KR101239537B1 - Method for deceasing a depression of strip surface by optimization a deposition depth in submerged entry nozzle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐라이트계 스테인레스강 연속주조 시 등축정 향상을 위하여 스트랜드 EMS(Electro Magnetic Stirrer) 가동시킬 때, 몰드 레벨을 안정화시킬 수 있는 침지노즐의 침적깊이 최적화에 의한 주편 표면 결함 저감 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 페라이트계 스테인레스강의 연속주조에 있어서, 주조속도, 주편 폭 및 EMS의 전류값에 따른 침지노즐의 최적 침적깊이를 하기 식에 의해 제어하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for reducing flaw surface defects by optimizing the deposition depth of an immersion nozzle capable of stabilizing a mold level when the strand EMS (Electro Magnetic Stirrer) is operated to improve isotropic crystals during continuous casting of wastelite-based stainless steel. . In the continuous casting of the ferritic stainless steel according to the present invention, the optimum deposition depth of the immersion nozzle according to the casting speed, the slab width and the EMS current value is controlled by the following equation.
d(㎜) = a1 + a2 * V(m/min) + a3 * I(A) + a4 * w(㎜)d (mm) = a1 + a2 * V (m / min) + a3 * I (A) + a4 * w (mm)
(d = 침지노즐의 침적깊이, V = 주조속도, I = EMS 전류값, w = 주편 폭,(d = depth of immersion nozzle, V = casting speed, I = EMS current value, w = cast width,
a1, a2, a3 및 a4는 각각 설비에 따라 변경될 수 있는 파라메타)a1, a2, a3 and a4 are parameters that can be changed according to the equipment, respectively)
이러한 구성에 의하여, 침지노즐의 침적깊이를 제어하여 몰드 레벨을 안정화시킴으로써, 연속주조에 의해 제조되는 주편의 불량률을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.By such a configuration, by controlling the deposition depth of the immersion nozzle to stabilize the mold level, it is possible to reduce the defective rate of the cast produced by continuous casting to improve productivity.
침지노즐, 침적깊이, 몰드 레벨, 연속주조, EMS Immersion nozzle, depth of deposition, mold level, continuous casting, EMS
Description
도 1은 종래의 연속주조 공정이 진행 중인 몰드 내 상황을 나타내는 개략적인 단면도.1 is a schematic cross-sectional view showing a situation in a mold in which a conventional continuous casting process is in progress.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속주조기를 나타내는 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 침지노즐의 침적깊이 제어 시 몰드 레벨 변동지수를 나타내는 그래프.Figure 3 is a graph showing the mold level variation index during the depth control of the immersion nozzle according to an embodiment of the present invention.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣♣ Explanation of symbols for the main parts of the drawing ♣
33 : 슬라이딩 게이트 노즐 34 : 턴디쉬33: sliding gate nozzle 34: tundish
35 : 침지노즐 36 : 몰드35: immersion nozzle 36: mold
37 : 토출구 38 : EMS37: discharge port 38: EMS
본 발명은 침지노즐의 침적깊이 최적화에 의한 주편 표면 결함 저감 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폐라이트계 스테인레스강 연속주조 시 등축정 향 상을 위하여 스트랜드 EMS(Electro Magnetic Stirrer)를 가동시킬 때, 침지노즐의 침적깊이를 제어하여 몰드 레벨을 안정화시킬 수 있는 침지노즐의 침적깊이 최적화에 의한 주편 표면 결함 저감 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing the surface defect of cast steel by optimizing the deposition depth of the immersion nozzle, and more particularly, when the strand EMS (Electro Magnetic Stirrer) is operated to improve the equiaxed axis during continuous casting of wastelite-based stainless steel, The present invention relates to a method for reducing slab surface defects by optimizing the deposition depth of an immersion nozzle capable of controlling the deposition depth of the immersion nozzle to stabilize the mold level.
일반적으로 철강제품 생산을 위한 제강공정은 고로 혹은 전기로에서 용탕을 제조한 다음, 정련로에서 용강의 목표하는 조성 및 온도를 확보한 후 용강은 래들에 담기어 연속주조 공정으로 이동된다. 이동된 용강은 연속주조 공정, 즉 턴디쉬를 통하여 수냉되는 몰드에 공급되어 응고가 되면서 주편을 연속적으로 생산하게 된다.In general, the steelmaking process for the production of steel products is produced in the blast furnace or electric furnace, and after securing the target composition and temperature of the molten steel in the refining furnace, the molten steel is transferred to the continuous casting process in the ladle. The moved molten steel is supplied to a mold which is cooled by a continuous casting process, that is, a tundish, thereby solidifying and continuously producing cast steel.
이하에서는 도면을 참조하여 종래의 연속주조 공정이 진행 중인 몰드를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a mold in progress of the conventional continuous casting process will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 연속주조 공정이 진행 중인 몰드 내 상황을 나타내는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a situation in a mold in which a conventional continuous casting process is in progress.
도 1을 참조하면, 용강(14)은 턴디쉬(미도시)로부터 침지노즐(11)을 통해 몰드(13)로 공급된다. 상기 몰드(13)는 내부를 흐르는 냉각수에 의해 냉각되므로 용강(14)은 몰드(13) 벽측으로부터 응고되어 응고셀(16)을 형성한다. 연속주조 시의 몰드(13)의 용강(14) 표면을 통상 몰드 레벨(Mold level)이라고 한다. 한편, 침지노즐(11)로부터 빠져나온 용강(14)은 턴디쉬와 침지노즐(11) 사이의 슬라이딩 게이트 또는 스토퍼에 의해 실시간으로 제어되며, 이에 따라 미세한 변동이 일어나게 된다.Referring to FIG. 1,
일반적으로, 페라이트계 스테인레스강의 연속주조 공정에서는 등축정 확보를 위하여 EMS(Electro Magnetic Stirrer;15)를 가동한다. 이와 같이 생산된 주편에서 페라이트계 스테인레스강의 연속주조 시 발생하는 가장 큰 문제점은 EMS(15) 가동 시에 발생하는 몰드 레벨의 불안정이다.Generally, in the continuous casting process of ferritic stainless steel, EMS (Electro Magnetic Stirrer) 15 is operated to secure equiaxed crystals. The biggest problem that occurs during continuous casting of ferritic stainless steel in the cast steel thus produced is mold level instability that occurs during
일반적으로 침지노즐(11)을 통해 턴디쉬로부터 공급되는 용강(14)은 토출구를 통해 몰드로 빠져나가며 몰드(13)의 양측면부로 강하게 흐르다가 하나는 몰드(13)의 상부로, 다른 하나는 몰드(13)의 하부로 갈라져 흐르게 된다. 몰드(13) 직하에 설치된 EMS(15)의 교반력에 의한 흐름도 하나는 하부로, 다른 하나는 상부로 이동하여 몰드 레벨의 변동을 일으킨다.In general, the
따라서, EMS의 교반력이 세기가 큰 경우 몰드 레벨의 변동이 심하게 되어(변동 폭이 몰드 슬래그의 두께보다 클 경우) 순간적으로 몰드 슬래그의 유입이 단절되어 응고셀로부터 몰드로의 열 전달이 심하게 불균일하게 된다. 이러한 몰드 레벨의 불안정이 심할 때는 몰드 슬래그의 혼입에 의한 스캡 결함을 일으키는 문제점이 있다.Therefore, if the agitation force of the EMS is high, the mold level fluctuates severely (when the fluctuation width is larger than the thickness of the mold slag), and the inflow of the mold slag is momentarily interrupted and the heat transfer from the coagulation cell to the mold is severely uneven. Done. When the instability of the mold level is severe, there is a problem that causes a defect in the cap due to the mixing of the mold slag.
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 고안된 발명으로, 본 발명의 목적은 폐라이트계 스테인레스강 연속주조 시 등축정 향상을 위하여 스트랜드 EMS(Electro Magnetic Stirrer) 가동시킬 때, 몰드 레벨을 안정화시킬 수 있는 침지노즐의 침적깊이 최적화에 의한 주편 표면 결함 저감 방법을 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is designed to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to increase the mold level when operating the strand EMS (Electro Magnetic Stirrer) to improve the equiaxed crystal during continuous casting of the waste-light stainless steel The present invention provides a method for reducing the surface defect of cast steel by optimizing the deposition depth of the immersion nozzle which can be stabilized.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 페라이트계 스테인레스강의 연속주조에 있어서, 주조속도, 주편 폭 및 EMS의 전류값에 따른 침지노즐의 최적 침적깊이를 하기 식에 의해 제어하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, in the continuous casting of ferritic stainless steel according to the present invention, it is characterized by controlling the optimum deposition depth of the immersion nozzle according to the casting speed, slab width and EMS current value by the following equation. .
d(㎜) = a1 + a2 * V(m/min) + a3 * I(A) + a4 * w(㎜)d (mm) = a1 + a2 * V (m / min) + a3 * I (A) + a4 * w (mm)
여기서, d = 침지노즐의 침적깊이, V = 주조속도, I = EMS 전류값, w = 주편 폭을 의미하며, a1, a2, a3 및 a4는 각각 설비에 따라 변경될 수 있는 파라메타이다.Here, d = depth of immersion nozzle, V = casting speed, I = EMS current value, w = slab width, a1, a2, a3 and a4 are parameters that can be changed according to the equipment, respectively.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 침지노즐의 침적깊이 최적화에 의한 주편 표면 결함 저감 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings showing an embodiment of the present invention will be described in detail the slab surface defect reduction method by optimizing the deposition depth of the immersion nozzle according to the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속주조기를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하여 연속주조기를 설명하면, 일반적으로, 연속주조는 용강(31)을 바닥이 없는 몰드(36) 내에서 응고시키면서 연속적으로 뽑아내는 방법으로써, 정사각형, 직사각형, 원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과, 주로 압연용 소재인 슬래브, 블룸, 빌릿 등의 제조에 쓰인다.Referring to Figure 2, the continuous casting machine, generally, continuous casting is a method of extracting continuously while solidifying the
상기 연속주조법에 의한 주조는 턴디쉬(tundish;34), 몰드(mold;36), 2차 냉각대(39), 핀치롤, 절단기로 구성된 연속주조기에서 이루어진다.Casting by the continuous casting method is made in a continuous casting machine consisting of a tundish 34, a
제강 과정에서 정련을 완료한 용강(31)이 담겨있는 래들(30)과 턴디쉬(34) 사이에는 쉬라우딩 노즐(32)이 설치되고, 상기 턴디쉬(34)와 몰드(36) 사이에는 침지노즐(35)이 설치되며, 상기 노즐(32,33)의 상부에는 용강(31)의 유량을 조절하는 유압식 또는 전기식 슬라이딩 게이트(sliding gate) 노즐(33)이 장착되고, 상기 침지노즐(35)은 하부에 토출구(37)를 형성하며, 그 토출구(37)를 통하여 용강(31)이 몰드(36) 내로 유입되므로, 상기 침지노즐(35)의 형태, 재질 및 설치방법은 주조 작업성 및 주편의 품질에 지대한 영향을 미치는 것이다. 또한, 페라이트계 스테인레스강의 연속주조 시에 등축정 확보를 위하여 EMS(Electro magnetic stirrer)를 가동한다.A
상기 턴디쉬(34)는 래들(ladle;30)로부터 용강(31)을 받아 이를 몰드(36)로 공급해주는 용기로서, 상기 턴디쉬(34)에서 몰드(36)로 공급되는 용강(31)의 속도 조절, 각 몰드(36)로 공급되는 용강(31)의 분배 및 저장, 그리고 슬래그 및 비금속 개재물(용강에 포함된 불순물)의 분리 등이 이루어진다. 이때, 몰드(36) 내 용강(31)의 흐름은 주편의 품질에 큰 영향을 미치며, 용강(31)의 산화 및 질화를 방지하기 위해 용강(31)이 공기에 노출되지 않도록 해야 한다.The tundish 34 is a container for receiving the
따라서, 턴디쉬(34) 출구에 침지노즐(35)을 설치하고, 그 끝을 몰드(36) 내의 용강(31)에 넣어 몰드(36) 내 용강(31)의 흐름을 제어하고, 용강(31)이 공기에 노출되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, an
즉, 용강(31)의 주조에 사용되는 침지노즐(35)은 강의 연속주조 시 턴디쉬(34)와 몰드(36) 사이에 설치되어 용강(31)의 산화 및 질화를 방지하고, 용강(31)의 몰드(36) 내 흐름을 제어하여 주조된 주편의 품질을 높이는 역할을 하는 것이다.That is, the
또한, 연속주조기의 몰드(36) 내 용강(31) 유동 형태는 탕면 거동의 안정에 의한 몰드제의 혼입방지 및 주편 품질의 균일 냉각능력 확보, 몰드제의 유입에 의한 브레이크 아웃 방지 등에 영향을 받는다. 따라서, 연속주조 시 안정적인 조업을 위해서는 몰드 레벨의 유동 형태를 엄격하게 확보하는 것이 필수적이며, 이를 위해 본 발명에서는 하기의 수학식 1을 통해 침지노즐(35)의 침적깊이를 제어한다.In addition, the flow of
본 발명에 따르면 EMS(38)는 연속주조 시 강력한 전자장 교반을 가하여 결정립 미세화, 편석 감소, 등축정률 향상 등 주조조직의 건전성을 개선할 수 있는 기술이며, 용강(31)에 접촉하지 않고 유동을 부여할 수 있다. 전자교반 연속주조 방법에는 수직식과 수평식이 있으며, 금속의 용해나 주조 공정에 광범위하게 쓰인다.According to the present invention, EMS (38) is a technology that can improve the integrity of the casting structure, such as crystal grain refinement, segregation reduction, improved equiaxed crystallization by applying a strong electric field stirring during continuous casting, imparting flow without contacting the
EMS(38)에 의한 유동은 결과적으로 용강(31)의 화학 조성이나 온도를 균일하게 한다. 이로 인해 용해 공정에서는 합금화에 소요되는 시간이 단축되고, 상ㆍ하 교반장치 같은 경우에는 온도 편차가 감소하여 궁극적으로는 용해에 소요되는 에너지를 절감시키는 효과를 얻는다.Flow by EMS 38 results in a uniform chemical composition or temperature of
본 발명에서는 페라이트계 스테인레스강의 연속주조에 있어서, 주조속도를 0.8, 1.2로 변경하면서 각각의 주조속도에 대해 EMS 전류를 700A, 900A로 변경하면서 시험을 하여, 하기 수학식 1에 의해 각각의 조건에서의 임계 침적깊이를 구했다.In the present invention, in the continuous casting of ferritic stainless steel, the casting speed is changed to 0.8 and 1.2, and the EMS current is changed to 700A and 900A for each casting speed, and the test is performed under the following equation (1). The critical deposition depth of is obtained.
여기서, d, V, I, w는 각각 침지노즐(35)의 침적깊이, 주조속도, EMS 전류값, 주편 폭을 나타낸다.Here, d, V, I, w represent the depth of deposition of the
상기 수학식 1에 의하면, 몰드 레벨을 안정시킬 수 있는 최적의 침지노즐(35)의 침적깊이는 주조속도, EMS 전류값, 주편 폭에 따라 증가시켜야 하며, 이때 EMS(38) 설비의 위치 및 개수 등에 따라 발생하는 교반력은 달라지기 때문에 일반화하는데 사용하지는 못하지만, 수학식 1의 관계에 의해 최적의 침적깊이 관계를 구할 수 있다.According to Equation 1, the deposition depth of the
이하, 본 발명의 실시예를 통해서 구체적인 효과를 설명한다.Hereinafter, specific effects will be described through examples of the present invention.
<실시예 1>≪ Example 1 >
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 침지노즐의 침적깊이 제어 시 몰드 레벨 변동지수를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a mold level variation index when controlling the depth of immersion nozzle according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전술한 주조속도 및 EMS 전류값을 430 스테인레스강의 연속주조시 적용한 몰드 레벨의 변동을 볼 수 있다. 종래와 본 발명에 의해 도출된 침적깊이를 비교한 결과, 종래재의 몰드 레벨 변동지수는 약 0.75인 반면, 발명재의 몰드 레벨 변동지수는 약 0.37 정도로 측정되었다. 즉, 종래재에 비해 약 51% 정도 몰드 레벨 변동지수가 감소되었음을 알 수 있다.Referring to Figure 3, it can be seen the variation in the mold level applied to the above-described casting speed and EMS current value during continuous casting of 430 stainless steel. As a result of comparing the deposition depth derived from the conventional method and the present invention, the mold level variation index of the conventional material was about 0.75, while the mold level variation index of the invention material was about 0.37. That is, it can be seen that the mold level variation index is reduced by about 51% compared to the conventional art.
침적깊이를 제어함으로써, 몰드 레벨이 안정화되어 몰드 내부의 폭 방향 열전달이 균일해지며, 일정한 응고셀을 형성할 수 있다.By controlling the depth of deposition, the mold level is stabilized, thereby making the width direction heat transfer inside the mold uniform, and forming a constant solidification cell.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 폐라이트계 스테인레스강 연속주조 시 등축정 향상을 위하여 스트랜드 EMS(Electro Magnetic Stirrer)를 가동시킬 때, 침지노즐의 침적깊이를 제어하여 몰드 레벨을 안정화시킴으로써, 연속주조에 의해 제조되는 주편의 불량률을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, when the strand EMS (Electro Magnetic Stirrer) is operated to improve the equiaxed crystal during continuous casting of waste light-based stainless steel, by controlling the deposition depth of the immersion nozzle to stabilize the mold level, Productivity can be improved by reducing the defective rate of cast steel produced by continuous casting.
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