KR101316756B1 - 슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

발명은 슬라브의 형상을 측정하여 중심 편석의 발생을 제어할 수 있는 방법에 대한 것으로서, 특히 경압하 공정을 거친 슬라브의 두께 변화가 있는 경우 응고 완료점을 지난 후 경압하 공정을 수행하는 것으로 판단하여 상기 경압하 공정 시점을 늦추어 중심 편석의 발생을 억제하는 슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법에 대한 것이다.

Description

슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법{Control method for Centerline Segregation by measuring slab form}
본 발명은 슬라브의 형상을 측정하여 중심 편석의 발생을 제어할 수 있는 방법에 대한 것으로서, 특히 경압하 공정을 거친 슬라브의 두께 변화가 있는 경우 응고 완료점을 지난 후 경압하 공정을 수행한 것으로 판단하여 상기 경압하 공정 시점을 늦추어 중심 편석의 발생을 억제하는 슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법에 대한 것이다.
강의 연속주조 시 슬라브의 응고말기에 응고수축이나 벌징(bulging) 등에 의하여 잔류 용강 속에 농축된 유황, 인, 망간, 탄소성분 등이 주편의 두께 중심부에 집적되는 중심편석이 발생하게 된다.
상기 슬라브에 중심편석이 심하게 발생하면 압연 후의 최종 제품인 코일(coil)에 남게 되고, 코일 내부에 남은 중심편석은 다른 모재(matrix)보다 단단한 조직이므로 코일의 용접성을 저하시키거나 석유 수송관 같은 제품으로 가공하여 사용할 경우 크랙이 발생하여 강관의 파손에까지 이르게 된다.
따라서, 최종 제품인 코일의 품질을 보증하기 위해서는 연속주조에서 생산되는 중간 소재인 슬라브 주편의 중심편석을 가능한 최소화시켜야만 한다.
통상적인 연속주조공정은 도 1에 나타난 바와 같이 제강공정에서 정련된 용강이 래들(1)에 의해 이송되어 턴디쉬(2), 수냉식 동제 주형(3) 순서로 공급되어 1차로 초기 응고되고, 응고층이 형성된 슬라브(S)는 다수의 롤(5)로 구성된 연주기 세그먼트(4)를 통과하면서 2차로 응고가 진행된다.
특히, 최근에는 응고 말기에 중심편석을 저감하기 위한 목적으로 경압하 설비(6)가 사용되고 있다
상기 경압하 설비(6)는 슬라브(S)에 약간의 압연을 가함으로써 응고말기의 응고수축을 보상하는 것으로서 일본 공개특허 2002-224701, 2001-162353, 2000-000638, 1993-228589, 한국 공개특허 2001-048739 등에 자세히 기재되어 있으므로 이하 중복되는 설명은 생략한다.
한편 도 2에 도시된 바와 같이 응고 중인 슬라브(S)의 상하 표면에는 응고가 완료된 응고층(S1)이 형성된다.
상기 응고층(S1)사이에는 아직 응고되지 않은 미응고층(S3)이 형성되어 있으며 상기 응고층(S1)과 미응고층(S2)사이에는 고액 공존층(S2)이 형성된다.
이때, 상기 고액 공존층(S2)이 종결되어 슬라브(S)가 완전히 응고되는 지점을 통상 응고 완료점(S4)이라고 한다.
한편 상기 경압하 설비(6)에 의해 중심 편석을 저감하기 위해서는 상기 경압하 설비(6)가 상기 응고 완료점(S4) 지점을 가압해야 한다.
그런데, 만일 상기 경압하 설비(6)에 의해 가압하는 지점이 응고 완료점(S4)보다 선행되는 지점(진행방향 반대 방향)인 경우(이러한 경우의 경압하 설비의 도면 부호를 6-1이라함) 상기 응고 완료점(S4)사이의 부분(L, 이하 미응고 부분이라 함)은 가압되지 않고 다음 공정(예를 들어 TCM공정)으로 투입된다.
이러한 경우 상기 미응고 부분(L)은 뒤늦게 응고가 진행되고 이에 따라 중심 편석이 생성되며, 이에 대해 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3a는 상기 슬라브(S)의 평면도이고 상기 슬라브(S)에 나타난 w자 형상의 곡선(S5)은 상기 응고 완료점을 상기 슬라브(S)의 위에서 보는 경우를 도시한 것이다.
또한, 도 3a의 경압하 설비(6-1)는 응고 완료점 이전에 배치되어 상술한 바와 같은 미응고지점(L)이 생성된다.
도 3b는 상기 슬라브(S)의 단면을 나타낸 것으로서 상기 미응고 부분(L)이 뒤늦게 응고되어 중심 편석(CS)이 발생하며 이에 따라 상기 슬라브(S)가 수축하는 현상을 보인 것이다.
이와 같이 경압하 설비에 의해 중심 편석(CS)을 제거하기 위해서는 응고 완료점에서 가압하는 것이 중요하다.
종래에는 상기 응고 완료점을 산출하기 위해 몰드(Mold) 내의 몰드 변동량과 스트랜드 내에서 주조 슬라브의 벌징량을 측정하여 상관관계를 분석하여 상기 응고 완료점을 산출하였다(한국 공개 특허 2001-0045770)
그런데 상술한 방법에 의한 경우 정확한 응고 완료점을 산출하기 어려워 여전히 중심 편석이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 경압하 공정을 거친 슬라브의 두께 변화가 있는 경우 응고 완료점 전에 경압하 공정을 수행하는 것으로 판단하여 상기 경압하 공정 시점을 늦추어 응고 완료점에서 상기 슬라브가 가압되도록 하여 중심 편석의 발생을 억제할 수 있는 슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 경압하 공정을 거친 슬라브(S)의 폭 방향 두께 변화값을 측정하는 측정 단계(S110)와, 상기 측정 단계(S110)에 의해 측정된 두께 변화값의 편차가 이미 설정된 값을 초과하는 경우 상기 슬라브(S)의 내부에 편석이 발생한 것으로 판단하고 상기 두께 변화값의 편차가 상기 설정된 값에 초과하지 않는 경우 상기 슬라브(S)의 내부에 편석이 발생하지 않은 것으로 판단하는 판단 단계(S120)와, 상기 판단 단계(S120)에 의해 상기 슬라브(S)의 내부에 편석이 발생한 것으로 판단한 경우 경압하 시점을 늦추는 경압하 제어 단계(S130)를 포함하는 슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법에 일 특징이 있다.
이때, 상기 측정 단계(S110)에 의해 측정된 두께(t)의 편차가 이미 설정된 값에 초과하지 않는 경우 상기 슬라브(S)의 내부에 편석이 발생하지 않은 것으로 판단하여 상기 측정 단계(S110)를 다시 수행하는 것도 가능하다.
또한, 상기 경압하 제어 단계(S130) 수행 후 상기 측정 단계(S110)와, 판단 단계(S120) 를 다시 수행하는 것도 가능하다.
또한, 상기 측정 단계(S110)는 상기 경압하 공정을 거친 슬라브(S)의 상부 또는 하부에 배치된 거리 측정 수단(100)을 이용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 측정 단계(S110)는 상기 경압하 공정을 거친 슬라브(S)의 두께 방향 형상을 인식하는 영상 획득 수단(200)을 이용하는 것도 가능하다.
이상 설명한 본 발명에 의한 경우 늦추어 응고 완료점에서 상기 슬라브가 가압되도록 하여 중심 편석의 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 연속주조장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 슬라브의 응고 과정을 도시한 개념도이다.
도 3은 중심 편석에 의해 수축이 일어나는 것을 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명에 의해 슬라브의 두께 변화를 측정하는 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명에 의해 슬라브의 두께 변화를 측정하는 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명에 의해 경압하 설비를 제어하는 것을 도시한 개념도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 경압하 공정을 거친 슬라브의 형상을 측정한 후 경압하 시점을 조절하여 중심 편석의 발생을 억제하는 방법(S100)이다
이러한 본 발명(S100)은 도 4에 도시된 바와 같이 경압하 공정을 거친 슬라브(S)의 폭 방향 두께 변화값을 측정하는 측정 단계(S110)를 수행한다.
이때, 상기 측정 단계(S110)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 경압하 공정을 거친 슬라브(S)의 상부 또는 하부에 배치된 거리 측정 수단(100)을 이용할 수 있다.
즉, 상기 거리 측정 수단(100)이 상기 슬라브(S)의 폭 방향(방향II)으로 이동하면서 상기 슬라브(S)의 상면 또는 저면에 대한 거리를 측정한다.
이때, 상기 측정된 거리의 상대적인 변화값을 산출하면 상기 슬라브(S)의 폭 방향 두께 변화값을 산출할 수 있다.
예를 들어 상기 측정된 거리가 50mm(지점A)를 유지하다가 어느 지점에서 60mm로 측정된 경우(지점B) 상기 두께 변화값은 10mm가 되며 이는 상기 지점B에서 상기 슬라브(S)에 요홈된 형상이 형성되었다는 것을 알 수 있다.
이는 앞서 설명된 바와 같이 슬라브 내부에 중심 편석(CS)이 발생하여 수축된 것을 나타낸다.
이때, 상기 거리 측정 수단(100)은 적외선 센서등과 같은 거리 측정 센서를 이용할 수 있으며, 상술한 바와 같이 슬라브와의 거리를 측정할 수 있는 수단인한 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.
또한, 상기 거리 측정 수단(100)은 슬라브(S)의 상면 및/또는 저면 방향에 설치될 수 있다.
한편, 상기 측정 단계(S110)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 경압하 공정을 거친 슬라브(S)의 두께 방향 형상을 인식하는 영상 획득 수단(200)을 이용하는 것도 가능하다.
즉, 상기 영상 획득 수단(200)에 의해 상기 슬라브(S)의 두께 방향 형상을 인식한 후 도 7에 도시된 바와 같이 이미지 프로세싱에 의해 상기 슬라브(S)의 두께 변화값을 산출할 수 있다.
예를 들어 상기 영상의 각 지점(x1,x2, ..., x8)의 y방향 좌표값을 구한 후 상기 y방향 좌표값의 변화값을 구하면 상술한 바와 같이 상기 슬라브(S)의 폭 방향 두께 변화값을 산출할 수 있다.
이와 같은 방법에 의해 슬라브 내부에 중심 편석(CS)이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 상기 두께 변화값에 의해 중심 편석(CS)이 발생하였는지 보다 정밀하게 판단하기 위해서는 이미 설정된 기준값과의 비교가 필요하다.
이는, 상기 슬라브(S)의 두께는 정상적인 경우에도 여러 가지 원인으로 두께가 미세하게 변동될 수 있으므로 중심 편석(CS)의 발생 여부를 정밀하게 판단하기 위해서는 이미 설정된 기준값과의 비교가 필요하며 상기 기준값은 여러 차례의 실험에 의해 결정될 수 있다.
즉, 상기 측정 단계(S110)에 의해 측정된 두께 변화값의 편차가 이미 설정된 값을 초과하는 경우 상기 슬라브(S)의 내부에 중심 편석(CS)이 발생한 것으로 판단하고 상기 두께 변화값의 편차가 상기 설정된 값에 초과하지 않는 경우 상기 슬라브(S)의 내부에 중심 편석(CS)이 발생하지 않은 것으로 판단하는 판단 단계(S120)를 수행한다.
상술한 바와 같은 판단 단계(S120)에 의해 상기 슬라브(S)의 내부에 중심 편석(CS)이 발생한 것으로 판단한 경우 경압하 시점을 늦추는 경압하 제어 단계(S130)를 수행한다.
즉, 상기 판단 단계(S120)에 의해 슬라브(S)의 내부에 중심 편석(CS)이 발생한 것은 도 2에 도시된 바와 같이 경압하 설비(6)가 응고 완료점(S4)에서 슬라브를 가압하는 것이 아니고 보다 빠른 지점(진행방향의 반대방향)에서 가압한다라는 의미이다.
따라서 상기 판단 단계(S120)에서 상기 슬라브(S)의 내부에 중심 편석이 발생한 것으로 판단한 경우 경압하 시점을 늦추면 편석 발생이 억제될 수 있다.
물론 상기 측정 단계(S110)에 의해 측정된 두께(t)의 편차가 이미 설정된 값에 초과하지 않는 경우 상기 슬라브(S)의 내부에 중심 편석이 발생하지 않은 것으로 판단하여 상기 측정 단계(S110)를 다시 수행하여 슬라브내의 중심 편석이 발생하였는지 여부를 계속 감시하면 된다.(S140)
만일 상기 경압하 제어 단계(S130)를 수행한 경우 상기 측정 단계(S110)와, 판단 단계(S120)를 다시 수행하는 이른바 feedback 단계를 수행하면 된다.(S150)
즉, 상기 경압하 제어 단계(S130)에 의해 경압하 시점을 늦추어도 응고 완료점상에서 가압이 되지 않는 경우가 있으므로 상기 측정 단계(S110)와, 판단 단계(S120)를 다시 수행하여 경압하 시점이 정확한지 확인하는 것이다.
한편 상기 경압하 제어 단계(S130)에서 경압하 시점을 늦추게 되는데, 이는 도 7에 도시된 바와 같이 제어부(CON)에서 상기 경압하 설비(6)를 조정하여 달성할 수 있다.
즉, 상기 경압하 설비(6)는 슬라브(S)를 가압하는 가압부(6b)와 상기 가압부(6b)를 구동하는 구동부(6a)를 포함한다.
이때, 상기 거리 측정 수단(100) 또는 영상 획득 수단(200)에 의해 슬라브의 두께 변화값을 산출하여 중심 편석이 발생했다고 판단하는 경우 상기 가압부(6b)를 승하강하거나 혹은 가압력을 조정하여 경압하 시점을 늦출 수 있다.
이는 상술한 바와 같은 제어부(CON)가 상기 거리 측정 수단(100) 또는 영상 획득 수단(200)으로부터 관련 데이터를 제공받은 후 상기 구동부(6b)를 제어하여 상기 경압하 설비(6)를 조절할 수 이다.
한편, 상기 경압하 설비(6)의 구성 자체와 경압하 시점을 조정하는 것은 상술한 특허 문헌에서 충분히 개시되었으므로 자세한 설명은 생략한다.
1 : 래들 6 : 경압하 설비
100 : 거리 측정 수단 200 : 영상 획득 수단

Claims (5)

  1. 경압하 공정을 거친 슬라브(S)의 폭 방향 두께 변화값을 측정하는 측정 단계(S110)와,
    상기 측정 단계(S110)에 의해 측정된 두께 변화값의 편차가 이미 설정된 값을 초과하는 경우 상기 슬라브(S)의 내부에 중심 편석이 발생한 것으로 판단하고 상기 두께 변화값의 편차가 상기 설정된 값을 초과하지 않는 경우 상기 슬라브(S)의 내부에 중심 편석이 발생하지 않은 것으로 판단하는 판단 단계(S120)와,
    상기 판단 단계(S120)에 의해 상기 슬라브(S)의 내부에 중심 편석이 발생한 것으로 판단한 경우 경압하 시점을 늦추는 경압하 제어 단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정 단계(S110)에 의해 측정된 두께(t)의 편차가 이미 설정된 값에 초과하지 않는 경우 상기 슬라브(S)의 내부에 중심 편석이 발생하지 않은 것으로 판단하여 상기 측정 단계(S110)를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경압하 제어 단계(S130) 수행 후 상기 측정 단계(S110)와, 판단 단계(S120) 를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정 단계(S110)는 상기 경압하 공정을 거친 슬라브(S)의 상부 또는 하부에 배치된 거리 측정 수단(100)을 이용하는 것을 특징으로 하는 슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정 단계(S110)는 상기 경압하 공정을 거친 슬라브(S)의 두께 방향 형상을 인식하는 영상 획득 수단(200)을 이용하는 것을 특징으로 하는 슬라브 형상 측정에 의한 중심 편석 제어 방법.
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