KR0161801B1 - 강의 연속주조시 중심편석 발생시기 확인 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용강의 블룸 및 빌레트 연속주조 공정중 중심편석 발생시기를 보다 정확하고 용이하게 확인할 수 있도록한 강의 연속주조시 중심편석 발생시기 확인 방법에 관한 것으로, 중심편석이 그 주변부 잔류용강의 흡인에 의해서 생긴다는데 근거를 두고 중심편석립 평균 용질농도를 중심편석립 주변부에 대한 마크로 매핑(macro mapping) 분석을 실시하여 얻은 용질농도들로부터 구한 주변부 면적 고상률에 따른 용질농도곡선에 대입하여 각 용질 원소별로 중심편석 발생시기를 확인하고자 하는 것이다.

Description

강의 연속주조시 중심편석 발생시기 확인 방법
제1도는 연속주조시 주편의 응고 진행상태를 나타낸 상태도.
제2도(a)(b)는 중심편석립과 그 주변부를 포함하는 Mn농도를 나타낸 사진.
제3도는 응고진행에 따른 중심편석립 주변부의 고상 용질농도 곡선.
제4도는 C=0.74%강의 중심편석립 주변부 고상용질 원소 Mn의 농도곡선.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 주형 20 : 2차 냉각대
30 : 고상 40 : 액상
50 : 고액공존층 60 : 응고말기
본 발명은 용강의 블룸 및 빌레트 연속주조 공정중 중심편석 발생시기를 보다 정확하고 용이하게 확인할 수 있도록한 강의 연속주조시 중심편석 발생시기 확인 방법에 관한 것이다.
연속주조공정에서 용강은 주형(10)에서의 초기응고를 거쳐 2차 냉각대(20)에서 계속 응고하다가 중심부위가 고상(30)과 액상(40)이 공존하는 고액 공존층(50) 상태인 응고말기(60)에 도달하게 된다.
이와같은 상태에서 응고말기(60)에 고액 공존층(50)이 응고할때에는 응고수축이 발생하여 주위의 용질농화 잔류 용강이 상기와 같은 수축에 의해 이동하여 중심부에 편석을 발생시킨다.
따라서 상기와 같은 편석을 중심편석이라고 하며 고액공존층(50)이 길수록 그 발생정도가 심하다.
더욱이 고탄소강의 경우 중심편석으로 인하여 최종제품의 기계적 성질에 상당한 영향을 미쳐서 피로 수명의 감소, 수요가 신선시 단선등의 주요 문제점을 야기시킨다.
따라서 고급강 연주생산을 위해서 중심편석의 저감이 필수적인데 중심편적 저감을 위한 보다 근원적이고 정확한 대책을 위해서는 중심편석 발생시기의 파악이 무엇보다도 중요하다.
연주주편 중심편석 발생시기의 파악에 관한 일반적인 방법을 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 고액공존층(50)내의 잔류용강 유동성을 파악하므로써 간접적으로 중심편석 발생시기를 유추하는 방법이고, 둘째, 중심편석 부위의 용질농도를 측정하여 혼합 모델에 대입하여 파악하는 방법이 있다.
따라서, 상기 첫째 방법은 고액공존층(50) 내에서 잔류용강이 응고 수축공 등으로 흡인되어 중심편석이 생성된다는 기존의 방법들을 근거로 하여 고액공존층(50)내 잔류용강의 유동특성을 완전 유동구간, 선택적 유동구간, 비 유동구간등의 3구간으로 분류하여 중심편석은 이둘중 선택적 유동구간내에서 일어나며 용강의 경우 이 구간은 일반적으로 고상률 0.3-0.7 범위에 존재하며 강종별, 응고조직등에 따라 그 값을 달리할 것이므로 각각의 조건에서 공공침출법 등으로 유동성을 측정하여 간접적으로 중심편석 발생시기를 유추하는 방법이다. 따라서 이 방법은 간접적인 유추방법에 그치고 있어 그 정확도나 실제 연주상황에 근접하기는 미흡한 실정이다.
또한 둘째 방법의 경우는 벌징이 중심편석 발생의 주된 구동력으로 작용하는 스라브 연주기의 경우에 해당되는 방법인데 기본이 되는 편석식으로 scheil 식을 사용하고 있는 점, 블룸 및 빌레트 연주의 경우는 벌징이 중심편석 발생 구동력으로 보기는 어려운 점등으로 미루어 볼때 실제 블룸 및 빌레트 연속 주조 공정에서 적용하기에는 정확도 측면에서 문제점이 많다. 따라서 블룸 및 빌레트 연주 응고시 보다 간접적이고 정확한 중심편석 발생시기를 확인하는 방법이 절실히 요구되어 진다.
본 발명은 상기한 종래 방법들의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 본 발명은 중심편석이 그 주변부 잔류용강의 흡인에 의해서 생긴다는데 근거를 두고 중심편석립 평균 용질농도를 중심편석립 주변부에 대한 마크로 매핑(macro mapping) 분석을 실시하여 얻은 용질농도들로부터 구한 주변부 면적 고상률에 따른 용질농도곡선에 대입하여 각 용질 원소별로 중심편석 발생시기를 제공하는데 그 목적이 있다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 원리를 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제2도는 중심편석립(C)과 그 주변부(N)를 포함하는 4×4㎟을 매핑(mapping) 분석하여 얻은 Mn농도를 나타내고 있는데 (a)는 저 농도수준의 Mn 농도이며 (b)는 고농도 수준의 Mn 농도이다. 그림에서 알 수 있듯이 중심편석립의 응고조직은 매우 미세하고 균일한 수지상 조직이며 그 주변부의 응고조직은 조대한 수지상 조직으로 중심편석립 조직과 단절되어 있다. 이로부터 중심편석은 편석통로를 통하여 주변 중심부의 응고수축공으로 용질농화 잔류용강이 한번에 흡인되어 발생되었을 것으로 판단된다. 중심편석립과 그 주변부를 포함시켜 매핑분석을 실시한 뒤 중심편석립의 평균 용질 농도를 구하고, 주변부 용질농도값들과 그에 대응하는 빈도수를 토대로 y축에 농도치를 x축에 각 농도에 해당하는 누적빈도수 백분률(=(누적빈도수/총빈도수)×100(%))을 두고 곡선을 그리면 x축은 면적고상률에 대응하게 되고 y축은 응고진행에 따른 해당고상률에서의 고상농도에 해당하는 응고시 용질농도 곡선이 된다.(제3도 참조) 중심편석립의 i원소 용질 평균농도를 Ci라 두면 이는 잔류용강 흡인당시의 주변부 액상농도에 해당되므로 주변부 고상농도 KiCi로 된다. 여기서 Ki는i원소에 대한 평형분배 계수이다. 따라서 KiCi일때 주변부 고상률을 제3도의 주변부 고상 용질농도 곡선에서 찾으면 fo가 된다. 결국 이 중심편석립의 발생시기는 원소 i의 경우 고상률 fo일 때이다.
이하 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예]
본 발명은 상기 표1에서 나타난 바와같이 C=0.71-1.01%의 네 종류 고탄소강을 연속주조 공정에서 주조한 블룸 주편을 시편으로 채취하여 길이방향으로 길이, 두께, 폭이 각각 120㎜, 30㎜, 100㎜가 되게 가공한 뒤 매핑 분석용으로 폴리싱(polishing)한다. 이 시편으로 먼저 전체면적에 대한 중심편석 발생상태를 매핑분석을 통하여 살펴보고 나서 그 중 대표적인 중심편석립을 선택하여 주변부를 포함한 편석립 4×4㎟면적을 매핑하여 주변부 및 편석립 부위에 대한 정량분석치를 각각 얻었다. C=0.74%의 고탄소강일 때 용질원소 Mn의 경우 주변부 응고시 용질농도곡선을 그려보면 제4도와 같이 된다. 그리고 편석립 부위의 평균 용질농도는 1.0581%로 확인되었으며 흡인당시 주변부 고상농도로 바꾸면 0.8×1.0581(여기서 0.8은 Mn의 평형분배계수)로 되며 이 값, 즉 0.8465%를 제4도의 주변부 응고시 용질농도곡선에 대입하여 고상률 0.61을 구하였다. 이렇게 해서 구한 용질원소별 중심편석 발생시기를 하기 표2에 나타내었다.
상기 표2에서 알 수 있듯이 고탄소강의 중심편석은 Mn, P, Cr의 경우 각각 고상률 0.43-0.78, 0.30-0.55, 0.52-0.71일때 발생한다는 것을 확인할 수가 있다.

Claims (1)

  1. C=0.71-1.01%의 네 종류 고탄소강을 연속주조 공정에서 주조한 블룸 주편을 시편으로 채취하여 길이 방향으로 길이, 두께, 폭이 각각 120㎜, 30㎜, 100㎜가 되게 가공한 뒤 매핑 분석용으로 폴리싱 한 다음, 이 시편으로 먼저 전체면적에 대한 중심편석 발생상태를 매핑 분석을 통하여 살펴보고 나서 그 중 대표적인 중심 편석립을 선택하여 주변부를 포함한 편석립 4×4㎟ 면적을 매핑하여 주변부 및 편석립 부위에 대한 정량분석치를 각각 얻되, C=0.74%의 고탄소강일때 용질원소 Mn의 경우 주변부 응고시 용질농도 곡선을 그려 편석립 부위의 평균 용질농도가 1.0581%로 됨을 확인하고 흡인당시 주변부가 고상농도로 바뀌면 0.8×1.0581가 되므로 이 값, 즉 0.8465%를 주변부 응고시 Mn 용질농도 곡선에 대입하여 고상률 0.61을 구하는 한편, 이렇게 해서 구한 용질원소별 중심편석 발생시기를 고탄소강의 중심편석 Mn, P, Cr의 경우 각각 고상률 0.43-0.78, 0.30-0.55, 0.52-0.71일때를 특징으로 하는 강의 연속주조시 중심편석 발생시기 확인방법.
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