KR101754510B1 - 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법 - Google Patents

티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법 Download PDF

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Abstract

티타늄 또는 티타늄 합금을 용해시킨 용탕을 바닥이 없는 주형 내에 주입하여 응고시키면서 하방으로 인발하는 연속 주조법에 있어서, 플라즈마 토치(7)를 주형(2) 내의 용탕의 탕면 상에서 수평 이동시키면서 탕면을 가열하고, 주형(2)의 둘레 방향을 따라 복수 개소에 열전대(21)를 설치하고, 어느 하나의 열전대(21)로 측정된 주형(2)의 온도가 목표 온도보다 낮을 경우에는, 그 열전대(21)의 설치 개소에 플라즈마 토치(7)가 근접하였을 때에 플라즈마 토치(7)의 출력을 증가시키고, 목표 온도보다 높을 경우에는, 그 열전대(21)의 설치 개소에 플라즈마 토치(7)가 근접하였을 때에 플라즈마 토치(7)의 출력을 저하시킴으로써, 주조 표면의 상태가 양호한 주괴를 주조할 수 있다.

Description

티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법{METHOD FOR CONTINUOUSLY CASTING INGOT MADE OF TITANIUM OR TITANIUM ALLOY}
본 발명은, 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴를 연속적으로 주조하는, 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법에 관한 것이다.
진공 아크 용해나 전자 빔 용해에 의해 용융시킨 금속을 바닥이 없는 주형 내에 주입하여 응고시키면서 하방으로 인발함으로써, 주괴를 연속적으로 주조하는 것이 행해지고 있다.
특허문헌 1에는, 티타늄 또는 티타늄 합금을 불활성 가스 분위기 중에서 플라즈마 아크 용해하여 주형 내에 주입하여 응고시키는, 자동 제어 플라즈마 용해 주조 방법이 개시되어 있다. 불활성 가스 분위기 중에서 행해지는 플라즈마 아크 용해에 있어서는, 진공 중에서 행해지는 전자 빔 용해와는 달리, 순티타늄뿐만 아니라, 티타늄 합금도 주조하는 것이 가능하다.
일본 특허 제3077387호 공보
그런데, 주조된 주괴의 주조 표면에 요철이나 흠집이 있으면, 압연 전에 표면을 절삭하는 등의 전처리가 필요해져, 수율 저감이나 작업 공정수의 증가의 원인으로 된다. 따라서, 주조 표면에 요철이나 흠집이 없는 주괴를 주조하는 것이 요구된다.
여기서, 플라즈마 아크 용해에 의해 대형의 주괴를 연속 주조하는 경우에는, 용탕의 탕면 전체를 가열하기 위해 플라즈마 토치를 소정의 코스로 수평 이동시키고 있다. 그리고, 탕면에 있어서의 플라즈마 토치의 출력이나 이동 위치, 속도, 주형 발열(拔熱)을 적정화함으로써, 주괴의 전역에 걸쳐 주조 표면의 품질을 향상시키도록 하고 있다.
그러나, 주형 내에 주입되는 용탕의 온도 변동이나, 주형에의 접촉 상태의 변화 등, 조업 조건의 돌발적인 변화에 의해, 국소적으로 입발열(入拔熱)의 밸런스가 변화되어, 주조 표면의 품질이 악화되는 경우가 있다.
또한, 온도 조건이 크게 바뀐 경우에 당해 변화의 발견이 지연되면, 저온시에는 주괴의 응고에 의해 인발을 할 수 없게 되거나, 고온시에는 응고쉘이 깨져 탕 누설이 발생하거나 하는 등, 조업 트러블로 되는 경우가 있다.
따라서, 종래, 조업 오퍼레이터가 주형 내의 상황을 감시하여, 수동으로 플라즈마 토치의 이동 패턴을 전환하는 등의 조작을 행하여 대응하고 있었지만, 검지나 대응이 지연되거나, 간과가 발생하거나 할 가능성이 있다.
본 발명의 목적은, 주조 표면의 상태가 양호한 주괴를 주조하는 것이 가능한 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 있어서의 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법은, 티타늄 또는 티타늄 합금을 용해시킨 용탕을 바닥이 없는 주형 내에 주입하여 응고시키면서 하방으로 인발함으로써, 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴를 연속적으로 주조하는 연속 주조 방법이며, 플라즈마 토치를 상기 주형 내의 상기 용탕의 탕면 상에서, 복수 개소에 온도 센서가 설치된 상기 주형의 내주면에 따르는 미리 정해진 이동경로 상을 수평 방향으로 선회시키면서, 상기 플라즈마 토치로부터의 플라즈마 아크로 상기 용탕의 탕면을 가열하는 가열 공정과, 상기 주형의 둘레 방향을 따라 상기 주형의 복수 개소에 설치된 상기 온도 센서로 상기 주형의 온도를 각각 측정하는 측온 공정과, 상기 온도 센서로 측정된 상기 주형의 온도와, 상기 온도 센서마다 미리 설정된 목표 온도에 기초하여, 상기 플라즈마 토치로부터 상기 용탕의 탕면에의 단위 면적당의 입열량을 제어하는 입열량 제어 공정을 갖고, 상기 입열량 제어 공정은, 어느 하나의 상기 온도 센서로 측정한 상기 주형의 온도가 상기 목표 온도보다도 낮을 경우에는, 그 온도 센서의 설치 개소에 상기 플라즈마 토치가 접근하였을 때에 상기 플라즈마 토치의 출력을 증가시키고, 어느 하나의 상기 온도 센서로 측정한 상기 주형의 온도가 상기 목표 온도보다도 높을 경우에는, 그 온도 센서의 설치 개소에 상기 플라즈마 토치가 접근하였을 때에 상기 플라즈마 토치의 출력을 저하시키는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 온도 센서로 측정한 주형의 온도와, 온도 센서마다 미리 설정된 목표 온도에 기초하여 플라즈마 토치로부터 용탕의 탕면에의 단위 면적당의 입열량이 제어된다. 예를 들어, 온도 센서의 측온값이 목표 온도로 되도록, 플라즈마 토치로부터 용탕의 탕면에의 단위 면적당의 입열량을 증감시킨다. 이와 같이, 온도 센서의 측온값과 목표 온도에 기초하여, 플라즈마 토치로부터 용탕의 탕면에의 단위 면적당의 입열량을 리얼 타임으로 변화시킴으로써, 용탕의 탕면 근방의 입발열 상태를 적절하게 제어할 수 있다. 이에 의해, 주조 표면의 상태가 양호한 주괴를 주조할 수 있다.
상기의 구성에 따르면, 어느 하나의 상기 온도 센서로 측정한 상기 주형의 온도가 상기 목표 온도보다도 낮을 경우에는, 그 온도 센서의 설치 개소에 상기 플라즈마 토치가 접근하였을 때에 상기 플라즈마 토치의 출력을 증가시키고, 어느 하나의 상기 온도 센서로 측정한 상기 주형의 온도가 상기 목표 온도보다도 높을 경우에는, 그 온도 센서의 설치 개소에 상기 플라즈마 토치가 접근하였을 때에 상기 플라즈마 토치의 출력을 저하시킨다. 이처럼 온도 센서의 측온값과 목표 온도에 기초하여 플라즈마 토치의 출력을 리얼 타임으로 변화시킴으로써, 용탕의 탕면 근방의 입발열 상태를 적절하게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법에 있어서는, 상기 온도 센서로 측정한 상기 주형의 온도와 상기 목표 온도의 차에 기초하여 플라즈마 토치 출력 보정량을 산출하는 산출 공정을 더 갖고, 상기 입열량 제어 공정에서는, 상기 플라즈마 토치의 기준적인 출력 패턴인 기준 플라즈마 토치 출력 패턴에 상기 플라즈마 토치 출력 보정량을 더함으로써, 상기 플라즈마 토치의 출력을 보정해도 된다. 상기한 구성에 따르면, 온도 센서의 측온값과 목표 온도에 기초하여 플라즈마 토치의 출력을 리얼 타임으로 변화시킬 수 있다.
본 발명의 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법에 따르면, 온도 센서의 측온값과 목표 온도에 기초하여 플라즈마 토치로부터 용탕의 탕면에의 단위 면적당의 입열량을 리얼 타임으로 변화시킴으로써, 용탕의 탕면 근방의 입발열 상태를 적절하게 제어할 수 있다. 이에 의해, 주조 표면의 상태가 양호한 주괴를 주조할 수 있다.
도 1은 연속 주조 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 연속 주조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3a는 표면 결함의 발생 메커니즘을 나타내는 설명도이다.
도 3b는 표면 결함의 발생 메커니즘을 나타내는 설명도이다.
도 4는 주형을 측방으로부터 본 모델도이다.
도 5는 주형을 상방으로부터 본 모델도이다.
도 6a는 보정 후의 플라즈마 토치 출력의 산출 방법을 나타내는 그래프도이며, 실측 온도 및 목표 온도를 나타낸다.
도 6b는 보정 후의 플라즈마 토치 출력의 산출 방법을 나타내는 그래프도이며, 기준 플라즈마 토치 출력 패턴을 나타낸다.
도 6c는 보정 후의 플라즈마 토치 출력의 산출 방법을 나타내는 그래프도이며, 플라즈마 토치 출력 보정량을 나타낸다.
도 6d는 보정 후의 플라즈마 토치 출력의 산출 방법을 나타내는 그래프도이며, 플라즈마 토치 출력을 나타낸다.
도 7a는 플라즈마 토치 출력 보정량의 산출 방법을 나타내는 그래프도이며, 플라즈마 토치 출력 보정값을 나타낸다.
도 7b는 플라즈마 토치 출력 보정량의 산출 방법을 나타내는 그래프도이며, 보정 계수를 나타낸다.
도 7c는 플라즈마 토치 출력 보정량의 산출 방법을 나타내는 그래프도이며, 플라즈마 토치 출력 보정량을 나타낸다.
도 8은 도 1과는 다른 연속 주조 장치를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
(연속 주조 장치의 구성)
본 실시 형태에 의한 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법에서는, 플라즈마 아크 용해시킨 티타늄 또는 티타늄 합금의 용탕을 바닥이 없는 주형 내에 주입하여 응고시키면서 하방으로 인발함으로써, 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴를 연속적으로 주조한다. 이 연속 주조 방법을 실시하는 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 장치(1)는, 사시도인 도 1 및 단면도인 도 2에 나타내는 바와 같이, 주형(2)과, 콜드 하스(3)와, 원료 투입 장치(4)와, 플라즈마 토치(5)와, 스타팅 블록(6)과, 플라즈마 토치(7)를 갖고 있다. 연속 주조 장치(1)의 주위는, 아르곤 가스나 헬륨 가스 등을 포함하는 불활성 가스 분위기로 되어 있다.
원료 투입 장치(4)는, 콜드 하스(3) 내에, 스폰지 티탄이나 스크랩 등의 티타늄 또는 티타늄 합금의 원료를 투입한다. 플라즈마 토치(5)는, 콜드 하스(3)의 상방에 설치되어 있고, 플라즈마 아크를 발생시켜 콜드 하스(3) 내의 원료를 용융시킨다. 콜드 하스(3)는, 원료가 용융된 용탕(12)을, 주탕부(3a)로부터 주형(2) 내에 주입한다. 주형(2)은, 구리제이며, 바닥이 없고 단면 형상이 직사각형으로 형성되어 있고, 각통 형상의 벽부의 적어도 일부의 내부를 순환하는 물에 의해 냉각되도록 되어 있다. 스타팅 블록(6)은, 도시하지 않은 구동부에 의해 상하 이동 되어, 주형(2)의 하측 개구부를 폐색하는 것이 가능하다. 플라즈마 토치(7)는, 주형(2) 내의 용탕(12)의 상방에 설치되어 있고, 도시하지 않은 이동 수단에 의해 용탕(12)의 탕면 상에서 수평 이동되면서, 주형(2) 내에 주입된 용탕(12)의 탕면을 플라즈마 아크로 가열한다.
이상의 구성에 있어서, 주형(2) 내에 주입된 용탕(12)은, 수냉식의 주형(2)과의 접촉면으로부터 응고해 간다. 그리고, 주형(2)의 하측 개구부를 폐색하고 있던 스타팅 블록(6)을 소정의 속도로 하방으로 인하시켜 감으로써, 용탕(12)이 응고된 각기둥 형상의 주괴(슬래브)(11)가, 하방으로 인발되면서 연속적으로 주조된다.
여기서, 진공 분위기에서의 전자 빔 용해에서는, 미소 성분이 증발하기 때문에, 티타늄 합금의 주조는 곤란하다. 이에 반해, 불활성 가스 분위기에서의 플라즈마 아크 용해에서는, 순티타늄뿐만 아니라, 티타늄 합금도 주조하는 것이 가능하다.
또한, 연속 주조 장치(1)는, 주형(2) 내의 용탕(12)의 탕면에 고상 혹은 액상의 플럭스를 투입하는 플럭스 투입 장치를 갖고 있어도 된다. 여기서, 진공 분위기에서의 전자 빔 용해에서는, 플럭스가 비산하므로 플럭스를 주형(2) 내의 용탕(12)에 투입하는 것이 곤란하다. 이에 반해, 불활성 가스 분위기에서의 플라즈마 아크 용해는, 플럭스를 주형(2) 내의 용탕(12)에 투입할 수 있다고 하는 이점을 갖는다.
(조업 조건)
그런데, 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴(11)를 연속 주조하였을 때에, 주괴(11)의 표면(주조 표면)에 요철이나 흠집이 있으면, 다음 공정인 압연 과정에서 표면 결함으로 된다. 이러한 주괴(11) 표면의 요철이나 흠집은, 압연 하기 전에 절삭 등으로 제거할 필요가 있어, 수율의 저하나 작업 공정의 증가 등에 기인하여 비용 상승의 요인으로 된다. 그로 인해, 표면에 요철이나 흠집이 없는 주괴(11)를 주조하는 것이 요구된다.
여기서, 도 3a, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 티타늄을 포함하는 주괴(11)의 연속 주조에 있어서는, 플라즈마 아크나 전자 빔에 의해 가열되는 용탕(12)의 탕면 근방(탕면으로부터 탕면 아래 10∼20㎜ 정도까지의 영역)에 있어서만, 주형(2)과 주괴(11)[응고쉘(13)]의 표면이 접촉하고 있다. 이 접촉 영역보다 깊은 영역에서는 주괴(11)가 열수축함으로써, 주형(2)과의 사이에 에어 갭(14)이 발생한다. 그리고, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 초기 응고부(15)[용탕(12)이 주형(2)에 접촉하여 최초로 응고되는 부분]에의 입열이 과다할 경우, 응고쉘(13)이 너무 얇기 때문에, 강도 부족에 의해 응고쉘(13)의 표면이 찢어지는 「찢김 결함」이 발생한다. 한편, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 초기 응고부(15)에의 입열이 부족하면, 성장한(두꺼워진) 응고쉘(13) 상에 용탕(12)이 넘침으로써 「탕 넘침(molten metal covering) 결함」이 발생한다. 따라서, 용탕(12)의 탕면 근방에 있어서의 초기 응고부(15)에의 입발열 상황이 주조 표면의 성상에 큰 영향을 준다고 추정되고, 용탕(12)의 탕면 근방의 입발열 상태를 적절하게 제어함으로써 양호한 주조 표면의 주괴(11)가 얻어진다고 생각된다.
따라서, 주형(2)을 측방으로부터 본 모델도인 도 4 및 주형(2)을 상방으로부터 본 모델도인 도 5에 나타내는 바와 같이, 주형(2)의 둘레 방향을 따라 주형(2)의 복수 개소에 열전대(온도 센서)(21)를 설치한다. 그리고, 각 열전대(21)가 측정한 주형(2)의 온도와, 열전대(21)마다 미리 설정된 목표 온도에 기초하여, 플라즈마 토치(7)로부터 용탕(12)의 탕면에의 단위 면적당의 입열량을 제어하도록 하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 각 열전대(21)로 측정된 주형(2)의 온도와, 열전대(21)마다 미리 설정된 목표 온도에 기초하여, 용탕(12)의 탕면 상에서 수평 이동되는 플라즈마 토치(7)의 출력을 제어하도록 하고 있다. 또한, 플라즈마 토치(7)의 출력을 일정하게 하고, 플라즈마 토치(7)와 용탕(12)의 탕면과의 거리를 변화시키거나, 플라즈마 가스의 유량을 변화시키거나 함으로써, 플라즈마 토치(7)로부터 용탕(12)의 탕면에의 단위 면적당의 입열량을 제어하도록 해도 된다. 또한, 주형(2)의 온도를 계측하는 수단은, 열전대(21)에 한정되지 않고, 광 파이버 등이어도 된다.
구체적으로는, 각 열전대(21)가 측정한 주형(2)의 온도는, 제어 장치(22)에 입력된다. 제어 장치(22)에는, 열전대(21)마다 미리 설정된 목표 온도 값 및 플라즈마 토치 출력 보정량이 입력되어 있다. 그리고, 제어 장치(22)는, 각 열전대(21)가 측정한 주형(2)의 온도와 목표 온도에 기초한 플라즈마 토치 출력 제어 신호를, 플라즈마 토치(7)에 출력한다. 이와 같이 하여, 제어 장치(22)는, 어느 하나의 열전대(21)로 측정한 주형(2)의 온도가 목표 온도보다도 낮을 경우에는, 그 열전대(21)의 설치 개소에 플라즈마 토치(7)가 접근하였을 때에 플라즈마 토치(7)의 출력을 증가시키도록, 플라즈마 토치(7)의 출력을 제어한다. 또한, 제어 장치(22)는, 어느 하나의 열전대(21)로 측정한 주형(2)의 온도가 목표 온도보다도 높을 경우에는, 그 열전대(21)의 설치 개소에 플라즈마 토치(7)가 접근하였을 때에 플라즈마 토치(7)의 출력을 저하시키도록, 플라즈마 토치(7)의 출력을 제어한다.
이와 같이, 열전대(21)의 측온값과 목표 온도에 기초하여 플라즈마 토치(7)로부터 용탕(12)의 탕면에의 단위 면적당의 입열량을 리얼 타임으로 변화시킴으로써, 용탕(12)의 탕면 근방의 입발열 상태를 적절하게 제어할 수 있다. 이에 의해, 주조 표면의 상태가 양호한 주괴(11)를 주조할 수 있다.
또한, 열전대(21)의 측온값과 목표 온도에 기초하여 플라즈마 토치(7)의 출력을 리얼 타임으로 변화시킴으로써, 용탕(12)의 탕면 근방의 입발열 상태를 적절하게 제어할 수 있다.
플라즈마 토치(7)의 제어에 있어서는, 우선, 주조 표면의 상태가 양호한 주괴(11)를 주조하는 것이 가능한 플라즈마 토치(7)의 기준적인 출력 패턴인 기준 플라즈마 토치 출력 패턴 PA(L)[W]를 사전에 정해 둔다. PA(L)는, 플라즈마 토치(7)의 이동 경로에 있어서의 위치 L[m]에서의 플라즈마 토치(7)의 출력값이다. 또한, 각 측온 위치 i에서의 주형(2)의 목표 온도 Ta(i)[℃]를, 과거의 조업 실적이나 시뮬레이션 등에 의해 사전에 정해 둔다. 구체적으로는, 기준 플라즈마 토치 출력 패턴 PA(L)를 사용하여 주조하였을 때에 있어서, 표면 품질이 양호하다고 측정된 온도, 또는, 표면 품질이 양호하다고 예측되는 시점에서의 온도를, 목표 온도 Ta(i)로서 사용한다. 목표 온도 Ta(i)는, 실측값이어도 시뮬레이션에 의한 계산값이어도 된다. 또한, 열전대(21)에 의한 실측 온도 Tm(i)[℃]과 주형(2)의 목표 온도 Ta(i)의 차인 ΔT(i)에 기초하여, 플라즈마 토치 출력 보정량 ΔP(L, ΔT(i))[W]를 사전에 구해 둔다. 여기서, ΔT(i)=Tm(i)-Ta(i)이다.
그리고, 연속 주조 중에 리얼 타임으로 주형(2)의 실측 온도 Tm(i)을 계측한다. 그리고, 플라즈마 토치 출력 P(L)[W]를, 하기의 식 1에 따라 제어한다.
Figure 112015071029380-pct00001
상기한 출력 조정을 지정 시간 간격마다 실행한다.
보다 구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 토치(7)의 이동 궤도(23)에 있어서의 코너부에, 토치 위치 A∼D를 각각 설정한다. 또한, 주형(2)의 장변의 중앙 및 주형(2)의 단변의 중앙의 각각에, 열전대(21)를 설치한다. 이후, 이들 열전대(21)의 위치를 각각 위치 (1)∼(4)로 한다.
도 6a는, 위치 (1)∼(4)에 각각 설치된 열전대(21)의 실측 온도 Tm(i)과, 목표 온도 Ta(i)를 나타낸다. 또한, 도 6b는, 토치 위치 A∼D에 있어서의 기준 플라즈마 토치 출력 패턴 PA(L)를 나타낸다.
도 6a에 있어서, 실측 온도 Tm(i)과 목표 온도 Ta(i)의 차 ΔT(i)로부터, 플라즈마 토치 출력 보정량 ΔP(L, ΔT(i))가 요구된다. 도 6c는, 토치 위치 A∼D에 있어서의 플라즈마 토치 출력 보정량 ΔP(L, ΔT(i))를 나타낸다. 그리고, 기준 플라즈마 토치 출력 패턴 PA(L)에 플라즈마 토치 출력 보정량 ΔP(L, ΔT(i))를 더함으로써, 보정 후의 플라즈마 토치 출력 P(L)를 구한다. 도 6d는, 토치 위치 A∼D에 있어서의 보정 후의 플라즈마 토치 출력 P(L)를 나타낸다.
이와 같이, 기준 플라즈마 토치 출력 패턴 PA(L)에, 플라즈마 토치 출력 보정량 ΔP(L, ΔT(i))를 더함으로써, 플라즈마 토치(7)의 출력을 보정한다. 이에 의해, 열전대(21)의 측온값과 목표 온도에 기초하여 플라즈마 토치(7)의 출력을 리얼 타임으로 변화시킬 수 있다.
또한, 플라즈마 토치 출력 보정량 ΔP(L, ΔT(i))는, 이하의 식 2에 의해 구해진다.
Figure 112015071029380-pct00002
여기서, N은 온도의 측온 점수, ΔPu(L, i)[W/℃]는, i번째의 열전대(21)에 있어서의 실측 온도가 목표 온도로부터 단위 온도 어긋났을 때의 플라즈마 토치 출력 보정값, fd(ΔT)[℃/℃]는, 측온값과의 어긋남량에 의한 보정 계수이다.
도 7a는, 플라즈마 토치 출력 보정값 ΔPu(L, i)를 나타낸다. 또한, 도 7b는, 보정 계수 fd(ΔT)를 나타낸다. 여기서, 목표 온도와 실측 온도의 차가 매우 커지는 경우에는, 응고 이상에 의한 조업 트러블이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 목표 온도와 실측 온도의 차가 미리 설정한 역치를 초과하는 경우에는, 오퍼레이터에 알람을 출력하거나, 인발 속도를 저하시키거나, 주조 중지 등을 행해도 된다. 또한, 도 7c는, 플라즈마 토치 출력 보정값 ΔPu(L, i)와 보정 계수 fd(Tm(i)-Ta(i))로 구해지는 플라즈마 토치 출력 보정량 ΔP(L, ΔT(i))를 나타낸다.
(효과)
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴(11)의 연속 주조 방법에 따르면, 열전대(21)로 측정한 주형(2)의 온도와, 열전대(21)마다 미리 설정된 목표 온도에 기초하여, 플라즈마 토치(7)로부터 용탕(12)의 탕면에의 단위 면적당의 입열량이 제어된다. 예를 들어, 열전대(21)의 측온값이 목표 온도로 되도록, 플라즈마 토치(7)로부터 용탕(12)의 탕면에의 단위 면적당의 입열량을 증감시킨다. 이와 같이, 열전대(21)의 측온값과 목표 온도에 기초하여 플라즈마 토치(7)로부터 용탕(12)의 탕면에의 단위 면적당의 입열량을 리얼 타임으로 변화시킴으로써, 용탕(12)의 탕면 근방의 입발열 상태를 적절하게 제어할 수 있다. 이에 의해, 주조 표면의 상태가 양호한 주괴(11)를 주조할 수 있다.
또한, 어느 하나의 열전대(21)로 측정한 주형(2)의 온도가 목표 온도보다도 낮을 경우에는, 그 열전대(21)의 설치 개소에 플라즈마 토치(7)가 접근하였을 때에 플라즈마 토치(7)의 출력을 증가시킨다. 또한, 어느 하나의 열전대(21)로 측정한 주형(2)의 온도가 목표 온도보다도 높을 경우에는, 그 열전대(21)의 설치 개소에 플라즈마 토치(7)가 접근하였을 때에 플라즈마 토치(7)의 출력을 저하시킨다. 이와 같이, 열전대(21)의 측온값에 기초하여 플라즈마 토치(7)의 출력을 리얼 타임으로 변화시킴으로써, 용탕(12)의 탕면 근방의 입발열 상태를 적절하게 제어할 수 있다.
또한, 기준 플라즈마 토치 출력 패턴에 플라즈마 토치 출력 보정량을 더함으로써, 플라즈마 토치(7)의 출력이 보정된다. 이에 의해, 열전대(21)의 측온값에 기초하여 플라즈마 토치(7)의 출력을 리얼 타임으로 변화시킬 수 있다.
(변형예)
또한, 본 실시 형태의 연속 주조 방법을 실시하는 연속 주조 장치(201)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 단면 원형의 주형(202)을 사용하여 원기둥 형상의 주괴(211)를 연속 주조하는 것이어도 된다.
(본 실시 형태의 변형예)
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 구체예를 예시한 것에 불과하며, 특별히 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 구체적 구성 등은, 적절하게 설계 변경 가능하다. 또한, 발명의 실시 형태에 기재된, 작용 및 효과는, 본 발명으로부터 발생하는 가장 적합한 작용 및 효과를 열거한 것에 불과하며, 본 발명에 의한 작용 및 효과는, 본 발명의 실시 형태에 기재된 것에 한정되는 것은 아니다.
본 출원은 2013년 1월 25일에 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2013-012034)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
1, 201 : 연속 주조 장치
2, 202 : 주형
3 : 콜드 하스
3a : 주탕부
4 : 원료 투입 장치
5 : 플라즈마 토치
6 : 스타팅 블록
7 : 플라즈마 토치
11, 211 : 주괴
12 : 용탕
13 : 응고쉘
14 : 에어 갭
15 : 초기 응고부
21 : 열전대
22 : 제어 장치
23 : 이동 궤도

Claims (3)

  1. 티타늄 또는 티타늄 합금을 용해시킨 용탕을 바닥이 없는 주형 내에 주입하여 응고시키면서 하방으로 인발함으로써, 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴를 연속적으로 주조하는 연속 주조 방법이며,
    플라즈마 토치를 상기 주형 내의 상기 용탕의 탕면 상에서, 복수 개소에 온도 센서가 설치된 상기 주형의 내주면에 따르는 미리 정해진 이동경로 상을 수평 방향으로 선회시키면서, 상기 플라즈마 토치로부터의 플라즈마 아크로 상기 용탕의 탕면을 가열하는 가열 공정과,
    상기 주형의 둘레 방향을 따라 상기 주형의 복수 개소에 설치된 상기 온도 센서로 상기 주형의 온도를 각각 측정하는 측온 공정과,
    상기 온도 센서로 측정된 상기 주형의 온도와, 상기 온도 센서마다 미리 설정된 목표 온도에 기초하여, 상기 플라즈마 토치로부터 상기 용탕의 탕면에의 단위 면적당의 입열량을 제어하는 입열량 제어 공정을 갖고,
    상기 입열량 제어 공정은,
    어느 하나의 상기 온도 센서로 측정한 상기 주형의 온도가 상기 목표 온도보다도 낮을 경우에는, 그 온도 센서의 설치 개소에 상기 플라즈마 토치가 접근하였을 때에 상기 플라즈마 토치의 출력을 증가시키고,
    어느 하나의 상기 온도 센서로 측정한 상기 주형의 온도가 상기 목표 온도보다도 높을 경우에는, 그 온도 센서의 설치 개소에 상기 플라즈마 토치가 접근하였을 때에 상기 플라즈마 토치의 출력을 저하시키는 것을 특징으로 하는, 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 온도 센서로 측정한 상기 주형의 온도와 상기 목표 온도의 차에 기초하여 플라즈마 토치 출력 보정량을 산출하는 산출 공정을 더 갖고,
    상기 입열량 제어 공정은, 상기 플라즈마 토치의 기준적인 출력 패턴인 기준 플라즈마 토치 출력 패턴에 상기 플라즈마 토치 출력 보정량을 더함으로써, 상기 플라즈마 토치의 출력을 보정하는 것을 특징으로 하는, 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법.
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