KR20210087066A - 주조 금속 제품의 크레이터 엔드 위치를 결정하는 방법 - Google Patents

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Abstract

주조 금속 제품을 주조하는 동안에 주조 금속 제품의 크레이터 엔드 위치를 결정하는 방법으로서, 상기 크레이터 엔드 위치는 주조 금속 제품이 완전히 응고되게 되는 위치인, 방법. 본 발명은 또한 연속 주조 방법 및 연속 주조 기계에 관한 것이다.

Description

주조 금속 제품의 크레이터 엔드 위치를 결정하는 방법
본 발명은 주조 금속 제품의 크레이터 엔드 위치를 결정하는 방법, 금속 제품의 주조 방법 및 연속 주조기에 관한 것이다.
연속 주조 기계 (11) 또는 연속 주조기는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 레이들로부터 용융 금속을 수용하기 위한 턴디시 (12), 턴디시로부터 금속의 유동을 수용하고 금속을 슬래브와 같은 주조 제품 (1) 으로 형성하기 위한 몰드 (13), 및 응고됨에 따라 금속 제품을 이송 및/또는 형성하기 위한 복수의 롤 (14) 을 포함한다. 슬래브 (1) 는 몰드를 떠날 때 용융 코어를 갖고, 이 코어는 슬래브가 절단되거나 그렇지 않으면 추가 처리되는 출력 단부 (15) 까지 주행 경로를 따라 롤들에 의해 슬래브가 이송될 때 응고된다. 슬래브가 완전히 응고되는 순간을 크레이터 엔드 (16) 또는 고체 풀 단부라고 칭한다.
크레이터 엔드의 위치를 아는 것이 주조 설비의 적절한 작업을 위해 필수적이다. 실제로, 슬래브가 설비를 떠날 때 완전히 응고되지 않은 경우, 제품의 중요한 벌징 (bulging) 으로 인해 주조 설비의 중단을 초래할 수 있다. 더욱이, 이러한 크레이터 엔드 위치가 주로 주조 공정 파라미터에 그리고 특히 주조 속도에 의존하므로, 크레이터 엔드 위치를 알면, 주조 속도를 정확하게 모니터링할 수 있고, 따라서 생산성을 증가시킬 수 있다. 이는 또한, 주조 슬래브의 중심 편석 및 다공성을 감소시키기 위하여 응고 상태에 따라 스트랜드에 규정 압력을 인가하는 것으로 구성된 소위 동적 소프트 리덕션 방법을 적용하기 위해 중요하다.
문헌 2018 0161831 A1 은, 인접한 롤들의 하중 사이의 차이를 계산하기 위해 각각의 롤을 지지하는 2 개의 베어링들 중 하나의 베어링의 하우징 상에 또는 그 내부에 한 쌍의 하중 센서가 위치되는, 모니터링 방법을 기술하고 있다. 이 차이가 임계값 미만이면, 크레이터 엔드가 도달된다. 이 방법은 롤의 변경이 있는 때에만 센서를 도입하는 것을 의미하며, 만약 센서가 고장 나면, 해당 롤과 센서를 교체하기 위해 설비를 정지시키고 전체 세그먼트를 제거하는 것이 필요하다.
문헌 JP 2013 123739 A 는, 변위 센서가 롤들을 지지하는 적어도 하나의 상부 세그먼트의 입구 및 출구 측에 배치되고 스트랜드가 아래에서 이동할 때 상기 세그먼트의 변위를 측정하는, 방법을 기술하고 있다. 측정된 변위가 0.1 mm 이상이면, 스트랜드는 완전히 응고된 것으로 간주된다. 0.1 mm 의 변위는 검출하기 어려우므로, 이 방법은 정확하지 않고, 제품의 결함, 특히 평탄도 결함에 의해 쉽게 영향을 받는다.
문헌 JP 09 225611 A 는, 롤 초크의 하단부에 스트레인 게이지를 부착함으로써 크레이터 엔드가 검출되는 방법을 기술하고 있다. 이 방법은 롤의 변경이 있는 때에만 센서를 도입하는 것을 의미하며, 만약 센서가 고장 나면, 해당 롤과 센서를 교체하기 위해 설비를 정지시키고 전체 세그먼트를 제거하는 것이 필요하다.
따라서, 정확하며 높은 수준의 유지보수를 필요로 하지 않으면서 스탠드에서 용이하게 구현될 수 있는, 주조 금속 제품의 크레이터 엔드 위치를 결정하는 방법이 필요하다.
이 과제는 주조 동안 주조 금속 제품의 크레이터 엔드 위치를 결정하는 방법에 의해 해결되며, 상기 크레이터 엔드 위치는 주조 금속 제품이 완전히 응고되는 위치이며, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:
a. 주조 금속 제품의 위와 아래에 각각 위치되는, 롤들을 지탱하는, 여러 상부 및 하부 세그먼트 프레임들을 포함하는 연속 주조 기계에서 용융 금속을 주조하는 단계,
b. 금속 제품이 완전히 응고되게 되는, 연속 주조 기계 내의 위치 Pest 를 추정하는 단계,
c. 적어도 추정된 위치 Pest 의 가장 가까운 상부 세그먼트 프레임의 굽힘을 측정하는 단계,
d. 측정된 굽힘에 기초하여 크레이터 엔드의 위치 Pmes 를 계산하는 단계.
본 발명에 따른 방법은 또한 개별적으로 또는 모든 가능한 기술적 조합들에 따라 고려되는 다음의 선택적 특징들을 포함할 수 있다:
- 굽힘은 적어도 가장 가까운 상부 세그먼트 프레임의 두 단부에서 측정된다.
- 금속 제품이 완전히 응고되게 되는 연속 주조 기계 내의 위치 Pest 의 추정이 모델로 수행된다.
본 발명은 또한 주조 속도 S 로 금속 제품을 주조하는 방법에 관한 것이며, 상기 주조 속도 S 는 전술한 방법에 의해 결정되는 크레이터 엔드 위치에 따라 모니터링된다. 주조 속도 S 의 모니터링은 연속 주조 기계의 출력 단부와 크레이터 엔드 위치 사이의 거리를 최소화하도록 행해질 수 있다. 금속 제품의 주조는 금속 제품에 동적 소프트 리덕션을 적용하는 것을 포함할 수 있고, 주조 속도는 크레이터 엔드 위치에 도달하기 전에 상기 동적 소프트 리덕션이 금속 제품에 적용되도록 모니터링된다.
본 발명은 또한 금속 제품을 주조하기 위한 연속 주조기에 관한 것이며, 상기 연속 주조기는 다음을 포함한다:
- 주조 금속 제품의 위와 아래에 각각 위치되는, 롤들을 지탱하는, 여러 상부 및 하부 세그먼트 프레임들,
- 적어도 하나의 상부 세그먼트 프레임상에 위치되며 굽힘 측정 신호를 방출할 수 있는 적어도 하나의 굽힘 측정 수단,
- 상기 굽힘 측정 신호를 수신할 수 있으며 측정된 굽힘 신호에 기초하여, 상기 주조 금속 제품이 완전히 응고되게 되는 위치인, 크레이터 엔드의 위치 Pmes 를 계산할 수 있는 프로세서.
본 발명에 따른 연속 주조기는 또한 개별적으로 또는 모든 가능한 기술적 조합들에 따라 고려되는 다음의 선택적 특징들을 포함할 수 있다:
- 굽힘 측정 수단은 게이지 센서이다.
- 적어도 하나의 상부 프레임은 그의 각각의 단부에 각각 위치되는 적어도 2 개의 굽힘 측정 수단을 구비한다.
이하의 설명을 읽으면, 본 발명의 다른 특징 및 이점이 드러날 것이다.
본 발명을 설명하기 위해, 시험이 수행되었고 비제한적인 예로써 특히 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 주조 기계 또는 주조기를 도시한다.
도 2 는 주조기의 세그먼트를 도시한다.
도 3 은 주조 속도 및 굽힘 측정 수단에 의해 수행된 굽힘 측정치를 나타내는 한 세트의 곡선들이다.
도 4 는 본 발명에 따른 방법을 사용하여 얻을 수 있는 결과를 도시한다.
도 2 는 금속 제품 (1) 을 주조하기 위한 연속 주조기의 세그먼트 (5) 를 묘사한다. 금속 제품 (1) 은 상부 세그먼트 프레임 (2A) 과 하부 세그먼트 프레임 (2B) 사이로 이동하고, 각각의 세그먼트 프레임 (2A, 2B) 은 롤들 (3) 을 지탱한다. 각각의 롤 (3) 은 롤 쇼크 (4) 및 롤 쇼크 (4) 와 롤 (3) 사이의 접합부를 만드는 베어링 (6) 을 통해 세그먼트 프레임 (2A, 2B) 에 연결된다. 상부 및 하부 세그먼트 프레임 (2A, 2B) 은 빔 (7) 에 의해 서로 연결된다. 본 발명에 따른 방법에서, 각각의 새로운 제품 주조에 대해, 예를 들어 각각의 새로운 강 등급에 대해 그리고/또는 주조 속도가 변경될 때마다, 크레이터 엔드의 위치 Pest, 즉 주조 제품이 완전히 응고되는 지점이 추정된다. 이러한 추정은 예를 들어 Abaqus, 통계 또는 물리적 모델들을 사용함으로써 행해질 수 있다. 그 후, 이 추정된 위치의 가장 가까운 상부 세그먼트 프레임 (2A) 의 굽힘이 측정된다. 이러한 측정은 스트레인 게이지, 신장계 또는 임의의 다른 적절한 굽힘 측정 수단 (8) 에 의해 행해질 수 있다. 굽힘 측정 수단 (8) 은 도 1 에 도시된 바와 같이 상부 세그먼트 프레임 (2A) 의 외면에 배치될 수 있다. 이는 세그먼트 프레임에 접착되거나 용접될 수도 있다. 바람직한 실시형태에서, 굽힘 측정은 세그먼트 프레임 (2A) 의 입구 및 출구에서 수행되며, 입구는 스트랜드가 롤들 사이로 처음 들어가는 측이고 출구는 스트랜드가 세그먼트를 떠나는 반대편 측이다. 크레이터 엔드의 추정 위치가 두 세그먼트 사이에 있을 때, 굽힘 측정은 양 세그먼트에 대해 수행된다. 주조 제품의 범위나 주조 속도 변화가 넓은 경우, 각각의 신규 주조 캠페인을 위해 측정 수단을 추가하거나 변위시킬 필요 없이 모든 구성에서 굽힘을 측정할 수 있도록 여러 개의 상부 세그먼트 프레임에 측정 수단을 설치한다. 이 측정의 원리는, 제품 상태가 걸쭉한 상태에서 고체 상태로 변할 때, 철정압 (ferrostatic pressure) 의 감소 또는 증가로 인해 금속 제품이 세그먼트의 롤에 가하는 하중이 변한다는 사실에 기초한다. 이는 종래 기술의 방법들이 롤 레벨에서의 측정에 집중된 이유를 설명하지만, 본 발명자들은 이 하중 변동이 적절한 센서에 의해 측정되기에 충분한 비율로 세그먼트 프레임에 전달된다는 것을 발견하였다. 실례로, 세그먼트 프레임은 부피 1 ㎥ 의 선철로 제조된다.
일단 굽힘이 측정되면, 상기 굽힘에 기초하여 크레이터 엔드의 위치 Pmes 를 계산할 수 있다. 단 하나의 굽힘 측정이 수행되는 때, 측정된 신호는 걸쭉한 상태에서 미리 규정된 굽힘 값과 비교될 수 있고, 만약 측정된 굽힘이 상기 값 미만이면, 이는 세그먼트 프레임에 가해진 하중이 걸쭉한 상태에서 예상된 것보다 낮고 따라서 금속 제품이 이미 응고되었다는 것을 의미한다. 따라서, 크레이터 엔드는 굽힘 측정 수단 위치 전에 위치된다. 측정된 굽힘이 미리 규정된 값 이상이면, 이는 크레이터 엔드가 상기 측정 수단 후에 위치된다는 것을 의미한다. 굽힘 측정값과 미리 규정된 값 사이의 차이에 따라, 센서의 위치와 크레이터 엔드 위치 사이의 거리를 계산할 수 있다.
여러 개의 굽힘 측정 수단이 사용될 때, 각각의 수단에 의해 측정된 굽힘을 비교할 수 있고, 크레이터 엔드는 개별 신호에서 가장 큰 굽힘 변동을 갖는 측정 센서들의 두 위치 사이에 위치된다. 이는 도 2 에 도시되어 있다. 이 예에서, 신장계인 2 개의 굽힘 측정 수단들의 신호들이 주조 속도의 함수로 표현된다. 이 2 개의 신장계는 상부 세그먼트 프레임 상에 상기 세그먼트의 입구와 출구에 각각 설치되었다. 점선 프레임 안의 신호를 보면, 주어진 주조 속도에 대해, 신장계 1 은 굽힘이 높은, 걸쭉한 제품을 "나타내는" 반면, 신장계 2 는 굽힘이 낮은, 고체 제품을 "나타낸다". 결과적으로, 크레이터 엔드 위치는 이 두 굽힘 측정 수단들의 위치들 사이에 있다.
본 발명에 따른 방법으로 크레이터 엔드 위치의 계산 및 주조 속도 변화의 증대에 의해, 응고된 슬래브의 주어진 등급 및 주어진 두께에 대해, 크레이터 엔드 그리고 그에 따른 주조기 내의 슬래브의 완전한 응고를 갖도록 허용되는 최대 주조 속도를 정확하게 결정할 수 있다. 이는 도 3 에 도시되어 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 방법으로 결정된 크레이터 엔드 위치를 주조 속도의 함수로 나타낸다. 실제로, 본 발명에 따른 방법은 주어진 주조 속도에 대해 여러 번 수행되었고, 그 후 상기 주조 속도는 증가되었고, 크레이터 엔드 위치가 결정되었으며, 이는 임의의 손상을 피하기 위해 크레이터 엔드 위치가 주조 기계의 출력 단부에 거의 도달할 때까지 계속되었다. 점선은 주조기의 최대 길이, 즉 출력 단부 (15) 이고, 길이 0 은 턴디시 출구이다. 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 주어진 금속 제품에 대해, 주조기 내에 크레이터 엔드를 갖도록 허용 가능한 최대 속도는 1.60 m/s 이다. 이 최대 속도를 알면, 주조기의 생산성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 사용하면, 크레이터 엔드 위치를 정확하고 견고하게 검출할 수 있다. 실제로, 상부 세그먼트 프레임에서 측정이 수행되면, 측정 수단은 상기 프레임에 위치되고, 작동하는 내내 측정을 수행할 수 있고, 결함 센서를 교체하기 위해 주조기 정지 및 부품 교체를 기다릴 필요가 없다.

Claims (9)

  1. 주조 금속 제품을 주조하는 동안에 주조 금속 제품의 크레이터 엔드 위치를 결정하는 방법으로서,
    상기 크레이터 엔드 위치는 상기 주조 금속 제품이 완전히 응고되게 되는 위치이고, 상기 방법은,
    a. 상기 주조 금속 제품의 위와 아래에 각각 위치되는, 롤들을 지탱하는, 여러 상부 및 하부 세그먼트 프레임들을 포함하는 연속 주조 기계에서 용융 금속을 주조하는 단계,
    b. 상기 금속 제품이 완전히 응고되게 되는, 상기 연속 주조 기계 내의 위치 Pest 를 추정하는 단계,
    c. 적어도 추정된 상기 위치 Pest 의 가장 가까운 상부 세그먼트 프레임의 굽힘을 측정하는 단계,
    d. 측정된 상기 굽힘에 기초하여 크레이터 엔드의 위치 Pmes 를 계산하는 단계
    를 포함하는, 주조 금속 제품의 크레이터 엔드 위치를 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 굽힘은 적어도 상기 가장 가까운 상부 세그먼트 프레임의 두 단부에서 측정되는, 주조 금속 제품의 크레이터 엔드 위치를 결정하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 제품이 완전히 응고되게 되는 상기 연속 주조 기계 내의 위치 Pest 의 추정이 모델로 수행되는, 주조 금속 제품의 크레이터 엔드 위치를 결정하는 방법.
  4. 주조 속도 S 로 금속 제품을 주조하는 방법으로서,
    상기 주조 속도 S 는 제 1 항 내지 제 3 항에 따른 방법에 의해 결정되는 크레이터 엔드 위치에 따라 모니터링되는, 금속 제품을 주조하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 주조 속도 S 는 연속 주조 기계의 출력 단부와 크레이터 엔드 위치 사이의 거리를 최소화하도록 모니터링되는, 금속 제품을 주조하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속 제품에 동적 소프트 리덕션이 적용되고, 상기 크레이터 엔드 위치에 도달하기 전에 상기 동적 소프트 리덕션이 상기 금속 제품에 적용되도록 상기 주조 속도가 모니터링되는, 금속 제품을 주조하는 방법.
  7. 금속 제품 (1) 을 주조하기 위한 연속 주조기로서, 상기 연속 주조기는
    - 주조 금속 제품 (1) 의 위와 아래에 각각 위치되는, 롤들 (3) 을 지탱하는, 여러 상부 및 하부 세그먼트 프레임들 (2A, 2B),
    - 적어도 하나의 상부 세그먼트 프레임 (2A) 상에 위치되며 굽힘 측정 신호를 방출할 수 있는 적어도 하나의 굽힘 측정 수단 (8),
    - 상기 굽힘 측정 신호를 수신할 수 있으며 측정된 굽힘 신호에 기초하여, 상기 주조 금속 제품이 완전히 응고되게 되는 위치인, 크레이터 엔드의 위치 Pmes 를 계산할 수 있는 프로세서
    를 포함하는, 연속 주조기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 굽힘 측정 수단은 게이지 센서인, 연속 주조기.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    적어도 하나의 상부 프레임 (2A) 은 그의 각각의 단부에 각각 위치되는 적어도 2 개의 굽힘 측정 수단을 구비하는, 연속 주조기.
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