KR20160126536A - 슬라브의 스카핑 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬라브의 스카핑 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 슬라브의 스카핑 제어장치는, 연주기의 단부에 배치되어 연속 주조되는 슬라브의 표면 결함을 스카핑하는 스카핑 머신; 및 연주기로부터 슬라브의 연주속도를 입력받고 상위제어장치로부터 강종을 입력받아 스카핑 머신에서 공급되는 산소 압력을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬라브의 스카핑 제어장치 및 그 방법{CONTROL APPARATUS FOR SCARFING SLAB AND METHOD THEREOF}

본 발명은 슬라브의 스카핑 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속 주조 장치로부터 연속 주조되는 슬라브의 표면결함을 제거하기 위한 스카핑시, 연주기 단부에서 연주속도와 강종에 따라 산소압력을 조절하여 스카핑하는 슬라브의 스카핑 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조 공정에서 생산되는 슬라브는 강종 특성 및 조업 이상 등에 의해 그 표면에 결함이 발생할 수 있다. 이런 결함을 제거하기 위해 생산된 슬라브를 다시 고온으로 가열하여 고압의 산소로 표면을 용삭하는 스카핑 공정을 진행할 수 있다.

이런 스카핑 공정은 슬라브를 한 매씩 설비에 장입한 후 센터링, 예열, 스카핑 순으로 진행된다. 이때 스카핑 공정에서의 슬라브 이송속도는 연속주조 공정에서의 슬라브 이송속도와 비교할 때 상당히 빨리 진행된다. 즉 일반적으로 연속 주조 속도가 0.5~2.5mpm 정도라고 할 때 단속 스카핑 공정에서 슬라브의 이송속도는 20배 수준이 된다.

관련 선행기술로는 한국공개특허 제2005-0051823호(2005.06.02. 공개, 가변형 슬라브 스카핑장치)가 있다.

본 발명은 연속 주조 장치로부터 연속 주조되는 슬라브의 표면결함을 제거하기 위한 스카핑시 연주기 단부에서 연주속도와 강종에 따라 산소압력을 조절하여 스카핑하는 슬라브의 스카핑 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치는, 연주기의 단부에 배치되어 연속 주조되는 슬라브의 표면 결함을 스카핑하는 스카핑 머신; 및 연주기로부터 슬라브의 연주속도를 입력받고 상위제어장치로부터 강종을 입력받아 스카핑 머신에서 공급되는 산소 압력을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 스카핑 속도와 스카핑 깊이의 관계식 및 강종에 따른 용삭효율과 산소 압력 비율의 관계식을 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제어부는, 연주속도를 기반으로 스카핑 속도와 스카핑 깊이의 관계식으로부터 목표깊이를 위한 용삭효율을 산출하고, 강종에 따른 용삭효율과 산소 압력 비율의 관계식으로부터 용삭효율을 위한 산소 압력 비율을 산출하여 산소 압력을 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 슬라브의 스카핑 제어방법은, 제어부가 연주기와 상위제어장치로부터 각각 연주속도와 강종을 입력받는 단계; 제어부가 연주속도와 강종을 기반으로 산소 압력 비율을 설정하는 단계; 및 제어부가 설정된 산소 압력 비율에 따라 스카핑 머신에서 공급되는 산소 압력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 산소 압력 비율을 설정하는 단계는, 제어부가 연주속도를 기반으로 스카핑 속도와 스카핑 깊이의 관계식으로부터 목표깊이를 위한 용삭효율을 산출한 후, 강종에 따른 스카핑 효율과 산소 압력 비율의 관계식으로부터 용삭효율을 위한 산소 압력 비율을 산출하여 산소 압력을 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 스카핑 머신은, 연주기의 마지막 세그먼트(segment)에 배치되어 슬라브를 스카핑하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치 및 그 방법은 연속 주조 장치로부터 연속 주조되는 슬라브의 표면결함을 제거하기 위한 스카핑시 연주기 단부에서 연주속도와 강종에 따라 산소압력을 조절하여 스카핑 함으로써 생산성을 향상시키고, 스카핑 슬라브 형상도 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 강종에 따라 최적의 스카핑이 이루어질 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치가 적용되는 연속 주조 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치에서 연주속도에 따른 스카핑 깊이를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치에서 용삭효율에 따른 산소 압력 비율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치가 적용되는 연속 주조 장치를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치에서 연주속도에 따른 스카핑 깊이를 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치에서 용삭효율에 따른 산소 압력 비율을 나타낸 그래프이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어장치는 스카핑 머신(10), 저장부(50) 및 제어부(30)를 포함한다.

스카핑 머신(10)은 슬라브(S)를 주조하는 연주기(20)의 단부에 배치되어 연속 주조되는 슬라브(S)의 표면 결함을 스카핑한다.

즉, 턴디쉬(T)에서 몰드(M)로 이송된 액상의 용강은 연주기(20)를 따라 고상의 슬라브(S)로 연속주조되고, 스카핑 머신(10)은 연주기(20)의 단부인 마지막 세그먼트(segment)에 배치되어 연속주조되는 슬라브(S)의 표면 결함을 제거하기 위하여 스카핑 공정을 진행하게 된다. 즉, 스카핑을 연속주조와 함께 연속적으로 진행하게 된다.

저장부(50)는 스카핑 속도와 스카핑 깊이의 관계식 및 강종에 따른 용삭효율과 산소 압력 비율의 관계식을 저장한다.

제어부(30)는 연주기(20)로부터 슬라브(S)의 연주속도를 입력받고 상위제어장치(40)로부터 강종을 입력받아 스카핑 머신(10)에서 공급되는 산소 압력을 조절하여 스카핑을 수행한다.

즉, 제어부(30)는 연주기(20)의 연주속도에 따라 스카핑 속도가 달라짐에 따라 스카핑 깊이가 달라지기 때문에 원하는 목표깊이에 맞추어 스카핑 될 수 있도록 연주속도에 맞는 산소 압력이 공급되도록 산소 압력을 조절하게 된다.

예를 들어, 절단된 슬라브(S)를 한 매씩 투입하여 스카핑하는 단속 스카핑 공정에서의 스카핑 속도와 대비할 때 연주속도는 0.5~2.5mpm 정도로써 1/20 수준에 머문다. 따라서, 도 3에 도시된 그래프에서와 같이 스카핑 속도와 스카핑 깊이의 관계 그래프를 볼 때 스카핑 속도가 연주속도에 따라 0.5~2.5mpm 정도로 느려질 때 스카핑 깊이는 2~3배 증가하게 된다.

따라서, 스카핑 깊이를 목표깊이로 조절하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 스카핑 머신(10)에서 공급되는 산소 압력 비율과 용삭효율의 관계 그래프를 기반으로 목표깊이로 조절하기 위한 용삭효율을 조절하고, 이에 따른 산소 압력 비율을 통해 산소 압력을 설정하고, 이를 기반으로 제어부(30)는 스카핑 머신(10)에서 공급되는 산소 압력을 조절하게 된다.

즉, 제어부(30)는 연주속도를 기반으로 스카핑 속도에 대한 스카핑 깊이의 관계식으로부터 목표깊이를 위한 용삭효율을 산출하고, 강종에 따른 용삭효율과 산소 압력 비율의 관계식으로부터 산출한 용삭효율을 위한 산소 압력 비율을 산출하여 산소 압력을 설정한다.

이때 스카핑 속도와 스카핑 깊이의 관계는 도 3과 같은 관계를 형성한다.

따라서, 스카핑 속도에 대한 스카핑 깊이의 관계식은 수학식 1과 같이 형성될 수 있다.

(수학식 1)

Y = -2.251ln(x) + 9.9696, R² = 0.9931

(여기서, x는 스카핑 속도, Y는 스카핑 깊이, R은 표준편차를 나타낸다)

또한, 강종에 따른 용삭효율과 산소 압력 비율의 관계는 도 4와 같은 관계를 형성한다. 이때 'A'는 고탄소강(0.45%C)에 대한 용삭효율과 산소 압력 비율을 나타낸 그래프이고, 'B'는 일반강에 대한 용삭효율과 산소 압력 비율을 나타낸 그래프이다.

따라서, 고탄소강에 대한 용삭효율에 대한 산소 압력 비율의 관계식은 수학식 2와 같이 형성될 수 있고, 일반강에 대한 용삭효율에 대한 산소 압력 비율의 관계식은 수학식 3과 같이 형성될 수 있다.

(수학식 2)

Y = -0.0067x² + 2.099x - 22.013, R² = 0.9993

(여기서, x는 산소 압력 비율, Y는 용삭효율, R은 표준편차를 나타낸다)

(수학식 3)

Y = -0.0056x² + 1.7422x - 18.271, R² = 0.9993

(여기서, x는 산소 압력 비율, Y는 용삭효율, R은 표준편차를 나타낸다)

표 1은 목표깊이를 4mm로 용삭하고자 할 때 스카핑 속도에 따른 산소 압력 감소 요구 비율에 대해 수학식 1내지 3의 관계식을 정리한 관계 테이블이다.

표 1에서 보는 바와 같이 예를 들어, 2mpm으로 연속주조 중인 슬라브(S)를 스카핑 할 때 산소 압력 비율 100%로 스카핑 할 경우 스카핑 깊이는 8.4mm가 된다.

따라서 본 발명에서 목표깊이를 4mm로 설정한 경우 용삭효율은 52.4%가 되고, 용삭효율 52.4%를 위해 산소 압력 비율은 일반강일 경우 기존 산소 압력 대비 45.33% 로 감소시킨 후 스카핑 작업을 진행하게 되고, 고탄소강일 경우 기존 산소 압력 대비 37.8%로 감소시킨 후 스카핑 작업을 진행하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 슬라브의 스카핑 제어장치에 따르면, 연속 주조 장치로부터 연속 주조되는 슬라브의 표면결함을 제거하기 위한 스카핑시 연주기 단부에서 연주속도와 강종에 따라 산소압력을 조절하여 스카핑 함으로써, 단속 스카핑 공정에서 매 슬라브마다 진행하던 센터링, 예열작업이 필요하지 않아 생산성을 향상시키고, 스카핑 슬라브 형상도 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 강종에 따라 최적의 스카핑이 이루어질 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브의 스카핑 제어방법에서는 먼저, 제어부(30)가 연주기(20)와 상위제어장치(40)로부터 각각 연주속도와 강종을 입력받는다(S10).

본 발명에서 스카핑 머신(10)은 연주기(20)의 마지막 세그먼트(segment)에 배치되어, 연주기(20)에서 연속주조되는 슬라브(S)의 표면 결함을 제거하기 위하여 스카핑 공정을 진행하게 된다. 즉, 스카핑을 연속주조와 함께 연속적으로 진행하게 된다.

따라서, 제어부(30)는 연주기(20)의 연주속도에 따라 스카핑 속도가 달라짐에 따라 스카핑 깊이가 달라지기 때문에, 원하는 목표깊이에 맞추어 스카핑 될 수 있도록 입력된 연주속도를 기반으로 도 3과 수학식 1의 스카핑 속도에 대한 스카핑 깊이의 관계식으로부터 목표깊이를 위한 용삭효율을 산출한다(S20).

예를 들어, 2mpm으로 연속주조 중인 슬라브(S)를 스카핑 할 때 산소 압력 비율 100%로 스카핑 할 경우 스카핑 깊이는 8.4mm가 된다. 따라서 목표깊이인 4mm로 스카핑하기 위해서는 용삭효율은 52.4%로 감소되어야 한다.

이후 제어부(30)는 도 4의 관계 그래프를 기반으로 수학식 2와 수학식 3의 강종에 따른 용삭효율과 산소 압력 비율의 관계식으로부터 용삭효율을 위한 산소 압력 비율을 산출한다(S30).

즉, 용삭효율이 52.4%인 경우, 제어부(30)는 입력된 강종이 고탄소강이면 기존 산소 압력 대비 37.8%로 산소 압력 비율을 산출하고, 일반강이면 기존 산소 압력 대비 45.33%로 산소 압력 비율을 산출한다.

이와 같이 산소 압력 비율이 산출되면 제어부(30)는 스카핑 머신(10)에서 공급되는 산소 압력을 설정하고(S40), 이를 기반으로 스카핑을 수행한다(S50).

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 슬라브의 스카핑 제어방법에 따르면, 연속 주조 장치로부터 연속 주조되는 슬라브의 표면결함을 제거하기 위한 스카핑시 연주기 단부에서 연주속도와 강종에 따라 산소압력을 조절하여 스카핑 함으로써, 단속 스카핑 공정에서 매 슬라브마다 진행하던 센터링, 예열작업이 필요하지 않아 생산성을 향상시키고, 스카핑 슬라브 형상도 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 강종에 따라 최적의 스카핑이 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 스카핑 머신 20 : 연주기
30 : 제어부 40 : 상위제어장치
50 : 저장부 T : 턴디쉬
M : 몰드 S : 슬라브

Claims (6)

1. 연주기의 단부에 배치되어 연속 주조되는 슬라브의 표면 결함을 스카핑하는 스카핑 머신; 및
   상기 연주기로부터 상기 슬라브의 연주속도를 입력받고 상위제어장치로부터 강종을 입력받아 상기 스카핑 머신에서 공급되는 산소 압력을 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브의 스카핑 제어장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 스카핑 속도와 스카핑 깊이의 관계식 및 상기 강종에 따른 용삭효율과 산소 압력 비율의 관계식을 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브의 스카핑 제어장치.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연주속도를 기반으로 상기 스카핑 속도와 스카핑 깊이의 관계식으로부터 목표깊이를 위한 용삭효율을 산출하고, 상기 강종에 따른 상기 용삭효율과 산소 압력 비율의 관계식으로부터 상기 용삭효율을 위한 산소 압력 비율을 산출하여 상기 산소 압력을 설정하는 것을 특징으로 하는 슬라브의 스카핑 제어장치.
   
4. 제어부가 연주기와 상위제어장치로부터 각각 연주속도와 강종을 입력받는 단계;
   상기 제어부가 상기 연주속도와 상기 강종을 기반으로 산소 압력 비율을 설정하는 단계; 및
   상기 제어부가 설정된 상기 산소 압력 비율에 따라 스카핑 머신에서 공급되는 산소 압력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브의 스카핑 제어방법.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 산소 압력 비율을 설정하는 단계는, 상기 제어부가 상기 연주속도를 기반으로 스카핑 속도와 스카핑 깊이의 관계식으로부터 목표깊이를 위한 용삭효율을 산출한 후, 상기 강종에 따른 스카핑 효율과 산소 압력 비율의 관계식으로부터 상기 용삭효율을 위한 상기 산소 압력 비율을 산출하여 상기 산소 압력을 설정하는 것을 특징으로 하는 슬라브의 스카핑 제어방법.
   
6. 제 4항에 있어서, 상기 스카핑 머신은, 상기 연주기의 마지막 세그먼트(segment)에 배치되어 슬라브를 스카핑하는 것을 특징으로 하는 슬라브의 스카핑 제어방법.

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