KR950007169B1

KR950007169B1 - 이종강종 혼합주편의 성분예측방법

Info

Publication number: KR950007169B1
Application number: KR1019920026544A
Authority: KR
Inventors: 이은신; 김민수; 김동진; 김천규
Original assignee: 포항종합제철주식회사; 박득표
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1992-12-30
Publication date: 1995-07-03
Also published as: KR940013666A

Abstract

내용 없음.

Description

이종강종 혼합주편의 성분예측방법

제1도는 본 발명을 적용하기 위한 연속주조 시스템의 개략도.

제2도는 이종강종에 따른 성분거동 분석그래프.

제3도는 이종강종에 따른 성장곡선도.

제4도는 후차지 성분함량이 전차지 성분함량보다 크거나 같을때의 혼합영역 부위 설명도.

제5도는 후차지 성분함량이 전차지 성분함량보다 작을 때의 홈합영역 부위설명도.

제6도는 본 발명의 혼합주편 예측 흐름도.

제7도는 본 발명 실시예에서의 혼합영역 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 래들 11 : 노즐센서

12 : 래들하중 센서 13 : 턴디쉬 하중센서

14 : 턴디쉬 15 : 주편

16 : 프로세스 컴퓨터 17 : 주편길이 측정률

18 : 토치 절단기

본 발명은 연속주조 공정에서의 전, 후차지(charge)가 다른 성분을 갖는 용강(이하 '이종강종'이라고도함)이면서 동일한 턴디쉬를 사용함에 따라 발생되는 주편의 혼합부위를 찾아내기 위한 연속주조 공정의 이종강종 혼합주편 성분예측방법에 관한 것이다.

본 발명은 연속주조 공정에서의 연연주조업중, 전, 후차지가 이종강종이면서 동일 턴디쉬를 사용하므로써 발생되는 혼합부위의 검출 및 성분예측방법에 관한 것이다.

연속주조 공정은 전공정인 제강, 노외공정에서 강의 성분조정이 완료된 용강에 대하여 최적의 품질을 보장할 수 있는 냉각수 분사로 액상의 강을 응고시켜 연속주조 공정의 단위제품인 주편을 생산하는 공정이다. 수요가 요구품질의 확보를 위하여 강종 및 재질에 따라 제강공정에서 기설정된 각 성분별 허용범위(목표치, 최대 최소 허용치)를 만족토록 용강이송기구인 래들내 용강(차지)를 단위로 성분조정을 한다.

또한 연속주조 공정 특성인 턴디쉬내 전, 후차지 혼합이 발생함에 따라 상이한 강종의 혼입방지를 위해 동일한 턴디쉬 이용 연속주조 가능 기준을 설정, 각 차지별 주조의 사이클 단위(단위 캐스트)내 주조순번을 지정 연속주조를 실시하고 있다.

그러나 수요가 소량 주문이 다발함에 따라 연속주조 가능 기준을 준수, 생산 계획 및 조업을 실시하는 경우 캐스트 단위 편성이 축소됨으로써 생산량의 감소, 턴디쉬 교환에 따른 원가상승, 수요가 납기관리 곤란등이 발생하므로 이종강종을 동일한 턴디쉬를 사용하여 연연주(continuous-continuous casting) 조업을 실시하게 되고, 조업자 및 품질담당자의 계산판정에 의거 해당부위를 개략 판정하나 품질이상재 발생, 실수율 저하등의 문제점이 야기되고 있다.

본 발명은 이상의 문제점 해결을 위하여 각종 중량 및 길이감지 센서로부터의 데이터와 차지별 성분값을 기초로 온라인 상에서 이종강종의 혼합 부위의 정확한 검출 및 성분 예측을 실시함으로써 품질 이상재의 출하방지 및 강종대체를 가능하게 할 뿐만 아니라 원활한 연속주조작업을 통한 소규모 주문의 납기관리의 원활하를 도모할 수 있는 연속주조 공정에서의 이종강종 혼합 주편 성분 예측방법을 제공하는데 목적이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

다량의 용강을 주형과 냉각수에 의한 응고에 의해 일정한 형태를 갖는 주편을 연속적으로 대량 생산하는 연속주조 공정 설비의 전공정인 제강, 노외공정에서는 제선공장으로부터 용선을 이송기구(래들)에 수불한 후 수요가 요구 주문량, 재질, 납기등을 고려한 생산계획에 따라 래들내 용강(CHARGE) 단위로 각종 성분의 조정, 온도조절등을 행한 후 연속주조 공정의 개시위치인 터렛(TURRET)의 래들 도착위치로 이송한다.

터렛의 회전에 의해 도착한 래들(10)은 주조위치로 전환된 후 래들에 부착된 노즐의 개공에 의해 래들(10)내의 용강이 턴디쉬(14)로 주입되고 턴디쉬(14)에 부착된 노즐의 개도(open degree) 제어에 의해 주형틀인 몰드로 용강이 유입된다.

몰드 이하에선 롤에 의한 인발과 함께 강종 및 재질에 따라 적당량 냉각수가 분무식으로 분사되어 용강을 균일하게 냉각응고시키고 주편절단기인 토치 절단기(18)에 의해 수요가가 요구하는 크기로 절단된 연주공정의 단위제품인 주폄(15)이 생산된다. 이와같은 조업은 래들 단위로 행하여지는 것이 아니고 생산계획 및 조업여건에 따라 몇개의 래들 용강이 연속적으로 주조되게 된다.

따라서 전 래들의 턴디쉬 주입작업이 끝나면 곧바로 터렛 회전에 의해 터렛의 래들 도착 위치에 도착된 래들을 주조위치로 전환 후 턴디쉬 주입개시를 하게 되고, 턴디쉬 내에선 잔, 후차지의 용강이 혼합되어 주조된다. 이때 전, 후차지의 용강성분이 같거나 유사한 경우엔 문제가 없지만 서로 상이한 경우 전, 후차지의 성분을 만족시키지 못한 부위가 발생하게 되고 이는 수요가 요구 불만족에 따른 재질이상재로서의 엄격한 관리가 요구된다.

제2도(내지 제5도)는 혼합부위 성분거동 분석 및 그 결과를 보이고 있다.

제2도는 두개의 강종(HW 18080G, HW 15070G)이 혼합되었을 때 주편의 성분거동(예 : 탄소함량)을 주조길이에 따라 그래프화한 것이다.

다음은 상기 두개의 강종에서 얻어진 샘플링 데이터로부터 성장 곡선을 도출해내기 위한 표이다.

[표 1]

여기에서 △max=전 차지 성분(MAX)-후 차지 성분

△i=전 차지 성분(MAX)-시료별 해당 성분이다.

앞에서 얻어진 실험값을 적용해 Y축:△1/△max((전차지성분-시료별해당성분)/

(전차지 성분-후차지성분))

X축 : t/T(주조량/턴디쉬용강량)의 인자로부터

다음과 같은 상관식을 도출한다.

성장곡선 Y=0.994^*(1-EXP(-1.27^*X))

잉여 표준편차 0.142

상관계수 0.905

이에따른 통계적 2변수 곡선근사를 제3도에서 나타내고 있다.

제4도와 제5도는 각각 성분별 후차지함량이 전차지 함량보다 크거나 같을 경우의 혼합부위 상향 편성예와, 성분별 후차지함량이 전차지 함량보다 작을 경우의 혼합부위 하향 편성예를 도식적으로 보이고 있다.

이와같은 턴디쉬내 이종강종 혼합에 따른 각 성분별 경향분석은 강의 재질이 C, Mn, P, S, Al 및 특수강 제조용 첨가제에 의해 좌우된다고 볼때, 재질별 품질보증을 위해서는 각 성분별 목표 및 허용범위를 엄격히 설정관리할 것이 요구된다. 따라서 상기와 같이 턴디쉬 직하의 주형 및 연주공정 단위제품인 주편의 시료채취에 의해 기기 및 화학적 분석, 체계적인 데이터 수집정리와 통계분석자료를 얻을 수 있어, 이를 토대로 혼합주편의 성분예측이 가능하게 된다.

제1도는 본 발명에 따른 주편성분 측정을 위한 연속주조 설비 시스템으로써, 프로세스 컴퓨터(16)에는 래들(10)의 용강을 샘플링하여 데이터를 산출하는 실험실(19)의 데이터 출력과, 래들(10)의 노즐을 감시하는 노즐센서(11)에 의한 용강 주입개시신호와, 래들(10)의 중량을 감지하는 래들중량 감지센서(12)의 중량 감지 신호와, 턴디쉬(14)의 중량을 감지하는 턴디쉬 중량 감지센서(13)의 중량감지 신호와, 주조길이 측정을 위한 주편길이 측정률(17)의 주편(15) 길이 측정신호가 제공되게 구성하고, 상기 프로세스 컴퓨터(16)에 의한 프로그램 제어에 따라 토치 절단기(18)이 주편(15)를 절단하도록 구성한다.

본 발명에 따른 성분예측은 상기 시스템의 각종 센서로부터 얻어지는 래들 노즐 개도관리에 의한 래들 턴디쉬 용강주입개시와 래들 및 턴디쉬 중량과 주조길이를 이용하게 된다.

먼저, 프로세스 컴퓨터(16)는 차지별 용강 성분분석 데이터를 실험실(19)로부터 받고, 이어서 차지의 용강 턴디쉬 주입개시를 알리는 노즐센서(11)에 의해 다음 표의 기준테이블 및 전, 후차지 성분으로부터 이종강종 여부를 판단한다.

[표 2]

이에 따라 이종강종인 경우라면 혼합부위의 주조개시 및 완료시점을 제7도를 참고로 하여 식으로 표현하면 다음과 같다.

상기 혼합부위의 주조개시 및 완료시점에 대한 식은 아래표에 나타낸 이종강종 (HW 10050F, HW 15070G)의 예에 기초하고 있다.

[표 3]

상기 ㅿ1, ㅿ2를 앞에서 기술한 예측식 Y=0.994^*(1-EXP(-1.27^*X))에 대입하여 풀면 X1=0.41, X2=0.68이 된다.

이때 턴디쉬 용강량은 56.1톤 였으므로 후차지 래들 개공시점으로부터 혼합 부위 몰드 주입 시점까지 주조량(CX1), 완료시점까지의 주조량은 (CX2)은 각각 다음과 같이 계산된다.

CX1=0.031^*56.1=23.0TON

CX2=0.707^*56.1=38.1TON

한편 혼합부위 몰드 주입개시 및 완료시점은 센서(12,14)로부터 2초 주기로 수신한 래들 및 턴디쉬의 중량값과 앞에서 결정된 값 X1의 주조량, X2의 주조량을 기초로 다음 식에 의해 계산된다.

i) 혼합부위 주입개시 판단식 :

래들중량 + 턴디쉬 중량래들주입개시시의 래들중량(2초 주기 데이터) (2초 주기 데이터)+래들주입개시시의 턴디쉬 중량-CX1 중량

ii) 혼합부위 주입완료 판단식 :

래들중량 + 턴디쉬 중량래들주입개시시의 래들중량(2초 주기 데이터) (2초 주기 데이터)+래들주입개시시의 턴디쉬 중량-CX2 중량

윗 식에서 판단된 혼합부위의 주입개시 및 완료시점에 양 주편의 주조길이를 각각 파일메모리에 보관한다.

이후, 앞에서 인지된 혼합부위가 수요가 주문 주편내에 포함되지 않도록 토치 절단기(18) 이후로부터 혼합부위 개시위치까지의 미절단 길이를 주편별로 조정한다.

주편 전단시점에서 각 주편내에 혼합부위가 포함되는지 여부 및 포함시의 성분 예측은, 먼저 생산 주편내에 혼합부위의 포함여부를 검사하고 포함된 혼합부위의 길이를 계산하고, 이어서 후차지 래들 개공시점으로부터 해당 생산주편의 후단위치의 몰드주입시점까지의 주조량(X)을 아래식으로 계산한다.

ML : SML=(CX2-CX1) : MW

X=MW+CX1

여기에서 ML은 양 주편이 끝나는 지점에서부터의 전체 혼합부위 길이이고, SML은 양주편이 끝나는 지점에서부터 전단 지점까지의 길이이다.

상기한 혼합부위 성분거동 분석시에 의거 해당 주편의 후단부위(두번째 전단지점)의 성분을 다음식으로부터 예측할 수 있다.

이를 토대로 프로세스 컴퓨터에서는 주편의 기초변경에 따른 강종대체 명령을 통하여 생산 및 출하를 적정관리하게 된다.

이와같은 이종강종 성분예측과정을 제6도에 따라 요약하면 다음과 같다.

먼저 용강성분을 분석하여 용강성분이 판정되면 이종강종 혼합 주편예측을 위해 연주지시 및 차지 실적을 토대로 전차지외의 이종강종 편성 여부를 검사한다.

이에 따라 이종강종이면 전차지 및 해당 차지 성분관리 범위와 실적성분을 출강사양 및 성분실적 차지로 검사하여 상향 편성이면 상향편성 래들 출강량 산출식을 적용하고 상향편성이 아니면 하향편성 래들 출강량 산출식을 적용한 후 임계 주입량 산출과 적용파일 편성과 주편단위 성분을 판정한다.

이어서 적용파일에 기초하여 성분 판정내용이 이종강종 차지대상이면 전차지 주편 여부를 판단하여 전차지 주편이면 동일차지내 해당주편까지의 누적주편량을 산출하고 후차지 주편이면 동일 채널내 누적주편량을 산출한다.

이어서 최소 입계 주입량이 누적량보다 작거나 같을 때와 최대 임께 주입량이 누적량보다 크면 앞에서 기술한 성분예측을 통하여 주편 단위 성분 관리 및 강종 대체를 실행한다.

이상에서 설명한 바와같은 본 발명은 연속주조 공정에서, 전, 후차지가 이종강종이고 동일한 턴디쉬를 이용하는 경우, 후차지의 래들 개공시점부터 이종강종이 턴디쉬 내에서 혼합되어 주조될 때 그 혼합의 천이를 분석, 해석하여 성분거동식을 도출하고 연속주조 공정의 단위제품(주편) 생산시 혼합부위에 대한 성분을 예측함으로써, 본 발명은 이종강종 연속주조시 발생되는 혼합영역 부위를 정확히 검색하여 혼합주편에 대한 적정 이상조치 및 해당 주편 성분 예측으로 후공정 조업조건 설정이 용이하게 되고, 주문자에 의한 여분 주편 발생 억제등으로 최적 품질관리를 통한 생산성 향상을 도모할 수 있다.

Claims

연주공정의 조업중 전, 후차지의 이종강종에 따른 주편 혼합부위 예측방법에 있어서, 용강성분분석에 따른 성분판정을 통하여 이종강종 혼합주편을 예측하고, 연주지시 및 차지실적에 따라 전차지외의 이종강종 편성을 검사하여 이종강종이면 출강 사양 및 성분실적 차지로 전차지 및 해당차지 성분관리 범위 및 실적 성분을 검사하고, 이후 상향 및 하향 편성 여부에 따라 상향 및 하향 래들 출강량을 계산하여 임계 주입량 산출, 적용파일편성, 주편 단위성분을 판정하고, 판정결과 이종강종 차지대상 여부를 프로그램 파일에 적용 판단하여 전차지 주편이면 동일차지내 해당 주편까지의 누적 주편량 산출하고, 후차지 주편이면 동일차지내 누적주편량을 산출하여 최소임계 주입량이 누적량보다 같거나 작고 최대 임계 주입량이 누적량보다 클때에는 해당 주편의 성분예측을 실행하여 주편 단위 성분관리 및 강종대체를 실행하는 것을 특징으로 하는 이종강종 혼합주편의 성분 예측방법.