액강 연속주조 중 브레이크 아웃

액체강의 연속 주조 중 파손

액강의 연속주조(CC) 공정에서 발생할 수 있는 최악의 공정 불량 중 하나는 액강의 이탈입니다. 브레이크아웃은 응고된 스트랜드 스틸 쉘이 몰드 아래에서 파열되거나 찢어질 때 발생합니다. 스트랜드의 단단한 껍질이 부서지고 그 안에 들어있는 여전히 액체 강철이 흘러 나와 CC 기계의 장비를 손상시키는 데에는 몇 가지 이유가 있습니다.

브레이크 아웃은 연속 주조 공정과 관련된 가장 해로운 사건입니다. 이 사고는 비용이 많이 들 뿐만 아니라 CC 기계의 작업자에게 심각한 안전 위험이 됩니다. 브레이크아웃은 스트랜드의 셧다운으로 이어지며 생산 시간의 손실과 함께 수율의 현저한 하락을 초래합니다. 따라서 각 탈주는 상당한 직접적인 경제적 손실을 초래합니다. CC 기계 스트랜드의 복원을 위해서는 일반적으로 스트랜드 장비 내에서 유출된 강철 재료의 제거 및/또는 장비의 손상된 부분 교체를 포함하는 연장된 처리가 필요합니다.

주조 속도를 줄여 강철이 응고될 때까지 금형에 더 많은 체류 시간을 제공함으로써 브레이크아웃을 방지할 수 있습니다. 브레이크아웃의 발생을 방지하려면 CC 기계의 속도를 적절하게 늦출 수 있는 충분한 리드 타임으로 강철 쉘의 부적절한 응고를 사전에 감지하는 것이 중요합니다. 연속 주조 공정에서 브레이크아웃을 예측하기 위해 여러 접근 방식이 채택되었습니다.

브레이크아웃은 일반적으로 강철 쉘 벽이 너무 얇아서 그 위의 액체 강철 기둥을 지지할 수 없기 때문입니다. 이것은 종종 열 전달 관리와 관련된 몇 가지 근본 원인이 있는 상태로 인해 발생합니다. CC 몰드로의 부적절한 냉각수 흐름 또는 스트랜드 냉각수 스프레이 시스템의 교란으로 인해 응고되는 액체 강철에서 부적절한 열 제거가 발생하여 고체 쉘이 너무 천천히 두꺼워질 수 있습니다. 스트랜드에서 강철의 인출 속도가 너무 빠르면 강화된 냉각 스프레이를 사용해도 쉘이 필요한 두께로 응고되기에 충분한 시간이 없을 수 있습니다. 유사하게, 유입되는 액체강은 너무 뜨거울 수 있고 최종 응고는 예상보다 금형의 나중 지점에서 스트랜드 아래에서 더 발생할 수 있습니다. 이 지점이 교정 롤 아래에 있는 경우 교정하는 동안 가해지는 응력으로 인해 쉘이 파손될 수 있습니다.

브레이크아웃은 또한 초기 응고 기간 동안 CC 금형 내에서 발생하는 물리적 불규칙성 또는 강철 쉘 손상의 결과로 발생할 수 있습니다. CC 금형 내부의 과도한 난류는 비정상적으로 자라는 불규칙한 쉘 패턴을 유발할 수 있습니다. 또한 강철 껍질 안에 슬래그 방울이나 찌꺼기를 가두어 벽 강도를 감소시킬 수 있습니다.

일반적인 경우는 강철 쉘이 CC 금형 표면에 달라붙어 찢어지는 것입니다. CC 몰드에 의해 구속된 강철 쉘은 메니스커스 부분에서 파열되고 액체 강철은 CC 몰드 바로 아래 파열된 부분에서 흘러 나옵니다. 이러한 유형의 브레이크아웃을 스티커 브레이크아웃이라고 합니다. 여러 기기와 컴퓨터 제어 시스템을 갖춘 최신 CC 몰드는 일반적으로 몰드의 고착을 감지하고 벽이 CC 몰드에서 여전히 지지되는 동안 벽이 다시 얼고 치유되도록 일시적으로 주조 속도를 늦춥니다. CC 몰드 출구 근처에서 찢어짐이 발생하거나 예기치 않은 심각도가 발생하면 강철 쉘이 CC 몰드 벽에서 나오면 브레이크아웃에서 여전히 실패할 수 있습니다. 연속주조 작업 중 발생하는 주요 유형의 탈주 유형은 스티커 유형의 탈주입니다. 스티커 이탈의 원인 중 하나는 금형의 윤활 불량입니다. 그림 1은 금형에 달라붙어 브레이크아웃으로 이어지는 전파를 보여줍니다.

그림 1 몰드에 달라붙어 탈주로 이어지는 전파

균열은 또한 브레이크 아웃의 원인입니다. 균열로 인한 브레이크아웃의 경우 주강 모서리의 응고 지연 또는 진동 표시로 인한 강철 쉘의 얇은 부분이 CC 금형 바로 아래에서 파열됩니다.

탈주에 대한 또 다른 이유는 쓰레기 포착입니다. 이 경우 CC 몰드 바로 아래에서 스컴 포집 파열로 인한 응고 지연으로 인해 강철 쉘의 얇은 부분이 발생합니다.
연속 주조 공정이 진행되고 성숙해짐에 따라 브레이크 아웃 유형의 분포가 변경되었습니다. 열전달 관련 현상부터 현재까지 곰팡이가 주로 발생하는 현상에 이르기까지 극적으로 발전하고 있습니다. 총 탈주 수에 대한 고착 유형의 탈주 비율은 일반적으로 75%에서 80% 범위입니다. 균열로 인한 탈주 비율은 일반적으로 15%에서 20% 사이인 반면 슬래그 및 스컴 포획으로 인한 탈주 비율은 일반적으로 약 5% 범위입니다.

금형 열 제거를 지속적으로 모니터링하면 브레이크 아웃 조건의 발전을 감지하는 효과적인 수단을 제공할 수 있지만 일반적으로 응답 시간은 빠르게 발생하는 강철 껍질이 찢어지고 찢어지는 현상을 나타내기에 충분하지 않습니다.

들어오는 액강이 심하게 과열되면(매우 높은 과열도) 브레이크 아웃의 위험을 감수하는 것보다 CC 기계를 중지하는 것이 좋습니다. 또한 납(Pb)이 오염된 액상 강은 CC 금형 벽과 강 사이에 박막을 형성하여 열 제거 및 강 쉘의 성장을 억제하여 브레이크 아웃의 위험을 증가시킬 수 있습니다.

CC 몰드 고온 상 온도는 고온 상 온도가 350℃를 초과하면 스트랜드에서 구리 부착이 발생하는 것으로 나타났기 때문에 중요합니다. 더 나아가 오늘날의 생산성이 높은 CC 기계에서는 턴디쉬와 잠긴 입구 노즐을 '즉석에서' 교환하는 것이 정상 작동 중에 일반적인 관행입니다. 이러한 일시적인 작업은 불가피하게 불안정한 주조 속도 및 금형 수준 제어 기간으로 이어집니다. 이 기간 동안 금형 윤활 과정이 심하게 변형되어 달라붙을 확률이 높아집니다.

낮은 액상선 온도로 인해 일반적으로 낮은 온도에서 주조되는 특정 등급의 강(예:고탄소강)의 경우, 점착은 종종 주조 분말의 열악한 성능과 관련이 있습니다. 이것은 야금학적 이유로 인해 더 낮은 속도로 주조되어야 하는 강철 등급의 경우에도 마찬가지입니다.

연속주조 작업 중 브레이크아웃을 감지하고 예방하는 일은 연속주조 기술만큼이나 오래된 것입니다. 이를 위해 여러 측정 방법이 개발 및 사용되었습니다. 이는 온도, 마찰력, 인발력, 진동 및 구조적 소음 수준의 측정으로 구성됩니다. 이러한 방법 중 금형 동판에서 열전대를 사용하여 온도를 측정하는 것이 가장 신뢰할 수 있고 선호되는 방법입니다.

브레이크아웃의 빈도를 효과적으로 줄이기 위한 제어 시스템은 CC 금형에 계측기를 설치하여 개발되었습니다. 초기에 이러한 계측은 금형 수차 온도를 기반으로 했습니다. 이 방법은 나중에 금형 물 데이터를 사용하여 금형 열 전달 관계를 계산하여 개선되었습니다. 그러나 이 감지에서는 열 제거의 점진적인 감소로 인한 탈주로 제한되었습니다.

나중에 스티킹 유도 브레이크아웃이 증가하고 주류가 되었을 때 보다 직접적인 기술을 기반으로 하는 시스템이 개발되었습니다. 이러한 기술에서 몰드/스트랜드 마찰은 가속도계, 로드 셀 및 스트레인 게이지로 측정됩니다. 이러한 시스템은 일부 고착 사건을 성공적으로 감지했지만 일부 잘못된 경보도 제공했습니다.

시스템은 열유속 센서(내장형 열전대)를 사용한 국부적 열 모니터링을 위해 추가로 수정되었습니다. 이러한 시스템은 스티커 파손을 감지하고 방지하는 보다 효과적인 방법으로 입증되었습니다. 와전류 금형 레벨 감지와 결합된 열전대 기반 스티커 감지는 높은 주조 속도에서도 높은 이탈 안전성을 제공하는 것으로 나타났습니다.

현재 초점이 바뀌었고 더 이상 조기에 브레이크 아웃을 감지하는 것이 아니라 열 발산 및 강철 셸과 CC 금형 사이의 접촉을 모니터링하는 데에만 중점을 두고 있습니다. 따라서 개별 CC 금형에 많은 수의 온도 센서가 장착되는 것은 드문 일이 아닙니다. 이 많은 수의 센서에는 상당한 양의 케이블링과 커플링이 필요하므로 상당한 투자가 필요합니다. 또한 상당한 유지 관리 비용이 발생합니다.