KR101277636B1 - 연주공정에서 슬라브의 크랙 발생 예측방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연속주조 공정에서 강종과 몰드 파우더별로 슬라브의 면세로 크랙을 예측하는 연주공정에서 슬라브의 크랙 발생 예측방법에 관한 것으로, 주조 중인 강 중 탄소량 및 망간량과, 주조에 사용되는 몰드 파우더의 점도와 염기도를 각각 입력받는 단계와, 상기에서 입력된 몰드 파우더의 점도를 염기도로 나누어서 파우더 특성값을 계산하는 단계와, 상기에서 입력된 강 중 망간량에 미리 설정된 계수를 곱하고, 곱해진 값에 탄소량을 가산하여 강 특성값을 계산하는 단계, 및 상기에서 계산된 파우더 특성값과 강 특성값을 곱하여 크랙예측지수(CICP)를 획득하고, 획득된 크랙예측지수(CICP)를 이용하여 크랙 발생율을 예측하는 단계를 포함한다.

Description

연주공정에서 슬라브의 크랙 발생 예측방법{METHOD FOR PREDICTING A CRACK EMERGENCE OF SLAB IN CONTINUOUS CASTING PROCESS}
본 발명은 연속주조 공정에서 강종과 몰드 파우더별로 슬라브의 면세로 크랙을 예측하는 연주공정에서 슬라브의 크랙 발생 예측방법에 관한 것이다.
일반적으로, 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 스트랜드로 형성하는 연주용 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.
본 발명의 목적은 연속주조 공정에서 강 중 탄소량과 망간량 및 몰드 파우더의 성분값을 이용하여 슬라브의 면세로 크랙 발생율을 예측하기 위한 연주공정에서 슬라브의 크랙 발생 예측방법에 관한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 크랙 발생 예측방법은, 주조 중인 강 중 탄소량 및 망간량과, 주조에 사용되는 몰드 파우더의 점도와 염기도를 각각 입력받는 제1 단계; 상기에서 입력된 몰드 파우더의 점도를 염기도로 나누어서 파우더 특성값을 계산하는 제2 단계; 상기에서 입력된 강 중 망간량에 미리 설정된 계수를 곱하고, 곱해진 값에 탄소량을 가산하여 강 특성값을 계산하는 제3 단계; 및 상기에서 계산된 파우더 특성값과 강 특성값을 곱하여 크랙예측지수(CICP)를 획득하고, 획득된 크랙예측지수(CICP)를 이용하여 크랙 발생율을 예측하는 제4 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제4 단계는, 상기 크랙예측지수(CICP)와 미리 설정된 상수값을 연산하여 크랙발생지수(CEI)를 획득하고, 상기 크랙발생지수(CEI)로 면세로 크랙 발생율을 예측할 수 있다.
구체적으로, 상기 상수값은 크랙예측지수와 실제 크랙 발생율 간의 상관관계에 의해 도출된 값일 수 있다. 그리고, 상기 계수는 강 중에 존재하는 탄소량이 망간량에 의해 응고 중 탄소량이 변화된 범위를 나타내는 값일 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 주조 중 포정강 내 함유된 탄소량 및 망간량과 주조시 사용된 몰드 파우더의 주요 물성인 점도와 염기도를 이용하여 크랙예측지수(CICP)를 도출하게 되고, 크랙예측지수를 통해 슬라브의 제조 전에도 포정강의 면세로 크랙 발생을 예측할 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 몰드 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 슬라브의 크랙 발생 예측과정을 나타낸 순서도이다.
도 5a 및 도 5b는 파우더의 점도와 크랙 간의 관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 파우더의 염기도와 크랙 간의 관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 크랙예측지수와 크랙발생지수 간의 상관관계를 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.
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.
연속주조기의 형태는 수직형과 수직만곡형 등으로 분류된다. 도 1 및 도 2에서는 수직만곡형을 예시하고 있다.
도 1을 참조하면, 연속주조기는 래들(10)과 턴디쉬(20), 몰드(30), 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.
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.
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 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 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. 스트랜드의 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 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 나누어진다.
한편, 상기 도 1에서 지지롤(60)과 스프레이수단(65) 및 핀치롤(70) 등을 포함한 설비를 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.
몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 형태에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 침지노즐(25)의 단부 측에는 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.
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.
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.
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.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 슬라브의 크랙 발생 예측과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 크랙 발생 예측 과정을 설명한다.
먼저, 예측시스템(미 도시)은 소정의 입력수단을 통해 주조 중인 강 중 탄소량과 망간량 및 몰드 파우더의 점도와 염기도를 포함한 성분값을 각각 입력받는다(S11). 기본적으로 몰드 파우더의 물성은 염기도, 점도, C total, CO2 발생량 등을 포함할 수 있고, 이러한 몰드 파우더들의 물성과 그 성분값은 파우더의 성분표(specification)에서 기본적으로 제공된다. 그리고, 상기 강 중 탄소량과 망간량은 조업시 제강공정(연속주조 이전 공정)에서 이미 정해지는 값이고, 만일 강 중 그 함량을 모를 경우 턴디쉬(20) 또는 래들(10)에 수용된 용강에서 샘플을 채취하여 분석하면 해당 함량을 쉽게 알 수 있다.
예측시스템의 경우 도시하지는 않았지만, 외부로부터 각종 성분데이터와 설정값 등을 입력받는 입력수단과, 메모리에 저장되거나 입력수단을 통해 입력된 각종 성분데이터와 설정값을 이용하여 슬라브의 크랙예측지수를 구하고, 구해진 크랙예측지수를 설정된 상관식에 대입하여 크랙발생지수를 계산한 후 면세로 크랙 발생율을 산출하는 제어부, 및 계산된 크랙예측지수나 크랙발생지수 또는 크랙 발생율을 제어부의 제어에 따라 문자 또는 그래프로 디스플레이하는 표시부를 포함하는 컴퓨터로 구성될 수 있다. 상기에서 성분데이터는 주조 중인 강 중 탄소량 및 망간량과, 주조에 사용되는 몰드 파우더의 점도 및 염기도일 수 있다. 예측시스템은 성분데이터를 입력수단을 통해 입력받거나 또는 메모리에 저장된 성분데이터를 이용하여 크랙예측지수를 실시간으로 계산할 수 있다.
한편, 몰드 파우더는 강의 주조시 응고쉘(81)과 몰드(30) 사이로 흘러 들어가서 열전달 제어 및 윤활 작용을 조절하는 인자이다. 열전달 제어의 경우, 고체 파우더가 녹아 액상 상태로 흘러 들어가서 응고쉘(81)과 몰드(30) 사이에서 응고가 일어나고 응고가 일어난 얇은 파우더 층에서 결정질을 형성하게 되며 그 결정질의 형상 및 양에 의해 열전달 양이 달라지게 된다.
윤활 작용의 경우는, 고온의 액상의 파우더가 가지는 고유의 점도에 의해서 파우더가 소모되는 양이 결정되고 그 양에 의해서 윤활 능력이 달라지게 된다.
일반적으로, 포정강 영역(0.08wt%< C <0.15wt%)에 해당하는 대표적인 강종들은 탄소(C)와 망간(Mn)의 양으로 크게 분류해 보면 아래 표 1과 같다. 그리고, 강 중에 함유된 탄소량과 망간량 그리고 파우더의 주요 물성인 염기도와 점도를 이용하여 면세로 크랙 발생율을 일일이 분석해 본 결과, 강 중에 함유된 탄소량과 망간량 그리고 파우더의 주요 물성인 염기도와 점도에 따라 각기 다른 면세로 크랙 발생율을 나타내고 있음을 알 수 있다.
Figure 112011023012172-pat00001
상기 표 1에서와 같이 포정강 주조시 사용되는 몰드 파우더의 주요 물성에 따라 면세로 크랙 발생 경향을 살펴보면, 염기도가 높을수록 점도가 낮을수록 크랙 발생 경향이 줄어드는 것을 알 수 있다. 연속주조 공정에서 생산하는 강종 중 포정강 영역(0.08wt%< C <0.15wt%, 0.3wt%< Mn <2.5wt%)에 해당하는 강들은 강종 특성상 슬라브 표면에 면세로 크랙이 많이 발생하는 데, 이는 응고시 상변화(
Figure 112011023012172-pat00002
→
Figure 112011023012172-pat00003
)에 의한 강의 응고 수축율이 매우 크고, 주조 중 응고쉘(81)의 두께가 매우 불균일하게 형성되어 슬라브의 표면에 면세로 크랙이 발생될 수 있다.
이는, 도 5a와 같이 파우더의 점도(viscosity)가 높을수록 파우더 소모량이 작아지고 파우더의 소모량이 주조량(ton) 대비 0.5kg보다 작으면, 도 5b와 같이 면세로 크랙 발생 길이가 급격히 증가하게 된다.
반면, 도 6a와 같이 파우더의 주요 물성 중 염기도(basicity; CaO/SiO2의 비)가 높을수록 파우더 내 결정질율(crystallization ratio)이 높아지고, 도 6b와 같이 결정질율이 높을수록 면세로 크랙 발생은 낮아진다.
본 발명에서는 이와 같은 분석 결과를 토대로 하여 강 중에 함유된 탄소량과 망간량 및 파우더의 주요 물성인 염기도와 점도에 따라 슬라브의 면세로 크랙 발생율을 예측하는 것이다.
이와 같이 예측시스템은 주조 중인 강 중 탄소량과 망간량 및 주조 중에 사용되는 몰드 파우더의 점도와 염기도가 입력되면, 입력된 몰드 파우더의 점도를 염기도로 나누어서 크랙 발생에 대한 파우더의 특성값을 계산한다(S12). 여기에서 파우더의 점도는 크랙 발생율과 비례하고, 파우더의 염기도(CaO/SiO2의 비)는 크랙 발생율과 반비례하므로 점도를 염기도로 나누게 된다.
또한, 예측시스템은 입력된 망간량에 미리 설정된 계수를 곱한 후 곱해진 값에 탄소량을 가산하여 강 특성값을 계산하게 된다(S13). 물론, 예측시스템은 입력수단을 통해 입력된 성분데이터를 이용하지 않고, 메모리에 저장된 주조 중인 강 중 탄소량과 망간량 및 주조에 사용되는 몰드 파우더의 성분값들을 이용할 수도 있다. 즉, 예측시스템은 연속주조시에 몰드(30)에서 사용되는 파우더의 점도와 염기도에 대한 성분값과 주조 중인 용강의 강 중 망간량과 탄소량을 각각 메모리로부터 추출하여 파우더의 특성값과 강 특성값을 각각 계산할 수도 있다.
여기서, 망간량과 곱해지는 계수는 탄소당량(Carbon Equivalent)에서 도입된 수치로, 탄소당량 지수는 강 중에 존재하는 탄소량이 다른 첨가원소에 의해서 응고 중 탄소량이 변화된 범위를 나타내는 값이다. 예컨대, 탄소량이 0.07wt%이고, 망간량이 1.2wt%인 강은 실제 응고 거동에서는 탄소량이 0.09wt%와 같은 응고 거동을 보이게 된다. 즉, 망간 0.6wt%당 대략 탄소량이 0.01wt%정도 증가한다. 원래 다른 많은 성분(Si, Ni, Cr 등)들을 고려하여 탄소당량을 계산하게 되지만, 그 영향도가 작고 간략화를 위해 탄소당량에 가장 크게 영향을 미치는 원소인 망간량에 대해서만 평가하였다. 실시예에서 적용된 계수는 0.4 내지 0.8정도가 될 수 있으며, 바람직하게는 0.6이 될 수 있다.
상기에서와 같이 파우더의 특성값(S12)과 강 특성값(S13)을 각각 구한 후 구해진 파우더의 특성값과 강 특성값을 곱하여 크랙예측지수(CICP; Crack Index for Composition & Powder)를 획득한다(S14). 이를 수식으로 나타내면 아래 수학식 1과 같다.
수학식 1
Figure 112011023012172-pat00004
여기서, C는 강 중 탄소함량이고,
Figure 112011023012172-pat00005
는 계수(강 중에 존재하는 탄소량이 망간량에 의해 응고 중 탄소량이 변화된 범위를 나타내는 값)이고, Mn은 강 중 망간함량이고, 점도(poise)는 1300℃에서의 몰드 파우더 고온 점도값이며, 염기도는 몰드 파우더의 성분 중 CaO/SiO2의 비이다.
이와 같이, 예측시스템은 획득된 크랙예측지수(CICP)를 미리 설정된 상수값과 연산하여 크랙발생지수(CEI; Crack Emergence Index)를 획득하고, 획득된 크랙발생지수를 통해 면세로 크랙 발생율을 예측한다(S15). 즉, 예측시스템은 획득된 크랙예측지수(CICP)를 아래 수학식 2에 대입하여 크랙발생지수(CEI)를 구한다.
수학식 2
Figure 112011023012172-pat00006
여기서, 제1 상수값과 제2 상수값은 크랙예측지수(CICP)와 실제 크랙 발생율 간의 상관관계에 의해 도출된 값으로, 제1 상수값은 제2 상수값보다 작은 값이다. 즉, 제1 상수값은 -1 내지 1 사이의 값이 될 수 있고, 제2 상수값은 6 내지 8 사이의 값이 될 수 있다. 제1 상수값과 제2 상수값은 실제 주편품질과 주조속도 등 조업상황에 따라 달라질 수도 있다.
도 7과 같이 크랙예측지수(CICP)와 크랙발생지수(CEI)는 다른 조업조건이 동일한 상태에서 대략 선형적인 관계를 가진다. 크랙예측지수(CICP)와 크랙발생지수(CEI)의 상관식은 "Y(CICP)＝6.8847(제2 상수값)·X(CEI)＋0.0307(제1 상수값)"이다. 도 7에서 도트는 실제의 크랙 발생율이고, 실선은 본 발명에 의한 예측된 크랙 발생율로서, 실제와 예측모델이 거의 일치하는 것으로 나타났다. 여기서, CICP와 CEI의 상관관계에 따른 제1 상수값은 예컨대, '0.0307'이 될 수 있고, 제2 상수값은 '6.8847'이 될 수 있다. 결론적으로 예측 모델 정확도(R2)가 대략 83% 정도로 우수하게 나타났다. 즉, 크랙예측지수(CCIP)를 알면, 최종의 크랙발생지수(CEI)를 계산할 수 있고, 크랙발생지수(CEI)를 통해 크랙 발생율을 예측할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에 의한 예측시스템은 포정강(C: 0.08~0.15wt%, Mn: 0.3~2.5wt%) 내 함유된 탄소량과 망간량 및 주조시 사용된 몰드 파우더의 주요 물성인 점도와 염기도를 이용하여 크랙예측지수(CICP)를 도출하게 되고, 크랙예측지수를 통해 슬라브 제조 전에도 포정강의 면세로 크랙 발생을 예측할 수 있다.
상기와 같은 크랙 발생 예측방법은 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 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
87: 오실레이션 자국 88: 벌징 영역
90: 절단기 91: 절단 지점

Claims (7)

  1. 주조 중인 강 중 탄소량(wt%) 및 망간량(wt%)과, 주조에 사용되는 몰드 파우더의 점도와 염기도를 각각 입력받는 제1 단계;
    상기에서 입력된 몰드 파우더의 점도를 염기도로 나누어서 파우더 특성값을 계산하는 제2 단계;
    상기에서 입력된 강 중 망간량(wt%)에 미리 설정된 계수를 곱하고, 곱해진 값에 탄소량(wt%)을 가산하여 강 특성값을 계산하는 제3 단계; 및
    상기에서 계산된 파우더 특성값과 강 특성값을 곱하여 크랙예측지수(CICP)를 획득하고, 획득된 크랙예측지수(CICP)를 이용하여 크랙 발생율을 예측하는 제4 단계;를 포함하고,
    상기 제4 단계는, 상기 크랙예측지수(CICP)와 미리 설정된 상수값들을 연산하여 크랙발생지수(CEI)를 획득하고, 상기 크랙발생지수(CEI)로 면세로 크랙 발생율을 예측하며,
    상기 상수값들은 크랙예측지수(CICP)와 실제 크랙 발생율 간의 상관관계에 의해 도출된 값이고,
    상기 크랙발생지수(CEI)는 아래 수학식에 의해 계산되며, 제1 상수값은 제2 상수값보다 작은 수인 연주공정에서 슬라브의 크랙 발생 예측방법.
    수학식
    Figure 112013009243231-pat00017

    단, CICP는 크랙예측지수임.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 계수는 강 중에 존재하는 탄소량(wt%)이 망간량(wt%)에 의해 응고 중 탄소량(wt%)이 변화된 범위를 나타내는 값인 연주공정에서 슬라브의 크랙 발생 예측방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 계수는 0.4 내지 0.8 사이의 값인 연주공정에서 슬라브의 크랙 발생 예측방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 강은 포정강으로 탄소량이 0.08~0.15wt%이며, 망간량이 0.3~2.5wt%인 연주공정에서 슬라브의 크랙 발생 예측방법.
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CN115354205B (zh) * 2022-08-04 2023-06-02 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 一种亚包晶钢的制备方法及亚包晶钢

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040056867A (ko) * 2002-12-24 2004-07-01 재단법인 포항산업과학연구원 오스테나이트계 스테인레스 불룸용 몰드 파우더
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040056867A (ko) * 2002-12-24 2004-07-01 재단법인 포항산업과학연구원 오스테나이트계 스테인레스 불룸용 몰드 파우더
JP2004358485A (ja) 2003-06-02 2004-12-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼の連続鋳造用モールドフラックス
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