KR0122299B1 - 브레이크 아웃 발생방지를 위한 방향성 전기강판용 연속주조 주편의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방향성 전기강판용 연주주편 제조시, 용존수소 및 주형의 냉각속도를 제어하므로서, 주조속도와 관계없이 안정된 연주작업을 실시할 수 있는 브레이크 이웃 발생방지를 위항 방향성 전기강판용 연주주편의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 방향성 전기강판용 용강을 2단계 진공처리하고, 진공처리된 용강을 턴디쉬를 통해 주형에 주입하여 연속주조 주편을 제조하는 방법에 있어서, 상기 주형에 주입되는 용강중의 용존수소량 8ppm이하로 제어하고, 상기 연속주조주편의 이동속도가 1.0m/분 이상일때는 주형의 장변에 3800-4200ℓ/분, 단변에 550-65ℓ/분의 냉각수량의 투입함을 포함하여 구성되는 브레이크 아웃 발생방지를 위한 방향성 전기강판용 연주주편의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

브레이크 아웃 발생방지를 위한 방향성 전기강판용 연속주조 주편의 제조방법

제1도는 브레이크 아웃이 발생된 방향성 전기강판용 연주주편의 단면을 나타내는 모도.

제2도는 (가)는 제1도의 연주주편에서 채취된 응고된 주형용제막의 단면을 나타내는 모식도.

(나)는 브레이크 아웃 발생이 없는 연주주편에서 채취된 응고된 주형용제막의 단면을 나타내는 모식도.

제3도는 통상적인 방향성 전기강판용 연속주조의 진공처리시 진동도에 따릉 용강주의 용존수소량과의 관계를 나타내는 그래프.

제4도는 통상적인 연속주조 주형의 개략도.

제5도는 본 발명에 따른 열전대가 설치된 연속주조 주형의 개략도로서,

(가)는 주형용제층이 정상인 경우,

(나)는 주형용제층의 두께가 높은 경우,

(다)는 주형용제층의 두께가 얇은 경우를 나타냄.

제6도는 연속주조중 제5도의 각 경우에 상응되는 열전대의 온도변화를 나타내는 그래프.

본 발명은 철심재료등에 사용되는 방향성 전기강판용 연소주조주편의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속주조시 브레이크 아웃(break-out)발생방지를 위한 연속주조주편의 제조방법에 관한 것이다.

통상 연속주조에 의한 방향성 전기강판 제조시 발생되는 조업사고중의 하나인 주형직하에서 응고층이 파단되면서 용강이 유출되는 현상을 주편터짐(이하, '브레이크아웃'이라고 칭함)이라고 한다. 브레이크 아웃이 발생되면 작업의 중단으로 인한 생산성 저하 및 연속주조 주편(이하, '연주주편이라고도 칭함)량의 손실 뿐 아니라 주형직하의 주주설비내의 주편이 정제되고, 주편지지롤 및 설비에 지금이 부착되기 때문에 이를 제거하기 위하여 많은 인원과 시간이 소요되므로 사고중 피해가 가장 큰 것이다. 물론 용강중에 값비싼 합금류의 첨가량이 많은 용강에서 사고가 발생하면 그에 따른 금액의 손실은 더욱 커진다.

특히, 합금철의 첨가량이 가장 많은 강종중 하나인 방향성 전기강판은 응고층의 열간강도가 타강종에 비하여 취약하기 때문에 브레이크 아웃이 가장 쉽게 발생한다. 또한, 방향성 전기강판의 열간압연공정은 가열온도 및 압연조건이 타강종과 매우 다르기 때문에 타강종과 혼합하여 편성할 수 없고 연주주편은 열간상태에서 열간 가열로에 직송 장입되어야 하기 때문에 연주에서 브레이크아웃과 같은 사고가 발생되면 주편의 생산이 불가능하고 이로 인해 압연공장도 자연히 생산을 할 수 없는 형편이 된다. 따라서, 방향성 전기강판 제조시 연주주편에 발생되는 브레이크 이웃을 방지하기 위하서는 종래의 연속주조공정을 자세히 고찰할 필요가 있다.

먼저, 통상적인 고자소밀로를 갖는 방향성 전기강판의 제조시 방향성 전기강판에는 3% 정도의 Si 이외에도 자석을 향상시키기 위하여 Mn, Al, N, S, Sn, Cu 등의 여러가지 합금원소가 첨가되며, 이 중 Si는 전로에서 래들로 출강되면서 출강류와 함께 Si합금철로 투입된다. 또한, 방향성 전기강판은 합금성분 및 용강중 용존가스량을 조정하기 위하여 진공처리를 실시한다. 토상 진공처리의 주요한 목적중의 하나는 용강중 수소를 제거하는 것으로서, 수소는 고진공상태에서 2ppm까지 제거할 수 있다. 종래에는 진공처리시 2단계로 나누어 실시하였는데, 1단계는 2torr 정도의 고진공 상태에서 주로 Si, Mn 합금성분을 미세 조정하고, 2단계는 25torr정도의 진공상태에서 C, Al, N, Sn, S, Cu 함량을 미세조정하여 성분을 맞추는 방법을 사용하였다. 그러나, 종래의 방법은 고진공처리후 2단계의 저진공 상태에서 합금철을 투입하므로서 합금철에 함유된 수분으로 인해 용강중 용존될 수 있는 수소를 완전히 제거할 수 없는 문제를 가지고 있었다.

그 다음, 상기 진공처리에 의해 성분 조절이 완료된 용강을 턴디쉬를 경유하여 연속 주조를 실시 주편을 제조하게 되는데, 일반적으로 턴디쉬는 주조완료후 소량의 용강을 남겨놓고 지금고리를 삽입한 후 턴디쉬 수리장으로 보내지게 된다. 이때, 수리장에서는 턴디쉬에 냉각수를 뿌려 지금충을 턴디쉬로 부터 이탈시켜 제거시키는 데, 이러한 냉각수 분사과정에서 턴디쉬에 남아있는 내화물에 냉각수가 침투된다. 침투된 수분은 턴디쉬를 가열하는 중에도 쉽게 제거되지 않아 연속주조시 턴디쉬내 용강에 수소형태로 용존할수 있는 원인이 되는 문제점을 가지고 있다.

이후, 연속주조시 용강은 턴디쉬로부터 주형으로 주입되어 일정한 형태로 주조되는데, 이때 주형에는 냉각수가 공급되면서 용강으로부터 열을 빼앗아 응고층이 형성된다.

물론 주형내 응고층의 두께는 냉각수량이 증가될수록 두꺼워지는 경향을 나타낸다. 종래 기술에 의하면 이러한 냉각수는 주형으로 들어오는 냉각수와 나가는 냉각수의 온도차이를 5 내지 6℃로 일정하게 유지하는 방법으로 냉각수량을 제어하였다.

그러나, 방향성 전기강판의 경우 주조를 시작하면 주조속도가 바로 0.3m/분이 되고 시간이 어느 정도 경과하면 단계적으로 속도를 증가시켜 1.0m/분의 일정속도로 주조가 진행된다. 주조속도가 증가하게 되면 동일한 냉각수량이 공급되는 조건에서는 응고층이 얇아진다. 또한 주조속도의 변화와 함께 주형내의 용강높이가 갑자기 변화하게 되며 이로 인해 주형과 주편 사이로 유입되는 주형용제의 공급이 불안정한 상태로 변하여 응고층의 파단이 되기 쉬운 조건이 될 수 있다.

종래의 방법에 의할 경우 냉각수 온도는 보호관에 둘러쌓여 있는 센서에 의해 감지되기 때문에 주조속도 증가로 실제 냉각수 온도가 상승되고 1분 이상 경과해야 온도가 감지된다. 따라서 측정된 온도를 기준으로 냉각수량을 변동시키기 때문에 브레이크 아웃이 발생하기 쉬운 조건이 경과한 이후 냉각수를 증가시키는 문제점이 있다.

한편, 주형용제의 의한 브레이크 아웃은 주형과 주편 사이 윤활력이 저하되면 발생하기 쉽다. 주형용제의 가장 큰 역활중 하나의 주형과 주편 사이 윤활을 원할하게 해주는 것이다. 종래의 윤활을 평가하는 수단으로는 주형용제의 소모량을 측정하므로서 주형과 주편 사이의 윤활막 두께를 환산하는 방법과 주형용제의 점도를 측정하므로서 윤활을 평가하는 방법이 있었다. 실제 주형용제의 종류에 따라서는 조업조건의 변동으로 인하여 주조중 갑자기 윤활력을 상실하는 경우가 발생하기도 한다.

그러나, 종래와 같이 소모량을 측정하는 방법은 주조종료후 용제 사용량을 합산, 측정하는 것이기 때문에 주조중 소모량 즉, 윤활력의 변화를 전혀 알 수 없는 문제점을 가지고 있고, 점도를 측정하는 방법은 조업의 다양한 조건을 전부 보상할 수 없기 때문에 실제 이용하는 한계가 있다 . 따라서, 방향성 전기강판 주조조건에서 적합한 주형용제를 보다 과학적으로 선별할 수 있는 방법이 필요하다.

이에 본 발명자들은 종래의 방향성 전기강판용 연속주조시 브레이크 아웃 발생의 원인들을 면밀히 검토하고, 이를 방지하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 방향성 전기강판용 연주주편 제조시, 용존수소 및 주형의 냉각속도를 제어하므로서, 주조속도와 관계없이 안정된 연주작업을 실시할 수 있는 브레이크 아웃 발생방지를 위한 방향성 전기강판용 연주주편의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 방향성 전기강판용 용강을 2단계 진공처리하고, 전공처리된 용강을 턴디쉬를 통해 주형에 주입하여 연속주조주편을 제조하는 방법에 있어서, 상기 주형에 주입되는 용강중의 용존수소량을 8pp 이하로 제어하고 상기 연속주조 주편의 이송속도가 1.0m/분 이상일때는 주형의 장변에 3800-4200ℓ/분, 단변에 550-650ℓ/분의 냉각수량을 투입함을 포함하여 구성되는 브레이크아웃 발생방지를 위한 방향성 전기강판용 연주주편의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 용존 수소량의 제어시 용존수소량을 1,2단계 진공처리를 모두 2torr이하의 고진공하에서 실시하고, 턴디쉬에 잔존하는 지금 제거를 위해 분사되는 냉각수량을 400ℓ이하로 제어하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 주형내의 용강면을 기준으로 ±30mm 범위가 되는 위치와 주형출구로부터 100-150mm되는 위치에 열전대를 주형내의 동판에 삽입하여 주형용제의 윤활정도를 제어하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

우선 방향성 전기강판용 연주주조시 자주 발생하는 용강중 용존수소에 의한 브레이크 아웃 발생원인부터 살펴본다.

제1도는 브레이크 아웃이 발생한 방향성 전기강판의 주편을 표충부에서 약10mm두께로 절단한 모식도로서, 제1도에서 나타난 바와같이, 직경 1mm정도의 수많은 기공(1)이 주편 내부에 존재함을 알 수 있다. 이러한 기포는 용강에 용존된 가스성분이 온도의 감소 및 상변태에 따른 용해도 감소로 가스로 바뀌고, 이 가스가 응고시 성장하는 수지상정 사이로 방출된 관상 기포이며 기포를 생성한 가스 성분은 분석결과 수소로 밝혀졌다.

그러면 이러한 수소가스가 왜 브레이크 아웃의 원인으로 제공되는지 알 필요가 있다.

제2도(가)는 제1도에 주편에서 채취한 응고된 주형용제막의 단면도이고, (나)는 정상 주조시 채취한 주형용제막의 단면도이다. 제2도 (가)에서 알 수 있는 바와같이, 브레이크 아웃이 발생한 주형용제 내부에는 수많은 미세한 기포(1)가 존재하며 그 기포(1)를 중심으로 결정(2)이 생성, 전단면에 걸쳐 결정이 성장되어 있음을 보여준다. 이와 같이 용제막 단면에 결정화가 이루어지면 주형과 주편간에 윤활을 할 수 있는 유리질(3)이 없어져 마찰력이 증가하기 때문에 방향성 전기강판과 같이 강도가 취약한 응고층은 쉽게 파단될 수 있는 조건을 갖추게 된다. 그러나, 정상주조시에 채취한 용제막(나)은 단면의 60%이상이 유리질로 구성되어 충분한 윤활작용을 할 수 있게 된다. 다시 말하면 용강중 수소농도가 높으면 응고가 진행되면서 용존된 수소가 포화도에 도달하여 가스로 바꾸어 응고층을 관통하는 기포(1)가 형성된다. 이 수소는 주형용제내의 유리질(3)로 들어가고 불균일 핵생성의 원천으로 작용, 유리질(3)내에 결정핵이 생성, 성장하면서 유리질이 없어지게 되고 윤활력을 상실하게 되므로서 브레이크 아웃이 발생하는 것이다.

따라서, 이와 같이 주형용제에 침투하여 결정화를 조장하는 용강중의 수소는 가능한한 낮추는 것이 바람직한데, 만일 주형에 주입되는 용존 수소농도가 8ppm 이상이 되면 응고중 수소가 기포상태로 발생되어 주형용제막의 윤활성이 상실되므로서 브레이크 아웃이 발생되므로, 주형에 삽입되는 용존 수소 농도는 8ppm이하로 제어하는 것이 바람직하다.

이러한 용존 수소농도를 8ppm이하로 제어할 수 있는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

일반적으로, 용강중의 수소는 수분이 함유된 합금철, 용재 혹은 내화물로부터 생성되며, 방향성 전기강판은 합금철이 다량 첨가되기 때문에 전공처리를 하기전 수소농도는 통상 평균 10ppm정도이다. 진공처리를 실시하면, 제3도에서 보는 바와같이, 수소가 제거되게 되는 데, 25torr정도의 저진공도에서는 5ppm까지 제거가 가능하고, 2torr의 고진공하에서 2ppm수준까지 제거할 수 있다. 그러나, 이렇게 진공처리된 용강이 연주에 도착하여 턴디쉬를 통과하게 되면 턴디쉬 내화물에 잔류하는 수분으로 인하여 수소농도가 증가하게 되는데, 조사결과 그 증가량은 4.5ppm이상 수준이다. 즉, 용강을 25torr정도에서 진공처리를 하고, 턴디쉬를 경유한 후 주형에서 응고가 시작되는 용강에는 9.5ppm이상의 용존수소를 가지게 된다. 특히, 방향성 전기강판은 자성을 증가시킬 목적으로 용강에 질소를 75내지 90ppm정도 함유하기 때문에 응고시 수소로 인해 기포가 생성되는 조건은 용강에 함유된 전체 가스량에 의존한다. 즉, 용강에 용존할 수있는 가스성분은 산소, 질소, 탄산가스, 수소등이며 산소와 탄산은 용강을 탈산하는 과정으로 거의 일정한 값을 가지게 되기 때문에 수소가 기포로 될 수 있는 조건은 질소의 양에 의존하게 된다. 질소가 30 내지 50ppm정도 함유되는 일반적인 용강과 달리 방향성 전기강판은 질소의 농도가 높기 때문에 수소는 보다 낮은 농도에서도 기포로 변할 수 있다.

종래에는 질소를 제어하기 위하여 1단계 고진공 처리후 질소함금철을 투입하고, 질소가 제거되지 않는 범위내에서 2단계의 저진공처리르 실시하였다. 그러나, 이와 같은 처리방법은 질수합금철내에 함유된 수분에 의한 질소가 제거되지 않은 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 고진공처리에 의해 손실되는 질소의 양을 진공도 및 진공처리 시간에 따른 시험을 통하여 밀 설정한 후, 질소합금철의 투입량을 그 만큼 중량 투입하며 질소 함유량을 적정치로 제어하고 종래 고진공과 저진공의 2단계로 나누어진 진공처리를 2단계 모두 고진공 처리를 실시하므로서, 연속주조를 하기전 용강중 수소농도를 4ppm이하 수준으로 저감시키는 방법을 이용한다.

또한, 턴디쉬의 내화물에 함유된 수분은 턴디쉬의 수분제제를 용이하게 하기 위하여 살포되는 냉각수의 양을 종래 1500liter이상 사용하던 것을 400liter이하로 낮추어 턴디쉬 내화물의 수분함량을 원천적으로 최소화시키므로서 턴디쉬를 경유하는 용강에서의 수소농도 증가양을 4ppm이하로 유지하여 용강중 수소에 의한 기포발생을 억제할 수 있다. 특히, 턴디쉬 내화물 수분함량을 보다 낮추기 위해서는 주조가 완료된 직후 턴디쉬에 잔류하는 지금과 슬래그만 세척후, 바로 예열한 다음 주조를 설시하는 열간 재사용 방법을 사용하면 용강중 수소 감소에 보다 효과적이다. 열간재사용은 냉각수를 전혀 사용하지 않기 때문에 턴디쉬에서 필수적으로 사용하는 보온재에 함유된 수분으로 인한 용강중 수소함량 증가 2ppm정도를 제외하고는 전혀 용강중 수소농도 증가가 없다.

이상과 같이 용강중 수소농도를 기포발생 임계 농도인 8ppm 미만으로 낮추므로서 통상적인 방향성 전기강판 브레이크 아웃 원인중의 한가지를 해결할 수 있지만, 방향성 전기강판 주조시 주조속도의 증가 직후 브레이크 아웃이 자주 발생하는 경향이 있다.

통상 주형을 통과하는 냉각수의 입측과 출측의 냉각수 온도는 냉각수량이 일정한 경우 단위 시간당 주형을 통과하는 용강량, 즉 주소속도에 따라 증가하게 된다. 다시 말하면 주조속도 증가시 이에 비례하여 예를 들면, 주편의 이동속도를 1.0m/분 이상으로 하는 경우 주형내 응고층의 두께가 얇아져 브레이크 아웃이 용이하게 발생할 수 있는 조건이 된다. 그러나 종래에는 냉각수 입출측의 온도를 읽은 후 그 온도가 일정하게 유지하도록 냉각수량을 조절하는 방법을 사용하는데, 이러한 방법을 주조속도 증가로 인한 응고층의 두께가 이미 얇아진 이후 온도계를 통하여 주형 출측 온도가 증가하는 것을 감지한 이후 냉각수량을 증가시키기 때문에 본질적으로 브레이크 아웃을 방지할 수 없었다.

특히, 주조속도 증가시 일시적으로 주형에 공급되는 용강량 증가로 인하여 주형내 용강높이가 변화하는데, 이때 주형용제는 응고가 처음 시작하는 위치에서 주형의 진동과 함께 주형, 주편 사이로 스며들어가 윤활을 하게 된다. 그러나, 갑자기 용강높이가 변화하는 경우, 특히 용강 높이가 증가하는 경우에는 응고가 처음 시작하는 위치를 용강이 채워 들어오기 때문에 주형용제가 주형, 주편 사이로 스며들어가 윤활을 할 수 없는 조건이 발생한다. 따라서, 냉각수 온도를 일정하게 유지하는 종래의 방법은 주조속도 증가로 인해 응고층 두께도 얇고 주형과 주편 사이의 주형용제막 공급도 원활하지 않는 상황하에서 냉각수의 양도 부족하기 때문에 브레이크 아웃이 용이하게 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 주편의 이동속도가 1.0m/분 이상으로 되는 경우에는 종래의 냉각수 투입량보다 그 절대량이 많으면서 항상 일정량 즉, 슬래브 연주주형 장변의 경우 3800-4200, 단변의 경우는 550-650liter/분 정도의 냉각수를 계속하여 주형에 투입하므로서 주형낸 응고층의 두께를 증가시켜 주조속도 변화에 기인하여 주형 용제의 공급이 불안정한 조건에서도 응고층의 파단을 방지할 수 있도록 하였다.

그러나, 주조속도가 1.0m/분 이상으로 될때 냉각수량을 본 발명의 조건범위보다도 감소시키면 근복적으로 연주속도 증가에 따른 브레이크 아웃을 방지할 수 없음은 물론 냉각수량을 본 발명의 조건보다 증가시키면 응고층은 더욱 두꺼워질 수 있고 특히 주편의 모서리부는 장변과 단변으로부터 동시에 냉각을 받아 응고가 진행되므로 과냉각이 일어날 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 방향성 전기강판 주편은 모서리가 과냉되면 모소리크랙이 쉽게 발생한다. 일반강 주편은 모서리랙이 발생해도 이를 용삭하여 제품으로 사용할 수 있지만 제품실수율은 감소하므로 일반강에서도 이는 극력 억제해야 한다. 그러나, 방향성 전기강판 주편은 열간상태에서 압연 가열로로 직송되기 때문에 크랙이 발생하면 그 주편은 바로 스크랩이 될 수 밖에 없다. 즉, 모서리 크랙은 브레이크 아웃 만큼 실공정에서 피해가 큰 사고인 것이다. 따라서 주형 냉각수량은 본 발명의 조건범위로 하는 것이 가장 최적이다.

이와 같이, 본 발명에 따라 용강이 주입되는 순간 용존 수소량을 8ppm 이하로 제어하고, 주형의 장단변의 냉각수량을 적절히 제어하면 최종 방향성 전기강판용 연주주편에 발생되는 브레이크 아웃을 종래보다 훨씬 적은 수준인 1.0% 이하로 관리할 수 있다.

한편, 주형과 주편간에 공급되어 윤활 역활을 하는 주형 용제막은 제2도에서 설명한 바와 같이, 용강중 수소농도등의 여러가지 요인에 의해 주조중 그 성질이 변하여 본래의 윤활력을 상실할 수 있다.

즉, 전술한 바와 같이, 수소가 주형용제에 침투되어 결정화를 조장하면 주용용제의 윤활력이 상실되고 주형과 주편 사이로 스며들어가 소모되는 주형용제의 양이 감소하게 된다. 그러나, 현재까지 이와같은 소모량의 변화를 계측할 수 있는 방법이 없기 때문에 브레이크 아웃이 발생하고 난 후, 주편과 주형용제막을 조사한 이후에라야 수소등으로 인한 브레이크 아웃이 발생하였음을 알게 되므로 상기 주형용제의 소모량에 따른 윤활정도를 간접적으로 측정할 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명은 용존수소량 및 주형의 냉각수량이 적절한 제어방법과 함께 주형내의 동판에 열전대를 삽입하여 주형용제의 윤활정도를 간접 측정함으로서, 보다 효과적인 브레이크 아웃의 발생을 방지하기 위한 방향성 전기강판용 연주주편을 제공할 수 있는데, 이를 설명하면 다음과 같다.

최근의 슬래브 연주주형은 제4도와 같이, 주형내 용강 높이를 감지할 수 있는 센서(10)가 부착되어 있으며 주조중 이 측정치를 근거로 주형에 들어오는 용강량을 스토퍼 혹은 슬라이딩 게이트로 조절, 주형에서 일정한 높이를 유지하면서 주조가 진행된다. 용강높이 감시센서(10)는 여러가지 종류가 개발되어 있으며 통상적으로는 그중 감마선 방식의 것을 사용한다. 실제 주조시 감마선은 주형내 용강(20)과 용강 위에 도포된 주형용제(30)를 구분하여 감지할 수 없기 때문에 계측된 주형내 용강 높이는 실제 용강 높이와 주형 용제의 높이가 합산된 값이다.

따라서, 실제 용강 높이를 감지할 수 있는 센서가 주형에 부착되어 있으면 용강과 주형용제의 높이를 동시에 계측할 수 있게 된다. 이를 위해 본 발명에서는 제5도에 도시된 바와 같이, 용강높이를 감지할 수 있는 센서로는 주형 상단에 삽입된 열전대(40)을 이용한다. 상기 열전대(40)는 등판(50)상부로부터 구멍을 뚫어 삽입할 수 있고 동판(50)을 고정하는 볼트 내부에 구멍을 뚫어 삽입할 수도 있으며, 삽입위치는 통상 주조시 주형에 용강이 채워지는 높이를 기준으로 ±30mm 범위 이내로 설치함이 바람직하다. 제4도 및 제5도에 미설명 부호 60은 주형을 냉각시키는 역활을 하는 수냉자켓이다.

이와 같이 열전대를 설치하면 주형용제의 변화량을 용이하게 파악할 수 있다. 즉, 제5도(가)와 같이 정상적인 두께로 주형용제(30)가 도포된 경우에는 제6도(가)에서 나타난 바와 같이 용강높이, 실제는 용강과 주형용제를 합산한 높이가 일정하게 유지될 수 있도록 주형으로 들어오는 용강량과 주조속도를 조정하여 주조중 일정한 주형용제와 용강높이를 유지하고 있다. 그러나, 실제 주조중에는 제5도의 (나)나 (다)와 같이, 주형용제 높이가 정상적인 경우와 달리 변화할 수 있으며, 이에 따라 열전대의 온도가 제6도의 (나) 및 (다)와 같이 정상치 대비 높거나 낮게 나온다. 이러한 온도 값으로 주편과 주형의 윤활력을 평가할 수 있다. 다시말하면 정상적인 주조시에는 (가)와 같이 용제의 투입량과 소모량이 균형을 갖추기 때문에 주형용제는 주조중 일정높이를 유지할 수 있게 된다. 그러나, 주형용제의 성질 변화, 즉, 수소기포의 침투 등으로 인하여 용제막의 결정화기 촉진되거나 용강중 비금속개재물을 많이 흡수하여 용제의 점도가 높아지면 주형과 주편으로 스며들어가 소모되는 양이 감소되게 된다. 그리고 투입되는 양은 일정하기 때문에 투입량과 소모량과의 균형이 무너져 주형 용제의 높이는 계속 증가하게 된다. 따라서 감마선 센서(10)만을 사용하는 종래의 방법의 경우에는 주형용제의 높이는 용강 높이로 감지하므로 주형용제의 높이가 증가하는 반면, 용강높이는 계속 저하하게 된다. 다시 말하면, 정상 주소시 용강과 같은 높이가 되도록 주형에 삽입된 열전대(40)로 부터 용강은 점차 거리가 멀어지면서 온도가 감소하게 된다. 이에 반하여 본 발명에서는 주어진 주형 용제의 투입량과 수모량에 대하여 계산과 조업경험으로 위험치를 설정하여 입력해두면 조업자가 열전대온도만 읽어 보더라도 윤활력이 저하되는 상황을 알 수 있게 되므로서 주형용제의 교체 혹은 주조속도 감소등의 조치를 통하여 브레이크 아웃 발생을 미리 예방할 수 있다.

한편, 주형용제에 따라서는 원료의 불균일 혼합 혹은 용융도중 원료로부터 방출되는 가스등으로 인하여 주형내 위치에 따라 국부적으로 용융이 불균일한 현상이 발생하여 주조중 주편간으로 용제막의 유입이 갑자기 차단될 수 있다. 이러한 주형용제를 사용하면 브레이크 아웃이 쉽게 발생할 수 있기 때문에 가능한 다른 용제로 교체해야 하나, 종래 방법으로는 이러한 주형 용제를 구별할 방법이 없었다.

이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 주형 하단부 즉, 주형 출구에서 약 100 내지 150mm 정도 높이 위치에 전술한 방법과 동일한 방법으로 열전대를 삽입하여 주형용제의 유입상항을 살펴보므로서, 이러한 주형용제를 효과적으로 선별할 수 있는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

통상 주형용제는 구리로 만들어진 주형에 대비하여 열전도도가 상당히 낮고 더우기 공기의 열전도는 주형용제보다 더욱 낮다. 만일 주형과 주편 사이에서 주형 용제의 유입이 차단되면 그 자리에 공기가 스며드는데, 이 경우 주형에 의한 주편의 냉각이 주형, 주편 사이의 공기틈으로 인해 방해받기 때문에 응고층에서의 응고가 지연되는 현상이 발생한다. 이러한 응고의 지연은 응고층의 두께를 얇게 형성하므로 브레이크 아웃 발생할 수 있는 가장 큰 용인이 됨은 두말할 나위가 없다.

또한, 주형내에서는 용강의 높이에 따라 응고층 내부에서 밖으로 밀어내는 용강으로 인한 철정압이 작용한다. 철정압은 항상 일정하다. 반면에 주편은 응고가 진행되면서 응고수축으로 인해 응고층 밖에서 내부로 수축하는 힘이 작용한다. 주조중에는 이러한 철정압과 응고수축이 균형을 맞추게 되지만 주형막의 차단으로 인해 응고층이 얇아지면, 상대적으로 철정압이 증가하여 응고층이 주형으로 접근하게 된다. 즉, 얇은 응고층이 주형에 삽입된 열전대와 근접하면서 열전대의 온도가 갑자기 상승한다. 일단 응고층이 주형에 근접하면 얼전도도가 낮은 주형용제막과 공기가 없기 때문에 주형이 주편의 열을 빨리 빼앗아 주편의 응고가 급격히 진행되면서 그 응고 수축으로 인해 주편이 주형에서 멀어지게 된다. 즉 열전대의 온도가 갑자기 감소하는 것이다. 주형, 주편간의 유입이 차단될 수 있는 용제를 사용하면 주조중 하단부에 위치한 열전대의 온도가 갑작기 변화하는 현상이 자주 발생하는 것이다. 이러한 현상은 주형의 하부로 갈수록 철정압이 높아지고 응고의 진행으로 인한 응고수측의 정도가 높기 때문에 더욱 용이하게 발생한다.

따라서 열전대는 가능한 주형의 하단부에 위치할수록 그 정확도는 높아진다. 그러나, 주형의 하단으로 갈수록 주형직하에서 주편 냉각을 위해 주편에 직접 분사되는 냉각수의 영향을 받을 수 있기 때문에 주형에 삽입되는 열전대는 주형 출구에서 100내지 150mm정도의 위치가 가장 바람직하다. 주조중 이와 같은 현상이 많이 발생하는 주형 용제는 물론 방향성 전기강판의 연속주조에 적합하지 않는 성질을 가진 것이다. 그러나, 본 발명의 경우에는 주형 하단부에 열전대를 삽입하므로서 이러한 주형용제를 효과적으로 선별 할 수 있기 때문에 브레이크 아웃의 원인이 될 수 있는 요인을 사전에 발견하여 예방할 수 있는 작용을 가지고 있다.

이와 같이, 본 발명은 방향성 전기강판용 연주주편의 제조시 주형에 주입되어 응고되는 용강의 용존수소량 및 주형의 장단변에 투입되는 냉각수량을 적절히 제어하는 동시에 주형의 상하단부에 삽입된 열전대를 통해 얻어지는 정보를 이용하여 주형용체에 따른 변화로 발생될 수 있는 연주주편의 브레이크 아웃 발생을 완전히 제거할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

(실시예)

방향성 전기강판용 용강을 하기 표 1과 같은 조업조건으로 1.0m/분의 주조속도로 하여 연속주조한 후, 제조된 연주주편에 대하여 브레이크 아웃 및 모서리터짐 발생정도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 종래방법으로 제조된 방향성 전기강판용 연주주편의 경우 브레이크 아웃발생율은 2%를 초과하는 매우 불안정한 상태이었으나, 본 발명예(1)과 같이 용강 진공처리를 2단계 모두 고진공 처리하고, 턴디쉬의 수분 제거를 철저히 하고 냉각수량을 주조속도에 관계없이 장변 4000, 단변 600liter/분 정도를 일정량 투입하므로서 브레이크 아웃 발생율을 절반 이하로 감소시킬 수 있었다.

또한, 턴디쉬를 주조후 냉각하지 않고 계속 사용하고, 주형 상하단에 삽입한 열전대를 이용하여 주형 용제의 유입 상황을 조사하여 조업에 적합한 주형용제를 선별 사용한 발명예(2)의 경우에는 방향성 전기강판 주편에 브레이크 아웃 발생을 완전히 제거할 수 있었다. 그러나, 주형 냉각수를 본 발명보다 증량하여 사용하는 비교예의 경우 브레이크 아웃 발생은 방지할 수 있으나, 모서리터짐이 다량 발생하였음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 방향성 전기강판의 연속주조시 용존수소 및 주형의 냉각속도를 제어하고, 특히 주형에 열전대를 삽입하여 이를 통해 얻어지는 열전대 온도 정보를 통해 주형용제의 변화를 파악하므로서, 브레이크 이웃 발생방지를 위한 연주주편의 제조가 가능하며 이에 따라 주조속도와 관계없이 안정된 방향성 전기강판의 제조가 가능한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 방향성 전기강판용 용강을 2단계 진공처리하고, 진공처리된 용강을 턴디쉬를 통해 주형에 주입하여 연속주조 주편을 제조하는 방법에 있어서, 상기 주형에 주입되는 용강중의 용존수소량을 8ppm이하로 제어하고, 상기 연소주조주편의 이동속도가 1.0m/분 이상일때는 주형의 장변에 3800-4200ℓ/분, 단변에 550-650ℓ/분의 냉각수량을 투입함을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 브레이크 아웃 발생방지를 위한 방향성 전기강판용 연주주편의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기용존 수소량을 1,2단계 진공처리를 모두 2torr이하의 고진공하에서 실시하고, 턴디쉬에 잔존하는 지금 제거를 위해 분사되는 냉각수량을 400ℓ이하로 제어함을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 또는 제2항에 있어서, 상기 주형내의 용강면을 기준으로 ±30mm범위가 되는 위치와 주형출구로부터 100-150mm되는 위치에 열전대를 주형내의 동판에 삽입하여 주형용제의 윤활정도를 제어함을 특징으로 하는 방범.