KR20120074747A - 주편의 홀성 결함 방지 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연주기 내에서 이송되는 주편의 홀성 결함 방지 방법에 있어서, 이송방향을 따라 상기 주편의 센터부에 냉각 분사량으로 냉각수를 분사하고, 상기 주편의 코너부들에 상기 냉각 분사량의 50 내지 80% 수준으로 냉각수를 각각 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주편의 홀성 결함 방지 방법 및 이를 구현하는 장치를 개시한다. 상기와 같은 주편의 홀성 결함 방지 방법 및 장치는 주편의 센터부의 표면 온도 분포를 균일하게 하여, 코너부 근처의 센터부에서 홀성 결함의 발생을 방지하고 주편의 품질을 향상시킨다.

Description

주편의 홀성 결함 방지 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PREVENTING HOLE TYPE DEFECT OF PIECE}

본 발명은 주편의 결함 방지 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 주편의 폭방향을 따르는 표면 온도 분포에 의해 발생되는 홀성 결함을 방지하는 주편의 홀성 결함 방지 방법 및 장치에 관한 것이다.

연속주조(continuous casting)는 용융 금속을 주형에 연속하여 주입하고, 반응고된 주편을 주형의 하부에서 연속하여 인출시켜 빌렛(billet), 블룸(bloom), 슬라브(slab) 등과 같은 주편을 얻는 주조방법이다. 이러한 연속주조는 대형의 제품을 저렴한 비용으로 간단하고 신속하게 제작할 수 있다.

최근에는 연속주조에 CEM(compact endless milling) 프로세스가 적용되고 있다. 이러한 CEM 프로세스는 고속주조 및 연연속압연이 가능하다. 또한, CEM 프로세스는 2개의 연주기를 사용하던 것을 1개의 연주기를 연속주조에 있어 품질 편차를 없애고, 연주속도를 최대 8m/min.으로 주편의 생산성과 품질을 향상시킨다. 이로 인해, 두께 1.6㎜ 이하의 극박물재의 생산도 용이하게 된다.

한편, 주편은 폭방향을 따라 센터부으로부터 측면으로 갈수록 거의 균일한 상태로 유지하다가 일시적으로 증가하였다가 점점 감소하는 표면 온도 분포를 갖는다. 이때, 주편에서 일시적으로 표면 온도가 증가하는 부분은 센터부보다 현저하게 높은 표면 온도를 갖는다. 상기와 같은 표면 온도 분포로 인해, 주편에서 일시적으로 표면 온도가 증가하는 부분에서 홀(hole)과 같은 결함이 발생된다. 이러한 홀성 결함은 주편의 품질을 저하시킨다는 문제점을 갖는다.

본 발명은 주편의 코너부 근처에서 현저하게 표면 온도가 증가하지 않는 폭방향의 표면 온도 분포를 구현하는 주편의 홀성 결함 방지 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 주편의 코너부 근처에서 홀성 결함의 발생을 방지하여 주편의 품질을 향상시키는 주편의 홀성 결함 방지 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 연주기 내에서 이송되는 주편의 홀성 결함 방지 방법에 있어서, 이송방향을 따라 상기 주편의 센터부에 냉각 분사량으로 냉각수를 분사하고, 상기 주편의 코너부들에 상기 냉각 분사량의 50 내지 80% 수준으로 냉각수를 각각 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주편의 홀성 결함 방지 방법을 개시한다.

또한, 상기 주편의 코너부들은 각각 상기 주편의 측면으로부터 상기 주편의 폭 길이에 대하여 1/6인 길이에 상응하고, 상기 주편의 센터부는 상기 주편의 코너부들 사이의 길이에 상응하는 것을 특징으로 하는 주편의 홀성 결함 방지 방법을 개시한다.

또한, 상기 냉각 분사량은 4207 ℓ/min. 내지 9569 ℓ/min.인 것을 특징으로 하는 주편의 홀성 결함 방지 방법을 개시한다.

또한, 본 발명은 연주기에서 주편의 이송방향을 따라 설치되어, 상기 주편의 센터부에 냉각수를 분사하는 센터 냉각 노즐들; 및 상기 연주기에서 상기 주편의 이송방향을 따라 설치되어, 상기 센터 냉각 노즐들에 의해 분사되는 냉각수의 양에 대하여 50 내지 80% 수준으로 상기 주편의 코너부들에 냉각수를 분사하는 코너 냉각 노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 주편의 홀성 결함 방지 장치를 개시한다.

본 발명에 따른 주편의 홀성 결함 방지 방법 및 장치는 다음과 같은 효과들을 갖는다.

(1) 본 발명에 따른 주편의 홀성 결함 방지 방법 및 장치는 연주기에 설치되는 센터 분사부 및 코너 분사부들을 포함하고, 주편의 센터부에 분사되는 냉각수의 양 대비 50 내지 80% 수준으로 냉각수를 주편의 코너부들에 각각 분사하여, 주편의 코너부 근처에서 현저하게 표면 온도가 증가하지 않는 폭방향의 표면 온도 분포를 갖도록 한다. 이때, 주편에서 현저하게 표면 온도가 증가하는 않는 부분은 코너부 근처의 센터부이다. 따라서, 본 발명에 따른 주편의 홀성 결함 방지 방법 및 장치는 분사되는 냉각수의 양을 제어하여 센터부의 균일한 온도 분포를 제공하는 효과를 가진다.

(2) 종래의 코너부 근처의 센터부에는 현저한 표면 온도의 증가로 인해 홀성 결합이 발생되었다. 따라서 본 발명에 따른 주편 홀성 결함 방지 방법 및 장치는 센터부의 표면 온도 분포를 균일하게 하여 특정부분의 고온으로 인한 홀성 결함을 방지하여, 주편의 품질을 향상시키는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주편의 홀성 결함 방지 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 수밀도에 따른 주편의 표면 온도 분포 변화를 도시하는 그래프이다.
도 3은 도 1에 도시된 주편의 홀성 결함 방지 방법의 적용에 따른 홀성 결함 발생율의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주편의 홀성 결함 방지 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주편의 홀성 결함 방지 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주편의 홀성 결함 방지 방법은 연주기에서 주편의 센터부와 코너부들에 개별적으로 냉각수를 분사시켜, 주편, 특히 센터부에서 균일한 표면 온도 분포를 갖도록 한다. 여기서, 주편의 코너부는 주편의 측면으로부터 주편의 폭 길이의 1/6에 상응하는 부분으로서, 한 쌍으로 이루어진다. 또한, 주편의 센터부는 주편의 코너부들 사이의 길이에 상응하는 부분이다. 예를 들어, 주편의 폭 길이가 1800㎜인 경우, 주편의 코너부들은 각각 300㎜의 길이를 갖는 양측단부이고, 주편의 센터부는 주편의 코너부들 사이에서 1200㎜의 길이를 갖는다.

이송방향을 따라 주편의 센터부에 냉각 분사량으로 냉각수를 분사시키는 단계가 이루어진다(S101). 이때, 냉각 분사량은 주조 속도가 4.5m/min.일 때에는 4207 ℓ/min.이고, 주조 속도가 6/min.일 때에는 9569 ℓ/min.이다. 상기와 같이 냉각 분사량은 주조 속도에 영향을 받고 일반적으로 주조 속도가 증가할수록 냉각 분사량도 증가한다.

또한, 이송방향을 따라 주편의 코너부들에 냉각 분사량의 50 내지 80% 수준으로 냉각수를 각각 분사시키는 단계가 이루어진다(S102). 즉, 주편의 코너부들에 분사되는 냉각수의 양은 센터부에 분사되는 냉각수의 양에 대하여 상관관계를 갖는다. 예를 들어, 주편의 코너부에 분사되는 냉각수의 양은 주조 속도가 4.5m/min.일 때에는 약 2104 ℓ/min. 내지 약 3366 ℓ/min. 정도이고, 주조 속도가 6m/min.일 때에는 약 4785ℓ/min.내지 약 7655ℓ/min. 정도이다.

한편, 상기의 S101 단계와 S102 단계는 주편의 폭방향으로 동시에 이루어진다. 이로 인해, 주편의 센터부는 균일한 표면 온도 분포를 가질 수 있다. 특히, S101 단계와 S102 단계에 개시된 냉각수의 양이 주편에 분사되는 경우, 주편은 현저하게 균일한 표면 온도 분포를 갖는다. 한편, 이외의 냉각수의 양은 S101 단계와 S102 단계에 개시된 냉각수의 양에 비하면, 다소 저감된 효과를 제공한다.

도 2는 수밀도에 따른 주편 표면 온도 분포 변화를 도시하는 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 수밀도는 센터부에서 표면 온도 분포의 균일도에 영향을 미친다. 여기서, 수밀도는 주편의 센터부에 분사되는 냉각수의 양 대비 주편의 코너부에 분사되는 냉각수의 양의 비율을 의미한다. 또한, 폭방향에 걸쳐 표면 온도가 측정된 주편은 연주기의 출측을 통과한 상태였고, 코너부 및 센터부의 길이는 각각 300㎜, 1100㎜였다.

제 1 주편(A), 제 2 주편(B) 및 제 3 주편(C)에는 각각 20%, 40% 및 80%의 수밀도로 냉각수가 주편의 코너부에 분사되었다.

제 1 주편(A)의 경우에는, 주편 표면 온도는 센터부에서 전체적으로 약 1070℃를 유지하였지만, 코너부 근처의 센터부에서는 약 1000℃까지 상승하였다. 또한, 제 2 주편(B)의 경우에는, 주편 표면 온도는 제 1 주편(A)과 유사한 분포를 가지면서 센터부에서 약 1070℃를 유지하였지만, 코너부 근처의 센터부에서는 제 1 주편(A)보다 상회하는 약 1020℃까지 상승하였다.

제 3 주편(C)은 본 발명에 따른 방법이 적용된 경우였다. 이때, 주편 표면 온도는 센터부에서 전체적으로 약 1050℃를 유지하였다. 따라서, 본 발명에 따른 방법이 적용된 제 3 주편(C)에는 제 1 주편(A) 및 제 2 주편(B)과 비교하여 코너부 근처의 센터부에서 급격한 표면 온도의 증가가 이루어지지 않았다. 즉, 제 3 주편(C)은 센터부에서 거의 균일한 표면 온도 분포를 가졌다. 일반적으로 코너부 근처의 센터부에서 급격하게 표면 온도가 증가함으로써, 급격하게 표면 온도가 증가한 부분에서 홀성 결함이 발생하곤 하였다. 주편의 센터부가 코너부 근처에서 급격한 표면 온도의 증가가 이루어지지 않기에, 본 발명에 따른 방법은 홀성 결함을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 주편의 홀성 결함 방지 방법의 적용에 따른 홀성 결함 발생율의 변화를 도시하는 그래프이다. 도 3을 통해 주편의 센터부에서 균일한 표면 온도 분포를 갖도록 하는 본 발명에 따른 주편의 홀성 결함 방지 방법이 실제적으로 홀성 결함의 발생을 방지하는 효과를 갖는지 확인할 수 있다.

홀성 결함 발생율은 2월부터 10월까지 앞서 언급된 수밀도를 제어하면서 측정되었다. 여기서, 수밀도는 10%, 40%, 80% 및 50%순으로 변경되고, 이에 따른 홀성 결함 발생율이 측정되었다. 또한, 홀성 결함 발생율은 연속주조설비에 설치된 측정장치를 이용하여 측정되었다. 측정된 홀성 결함 발생율은 월별로 평균 홀성 결함 발생율을 산출하여, 도 3에 도시된 바와 같이 도시되었다.

수밀도는 2월부터 6월까지 10%로 일정하게 유지되었다. 이때, 각 월별 평균 홀성 결함 발생율은 0.1% 내지 4.1%의 범위로 산출되었다. 홀성 결함 발생율이 불규칙적으로 발생하였고, 홀성 결함의 발생이 방지되는 효과가 이루어지지 않았다.

이어서, 수밀도는 7월에도 10%로 일정하게 유지되다가, 7월 23일에 40%로 변경되었다. 또한, 7월 28일에는 수밀도가 40%에서 80%로 변경되었다. 이때, 7월의 평균 홀성 결함 발생율은 12.2%로 산출되었고, 수밀도가 10%일 때보다 훨씬 증가하게 되었다. 이를 통해, 수밀도가 40%인 경우, 홀성 결함 발생의 방지가 이루어지지 않는 것으로 확인되었다.

이어서, 수밀도는 8월부터 10월까지 80%로 일정하게 유지되었다. 8월 및 9월의 평균 홀성 결함 발생율은 현저하게 감소되어 각각 0.7% 및 0.9%로 산출되었다. 이로 인해, 80%의 수밀도로 냉각수가 코너부에 분사되는 경우, 안정적으로 홀성 결함의 발생이 방지되는 것으로 확인되었다.

한편, 10월의 경우, 80%의 수밀도로 냉각수가 코너부에 분사되다가, 10월 18일에 수밀도가 80%에서 50%로 변경되었다. 50%의 수밀도가 적용되었지만, 10월 평균 홀성 결함 발생율은 0.2%로 산출되었다. 이를 통하여, 50%의 수밀도도 홀성 결합의 발생이 방지되도록 한다는 것이 확인되었다.

또한, 50% 및 80%의 수밀도는 본 발명의 방법에 포함되는 값이다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에 따른 수밀도는 센터부에서 균일한 표면온도 분포를 확보하여, 주편, 특히 센터부에서 주편의 홀성 결함의 발생을 방지할 수 있다는 것이 확인되었다.

본 발명에 따른 주편의 홀성 결함 방지 방법은 코너부 근처의 센터부에서 상대적으로 높은 표면 온도를 갖지 않도록 하여 균일한 센터부의 표면 온도 분포를 갖도록 한다. 이 때 코너부 근처의 센터부에서 빈번하게 발생하던 홀성 결함의 발생이 방지될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 주편의 홀성 결함 방지 방법은 센터부의 표면 온도를 균일하게 하여 홀성 결함을 방지하여, 주편의 품질을 향상시킨다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주편의 홀성 결함 방지 장치(100)를 도시하는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주편의 홀성 결함 방지 장치(100)는 센터 냉각 노즐(101)들 및 코너 냉각 노즐(102)들을 포함하고, 연주기에 설치되어, 앞서 언급된 주편의 홀성 결함 방지 방법에 따라 냉각수를 주편(10)에 분사한다. 또한, 구체적으로 도시되지 않았지만, 센터 냉각 노즐(101)들 및 코너 냉각 노즐(102)들은 주편(10)의 이송방향을 따라 설치된다.

센터 냉각 노즐(101)들은 주편(10)의 센터부(11)에 냉각수를 분사한다. 코너 냉각 노즐(102)들은 센터 냉각 노즐(101)들에 의해 분사되는 냉각수의 양에 대하여 50 내지 80%의 수준으로 주편(10)의 코너부(12)들에 냉각수를 각각 분사한다.

한편, 본 실시예에서는 센터 냉각 노즐(101)들 및 코너 냉각 노즐(102)들이 각각 센터부(11)의 상측 및 하측 모두, 및 코너부(12)들의 상측 및 하측 모두에 위치된 것으로 도시되고 있으나, 이에 한정되지 않고, 주편(10)에 대하여 상측 및 하측 중 어느 하나에만 위치되어 냉각수를 분사함으로서 주편(10)을 냉각시킬 수도 있다.

따라서, 주편의 홀성 결함 방지 장치(100)는 주편의 홀성 결함 방지 방법을 구현하여, 이에 따른 효과를 제공할 수 있다.

이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

100: 홀성 결함 방지 장치
101: 센터 냉각 노즐
102: 코너 냉각 노즐

Claims (4)

1. 연주기 내에서 이송되는 주편의 홀성 결함 방지 방법에 있어서,
   이송방향을 따라 상기 주편의 센터부에 냉각 분사량으로 냉각수를 분사하고, 상기 주편의 코너부들에 상기 냉각 분사량의 50 내지 80% 수준으로 냉각수를 각각 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주편의 홀성 결함 방지 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 주편의 코너부들은 각각 상기 주편의 측면으로부터 상기 주편의 폭 길이에 대하여 1/6인 길이에 상응하고, 상기 주편의 센터부는 상기 주편의 코너부들 사이의 길이에 상응하는 것을 특징으로 하는 주편의 홀성 결함 방지 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각 분사량은 4207 ℓ/min. 내지 9569 ℓ/min.인 것을 특징으로 하는 주편의 홀성 결함 방지 방법.
4. 연주기에서 주편의 이송방향을 따라 설치되어, 상기 주편의 센터부에 냉각수를 분사하는 센터 냉각 노즐들; 및
   상기 연주기에서 상기 주편의 이송방향을 따라 설치되어, 상기 센터 냉각 노즐들에 의해 분사되는 냉각수의 양에 대하여 50 내지 80% 수준으로 상기 주편의 코너부들에 냉각수를 분사하는 코너 냉각 노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 주편의 홀성 결함 방지 장치.

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