KR101435111B1

KR101435111B1 - 연속주조시 응고쉘의 수축량 예측 방법

Info

Publication number: KR101435111B1
Application number: KR1020120083595A
Authority: KR
Inventors: 권효중; 김용희; 배정운
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: KR20140017144A

Abstract

본 발명은 연속주조시 응고쉘 수축량 예측 방법에 관한 것으로, 이를 위하여 연속주조시 주조속도(Vc)를 실시간으로 측정하는 단계와, 몰드 냉각수의 유량, 냉각수의 밀도, 냉각수의 열용량, 몰드 입구와 출구 측에서의 냉각수 온도차, 및 용강과 접촉하는 몰드 면적 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 몰드 전열량(HF)을 산출하는 단계, 및 상기에서 측정된 주조속도와 상기에서 산출된 몰드 내 전열량 및 상기 몰드를 통해 주조되는 연주주편의 폭(W)을 이용하여 몰드 출구에서의 응고쉘의 수축량(SH)을 계산하여 예측하는 단계를 제공한다.

Description

연속주조시 응고쉘의 수축량 예측 방법{METHOD FOR PREDICTING SHRINKAGE OF SOLIDIFIED SHELL IN CONTINUOUS CASTING PROCESS}

본 발명은 몰드 단변 제어에 관한 것으로, 특히 몰드 내 탕면의 유속 안정을 위하여 단변 위치를 제어하는 연속주조시 응고쉘 수축량 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.

일반적으로, 연속주조 공정에서 몰드 내의 응고쉘은 몰드 냉각으로 인해 응고쉘이 진행하는 방향으로 수축한다. 응고쉘이 수축하게 되면 몰드 하단에서 응고쉘과 몰드 단변에 에어 갭(air gap)이 발생하게 되고, 이로 인해 응고쉘에서 몰드로의 열전달은 급격하게 감소하게 된다.

관련된 선행기술로는 한국특허공개 제2003-52425호(공개일; 2003. 06. 27, 명칭: 슬라브 연속주조시 단변 몰드 테이퍼 조절 방법)가 있다.

본 발명은 몰드 출구에서 응고쉘의 수축량을 정확히 예측하여 몰드 단변의 경사각을 제어함으로써, 응고쉘과 몰드 단변의 접촉 능력을 향상시킬 수 있는 연속주조시 응고쉘의 수축량 예측 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 응고쉘의 수축량 예측방법은, 연속주조시 주조속도(Vc)를 실시간으로 측정하는 단계; 몰드 냉각수의 유량, 냉각수의 밀도, 냉각수의 열용량, 몰드 입구와 출구 측에서의 냉각수 온도차, 용강과 접촉하는 몰드 면적 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 몰드 전열량(HF)을 산출하는 단계; 및 상기에서 측정된 주조속도와 상기에서 산출된 몰드 내 전열량 및 상기 몰드를 통해 주조되는 연주주편의 폭(W)을 이용하여 몰드 출구에서의 응고쉘의 수축량(SH)을 계산하여 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 응고쉘의 수축량(SH)은 응고쉘의 일단면의 수축량이며, 상기 응고쉘의 전 폭에서의 수축량은 계산된 응고쉘의 수축량(SH)에 '2'를 곱하여서 구할 수 있다.

상기 응고쉘은 탄소 함량이 0.15wt%~0.18wt%(중탄소강)인 용강에 의해 주조되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 몰드 출구에서 중탄소강의 응고쉘의 수축량을 주조속도와 몰드 내 전열량 및 연주주편의 폭을 이용하여 정확히 예측함으로써, 몰드 단변의 경사각이나 주조속도 등을 최적으로 제어할 수 있어 조업의 안정성을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 용강의 흐름을 중심으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 의한 응고쉘 수축량 예측장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 응고쉘 수축에 따른 몰드 단변과 응고쉘의 갭을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘 수축 예측과정을 나타낸 순서도이다.

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.

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 실시예에 의한 응고쉘 수축량 예측장치를 나타낸 도면으로서, 예측장치(100)는 온도검출수단(110), 주속검출부(120), 저장부(130), 표시부(150), 입력부(140), 구동수단(160) 및 컨트롤러(170)를 포함한다.

온도검출수단(110)은 몰드(30)로 공급된 냉각수가 배출되는 배수라인(105) 상에 설치되어 냉각수의 배수온도를 검출한다. 여기에서, 온도검출수단(110)은 냉각수가 몰드로 공급되는 급수라인(101)에도 설치될 수 있지만, 몰드로 공급되는 냉각수의 급수온도는 거의 일정하기 때문에 실시간으로 검출할 필요가 적고 미리 설정된 값을 이용할 수 있다.

주속검출부(120)는 몰드(30)를 통해 주조되는 연주주편의 주속(casting speed)을 핀치롤(70)의 회전수를 통해 실시간으로 검출하고, 검출된 주속을 제어신호에 따라 저장부(130)에 저장하게 된다. 여기서, 주속은 주속검출부(120)를 통해 실시간으로 검출할 수도 있지만, 핀치롤(70)의 속도를 제어하는 시스템으로부터 제공받을 수도 있다.

저장부(130)는 외부로부터 수집되거나 입력된 강종, 주조속도, 주조되는 연주주편의 폭, 몰드 냉각수의 급수온도, 냉각수의 유량, 냉각수의 밀도, 냉각수의 열용량, 몰드 입구와 출구 측에서의 냉각수 온도차, 및 몰드에 용강이 접촉하는 접촉면적 등을 포함한 조업변수에 대한 데이터가 저장되어 있다.

입력부(140)는 외부로부터 각종 조업변수에 대한 데이터를 입력받아 설정한다.

표시부(150)는 각종 조업변수를 입력하기 위한 GUI 화면이나 응고쉘(81)의 수축량 예측 결과를 문자 또는 그래프로 디스플레이한다.

구동수단(160)은 몰드의 좌/우 단변(31, 35)에 각각 결합되어 단변의 위치를 좌우로 가변시켜 좌/우 단변(31, 35) 간의 경사각을 조절하도록 구성되어 있다. 구동수단(160)은 유압실린더 또는 공압실린더로 구성될 수 있다. 구동수단(160)은, 예컨대 몰드 단변에 결합되어 유압실린더에 인가되는 유압에 따라 전후로 이동되는 로드와, 제어신호에 따라 유압실린더로 공급되는 유량을 조절하는 조절밸브와, 유압실린더로 공급되는 유량을 검출하는 유량센서와, 오일탱크에 저장된 오일이 조절밸브를 통해 유압실린더로 공급되도록 펌핑하는 오일펌프 등을 포함하여 구성될 수 있다. 상기에서 유량센서를 사용하는 대신 상기 로드의 위치를 감지하는 위치센서를 통해 단변의 위치를 감지할 수도 있다. 이와 같은 구동수단(160)은 공지된 다양한 장치들이 사용될 수 있다.

컨트롤러(170)는 온도검출수단(110)을 통해 획득된 냉각수의 배수온도와 저장부(130)에 미리 설정된 조업변수를 이용하여 몰드의 전열량을 계산하고, 계산된 몰드 전열량과 주속검출부(120)를 통해 측정된 주조속도 및 몰드를 통해 주조 중인 연주주편의 폭을 이용하여 응고쉘(81)의 수축량을 계산하여 응고쉘의 수축 정도를 예측하게 된다. 컨트롤러(170)는 응고쉘의 수축 정도에 따라 실린더와 같은 구동수단(160)을 제어하여 몰드 양측 단변(31, 35)의 경사각을 조절함으로써, 응고쉘과 몰드 단변의 접촉 정도를 향상시킨다.

여기서, 컨트롤러(170)는 온도검출수단(110)을 통해 검출한 냉각수의 배수온도와 저장부(130)에 저장된 급수온도를 이용하여 냉각수의 온도변화량을 계산하고, 계산된 냉각수의 온도변화량과 저장부(130)에 저장된 몰드 냉각수의 유량, 냉각수의 밀도, 냉각수의 열용량, 용강과 접촉하는 몰드 면적(몰드가 용강과 접촉하는 길이과 몰드 폭을 이용)을 포함한 조업변수를 이용하여 몰드내 전열량을 계산한다.

일반적으로, 연속주조 공정에서 응고쉘(81)은 몰드(30) 내에서 도 3과 같이 수축한다. 응고쉘이 수축하게 되면 몰드 하단에서 응고쉘(81)과 몰드 단변(31, 35)에 에어 갭(air gap)이 발생하고 몰드로의 열전달은 급격하게 감소하게 된다. 이를 방지하기 위하여 몰드 단변에 경사를 주어 에어 갭(air gap)을 보상하고 응고쉘과 단변 몰드의 접촉능을 향상시키게 된다.

연주주편(80)의 폭이 커질 경우 응고쉘(81)의 수축량은 폭에 비례하여 증가하고, 수축량은 주조속도가 느릴 경우 몰드내 체류시간이 증가하고 응고쉘 표면의 온도가 낮아지므로 수축량은 더 많아지고 주조속도가 빠를 경우 반대로 수축량이 감소하게 된다.

동일한 주조속도(몰드 내 체류 시간이 동일)에서도 몰드 열유속이 증가할 경우 응고쉘 표면 온도가 낮아져 수축량은 많아지고, 열유속이 감소할 경우에도 응고쉘의 표면 온도가 증가하여 수축량은 감소하게 된다. 또한, 강중 탄소 함량에 따른 변태량(

)에 따라 응고쉘의 수축량도 변한다. 이와 같이 응고쉘의 수축량은 다양한 조업 상태에 따라 영향을 받으며, 이러한 응고쉘의 수축량을 미리 예측하여 몰드 단변의 각도나 주조속도 등을 제어할 경우 응고쉘의 파단 등을 미리 방지할 수 있다.

본 발명에서는 몰드 출구에서의 응고쉘의 수축량을 주조속도 및 몰드 전열량을 이용하여 예측하였다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 수축량 예측 과정을 나타낸 순서도로서, 도 1 내지 도 3에 첨부된 도면을 참조하여 살펴보고자 한다.

먼저, 컨트롤러(170)는 전열량의 계산을 위해 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께, 냉각수량, 몰드 냉각수의 급수온도, 물의 비열 및 몰드내 용강의 접촉면적 중 적어도 하나 이상의 조업변수를 수집하거나 입력부(140)를 통해 입력받아 저장부(130)에 저장하게 된다.

몰드(30)를 순환하는 냉각수의 유량은 몰드(30) 내로 들어가고 나오는 냉각수의 양과 시간을 측정하여 도출할 수 있다. 또한, 냉각수는 일반적으로 물이 사용되기 때문에 냉각수 밀도, 냉각수 열용량은 각각 물의 밀도, 물의 열용량과 같으므로 값이 정해진 상수이다. 몰드(30) 입구와 출구 측에서의 몰드 냉각수 온도차는 연속주조 공정 동안 몰드(30) 입구와 출구 측에서 온도검출수단(110)을 통해 냉각수의 온도를 측정함에 따라 알 수 있다. 또한, 용강(M)과 접촉하는 몰드의 길이와 몰드 폭은 연속 주조 공정에서 미리 세팅되는 값이다.

본 발명에서는 상술한 바와 같이 측정되거나 결정된 조업변수들의 값을 이용하여 몰드 내 전열량(HF; MW/m ² )을 하기 관계식 1과 같이 도출할 수 있다(S10).

관계식 1

여기서, Q는 몰드를 순환하여 냉각시키는 냉각수의 유량(m³/sec)이고, ρ는 냉각수 밀도(kg/m³)이고, C_p는 냉각수 열용량(MJ/Kg.^oC)이고, △T_w는 몰드 입구와 출구 측의 냉각수 온도 차(^oC)이고, L_m은 몰드가 용강과 접촉하는 길이(m)이고, W_m는 몰드 폭(m)을 나타낸다.

삭제

이어, 컨트롤러(170)는 주속검출부(120)를 통해 검출된 주조속도를 저장부(130)에 저장하게 된다. 주속검출부(120)는 몰드(30)를 통해 주조되는 연주주편의 주조속도(casting speed)를 핀치롤(70)의 회전수를 통해 실시간으로 검출하게 된다. 컨트롤러(170)는 주조속도를 주속검출부(120)를 통해 실시간으로 검출할 수도 있지만, 핀치롤(70)의 속도를 제어하는 시스템으로부터 제공받을 수도 있다(S20).

컨트롤러(170)는 상기에서 측정된 주조속도(Vc; m/min)와 상기에서 산출된 몰드 내 전열량(HF; MW/m² ) 및 상기 몰드를 통해 주조되는 연주주편의 폭(W; mm)을 이용하여 몰드 출구에서의 응고쉘의 수축량(SH; mm)을 계산하여 예측하게 된다(S30).

여기서, 응고쉘의 수축량(SH; mm)은 하기 관계식 2에 의해 산출될 수 있다.

관계식 2

여기서,

,

는 관계 상수로서,

는 5.70 내지 5.75 사이의 상수값이고,

는 6.80 내지 6.85 사이의 계수값이며,

는 11.95 내지 12.05 사이의 계수값이다.

그리고, 관계식 2는 탄소 함량이 0.15wt%~0.18wt%(중탄소강)인 용강으로 주조할 경우의 응고쉘 수축량(SH)을 산출한 것으로, 관계식 2에서 예컨대,

는 5.72이고,

는 6.82이며,

는 12.0일 수 있다.

관계식 2에 의해 구해진 응고쉘의 수축량(SH)은 응고쉘의 일단면에 대한 수축량이며, 응고쉘의 전 폭에서의 수축량은 관계식 2에서 계산된 응고쉘의 수축량(SH)에 '2'를 곱하여서 구하면 된다.

또한, 관계식 2는 몰드를 통해 주조되는 연주주편의 폭(W)이 1600mm인 경우에 도출된 회귀 방정식으로, 연주주편의 폭(W)에 따라 응고쉘의 수축량을 계산할 수 있다.

만일, 중탄소강에서 연주주편의 폭을 '1000mm'로 기준으로 할 경우에는, 몰드 전열량(HF; MW/m² )과 주조속도(Vc; m/min) 및 현재 연주주편의 폭(W; mm)에 따른 응고쉘의 수축량(SH; mm)은 아래 관계식 3에 의해 산출될 수 있을 것이다.

관계식 3

물론, 관계식 3도 응고쉘의 한쪽 단변의 수축량이며, 응고쉘의 전 폭에서의 수축량은 관계식 3에 의해 구해진 응고쉘 수축량에 '2'를 곱하면 된다.

컨트롤러(170)는 관계식 2에 의해 주조속도와 몰드 전열량 및 연주주편의 폭에 따라 응고쉘의 수축량을 구하고, 구해진 수축량에 따라 몰드 양측 단변(31, 35)의 경사각을 적절하게 조절하면 된다. 예컨대, 컨트롤러(170)는 구동수단(160)을 제어하여 좌/우 단변(31, 35)을 응고쉘 수축량만큼 시프트되도록 하여 경사각을 제어하게 된다(S40).

따라서, 본 발명에서는 몰드 출구에서 중탄소강의 응고쉘의 수축량을 주조속도와 몰드 내 전열량 및 연주주편의 폭을 이용하여 정확히 예측함으로써, 몰드 단변의 경사각이나 주조속도 등을 최적으로 제어할 수 있어 조업의 안정성을 극대화시킬 수 있다.

상기와 같은 응고쉘의 수축량 예측 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.

10: 래들 15: 슈라우드노즐
20: 턴디쉬 25: 침지노즐
30: 몰드 31: 좌측 단변
35: 우측 단변 40: 몰드오실레이터
50: 파우더 공급기 60: 지지롤
65: 스프레이 70: 핀치롤
80: 연주주편 81: 응고쉘
82: 미응고 용강 100: 예측장치
110: 온도검출수단 120: 주속검출부
130: 저장부 160: 구동수단
170: 컨트롤러

Claims

연속주조시 주조속도(Vc)를 실시간으로 측정하는 단계;
몰드 냉각수의 유량, 냉각수의 밀도, 냉각수의 열용량, 몰드 입구와 출구 측에서의 냉각수 온도차, 및 용강과 접촉하는 몰드 면적의 조업변수를 이용하여 하기 관계식1에 의해 몰드 전열량(HF)을 산출하는 단계; 및
상기에서 측정된 주조속도와 상기에서 산출된 몰드 내 전열량 및 상기 몰드를 통해 주조되는 연주주편의 폭(W)을 이용하여 하기 관계식2에 의해 몰드 출구에서의 응고쉘의 수축량(SH)을 계산하여 예측하는 단계;를 포함하는 연속주조시 응고쉘 수축량 예측 방법.
관계식 1

여기서, Q는 몰드를 순환하여 냉각시키는 냉각수의 유량(m³/sec)이고, ρ는 냉각수 밀도(kg/m³)이고, C_p는 냉각수 열용량(MJ/Kg.^oC)이고, △T_w는 몰드 입구와 출구 측의 냉각수 온도 차(^oC)이고, L_m은 몰드가 용강과 접촉하는 길이(m)이고, W_m는 몰드 폭(m)을 나타냄.
관계식2

여기서, SH는 응고쉘의 수축량(mm)이고, Vc는 주조속도(m/min)이고, HF는 몰드전열량(MW/m² )이고, W는 주조되는 연주주편의 폭(mm)이고,
는 5.70 내지 5.75 사이의 상수값이고,
는 6.80 내지 6.85 사이의 계수값이며,
는 11.95 내지 12.05 사이의 계수값임.
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청구항 1에 있어서,
상기 응고쉘의 수축량(SH)은 응고쉘의 일단면의 수축량이며, 상기 응고쉘의 전 폭에서의 수축량은 계산된 응고쉘의 수축량(SH)에 '2'가 곱해지는, 연속주조시 응고쉘 수축량 예측 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 응고쉘은 탄소 함량이 0.15wt%~0.18wt%(중탄소강)인 용강에 의해 주조되는 것인 연속주조시 응고쉘 수축량 예측 방법.