KR101267341B1

KR101267341B1 - Device for preventing breakout of solidified shell in continuous casting process and method therefor

Info

Publication number: KR101267341B1
Application number: KR1020110017004A
Authority: KR
Inventors: 권효중; 최주태; 하태준
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2013-05-24
Also published as: KR20120097662A

Abstract

본 발명은, 연속주조 공정에서 응고쉘의 브레이크아웃(Breakout) 발생 가능성을 예측하여 응고쉘의 터짐(Breakout) 현상을 방지하기 위한 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 방지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 저장된 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 정상전열량을 계산하는 단계와, 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 물의 비열, 및 몰드 냉각수의 온도변화량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 현재전열량을 계산하는 단계와, 상기에서 계산된 정상전열량 및 현재전열량과 미리 설정된 전열량의 하락지수값을 이용하여 브레이크아웃 지수를 계산하는 단계, 및 상기에서 계산된 브레이크아웃 지수가 설정된 기준값 미만이 되도록 주속, 몰드 진동수 및 파우더 교체 중 적어도 어느 하나 이상을 선택 제어하는 단계를 제공한다. The present invention relates to an apparatus and a method for preventing a break-out of a solidification shell in a performance process for preventing a breakout phenomenon of a solidification shell by predicting a possibility of breakout of a solidification shell in a continuous casting process, Calculating a steady heat quantity using at least one of the stored steel species, the peripheral speed, the physical properties of the powder, the thickness of the mold, and the cooling water flow rate; calculating a contact area of the molten steel in the mold, Calculating a current total heat amount using at least one of the operating variables of the total heat amount and the temperature change amount of the predetermined amount of heat; calculating a break-out exponent using the calculated normal heat amount, And at least one of the peripheral speed, the mold frequency, and the powder replacement so that the breakout index calculated in the above step is less than the set reference value And provides a step of selecting and controlling one or more.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a device and a method for preventing a break-

본 발명은 연속주조 공정에서 응고쉘의 브레이크아웃(Breakout) 발생 가능성을 예측하여 응고쉘의 터짐(Breakout) 현상을 방지하기 위한 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 방지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for preventing a break-out of a solidification shell in a performance process for preventing a breakout phenomenon of a solidification shell by predicting the possibility of breakout of a solidification shell in a continuous casting process.

일반적으로, 연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(Ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(Tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드로 공급하여 일정한 크기의 주편을 생산하는 설비이다.In general, a continuous casting machine is a machine which is produced in a steel making furnace, receives molten steel transferred to a ladle by a tundish, and supplies it to a mold for a continuous casting machine to produce a cast steel having a predetermined size.

상기 연속주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 스트랜드로 형성하는 연속주조기용 몰드와, 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 스트랜드를 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.The continuous casting machine includes a ladle for storing molten steel, a continuous casting mold having a tundish and a molten steel guided in the tundish to form a strand having a predetermined shape, and a strand connected to the mold, And a plurality of pinch rolls for moving the pinch rolls.

다시 말해서, 상기 래들과 턴디쉬에서 출강된 용강은 몰드에서 소정의 폭과 두께 및 형상을 가지는 스트랜드로 형성되어 핀치롤을 통해 이송되고, 핀치롤을 통해 이송된 스트랜드는 절단기에 의해 절단되어 소정 형상을 갖는 슬라브(Slab), 블룸(Bloom) 또는 빌렛(Billet) 등의 주편으로 제조된다.
In other words, the molten steel introduced from the ladle and the tundish is formed into a strand having a predetermined width, thickness and shape in the mold and is conveyed through the pinch roll, and the strand conveyed through the pinch roll is cut by a cutter, Such as a slab, a bloom, or a billet having a slab, such as a steel plate,

본 발명의 목적은 연속주조 공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 가능성을 몰드 전열량을 이용하여 실시간으로 예측하여 응고쉘의 터짐(Breakout) 현상을 방지할 수 있는 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 방지 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a device for preventing break-out of a solidification shell in a casting process in which breakout of a solidification shell can be prevented by predicting the break-out possibility of the solidification shell in real- And to provide such a method.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular embodiments that are described. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, There will be.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 응고쉘 브레이크아웃 방지 장치는, 외부로부터 입력된 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께, 냉각수의 급수온도, 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나 이상의 조업변수 데이터 및 브레이크아웃 지수에 따른 조업가변 데이터가 저장된 메모리; 몰드로 공급되어 몰드를 냉각시킨 후 배수되는 냉각수의 온도를 검출하는 온도검출수단; 및 상기 온도검출수단을 통해 획득된 냉각수의 배수온도를 이용하여 현재전열량을 계산하고, 상기 메모리에 저장된 조업변수를 통해 정상전열량을 계산한 후 계산된 정상전열량 및 현재전열량과 미리 설정된 전열량의 하락지수값을 각각 이용하여 응고쉘의 브레이크아웃 지수를 계산하고, 계산된 브레이크아웃 지수가 설정된 기준값 미만이 되도록 주속과 몰드 진동수 및 파우더 교체 중 적어도 어느 하나 이상을 선택 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the solidification shell break-out preventing apparatus of the present invention is characterized in that at least any one of at least one of the input of the steel species, the peripheral speed, the physical properties of the powder, the thickness of the mold, A memory for storing operational variable data according to a breakout index; Temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water supplied to the mold and cooling the mold; And a control unit for calculating a current total heat amount by using the drain temperature of the cooling water obtained through the temperature detection unit, calculating a normal heat amount through the operating variables stored in the memory, A control unit for calculating a breakout index of the solidification shell using each of the decrement index values of the total heat amount and selectively controlling at least one of the peripheral speed, the mold frequency, and the powder replacement so that the calculated breakout index is less than the set reference value; .

구체적으로, 상기 제어부는 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께, 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 정상전열량을 계산할 수 있다.Specifically, the control unit may calculate the normal thermal conductivity using at least one of the following variables: steel grade, peripheral speed, physical properties of the powder, thickness of the mold, and cooling water.

상기 제어부는 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 물의 비열, 및 몰드 냉각수의 온도변화량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 현재전열량을 계산하고, 상기 하락지수값은 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락 정도를 나타내는 상수인 것을 특징으로 한다.Wherein the controller calculates a current total heat quantity using at least one of a contact area of the molten steel in the mold, a cooling water quantity, a specific heat quantity of water, and a temperature change quantity of the mold cooling water, Is a constant indicating a degree of decrease in the amount of heat that can be generated.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 응고쉘 브레이크아웃 방지 방법은, 저장된 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 정상전열량을 계산하는 단계; 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 물의 비열, 및 몰드 냉각수의 온도변화량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 현재전열량을 계산하는 단계; 상기에서 계산된 정상전열량 및 현재전열량과 미리 설정된 전열량의 하락지수값을 이용하여 브레이크아웃 지수를 계산하는 단계; 및 상기에서 계산된 브레이크아웃 지수가 설정된 기준값 미만이 되도록 주속, 몰드 진동수 및 파우더 교체 중 적어도 어느 하나 이상을 선택 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of preventing solid-phase shell break-out, comprising: calculating a normal heat transfer amount using at least one of a stored steel grade, a peripheral speed, physical properties of a powder, a thickness of a mold, Calculating a current total heat quantity using at least one of the following variables: a contact area of the molten steel in the mold, a cooling water quantity, a specific heat quantity of water, and a temperature variation amount of the mold cooling water; Calculating a breakout index using the steady-state heat quantity and the total heat quantity calculated in the above and the decreasing index value of the predetermined heat quantity; And selecting and controlling at least one of the peripheral speed, the mold frequency, and the powder replacement so that the breakout index calculated above is less than the set reference value.

구체적으로, 상기에서 계산된 브레이크아웃 지수가 설정된 기준값과 한계값 사이일 경우 주속과 몰드 진동수 및 파우더 교체 중 적어도 어느 하나 이상을 가변 제어하고, 상기 계산된 브레이크아웃 지수가 한계값 이상일 경우 주속과 몰드 진동수를 기본적으로 가변 제어함과 아울러 파우더 교체를 선택적으로 제어할 수 있다.
Specifically, when the calculated breakout index is between the set reference value and the threshold value, at least one of the peripheral speed, the mold frequency and the powder replacement is variably controlled, and when the calculated breakout index is equal to or greater than the threshold value, It is possible to selectively control the powder replacement while controlling the frequency basically.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 응고쉘의 수소성 브레이크아웃 가능성을 몰드의 전열량을 이용하여 실시간으로 예측하고, 예측 결과 응고쉘의 브레이크아웃이 예측되면 조업조건을 적절하게 변경함으로써, 응고쉘의 브레이크아웃을 방지할 수 있는 이점이 있다.
As described above, according to the present invention, it is possible to predict in real time the possibility of hydrocracking break-out of the solidified shell using the total heat of the mold, and if the breakout of the solidified shell is predicted, There is an advantage that breakout can be prevented.

도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.
도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 2의 몰드 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.
도 4는 몰드의 냉각시 온도 분포를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 몰드 내 용강의 수소 증가에 따른 브레이크아웃 발생 가능성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 브레이크아웃 방지 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 주조속도에 따른 전열량의 변화를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 브레이크아웃 방지 과정을 나타낸 순서도이다.
도 10은 브레이크아웃 지수에 따른 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.1 is a side view showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a conceptual diagram for explaining the continuous casting machine of Fig. 1 centered on the flow of molten steel M. Fig.
Fig. 3 is a conceptual diagram showing the distribution form of the molten steel M in the mold and its adjacent portion in Fig. 2. Fig.
4 is a view for explaining the temperature distribution upon cooling of the mold.
FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the possibility of breakout due to hydrogen increase in the molten steel in the mold.
7 is a view showing an apparatus for preventing break-out of a solidification shell according to an embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a graph showing the change in the amount of heat transfer depending on the casting speed.
9 is a flowchart illustrating a process of preventing a break-out of a solidification shell according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram for explaining a control method according to the break-out index.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols whenever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.1 is a side view showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.

연속주조(continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 몰드(Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주편 또는 강괴(steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형·직사각형·원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬라브·블룸·빌릿을 제조하는 데 이용된다. Continuous casting is a casting process in which a molten metal is continuously cast into a bottomless mold while continuously drawing a steel ingot or steel ingot. Continuous casting is used to manufacture slabs, blooms and billets, which are mainly used for rolling products, and long products of simple cross-section such as square, rectangle and circle.

연속주조기의 형태는 수직형·수직굴곡형·수직축차굴곡형·만곡형·수평형 등으로 분류된다. 도 1 및 도 2에서는 만곡형을 예시하고 있다.The shape of the continuous casting machine is classified into a vertical type, a vertical bending type, a vertical axis bending type, a curved type, and a horizontal type. Figures 1 and 2 illustrate curved shapes.

도 1을 참조하면, 연속주조기는 래들(10)과 턴디쉬(20), 몰드(30), 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.1, the continuous casting machine may include a ladle 10 and a tundish 20, a mold 30, a secondary cooling stand 60 and 65, a pinch roll 70, and a cutter 90 have.

턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Laddle, 10)로부터 용융금속을 받아 몰드(Mold, 30)로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되어, 교대로 용강을 받아서 턴디쉬(20)에 공급하게 된다. 턴디쉬(20)에서는 몰드(30)로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 몰드(30)로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다. A tundish 20 is a container for receiving molten metal from a ladle 10 and supplying molten metal to a mold 30. The ladles 10 are provided in pairs to alternately receive molten steel and supply the molten steel to the tundish 20. In the tundish 20, the supply rate of the molten metal flowing into the mold 30 is controlled, the molten metal is distributed to each mold 30, the molten metal is stored, and the slag and the nonmetallic inclusions are separated.

몰드(30)는 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강이 1차 냉각되게 한다. 몰드(30)는 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬라브를 제조하는 경우에, 몰드(30)는 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 몰드(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다. 이러한 테이퍼는 몰드(30) 내에서 용강(M)의 응고로 인한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류(강냉형 Vs 완냉형), 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다. Mold 30 is typically made of water-cooled copper and allows the molten steel taken to be first cooled. The mold 30 has a pair of structurally opposed faces open to form a hollow portion for receiving molten steel. In the case of manufacturing the slab, the mold 30 includes a pair of barriers and a pair of end walls connecting the barriers. Here, the end wall has a smaller area than the barrier. The walls, mainly the walls, of the mold 30 can be rotated to be away from or close to each other to have a certain level of taper. This taper is set to compensate for the shrinkage due to the solidification of the molten steel M in the mold 30. The degree of solidification of the molten steel (M) varies depending on the carbon content according to the steel type, the kind of the powder (strong cold type Vs and cold type), the casting speed and the like.

몰드(30)는 몰드(30)에서 뽑아낸 스트랜드가 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidified Shell, 81)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 뚫는 방식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다. The mold 30 allows the strand drawn out from the mold 30 to maintain its shape and to form a solidified shell or a solidified shell 81 so that molten metal having less solidification still does not flow out It plays a role. The water-cooling structure includes a method using a copper tube, a method of water-cooling the copper block, and a method of assembling a copper tube having a water-cooling groove.

몰드(30)는 용강이 몰드의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 몰드 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation, 왕복운동)된다. 오실레이션시 몰드(30)와 스트랜드와의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 몰드(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)가 있다. 파우더는 몰드(30) 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 몰드(30)와 스트랜드의 윤활뿐만 아니라 몰드(30) 내 용융금속의 산화·질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다. 파우더를 몰드(30)에 투입하기 위하여, 파우더 공급기(50)가 설치된다. 파우더 공급기(50)의 파우더를 배출하는 부분은 몰드(30)의 입구를 지향한다.The mold 30 is oscillated by the mold oscillator 40 to prevent the molten steel from sticking to the wall surface of the mold. A lubricant is used to reduce friction between the mold 30 and the strand during oscillation and to prevent burning. As the lubricant, there is oil to be sprayed and powder added to the molten metal surface in the mold 30. The powder is added to the molten metal in the mold 30 to become slag, and the lubricant of the mold 30 and the strands as well as the oxidation and nitrification of the molten metal in the mold 30 and the heat insulation, It also performs the function of absorption. A powder feeder 50 is installed to feed the powder into the mold 30. The portion of the powder feeder 50 for discharging the powder is directed to the inlet of the mold 30.

2차 냉각대(60 및 65)는 몰드(30)에서 1차로 냉각된 용강을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 직접 냉각된다. 스트랜드 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다. The secondary cooling bands 60 and 65 further cool the molten steel that has been primarily cooled in the mold 30. The primary cooled molten steel is directly cooled by the spraying means 65 for spraying water while being maintained by the support roll 60 so that the coagulation angle is not deformed. Most of the strand solidification is accomplished by the above-mentioned secondary cooling.

인발장치(引拔裝置)는 스트랜드가 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 몰드(30)를 통과한 용강이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다. The pulling device employs a multi-drive type or the like in which a plurality of pinch rolls (70) are used to pull out the strands without slipping. The pinch roll 70 pulls the solidified leading end portion of the molten steel in the casting direction so that molten steel passing through the mold 30 can be continuously moved in the casting direction.

절단기(90)는 연속적으로 생산되는 스트랜드를 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 가스토치나 유압전단기(油壓剪斷機) 등이 채용될 수 있다.The cutter 90 is formed so as to cut a continuously produced strand into a predetermined size. As the cutter 90, a gas torch or an oil pressure shearing machine may be employed.

도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.Fig. 2 is a conceptual diagram for explaining the continuous casting machine of Fig. 1 centered on the flow of molten steel M. Fig.

본 도면을 참조하면, 용강(M)은 래들(10)에 수용된 상태에서 턴디쉬(20)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화·질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다. 슈라우드노즐(15)의 파손 등으로 용강(M)이 공기 중에 노출된 경우를 오픈 캐스팅(Open casting)이라 한다.Referring to this figure, the molten steel M flows into the tundish 20 while being accommodated in the ladle 10. For this flow, the ladle 10 is provided with a shroud nozzle 15 extending toward the tundish 20. The shroud nozzle 15 extends so as to be submerged in the molten steel in the tundish 20 so that the molten steel M is not exposed to the air and oxidized and nitrided. The case where the molten steel M is exposed to air due to breakage of the shroud nozzle 15 or the like is referred to as open casting.

턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 몰드(30) 내로 연장하는 침지노즐(Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 몰드(30) 내로 유동하게 된다. 침지노즐(25)은 몰드(30)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스톱퍼(Stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스톱퍼(21)는 침지노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 스톱퍼 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수도 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(20) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하게 된다. The molten steel M in the tundish 20 is caused to flow into the mold 30 by the submerged entry nozzle 25 extending into the mold 30. The immersion nozzle 25 is disposed at the center of the mold 30 so that the flow of the molten steel M discharged from both the discharge ports of the immersion nozzle 25 can be made symmetrical. The start, the discharge speed and the interruption of the discharge of the molten steel M through the immersion nozzle 25 are determined by a stopper 21 provided on the tundish 20 in correspondence with the immersion nozzle 25. Specifically, the stopper 21 can be vertically moved along the same line as that of the immersion nozzle 25 so as to open and close the inlet of the immersion nozzle 25. The control of the flow of the molten steel M through the immersion nozzle 25 may use a slide gate method different from the stopper method. The slide gate controls the discharge flow rate of the molten steel (M) through the immersion nozzle (25) while the plate material slides horizontally in the tundish (20).

몰드(30) 내의 용강(M)은 몰드(30)를 이루는 벽면에 접한 부분부터 응고하기 시작한다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 몰드(30)에 의해 열을 잃기 쉽기 때문이다. 주변부가 먼저 응고되는 방식에 의해, 스트랜드(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.Molten steel (M) in the mold (30) starts to solidify from a portion in contact with the wall surface of the mold (30). This is because the periphery of the molten steel M is liable to lose heat by the water-cooled mold 30. The rear portion of the strand 80 along the casting direction forms a shape in which the non-solidified molten steel 82 is wrapped in the solidifying shell 81 by the method in which the peripheral portion first coagulates.

핀치롤(70, 도 1)이 완전히 응고된 스트랜드(80)의 선단부(83)를 잡아당김에 따라, 미응고 용강(82)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동하게 된다. 미응고 용강(82)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 냉각된다. 이는 스트랜드(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 스트랜드(80)가 일 지점(85)에 이르면, 스트랜드(80)는 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 스트랜드(80)는 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 주편(P)으로 나누어진다.The non-solidified molten steel 82 moves together with the solidifying shell 81 in the casting direction as the pinch roll 70 (Fig. 1) pulls the tip end portion 83 of the fully solidified strand 80. The non-solidified molten steel (82) is cooled by the spraying means (65) for spraying the cooling water in the up-shifting process. This causes the thickness of the uncooled steel (82) in the strand (80) to gradually decrease. When the strand 80 reaches one point 85, the strand 80 is filled with the solidified shell 81 in its entire thickness. The solidified strand 80 is cut to a predetermined size at the cutting point 91 and is divided into a slab P such as a slab or the like.

한편, 상기 도 1에서 지지롤(60)과 핀치롤(70) 등을 포함한 장치를 스트랜드(strand)라고도 하는 데, 본 발명에 기재된 스트랜드(80)는 몰드(30)와 절단기(90) 사이에서 이동되는 응고쉘(81)과 미응고 용강(82)을 칭한다.1, the apparatus including the support roll 60 and the pinch roll 70 is also referred to as a strand, and the strand 80 according to the present invention is formed between the mold 30 and the cutter 90 Refers to the solidifying shell 81 to be moved and the non-solidifying molten steel 82.

몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 형태에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.The shape of the molten steel M in the mold 30 and its adjacent portion will be described with reference to Fig. Fig. 3 is a conceptual diagram showing the distribution of the molten steel M in the mold 30 and its adjacent portion in Fig. 2. Fig.

도 3을 참조하면, 침지노즐(25)의 하부에는 통상적으로 도면상 좌우에 한 쌍의 토출구(25a)들이 형성된다. 몰드(30) 및 침지노즐(25) 등의 형태는 중심선(C)을 기준으로 대칭되는 것으로 가정하여, 본 도면에서는 좌측만을 표시한다.Referring to FIG. 3, a pair of ejection openings 25a are formed on the lower portion of the immersion nozzle 25 on the left and right sides in the drawing. It is assumed that the shapes of the mold 30 and the immersion nozzle 25 are symmetrical with respect to the center line C, and only the left side is shown in the drawing.

토출구(25a)에서 아르곤(Ar) 가스와 함께 토출되는 용강(M)은 화살표(A1, A2)로 표시된 바와 같이 상측을 향한 방향(A1)과 하측을 향한 방향(A2)으로 유동하는 궤적을 그리게 된다.The molten steel M discharged along with the argon (Ar) gas at the discharge port 25a draws a locus that flows in the upward direction A1 and the downward direction A2 as indicated by arrows A1 and A2 do.

몰드(30) 내부의 상부에는 파우더 공급기(50, 도 1을 참조)로부터 공급된 파우더에 의해 파우더층(51)이 형성된다. 파우더층(51)은 파우더가 공급된 형태대로 존재하는 층과 용강(M)의 열에 의해 소결된 층(소결층이 미응고 용강(82)에 더 가깝게 형성됨)을 포함할 수 있다. 파우더층(51)의 하측에는 파우더가 용강(M)에 의해 녹아서 형성된 슬래그층 또는 액체 유동층(52)이 존재하게 된다. 액체 유동층(52)은 몰드(30) 내의 용강(M)의 온도를 유지하고 이물질의 침투를 차단한다. 파우더층(51)의 일부는 몰드(30)의 벽면에서 응고되어 윤활층(53)을 형성한다. 윤활층(53)은 응고쉘(81)이 몰드(30)에 붙지 않도록 윤활하는 기능을 한다. A powder layer 51 is formed on the upper portion of the mold 30 by the powder supplied from the powder feeder 50 (see FIG. 1). The powder layer 51 may include a layer existing in the form in which the powder is supplied and a layer sintered by the heat of the molten steel M (the sintered layer is formed closer to the non-solidified molten steel 82). A slag layer or a liquid flowing layer 52 formed by melting the powder by the molten steel M is present below the powder layer 51. The liquid flowing layer (52) maintains the temperature of the molten steel (M) in the mold (30) and blocks the penetration of foreign matter. A part of the powder layer 51 solidifies at the wall surface of the mold 30 to form the lubricant layer 53. [ The lubricating layer 53 functions to lubricate the solidifying shell 81 so that it does not adhere to the mold 30.

응고쉘(81)의 두께는 주조 방향을 따라 진행할수록 두꺼워진다. 응고쉘(81)의 몰드(30) 내에 위치한 부분은 두께가 얇으며, 몰드(30)의 오실레이션에 따라 자국(oscillation mark, 87)이 형성되기도 한다. 응고쉘(81)은 지지롤(60)에 의해 지지되며, 물을 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 그 두께가 두꺼워진다. 응고쉘(81)은 두꺼워지다가 일부분이 볼록하게 돌출하는 벌징(bulging) 영역(88)이 형성되기도 한다.The thickness of the solidifying shell 81 becomes thicker along the casting direction. The portion of the solidifying shell 81 located in the mold 30 is thin and an oscillation mark 87 is formed according to the oscillation of the mold 30. [ The solidifying shell 81 is supported by the support roll 60 and thickened by the spraying means 65 for spraying water. The solidifying shell 81 is thickened, and a bulging region 88 is formed in which a portion protrudes convexly.

연속주조 공정에서의 냉각은 몰드(30)에서의 1차 냉각(초기 응고쉘의 생성 및 건전한 응고쉘의 두께 확보)과, 지지롤(60) 및 핀치롤(70)을 포함한 세그먼트에서 직수 방식인 2차 냉각으로 구분된다. 몰드(1차 냉각)에서의 열은 용강에서 몰드 냉각수로 이동하며 액상을 고상으로 냉각시킨다. 도 4와 같이 몰드 냉각은, 용강과 응고쉘, 응고쉘과 파우더층(액상, 고상), 파우더층과 몰드, 몰드와 몰드 냉각수를 포함한 크게 4계면에서의 열계면을 갖고 있다. 여기에서 파우더층의 열저항(R3)이 가장 크며, 파우더층이 1차 냉각을 지배하게 된다.The cooling in the continuous casting process is carried out in the order of primary cooling (forming the initial solidification shell and ensuring the thickness of the solidified shell) in the mold 30 and direct cooling in the segment including the support roll 60 and the pinch roll 70 And secondary cooling. Heat in the mold (primary cooling) moves from the molten steel to the mold cooling water and cools the liquid phase to a solid phase. As shown in Fig. 4, the mold cooling has a thermal interface at four major interfaces including molten steel, a solidified shell, a solidified shell and a powder layer (liquid phase, solid phase), a powder layer and a mold, a mold and a mold cooling water. Here, the thermal resistance R3 of the powder layer is the largest, and the powder layer dominates the primary cooling.

파우더층(51)은 용강과 접촉하는 면에서는 액상(52)으로, 몰드와 접촉하는 면에서는 고상(53)으로 존재하며, 고상은 다시 결정질과 유리질로 분류할 수 있다.The powder layer 51 exists as a liquid phase 52 on the surface contacting the molten steel and a solid phase 53 on the surface contacting the mold, and the solid phase can be classified into crystalline and vitreous again.

고상은 액상과 달리 복사열을 투과할 수 없어 열저항이 크다. 이러한 투과능은 결정질율에 반비례하는데, 결정질율이 높으면 복사열 전달을 방해하여 몰드 전열 특성을 저해하는 특징이 있다. 때문에 파우더의 결정질율이 몰드 전체 전열특성에 미치는 영향은 크다고 할 수 있다.Unlike a liquid phase, a solid phase can not transmit radiant heat and thus has a large thermal resistance. This permeability is inversely proportional to the crystallinity. When the crystalline ratio is high, it interferes with the radiative heat transfer and hinders the heat transfer characteristic of the mold. Therefore, the influence of the crystalline ratio of the powder on the overall heat transfer characteristics of the mold can be said to be large.

파우더의 결정질율은 함유 성분에 따른 고유한 특성이지만 용강 중 수소 함유량에 따라 크게 변한다.The crystalline content of the powder is a characteristic inherent to the contained components but varies greatly depending on the hydrogen content in the molten steel.

용강 중 수소 농도량에 따라 파우더층(51)의 조직을 살펴보면, 도 5와 같이 수소 농도가 7ppm 이하인 파우더층 내에는 기포가 없고 고상은 대부분 비정질인 반면에, 도 6과 같이 7ppm 이상인 파우더층(51)은 내부에 기포 생성이 많고 고상의 결정질 비율이 높음을 알 수 있다.The structure of the powder layer 51 according to the amount of hydrogen in the molten steel is as follows. As shown in FIG. 5, the powder layer having a hydrogen concentration of 7 ppm or less has no bubbles and the solid phase is mostly amorphous. 51) shows a large amount of bubbles inside and a high crystalline content in the solid phase.

용강 중 수소 농도가 높을수록 액상 파우더층 내부에 기포가 생성되고 기포가 핵생성 사이트(site)로 작용하여 결정질 비율이 증가한다. 결정질 비율이 과도하게 증가할 경우 몰드 전열은 급속하게 떨어져 건전한 응고쉘의 두께 확보가 어려워지고 심해질 경우 브레이크아웃(breakout)이 발생될 수 있다. The higher the hydrogen concentration in the molten steel, the more bubbles are formed inside the liquid phase powder layer, and the bubbles act as nucleation site, thereby increasing the crystalline ratio. If the crystalline ratio is excessively increased, the mold heat rapidly falls, making it difficult to secure a sufficient thickness of the solidification shell, and breakout may occur when the crystal ratio is worsened.

하지만, 온라인으로 파우더층 내 결정질율을 측정하거나 판단할 방법이 없으므로 수소성 브레이크아웃 발생을 사전에 예측할 방안이 없다.However, there is no way to determine or judge the crystalline quality of the powder layer online, so there is no way of predicting the occurrence of hydrocracking breakouts.

일반적으로, 파우더층 내에 미세기공(micropore)의 수가 증가되면 파우더의 결정질층의 두께가 증가하고, 파우더의 결정질층 두께가 증가되면 열저항이 증감됨과 아울러 전열량이 감소된다. 전열량이 감소되면 응고쉘의 두께가 얇아져 응고쉘의 브레이크아웃이 발생된다.Generally, as the number of micropores increases in the powder layer, the thickness of the crystalline layer of the powder increases, and as the thickness of the crystalline layer of the powder increases, the heat resistance decreases and the heat loss decreases. When the total calorie is reduced, the thickness of the solidified shell becomes thinner and breakout of the solidified shell occurs.

따라서, 본 발명에서는 현재전열량을 검출하여 정상전열량 대비 전열량 하락 정도를 계산하여 응고쉘의 브레이크아웃을 예측 및 방지하고자 한다.Therefore, in the present invention, it is tried to predict and prevent the break-out of the solidification shell by calculating the amount of heat loss relative to the normal heat quantity by detecting the total heat quantity.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 브레이크아웃 방지 장치를 나타낸 도면으로서, 브레이크아웃 방지장치(100)는 온도검출수단(110), 메모리(130), 입력부(150), 표시부(170), 및 제어부(190) 등을 포함한다.The breakout prevention apparatus 100 includes a temperature detection unit 110, a memory 130, an input unit 150, a display unit 170, And a control unit 190, and the like.

온도검출수단(110)은 몰드(30)로 공급된 냉각수가 배출되는 배수라인(105) 상에 설치되어 냉각수의 배수온도를 검출한다. 여기에서, 온도검출수단(110)은 냉각수가 몰드로 공급하는 급수라인(101)에도 설치될 수 있지만, 몰드로 공급되는 냉각수의 급수온도는 거의 일정하기 때문에 실시간으로 검출할 필요가 적고 미리 설정된 값을 이용할 수 있다. The temperature detecting means 110 is installed on the drain line 105 through which the cooling water supplied to the mold 30 is discharged to detect the drainage temperature of the cooling water. Here, the temperature detecting means 110 may be provided in the water supply line 101 for supplying the cooling water to the mold. However, since the water supply temperature of the cooling water supplied to the mold is almost constant, Can be used.

메모리(130)는 외부로부터 수집되거나 입력된 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께, 냉각수의 급수온도, 냉각수량 및 몰드에 용강이 접촉하는 접촉면적 등을 포함한 조업변수에 대한 데이터 및 브레이크아웃 지수에 따른 조업가변 데이터가 저장되어 있다.The memory 130 stores data on operating variables including the steel species collected or inputted from the outside, the peripheral speed, the physical properties of the powder, the thickness of the mold, the water supply temperature of the cooling water, the cooling water, Variable operational data is stored.

입력부(150)는 외부로부터 각종 조업변수에 대한 데이터를 입력받아 설정한다.The input unit 150 receives and sets data for various operational variables from the outside.

표시부(170)는 각종 조업변수를 입력하기 위한 GUI 화면이나 응고쉘(81)의 브레이크아웃 예측 결과를 문자 또는 그래프로 디스플레이한다.The display unit 170 displays a GUI screen for inputting various operating parameters or a breakout prediction result of the solidifying shell 81 in characters or graphs.

제어부(190)는 온도검출수단(110)을 통해 획득된 냉각수의 배수온도를 이용하여 현재전열량을 계산하고, 상기 메모리(130)에 저장된 조업변수를 통해 정상전열량을 계산한 후 계산된 정상전열량 및 현재전열량과 미리 설정된 전열량의 하락지수값을 각각 이용하여 응고쉘(81)의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하기 위한 브레이크아웃 지수를 계산하고, 계산된 브레이크아웃 지수가 설정된 기준값 미만이 되도록 주속과 몰드 진동수 및 파우더 교체 중 적어도 어느 하나 이상을 선택 제어하게 된다.The control unit 190 calculates the current total heat amount using the drain temperature of the cooling water obtained through the temperature detection unit 110, calculates the normal total heat amount through the operating parameters stored in the memory 130, The breakout exponent for predicting the breakout occurrence probability of the solidifying shell 81 is calculated using the total heat amount and the total heat amount and the decreasing exponent value of the predetermined total heat amount respectively and if the calculated breakout exponent is less than the set reference value So that at least one of the peripheral speed, the mold frequency, and the powder replacement is selectively controlled.

상기에서 제어부(190)는 정상전열량을 계산할 때, 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 현재전열량을 계산할 때, 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 물의 비열 및 몰드로 급수되는 냉각수의 온도와 몰드에서 배수되는 냉각수의 온도의 온도변화량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용할 수 있다. 그리고, 하락지수값은 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락 정도를 나타내는 상수이다. In calculating the steady heat quantity, the controller 190 may use at least one of the following variables: steel grade, peripheral speed, physical properties of the powder, mold thickness, and cooling quantity. The controller 190 may calculate at least one of the contact area of the molten steel in the mold, the cooling water, the specific heat of water, the temperature of the cooling water supplied to the mold, and the temperature variation of the temperature of the cooling water discharged from the mold Operational variables can be used. The drop index value is a constant indicating the degree of decrease in the amount of heat that can cause a breakout in the steady heat quantity.

또한, 브레이크아웃 방지장치(100)는 핀치롤(70)과 오실레이터(40) 및 파우더 공급기(50)를 더 포함할 수 있고, 핀치롤(70)과 오실레이터(40) 및 파우더 공급기(50)는 도 1에도 도시되어 있다.The breakout preventing device 100 may further include a pinch roll 70 and an oscillator 40 and a powder feeder 50. The pinch roll 70 and the oscillator 40 and the powder feeder 50 It is also shown in FIG.

핀치롤(70)은 브레이크아웃 지수에 기초한 제어부(190)의 제어에 따라 몰드(30)에서 배출되는 응고쉘(81)의 주속을 조절하게 되고, 몰드 오실레이터(40)는 브레이크아웃 지수에 기초한 제어부(190)의 제어에 따라 몰드의 진동수를 조절하게 되며, 파우더 공급기(50)는 브레이크아웃 지수에 기초한 제어부(190)의 제어에 따라 필요한 성분의 파우더를 몰드로 공급하게 된다.The pinch roll 70 adjusts the peripheral speed of the solidifying shell 81 discharged from the mold 30 under the control of the control unit 190 based on the breakout index and the mold oscillator 40 controls the brake- The powder feeder 50 adjusts the frequency of the mold according to the control of the control unit 190 and supplies the powder of the required component to the mold under the control of the controller 190 based on the breakout index.

상기 파우더 공급기(50)는 복수의 호퍼(hopper)로 구성되어 있고, 각 호퍼는 서로 다른 성분의 파우더가 저장되어 있다. 이에 따라 각 호퍼는 제어부(190)의 제어에 따라 출구가 개폐되어 저장된 파우더를 몰드 측으로 공급하게 된다.The powder feeder 50 is composed of a plurality of hoppers, and powder of different components is stored in each hopper. Accordingly, each hopper opens and closes the outlet according to the control of the controller 190 to supply the stored powder to the mold.

여기서, 몰드(30)의 전열량(Heat Flux)은 도 8과 같이 주속(casting speed)이 증가함에 따라 선형적으로 증가한다. 도 8에서 실선은 주조속도에 따른 정상전열량이고, 도트는 현재전열량이다. Here, the heat flux of the mold 30 linearly increases as the casting speed increases as shown in FIG. In Fig. 8, the solid line is the normal electric heat amount according to the casting speed, and the dot is the total electric heat amount.

도 8에서와 같이 용강 중 수소가 과다 함유된 경우의 파우더층 내에 고상 결정질 증가로 인하여 전열량은 정상전열량 대비 10% 이상이나 하락(점선 타원의 도트를 칭함)하게 된다. 이를 이용하면 수소성 브레이크아웃 발생 가능성을 예측할 수 있고, 조업 중 적절한 조치를 취할 수 있다.As shown in FIG. 8, when the hydrogen is excessively contained in the molten steel, the total heat amount is lowered by 10% or more (referred to as a dotted dotted oval dot) due to the increase of the solid phase crystalline in the powder layer. This can be used to predict the likelihood of hydrogen breakout and to take appropriate action during the operation.

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 브레이크아웃 방지 과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of preventing a break-out of a solidified shell according to an embodiment of the present invention, and will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 브레이크아웃 방지장치(100)는 전열량의 계산을 위해 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께, 냉각수량, 몰드 냉각수의 급수온도, 물의 비열 및 몰드내 용강의 접촉면적 중 적어도 하나 이상의 조업변수를 수집하거나 입력부(150)를 통해 입력받아 메모리(130)에 저장하게 된다(S1).First, the break-out preventing device 100 is provided with at least one of a steel type, a peripheral speed, a physical property of the powder, a thickness of the mold, a cooling water amount, a feed water temperature of the mold cooling water, a specific heat of water, The operating variables are collected or input through the input unit 150 and stored in the memory 130 (S1).

그리고, 브레이크아웃 방지장치(100)는 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락 정도인 하락지수값(Kd)을 외부로부터 입력받아 메모리(130)에 설정한다(S2). 일반적으로, 몰드내 전열량이 부족할 경우 몰드의 출구에서 용강 철정압을 견딜 수 있는 응고쉘(81)의 두께까지 성장하기가 어려워진다. 동일 주속에서 전열량이 정상전열량 대비 15%이상 하락될 경우(정상전열량의 85% 이하의 전열량) 응고쉘의 브레이크아웃이 발생된다.In addition, the breakout preventing apparatus 100 receives from the outside the drop index value Kd, which is a drop level of the amount of heat that can generate a breakout in the normal heat transfer amount, and sets the drop index value Kd in the memory 130 (S2). Generally, when the amount of heat in the mold is insufficient, it becomes difficult to grow from the outlet of the mold to the thickness of the solidification shell 81 capable of withstanding the static pressure of molten iron. If the total heat is reduced by more than 15% of the normal heat value (the total heat of 85% or less of the normal heat value) at the same peripheral speed, the solidified shell breaks out.

즉, Kd는 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생할 수 있는 전열량의 하락 정도를 나타내는 값으로, 위에서 언급한 것처럼 정상전열량 대비 85%에서 전열량이 급증하므로 Kd은 '15(100-85)'로 설정될 수 있다. 하락지수값은 고수소로 인한 브레이크아웃이 발생된 사례를 분석하여 얻어진 값이다.That is, Kd is a value indicating the degree of decrease in the amount of heat that can cause a break-out in the steady-state heat quantity. As mentioned above, since the total heat is rapidly increased at 85% Lt; / RTI > The drop index value is obtained by analyzing the breakout caused by high water column.

제어부(190)는 메모리(130)에 저장된 강종과 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 정상전열량을 계산한다(S3).The control unit 190 calculates a normal heat transfer amount using at least one of the variables stored in the memory 130, the peripheral speed, the physical properties of the powder, the thickness of the mold, and the cooling water.

상기에서 정상전열량(Fn)은 아래 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.The normal heat transfer amount Fn can be calculated by the following equation (1).

수학식 1Equation 1

여기서, a1은 대상 강종이고, a2는 파우더의 물성이고, a3은 몰드 동판의 두께이고, a4는 냉각수의 특성이고, a5 및 a6은 동일 조건의 강종, 파우더, 몰드 두께, 및 냉각수에서의 전열량과 주속(Vc)의 관계 상수이다.A3 is the thickness of the mold copper plate, a4 is the characteristic of the cooling water, a5 and a6 are the thicknesses of the steel, powder, mold, and cooling water of the same conditions, a1 is the target grade, a2 is the physical property of the powder, And the peripheral speed (Vc).

일반적으로, 전열량은 강종, 특히 용강 중 탄소 함량에 따라 크게 달라진다. 탄소 범위 0.08~0.12wt%에서 몰드와 응고쉘(81) 계면의 접촉 상태가 저하되어 전열량은 감소하고, 0.2wt%이상 함량에서 몰드와 응고쉘(81) 계면의 접촉이 좋아져 전열량은 증가된다. 0.1wt%에서 몰드와 응고쉘(81) 계면은 에어갭(air gap) 발생이 최대가 됨에 따라 전열량이 가장 낮게 된다. Generally, the calorific value greatly depends on the carbon content of the steel, especially the molten steel. The contact state between the mold and the solidification shell (81) decreases at 0.08 ~ 0.12 wt% of carbon range, and the amount of heat loss decreases. At 0.2 wt% or more, the contact between the mold and solidification shell (81) do. At 0.1 wt%, the heat transfer is the lowest at the interface between the mold and the solidification shell (81) as the air gap is maximized.

a1은 0.08wt% 이하 탄소(C)에서의 전열량을 '1'이라고 할 때 상대적인 전열량을 아래 수학식 2로 나타낼 수 있다.a1 is 0.08 wt% or less, and the total heat of the carbon (C) is "1", the relative heat transfer can be expressed by the following equation (2).

수학식 2Equation 2

수학식 1에서 a2는 파우더의 물성에 따른 보정식으로 나타낼 수 있으며, 몰드 전열량은 파우더의 물성에 따라 크게 달라진다. 파우더의 염기도(CaO/SiO₂의 비)가 증가할 때 동일 조건에서 몰드 전열량은 감소하고 염기도 감소시에는 전열량이 증가한다. 파우더의 염기도에 따라 a2의 보정식을 도출하면 아래 수학식 3과 같다.In Equation (1), a2 can be expressed as a correction formula according to the physical properties of the powder, and the heat transfer amount of the mold largely varies depending on the physical properties of the powder. When the basicity of the powder (CaO / SiO ₂ ratio) increases, the heat of the mold decreases under the same conditions, and the amount of heat increases when the basicity decreases. The correction formula of a2 according to the basicity of the powder can be derived as shown in the following equation (3).

수학식 3Equation 3

수학식 1에서 a3은 몰드 동판의 두께에 대한 보정식으로 나타낼 수 있으며, 몰드의 두께가 감소할수록 전열량은 증가하는 경향이 있다. 몰드 두께가 몰드 전체 전열량에 미치는 영향을 고려하면 a3는 아래 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다. 몰드는 가공하여 사용함에 따라 매번 몰드의 두께가 달라지므로 몰드 두께의 영향을 고려해야 한다. 신품의 두께가 t0이고 현재의 두께가 t라고 할 때, 현재의 몰드 두께(t)가 신품의 두께(t0)와 동일하면 a3는 '1'값을 갖는다.In Equation (1), a3 can be expressed as a correction formula for the thickness of the copper copper plate, and the total heat amount tends to increase as the thickness of the mold decreases. Considering the influence of the mold thickness on the total heat quantity of the mold, a3 can be expressed by Equation (4) below. Since the thickness of the mold is changed each time the mold is processed and used, the influence of the mold thickness should be considered. Assuming that the thickness of the new product is t0 and the current thickness is t, if the current mold thickness t is equal to the thickness t0 of the new product, a3 has a value of '1'.

수학식 4Equation 4

수학식 1에서 a4는 1차 냉각수에 대한 보정식으로 나타낼 수 있으며, 1차 냉각수량에 따라 냉각 채널의 유속이 달라지며, 몰드와 1차 냉각수와의 열전달계수는 몰드 전열량의 전체 영향도에 5% 정도의 수준이며, 이를 바탕으로 a4는 아래 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 만일, 냉각수의 현재 유속(V_W)이 8.0[m/s]일 경우 a4는 '1'이 된다.In Equation (1), a4 is a correction formula for the primary cooling water, and the flow rate of the cooling channel is changed according to the primary cooling water quantity. The heat transfer coefficient between the mold and the primary cooling water depends on the total influence of the mold heat quantity 5%. Based on this, a4 can be expressed by Equation (5) below. If the current flow velocity V _W of the cooling water is 8.0 [m / s], a4 becomes '1'.

수학식 5Equation 5

여기서, V_W는 냉각수의 속도(현재 유속)이다.Where V _W is the speed of the cooling water (current flow rate).

다른 조업 조건이 동일한 상태에서 주조속도(Vc)와 전열량(Heat Flux)은 도 8과 같이 선형적인 관계를 가지며, a1, a2, a3, a4가 '1'인 조건에서 정상전열량(Fn)은 a5×Vc＋a6으로 나타낼 수 있다. 여기서, a5와 a6은 관계 상수로서 '0'보다 크고 '1'보다 작은 값을 가질 수 있다. 일례로, a5는 0.51이고, a6은 0.52가 될 수 있다. 물론, 조업상황에 따라 a5와 a6은 '1'을 초과할 수도 있다.The casting speed Vc and the heat flux have a linear relationship as shown in FIG. 8 under different operating conditions, and the normal heat transfer amount Fn in the condition that a1, a2, a3, and a4 are '1' Can be represented by a5 x Vc + a6. Here, a5 and a6 are relation constants, which can have a value larger than '0' and smaller than '1'. For example, a5 may be 0.51, and a6 may be 0.52. Of course, a5 and a6 may exceed '1' depending on the operating situation.

상기에서 수학식 1은 주조 조건에 따라 달라질 수 있으므로 설비와 몰드의 조업조건이 변경되면 다시 산출될 필요가 있다. 물론, 상기 a1, a2, a3, a4와 관련된 식(수학식 2~수학식 5)도 조업조건에 따라 달라질 수 있으므로 조업조건이 변경될 경우 재산출해야 한다.Since Equation (1) may vary depending on the casting conditions, it is necessary to recalculate when the operating conditions of the equipment and the mold are changed. Of course, the equations (Equations 2 to 5) related to a1, a2, a3, and a4 may also vary depending on the operating conditions.

또한, 정상전열량을 계산할 때 수학식 1과 같이 a1, a2, a3, a4와 같은 조업조건을 모두 반영할 수도 있지만, 필요에 따라 a1 내지 a4를 모두 무시(a1 내지 a4의 값을 '1'로 한다는 의미임)하거나 적어도 하나 이상을 취사 선택할 수도 있다.In calculating the steady heat quantity, all the operating conditions such as a1, a2, a3 and a4 may be reflected as in Equation (1), but if necessary, all the values a1 to a4 are ignored (the values of a1 to a4 are set to '1' Or at least one of them may be selected.

상기와 같이 정상전열량을 계산한 후 제어부(190)는 온도검출수단(110)을 통해 검출한 냉각수의 배수온도와 메모리(130)에 저장된 급수온도를 이용하여 냉각수의 온도변화량을 계산하고, 계산된 냉각수의 온도변화량과 메모리(130)에 저장된 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 및 물의 비열을 포함한 조업변수를 이용하여 현재전열량을 계산한다(S4).After calculating the normal heat quantity as described above, the controller 190 calculates the temperature change quantity of the cooling water using the drain temperature of the cooling water detected through the temperature detecting means 110 and the supply water temperature stored in the memory 130, (S4) using the operating variables including the temperature change amount of the cooling water, the contact area of the molten steel stored in the memory 130, the cooling water quantity, and the specific heat of water.

상기 현재전열량(Fp)은 아래 수학식 6과 같이 계산될 수 있다.The current heat transfer amount Fp may be calculated by Equation (6) below.

수학식 6Equation 6

여기서, A는 몰드내 용강 접촉면적이고, c는 물의 비열이고,

는 냉각수량이며, Δt는 몰드로 급수 및 배수되는 냉각수의 온도변화량이다.Here, A is the molten steel contact surface area in the mold, c is the specific heat of water,

Is the cooling water quantity, and [Delta] t is the temperature variation amount of the cooling water which is supplied and discharged into the mold.

이와 같이 계산된 정상전열량(Fn) 및 현재전열량(Fp)과 메모리(130)에 설정된 하락지수값(Kd)을 이용하여 응고쉘의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하기 위한 브레이크아웃 지수(I_bo)를 계산하게 된다(S5).The breakout index I _bo for predicting the breakout occurrence possibility of the solidification shell using the calculated normal heat transfer amount Fn and the total heat transfer amount Fp and the drop index value Kd set in the memory 130 (S5).

상기 브레이크아웃 지수(I_bo)의 계산 방식은 아래 수학식 7과 같다.The calculation method of the break-out index I _bo is shown in Equation (7).

수학식 7Equation 7

여기서, Fn는 정상전열량이고, Fp는 현재전열량이고, Kd는 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락지수값이다.Here, Fn is a steady-state heat quantity, Fp is a current heat quantity, and Kd is a decreasing heat quantity value of a heat quantity capable of generating a break-out.

제어부(190)는 이와 같이 계산된 브레이크아웃 지수와 설정된 기준값을 비교하여 응고쉘의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하고, 그 결과를 도 10과 같이 표시부(170)를 통해 디스플레이하게 된다(S6). 상기에서 계산된 브레이크아웃 지수(I_bo)가 설정된 기준값을 초과할 경우 응고쉘(81)에 브레이크아웃이 발생될 것으로 예측하게 된다(S7). 여기서, 기준값은 '1'이 될 수 있다. 예컨대, 수소성 브레이크아웃 발생 가능성을 상기 수학식 7을 통해 도출할 수 있으며, 수소성 브레이크아웃은 정상전열량 대비 15% 이상 하락될 경우에 급증하므로, 하락지수값(Kd)을 '15'로 설정하면 정상전열량 대비 15% 이상 하락한 경우 상기 수소성 브레이크아웃 지수(I_bo)는 '1.0'값이 되고, 30% 이상 하락한 경우에는 '2.0'이 될 것이다.The controller 190 compares the calculated breakout exponent with the set reference value to predict the probability of occurrence of breakout of the solidified shell, and displays the result through the display unit 170 as shown in FIG. 10 (S6). If the calculated breakout index _Ibo exceeds the set reference value, it is predicted that a breakout will occur in the solidifying shell 81 (S7). Here, the reference value may be '1'. For example, the probability of occurrence of the hydrocracking breakout can be derived from Equation (7), and since the plastic breakout increases rapidly when the thermal conductivity is decreased by 15% or more with respect to the normal thermal conductivity, the drop index value (Kd) If it is set, the _hydrogen breakout index (I _bo ) becomes '1.0' when it is _{lowered by} 15% or more compared with the normal thermal capacity, and it becomes '2.0' when it is lowered by 30% or more.

이어, 제어부(190)는 상기에서 계산된 브레이크아웃 지수(I_bo)가 설정된 기준값을 초과할 경우 기준값 미만이 되도록 주속, 몰드 진동수 및 파우더 교체 중 적어도 어느 하나 이상을 선택적으로 제어하게 된다(S8). 만일, 브레이크아웃 지수가 기준값을 초과할 경우 제어부(190)는 소정의 경보수단을 통해 경보음이나 신호가 출력되도록 제어할 수도 있다.Then, the control unit 190 selectively controls at least one of the peripheral speed, the molding frequency, and the powder replacement so that the calculated breakout index _Ibo exceeds the set reference value (S8) . If the breakout index exceeds the reference value, the control unit 190 may control the alarm unit to output an alarm sound or a signal through a predetermined alarm unit.

상기에서, 브레이크아웃 지수(I_bo)가 기준값을 초과할 경우 도 10과 같이, 제어부(190)는 메모리(130)에 설정된 조업가변 데이터에 따라 주속을 감속(①의 경우)시키거나 주속의 변화없이 몰드 진동수를 감소(②의 경우), 주속과 몰드 진동수를 동시에 감소(③의 경우) 또는 높은 열전도 효율을 갖는 파우더가 교체 투입(④의 경우)되도록 제어할 수 있다.10, when the break-out index I _bo exceeds the reference value, the control unit 190 controls the control unit 190 to decelerate the main speed according to the operational variable data set in the memory 130 It is possible to reduce the mold frequency (in case of ②), reduce the peripheral speed and mold frequency simultaneously (in case of ③), or control the powder with high heat transfer efficiency to be replaced (in case of ④).

여기서, 제어부(190)는 주속이 0.05 내지 0.1m/min 단위로 가변되도록 핀치롤(70)의 회전수를 제어할 수 있다. 주속의 급격한 변화는 응고쉘(81)의 표면 크랙이 발생될 수 있어 바람직하지 않고, 주속을 0.05m/min 이하의 단위로 가변시킬 경우에는 브레이크아웃 지수를 정상화하는 데 많은 시간이 소요될 수 있다. 또한, 주속은 최소 0.8m/min까지만 감속되도록 반복 제어할 수 있다. 연속주조에서 주속이 0.8m/min 미만인 경우에는 생산성이 급격히 하락하고 응고쉘(81)에 결함이 발생하므로, 주속은 최소 0.8m/min 이상이 되도록 유지한다.Here, the controller 190 may control the number of revolutions of the pinch roll 70 such that the main speed varies from 0.05 to 0.1 m / min. A sudden change in the main axis may cause surface cracking of the solidification shell 81, which is undesirable. If the main speed is varied in units of 0.05 m / min or less, it may take a long time to normalize the breakout index. Also, the main speed can be repetitively controlled so as to be decelerated only to at least 0.8 m / min. In the case of continuous casting, the productivity drops sharply and defects occur in the solidification shell (81) when the main flux is less than 0.8 m / min, so that the main flux is maintained at least 0.8 m / min.

몰드 진동수는 일반적으로 100 내지 200cycle/min의 진동수를 갖는데, 제어부(190)는 10cycle/min 단위로 가변되도록 오실레이터(40)를 제어한다. 만일 진동수가 급감하면 응고쉘(81)에 오실레이션 마크의 깊이(그루브 형태)가 깊어져 응고쉘(81)에 표면크랙이 발생될 가능성이 커지고, 몰드 진동수를 10cycle/min 이하의 단위로 가변시킬 경우에는 브레이크아웃 지수를 정상화하는 데 많은 시간이 소요될 수 있다.The mold frequency generally has a frequency of 100 to 200 cycles / min, and the controller 190 controls the oscillator 40 so as to be variable in increments of 10 cycles / min. If the frequency is reduced too much, the depth of the oscillation mark (groove shape) deepens in the solidifying shell 81, the possibility of surface cracking in the solidifying shell 81 increases, and the mold vibration frequency can be varied in units of 10 cycles / min or less It may take a long time to normalize the breakout index.

그리고, 브레이크아웃 지수(I_bo)가 기준값을 초과할 경우 파우더는 높은 열전도 효율을 갖는, 즉 점도와 염기도(CaO/SiO₂ 비)가 낮은 플루오르(F) 성분이 함유된 파우더가 이용될 수 있다.When the breakout index I _bo exceeds the reference value, the powder may be a powder containing a fluorine (F) component having a high thermal conductivity efficiency, that is, a low viscosity and a basicity (CaO / SiO ₂ ratio) .

상기에서 계산된 브레이크아웃 지수가 설정된 기준값과 한계값 사이일 경우 제어부(190)는 주속과 몰드 진동수 및 파우더 교체 중 적어도 어느 하나 이상을 가변 제어하고, 상기 계산된 브레이크아웃 지수가 한계값 이상일 경우 주속과 몰드 진동수를 기본적으로 가변 제어하고, 파우더 교체를 선택적으로 제어할 수 있다. 상기 브레이크아웃 지수의 기준값은 '1'이 될 수 있고, 한계값은 기준값보다 큰 값으로 설정되는 데, 예를 들어 '1.5'로 설정될 수 있다.If the calculated breakout index is between the set reference value and the threshold value, the control unit 190 variably controls at least one of the peripheral speed, the mold frequency and the powder replacement, and if the calculated breakout index is equal to or greater than the threshold value, And the mold frequency can be basically controlled variably, and the powder replacement can be selectively controlled. The reference value of the break-out index may be '1', and the limit value may be set to a value larger than the reference value, for example, set to '1.5'.

이와 같이 제어부(190)는 브레이크아웃 지수에 따라 주속, 몰드 진동수 및 파우더 교체 중 적어도 어느 하나 이상을 선택적으로 제어하게 된다. 이후, 가변된 조업변수를 이용하여 상술한 방법으로 브레이크아웃 지수를 반복하여 계산한 후 브레이크아웃 지수에 따른 적절한 제어를 통해 현재전열량을 정상영역으로 복귀시키게 된다.In this way, the controller 190 selectively controls at least one of the peripheral speed, the mold frequency, and the powder replacement according to the breakout index. Thereafter, the breakout index is repeatedly calculated by the above-described method using a variable operating variable, and the current heat quantity is returned to the normal region through appropriate control according to the breakout index.

이와 같이 본 발명에서는 수소성 브레이크아웃 가능성을 몰드의 전열량을 이용하여 실시간으로 예측하고, 예측 결과 응고쉘의 브레이크아웃이 예측되면 조업조건을 적절하게 변경함으로써, 응고쉘의 브레이크아웃을 방지할 수 있다.As described above, in the present invention, the possibility of the hydrocracking breakout is predicted in real time using the heat quantity of the mold, and when the breakout of the solidifying shell is predicted, the breakdown of the solidifying shell can be prevented have.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all differences within the scope of the claims are to be construed as being included in the present invention.

10: 래들 15: 슈라우드노즐
20: 턴디쉬 25: 침지노즐
30: 몰드 40: 몰드 오실레이터
50: 파우더 공급기 51: 파우더층
52: 액체 유동층(액상) 53: 윤활층(고상)
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 스트랜드
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
90: 절단기 91: 절단 지점
100: 브레이크아웃 방지장치 110: 온도검출수단
130: 메모리 150: 입력부
170: 표시부 190: 제어부10: Ladle 15: Shroud nozzle
20: tundish 25: immersion nozzle
30: Mold 40: Mold oscillator
50: Powder feeder 51: Powder layer
52: liquid fluidized bed (liquid phase) 53: lubricating layer (solid phase)
60: Support roll 65: Spray
70: pinch roll 80: strand
81: Solidification shell 82: Non-solidified molten steel
83: tip portion 85: solidified point
90: Cutter 91: Cutting point
100: Breakout prevention device 110: Temperature detection means
130: memory 150: input
170: Display section 190:

Claims

A memory storing at least one operating parameter data and at least one variable operating data according to a break-out index, the at least one of a steel type, a peripheral speed, a physical property of the powder, a mold thickness, a water supply temperature of the cooling water,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water supplied to the mold and cooling the mold; And
Calculating a current total heat quantity by using the drain temperature of the cooling water obtained through the temperature detection means, calculating a normal heat quantity through the operating variables stored in the memory, A controller for calculating a breakout index of the solidification shell using each of the drop index values of the total heat amount and selectively controlling at least one of a peripheral speed, a mold frequency, and a powder replacement so that the calculated breakout index is less than a set reference value; Lt; / RTI >
The drop index value is a constant indicating a degree of decrease in the amount of heat that can cause a breakout in the normal heat transfer amount,
The break-out index I _bo is calculated by the following equation (1)
Equation 1

(Where Fn is a normal heat quantity, Fp is a total heat quantity, and Kd is a decreasing index value of a heat quantity capable of generating a breakout)
Wherein the normal heat transfer amount Fn is calculated by the following equation (2).
Equation 2

(A1 is a constant set in consideration of the target steel type, a2 is a constant set in consideration of the physical properties of the powder, a3 is a constant set in consideration of the thickness of the mold, and a4 is a setting A5 and a6 are constants which are set in consideration of the relationship between the steel material under the same conditions, the powder, the mold thickness, and the total heat quantity in the cooling water and the peripheral velocity Vc)

The method according to claim 1,
Wherein the control unit controls the peripheral speed, the mold frequency, and the powder replacement through a pinch roll, a mold oscillator, and a powder feeder, respectively.

The method according to claim 1,
Wherein the control unit calculates a normal heat quantity using at least one of a steel grade, a peripheral speed, a physical property of the powder, a thickness of the mold, and a cooling water quantity.

The method according to claim 1,
Wherein the controller calculates a current total heat quantity using at least one of a contact area of the molten steel in the mold, a cooling quantity, a specific heat of water, and a temperature variation of the mold cooling water.

delete

Calculating a steady state heat quantity using at least one of the stored steel species, the peripheral speed, the physical properties of the powder, the thickness of the mold, and the cooling water;
Calculating a current total heat quantity using at least one of the following variables: a contact area of the molten steel in the mold, a cooling water quantity, a specific heat quantity of water, and a temperature variation amount of the mold cooling water;
Calculating a breakout index using the steady-state heat quantity and the total heat quantity calculated in the above and the decreasing index value of the predetermined heat quantity; And
Selecting and controlling at least one of a peripheral speed, a mold frequency, and a powder replacement so that the calculated breakout index is less than a set reference value,
The drop index value is a constant indicating a degree of decrease in the amount of heat that can cause a breakout in the normal heat transfer amount,
The break-out index I _bo is calculated by the following equation (3)
Equation 3

(Where Fn is a normal heat quantity, Fp is a total heat quantity, and Kd is a decreasing index value of a heat quantity capable of generating a breakout)
Wherein the normal heat transfer amount (Fn) is calculated by the following equation (4).
Equation 4

The method of claim 6,
If the calculated breakout index is between the set reference value and the threshold value, at least one of the peripheral speed, the mold frequency, and the powder replacement is variably controlled,
Wherein the control means controls the basic speed and the frequency of the mold when the calculated break-out exponent is equal to or greater than the threshold, and selectively controls the powder replacement.

The method of claim 7,
Wherein the reference value is set to "1 ", and the limit value is set to a value larger than the reference value.

delete

The method of claim 6,
Wherein the current heat transfer amount (Fp) is calculated by the following equation (5).
Equation 5

Where A is the molten steel contact area in the mold, c is the specific heat of water,

Is the cooling water quantity, and [Delta] t is the temperature variation amount of the cooling water that is supplied to and discharged from the mold.

delete