KR19990050915A - 연속주조중 온라인 응고말기점측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조시 응고말기점부근의 다수의 가이드롤에 롤변위계측시스템을 설치하여 미응고용강의 철정력에 의해 발생되는 롤변위를 측정함으로써 응고말기점을 온라인으로 예측하는 것을 특징으로 하는 연속주조중 온라인 응고말기점측정방법에 관한 것으로서, 비교적 설치가 용이하고 철정력에 따른 개별 롤의 변위를 온라인으로 측정함으로써 응고말기점을 예측하기 때문에 조업 및 설비조건의 최적화에 응용할 수 있고 주편의 품질을 예측하거나 주편결함의 발생을 방지하기 위한 중요한 수단을 제공할 수 있으며 개별롤의 거동 및 스트랜드 패스라인상태를 진단하는 관리수단으로써도 활용할 수 있는 효과가 있다.

Description

연속주조중 온라인 응고말기점측정방법

본 발명은 연속주조시 온라인 응고말기점측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속주조시 온라인으로 응고말단부근의 가이드롤에 롤변위계측시스템을 설치하여 롤변위를 측정함으로써 응고말기점(crater end)을 측정하는 방법에 관한 것이다.

연속주조시 응고말기점부근에서의 주조상황에 의해 주편(shell)의 내부, 중심부 및 표면에 균열이 발생하거나 중심편석이 발생하는 등의 결함이 발생할 수 있다. 따라서 설비적 요인을 포함하여 이러한 결함의 원인을 규명하기 위해서는 연속주조중 온라인으로 응고말기점을 예측하는 것이 필요하다.

온라인으로 응고말기점을 예측하기 위하여 사용하는 종래의 방법에는 전자기초음파를 이용하는 방법(electromagnetic ultrasonic method), 스트레인게이지를 이용하는 방법(strain gauge method) 및 로드셀을 이용하는 방법(load cell method) 등이 있다.

전자기초음파법(electromagnetic ultrasonic method)은 초음파의 속도를 이용하여 주편의 두께를 측정하여 응고말기점을 예측하는 방법이다. 이 방법은 주편의 두께를 직접 측정할 수 있다는 장점은 있으나, 주편의 온도에 따라 초음파의 속도가 달라지므로 주편의 온도에 따른 초음파의 속도를 구하여 주편의 두께를 계산하여야 하며 응고말기의 응고속도모델을 기초로 하여 응고말기점을 예측할 수밖에 없다는 단점이 있다.

스트레인게이지법(strain gauge method)은 연주기프레임의 변형을 측정함으로써 응고말기점을 예측하는 방법이다. 이 방법은 연주기부분의 상태를 진단하기 위한 관리수단으로 사용할 수도 있다는 장점이 있으나, 개별적인 롤의 거동을 진단할 수가 없어 응고말기점의 측정에 있어서 정확도가 낮다는 단점이 있다.

로드셀법(load cell method)은 철정력(ferrostatic force)에 따라 개별적인 롤에 걸리는 하중을 진단하는 방법이다. 이 방법은 응고말기점을 예측할 수는 있으나, 롤간격이 슬라브두께에 비해 작은 경우에는 응고말기점의 예측이 곤란하고 로드셀을 롤의 베어링블럭(bearing block) 등에 설치하는 경우에는 교체를 해주어야 한다는 단점을 가지고 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 응고말기점 부근의 다수의 가이드롤에 롤변위계측시스템을 설치하여 연속주조중 미응고용강의 철정압에 의해 발생하는 롤의 미세한 변위를 측정함으로써 응고말기점을 온라인으로 예측하여 조업 및 설비조건의 최적화에 응용할 수 있는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

도 1은 롤변위계측시스템의 구성도,

도 2a는 주편의 두께가 롤간격에 비해 작은 경우의 주조중 패스라인상태를 나타내는 개념도,

도 2b는 주편의 두께와 롤간격이 비슷한 경우의 주조중 패스라인상태를 나타내는 개념도,

도 2c는 주편의 두께가 롤간격에 비해 큰 경우의 주조중 패스라인상태를 나타내는 개념도,

도 3은 주조속도에 따른 롤변위를 나타낸 그래프,

도 4는 주조속도가 변화할 때의 롤변위를 도시한 그래프,

도 5a는 주편두께가 롤간격에 비해 작은 경우 주조말기 철정압의 변화에 따른 롤변위를 도시한 그래프

도 5b는 주편두께가 롤간격에 비해 큰 경우 주조말기 철정압의 변화에 따른 롤변위를 도시한 그래프

<도면의 주요부호에 대한 설명>

1:몸체하단부 2:로드가이드

3:캡 4:하단부 워터쟈켓

5:측면 워터쟈켓 6:측정로드

7:로드/피스톤 연결부 8:로드/센서 연결부

9:로드/가이드 마찰부 10:측정팁(tip)

11:센서홀더 12:브래킷(Bracket)

13:센서(LVDT) 14:에어실린더

15:내부롤 16:공기흡입구(air inlet)

17:에어미스트(air mist) 냉각장치

18:슬라브두께가 롤간격보다 작을 때의 패스라인

19:슬라브두께와 롤간격이 비슷할 때의 패스라인

20:슬라브두께가 롤간격보다 클 때의 패스라인

21:철정력(ferrostatic force)변화에 따른 롤의 변위

22:롤 23:슬라브

24:액체중심부분

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연속주조시 응고말기점부근의 다수의 가이드롤에 롤변위계측시스템을 설치하여 미응고용강의 철정력에 의해 발생되는 롤변위를 측정함으로써 응고말기점을 온라인으로 예측하는 것을 특징으로 하는 연속주조중 온라인 응고말기점측정방법에 관한 것이다.

고속주조를 하는 경우뿐 아니라 일반주조를 하는 경우에도 설비의 한계 및 생산성의 관점에서 응고말기점을 예측하는 것이 필수적이라고 할 수 있다. 특히 소프트 리덕션(soft reduction)시 응고말기점이 리덕션구간내에 존재하도록 조절하는 것이 필요하다.

따라서 본 발명에서는 연속주조시 미응고용강의 철정력이 변화함에 따라 응고말기점부근의 가이드롤의 변위가 변하는 현상을 이용하여 응고말기점부근의 가이드롤에 롤변위계측장치를 설치함으로써 주조중 응고말기점을 온라인으로 예측할 수 있게 한다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 이용한 롤변위측정시스템을 개략적으로 도시한 구성도이며 이 롤변위측정시스템장치는 특허출원중이다(특허출원 제97-33362호).

에어실린더(14)의 주기적인 상하구동에 의해 에어실린더(14)에 연결된 측정로드(6) 및 LVDT센서(13)가 구동되고 이들의 구동에 의하여 측정팁(10)이 작동하여 내부롤(15)의 변위값을 주기적으로 측정하게 된다. 에어실린더(14)의 주기는 타이머에 의해 조절할 수 있다.

측정로드(6)의 외부에는 측정로드(6)의 편심을 방지하기 위하여 로드가이드(2)가 설치되어 있으며, 측정팁(10)은 탄성율이 작은 2단스프링으로 구성되어 적은 힘으로 롤의 표면에 손상을 주지 않으면서도 롤의 변위를 정확하게 측정할 수 있게 된다.

도 2는 주조중 발생할 수 있는 패스라인상황을 도시한 개념도이다.

도 2a는 주편의 두께가 롤간격에 비해 작은 경우의 패스라인을 나타낸 것이고, 도 2b는 주편의 두께와 롤간격이 비슷한 경우의 패스라인을 나타낸 것이며, 도 2c는 주조중 주편의 두께가 롤간격에 비해 상대적으로 큰 경우의 패스라인을 나타낸 것이다.

도 2a에서와 같이 주편의 두께가 롤간격에 비해 작은 경우에는 롤변위가 철정력에만 의존하기 때문에 롤변위의 측정에 의해 응고말기점을 비교적 쉽게 예측할 수 있다.

그러나 도 2c에서와 같이 패스라인상태에 따라서는 주편의 두께가 롤간격에 비해 심하게 커서 롤에 철정력뿐만 아니라 압연저항도 심하게 발생할 수 있다. 이때는 압연저항으로 인하여 응고가 완료된 이후에도 롤변위가 전혀 감소하지 않기때문에 응고말기점을 예측하는 것이 불가능하다.

그러나 응고말기의 주편인출에 따라 철정압이 감소한 때의 롤변위를 측정함으로써 스트랜드패스라인상태를 쉽게 예측할 수 있기 때문에 이러한 패스라인상태를 방지할 수 있는 장점도 갖고 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

(실시예 1)

도 3은 제1번 수평대(No.1 horizontal zone)의 제1번 롤의 변위를 주조속도에 따라 도시한 그래프이다.

주조속도가 감소함에 따라 롤변위도 감소하다가 주조속도가 약 0.9일 때는 비주조때의 롤위치인 0에 도달한다. 이 위치가 철정력이 0인 응고말기지점이며, 정확히 말하면 수지상정사이의 용강이 고립되는 ZST(Zero Strength Temperature)에 해당한다.

따라서 상기 위치를 측정함으로써 응고말기점을 알 수 있게 된다.

(실시예 2)

도 4는 주조속도가 변화할 때 스트레이트너 제15번 롤(straightner #15 roll: 이하 "SR15롤"이라 함), 제1번 수평대롤(No.1 horizontal #1 roll: 이하 "1HR1롤"이라 함)의 변위를 도시한 그래프이다.

도 4에서 SR15는 SR15롤의 변위를 도시한 것이고, 1HR1은 1HR1롤의 변위를 도시한 것이며, A는 주조속도의 변화를 도시한 것이다.

주조중 턴디쉬를 교환할 때에는 주편이 약 3-5분간 정체하게 되는데 주편이 정체되는 경우에는 응고말기점이 짧아지게 된다.

도 4에서 알 수 있듯이 주편이 정체되었다가 다시 주조속도가 증가할 때 롤변위가 거의 0 또는 정상주조때보다 훨씬 작게 나타나다가 다시 원래의 정상변위로 회복하게 되는데 이는 주편의 정체에 따라 응고말기점이 짧아졌기 때문이다.

이러한 결과로부터 본 발명의 방법에 의해 주조중 응고말기점을 효과적으로 예측할 수 있음을 알 수 있다.

(실시예 3)

도 5는 주조말기 주편인출에 따라 철정압이 변할 때의 롤변위를 측정하여 그 결과를 나타낸 그래프이다.

도 5a는 주편두께가 롤간격에 비해 작은 경우 주조말기 철정압의 변화에 따라 롤변위가 변화하는 것을 나타낸 그래프이다. 주편두께가 롤간격에 비해 작은 경우에는 롤변위가 완만하게 변화하는 양상을 나타낸다.

반면 도 5b는 주편두께가 롤간격에 비해 큰 경우의 롤변위의 변화를 나타낸 그래프인데, 이 경우에는 롤변위가 거의 변하지 않다가 주편끝이 측정롤을 빠져나가면서 롤변위가 급격히 변하는 양상을 나타낸다.

이러한 방법으로 롤변위를 측정함으로써 주편이 압연되는 주조조건을 쉽게 예측할 수 있으며 응고말기점을 쉽게 예측할 수 있다.

상기의 구성을 갖는 본 발명은 미응고용강의 철정압에 의해 발생하는 롤의 미세한 변위를 측정함으로써 응고말기점을 온라인으로 예측하여 조업 및 설비조건의 최적화에 응용할 수 있으며 주편의 품질을 예측하거나 주편결함의 발생을 방지하기 위한 중요한 수단을 제공하는 효과가 있다.

또한 비교적 설치가 용이하고 철정력에 따른 개별 롤의 변위를 특정함으로써 응고말기점을 예측하기 때문에 개별롤의 거동 및 스트랜드 패스라인상태를 진단하는 관리수단으로써도 활용할 수 있는 효과가 있다.

엔지니어링측면에서는 소프트리덕션 및 고속주조에 적용함으로써 효율적으로 설비를 관리하고 조업조건을 최적화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 연속주조시 응고말기점부근의 다수의 가이드롤에 롤변위계측시스템을 설치하여 미응고용강의 철정력에 의해 발생되는 롤변위를 측정함으로써 응고말기점을 온라인으로 예측하는 것을 특징으로 하는 연속주조중 온라인 응고말기점측정방법.