KR20120044429A

KR20120044429A - 슬라브 냉각 제어장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20120044429A
Application number: KR1020100105695A
Authority: KR
Inventors: 조원재; 유석현; 최주태
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-05-08

Abstract

본 발명은 연속주조 공정에서 스트랜드의 교정부 부근에서 니오브(Nb)가 첨가된 슬라브의 가장자리부의 온도가 고온으로 유지될 수 있도록 제어하는 슬라브 냉각 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 스트랜드의 변곡부와 교정부 사이에 설치되어 슬라브의 폭 방향에 대한 표면온도를 측정하는 온도측정수단과, 상기 슬라브의 중앙부와 가장자리부로 각각 분사되는 스프레이수단의 냉각수량을 조절하는 분사량조절부, 및 상기 온도측정수단을 통해 측정된 상기 슬라브의 표면온도에 기초하여, 상기 스트랜드의 변곡부와 교정부 사이에서 상기 슬라브의 가장자리부가 설정된 기준온도 이상으로 유지되도록 상기 분사량조절부를 통해 냉각수량을 제어하는 제어부를 제공한다.

Description

슬라브 냉각 제어장치 및 그 방법{DEVICE FOR CONTROLLING COOLING OF SLAB AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 슬라브 냉각 제어에 관한 것으로, 특히 연속주조 공정에서 스트랜드의 교정부 부근에서 니오브(Nb)가 첨가된 슬라브의 가장자리부의 온도가 고온으로 유지될 수 있도록 하는 슬라브 냉각 제어장치 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 슬라브로 형성하는 연속주조기용 몰드와, 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 슬라브를 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.

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

상기 핀치롤 사이에는 냉각수 스프레이가 설치되어 있고, 스프레이를 통해 냉각수 및 공기가 슬라브로 분사되어 슬라브의 온도를 낮춘다.

본 발명의 목적은 연속주조 공정에서 스트랜드의 교정부 부근에서 니오브(Nb)가 첨가된 슬라브의 가장자리부의 온도를 고온으로 유지함에 따라 가장자리부의 크랙발생 가능성을 낮출 수 있는 슬라브 냉각 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 니오브가 첨가된 슬라브의 표면온도를 주기적으로 측정하여 슬라브의 폭 방향에 대한 온도 편차를 줄이도록 제어하는 슬라브 냉각 제어장치 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 슬라브 냉각 제어장치는, 스트랜드의 변곡부와 교정부 사이에 설치되어 슬라브의 폭 방향에 대한 표면온도를 측정하는 온도측정수단; 상기 슬라브의 중앙부와 가장자리부로 각각 분사되는 스프레이수단의 냉각수량을 조절하는 분사량조절부; 및 상기 온도측정수단을 통해 측정된 상기 슬라브의 표면온도에 기초하여, 상기 스트랜드의 변곡부와 교정부 사이에서 상기 슬라브의 가장자리부가 설정된 기준온도 이상으로 유지되도록 상기 분사량조절부를 통해 냉각수량을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 슬라브는 니오브(Nb)가 첨가된 Nb 첨가강이고, 상기 기준온도는 교정부 지점에서 950℃ 이상으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 중앙부의 온도를 기준으로, 상기 슬라브의 중앙부와 가장자리부 간의 온도편차가 설정된 기준편차 이내로 유지되도록 상기 분사량조절부를 통해 냉각수량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 슬라브 냉각 제어방법은, 스트랜드의 변곡부와 교정부 사이에서, 슬라브의 폭 방향에 대한 표면온도를 측정하는 단계; 상기에서 측정된 슬라브의 표면온도 중 가장자리부의 온도와 미리 설정된 기준온도를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라 슬라브의 가장자리부가 설정된 기준온도 이상으로 유지되도록 가장자리부로 분사되는 냉각수량을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 슬라브는 니오브(Nb)가 첨가된 저탄소강 또는 중탄소강이고, 상기 기준온도는 950℃ 이상으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬라브의 중앙부의 온도를 기준으로, 상기 중앙부와 가장자리부 간의 온도편차가 설정된 기준편차 이내로 유지되도록 냉각수량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 스트랜드의 교정부 부근에서 가장자리부로 분사되는 냉각수량을 조절하여 가장자리부의 온도를 고온(950℃ 이상)으로 유지함으로써, 교정부 부근에서 니오브(Nb)가 첨가된 강의 가장자리부에서 발생되는 면크랙 발생 가능성을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 슬라브의 중앙부와 가장자리부의 온도편차를 일정 범위내로 조절함으로써, 폭방향 응고 균일화가 가능하고, 응고 제어를 통해 슬라브의 표면과 내부 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 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 본 발명의 일실시예에 따른 슬라브 냉각 제어장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 스프레이수단의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 니오브가 첨가된 강종의 취화 영역을 설명하기 위해 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 슬라브 냉각 제어과정을 나타낸 순서도이다.
도 7은
도 8a 및 도 8b는 스트랜드의 교정부 측의 슬라브 표면 온도를 각각 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 슬라브가 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidified shell, 81, 도 2를 참조)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 슬라브와의 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 슬라브의 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. 슬라브 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.

인발장치(引拔裝置)는 슬라브가 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 슬라브를 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, 슬라브(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 슬라브(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 슬라브(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 슬라브(80)가 일 지점(85)에 이르면, 슬라브(80)는 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 슬라브(80)는 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단된다.

한편, 상기 도 1에서 지지롤(60)과 핀치롤(70) 등을 포함한 장치를 스트랜드(strand)라고 하며, 상기 스트랜드는 측방향에서 볼 때 곡면으로 형성되는 변곡부(㉮; Bow segment)와 곡면이 다시 직선으로 변경되는 교정부(㉯; Straight segment), 및 수평부(Horizontal segment) 등이 있다. 물론, 도 2에 도시된 바와 같이 몰드(30)에서 배출되는 슬라브(80)도 스트랜드의 변곡부(㉮)와 교정부(㉯)에 따라 그 형태가 곡면에서 수평으로 변형된다. 일반적으로 상기 몰드와 절단기 사이에서 이동되는 슬라브를 스트랜드라고도 칭하나 본 발명에서는 지지롤(60)과 핀치롤(70)을 포함한 세그먼트들(변곡부, 교정부 및 수평부)을 스트랜드라고 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 슬라브 냉각 제어장치를 설명하기 위한 도면으로서, 슬라브 냉각 제어장치(100)는 온도측정수단(110)과 스프레이수단(150), 분사량조절부(130) 및 제어부(170)를 포함하여 구성되어 있다.

온도측정수단(110)은 스트랜드의 변곡부(㉮)와 교정부(㉯) 사이에 적어도 하나 이상 설치되어 몰드에서 토출되는 니오브(Nb)가 첨가된 슬라브(80)의 폭 방향에 대한 온도를 각각 측정한다. 여기서, 온도측정수단(110)은 슬라브(80)의 폭 방향을 스캔하여 슬라브(80)의 각 지점에 대한 온도를 측정하는 센서로서, 스캔하는 방식은 공지된 다양한 방법이 이용될 수 있다.

분사량조절부(130)는 상기 슬라브(80)의 중앙부와 가장자리부로 각각 분사되는 스프레이수단(150)의 냉각수량을 조절한다.

스프레이수단(150)은 슬라브(80)의 폭 방향으로 일렬로 배치된 복수의 노즐(151~155)을 포함하며 복수의 노즐은 슬라브(80)의 폭 방향으로 정해진 일정량의 냉각수를 분사한다. 여기서, 복수의 노즐은 도 4와 같이 3개가 1세트로 구성될 수 있으며, 3개의 노즐은 슬라브(80)의 폭 방향을 따라 슬라브의 좌측 가장자리부(margin)로 냉각수를 분사하는 좌측 노즐(151)과, 슬라브의 중앙부(center)로 냉각수를 분사하는 중앙 노즐(153), 및 슬라브의 우측 가장자리부(margin)로 냉각수를 분사하는 우측 노즐(155)로 이루어져 있다. 도 3에 도시된 스프레이수단(150)은 도 2의 스프레이수단(65)과 동일한 구성요소이지만 편의상 다른 부호를 표기하였다.

이와 같이 구성된 스프레이수단(150)은 슬라브(80)의 상/하단에 각각 설치되어 있으며, 상단의 노즐과 하단의 노즐은 설치 위치와 그 분사각이 서로 임의의 편차를 가지도록 설치되어 있다. 스프레이수단(150)의 각 노즐의 분사각은 대략 110˚ 정도로 세팅되어 있으며, 각 노즐의 분사각은 인접 노즐들과 서로 겹치도록 세팅되어 있다. 또한, 각 노즐의 분사각은 슬라브(80)의 폭의 크기에 관계없이 일정 분사각으로 세팅되어 있다.

이와 같이 구성된 스프레이수단(150)은 슬라브(80)의 폭 방향으로 좌측 가장자리부와 중앙부 및 우측 가장자리부로 각각 냉각수를 분사하게 되며, 각 노즐에서 분사되는 분사량은 제어에 따라 서로 달라질 수 있다.

제어부(170)는 적어도 하나 이상의 온도측정수단(110)을 통해 측정된 슬라브(80)의 폭 방향에 대한 표면온도에 기초하여, 상기 스트랜드의 변곡부(㉮)와 교정부(㉯) 사이에서 상기 슬라브(80)의 가장자리부가 설정된 기준온도 이상으로 유지되도록 상기 분사량조절부(130)를 통해 냉각수의 분사량을 제어하게 된다.

또한, 제어부(170)는 적어도 하나 이상의 온도측정수단(110)을 통해 측정된 슬라브(80)의 폭 방향에 대한 온도를 참조하되, 중앙부의 온도를 기준으로 상기 슬라브의 중앙부와 가장자리부 간의 온도편차가 설정된 기준편차 이내로 유지되도록 상기 분사량조절부(130)를 통해 냉각수량을 제어할 수도 있다. 제어부(170)는 슬라브(80)의 폭 방향에 대한 온도편차를 계산할 때, 슬라브(80)의 폭에서 1/4 지점과 2/4 지점 및 3/4 지점에 대한 온도편차를 각각 비교 계산하는 것이 바람직하다. 스트랜드의 교정부(㉯) 측에서는 중앙부(center)인 2/4 지점의 온도를 기준으로 양 가장자리부(margin)의 분사량을 조절하되, 가장자리부의 온도가 기준온도 이상이 되도록 냉각수량을 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 몰드(30)를 통해 배출되는 슬라브(80)는 니오브(Nb)가 첨가된 Nb 첨가강으로, 니오브(Nb)가 첨가된 강은 도 5에 도시된 바와 같이 탄소량에 관계없이 고온(950℃)까지 연성 회복이 안된다. 일반적으로, 강종별로 표면 크랙에 취약한 온도(취화온도, 연성감소 구간)가 존재하며, 연속주조 공정에서는 강종별로 적절한 냉각수를 슬라브(80)에 분사하는 것이 중요하다.

도 5는 저탄소강과 중탄소강, 니오브가 첨가된 저탄소강, 및 니오브가 첨가된 중탄소강의 온도별 연성 특성을 나타낸 그래프이다. y축은 강을 늘일 경우 강이 끊어지는 시점의 단면 감소율을 나타낸 것으로, 단면 감소율이 높을수록 연성 특성이 좋은 것이다.

예컨대, 저탄소강과 중탄소강에 니오브를 0.03%이상 첨가할 경우 950℃ 부근에서 단면 감소율이 급격히 낮아짐과 아울러 취화 구간도 확장되어 스트랜드의 변곡부(㉮)와 교정부(㉯)에서 가장자리부의 표면 크랙이 발생될 가능성이 높아진다. 특히 Nb 첨가강의 경우 단면 감소율이 750 내지 950℃ 사이에서 연성 여부를 판단하는 기준값(

) 이하여서 스트랜드의 변곡부(㉮)와 교정부(㉯)에서 슬라브(80)의 온도를 950℃ 이상으로 유지하는 것이 필요하다.

일반적으로 스트랜드의 변곡부(㉮)에서는 슬라브의 가장자리부의 온도가 950℃ 이상으로 유지되므로 가장자리부의 온도 관리가 비교적 중요하지 않다. 하지만, 스트랜드의 교정부(㉯) 부근에서는 슬라브의 가장자리부의 온도가 950℃ 이하로 내려갈 수 있으므로, 가장자리부의 온도 관리가 중요하다. 상기 스트랜드의 변곡부(㉮)에서는 슬라브가 곡면 형태로 유지되고, 스트랜드의 교정부(㉯)에서는 곡면 형태의 슬라브가 직선 형태로 변형된다. 따라서, 슬라브가 Nb 첨가강일 때 스트랜드의 교정부(㉯)에서는 슬라브의 가장자리부의 온도를 고온(950℃ 이상)으로 유지함으로써, 취화 영역을 회피하는 것이 필요하다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 슬라브 냉각 제어과정을 나타낸 순서도로서, 첨부한 도면들을 참조하여 슬라브 냉각 제어방법을 설명한다.

먼저, 제어부(170)는 설정된 값으로 분사량조절부(130)를 통해 중앙 노즐(153), 좌측 노즐(151) 및 우측 노즐(155)에서 분사되는 냉각수량을 제어하게 된다(S1). 여기에서, 슬라브(80)의 폭에 따라 중앙 노즐(153)과 좌측 노즐(151) 및 우측 노즐(155)을 통해 분사되는 냉각수량은 달라질 수 있다. 예컨대, 도 4와 같이 슬라브(80)가 광폭일 경우에는 중앙 노즐(153)과 좌측 노즐(151) 및 우측 노즐(155)에서 분사되는 냉각수량은 서로 동일하고, 슬라브(80)가 협폭일 경우에는 좌측 노즐(151) 및 우측 노즐(155)에서 분사되는 냉각수량은 중앙 노즐(153)에서 분사되는 냉각수량보다 적을 수 있다.

이어, 도 3에서와 같이 스트랜드의 변곡부(㉮)와 교정부(㉯) 사이에 설치된 적어도 하나 이상의 온도측정수단(110)은 슬라브(80)의 폭 방향에 대한 표면온도를 일정 간격으로 스캐닝하여 측정하고, 측정된 온도를 제어부(170)로 출력한다(S2). 여기서, 스캐닝된 슬라브(80)의 표면온도는 도 7과 같이 가장자리부(margin)와 중앙부(center)의 온도가 다를 수 있다. 도 7의 예에서는 가장자리부가 중앙부보다 대략 50℃ 내지 100℃ 정도 더 높다.

제어부(170)는 온도측정수단(115)으로부터 입력된 온도를 기초로 하여 슬라브의 가장자리부의 온도와 설정된 기준온도를 상호 비교하게 된다(S3). 여기에서, 스트랜드의 교정부(㉯) 지점에 설치된 온도측정수단에 대한 기준온도는 950℃ 정도가 될 수 있다.

상기 비교 결과, 제어부(170)는 슬라브의 가장자리부의 온도가 기준온도 이상인지를 판단하게 되고(S4), 만일 가장자리부의 온도가 기준온도 이하일 경우에는 분사량조절부(130)의 제어를 통해 슬라브의 가장자리부로 분사되는 냉각수량을 조절하게 된다(S5). 예컨대, 가장자리부의 온도가 기준온도보다 낮으면 슬라브의 가장자리부로 분사되는 냉각수량을 줄이게 되고, 가장자리부의 온도가 기준온도보다 높으면 설정된 분사량으로 계속 제어하게 된다.

한편, 상기(S4)에서 슬라브의 가장자리부의 온도가 기준온도 이상일 경우에는, 제어부(170)는 슬라브의 폭 방향으로 측정된 온도를 기초로 슬라브(80)의 중앙부(center)와 가장자리부(margin) 간의 온도편차를 계산하고(S6), 계산된 온도편차가 미리 설정된 기준편차를 초과하였는지를 판단하게 된다(S7). 상기에서 스캐닝된 슬라브(80)의 표면온도는 위치에 따라 대략 700℃ 내지 1100℃ 정도가 될 수 있으며, 설정된 기준편차는 40℃ 내지 70℃ 사이에서 정해질 수 있다. 실시예에서는 기준편차가 온도측정수단(110)의 측정온도 오차를 감안하여 대략 50℃ 정도가 될 수 있다. 또한, 중앙부와 가장자리부 간의 온도편차를 계산할 때 중앙부는 슬라브(80)의 폭에서 대략 2/4 지점이고, 가장자리부는 슬라브(80)의 폭에서 1/4 지점과 3/4 지점이 될 수 있다. 필요에 따라 슬라브(80)의 폭을 3등분하고 3분할된 각 영역들의 온도 평균값을 이용하여 중앙부 및 가장자리부의 온도편차를 계산할 수도 있다.

상기에서 슬라브(80)의 중앙부와 가장자리부 간의 온도편차가 설정된 기준편차를 초과할 경우, 제어부(170)는 분사량조절부(130)의 제어를 통해 슬라브의 가장자리부로 분사되는 냉각수량을 조절하게 된다(S8). 예컨대, 중앙부의 온도가 가장자리부보다 높으면 슬라브의 가장자리부로 분사되는 냉각수량을 줄이게 되고, 중앙부의 온도가 가장자리부보다 낮으면 가장자리부로 분사되는 냉각수량을 늘이게 된다.

상기에서 제어부(170)는 하나의 온도측정수단(110)을 통해 측정된 중앙부와 가장자리부 간의 온도편차를 이용하여 좌측 노즐(151), 중앙 노즐(153) 및 우측 노즐(155)에서 분사되는 냉각수량을 바로 조절할 수도 있다. 하지만, 온도 측정에 있어서 일시적으로 오류가 생길 수 있기 때문에 적어도 2개 이상의 온도측정수단(111, 115)을 통해 측정된 슬라브의 온도편차가 동일한 패턴을 보일 경우에 좌측 노즐(151)과 우측 노즐(155) 또는 중앙 노즐(153)에서 분사되는 냉각수량을 조절하는 것도 가능하다. 상기 냉각수량을 조절할 때 중앙 노즐(153)에서 분사되는 냉각수량은 설정된 양으로 고정시킨 상태에서 좌측 노즐(151) 및 우측 노즐(155)에서 분사되는 냉각수량을 증감 조절하는 것이 바람직하다.

도 8a 및 도 8b는 스트랜드의 교정부 측의 슬라브 표면 온도를 각각 나타낸 것이다.

도 8a에서는 니오브(Nb)가 첨가된 슬라브의 가장자리부(ⓐ)의 온도가 950℃ 이하이기 때문에 스트랜드의 교정부(㉯)에서 가장자리부에 면크랙이 발생될 가능성이 커진다.

하지만, 도 6과 같이 스트랜드의 교정부(㉯) 부근에서 가장자리부로 분사되는 냉각수량을 조절하여 가장자리부의 온도를 고온으로 관리함으로써, 도 8b에서와 같이 스트랜드의 교정부(㉯) 부근에서 가장자리부(ⓑ)의 온도가 950℃ 이상으로 유지되며, 또한 슬라브의 중앙부와 가장자리부의 온도편차를 일정 범위내로 조절함으로써, 폭방향 응고 균일화가 가능하고, 응고 제어를 통해 슬라브의 표면과 내부 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 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 40: 몰드 오실레이터
50: 파우더 공급기 51: 파우더층
52: 액체 유동층 53: 윤활층
60: 지지롤 65: 스프레이수단
70: 핀치롤 80: 슬라브
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
90: 절단기 91: 절단 지점
100: 슬라브 냉각 제어장치 110: 온도측정수단
130: 분사량조절부 150: 스프레이수단
151,155: 좌측 및 우측 노즐 153: 중앙 노즐
170: 제어부 180: 메모리

Claims

스트랜드의 변곡부와 교정부 사이에 설치되어 슬라브의 폭 방향에 대한 표면온도를 측정하는 온도측정수단;
상기 슬라브의 중앙부와 가장자리부로 각각 분사되는 스프레이수단의 냉각수량을 조절하는 분사량조절부; 및
상기 온도측정수단을 통해 측정된 상기 슬라브의 표면온도에 기초하여, 상기 스트랜드의 변곡부와 교정부 사이에서 상기 슬라브의 가장자리부가 설정된 기준온도 이상으로 유지되도록 상기 분사량조절부를 통해 냉각수량을 제어하는 제어부;를 포함하는 슬라브 냉각 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 슬라브는 니오브(Nb)가 첨가된 Nb 첨가강인 슬라브 냉각 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기준온도는 교정부 지점에서 950℃ 이상으로 설정되는 슬라브 냉각 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 중앙부의 온도를 기준으로, 상기 슬라브의 중앙부와 가장자리부 간의 온도편차가 설정된 기준편차 이내로 유지되도록 상기 분사량조절부를 통해 냉각수량을 제어하는 슬라브 냉각 제어장치.
청구항 4에 있어서,
상기 기준편차는 40℃ 내지 70℃ 범위에서 설정되는 슬라브 냉각 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 스프레이수단은 슬라브의 폭 방향으로 좌측 가장자리부와 중앙부 및 우측 가장자리부로 냉각수를 각각 분사하는 복수의 노즐로 구성되며, 상기 복수의 노즐은 상기 분사량조절부에 의해 개별 제어되는 슬라브 냉각 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 슬라브의 중앙부를 기준으로 가장자리로 분사되는 냉각수량을 증감시키는 슬라브 냉각 제어장치.
스트랜드의 변곡부와 교정부 사이에서, 슬라브의 폭 방향에 대한 표면온도를 측정하는 단계;
상기에서 측정된 슬라브의 표면온도 중 가장자리부의 온도와 미리 설정된 기준온도를 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과에 따라 슬라브의 가장자리부가 설정된 기준온도 이상으로 유지되도록 가장자리부로 분사되는 냉각수량을 조절하는 단계;를 포함하는 슬라브 냉각 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 슬라브는 니오브(Nb)가 첨가된 저탄소강 또는 중탄소강인 슬라브 냉각 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 기준온도는 950℃ 이상으로 설정되는 슬라브 냉각 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 슬라브의 중앙부의 온도를 기준으로, 상기 중앙부와 가장자리부 간의 온도편차가 설정된 기준편차 이내로 유지되도록 냉각수량을 조절하는 단계를 더 포함하는 슬라브 냉각 제어방법.