steeluniversity.org Continuous Casting Simulation, version 1.60 User Guide 연속주조시뮬레이션, 1.60 버전사용설명서 1. 서론및주의문 3 2. 본 1.60 시뮬레이션버전에대해서 3 3. 연속주조의소개 4 4. 시뮬레이션의목적 6 5. 공정배치및설명 6 5.1 연속주조기의설계치수 6 6. 시뮬레이션실행선택사항 8 6.1 시뮬레이션의운전방법 8 6.1.1 독립운전방식 8 6.1.2 타공정과연결된연계운전방식 8 6.2 사용자수준 9 6.2.1 대학생수준 9 6.2.2 철강산업종사자수준 9 6.3 강종 10 6.3.1 균열이용이한강종 11 6.3.2 Sticker가용이한강종 11 6.4 경압하정도 12 6.5 연속주조속도및 2차냉각률 13 6.6 몰드진동설정값 14 6.6.1 설정값 14 6.6.2 진동에의한슬래브표면자국 (oscillation mark) 15 6.7 몰드파우더 16 6.7.1 중요변수 17 6.8 레이들주문 19 6.8.1 시간 19 6.8.2 온도 20 6.8.3 용강액상선계산 21 6.9 선택변수재검토 21 7. 시뮬레이션실행 21 7.1 연주의시작 21 7.2 레이들교체 22 7.3 용강의청정도 22-1 -
7.4 슬래브연주기에서의변형분석모델 23 7.4.1 내부균열의추정치 24 7.4.2 표면균열의추정치 25 7.5 주편파괴의예방 27 8. 사용자인터페이스 28 8.1 시뮬레이션제어기 28 8.1.1 시뮬레이션실행속도 28 8.1.2 레이들터렛제어 28 8.1.3 레이들 29 8.1.4 턴디쉬 29 8.1.5 주편가닥 (Strand) 29 8.1.6 침지심교환 ( 산업체사용자일경우에만해당 ) 29 8.1.7 전자기유도교반 ( 블룸과빌렛연주기에해당, 슬래브는해당안됨 ) 29 8.1.8 경압하율 ( 슬래브연주기만해당 ) 30 8.2 연주정보 30 8.2.1 연주중에일어난주요목록 ( 자판에서 E) 30 8.2.2 연주중에유체흐름의확인 ( 자판에서 F) 30 8.2.3 연주기전방의롤보기 / 숨기기 ( 자판에서 H) 30 8.2.4 용강높이보기 ( 자판에서 L) 30 8.2.5 품질보기 ( 자판에서 Q) 30 8.2.6 온도확인 ( 자판에서 T) 31 8.2.7 연주실행에관한정보대화상자닫기 ( 자판에서 X) 31 8.3 시뮬레이션의결과 31 9. 참고자료 33-2 -
1. 서론및주의문 본자료는연속주조시뮬레이션프로그램의사용자를위해서만들어졌으며 http://www.steeluniversity.org/ 에올려져있다. 본시뮬레이션프로그램은철강금속재료에관심이있는학생과철강산업체에서근무하는직원들을위한교육및훈련용으로설계되었다. 본자료및관련된웹사이트에포함된일련의정보는선의로제공되는것이었으나본자료나이와관련된웹사이트또는하이퍼링크된타사이트를통한모든정보들 ( 지역법령또는국가법령또는규제당국또는법을집행하는기관의기준을만족하는보증, 표현, 주장, 또는이모든정보를통해착수된일을포함한 ) 을보증하는것이아니다. 본자료의제공된정보의이용은사용자의책임이다. 어떠한경우에도 International Iron and Steel Institute, University of Liverpool 또는그들의협력체들이사용자가본자료를이용하여받은비용, 손실, 파손, 경비에대하여책임을지지않는다. 본자료에제공된정보는기술적또는재무적인조언이절대아님을강조한다. 2. 본 1.60 시뮬레이션버전에대하여 본 1.60 시뮬레이션버전은개정후대중에게최초로제공되는평가판이다. 연 속주조시뮬레이션완결판은 2005 년 7 월말에제공될것이다. 버전 1.51 이후의변동사항이제는등록된사용자들이 2차정련에서의결과값들을시뮬레이션에링크하여사용할수가있다. 개정된시뮬레이션프로그램은레이들에서오는개제물의정도를고려하게된다. 개제물의정도가높으면연주기의속도를줄여서턴디쉬에서더오래용강을정체시켜개제물이위로부상할수있도록해야한다. 버전 1.41 이후의변동사항기본적인모델은향상되었으며품질그래프도적절하게변동된다. 몰드파우더의가격을변동시켰다. 몰드파우더소비량이과도하게적을경우구리몰드와주편사이의과도한마찰에의해서주편파괴가일어나고연주주편가닥이멈추게된다. - 3 -
기본적인모델이전자기교반의상태가변했을때적절하게대응하게된다. 연주중에경압하정도가변화될수가있다. 버전 0.36 이후의변동침지심의교환은 30초대신 15초소비된다. 경압하정도는연주기속도, 냉각속도, 그리고몰드진동수몰드파우더의선택이이제생산단가의영향을줄것이며성공적인연주에영향을줄것이다. 몰드하단전방에있는롤들을숨길수도있어롤안쪽에있는주편을관찰할수있을것이다. 버전 0.23 이후의변동사항 4가지강종모두연주가능. 철강산업종사자 와 대학교학생 사용자가가능해졌다. 연주속도가최적화되지않으면레이들이나턴디쉬에서의용강냉각이일어날수가있다. 철강산업종사자 사용자의경우레이들의보수정도, 침지심의막힘과 2차정련에서오는레이들의지연변수들이추가되었다. 한계각연주주편의가닥들은동일하나실제에서는다를수가있다. 연주초기에서의턴디쉬자체의온도는예열을모사하는기초적인모델에의존한다. 연주주편가닥의표면온도와주편가닥의두께는연주속도, 냉각속도와강종에조합을고려하여 FEM에의해이미계산되어있다. 압하롤들의배열상태가어긋날경우연주중에조정될수있으나이는실제상황에서는불가능하다. 시뮬레이션의최적화를위해서는기본적인모든모델들이순차적으로실행된다. 그러나몰드내용탕면의높이는시뮬레이션실행속도가빠르면낮아지고시뮬레이션실행속도가느리면높아지기때문에몰드내용탕면의높이를적절하게제어해야한다. 3. 연속주조소개 연속주조공정은용강이연속적으로주편의가닥으로응고되는것을말한다. - 4 -
주편의형상과치수에따라이러한연주후에반제품은슬래브, 블룸, 또는빌렛으로구분된다. 강의생산성을높이기위해서 1950년도에개발되었으나연주기의시초는 Bessemer의연속주조기라고할수있다. 이전에는강의응고는주괴주조로이루어지고장점도있었으나생산량의수요를만족시키지못하였다. 그이후로연속주조공정은수율, 품질과가격경쟁력을향상시키기위해서개발되어져왔다. 용강은 2차정련으로부터연주기로제공된다. 용강을담은레이들은일반적으로대형크레인에의해이동되며레이들의회전걸이대 ( 터렛 ) 에놓이게되고연주준비가되면레이들을회전시켜연주위치로이동시킨다. 레이들하단에설치된수평으로이동하여용강을개폐하는슬라이딩게이트가열려롱노즐을통해서턴디쉬내로용강의흐름을제어하게된다. 이턴디쉬는구리몰드와레이들사이의용강의양을제어하는완충적인역할을하게된다. 턴디쉬가채워지게되면턴디쉬의마개역할을하는스토퍼막대기가올려지면서수냉되고있는구리몰드내로용강을유입하게되고고온의용강이보유하고있는과열을제거하고응고시켜연주를수행하게된다. 응고는구리몰드에서시작되며초기의응고주편이더미바에의해몰드로부터당겨서빼내게된다. 부분적으로응고된주편이몰드를빠져나올때내부에존재하는용강의정압을충분히지탱할수있을정도의두께를확보해주어야한다. 연속주조전반에걸쳐, 몰드는수직상하로진동하여응고된주편이구리몰드 와직접적으로접촉되는것을최소화하려고한다. 이러한직접적인접촉이일어 나지않도록추가적으로몰드플럭스를제공하여윤활제의역할을한다. 주편은몰드아래존재하는다수의롤회전에의해몰드에서부터강제적으로당겨지고빠져나와수직상태에있던주편이조금씩구부러지면서수평이될때까지주편을유도한다. 이러한롤들은적절하게촘촘히위치되어있어야주편의팽창이나더나아가주편파괴를방지할수가있다. 몰드를빠져나가는강주편의두께는얇으며완전히응고시키기위해서는추가적인냉각이필요하다. 이러한추가적인냉각은몰드아래 2차냉각구간에서이루어지고본구간에서는롤사이에설치된다수의냉각분사기에의해미세한물입자들을주편표면에제공해주면된다. 주편의가닥은부분적으로응고된쉘과중앙에용강을말한다. 주편의가닥이수직상태에서수평으로완전하게놓이고응고가완료될때지정 - 5 -
된길이만큼아세틸렌토치로잘라지게된다. 잘라진주편은창고나압연공정으 로보내지게된다. 표 3 1. 연속주조공정에서각구성품및그역할 구성품주된역할부수적인역할 Ladle 용강을이동시키고담는역할개제물제거를도움 Ladle Turret ( 터렛 ) Tundish ( 턴디쉬 ) 턴디쉬위로용강이가득찬레이들을위치시키고비어있는레이들을턴디쉬로부터제거함. 레이들과몰드사이의완충역할 Mold 용강의온도를떨어뜨려응고시킴. Strand System 크레인의활동을줄여생산성을증가시킴. 개제물제거를도움 주편을더욱더냉각시키고수직상태의주편을수평상태로만들어준다. 4. 시뮬레이션의목적 시뮬레이션의목적은용강으로채워진 3 개의레이들을지정된표면품질, 내부 품질과개제물정도등의조건들을만족시키면서연속적으로주조하는것이다. 뿐만아니라공정전체의생산단가를최소화해야한다. 5. 공정배치및설명 시뮬레이션상에서의공정은그림 5 1 처럼배치되어있다. 시뮬레이션실행초 기에는턴디쉬위로이미 1 개의가득찬레이들이주어진다. 5.1 연속주조기의설계치수 연속주조시뮬레이션프로그램은 4 가지강종의연주를할수있는 3 개의서로 다른연주기들이있다. 그연주기들은슬래브, 블룸과빌렛이있다. 서로다른연 주기들의특성들이표 5-1 에주어졌다. - 6 -
Figure 5 1 시뮬레이션에서공정배치를나타냄. 두개의레이들이레이들터렛 에놓이고턴디쉬위로위치하게된다. 표 5 1 Table of casting machine properties Type Slab Bloom Billet Steel grade(s) Linepipe steel Construction steel Engineering steel ULC steel Ladle size / metric ton 250 100 100 Radius / m 9 12 8 Number of strands 2 5 6 Casting speed / m min 1 1.0 2.0 1.2 1.8 3 5 Cross section dimension / mm 1200 230 250 250 130 130 Typical use flat products, i.e. plate, sheet, coils long products, i.e. bars, beams, pilings long products, i.e. bars, channels, wires Roll spacing, section I / mm 202 (35 rolls in 45 ) Roll spacing, section II / mm 283 (25 rolls in 45 ) Radii at bending/straightening / m R56=9, R57=11.3, R58=15, R59=22.6, R60=45.2-7 -
6. 시뮬레이션실행선택사항 시뮬레이션을실행하기에앞서계획하는것이매우중요하다. 맨처음에할일은선택된용강의종류에따라모든품질조건들이만족되는연속주조의속도를결정하는일이다. 두번째로는표면품질을보장해주는몰드진동수를설정하는것이다. 마지막으로는용강의온도와 2번및 3번레이들이연주기에도착해야하는시기를적절하게제어해야한다. 다음부분에서는시뮬레이션의성공적인실행을위해서알아야하는기초적인과학적근거, 이론및변수들간의상호관계를소개시켜준다. 이부분에서제공되는기초적인정보는연속주조의이론이나실제응용을위한포괄적이고종합적인지식을전달하지못하기때문에사용자는연속주조공정의자세한정보를얻기위해서는다른훌륭한자료들을참고하기바란다. 6.1 시뮬레이션의운전방법본시뮬레이션프로그램은 2가지의운전방법으로실행될수가있다. 독립운전방식연계운전방식 6.1.1 독립운전방식본운전방식에서는사용자의등급, 강종과레이들의도착시간과온도를포함한모든연주변수들을정할수가있다. 초기시뮬레이션변수들인조성, 레이들의양, 개제물의정도는프로그램내의기본값으로설정되어있다. 6.1.2 타공정과연결된연계운전방식본운전방식에서는사용자의등급, 강종, 레이들내강의조성, 온도, 질량, 개제물정도등의각종변수들은 2차정련의결과들로부터연계된다. 드롭다운메뉴에서부터연주가능한결과값들을보고 (CAST ID) 을선택한다 ; 2차정련에서성공적으로실행했던 CAST ID의결과값들을아래그림 6 1과같이나타날것이다. 개제물의정도는비례치로나타냈다. 연계운전방식을위해서는사이트에등록되어있어야하고로그인되어야한다. - 8 -
그림 6 1. 전공정단계에서가져온운전데이터. 6.2 사용자수준본연주기시뮬레이션프로그램은 2 가지의다른사용자수준에맞추어있다. 금속공학, 재료공학, 그리고다른공학전공을하는대학생에해당됨. 철강산업에종사하는직원 6.2.1 대학생수준본사용자수준에서는문제를과학적으로접근하고공정제어조건에대한결정을하기위해서열역학및재료반응속도론의기본이론을사용하게된다. 예를들어, 대학교사용자는좋은품질의주편가닥을얻기위해서연주속도와냉각속도의적절한조합을결정해야한다. 본사용자수준에서는공정상에서일어나는운전중에실제문제들이일어나지않아복잡하지않을것이다. 6.2.2 철강산업종사자수준본수준에서는문제를과학적으로접근할것이라기대된다. 뿐만아니라공정상에서실제일어날수있는다양한문제들이일어나고계획을적절하게수정할수있어야하며경험을이용하여적절하고빠르게대응해야할것이다. 공정상에서일어나는일반적인문제들은레이들도착시간의지연, 침지심의막힘현상, 그리고레이들의보수상태에의한온도의급하강. 레이들의기계적손상을모사하기위해서 3 가지의보수상태로구분되어진다 ; 좋음, 양호, 그리고불량. 용강의냉각속도는이러한보수상태에의해영향받으며각각 0.5, 0.75, 1.00 o C/min이다. 레이들의지연은최대 10분이될수있다. 주문한레이들의도착시간과실제연주기에도착예정시간을비교하는것을잊지말아라. 이정보는시뮬레이션이 - 9 -
시작되고나서레이들회전받침대 ( 튜렛 ) 위에표시가될것이다. 또한침지심의상태를계속주시하여 침지심막힘현상 이심할경우교환해야하는시기를결정해야한다. 침지심의막힘현상은연주중에계속적인개제물의흡착과지속적인성장에의해서일어난다. 침지심이막히면턴디쉬에서몰드내로유입되는용강량을감소시키고결과적으로교환되어야하는것이다. 침지심의막히는속도를줄이려면턴디쉬에서의용강높이를항상높게유지시켜준다 ( 개제물이표면위로부상할수있는충분한시간을제공한다 ). 침지심의막히는정도는턴디쉬에서제공되는용강량의변화를주시하는수밖에없다. 연주속도에따라몰드내의용강높이의유지가힘들어지면침지심이교환되어야한다. 침지심을교환하는순서는다음과같다. 연주속도를줄인다. 턴디쉬에서몰드내로들어오는용강을스토퍼막대기를통해서잠시닫는다. Change SEN 단추를누른다. 각주편가닥당 $200 비용이소요되며교환하는데 15초소요된다. 구리몰드내용강을적당한높이까지채우기위해서턴디쉬의스토퍼막대기를올려서용강을몰드내로유입시킨다. 몰드내용강높이가적절하게올라오면연속주조속도를높여서원하는연주속도로맞춘다. 주의사항 : 침지심을교환할때몰드내의용강높이가완전히떨어지지않도록 주의해야한다. 몰드내용강의높이가너무낮아질경우에는연주기속도를추가 적으로감소시킬필요가있다. 6.3 강종 연주기시뮬레이션프로그램은다양한강종을다양한공정운전방식을할수 있도록되어있다. 다목적건축용강종은균열에민감한강종으로서초보자에적합한비교적일반이고부담스럽지않은강종이다. 건축용강종은 250mm 폭에 250 mm 두께의블룸연주기로주조해야한다. 개제물의정도는품질에큰영향을주지않은중간정도로맞추면될것이다. TiNb 극저탄소강은구리몰드와직접적으로접촉되어서윤활이잘안되는강종 중에하나이며자동차구조재료로사용되고성형성을최적화하기위해서탄소가 - 10 -
약 0.0035% 함유되어있다. 본강종은슬래브연주기에서 1200*230mm 의치수 로주조가된다. 이강종의특성상강내의청결도는높으며개제물의정도를최 소화시켜야한다. 가스생산공정에사용되는파이프강종 (linepipe steel) 은요구되는특성이매우까다로우며강도와인성이동시에강하기위해서강내이물질 (S,P,H,O, 와 N) 이극도로낮아야하고개제물정도도최소화시켜야한다. 극저탄소강과마찬가지로가스생산설비에사용되는파이프강종은개제물의정도를가장낮게유지되어야하고 1200*230mm 의치수로슬래브연주기에서주조되어야한다. 조성에따라가스파이프강종은균열이용이 ( 포정강종 ) 하거나구리몰드와접착이쉬울 (sticking) 수가있다. 엔지니어링강종은열처리가가능한저합금강으로서 130*130mm 의치수로빌 렛연주기에서고속으로주조된다. 6.3.1 균열이용이한강종연주기에서의강종은 2가지의소그룹으로구분되어진다. 균열이용이한강종또는 sticker가용이한강종으로나누어진다. 균열 ( 면세로균열 ) 은중탄소강 (0.06 0.18% 탄소 ) 등에서는매우심각한문제이다. 용강이고온체심입방형 (bcc) delta 페라이트이나면심입방형 (fcc) 오스테나이트으로응고될때수축이상이하여약 4% 정도의차이가난다. 이러한특성때문에포정반응근처를갖는조성의강은부분적으로응고된주편에서응력이발생하여표면에면세로균열을통해이러한응력을해소시키게된다. 이러한응력을최소화시키기위해서는가장널리사용되는해결책으로부분적으로응고된주편의두께를최소화시켜응력을줄이는것이다. 두께를최소화시키기위해서는결정화가잘되고몰드에부착된몰드플럭스의두께를증가시켜수평방향으로의열전달을줄이는것이다. 6.3.2 Sticker가용이한강종균열이용이한강종에비해스티커가용이한강종의경우에는주편의쉘이충분히두껍지않을경우쉘내부에존재하는용강이정압을작용하여과도할경우쉘을파손하고용강이분출되어연주기구성품을파손하게된다. 따라서수평방향으로의열전달을증가시키고주편의쉘이충분히두꺼울수있도록구리몰드와주편사이의몰드플럭스를비정질이많도록몰드파우더를선택해야한다. - 11 -
표 6 1. 시뮬레이션에서가능한강종의조성 Construction steel TiNb ULC steel for car bodies Linepipe steel Engineering steel C 0.1450 0.0030 0.0700 0.4150 Si 0.2000 0.2100 0.1800 0.4000 Mn 1.4000 0.7500 1.0500 0.7500 P <0.0250 0.0650 <0.0120 0.0350 S <0.0200 <0.0120 <0.0030 0.0350 Cr <0.1000 <0.0500 <0.0600 1.0500 Al 0.0350 0.0450 0.0300 0.0225 B <0.0005 0.0030 <0.0050 0.0050 Ni <0.1500 <0.0800 <0.0500 0.3000 Nb 0.0500 0.0200 0.0150 0.0000 Ti <0.0100 0.0300 <0.0100 0.0000 V <0.0100 <0.0100 0.0100 Mo <0.0400 <0.0100 <0.0100 0.2250 As <0.0010 0.0000 Ca <0.0050 0.0000 N <0.0050 <0.0040 <0.0045 0.0050 H <0.0005 <0.0005 <0.0002 0.0002 O <0.0010 <0.0005 <0.0007 0.0005 6.4 경압하정도경압하는슬래브연주운전시가능하며용질의중심편석을줄이기위해서작동된다. 경압하가효과를거두기위해서는연주속도와 2차냉각율을적절하게제어하여마지막응고점이경압하가이루어지는구간에있도록설정해야하며이때초기응고직이일어나는시점부터마지막응고점까지의주편의길이를금속학적응고길이 (metallurgical length) 라고한다. 경압하의개략도가그림 6 2에주어졌다. 경압하는각각의길이가 400 mm인 2 개의롤 segment 구간에서이루어진다. 각롤 segment은 5 개의롤로이루어졌으며롤사이의거리 (pitch) 는약 400 mm 이다. 일반적으로가스파이프강종일경우경압하구간은주편길이약 27에서 31m 정도가되며극저탄소강은경압하구간이약 21에서 24 m 사이다. 시뮬레이션실행시 3 가지의다른경압하를선택할수가있다. 약한, 중간, 강 한압하율을선택할수있으며각각 2.4 mm, 6.0mm, 10.8mm 의주편감소율을 가져온다. 극저탄소강 (ULC) 이나가스강관강종 (LPS) 모두같은압하율을얻는 - 12 -
다. 경압하구간이변동될수가없기때문에최적의경압하조건을위해서는몇 가지의제한된연속주조속도와 2 차냉각율조합으로만가능할것이다. 경압하는슬래브연주가가능한강종에경우에만해당된다. 6.5 연속주조속도및 2차냉각률적절한연주속도와 2차냉각률을선택하는것이매우중요하다. 연주중에이러한연주속도와냉각율의선택은다른연주기변수들에지대한영향을미치며품질이양호한제품을얻는데핵심적인역할을하게된다. 금속학적응고길이 (metallurgical length) 이는특히이러한변수들에영향을받으며금속학적응고길이는전술한바와같이초기응고조직에서부터완전히고상이되는시점까지의주편길이를말한다. 금속학적응고길이는강종의조성, 연주속도, 냉각속도, 주편치수의상호관계식에의해계산될수있으며본자료와시뮬레이션프로그램의수준을벗어난다. 연주변수들을적절하게선택할수있도록아래표를참고하면될것으로판단된다. 여러종류의연주기들은다양한연주속도와냉각속도로제어될수있으며이 에따른금속학적응고길이 (metallurgical length) 를아래표를통해서알수있 을것이다. - 13 -
6.6 몰드진동설정값몰드가진동함으로서구리몰드표면과주편과의마찰을줄일수가있다. 진동에작용에의해주편과구리몰드표면사이의몰드파우더가침투하게되며윤활제의역할을도와주게한다. 6.6.1 설정값진폭 ( 스트록, S(mm)) : 보편적으로진폭은 3에서 10mm 사이이다. 진폭을증가시키면진동하는구리몰드가아래방향으로이동하는시간인 negative strip 시간이비례적으로증가하게될것이다. 즉, 주편의진동흔적인 oscillation mark 의깊이와몰드파우더의소모가증가하게될것이다. - 14 -
진동수, f (min 1): 유압몰드진동기들은 100 에서 250 Hz 가가능하다. 진동수 를증가시킬경우 negative strip 시간이감소하고 oscillation mark 의깊이와몰 드파우더의소모가감소할것이다. Negative strip 시간, tn[s]: negative strip 시간은구리몰드가진동하는동안 주편의이동속도보다구리몰드가더빠른속도로아래방향으로이동하는시간 을말한다. f = 진동수, min 1 S = 진폭, mm v cast = 연주속도, m/min Oscillation mark 깊이, d (mm): 구리몰드를진동시키는것이필요하지만 oscillation mark에의해표면품질이떨어진다. 연속주조로얻은주편표면은초기응고가일어나는 meniscus의주기적상하이동에의해일어난다. Oscillation mark은가로균열을야기시킬수있기때문에표면품질에매우중요한역할을하게된다. Oscillation mark의깊이는몰드파우더의종류, 진폭, 진동수, 연주속도에의해제어된다. 참고문헌들을통해값들을회귀한결과다음을얻었다. t N = negative strip time, s 6.6.2 진동에의한슬래브표면자국 (Oscillation Marks) 그림 6 4에서는 oscillation mark가일어나는기구를보여준다. 상단그림은시간에따른몰드의위치를보여준다. 그림하단에는 oscillation mark가형성되는기구를설명해주고있다. Negative strip 시간 ( 빗금친부분 ) 은 oscillation mark 가형성되는가장핵심적인요소이다. Negative strip 시간을증가시키면 oscillation mark의깊이가증가하게된다. - 15 -
그림 6 4. Oscillation mark 의형성 Oscillation mark 의깊이를최소화시키기위해서는진동의설정값이적절하게 최적화되어야한다. Negative strip 시간은 0.11 s 에근접할수록바람직하며진폭 은 oscillation mark 깊이가최소가될수있도록적절하게조정되어야할것이다. 극저탄소강에경우 oscillation mark 깊이는최대 0.25 mm 로다른탄소강에경 우에는최대 0.6mm 가된다. 6.7 몰드파우더몰드파우더는합성슬래그로서연주중용강위에계속적으로공급된다. 몰드파우더는용융되면서구리몰드표면과주편사이에흘러내려간다. 적절한몰드파우더를선택하는것이적절한주편표면품질을얻는데핵심적인역할을한다. 몰드파우더에따라 oscillation mark 깊이는영향을받으며몰드파우더소모에도영향을준다. 몰드연주파우더의역할은다음과같다. 주편과몰드사이의윤활제의역할을한다. 주편으로부터구리몰드로의열전달을제어하게된다. 용강의상부대기로의복사열방출을억제하여열보온을도와준다. - 16 -
대기로부터의재산화를억제한다. 용강표면으로올라온개제물의흡착 그림 6 5에서는연주기에서사용되는몰드파우더의일반적인거동및역할을보여준다. 몰드파우더는용강표면위에서공급된다. 파우더는용융되고초기응고가일어나는 meniscus에서구리몰드와주편사이로침투하게된다. 구리몰드와주편사이에균일하고연속적으로용융몰드파우더가공급되어지면서충분한윤활및균질한열전달이일어나게된다. 6.7.1 중요변수몰드파우더의소모는몰드파우더의종류에따라변할뿐만아니라진동및연주속도에따라달라진다. 소모는주편의단위표면적당질량, kg/m2, 으로측정된다. 용융몰드파우더가주편과구리몰드사이로주입되기위해서는구리몰드의진동이결정하기때문에몰드파우더의소모는진동설정값에의해결정된다. 몰드파우더소모와운전변수들과의관계식에관해서다양한의견들이제시되어왔다. 본시뮬레이션프로그램은다음상호관계식을통해서몰드파우더소모량을계산하였다. - 17 -
Q = 단위면적당몰드파우더소모량, kg/m2 tn = negative strip time, s η = 몰드파우더점성, Pa s vc = 연주속도, m/min 몰드파우더소모량이부족할경우주편과구리몰드간의직접적인접촉이일어나서소위 sticking이일어나며주편파괴로이어질수가있다. 이를막기위해서몰드파우더소모량은최소 0.3 kg/m 2 으로유지되어야하고엔지어링강종에경우 0.15 kg/m 2 정도이면적절할것이다. 몰드파우더의가장중요한인자중에하나는한계온도 (break temperature) 이 다. 한계온도는파우더의점성이급격하게변하게되는온도로서용융몰드파우 더가윤활에역할이불가능해지는온도가되는것이다. 그림 6 6 은연주속도에따른한계온도의값을나타내고있다. 균열이잘일어 나는강종일경우몰드파우더중 A 와 B 를사용하는것이바람직하며 sticking 이 잘일어나는강종은몰드파우더중 C 와 D 를이용하는것이바람직하다. - 18 -
6.8 레이들주문시뮬레이션의목적은용강이들어있는 3개의레이들을연속적으로주조하는것이다. 시뮬레이션시작초기에는첫번째레이들은이미턴디쉬위에놓여있으며그뒤에주문되는두번째및세번째레이들은향후연주공정쪽으로도착하게된다. 3개의레이들이연주기에도착할때주문되는용강온도와도착시간을설정할수있다. 주문된도착시간보다연주기에레이들이실제도착할수있는시간은연계된운전방식에경우 (6.1.2절) 2 차정련의성과에따라결정되어진다. 2 차정련에서목표한공정운전시간에부합할수록연주기에레이들이실제도착하는시간이주문한시간과일치할것이다. 이에따라구리몰드내의최적연주조건을얻는데시간과온도를적절하게맞출수있는시간적인여유가있을것이다. 예정된도착시간은시뮬레이션이시작된시점으로부터몇분후에도착하게할 것인가를입력하게되고예정된도착온도는섭씨로입력하게되는것이다. 열손실에의해용강은온도가하강함을이해해야할것이다. 레이들에서용강 의온도하강율은 0.5 o C/min. 6.8.1 시간레이들을비우는데필요한시간은다음레이들이준비가되어야하는시간적여유를말해주며레이들 1번이완전히비워질때레이들 2번이도착하도록시간을조정해야한다. 레이들을비우는데몰드의연주폭, 주편가닥의개수, 연속주조속도등이결정하게되는것이다. 주편가닥당주조가되는부피는다음식으로구해진다. W : 연주폭 t : 주편의두께 v c : 연주속도 - 19 -
따라서턴디쉬내로유입되어야하는용강의양은 n : 주편가닥수 ρ liq : 용강의밀도, 7400 kg/m3 정상상태의연주조건에서는 ( 연주속도일정 ) 희망하는용강높이에따라레이 들이비워지는시간은 m ladle : 레이들에서빠져나와야하는용강질량, kg. 슬라이드게이트에서슬 래그가감지되면자동적으로레이들로부터턴디쉬로의용강공급이차단되며보 편적으로레이들에서의용강높이가 5% 가되면슬라이드게이트가닫힌다. [Example] 가스강관강종을연주하게되며 1.5m 폭에 0.2 m 두께의슬래브연주기를운전하고있다. 연주속도는 1.8 m/min이며 200 톤의레이들을사용하고있다. 용강으로가득찬레이들을턴디쉬내로용강을공급하기시작하고정상상태에서계속공급을한다고가정할때레이들내의용강높이가 5% 에도달할때까지의시간을계산하여라. m mladle t = = M h r liq w t v T C 200,000 0.95 = 2 7400 1.5 0.2 1.8 ladle = 23.8[min] 6.8.2 온도구리몰드내의용강의온도가최적조건이되도록앞서레이들냉의용강온도를적절하게주문해야할것이다. 대학생사용자에경우에는용강의냉각속도는 0.5 o C/min이나산업체종사자일경우냉각속도는 0.5 1.0 o C/min 까지변한다. 시뮬레이션이시작하는시점부터레이들이비워질때까지의전반적인시간을계 산하면용강이떨어지는온도를계산할수있을것이다. 결과적으로용강도착시 필요한용강온도가결정되어진다. - 20 -
6.8.3 용강액상선계산용강의온도가용강조성에따른액상선 ( 용강이응고가되는온도 ) 아래로절대떨어지면안될것이다. 액상선 (Tliq) 은조성에따라변동되며식 [5] 를이용하여예측될수있다. T liq =1537 78%C7.6%Si 4.9%Mn 34.4%P 38%S 실공정에서는용강이비균질한온도분포 ( 모서리와끝단에는일반적으로온도가낮다 ) 를갖고있기때문에용강의온도를액상선보다약간위에놓이도록주문해야한다. 액상선과실제용강의온도차이를과열이라고한다. 과열이액상선의온도보다 10oC 이상이되도록조정해서몰드위에서응고가되지않도록주의해야한다. 과열정도가너무높으면추가적인열에너지를구리몰드로부터제거해야하기때문에주편의쉘두게가더욱얇게되어진다. 주편의두께가너무얇아서용강의정압을받쳐주지못하면주편파괴가일어날것이다. 최대과열정도는슬래브연주기일경우에는 50oC이며블룸이나빌렛연주기는 60oC가한계이다. 6.9 선택변수재검토시뮬레이션이시작되기전에사용자가선택한모든운전변수들이정리되어있다. 다음 을누르면시뮬레이션은시작되고프로그램을처음부터다시시작하지않고서는시뮬레이션실행중에는변수들을변경할수없다. 7. 시뮬레이션실행 연속주조를위한변수들을설정하면시뮬레이션을실행할시간이다. 레이들에있는용강을턴디쉬에공급하고몰드내용강의높이를적절하게제어해서선택한연속주조속도가유지되고양호한주편품질을얻어야할것이다. 레이들을교환하고압하롤들의과도한이탈을확인하고주편을적절한크기의반제품으로만들어야한다. 7.1 연주의시작용강출강을위해서레이들문을개방해야할것이다. 레이들에서턴디쉬로용강의공급량을증가시키기위해서슬라이딩게이트를열어야한다. 레이들유량 (Ladle flowrate) 이라고표시된유량제어기의윗방향화살표나아래방향화살표 - 21 -
를누르거나숫자를직접입력할수도있다. 적당한용강높이가턴디쉬에서확보되면턴디쉬에서구리몰드내로용강유입량을증가시키기위해서는스토퍼막대기를올린다. 턴디쉬유량 (Tundish flowrate) 으로표시된유량제어기의윗방향화살표나아래방향화살표를누르거나숫자를직접입력할수도있다. 구리몰드내의용강높이가적절히높으면 (70% 이상 ), 적절한연주속도를지 정함으로서연주를시작하여라. 각각의연주구성품들의용강높이가적절히높도록레이들, 턴디쉬, 그리고구리몰드내의용강량을적절하게조절해야한다. 턴디쉬 (7.3 절참조 ) 와구리몰드 ( 주편파괴를방지하기위해, 7.5 절참조 ) 의높이를약 80에서 90% 으로유지해야한다. 그러나과도하게용강량을증가시켜넘치는현상이일어나지않도록조정해야한다. 7.2 레이들교체차기레이들은레이들받침대 ( 터렛 ) 에자동적으로올려진다. 산업체사용자일경우에는차기레이들의지연이최대 10분정도일어날수있사오니적절하게대응해야할것이다. 새로운레이들을터렛에서회전시키기전에기존에있었던레이들의흐름을멈 추어야할것이다. 레이들을교환하는동안에는당연히턴디쉬의용강높이가감소할것이며이에대비하기위해터렛을회전하기전에턴디쉬의용강높이를임시적으로증가시켜야한다. 터렛회전이완료되고턴디쉬의최적용강높이를빨리확보하기위해서는새로운레이들의유량을높이조절하여용강의공급속도를증가시켜야할것이다. 7.3 용강의청정도가스또는원유송유관과같은특정강종은청정도가높은강을요구한다 즉, 균열을용이하게할수있는산화물과황화물의개제물의양이매우낮아야한다. 2 차정련에서일어나는황화물과산화물의화학적거동들은매우복잡하고현재에도연구되고있는분야이다. 자세한정보를필요할경우논문이나서적들을참고하길바란다. - 22 -
시뮬레이션을실행하면강종에따라개제물정도를 중간 (moderate), 낮은 (low), 와 매우낮은 (very low) 으로제어될수가있다. 최종개제물의정도는많은운전변수들이작용하게된다. 연주기로도착하는용강은강종에따라적절한수준의청정도를가진것으로간주한다. 예를들어, 엔지니어링강종에경우개제물의정도가 매우낮은 수준일필요는없으며개제물정도가 낮은 수준으로만만들어주면레이들안의용강은엔지니어링강의청정도를만족한다. 그러나청정도가성공적인주조로이어질지는미지수이다. 완충역할을하는턴디쉬를이용하여개제물의정도를유지하거나낮출수도있다. 턴디쉬내용강의흐름을적절하게제어하여턴디쉬내의슬래그층과흡수될수있도록제어하는것이다. 용강의청정도를높이기위해서는턴디쉬내의용강의정체시간을증가시킬수록효과적이다. 레이들내과도한개제물이존재할경우연주속도를낮추어서턴디쉬내의용강의정체시간을늘려개제물이턴디쉬슬래그층에흡수되도록유도해야할것이다. 연계된시뮬레이션운전방식에경우에는 (6.1 절을참조 ) 개제물의정도는 2차정련에서의결과와연결될것이다. 7.4 슬래브연주기에서의변형분석모델극저탄소강과가스송유관강종의주조를위해서는동일한기계적특성들을갖는연주기를사용한다고가정한다. 완곡형구리몰드와압하롤세그먼트들의곡률을지나주편을수평으로교정해줌으로서주편가닥은완곡하게구부러진다. 연주기전체곡률은크게 35개롤과 25개롤로구분된 2개구간으로나누어진다. - 23 -
다음장에서는내부균열과표면균열이일어나는기본이론과시뮬레이션을 위한관계식들에대해서서술하겠다. 7.4.1 내부균열의추정치내부균열의확률을예측하기위해서응고경계면에서의변형률이임계변형률과비교되어진다. 따라서각압할롤에따른응고경계면에서의변형률이계산될수가있다. [6 8] 쉘의팽창, 굽힘, 교정기를지난압축, 받침롤들의정렬불량등에의해응고 경계면에서발생하는인장변형률이다음경험식을이용해서계산될수가있을것 이다. 굽힘과수평교정에의해발생되는변형률은다음과같다. d : 슬래브의두께, mm S : 주편쉘두께, mm R n 1 와 R n : 롤 n 1 과 n 의곡률반경, mm 굽힘과교정은다중위치굽힘과교정 ( 다섯곳 ) 방법에의해이루어져있다. 그림 7 2 은가정된곡률반경을이용하여다섯곳교정방법을보여주고있다. 굽 힘방법과교정방법은같으며동일곡률반경값을이용한다. - 24 -
팽창변형률 (ε B ) 은계산하기위해서는다음과같은보편적인경험식을이용할 수가있다. S : 응고된주편두께, mm P : 용강의정압, N/mm 2 l : 롤간의거리, mm 롤들의정렬불량으로나타나는변형률 (ε M ) 은다음관계식으로예측할수있다. δ M : 정렬불량정도, mm 마지막으로연속주조중응고경계면에서일어나는총변형률 (ε intern ) 은굽힘 / 교 정, 팽창과롤간의정렬불량등에일어나는변형률을더한값이다. 총변형률이임계변형률을초과하면내부균열이생길것이다. 임계변형률은강의조성과변형률속도에의해결정될것이다 [8]. 토목용및엔지니어링강에경우임계변형률은약 1% 이고가스관강종이나극저탄소강에경우임계변형률이약 2% 이다. 연속주조의속도에경우내부균열형성이제한요소로작용할것이다. 가스강 종과극저탄소강에경우내부결함이불합격일때슬래브의제품이강등된다. 7.4.2 표면균열의추정치슬래브연주중에극저탄소강과가스관강종의표면균열의예측에경우가로균열만일어나는것으로가정한다 [9]. 연속주조중에표면변형률 (ε surf ) 은굽힘 / 교정변형률 (ε BS ), 롤정렬불량변형률 (ε M ), 응고되고있는주편쉘의팽창변형 - 25 -
률 (ε B ) 과열적수축변형률 (ε th ) 의총합으로주어진다. 표면에서발생하는굽힘 / 교정에의한변형률은다음관계식으로예측될수가 있다. d : 슬래브의두께, mm R : 주편가닥의곡률반경, m n : 롤번호 전술한바와같이 ( 그림 7 2) 굽힘과교정은다섯점방법에의해서이루어진 다. 롤의정렬불량에의해일어나는변형률은정위치로부터이탈된정도로부터 예측될수가있을것이다. R O = 정위치에서의곡률반경, mm R d = 롤의이탈된후에곡률반경, mm 응고된주편쉘의팽창으로발생되는표면변형률은응고경계면의팽창에의한 변형률과동일하며식 (7 2) 와식 (7 3) 으로계산될수가있다. 열적변형률은열 팽창계수 α 와온도구배 T 의곱으로주어진다. - 26 -
팽창에의한표면변형률은응고경계면에서발생되는변형률인식 (7 2) 을사용 할수있다. 전체연속주조에서주편표면의단위요소가이동하게되며표면에서의전체변 형률 (ε surf tot ) 이계산되어야하며 n 은롤의수를말한다. 전체표면변형률이임계변형률을초과하면표면균열이생성될것이다. 임계변형률은강종의조성, oscillation mark의깊이, 교정기 (straightener) 에서의표면온도 [9]. Nb 함유된강종 ( 가스관강종과토목용강종 ) 은표면균열이용이하게일어난다. 가스관강종에경우온도는 1050 o C 아래로하강하면안되며토목용강종에경우 1100 o C 아래로떨어지면안된다. 또한 oscillation mark의깊이는얕을수록좋다. 0.2mm 미만일경우임계변형률은증가하게될것이다. 표면균열이존재하는슬래브나블룸에경우표면후처리를함으로서생산단가를높이게된다. 주편표피제거작업은전체생산단가의 3% 을차지한다. 표면균열이있는극저탄소강에경우표피제거작업이이루어지고표면품질에조건때문에제품이강등될것이다. 7.5 주편파괴의예방 주편의쉘강도보다용강의정압이클경우주편쉘밖으로용강이누출되는 주편파괴가일어난다. 주편파괴가일어나지않도록주편의모든부분에서충분 히적절한두께가확보되어용강의하중을받쳐줄수있도록해야한다. 주편의두께가얇을수록주편파괴가일어날수있는확률이높아지기때문에몰드내의용강높이가높을수록용강의과열이낮을수록주편파괴를저지하는데유리하다. 주편이구리몰드를빠빠나올때충분한두께를가질수있도록해준다. 용강의정압하에얇은쉘일경우에주편이파괴가될수있기때문에 oscillation mark은얕을수록좋다. 정확한조성에의존하지만가스관강종에경우에는포정또는아포정조성이다. 포정조성은균열이용이하게일어날수있으며연주할경우균열이전파하여주편파괴가일어나지않도록주의가요하는강종조성이다. - 27 -
다은탄소당량식을이용하여강종이포정인지아닌지를결정할수있다. 포정 조성일경우탄소당량이 0.1 wt% 을초과한다. 적절한몰드파우더를사용하는것이매우중요한인자중에하나이다. 강종에적절하지않은몰드파우더를사용할경우주편파괴가일어날확률이커진다. 주편과구리몰드사이의윤활이연속적으로균일하게이루어지기위해서는충분한양의몰드파우더를용강위에공급해주어야한다. 종합적으로주편파괴를방지하기위해서는구리몰드에서의용강높이는 80 90% 를유지. 낮은과열얕은 oscillation mark 적절한몰드파우더 8. 사용자인터페이스 이장에서는시뮬레이션프로그램을실행하는기본방법에대한설명이다. 레 이들을움직이는방법, 합금을첨가하는방법, 각연주기의구성품들을제어하는 방법이설명되어있다. 8.1 시뮬레이션제어기 8.1.1 시뮬레이션실행속도시뮬레이션의실행속도는실시간및 32 배빠르기로다양한속도로제어될수가있다. 운전중에실행속도를언제든지변경될수가있다. 추천되는가장빠른속도는 16배속이다. 화살표를이용하여시뮬레이션실행속도를 1배씩증가하거나감소시킬수가있다. 다른방법은속도칸안에마우스를두번눌러서현재설정값을지우고새로운설정값을직접입력하고 Enter 를누르는것이다. 8.1.2 레이들터렛제어레이들터렛은 Rotate ( 회전 ) 을누르면실행된다. 레이들이없을경우나이미회전하고있을경우터렛은회전할수없다. 레이들의슬라이드게이트가열려 - 28 -
있을때에도회전이불가능하다. 레이들회전이안될경우전술한세가지의조건 들을확인하여라. 8.1.3 레이들 Ladle flowrate ( 레이들유량 ) 이라는라벨옆으로설정값을변동시킬수있는단추들이있으며레이들에서턴디쉬내로공급되는용강량을제어할수가있다. 레이들유량설정값단추들이시뮬레이션실행속도제어기와유사하게작동된다. 레이들에서턴디쉬로의용강량은 100kg/min의간격으로설정될수있다. 8.1.4 턴디쉬턴디쉬에서구리몰드로의용강량공급은 Tundish flowrate ( 턴디쉬유량 ) 이라는라벨옆단추들로제어할수가있다. 턴디쉬유량설정값단추들이시뮬레이션실행속도제어기와유사하게작동된다. 레이들에서턴디쉬로의용강량은 25 kg/min의간격으로설정될수있다. 8.1.5 주편가닥연주속도는 연주속도 라고표시된목록상자에서지정된속도를선택하면된다. 연주속도목록중에는 * 으로표시된숫자들이있으며이는연주시작초기에사용되는속도이다. 제품의품질이적절한수준으로생산되는것은 * 으로표시된속도이상의연주속도로실행되어야만가능함을인지하길바란다. 정렬불량인롤들은프로그램상에서다른색깔로변하게된다. 이탈된정도가얼마가되었는지는정비가격이얼마인지를확인하기위해서마우스를색깔이상이한롤위에올려놓으면된다. 롤들의이탈을수정하기위해서, 즉고치기위해서, 롤을마우스로누르면된다. 전체운전비용에수리비용이추가될것이다. 연주기의롤이탈은연주중에불가능하며정비 Shutdown 을해야만한다. 8.1.6 침지심의교환 ( 산업체근무자사용자에경우에만해당 ) Change SEN ( 침지심교환 ) 이라는단추를누르면침지심은교환될수가있다. 침지심은턴디쉬에서용강공급이중지되었을경우에만가능하다. 침지심을교환하는데 15 초가량소요되고주편가닥당전체운전비용에 $200가추가된다. 8.1.7 전자기유도교반 (EMS : 빌렛이나블룸연주기에경우만해당 ) 전자기유도교반 (EMS) 은빌렛이나블룸연주기운전에해당된다. EMS 은주편 - 29 -
내의편석을감소시키고, 내부품질을증가시키게된다. 편석품질을만족시키지못할경우 EMS을작동시켜보도록하라. EMS 단추를누르면현재상태에따라 EMS가 on/off가될수가있다. EMS가작동하고있으며단추주위로밝게비추어질것이다. 8.1.8 경압하율 ( 슬래브연주기에해당 ) 연주중에경압하율정도는 Soft reduction ( 경압하율 ) 이라는목록단추를누르면선택리스트가보일것이며이를통해제어될수있다. 경압하를 없음, 낮음, 중간, 높음 으로선택할수있다. 8.2 연주정보 연주중이나연주가완료된이후에연주와관련된상세한정보를확인할수가 있다. 적절한자판단추를누르면다음과같은정보를확인할수가있다. 8.2.1 연주중에일어난중요목록 ( 자판에서 E) 연주중에시뮬레이션의설정값들그리고이에따른중요사항들이순차적으로나열될것이다. 이는지금까지하고있는사용자의활동과이에따른결과들을정리하는데유용하다. 시뮬레이션이끝나면결과를확인하고이목록들이시뮬레이션이성공했던또는실패했던원인분석에많은도움이될것으로판단된다. 8.2.2 유체의흐름확인 ( 자판 F) F 를누르면레이들에서턴디쉬턴디쉬에서구리몰드내로공급되는용강의흐 름을그래프로나타낸다. 8.2.3 연주기전방의롤보기 / 숨기기 ( 자판 H) H 을누르면전방에롤들을볼수도숨길수도있다. 극저탄소강이나가스관 강종의전체주편을관찰하는데중요한역할을하게된다. 8.2.4 용강높이보기 ( 자판 L) L 을누르면레이들이나턴디쉬의용강높이를확인할수있다. 8.2.5 품질보기 ( 자판 Q) Q 을누르면연주반제품의품질을그래프화될것이다. 양호하고불량인부분이표시되고주편의핵심적인이슈들에대해서나타낼것이다. 시뮬레이션이종결되면확인할수있는상황이다. - 30 -
8.2.6 온도확인 ( 자판 T) T 를누르면레이들과턴디쉬에서의시간에따른온도의변화를확인할수있 다. 시뮬레이션이종결되면확인할수있는사항이다. 8.2.7 시뮬레이션을통한연주실행에관한정보대화상자닫기 ( 자판에서 X) X 를누르면정보대화상자가닫힌다. 8.3 시뮬레이션의결과 용강에마지막부분이연주되고주편이연주기에서빠져나오면시뮬레이션은종결되고연주의결과가보여질것이다. 4개의핵심적인결과들이관찰될것이며성공적이든실패했던연주이든더자세한정보를알기위해서추가적으로 5개의추가적인정보중에한가지를추가적으로선택해서관찰할수있다. 4개의핵심적인그림들은다음과같다. 총연주길이 : m으로표시된다. 품질조건을만족하는연주길이 : m와 % 으로표시된다. 전체생산가격 : $ 으로표시되며시간당생산단가와정렬불량을수정하기위한추가비용, 온도측정에필요한비용등이포함되어있다. 톤당생산단가 : 전체생산가격을품질조건을만족하는연주량으로나눈값이다. 추가적인상세정보에는온도, 용강높이, 레이들및턴디쉬에서의용강흐름변화그리고 event 목록과품질목록이관찰될것이다. 이정보들은연주의운전중문제들을분석하는데도움이될것이며향상된다음번의시뮬레이션에도움이될것이다. 품질목록에는주편의품질의변동을보여준다. 초기응고부분은그림에서 x=0인부분이며최종응고부분은오른쪽끝에있다. 주편의불합격은크게다섯가지부분에서평가된다. 내부균열표면균열중심편석개제물의정도 Oscillation mark - 31 -
그림은이러한 5가지의조건을이용하여주편의품질을평가해준다. 빗금친부분이품질이불합격인부분이다. 강종에따라결함들의역할이다르다. 어떤표면결함은표피제거작업에의해처리될수있으나어떤결함은제품품질을강등시킬수가있고최악에경우주편을사용할수없어고철장신세가되기도한다. 결함이없는반제품의경우품질이목적에부합하는수준이라고가정하는것이다. 표 8 1은강종내결함종류에따라어떠한대응책이있는지를보여준다. 표 8 1. 품질문제에대한대응책. 제품의품질을강등시키면이익을 20% 감소시킬것이고고철로처리하면 80% 의이익손실이발생한다. 표피제거작업은강종생산가격의 2.5% 정도차지하게된다. 따라서가격경쟁력을향상시키기위해서는결함이없는주편을생산하는것이매우중요하다. 내부균열과표면균열이응고중주편내의응력과변형에의해발생된다. 균열이생성되는것을억제하기위해서는몰드파우더및진동이최적화되어야하며 oscillation mark 깊이는 0.2 mm 이하로확보하고롤의이탈을사전에막을수있는정비를철저히해야한다. 중심편석은연주속도와 2차냉각제어에의해조정될수있으며최종응고점이경압하가이루어지는구간에놓이도록제어해야한다. 위치가적절히최적화되었으면경압하율을제어함으로서압하율을증가시킬수가있다. 개제물정도는턴디쉬에서의용강정체시간을증가시키면감소될수가있다. 정체시간을늘리기위해서는턴디쉬내의용강높이를높게유지하고연주속도를늦추는방법이다. Oscillation mark은연주시뮬레이션이시작되기전에진동설정값으로제어된다. Oscillation mark 불량은이러한진동설정값들을미리최적화해야한다는것이다. - 32 -
9. 참고문헌 [1]. E Schürmann et al.: Einfluss der Kokillenoszillation auf die Oberflächenqualität von Stranggussbrammen, Stahl und Eisen, 1986, vol. 106, pp. 1196 1201. [2]. H Tomono: Elements of oscillation mark formation and their effect on transverse fine cracks in continuous casting of steel, Doctor Thesis, EPF Lausanne, 1979 [3]. AISE, The Making, Shaping and Treating of Steel, Casting Volume CD, AISE, 2003 [4]. Normanton et al: VAI s 8th Continuous Casting Conference, 2000, Linz, Austria [5]. T Kawawa: Report of 6th Meeting on Solidification of Steel, No. 6 III 9, Japan 1973 [6]. Y Morita et al.: Strain analysis on internal cracks in continuously cast steel slab, The Sumitomo Search, 1985, vol. 30, pp. 19 30 [7]. Z K Han and B Liu: Prediction and Analysis of Internal Cracks in Continuous Cast Slabs by Mathematical Models, ISIJ International, 2001, vol. 41, pp. 1473 1480 [8]. Y M Won et al.: A New Criterion for Internal Crack Formation in Continuously Cast Steels, Met. Mat. Trans B, 31B (2000), 779 794 [9]. M Suzuki et al.: Simulation of transverse crack formation on continuously cast peritectic medium carbon steels slabs, Steel Research, 1999, no. 70, pp. 412 419 [10]. M Wolf: Initial Solidification and Strand Surface Quality of Peritectic Steels in Continuous Casting vol. 9, Iron and Steel Society, Warrendale, USA, 1997 [11]. G Arth et al.: Mould powder consumption in continuous casting of steel, Bachelor Thesis, Department of Metallurgy, University of Leoben, 2004 [12]. H Steinrück et al : Modeling for fluid flow in continuous casting, Berg und Hüttenmännische Monatshefte, Austria, Leoben, 1996, vol. 141, no. 9, pp. 399 403, ISSN: 0005 8912-33 -