KR101277627B1

KR101277627B1 - Device for estimating breakout of solidified shell in continuous casting process and method therefor

Info

Publication number: KR101277627B1
Application number: KR1020110008780A
Authority: KR
Inventors: 권효중; 서해영; 최주태
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2013-06-21
Also published as: KR20120087533A

Abstract

본 발명은, 연속주조 공정에서 응고쉘의 브레이크아웃(Breakout) 발생 가능성을 예측하여 응고쉘의 터짐(Breakout) 현상을 방지하기 위한 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 저장된 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 정상전열량을 계산하는 단계와, 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 물의 비열, 및 몰드 냉각수의 온도변화량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 현재전열량을 계산하는 단계와, 상기에서 계산된 정상전열량 및 현재전열량과 미리 설정된 전열량의 하락지수값을 이용하여 브레이크아웃 지수를 계산하는 단계, 및 상기에서 계산된 브레이크아웃 지수를 이용하여 응고쉘의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하는 단계를 제공한다. The present invention relates to an apparatus and method for predicting breakout of a solidification shell in a playing step for predicting a breakout occurrence of the solidification shell in a continuous casting process and preventing a breakout of the solidification shell. Calculating the normal heat transfer amount using at least one of the stored steel grade, circumferential speed, the properties of the powder, the thickness of the mold and the amount of cooling water, the contact area of the molten steel in the mold, the amount of cooling water, the specific heat of water, and the mold cooling water Calculating a current heat amount using at least one operation variable of the temperature change amount, and calculating a breakout index by using the calculated normal heat amount, a current heat amount, and a fall index value of a preset heat value. And predicting the breakout probability of the solidified shell using the breakout index calculated above.

Description

연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 장치 및 그 방법{DEVICE FOR ESTIMATING BREAKOUT OF SOLIDIFIED SHELL IN CONTINUOUS CASTING PROCESS AND METHOD THEREFOR}DEVICE FOR ESTIMATING BREAKOUT OF SOLIDIFIED SHELL IN CONTINUOUS CASTING PROCESS AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 연속주조 공정에서 응고쉘의 브레이크아웃(Breakout) 발생 가능성을 예측하여 응고쉘의 터짐(Breakout) 현상을 방지하기 위한 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for predicting breakout of a solidification shell in a playing step for predicting the occurrence of breakout of the solidification shell in a continuous casting process to prevent the breakout of the solidification shell.

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.

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.The continuous casting machine includes a ladle for storing molten steel, a continuous casting machine mold for cooling the tundish and the molten steel discharged from the tundish into a strand having a predetermined shape, and a strand formed from the mold connected to the mold. It includes a plurality of pinch rolls to move.

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), 블룸(Bloom) 또는 빌렛(Billet) 등의 주편으로 제조된다.
In other words, the molten steel tapping out of the ladle and the tundish is formed of a strand having a predetermined width, thickness, and shape in a mold and is transferred through a pinch roll, and the strand transferred through the pinch roll is cut by a cutter to have a predetermined shape. It is made of a slab (Slab), Bloom (Bloom) or billet (Billet) having a cast.

본 발명의 목적은 연속주조 공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 가능성을 몰드 전열량을 이용하여 실시간으로 예측하여 응고쉘의 터짐(Breakout) 현상을 방지할 수 있는 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to predict the breakout possibility of the solidified shell in the continuous casting process in real time using the amount of heat transfer mold mold breakout prediction device of the solidified shell in the playing process that can prevent the breakout of the solidified shell and To provide a way.

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.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular embodiments that are described. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, There will be.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 응고쉘 브레이크아웃 예측 장치는, 외부로부터 입력된 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께, 냉각수의 급수온도, 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나 이상의 조업변수 데이터가 저장된 메모리; 몰드로 공급되어 몰드를 냉각시킨 후 배수되는 냉각수의 온도를 검출하는 온도검출수단; 및 상기 온도검출수단을 통해 획득된 냉각수의 배수온도를 이용하여 현재전열량을 계산하고, 상기 메모리에 저장된 조업변수를 통해 정상전열량을 계산한 후 계산된 정상전열량 및 현재전열량과 미리 설정된 전열량의 하락지수값을 각각 이용하여 응고쉘의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하기 위한 브레이크아웃 지수를 계산하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The solidification shell breakout predicting apparatus of the present invention for realizing the above-mentioned problems includes at least one operation variable data of steel grade, circumferential speed, physical properties of powder, thickness of mold, water supply temperature of cooling water, and cooling water amount. Stored memory; Temperature detecting means for detecting a temperature of the cooling water supplied to the mold and cooled after the mold is cooled; And calculating the current heat quantity using the drainage temperature of the coolant obtained by the temperature detecting means, calculating the normal heat quantity through the operation variable stored in the memory, and calculating the normal heat quantity and the current heat quantity and the preset heat quantity. And a control unit that calculates a breakout index for predicting a breakout occurrence of the solidification shell by using a drop index value of the heat transfer amount, respectively.

구체적으로, 상기 제어부는 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께, 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 정상전열량을 계산하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the controller is characterized by calculating the normal heat transfer amount using at least one operation variable of steel grade, circumferential speed, physical properties of the powder, the thickness of the mold, and the amount of cooling water.

상기 제어부는 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 물의 비열, 및 몰드 냉각수의 온도변화량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 현재전열량을 계산하고, 상기 하락지수값은 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락 정도를 나타내는 상수인 것인 것을 특징으로 한다.The control unit calculates the current heat amount using at least one operation variable among the contact area of the molten steel in the mold, the amount of cooling water, the specific heat of water, and the temperature change amount of the mold cooling water, and the drop index value is a breakout at the normal heat quantity. It is characterized in that it is a constant indicating the degree of decrease in heat transfer that can be generated.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 응고쉘 브레이크아웃 예측 방법은, 저장된 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 정상전열량을 계산하는 단계; 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 물의 비열, 및 몰드 냉각수의 온도변화량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 현재전열량을 계산하는 단계; 상기에서 계산된 정상전열량 및 현재전열량과 미리 설정된 전열량의 하락지수값을 이용하여 브레이크아웃 지수를 계산하는 단계; 및 상기에서 계산된 브레이크아웃 지수를 이용하여 응고쉘의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The solidification shell breakout prediction method of the present invention for realizing the above object, the step of calculating the normal heat transfer amount using at least one operation variable of the steel grade, circumferential speed, physical properties of the powder, the thickness of the mold and the amount of cooling water; Calculating a current heat transfer amount using at least one operation variable among a contact area of molten steel in the mold, a cooling water amount, a specific heat of water, and a temperature change amount of the mold cooling water; Calculating a breakout index by using the calculated normal heat quantity, current heat quantity, and a drop index value of a predetermined heat quantity; And predicting a breakout occurrence probability of the solidification shell using the breakout index calculated above.

상기 하락지수값은 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락 정도를 나타내는 상수인 것을 특징으로 하고, 상기에서 계산된 브레이크아웃 지수가 '1' 이상일 경우 응고쉘에 브레이크아웃이 발생될 것으로 예측하는 것을 특징으로 한다.
The drop index value is a constant indicating a degree of fall of the heat transfer amount that can cause a breakout in the normal heat transfer, and breakout occurs in the solidification shell when the breakout index calculated above is '1' or more. It is expected to be characterized by.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 응고쉘의 수소성 브레이크아웃 가능성을 몰드의 전열량을 이용하여 실시간으로 예측하고, 예측 결과 응고쉘의 브레이크아웃이 예측되면 조업조건을 적절하게 변경함으로써, 응고쉘의 브레이크아웃을 방지할 수 있는 이점이 있다.
As described above, according to the present invention, the hydrogenation breakout probability of the solidification shell is predicted in real time using the heat transfer amount of the mold, and if the breakout of the solidification shell is predicted, the operating conditions are appropriately changed. There is an advantage to prevent breakout.

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 몰드 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.
도 4는 몰드의 냉각시 온도 분포를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 몰드 내 용강의 수소 증가에 따른 브레이크아웃 발생 가능성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 브레이크아웃 예측 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 주조속도에 따른 전열량의 변화를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 브레이크아웃 예측 과정을 나타낸 순서도이다.1 is a side view showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a conceptual diagram for explaining the continuous casting machine of Fig. 1 centered on the flow of molten steel M. Fig.
Fig. 3 is a conceptual diagram showing the distribution form of the molten steel M in the mold and its adjacent portion in Fig. 2. Fig.
4 is a view illustrating a temperature distribution during cooling of a mold.
5 and 6 are views for explaining the possibility of breakout caused by the increase of hydrogen in the molten steel in the mold.
7 is a diagram illustrating an apparatus for predicting breakout of a solidified shell according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a change in heat transfer amount according to the casting speed.
9 is a flowchart illustrating a breakout prediction process of a solidification shell according to an embodiment of the present invention.

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 보인 측면도이다.1 is a side view showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.

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·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 simple products such as squares, rectangles, circles and other simple cross-sections, and slabs, blooms and billets, which are mainly for rolling.

연속주조기의 형태는 수직형·수직굴곡형·수직축차굴곡형·만곡형·수평형 등으로 분류된다. 도 1 및 도 2에서는 만곡형을 예시하고 있다.The type of continuous casting machine is classified into vertical type, vertical bending type, vertical axis difference bending type, curved type and horizontal type. 1 and 2 illustrate a curved shape.

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 ladle 10 and a tundish 20, a mold 30, a secondary cooling stand 60 and 65, a pinch roll 70, and a cutter 90 have.

턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Laddle, 10)로부터 용융금속을 받아 몰드(Mold, 30)로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되어, 교대로 용강을 받아서 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. A tundish 20 is a container for receiving molten metal from a ladle 10 and supplying molten metal to a mold 30. Ladle 10 is provided in a pair, alternately receives molten steel to supply to the tundish 20. In the tundish 20, the supply rate of the molten metal flowing into the mold 30 is controlled, the molten metal is distributed to each mold 30, the molten metal is stored, and the slag and the nonmetallic inclusions are separated.

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. The mold 30 is typically made of water-cooled copper and allows the molten steel to be primary cooled. The mold 30 has a pair of structurally opposed faces open to form a hollow portion for receiving molten steel. In the case of manufacturing the slab, the mold 30 includes a pair of barriers and a pair of end walls connecting the barriers. Here, the end 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 caused by 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.

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. The mold 30 maintains the shape of the strands extracted from the mold 30 and forms a strong solidification angle or solidified shell 81 so that molten metal, which is still less solidified, does not flow out. Play a role. The water cooling structure includes a method of using a copper pipe, a method of drilling a water cooling groove in the copper block, and a method of assembling a copper pipe having a water cooling groove.

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.The mold 30 is oscillated by the oscillator 40 to prevent the molten steel from sticking to the wall of the mold. Lubricants are used to reduce friction between the mold 30 and the strands during oscillation and to prevent burning. As the lubricant, there is oil to be sprayed 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 the lubrication of the mold 30 and the strands, as well as the prevention of oxidative and nitrification of the molten metal in the mold 30, thermal insulation, and non-metallic inclusions on the surface of the molten metal. It also performs the function of absorption. A powder feeder 50 is installed to feed the powder into the mold 30. The portion of the powder feeder 50 for discharging the powder is directed to the inlet of the mold 30.

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. 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 spraying means 65 for spraying water while being maintained by the support roll 60 so that the coagulation angle is not deformed. Strand coagulation is mostly achieved by the secondary cooling.

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. The drawing device adopts a multidrive method using a plurality of sets of pinch rolls 70 and the like to pull out the strands 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.

절단기(90)는 연속적으로 생산되는 스트랜드를 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 가스토치나 유압전단기(油壓剪斷機) 등이 채용될 수 있다.The cutter 90 is formed to cut continuously produced strands to a constant size. As the cutter 90, a gas torch or an oil pressure shearing machine may be employed.

도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.Fig. 2 is a conceptual diagram for explaining the continuous casting machine of Fig. 1 centered on the flow of molten steel M. Fig.

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.Referring to this figure, the molten steel M flows into the tundish 20 while being accommodated in the ladle 10. For this flow, the ladle 10 is provided with a shroud nozzle 15 extending toward the tundish 20. The shroud nozzle 15 extends so as to be submerged in the molten steel in the tundish 20 so that the molten steel M is not exposed to the air and oxidized and nitrided. The case where the molten steel M is exposed to air due to breakage of the shroud nozzle 15 or the like is referred to as open casting.

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 mold 30 by the submerged entry nozzle 25 extending into the mold 30. The immersion nozzle 25 is disposed at the center of the mold 30 so that the flow of the molten steel M discharged from both the discharge ports of the immersion nozzle 25 can be made symmetrical. The start, the discharge speed and the interruption of the discharge of the molten steel M through the immersion nozzle 25 are determined by a stopper 21 provided on the tundish 20 in correspondence with the immersion nozzle 25. Specifically, the stopper 21 can be vertically moved along the same line as that of the immersion nozzle 25 so as to open and close the inlet of the immersion nozzle 25. The control of the flow of the molten steel M through the immersion nozzle 25 may use a slide gate method 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 plate material slides horizontally in the tundish (20).

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.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 mold 30. The rear portion along the casting direction of the strand 80 is formed by the non-solidified molten steel 82 being wrapped around the solidified shell 81 in which the molten steel M is solidified by the method in which the peripheral portion first solidifies.

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 나누어진다.As the pinch roll 70 (FIG. 1) pulls the tip portion 83 of the fully solidified strand 80, the unsolidified molten steel 82 moves together with the solidified shell 81 in the casting direction. The non-solidified molten steel (82) is cooled by the spraying means (65) for spraying the cooling water in the up-shifting process. This causes the thickness of the uncooled steel (82) in the strand (80) to gradually decrease. When the strand 80 reaches one point 85, the strand 80 is filled with the solidified shell 81 in its entire thickness. The solidified strand 80 is cut to a predetermined size at the cutting point 91 and divided into slabs P such as slabs.

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.Meanwhile, in FIG. 1, a device including a support roll 60 and a pinch roll 70 is also called a strand, and the strand 80 described in the present invention is formed between the mold 30 and the cutter 90. The solidified shell 81 and the unsolidified molten steel 82 which are moved are called.

몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 형태에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.The shape of the molten steel M in the mold 30 and its adjacent portion will be described with reference to Fig. Fig. 3 is a conceptual diagram showing the distribution of the molten steel M in the mold 30 and its adjacent portion in Fig. 2. Fig.

도 3을 참조하면, 침지노즐(25)의 하부에는 통상적으로 도면상 좌우에 한 쌍의 토출구(25a)들이 형성된다. 몰드(30) 및 침지노즐(25) 등의 형태는 중심선(C)을 기준으로 대칭되는 것으로 가정하여, 본 도면에서는 좌측만을 표시한다.Referring to FIG. 3, a pair of discharge ports 25a are generally formed at the bottom of the immersion nozzle 25 on the left and right in the drawing. The shapes of the mold 30 and the immersion nozzle 25 are assumed to be symmetrical with respect to the center line C, and thus only the left side is shown in this drawing.

토출구(25a)에서 아르곤(Ar) 가스와 함께 토출되는 용강(M)은 화살표(A1, A2)로 표시된 바와 같이 상측을 향한 방향(A1)과 하측을 향한 방향(A2)으로 유동하는 궤적을 그리게 된다.The molten steel M discharged together with the argon (Ar) gas from the discharge port 25a draws a trajectory flowing in the upward direction A1 and downward direction A2 as indicated by arrows A1 and A2. do.

몰드(30) 내부의 상부에는 파우더 공급기(50, 도 1을 참조)로부터 공급된 파우더에 의해 파우더층(51)이 형성된다. 파우더층(51)은 파우더가 공급된 형태대로 존재하는 층과 용강(M)의 열에 의해 소결된 층(소결층이 미응고 용강(82)에 더 가깝게 형성됨)을 포함할 수 있다. 파우더층(51)의 하측에는 파우더가 용강(M)에 의해 녹아서 형성된 슬래그층 또는 액체 유동층(52)이 존재하게 된다. 액체 유동층(52)은 몰드(30) 내의 용강(M)의 온도를 유지하고 이물질의 침투를 차단한다. 파우더층(51)의 일부는 몰드(30)의 벽면에서 응고되어 윤활층(53)을 형성한다. 윤활층(53)은 응고쉘(81)이 몰드(30)에 붙지 않도록 윤활하는 기능을 한다. The powder layer 51 is formed on the upper part of the mold 30 by the powder supplied from the powder feeder 50 (see FIG. 1). The powder layer 51 may include a layer existing in a form in which the powder is supplied and a layer sintered by the heat of the molten steel M (sintered layer is formed closer to the unsolidified molten steel 82). Below the powder layer 51, a slag layer or a liquid fluidized layer 52 formed by melting powder by molten steel M is present. The liquid fluidized bed 52 maintains the temperature of the molten steel M in the mold 30 and blocks the penetration of foreign matter. A portion of the powder layer 51 solidifies at the wall surface of the mold 30 to form the lubrication layer 53. The lubrication layer 53 functions to lubricate the solidified shell 81 so as not to stick to the mold 30.

응고쉘(81)의 두께는 주조 방향을 따라 진행할수록 두꺼워진다. 응고쉘(81)의 몰드(30) 내에 위치한 부분은 두께가 얇으며, 몰드(30)의 오실레이션에 따라 자국(oscillation mark, 87)이 형성되기도 한다. 응고쉘(81)은 지지롤(60)에 의해 지지되며, 물을 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 그 두께가 두꺼워진다. 응고쉘(81)은 두꺼워지다가 일부분이 볼록하게 돌출하는 벌징(bulging) 영역(88)이 형성되기도 한다.The thickness of the solidification shell 81 becomes thicker as it progresses along the casting direction. The portion of the solidification shell 81 located in the mold 30 is thin, and an oscillation mark 87 may be formed by oscillation of the mold 30. The solidification shell 81 is supported by the support roll 60, the thickness thereof is thickened by the spray means 65 for spraying water. The solidification shell 81 may be thickened and a bulging region 88 may be formed in which a portion protrudes convexly.

연속주조 공정에서의 냉각은 몰드(30)에서의 1차 냉각(초기 응고쉘의 생성 및 건전한 응고쉘의 두께 확보)과, 지지롤(60) 및 핀치롤(70)을 포함한 세그먼트에서 직수 방식인 2차 냉각으로 구분된다. 몰드(1차 냉각)에서의 열은 용강에서 몰드 냉각수로 이동하며 액상을 고상으로 냉각시킨다. 도 4와 같이 몰드 냉각은, 용강과 응고쉘, 응고쉘과 파우더층(액상, 고상), 파우더층과 몰드, 몰드와 몰드 냉각수를 포함한 크게 4계면에서의 열계면을 갖고 있다. 여기에서 파우더층의 열저항(R3)이 가장 크며, 파우더층이 1차 냉각을 지배하게 된다.Cooling in the continuous casting process is performed by primary cooling in the mold 30 (creation of the initial solidification shell and securing the solidification of the solidification shell), and the direct method in the segment including the support roll 60 and the pinch roll 70. It is divided into secondary cooling. Heat in the mold (primary cooling) moves from the molten steel to the mold cooling water and cools the liquid phase to the solid phase. As shown in Fig. 4, the mold cooling has a large thermal interface in four interfaces including molten steel, solidified shell, solidified shell and powder layer (liquid and solid phase), powder layer and mold, mold and mold cooling water. Here, the thermal resistance (R3) of the powder layer is the largest, the powder layer dominates the primary cooling.

파우더층(51)은 용강과 접촉하는 면에서는 액상(52)으로, 몰드와 접촉하는 면에서는 고상(53)으로 존재하며, 고상은 다시 결정질과 유리질로 분류할 수 있다.The powder layer 51 is present as a liquid phase 52 at the surface in contact with the molten steel and as a solid phase 53 at the surface in contact with the mold, and the solid phase may be further classified into crystalline and glassy materials.

고상은 액상과 달리 복사열을 투과할 수 없어 열저항이 크다. 이러한 투과능은 결정질율에 반비례하는데, 결정질율이 높으면 복사열 전달을 방해하여 몰드 전열 특성을 저해하는 특징이 있다. 때문에 파우더의 결정질율이 몰드 전체 전열특성에 미치는 영향은 크다고 할 수 있다.Unlike the liquid phase, the solid phase cannot transmit radiant heat and thus has a high thermal resistance. This permeability is inversely proportional to the crystalline rate, but the high crystalline rate is characterized by impeding radiant heat transfer to inhibit mold heat transfer characteristics. Therefore, it can be said that the effect of the crystalline rate of the powder on the overall heat transfer characteristics of the mold.

파우더의 결정질율은 함유 성분에 따른 고유한 특성이지만 용강 중 수소 함유량에 따라 크게 변한다.The crystallinity of the powder is inherent in its content, but varies greatly with the hydrogen content in the molten steel.

용강 중 수소 농도량에 따라 파우더층(51)의 조직을 살펴보면, 도 5와 같이 수소 농도가 7ppm 이하인 파우더층 내에는 기포가 없고 고상은 대부분 비정질인 반면에, 도 6과 같이 7ppm 이상인 파우더층(51)은 내부에 기포 생성이 많고 고상의 결정질 비율이 높음을 알 수 있다.Looking at the structure of the powder layer 51 according to the hydrogen concentration in the molten steel, there is no bubble in the powder layer having a hydrogen concentration of 7ppm or less as shown in Figure 5, while the solid phase is mostly amorphous, as shown in Figure 6 powder layer ( 51) shows a large amount of bubbles generated inside and a high crystalline ratio of the solid phase.

용강 중 수소 농도가 높을수록 액상 파우더층 내부에 기포가 생성되고 기포가 핵생성 사이트(site)로 작용하여 결정질 비율이 증가한다. 결정질 비율이 과도하게 증가할 경우 몰드 전열은 급속하게 떨어져 건전한 응고쉘의 두께 확보가 어려워지고 심해질 경우 브레이크아웃(breakout)이 발생될 수 있다. The higher the concentration of hydrogen in the molten steel, the bubbles are formed inside the liquid powder layer and the bubbles act as nucleation sites, increasing the crystalline ratio. If the crystalline ratio is excessively increased, the mold heat is rapidly dropped, making it difficult to secure the thickness of the solidified shell, and if it is severe, breakout may occur.

하지만, 온라인으로 파우더층 내 결정질율을 측정하거나 판단할 방법이 없으므로 수소성 브레이크아웃 발생을 사전에 예측할 방안이 없다.However, since there is no method of measuring or determining the crystalline rate in the powder layer online, there is no way to predict the occurrence of hydrogenated breakout in advance.

일반적으로, 파우더층 내에 미세기공(micropore)의 수가 증가되면 파우더의 결정질층의 두께가 증가하고, 파우더의 결정질층 두께가 증가되면 열저항이 증가됨과 아울러 전열량이 감소된다. 전열량이 감소되면 응고쉘의 두께가 얇아져 응고쉘의 브레이크아웃이 발생된다.In general, when the number of micropores in the powder layer increases, the thickness of the crystalline layer of the powder increases, and when the thickness of the crystalline layer of the powder increases, the heat resistance increases and the amount of heat transfer decreases. When the heat transfer amount is reduced, the thickness of the solidification shell becomes thin, which causes breakout of the solidification shell.

따라서, 본 발명에서는 현재전열량을 검출하여 정상전열량 대비 전열량 하락 정도를 계산하여 응고쉘의 브레이크아웃을 예측하고자 한다.Therefore, the present invention is to detect the current heat amount and to calculate the degree of heat transfer drop compared to the normal heat amount to predict the breakout of the solidified shell.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 브레이크아웃 예측 장치를 나타낸 도면으로서, 예측장치(100)는 온도검출수단(110), 메모리(130), 입력부(150), 표시부(170), 및 제어부(190)를 포함한다.7 is a diagram illustrating a breakout predicting apparatus for a solidified shell according to an exemplary embodiment of the present invention, wherein the predicting apparatus 100 includes a temperature detecting unit 110, a memory 130, an input unit 150, a display unit 170, And a controller 190.

온도검출수단(110)은 몰드(30)로 공급된 냉각수가 배출되는 배수라인(105) 상에 설치되어 냉각수의 배수온도를 검출한다. 여기에서, 온도검출수단(110)은 냉각수가 몰드로 공급하는 급수라인(101)에도 설치될 수 있지만, 몰드로 공급되는 냉각수의 급수온도는 거의 일정하기 때문에 실시간으로 검출한 필요가 적고 미리 설정된 값을 이용할 수 있다. The temperature detecting means 110 is installed on the drain line 105 through which the cooling water supplied to the mold 30 is discharged to detect the drainage temperature of the cooling water. Here, the temperature detecting means 110 may be installed in the water supply line 101 for supplying the cooling water to the mold, but since the water supply temperature of the cooling water supplied to the mold is almost constant, there is little need to detect in real time and a preset value. Can be used.

메모리(130)는 외부로부터 수집되거나 입력된 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께, 냉각수의 급수온도, 냉각수량 및 몰드에 용강이 접촉하는 접촉면적 등을 포함한 조업변수에 대한 데이터가 저장되어 있다.The memory 130 stores data on operating variables including steel grades, circumferential speeds, physical properties of powders, thicknesses of molds, water supply temperatures of cooling water, amount of cooling water, and contact areas in which molten steel contacts the mold. have.

입력부(150)는 외부로부터 각종 조업변수에 대한 데이터를 입력받아 설정한다.The input unit 150 receives and sets data on various operation variables from the outside.

표시부(170)는 각종 조업변수를 입력하기 위한 GUI 화면이나 응고쉘의 브레이크아웃 예측 결과를 문자 또는 그래프로 디스플레이한다.The display unit 170 displays a breakout prediction result of a solidified shell or a GUI screen for inputting various operation variables in a text or graph.

제어부(190)는 온도검출수단(110)을 통해 획득된 냉각수의 배수온도를 이용하여 현재전열량을 계산하고, 메모리(130)에 저장된 조업변수를 통해 정상전열량을 계산한 후 계산된 정상전열량 및 현재전열량과 미리 설정된 전열량의 하락지수값을 각각 이용하여 응고쉘의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하기 위한 브레이크아웃 지수를 계산하게 된다. The controller 190 calculates the current heat amount using the drainage temperature of the coolant obtained through the temperature detection means 110, and calculates the normal heat amount through the operation variable stored in the memory 130, and then calculates the normal heat value. The breakout index for predicting the breakout probability of the solidified shell is calculated by using the calorie value, the current heat quantity, and the preset drop index value of the heat quantity.

상기에서 제어부(190)는 정상전열량을 계산할 때, 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 현재전열량을 계산할 때, 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 물의 비열 및 몰드로 급수되는 냉각수의 급수온도와 몰드에서 배출되는 배수온도의 온도변화량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용할 수 있다. 그리고, 하락지수값은 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락 정도를 나타내는 상수이다. The controller 190 may use at least one operation variable of the steel grade, circumferential speed, the physical properties of the powder, the thickness of the mold, and the amount of cooling water when calculating the normal heat transfer amount. In addition, the control unit 190, when calculating the current heat transfer amount, at least one of the temperature change amount of the contact area of the molten steel in the mold, the amount of cooling water, the specific heat of water and the water supply temperature of the cooling water supplied to the mold and the drainage temperature discharged from the mold Operational variables can be used. In addition, the drop index value is a constant indicating a degree of drop in the heat transfer amount that can cause breakout in the normal heat transfer amount.

몰드(30)의 전열량(Heat Flux)은 도 8과 같이 주속(casting speed)이 증가함에 따라 선형적으로 증가한다. 도 8에서 실선은 주조속도에 따른 정상전열량이고, 도트는 현재전열량이다.Heat flux of the mold 30 increases linearly as the casting speed increases as shown in FIG. 8. In FIG. 8, the solid line is the normal heat transfer amount according to the casting speed, and the dot is the current heat transfer amount.

도 8에서와 같이 용강 중 수소가 과다 함유된 경우의 파우더층 내에 고상 결정질 증가로 인하여 전열량은 정상전열량 대비 10% 이상이나 하락(점선 타원의 도트를 칭함)하게 된다. 이를 이용하면 수소성 브레이크아웃 발생 가능성을 예측할 수 있고, 조업 중 적절한 조치를 취할 수 있다.As shown in Figure 8 due to the increase in the solid crystalline in the powder layer when the hydrogen in the molten steel excessively heat transfer amount is more than 10% compared to the normal heat transfer amount (referred to the dotted ellipse dot). This can be used to predict the likelihood of a hydrogen breakout and to take appropriate action during operation.

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 응고쉘의 브레이크아웃 예측 과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.9 is a flowchart illustrating a breakout prediction process of a solidification shell according to an embodiment of the present invention, which will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 예측장치(100)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(150)를 통해 입력받아 메모리(130)에 저장하게 된다(S1).First, the prediction apparatus 100 includes at least one operating variable of steel grade, circumferential speed, physical properties of powder, mold thickness, cooling water amount, cooling water temperature of mold cooling water, specific heat of water, and contact area of molten steel in mold to calculate heat transfer amount. Collect or receive the input through the input unit 150 is stored in the memory 130 (S1).

그리고, 예측장치(100)는 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락 정도인 하락지수값(Kd)을 외부로부터 입력받아 메모리(130)에 설정한다(S2). 일반적으로, 몰드내 전열량이 부족할 경우 몰드의 출구에서 용강 철정압을 견딜수 있는 응고쉘의 두께까지 성장하기가 어려워 진다. 동일 주속에서 전열량이 정상전열량 대비 15%이상 하락될 경우(정상전열량의 85% 이하의 전열량) 응고쉘의 브레이크아웃이 발생된다.In addition, the prediction apparatus 100 receives a drop index value Kd, which is a drop degree of the heat transfer amount at which the breakout may occur at the normal heat transfer amount, is set from the outside in the memory 130 (S2). In general, when the amount of heat transfer in the mold is insufficient, it becomes difficult to grow up to the thickness of the solidification shell that can withstand the molten steel positive pressure at the exit of the mold. If the heat transfer rate drops by more than 15% from the normal heat transfer rate (85% or less of normal heat transfer rate), breakout of the solidification shell occurs.

즉, Kd는 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생할 수 있는 전열량의 하락 정도를 나타내는 값으로, 위에서 언급한 것처럼 정상전열량 대비 85%에서 전열량이 급증하므로 Kd은 '15(100-85)'로 설정될 수 있다. 하락지수값은 고수소로 인한 브레이크아웃이 발생된 사례를 분석하여 얻어진 값이다.In other words, Kd is a value indicating the decrease in heat transfer amount that can cause breakout at the normal heat transfer amount, and as mentioned above, Kd is '15 (100-85) 'since heat transfer amount is increased at 85% of the normal heat transfer amount. It can be set to. The declining index value is obtained by analyzing cases of breakouts caused by high hydrogen.

제어부(190)는 메모리(130)에 저장된 강종과 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 정상전열량을 계산한다(S3).The controller 190 calculates the normal heat amount using at least one operation variable among the steel grade, the circumferential speed, the physical properties of the powder, the thickness of the mold, and the amount of cooling water stored in the memory 130 (S3).

상기에서 정상전열량(Fn)은 아래 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.The normal heat transfer amount Fn may be calculated by Equation 1 below.

수학식 1Equation 1

여기서, a1은 대상 강종이고, a2는 파우더의 물성이고, a3은 몰드 동판의 두께이고, a4는 냉각수의 특성이고, a5 및 a6은 동일 조건의 강종, 파우더, 몰드 두께, 및 냉각수에서의 전열량과 주속(Vc)의 관계 상수이다.Where a1 is the target steel grade, a2 is the physical property of the powder, a3 is the thickness of the mold copper plate, a4 is the property of the cooling water, a5 and a6 are the steel grade, powder, mold thickness, and heat transfer amount in the cooling water under the same conditions. Is the relation constant between and circumferential speed (Vc).

일반적으로, 전열량은 강종, 특히 용강 중 탄소 함량에 따라 크게 달라진다. 탄소 범위 0.08~0.12wt%에서 몰드와 응고쉘 계면의 접촉 상태가 저하되어 전열량은 감소하고, 0.2wt%이상 함량에서 몰드와 응고쉘 계면의 접촉이 좋아져 전열량은 증가된다. 0.1wt%에서 몰드와 응고쉘 계면은 에어갭(air gap) 발생이 최대가 됨에 따라 전열량이 가장 낮게 된다. In general, the amount of heat transfer varies greatly depending on the carbon content in the steel grade, in particular molten steel. In the carbon range of 0.08 to 0.12 wt%, the contact state between the mold and the solidification shell interface is lowered, and the heat transfer amount is reduced. At the content of 0.2 wt% or more, the contact between the mold and the solidification shell interface is improved, and the heat transfer amount is increased. At 0.1wt%, the mold and the solidification shell interface have the lowest heat transfer as the air gap is maximized.

a1은 0.08wt% 이하 탄소(C)에서의 전열량을 '1'이라고 할 때 상대적인 전열량을 아래 수학식 2로 나타낼 수 있다.a1 may be represented by Equation 2 below when the heat transfer amount in carbon (C) of 0.08 wt% or less is '1'.

수학식 2Equation 2

a2는 파우더의 물성에 따른 보정식으로 나타낼 수 있으며, 몰드 전열량은 파우더의 물성에 따라 크게 달라진다. 파우더의 염기도(CaO/SiO₂비)가 증가할 때 동일 조건에서 몰드 전열량은 감소하고 염기도 감소시에는 전열량이 증가한다. 파우더의 염기도에 따라 a2의 보정식을 도출하면 아래 수학식 3과 같다.a2 can be expressed as a correction formula according to the physical properties of the powder, and the amount of heat transfer of the mold varies greatly depending on the physical properties of the powder. When the basicity (CaO / SiO ₂ ratio) of the powder is increased, the heat transfer amount of the mold decreases under the same conditions, and when the basicity decreases, the heat transfer amount increases. Deriving the correction formula of a2 according to the basicity of the powder is shown in Equation 3 below.

수학식 3Equation 3

a3은 몰드 동판의 두께에 대한 보정식으로 나타낼 수 있으며, 몰드의 두께가 감소할수록 전열량은 증가하는 경향이 있다. 몰드 두께가 몰드 전체 전열량에 미치는 영향을 고려하면 a3는 아래 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다. 몰드는 가공하여 사용함에 따라 매번 몰드의 두께가 달라지므로 몰드 두께의 영향을 고려해야 한다. 신품의 두께가 t0이고 현재의 두께가 t라고 할 때, 현재의 몰드 두께(t)가 신품의 두께(t0)와 동일하면 a3는 '1'값을 갖는다.a3 can be expressed as a correction formula for the thickness of the mold copper plate, and the heat transfer tends to increase as the thickness of the mold decreases. Considering the effect of the mold thickness on the total heat transfer amount of the mold a3 can be expressed as Equation 4 below. As the mold is processed and used, the thickness of the mold is changed every time, so the influence of the mold thickness should be considered. When the new thickness is t0 and the current thickness is t, a3 has a value of '1' if the current mold thickness t is equal to the new thickness t0.

수학식 4Equation 4

a4는 1차 냉각수에 대한 보정식으로 나타낼 수 있으며, 1차 냉각수량에 따라 냉각 채널의 유속이 달라지며, 몰드와 1차 냉각수와의 열전달계수는 몰드 전열량의 전체 영향도에 5% 정도의 수준이며, 이를 바탕으로 a4는 아래 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 만일, 냉각수의 현재 유속(V_W)이 8.0[m/s]일 경우 a4는 '1'이 된다.a4 can be expressed as a correction formula for the primary coolant, and the flow rate of the cooling channel varies depending on the amount of primary coolant, and the heat transfer coefficient between the mold and the primary coolant is about 5% of the overall influence of the mold heat transfer amount. Level, and based on this, a4 may be expressed as Equation 5 below. If the current flow rate V _W of the cooling water is 8.0 [m / s], a4 becomes '1'.

수학식 5Equation 5

여기서, V_W는 냉각수의 속도(현재 유속)이다.Where V _W is the speed (current flow rate) of the cooling water.

다른 조업 조건이 동일한 상태에서 주조속도(Vc)와 전열량(Heat Flux)은 도 8과 같이 선형적인 관계를 가지며, a1, a2, a3, a4가 '1'인 조건에서 정상전열량(Fn)은 a5×Vc＋a6으로 나타낼 수 있다. 여기서, a5와 a6은 관계 상수로서 0보다 크고 1보다 작은 값을 가질 수 있다. 일례로, a5는 0.51이고, a6은 0.52가 될 수 있다. Casting speed (Vc) and heat flux (Heat Flux) has a linear relationship as shown in Fig. 8 under different operating conditions are the same, the normal heat transfer (Fn) under the condition that a1, a2, a3, a4 is '1' Can be represented by a5 × Vc + a6. Here, a5 and a6 may have values greater than 0 and less than 1 as relational constants. In one example, a5 may be 0.51 and a6 may be 0.52.

상기에서 수학식 1은 주조 조건에 따라 달라질 수 있으므로 설비와 몰드의 조업조건이 변경되면 다시 산출될 필요가 있다. 물론, 상기 a1, a2, a3, a4와 관련된 식(수학식 2~수학식 5)도 조업조건에 따라 달라질 수 있으므로 조업조건이 변경될 경우 재산출해야 한다.Equation 1 may vary depending on the casting conditions, it needs to be calculated again when the operating conditions of the equipment and the mold is changed. Of course, the equations related to a1, a2, a3, and a4 (Equations 2 to 5) may also vary depending on the operating conditions, so if the operating conditions change, they must be recalculated.

또한, 정상전열량을 계산할 때 수학식 1과 같이 a1, a2, a3, a4와 같은 조업조건을 모두 반영할 수도 있지만, 필요에 따라 a1 내지 a4를 모두 무시(a1 내지 a4의 값을 '1'로 한다는 의미임)하거나 적어도 하나 이상을 취사 선택할 수도 있다.In addition, when calculating the normal heat transfer amount, it is possible to reflect all the operating conditions such as a1, a2, a3, a4, as shown in Equation 1, but ignore all a1 to a4 as needed (a1 to a4 value '1' Or at least one or more.

상기와 같이 정상전열량을 계산한 후 제어부(190)는 온도검출수단(110)을 통해 검출한 냉각수의 배수온도와 메모리(130)에 저장된 급수온도를 이용하여 냉각수의 온도변화량을 계산하고, 계산된 냉각수의 온도변화량과 메모리(130)에 저장된 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 및 물의 비열을 포함한 조업변수를 이용하여 현재전열량을 계산한다(S4).After calculating the normal heat transfer as described above, the controller 190 calculates the temperature change amount of the coolant using the drainage temperature of the coolant detected by the temperature detection unit 110 and the water supply temperature stored in the memory 130, and calculates The current heat transfer amount is calculated using operating variables including the temperature change amount of the cooling water and the contact area of the molten steel in the mold stored in the memory 130, the amount of cooling water, and the specific heat of water (S4).

상기 현재전열량(Fp)은 아래 수학식 6과 같이 계산될 수 있다.The current heat transfer amount Fp may be calculated as in Equation 6 below.

수학식 6Equation 6

여기서, A는 몰드내 용강 접촉면적이고, c는 물의 비열이고,

는 냉각수량이며, Δt는 몰드로 급수 및 배수되는 냉각수의 온도변화량이다.Where A is the molten steel contact area in the mold, c is the specific heat of water,

Is the amount of cooling water, and Δt is the amount of change in temperature of the cooling water supplied and drained into the mold.

이와 같이 계산된 정상전열량(Fn) 및 현재전열량(Fp)과 메모리(130)에 설정된 하락지수값(Kd)을 이용하여 응고쉘의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하기 위한 브레이크아웃 지수(I_bo)를 계산하게 된다(S5).The breakout index I _bo for predicting the breakout occurrence of the solidified shell using the normal heat transfer amount Fn, the current heat transfer amount Fp, and the drop index value Kd set in the memory 130 calculated as described above. ) Is calculated (S5).

상기 브레이크아웃 지수(I_bo)의 계산 방식은 아래 수학식 7과 같다.The calculation method of the breakout index (I _bo ) is as shown in Equation 7 below.

수학식 7Equation 7

여기서, Fn는 정상전열량이고, Fp는 현재전열량이고, Kd는 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락지수값이다.Here, Fn is a normal heat transfer amount, Fp is a current heat transfer amount, and Kd is a drop index value of heat transfer amount at which breakout can occur.

제어부(190)는 이와 같이 계산된 브레이크아웃 지수를 이용하여 응고쉘의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하고, 그 결과를 표시부(170)를 통해 디스플레이하게 된다(S6). 상기에서 계산된 브레이크아웃 지수(I_bo)가 '1'을 초과할 경우 응고쉘에 브레이크아웃이 발생될 것으로 예측하게 된다. 예컨대, 수소성 브레이크아웃 발생 가능성을 상기 수학식 7을 통해 도출할 수 있으며, 수소성 브레이크아웃은 정상전열량 대비 15% 이상 하락될 경우에 급증하므로, 하락지수값(Kd)을 '15'로 설정하면 정상전열량 대비 15% 이상 하락한 경우 상기 수소성 브레이크아웃 지수(I_bo)는 '1.0'값이 되고, 30% 이상 하락한 경우에는 '2.0'이 될 것이다.The controller 190 predicts a breakout occurrence of the solidification shell by using the breakout index calculated as described above, and displays the result on the display unit 170 (S6). When the breakout index I _bo calculated above is _greater than '1', it is predicted that breakout will occur in the solidification shell. For example, the possibility of generating a hydrogen breakout may be derived through Equation 7, and since the hydrogen breakout rapidly increases by 15% or more from the normal heat transfer amount, the drop index value Kd may be set to '15'. If set, the _hydrophobic breakout index (I _bo ) will be '1.0' if it is _{lowered by} more than 15% compared to normal heat, and '2.0' if it is lowered by more than 30%.

이와 같이 본 발명에서는 수소성 브레이크아웃 가능성을 몰드의 전열량을 이용하여 실시간으로 예측하고, 예측 결과 응고쉘의 브레이크아웃이 예측되면 조업조건을 적절하게 변경함으로써, 응고쉘의 브레이크아웃을 방지할 수 있다.Thus, in the present invention, it is possible to prevent the breakout of the solidification shell by predicting the possibility of the hydrogenated breakout in real time using the heat transfer amount of the mold, and by changing the operating conditions appropriately when the prediction results the breakout of the solidification shell. have.

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.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.

10: 래들 15: 슈라우드노즐
20: 턴디쉬 25: 침지노즐
30: 몰드 40: 몰드 오실레이터
50: 파우더 공급기 51: 파우더층
52: 액체 유동층(액상) 53: 윤활층(고상)
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 스트랜드
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
90: 절단기 91: 절단 지점
100: 예측장치 110: 온도검출수단
130: 메모리 150: 입력부
170: 표시부 190: 제어부10: Ladle 15: Shroud nozzle
20: Tundish 25: Immersion Nozzle
30: Mold 40: Mold oscillator
50: powder feeder 51: powder layer
52: liquid fluidized bed (liquid) 53: lubricated bed (solid)
60: support roll 65: spray
70: pinch roll 80: strand
81: Solidification shell 82: Non-solidified molten steel
83: tip portion 85: solidified point
90: Cutter 91: Cutting point
100: prediction device 110: temperature detection means
130: memory 150: input unit
170: display unit 190: control unit

Claims

외부로부터 입력된 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께, 냉각수의 급수온도, 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나 이상의 조업변수 데이터가 저장된 메모리;
몰드로 공급되어 몰드를 냉각시킨 후 배수되는 냉각수의 온도를 검출하는 온도검출수단; 및
상기 온도검출수단을 통해 획득된 냉각수의 배수온도를 이용하여 현재전열량을 계산하고, 상기 메모리에 저장된 조업변수를 통해 정상전열량을 계산한 후 계산된 정상전열량 및 현재전열량과 미리 설정된 전열량의 하락지수값을 각각 이용하여 응고쉘의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하기 위한 브레이크아웃 지수를 계산하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는 아래 수학식으로 상기 브레이크아웃지수(Ibo)를 계산하는 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 장치.
수학식

단, Fn는 정상전열량이고, Fp는 현재전열량이고, Kd는 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락지수값임.
A memory storing at least one operation variable data input from an external steel grade, circumferential speed, physical properties of powder, mold thickness, water supply temperature of cooling water, and cooling water amount;
Temperature detecting means for detecting a temperature of the cooling water supplied to the mold and cooled after the mold is cooled; And
The current heat quantity is calculated by using the drainage temperature of the coolant obtained by the temperature detecting means, and the normal heat quantity and the current heat quantity and the preset heat quantity are calculated after calculating the normal heat quantity through the operation variable stored in the memory. And a control unit for calculating a breakout index for predicting a breakout probability of the solidification shell by using each of the calorie drop index values.
The control unit is a breakout prediction device of the solidified shell in the playing process for calculating the breakout index (Ibo) by the following equation.
Equation

However, Fn is the normal heat quantity, Fp is the current heat quantity, and Kd is the value of the fall index value of the heat quantity at which breakout can occur.

청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께, 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 정상전열량을 계산하는 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 장치.
The method according to claim 1,
The control unit is a breakout prediction device of the solidification shell in the playing process for calculating the normal heat transfer amount using at least one of the operating parameters of the steel grade, circumferential speed, physical properties of the powder, the thickness of the mold, and the amount of cooling water.

청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 물의 비열, 및 몰드 냉각수의 온도변화량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 현재전열량을 계산하는 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 장치.
The method according to claim 1,
The control unit predicts the breakout of the solidified shell in the playing process for calculating the current heat transfer amount using at least one of the operation area of the molten steel in the mold, the amount of cooling water, the specific heat of water, the temperature change of the mold cooling water.

청구항 1에 있어서,
상기 하락지수값은 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락 정도를 나타내는 상수인 것인 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 장치.
The method according to claim 1,
The drop index value is a constant indicating the fall of the heat transfer amount that can cause breakout in the normal heat transfer breakout prediction device of the solidification shell in the playing process.

저장된 강종, 주속, 파우더의 물성, 몰드의 두께 및 냉각수량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 정상전열량을 계산하는 단계;
몰드내 용강의 접촉면적, 냉각수량, 물의 비열, 및 몰드 냉각수의 온도변화량 중 적어도 어느 하나의 조업변수를 이용하여 현재전열량을 계산하는 단계;
상기에서 계산된 정상전열량 및 현재전열량과 미리 설정된 전열량의 하락지수값을 이용하여 브레이크아웃 지수를 계산하는 단계; 및
상기에서 계산된 브레이크아웃 지수를 이용하여 응고쉘의 브레이크아웃 발생 가능성을 예측하는 단계;를 포함하되,
상기 브레이크아웃 지수(Ibo)는 아래 수학식 3에 의해 계산되는연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 방법.
수학식 3

단, Fn는 정상전열량이고, Fp는 현재전열량이고, Kd는 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락지수값임.
Calculating a normal heat transfer amount using at least one operation variable among stored steel grade, circumferential speed, physical properties of powder, mold thickness, and cooling water amount;
Calculating a current heat transfer amount using at least one operation variable among a contact area of molten steel in the mold, a cooling water amount, a specific heat of water, and a temperature change amount of the mold cooling water;
Calculating a breakout index by using the calculated normal heat quantity, current heat quantity, and a drop index value of a predetermined heat quantity; And
Predicting a breakout probability of the solidification shell by using the breakout index calculated above;
The breakout index (Ibo) is a breakout prediction method of the solidified shell in the playing step is calculated by the following equation (3).
Equation 3

청구항 5에 있어서,
상기 정상전열량(Fn)은 아래 수학식 1에 의해 계산되는 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 방법.
수학식 1

단, a1은 대상 강종이고, a2는 파우더의 물성이고, a3은 몰드의 두께이고, a4는 냉각수의 특성이고, a5 및 a6은 동일 조건의 강종, 파우더, 몰드 두께, 및 냉각수에서의 전열량과 주속(Vc)의 관계 상수임.
The method according to claim 5,
The normal heat transfer amount (Fn) is the breakout prediction method of the solidified shell in the playing process is calculated by the following equation (1).
Equation 1

Where a1 is the target steel grade, a2 is the physical property of the powder, a3 is the thickness of the mold, a4 is the property of the cooling water, and a5 and a6 are the steel grade, powder, mold thickness, and the amount of heat transfer in the cooling water Relation constant of main speed (Vc).

청구항 5에 있어서,
상기 현재전열량(Fp)은 아래 수학식 2에 의해 계산되는 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 방법.
수학식 2

단, A는 몰드내 용강 접촉면적이고, c는 물의 비열이고,

는 냉각수량이며, Δt는 몰드로 급수 및 배수되는 냉각수의 온도변화량임.
The method according to claim 5,
The current heat transfer amount (Fp) is a breakout prediction method of the solidified shell in the playing process is calculated by the following equation (2).
Equation 2

Provided that A is the molten steel contact area in the mold, c is the specific heat of water,

Is the amount of cooling water and Δt is the temperature change of the cooling water supplied and drained into the mold.

청구항 5에 있어서,
상기 하락지수값은 정상전열량에서 브레이크아웃이 발생될 수 있는 전열량의 하락 정도를 나타내는 상수인 것인 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 방법.
The method according to claim 5,
The drop index value is a constant indicating the degree of fall of the heat transfer amount that can occur breakout in the normal heat transfer breakout prediction method of the solidified shell in the playing process.

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청구항 5에 있어서,
상기에서 계산된 브레이크아웃 지수가 '1' 이상일 경우 응고쉘에 브레이크아웃이 발생될 것으로 예측하는 연주공정에서 응고쉘의 브레이크아웃 예측 방법.The method according to claim 5,
Breakout prediction method of the solidification shell in the playing process to predict that the breakout occurs in the solidification shell when the calculated breakout index is '1' or more.