KR101536088B1

KR101536088B1 - 주편의 결함 예측 검지 방법, 주편의 제조 방법, 주편의 결함 발생 예측 검지 장치, 그 주편의 결함 발생 예측 검지 장치를 구비한 연속 주조 설비

Info

Publication number: KR101536088B1
Application number: KR1020147013336A
Authority: KR
Inventors: 신고 오카모토; 히로노리 후쿠시마; 노리치카 아라마키
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2015-07-10
Also published as: CN103945958A; CN103945958B; KR20140077972A; WO2013073212A1

Abstract

주형 내의 용강 레벨을 검지하여 용강 주입 속도를 변화시킴과 함께, 턴디시 (3) 의 바닥부에 형성된 상노즐 (5) 로부터 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 용강 중에 취입하면서 연속 주조하는 주편에, 알루미나성 결함이 발생하고 있는 것을 예측 검지할 수 있는 주편의 결함 발생 예측 검지 방법으로서, 상기 불활성 가스의 배압 상하동 변화량을 검지하여, 그 변화량이 미리 정한 범위 이상인 경우가 소정 시간 내에 소정 횟수 이상 있는지 여부에 의해 상기 배압의 변화가 상기 용강 주입 속도의 변동에 추종하고 있는지 여부를 판정하여 결함의 발생을 예측 검지하는 것을 특징으로 하는 방법이고, 또 그 장치, 그 방법을 사용한 연속 주조 주편의 제조 방법, 그 장치를 구비한 연속 주조 설비이다.

Description

주편의 결함 예측 검지 방법, 주편의 제조 방법, 주편의 결함 발생 예측 검지 장치, 그 주편의 결함 발생 예측 검지 장치를 구비한 연속 주조 설비{METHOD FOR PREDICTING OCCURRENCE OF STEEL SHEET DEFECT IN SLAB, METHOD FOR MANUFACTURING SLAB, DEVICE FOR PREDICTING OCCURRENCE OF STEEL SHEET DEFECT IN SLAB, AND CONTINUOUS CASTING MACHINE EQUIPPED WITH DEVICE FOR PREDICTING OCCURRENCE OF STEEL SHEET DEFECT IN SLAB}

본 발명은, 연속 주조 설비에 있어서 상 (上) 노즐로부터 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 용강 중에 취입하면서 연속 주조를 실시하는 경우에 있어서, 주편에 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 결함 (이하, 간단히 알루미나성 결함이라고 한다.) 이 발생하고 있는 것을 예측 검지하는 주편의 결함 예측 검지 방법, 및 주편의 결함 발생 예측 검지 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 그 주편의 결함 예측 검지 방법을 사용한 연속 주조 주편의 제조 방법, 및 그 주편의 결함 발생 예측 검지 장치를 구비한 연속 주조 설비에 관한 것이다.

종래, 연속 주조에 의한 주편의 제조 방법에 있어서는, 용강 처리 과정에서 발생하는 Al₂O₃ 등의 비금속 개재물이 침지 노즐, 슬라이딩 노즐 등의 토출구 혹은 내공 (內孔) 등에 석출되어, 노즐 폐색을 일으킬 우려가 있다. 그 때문에, 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 상노즐 등으로부터 용강 중에 취입하여, 토출구 혹은 내공면을 가스로 피복하거나, 혹은 가스의 상승류에 의한 부상 효과에 의해 비금속 개재물 등을 제거하는 대책이 취해지고 있다.

이와 같은 것으로서, 예를 들어 특허문헌 1 에 기재된 주편 주조에 있어서의 아르곤 가스 취입 제어 방법의 발명이 있다.

특허문헌 1 에서는, 침지 노즐에 취입하는 아르곤 가스 유량을 주조 중에 일정 시간마다 단위 설정량만큼 증가시키고, 주형 내의 탕면 상황을 관찰하여 탕면 변동 혹은 끓어오름 현상이 발생할 때까지 반복적으로 증가시켜, 탕면 변동 혹은 끓어오름 현상이 발생했다면, 단위 설정량만큼 감소시켜 취입량을 결정하는 방법을 제안하고 있다.

또, 다른 예로서, 특허문헌 2 의 알루미늄 킬드강의 연속 주조 방법의 발명이 있다.

특허문헌 2 의 알루미늄 킬드강의 연속 주조 방법은, 침지 노즐에 취입하는 불활성 가스의 배압 또는 유량을 주조 중에 증감시키면서, 그 침지 노즐을 통해 용강을 주형 내에 주입하는 것을 특징으로 하는 것이다.

일본 공개특허공보 평8-238547호 일본 공개특허공보 2007-237246호

특허문헌 1, 2 에 기재된 방법은, 모두 아르곤 가스의 취입 제어에 주안점을 두고 있다.

그러나, 아르곤 가스의 취입 제어가 예정된 제어에 기초하여 실시되고 있었다고 하더라도, 여러 가지 원인에 의해 결함품이 발생하는 경우도 생각된다.

그런데, 종래에 있어서는, 어떠한 경우에 결함품이 발생하는지를 정확하게 아는 기술이 없는 것이 현상황이다. 이 때문에, 사전에 결함의 발생을 인식할 수 없으므로, 하공정에 있어서 정비를 할 수 없어, 제품의 격 하락을 방지할 수 없는 상황이었다. 특히 냉연 강판 등에서 압연 혹은 드로잉 등의 가공도가 높은 강재에서는, 미소한 알루미나 개재물의 집적에서 기인하는 줄무늬의 표면 자국으로 대표되는 알루미나성 결함이, 가공 후에 고빈도로 현재화 (顯在化) 되는 경우가 있다. 따라서, 주편에 잠재하는 알루미나성 결함에 대한 대책이 요구되고 있었다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 연속 주조하는 주편에 알루미나성 결함이 발생하고 있는 것을 예측 검지할 수 있는 주편의 결함 예측 검지 방법, 그 주편의 결함 예측 검지 방법을 사용한 알루미나성 결함이 적은 연속 주조 주편의 제조 방법, 주편의 결함 발생 예측 검지 장치, 그 장치를 구비한 연속 주조 설비를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

발명자는, 주편을 압연하기 전에 알루미나성 결함의 발생을 사전에 검지할 수 있으면, 그 결함 발생이 검지된 해당 주편에 정비를 실시함으로써 당해 부위에서 기인하는 제품의 격 하락을 방지할 수 있다고 생각하였다.

그래서, 발명자는, 알루미나성 결함의 발생을 예측하기 위하여, 알루미나성 결함이 발생한 경우에 주조 장치측에 무엇인가의 이변이 발생하지 않았는지 여부를 조사하였다.

예측 대상으로 하는 결함이 알루미나성의 것이고, 또한 매우 작은 입경이라는 점을 감안하면, 용강 중에 부유하는 알루미나가 몰드 (주형) 내에서 완전히 부상하지 않고 주편 표층에 트랩됨으로써 발생하는 것으로 추정된다.

그래서, 이와 같은 결함이 발생하는 경우의 주조 장치측의 이변으로서, (1) 침지 노즐 막힘이라는 이변, (2) 상노즐의 불활성 가스 배압의 이변, (3) 주조 속도의 이변이라는 3 개의 이변을 후보로 들어 검토하였다. 이들 3 개의 이변을 후보로 든 이유는 이하와 같다.

(1) 침지 노즐 막힘이라는 이변

침지 노즐에 막힘이 발생한다는 것은, 침지 노즐 내에 알루미나가 퇴적되기 때문이다. 퇴적된 알루미나가 낙하하고, 그것이 몰드 내에서 완전히 부상하지 않고 트랩된다.

침지 노즐 막힘이 발생하고 있는지 여부를 판정하는 데에는, 주조 말기에 슬라이딩 노즐의 개도가 커져 있지 않은지 여부로 알 수 있다. 왜냐하면, 침지 노즐이 막히면 용강의 공급량이 적어지므로, 제어 장치에 의해 탕면 레벨을 유지하도록 슬라이딩 노즐의 개도가 자동적으로 커지도록 되어 있기 때문이다.

(2) 상노즐의 불활성 가스 배압의 이변

상노즐로부터의 불활성 가스의 공급이 적절히 실시되고 있지 않은 경우에는, 가스의 상승류에 의한 부상 효과에 의해 알루미나의 제거 등이 정상적으로 기능하지 않아, 알루미나성 결함이 발생한다고 생각된다.

상기와 같은 상황의 발생은, 상노즐의 불활성 가스 배압이 슬라이딩 노즐의 개도 즉 주형 내에 대한 용강 주입 속도에 추종하여 변화되고 있는지 여부로 알 수 있다. 왜냐하면, 슬라이딩 노즐의 개도를 변화시키면, 상노즐 내의 용강 유속이 변화되고, 그에 따라 상노즐 내의 용강류에 의한 가스의 흡인 압력도 변화되므로, 불활성 가스 배압도 변화되기 때문이다. 반대로 말하면, 용강 주입 속도의 변화에 추종하여, 불활성 가스 배압이 변화되지 않는 경우에는, 상노즐로부터의 불활성 가스 공급이 적절히 실시되고 있지 않은 것이 된다.

상노즐의 불활성 가스 배압이 용강 주입 속도 변화에 추종하여 변화되고 있는지 여부의 판정은, 이하와 같이 실시하였다.

탕면 레벨을 일정하게 유지하기 위하여, 슬라이딩 노즐의 개도는 제어 장치에 의해 0.1 초 정도의 피치로 자동 조절되고 있다. 그 때문에, 상노즐의 불활성 가스 배압은 항상 상하동하게 된다. 상노즐의 불활성 가스 배압은, 그 밖에 턴디시 내의 용강 정압이나 상노즐 내화물 내에서의 유통 가스의 압력 손실의 영향도 받는다. 그러나 불활성 가스 유량을 일정하게 혹은 급격히 변화시키지 않는 조건으로 하면, 이들에 의한 배압 변화는 매우 완만하다는 점에서, 용강 주입 속도 변화에 추종한 상기 변화로부터 구별할 수 있다. 그래서, 3 분간이라는 미리 설정한 시간 내에 있어서, 2 ∼ 20 초 주기의 랜덤한 배압의 상하동 및 펄스상 혹은 스텝상의 배압 변화 중, 그 배압 변화량이 0.0005 ㎫ 이상인 것이 15 회 이상 발생한 경우를「추종 있음」으로 정의하였다.

(3) 주조 속도의 이변

주조 속도의 이변을 후보로 생각한 것은, 무엇인가의 원인에 의해 주조 속도가 느린 경우에는 침지 노즐로부터의 용강의 토출 유속이 저하되므로 응고 셸에 트랩된 개재물의 세정 효과가 저하되고, 또 용강 흐름에 불활성 가스 기포가 타지 않으므로 기포에 의한 개재물 부상 효과도 저하되기 때문이다.

발명자의 경험에 의하면, 주조 속도가 1.0 m/분 미만에서는 결함 발생률이 높은 경향이 있었다.

상기 3 개의 이변과 실제 결함 발생의 관계를 정리한 것이 표 1 이다.

표 1 에 의하면,「(2) 상노즐 불활성 가스 배압」의 반응이 있었던 경우에는 결함이 발생하고 있지 않지만, 상기 반응이 없는 경우에는 다른 지표의 유무에 관계없이 결함이 발생하고 있다.

이것으로부터,「(2) 상노즐 불활성 가스 배압」의 반응 유무를 결함 발생의 지표로 함으로써, 정확한 결함 발생 유무를 예측할 수 있는 것을 알 수 있다.

본 발명은 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것이다.

(1) 본 발명에 관련된 주편의 결함 발생 예측 검지 방법은, 주형 내의 용강 레벨을 검지하여 용강 주입 속도를 변화시킴과 함께 턴디시의 바닥부에 형성된 상노즐로부터 불활성 가스를 용강 중에 취입하면서 연속 주조하여 주편을 얻을 때, 상기 주편에, 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 존재하는 것을 예측 검지하는 주편의 결함 발생 예측 검지 방법으로서,

상기 불활성 가스의 배압 상하동 변화량을 검지하여, 그 변화량이 미리 정한 범위 이상인 경우가 소정 시간 내에 소정 횟수 이상 있는지 여부에 의해 상기 배압의 변화가 상기 용강 주입 속도의 변동에 추종하고 있는지 여부를 판정하고, 상기 추종이 없는 기간에 주형 내에서 표층이 응고된 주편의 부위에, 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 존재하는 것을 예측 검지하는 것이다.

(2) 또, 상기 (1) 에 기재된 것에 있어서, 상기 불활성 가스의 배압 변화량이 0.0005 ㎫ 이상인 경우가 3 분간 15 회 이상 있는 경우에 상기 추종이 있다고 판정하는 것이다.

(3) 또 본 발명에 관련된 주편의 제조 방법은, 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 주편의 결함 발생 예측 검지 방법을 사용하여, 주편에 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물의 존재를 예측한 부위가 존재하는지 여부를 판정하고, 상기 판정 결과에 기초하여 그 주편을 가공하는 철강 제품의 용도 및 사양 중 적어도 어느 것을 결정하는 것이다.

(4) 또 본 발명에 관련된 주편의 제조 방법은, 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 주편의 결함 발생 예측 검지 방법을 사용하여, 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물의 존재를 예측한 부위를 포함하지 않는 것을 판정한 주편을, 표면 정비하지 않고 열간 압연용 소재로 하는 것이다.

(5) 또 본 발명에 관련된 주편의 제조 방법은, 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 주편의 결함 발생 예측 검지 방법을 사용하여, 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물의 존재를 예측한 부위를 포함하는 주편의, 적어도 상기 결함의 원인이 되는 개재물의 존재를 예측한 부위를 포함하는 범위를, 용삭 또는 연삭에 의해 표면 정비하는 것이다.

(6) 본 발명에 관련된 주편의 결함 발생 예측 검지 장치는, 주형 내의 용강 레벨을 검지하여 용강 주입 속도를 변화시킴과 함께 턴디시의 바닥부에 형성된 상노즐로부터 불활성 가스를 용강 중에 취입하면서 연속 주조하여 이루어지는 주편에, 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 존재하는 것을 예측 검지하는 주편의 결함 발생 예측 검지 장치로서,

상기 불활성 가스의 배압 상하동 변화량을 검지하는 배압 변화량 검지 수단과, 그 배압 변화량 검지 수단의 검지 정보를 입력하고, 상기 변화량이 미리 정한 범위 이상인 경우가 소정 시간 내에 소정 횟수 이상 있는지 여부에 의해 상기 배압의 변화가 상기 용강 주입 속도의 변동에 추종하고 있는지 여부를 판정하고, 상기 추종이 없는 경우에 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 생성되는 것을 예측 검지하는 결함 발생 예측 검지 수단을 구비한 것이다.

(7) 또, 상기 (6) 에 기재된 것에 있어서, 상기 결함 발생 예측 검지 수단은, 상기 변화량이 0.0005 ㎫ 이상인 경우가 3 분간 15 회 이상 있는 경우에 상기 추종이 있다고 판정하는 것이다.

(8) 또, 상기 (6) 또는 (7) 에 기재된 것에 있어서, 상기 결함 발생 예측 검지 수단에 의해 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 생성되는 것이 예측되었을 때에, 상기 결함의 원인이 되는 개재물이 존재할 것으로 예측되는 주편의 위치를 검지하는 결함 발생 위치 검지 수단을 구비한 것이다.

(9) 본 발명에 관련된 연속 주조 설비는, 상기 (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 주편의 결함 발생 예측 검지 장치를 구비한 것이다.

본 발명에 의하면, 불활성 가스의 배압 상하동 변화량을 검지하여, 그 변화량이 미리 정한 범위 이상인 경우가 소정 시간 내에 소정 횟수 이상 있는지 여부에 의해 상기 배압의 변화가 용강 주입 속도의 변동에 추종하고 있는지 여부를 판정하고, 상기 추종이 없는 경우에 결함의 발생을 예측 검지하도록 한 것에 의해, 연속 주조되는 주편에 알루미나성 결함이 존재하고 있는 것을 고정밀도로 예측 검지할 수 있다. 그 때문에, 결함 발생이 예측되는 부위의 정비가 가능해져, 제품의 격 하락을 방지할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 주편의 결함 발생 예측 검지 장치의 설명도이다.
도 2 는, 도 1 의 일부를 확대하여 나타내는 확대도이다.
도 3 은, 도 2 의 일부를 확대하여 나타내는 확대도이다.
도 4 는, 연속 주조의 정상 (定常) 상태에 있어서의 슬라이딩 노즐의 개도 변화 상태를 설명하는 그래프이다.
도 5 는, 상노즐의 불활성 가스 배압 변화의 예를 나타내는 그래프이며, 도 5 의 (a) 는 용강 주입 속도 변화에 추종하고 있는 경우를 나타내고, 도 5 의 (b) 는 용강 주입 속도 변화에 추종하고 있지 않은 경우를 나타낸다.
도 6 은, 본 발명의 실시형태의 효과를 확인하는 실시예의 결과를 나타내는 그래프이다.

먼저, 본 실시형태에 관련된 결함 발생 예측 검지 장치 (1) 를 설치하는 연속 주조 설비 (7) 에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 구체예는 일례이며, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

<연속 주조 설비>

연속 주조 설비 (7) 는, 주형 (16) 과, 주형 (16) 의 상방에 설치된 턴디시 (3) 와, 턴디시 (3) 에 용강을 공급하는 레이들 (17) 을 구비하고 있다 (도 1 참조).

턴디시 (3) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 외각이 철피 (19) 로 덮이고, 철피 (19) 의 내측에 내화물 (21) 이 첩부되어 있다. 턴디시 (3) 의 바닥부에는, 내화물 (21) 에 끼워 맞추듯이 하여 상노즐 (5) 이 설치되어 있다 (도 2 참조).

턴디시 (3) 내의 용강량은, 레이들 (17) 로부터의 용강 주입 속도를 도시되지 않은 유량 조절 노즐에 의해 조절하여, 레이들 교환시 전후를 제외하고 일정한 목표값이 되도록 조절된다.

상노즐 (5) 의 하방에는 액추에이터 (23) 에 의해 동작하는 슬라이딩 노즐 (25) 이 설치되고, 또한 슬라이딩 노즐 (25) 의 하방에는 침지 노즐 (27) 이 설치되어 있다.

상노즐 (5) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상부 취입부 (5a), 하부 취입부 (5b), 및 상부 취입부 (5a) 와 하부 취입부 (5b) 중간에 위치하는 본체부 (5c) 의 3 개의 부분으로 구성되어 있고, 이들 3 개의 부분의 외주부는 철판 (5e) 으로 덮여 있다. 상부 취입부 (5a) 및 하부 취입부 (5b) 는 가스를 취입하는 부분이며, 알루미나질의 포러스 벽돌로 형성되어 있다. 본체부 (5c) 는, 비교적 치밀한 알루미나질로 형성되어 있다. 도 3 의 예에서는 포러스 벽돌이 상부와 하부 2 단으로 나누어져 있는 경우를 나타냈지만, 포러스 벽돌은 1 단으로 해도 되고, 또한 다수로 분할해도 된다.

상부 취입부 (5a) 에는 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 도입하는 가스 도입관 (29a) 이 설치되어 있다. 또, 하부 취입부 (5b) 에도, 불활성 가스를 도입하기 위한 가스 도입관 (29b) 이 설치되어 있다. 가스 도입관 (29a) 으로부터 공급되는 불활성 가스는 상부 취입부 (5a) 를 개재하여 용강에 취입되고, 한편, 가스 도입관 (29b) 으로부터 공급되는 불활성 가스는 하부 취입부 (5b) 를 개재하여 용강에 취입된다. 불활성 가스로는, 목표로 하는 용강 성분에 의해 질소 가스가 아르곤 가스와 병용하여 취입되는 경우도 있다.

가스 도입관 (29a, 29b) 은 각각 독립된 가스 공급 장치에 접속되어 있고, 각각 독립적으로 불활성 가스의 공급 속도가 주조 조건에 따른 소정값으로 제어되도록 되어 있다. 가스 공급 속도의 제어는, 질량 유량을 자동 조절하도록 해도 되고, 통상적으로는 가스의 원압은 안정적이므로, 유량 조절 밸브 (28) (도 1 참조) 의 개도를 일정하게 하도록 해도 된다.

즉 본 실시형태에서는, 상부 취입부 (5a), 하부 취입부 (5b), 가스 도입관 (29) (후술) (29a, 29b), 유량 조절 밸브 (28), 가스 공급 장치 (도시 생략) 등에 의해, 불활성 가스 취입 수단이 형성된다.

주형 내에 대한 용강 주입 속도는, 슬라이딩 노즐 (25) 을 액추에이터 (23) 에 의해 동작시킴으로써 0.1 초 피치로 조절된다.

액추에이터 (23) 는, 주형 (16) 에 설치된 와류식 혹은 γ 선 방식 등의 탕면 레벨 센서 (30) 를 사용하여 검지하는 탕면 레벨계 (31) 의 탕면 레벨 검출값에 기초하여, 슬라이딩 노즐 (25) 의 개도를 변화시킴으로써, 탕면 레벨을 기준값으로 조정하도록 주형 내에 대한 용강 주입 속도를 조절한다.

주형 내에 대한 용강 주입 속도는, 시간 평균값에서는, 주편 두께, 주편 폭 및 인발 속도 (주조 속도) 의 곱과 대응하도록 조절되게 된다.

즉 본 실시형태에서는, 탕면 레벨 센서 (30), 탕면 레벨계 (31) 등에 의해 용강 레벨 검지 수단이 구성된다. 또, 슬라이딩 노즐 (25), 액추에이터 (23) 등에 의해, 용강 주입 속도 변화 수단이 구성된다. 또한 슬라이딩 노즐 (25) 의 개도의 제어값은 0.1 ∼ 1 초 정도의 피치로 자동 조절하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지는 않는다.

슬라이딩 노즐 (25) 의 개도 변화의 일례가 도 4 에 나타나 있다. 도 4 에 있어서, 세로축이 슬라이딩 노즐 개도 (％) 이고, 가로축이 시간 (초) 을 나타내고 있다. 슬라이딩 노즐 (25) 의 개도는, 통상, 정상 상태에 있어서는, 도 4 에 나타나는 바와 같이 불규칙적인 변화를 하게 되어, 용강 주입 속도도 불규칙적으로 변화된다. 그러므로, 배압 변화가 용강 주입 속도의 변화에 추종하고 있는지 여부는, 배압 상하동 변화량이 미리 정한 범위 이상인 경우가 소정 시간 내에 소정 횟수 이상 있는지 여부에 의해 판정할 수 있다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 가스 도입관 (29) 에는 압력 검지기 (33) 가 형성되고, 압력 검지기 (33) 의 압력 검지 신호가 후술하는 결함 발생 예측 검지 장치 (1) 에 입력된다.

또한, 도 1 에 있어서의 가스 도입관 (29) 은, 도 3 에 있어서의 가스 도입관 (29a, 29b) 의 양방을 총칭하고 있다. 또, 압력 검출기 (33) 는, 가스 도입관 (29a, 29b) 각각에 개별적으로 설치된 압력 검출기 (33a, 33b) (도시 없음) 를 총칭하고 있다.

주편은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 핀치롤 (35) 에 의해 인발된다. 이 핀치롤 (35) 의 회전수가 후술하는 결함 발생 예측 검지 장치 (1) 에 입력되고, 핀치롤 (35) 의 회전수에 의해 주조 속도 및 주조 길이가 검지된다.

상기와 같은 연속 주조 설비 (7) 에 설치되는 주편의 결함 발생 예측 검지 장치 (1) 는,

·불활성 가스의 배압 변화량을 검지하는 배압 변화량 검지 수단 (11) 과,

·배압 변화량 검지 수단 (11) 의 검지값을 입력하고, 배압의 변동이 주형 내에 대한 용강 주입 속도의 변동에 추종하고 있는지 여부에 기초하여 결함의 발생을 예측 검지하는 결함 발생 예측 검지 수단 (13) 과,

·결함 발생 예측 검지 수단 (13) 에 의해 결함의 발생이 예측 검지되었을 때에 결함이 발생하고 있을 것으로 예측되는 주편의 부위를 특정하는 결함 발생 위치 검지 수단 (15) 을 구비하고 있다.

이하, 상세하게 설명한다.

<결함 발생 예측 검지 장치>

결함 발생 예측 검지 장치 (1) 는, 상기 서술한 바와 같이, 배압 변화량 검지 수단 (11) 과, 결함 발생 예측 검지 수단 (13) 과, 결함 발생 위치 검지 수단 (15) 을 구비하고 있다.

이들 각 수단은, CPU 가 소정의 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 각 수단의 기능은 이하와 같다.

<배압 변화량 검지 수단>

배압 변화량 검지 수단 (11) 은 압력 검출기 (33) 의 검출값을 입력하고, 상하로 변동하는 배압의 변화량을 검지한다. 프로세스 컴퓨터에 의한 자동 판정을 실시하는 경우에는, 압력 검출값을 소정의 단위 시간 간격마다 소정의 압력 분해능으로 디지털화하고, 순차 연산하여 배압 변화량을 산출하고 결함 발생 예측 검지 수단 (13) 에 출력한다. 시간 분해능 및 압력 분해능은 기억 장치의 용량이나 연산 처리 장치의 능력이 허락하는 범위에서 적절히 선택할 수 있지만, 압력 분해능은 0.001 ㎫ 이상, 시간 분해능은 1 초 이상인 것이 바람직하다. 배압 변화량의 산출 방법으로는, 직전값과의 비교에 의한 방법이나, 소정 시간 범위의 평균값과의 비교에 의한 방법 외에, 이들 방법에 그 밖의 연산 로직을 조합하는 방법 등을 적절히 선택할 수 있다.

<결함 발생 예측 검지 수단>

결함 발생 예측 검지 수단 (13) 은, 배압 변화량 검지 수단 (11) 에 의해 검지된 배압 변화량을 입력하고, 배압 변화가 슬라이딩 노즐 (25) 의 개도의 변화 즉 용강 주입 속도의 변화에 추종하고 있는지 여부를 판정하여, 추종하고 있지 않은 경우에는 결함이 발생하고 있다고 예측 검지한다.

배압 변화가 용강 주입 속도의 변화에 추종하고 있는지 여부의 판정은, 배압 변화량이 미리 정한 범위 이상인 경우가 소정 시간 내에 소정 횟수 이상 있는지 여부에 의해 실시한다. 즉, 배압 변화량이 미리 정한 범위 이상인 경우가 소정 시간 내에 소정 횟수 이상 있는 경우에는 추종 있음으로 판정하고, 그렇지 않은 경우에는 추종 없음으로 판정한다.

또한, 본 실시형태에서는, 배압 변화량에 있어서의 미리 정한 범위는 0.0005 ㎫, 소정 시간은 3 분, 또 소정 횟수는 15 회로 하였다. 이들 값은, 결함 발생 예측 검지 수단 (13) 의 내부 (기억부) 에, 참조·변경 가능하게 기억해 두는 것이 바람직하다.

도 5 는, 배압의 시간 변화를 나타내는 그래프이며, 세로축이 상노즐 불활성 가스 배압 (㎪) 을 나타내고, 가로축이 시간 (초) 을 나타내고 있다.

도 5 의 (a) 는 정상인 상노즐 배압 변동을 나타내고 있고, 상기 판정 조건하에서, 도 4 에 예시한 슬라이딩 노즐 개도 변화에 의한 용강 주입 속도의 변화에 추종하고 있다고 판정되는 경우이다. 한편, 도 5 의 (b) 는 이상인 상노즐 배압 변동을 나타내고 있고, 상기 판정 조건하에서, 용강 주입 속도의 변화에 추종하고 있지 않다고 판정되는 경우이다.

무엇보다, 배압 변화량에 있어서의 미리 정한 범위, 소정 시간 및 소정 횟수는 설비의 사양이나 조업 조건 등에 따라 적절히 변경할 수 있다.

<결함 발생 위치 검지 수단>

결함 발생 예측 검지 수단 (13) 에 의해 결함의 발생이 예측 검지된 기간에 주형 내에서 표층이 응고된 부위에는, 알루미나성 결함이 생성될 것으로 예측된다. 따라서, 결함 발생 위치 검지 수단 (15) 은, 결함 발생 예측 검지 수단 (13) 에 의해 결함의 발생이 예측 검지된 후에, 핀치롤 (35) 의 회전수에 기초하여, 결함의 발생이 예측 검지되는 절단 후의 주편 혹은 그 부위를 특정한다.

상기와 같이 구성된 주편의 결함 발생 예측 검지 장치 (1) 의 동작을 설명한다.

레이들 (17) 로부터 턴디시 (3) 에 용강이 공급되고, 턴디시 (3) 내의 용강이 슬라이딩 노즐 (25) 을 통해 침지 노즐 (27) 로부터 주형에 공급된다.

주형 내의 용강의 탕면 레벨이 탕면 레벨계 (31) 에 의해 검지되고, 그 검지 신호에 기초하여 탕면 레벨을 소정의 위치로 유지하도록 액추에이터 (23) 가 제어되어 슬라이딩 노즐 (25) 의 개도 즉 주형 내에 대한 용강 주입 속도가 조절된다.

가스 도입관 (29) 에 도입되고 있는 아르곤 가스 등의 불활성 가스가, 상노즐 (5) 을 통해 용강에 취입된다.

불활성 가스의 배압은 결함 발생 예측 검지 장치 (1) 에 입력되고, 배압 변화량 검지 수단 (11) 이 배압의 변화량을 검지한다.

조업 중, 결함 발생 예측 검지 수단 (13) 은, 배압 변화량 검지 수단 (11) 에 의해 검지된 배압 변화량을 입력하고, 배압의 변화량이 주형 내에 대한 용강 주입 속도 변화에 추종하고 있는지 여부를 판정하여, 추종하고 있지 않은 경우에는 결함이 발생하고 있다고 예측 검지한다.

결함 발생 예측 검지 수단 (13) 에 의해 결함 발생이 예측 검지되면, 결함 발생 위치 검지 수단 (15) 은, 주형 내에서 표층이 응고된 부위에 결함이 예측되는 것을 기록하고, 핀치롤 (35) 의 회전수에 기초하여, 결함의 발생이 예측 검지되는 절단 후의 주편 혹은 그 부위를 특정한다.

결함의 발생이 예측 검지된 주편의 부위 혹은 그 주편의 장편면 전체 길이는, 스카핑이나 연삭에 의해 표층 2 ㎜ 정도를 제거한다 (표면 정비). 제거하는 두께는 용도 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 표면 정비된 주편은, 냉연 강판 등의, 압연 혹은 드로잉 등의 가공도가 높기 때문에 알루미나성 결함이 현재화되기 쉬운 용도에도, 문제없이 적용할 수 있다.

또 결함의 발생이 예측 검지된 부위를 포함하는 주편을, 강재의 가공도가 낮은 일반 열연 강판 등의, 알루미나성 결함이 현재화되지 않는 다른 용도 및/또는 사양으로 전용하도록 해도 된다. 이 경우에는, 표면 정비는 생략할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 알루미나성 결함의 발생을 고정밀도로 예측 검지할 수 있고, 결함 발생이 예측되는 부위를 스카핑 등 하는 것 및/또는 알루미나성 결함이 현재화되기 어려운 다른 용도나 사양으로 전용함으로써, 주편을 압연하여 얻어지는 제품 단계에서의 격 하락을 방지할 수 있다.

실시예

도 6 은 본 실시형태의 결함 발생 예측 검지 장치 (1) 에 의해 결함 발생을 예측하여, 결함 발생이 예측된 경우에 스카핑 처리를 실시한 경우와, 그러한 처리를 실시하지 않는 경우의 결함 발생률의 비교를 나타내는 그래프이다. 결함 발생의 예측은, 상기 실시형태에서 설명한 바와 같이, 3 분간의 구간 내의 배압 변화 중 변화량이 0.0005 ㎫ 이상인 것이 15 회 이상 있는 경우에는 정상으로 판단하고, 그 이외의 경우에는 이상으로 판정하여, 이상부를 포함하는 주편은 전체 길이 스카핑을 실시한다는 대응을 실시하였다.

도 6 의 도면 중 좌측의 세로축은 0.2 ㎜ 두께의 냉연 강판 라인에서의 처리량 (천 t) 을 나타내고, 도면 중 우측의 세로축은 제품으로서의 그 냉연 강판의 결함 발생률 (중량％) 을 나타내고 있다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 대책 전에 있어서는, 7,900 ton 에 대하여 2.85 ％ 의 결함 발생이었던 것이, 대책 후에 있어서는, 2000 ton 에 대하여 결함 발생률은 0.00 ％ 가 되었다.

이것으로부터, 본 실시형태에 있어서의 주편에 대한 결함 발생의 예측 검지가 정확하게 실시되고 있는 것이 실증되었다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 연속 주조되는 주편에 알루미나성 결함이 존재하고 있는 것을 고정밀도로 예측 검지할 수 있다. 그러므로, 결함 발생이 예측되는 부위의 정비나 용도 변경이 가능해지고, 제품의 격 하락을 방지할 수 있다.

1 : 결함 발생 예측 검지 장치
3 : 턴디시
5 : 상노즐
5a : 상부 취입부
5b : 하부 취입부
5c : 본체부
5e : 철판
7 : 연속 주조 설비
11 : 배압 변화량 검지 수단
13 : 결함 발생 예측 검지 수단
15 : 결함 발생 위치 검지 수단
16 : 주형
17 : 레이들
19 : 철피
21 : 내화물
23 : 액추에이터
25 : 슬라이딩 노즐
27 : 침지 노즐
28 : 유량 조절 밸브
29 : 가스 도입관
30 : 탕면 레벨 센서
31 : 탕면 레벨계
33 : 압력 검지기
35 : 핀치롤

Claims

주형 내의 용강 레벨을 검지하여 용강 주입 속도를 변화시킴과 함께, 턴디시의 바닥부에 형성된 상노즐로부터 불활성 가스를 용강 중에 취입하면서 연속 주조하여 주편을 얻을 때, 상기 주편에, 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 존재하는 것을 예측 검지하는 주편의 결함 발생 예측 검지 방법으로서,
상기 불활성 가스의 배압 상하동 변화량을 검지하여, 그 변화량이 미리 정한 범위 이상인 경우가 소정 시간 내에 소정 횟수 이상 있는지 여부에 의해 상기 배압의 변화가 상기 용강 주입 속도의 변동에 추종하고 있는지 여부를 판정하고, 상기 추종이 없는 기간에 주형 내에서 표층이 응고된 주편의 부위에, 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 존재하는 것을 예측 검지하는 주편의 결함 발생 예측 검지 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 불활성 가스의 배압 변화량이 0.0005 ㎫ 이상인 경우가 3 분간 15 회 이상 있는 경우에 상기 추종이 있다고 판정하는 주편의 결함 발생 예측 검지 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 주편의 결함 발생 예측 검지 방법을 사용하여, 주편에 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물의 존재를 예측한 부위가 존재하는지 여부를 판정하고, 상기 판정 결과에 기초하여 그 주편을 가공하는 철강 제품의 용도 및/또는 사양을 결정하는 주편의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 주편의 결함 발생 예측 검지 방법을 사용하여, 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물의 존재를 예측한 부위를 포함하지 않는 것을 판정한 주편을, 표면 정비하지 않고 열간 압연용 소재로 하는 주편의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 주편의 결함 발생 예측 검지 방법을 사용하여, 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물의 존재를 예측한 부위를 포함하는 주편의, 적어도 상기 결함의 원인이 되는 개재물의 존재를 예측한 부위를 포함하는 범위를, 용삭 또는 연삭에 의해 표면 정비하는 주편의 제조 방법.
주형 내의 용강 레벨을 검지하여 용강 주입 속도를 변화시킴과 함께 턴디시의 바닥부에 형성된 상노즐로부터 불활성 가스를 용강 중에 취입하면서 연속 주조 하여 이루어지는 주편에, 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 존재하는 것을 예측 검지하는 주편의 결함 발생 예측 검지 장치로서,
상기 불활성 가스의 배압 상하동 변화량을 검지하는 배압 변화량 검지 수단과, 그 배압 변화량 검지 수단의 검지 정보를 입력하고, 상기 변화량이 미리 정한 범위 이상인 경우가 소정 시간 내에 소정 횟수 이상 있는지 여부에 의해 상기 배압의 변화가 상기 용강 주입 속도의 변동에 추종하고 있는지 여부를 판정하고, 상기 추종이 없는 경우에 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 생성되는 것을 예측 검지하는 결함 발생 예측 검지 수단을 구비한 주편의 결함 발생 예측 검지 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 결함 발생 예측 검지 수단은, 상기 변화량이 0.0005 ㎫ 이상인 경우가 3 분간 15 회 이상 있는 경우에 상기 추종이 있다고 판정하는 주편의 결함 발생 예측 검지 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 결함 발생 예측 검지 수단에 의해 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 생성되는 것이 예측되었을 때에, 상기 결함의 원인이 되는 개재물이 존재할 것으로 예측되는 주편의 위치를 검지하는 결함 발생 위치 검지 수단을 구비한 주편의 결함 발생 예측 검지 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 결함 발생 예측 검지 수단에 의해 가공 후의 강재의 알루미나성 결함의 원인이 되는 개재물이 생성되는 것이 예측되었을 때에, 상기 결함의 원인이 되는 개재물이 존재할 것으로 예측되는 주편의 위치를 검지하는 결함 발생 위치 검지 수단을 구비한 주편의 결함 발생 예측 검지 장치.
제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 주편의 결함 발생 예측 검지 장치를 구비한 연속 주조 설비.