KR20150033718A - 연속으로 주조된 금속 제품의 액체 원뿔체의 폐쇄 위치를 포함하는 주조 라인의 구간을 결정하는 방법 - Google Patents

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Abstract

주조 라인의 구간이 연속 주조된 금속 제품의 액체 원뿔체의 폐쇄 위치를 포함하는지 여부를 판정하기 위한 방법에 있어서, 주조 라인이 제공되며 이는
- 액체 금속을 수용하며 메니스커스가 규정되는 잉곳 주형,
- 롤이 구비된 하나 이상의 경압하 기기,
- 상기 하나 이상의 경압하 기기를 작동하기 위한 작동 실린더,
- 적어도 두 적용 영역을 포함하며, 상기 진동 적용 영역은 상기 하나 이상의 경압하 기기 내에 배치되며, 상기 진동은 작동 실린더에 의해 상기 하나 이상의 경압하 기기의 롤에 의해 얻어지며,
상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
a) 상기 적어도 두 적용 영역에 의하여 순차적으로 상기 주조 제품에 상기 주조 라인을 따라 진동이 적용되는 단계;
b) 상기 잉곳 주형에서의 상기 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 검출되는 단계;
c) 상기 잉곳 주형에서의 상기 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 적어도 두 적용 영역의 진동 주파수와 비교되는 단계.

Description

연속으로 주조된 금속 제품의 액체 원뿔체의 폐쇄 위치를 포함하는 주조 라인의 구간을 결정하는 방법{METHOD FOR DETERMINING A STRETCH OF CASTING LINE INCLUDING THE CLOSING POSITION OF THE LIQUID CONE OF A CONTINUOUSLY CAST METAL PRODUCT}
본 발명은 슬라브, 블룸 또는 빌렛 등과 같은 금속 제품의 연속 주조 중 특정 주조 라인의 구간이 액체 원뿔체의 폐쇄 위치를 포함하는지의 여부를 판정하기 위한 방법에 관한 것이다.
주조된 금속 제품들, 예를 들면, 슬라브, 블룸 또는 빌렛들의, 두께 감소를 위한 압축 공정은 종래기술로부터 알려져 있으며, 주조된 금속 제품은 잉곳 주형(ingot mold)의 피트(feet)에 있는 롤의 하류 영역에서 코어가 아직 액상 또는 부분적 액상일 때 두께 감소 동작의 대상이 된다. 이러한 압축 동작은 주조 제품의 "액체 코어 감소" 또는 "경압하(soft reduction)"라고도 하며, 결정 장치의 하류에서 이루어지며, 이에 따라 연속 주조 장치의 출구에서 결정 장치에 의하여 제공된 주조 제품보다 작은 두께를 얻게 된다.
액상 또는 부분적 액상인 코어의 두께 감소의 주요 이점들은 다음과 같은 것들을 얻을 수 있는 것이다:
-미리 결정된 크기보다 큰 크기를 갖는 결정 장치를 사용하여 주조 장치의 출구에서 상기 미리 결정된 크기(예를 들면, 두께)의 주조 제품;
- 내부의 응고 조직의 미세화뿐만 아니라 주조 제품의 중앙 영역에서의 편석 개선.
효과적이기 위하여서는, 액상 또는 부분적 액상인 코어가 주조 제품에 남아 있을 때까지 경압하가 주조 제품의 연속적, 제어된 두께 감소와 함께 이루어져야 하며, 이와 같은 상태는 관심의 주조 제품 세크먼트의 실질적으로 원뿔인 감소 프로필로 얻을 수 있다.
액체 풀 제어 시스템(Liquid Pool Control System, LPCS)로도 알려진 인라인 계산 수치 모델은 주조 제품의 열 프로필과 액체 원뿔체의 응고 길이를 결정하는 데에 사용되며, 경압하 제어를 지원하여 최적의 두께 감소 프로필을 식별하며 최대 동작 유연성을 얻는다. 이러한 수치 모델은 작동 매개 변수(턴디쉬(tundish)에서 과열하는 액체 강, 1차 냉각 및 2차 냉각, 강종, 주조 속도)를 사용하며 냉각 프로필을 제어할 수 있으며, 이에 따라 액체 원뿔체, 인라인 및 경압하 공정에 참여하는 주조 라인 롤들 간의 개구부의 길이를 제어할 수 있다.
냉각 프로필이 최적이 아닌 경우에, 응고 공정을 최적화하기 위하여서 동일한 시스템이 2차 냉각, 즉, 결정 장치의 하류에서 이루어지는 냉각 단계도 제어할 수 있다. 이에 따라 응고 공정 전체가 중앙 편석을 감소시키기 위한 중앙 등축 분획(equiaxial fraction)을 미리 결정하는 것으로 제어될 수 있다: 등축 분획의 증가에 따라 편석이 감소하는 것은 물론이다.
수치 모델(LPCS)은 본질적으로 제품의 화학적-물리적 특성에 기초하며, 모든 공정 파라미터를 연속적으로 취득함으로써, 열 프로필 및 응고 프로필을 계산한다.
열 프로필에 관하여서, 표면 온도 게이지(예를 들면, 고온계, 열전쌍 등)는 모델을 검증하기 위해 삽입될 수 있다.
응고된 두께 계산의 정확성을 평가하기 위한 방법으로서, 한 방법은 액체 원뿔체의 폐쇄 위치에 있는 두 개의 절반 스킨의 실제 만남 지점, 즉, 키스 지점이라고도 불리는, 주조 제품의 최종 응고점을 식별하는 것으로 구성된다.
슬라브의 최종 응고점을 검출하는 방법은 한국공개특허 제2001-0045770호에 기재되어 있으며, 이는 결정 장치에서 철강 수준을 분석하는 단계와 주조 라인을 따라 벌지(bulge)를 검출하는 단계를 포함한다. 상기 문서에 기재된 방법은 촉수를 배치하는 것을 제안하며, 파라미터의 변화에 의하여 결정되는 여러 주조 조건에서 이러한 분석을 수행하기 위해 주조 라인의 다양한 지점에서 슬래브 상에 벌지의 존재를 확인하며, 상기 파라미터는 다음과 같다: 턴 디쉬에서 과열되는 액체 강, 1차 및 2차 냉각, 강종 및 주조 속도. 또한, 문서는 벌지가 측정된 지점에 액체 원뿔체가 아직 존재하는지, 또는 더 상류로 폐쇄되었는지를 추론하기 위하여서 검출된 벌지와 결정 장치에서 레벨 변동 간의 상관 관계를 분석하는 단계를 포함한다. 액체 원뿔체 단이 식별될 수 있는 특정 지점를 얻기 위하여서, 여러 번의 벌지 측정이 수행되어야하며, 이에 따라 주어진 주조 조건을 위하여서 측정 도구를 다양한 관심 지점으로 옮겨야할 필요가 있다(이는 주조 공정 도중에는 불가능하다). 대안적으로, 주조 조건들(즉, 주조 속도)를 변경하여 벌지 검출 지점에 응고가 끝나도록 유도하는 것은 가능할 수 있다. 하지만, 이러한 접근은 운영하는 입장에서 "최적"으로 간주된 동작 조건을 위한 액체 원뿔체 단을 결정하기 위한 재귀적인 공정을 요구하기 때문에 바람직하지 않다.
상업적으로는 "캐스터크라운(Castercrown)"으로 알려진 또 다른 방법은, 잉곳 주형 출구에서 슬래브의 최종 응고점을 검출하는 것으로 알려져 있다. 이 공정은 캐스터크라운 롤이라고 불리는 특정 롤로 주조 라인을 장비하는 것과, 대응되는 지지 및 제어 구조체로 구성되며; 구조 강도와 진동에 있어서 슬라브의 반응을 평가하도록 상기 롤에 의해 임펄스가 슬라브로 전송된다. 얻어진 탄성 반응에 따라, 액체 코어가 발진 작용점에 존재하는지 또는 그 대신에 슬라브가 완전히 응고되었는지의 여부를 추론하는 것이 가능하다. 이러한 방법을 위해서도 라인은 추가적인 장치로 장비되어야 한다. 특히, 주조 라인 상에 통상적으로 장착되는 롤 (예를 들면, 핀치 롤) 대신 캐스터크라운 롤이 배치되어야 한다. 한국공개특허 제2001-0045770호에 기재된 방법에서와 같이, "캐스터크라운" 방법도 주조 라인의 다른 지점에서의 검사를 실시하기 위해 캐스터크라운 롤을 이동시키는 것이 요구된다. 대안적으로, 다수의 캐스터크라운 롤은 비례적으로 과도한 비용으로 사용될 수 있다. 또한, 후자의 경우, 주조 라인을 따라 적절한 슬라브 봉쇄를 제공하는 것에 있어서 제한이 있다.
본 발명의 주요 목적은 경압하 공정을 적용하는 연속 주조 장치 상에 통상적으로 설치된 장비만을 사용하여 경압하 롤에 의한 두께 감소의 최적 프로필을 규정하도록 슬라브, 블룸 또는 빌렛 등의 연속 주조 금속 제품의 최종 응고점을 포함한 주조 라인의 짧은 구간을 정확하게 식별하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 이에 따라 주조 라인의 구간이 연속 주조 금속 제품의 액체 원뿔체의 폐쇄 위치를 포함하는지의 여부를 판정하는 방법에 의하여 상술된 목적을 달성하는 것을 제안하며, 여기서 제공된 주조 라인은 다음을 포함한다:
-액상 금속을 수용하며 메니스커스(meniscus)가 규정되는 잉곳 주형,
-롤이 구비된 하나 이상의 경압하 기기,
-상기 하나 이상의 경압하 기기를 작동시키기 위한 실린더,
-주조 라인에 따라 주기적인 진동 임펄스가 적용된 적어도 두 적용 영역, 상기 적어도 두 영역은 상기 주조 라인의 구간의 단부 영역을 규정하며,
상기 방법은 청구항 제 1 항에 따라 다음의 단계들을 포함한다:
a) 순차적으로 제 1 작동 실린더에 의해 표시되는 제 1 적용 영역에 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되어, 이에 따라 주조 제품에 제 1 진동이 발생되고, 그 다음에는 제 2 작동 실린더에 의해 표시되는 제 2 적용 영역에 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되어, 이에 따라 주조 제품에 제 2 진동이 발생되는 단계;
b) 상기 제 1 주기적 진동 임펄스의 적용 및 상기 제 2 주기적 진동 임펄스의 적용 동안에 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 검출되는 단계;
c) 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 1 주기적 진동 임펄스의 적용 동안 제 1 적용 영역의 진동 주파수와 비교되고, 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 2 주기적 진동 임펄스의 적용 동안 제 2 적용 영역의 진동 주파수와 비교되는 단계로서, 여기서 단계 c)는 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 신호의 주파수 스펙트럼(spectrum)이 각각 제 1 작동 실린더 및 제 2 작동 실린더의 위치 또는 힘의 주파수 스펙트럼들과 비교되어 수행되며; 이를 통하여서 비교된 스펙트럼들이 중첩될 수 있을 경우에, 주기적 진동 임펄스가 적용된 영역에서 주조 제품에 액체 코어가 존재하며, 이와 다를 경우에는 상기 영역에서 주조 제품은 완전히 응고되어 있으며,
이를 통하여, 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 제 1 적용 영역의 진동 주파수와 비교됨으로써 비교된 스펙트럼들이 중첩될 수 있을 경우에, 그리고 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 제 2 적용 영역의 진동 주파수와 비교됨으로써 비교된 스펙트럼들이 중첩될 수 없을 경우에, 제 1 영역에서 주조 제품에 액체 코어가 존재하면서 제 2 영역에서 주조 제품은 완전히 응고되며, 액체 원뿔체의 폐쇄 위치는 이에 따라 상기 주조 라인의 구간에 포함된다.
제 1 주기적 진동 임펄스와 제 2 주기적 진동 임펄스는 동일한 것이 바람직하다.
본 발명에 대상이 되는 방법은 유압 실린더에 의하여 주조 제품에 대해 위치 또는 힘을 변경시킬 수 있는 주조 라인에 따르는 롤들에 의해 주조 제품(슬라브 또는 블룸 또는 빌렛)에 적용된 주기적 진동 임펄스, 예를 들면 정현곡선(sinusoidal)의 주기적 진동 임펄스에 따르는 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 주파수 분석에 기초한다.
슬라브의 경우에, 상기 정현곡선형 임펄스는 클램핑(clamping) 실린더로도 알려진 경압하 롤 세그먼트들의 작동 실린더에 의하여 적용될 수 있다. 대안적으로, 임펄스는 경압하 세그먼트 내에 전동 롤(핀치 롤)에 의하여 적용될 수도 있고, 자동 작동 실린더가 구비될 수 있다.
블룸 또는 빌렛의 경우, 상기 정현곡선의 임펄스는 추출기 롤(핀치 롤)의 작동 실린더에 의하여 적용될 수 있다.
주조 제품의 액체 원뿔체의 폐쇄 지점이 추정된 위치 또는 온라인 수치 모델에 의해 계산된 위치에, 존재하는 시점에 국소화된 것을 확인하기 위하여, 또는 처음부터 상기 폐쇄 지점을 포함하는 주조 라인의 구간을 판정하기 위하여, 방법은 주조 라인에 따라 롤의 유압 실린더에 의해 두 개 이상의 영역에 진동 또는 임펄스를 주조 제품에 적용하는 단계와 상기 유압 실린더에 의해 적용된 (위치 또는 힘에 참조된) 진동 주파수가 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨에서 측정된 진동 주파수와 비교되는 단계를 포함한다. 두 개의 주파수들(유압 실린더의 위치 또는 힘 및 잉곳 주형에서의 레벨)이 대응되면, 즉 스펙트럼들이 중첩될 수 있을 경우에 액체는 아직 주조 제품 내에 존재한다. 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 주파수 스펙트럼에서 유압 실린더의 진동 주파수가 검출(푸리에 변환의 분석 또는 FFT)되지 않을 경우에, 주조 제품은 완전히 응고된다.
잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 적용 영역의 힘 또는 위치에 의해 검출된 진동 주파수의 트렌드에 대응되는 트렌드를 가지면 두 주파수 스펙트럼들은 중첩될 수 있다. 특히, 두 주파수 스펙트럼들은 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 주파수의 주요 피크가 +/-0,04Hz, 바람직하게는 +/-0,02Hz의 공차 내의 경압하 세그먼트의 고유주파수(eigenfrequency) 또는 핀치 롤 진동과 매치 될 때 중첩될 수 있는 것으로 간주된다. 세그먼트 또는 핀지 롤 진동 주파수의 동작 범위는 0,01 Hz-1 Hz로, 0,1mm에서 최대 10mm의 진폭 범위를 갖는다.
바람직하게는, 본 발명의 방법으로, 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨은 주조 공정을 부정적으로 영향을 미칠 수 있는 현저한 변경에 대해 영향을 받지 않으며, 이는 작동된 유압 실린더에 의하여 부과된 진동의 힘 또는 진폭이 낮으므로, 그리고 특별히 잉곳 주형에서의 레벨의 제어 시스템이 모든 동작 주조 조건에서 최적의 범위 내에서 실제 레벨을 유지할 수 있는 진동 주파수가 사용되기 때문이다.
따라서, 본 발명의 방법은 주조 공정과 관련된 간섭을 발생시키지 않으면서, 대신에 주조 제품의 최종 품질을 향상시킨다.
본 발명의 방법은 온라인 수치 모델에 의해 제공된 예측으로부터 또는 초기 기준 없이 시작하여 액체 원뿔체의 폐쇄 지점을 수용하는 주조 라인의 좁은 구간을 찾는 데에 사용될 수 있다.
첫 번째 경우에서 수치 모델로 액체 원뿔체의 이론적인 폐쇄 지점이 계산되면, 본 발명의 방법으로 상기 이론의 이론적인 폐쇄 지점의 상류에서 하나의 적용 영역을 먼저 진동한 후, 상기 이론적인 폐쇄 지점의 하류에서 하나의 적용 영역을 진동하는 단계가 제공되어, 상기 두 진동 적용 영역 사이에 액체 원뿔체의 실제 폐쇄 지점이 포함되었는지가 확인되도록 한다. 예측이 정확한 경우에는, 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수와 제 1 적용 영역의 위치 또는 힘의 진동 주파수가 대응될 것이며, 반면에 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수와 제 2 적용 영역의 것은 대응하지 않을 것이다.
두 번째 경우에서, 또는 두 적용 영역에 수행한 분석이 수치 모델의 결과가 부정확하다는 것을 나타내는 경우에서, 주조 라인 전체 또는 이의 제한된 영역이 분석될 수 있다. 이와 같은 경우에서는, 모든 관심의 후속 적용 영역은 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨에서 검출된 진동 주파수와 대응되지 않는 적용 영역이 식별될 때까지 하나씩 차례대로 진동될 것이다.
주조 제품에 있는 액체 원뿔체의 폐쇄 지점을 포함하는 주조 라인의 좁은 구간이 정확하게 설정되면, 액체 원뿔체가 폐쇄되는 실제 위치에서 경압하를 실질적으로 종료되도록 주조 라인의 상기 구간의 상류 및 하류에 (슬라브 주조를 위한) 경압하 롤 세그먼트 또는 (블룸 또는 빌렛 주조를 위한) 핀치 롤은 모두 정리되고 위치될 수 있어, 이에 따라 주조 장치 출구에서 요구되는 슬라브/블룸/빌렛 두께를 갖고 키스 지점을 도달하도록 주조 라인 구성요소들 간의 모든 두께들이 설정되며, 주조 제품 내에 우수한 품질을 보장한다.
본 발명에 따르는 방법은 다음과 같은 이점들을 갖는다:
- 경압하 기기 및 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 자동 제어 기기가 제공된 연속 주조 장치 상에 이미 존재하기 때문에 추가적인 장비가 필요 없으며;
- 기존의 자동화(PLC)에 의하여 관리될 수 있는 추가적인 소프트웨어가 충분하며;
- 주조 공정에서의 간섭이 없으며, 최종 제품의 품질이 위협되지 않으며;
- 주조 매개 변수들이 다양해도 키스 지점을 포함하는 주조 라인의 좁은 구간을 정확하게 찾는 것을 허용하고;
- 주조 라인의 상기 구간의 실제 위치가 매우 신속하게 식별된다.
종속항들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위한 것이다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 연속 주조된 금속 제품의 액체 원뿔체의 폐쇄 위치를 포함하는 주조 라인의 구간을 판정하기 위한 방법의 바람직한, 그러나 배타적이지 않은 실시예의 상세한 설명에 비추어 명백해질 것이며, 이는 첨부된 도면을 참조하여 비 제한적인 예시로서 도시된다:
도 1a는 경압하 롤 세크먼트가 구비된 슬라브를 주조하기 위한 연속 주조 장치의 단면도이다;
도 1b는 핀치 롤이 구비된 블룸 또는 빌렛을 주조하기 위한 연속 주조 장치의 단면도이다;
도 1c는 핀치 롤 및 경압하 롤 세그먼트가 구비된 블룸 또는 빌렛을 주조하기 위한 연속 주조 장치의 부분 단면도이다;
도 2a는도 1a에 있는 경압하 롤 세그먼트의 사시도이다;
도 2b는 더한 경압하 롤 세그먼트의 단면도이다;
도 3은 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨, 키스 지점의 상류 롤 세그먼트의 작동 실린더의 위치, 및 키스 지점의 하류 롤 세그먼트의 작동 실린더의 위치를 나타내는 예시적인 차트이다;
도 4a는 적용 영역에 액체 부분이 주조 제품에 존재하는 경우의 예시에서 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수 및 상기 적용 영역의 힘 또는 위치에 의해 검출된 진동 주파수를 나타내는 차트이다;
도 4b는 적용 영역에 주조 제품이 완전히 응고된 경우의 예시에서 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수 및 상기 적용 영역의 힘 또는 위치에 의해 검출된 진동 주파수를 나타내는 차트이다.
도면에서 참조 번호는 동일한 부재 또는 구성요소를 식별한다.
주조 라인의 구간이 연속 주조 금속 제품의 액체 원뿔체의 폐쇄 위치를 포함하는지를 판정하기 위한 방법, 본 발명의 목적은 경압하 공정을 적용하는 연속 주조 장치에 통상적으로 설치되는 종래 장비만을 사용하는 것을 포함한다.
도 1a는 잉곳 주형(2)의 하류 경압하 롤 세그먼트(3) 복수 개를 포함하는 슬라브를 주조하는 연속 주조 장치(1)를 도시한다.
도 2a는 상기 경압하 세크먼트(3) 중 하나를 도시하며, 이는 세그먼트의 네 개의 작동 (클램프 하는) 실린더(5, 5'), 고정 측(7) 상에 "n"개의 롤(6) 및 슬라브(10)의 이동가능한 수용 측(7') 상에 "n" 롤(6')을 포함한다.
세그먼트(3)의 입구에서 두 작동 실린더(5)는 작동 실린더의 제 1 쌍을 형성하는 와중에, 세그먼트(3)의 출구에서 두 작동 실린더(5')가 작동 실린더의 제 2 쌍을 형성한다.
본 발명의 방법의 제 1 변형예는 경압하 세그먼트(3)의 작동 실린더(5, 5')의 제 1 쌍 및 제 2 쌍이, 주조 제품 상에, 진동 또는 주기적인 임펄스, 예를 들면 정현곡선형의 임펄스의 후속 적용 영역으로 사용되는 단계를 포함한다. 이러한 제 1 변형예는 후술되는 단계들을 포함한다:
-순차적으로 작동 실린더(5)의 제 1 쌍에 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되어 이에 따라 주조 제품 상에 제 1 진동이 발생되고, 그 다음에 작동 실린더(5')의 제 2 쌍에 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되어 이에 따라 주조 제품 상에 제 2 진동이 발생되는 단계;
-상기 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에, 그리고 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 검출되는 단계;
-잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 1 주기적 진동 임펄스의 적용 중 작동 실린더(5)의 제 1 쌍의 진동 주파수와 비교되고, 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 2 주기적 진동 임펄스의 적용 중 작동 실린더(5')의 제 2 쌍의 진동 주파수와 비교되는 단계.
도 2b는 상기 경압하 세크먼트(3) 중 하나를 도시하며, 이는 세그먼트의 네 개의 작동 실린더, 고정 측(7) 상에 "n"개의 롤(6) 및 슬라브(10)의 이동가능한 수용 측(7') 상에 "n" 롤(6')을 도시한다.
세그먼트(3)의 입구에서 두 작동 실린더(5)는 작동 실린더의 제 1 쌍을 형성하는 와중에, 세그먼트(3)의 출구에서 두 작동 실린더(5')(도 2b에서는 미도시)가 작동 실린더의 제 2 쌍을 형성한다.
도 2b에 있는 세그먼트 내에는, 도 2a에 있는 세그먼트와 달리, 두 개의 독립 유압 작동 실린더(9)에 의해 작동되는, 세그먼트의 표준 롤들 중 하나의 위치에 있는, 바람직하게는 중앙 표준 롤의 위치에 있는, 전동 롤 또는 핀치 롤(8)이 있다. 이러한 전동 롤(8)의 기능은 슬라브(10)와의 접촉을 보장하고, 주조 라인을 따라 슬라브 자체의 공급 동작을 수행하는 것이다. 이러한 전동 롤(8)은 일반적으로 힘으로 제어된다.
본 발명의 방법의 제 2 변형예는 세그먼트(3)의 작동 실린더(5)의 제 1 쌍과 핀치 롤(8)의 독립 유압 작동 실린더(9) 쌍이 진동 또는 주기적 임펄스의 후속 적용 영역으로 사용되는 단계를 포함한다. 이러한 제 2 변형예는 후술되는 단계들을 포함한다:
-순차적으로 작동 실린더(5)의 제 1 쌍에 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되어 이에 따라 주조 제품 상에 제 1 진동이 발생되고, 그 다음에 피치 롤(8)의 작동 실린더(9) 쌍에 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되어 이에 따라 주조 제품 상에 제 2 진동이 발생되는 단계;
-상기 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에, 그리고 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 검출되는 단계;
-잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 1 주기적 진동 임펄스의 적용 중 작동 실린더(5)의 제 1 쌍의 진동 주파수와 비교되고, 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 2 주기적 진동 임펄스의 적용 중 핀치 롤(8)의 작동 실린더(9) 쌍의 진동 주파수와 비교되는 단계.
본 발명의 방법의 제 3 변형예는 세그먼트(3)의 핀치 롤(8)의 독립 유압 작동 실린더(9) 쌍과 세그먼트(3)의 출구에 있는 작동 실린더(5')의 제 2 쌍이 진동 또는 주기적 임펄스의 후속 적용 영역으로 사용되는 단계를 포함한다. 이러한 제 3 변형예는 후술되는 단계들을 포함한다:
-순차적으로 핀치 롤(8)의 독립 유압 작동 실린더(9) 쌍에 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되어 이에 따라 주조 제품 상에 제 1 진동이 발생되고, 그 다음에 작동 실린더(5')의 제 2 쌍에 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되어 이에 따라 주조 제품 상에 제 2 진동이 발생되는 단계;
-상기 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에, 그리고 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 검출되는 단계;
-잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 1 주기적 진동 임펄스의 적용 중 핀치 롤(8)의 독립 유압 작동 실린더(9) 쌍의 진동 주파수와 비교되고, 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 2 주기적 진동 임펄스의 적용 중 작동 실린더(5')의 제 2 쌍의 진동 주파수와 비교되는 단계.
본 발명의 방법의 제 4 변형예는 제 1 경압하 세그먼트의 출구에 있는 작동 실린더(5')의 제 2 쌍과, 제 1 세그먼트에 이어서, 제 2 경압하 세그먼트(3)의 입구에 있는 작동 실린더(5)의 제 1 쌍이 진동 또는 주기적 임펄스의 후속 적용 영역으로 사용되는 단계를 포함한다. 이러한 제 4 변형예는 후술되는 단계들을 포함한다:
-순차적으로 제 1 경압하 세그먼트의 출구에 있는 작동 실린더(5')의 제 2 쌍에 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되어 이에 따라 주조 제품 상에 제 1 진동이 발생되고, 그 다음에 제 2 경압하 세그먼트(3)의 입구에 있는 작동 실린더(5)의 제 1 쌍에 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되어 이에 따라 주조 제품 상에 제 2 진동이 발생되는 단계;
-상기 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에, 그리고 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 검출되는 단계;
-잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 1 주기적 진동 임펄스의 적용 중 제 1 경압하 세그먼트의 작동 실린더(5')의 제 2 쌍의 진동 주파수와 비교되고, 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 2 주기적 진동 임펄스의 적용 중 제 2 경압하 세그먼트(3)의 입구에 있는 작동 실린더(5)의 제 1 쌍의 진동 주파수와 비교되는 단계.
본 발명의 방법의 제 5 변형예는 대신에 다음의 세 진동 적용 영역이 차례대로 사용되는 단계를 포함한다: 경압하 세그먼트(3)의 작동 실린더(5)의 제 1 쌍, 상기 경압하 세그먼트(3)의 작동 실린더(5')의 제 2 쌍, 및 키스 지점이 작동 실린더의 상기 두 쌍 사이에 있을 경우에는, 핀치 롤(8)의 독립적, 유압 작동 실린더(9)까지, 더 양호한 정확도를 갖고 액체 원뿔체의 폐쇄 지점을 포함하는 더 좁은 구간을 판정하기 위하여 사용되는 단계를 포함한다. 이러한 제 5 변형예는 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수와, 작동 실린더(5, 5')의 제 1 쌍 및 제 2 쌍의 진동 주파수의 비교가 실린더의 상기 두 쌍 사이에서 액체 원뿔체가 폐쇄되는 것을 나타낼 경우에, 제 1 변형예와 동일한 단계들에 후술되는 단계들을 추가로 포함한다:
- 핀치 롤(8)의 작동 실린더(9)의 쌍에 제 3 주기적 진동 임펄스가 적용되어, 이에 따라 주조 제품 상에 제 3 진동이 발생되는 단계;
-상기 제 3 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 검출되는 단계;
-잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 3 주기적 진동 임펄스의 적용 중 핀치 롤(8)의 작동 실린더(9) 쌍의 진동 주파수와 비교되는 단계.
도 1b는 블룸 또는 빌렛을 주조하기 위한 연속 주조 장치(1)를 도시하며, 주조 장치의 단부에 적어도 두 핀치 롤(4, 4', 4")이 구비되어, 이는 추출기 또는 스트레이트 롤로써 동작하는 것뿐만 아니라 경압하 공정을 수행할 수도 있다. 상기 핀치 롤(4, 4', 4")들은 1.5 미터 간격으로 이격되어, 예를 들면, 각각 독립 유압 실린더에 의하여 제어된다.
본 발명의 방법의 제 6 변형예는 제 1 핀치 롤(4)의 작동 실린더와, 제 2 핀치 롤(4')의 작동 실린더가 진동 또는 주기적 임펄스의 후속 적용 영역으로 사용되는 단계를 포함한다. 이러한 제 6 변형예는 후술되는 단계들을 포함한다:
-순차적으로 제 1 핀치 롤(4)의 작동 실린더에 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되어 이에 따라 주조 제품 상에 제 1 진동이 발생되고, 그 다음에 제 2 핀치 롤(4')의 작동 실린더에 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되어 이에 따라 주조 제품 상에 제 2 진동이 발생되는 단계;
-상기 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에, 그리고 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되는 중에 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 검출되는 단계;
-잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 1 주기적 진동 임펄스의 적용 중 제 1 핀치 롤(4)의 작동 실린더의 진동 주파수와 비교되고, 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 2 주기적 진동 임펄스의 적용 중 제 2 핀치 롤(4')의 작동 실린더의 진동 주파수와 비교되는 단계.
도 1c는 블룸 또는 빌렛을 주조하기 위한 연속 주조 장치의 일부를 도시하며, 적어도 두 핀치 롤(4, 4')들에 추가적으로 주조 장치의 단부에 경압하 세그먼트(3') 다수가 구비된다. 경압하 세그먼트(3')는 슬라브 주조에 사용되는 것들과 유사하나, 단지 작동 실린더 한 쌍 대신에 각 세그먼트(3')의 입구 및 출구 모두에 단일 작동 실린더(5, 5')가 구비된다는 점에서 차이가 있다.
이와 같은 경우에서는, 본 발명의 방법은 상술된 모든 변형예에 추가적으로 주기적 진동 또는 주기적 진동 임펄스의 후속 영역으로서 다음의 것들이 사용될 수 있다:
-핀치 롤(4, 4') 중 하나의 작동 실린더와 경압하 세그먼트(3') 중 하나의 입구에 있는 작동 실린더(5); 또는
-핀치 롤(4, 4') 중 하나의 작동 실린더와 경압하 세그먼트(3') 중 하나의 출구에 있는 작동 실린더(5');또는
-핀치 롤(4, 4') 중 하나의 작동 실린더와 경압하 세그먼트(3') 중 하나의 내에 구비된 추가 핀치 롤의 작동 실린더.
본 발명의 방법의 상술된 모든 변형예들에서, 종래의 장치들이 핀치 롤 및/또는 경압하 롤 세그먼트의 시리즈로 구비되어 있기 때문에, 실질적으로 일정한 간격으로 주조 라인을 따라 진동 또는 임펄스의 가능한 적용 영역이 많으며, 이는 연속 주조 장치의 전체 길이를 커버할 수도 있다. 또한, 주조 라인에 따른 두 후속 임펄스 적용 영역 간의 거리가 매우 가까울 수도 있어, 본 발명의 방법은 키스 지점의 존재가 식별되는 주조 제품(슬라브 또는 블룸 또는 빌렛)의 국소화된 영역이 분석되도록 허용한다. 이를 통하여서, 찾기가 좁은 영역으로 개선될 수 있고 키스 지점이 대단한 정확도로 식별될 수 있다.
본 발명의 방법의 상술된 모든 변형예들에서, 각 적용 영역에 부과된 진동 임펄스는 통상적으로 약 1 ÷ 2 분의 펄스주기를 가진 정현곡선이며, 바람직하게는, 10- 3 내지 10Hz까지의 주파수를 가진다. 10-2내지 5Hz까지의 주파수가 사용됨으로써 우수한 결과가 얻어졌다.
임펄스를 적용하는 유압 실린더가 경압하 세그먼트에서 통상적으로 사용되는 작동 실린더와 같이 위치-제어되는 경우에, 부과된 위치의 진동의 진폭은 5mm 미만, 바람직하게는 2㎜ 미만이다.
임펄스를 적용하는 유압 실린더가 핀치 롤에 통상적으로 사용되는 작동 실린더와 같이 힘-제어되는 경우에, 부과된 힘의 진동의 진폭은 상기 작동 실린더에 의하여 가해진 힘의 공칭 값의 80%(팔십 퍼센트) 미만이다.
도 3은 후속 적용 영역에 부과된 진동의 순서를 나타낸다: 각 요소는 독립적으로 순차적으로 진동한다. 특히, 참조 부호 11은 시간 경과에 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 추이를 표시하며; 참조 부호 12는 추정된 키스 지점의 상류에서 제 1 적용 영역의 위치의 추이를 표시하며; 참조 부호 13은 추정된 키스 지점의 하류에서 제 2 적용 영역의 위치의 추이를 표시한다.
본 발명의 방법의 모든 변형예는 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 검출된 신호의 주파수 스펙트럼 분석을 포함하며, 검출은 예를 들면, 방사성, 광학, 자기, 또는 열 센서일 수 있는 수단과 각 핀치 롤의 작동 실린더에 있는 힘 변환기에 의해 검출된 유압 실린더의 힘 또는 위치의 주파수 스펙트럼의 분석에 의해, 또는 경압하 세그먼트의 작동 실린더에 있는 위치 변환기에 의하여 검출될 수 있다.
예를 들면, 고속 푸리에 변환(FFT)을 적용함으로써, 또는 가능한 주파수 스펙트럼 분석을 위한 다른 공지된 방법을 적용함으로써, 진동 임펄스의 적용 영역으로 사용된 힘 또는 위치의 진동 주파수는 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수와 직접 비교된다.
두 주파수(적용 영역의 힘 또는 위치 및 잉속 주형에서의 레벨)가 대응되면, 즉, 두 스펙트럼들은 서로 중첩되면(도 4a), 진동 임펄스가 적용된 영역에 액체 코어가 여전히 죤재한다; 대신 두 주파수가 대응되지 않을 경우에는, 즉, 두 스펙트럼들이 서로 중첩되지 않으면(도 4b), 주조 제품(슬라브 또는 블룸 또는 빌렛)은 완전힌 응고되고, 액체 코어가 진동 임펄스가 적용된 영역에 더 이상 존재하지 않는다.
잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수(예로서 도 4a 참조)가 적용 영역의 힘 또는 위치의 진동 주파수의 추이에 대응되는 추이를 가질 경우에 두 주파수 스펙트럼들은 서로 중첩될 수 있다. 특히, 두 주파수 스펙트럼들은 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 주파수의 메인 피크가 +/-0,04Hz, 바람직하게는 +/-0,02Hz의 공차 내에서, 각 핀치 롤의 작동 실린더에 있는 힘 변환기에 의해 또는 경압하 세그먼트의 작동 실린더의 위치 변환기에 의해 검출된, 적용 영역의 힘 또는 위치의 고유주파수와 대응되면, 서로 중첩될 수 있는 것으로 간주된다. 세그먼트 또는 핀지 롤 진동 주파수의 동작 범위는 0,01 Hz-1 Hz로, 0,1mm에서 최대 10mm의 진폭 범위를 갖는다.

Claims (9)

  1. 주조 라인의 구간이 연속 주조 금속 제품의 액체 원뿔체의 폐쇄 위치를 포함하는지 여부를 판정하기 위한 방법에 있어서, 주조 라인이 제공되며, 상기 주조 라인은,
    - 액체 금속을 수용하며 메니스커스가 규정되는 잉곳 주형,
    - 롤(roll)이 구비된 하나 이상의 경압하 기기,
    - 상기 하나 이상의 경합하 기기를 작동하기 위한 작동 실린더,
    - 상기 주조 라인에 따라 주기적 진동 임펄스가 적용된 적어도 두 적용 영역을 포함하며, 상기 적어도 두 영역은 상기 주조 라인의 구간의 단부 영역들을 규정하며,
    상기 방법은 다음의 단계들을 포함하는:
    a) 순차적으로 제 1 작동 실린더에 의해 표시되는 제 1 적용 영역에 제 1 주기적 진동 임펄스가 적용되어, 이에 따라 주조 제품에 제 1 진동이 발생되고, 그 다음에는 제 2 작동 실린더에 의해 표시되는 제 2 적용 영역에 제 2 주기적 진동 임펄스가 적용되어, 이에 따라 주조 제품에 제 2 진동이 발생되는 단계;
    b) 상기 제 1 주기적 진동 임펄스의 적용 및 상기 제 2 주기적 진동 임펄스의 적용 동안에 상기 잉곳 주형에서의 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 검출되는 단계;
    c) 상기 잉곳 주형에서의 상기 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 1 주기적 진동 임펄스의 적용 동안 상기 제 1 적용 영역의 진동 주파수와 비교되고, 상기 잉곳 주형에서의 상기 메니스커스 레벨의 진동 주파수가 상기 제 2 주기적 진동 임펄스의 적용 동안 상기 제 2 적용 영역의 진동 주파수와 비교되는 단계로서, 여기서 단계 c)는 상기 잉곳 주형에서의 상기 메니스커스 레벨의 신호의 주파수 스펙트럼(spectrum)이 상기 제 1 작동 실린더 및 상기 제 2 작동 실린더의 위치 또는 힘의 주파수 스펙트럼들과 각각 비교되어 수행되며; 이를 통하여서 비교된 스펙트럼들이 중첩될 수 있을 경우에 주기적 진동 임펄스가 적용된 영역에서 주조 제품에 액체 코어가 존재하며, 이와 다를 경우에는 상기 주조 제품은 완전히 응고되어 있으며,
    이를 통하여서, 상기 잉곳 주형에서의 상기 메니스커스 레벨의 진동 주파수를 상기 제 1 적용 영역의 진동 주파수와 비교함으로써, 비교된 스펙트럼들은 중첩될 수 있으면, 그리고 상기 메니스커스 레벨의 진동 주파수를 상기 제 2 적용 영역의 진동 주파수와 비교함으로써, 비교된 스펙트럼들은 중첩될 수 없으면,
    상기 제 1 영역에서 상기 주조 제품에 액체 코어가 존재하며, 상기 제 2 영역에서 상기 주조 제품은 완전히 응고되며, 이에 따라 상기 액체 원뿔체의 상기 폐쇄 위치가 상기 주조 라인의 구간에 포함되는,
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주기적 진동 임펄스 및 상기 제 2 주기적 진동 임펄스는 정현곡선형인,
    방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 주기적 진동 임펄스 및 상기 제 2 주기적 진동 임펄스는 1 ÷ 2 분의 적용 지속시간과 10- 3 내지 10Hz까지의 주파수를 갖는,
    방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 주기적 진동 임펄스 및 상기 제 2 주기적 진동 임펄스의 주파수가 10-2내지 5Hz까지인,
    방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 스펙트럼의 분석은 푸리에 변환(FFT)이 적용됨으로써 수행되는,
    방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조 라인이 적어도 하나의 제 1 핀치 롤(4) 및 하나의 제 2 핀치 롤(4')을 포함하며, 주기적 진동 임펄스의 상기 적어도 두 적용 영역은 상기 제 1 핀치 롤(4)의 작동 실린더와 상기 제 1 핀치 롤(4)의 하류에 배치된 상기 제 2 핀치 롤(4')의 작동 실린더에 의해 표시되며, 상기 제 1 핀치 롤(4) 및 제 2 핀치 롤(4')은 경압하 기기로 기능하는,
    방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조 라인이 경합하 롤(3, 3')의 적어도 하나의 세그먼트를 포함하며, 주기적 진동 임펄스의 상기 적어도 두 적용 영역은 상기 경압하 롤(3)의 세그먼트의 입구에 구비된 작동 실린더(5) 한 쌍 및 상기 경압하 롤(3)의 세그먼트의 출구에 구비된 작동 실린더(5') 한 쌍 또는 상기 경압하 롤(3')의 세그먼트 내에 배치된 전동 롤(8)의 작동 실린더(9) 한 쌍에 의해 표시되거나; 또는 주기적 진동 임펄스의 상기 적어도 두 적용 영역은 상기 경압하 롤(3')의 세그먼트 내에 배치된 전동 롤(8)의 작동 실린더(9) 한 쌍 및 상기 경압하 롤(3')의 세그먼트의 출구에 구비된 작동 실린더(5') 한 쌍에 의해 표시된,
    방법.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조 라인은 적어도 하나의 핀치 롤(4, 4') 및 경압하 롤(3, 3')의 적어도 한 세그먼트를 포함하며, 주기적 진동 임펄스의 상기 적어도 두 적용 영역은 상기 핀치 롤(4, 4')의 작동 실린더에 의해 그리고 상기 핀치 롤(4, 4')의 하류에 배치된 경압하 세그먼트(3, 3')의 입구에 구비된 작동 실린더(5)에 의해 표시되거나, 또는 어느 하나의 핀치 롤(4, 4')의 작동 실린더에 의해 그리고 상기 핀치 롤(4, 4')의 하류에 배치된 어느 하나의 경압하 세그먼트(3, 3')의 출구에 구비된 작동 실린더(5')에 의해 표시되거나, 또는 상기 잉곳 주형의 하류의 어느 하나의 핀치 롤(4, 4')의 작동 실린더에 의해 그리고 상기 핀치 롤(4, 4')의 하류의 어느 하나의 경압하 세그먼트(3') 내에 구비된 전동 롤(8)의 작동 실린더(9)에 의해 표시되는,
    방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    위치-제어되는 유압 작동 실린더인 경우에, 위치 진동이 5mm 미만의 진폭을 가지며; 힘-제어되는 유압 작동 실린더인 경우에, 힘의 진동의 진폭은 상기 유압 작동 실린더에 의하여 가해진 힘의 공칭 값의 80%(팔십 퍼센트) 미만인,
    방법.
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