KR102487307B1 - 연속 주조 장치 및 고품질 주편 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속 주조 몰드의 상측에 배치된 탕면 레벨 센서로부터 몰드 내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면 레벨을 주기적으로 측정하는 제 1 단계; 상기 탕면 레벨 센서가 측정한 탕면 레벨값을 수집하고 설정된 단위주기 동안 측정된 총 측정횟수 및 측정된 상기 탕면 레벨값이 설정된 기준범위를 벗어난 이상횟수를 이용하여 상기 탕면 적중률을 산출하는 제 2 단계; 및 상기 탕면 적중률로부터 슬라브의 단변 가로 크랙 결함을 예측하는 제 3 단계;를 포함하는 고품질 슬라브 제조 방법을 제공한다.

Description

연속 주조 장치 및 고품질 주편 제조 방법{Apparatus of manufacturing for continuous casting and methods of manufacturing high-quality strand}
본 발명은 강재 제조 장치 및 강재 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속 주조 장치 및 고품질 주편 제조 방법에 관한 것이다.
연속 주조 공정에서 용강은 턴디쉬로부터 침지 노즐은 거쳐 몰드로 유입된다. 연속 주조 시 포정강 등의 강종에서는 연속 주조 공정으로 구현된 슬라브의 단변부에 가로 크랙이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다. 가로 크랙 발생 시 제품 표면의 결함 저감을 위해 생산된 연속 주조 슬라브에 대하여 전량 표면에 걸쳐 기계 용삭(스카핑) 공정으로 결함을 제거해야 한다. 계속하여 표면 검사를 하고, 결함이 잔존 시 개별적으로 잔존 결함을 수동으로 추가 제거하는 공정을 진행해야 한다. 가로 크랙 발생에 의하여 공정 부하가 증가하고 검사 시간과 수동 제거 시간에 따른 물류 정체, 용삭 비용의 발생 및 수율 감소 등의 많은 문제점이 발생한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0009154호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 단변 가로 크랙이 발생하는 슬라브를 미리 예측하여 공정 및 품질 손실 비용을 저감할 수 있는 연속 주조 장치 및 고품질 주편 제조 방법을 제공하는 것이다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 연속 주조 장치가 제공된다. 상기 연속 주조 장치는 연속 주조 몰드의 상측에 배치되어 몰드 내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면 레벨을 주기적으로 측정하는 탕면 레벨 센서; 및 탕면 적중률로부터 슬라브의 단변 가로 크랙 결함을 예측하고 후공정 투입 여부를 결정하기 위하여, 상기 탕면 레벨 센서가 측정한 탕면 레벨값을 수집하고 설정된 단위주기 동안 측정된 총 측정횟수 및 측정된 상기 탕면 레벨값이 설정된 기준범위를 벗어난 이상횟수를 이용하여 상기 탕면 적중률을 계산하는 중앙처리부;를 포함한다.
상기 연속 주조 장치에서, 상기 기준범위는 상기 몰드 내 용강 레벨을 기준으로 ±2mm 이내의 범위로 설정될 수 있다.
상기 연속 주조 장치에서, 상기 탕면 적중률(HRML)은 아래 수식1에 의해 계산될 수 있다.
수식1
HRML = (1 - (이상횟수/총 측정횟수)) × 100 [%]
(여기서, 상기 총 측정횟수는 상기 단위주기 동안 탕면 레벨을 측정한 횟수이고, 상기 이상횟수는 상기 단위주기 동안 측정된 탕면 레벨값이 상기 기준범위를 벗어난 횟수임)
상기 연속 주조 장치에서, 상기 탕면 적중률과 상기 단변 가로 크랙 결함의 상관관계는 아래 수식2의 관계를 가질 수 있다.
수식2
단변 가로 크랙 발생 지수 = -2.6876 ×(탕면 적중률) + 267.42
상기 연속 주조 장치에서, 상기 용강은 포정강의 성분을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 고품질 주편 제조 방법이 제공된다. 상기 고품질 주편 제조 방법은 연속 주조 몰드의 상측에 배치된 탕면 레벨 센서로부터 몰드 내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면 레벨을 주기적으로 측정하는 제 1 단계; 상기 탕면 레벨 센서가 측정한 탕면 레벨값을 수집하고 설정된 단위주기 동안 측정된 총 측정횟수 및 측정된 상기 탕면 레벨값이 설정된 기준범위를 벗어난 이상횟수를 이용하여 상기 탕면 적중률을 산출하는 제 2 단계; 및 상기 탕면 적중률로부터 슬라브의 단변 가로 크랙 결함을 예측하는 제 3 단계;를 포함할 수 있다.
상기 고품질 주편 제조 방법의 상기 제 3 단계에서 예측된 상기 슬라브의 단변 가로 크랙 결함이 기준범위를 초과하는 경우, 상기 슬라브의 표면을 용삭 처리하고 결함이 잔존 시 추가 제거하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 고품질 주편 제조 방법의 상기 제 3 단계에서 예측된 상기 슬라브의 단변 가로 크랙 결함이 기준범위를 초과하지 않는 경우, 상기 슬라브를 후속의 열연 공정으로 투입하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 고품질 주편 제조 방법에서, 상기 기준범위는 상기 몰드 내 용강 레벨을 기준으로 ±2mm 이내의 범위로 설정되며, 상기 탕면 적중률(HRML)은 아래 수식1에 의해 계산될 수 있다.
수식1
HRML = (1 - (이상횟수/총 측정횟수)) × 100 [%]
(여기서, 상기 총 측정횟수는 상기 단위주기 동안 탕면 레벨을 측정한 횟수이고, 상기 이상횟수는 상기 단위주기 동안 측정된 탕면 레벨값이 상기 기준범위를 벗어난 횟수임)
상기 고품질 주편 제조 방법에서, 상기 탕면 적중률과 상기 단변 가로 크랙 결함의 상관관계는 아래 수식2의 관계를 가질 수 있다.
수식2
단변 가로 크랙 발생 지수 = -2.6876 × (탕면 적중률) + 267.42
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 단변 가로 크랙이 발생하는 슬라브를 미리 예측하여 공정 및 품질 손실 비용을 저감할 수 있는 연속 주조 장치 및 고품질 주편 제조 방법을 구현할 수 있다. 상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치의 구성을 도해하는 도면들이다.
도 3은 연속 주조 공정에서 동적 벌징을 설명하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치에서 몰드 탕면 레벨을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치에서 구현된 슬라브의 단변부에서 발생한 깊은 오실레이션 마크(Oscillation Mark; OSM)를 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치에서 구현된 슬라브의 단변부에서 발생한 가로 크랙을 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치에서 단변 가로 크랙 지수와 탕면 적중률(±2mm)의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따르는 고품질 주편 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치의 구성을 도해하는 도면들이다.
연속 주조(continuous casting)는 용융 금속을 바닥이 없는 몰드(Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주편 또는 강괴(steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속 주조는 정사각형, 직사각형, 원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬라브, 블룸 및 빌릿을 제조하는 데 이용된다. 연속 주조기의 형태는 수직형과 수직만곡형 등으로 분류된다. 도 1에서는 수직만곡형을 예시하고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치는 래들(10)과 턴디쉬(20), 몰드(30), 2차 냉각대(60 및 65) 및 핀치롤(70)을 포함할 수 있다.
턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Ladle, 10)로부터 용융 금속을 받아 몰드(Mold, 30)로 용융 금속을 공급하는 용기이다. 턴디쉬(20)에서는 몰드(30)로 흘러드는 용융 금속의 공급 속도 조절, 각 몰드(30)로 용융 금속 분배, 용융 금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물의 분리 등이 이루어진다.
몰드(30)는 통상적으로 수냉식 구리재이며, 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 달라진다.
몰드(30)는 몰드(30)에서 뽑아낸 연주 주편이 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜된 용융 금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidified Shell, 81)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리 블록에 수냉홈을 뚫는 방식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.
몰드(30)는 용강이 몰드의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation, 왕복운동)된다. 오실레이션 시 몰드(30)와 응고쉘(81)과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 몰드(30) 내의 용융 금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)가 있다.
파우더는 몰드(30) 내의 용융 금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 몰드(30)와 응고쉘(81)의 윤활뿐만 아니라 몰드(30) 내 용융 금속의 산화/질화 방지와 보온, 용융 금속의 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.
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 스프레이 수단(65)에 의해 직접 냉각된다. 연주 주편의 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.
인발장치는 연주 주편이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티 드라이브 방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 몰드(30)를 통과한 용강이 주조 방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.
이와 같이 구성된 연속 주조기는 래들(10)에 수용된 용강(M)이 턴디쉬(20)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드 노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드 노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화 및 질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다.
턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 몰드(30) 내로 연장하는 침지 노즐(Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 몰드(30) 내로 유동하게 된다. 침지 노즐(25)은 몰드(30)의 중앙에 배치되어, 침지 노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다.
침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도 및 중단은 침지 노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스톱퍼(Stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스톱퍼(21)는 침지 노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지 노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다.
침지 노즐(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 침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하게 된다.
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, 연주 주편(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.
핀치롤(70)이 완전히 응고된 연주 주편(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 스프레이 수단(65)에 의해 냉각된다. 이는 연주 주편(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 연주 주편(80)이 일지점(85)에 이르면, 연주 주편(80)은 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 연주 주편(80)은 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 주편(P)으로 나누어진다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 주조 장치(100)의 일부 구성을 나타낸 도면으로서, 연속 주조 장치(100)는 탕면 레벨 센서(110), 저장부(120), 표시부(130), 입력부(140) 및 중앙처리부(150)를 포함하여 이루어져 있다.
탕면 레벨 센서(110)는 몰드(30)의 상측에 배치되어 몰드(30)내 용강(82)의 탕면 유동에 따른 탕면 레벨을 주기적으로 측정한다. 여기서, 탕면 레벨 센서(110)는 고주파 전류의 자기화에 따른 용강(82)의 와전류에 의한 유기전압을 분석하여 탕면 레벨을 측정하는 와전류 방식의 센서일 수 있다. 몰드(30)내 용강(82)의 탕면 표면에는 파우더층(51)이 적어도 일부 형성될 수 있다.
저장부(120)는 탕면 레벨 측정을 위한 단위주기와 탕면 레벨의 이상 판단을 위한 기준범위, 주기적으로 측정된 탕면 레벨값 및 산출된 탕면 적중률 등이 중앙처리부(150)의 제어에 따라 저장될 수 있다.
입력부(140)는 외부로부터 각종 동작 명령이나 설정 기준값들을 입력받아 중앙처리부(150)로 전달하도록 구성되어 있다.
표시부(130)는 탕면 레벨 센서(110)를 통해 수집된 탕면 레벨이나 시간별 탕면 적중률, 예측된 주편 품질 정도를 중앙처리부(160)의 제어에 따라 문자 또는 그래프로 디스플레이할 수 있다.
중앙처리부(150)는 탕면 레벨 센서(110)에서 측정한 탕면 레벨값을 수집한 후 설정된 단위주기 동안 수집된 탕면 레벨값이 설정된 제 1 기준범위를 벗어난 이상횟수와 총 측정횟수를 이용하여 탕면 적중률을 계산할 수 있고, 계산된 탕면 적중률과 상기 탕면 적중률과 슬라브의 단변 가로 크랙 결함의 상관관계를 이용하여 크랙 발생재를 미리 예측할 수 있다.
여기서, 제 1 기준범위는 몰드(30) 내 용강 레벨(Mold Level)을 기준으로 상하 2mm 이내의 범위로 설정될 수 있다. 그리고, 단위주기는 주조 시간(예를 들어 10분), 연주 주편(80)의 길이(예를 들어 20m) 또는 용강 토출량을 기준으로 설정될 수 있다.
중앙처리부(150)는 단위주기가 용강 토출량일 경우에는 미리 설정된 연주 주편의 폭과 두께, 밀도 및 주속을 이용하여 용강 토출량을 구할 수 있고, 단위주기가 시간일 경우 측정 시간을 카운트하면 되고, 단위주기가 연주 주편(80)의 길이일 경우에는 주속을 이용하여 연주 주편(80)의 주조 길이를 구할 수 있다.
주속은 용강의 조성 및 핀치롤(70)의 회전속도를 이용하여 계산되며, 예를 들어, 용강의 조성이 포정강(탄소: 0.08 ~ 0.14중량%, 규소: 0.3 중량% 이상, 망간: 2.0중량% 이상, 알루미늄: 0.15중량% 이상)의 조성일 경우, 슬라브의 동적 벌징을 저감하기 위하여 주속은 1.32 내지 1.40mpm로 설정될 수 있다.
중앙처리부(150)는 계산된 탕면 적중률과 상기 탕면 적중률과 슬라브의 단변 가로 크랙 결함의 상관관계를 이용하여 예측된 상기 슬라브의 단변 가로 크랙 결함이 제 2 기준범위를 초과하는 경우, 상기 슬라브의 표면을 용삭 처리하고 결함이 잔존 시 추가 제거하는 단계를 수행하도록 공정 진행을 제어할 수 있다.
또한, 계산된 탕면 적중률과 상기 탕면 적중률과 슬라브의 단변 가로 크랙 결함의 상관관계를 이용하여 예측된 상기 슬라브의 단변 가로 크랙 결함이 상기 제 2 기준범위를 초과하지 않는 경우, 상기 슬라브를 후속의 열연 공정으로 투입하는 단계를 수행하도록 공정 진행을 제어할 수 있다.
도 3은 연속 주조 공정에서 일반적으로 발생하는 동적 벌징을 설명하는 개략도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 몰드(30)를 통과하여 형성된 주편(80)이 지지롤(60) 사이에서 동적 벌징(89)이 발생할 수 있다.
주편(80)은 주편(80)의 이송 방향을 따라 이격되어 배치되는 2개의 가이드 롤러(60) 사이의 영역에서 철정압(ferro-static pressure)에 의한 벌징(bulging)이 발생할 수 있다. 즉, 주편(80) 중 미응고 용강(82)의 철정압에 의해 응고쉘(81)이 부풀어 오르는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 주편(80)은 가이드 롤러(60)와 접촉하는 영역에서 주편(80)의 양면에 각각 접촉하고 상호간에 대향하도록 배치되는 2개의 가이드 롤러(60)에 의해 압착될 수 있다.
그 결과, 주편(80)은 주편 세그먼트를 통과하면서 용강(82)의 철정압과 복수의 가이드 롤러(60)의 압착력에 의해 팽창과 수축을 반복하게 된다. 이러한 현상을 동적 벌징이라고 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치에서 몰드 탕면 레벨을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 동적 벌징은 연주 몰드(30)에서 미응고 용강(82)의 탕면 레벨의 변동을 초래할 수 있다. 동적 벌징에 의한 용강(82)의 탕면 레벨의 변동은 상하로 최대 약 10mm ~ 20mm의 크기까지 발생할 수 있다. 그 결과, 용강(82)에 몰드 파우더(mold powder)가 혼입되거나 주편(80)에 크랙(crack)이 발생할 가능성이 높아지게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치에서 구현된 슬라브의 단변부에서 발생한 깊은 오실레이션 마크(Oscillation Mark; OSM)를 촬영한 사진이다.
도 5를 참조하면, 연속 주조 시 포정강 등의 강종에서는 동적 벌징에 의한 몰드 레벨 헌팅(Mold Level hunting)이 발생하고, 동적 벌징성 몰드 레벨 헌팅은 깊은 오실레이션 마크(Deep OSM)를 형성시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치에서 구현된 슬라브의 단변부에서 발생한 가로 크랙을 촬영한 사진이다.
도 6을 참조하면, 깊은 오실레이션 마크(OSM)가 생성 시 해당 OSM 위치에 해당하는 슬라브 단변부에 가로 크랙이 발생함을 확인할 수 있다. 깊은 오실레이션 마크의 간격과 몰드 레벨 변동 간격이 유사하며, 이로부터 동적 벌징에 의하여 가로 크랙이 발생함을 확인할 수 있다.
살펴본 바와 같이, 연속 주조 시 포정강 등의 강종에서는 연속 주조 공정으로 구현된 슬라브의 단변부에 가로 크랙이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다. 가로 크랙 발생 시 제품 표면의 결함 저감을 위해 생산된 연속 주조 슬라브에 대하여 전량 표면에 걸쳐 기계 용삭(스카핑) 공정으로 결함을 제거해야 한다. 계속하여 표면 검사를 하고, 결함이 잔존 시 개별적으로 잔존 결함을 수동으로 추가 제거하는 공정을 진행해야 한다. 가로 크랙 발생에 의하여 공정 부하가 증가하고 검사 시간과 수동 제거 시간에 따른 물류 정체, 용삭 비용의 발생 및 수율 감소 등의 많은 문제점이 발생한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따르는 연속 주조 장치에서 단변 가로 크랙 지수와 탕면 적중률(±2mm)의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명자는 탕면 적중률이 높을수록 동적 벌징이 발생할 가능성이 낮아지며, 동적 벌징이 발생하지 않을 경우 슬라브 단변 가로 크랙이 발생하지 않음을 확인할 수 있었다. 즉, 몰드 탕면 안정도가 높을수록 슬라브 단변 가로 크랙 발생 가능성이 낮아짐을 확인하였다.
탕면 적중률(HRML)은 아래 수식1에 의해 계산될 수 있다.
수식1
HRML = (1 - (이상횟수/총 측정횟수)) × 100 [%]
여기서, 상기 총 측정횟수는 상기 단위주기 동안 탕면 레벨을 측정한 횟수이고, 상기 이상횟수는 상기 단위주기 동안 측정된 탕면 레벨값이 제 1 기준범위를 벗어난 횟수이다. 상기 제 1 기준범위는, 예를 들어, 도 4에 도시된 기준범위로서, 몰드 내 용강 레벨을 기준으로 ±2mm 이내의 범위로 설정될 수 있다.
예컨대, 단위주기가 10m(연주 주편의 길이)이고, 단위주기 동안 100회(총 측정횟수)의 탕면 레벨이 측정되고, 측정된 각 탕면 레벨값이 제 1 기준범위(800±2mm)를 벗어난 횟수가 5회(이상횟수)라면, 탕면 적중률은 '95'가 될 것이다. 이와 같이 구해진 탕면 적중률은 시간정보와 함께 저장부(120)에 저장된다.
이어서, 중앙처리부(150)는 단위주기 당 탕면 적중률을 구한 후, 탕면 적중률을 이용하여 단변 가로 크랙 발생 지수를 산출한다. 여기서, 강의 조성이 포정강(탄소: 0.08 ~ 0.14중량%, 규소: 0.3 중량% 이상, 망간: 2.0중량% 이상, 알루미늄: 0.15중량% 이상)의 조성이며, 연속 주조 공정의 주속이 1.32 내지 1.40mpm일 경우, 상기 탕면 적중률과 상기 단변 가로 크랙 결함의 상관관계는 아래 수식2의 관계를 가짐을 확인하였다.
수식2
단변 가로 크랙 발생 지수 = -2.6876 × (탕면 적중률) + 267.42
본 발명의 기술적 사상에 의하면, 탕면 적중률에 따른 단변 가로 크랙 결함의 상관관계를 예측 후 후공정 투입 여부를 결정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따르는 고품질 주편 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 고품질 주편 제조 방법은 연속 주조 몰드의 상측에 배치된 탕면 레벨 센서로부터 몰드 내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면 레벨을 주기적으로 측정하는 제 1 단계(S10); 상기 탕면 레벨 센서가 측정한 탕면 레벨값을 수집하고 설정된 단위주기 동안 측정된 총 측정횟수 및 측정된 상기 탕면 레벨값이 설정된 기준범위를 벗어난 이상횟수를 이용하여 상기 탕면 적중률을 산출하는 제 2 단계(S20); 및 상기 탕면 적중률로부터 슬라브의 단변 가로 크랙 결함을 예측하는 제 3 단계(S30);를 포함할 수 있다.
각 단계들에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 주조 장치에서 이미 설명하였으므로, 여기에서는 생략한다.
상기 고품질 주편 제조 방법의 상기 제 3 단계(S30)에서 예측된 상기 슬라브의 단변 가로 크랙 결함이 기준범위를 초과하는 경우(불합격하는 경우), 상기 슬라브의 표면을 용삭 처리(S40)하고 결함이 잔존 시 추가 제거(S45)하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 고품질 주편 제조 방법의 상기 제 3 단계(S30)에서 예측된 상기 슬라브의 단변 가로 크랙 결함이 기준범위를 초과하지 않는 경우(합격하는 경우), 상기 슬라브의 표면을 용삭 처리(S40)하고 결함이 잔존 시 추가 제거(S45)하는 단계를 수행하지 않고 바로 상기 슬라브를 후속의 열연 공정으로 투입(S50)하는 단계를 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 래들
20: 턴디쉬
25: 침지 노즐
30: 몰드
40: 오실레이터
50: 파우더 공급기
51: 파우더층
60: 지지롤
65: 스프레이 수단
80: 주편
81: 응고쉘
82: 미응고 용강
100: 연속 주조 장치
110: 탕면 레벨 센서
120: 저장부
130: 표시부
140: 입력부
150: 중앙처리부

Claims (10)

  1. 연속 주조 몰드의 상측에 배치되어 몰드 내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면 레벨을 주기적으로 측정하는 탕면 레벨 센서; 및
    탕면 적중률로부터 슬라브의 단변 가로 크랙 결함을 예측하고 후공정 투입 여부를 결정하기 위하여, 상기 탕면 레벨 센서가 측정한 탕면 레벨값을 수집하고 설정된 단위주기 동안 측정된 총 측정횟수 및 측정된 상기 탕면 레벨값이 설정된 기준범위를 벗어난 이상횟수를 이용하여 상기 탕면 적중률을 계산하는 중앙처리부;를 포함하되,
    상기 기준범위는 상기 몰드 내 용강 레벨을 기준으로 ±2mm 이내의 범위로 설정되며,
    상기 탕면 적중률(HRML)은 아래 수식1에 의해 계산되며,
    상기 탕면 적중률과 상기 단변 가로 크랙 결함의 상관관계는 아래 수식2의 관계를 가지는,
    연속 주조 장치.
    수식1
    HRML = (1 - (이상횟수/총 측정횟수)) × 100 [%]
    (여기서, 상기 총 측정횟수는 상기 단위주기 동안 탕면 레벨을 측정한 횟수이고, 상기 이상횟수는 상기 단위주기 동안 측정된 탕면 레벨값이 상기 기준범위를 벗어난 횟수임)
    수식2
    단변 가로 크랙 발생 지수 = -2.6876 × (탕면 적중률) + 267.42
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용강은 포정강의 성분을 가지는 연속 주조 장치.
  6. 연속 주조 몰드의 상측에 배치된 탕면 레벨 센서로부터 몰드 내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면 레벨을 주기적으로 측정하는 제 1 단계;
    상기 탕면 레벨 센서가 측정한 탕면 레벨값을 수집하고 설정된 단위주기 동안 측정된 총 측정횟수 및 측정된 상기 탕면 레벨값이 설정된 기준범위를 벗어난 이상횟수를 이용하여 상기 탕면 적중률을 산출하는 제 2 단계; 및
    상기 탕면 적중률로부터 슬라브의 단변 가로 크랙 결함을 예측하는 제 3 단계;를 포함하며,
    상기 기준범위는 상기 몰드 내 용강 레벨을 기준으로 ±2mm 이내의 범위로 설정되며,
    상기 탕면 적중률(HRML)은 아래 수식1에 의해 계산되며,
    상기 탕면 적중률과 상기 단변 가로 크랙 결함의 상관관계는 아래 수식2의 관계를 가지는,
    고품질 주편 제조 방법.
    수식1
    HRML = (1 - (이상횟수/총 측정횟수)) × 100 [%]
    (여기서, 상기 총 측정횟수는 상기 단위주기 동안 탕면 레벨을 측정한 횟수이고, 상기 이상횟수는 상기 단위주기 동안 측정된 탕면 레벨값이 상기 기준범위를 벗어난 횟수임)
    수식2
    단변 가로 크랙 발생 지수 = -2.6876 × (탕면 적중률) + 267.42
  7. 제 6 항에 있어서
    상기 제 3 단계에서 예측된 상기 슬라브의 단변 가로 크랙 결함이 기준범위를 초과하는 경우, 상기 슬라브의 표면을 용삭 처리하고 결함이 잔존 시 추가 제거하는 단계를 수행하는,
    고품질 주편 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 단계에서 예측된 상기 슬라브의 단변 가로 크랙 결함이 기준범위를 초과하지 않는 경우, 상기 슬라브를 후속의 열연 공정으로 투입하는 단계를 수행하는,
    고품질 주편 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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