KR20030054425A - 연주 주편의 코너크랙 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조시 주편의 코너 또는 단변부에 생기는 코너크랙 발생을 방지하기 위한 방법에 관한 것으로서, 연속주조기(연주기)의 벤더/보우 사이의 미스얼라인먼트를 적절히 제어하여 연주 주편의 코너크랙을 방지할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 몰드 및 이 몰드의 하부에 구비되는 벤더 및 보우를 포함하여 구성되는 연속주조기(연주기)를 사용하여 연속주조주편을 제조하는 방법에 있어서,

상기 벤더와 보우사이의 미스얼라인먼트의 량이 롤 갭의 약 0.5 % 이하가 되도록 하여 연속주조주편의 코너크랙을 방지하는 연주 주편의 코너크랙 방지방법을 그 요지로 한다.

Description

연주 주편의 코너크랙 방지방법{Method for Preventing Corner Crack Occurrence in Continuously Cast Strands}

본 발명은 연속주조시 주편의 코너 또는 단변부에 생기는 코너크랙 발생을 방지하기 위한 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연주설비 세그먼트간 미스얼라인먼트의 량을 제어하여 연주 주편의 코너크랙을 방지하는 방법에 관한 것이다.현재, 연주 주편의 코너크랙을 방지하기 위한 방법은 다음과 같다.

즉, 연속 주조시 모든 주편은 강종에 따라 상이하나 대개 750~950^oC 구역에서 취성이 증가하여 크랙이 발생하기 쉬운 경향을 갖는다.

또한, 연주 조업 특징 상 교정 세그먼트를 주편이 통과할 때 밴딩 변형을 받게 되기 때문에 교정 세그먼트 통과시 주편의 온도가 상기 취화역에 들어오게 되면 코너크랙의 발생이 용이하게 된다.

따라서, 강종 또는 성분에 따라서 교정역 통과시 주편 코너부의 온도가 취화역에 들어오지 않도록 2차냉각을 제어함으로써 코너크랙을 방지하는 방법이 널리 이용되고 있다.

그러나, 주편 코너크랙의 경우 상기의 방법으로 방지할 수 없는 경우가 많다.

상기의 방법은 연주 설비 조건이 완전하다는 가정하에서의 코너크랙 방지 방안이라고 할 수 있다.

그러나, 연주 설비는 설비 공급사에서 구조해석을 통해 충분한 하중을 견딜 수 있도록 설계되기는 하지만, 고온의 주편을 오랜기간 주조하는 과정에서 변형 또는 마모등이 품질에 영향을 줄 수 있을 정도로 커지는 경우가 많다.

즉, 코너크랙은 주편의 야금학적 취화 특성과 연주기내에서 주편이 받는 변형이 결합됨에 의해 발생하는데, 경험상 연주기 설비상태가 미치는 영향이 매우 클 것으로 추측은 돼 왔으나 아직 구체적인 방안이 제시된 바는 없다.

본 발명은 연속주조기(연주기)의 벤더/보우 사이의 미스얼라인먼트를 적절히 제어하여 연주 주편의 코너크랙을 방지할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 연주기 상부의 세그먼트 연결구조를 나타내는 개략도

도 2는 벤더 움직임 측정 장치의 일례를 나타내는 구성도

도 3은 보우 프레임 움직임 측정 장치의 일례를 나타내는 구성도

도 4는 본 발명에 따라 보우내에서 프레임간의 연결부를 고정하기 위해 클램프 형식의 고정볼트를 설치한 상태를 나타내는 그래프

도 5는 주조중 벤더 및 보우 프레임 움직임을 측정한 결과를 나타내는 그래프

도 6은 주조중 보우는 거의 움직이지 않으나 벤더가 갑자기 벌어지는 움직임을 측정한 결과를 나타내는 그래프

도 7은 보우프레임 연결부에 고정볼트를 설치하기 전.후의 프레임 움직임 결과를 나타내는 그래프로서, (a)는 고정볼트 설치 전의 움직임을, 그리고 (b)는 고정볼트 설치 후의 움직임을 나타냄.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 . . . 공압실린더 2,5 . . . 센서 4 . . . 측정 로드

7 . . . 연결부 10 . . . 하부 유니트 11 . . . 상부 유니트

13 . . . 벤더 14 . . . 캐스팅 보우 15 . . . 벤더측정장치 설치 위치

16 . . . 보우 프레임 측정장치 설치 위치 17 . . . 폭(가로)방향 프레임

18 . . . 주조(세로)방향 프레임 19 . . . 고정볼트 20 . . . 타겟

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 몰드 및 이 몰드의 하부에 구비되는 벤더 및 캐스팅 보우를 포함하여 구성되는 연속주조기(연주기)를 사용하여 연속주조주편을 제조하는 방법에 있어서,

상기 벤더와 보우사이의 미스얼라인먼트의 량이 롤 갭의 약 0.5 % 이하가 되도록 하여 연속주조주편의 코너크랙발생을 방지하는 연주 주편의 코너크랙 방지방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 나타난 바와 같이 몰드(12) 및 이 몰드(12)의 하부에 구비되는벤더(13) 및 보우(14)를 포함하여 구성되는 연속주조기(연주기)를 사용하여 연속주조주편을 제조하는 방법에 적용되는 것이다.

도 1에서, 부호 15는 벤더측정창치의 설치위치를 나타내고, 부호 16은 보우 프레임 측정장치의 설치위치를 나타낸다.

본 발명에 따라 연주주편의 코너크랙을 방지하기 위해서는 우선 연주설비의 벤더의 움직임을 측정하는 것과 연주설비의 케스팅 보우의 움직임을 측정하는 것이 필요하다.

도 2에는 연주설비의 벤더의 움직임을 측정하기 위한 장치의 일례가 개략적으로 도시되어 있으며, 상기 장치는 "타점식의 벌징계측장치"로서 출원(1996년) 중인 장치이다.

도 2에 나타난 바와 같이, 상기 계측장치는 공기실린더(air cylinder)(1)의 주기적인 상하구동에 의해 측정로드(rod)(4) 및 LVDT 센서(sensor)(2)가 구동되어 밴더 변위값을 주기적으로 측정하게 된다.

도 2에서 부호 3은 데이터 취득 시스템을 나타낸다.

또한, 상기 계측장치는 가이드에 의해 측정로드의 편심을 방지하며, 탄성율이 작은 스프링에 의해 적은 힘으로 벤더 표면에 손상을 주지않으면서 변위를 정확하게 추적하게 된다.

벤더의 경우 교환시에 상기의 장치의 선단 부분을 손상시킬 수 있기 때문에 장치 내부에 공압실린더(1)를 설치하여 측정 로드를 직진 또는 후진 시킬 수 있어야 한다. 즉, 벤더 교환전에 실린더를 후진시켜 안전 위치로 이동시킨 후 교환한 후 다시 원래 위치로 이동시킨다.

연주기 챔버내는 습도가 높고 먼지가 많기 때문에 측정 로드와 같이 장치의 상대 이동하는 부분이 원활히 움직이기 어렵게 되므로 장치를 이중벽으로 하여 그 사이에 냉각수를 통과시키고, 상대이동하는 부분에 냉각수출구를 설치하므로써 물이 장치내에서 빠르게 흐르는 공기와 혼합하여 안개 형태로 뿌려지게 되어 상대 이동부위의 마찰력을 줄여주고, 또한 항상 깨끗하게 함으로써 원활한 움직임을 보장하게 된다.

또한, 도 3에는 주조 중 캐스팅 보우 프레임의 움직임을 측정하기 위한 장치의 일례가 도시되어 있는데, 이 장치는 구동롤 미스얼라인먼트 측정장치로서 특허출원(1998)중이다

도 3에 나타난 바와 같이, 상기 측정장치는 상부 유니트(11), 하부 유니트 (10) 및 연결부(7)로 구성된다.

상기 센서(5)는 상부 유니트(11)의 내부에 거꾸로 설치함으로써 보우 프레임의 움직임을 간접측정함과 더불어 이물질이 센서와 센서홀더사이에 축적되는 것을 방지하도록 구성된다.

상기 하부 유니트(10)의 내부에는 센서(5)와 접촉하는 타겟(20)이 설치된다.

또한 센서(5)가 타겟(20)의 중심에 위치하지 않을 수도 있기 때문에 측정중 타겟이 수평을 유지하는 것이 매우 중요하다.

따라서, 타겟을 지지하는 축은 주조중 상하이동이 원할하면서도 타겟이 수평을 유지할 수 있도록 구성되어 있다.

캐스팅 보우의 상,하 이동시의 실린더 스트로크가 주조갭이나 센서의 측정범위에 비해 매우 크기 때문에 센서를 보호함과 동시에 큰 스트로크가 가능토록 타겟축에 스프링(6)을 설치함으로써 캐스팅 보우의 움직임이 측정범위를 초과할 때 스프링이 작동하도록 구성되어 있다.

이때 주조중 스프링(6)이 움직이면 측정데이타의 신뢰도가 급격히 떨어지기 때문에 스프링의 탄성계수를 충분히 크게 함으로써 스프링은 측정범위를 초과할때만 작동되도록 구성되어 있다.

또한, 시스템의 열팽창을 방지, 변위센서 보호 및 시스템의 내구성을 위하여 현장의 에어라인을 활용하여 장치내부를 24시간 퍼징이 되도록 하고, 약간의 압력이 걸리도록 니들밸브를 이용하여 조절할 수 있도록 하고, 에어게이지를 별도로 설치하여 장치내부의 압력상태를 최적으로 조절할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 연결부(7)는 상기의 상부 유니트(11)와 하부 유니트(10)를 연결시키는 부분으로써 벨로우를 이용하여 구성되고, 벨로우 표면에 실리콘 고무를 코팅함으로써 장시간 사용에 따른 열화가 방지된다.

도 3에서 부호 8은 에어 입구를, 부호 9는 에어 출구를 나타낸다.

이하, 상기와 같이 구성되는 벤더의 움직임 측정장치 및 캐스팅 보우의 움직임 측정장치를 사용하여 벤더의 움직임과 캐스팅 보우의 움직임과 벤더와 캐스팅 보우의 미스 알라인먼트의 량을 측정하는 방법의 일례에 대하여 설명한다.

우선, 연주기의 벤더의 움직임을 측정학 위해서는 도 2의 벤더 움직임 측정장치를 도 1의 15에 해당하는 벤더 하단부에 설치하되, 측정장치의 프레임을 주조중에도 움직이지 않는 연주기의 프레임에 고정하고 센서의 측정로드(4)를 벤더 하단부에 접촉시켜 벤더 하단부의 상대적 움직임을 측정한다.

한편, 벤더 교환시 측정로드를 파손시킬 위험이 존재하기 때문에 벤더 교환전 측정장치의 공압실린더(1)를 작동시켜 측정로드(4)를 후진시켜 안전한 위치로 이동시킨 후 벤더를 교환하고, 교환 후 다시 공압실린더(1)를 작동시켜 측정로드(4)를 벤더 하단부에 접촉시키는 과정을 거침으로써 주조중 벤더 하단의 움직임을 측정하게 된다.

또한, 도 3의 캐스팅 보우의 움직임 측정장치를 사용하여 연주기의 캐스팅 보우의 움직임을 측정하기 위해서는 도 1의 16에 해당하는 보우 상단부에 설치하되, 센서(5)가 고정되어 있는 상단부를 주조중에도 움직이는 않는 연주기 프레임에 고정하고 측정장치의 타겟(20)이 고정되어 있는 측정장치의 하단부를 주조중 움직일 것으로 예측되는 보우 프레임에 고정시킴으로써, 주조중 보우 프레임의 움직임을 측정하게 된다.

이때, 주조 상태와 같은 설비조건에서 장치를 설치하고 센서를 보정함으로써 주조중의 측정값이 센서의 측정범위내에 들어올 수 있도록 셋팅한다.

상기와 같이 측정된 벤더의 움직임량 및 캐스팅 보우의 움직임량을 이용하여 주조중 벤더와 캐스팅 보우사이의 미스얼라인먼트량을 구할 수 있다.

상기와 같이 구한 미스얼라인먼트량이 롤 갭의 약 0.5 % 이하가 되도록 하여 연속주조하므로써, 연속주조주편의 코너크랙을 방지할 수 있다.

즉, 벤더에서 보우로 주편이 이동할 때 미스얼라인먼트의 량이 롤 갭의 0.5 %이상 이 되는 경우 코너크랙의 발생이 매우 용이해지므로, 미스얼라인먼트의 량은 0.5%이하가 되도록 하여야 한다.

상기 미스얼라인먼트량이 롤 갭의 약 0.5 % 이하가 되도록 하는 수단으로는 다음과 같은 것을 들수 있다.

즉, 주조방향 캐스팅 보우 움직임을 방지하기 위하여 고정프레임인 폭방향 프레임을 기준으로 두 프레임의 연결부위가 움직이지 않도록 연결부위 마다 고정볼트를 설치하는 방법을 들수 있으며, 그 구체적인 예가 도 4에 나타나 있다.

도 4에서 부호 17은 폭(가로)방향 프레임를, 부호 18은 주조(세로)방향 프레임을, 그리고 부호 19는 고정볼트를 나타낸다.

또한, 캐스팅 보우 프레임의 움직임이 주조방향 프레임과 폭방향 프레임의 연결부위 마모에 기인하므로 이 부분의 재질을 연주조업이 이루어지는 온도에서 고강도 및 내마모 성질이 우수한 재질로 대체하는 방법을 들수 있다.

또한, 주조방향 및 폭방향 프레임 연결부의 수가 증가하도록 연주기 설계를 변경하므로써 연결부에 걸리는 부하를 분산시키는 방법을 들수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

(종래예 1)

상기한 벤더 움직임 측정장치 및 캐스팅 보우 움직임 측정장치를 사용하여 주조 중의 벤더와 보우의 움직임을 동시에 측정하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.

도 5에서는 위로부터 벤더 하단부, 보우 상단부, 주조속도 및 탕면의 순으로 측정 결과를 나타내고 있다.

도 5에 나타난 바와 같이, 탕면 측정 결과로부터 비주조 시기와 주조 시기를 쉽게 구별할 수 있다.

또한, 벤더 하단의 경우 평균 1~2mm로 불규칙적으로 움직이고, 보우 상단의 경우는 주조시 1~1.5mm 정도 롤 갭이 벌어지는 형태로 움직이고 주조가 끝나면 다시 원래 비주조 때 설정된 위치로 이동함을 알 수 있다.

특이한 것은 도 5에 화살표로 표시한 것과 같이 간혹 주조 도중에 보우 프레임이 롤 갭이 작아지는 쪽으로 이동한다는 것이다.

이러한 보우 프레임의 움직임이 발생하면 벤더에서 보우로 주편이 이동할 때 온라인 롤 갭이 작아지게 된다.

여기서, 미스얼라인 먼트의 양은 롤 갭의 0.7-1.3%정도였다.

주편의 가운데에는 미응고 용강이 존재하기 때문에 롤 갭이 갑자기 작아져도 큰 변형을 받지 않으나, 주편의 가장자리 부근은 응고가 완료되어 미응고 용강이 존재치 않는다.

따라서, 이 부분은 롤 갭이 작은 보우로 들어가면서 갑자기 압연힘을 받게 되고 이 힘이 과도할 경우, 또는 압연힘이 과도하지 않더라도 크랙이 잘 생기는 강종의 경우에 코너크랙이 발생하였다.

(종래예 2)

또한, 보우는 별로 움직이지 않으나 벤더가 주조 중 롤 갭이 갑자기 벌어진 경우에 대하여 벤더 움직임 측정장치 및 캐스팅 보우 움직임 측정장치를 사용하여 주조 중의 벤더와 보우의 움직임을 측정하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.

도 6에서도 위로부터 벤더 하단부, 보우 상단부, 주조속도 및 탕면의 순으로 측정 결과를 나타내고 있다.

여기서, 미스얼라인 먼트의 양은 롤 갭의 0.8%정도였다.

도 6과 같은 미스얼라인먼트를 나타내는 경우에도 상기한 도 5에서의 같은 이유에 의해 주편 가장자리 부근에 압연힘이 걸려 코너크랙이 발생하게 된다.

(발명예)

도 4에서와 같이 고정볼트를 설치하기 전과 설치한 후의 캐스팅 보우 프레임 움직임을 측정하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.

도 7의 (a)는 고정볼트 설치 전의 움직임을, 그리고 도 7의 (b)는 고정볼트 설치 후의 움직임을 나타낸다.

도 7에 나타난 바와 같이, 고정볼트를 설치하기 전에는 미스얼라인먼트의 량이 롤 갭의 약 1.0 %였던 것이 본 발명에 따라 고정 볼트를 설치함에 의해 코너크랙의 발생 한계인 롤 갭의 약 0.5 % 이내로 억제 시킬 수 있음을 알 수 있다.

즉, 프레임 연결부위에 고정 볼트를 설치함에 의해 코너크랙을 억제할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 연속주조시 벤더/보우 사이의 미스얼라인먼트의 량을 제어하므로써, 미스얼라인먼트로 인해 연속주조 중 발생하는 주편 코너크랙의 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 몰드 및 이 몰드의 하부에 구비되는 벤더 및 캐스팅 보우를 포함하여 구성되는 연속주조기(연주기)를 사용하여 연속주조주편을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 벤더와 보우사이의 미스얼라인먼트의 량이 롤 갭의 0.5 % 이하가 되도록 하여 연속주조주편의 코너크랙발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 연주 주편의 코너크랙 방지방법
2. 제1항에 있어서, 상기 캐스팅 보우의 폭방향과 주조방향 프레임 연결부마다 클램프 형태의 고정볼트를 설치하여 미스얼라인먼트의 량이 롤 갭의 0.5 % 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 연주 주편의 코너크랙 방지방법