KR920004970B1 - 아르곤 유량 자동제어 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

아르곤 유량 자동제어 방법

제 1 도는 본 발명의 자동제어방법을 실시하기 위한 개략적인 장치구성도.

제 2 도는 본 발명의 래들과 몰드간 아르곤 취입개소와 제어장치의 개략도.

제 3 도는 조업조건별 아르곤 유량과 품질과의 관계 그래프도.

제 4 도는 통과 용강량에 따른 아르곤 유량설정 테이블.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1.7 : 전극 2 : 용융금속

3 : 턴디쉬 4 : 노즐

5 : 다공질 내화물 6 : 가스공급관

8 : 몰드 11 : 상부노즐

12, 13 : 용강유량 제어부 14 : 하부노즐

15 : 침지노즐 20 : 마이컴

21 : 데이타 송수신자 22 : 상위 컴퓨터

본 발명은 강의 연속주조 조업에 있어서 아르곤 유량 자동제어방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 강의 개재물 저감 및 침지노즐 막힘 방지를 위해 래들과 몰드간 아르곤 가스를 조업조건에 따라 자동으로 취입함으로써 턴디쉬당 연연주비 증대와 고청정강 제조 및 조업의 자동화를 실현할 수 있는 아르곤 유량 자동제어방법에 관한 것이다.

통상적으로, 연속주조 작업중 용강 중에 있는 산화성 개재물과 내화물성 개재물(이하 "개재물"이라 칭함)은 침지노즐막힘 현상을 야기시키고 주변 및 코일표면에 표출되어 표면 품질을 열화시키는등 생산성 저하는 물론 강재의 기계적 성질에 악영향을 끼치고 있다. 여기서 연속주조 공정에서의 개재물 발생기구에 대해 살펴보면, 래들에서 몰드사이에 있는 내화물간 연결부위에서 침투한 대기에 의한 산화성 개재물과 각 내화물 용손물 및 턴디쉬내 제강잔류 슬래그를 들 수 있으며, 몰드내에서는 몰드 파우더성 개재물이 생성된다. 따라서, 이러한 개재물의 저감과 침적 노즐 막힘 방지를 위한 방법으로 내화물간 연결부위와 일부 내화물의 기공 부위를 통해 불활성가스인 아르곤을 취입하여 주조용강과 대기와의 접촉을 방지하고 용강 중에 있는 개재물을 부상 분리하여 노즐 폐쇄 및 노즐공에서의 용강 응고 방지를 꾀하고 있으나 취입되는 거의 모든 아르곤은 턴디쉬 위로 부상하지 않고 몰드내로 혼입되며, 과잉의 아르곤 공급시 몰드내 탕면 와류현상을 야기시켜 주편 및 코일의 표면 결함을 유발하게 한다. 이와 같이 연속주조 조업에 있어서 아르곤 유량제어는 매우 중요한 조업인자라 할 수 있다.

여기서 조업조건에 따른 노즐막힘 및 몰드내 와류 발생 현상을 살펴보면, 저탄소강 일수록 강중 용강 탈산에 의해 생성되는 탈산 생성물이 많아 노즐 막힘 빈도가 높고, 노외 정련처리 방법에 따라 노즐막힘 및 강의 표면 품질 차가 발생하는등 제조 강종 및 제조사양에 따라 상이하고, 또한 연속주조 조업에 있어서 동일 아르곤 유량 취입시 몰드내 탕면 와류 발생 경향을 살펴보면, 몰드내 주입 용강량이 많을수록 단위 체적당 아르곤 점유비가 주입 용강량이 적을 때보다 상대적으로 적어 와류발생 경향은 적고 턴디쉬내 용강량이 적을수록 토출 용강속도가 감소되어 단위 체적당 아르곤 점유율이 상대적으로 증가 아르곤에 따른 탕면 와류발생 경향이 크며, 주조중 아르곤 유량을 갑자기 증감시 몰드내 탕면이 큰 폭으로 변화하여 탕면 불안정을 초래하고 있다. 그러나 지금까지 이러한 조업 인자들에 대해 조업자가 판단하여 아르곤 유량을 수동으로 조작하고 있어 부하조업시(주조초기, 래들교환등)최적 아르곤 제어는 사실상 불가능한 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안한 것인바, 본 발명의 목적은 주조 개시에서 주조 완료시까지 작업의 연속화 및 조업조건에 따라 아르곤 유량을 자동으로 제어하기 위하여 최적아르곤 유량 제어방법 설정과 이를 제어할 수 있는 마이크로프로세서 콤퓨터(이하"마이콤"이라 칭함) 및 데이타 송, 수신을 통한 강의 연속주조 조업에 있어서 아르곤 유량 자동제어방법을 제공함에 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 수단은, 아르곤 자동 제어장치인 마이콤과 각종 주조데이타 송, 수신부를 이용하여, 침적 노즐 막힘 방지와 주편의 표면 품질개선을 목적으로 주조 초기에서 주조 완료시까지 래들에서 몰드간 각 아르곤 취입개소에 아르곤 가스를 조업조건에 따라 동적으로 자동제어하도록 한 것을 특징으로 한다. 이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 발명의 아르곤 유량 자동제어 방법을 실시하기 위한 개략적인 장치 구성을 설명하기 위한 도면이다. 상기 제 1 도에서 참조번호(1)과 (7)은 전극으로 이사이에 전압이 인가된다. 참조번호(3)은 턴디쉬이고 (2)는 용융금속으로 일종의 용강이며, (4)는 주입노즐로 도전성 내화물이고 이는 예를 들면 알루미나 흑연등으로 구성된다. 상기 용융금속(2)은 턴디쉬(3)로부터 주입노즐(4)에 의하여 몰드(8)내에 공급된다. 상기 노즐(4)의 상부는 다공질 내화물(5)로 구성되고, 불활성 가스 공급관(6)에 의하여 공급되는 불활성 가스를 상기 용융금속(2)내에 흡입시킨다. 흡입된 불활성 가스는 밑으로 흐르는 용융금속(2)에 흡수되고 노즐(4)내에 일정 체적을 갖는 기포로서 몰드(8)내로 용융금속(2)과 함께 주입된다. 이렇게 하여 주입 노즐(4)내에 용융금속(2)과 불활성 가스 기포가 혼재하는 상태가 생긴다. 불활성 가스기포는 전기적 절연체로서 노즐(4)내 용융금속(2)속을 흐르는 전류와 기포에 의하여 그 경로를 흐른다. 여기에서 본 발명은 주조 개시에서 주조 완료까지 조업조건에 따라 노즐을 통한 아르곤 유량을 동적으로 자동 제어할 수 있도록 한 것이다.

제 2 도는 본 발명의 래들과 몰드간 아르곤 취입 개소와 제어장치의 개략도이다. 상기 제 2 도에서 참조번호(4)는 전체 주입 노즐로서, 상부노즐 (11)과 용강유량 제어부(12)(13)와, 하부노즐(14)과, 침지노즐(15)로 구성되고, 상기 주입노즐(4)상부에 래들과 턴디쉬 연결부(16)와 턴디쉬 연결부(17)가 구성되어 있다. 상기 연결부(16)(17)와 주입노즐(4)사이에는 압력측정기(30-35)와, 유량측정기(40-45), 유량제어방법(50-55)을 통하여 아르곤 자동 제어장치인 마이콤(20)과, 데이타 송, 수신부(21)가 연결되고, 이 데이타 송, 수신 부(21)에 상위 콤퓨터(22)가 접속된다. 상기 데이타 송. 수신부 (21)는 상기 연결부 (16)와 용강유량 제어부(13)로부터 제 3e 도와 같은 용강제어부 개공도(23)(24)와, 상기 침지노즐(15)의 하부로부터 제 3c 도와 같은 주조속도(29)를 입력으로 받아서, 상기 마이컴(20)으로 제 3d 도와 같은 조업정보 턴디쉬내 용강량(25) 데이타를 보낸다. 그리고, 상기 마이컴(20)은 상기 데이타 송, 수신부(21)에 제어실 적정보를 보내고, 상기 데이타 송, 수신부(21)는 상기 상위 콤퓨터(22)에 아르곤 유량 압력 데이타(28)를 보내고, 제어방법 제이타(27)를 받는다. 상기한 구성의 제어장치에서 제 3a 도와 같은 구조 전 제조강종 및 노외정련 최종공정 결과에 따라 주조중 취입할 아르곤 유량 제어방법과 침지조즐 (15) 제작사에따라 제 3b 도와 같은 침지노즐에 취입할 아르곤 유량을 설정하고, 초기 턴디쉬내 주입되는 용강의 산화방지를 위해 예열이 끝난 빈 턴디쉬에 아르곤을 취입, 턴디쉬내 용강량이 정상높이까지 아르곤 분위기를 형성하며, 처음 래들에서 턴디쉬로 용강주입 개시시 래들과 턴디쉬간 대기 차단용 아르곤 가스를 최종 래들주입 완료시까지 일정유량으로 취입한다. 이때, 침지노즐(15)에 취입할 아르곤 유량설정을 위한 조업조건별 아르곤 자동제어 계통은 다음과 같다.

주조 초기에서, 데이타 송수신부(21)는 주조준비를 완료하고, 상위 콤퓨터(22)는 제조강종 및 제조방법을 결정한후, 아르곤 제어방법을 결정한다. 그리고, 상기 상위 콤퓨터(22)가 데이타 송수신부(21)에 제어방법 데이타(27)를 보내면 이는 마니콤(20)에 조업정보 턴디쉬내 용강량 데이타(25)와 함께 입력된다. 그러면, 주조 중기에 상기 마이콤(20)은 제 4 도와 같은 제어 테이블을 결정하고, 상기 데이타 송수신부(21)로부터 래들주입개시 정보를 받아 초기 아르곤 설정치를 취입하며, 상기 데이타 송수신부(21)로부터 래들주입개시 정보를 받아 초기 아르곤 설정치를 취입하며, 상기 데이타 송수신부(21)로부터 데이타, 즉 제 3 도와 같은 주조속도. 폭(C도) 데이타와 용강제어부 개공도 (E도)데이타 및 턴디쉬내 용강량(D도) 데이타를 전송받아 통과 용강량별 아르곤 유량(a)을 계산한 후, 턴디쉬 용강량 보정계수 적용으로 보정 아르곤 유량(b)는

으로 계산하고(단,a는 비례상수), 개공도 보정계수 (c)=b×(1+βY)로 계산한다. (단, β는 상수이고, Y는 후술할 개도 변형율이다). 이어서, 주조 말기에 마이콤(20)은 데이타 송수신부(21)로 부터 래들주입 완료데이타를 받아서 래들부위의 아르곤 가스를 차단한다. 그리고, 상기 마이콤(20)은 상기 데이타 송수신부(21)로 부터 주조 속도. 폭 (제 3c 도 참조) 데이타와, 용강제어부 개공도(제 3e 도 참조) 데이타와, 턴디쉬내 용강량(제 3d 도 참조) 데이타를 전송받아서 턴디쉬,내 용강량에 따라 아르곤 가스 차단을 결정하는바, 턴디쉬 상부노즐(11)을 차단하고, 용강유량 제어부(12)(13)를 제어하여 차단하며, 턴디쉬 하부노즐(14)과 침지노즐(15)연결부를 차단한후 침지노즐(15)를 차단하여 아르곤 가스를 제어한다.

이외에도 노즐 막힘 방지기능으로는, 상기 마이콤(20)은 상기 데이타 송수신부(21)로 부터 상기한 주조속도, 폭데이타와, 용강제어부 개공도 데이타와, 턴디쉬내 용강량 데이타를 전송받아 개공도 변형율을 계산하고, 기준 초과여부를 판단하여 초과 하였으면 t초간 F유량을 취입한다. 이와 같은 침지노즐에 취입할 아르곤 유량을 설정 완료한다. 그리고 주조 개시시 대기차단 부위인 턴디쉬 하부노즐(14)과 침지노즐(15)연결부에 아르곤을 주조 완료시까지 취입하며, 정상 주조속도 (1.0m/Min) 도달시까지 단계적으로 내화물 기공부 폐쇠방지 및 개재물 부상 분리를 목적으로 침지노즐(15), 용강유량 제어부(12)(13) 턴디쉬 상부노즐(11)순으로 초기 설정된 아르곤 유량을 취입한다. 정상 주조속도 도달이후 유량제어는 턴디쉬 상부노즐(11)과 용강유량 제어부(12)(13)에만 한하며 그 제어방법은 다음과 같다.

주조중 주조속도, 주조폭, 주조두께의 적, 다시말해 단위시간당 주조 용강량(통과용강량)에 따라 제어하며, 아르곤 유량은 아르곤 후단압이 일정한 범위안에서 통과용량에 따라 제 4 도와 같은 테이블에 의해 결정된다. 그러나, 주조중 아르곤 후단압이 상한 기준치를 벗어났을시 노즐막힘으로, 하한 기준치를 벗어났을시는 내화물 기공부에 균열발생으로 간주하여 작업가가 개입하여 수동 조작할수 있도록 정보를 제공한다. 상기한 제어방법은 정상조업 조건하에서의 통과 용강량에 의한 제어방법이다. 따라서, 비정상 조업시의 비정상 조업인자(턴디쉬내 용강량, 용강유량 제어부 개공도)들을 보정해야 하는데 그 보정방법은 다음과 같다. 턴디쉬 용강에 따른 보정방법은 유체의 자유낙하시 속도식인 V=2GH를 이용하여 다음과 같이 보정한다.

단, 여기서 V는 유체속도(m/sec), G는 중력가속도(m/sec²), H는 높이(m)이며, a는 비례상수 이다. 또한 턴디쉬 유량 제어부 개공도 변화에 따른 보상방법은 먼저 개공도 변화율을 다음과 같이 구하고,

보정 아르곤 유량은 통과 용강량에 의한 아르곤 유량×(1+β×개도변형율)에 의해 결정된다. (여기서 β는 상수이다)그러나, 상기 한개도 변형율이 기준치를 초과 했을시는 노즐막힘 방지를 위해 일정시간 동안 단속적으로 아르곤을 다량 취입한다. 다음, 주조말에 제어방법은 턴디쉬 잔탕량에 따라 아르곤 가스 취입밸브를 턴디쉬 상부노즐(11), 용강유량 제어부(12)(13), 턴디쉬 하부노즐(14)과 침지노즐(15)과의 연결부, 침지노즐(15)순으로 차단한다.

이상에서 설명한 바와같은 본 발명의 제어방법을 이용하여 현장제어시 턴디쉬 당연연주비 증대와 몰드내 탕면 안정을 통한 주편의 표면 품질향상과 조업조건에 따른 동적 제어방법 채용에 의한 조업의 자동화 실현 및 아르곤 가스 절감 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 강의 연속 주조작업에 있어서, 아르곤 자동제어장치인 마이콤과 각종 주조데이타 송수신부를 이용하여 침적 노즐막힘 방지와 주편의 표면 품질 개선을 위해 주초기에서 주조 완료시까지 래들에서 몰드간 각 아르곤 취입개소에 아르곤 가스를 조업조건에 따라 동적으로 할수 있도록 한것을 특징으로 하는 아르곤 유량 제어 방법.

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