KR20120044423A

KR20120044423A - 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20120044423A
Application number: KR1020100105687A
Authority: KR
Inventors: 권효중; 김용희; 문홍길; 최주태; 하태준
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-05-08
Also published as: KR101257254B1

Abstract

본 발명은 연속주조 공정에서 몰드내 응고쉘의 온도편차를 이용하여 면세로 크랙의 발생 여부를 실시간으로 진단할 수 있는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치 및 그 방법에 관한 것으로, 몰드에 행렬 형태로 배치되는 복수의 온도감지수단을 구비하며, 복수의 온도감지수단을 통해 몰드의 온도를 검출하는 온도감지부, 및 상기 온도감지부를 통해 검출된 온도에서, 각 행별로 최대온도와 최저온도 간의 온도편차를 설정된 단위시간동안 반복하여 획득하고, 획득된 온도편차들의 평균값을 이용하여, 상기 몰드로부터 배출되는 응고쉘에 대한 크랙발생 여부를 진단하는 제어부를 제공한다.

Description

몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치 및 그 방법{CRACK DIAGNOSIS DEVICE OF SOLIDIFIED SHELL IN MOLD AND METHOD THEREOF}

본 발명은 연속주조 공정에서 몰드내 응고쉘의 크랙을 검출하는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드로 공급하여 일정한 크기의 주편을 생산하는 설비이다.

상기 연속주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 스트랜드로 형성하는 연속주조기용 몰드와, 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 스트랜드를 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.

다시 말해서, 상기 래들과 턴디쉬에서 출강된 용강은 몰드에서 소정의 폭과 두께 및 형상을 가지는 스트랜드로 형성되어 핀치롤을 통해 이송되고, 핀치롤을 통해 이송된 스트랜드는 절단기에 의해 절단되어 소정 형상을 갖는 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 주편으로 제조된다.

본 발명의 목적은 연속주조 공정에서 몰드내 응고쉘의 온도편차를 이용하여 면세로 크랙의 발생 여부를 실시간으로 진단할 수 있는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 크랙 진단장치는, 몰드에 행렬 형태로 배치되는 복수의 온도감지수단을 구비하며, 복수의 온도감지수단을 통해 몰드의 온도를 검출하는 온도감지부; 및 상기 온도감지부를 통해 검출된 온도에서, 각 행별로 최대온도와 최저온도 간의 온도편차를 설정된 단위시간동안 반복하여 획득하고, 획득된 온도편차들의 평균값을 이용하여, 상기 몰드로부터 배출되는 응고쉘에 대한 크랙발생 여부를 진단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 제어부는 각 행별로 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 설정된 단위시간동안 적어도 1회 이상 반복하여 획득하고, 반복하여 획득된 각 행들에 대한 온도편차들의 평균값과 미리 설정된 기준값을 상호 비교하여 각 행별 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 획득된 온도편차들의 평균값을 설정된 단위 요소시간동안 반복하여 수집하고, 수집된 평균값들에서 최대 평균값과 최소 평균값 간의 편차를 계산한 후 계산된 편차와 미리 설정된 임계값을 상호 비교하여 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 온도감지부를 통해 검출된 온도에서, 각 행별로 온도감지수단들을 통해 검출된 최대온도와 최소온도를 각각 획득하고, 획득된 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 계산하는 편차계산부; 상기 온도편차가 설정된 단위시간동안 반복되어 획득되도록 하고, 반복하여 획득된 온도편차들의 평균값을 계산하는 편차평균계산부; 및 상기에서 계산된 온도편차들의 평균값과 미리 설정된 기준값을 상호 비교하여 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 크랙판단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제어부는, 상기 온도감지부를 통해 검출된 온도에서, 각 행별로 온도감지수단들을 통해 검출된 최대온도와 최소온도를 각각 획득하고, 획득된 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 계산하는 편차계산부; 상기 온도편차가 설정된 단위시간동안 반복되어 획득되도록 하고, 반복하여 획득된 온도편차들의 평균값을 계산하는 편차평균계산부; 및 상기 온도편차들의 평균값을 설정된 단위 요소시간동안 반복하여 획득하고, 반복하여 획득된 평균값들에서 최대 평균값과 최소 평균값 간의 편차를 계산한 후 계산된 편차와 미리 설정된 임계값을 상호 비교하여 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 크랙판단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 크랙 진단방법은, 몰드에 복수의 온도감지수단이 행렬 형태로 배치되고, 각 행별로 몰드 온도를 검출하는 단계; 상기 검출된 몰드 온도에서, 각 행별로 최대온도와 최소온도를 추출한 후 최대온도와 최소온도간의 온도편차를 계산하는 단계; 상기 온도편차를 설정된 단위시간동안 적어도 1회 이상 반복하여 획득하는 단계; 및 상기 획득된 온도편차들의 편차 평균값을 계산하고, 계산된 편차 평균값을 이용하여 몰드로부터 배출되는 응고쉘에 대한 크랙발생 여부를 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 진단하는 단계는, 반복하여 획득된 편차 평균값과 미리 설정된 기준값을 상호 비교하여 각 행별 응고쉘의 크랙 여부를 진단한다.

한편, 상기 진단하는 단계는, 상기 온도편차들의 평균값을 설정된 단위 요소시간동안 반복하여 획득하는 단계; 상기 획득된 평균값들에서 최대 평균값과 최소 평균값을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 최대 평균값과 최소 평균값 간의 편차를 계산한 후 계산된 편차와 미리 설정된 임계값을 상호 비교하여 각 행별 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 단위 요소시간은 단위시간보다 더 길게 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 연속주조 공정에서 생산되는 응고쉘의 온도 편차에 근거하여 면세로 크랙을 진단함으로써, 면세로 크랙이 발생한 경우에만 슬라브의 표면에 스카핑(scarfing)을 실시하도록 하여 슬라브에 대한 정정 비용을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 슬라브에 면세로 크랙이 발생한 경우 조업 조건을 정정함으로써 연속주조 공정에서 생산되는 슬라브의 실수율을 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.
도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 2의 몰드 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 몰드 내 응고쉘의 크랙 진단장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 몰드 장변에 배치된 온도감지수단을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 응고쉘의 크랙 진단 과정을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명에 의한 몰드내 응고쉘의 측정 온도를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6에 의해 계산된 온도편차 평균값을 시간축으로 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 응고쉘의 크랙 진단 과정을 나타낸 순서도이다.
도 10은 도 9에 의해 계산된 온도편차 평균값을 시간축으로 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.

본 도면을 참조하면, 연속주조기는 턴디쉬(20)와, 몰드(30)와, 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.

턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Laddle, 10)로부터 용융금속을 받아 몰드(Mold, 30)로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되어, 교대로 용강을 받아서 턴디쉬(20)에 공급하게 된다. 턴디쉬(20)에서는 몰드(30)로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 몰드(30)로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다.

몰드(30)는 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 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 이한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류(강냉형 Vs 완냉형), 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다.

몰드(30)는 몰드(30)에서 뽑아낸 스트랜드가 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidified Shell; 81)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 뚫는 식, 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. 오실레이션시 몰드(30)와 스트랜드와의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 몰드(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)가 있다. 파우더는 몰드(30) 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 몰드(30)와 스트랜드의 윤활뿐만 아니라 몰드(30) 내 용융금속의 산화?질화 방지와 보온, 용융금속의 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 스프레이수단(65)에 의해 직접 냉각된다. 스트랜드 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.

인발장치(引拔裝置)는 스트랜드가 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 몰드(30)를 통과한 용강이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.

절단기(90)는 연속적으로 생산되는 스트랜드를 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 가스토치나 유압전단기(油壓剪斷機) 등이 채용될 수 있다.

도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 용강(M)은 래들(10)에 수용된 상태에서 턴디쉬(20)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화?질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다. 슈라우드노즐(15)의 파손 등으로 용강(M)이 공기 중에 노출된 경우를 오픈 캐스팅(Open casting)이라 한다.

턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 몰드(30) 내로 연장하는 침지노즐(Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 몰드(30) 내로 유동하게 된다. 침지노즐(25)은 몰드(30)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스톱퍼(stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스톱퍼(21)는 침지노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다. 침지노즐(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 침지노즐(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, 스트랜드(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 용강(M)이 응고된 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.

핀치롤(70, 도 1)이 완전히 응고된 스트랜드(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 스프레이수단(65)에 의해 냉각된다. 이는 스트랜드(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 스트랜드(80)가 일 지점(85)에 이르면, 스트랜드(80)는 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 스트랜드(80)는 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 주편(P)으로 나뉘어진다.

몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 형태에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.

도 3을 참조하면, 침지노즐(25)의 단부 측에는 통상적으로 도면상 좌우에 한 쌍의 토출구(25a)들이 형성된다. 몰드(30) 및 침지노즐(25) 등의 형태는 중심선(C)을 기준으로 대칭되는 것으로 가정하여, 본 도면에서는 좌측만을 표시한다.

토출구(25a)에서 아르곤(Ar) 가스와 함께 토출되는 용강(M)은 화살표(A1, A2)로 표시된 바와 같이 상측을 향한 방향(A1)과 하측을 향한 방향(A2)으로 유동하는 궤적을 그리게 된다.

몰드(30) 내부의 상부에는 파우더 공급기(50, 도 1을 참조)로부터 공급된 파우더에 의해 파우더층(51)이 형성된다. 파우더층(51)은 파우더가 공급된 형태대로 존재하는 층과 용강(M)의 열에 의해 소결된 층(소결층이 미응고 용강(82)에 더 가깝게 형성됨)을 포함할 수 있다. 파우더층(51)의 하측에는 파우더가 용강(M)에 의해 녹아서 형성된 슬래그층 또는 액체 유동층(52)이 존재하게 된다. 액체 유동층(52)은 몰드(30) 내의 용강(M)의 온도를 유지하고 이물질의 침투를 차단한다. 파우더층(51)의 일부는 몰드(30)의 벽면에서 응고되어 윤활층(53)을 형성한다. 윤활층(53)은 응고쉘(81)이 몰드(30)에 붙지 않도록 윤활하는 기능을 한다.

응고쉘(81)의 두께는 주조 방향을 따라 진행할수록 두꺼워진다. 응고쉘(81)의 몰드(30) 내에 위치한 부분은 두께가 얇으며, 몰드(30)의 오실레이션에 따라 자국(Oscillation mark, 87)이 형성되기도 한다. 응고쉘(81)은 지지롤(60)에 의해 지지되며, 물을 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 그 두께가 두꺼워진다. 응고쉘(81)은 두꺼워지다가 일부분이 볼록하게 돌출하는 벌징(Bulging) 영역(88)이 형성되기도 한다.

여기서, 몰드(30)로부터 빠져나가는 전열량이 불균일할 경우, 응고쉘(81)의 중앙 부위의 두께가 얇아지게 된다. 응고쉘(81)은 몰드내 용강 레벨의 변동, 몰드내 심한 유동(난류 또는 편류 발달), 몰드 파우더의 불균일한 유입 등의 이유로 불균일하게 응고가 된다.

한편, 불균일하게 응고된 응고쉘(81)은 상 변태 및 열적 수축으로 인해 불균일한 응고층이 발생한 부위에 인장력이 가해져, 몰드(30)와 응고쉘(81) 사이에 에어 갭(air gap)이 발생하게 되어, 응고쉘(81)에 크랙이 발생하게 된다. 이때, 크랙은 응고쉘(81)의 표면에 생성될 수 있으나, 내부에 생성될 수도 있다.

따라서, 본 발명에 따른 크랙 진단장치는 응고쉘(81)의 크랙 발생 여부를 진단하여, 크랙이 발생된 슬라브를 정확하게 추출하여 스카핑(scarfing)을 실시하고자 함이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 몰드 내 응고쉘의 크랙 진단장치를 나타낸 도면으로서, 크랙 진단장치(100)는 온도감지부(110), 메모리(130), 표시부(150), 입력부(170) 및 제어부(190)를 포함한다.

온도감지부(110)는 몰드 장변(31)에 행렬(matrix) 형태로 배치된 복수의 온도감지수단(111)을 포함한다. 복수의 온도감지수단(111)이 몰드(30)에 배치됨으로써, 연속주조 공정이 수행되는 동안 몰드(30)의 온도를 실시간으로 감지한다. 몰드(30)의 온도는 몰드 내측에 존재하는 응고쉘(81)의 온도와 동일한 것으로 간주한다.

여기서, 각 온도감지수단(111)은 몰드(30)에 배치된 영역을 식별하기 위한 식별정보를 갖는다. 따라서, 온도감지부(110)는 각 온도감지수단(111)에 의해 몰드(30)의 온도가 감지되면, 감지된 온도 정보를 제어부(170)로 전달한다.

여기서, 온도감지수단(111)은 열전대(thermocouple)와 온도감지센서 중 어느 하나가 될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 각 행별로 온도감지수단(111)이 9개인 경우를 나타내었으나, 온도감지수단(111)의 행렬 개수(N×9)는 필요에 따라 변경이 가능하다. 도 5에서는 복수의 온도감지수단(111)이 몰드 장변(31)의 전체에 배치된 것을 나타내었으나, 필요에 따라 몰드 장변(31)의 상부, 하부 또는 중앙부에 선택적으로 배치될 수도 있다. 물론, 온도감지수단(111)이 몰드 장변(31)의 전체에 배치될 경우 크랙 검출에 대한 정확성이 향상될 수 있다.

메모리(130)에는 몰드(30)의 온도 검출을 위한 주기와 측정 시간, 측정 단위 요소시간, 크랙발생 판단을 위한 기준값과 임계값 및 각종 제어 프로그램 등이 저장된다.

표시부(150)는 온도감지수단(111)의 각 행별로 최대온도와 최소온도 간의 온도편차에 대한 평균값을 시간축으로 디스플레이할 수 있다. 표시부(150)는 온도편차의 평균값에 대한 변화량을 그래프로 표시할 수 있다.

입력부(170)는 외부로부터 각종 동작 명령이나 설정값들을 입력받아 제어부(190)로 전달하도록 구성되어 있다.

제어부(190)는 상기 온도감지부(110)를 통해 검출된 온도에서, 각 행별로 최대온도와 최저온도 간의 온도편차를 설정된 단위시간동안 반복하여 획득하고, 획득된 온도편차들의 평균값을 이용하여, 상기 몰드(30)로부터 배출되는 응고쉘(81)에 대한 크랙발생 여부를 진단한다.

예컨대, 도 5와 같이 온도감지수단(111)이 N(행)×9(열) 매트릭스 형태로 배열되어 있을 경우, 제어부(190)는 각 행별로 최대온도와 최소온도를 추출하고, 추출된 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 설정된 단위시간동안 적어도 1회 이상 반복하여 획득하고, 반복하여 획득된 온도편차들을 이용하여 편차 평균값을 계산한다. 그리고, 제어부(190)는 획득된 평균값과 미리 설정된 기준값을 상호 비교하여 각 행별로 응고쉘의 크랙 여부를 진단한다.

상기에서, 제어부(190)는 각 행별 최대온도와 최소온도를 감산하여 온도편차를 계산한 후 계산된 온도편차를 측정 시간정보와 함께 메모리(130)에 일시 저장할 수 있다.

상기 제어부(190)는 기능적으로 편차계산부(191)와 편차평균계산부(193) 및 크랙판단부(195)를 포함하여 구성될 수 있다.

편차계산부(191)는 온도감지부(110)를 통해 검출된 온도에서, 각 행별로 온도감지수단들을 통해 검출된 최대온도와 최소온도를 각각 획득하고, 획득된 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 계산한다.

편차평균계산부(193)는 상기 온도편차가 설정된 단위시간동안 반복되어 획득되도록 하고, 반복하여 획득된 온도편차들의 평균값을 계산한다. 물론, 편차평균계산부(193)는 주기적으로 획득된 온도편차와 온도편차의 평균값을 측정 시간정보와 함께 메모리(130)에 저장할 수 있다.

크랙판단부(195)는 상기에서 계산된 온도편차들의 평균값과 미리 설정된 기준값을 상호 비교하여 응고쉘의 크랙 여부를 진단한다.

상기에서 제어부(190)는 편차평균계산부(193)를 통해 계산된 온도편차들의 평균값을 표시부(150)에 디스플레이시킬 수도 있다.

한편, 제어부(190)는 각 행별로 최대온도와 최저온도 간의 온도편차를 설정된 단위시간동안 반복하여 획득하고, 획득된 온도편차들의 평균값을 이용하여 상기 몰드로부터 배출되는 응고쉘에 대한 크랙발생 여부를 진단하게 된다. 이때 제어부(190)는 획득된 온도편차들의 평균값을 설정된 단위 요소시간동안 반복하여 수집하고, 수집된 평균값들에서 최대 평균값과 최소 평균값 간의 편차를 계산한 후 계산된 편차와 미리 설정된 임계값을 상호 비교하여 응고쉘의 크랙 여부를 진단할 수도 있다.

여기서, 제어부(190)는, 온도감지부(110)를 통해 검출된 온도에서 각 행별로 온도감지수단들을 통해 검출된 최대온도와 최소온도를 각각 획득하고 획득된 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 계산하는 편차계산부(191)와, 상기 온도편차가 설정된 단위시간동안 반복되어 획득되도록 하고, 반복하여 획득된 온도편차들의 평균값을 계산하는 편차평균계산부(193), 및 상기 온도편차들의 평균값을 설정된 단위 요소시간동안 반복하여 획득하고, 반복하여 획득된 평균값들에서 최대 평균값과 최소 평균값 간의 편차를 계산한 후 계산된 편차와 미리 설정된 임계값을 상호 비교하여 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 크랙판단부(195)를 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 응고쉘의 크랙 진단 과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.

연속주조 공정이 수행되는 동안, 제어부(190)는 설정된 온도 측정시간이 되면 온도감지부(110)를 통해 몰드에 행렬 형태로 배치된 각 온도감지수단으로부터 몰드 온도를 실시간으로 검출한다(S11~S13). 여기서, 온도감지부(110)는 각 온도감지수단(112)에 대한 식별정보를 온도정보와 함께 제어부(190)로 전달하고, 제어부(190)는 전달된 식별정보로부터 온도정보가 어느 행에 속한 온도인지를 알 수 있다.

도 7은 특정 시점의 몰드의 온도를 나타낸 것으로, 특정 시점의 1행, 2행, 3행에 위치한 각 온도감지수단(111)을 통해 검출한 몰드(30)의 온도를 나타낸 것이다. 도 7에서 보듯이 몰드(30)의 온도는 위치에 따라 다르며, 특히 몰드(30)의 중앙부에서 온도 변화가 심하게 나타남을 알 수 있다.

이어, 제어부(190)는 검출된 몰드 온도에서, 각 행별로 최대온도와 최소온도를 추출한 후 추출된 최대온도와 최소온도간의 온도편차를 계산하고, 계산된 온도편차를 측정 시간정보와 함께 메모리(130)에 일시 저장한다(S14, S15). 이때, 제어부(190)는 계산된 온도편차를 표시부(150)에 시간축으로 디스플레이시킬 수도 있다.

이어, 제어부(190)는 설정된 단위시간(N)이 경과되었는지를 판단하고(S16), 설정된 단위시간이 경과되지 않았으면 상기의 과정(S12~S15)을 반복하여 각 행별로 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 다시 획득하고, 획득된 온도편차를 측정 시간정보와 함께 메모리(130)에 일시 저장한다.

이와 같은 과정을 설정된 단위시간(N)동안 반복하여 수행한다.

제어부(190)는 설정된 단위시간이 경과되면(S16), 반복하여 획득된 온도편차들을 메모리(130)로부터 리드하여 온도편차들의 평균값을 계산하고(S17), 계산된 편차 평균값과 미리 설정된 기준값을 상호 비교하여 각 행별로 응고쉘(81)의 크랙 여부를 진단하게 된다(S18). 여기에서, 제어부(190)는 온도편차들의 평균값이 기준값 이상일 경우에는 응고쉘(81)에 크랙이 발생한 것으로 진단한다.

상기에서 제어부(190)는 설정된 단위시간 내에서 계산된 임의의 행에 대한 편차 평균값을 도 8과 같이 표시부(150)에 시간축으로 나타낼 수도 있다.

도 8에서, y축은 임의의 행에 대한 편차 평균값으로, 기준값이 15로 설정되어 있으면 제어부(190)는 편차 평균값이 15를 초과할 경우에 몰드(30)내 응고쉘(81)에 면세로 크랙이 발생한 것으로 진단한다. 여기에서, 기준값은 온도감지수단(111)이 설치된 각 행별로 다를 수 있다.

본 발명에 의한 크랙 진단 알고리즘은 크랙이 각 행별로 발생될 경우에 검출 성능이 상대적으로 뛰어난 방식이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 응고쉘의 크랙 진단 과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.

연속주조 공정이 수행되는 동안, 제어부(190)는 설정된 온도 측정시간이 되면 온도감지부(110)를 통해 몰드에 행렬 형태로 배치된 각 온도감지수단으로부터 몰드 온도를 실시간으로 검출한다(S21~S23). 여기서, 온도감지부(110)는 각 온도감지수단(112)에 대한 식별정보를 온도정보와 함께 제어부(190)로 전달하고, 제어부(190)는 전달된 식별정보로부터 온도정보가 어느 행에 속한 온도인지를 알 수 있다.

이어, 제어부(190)는 검출된 몰드 온도에서, 각 행별로 최대온도와 최소온도를 추출한 후 추출된 최대온도와 최소온도간의 온도편차를 계산하고, 계산된 온도편차를 측정 시간정보와 함께 메모리에 일시 저장한다(S24, S25). 이때, 제어부(190)는 계산된 온도편차를 표시부(150)에 시간축으로 디스플레이시킬 수도 있다.

이어, 제어부(190)는 설정된 단위시간(N)이 경과되었는지를 판단하고(S26), 설정된 단위시간이 경과되지 않았으면 상기의 과정(S22~S25)을 반복하여 각 행별로 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 다시 획득하고, 획득된 온도편차를 측정 시간정보와 함께 메모리(130)에 일시 저장한다.

제어부(190)는 설정된 단위시간이 경과되면(S26), 반복하여 획득된 온도편차들을 메모리(130)로부터 리드하여 온도편차들의 평균값을 계산하고, 계산된 편차 평균값을 메모리(130)에 일시 저장한다(S27).

이어, 제어부(190)는 설정된 단위 요소시간(Te)이 경과되었는지를 판단하고(S28), 단위 요소시간(Te)이 경과되지 않았으면 상기 과정들(S22~S27)을 반복 수행하여 온도편차들에 대한 평균값을 반복적으로 수집한다. 여기서 제어부(190)는 설정된 단위 요소시간 내에서 획득된 각 행별 편차 평균값을 도 10과 같이 표시부(150)에 시간축으로 나타낼 수도 있다.

제어부(190)는 상기 편차 평균값들을 단위 요소시간(Te)동안 수집하고, 만일 단위 요소시간(Te)이 경과되면 수집된 편차 평균값들의 최대값(T_max)과 최소값(T_min)을 각각 추출하고, 추출된 최대값과 최소값을 감산하여 최대 변동폭을 계산한다(S29). 이어, 제어부(190)는 감산된 최대 변동폭과 미리 설정된 임계값을 상호 비교하여 응고쉘(81)의 크랙 여부를 진단한다(S30). 여기에서, 제어부(190)는 온도편차들의 최대 변동폭이 임계값 이상일 경우에는 응고쉘(81)에 크랙이 발생한 것으로 진단한다.

도 10에서, y축은 임의의 행에 대한 단위시간(N)당 계산된 편차 평균값(LPI)으로, 세로크랙 발생 가능 지수(LPI; longitudinal Probability Index)이고, x축은 시간축이다. 일반적으로 몰드(30)에서 인출되는 스트랜드(80)의 길이는 1분(min)당 0.9m 내지 2.3m 정도가 될 수 있는 데, 이를 기초로 단위 요소시간(Te)은 15sec 내지 180sec 범위에서 설정될 수 있다. 여기에서, 단위 요소시간(Te)이 15sec 이하이면 큰 크랙을 검출할 수 없으며, 단위 요소시간(Te)이 180sec 이상이면 크랙과 무관한 온도편차가 발생될 수 있어 정확성이 떨어질 수 있다.

상기에서 설정된 단위시간(N)과 단위 요소시간(Te)은 서로 다른 기준의 정보이며, 단위 요소시간(Te)이 설정된 단위시간(N)보다 더 큰 값으로 설정된다.

이와 같이 본 발명에서는 연속주조 공정에서 생산되는 응고쉘의 온도 편차에 근거하여 면세로 크랙을 진단함으로써, 면세로 크랙이 발생한 경우에만 슬라브의 표면에 스카핑(scarfing)을 실시하도록 하여 슬라브에 대한 정정 비용을 감소시킬 수 있다. 특히, 본 발명에서는 제2 그룹에 위치된 온도감지수단에서 발생되는 크랙을 보다 더 정확하게 검출할 수 있다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 래들 15: 슈라우드노즐
20: 턴디쉬 25: 침지노즐
30: 몰드 31: 몰드 장변
35: 몰드 단변 40: 몰드 오실레이터
50: 파우더 공급기 51: 파우더층
52: 액체 유동층 53: 윤활층
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 스트랜드
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
87: 오실레이션 자국 88: 벌징 영역
90: 절단기 91: 절단 지점
100: 크랙 진단장치 101: 제1 그룹
102: 제2 그룹 110: 온도감지부
111: 제1 그룹의 온도감지수단 112: 제2 그룹의 온도감지수단
130: 메모리 150: 표시부
170: 입력부 190: 제어부
191: 편차계산부 193: 편차평균계산부
195: 크랙판단부

Claims

몰드에 행렬 형태로 배치되는 복수의 온도감지수단을 구비하며, 복수의 온도감지수단을 통해 몰드의 온도를 검출하는 온도감지부; 및
상기 온도감지부를 통해 검출된 온도에서, 각 행별로 최대온도와 최저온도 간의 온도편차를 설정된 단위시간동안 반복하여 획득하고, 획득된 온도편차들의 평균값을 이용하여, 상기 몰드로부터 배출되는 응고쉘에 대한 크랙발생 여부를 진단하는 제어부;를 포함하는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 각 행별로 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 설정된 단위시간동안 적어도 1회 이상 반복하여 획득하는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 반복하여 획득된 각 행들에 대한 온도편차들의 평균값과 미리 설정된 기준값을 상호 비교하여 각 행별 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 획득된 온도편차들의 평균값을 설정된 단위 요소시간동안 반복하여 수집하고, 수집된 평균값들에서 최대 평균값과 최소 평균값 간의 편차를 계산한 후 계산된 편차와 미리 설정된 임계값을 상호 비교하여 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 온도감지수단은 몰드 장변의 상부에 행렬 형태로 매설되는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 온도감지부를 통해 검출된 온도에서, 각 행별로 온도감지수단들을 통해 검출된 최대온도와 최소온도를 각각 획득하고, 획득된 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 계산하는 편차계산부;
상기 온도편차가 설정된 단위시간동안 반복되어 획득되도록 하고, 반복하여 획득된 온도편차들의 평균값을 계산하는 편차평균계산부; 및
상기에서 계산된 온도편차들의 평균값과 미리 설정된 기준값을 상호 비교하여 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 크랙판단부;를 포함하는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 온도감지부를 통해 검출된 온도에서, 각 행별로 온도감지수단들을 통해 검출된 최대온도와 최소온도를 각각 획득하고, 획득된 최대온도와 최소온도 간의 온도편차를 계산하는 편차계산부;
상기 온도편차가 설정된 단위시간동안 반복되어 획득되도록 하고, 반복하여 획득된 온도편차들의 평균값을 계산하는 편차평균계산부; 및
상기 온도편차들의 평균값을 설정된 단위 요소시간동안 반복하여 획득하고, 반복하여 획득된 평균값들에서 최대 평균값과 최소 평균값 간의 편차를 계산한 후 계산된 편차와 미리 설정된 임계값을 상호 비교하여 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 크랙판단부;를 포함하는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치.
몰드에 복수의 온도감지수단이 행렬 형태로 배치되고, 각 행별로 몰드 온도를 검출하는 단계;
상기 검출된 몰드 온도에서, 각 행별로 최대온도와 최소온도를 추출한 후 최대온도와 최소온도간의 온도편차를 계산하는 단계;
상기 온도편차를 설정된 단위시간동안 적어도 1회 이상 반복하여 획득하는 단계; 및
상기 획득된 온도편차들의 편차 평균값을 계산하고, 계산된 편차 평균값을 이용하여 몰드로부터 배출되는 응고쉘에 대한 크랙발생 여부를 진단하는 단계;를 포함하는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단방법.
청구항 8에 있어서,
상기 진단하는 단계는, 반복하여 획득된 편차 평균값과 미리 설정된 기준값을 상호 비교하여 각 행별 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단방법.
청구항 8에 있어서,
상기 진단하는 단계는, 상기 온도편차들의 평균값을 설정된 단위 요소시간동안 반복하여 획득하는 단계; 상기 획득된 평균값들에서 최대 평균값과 최소 평균값을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 최대 평균값과 최소 평균값 간의 편차를 계산한 후 계산된 편차와 미리 설정된 임계값을 상호 비교하여 각 행별 응고쉘의 크랙 여부를 진단하는 단계;를 포함하는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단방법.
청구항 10에 있어서,
상기 단위 요소시간은 단위시간보다 더 길게 설정되는 몰드내 응고쉘의 크랙 진단방법.