KR101246193B1 - 이강종 연속주조시 강종 예측방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성분이 서로 다른 강(이강종이라 함)을 연속주조할 때 임의의 시간동안 턴디쉬에서 혼합되어 배출되는 강종의 혼합정도를 예측하는 이강종 연속주조시 강종 예측방법에 관한 것으로, 조업변수인 몰드 토출량(T)을 설정하는 단계와, 상기 T값을 이용하여, 각종 몰드 토출량의 파라미터(A ₁ , A ₂ , X ₀ , p)를 계산하는 단계와, 상기 계산된 각종 몰드 토출량의 파라미터(A ₁ , A ₂ , X ₀ , p)를 이용하여, 몰드 토출량(T)에 따른 강종 성분농도를 계산하여 획득하는 단계, 및 상기 획득된 강종 성분농도를, 설정된 최소 및 최대 허용값과 각각 비교하여 강종 또는 성분격외(mixed band)를 예측하는 단계를 제공한다.

Description

이강종 연속주조시 강종 예측방법{METHOD FOR ESTIMATING STEEL COMPONENT DURING MIXED GRADE CONTINUOUS CASTING}

본 발명은 성분이 서로 다른 강(이강종이라 함)을 연속주조할 때 임의의 시간동안 턴디쉬에서 혼합되어 배출되는 강종의 혼합정도를 예측하는 이강종 연속주조시 강종 예측방법에 관한 것이다.

연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드로 공급하여 일정한 크기의 주편을 생산하는 설비이다.

상기 연속주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 스트랜드로 형성하는 연속주조기용 몰드와, 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 스트랜드를 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.

다시 말해서, 상기 래들과 턴디쉬에서 출강된 용강은 몰드에서 소정의 폭과 두께 및 형상을 가지는 스트랜드로 형성되어 핀치롤을 통해 이송되고, 핀치롤을 통해 이송된 스트랜드는 절단기에 의해 절단되어 소정 형상을 갖는 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 주편으로 제조된다.

상기에서 래들의 경우 복수개의 래들로 이루어져 있고, 제1 래들의 용강이 턴디쉬로 모두 공급되면 연이어서 제2 래들에서 턴디쉬로 용강을 다시 공급하게 된다.

일반적으로, 다양한 강종을 연속적이고 효율적으로 생산하기 위하여 래들만을 교환한 후 이강종 연속주조 조업을 수행하고 있다. 이는 턴디쉬 내부에서 래들교환 전의 제1 강종과 래들교환 후의 제2 강종이 서로 혼합되어 혼합강종(성분 격외부)이 생기게 되므로 이러한 혼합강종을 연속주조에 따라 주편을 미리 예측하고 제거해야할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 이강종을 연속주조할 때 임의의 시간동안 턴디쉬에서 혼합되어 배출되는 강종의 혼합정도를 예측하여 성분격외 혼합 주편량(mixed band)을 최소화할 수 있는 이강종 연속주조시 강종 예측방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 강종 예측방법은, 조업변수인 몰드 토출량(T)을 설정하는 제1 단계; 상기 T값을 이용하여, 각종 몰드 토출량의 파라미터(A ₁ , A ₂ , X ₀ , p)를 계산하는 제2 단계; 상기 계산된 각종 몰드 토출량의 파라미터(A ₁ , A ₂ , X ₀ , p)를 이용하여, 몰드 토출량(T)에 따른 강종 성분농도를 계산하여 획득하는 제3 단계; 및 상기 획득된 강종 성분농도를, 설정된 최소 및 최대 허용값과 각각 비교하여 강종 또는 성분격외(mixed band)를 예측하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 제3 단계는, 새로운 용강이 턴디쉬에 투입된 시점부터 카운트된 시간(t)을 토출량의 변동에 따른 파라미터(X ₀ )로 나누어 계산하는 제31 단계; 상기 제31 단계에서 계산된 값을, 몰드 토출량(p)만큼 지수곱한 후 설정된 상수를 가산하는 제32 단계; 상기 A ₁ 과 A ₂ 를 감산한 값에, 상기 제32 단계에서 도출된 값으로 나누어 계산하는 제33 단계; 및 상기 제33 단계에서 계산된 값에 몰드의 토출량(A ₂ )을 가산하여 강종 성분농도를 획득하는 제34 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 A ₁ 은 몰드의 토출량(T)에 대한 함수로서 A ₁ 은 몰드 토출량(T)에 대해 0.18배 정도의 민감도를 가지고, 상기 A ₂ 는 몰드의 토출량(T)에 대한 함수로서 A ₂ 는 몰드 토출량(T)에 대해 0.04배 정도의 민감도를 가지고, 상기 X ₀ 은 몰드의 토출량(T)에 대한 함수로서 X ₀ 은 몰드 토출량(T)에 대해 20.8배 정도의 민감도를 가지며, 상기 p는 몰드의 토출량(T)에 대한 함수로서 p는 몰드 토출량(T)에 대해 0.65배 정도의 민감도를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 제4 단계는, 획득된 강종 성분농도가 최소 허용값 이하일 경우 제1 강종이고, 강종 성분농도가 최소 허용값과 최대 허용값 사이에 위치될 경우 성분격외이며, 강종 성분농도가 최대 허용값 이상일 경우 제2 강종으로 예측하여 판정하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 이강종 연속주조시 강종의 예측 과정을 통해, 조업 변수인 몰드 토출량(T)과 조업 시간(t)에 따른 스트랜드의 성분격외부가 발생되는 시점의 추정이 가능하여 스트랜드를 절단하는 위치를 가변 조정함으로써, 혼합 주편의 스크랩 처리 비율을 줄일 수 있음과 아울러 성분 격외부의 발생을 최소화하여 실수율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.
도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 2의 턴디쉬를 위에서 본 평면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 이강종 연속주조시 강종 예측과정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 턴디쉬에 새로운 강종 투입시 시간에 따른 강종 혼합 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 강종 성분농도에 따른 강종 및 성분격외를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 수치해석과 예측모델을 나타낸 그래프이다.

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 보인 측면도이다.

본 도면을 참조하면, 연속주조기는 래들(10)과 턴디쉬(20), 몰드(30), 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90) 등을 포함할 수 있다.

턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Laddle, 10)로부터 용융금속을 받아 몰드(Mold, 30)로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍의 제1 래들(11)과 제2 래들(12)로 구비되어, 교대로 용강을 받아서 번갈아가며 턴디쉬(20)에 공급하게 된다. 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 이한 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 스트랜드가 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 식, 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 스트랜드와의 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 스트랜드의 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. 스트랜드 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.

인발장치(引拔裝置)는 스트랜드가 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.

절단기(90)는 연속적으로 생산되는 스트랜드를 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 가스토치나 유압전단기(油壓剪斷機) 등이 채용될 수 있다.

도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 용강(M)은 래들(10)에 수용된 상태에서 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·질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다. 슈라우드노즐(15)의 파손 등으로 용강(M)이 공기 중에 노출된 경우를 오픈 캐스팅(open casting)이라 한다.

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.

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, 스트랜드(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 용강(M)이 응고된 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.

핀치롤(70, 도 1)이 완전히 응고된 스트랜드(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 스트랜드(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 스트랜드(80)가 일 지점(85)에 이르면, 스트랜드(80)는 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 스트랜드(80)는 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 주편(P)으로 나뉘어진다. 한편, 상기 도 1에서 지지롤(60)과 핀치롤(70) 등을 포함한 장치를 스트랜드(strand)라고도 하는 데, 본 발명에 기재된 스트랜드(80)는 몰드(30)와 절단기(90) 사이에서 이동되는 응고쉘(81)과 미응고 용강(82)을 칭한다.

도 3은 도 2의 턴디쉬를 나타낸 평면도이다.

본 도면을 참조하면, 턴디쉬(20)는 래들(10)에서 출강되는 용강(M)을 수용하기 위하여 상부가 개구된 몸체(22)를 가진다. 몸체(22)는 외측에 배치되는 철피와, 상기 철피의 내측에 배치되는 내화물층을 포함할 수 있다.

몸체(22)의 형태는 다양한 형태, 예를 들어 일자형 등이 있을 수 있으나, 본 실시예에서는 'T'자 형인 몸체(22)를 예시하고 있다.

몸체(22)의 일부분에는 주탕부(23)가 형성된다. 주탕부(23)는 래들(10)의 슈라우드노즐(15)을 통해 유동하는 용강(M)이 낙하되는 부분이다. 주탕부(23)는 그 보다 넓은 면적을 가지는 출탕부(24)에 연통될 수 있다.

출탕부(24)는 주탕부(23)를 통해 수강한 용강(M)을 몰드(30)로 안내하는 부분이다. 출탕부(24)에는 복수의 출강구(24a)가 개구될 수 있다. 각 출강구(24a)에는 침지노즐(25)이 연결되고, 이 침지노즐(25)은 턴디쉬(20)의 용강(M)이 몰드(30)로 유동하도록 안내한다.

이와 같이 구성된 턴디쉬(20)는 상부에 설치된 래들(10)에서 배출된 용강이 내부 격벽에 의해 그 유동형태가 바뀌면서 일부는 와류되고 또 일부는 상기 침지노즐(25)을 통해 배출되며, 나머지 일부는 턴디쉬(20) 내부를 순환하게 된다.

현재, 다양한 강종(이강종)을 연속적이고 효율적으로 생산하기 위하여 래들(11, 12)만을 교환한 후 이강종 연속주조 조업을 수행하고 있다. 이는 턴디쉬 내부에서 래들 교환전의 제1 강종과 래들 교환후의 제2 강종이 서로 혼합되어 혼합강종(성분 격외부)이 생기게 되므로 이러한 혼합강종을 연속주조에 따라 주편을 미리 예측하고 제거해야할 필요가 있다.

이러한 이강종의 혼합 양상은 조업 방법에 따라 패턴이 변경된다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 이강종 연속주조시 강종 예측과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 강종 예측 과정을 설명한다.

먼저, 도 6에서와 같이 연속주조 공정에서 이강종 주조시 제1 래들(11)의 제1 강종의 투입이 완료되면, 제2 래들(12)을 통해 새로운 강, 예컨대 이미 턴디쉬(20)의 내부로 유입되어 배출되고 있는 제1 강종이 아닌 다른 종류의 제2 강종이 턴디쉬(20)로 유입되게 된다. 이때, 새로운 제2 강종은 턴디쉬 내부의 유동을 따라 흐르면서 이전의 제1 강종과 혼합되게 된다.

즉, 제2 래들(12)로부터 유입된 새로운 제2 강종은 이전의 제1 강종과 혼합되면서 상기 턴디쉬(20)의 하부로 내려가게 되고, 이때 혼합된 강종의 일부는 턴디쉬(20)의 침지노즐(25)을 통해 몰드(30)로 배출되며, 또 일부는 이전의 제1 강종과 계속 혼합되면서 턴디쉬(20)의 내부를 재순환하게 되고, 일정시간이 경과되면 턴디쉬 내부는 점차 새로운 강종으로 완전히 바뀌게 된다.

여기에서, 새로운 제2 강종의 농도치를 "1"로 정의하고 이전의 제1 강종의 농도치를 "0"으로 정의하여 그 혼합된 정도를 0 내지 1값으로 나타낼 수 있다.

즉, 새로운 제2 강종의 용강이 이전의 제1 강종의 용강과 혼합되는 과정에서 일부 혼합강종은 배출되고, 나머지는 계속 턴디쉬 내부를 재순환하면서 이전 강종과 지속적으로 재혼합되므로 특정시간에 턴디쉬 내부의 강종 혼합 농도치의 최저값은 턴디쉬(20)의 침지노즐(25)이 아닌 턴디쉬 내부의 어느 지점에 존재하게 되고, 침지노즐(25)에서는 강종 혼합치의 최대값과 최소값의 사이값을 가지게 된다.

그런데, 턴디쉬(20) 내부의 강종 혼합치의 최대값은 "1"로 결정되어 있으나 최소값은 시간에 따라 변하는 값이므로 알 수가 없게 된다.

본 발명은 이러한 것에 주안점을 두고 턴디쉬(20)의 침지노즐(25)로 배출되는 강종의 혼합 농도치를 조업 변수인 몰드 토출량 및 새로운 제2 강종이 투입된 시간에 따라 혼합 농도치를 구하여 몰드(30)에서 배출되는 스트랜드(80)의 제1 강종, 성분 격외(mixed band), 또는 제2 강종 여부를 예측할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 이강종 연속주조시 턴디쉬(20)의 침지노즐(25)을 통해 배출되는 강종 또는 성분격외 여부를 예측하는 방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

먼저, 강종예측시스템(미 도시)에는 조업 변수인 몰드(30)의 토출량(T[ton/min])이 사용자에 의해 설정된다(S10). 몰드 토출량(T)은 주조 속도와 턴디쉬(20)의 형상 등과 같은 조업조건에 따라 변하므로, 특정 조업조건 하에서의 값이 설정된다.

상기 강종예측시스템의 경우 도시하지는 않았지만, 각종 변수와 계수 등의 파라미터를 입력하는 입력수단과, 메모리에 저장된 연산 알고리즘과 각종 변수 및 계수에 따라 강종의 성분농도를 계산하는 제어부, 및 계산된 성분농도를 제어부에 의해 문자 또는 그래프로 디스플레이하는 표시부를 포함하는 컴퓨터로 구성될 수 있다.

이어, 강종예측시스템은 상기에서 설정된 몰드 토출량(T)을 이용하여, 각종 몰드 토출량에 대한 파라미터(A ₁ , A ₂ , X ₀ , p)를 계산한다(S20).

상기 각종 몰드 토출량에 대한 파라미터(A ₁ , A ₂ , X ₀ , p)는 아래 수학식 1에 의해 각각 구해진다.

수학식 1

여기서, T는 몰드 토출량[ton/min]이다.

상기에서 A ₁ 은 몰드의 토출량(T)에 대한 함수로서, A ₁ 은 몰드 토출량(T)에 대해 0.18배 정도의 민감도를 갖는다. A ₂ 는 몰드의 토출량(T)에 대한 함수로서, A ₂ 는 몰드 토출량(T)에 대해 0.04배 정도의 민감도를 갖는다. X ₀ 은 몰드의 토출량(T)에 대한 함수로서, X ₀ 은 몰드 토출량(T)에 대해 20.8배 정도의 민감도를 갖는다. 그리고, p는 몰드의 토출량(T)에 대한 함수로서, p는 몰드 토출량(T)에 대해 0.65배 정도의 민감도를 갖는다.

상기 A ₁ , A ₂ , X ₀ , 및 p에서 민감도는 몰드 토출량(T)의 각 계수의 비율로 얻어진다.

이와 같이 각종 몰드 토출량에 대한 파라미터(A ₁ , A ₂ , X ₀ , p)가 구해지면, 강종예측시스템은 A ₁ , A ₂ , X ₀ , p를 이용하여 저장된 연산 알고리즘에 의해 몰드 토출량(T)에 따른 강종 성분농도(C)를 계산하여 획득한다(S30).

상기에서 강종 성분농도(C)를 계산하여 획득하는 과정(S30)은 도 5에 구체적으로 나타내었다.

즉, 강종예측시스템은 새로운 용강이 턴디쉬에 투입된 시점부터 카운트된 시간(t)을 토출량의 변동에 따른 파라미터(X ₀ )로 나누어 계산한다(S31).

상기(S31)에서 계산된 값을, 몰드 토출량(p)만큼 지수곱한 후 설정된 상수를 가산한다(S32). 여기서, 설정된 상수는 "1"이 될 수 있다.

이어, 몰드 토출량에 대한 파라미터인 A ₁ 과 A ₂ 를 감산하고, 감산된 값에 상기(S32)에서 도출된 값으로 나누어 계산한다(S33).

상기(S33)에서 계산된 값에, 몰드 토출량에 대한 파라미터(A ₂ )를 가산하여 강종 성분농도를 획득하게 된다(S34).

도 5와 같이 강종 성분농도(C)를 구하는 알고리즘은 아래 수학식 2로 나타낼 수 있다. 수학식 2의 각종 파라미터(A ₁ , A ₂ , X ₀ , p)는 상기 수학식 1에 의해 구해진다.

수학식 2

여기서, t[sec]는 새로운 용강이 턴디쉬에 투입된 시점으로부터의 경과시간이다.

이어, 강종예측시스템은 상기(S40)에서 획득된 강종 성분농도(C)를, 도 7과 같이 설정된 최소허용값과 최대허용값과 각각 비교하여 강종 또는 성분격외(mixed band)를 예측하게 된다. 즉, 새로운 용강이 턴디쉬(20)에 투입된 시점으로부터의 경과시간(t[sec])과 턴디쉬의 몰드 토출량에 대한 각종 파라미터(A₁, A₂, X₀, p)를 이용하여, 턴디쉬(20)에서 배출되는 스트랜드(80)의 강종 또는 성분격외 여부를 예측할 수 있다.

여기서, 획득된 강종 성분농도가 최소 허용값의 이하일 경우 제1 강종이고, 강종 성분농도가 최소 허용값과 최대 허용값 사이에 위치될 경우 성분격외부이며, 강종 성분농도가 최대 허용값의 이상일 경우 제2 강종으로 예측하여 판정할 수 있다.

이와 같이 이강종 연속주조시 강종의 예측 과정을 통해, 조업 변수(T)와 조업 시간(t)에 따른 스트랜드의 성분격외부가 발생되는 시점의 추정이 가능하여 스트랜드를 절단하는 위치를 가변 조정함으로써, 혼합 주편(성분 격외부)의 스크랩 처리 비율을 줄일 수 있음과 아울러 성분 격외부의 발생을 최소화하여 실수율을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 강종 성분농도 예측을 수모델(water model)을 통해 실험한 결과, 도 8과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 결론적으로 예측 모델 정확도(R²)가 96.8%로 우수하게 나타났다.

실험은 턴디쉬(20)에 몰드 토출량의 변화(실선; 하단 실선은 0.9[ton/min]인 경우이고, 중간 실선은 1.1[ton/min]인 경우이며, 상단 실선은 1.14[ton/min]인 경우임)에 따라 다양하게 실험하였다. 그래프에서 도트는 본 발명에 의한 수치해석에 의한 값이고, 실선은 수모델을 통한 예측 모델로서, 수치해석과 예측모델이 시간 경과에 따른 강종의 성분농도가 거의 일치하는 것으로 나타났다.

이와 같이 이강종 연속주조시 강종 혼합 예측방법은 다양한 조업조건 변화에도 신속하고 정확한 예측이 가능하므로 실제 조업 현장에 바로 투입이 가능하며, 정확한 이강종의 성분격외부를 예측할 수 있으므로 재처리되어야 할 부분과 정상 제품간을 명확히 분배할 수 있게 된다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 래들 11: 제1 래들
12: 제2 래들 15: 슈라우드노즐
20: 턴디쉬 25: 침지노즐
30: 몰드 40: 몰드 오실레이터
50: 파우더 공급기 51: 파우더층
52: 액체 유동층 53: 윤활층
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 스트랜드
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점

Claims (9)

1. 조업변수인 몰드 토출량(T)을 설정하는 제1 단계;
   상기 T값을 이용하여, 각종 몰드 토출량의 파라미터(A₁, A₂, X₀, p)를 계산하는 제2 단계;
   상기 계산된 각종 몰드 토출량의 파라미터(A₁, A₂, X₀, p)를 이용하여, 몰드 토출량(T)에 따른 강종 성분농도를 계산하여 획득하는 제3 단계; 및
   상기 획득된 강종 성분농도를, 설정된 최소 및 최대 허용값과 각각 비교하여 강종 또는 성분격외(mixed band)를 예측하는 제4 단계;를 포함하며,
   상기 A₁ , A₂ , X₀ 및 p는 각각 아래 수학식에 의해 구해지는 이강종 연연주시 강종 예측방법.
   수학식
   

   

   
   단, T는 몰드의 토출량[ton/min]임.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제3 단계는,
   새로운 용강이 턴디쉬에 투입된 시점부터 카운트된 시간(t[sec])을 토출량의 변동에 따른 파라미터(X₀)로 나누어 계산하는 제31 단계;
   상기 제31 단계에서 계산된 값을, 몰드 토출량(p)만큼 지수곱한 후 설정된 상수인 '1'을 가산하는 제32 단계;
   상기 A₁ 과 A₂ 를 감산한 값에, 상기 제32 단계에서 도출된 값으로 나누어 계산하는 제33 단계; 및
   상기 제33 단계에서 계산된 값에 몰드의 토출량(A₂)을 가산하여 강종 성분농도를 획득하는 제34 단계;를 포함하는 이강종 연연주시 강종 예측방법.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 제4 단계는,
   획득된 강종 성분농도가 최소 허용값 이하일 경우 제1 강종이고, 강종 성분농도가 최소 허용값과 최대 허용값 사이에 위치될 경우 성분격외이며, 강종 성분농도가 최대 허용값 이상일 경우 제2 강종으로 예측하여 판정하는 이강종 연연주시 강종 예측방법.

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