KR20130071551A

KR20130071551A - 주편 절단 방법

Info

Publication number: KR20130071551A
Application number: KR1020110138811A
Authority: KR
Inventors: 김진황; 김지준
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-07-01
Also published as: KR101376567B1

Abstract

본 발명은 몰드에서 연속적으로 인출되는 주편의 온도 계측값과 주편의 주조속도를 이용하여 주편의 절단길이를 정확하게 연산할 수 있는 주편 절단 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 주편 절단 방법은 몰드에서 연속적으로 주조되는 주편을 절단하는 방법으로서, 몰드에서 주조되어 인출되는 주편 이동경로의 일지점(P0) 온도를 파이로미터를 이용하여 연속적으로 계측하는 단계와; 상기 주편이 이동경로를 따라 인출되는 도중 상기 파이로미터에서 계측되는 온도의 편차(ΔT)가 설정값과 일치하는 지점을 주편의 시작지점(P1)으로 인지하는 단계와; 상기 주편의 주조속도를 이용하여 주편의 시작지점(P1)으로부터 설정된 주편길이(L1)만큼 이격된 절단지점(P2)를 연산하는 단계와; 절단기를 주편의 주조속도와 동일하게 이동시키면서 인지된 절단지점(P2)을 절단하는 단계를 포함한다.

Description

주편 절단 방법{METHOD FOR CUTTING SLAB}

본 발명은 주편 절단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 몰드에서 연속적으로 인출되는 주편의 온도 계측값과 주편의 주조속도를 이용하여 주편의 절단길이를 정확하게 연산할 수 있는 주편 절단 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철공장에서는 제선공정 및 제강공정을 거쳐 생산된 용강을 이용하여 연속주조공정에서 반제품인 주편을 생산하고, 생산된 주편은 압연공정에서 소비자가 원하는 두께의 코일로 생산된다.

도 1은 일반적인 연주설비를 개략적으로 보여주는 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 제강공정에서 정련된 용강(1)을 래들(10)에 담아서 연속주조공장으로 이동시킨 다음 턴디쉬(20)의 상부에 위치시킨다. 그리고, 래들(10)에 수용된 용강(1)은 쉬라우드 노즐(11)을 통하여 턴디쉬(20)로 주입하고, 턴디쉬(20)에서 주입된 용강(1)은 침지노즐(21)을 통하여 몰드(30)에 연속적으로 주입시킨다. 몰드(30)에 공급된 용강(1)은 몰드(30)를 통과하면서 1차 냉각된 다음 인출되어 다수의 세그먼트롤(40)에 의해 압하되는 동시에 표면에 냉각수가 살수되면서 2차 냉각됨에 따라 주편(2)으로 제조된다.

이렇게 연속적으로 주조된 주편(2)은 절단기(50)에 의하여 소정의 길이로 절단되고 이송 롤러(60)에 의하여 후속 공정인 압연공정으로 이송된다.

연주공정에서 제조된 주편(2)은 절단기(50)에 의해 절단되는 길이의 편차를 저감시킴에 따라 후속공정인 압연공정에서 단중에 의한 생산성 향상 효과를 얻을 수 있다.

종래에 주편의 절단길이를 계측하는 방법은 주편이 이동되는 경로 상에 측정 롤(measuring roll)을 설치하고, 주편이 이동되는 동안 측정 롤이 주편의 표면에서 구름운동되는 동안 측정 롤의 회전수를 계측하여 이를 길이로 환산하는 방법이었다.

그러나, 측정 롤은 사용횟수가 증가할수록 주편과의 마찰로 인해 표면에 마모가 발생되고, 마모되는 양이 증가할수록 측정되는 길이의 편차가 늘어난다. 예를 들어 측정 롤의 직경이 318.3mm일 때 1mm 직경이 마모되는 경우, 측정 롤이 한바퀴 회전할때마다 1000mm기준으로 3mm의 오차가 발생된다.

또한, 주편의 절단길이를 계측하는 방법은 레이져 거리센서를 이용하여 주편 길이의 측정이 가능하나, 이는 주편을 절단한 이후에 주편의 양끝을 레이져 거리센서로 측정하는 것이기 때문에 주편을 절단하기 전에 주편의 절단길이를 계측하는 경우에는 이 방법을 적용하는 것이 불가능하였다.

종래 측정 롤 또는 레이져 거리센서를 이용하여 주편의 절단길이를 계측하는 장치 및 방법에 대해서는 "연주 슬라브 절단장치 및 방법(등록특허 10-0442644)"에서 구체적으로 공지되어 있다.

등록특허 10-0442644 (2004. 07. 22)

본 발명은 비접촉식으로 주편의 절단길이를 정확하게 도출할 수 있도록 하는 주편 절단길이 연산방법을 제공한다.

특히, 파이로미터에 의해 측정되는 주편의 온도와 주편의 주조속도를 이용하여 주편의 절단길이를 도출할 수 있도록 하는 주편 절단길이 연산방법을 제공한다.

또한, 파이로미터를 이용하여 주편의 시작점과 끝점의 온도를 측정하고, 이를 이용하여 주편의 냉각시 발생되는 수축에 의한 절단길이 편차를 보상할 수 있는 주편 절단길이 연산방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 주편 절단 방법은 몰드에서 연속적으로 주조되는 주편을 절단하는 방법으로서, 몰드에서 주조되어 인출되는 주편 이동경로의 일지점(P0) 온도를 파이로미터를 이용하여 연속적으로 계측하는 단계와; 상기 주편이 이동경로를 따라 인출되는 도중 상기 파이로미터에서 계측되는 온도의 편차(ΔT)가 설정값과 일치하는 지점을 주편의 시작지점(P1)으로 인지하는 단계와; 상기 주편의 주조속도를 이용하여 주편의 시작지점(P1)으로부터 설정된 주편길이(L1)만큼 이격된 절단지점(P2)를 연산하는 단계와; 절단기를 주편의 주조속도와 동일하게 이동시키면서 인지된 절단지점(P2)을 절단하는 단계를 포함한다.

상기 주편의 시작지점을 인지하는 단계에서 상기 설정값은 200℃인 것을 특징으로 한다.

상기 파이로미터를 이용하여 이송되는 주편의 절단지점 온도(T2)를 계측하는 단계와; 상기 주편의 시작지점 온도(T1)와 주편의 절단지점 온도(T2)를 이용하여 주편의 냉각시 수축에 따른 길이 편차를 보상하여 설정된 주편길이(L1)를 보정하는 단계를 포함한다.

상기 설정된 주편길이를 보정하는 단계에서 상기 주편의 냉각시 수축에 따른 길이 편차를 보상한 설정된 주편길이(L1)는 하기의 [수학식 1]에 의해 연산되는 것을 특징으로 한다.

[수학식 1]

L1 = L2×(0.002×(T2-T1) + 0.997)

본 발명의 실시예들에 따르면, 파이로미터를 사용하여 주편의 온도를 측정하여 주편의 시작지점을 산출하고, 주편의 주소속도를 이용하여 주편의 절단지점을 산출함에 따라 주편에 직접적인 접촉없이 비접촉식으로 주편의 절단길이를 정확하게 연산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 주편의 시작지점과 절단지점의 온도차이를 이용하여 절단길이를 보정함에 따라 주편의 절단길이 편차를 저감하여 후속공정인 압연공정에서 단중에 의한 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 연주설비를 개략적으로 보여주는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주편 절단 방법을 실시하기 위한 연주설비를 보여주는 개략도이며,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 주편 절단길이 연산방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 주편의 시작지점에서 계측된 온도차이에 따른 길이편차를 보여주는 그래프이며,
도 5는 주편의 냉각시 수축에 따른 길이 편차를 보상한 실제 주편 절단길이를 연산하는 수학식을 도출하기 위한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 몰드에서 연속적으로 인출되는 주편을 소정의 길이로 절단하는 경우에 절단길이 편차를 저감시켜 후속공정인 압연공정에서의 단중에 의한 스트립의 생산성을 향상시키기 위한 주편 절단길이의 연산방법에 관한 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 주편 절단 방법을 구현하기 위한 연주설비에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주편 절단 방법을 실시하기 위한 연주설비를 보여주는 개략도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연주설비는 세그먼트롤(40)에 이어서 주편(2)을 이송시키는 이송 롤러(60)가 구비되고, 상기 이송 롤러(60)를 따라 상기 주편(2)과 함께 이동되면서 주편(2)의 일지점을 절단하는 절단기(50)를 포함한다. 이때 상기 절단기(50)에는 주편(2)의 온도를 측정할 수 있도록 파이로미터(pyrometer)(100)가 함께 구비되어 절단기(50)와 일체로 이동된다.

상기 파이로미터(100)는 고온 측정에 사용하는 온도계로서, 금속이나 반도체의 저항 변화를 응용하는 저항온도계 외에 열전온도계, 바이메탈식 온도계, 아네로이드형 온도계 등이 있다.

상기와 같이 구성되는 연주설비를 이용하여 주편의 절단길이를 연산하여 주편을 절단하는 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 주편 절단길이 연산방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 몰드(30)에서 주조되어 인출되는 주편(2)의 이동경로 중 일지점(P0)의 온도를 파이로미터(100)를 이용하여 연속적으로 계측한다. 이때 파이로미터(100)로 측정하는 지점은 아직 주편(2)이 도착하지 않은 지점이기 때문에 상온수준의 온도(T0)가 측정된다.

이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이 주편(2)이 이송 롤러(60)를 따라 이동되어 파이로미터(100)가 측정하고 있는 지점을 통과하게 되는데, 주편(2)이 파이로미터(100)가 측정하고 있는 지점에 근접될수록 파이로미터(100)에서 측정되는 온도(T1)는 상승된다. 이때 파이로미터(100)에서 측정되는 주편의 온도(T1)와 이전에 파이로미터(100)에서 측정된 상온수준의 온도(T0)의 온도 편차(ΔT)가 설정값과 일치하는 지점을 주편(2)의 시작지점(P1)으로 인지한다.

이때 온도 편차의 설정값은 200℃인 것이 바람직하다. 이렇게 온도 편차의 설정값을 200℃로 한정한 이유를 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 주편의 시작지점에서 계측된 온도차이에 따른 길이편차를 보여주는 그래프로서, 도 4에 도시된 바와 같이 파이로미터(100)에 의해 측정된 주편(2)의 온도 편차값이 200℃인 경우에 주편(2)의 길이편차(주편 설정길이 - 주편 측정길이)가 가장 작게 나타났기 때문이다. 예를 들어 파이로미터(100)에서 측정되는 주편(2)의 온도(T1)와 이전에 파이로미터(100)에서 측정된 상온수준의 온도(T0)의 온도 편차(ΔT)가 100℃인 지점, 200℃인 지점, 300℃인 지점, 400℃인 지점 및 500℃인 지점을 주편(2)의 시작지점(P1)으로 인지한 경우에는 절단이 완료된 후 설정된 주편길이(L1)와 실제 절단된 주편길이(L2)의 차이가 계산하였고, 그 결과 온도 편차(ΔT)가 200℃인 지점을 주편(2)의 시작지점(P1)으로 인지한 경우에 길이편차 10mm로 가장 작게 나타났다.

한편, 파이로미터(100)를 이용하지 않고 종래의 측정 롤을 이용하여 주편(2)의 시작지점(P1)을 인지한 경우에는 길이편차가 70mm로 나타났다. 이 결과로 볼 때 파이로미터(100)에서 측정되는 주편(2)의 온도(T1)와 이전에 파이로미터(100)에서 측정된 상온수준의 온도(T0)의 온도 편차(ΔT)를 이용하여 주편(2)의 시작지점(P1)을 인지하는 방법은 종래의 측정 롤을 이용하는 경우보다 주편(2)의 길이편차를 감소시킬 수 있음이 증명되었다.

이렇게 주편(2)의 시작지점(P1)을 인지하였다면 이동되는 주편(2)의 속도, 즉 주조속도를 이용하여 주편(2)의 시작지점(P1)으로부터 공정에서 원하는 주편의 길이인 설정된 주편길이(L1)만큼 이격된 절단지점(P2)를 연산한다. 이때 절단지점(P2)은 설정된 주편길이(L1)를 주편(2)의 주조속도(V)에 대입하여 주편(2)이 이동되는 시간(t=L1/V)을 연산하고, 연산된 시간동안 주편(2)의 시작지점(P1)으로부터 이동된 지점을 주편의 절단지점(P2)로 인지하는 것이다.

이렇게 주편(2)의 절단지점(P2)가 인지되었다면 도 3c에 도시된 바와 같이 절단기(50)를 이용하여 인지된 절단지점(P2)의 절단을 시작한다. 이때 절단기(50)는 주편(2)의 주조속도와 동일하게 이동되면서 주편(2)을 절단하게 된다. 이에 따라 공정에서 원하는 길이의 주편(2)을 생산한다.

한편, 주편(2)은 이동 중에 계속하여 온도가 하락하기 때문에 온도 하락에 따른 부피 수축이 발생되고, 이에 따라 설정된 주편길이(L1)와 실제 절단된 주편길이(L2) 사이에는 수축에 따른 오차가 발생된다.

본 발명은 이러한 수축에 따른 주편길이의 오차를 저감시키기 위하여 열편상태의 주편길이와 냉편상태의 주편길이 사이의 관계를 도출하고, 이 관계식을 이용하여 공정에서 원하는 길이의 주편을 생산할 수 있도록 하였다.

도 5는 주편의 냉각시 수축에 따른 길이 편차를 보상한 실제 주편 절단길이를 연산하는 수학식을 도출하기 위한 그래프로서, 주편이 열편상태일 때의 길이와 냉각이 진행된 후 주편이 냉편상태일 때의 길이를 그래프로 나타내었고, 이 그래프에서 열편상태의 주편길이와 냉편상태의 주편길이 사이의 관계식을 도출하였고, 이를 하기의 [수학식 1]과 같다.

[수학식 1]

L2 = L1/(0.002×(T2-T1) + 0.997)

-> L1 = L2×(0.002×(T2-T1) + 0.997)

여기서, L2는 실제 절단된 주편길이(냉편상태)이고, L1은 설정된 주편길이(열편상태)이며, T2는 주편의 절단지점 온도이고, T1은 주편의 시작지점 온도임.

상기와 같이 [수학식 1]에 의해 실제 절단된 주편길이(L2)를 후속공정에서 원하는 길이를 획득하기 위하여, 도 3d와 같이 파이로미터(100)를 이용하여 이송되는 주편의 절단지점(P2) 온도(T2)를 계측한다. 그리고, 상기 주편(2)의 시작지점 온도(T1)와 주편(2)의 절단지점 온도(T2) 및 후속공정에서 원하는 실제 절단된 주편길이(L2)를 상기 [수학식 1]에 대입하여 주편(2)의 냉각시 수축에 따른 길이 편차를 보상하여 설정된 주편길이(L1)를 연산하여 적용시킨다.

이렇게 주편(2)의 냉각시 수축에 따른 길이 편차까지 보상하여 설정된 주편길이(L1)를 이용하여 주편(2)의 절단지점(P2)를 인지한 상태에서 주편(2)을 절단하게 되면 실제 절단된 주편길이(L2)를 최대한 후속공정에서 원하는 주편길이로 생산할 수 있는 것이다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

1: 용강 2: 주편
10: 래들 11: 쉬라우드 노즐
20: 턴디쉬 21: 침지노즐
30: 몰드 40: 세그먼트롤
50: 절단기 60: 이송 롤러
100: 파이로미터(pyrometer)

Claims

몰드에서 연속적으로 주조되는 주편을 절단하는 방법으로서,
몰드에서 주조되어 인출되는 주편 이동경로의 일지점(P0) 온도를 파이로미터를 이용하여 연속적으로 계측하는 단계와;
상기 주편이 이동경로를 따라 인출되는 도중 상기 파이로미터에서 계측되는 온도의 편차(ΔT)가 설정값과 일치하는 지점을 주편의 시작지점(P1)으로 인지하는 단계와;
상기 주편의 주조속도를 이용하여 주편의 시작지점(P1)으로부터 설정된 주편길이(L1)만큼 이격된 절단지점(P2)를 연산하는 단계와;
절단기를 주편의 주조속도와 동일하게 이동시키면서 인지된 절단지점(P2)을 절단하는 단계를 포함하는 주편 절단 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 주편의 시작지점을 인지하는 단계에서 상기 설정값은 200℃인 것을 특징으로 하는 주편 절단 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 파이로미터를 이용하여 이송되는 주편의 절단지점 온도(T2)를 계측하는 단계와;
상기 주편의 시작지점 온도(T1)와 주편의 절단지점 온도(T2)를 이용하여 주편의 냉각시 수축에 따른 길이 편차를 보상하여 설정된 주편길이(L1)를 보정하는 단계를 포함하는 주편 절단 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 설정된 주편길이를 보정하는 단계에서 상기 주편의 냉각시 수축에 따른 길이 편차를 보상한 설정된 주편길이(L1)는 하기의 [수학식 1]에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 주편 절단 방법.
[수학식]
L1 = L2×(0.002×(T2-T1) + 0.997)