KR101277707B1 - Method for decreasing pin-hole defect in continuous casting process - Google Patents
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Abstract
연주공정에서 조업인자에 따른 핀홀결함 정도를 예측하여 핀홀결함을 저감시키는 연주공정에서의 핀홀결함 저감 방법에 관한 것으로, 주조폭, 용강주입량, 침지노즐의 침지깊이 및 아르곤가스 주입량을 포함한 복수의 조업인자에 대한 데이터를 저장하는 단계와, 상기에서 저장된 복수의 조업인자를 이용하여, 침지노즐에서 토출되는 용강이 몰드 내벽에 충돌될 때의 지점에 대한 탕면으로부터의 충돌깊이를 계산하는 단계와, 상기에서 계산된 충돌깊이와 설정된 기준깊이를 상호 비교하고, 상기 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상인지를 판단하는 단계, 및 상기 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상이면, 핀홀결함을 감소시키기 위하여 현재 주조 중인 주조폭에 따라 침지노즐의 침지깊이 및 침지노즐을 통해 주입되는 아르곤가스 주입량 중 적어도 어느 하나 이상을 가변 제어하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for reducing pinhole defects in the playing process that predicts pinhole defects according to operating factors in the playing process to reduce pinhole defects. The method includes a plurality of operations including casting width, molten steel injection, immersion depth of the immersion nozzle, and argon gas injection. Storing the data on the printing factor, and calculating a collision depth from the hot water surface to a point when molten steel discharged from the immersion nozzle collides with the inner wall of the mold by using the plurality of operating factors stored above; Comparing the collision depth calculated from the set reference depth with each other, and determining whether the collision depth is more than the set reference depth, and if the collision depth is more than the set reference depth, the casting width currently casting to reduce the pinhole defect At least one of the immersion depth of the immersion nozzle and the amount of argon gas injected through the immersion nozzle Variable controlling one or more.
Description
본 발명은 핀홀결함 저감에 관한 것으로, 특히 연주공정에서 조업인자에 따른 핀홀결함 정도를 예측하여 핀홀결함을 저감시키는 연주공정에서의 핀홀결함 저감 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to pinhole defect reduction, and more particularly, to a pinhole defect reduction method in a playing process for predicting the pinhole defect level according to an operation factor in the playing process to reduce the pinhole defect.
일반적으로, 연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(Ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(Tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드로 공급하여 일정한 크기의 주편을 생산하는 설비이다.In general, a continuous casting machine is a facility for producing cast steel of a certain size by receiving a molten steel produced in a steelmaking furnace and transferred to a ladle (Tundish) and then supplied to a continuous casting machine mold.
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 핀치롤 등을 포함한다. 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.
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. And a plurality of pinch rolls. The molten steel tapping out of the ladle and tundish is formed into 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 to have a predetermined shape. It is made of slabs or slabs such as Bloom and Billet.
본 발명의 목적은 주조폭, 용강주입량, 침지노즐의 침지깊이 및 아르곤가스 주입량을 포함한 각종 조업인자를 이용하여 몰드 내 충돌깊이를 계산하고, 계산된 충돌깊이를 통해 핀홀결함 정도를 예측하여 충돌깊이를 제어함으로써, 핀홀결함 발생 정도를 저감시킬 수 있는 연주공정에서의 핀홀결함 저감 방법에 관한 것이다. An object of the present invention is to calculate the crash depth in the mold using a variety of operating factors, including casting width, molten steel injection amount, dipping depth of the immersion nozzle and argon gas injection amount, and predict the pinhole defects through the calculated collision depth to determine the collision depth The present invention relates to a method for reducing pinhole defects in a playing process that can reduce the degree of occurrence of pinhole defects.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 핀홀결함 저감 방법은, 주조폭, 용강주입량, 침지노즐의 침지깊이 및 아르곤가스 주입량을 포함한 각종 조업인자에 대한 데이터를 저장하는 단계; 상기에서 저장된 각종 조업인자를 이용하여, 침지노즐에서 토출되는 용강이 몰드 내벽에 충돌될 때의 지점에 대한 탕면으로부터의 충돌깊이를 계산하는 단계; 상기에서 계산된 충돌깊이와 설정된 기준깊이를 상호 비교하고, 상기 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상이면, 핀홀결함을 감소시키기 위하여 현재 주조 중인 주조폭에 따라 침지노즐의 침지깊이 및 침지노즐을 통해 주입되는 아르곤가스 주입량 중 적어도 어느 하나 이상을 가변 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.Pinhole defect reduction method of the present invention for realizing the above object, the step of storing data for various operating factors including the casting width, molten steel injection amount, the immersion depth of the immersion nozzle and the argon gas injection amount; Calculating the depth of impact from the hot water surface to the point when molten steel discharged from the immersion nozzle collides with the mold inner wall using the various operation factors stored above; Comparing the collision depth calculated above with the set reference depth and determining whether the collision depth is greater than or equal to the set reference depth; And if the collision depth is greater than or equal to a predetermined reference depth, variably controlling at least one of the immersion depth of the immersion nozzle and the amount of argon gas injected through the immersion nozzle according to the casting width currently being cast to reduce pinhole defects. It may include.
상기 가변 제어하는 단계는, 상기 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상일 경우, 현재 주조 중인 주조폭이 설정된 기준폭 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 판단결과, 주조폭이 설정된 기준폭 미만일 경우 침지노즐의 침지깊이가 감소되도록 제어하거나 또는 침지노즐을 통한 아르곤가스 주입량이 증가되도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.The variable control may include determining whether a casting width currently being cast is greater than or equal to a predetermined reference width when the collision depth is equal to or greater than a predetermined reference depth; And determining that the casting width is less than the set reference width, so that the immersion depth of the immersion nozzle is reduced or the amount of argon gas injection through the immersion nozzle is increased.
상기 가변 제어하는 단계는, 상기 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상일 경우, 현재 주조 중인 주조폭이 설정된 기준폭 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 판단결과, 주조폭이 설정된 기준폭 이상일 경우 침지노즐의 침지깊이가 감소되도록 제어함과 동시에 침지노즐을 통한 아르곤가스 주입량이 증가되도록 제어할 수 있다.The variable control may include determining whether a casting width currently being cast is greater than or equal to a predetermined reference width when the collision depth is equal to or greater than a predetermined reference depth; And when the casting width is greater than or equal to the set reference width, the immersion depth of the immersion nozzle may be controlled and the amount of argon gas injected through the immersion nozzle may be increased.
상기 설정된 기준깊이는 550mm일 수 있다.
The set reference depth may be 550 mm.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 충돌깊이를 통해 핀홀결함 정도를 판단하고, 핀홀결함 정도가 기준치를 초과할 경우 침지노즐의 침지깊이와 아르곤가스 주입량을 통해 충돌깊이를 제어함으로써, 연주주편의 핀홀 결함을 저감하여 표면 품질이 우수한 제품을 제조할 수 있다.
According to the present invention as described above, pinhole defects of the cast pieces by determining the degree of pinhole defects through the impact depth, and controlling the collision depth through the immersion depth of the immersion nozzle and the argon gas injection amount when the pinhole defects exceeds the reference value It is possible to manufacture a product having excellent surface quality by reducing the.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 용강 흐름을 중심으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 의한 핀홀결함 저감 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 침지노즐을 통해 몰드로 공급되는 아르곤가스를 나타낸 도면이다.
도 4는 강종별 핀홀 결함을 나타낸 도면이다.
도 5는 턴디쉬의 높이에 따른 침지노즐의 침지 깊이를 나타낸 도면이다.
도 6은 주조폭별 핀홀결함지수와 충돌깊이와의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 핀홀결함 저감 과정을 나타낸 순서도이다.
도 8은 충돌깊이의 계산을 위한 각종 조업인자를 나타낸 도면이다.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.
2 is a view showing a pinhole defect reducing apparatus according to the present invention.
3 is a view showing argon gas supplied to a mold through an immersion nozzle.
4 is a diagram illustrating a pinhole defect for each steel type.
5 is a view showing the immersion depth of the immersion nozzle according to the height of the tundish.
6 is a view showing the relationship between the pinhole defect index and the depth of impact by casting width.
7 is a flowchart illustrating a process of reducing pinhole defects according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing various operating factors for the calculation of the collision depth.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like elements in the figures are denoted by the same reference numerals wherever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 용강의 흐름을 중심으로 나타낸 개념도이다.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.
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.Continuous casting is a casting process in which a molten metal is continuously cast into a bottomless mold while continuously drawing a steel ingot or steel ingot. Continuous casting is used to manufacture slabs, blooms and billets, which are mainly rolled materials, and long products of simple cross-section such as square, rectangle, and circle.
연속주조기의 형태는 수직형과 수직만곡형 등으로 분류된다. 도 1에서는 수직만곡형을 예시하고 있다.The shape of a continuous casting machine is classified into a vertical type and a vertical bending type. In Fig. 1, a vertical bending type is illustrated.
도 1을 참조하면, 연속주조기는 래들(10)과 턴디쉬(20), 몰드(30), 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.1, the continuous casting machine may include a
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. The tundish 20 is a container that receives the molten metal from the
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. The
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. The
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 산화ㅇ질화 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.The
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. The
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. The drawing device adopts a multidrive method using a pair of
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.The continuous casting machine configured as described above allows the molten steel M accommodated in the
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 스톱퍼(Stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스톱퍼(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, 스톱퍼 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.The molten steel M in the tundish 20 is caused to flow into the
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.Molten steel (M) in the mold (30) starts to solidify from a portion in contact with the wall surface of the mold (30). This is because the periphery of the molten steel M is liable to lose heat by the water-cooled
핀치롤(70, 도 1)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.As the pinch roll 70 (FIG. 1) pulls the
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 연주공정에서의 핀홀결함 저감 장치를 나타낸 도면으로서, 핀홀결함 저감 장치(100)는 메모리(110), 입력부(120), 표시부(130), 높이조절부(140), 아르곤주입부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.2 is a view showing a pinhole defect reduction apparatus in the playing process according to an embodiment of the present invention, the pinhole
메모리(110)는 주조폭, 용강주입량, 침지노즐(25)의 침지깊이 및 아르곤가스 주입량을 포함한 각종 조업인자에 대한 데이터가 저장되어 있다. 여기서, 조업인자는 주조폭, 용강주입량, 침지노즐의 침지깊이 및 아르곤가스 주입량 뿐만 아니라 침지노즐(25)의 토출구(26)의 직경과 침지노즐(25)의 토출각 및 용강의 토출각 등에 대한 데이터를 더 포함할 수 있다.The
입력부(120)는 외부로부터 각종 조업인자에 대한 데이터를 입력받도록 구성되어 있다.The
표시부(130)는 제어부(160)의 제어에 따라 계산된 충돌깊이와 그에 따른 예측 핀홀결함 정도를 문자나 그래프로 디스플레이할 수 있다. 물론, 메모리(110)에는 충돌깊이에 대응되는 핀홀결함 정도에 대한 데이터가 저장되어 있을 수 있다. The
높이조절부(140)는 제어부(160)의 제어에 따라 작동되어 턴디쉬(20)를 상하로 이동시킴으로써, 침지노즐(25)의 침지깊이를 조절하는 유압 실린더로 구성될 수 있다. 턴디쉬(20)의 높이는 몰드(30)의 상단면과 턴디쉬(20)의 하단면의 간격으로, 턴디쉬(20)의 높이를 통해 침지노즐(25)의 침지깊이를 간접적으로 확인하는 것이 가능하다.The
아르곤주입부(150)는 제어부(160)의 제어에 따라 동작되어 침지노즐(25)로 유입되는 아르곤가스 주입량을 조절하게 된다. 턴디쉬(20)에 일시 저장된 용강에는 비금속 개재물(Non-Metallic Inclusion)이 존재하므로 몰드로 용강이 전달될 때, 침지노즐(25) 측의 내화물 내벽에 비금속 개재물이 고착되어 주조(Casting)를 방해한다. The
이러한 막힘을 방지하기 위하여 도 3과 같이 불활성 가스(Inert Gas)인 아르곤가스(Argon Gas)를 연속적으로 취입하게 된다. 취입된 아르곤가스는 기포 또는 기포막을 형성시켜 침지노즐(25)의 내벽을 따라 흐르게 하거나 기포가 비금속 개재물을 포집하여 이동하게 함으로써 막힘 현상을 저감시킨다. 하지만, 침지노즐(25)로 취입되는 아르곤가스 주입량이 적지 않아 침지노즐(25)을 통해 몰드로 혼입된 미세 아르곤 기포가 용강과 함께 이동한다. 일부는 탕면으로 부상되어 제거되지만 일부는 용강 속에 잔류하여 생산된 연주주편에 잔류하거나 응고층에 포집되어 도 4와 같이 생산된 연주주편(80)에서 핀홀결함의 원인이 된다. 특히, 도 4에서와 같이 극저탄소강은 저탄소강보다 몰드 내 초기응고층에서의 몰드 오실레이션에 의해 생성되는 오실레이션 마크(OSM) 및 후크(Hook)의 깊이가 깊고, 후크에 의한 기포 포집이 타강종에 비해 쉬우므로, 핀홀결함이 발생될 가능성이 높다. In order to prevent such clogging, Argon gas, which is an inert gas, is continuously injected as shown in FIG. 3. The blown argon gas forms a bubble or a bubble film to flow along the inner wall of the
제어부(160)는 메모리(110)에 저장된 각종 조업인자를 이용하여, 침지노즐(25)에서 토출되는 용강이 몰드 내벽에 충돌될 때의 지점에 대한 탕면으로부터의 충돌깊이를 계산하고, 계산된 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상일 경우 핀홀결함을 감소시키기 위하여 주조폭에 따라 침지노즐(25)의 침지깊이 및 침지노즐(25)을 통해 주입되는 아르곤가스 주입량 중 적어도 어느 하나 이상을 가변 제어하게 된다. The
예컨대, 제어부(160)는 계산된 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상일 때 주조폭이 설정된 기준폭 미만이면, 침지노즐(25)의 침지깊이가 감소되도록 제어하거나 또는 침지노즐(25)을 통한 아르곤가스 주입량이 증가되도록 제어하게 된다. 또한, 제어부(160)는 계산된 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상일 때 주조폭이 설정된 기준폭 이상이면, 침지노즐(25)의 침지깊이가 감소되도록 제어함과 동시에 침지노즐(25)을 통한 아르곤가스 주입량이 증가되도록 제어하게 된다. 상기에서 설정된 기준깊이는 550mm일 수 있고, 설정된 기준폭은 1400mm이상 내지 1600mm미만 사이의 값으로 설정될 수 있으나 1500mm 정도가 바람직하다. For example, the
제어부(160)는 계산된 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상일 때 아르곤주입부(150)를 제어하여 아르곤가스를 증가시키거나 또는 높이조절부(140)를 제어하여 턴디쉬(20)의 높이가 증가되도록 제어하게 된다. 여기서, 턴디쉬(20)의 높이가 증가되면 도 5와 같이 침지노즐(25)의 침지깊이는 낮아지게 된다. 즉, 턴디쉬(20)의 높이를 알면 침지노즐(25)의 침지깊이를 간접적으로 확인할 수 있으며, 예컨대 아래 표 1과 같이 나타낼 수 있다. 표 1은 이해를 돕기 위한 일례에 불과하며, 주조되는 슬라브의 폭과 두께 및 주조속도 등에 따라 변경될 수 있음은 당연하다.The
표 1에서 턴디쉬의 높이는 주조속도별 턴디쉬의 최대 높이를 의미하는 데, 이는 해당 주조속도에서 턴디쉬의 높이가 최대 높이를 초과하지 않는 것이 좋다는 것을 의미한다. 그리고, 침지노즐(25)의 침지 깊이는 턴디쉬의 높이를 이용하여 환산된 수치로 탕면에서 침지노즐(25)의 토출구(26) 상단까지의 거리이다. 턴디쉬(20)의 높이가 높아질수록 침지노즐(25)의 침지깊이는 얕아지고(shallow), 턴디쉬(20)의 높이가 낮아질수록 침지노즐(25)의 침지깊이는 깊어진다(deep).In Table 1, the height of the tundish means the maximum height of the tundish at each casting speed, which means that the height of the tundish at the corresponding casting speed should not exceed the maximum height. The immersion depth of the
이와 같이 핀홀결함 저감 장치(100)는 주조폭, 용강주입량, 침지노즐(25)의 침지깊이 및 아르곤가스 주입량을 포함한 각종 조업인자를 이용하여 침지노즐(25)에서 토출되는 용강이 몰드 내벽에 충돌될 때의 지점에 대한 탕면으로부터의 충돌깊이를 계산하여 최종제품의 핀홀결함 발생 정도를 간접적으로 예측할 수 있다. As described above, the pinhole
예컨대, 도 6에서와 같이 주조폭이 1400mm 미만인 경우에는 핀홀결함지수가 0.1미만이여서 문제될 것이 없으나, 주조폭이 1400mm 이상에서는 핀홀결함지수가 0.1을 초과하였고, 그때의 충돌깊이는 550mm이상인 것으로 나타났다. 그리고, 주조폭이 1600mm이상에서는 핀홀결함지수가 0.3이상이여서 심각한 것으로 나타났고, 그때의 충돌깊이는 대략 580mm 정도로 나타났다. 즉, 주조폭에 따른 핀홀결함지수와 충돌깊이는 서로 관계가 있는 것으로 나타났다. 핀홀결함지수가 '0.1' 이하인 경우에는 제품에 문제가 없지만, '0.1' 이상일 경우에는 제품 판매가 문제가 될 수도 있기 때문에 품질 관리가 필요하다.For example, when the casting width is less than 1400mm, as shown in Figure 6, the pinhole defect index is less than 0.1, no problem. However, when the casting width is more than 1400mm, the pinhole defect index is more than 0.1, and the impact depth at that time is more than 550mm. . In addition, when the casting width was more than 1600mm, the pinhole defect index was more than 0.3, which was serious, and the impact depth at that time was about 580mm. In other words, it was found that the pinhole defect index and the collision depth were related to the casting width. If the pinhole defect index is '0.1' or less, there is no problem with the product. If the pinhole defect index is '0.1' or more, the product sale may be a problem, so quality control is required.
따라서, 본 발명에서는 주조폭이 대략 1400mm인 경우에, 침지노즐(25)에서 토출되는 용강이 몰드 내벽에 충돌될 때의 지점에 대한 탕면으로부터의 충돌깊이를 계산하여 충돌깊이를 적절하게 관리함으로써, 핀홀 결함을 낮추고자 하는 것이다.Therefore, in the present invention, when the casting width is approximately 1400mm, by calculating the collision depth from the hot water surface to the point when the molten steel discharged from the
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 연주공정에서 핀홀결함 저감 과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보고자 한다.7 is a flowchart illustrating a process of reducing pinhole defects in a playing process according to an embodiment of the present invention, with reference to the accompanying drawings.
먼저, 제어부(160)는 입력부(120)를 통해 주조폭과 용강주입량, 침지노즐(25)의 침지깊이 및 아르곤가스 주입량을 포함한 각종 조업인자에 대한 데이터를 입력 또는 전달받아 메모리(110)에 저장하게 된다(S11). 조업인자는 주조폭, 용강주입량, 침지노즐(25)의 침지깊이 및 아르곤가스 주입량 뿐만 아니라 침지노즐(25)의 토출구(26)의 직경과 침지노즐(25)의 토출각 및 용강의 토출각 등에 대한 데이터를 더 포함할 수 있다.First, the
제어부(160)는 메모리(110)에 저장된 각종 조업인자를 이용하여, 침지노즐(25)에서 토출되는 용강이 몰드 단변부에 충돌될 때의 지점에 대한 탕면으로부터의 충돌깊이를 계산한다(S12). 여기서, 충돌깊이는 도 8과 같이 침지노즐(25)의 토출구(26)를 통해 토출되는 용강이 몰드 단변부에 충돌될 때의 지점에 대한 탕면으로부터의 충돌깊이를 의미하는 것으로, 충돌깊이가 커지면 용강 주의 기포가 응고쉘에 포집될 수 있는 기회가 커지므로 이에 대한 대처가 필요하다.The
도 8에서 y는 침지노즐 토출구(26)의 출구를 원점으로 한 수직방향거리(m)이고, x는 침지노즐 토출구(26)의 출구를 원점으로 한 수평방향거리(m)이다. 충돌깊이(D)는 하기의 수학식 1 내지 3에 의해 구해질 수 있다.In Fig. 8, y is a vertical distance m with the outlet of the immersion
수학식 1Equation 1
여기서, h는 탕면으로부터 침지노즐(25)의 토출구(26) 상단까지의 거리(m)이고, w는 몰드의 장변의 폭(m)이다. y는 아래 수학식 2에 의해 구해진다.Here, h is the distance m from the hot water surface to the upper end of the
수학식 2
여기서, QL은 단위시간당 용강주입량(m3/sec)이고, Qg는 단위시간당 아르곤가스 주입량(Nm3/sec)이고, S는 침지노즐 토출구(26)의 직경(m)이고, 는 침지노즐 토출구(26)의 토출각(degree)이고, a1 내지 d2는 상수이다. Gi는 아래 수학식 3에 의해 구해진다.Where Q L is the molten steel injection rate per unit time (m 3 / sec), Q g is the argon gas injection amount per unit time (Nm 3 / sec), S is the diameter (m) of the immersion
수학식 3Equation 3
여기서, 는 상수이다.here, Is a constant.
즉, 수학식 2로부터 얻어지는 용강 토출류의 궤적인 x=W/2 위치에서의 y값에 기초하여 수학식 1의 충돌거리를 구하였다. 수학식 2는 용강 토출류의 궤적을 용강 토출류의 궤적에 관한 수모델 실험에서의 결과를 중회귀 분석하여 얻은 것이다. That is, the collision distance of Formula (1) was calculated | required based on the y value in the locus x = W / 2 position of the molten steel discharge stream obtained from Formula (2).
이와 같은 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 충돌깊이를 계산할 수 있다.The collision depth may be calculated using the above Equations 1 to 3.
한편, 상수들은 아래 표 2와 같은 값으로 정해질 수 있다. 이와 같은 상수값들은 실시예에 불과하며, 조업상황에 따라 변경될 수 있음은 당연하다.Meanwhile, the constants may be determined as shown in Table 2 below. Such constant values are only examples, and may be changed according to operational conditions.
표 2Table 2
제어부(160)는 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 충돌깊이가 계산되면, 계산된 충돌깊이와 메모리(110)에 설정된 기준깊이를 상호 비교하여 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상인지를 판단하게 된다(S13, S14). 여기서, 기준깊이는 도 6의 결과에 의하여 대략 550mm가 될 수 있다. When the collision depth is calculated using Equations 1 to 3, the
제어부(160)는 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상이면, 핀홀결함을 감소시키기 위하여 높이조절부(140)를 제어하여 현재 주조 중인 주조폭에 따라 침지노즐(25)의 침지깊이를 제어하거나 또는 아르곤주입부(150)를 통해 침지노즐(25)을 통해 주입되는 아르곤가스 주입량을 제어하게 된다. 만일, 충돌깊이가 설정된 기준깊이 미만이면 설정된 각종 조업인자로 연속주조 공정을 수행하면 된다(S15). 물론, 조업인자가 변경될 경우 충돌깊이는 다시 계산될 것이다.The
구체적으로, 제어부(160)는 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상이면(S14), 현재 주조중인 주조폭과 설정된 기준폭을 비교하고, 주조폭이 기준폭 이상인지를 판단하게 된다(S16). 판단결과 주조폭이 설정된 기준폭 이상이면, 제어부(160)는 높이조절부(140)를 제어하여 침지노즐(25)의 침지깊이가 감소되도록 제어함과 동시에 아르곤주입부(150)를 제어하여 침지노즐(25)을 통한 아르곤가스 주입량이 증가되도록 제어하게 된다(S17). 침지노즐(25)의 침지깊이가 감소되면 충돌깊이가 낮아지며, 아르곤가스 주입량이 증가되면 부력에 의해 탕면으로 휨에 따라 충돌깊이가 낮아지게 된다. 여기서, 기준폭은 1400mm 내지 1600mm 사이에서 정해질 수 있으나, 바람직하게는 1500mm가 될 수 있다.In detail, when the collision depth is equal to or greater than the set reference depth (S14), the
한편, 판단결과 주조폭이 설정된 기준폭 미만이면, 제어부(160)는 높이조절부(140)를 제어하여 침지노즐(25)의 침지깊이가 감소되도록 제어하거나 또는 아르곤주입부(150)를 제어하여 침지노즐(25)을 통한 아르곤가스 주입량이 증가되도록 제어하게 된다(S18). 주조폭이 설정된 기준폭 미만일 경우에는 침지깊이 또는 아르곤가스 주입량 중 어느 하나만 제어하여도 핀홀결함지수를 아래 표 3과 같이 기준값 이하로 저감시킬 수 있는 데, 제어 순서는 설정된 우선순위를 따를 수 있다.On the other hand, if the determination result is that the casting width is less than the set reference width, the
표 3TABLE 3
표 3에서, 실시예1 내지 실시예3은 주조폭이 1.4일 때 침지깊이와 아르곤주입량 및 토출각(침지노즐 토출구의 각)의 변경에 따른 충돌깊이의 변화를 각각 나타내었고, 실시예4 및 실시예5는 침지깊이 및 아르곤가스 주입량의 동시 변경과 토출각(침지노즐 토출구의 각)의 변경에 따른 충돌깊이의 변화를 나타내었다. 표 1에서와 같이 침지노즐(25)의 토출각을 변경하였을 때가 침지깊이 또는 아르곤가스 주입량을 변경하였을 때보다 충돌깊이가 가장 많이 줄어든 것으로 나타났다. 하지만 침지노즐(25)의 토출각의 변경은 조업 중에 불가하며, 침지노즐(25)의 신규 제작을 필요로 하므로 조업 중 적용이 곤란하다. 따라서, 조업 중에 충돌깊이를 조절하기 위해서는 침지노즐(25)의 침지깊이 또는 아르곤가스 주입량을 변경하는 것이 바람직하다. 여기서, 침지깊이는 조업상 0.14 내지 0.20 범위 내에서 조정되는 것이 바람직하며, 아르곤가스 주입량은 9미만으로 사용하는 것이 바람직하다. 아르곤가스의 과다 사용시에는 탕면 요동이 심해져 오히려 제품의 품질이 열화될 수 있다.In Table 3, Examples 1 to 3 show the change of the collision depth according to the change of the immersion depth, the argon injection amount and the discharge angle (angle of the immersion nozzle discharge port) when the casting width is 1.4. Example 5 shows the change of the collision depth according to the simultaneous change of the immersion depth and the argon gas injection amount, and the change of the discharge angle (angle of the immersion nozzle discharge port). When the discharge angle of the
이와 같이 본 발명에서는 주조폭과 용강주입량, 침지노즐(25)의 침지깊이 및 아르곤가스 주입량을 포함한 각종 조업인자를 이용하여 충돌깊이를 계산하고, 계산된 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상일 경우 주조폭에 따라 침지노즐(25)의 침지깊이와 아르곤가스 주입량 중 적어도 어느 하나 이상을 선택 제어하게 된다. 예컨대, 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상이고 주조폭이 1.4m일 경우 침지깊이 또는 아르곤가스 주입량을 설정된 우선순위와 설정된 범위 내에서 제어할 수 있으나, 침지깊이와 아르곤가스 주입량을 동시에 조금씩 조절할 수도 있다.As described above, in the present invention, the collision depth is calculated by using various operation factors including the casting width, the molten steel injection amount, the immersion depth of the
이와 같은 침지깊이와 아르곤가스 주입량은 현재 침지깊이와 아르곤가스 주입량 대비 5% 내지 15% 범위내에서 증감되도록 구성하는 것이 바람직하다.Such immersion depth and argon gas injection amount is preferably configured to increase or decrease within the range of 5% to 15% compared to the current immersion depth and argon gas injection amount.
이와 같이 본 발명에서는 충돌깊이를 통해 핀홀결함 정도를 판단하고, 핀홀결함 정도가 기준치를 초과할 경우 침지노즐(25)의 침지깊이와 아르곤가스 주입량을 통해 충돌깊이를 제어함으로써, 핀홀 결함을 저감하여 우수한 표면 품질의 제품을 제조할 수 있다.As described above, in the present invention, the degree of pinhole defects is determined through the collision depth, and when the degree of pinhole defects exceeds the reference value, the pinhole defects are reduced by controlling the collision depth through the immersion depth of the
상기와 같은 핀홀 저감 방식은 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.
The pinhole reduction scheme as described above is not limited to the configuration and operation manner 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.
10: 래들 20: 턴디쉬
21: 스톱퍼 25: 침지노즐
30: 몰드 51: 파우더층
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 연주주편
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
90: 절단기 91: 절단 지점
100: 핀홀 저감 장치 110: 메모리
120: 입력부 130: 표시부
140: 높이조절부 150: 아르곤주입부
160: 제어부10: Ladle 20: Tundish
21: Stopper 25: Immersion nozzle
30: mold 51: powder layer
60: support roll 65: spray
70: pinch roll 80: performance cast
81: Solidification shell 82: Non-solidified molten steel
83: tip portion 85: solidified point
90: Cutter 91: Cutting point
100: pinhole reduction device 110: memory
120: input unit 130: display unit
140: height adjustment unit 150: argon injection unit
160:
Claims (5)
상기에서 저장된 복수의 조업인자를 이용하여, 침지노즐에서 토출되는 용강이 몰드 내벽에 충돌될 때의 지점에 대한 탕면으로부터의 충돌깊이를 계산하는 단계;
상기에서 계산된 충돌깊이와 설정된 기준깊이를 상호 비교하고, 상기 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상인지를 판단하는 단계; 및
상기 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상이면, 핀홀결함을 감소시키기 위하여 현재 주조 중인 주조폭에 따라 침지노즐의 침지깊이 및 침지노즐을 통해 주입되는 아르곤가스 주입량 중 적어도 어느 하나 이상을 가변 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 충돌깊이(D[m])는 하기 수학식에 의해 계산되는 연주공정에서의 핀홀결함 저감 방법.
수학식
단,
여기서, y는 침지노즐 토출구의 출구를 원점으로 한 수직방향거리(m)이고, x는 침지노즐 토출구의 출구를 원점으로 한 수평방향거리(m)이고, h는 탕면으로부터 침지노즐의 토출구 상단까지의 거리(m)이고, w는 몰드의 장변의 폭(m)이고, QL은 단위시간당 용강주입량(m3/sec)이고, Qg는 단위시간당 아르곤가스 주입량(Nm3/sec)이고, S는 침지노즐 토출구의 직경(m)이고, 는 침지노즐 토출구의 토출각이고, a1 내지 d2는 상수이고, 는 상수임.
Storing data for a plurality of operating factors including casting width, molten steel injection amount, immersion depth of immersion nozzle and argon gas injection amount;
Calculating a collision depth from the hot water surface to a point when molten steel discharged from the immersion nozzle collides with the mold inner wall by using the plurality of operation factors stored above;
Comparing the collision depth calculated above with the set reference depth and determining whether the collision depth is greater than or equal to the set reference depth; And
If the collision depth is greater than or equal to the set reference depth, variably controlling at least one of the immersion depth of the immersion nozzle and the amount of argon gas injected through the immersion nozzle according to the casting width currently being cast to reduce the pinhole defect; Including,
The collision depth (D [m]) is a pinhole defect reduction method in the playing step is calculated by the following equation.
Equation
only,
Here, y is the vertical distance (m) with the outlet of the immersion nozzle discharge port as the origin, x is the horizontal distance (m) with the outlet of the immersion nozzle discharge port as the origin, and h is from the hot water surface to the top of the discharge port of the immersion nozzle. Is the distance (m), w is the width of the long side of the mold (m), Q L is the molten steel injection amount per unit time (m 3 / sec), Q g is the argon gas injection amount (Nm 3 / sec) per unit time, S is the diameter (m) of the immersion nozzle discharge port, Is the discharge angle of the immersion nozzle discharge port, a1 to d2 is a constant, Is a constant.
상기 가변 제어하는 단계는,
상기 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상일 경우, 현재 주조 중인 주조폭이 설정된 기준폭 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 판단결과, 주조폭이 설정된 기준폭 미만일 경우 침지노즐의 침지깊이가 감소되도록 제어하거나 또는 침지노즐을 통한 아르곤가스 주입량이 증가되도록 제어하는 단계;를 포함하는 연주공정에서의 핀홀결함 저감 방법.
The method according to claim 1,
The variable control step,
Determining whether the casting width being cast is greater than or equal to the set reference width when the collision depth is equal to or greater than the set reference depth; And controlling the immersion depth of the immersion nozzle to be reduced or controlling the amount of argon gas injection through the immersion nozzle to increase when the casting width is less than the set reference width.
상기 가변 제어하는 단계는,
상기 충돌깊이가 설정된 기준깊이 이상일 경우, 현재 주조 중인 주조폭이 설정된 기준폭 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 판단결과, 주조폭이 설정된 기준폭 이상일 경우 침지노즐의 침지깊이가 감소되도록 제어함과 동시에 침지노즐을 통한 아르곤가스 주입량이 증가되도록 제어하는 연주공정에서의 핀홀결함 저감 방법.
The method according to claim 1,
The variable control step,
Determining whether the casting width being cast is greater than or equal to the set reference width when the collision depth is equal to or greater than the set reference depth; And reducing the immersion depth of the immersion nozzle when the casting width is greater than or equal to a predetermined reference width, and at the same time, reducing the pinhole defect in the playing process of controlling the amount of argon gas injected through the immersion nozzle.
상기 설정된 기준깊이는 550mm인 연주공정에서의 핀홀결함 저감 방법.
The method according to claim 1,
The set reference depth is 550mm pinhole defect reduction method in the playing process.
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