KR20120097064A - Device for estimating a pin-hole defect of solidified shell in continuous casting process and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연속주조 공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 가능성을 예측하기 위한 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for predicting pinhole defects of a solidified shell in a playing process for predicting the possibility of pinhole defects of the solidified shell in a continuous casting process.
일반적으로, 연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(Ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(Tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드로 공급하여 일정한 크기의 주편을 생산하는 설비이다.In general, a continuous casting machine is a facility for producing cast steel of a certain size by receiving a molten steel produced in a steelmaking furnace and transferred to a ladle (Tundish) and then supplied to a continuous casting machine mold.
연속주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 스트랜드로 형성하는 연주용 몰드와, 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 스트랜드를 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.The continuous casting machine includes a ladle for storing molten steel, a casting mold for initially cooling the molten steel introduced from the tundish and the tundish into a strand having a predetermined shape, and a plurality of strands connected to the mold to move the strand formed in the mold Of pinch rolls.
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), 블룸(Bloom) 또는 빌렛(Billet) 등의 주편으로 제조된다.
In other words, the molten steel tapping out of the ladle and the tundish is formed of a strand having a predetermined width, thickness, and shape in a mold and is transferred through a pinch roll, and the strand transferred through the pinch roll is cut by a cutter to have a predetermined shape. It is made of a slab (Slab), Bloom (Bloom) or billet (Billet) having a cast.
본 발명의 목적은 연속주조 공정에서 응고쉘의 핀홀 발생 가능성을 몰드 파우더의 물성과 주조속도를 이용하여 예측함에 따라 발생된 핀홀을 적절하게 제거하거나 감소시킬 수 있는 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to predict the pinhole defects of the solidification shell in the continuous casting process using the properties of the mold powder and the casting speed to predict the pinhole defects of the solidification shell pinch defect in the playing process that can appropriately remove or reduce the pinholes generated An apparatus and a method thereof are provided.
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.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular embodiments that are described. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, There will be.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치는, 외부로부터 입력된 강종별 몰드 파우더의 물성 및 주조속도에 대한 조업변수 데이터가 저장된 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 파우더의 물성 중 연소에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 인자와 주조속도를 이용하여 가스발생지수를 계산하고, 계산된 가스발생지수를 이용하여 응고쉘의 핀홀 발생 가능성을 예측하는 제어부;를 포함할 수 있다.Pinhole defect prediction device of the solidification shell of the present invention for realizing the above object, the memory is stored the operation variable data for the properties and casting speed of the mold powder for each steel type input from the outside; And a control unit for calculating a gas generation index using a casting rate and a factor capable of generating gas by combustion among physical properties of the powder stored in the memory, and using the calculated gas generation index to predict a pinhole generation probability of the solidification shell. It can include;
상기 제어부는 계산된 가스발생지수와 설정된 상수값을 이용하여 상기 핀홀발생지수를 획득하고, 획득된 상기 핀홀발생지수로 응고쉘의 핀홀 발생 가능성을 예측할 수 있다. 상기 상수값은 가스발생지수와 실제 핀홀 결함 간의 상관관계에 의해 도출된 값일 수 있다.The controller may acquire the pinhole generation index by using the calculated gas generation index and the set constant value, and predict the pinhole generation probability of the solidification shell using the obtained pinhole generation index. The constant value may be a value derived by a correlation between the gas generation index and the actual pinhole defect.
상기 메모리에 저장된 파우더의 물성은 C total, CO2 발생량 및 LOI(Loss of Ignition)을 포함할 수 있다.Physical properties of the powder stored in the memory may include C total, CO 2 generation amount and LOI (Loss of Ignition).
상기 제어부는 파우더의 물성을 주조속도로 나누어서 가스발생지수를 계산할 수 있다. The controller may calculate the gas generation index by dividing the physical properties of the powder by the casting speed.
상기 주조속도를 핀치롤의 회전수를 통해 실시간으로 검출하고, 검출된 주조속도를 상기 메모리에 저장하게 되는 주속검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 주속검출부를 통해 검출한 주조속도와 상기 메모리에 저장된 파우더의 물성을 이용하여 가스발생지수를 계산할 수 있다.The casting speed is detected in real time through the number of revolutions of the pinch roll, and further comprising a circumferential speed detector for storing the detected casting speed in the memory, wherein the control unit to the casting speed and the memory detected through the circumferential speed detection The gas generation index can be calculated using the properties of the stored powder.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 응고쉘의 핀홀 결함 예측방법은, 몰드 파우더의 물성 중 연소에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 인자와 주조속도를 이용하여 가스발생지수를 계산하는 단계; 상기에서 계산된 가스발생지수와 설정된 상수값을 이용하여 핀홀발생지수를 계산하는 단계; 및 상기에서 계산된 핀홀발생지수를 이용하여 응고쉘의 핀홀 발생 가능성을 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.Pinhole defect prediction method of the solidified shell of the present invention for realizing the above object, the step of calculating the gas generation index by using the casting speed and the factor that can generate gas by the combustion of the physical properties of the mold powder; Calculating a pinhole generation index by using the calculated gas generation index and the set constant value; And predicting the pinhole generation probability of the solidification shell using the pinhole generation index calculated above.
구체적으로, 상기 몰드 파우더의 물성은 C total, CO2 발생량 및 LOI(Loss of Ignition)을 포함할 수 있다.Specifically, the physical properties of the mold powder may include C total, CO 2 generation amount and LOI (Loss of Ignition).
상기 가스발생지수는 파우더의 물성을 주조속도로 나누어서 획득할 수 있다.
The gas generation index can be obtained by dividing the physical properties of the powder by the casting speed.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 몰드 파우더의 물성과 주조속도를 이용하여 가스발생지수를 획득한 후 획득된 가스발생지수를 이용하여 핀홀 발생 가능성을 예측함에 따라 주조 조업조건이나 대응 방법을 적절하게 변경함으로써, 핀홀 발생을 줄이거나 발생된 핀홀을 적절하게 제거할 수 있는 이점이 있다.
As described above, according to the present invention, after obtaining the gas generation index using the properties of the mold powder and the casting speed, and predicting the possibility of pinhole generation using the obtained gas generation index, the casting operation conditions or the corresponding method is appropriately changed. By doing so, there is an advantage of reducing the occurrence of pinholes or appropriately removing the generated pinholes.
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 응고쉘의 핀홀 결함을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 강종별 핀홀 결함율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 핀홀 결함 예측과정을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명에 의한 가스발생지수와 핀홀발생지수 간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.1 is a side view showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual view illustrating the continuous casting machine of FIG. 1 based on the flow of molten steel M. Referring to FIG.
FIG. 3 is a conceptual view illustrating a distribution form of molten steel M in the mold of FIG. 2 and a portion adjacent thereto.
4 is a view for explaining the pinhole defect of the solidification shell.
5 is a view showing a pinhole defect prediction device of the solidified shell according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the pinhole defect ratio for each steel type.
7 is a flowchart illustrating a pinhole defect prediction process of a solidification shell according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the correlation between the gas generation index and the pinhole generation index according to the present invention.
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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like elements in the figures are denoted by the same reference numerals wherever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.1 is a side view showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.
연속주조(continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 몰드(Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주편 또는 강괴(steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형·직사각형·원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬라브·블룸·빌릿을 제조하는 데 이용된다. Continuous casting is a casting process in which a molten metal is continuously cast into a bottomless mold while continuously drawing a steel ingot or steel ingot. Continuous casting is used to manufacture simple products such as squares, rectangles, circles and other simple cross-sections, and slabs, blooms and billets, which are mainly for rolling.
연속주조기의 형태는 수직형·수직굴곡형·수직축차굴곡형·만곡형·수평형 등으로 분류된다. 도 1 및 도 2에서는 만곡형을 예시하고 있다.The type of continuous casting machine is classified into vertical type, vertical bending type, vertical axis difference bending type, curved type and horizontal type. 1 and 2 illustrate a curved shape.
도 1을 참조하면, 연속주조기는 래들(10)과 턴디쉬(20), 몰드(30), 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the continuous casting machine may include a
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. A tundish 20 is a container for receiving molten metal from a
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 인한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류(강냉형 Vs 완냉형), 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다. The
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 방식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다. The
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.The
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. The
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. The drawing device adopts a multidrive method using a plurality of sets of
절단기(90)는 연속적으로 생산되는 스트랜드를 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 가스토치나 유압전단기(油壓剪斷機) 등이 채용될 수 있다.The
도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual view illustrating the continuous casting machine of FIG. 1 based on the flow of molten steel M. Referring to FIG.
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.Referring to this figure, the molten steel (M) is to flow to the
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. The molten steel M in the
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 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.The molten steel M in the
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 나누어진다.As the pinch roll 70 (FIG. 1) pulls the
한편, 상기 도 1에서 지지롤(60)과 핀치롤(70) 등을 포함한 장치를 스트랜드(strand)라고도 하는 데, 본 발명에 기재된 스트랜드(80)는 몰드(30)와 절단기(90) 사이에서 이동되는 응고쉘(81)과 미응고 용강(82)을 칭한다.Meanwhile, in FIG. 1, a device including a
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.The shape of the molten steel M in the
도 3을 참조하면, 침지노즐(25)의 하부에는 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.Referring to FIG. 3, a pair of
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.The molten steel M discharged together with the argon (Ar) gas from the
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. The
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.The thickness of the
이와 같이 연속주조 공정에서 사용하는 몰드 파우더는 주조 중 응고쉘(81)과 몰드(30)의 사이로 액상의 형태로 유입되어 몰드(30)와 응고쉘(81) 사이의 열전달 및 윤활 작용을 하게 된다. 이러한 몰드 파우더가 액상으로 변화하는 속도를 조절하기 위해 카본(Carbon)을 이용하게 된다. 하지만 파우더 내의 카본은 용강에서 제공되는 열에 의해 연소되고, 그 연소 반응에 의해서 일산화탄소(CO)가 발생하게 된다. 이렇게 발생된 일산화탄소는 주조 중 응고쉘(81)에 트랩되면서 도 4와 같이 응고쉘(81)에 핀홀(pin hole)과 같은 기포 결함을 유발하게 된다. 다양한 강종을 주조하기 위해서 강종별 응고 특성을 고려하여 각기 다른 물성을 가진 파우더를 사용하게 된다.As such, the mold powder used in the continuous casting process is introduced into the liquid form between the
일반적으로 침지노즐(25)에 아르곤을 취입하는 주조 공정에서는 아르곤 주입이 핀홀을 발생시키는 주요 인자라고 보고되고 있지만, 그와 더불어 몰드 파우더의 용융시 생성되는 일산화탄소 및 기타 가스에 의해서도 핀홀이 발생될 수 있다.In general, in the casting process in which argon is blown into the
따라서, 본 발명에서는 연소에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 파우더의 인자와, 파우더의 연소와 산화 속도 및 파우더 소모량을 지배하는 주조 인자를 통해 응고쉘의 핀홀 결함 가능성을 예측하고자 한다.Therefore, the present invention is intended to predict the possibility of pinhole defects in the solidified shell through the factors of the powder that can generate gas by combustion, and the casting factors that govern the combustion and oxidation rate and powder consumption of the powder.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치를 나타낸 도면으로서, 예측장치(100)는 메모리(110), 입력부(130), 주속검출부(150), 표시부(170), 및 제어부(190)를 포함한다.FIG. 5 is a diagram illustrating a pinhole defect predicting device of a solidification shell according to an exemplary embodiment of the present invention, wherein the predicting device 100 includes a
메모리(110)는 외부로부터 수집되거나 입력된 강종, 주조속도, 및 몰드 파우더의 물성 중 적어도 어느 하나 이상의 조업변수 데이터가 저장되어 있다. 여기서, 파우더의 물성은 연소에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 인자를 포함한다. 메모리(110)에 저장된 몰드 파우더의 물성은, 예컨대 C total, CO2 발생량 및 LOI(Loss of Ignition)을 포함할 수 있다.The
입력부(130)는 외부로부터 파우더의 물성을 포함한 각종 조업변수에 대한 데이터를 입력받아 설정한다.The input unit 130 receives and sets data on various operating variables including physical properties of the powder from the outside.
주속검출부(150)는 주조속도를 핀치롤(70)의 회전수를 통해 실시간으로 검출하고, 검출된 주조속도를 제어신호에 따라 메모리(110)에 저장하게 된다. 여기서, 주조속도는 주속검출부(150)를 통해 실시간으로 검출할 수도 있지만, 입력부(130)를 통해 사용자로부터 직접 입력받거나 또는 핀치롤의 속도를 제어하는 시스템으로부터 제공받을 수도 있다.The peripheral
표시부(170)는 각종 조업변수를 입력하기 위한 GUI 화면이나 응고쉘의 핀홀 결함 예측 결과를 문자 또는 그래프로 디스플레이한다. The
제어부(190)는 메모리(110)에 저장된 파우더의 물성 중 연소에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 인자와 주조속도를 이용하여 가스발생지수(GGI; Gas Generation Index)를 계산하고, 계산된 가스발생지수를 이용하여 응고쉘(81)의 핀홀 발생 가능성을 예측하게 된다. 제어부(190)는 계산된 가스발생지수와 설정된 상수값을 이용하여 핀홀발생지수(PGI; Pin hole Generation Index)를 획득하고, 획득된 핀홀발생지수로 응고쉘의 핀홀 발생 가능성을 예측할 수 있다. 예컨대, 제어부(190)는 파우더의 물성을 주조속도로 나누어서 가스발생지수를 계산하고, 계산된 가스발생지수와 설정된 상수값을 이용하여 핀홀발생지수를 계산하게 된다. 여기서, 상수값은 가스발생지수(GGI)를 만든 후 실제 핀홀 결함과 피팅(fitting)할 경우 이들의 상관관계가 대략 95% 정도 나왔고, 그 상관관계에 의해 도출된 값이다.The
제어부(190)는 입력부(130)를 통해 설정된 주조속도를 이용하여 핀홀발생지수를 계산하거나 또는 주속검출부(150)를 통해 입력된 주조속도를 이용하여 핀홀발생지수를 실시간으로 계산할 수도 있다. 이때 두 가지 방식 모두 강종에 따른 몰드 파우더의 물성은 메모리(110)에 저장된 값을 이용할 수 있다. The
상기에서 강종별 사용되는 파우더의 물성은 아래 표 1과 같다. The physical properties of the powder used for each steel type are shown in Table 1 below.
즉, 파우더의 물성과 그 성분 함량은 강종별로 다를 수 있는 데, 기본적으로 몰드 파우더의 물성은 염기도, 점도, C total, CO2 발생량 및 LOI 등을 포함할 수 있다. 이러한 몰드 파우더들의 성분은 파우더의 성분표(specification)에서 기본적으로 제공된다.That is, the physical properties of the powder and its component content may vary by steel type. Basically, the physical properties of the mold powder may include basicity, viscosity, C total, CO 2 generation amount, and LOI. The composition of these mold powders is basically provided in the specification of the powder.
본 발명에서 가스발생지수에 활용된 파우더 물성은 C total, CO2 발생량 및 LOI(Loss of Ignition)이며, 이와 같은 인자들의 성분 함량은 표 1과 같이 강종별로 달라질 수 있다. 여기서, C total[%]은 파우더의 용융 속도를 조절하는 인자이고, CO2 발생량[%]은 카본 연소시 대기 중에서 공급되는 O2와 반응하여 생성되는 가스량이고, LOI(Loss Of Ignition)[%]는 파우더의 용융시 연소에 의해 발생되는 파우더의 무게 감소량이다. 상기 C total[%]는 파우더의 전체 성분 함량에서의 백분율이다. CO2 발생량[%]은 파우더의 전체 양에서 연소시 발생되는 CO2의 양으로, 시료 전체 양 대비 분석기에서 검출되는 CO2량의 백분율이다. LOI[%]는 Loss Of Ignition으로 파우더의 연소시 가스로 소진되는 양의 전체 양 대비 백분율로서, 무게 감소 원인 인자인 CO, CO2, 및 유기물 바인더 등의 연소로 인한 무게 감소를 의미하는 것이다.Powder properties utilized in the gas generation index in the present invention is C total, CO 2 generation amount and LOI (Loss of Ignition), the component content of such factors may vary by steel type as shown in Table 1. Here, C total [%] is a factor for controlling the melting rate of the powder, CO 2 generation amount [%] is the amount of gas generated by reaction with O 2 supplied to the atmosphere during carbon combustion, LOI (Loss Of Ignition) [% ] Is the amount of weight loss of the powder caused by combustion upon melting of the powder. The C total [%] is a percentage in the total ingredient content of the powder. CO 2 amount [%] is the percentage of the amount of CO 2 that the amount of CO 2 generated during the combustion in the entire amount of powder is detected in the sample compared to the total amount of equipment. LOI [%] is a loss of Ignition, a percentage of the total amount of gas consumed when the powder is burned, and means a weight loss due to combustion of CO, CO 2 , and organic binders, which are factors of weight loss.
표 1과 같은 조업조건에서 강종별 핀홀 결함율을 보면, 도 6과 같다. 즉, 강종 특성에 따라 서로 다른 파우더(A 내지 E)를 이용하여 주조할 경우 강종별 핀홀 결함율(백분율을 1/10로 환산한 값임)이 다르게 나타나는 것을 알 수 있다. 이에 따라 강종별 특성과 파우더 물성 및 주조속도에 의한 핀홀 결함 발생을 예측하기가 쉽지 않다.Looking at the pinhole defect rate by steel type under the operating conditions shown in Table 1, as shown in FIG. That is, when casting using different powders (A to E) according to the characteristics of the steel type, it can be seen that the pinhole defect ratio (the percentage converted to 1/10) is different for each steel type. Accordingly, it is difficult to predict the occurrence of pinhole defects due to the characteristics of steel, powder properties, and casting speed.
따라서, 본 발명에서는 몰드 파우더의 물성 중 연소에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 인자인 C total, CO2, LOI(Loss of Ignition)와, 파우더의 연소와 산화 속도 및 파우더 소모량을 지배하는 주조 인자인 주조 속도를 이용하여 가스발생지수를 산출하고, 산출된 가스발생지수를 설정된 상수와 연산하여 핀홀 발생 가능성을 예측하기 위한 핀홀발생지수를 획득한다. Therefore, in the present invention, the factors that can generate gas by combustion in the physical properties of the mold powder, C total, CO 2 , Loss of Ignition (LOI), and the casting factors that govern the combustion and oxidation rate and powder consumption of the powder The gas generation index is calculated using the casting speed, and the calculated gas generation index is calculated with a set constant to obtain a pinhole generation index for predicting the possibility of pinhole generation.
상기에서 C total은 파우더의 용융 속도를 조절하는 인자로서, 파우더의 용융시 가스(CO; C+CO2=2CO)를 생성한다. CO2 발생량은 카본 연소시 대기 중에서 공급되는 산소(O2)와 반응하여 생성되는 가스량(C+O2=CO2)이다. LOI(Loss Of Ignition)는 파우더의 용융시 연소에 의해 발생되는 파우더의 무게 감소량으로, CO발생과 CO2 발생 및 바인더의 연소에 의한 무게 감소량이 될 수 있다.In the above, C total is a factor for controlling the melting rate of the powder, and generates gas (CO; C + CO 2 = 2CO) during melting of the powder. The amount of CO 2 generated is the amount of gas (C + O 2 = CO 2 ) generated by reacting with oxygen (O 2 ) supplied in the atmosphere during carbon combustion. Loss of Ignition (LOI) is a weight reduction amount of the powder generated by combustion when melting the powder, and may be a weight reduction amount due to CO generation, CO 2 generation, and combustion of the binder.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 핀홀 결함 예측과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.7 is a flowchart illustrating a pinhole defect prediction process of a solidification shell according to an embodiment of the present invention, which will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 예측장치(100)는 강종별 주조속도 및 연소에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 몰드 파우더의 물성을 포함한 조업변수를 입력부(130)를 통해 입력받아 메모리(110)에 저장하게 된다(S1). 여기서, 제어부(190)는 주속검출부(150)를 통해 주조속도를 획득하여 메모리(110)에 실시간으로 저장할 수도 있다. 몰드 파우더의 물성은, 예컨대 C total, CO2 발생량 및 LOI(Loss of Ignition)을 포함할 수 있다.First, the prediction apparatus 100 receives the operation variable including the physical properties of the mold powder capable of generating a gas by steel type casting speed and combustion through the input unit 130 and stores it in the memory 110 (S1). . Here, the
이어, 제어부(190)는 메모리(110)에 저장된 강종별 파우더의 물성 및 주조속도(Vc)를 이용하여 가스발생지수(GGI; Gas Generation Index)를 계산한다(S2).Subsequently, the
여기서, 가스발생지수는 아래 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.Here, the gas generation index may be calculated by
수학식 1
단, Vc[m/min]는 주조속도이고, C total[%]은 파우더의 용융 속도를 조절하는 인자이고, CO 2 발생량[%]은 카본 연소시 대기 중에서 공급되는 O2와 반응하여 생성되는 가스량이고, LOI(Loss Of Ignition)[%]는 파우더의 용융시 연소에 의해 발생되는 파우더의 무게 감소량이다.However, Vc [m / min] is the casting speed, C total [%] is a factor controlling the melting rate of the powder, and the amount of CO 2 generated [%] is generated by reacting with O 2 supplied in the atmosphere during carbon combustion. The amount of gas, and LOI (Loss Of Ignition) [%] is the amount of weight loss of the powder caused by combustion upon melting of the powder.
수학식 1에 사용된 파우더의 물성인 C total, CO2 발생량 및 LOI(Loss of Ignition)은 연소에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 인자이다.Properties of the powder used in
상기와 같이 가스발생지수를 획득한 후 제어부(190)는 계산된 가스발생지수와 설정된 상수값을 이용하여 핀홀발생지수(PGI; Pin hole Generation Index)를 산출하게 된다(S3). 여기에서, 상수값은 가스발생지수(GGI)와 실제 핀홀 결함 간의 상관관계에 의해 도출된 값이다.After obtaining the gas generation index as described above, the
이와 같은 핀홀발생지수(PGI)는 아래 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.The pinhole generation index PGI may be calculated by
수학식 2
단, GGI는 가스발생지수이다.However, GGI is a gas generation index.
여기서, 제1 상수값은 제2 상수값보다 큰 수가 될 수 있는 데, 제1 상수값은 2 내지 3 사이의 값이 될 수 있고, 제2 상수값은 -1 내지 1 사이의 값이 될 수 있다. 제1 상수값과 제2 상수값은 가스발생지수를 표현하는 방식과, 주조속도 등 조업조건에 따른 품질 변화에 따라 달라질 수 있다.Here, the first constant value may be a number greater than the second constant value, the first constant value may be a value between 2 and 3, the second constant value may be a value between -1 and 1. have. The first constant value and the second constant value may vary according to the method of expressing the gas generation index and the quality change according to the operating conditions such as the casting speed.
도 8과 같이 가스발생지수(GGI)와 핀홀발생지수(PGI)은 다른 조업조건이 동일한 상태에서 선형적인 관계를 가진다. 도 8에서 도트는 실제의 핀홀 결함 발생율이고, 실선은 본 발명에 의한 예측값(PGI)으로서, 실제와 예측모델이 거의 일치하는 것으로 나타났다. 여기서, GGI와 PGI의 상관관계에 따른 제1 상수값은 '2.3768'이 될 수 있고, 제2 상수값은 '0.2362'가 될 수 있다. 결론적으로 예측 모델 정확도(R2)가 95.2%로 우수하게 나타났다.As shown in FIG. 8, the gas generation index GGI and the pinhole generation index PGI have a linear relationship under different operating conditions. In FIG. 8, the dot is the actual pinhole defect occurrence rate, and the solid line is the predicted value (PGI) according to the present invention. Here, the first constant value according to the correlation between the GGI and the PGI may be '2.3768', and the second constant value may be '0.2362'. In conclusion, the predictive model accuracy (R 2 ) was 95.2%.
이와 같이 제어부(190)는 핀홀발생지수(PGI)를 통해 핀홀 발생 가능성을 강종별 파우더의 물성 및 주조속도에 따라 실시간으로 예측하고(S4), 예측된 결과를 PGI 지수로 표시부(170)를 통해 디스플레이하거나 예측된 핀홀 결함이 설정된 기준값을 초과할 경우 소정의 경보수단을 통해 경보음을 출력할 수도 있다.As such, the
이와 같이 발생된 핀홀 결함은 응고쉘, 예컨대 슬라브의 표면에 기포와 같은 형상의 결함이므로, 스카핑(scafing)과 같은 공정을 통해 제거된다. 스카핑은 슬라브의 표면부를 대략 3~4mm 정도를 용융시켜 제거하는 작업이다.The pinhole defects generated as described above are removed by a process such as scafing because the pinhole defects are defects having a bubble-like shape on the surface of the solidification shell, for example, the slab. Scarping is the operation of melting the slab surface by about 3 to 4 mm.
여기서, 핀홀발생지수(PGI)가 예컨대, '3'미만일 경우에는 실제로 슬라브에 존재하는 핀홀의 결함의 수나 크기가 작기 때문에 1회 스카핑한 후 바로 압연 공정으로 투입하면 되고, 만일 핀홀발생지수가 '3'이상일 경우에는 슬라브의 표면부에 핀홀이 다량 존재하는 것이므로 적어도 2회 이상의 반복적인 스카핑이 필요할 것이다.Here, when the pinhole generation index (PGI) is less than '3', for example, since the number or size of defects of the pinholes actually present in the slab is small, the pinhole generation index may be directly added to the rolling process after the scarping. If the '3' or more is a large amount of pinholes on the surface of the slab will require at least two repeated scarfing.
따라서, 사용자는 예측 결과에 따라 주조 조업조건이나 대응 방법을 적절하게 변경함으로써, 핀홀 발생을 줄이거나 발생된 핀홀을 적절하게 제거할 수 있다.Therefore, the user can appropriately change the casting operation conditions or the corresponding method according to the prediction result, thereby reducing the occurrence of pinholes or removing the generated pinholes appropriately.
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.
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.
10: 래들 15: 슈라우드노즐
20: 턴디쉬 25: 침지노즐
30: 몰드 40: 몰드 오실레이터
50: 파우더 공급기 51: 파우더층
52: 액체 유동층(액상) 53: 윤활층(고상)
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 스트랜드
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
90: 절단기 91: 절단 지점
100: 예측장치 110: 메모리
130: 입력부 150: 주속검출부
170: 표시부 190: 제어부10: ladle 15: shroud nozzle
20: Tundish 25: Immersion Nozzle
30: mold 40: mold oscillator
50: powder feeder 51: powder layer
52: liquid fluidized bed (liquid) 53: lubricated bed (solid)
60: support roll 65: spray
70: pinch roll 80: strand
81: solidified shell 82: unsolidified molten steel
83: tip 85: solidification completion point
90: cutting machine 91: cutting point
100: predictor 110: memory
130: input unit 150: speed detection unit
170: display unit 190: control unit
Claims (11)
상기 메모리에 저장된 파우더의 물성 중 연소에 의해 가스를 발생시킬 수 있는 인자와 주조속도를 이용하여 가스발생지수를 계산하고, 계산된 상기 가스발생지수를 이용하여 응고쉘의 핀홀 발생 가능성을 예측하는 제어부;를 포함하는 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치.
A memory storing operating variable data on properties and casting speeds of mold powders for each steel type input from the outside; And
A control unit that calculates a gas generation index by using a casting rate and a factor capable of generating gas by combustion among physical properties of the powder stored in the memory, and predicts the pinhole generation probability of a solidification shell using the calculated gas generation index. Pinhole defect prediction device of the solidification shell in the playing process including;
상기 제어부는 계산된 상기 가스발생지수와 설정된 상수값을 이용하여 상기 핀홀발생지수를 획득하고, 획득된 상기 핀홀발생지수로 응고쉘의 핀홀 발생 가능성을 예측하는 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치.
The method according to claim 1,
The control unit obtains the pinhole generation index by using the calculated gas generation index and the set constant value, and pinhole defect prediction device of the solidification shell in the playing process for predicting the pinhole occurrence probability of the solidification shell with the obtained pinhole generation index .
상기 메모리에 저장된 파우더의 물성은 C total, CO2 발생량 및 LOI(Loss of Ignition)을 포함하는 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치.
The method according to claim 1,
Physical properties of the powder stored in the memory pinhole defect prediction device of the solidification shell in the playing process including the C total, CO 2 generation amount and LOI (Loss of Ignition).
상기 제어부는 파우더의 물성을 주조속도로 나누어서 가스발생지수를 계산하는 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치.
The method according to claim 1,
The control unit pinhole defect prediction device of the solidified shell in the playing process for calculating the gas generation index by dividing the physical properties of the powder by the casting speed.
상기 상수값은 가스발생지수와 실제 핀홀 결함 간의 상관관계에 의해 도출된 값인 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치.
The method according to claim 2,
And said constant value is a value derived by a correlation between a gas generation index and an actual pinhole defect.
상기 주조속도를 핀치롤의 회전수를 통해 실시간으로 검출하고, 검출된 주조속도를 상기 메모리에 저장하게 되는 주속검출부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 주속검출부를 통해 검출한 주조속도와 상기 메모리에 저장된 파우더의 물성을 이용하여 가스발생지수를 계산하는 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측장치.
The method according to claim 1,
The main speed detection unit for detecting the casting speed in real time through the rotational speed of the pinch roll, and stores the detected casting speed in the memory,
The control unit pinhole defect prediction device of the solidification shell in the playing process for calculating the gas generation index by using the casting speed and the physical properties of the powder stored in the memory detected by the main speed detection unit.
상기에서 계산된 가스발생지수와 설정된 상수값을 이용하여 핀홀발생지수를 계산하는 단계; 및
상기에서 계산된 핀홀발생지수를 이용하여 응고쉘의 핀홀 발생 가능성을 예측하는 단계;를 포함하는 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측방법.
Calculating a gas generation index by using a casting speed and a factor capable of generating gas by combustion in physical properties of the mold powder;
Calculating a pinhole generation index by using the calculated gas generation index and the set constant value; And
Predicting the pinhole occurrence probability of the solidification shell using the pinhole generation index calculated above; Pinhole defect prediction method of the solidification shell in the playing process comprising a.
상기 몰드 파우더의 물성은 C total, CO2 발생량 및 LOI(Loss of Ignition)을 포함하는 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측방법.
The method of claim 7,
Physical properties of the mold powder C total, CO 2 generation amount and LOI (Loss of Ignition) comprising a pinhole defect prediction method of the solidified shell in the playing process.
상기 가스발생지수는 파우더의 물성을 주조속도로 나누어서 획득하는 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측방법.
The method of claim 7,
The gas generation index is pinhole defect prediction method of the solidification shell in the playing process obtained by dividing the physical properties of the powder by the casting speed.
상기 가스발생지수(GGI; Gas Generation Index)는 아래 수학식 1에 의해 산출되는 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측방법.
수학식 1
단, Vc[m/min]는 주조속도이고, C total[%]은 파우더의 용융 속도를 조절하는 인자이고, CO 2 발생량[%]은 카본 연소시 대기 중에서 공급되는 O2와 반응하여 생성되는 가스량이고, LOI(Loss Of Ignition)[%]는 파우더의 용융시 연소에 의해 발생되는 파우더의 무게 감소량임.
The method of claim 7,
The gas generation index (GGI) is a pinhole defect prediction method of the solidification shell in the playing process is calculated by the following equation (1).
Equation 1
However, Vc [m / min] is the casting speed, C total [%] is a factor controlling the melting rate of the powder, and the amount of CO 2 generated [%] is generated by reacting with O 2 supplied in the atmosphere during carbon combustion. The amount of gas, LOI (Loss Of Ignition) [%] is the amount of weight loss of the powder caused by combustion when melting the powder.
상기 핀홀발생지수(PGI)는 아래 수학식 2에 의해 산출되며, 제1 상수값은 제2 상수값보다 큰 수인 연주공정에서 응고쉘의 핀홀 결함 예측방법.
수학식 2
단, GGI는 가스발생지수임.The method of claim 7,
The pinhole generation index (PGI) is calculated by Equation 2 below, wherein the first constant value is a number greater than the second constant value pinhole defect prediction method of the solidification shell in the playing process.
Equation 2
However, GGI is the gas generation index.
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