WO2013048083A2 - 연속주조시 연연주수 예측 방법 - Google Patents

연속주조시 연연주수 예측 방법 Download PDF

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WO2013048083A2
WO2013048083A2 PCT/KR2012/007701 KR2012007701W WO2013048083A2 WO 2013048083 A2 WO2013048083 A2 WO 2013048083A2 KR 2012007701 W KR2012007701 W KR 2012007701W WO 2013048083 A2 WO2013048083 A2 WO 2013048083A2
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김용희
문홍길
권효중
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현대제철 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to the prediction of the number of years, and more particularly to a method of predicting the number of years of continuous casting to predict the number of possible performance by predicting the degree of blockage of the immersion nozzle.
  • Continuous casting machine is a facility that produces cast steel of constant size by receiving molten steel produced in steel making furnace and transferred to ladle in tundish and supplying it to mold for continuous casting machine.
  • the continuous casting machine includes a ladle for storing molten steel, a playing mold for cooling the tundish and the molten steel discharged from the tundish for the first time to form a casting cast having a predetermined shape, and the casting cast formed in the mold connected to the mold. It includes a plurality of pinch rolls.
  • the molten steel tapping out of the ladle and tundish is formed as a cast piece having a predetermined width, thickness and shape in a mold and is transferred through a pinch roll, and the cast piece transferred through the pinch roll is cut by a cutter. It is made of slabs (Slab), Bloom (Bloom), Billet (Billet) and the like having a predetermined shape.
  • the present invention is to provide a method for predicting the number of consecutive weeks during continuous casting that can predict the number of possible performance by predicting the blockage of the immersion nozzle through the amount of fluctuation of the level of the surface of the mold.
  • the present invention provides a method for predicting the number of consecutive rings during continuous casting, which can predict the number of consecutive casting possible by predicting the degree of blockage of the immersion nozzle using the position change of the stopper.
  • the soft-drain prediction method of the present invention comprises the steps of: periodically measuring the surface level of the molten steel in accordance with the flow of molten steel in the mold; Counting the total number of times of measurement measured during the unit period and the number of abnormalities in which each level is out of the set reference range when the set unit period elapses; Calculating a hit ratio based on the total number of measurements and the number of abnormalities counted above; And calculating the cumulative hit ratio by accumulating the calculated hit surface hit ratio on the previous hit surface hit ratio, and using the calculated cumulative hit ratio, predicting the number of consecutive performances.
  • the unit period may be set based on the casting time or the length of the cast pieces.
  • the reference range may be set within a range of 3mm based on the molten steel level in the mold.
  • the hit rate can be obtained using a value obtained by dividing the number of abnormalities measured during a unit period by the total number of measurements.
  • the cumulative hit rate may be calculated by cumulatively multiplying the hit rate per unit period.
  • a method for predicting a soft lead of the present invention comprising: adjusting an opening amount of a stopper to maintain a constant level of the surface of a mold; Measuring the position of the stopper periodically during a unit cycle and calculating a current cycle opening rate using the position information measured during the unit cycle; Calculating a current opening rate change rate using the current period opening rate and the full period opening rate; And calculating a cumulative change rate using the current opening degree change rate and a previous opening change rate, and predicting the number of consecutive performances using the calculated cumulative change rate.
  • the unit period may be set based on the casting time or the length of the cast pieces, the opening degree may be an average value of the collected position information.
  • the cumulative change rate is calculated by multiplying the current opening degree change rate and the previous opening degree change rate cumulatively, and can use the calculated cumulative change rate to predict the number of consecutive performances.
  • the cumulative change rate is calculated using the position change amount of the stopper in the tundish, and the degree of plugging of the immersion nozzle is predicted using the calculated cumulative change rate, thereby reducing productivity decrease due to a situation such as a decrease in casting speed or stoppage of cast casting.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention mainly on the flow of molten steel.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an apparatus for estimating a number of consecutive weeks according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a decrease in peripheral speed according to the amount of fluctuations in the level of molten metal in the mold.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of predicting a number of consecutive weeks in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are diagrams for explaining the cumulative hit ratio according to the amount of fluctuation of the surface of the mold.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an apparatus for estimating a number of years according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the decrease in the peripheral speed according to the position (opening) change amount of the stopper.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of predicting annual frequency of FIG. 7 according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS 10 and 11 are diagrams for explaining the cumulative change rate according to the position change amount of the stopper.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention mainly on the flow of molten steel.
  • Continuous casting is a casting method in which molten metal is solidified in a mold without a bottom and continuously drawn out a cast or steel ingot. Continuous casting is used to make long products with simple cross-sections, such as squares, rectangles, and circles, as well as slabs, blooms and billets, which are mainly for rolling.
  • Figure 1 illustrates a vertical curved type.
  • the continuous casting machine may include a ladle 10, a tundish 20, a mold 30, secondary cooling tables 60 and 65, and a pinch roll 70.
  • the tundish 20 is a container that receives the molten metal from the ladle 10 and supplies the molten metal to the mold 30.
  • the supply rate of molten metal flowing into the mold 30 is adjusted, distribution of molten metal into each mold 30, storage of molten metal, separation of slag and nonmetallic inclusions, and the like are performed.
  • the mold 30 is typically made of water-cooled copper and allows the molten steel to be primary cooled.
  • the mold 30 forms a hollow portion in which molten steel is accommodated as a pair of structurally facing surfaces are opened.
  • the mold 30 includes a pair of barriers and a pair of end walls connecting the barriers.
  • the short wall has a smaller area than the barrier.
  • the walls of the mold 30, mainly short walls may be rotated away from or close to each other to have a certain level of taper. This taper is set to compensate for shrinkage due to solidification of the molten steel M in the mold 30.
  • the degree of solidification of the molten steel (M) will vary depending on the carbon content, the type of powder (steel cold Vs slow cooling), casting speed and the like depending on the steel type.
  • the mold 30 is formed such that the cast steel drawn from the mold 30 maintains its shape and a strong solidification angle or solidified shell 81 is formed so that molten metal which is still less solidified does not flow out. It plays a role.
  • the water cooling structure includes a method using a copper pipe, a method of drilling a water cooling groove in a copper block, and a method of assembling a copper pipe having a water cooling groove.
  • the mold 30 is oscillated by the oscillator 40 to prevent the molten steel from sticking to the wall of the mold.
  • Lubricant is used to reduce friction between the mold 30 and the solidification shell 81 and prevent burning during oscillation.
  • Lubricants include splattered flat oil and powder added to the molten metal surface in the mold 30.
  • the powder is added to the molten metal in the mold 30 to become slag, as well as lubrication of the mold 30 and the solidification shell 81, as well as to prevent oxidation and nitriding of the molten metal in the mold 30, to keep warm, and to the surface of the molten metal. It also performs the function of absorption of emerging nonmetallic inclusions.
  • a powder feeder 50 is installed in order to inject the powder into the mold 30, a powder feeder 50 is installed. The part for discharging the powder of the powder feeder 50 faces the inlet of the mold 30.
  • the secondary cooling zones 60 and 65 further cool the molten steel primarily cooled in the mold 30.
  • the primary cooled molten steel is directly cooled by the spray means 65 for spraying water while maintaining the solidification angle by the support roll 60 not to be deformed.
  • the solidification of the cast steel is mostly made by the secondary cooling.
  • the drawing device adopts a multidrive method using a pair of pinch rolls 70 and the like so as to pull out the cast pieces without slipping.
  • the pinch roll 70 pulls the solidified tip of the molten steel in the casting direction, thereby allowing the molten steel passing through the mold 30 to continuously move in the casting direction.
  • the continuous casting machine configured as described above allows the molten steel M accommodated in the ladle 10 to flow into the tundish 20.
  • the ladle 10 is provided with a shroud nozzle 15 extending toward the tundish 20.
  • the shroud nozzle 15 extends to be submerged in the molten steel in the tundish 20 so that the molten steel M is not exposed to air and oxidized and nitrided.
  • the molten steel M in the tundish 20 flows into the mold 30 by a submerged entry nozzle 25 extending into the mold 30.
  • the immersion nozzle 25 is disposed in the center of the mold 30 so that the flow of molten steel M discharged from both discharge ports of the immersion nozzle 25 can be symmetrical.
  • the start, discharge speed, and stop of the discharge of the molten steel M through the immersion nozzle 25 are determined by a stopper 21 installed in the tundish 20 corresponding to the immersion nozzle 25. Specifically, the stopper 21 may be vertically moved along the same line as the immersion nozzle 25 to open and close the inlet of the immersion nozzle 25.
  • Control of the flow of the molten steel M through the immersion nozzle 25 may use a slide gate method, which is different from the stopper method.
  • the slide gate controls the discharge flow rate of the molten steel M through the immersion nozzle 25 while the sheet material slides in the horizontal direction in the tundish 20.
  • the molten steel M in the mold 30 starts to solidify from the part in contact with the wall surface forming the mold 30. This is because heat is more likely to be lost by the mold 30 in which the periphery is cooled rather than the center of the molten steel M.
  • the back portion along the casting direction of the casting cast piece 80 forms a shape in which the non-solidified molten steel 82 is wrapped in the solidified shell 81.
  • the unsolidified molten steel 82 moves together with the solidified shell 81 in the casting direction.
  • the uncondensed molten steel 82 is cooled by the spray means 65 for spraying the cooling water in the above movement process. This causes the thickness of the non-solidified molten steel 82 in the playing cast 80 to gradually decrease.
  • the cast steel 80 reaches one point 85, the cast steel 80 is filled with the solidification shell 81 of the entire thickness.
  • the solidified cast piece 80 is cut to a certain size at the cutting point 91 is divided into slabs (P) such as slabs.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an apparatus for estimating a soft frequency according to an embodiment of the present invention, wherein the prediction apparatus 100 includes a water level sensor 110, a storage unit 130, a display unit 140, an input unit 150, and It comprises a control unit 160.
  • the prediction apparatus 100 includes a water level sensor 110, a storage unit 130, a display unit 140, an input unit 150, and It comprises a control unit 160.
  • the surface level sensor 110 is fixedly disposed on the upper side of the mold to periodically measure the surface level according to the flow of the surface of the molten steel in the mold.
  • the water level sensor 110 may be an eddy current type sensor 110 for measuring the level of the water level by analyzing the induced voltage caused by the eddy current of the molten steel according to the excitation of the high frequency current.
  • the storage unit 130 stores a unit cycle for measuring the level of the water level, a reference range for determining an abnormality of the level of the water level, a periodically measured level of the water level, a rate of hitting the surface, and a cumulative hit rate.
  • the display unit 140 may graphically display the tangential level collected by the tang level sensor 110, the tangential hit rate and the cumulative hit rate per hour, and the like.
  • the input unit 150 is configured to receive various operation commands or setting reference values from the outside and transmit them to the control unit 160.
  • the control unit 160 collects the water level level value measured by the water level level sensor 110, and uses the total number of times measured during a set unit cycle and the water level level using the abnormal number outside the set reference range.
  • the cumulative hit rate is calculated by accumulating the calculated hit surface hit ratio to the previous hit surface hit ratio, and using the calculated cumulative hit ratio, the number of consecutive performances is predicted.
  • the reference range may be set within a range of 3mm based on the molten steel level in the mold. For example, when the molten steel level is 800 mm, the reference range may be set within a range of 797 to 803 mm.
  • the unit period may be set based on the casting time (for example, 10 minutes) or the length of the casting piece 80 (for example, 20 m).
  • the control unit 160 may count the measurement time when the unit cycle is time, and when the unit cycle is the length of the cast steel 80, the control unit 160 may know the length of the cast steel 80.
  • the water level level measured by the water level sensor 110 is collected, and the number of abnormalities collected during the set unit period outside the set reference range is divided by the total number of times measured during the unit period.
  • the hit rate is calculated, the cumulative hit rate is calculated by accumulating and multiplying the calculated hit level by the previous hit level, and then predicting the number of consecutive performances using the calculated hit rate.
  • the degree of blockage of the immersion nozzle is predicted in advance by using the amount of fluctuation in the level of the surface of the mold, thereby preventing a decrease in productivity due to an unexpected decrease in casting speed or interruption of cast casting.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of predicting a number of consecutive weeks according to FIG. 2, with reference to the accompanying drawings.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of predicting a number of consecutive weeks according to FIG. 2, with reference to the accompanying drawings.
  • control unit 160 calculates the peripheral speed at the time of continuous casting through the rotational speed of the pinch roll 70, and determines whether the calculated peripheral speed is the target peripheral speed. When the casting speed reaches the target speed, the annual number prediction process begins.
  • the control unit 160 When the casting speed reaches the target circumferential speed, the control unit 160 periodically collects the surface level of the molten steel in the mold from the surface level sensor 110 and stores the collected surface level with time information.
  • the storage unit 130 is sequentially stored.
  • the water level sensor 110 measures the water level in accordance with the flow of the molten steel in the mold periodically (for example, 1 second unit) and transmits it to the control unit 160 (S11, S12).
  • the control unit 160 calculates the unit cycle previously stored in the storage unit 130 to continuously determine whether the set unit cycle has elapsed (S13). If the unit cycle is the casting time, the control unit 160 will count the time, and if the unit cycle is the length of the cast steel 80, it will calculate the length of the cast steel 80 using the circumferential speed.
  • the unit cycle may be about 1 to 10 minutes or about 1 to 20m.
  • the control unit 160 When the set unit cycle has elapsed, the control unit 160 counts the total number of times of measurement during the unit cycle collected in the storage unit 130 (S14). Subsequently, the control unit 160 compares each collected surface level value and the set reference range with each other during the unit cycle to count the number of abnormalities in which the surface level is out of the reference range (S15).
  • the reference range may be set within a range of 3 mm based on the molten steel level in the mold.
  • the control unit 160 calculates the hit rate HR ML using the total number of measurement counts and the number of abnormalities counted as described above (S16).
  • the method for calculating the hit rate HR ML is shown in Equation 1 below.
  • the total number of times of measurement is the number of times the level is measured during the unit cycle
  • the number of abnormal times is the number of times the level of the measured level during the unit period is out of the reference range.
  • the unit cycle is 10m (the length of the cast steel), 100 times (the total number of times of measurement) during the unit cycle is measured, and the number of times that each measured level is outside the reference range is 5 times (the number of abnormal times). If it were, the hit ratio would be 0.95 (1- (5/100)).
  • the hit surface hit ratio thus obtained is stored in the storage unit 130 together with the time information (S17).
  • the control unit 160 obtains the hit rate per hit period per unit period and then checks whether there is a previous hit rate stored in the storage unit 130 (S18). If there is a previous hit surface hit ratio stored in the storage unit 130, the control unit 160 calculates a cumulative hit ratio by multiplying the calculated hit surface hit ratio by the cumulative hit surface hit ratio (S19). For example, if the previous hit surface hit ratio is 0.98 and the current hit surface hit ratio is 0.95, the cumulative hit ratio will be 0.93 (0.98 ⁇ 0.95).
  • the control unit 160 predicts the number of consecutive performances through the cumulative hit rate (S20). According to the cumulative hit ratio (HR ACC ), the number of possible performances is shown in Table 1.
  • the cumulative hit ratio As shown in Table 1, if the cumulative hit ratio is 0.95 or more, the number of consecutive casts is at least + 2Heat. If the cumulative hit ratio is 0.90 or more and less than 0.95, the number of consecutive casts is + 1Heat.If the cumulative hit ratio is less than 0.90, only the current casting is performed. Note stops.
  • 1Heat means casting of molten steel contained in one ladle.
  • the number of possible performance stars is + 2Heat, where the number of performance stars is not a cumulative value, but means the number of performance stars from the current cumulative hit rate.
  • the present invention by predicting the degree of blockage of the immersion nozzle by using the amount of change in the level of the surface of the mold, it is possible to predict and prevent the factor of productivity decrease, such as a decrease in casting speed or stop casting of the lead cast.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an apparatus for estimating a soft frequency according to another exemplary embodiment of the present invention, wherein the prediction apparatus 200 includes a water level sensor 210, a lifting unit 220, a storage unit 230, and a display unit 240. It comprises an input unit 250 and a control unit 260.
  • the prediction apparatus 200 includes a water level sensor 210, a lifting unit 220, a storage unit 230, and a display unit 240. It comprises an input unit 250 and a control unit 260.
  • the surface level sensor 210 is disposed and fixed on the upper side of the mold to periodically measure the surface level according to the flow of the surface of the molten steel in the mold.
  • the water level sensor 210 may be an eddy current type sensor 210 that analyzes an induced voltage caused by eddy current of molten steel according to excitation of a high frequency current to measure the level of water level.
  • Lifting means 220 is configured to adjust the amount of lifting by vertically elevating the stopper 21 for adjusting the amount of molten steel pulled out of the tundish to the mold.
  • the lifting means 220 may include a support for fixing and supporting the stopper 21 and an actuator such as a motor, a hydraulic cylinder, or an air cylinder for elevating the stopper 21 through the support.
  • the actuator further includes a position detection sensor 225 for detecting a lift position based on a reference point of the stopper 21 (a position where the stopper completely closes the tap hole 20a).
  • the lifting position of the stopper 21 may be a distance from a reference point.
  • the storage unit 230 includes measurement position information of the stopper 21, the opening rate of the stopper 21, the opening change rate, the cumulative change rate, the period for measuring the opening amount of the stopper 21, and a unit for calculating the opening rate. Information about the cycle is stored.
  • the display unit 240 may graphically display the position, the opening degree change rate, and the cumulative change rate of the stopper 21 measured according to the control signal.
  • the input unit 250 is configured to receive various operation commands or setting reference values from the outside and transmit them to the control unit 260.
  • the control unit 260 collects the position information of the stopper 21 through the position detection sensor 225 of the lifting means 220 for a set unit period, and the current period opening degree of the stopper 21 using the collected position information. After calculating the rate, the current opening rate is calculated by using the current and full-cycle opening rates, and the number of annual performances is predicted using the calculated current opening rate and the previous opening rate. Here, the control unit 260 calculates the cumulative change rate by multiplying the current opening degree change rate and the previous opening degree change rate cumulatively, and predicts the number of consecutive performances using the calculated cumulative change rate.
  • the unit period may be set based on the casting time (for example, 10 minutes) or the length of the casting piece 80 (for example, 20 m).
  • the control unit 260 may count the measurement time when the unit cycle is time, and when the unit cycle is the length of the cast steel 80, the casting length of the cast steel 80 can be known by using the circumferential speed.
  • the level of the water level is measured through the level of the water level sensor 210, and by adjusting the opening amount of the stopper 21 according to the measured level of the water level, the level of the water level is kept constant at the set level. Therefore, in the present invention, after the position (opening amount) of the stopper 21 is periodically measured to calculate the opening degree, the opening degree change rate is calculated using the current period opening rate and the total period opening rate, and the opening degree change rate is calculated according to the calculated opening degree. By indirectly determining whether the immersion nozzle 25 is blocked by using the cumulative change rate, it is possible to predict the number of possible performances.
  • the degree of clogging of the immersion nozzle 25 is predicted in advance by using the opening change rate and the cumulative change rate of the stopper 21 in the mold, thereby reducing productivity due to an unexpected decrease in casting speed or interruption of cast casting. It is to be prevented.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of predicting a number of consecutive years according to FIG. 7.
  • FIG. 9 will be described with reference to the accompanying drawings.
  • control unit 260 calculates the peripheral speed at the time of continuous casting through the rotational speed of the pinch roll 70, and determines whether the calculated peripheral speed is the target peripheral speed. When the casting speed reaches the target speed, the annual number prediction process begins.
  • the control unit 260 When the casting speed reaches the target circumferential speed, the control unit 260 periodically collects the surface level value according to the flow of the surface of the molten steel in the mold from the surface level sensor 210, so that the surface level is kept constant at the set reference level.
  • the position of the stopper 21 is adjusted through the lifting means 220 (S21).
  • the water level reference level may be set within a range of 8003mm.
  • the control unit 260 periodically checks the position of the stopper 21 through the position detecting means built in the lifting means 220 during the unit period (for example, in units of 10 seconds). Collected by measuring (S22).
  • the position of the stopper 21 may be a distance from a reference point when the stopper 21 completely closes the tap hole 20a, and the position of the stopper 21 means an opening amount.
  • the unit cycle may be a casting time or a casting length. If the unit cycle is a casting time, the control unit 260 will count the time, and if the unit cycle is the casting length of the cast steel 80, the main speed is used. To calculate the length of the cast piece (80). For example, the unit period may be about 1 to 10 minutes or about 1 to 20m.
  • the position of the stopper 21 may be less than 60mm, the normal casting may be about 25mm as shown in Figure 8, the less the amount of molten steel to be cast into the mold through the immersion nozzle 25, In other words, as the level of the surface of the mold is lowered, the position of the stopper 21 is increased to increase the opening amount.
  • control unit 260 periodically collects the position information of the stopper 21, and calculates the current period opening rate by obtaining an average value of the position information when a predetermined unit time elapses (S23, S24). That is, the current period opening rate may be an average value of location information.
  • the control unit 260 calculates the current opening degree change rate by using the current period opening rate and the advance period opening rate previously stored in the storage unit 230. (S25).
  • the method of calculating the opening degree change rate is shown in Equation 2 below.
  • the current opening degree change rate will be 0.833 (1- (5/30)).
  • the opening change rate using the opening rate is used, which is used because the opening rate is slightly different depending on the installation or installation state.
  • the current opening degree change rate thus obtained is stored in the storage 230 together with the time information.
  • the control unit 260 determines the current opening degree change rate and then checks whether there is a previous opening degree change rate stored in the storage unit 230. If there is a previous opening degree change rate stored in the storage unit 230, the control unit 260 calculates a cumulative change rate by multiplying the calculated current opening degree change rate by the cumulative previous opening degree change rate (S26). For example, if the previous opening change rate is 0.921 and the current opening change rate is 0.833, the cumulative change rate will be 0.767 (0.921 x 0.833). That is, the cumulative change rate can be obtained by the following Equation 3.
  • control unit 260 predicts the number of consecutive performances through the cumulative change rate (S27).
  • the number of possible performances according to the cumulative change rate is shown in Table 2 below.
  • the cumulative change rate is 0.85 or more, the number of consecutive casts is at least + 2Heat, and if the cumulative change rate is more than 0.80 to less than 0.85, the number of consecutive casts is + 1Heat, and if the cumulative change rate is less than 0.80, only the current casting is performed. Note stops.
  • 1Heat means casting of molten steel contained in one ladle.
  • the number of possible performances is + 2Heat, where the number of performances is not a cumulative value but means the number of performances available from the current cumulative rate of change.
  • the cumulative change rate is gradually changed without a sudden change. It was found to decrease.
  • the cumulative change rate is at least the annual performance reference value ⁇ , and when the cumulative change rate is 0.8 or more, the continuous performance standard, continuous performance is possible.
  • the position of the stopper 21 measured by the position detection sensor 225 of the lifting means 220 is maintained without a large change for a predetermined time, and after approximately 2.5 hours [Hour] elapses d
  • the position of the stopper 21 changes abruptly.
  • the cumulative rate of change was also sharply lowered to less than 0.8, which is the standard performance standard ( ⁇ ). In this case, casting will be discontinued, predicting that the next performance will be impossible.
  • the performance-based prediction method as described above is not limited to the configuration and operation of the embodiments described above.
  • the above embodiments may be configured such that various modifications may be made by selectively combining all or part of the embodiments.
  • control unit 220 lifting means

Abstract

본 발명은 몰드의 탕면레벨 변동량을 이용한 누적 적중률 또는 스토퍼의 위치 변화량을 이용한 누적 개도 변화율을 통해 침지노즐의 막힘 정도를 예측함에 따라 연연주 가능수를 예측할 수 있는 연속주조시 연연주수 예측 방법을 제공한다.

Description

연속주조시 연연주수 예측 방법
본 발명은 연연주수 예측에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 침지노즐의 막힘 정도를 예측하여 연연주 가능수를 예측하는 연속주조시 연연주수 예측 방법에 관한 것이다.
연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(Ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(Tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드로 공급하여 일정한 크기의 주편을 생산하는 설비이다.
연속주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 연주주편으로 형성하는 연주용 몰드와, 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 연주주편을 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.
다시 말해서, 상기 래들과 턴디쉬에서 출강된 용강은 몰드에서 소정의 폭과 두께 및 형상을 가지는 연주주편으로 형성되어 핀치롤을 통해 이송되고, 핀치롤을 통해 이송된 연주주편은 절단기에 의해 절단되어 소정 형상을 갖는 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 주편으로 제조된다.
관련된 선행기술로는 한국특허공개 제2004-50195호(공개일: 2004. 06. 16)가 있다.
본 발명은 몰드의 탕면레벨 변동량을 통해 침지노즐의 막힘을 예측하여 연연주 가능수를 예측할 수 있는 연속주조시 연연주수 예측 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 스토퍼의 위치 변화량을 이용하여 침지노즐의 막힘 정도를 예측함에 따라 연연주 가능수를 예측할 수 있는 연속주조시 연연주수 예측 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 연연주수 예측 방법은, 몰드내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면레벨값을 주기적으로 측정하는 단계; 설정된 단위주기가 경과되면, 상기 단위주기동안 측정된 총 측정횟수와 각 탕면 레벨값이 설정된 기준범위를 벗어난 이상 횟수를 각각 카운트하는 단계; 상기에서 카운트된 총 측정횟수와 이상 횟수를 이용하여 탕면 적중률을 계산하는 단계; 및 상기에서 계산된 탕면 적중률을 이전 탕면 적중률에 누적하여 누적 적중률을 산출하고, 산출된 누적 적중률을 이용하여 연연주 가능수를 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 단위주기는 주조 시간 또는 연주주편의 길이를 기준으로 설정될 수 있다.
상기 기준범위는 몰드내 용강레벨을 기준으로 3mm 이내의 범위로 설정될 수 있다.
상기 탕면 적중률은 단위주기동안 측정된 이상 횟수를 총 측정횟수로 나눈 값을 이용하여 획득될 수 있다.
상기 누적 적중률은 단위주기당 탕면 적중률을 누적으로 곱함에 따라 산출될 수 있다.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 다른 연연주수 예측 방법은, 몰드 내 탕면 레벨이 일정하게 유지되도록 스토퍼의 개도량을 조절하는 단계; 상기 스토퍼의 위치를 단위주기동안 주기적으로 측정하고, 단위주기동안 측정된 위치정보를 이용하여 현주기 개도율을 산출하는 단계; 상기 현주기 개도율과 전주기 개도율을 이용하여 현재 개도변화율을 산출하는 단계; 및 상기 현재 개도변화율과 이전 개도변화율을 이용하여 누적 변화율을 산출하고, 산출된 누적 변화율을 이용하여 연연주 가능수를 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.
구체적으로, 단위주기는 주조 시간 또는 연주주편의 길이를 기준으로 설정될 수 있으며, 개도율은 수집된 위치정보들의 평균값일 수 있다.
상기 누적 변화율은 현재 개도변화율과 이전 개도변화율을 누적으로 곱함에 따라 산출되고, 산출된 누적 변화율을 이용하여 연연주 가능수를 예측할 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 몰드내 탕면레벨의 변동량을 이용하여 침지노즐의 막힘 정도를 예측함으로써, 주조속도 감소 또는 연연주 주조 중단과 같은 상황으로 인한 생산성 저하를 사전에 예측 및 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 턴디쉬 내 스토퍼의 위치 변화량을 이용하여 누적 변화율을 산출하고, 산출된 누적 변화율을 이용하여 침지노즐의 막힘 정도를 예측함으로써, 주조속도 감소 또는 연연주 주조 중단과 같은 상황으로 인한 생산성 저하를 사전에 예측 및 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 용강의 흐름을 중심으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 연연주수 예측 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 몰드의 탕면레벨 변동량에 따른 주속 감소를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 도 2의 연연주수 예측 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5 및 도 6은 몰드의 탕면레벨 변동량에 따른 누적 적중률을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 연연주수 예측 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 스토퍼의 위치(개도) 변화량에 따른 주속 감소를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 도 7의 연연주수 예측 과정을 나타낸 순서도이다.
도 10 및 도 11은 스토퍼의 위치 변화량에 따른 누적 변화율을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 용강의 흐름을 중심으로 나타낸 개념도이다.
연속주조(continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 몰드(Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주편 또는 강괴(steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형, 직사각형, 원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬라브, 블룸 및 빌릿을 제조하는 데 이용된다.
연속주조기의 형태는 수직형과 수직만곡형 등으로 분류된다. 도 1에서는 수직만곡형을 예시하고 있다.
도 1을 참조하면, 연속주조기는 래들(10)과 턴디쉬(20), 몰드(30), 2차냉각대(60 및 65), 및 핀치롤(70)을 포함할 수 있다.
턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Ladle, 10)로부터 용융금속을 받아 몰드(Mold, 30)로 용융금속을 공급하는 용기이다. 턴디쉬(20)에서는 몰드(30)로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 몰드(30)로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다.
몰드(30)는 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강이 1차 냉각되게 한다. 몰드(30)는 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬라브를 제조하는 경우에, 몰드(30)는 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 몰드(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다. 이러한 테이퍼는 몰드(30) 내에서 용강(M)의 응고로 인한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류(강냉형 Vs 완냉형), 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다.
몰드(30)는 몰드(30)에서 뽑아낸 연주주편이 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidified Shell, 81)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 뚫는 방식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.
몰드(30)는 용강이 몰드의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation, 왕복운동)된다. 오실레이션시 몰드(30)와 응고쉘(81)과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 몰드(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)가 있다. 파우더는 몰드(30) 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 몰드(30)와 응고쉘(81)의 윤활뿐만 아니라 몰드(30) 내 용융금속의 산화/질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다. 파우더를 몰드(30)에 투입하기 위하여, 파우더 공급기(50)가 설치된다. 파우더 공급기(50)의 파우더를 배출하는 부분은 몰드(30)의 입구를 지향한다.
2차 냉각대(60 및 65)는 몰드(30)에서 1차로 냉각된 용강을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 직접 냉각된다. 연주주편의 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.
인발장치(引拔裝置)는 연주주편이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 몰드(30)를 통과한 용강이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.
이와 같이 구성된 연속주조기는 래들(10)에 수용된 용강(M)이 턴디쉬(20)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화 및 질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다.
턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 몰드(30) 내로 연장하는 침지노즐(Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 몰드(30) 내로 유동하게 된다. 침지노즐(25)은 몰드(30)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스토퍼(Stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스토퍼(21)는 침지노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 스토퍼 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수도 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(20) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하게 된다.
몰드(30) 내의 용강(M)은 몰드(30)를 이루는 벽면에 접한 부분부터 응고하기 시작한다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 몰드(30)에 의해 열을 잃기 쉽기 때문이다. 주변부가 먼저 응고되는 방식에 의해, 연주주편(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.
핀치롤(70)이 완전히 응고된 연주주편(80)의 선단부(83)를 잡아당김에 따라, 미응고 용강(82)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동하게 된다. 미응고 용강(82)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 냉각된다. 이는 연주주편(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 연주주편(80)이 일지점(85)에 이르면, 연주주편(80)은 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 연주주편(80)은 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 주편(P)으로 나누어진다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 연연주수 예측 장치를 나타낸 도면으로서, 예측 장치(100)는 탕면레벨센서(110), 저장부(130), 표시부(140), 입력부(150) 및 제어유닛(160)을 포함하여 이루어져 있다.
탕면레벨센서(110)는 몰드의 상측에 배치 고정되어 몰드내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면레벨을 주기적으로 측정한다. 여기서, 탕면레벨센서(110)는 고주파 전류의 여자에 따른 용강의 와전류에 의한 유기전압을 분석하여 탕면 레벨을 측정하는 와전류방식의 센서(110)일 수 있다.
저장부(130)에는 탕면레벨 측정을 위한 단위주기와 탕면레벨의 이상 판단을 위한 기준범위, 주기적으로 측정된 탕면 레벨값, 탕면 적중률 및 누적 적중률 등이 저장되어 있다.
표시부(140)는 탕면레벨센서(110)를 통해 수집된 탕면레벨이나 시간별 탕면 적중률 및 누적 적중률 등이 그래픽으로 디스플레이될 수 있다.
입력부(150)는 외부로부터 각종 동작 명령이나 설정 기준값들을 입력받아 제어유닛(160)으로 전달하도록 구성되어 있다.
제어유닛(160)은 상기 탕면레벨센서(110)에 측정된 탕면 레벨값을 수집하고, 설정된 단위주기동안 측정된 총 측정횟수 및 상기 탕면 레벨값이 설정된 기준범위를 벗어난 이상 횟수를 이용하여 탕면 적중률을 계산한 후 계산된 탕면 적중률을 이전 탕면 적중률에 누적하여 누적 적중률을 산출하고, 산출된 누적 적중률을 이용하여 연연주 가능수를 예측하게 된다.
상기 기준범위는 몰드내 용강레벨(Mold Level)을 기준으로 3mm 이내의 범위로 설정될 수 있다. 예컨대, 용강레벨이 800mm일 경우 기준범위는 797~803mm 이내의 범위로 설정될 수 있다.
그리고, 단위주기는 주조 시간(예를 들어 10분) 또는 연주주편(80)의 길이(예를 들어 20m)를 기준으로 설정될 수 있다. 제어유닛(160)은 단위주기가 시간일 경우 측정 시간을 카운트하면 되고, 단위주기가 연주주편(80)의 길이일 경우에는 주속을 이용하면 연주주편(80)의 길이를 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 탕면레벨센서(110)에 측정된 탕면 레벨값을 수집하고, 설정된 단위주기동안 수집된 탕면 레벨값이 설정된 기준범위를 벗어난 이상 횟수를 단위주기동안 측정된 총 측정횟수로 나누어서 탕면 적중률을 계산하고, 계산된 탕면 적중률을 이전 탕면 적중률에 누적하여 곱함에 따라 누적 적중률을 산출한 후 산출된 누적 적중률을 이용하여 연연주 가능수를 예측하게 된다.
일반적으로, 용강 청정도가 저하되면 용강 재산화가 발생되어 침지노즐이 막히게 된다. 침지노즐이 막히게 되면, 도 3과 같이 몰드 탕면레벨(Mold Level)의 변동이 심하게 발생되어 정상적인 주조 작업이 어렵고, 탕면레벨 변동이 심할 경우 주조속도(Casting speed)를 감소시키거나 또는 연연주 주조를 중단하여야 한다(ⓐ 부분).
따라서, 생산성 저하를 방지하기 위해 침지노즐의 막힘에 따른 연연주 가능성을 예측할 필요가 있다.
본 발명에서는 몰드내 탕면레벨 변동량을 이용하여 침지노즐의 막힘 정도를 사전에 예측함으로써, 예상치 못한 주조속도 감소 또는 연연주 주조 중단과 같은 상황으로 인한 생산성 저하를 방지하고자 하는 것이다.
도 4는 도 2에 의한 연연주수 예측 과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
먼저, 제어유닛(160)은 핀치롤(70)의 회전수를 통해 연속주조시의 주속을 계산하고, 계산된 주속이 목표 주속인지를 판단한다. 주조속도가 목표 주속에 도달되면 연연주수 예측 과정이 시작된다.
주조속도가 목표 주속에 도달되면, 제어유닛(160)은 몰드내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면레벨값을 탕면레벨센서(110)로부터 주기적으로 수집하고, 수집된 탕면 레벨값을 시간정보와 함께 저장부(130)에 순차적으로 저장하게 된다. 물론, 탕면레벨센서(110)는 몰드내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면레벨을 주기적(예를 들어, 1초 단위)으로 측정하여 제어유닛(160)으로 전달한다(S11, S12).
제어유닛(160)은 주조속도가 목표 주속에 도달되면, 저장부(130)에 미리 저장된 단위주기를 계산하여 설정된 단위주기가 경과되었는지를 지속적으로 판단하게 된다(S13). 상기 단위주기가 주조시간일 경우 제어유닛(160)은 시간을 카운트할 것이고, 단위주기가 연주주편(80)의 길이일 경우에는 주속을 이용하여 연주주편(80)의 길이를 계산할 것이다. 상기에서 단위주기는 1~10분 또는 1~20m 정도가 될 수 있다.
설정된 단위주기가 경과되면, 제어유닛(160)은 저장부(130)에 수집된 단위주기동안의 총 측정횟수를 카운트하게 된다(S14). 이어, 제어유닛(160)은 단위주기동안 수집된 각 탕면 레벨값과 설정된 기준범위를 상호 비교하여 탕면 레벨값이 기준범위를 벗어난 이상 횟수를 카운트하게 된다(S15). 상기에서 기준범위는 몰드내 용강레벨을 기준으로 3mm 이내의 범위로 설정될 수 있다.
제어유닛(160)은 이와 같이 카운트된 총 측정횟수와 이상 횟수를 이용하여 탕면 적중률(HR ML )을 계산하게 된다(S16). 탕면 적중률(HR ML )을 구하는 방법은 하기 수식 1과 같다.
수식 1
[규칙 제26조에 의한 보정 10.10.2012]　
Figure WO-DOC-FIGURE-62
여기서, 총 측정횟수는 단위주기동안 탕면레벨을 측정한 횟수이고, 이상횟수는 단위주기동안 측정된 탕면 레벨값이 기준범위를 벗어난 횟수이다.
예컨대, 단위주기가 10m(연주주편의 길이)이고, 단위주기동안 100회(총 측정횟수)의 탕면 레벨이 측정되고, 측정된 각 탕면 레벨값이 기준범위를 벗어난 횟수가 5회(이상 횟수)라면, 탕면 적중률은 0.95(1-(5/100))가 될 것이다.
이와 같이 구해진 탕면 적중률은 시간정보와 함께 저장부(130)에 저장된다(S17).
제어유닛(160)은 단위주기당 탕면 적중률을 구한 후 저장부(130)에 저장된 이전 탕면 적중률이 있는지를 확인하게 된다(S18). 만일, 저장부(130)에 저장된 이전 탕면 적중률이 있으면, 제어유닛(160)은 계산된 탕면 적중률을 이전 탕면 적중률에 누적으로 곱함에 따라 누적 적중률을 산출하게 된다(S19). 예컨대, 이전 탕면 적중률이 0.98이고, 현재 탕면 적중률이 0.95일 경우에는 누적 적중률이 0.93(0.98× 0.95)이 될 것이다.
이어, 누적 적중률이 계산되면, 제어유닛(160)은 누적 적중률을 통해 연연주 가능수를 예측하게 된다(S20). 누적 적중률(HRACC)에 따른 연연주 가능수는 하기 표 1과 같다.
표 1
누적 적중률(HRACC) 연연주 가능수 설명
0.95≤HRACC≤1.00 + 2Heat 2Heat의 연연주가 가능함
0.90≤HRACC<0.95 + 1Heat 1Heat의 연연주가 가능함
HRACC<0.90 0Heat(주조 중단) 다음 연연주는 중단함
표 1에서와 같이 구해진 누적 적중률이 0.95 이상에서는 연연주 가능수가 적어도 +2Heat이고, 누적 적중률이 0.90이상 내지 0.95미만에서는 연연주 가능수가 +1Heat이며, 누적 적중률이 0.90미만에서는 현재 주조만 수행하고 연연주는 중단한다. 여기서, 1Heat는 1개의 래들에 담긴 용강의 주조를 의미한다.
누적 적중률이 0.95 이상일 경우 연연주 가능수가 +2Heat가 되는 데, 여기서 연연주 가능수는 누적되는 값이 아니라 현재 누적 적중률로부터의 연연주 가능수를 의미하는 것이다.
도 5의 경우에서는 탕면레벨센서(110)를 통해 측정된 탕면 레벨값이 일정 시간동안 기준범위(α) 내에 있어 탕면 적중률이 대부분 '1'이 산출되었고, 그에 따라 누적 적중률도 대략 1.00으로 유지되는 나타났다. 이 경우에는 +2Heat의 연연주가 가능하다.
하지만, 도 6의 경우에서는 탕면레벨센서(110)를 통해 측정된 탕면 레벨값이 일정 시간동안 대부분 기준범위(α) 내에 존재하다가, 1.75시간[Hour]이 경과되면서는 ⓑ구간에서는 탕면 레벨값이 기준범위를 심하게 벗어나는 것을 알 수 있다. 이 경우에는 탕면 적중률이 대부분 0.9를 초과하지 않을 것이며, 그에 따라 누적 적중률도 0.90 미만으로 낮아지는 것으로 나타났다. 이 경우에는 다음 연연주가 불가능한 것으로 예측하고 주조를 중단하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 몰드내 탕면레벨의 변동량을 이용하여 침지노즐의 막힘 정도를 예측함으로써, 주조속도 감소 또는 연연주 주조 중단과 같은 생산성 저하 요인을 사전에 예측하여 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 연연주수 예측 장치를 나타낸 도면으로서, 예측 장치(200)는 탕면레벨센서(210), 리프팅수단(220), 저장부(230), 표시부(240), 입력부(250) 및 제어유닛(260)을 포함하여 이루어져 있다.
탕면레벨센서(210)는 몰드의 상측에 배치 고정되어 몰드내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면레벨을 주기적으로 측정한다. 여기서, 탕면레벨센서(210)는 고주파 전류의 여자에 따른 용강의 와전류에 의한 유기전압을 분석하여 탕면 레벨을 측정하는 와전류방식의 센서(210)일 수 있다.
리프팅수단(220)은 턴디쉬에서 몰드로 출강되는 용강량을 조절하기 위한 스토퍼(21)를 수직으로 승강시켜 출강량을 조절하도록 구성되어 있다. 리프팅수단(220)은 스토퍼(21)를 고정 지지하는 지지대와, 지지대를 통해 스토퍼(21)를 승강시키는 모터나 유압실린더 또는 에어실린더와 같은 액추에이터를 포함하여 구성될 수 있다. 액추에이터에는 스토퍼(21)의 기준점(스토퍼가 출강구(20a)를 완전히 폐쇄시킨 위치)을 기준으로 승강 위치를 검출하는 위치검출센서(225)가 더 포함되어 있다. 상기 스토퍼(21)의 승강 위치는 기준점으로부터의 거리일 수 있다.
저장부(230)에는 스토퍼(21)의 측정 위치정보, 스토퍼(21)의 개도율, 개도변화율, 누적 변화율, 스토퍼(21)의 개도량을 측정하기 위한 주기, 및 개도율을 산출하기 위한 단위주기 등에 대한 정보가 저장되어 있다.
표시부(240)는 제어신호에 따라 측정된 스토퍼(21)의 위치와 개도변화율 및 누적 변화율 등이 그래픽으로 디스플레이될 수 있다.
입력부(250)는 외부로부터 각종 동작 명령이나 설정 기준값들을 입력받아 제어유닛(260)으로 전달하도록 구성되어 있다.
제어유닛(260)은 리프팅수단(220)의 위치검출센서(225)를 통해 스토퍼(21)의 위치정보를 설정된 단위주기동안 수집하고, 수집된 위치정보를 이용하여 스토퍼(21)의 현주기 개도율을 산출한 후 현주기 개도율과 전주기 개도율을 이용하여 현재 개도변화율을 산출하고, 산출된 현재 개도변화율과 이전 개도변화율을 이용하여 연연주 가능수를 예측하게 된다. 여기서, 제어유닛(260)은 현재 개도변화율과 이전 개도변화율을 누적으로 곱하여 누적 변화율을 산출하고, 산출된 누적 변화율을 이용하여 연연주 가능수를 예측할 수 있다.
그리고, 단위주기는 주조 시간(예를 들어 10분) 또는 연주주편(80)의 길이(예를 들어 20m)를 기준으로 설정될 수 있다. 제어유닛(260)은 단위주기가 시간일 경우 측정 시간을 카운트하면 되고, 단위주기가 연주주편(80)의 길이일 경우에는 주속을 이용하면 연주주편(80)의 주조 길이를 알 수 있다.
일반적으로, 탕면레벨센서(210)를 통해 탕면 레벨값을 측정하고, 측정된 탕면 레벨값에 따라 스토퍼(21)의 개도량을 조절함으로써, 탕면 레벨이 설정된 레벨로 일정하게 유지되도록 한다. 따라서, 본 발명에서는 스토퍼(21)의 위치(개도량)를 주기적으로 측정하여 개도율을 산출한 후 현주기 개도율과 전주기 개도율을 이용하여 개도변화율을 산출하고, 산출된 개도변화율에 따른 누적 변화율을 이용하여 침지노즐(25)의 막힘 여부를 간접적으로 판단함으로써, 연연주 가능수를 예측할 수 있다.
예컨대, 용강 청정도가 저하되면 용강 재산화가 발생되어 침지노즐(25)이 막히게 된다. 침지노즐(25)이 막히게 되면, 도 8과 같이 스토퍼 위치의 변화(개도량이 증가됨)가 심하게 발생되어 정상적인 주조 작업이 어렵고, 스토퍼(21)의 개도량이 한계에 도달될 경우 주조속도(Casting speed)를 감소시키거나 또는 연연주 주조를 중단하여야 한다(ⓒ 부분).
따라서, 생산성 저하를 방지하기 위해 침지노즐(25)의 막힘에 따른 연연주 가능성을 예측할 필요가 있다.
본 발명에서는 몰드내 스토퍼(21)의 개도변화율과 누적 변화율을 이용하여 침지노즐(25)의 막힘 정도를 사전에 예측함으로써, 예상치 못한 주조속도 감소 또는 연연주 주조 중단과 같은 상황으로 인한 생산성 저하를 방지하고자 하는 것이다.
도 9는 도 7에 의한 연연주수 예측 과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
먼저, 제어유닛(260)은 핀치롤(70)의 회전수를 통해 연속주조시의 주속을 계산하고, 계산된 주속이 목표 주속인지를 판단한다. 주조속도가 목표 주속에 도달되면 연연주수 예측 과정이 시작된다.
주조속도가 목표 주속에 도달되면, 제어유닛(260)은 몰드내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면레벨값을 탕면레벨센서(210)로부터 주기적으로 수집하고, 탕면 레벨이 설정된 기준레벨로 일정하게 유지되도록 스토퍼(21)의 위치를 리프팅수단(220)을 통해 조절하게 된다(S21). 여기서, 탕면 기준레벨은 8003mm 이내의 범위로 설정될 수 있다.
이어, 제어유닛(260)은 주조속도가 목표 주속에 도달되면, 리프팅수단(220)에 내장된 위치검출수단을 통해 스토퍼(21)의 위치를 단위주기동안 주기적(예를 들어, 10초 단위)으로 측정하여 수집한다(S22). 여기서, 스토퍼(21)의 위치는 스토퍼(21)가 출강구(20a)를 완전히 폐쇄했을 때의 기준점으로부터의 거리일 수 있으며, 스토퍼(21)의 위치는 개도량을 의미하는 것이다. 단위주기는 주조시간 또는 주조 길이가 될 수 있는 데, 단위주기가 주조시간일 경우 제어유닛(260)은 시간을 카운트할 것이고, 단위주기가 연주주편(80)의 주조 길이일 경우에는 주속을 이용하여 연주주편(80)의 길이를 계산할 것이다. 예컨대, 단위주기는 1~10분 또는 1~20m 정도가 될 수 있다.
스토퍼(21)의 위치는 60mm 이하가 될 수 있는 데, 정상 주조시는 도 8에 도시된 바와 같이 대략 25mm 정도가 될 수 있으며, 침지노즐(25)을 통해 몰드로 출강되는 용강량이 적을수록, 즉 몰드의 탕면 레벨이 낮아질수록 스토퍼(21)의 위치가 상승되어 개도량이 증가된다.
이와 같이 제어유닛(260)은 스토퍼(21)의 위치정보를 주기적으로 수집하고, 미리 설정된 단위시간이 경과되면 위치정보들의 평균값을 구하여 현주기 개도율을 산출하게 된다(S23, S24). 즉, 현주기 개도율은 위치정보들의 평균값이 될 수 있다.
상기와 같이 현주기 개도율이 산출되면, 제어유닛(260)은 현주기(Current Period) 개도율과 저장부(230)에 미리 저장된 전주기(Previous Period) 개도율을 이용하여 현재 개도변화율을 산출한다(S25). 여기서, 개도변화율을 구하는 방법은 하기 수식 2와 같다.
수식 2
[규칙 제26조에 의한 보정 10.10.2012]　
Figure WO-DOC-FIGURE-95
예컨대, 현주기 개도율이 30mm이고 전주기 개도율이 25mm일 경우, 현재 개도변화율은 0.833(1-(5/30))이 될 것이다. 본 발명에서는 개도율을 이용한 개도 변화율을 사용하게 되는 데, 이는 개도율의 경우 설비나 설치 상태에 따라 다소의 차이가 있기 때문에 그 변화율을 사용하는 것이다.
이와 같이 구해진 현재 개도변화율은 시간정보와 함께 저장부(230)에 저장된다.
제어유닛(260)은 현재 개도변화율을 구한 후 저장부(230)에 저장된 이전 개도변화율이 있는지를 확인하게 된다. 만일, 저장부(230)에 저장된 이전 개도변화율이 있으면, 제어유닛(260)은 계산된 현재 개도변화율을 이전 개도변화율에 누적으로 곱함에 따라 누적 변화율을 산출하게 된다(S26). 예컨대, 이전 개도변화율이 0.921이고, 현재 개도변화율이 0.833일 경우에는 누적 변화율이 0.767(0.921× 0.833)이 될 것이다. 즉, 누적 변화율은 하기 수식 3에 의해 구해질 수 있다.
수식 3
[규칙 제26조에 의한 보정 10.10.2012]　
Figure WO-DOC-FIGURE-100
이어, 누적 변화율이 계산되면, 제어유닛(260)은 누적 변화율을 통해 연연주 가능수를 예측하게 된다(S27). 누적 변화율에 따른 연연주 가능수는 하기 표 2와 같다.
표 2
누적 변화율 연연주 가능수 설명
0.85≤누적변화율≤1.00 + 2Heat 2Heat의 연연주가 가능함
0.80≤누적변화율<0.85 + 1Heat 1Heat의 연연주가 가능함
누적변화율<0.80 0Heat(주조 중단) 다음 연연주는 중단함
표 2에서와 같이 구해진 누적 변화율이 0.85 이상에서는 연연주 가능수가 적어도 +2Heat이고, 누적 변화율이 0.80이상 내지 0.85미만에서는 연연주 가능수가 +1Heat이며, 누적 변화율이 0.80미만에서는 현재 주조만 수행하고 연연주는 중단한다. 여기서, 1Heat는 1개의 래들에 담긴 용강의 주조를 의미한다.
누적 변화율이 0.85 이상일 경우 연연주 가능수가 +2Heat가 되는 데, 여기서 연연주 가능수는 누적되는 값이 아니라 현재 누적 변화율로부터의 연연주 가능수를 의미하는 것이다.
도 10의 경우에서는 리프팅수단(220)의 위치검출센서(225)를 통해 측정된 스토퍼(21)의 위치가 조금씩 가변(개도량이 큰 변화없이 점차적으로 증가됨)될 경우 누적 변화율은 급격한 변화없이 점차적으로 감소되는 것으로 나타났다. 스토퍼(21)의 위치가 급격한 변화없이 일정할 경우 누적 변화율은 적어도 연연주 기준치(β) 이상이 되며, 누적 변화율이 연연주 기준치인 0.8 이상일 경우에는 지속적인 연연주가 가능하다.
하지만, 도 11의 경우에서는 리프팅수단(220)의 위치검출센서(225)를 통해 측정된 스토퍼(21)의 위치가 일정 시간동안 큰 변화없이 유지되다가, 대략 2.5시간[Hour]이 경과되면서는 ⓓ구간에서와 같이 스토퍼(21)의 위치가 급격하게 변하는 것을 알 수 있다. 이 경우에는 누적 변화율의 값도 급격하게 낮아져 연연주 기준치(β)인 0.8 미만으로 감소되는 것으로 나타났다. 이 경우에는 다음 연연주가 불가능한 것으로 예측하고 주조를 중단하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 스토퍼(21)의 위치 변화량을 이용하여 침지노즐(25)의 막힘 정도를 예측함으로써, 주조속도 감소 또는 연연주 주조 중단과 같은 생산성 저하 요인을 사전에 예측하여 방지할 수 있다.
상기와 같은 연연주 가능수 예측방식은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
<부호의 설명>
10: 래들 15: 슈라우드노즐
20: 턴디쉬 25: 침지노즐
30: 몰드 40: 몰드오실레이터
50: 파우더 공급기 51: 파우더층
52: 액체 유동층 53: 윤활층
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 연주주편
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
91: 절단 지점 100,200: 예측 장치
110,210: 탕면레벨센서 130,230: 저장부
140,240: 표시부 150,250: 입력부
160,260: 제어유닛 220: 리프팅수단

Claims (13)

  1. 몰드내 용강의 탕면 유동에 따른 탕면레벨값을 주기적으로 측정하는 단계;
    설정된 단위주기가 경과되면, 상기 단위주기동안 측정된 총 측정횟수와 각 탕면 레벨값이 설정된 기준범위를 벗어난 이상 횟수를 각각 카운트하는 단계;
    상기에서 카운트된 총 측정횟수와 이상 횟수를 이용하여 탕면 적중률을 계산하는 단계; 및
    상기에서 계산된 탕면 적중률을 이전 탕면 적중률에 누적하여 누적 적중률을 산출하고, 산출된 누적 적중률을 이용하여 연연주 가능수를 예측하는 단계;를 포함하는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위주기는 주조 시간 또는 연주주편의 길이를 기준으로 설정되는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준범위는 몰드내 용강레벨을 기준으로 3mm 이내의 범위로 설정되는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 탕면 적중률은 단위주기동안 측정된 이상 횟수를 총 측정횟수로 나눈 값을 이용하여 획득되는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
  5. [규칙 제26조에 의한 보정 10.10.2012]
    청구항 1에 있어서,
    상기 탕면 적중률(HR ML )은 하기 수식에 의해 계산되는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
    수식
    Figure WO-DOC-FIGURE-c5
    여기서, 총 측정횟수는 단위주기동안 탕면레벨을 측정한 횟수이고, 이상횟수는 단위주기동안 측정된 탕면 레벨값이 기준범위를 벗어난 횟수임.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 누적 적중률은 단위주기당 탕면 적중률을 누적으로 곱함에 따라 산출되는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기에서 누적 적중률이 0.9 미만일 경우에는 연연주를 중단하는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
  8. 몰드 내 탕면 레벨이 일정하게 유지되도록 스토퍼의 개도량을 조절하는 단계;
    상기 스토퍼의 위치를 단위주기동안 주기적으로 측정하고, 단위주기동안 측정된 위치정보를 이용하여 현주기 개도율을 산출하는 단계;
    상기 현주기 개도율과 전주기 개도율을 이용하여 현재 개도변화율을 산출하는 단계; 및
    상기 현재 개도변화율과 이전 개도변화율을 이용하여 누적 변화율을 산출하고, 산출된 누적 변화율을 이용하여 연연주 가능수를 예측하는 단계;를 포함하는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 단위주기는 주조 시간 또는 연주주편의 길이를 기준으로 설정되는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 개도율은 수집된 위치정보들의 평균값인 연속주조시 연연주수 예측 방법.
  11. [규칙 제26조에 의한 보정 10.10.2012]
    청구항 8에 있어서,
    상기 개도변화율은 하기 수식에 의해 산출되는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
    수식
    Figure WO-DOC-FIGURE-c11
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 누적 변화율은 현재 개도변화율과 이전 개도변화율을 누적으로 곱함에 따라 산출되는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기에서 누적 변화율이 0.8 미만일 경우에는 연연주를 중단하는 연속주조시 연연주수 예측 방법.
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