KR20000040610A - 박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박판제조를 목적으로 하는 연속 주조 공정에 관한 것으로서, 주조롤 립과 핀치롤 사이에서 박판 주편의 표면결함을 관찰하여 표면결함을 갖는 주편부를 적절히 절단, 제거하므로써, 표면결함이 없는 주편을 제조할 수 있는 박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 박판제조를 목적으로 하는 연속 주조 공정에 있어서, 주조롤의 립과 핀치롤 사이에서 측정된 주편표면의 폭방향 온도분포의 평균값(T₀)을 구하고, 이 평균값(T₀)과 측정값의 온도편차중 최대 온도 편차( T )를 구하는 단계; 상기에서 구한 폭방향 온도 평균값(T₀)과 최대 온도 편차( T )를 이용하여 온도 편차비를 구하는 단계; 상기 온도편차비가 10% 이상 또는 -10% 이하일 경우를 주편표면결함이 발생된 것으로 판단하는 단계; 주편표면결함이 발생된 것으로 판단되는 경우 표면 결함 발견위치와 주편절단기 사이의 거리(L)와 주편의 이동속도(V)를 이용하여 주편 표면 결함 발견시간에서 주편절단기가 주편을 절단하는 시간까지의 시간차(Δt)를 구하는 단계; 상기 시간차(Δt)를 고려하여 상기 주편절단기에 의해 주편 표면 결함의 전,후 주편부위를 순차적으로 절단하는 단계; 상기와 같이 절단된 표면결함이 있는 주편부를 상기 절단 주편 제거기를 사용하여 제거하는 단계를 포함하는 박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법을 그 요지로 한다.

Description

박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법

본 발명은 박판제조를 목적으로 하는 연속 주조 공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주조롤 립과 핀치롤 사이에서 박판 주편의 표면결함을 관찰하여 표면결함을 갖는 주편부를 적절히 절단,제거하는 박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법에 관한 것이다.

박판 연속 주조공정은 용융 금속으로부터 최종 제품을 직접 주조하는 공정으로서, 중간 공정들을 대폭 생략하여 경량화된 설비로 재래식 철강 공정에 비해 생산원가를 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 재래식 공정으로 제조하기 힘든 난 가공성 제품의 생산도 가능하게 한다.

이러한 박판 연속 주조공정에서는 도 1에 나타난 바와 같이, 수냉되는 두 개의 주조롤(3)을 서로 반대방향으로 회전시키면서, 레들(1)에 수강된 용강을 턴디쉬(2)를 통해 주조 롤(3) 사이에 공급하여, 용강 풀(melt pool)을 형성시킨다. 용강이 주조롤의 표면에서 응고되며 이렇게 응고된 두 개의 응고 쉘(shell)이 합쳐져서 주편(박판)(4)을 형성하게 된다.

상기 박판(4)은 제1 핀치롤(5)를 지나 인 라인 롤링기(7)에서 롤링된 후, 텐슨 롤(8) 및 제2 핀치롤(10)을 거쳐 코일러(11),(12)에서 코일링된다.

도 1에서 부호 6은 주편 루프를, 부호 9는 주편 절단기를 나타낸다.

이러한 박판 연속 주조 공정으로 생산된 박판의 표면품질은 일반 연속 주조 공정에 비해 후처리 공정을 적게 거치게 되므로 매우 중요하다.

박판의 표면 품질을 향상시키기 위하여 많은 방법들이 제안되어 왔다.

그러나, 박판 주조 공정에서 레들을 교환할 경우나 주조 중간에 용강표면의 요동이 갑자기 심해질 경우 또는 다른 여러 가지 원인에 의해 주편표면에 결함이 생기게 된다.

이러한 결함으로는 주편표면 균열, 스컴 및 스컬등을 들수 있다.

상기와 같은 결함이 생성될 경우 기존의 연속주조에서는 슬라브의 표면을 육안으로 확인한 후 슬라브 표면의 결함을 스칼핑하여 제거하는 공정을 거치게 된다.

이러한 스칼핑 공정을 거친후 열간압연을 하기 때문에 연속 주조시에 나타나는 결함이 열연제품이나, 냉연제품에 나타나지 않게 된다.

그러나, 이러한 스칼핑 공정을 첨가함으로써 생산성을 저하시키고, 이러한 표면 품질확인 공정중에 슬라브의 온도가 저하되므로, 또는 이러한 표면 품질 확인 공정을 위해 슬라브의 온도를 저하시켜야 되기 때문에 이러한 온도저하를 보상하기 위하여 추후 열연공정에서 슬라브를 가열하여야 하므로 에너지 비용이 추가되는 문제점이 있다.

한편, 박판 주조 공정에서는 이러한 결함이 발생되게 되면 주편의 두께가 1-10mm로 매우 얇기 때문에 스칼핑하여 제거하기가 힘들며, 특히 매우 얇은 두께의 주편이므로 단위중량당 관찰해야 할 부위가 매우 넓기 때문에 상기한 표면결함 검사 공정이 박판 주조 공정에 포함될 경우 생산성을 매우 저하시키게 된다.

또한, 이미 인 라인 롤링기를 통과하여 최종제품 코일을 생산한 경우에는 코일의 중간에 주편 결함이 포함되어 있는 경우 전체 코일을 버려야 하는 경우가 발생할 수 있다.

그러므로, 실제박판 주조 공정중에 주편 표면 결함이 존재할 경우 이를 발견하여 제거할 수 있다면, 제품 생산후에 코일 전체표면을 검사할 필요가 없기 때문에 생산성을 증대시킬 수 있다.

그리고, 박판 주조 공정에서 표면 결함을 가진 부위를 미리 제거할 경우 생산된 제품의 품질의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

박판 주조 공정은 일반 연주에 비해 두께가 1-10mm로 매우 얇기 때문에, 주조 속도가 100MPM 정도로 매우 빠르다.

이러한 주조속도에서는 주편의 표면을 육안으로 관측하기 곤란하며 특히 매우 온도가 높기 때문에 육안으로 관찰하기가 어렵다.

특히, 이러한 주편 표면의 결함을 관찰한다 할지라도 관찰 위치에서 코일러까지의 거리가 매우 짧기 때문에 코일링 되기 전에 이러한 표면 결함이 있는 주편을 절단해 내기 힘들다.

그러므로 주조롤 직하에서 주편표면 결함을 신속히 관찰해 내는 것이 필요하다.

주편 표면의 흠을 관찰하는 방법으로는 육안으로 관측하는 방법 및 초음파를 이용하여 관측하는 방법 등 여러 가지 방법이 있다.

그러나, 이러한 방법들은 주편의 온도가 낮거나 또는 박판의 이동 속도가 낮을 때 사용가능하며 특히 주조롤 직하에서 사용하기는 곤란한 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 박판제조를 목적으로 하는 연속 주조 공정에 있어서 주조롤 립과 핀치롤 사이에서 박판 주편의 표면결함을 관찰하여 표면결함을 갖는 주편부를 적절히 절단, 제거하므로써, 표면결함이 없는 주편을 제조할 수 있는 박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 박판제조를 목적으로 하는 통상적인 연속 주조 장치의 일례를 나타내는 구 성도

도 2는 박판제조를 목적으로 하는 통상적인 연속 주조 공정에서 본 발명에 따라 주 편의 표면 결함부를 제거하는 과정의 일례를 나타내는 모식도써,

(a)는 표면결함의 전방부위를 절단하는 과정을 나타내고,

(b)는 표면결함의 전방부위를 절단하는 과정을 나타내고,

(c)는 표면결함을 갖는 주편부를 제거하는 과정을 나타냄

도 3은 주편 표면 결함이 발생되지 않은 경우 및 주편 표면 결함이 발생된 경우에 대하여 측정된 주편 폭방향으로의 온도분포를 나타내는 모식도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3... 주조롤 4... 주편 5... 제1 핀치롤 7... 인 라인 롤링기

9... 주편 절단기 13... 절단 주편 제거기 14... 주편 표면 결함 관찰기

15... 주편 표면 결함

본 발명은 수냉되는 두 개의 주조롤을 서로 반대방향으로 회전시키면서, 레들에 수강된 용강을 턴디쉬를 통해 주조 롤사이에 공급하여 주편(박판)을 형성한 다음, 핀치롤을 통해 인 라인 롤링기로 이송시켜 인 라인 롤링기에서 주편을 롤링한 후, 코일러에서 코일링하여 박판을 제조하는 방법에 있어서,

상기 주조롤의 립과 핀치롤 사이에 주편 표면 결함 관찰기를 구비시키고, 상기 인 라인 롤링기와 코일러사이에 주편절단기를 설치하고, 그리고 상기 주편절단기와 코일러사이에 절단 주편 제거기를 설치하는 단계;

상기 주편 표면 결함 관찰기에서 주편표면의 폭방향 온도분포를 측정하고, 측정된 온도분포의 폭방향 온도 평균값(T₀)을 구하고, 이 평균값(T₀)과 측정값의 온도편차중 최대 온도 편차( T )를 구하는 단계;

상기에서 구한 폭방향 온도 평균값(T₀)과 최대 온도 편차( T )를 이용하여 하기 식(1)에 의해 온도 편차비를 구하는 단계;

상기 온도편차비가 10% 이상 또는 -10% 이하일 경우를 주편표면결함이 발생된 것으로 판단하는 단계;

주편표면결함이 발생된 것으로 판단되는 경우 표면 결함 발견위치와 주편절단기 사이의 거리(L)와 주편의 이동속도(V)를 이용하여 하기 식(2)에 의하여 주편 표면 결함 발견시간에서 주편절단기가 주편을 절단하는 시간까지의 시간차(Δt)를 구하는 단계;

t=L/V

상기에서 구한 시간차(Δt)를 고려하여 상기 주편절단기에 의해 주편 표면 결함의 전,후 주편부위를 순차적으로 절단하는 단계;

상기와 같이 절단된 표면결함이 있는 주편부를 상기 절단 주편 제거기를 사용하여 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통해 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 나타난 바와 같이, 수냉되는 두 개의 주조롤(3)을 서로 반대방향으로 회전시키면서, 레들(1)에 수강된 용강을 턴디쉬(2)를 통해 주조 롤(3) 사이에 공급하여 주편(박판)(4)을 형성한 다음, 제1 핀치롤(5)를 통해 인 라인 롤링기(7)로 이송시킨 후, 인 라인 롤링기(7)에서 주편(4)을 롤링한 후 코일러(11),(12)에서 코일링하여 박판을 제조하는 방법에 적절히 적용된다.

특히, 본 발명은 1-10mm 두께의 주편을 제조하는 박판 주조 공정에 보다 바람직하게 적용된다.

도 2에는 본 발명에 따라 주편 표면 결함을 갖는 주편부를 제거하는 과정의 일례가 나타나 있는데, 이를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 주편 표면 결함을 갖는 주편부를 제거하기 위해서는, 도 2(a)에 나타난 바와 같이, 주조롤(3)의 립과 핀치롤(5) 사이에 주편 표면 결함 관찰기(14)를 구비시키고, 인 라인 롤링기(7)와 코일러(11),(12)사이에 주편절단기를 설치하고, 그리고 상기 주편절단기(9)와 코일러(11),(12)사이에 절단 주편 제거기(13)를 설치해야 한다.

다음에, 상기 주편 표면 결함 관찰기(14)에서 주편표면의 폭방향 온도분포를 측정하고, 측정된 온도분포의 폭방향 온도 평균값(T₀)을 구하고, 이 평균값(T₀)과 측정값의 온도 편차중 최대 온도 편차( T )를 구하는데, 이에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

주편의 응고시에 발생하는 표면결함은 정상적으로 응고하는 부분에 비해 응고가 느리거나, 압하력을 많이 받아 결과적으로 주조롤 직하에서 정상부에 비해 온도가 높거나, 온도가 낮다. 주편 두께가 200mm 의 슬라브를 생산하는 연속주조에서는 이러한 표면결함이 나타났을 경우, 주조 몰드 직하에서는 냉각을 하는 장치들이 많아 이러한 표면 결함을 관측하기가 힘들다.

또한, 이러한 표면 결함 부분의 온도가 정상부와 다르다 할지라도 주편의 두께가 200mm로 매우 두껍고 또한 표면에 몰드 파우드가 붙어 있기 때문에 주편결함을 관측할 수가 없다.

그러나, 박판 주조 공정에서 생성되는 주편은 일반적으로 두께가 1-10mm로 매우 얇으며 특히 주편 표면에는 다른 이물질이 붙어 있지 않기 때문에 주편 표면의 온도 분포를 측정하면 주편 표면의 결함여부를 알 수 있다.

본 발명에 있어서는 박판 주조 공정에서 주편의 폭방향의 온도 분포를 주조롤 립으로 부터 3m ∼ 핀치롤 사이에서 측정하는 것이 바람직한데, 그 이유는 주조롤 립으로 부터 3m미만인 경우에는 주조롤에서 3m까지는 분위기온도가 높고, 상기 주편 표면 결함 관찰기(14)의 설치공간 확보가 곤란하고, 핀치롤 이후에서는 주편이 핀치롤과 접하며, 표면결함의 온도와 주위부위의 온도가 전도에 의해 평준화되기 때문에 온도차이가 감소하여 주편결함의 발견이 곤란하기 때문이다.

본 발명에 있어서 보다 바람직하게는, 주조롤 직하에서 주편의 폭방향의 온도 분포를 측정하는 것이다.

상기 주편 표면 결함 관찰기(14)에서 주편표면의 폭방향 온도분포를 측정한 결과의 일례가 도 3에 나타나 있다.

도 3에서와 같이 측정된 주편의 폭방향의 온도 분포로 부터 평균값(T₀)을 구한다.

통상, 주편의 폭방향 온도의 평균값은 1000℃∼1300℃정도 이다.

상기와 같이 구한 평균값(T₀)과 측정값사이의 편차를 구하고, 이러한 편차중에서 가장 큰값을 최대 온도 편차( T )로 한다. 이때 편차를 계산할 때 주편의 폭방향의 끝부분의 일정 부분은 제외하는 것이 바람직하다.

다음에, 상기에서 구한 폭방향 온도 평균값(T₀)과 최대 온도 편차( T )를 이용하여 하기 식(1)에 의해 온도 편차비를 구한 다음, 온도편차비가 10% 이상 또는 -10% 이하일 경우를 주편표면결함이 발생된 것으로 판단한다.

(수학식 1)

온도 편차비 =

즉,주편 표면에 결함이 없는 경우에는 온도 편차비가 10% 미만 또는 -10%보다 크게 된다.

박판 주조공정에서 발생하는 주요한 주편 표면 결함은 도 3에 나타나 있는 바와 같이 불균일 응고에 의한 표면 균열(15a)이다. 이러한 주편 표면 균열이 발생할 경우에는 이부분이 롤과의 접촉이 다른 부분에 비하여 완벽하지 않기 때문에 이부분 주편의 표면온도가 높게 된다. 주편 표면균열이 발생한 위치는 표면균열이 없는 위치에 비하여 주편 표면의 온도차이가 발생하게 된다.

주편 표면의 온도 분포를 연속적으로 측정하여 특정 부위의 온도가 평균값에 비하여 온도 편차비가 10% 이상일 경우에 이를 주편 표면결함으로 판단하게 된다.

주편 표면에 스컴(15a)이 포함된 경우에는 주편과 주조롤 사이에 스컴 즉 산화물이 끼어 있는 경우이기 때문에 이 부분의 응고가 다른 부분에 비해 늦게 된다. 그러므로 주편 표면에 스컴이 포함된 경우에는 이부분의 주편 온도가 높게 되고 주편 온도분포를 측정하여 온도편차비가 10% 이상일 경우에 이를 주편 표면결함으로 판단하게 된다.

마찬가지로, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 주편에 스컬(15b)이 포함되게 되면, 이 부분이 다른 주편 부분에 비하여 압하력을 많이 받게 되어 스컬이 포함된 부분은 다른 부분에 비해 온도가 낮게 된다. 그러므로 주편에 스컬이 포함된 경우에는 이부분의 주편 온도가 낮게 되고 주편 온도 분포 측정기를 통하여 다른 부분과 온도 차이를 감지하여 온도편차비가 -10% 이하일 때 주편 표면결함으로 판단하게 된다.

주편표면결함이 발생된 것으로 판단되는 경우 표면 결함 발견위치와 주편절단기 사이의 거리(L)와 주편의 이동속도(V)를 이용하여 하기 식(2)에 의하여 주편 표면 결함 발견시간에서 주편절단기가 주편을 절단하는 시간까지의 시간차(Δt)를 구한다.

(수학식 2)

t=L/V

상기에서 구한 시간차(Δt)를 고려하여 상기 주편절단기에 의해 주편 표면 결함의 전,후 주편부위를 순차적으로 절단한다.

즉, 주조롤(3) 직하에서 주편 표면의 결함(15)을 발견하게 되면, 이 부분의 위치를 확인한 후 이를 제2 핀치롤(10) 전단의 주편 절단기(9)에 신호를 주며, 도 2(a)에서와 같이 주편 표면 결함 직전에서 절단하게 된다. 이때의 절단위치는 표면결함 발견위치와 주편절단기 사이의 거리 L과 이때의 주편의 이동속도 V를 이용하여, 주편 표면결함 발견시간에서 주편절단기가 주편을 절단하는 시간까지의 시간차 T=L/V 로써 결정하게 된다. 이때 주편절단기는 주편 표면 결함이 있는 위치에 가까운 곳에서 주편을 절단한다.

다음에, 도 2(b)에 나타난 바와 같이, 주편 표면 결함이 있는 위치가 주편절단기(9)를 지난 후에, 다시 주편을 절단한다.

즉, 주편 표면 결함이 있는 부위의 후방 주편부위를 절단하게 된다.

다음에, 도 2(c)에 나타나 있는 바와 같이, 상기와 같이 절단된 표면결함이 있는 주편부(16)를 상기 절단 주편 제거기를 사용하여 제거한다.

즉, 주편이 절단되면 절단 주편부(16)를 제거하기 위하여, 도 2(b)에 나타난 바와 같이, 주편 제거기(13)가 내려오게 된다. 2번 핀치롤(10)을 이용하여 절단된 주편을 주편제거기로 이동하면서, 주편 표면 결함이 있는 부분의 뒤쪽을 주편 절단기(9)로 절단하여 절단된 주편을 주편제거기(13)로 완전히 올려 보낸다.

주편 제거기(13)와 절단기(9)가 동작하는 시간동안 코일러(11)는 코일링 속도를 빨리하여 코일링하고 있던 코일의 코일링을 끝낸 후 다른 코일러(12)와 위치를 바꾸게 된다.

또한 주편 제거기(13)와 절단기(9)가 동작하는 시간동안 주편 루프(6)는 도 2(b)에서와 같이 늘어지게 되어 주조기에서는 연속적으로 주조를 계속하게 한다.

한편, 주편 제거기(13)는 도 2(c)에 나타난 바와 같이 절단된 주편을 자기고 본래 위치로 옮겨가고 다른 코일러(12)를 이용하여 주조를 계속하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 박판 제조를 목적으로 하는 연속 주조법에서 주편 표면 균열, 주편 표면 스컴, 스컬 및 주편 표면에 온도 불균일을 조장하는 결함 등의 박판 주편의 표면 결함을 조기에 관측하여 표면 결함을 갖는 주편부를 절단,제거함으로써 결함없는 주편의 생산이 가능하여 제조된 주편 품질의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 수냉되는 두 개의 주조롤을 서로 반대방향으로 회전시키면서, 레들에 수강된 용강을 턴디쉬를 통해 주조 롤사이에 공급하여 주편(박판)을 형성한 다음,핀치롤을 통해 인 라인 롤링기로 이송시켜 인 라인 롤링기에서 주편을 롤링한 후, 코일러에서 코일링하여 박판을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 주조롤의 립과 핀치롤 사이에 주편 표면 결함 관찰기를 구비시키고, 상기 인 라인 롤링기와 코일러사이에 주편절단기를 설치하고, 그리고 상기 주편절단기와 코일러사이에 절단 주편 제거기를 설치하는 단계;

   상기 주편 표면 결함 관찰기에서 주편표면의 폭방향 온도분포를 측정하고, 측정된 온도분포의 폭방향 온도 평균값(T₀)을 구하고, 이 평균값(T₀)과 측정값의 온도편차중 최대 온도 편차( T )를 구하는 단계;

   상기에서 구한 폭방향 온도 평균값(T₀)과 최대 온도 편차( T )를 이용하여 하기 식(1)에 의해 온도 편차비를 구하는 단계;

   (수학식 1)

   온도 편차비 =

   상기 온도편차비가 10% 이상 또는 -10% 이하일 경우를 주편표면결함이 발생된 것으로 판단하는 단계;

   주편표면결함이 발생된 것으로 판단되는 경우 표면 결함 발견위치와 주편절단기 사이의 거리(L)와 주편의 이동속도(V)를 이용하여 하기 식(2)에 의하여 주편 표면 결함 발견시간에서 주편절단기가 주편을 절단하는 시간까지의 시간차(Δt)를 구하는 단계;

   (수학식 2)

   t=L/V

   상기에서 구한 시간차(Δt)를 고려하여 상기 주편절단기에 의해 주편 표면 결함의 전,후 주편부위를 순차적으로 절단하는 단계;

   상기와 같이 절단된 표면결함이 있는 주편부를 상기 절단 주편 제거기를 사용하여 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법
2. 제1항에 있어서, 주편의 폭방향의 온도 분포가 주조롤 립으로 부터 3m ∼ 핀치롤 사이에서 측정되는 것을 특징으로 하는 박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법
3. 제2항에 있어서, 주편의 폭방향의 온도 분포가 주조롤 직하에서 측정되는 것을 특징으로 하는 박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법
4. 제1항에서제3항중의 어느 한 항에 있어서, 주편의 두께가 1-10mm인 것을 특징으로 하는 박판주조공정에서의 주편의 표면결함부 제거방법