KR100349143B1 - 박슬라브연속주조시주형내탕면안정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박슬라브의 연속주조 방법에 관한 것이며; 그 목적은 박슬라브 연속주기의 주형내 탕면이 주기적으로 변동되는 것을 방지하므로써 브레이크 아웃을 방지함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주형으로 부터 나오는 슬라브를 구동 및 안내하는 다수개의 롤이 내설된 세그먼트가 상기 주형직하부에 적어도 1개이상 설치된 연주기를 이용하여 박슬라브를 연속주조하는 방법에 있어서, 상기 주형직하부에 마련된 제1세그먼트내의 첫번째와 두번째롤 사이의 간격은 120~180mm 범위로 설정하고, 슬라브내의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 간격은 180~280mm 범위로 설정하고; 그리고, 상기 주형직하부의 제1세그먼트내의 첫번째롤과 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들은 여러가지 방식에 의해 비주기화된 배열을 하여 구성되는 박슬라브의 연속주조시 탕면 안정화 방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

박슬라브 연속주조시 주형내 탕면 안정화 방법{A Method for Stabilizing Melts in Mold of Thin Slab Caster}

본 발명은 강의 연속주조, 특히 박슬라브 연속주조시 롤배열(roll arrangment)을 최적화하므로써 주형(mold)내의 탕면이 주기적으로 변동되는 것을 방지할 수 있는 탕면 안정화 방법에 관한 것이다.

일반적으로 강의 연속주조공정은, 도1과 같은 연속주조기(continious caster)(100)(이하, 단지 `연주기')에 의해 이루어진다. 즉, 턴디쉬(tundish)(11)의 용강(12)가 침지노즐(submerged entry nozzle)(13)을 통해 주형(14)로 유입되면, 주형내부에 흐르는 냉각수에 의해 초기 응고쉘(solidified shell)(15)가 형성되면서 응고가 시작된다. 이렇게 응고된 응고쉘(15)는 주형하부에 마련된 다수개의 롤(roll)에 의해 인발되어 일정속도로 주형을 빠져나오게 된다. 연주기의 롤(30)은 대부분 상기 응고쉘을 인발해 주는 인발롤(pinch roll)(35)(36)와 안내역활을 해주는 다수개의 가이드롤(guide roll)(33)(34)로 이루어지며, 상기 롤들은 각각의 롤들을 지지해주는 다수개의 세그먼트(segment)(31)(32)에 내설되어 있다. 응고쉘(15)은 그 위에 뿌려지는 2차냉각수에 의해 응고쉘 내부의 용강은 완전히 응고되어 슬라브(slab)가 된다. 보통 슬라브의 두께는 약 200-250mm 정도이다. 또, 일반적인 연속주조기에서 상기 주형에서 인발되는 주조속도는 약 0.5-2.3m/min 정도이다.

연주기의 주조속도는 인발롤(35)(36)의 구동속도의 조절에 의해 제어된다. 상기 인발롤(35)(36)의 구동속도를 빠르게 하면 주조속도가 상승하며, 주형으로 유입되는 용강의 평균유입량도 비례하여 증가하게 된다. 이때, 용강의 유입량은 턴디쉬의 내부에 설치된 스토퍼(stopper)(21)이나 턴디쉬 하부의 슬라이드 게이트(slide gate)(22)와 이들을 제어하는 유입량제어기(23)으로 구성된 유입량조절장치(20)에 의해 상기 스토퍼(stopper)(21) 또는 슬라이드 게이트(slide gate)(22)의 개도율(opening ratio)로서 제어되며, 상기 유입량조절장치에 의해 지정된 위치까지 탕면이 맞추어지도록 설계되고 있다. 즉, 연속주조시 주형으로 유입되는 용강량과 주형을 빠져나가는 용강량이 동일하도록 하여 탕면이 항상 일정 수위를 유지해야 한다.

그러나, 보통 연주공정에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 탕면수위의 주기적인 변동현상이 발생되며, 그 변동은 탕면전체가 상하운동을 하는 양상으로 나타난다. 이런 양상은 주형내 탕면이 정상파(standing wave)에 의하여 주형내 각 지점별로 독립적인 탕면수위의 변화를 보이는 것이 아니라, 주형내의 모든 부위가 동시에 상승 또는 하강의 거동을 보이고 있으며, 주형내에서 주기적으로 변화함을 나타낸다. 이러한 탕면의 주기적인 거동은 응고쉘 벌징(bulging)의 동적거동과 연관이 있다고 보고(철과 강, vol.73, No. 12, 1987, S913, 일본철강협회)되고 있다. 즉, 연속주조시 주형을 빠져 나온 응고쉘은 철정압과 롤의 저항력을 동시에 받으면서 빠른 속도로 하부로 이동되므로 특정지점의 두 롤 사이에서 응고쉘의 벌징량은 일정한 형태를 유지하는 정상벌징(stationary bulging)상태로 유지되지 못하고, 벌징의 형태가 시간에 따라 변하는 비정상벌징(instationary bulging), 바꿔말하면, 비평형상태의 벌징의 특성을 보이게 된다. 구체적으로 비정상벌징은 특정지점의 두개의 롤[예를들면, 도3에서 세그멘트(31)(32)내의 가이드롤(33)(34)]사이의 응고쉘(15)이 가상선으로 도시한 바와 같이, 부풀었다 수축했다 하는 경시변화, 즉 동적거동을 보이게 된다. 이러한 비정상벌징에 의한 동적거동은 주기성을 보이고 있다. 그리고, 이 주기와 탕면변동의 주기와는 상관관계가 있다. 즉, 탕면이 상승할 때 벌징량이 감소하고, 반대로 탕면이 하강할 때는 벌징량이 증가한다, 결국, 이 관계를 고려해 볼 때, 응고쉘의 비정상 벌징량이 많아져 응고쉘이 부풀게 되면 용강이 응고쉘 내부로 유입되고, 반대로 응고쉘이 롤에 의해 눌리면 비정상 벌징량이 감소되어 용강이 응고쉘의 외부로 유출되기 때문에 주형내 탕면의 변동이 일어나는 것임을 알 수 있다. 상기와 같은 현상이 여러 롤에 걸쳐 동시에 나타날 때 탕면의 변동폭은 롤의 구간 길이에 비례하여 증가하며, 응고쉘이 한 롤 사이를 이동할 때마다 탕면변동이 반복적으로 나타난다. 탕면변동이 주기성을 띠면서 증폭되어 주형내 탕면의 변동이 심하게 나타날 때는 주형내 응고층이 불균일하게 생성되어 응고층이 터지는 브레이크아웃(breakout)이 흔히 발생된다. 이러한 브레이크아웃은 연속주조공정에서는 치명적인 사고이다.

한편, 연속주조시 비정상벌징에 의한 탕면의 변동을 방지하기 위해 일본강관에서는 연주롤 피치(pitch)간격을 비주기화하는 방법을 시도한 바 있다(철과 강, vol.73, No. 12, 1987, S913, 일본철강협회; CAMP-ISIJ, vol.1, No.1,1988, 311). 상기 방법은 롤의 피치간격이 350mm이고 롤수가 25개인 연주기에서 상단부에 위치된 12개의 롤간격을 약 292mm로 변경하므로써 응고쉘의 벌징량을 감소시킨 방법이었다. 상기 방법은 근본적으로 탄소함량이 약 0.09~0.15%인 중탄소강을 대상으로 [Mn]/[S]의 비가 약 20이상인 강종에 적용되는 방법이며, 특히 주조속도가 그리 빠르지 않고 탕면의 변동폭이 작은 일반 연주기에서는 어느 정도 제어가 잘 되고 있으며, 순간적인 오류 또한 비교적 잘 제어되는 편이다.

그러나, 주조속도가 빨라지는 경우 용강의 유입량조절장치의 원활한 제어가 어려워지기 때문에 탕면의 변동폭이 커지게 된다. 주조속도가 약 0.5-2.3m/min이고 주형의 용강 용량이 약 0.3m³정도인 일반 연주기와는 달리, 통상 주형을 빠져나오는 슬라브 두께가 약 40-120mm 정도인 박슬라브(thin slab)연주기의 경우 연속주조속도가 3.0-8.0m/min에 이르며, 또한 그 주형의 용강용량이 0.05-0.1m³정도이다. 따라서, 박슬라브 연주기는 그 주형용량이 일반 연주기의 1/6-1/3수준에 불과하고 또 주조속도도 3배가량 빠르기 때문에 상기한 일반 연주기와 같은 방법으로는 탕면의 제어가 쉽지 않다.

실제로 박슬라브 연주기에서 연속주조시 탕면변동의 양상이 주기성을 띠게 되면 용강 유입량조절장치의 자동제어에 의해 탕면을 안정시키기가 어렵다. 구체적으로 박슬라브연속주조시 탕면이 변동되는 현상을 나타낸 도 4를 보면, 탕면이 주기성을 띠고서 심하게 변동되는 것을 알 수 있다. 이때, 주조속도를 상승시킬 수 없음은 물론 주조속도를 일정하게 유지하더라도 변동량이 점차 증가하게 됨을 알 수 있다. 결국, 계속적인 주조가 불가능하기 때문에 주조속도를 낮추는 것이 불가피하다. 그러나, 주조속도를 낮추더라도 1-2분 가량은 탕면의 주기적인 변동이 심하게 계속된 후 점차 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 즉, 실제 박슬라브 연속주조시 주기적인 탕면변동 현상이 일반 연주기보다 심하기 때문에 주조속도 상승의 한계가 생겨 목표 주조속도에서의 조업이 곤란해지고 있는 실정이며, 최근 그 원인분석과 해결방안의 필요성이 커지고 있다.

이에, 본 발명은 박슬라브 연속주조시 롤배열을 최적화하므로써 주형내 탕면의 수위가 주기적으로 심하게 변동되는 것을 방지하도록 하여 주편의 브레이크아웃을 방지하기 위한 탕면 안정화방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반 연속주조기의 개략 구성도

도 2는 일반 연속주조기의 주형내 탕면의 주기적인 변동을 나타내는 모식도

도 3은 도2의 탕면의 주기적인 변동과 관련된 응고쉘의 비정상벌징을 나타내는 모식도

도 4는 주조속도에 따른 주형내 탕면수위의 주기적인 변동를 나타내는 그래프

도 5는 비교방법에 의한 박슬라브연속주조속도와 주형내 탕면수위의 주기적 변동과 이에 따른 응고쉘의 브레이크아웃발생을 나타내는 그래프

도 6는 다른 비교방법에 의해 박슬라브연속주조시 주조속도와 주형내 탕면의 주기적 변동을 나타내는 그래프

도 7은 본 발명에 의한 박슬라브연속주조시 주형내 탕면의 변동과 주조속도와의 관계를 보이는 그래프

*도면의 주요부호에 대한 설명*

11...턴디쉬 12... 용강

13... 침지노즐 14... 주형

15... 응고쉘 20...유량조절장치

21...스토퍼 22...슬라이드 게이트

31,32...세그멘트 33,34...가이드롤

35,36...인발롤

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주형으로 부터 나오는 슬라브를 구동 및 안내하는 다수개의 롤이 내설된 세그먼트가 상기 주형직하부에서 응고완료지점까지 적어도 1개이상 설치된 연주기를 이용하여 박슬라브를 연속주조하는 방법에 있어서,

상기 주형직하부에 마련된 제1세그먼트내의 첫번째롤과 두번째롤 사이의 간격은 120~180mm 범위로 설정하고, 슬라브내의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 간격은 180~280mm 범위로 설정하고; 그리고, 상기 주형직하부의 제1세그먼트내의 첫번째롤과 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들은 비주기화된 배열을 하여 구성하는 박슬라브의 연속주조시 탕면 안정화 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 주형으로 부터 나오는 슬라브를 인발하고 안내하는 다수개의 롤이 내설된 세그먼트가 상기 주형직하부에서 응고완료점까지 적어도 1개이상 설치된 박슬라브 연주기이면 모두 적용가능하다. 미니밀(mini mill) 연주기는 예를들면, 박슬라브의 두께와 설계방식에 따라 통상 1-10개의 세그먼트를 가지고 있으며, 한 세그먼트내에는 대략 7-25세트의 롤로 구성되어 있다.

우선, 본 발명은 상기 박슬라브연주기내의 주형직하부에 마련되는 첫번째 세그먼트의 첫번째롤과 두번째롤 사이의 간격을 약 120-180mm 정도의 범위내에서 설치함이 필요하다. 상기 제1세그먼트내의 첫번째롤과 두 번째롤 사이의 간격이 120mm미만의 경우 롤 직경이 너무 작아져 철정압에 의한 롤의 변형이 우려되며, 180mm를 초과하는 경우 롤의 거리가 커져 벌징의 절대량이 커질수 있다. 또한, 박슬라브연주기내의 하부에서 응고완료점에 해당되는 지점의 롤의 간격은 약 180-280mm 범위내에서 마련함이 바람직하다. 만일 응고완료점에 해당되는 롤의 간격이 180mm미만의 경우 롤의 직경이 작아져 응고가 완료된 슬라브의 지지력이 약해지며, 280mm초과하는 하는 경우 슬라브의 지지력 대비 필요이상으로 롤 직경이 커져 비용상승 및 설계상의 문제점으로 작용하여 바람직하지 않다.

여기서, 본 발명은 상기 주형직하부의 제1세그먼트내의 첫번째롤과 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들은 비주기화된 배열을 하여 응고쉘의 비정상 벌징현상의 발생을 최소화함에 특징이 있다. 본 발명에 의한 박슬라브연주기의 각 롤의 비주기적인 배열을 설명하기 앞서, 박슬라브연주기내의 주형내 탕면의 주기적인 변동을 살펴보면, 먼저 박슬라브연주기내의 주형내 탕면의 주기적인 변동은 롤과 롤 사이의 한지점에서 응고쉘의 비정상벌징의 거동을 보이며, 비정상벌징 거동이 여러 롤 사이에서 동시에 나타나는 것이 그 원인으로 작용한다는 것이다. 구체적으로 박슬라브 연주기내의 주형내 탕면수위와 응고쉘의 벌징량의 관계는 정확히 1:1로 대응관계를 가지고 있다. 따라서, 응고쉘의 비정상 벌징량의 변화거동이 각 롤 사이에서 서로 다른 시점에 나타나도록 하면, 즉 비정상벌징량이 최대로 되는 시점을 인접지역에서 서로 어긋나게 하여 상호간에 위상차가 존재하면 응고쉘 내부에 국부적인 용강이동이 인접지역 안에서 상쇄되기 때문에 넓은 영역에서 비정상벌징 현상이 나타나더라도 주기적인 탕면변동이 일어나지 않는다. 본 발명은 이러한 점에 착안하여 박슬라브연주기의 주형직하부에 마련된 제1세그먼트의 첫번째롤부터 슬라브의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들을 어떠한 방식이든지 비주기화되도록 하면 된다. 본 발명의 비주기화 롤 배열방식은 여러가지가 있을 수 있는데, 실제 현장에 부합되는 방법은 크게 다음 3가지 방법을 들 수 있다.

첫번째 롤 배열방법은 상기 비주기화된 나머지 롤을 동일한 롤 간격을 갖는 구간이 1m를 넘지않도록 하고, 그리고 전체적으로 연주기의 주형에서부터 하부측을 향해 멀어짐에따라 롤 간격을 점진적으로 증가시키도록 구성하는 것이다. 롤의 간격이 넓은 간격에 걸쳐 일정하게 되어 있는 종래의 일반연주기에서는 슬라브응고쉘의 임의의 한 지점이 롤 사이의 거리를 이동하는 동안에 주형내 탕면의 변동이 한 번 발생되며 그 지점이 다음 롤 사이의 거리를 이동할 때 또다시 변동되어 주형내 탕면이 주기적으로 변동된다. 이때, 상기 응고쉘이 이동한 거리는 롤의 간격과 거의 일치하는 특성이 있고, 그 관계는 `변동거리=주조속도×변동주기=주조속도/변동주파수=롤 간격'로 표현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 롤의 간격이 탕면변동을 야기하는 종래의 롤 배열과는 달리, 박슬라브연주기에서 일정한 간격을 갖는 롤의 배열구간을 어느 위치에서든지 1m 를 벗어나지 않도록 제한함이 필요하다. 이와 더불어 본 발명의 박슬라브연주기내의 롤, 즉 박슬라브연주기의 주형직하부에 마련된 제1세그먼트내의 첫번째롤부터 슬라브의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들의 간격을 연주기 하부측을 향해 멀어질수록 점진적으로 증가시킨다. 이러한 본 발명의 롤 배열방식은 인접하는 롤 사이에서 비정상벌징 현상 사이에 위상차가 생겨 탕면변동현상을 상쇄하여 주형내 탕면의 주기적인 변동이 억제되고, 이에 따라 브레이크아웃의 발생을 억제하는데에 매우 유효하다.

본 발명의 다른 롤배열방법은 상기 박슬라브연주기의 주형직하부에 마련된 제1세그먼트의 첫번째롤부터 슬라브의 응고완료지점에 해당되는 세그먼트내의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들을 각 세그먼트내에서는 롤 간격을 동일하게 하는 동시에 각 세그먼트내의 롤 평균간격이 연주기의 하부로 감에따라 증가하도록 배열하는 것이다. 즉, 상기 롤들은 각 세그먼트내에 내설된 롤 간격은 동일하게 하고, 동일한 롤 간격을 갖는 세그먼트들간의 배열은 연주기의 주형에서부터 하부측으로 멀어짐에 따라 롤 평균간격이 증가하도록 구성하는 것이다. 구체적으로, 동일한 세그먼트내의 롤들은 그 롤들의 평균간격에 대해 ±2.5%의 범위에 들도록 하면된다. 하나의 세그먼트내 롤 간격을 그 롤들의 평균간격에 대해 ±2.5%로 제한한 것은 세그먼트내의 롤 간격이 그 세그먼트내의 롤평균간격의 ±2.5%를 벗어나게 되는 경우 조업중 롤이 휘어지는 것을 억제하기 위해 롤의 크기를 달리해야 하게되고, 이렇게 되면 이 방법의 잇점이 없어지기 때문이다. 또한, 각 세그먼트내 롤의 간격이 그 평균치에서 ±2.5%이내에 들게 되는 세그먼트를 다수개 사용하는 경우 동일한 세그먼트를 사용한 곳 전체에 걸쳐 롤의 간격이 매우 유사해지므로 탕면 변동이 심하게 야기될 수 있다. 이를 위해 본 발명에서는 각 세그먼트내의 롤 평균간격이 연주기의 주형에서부터 하부측으로 멀어짐에따라 증가시키도록 구성한다. 이러한 본 발명의 제2방법은 연주기의 상부 세그먼트에서 하부 세그먼트로 진행됨에 따라 세그먼트내 롤의 평균간격을 점차 증가시키는 것이 필요하지만, 세그먼트내에서만 롤의 간격을 동일하게 해도 무방하기 때문에 각 세그먼트내에 거의 동일한 직경을 갖는 롤을 사용해도 무방하다는 잇점이 있다. 즉, 본 발명의 제2방법에 의하면 응고쉘의 동적벌징 거동은 한 세그먼트내에 국한되어 탕면의 변동에 큰 영향을 주지 못하기 때문에 문제가 없으며, 세그먼트내 롤을 그 크기가 동일한 것으로 사용 가능하므로 롤의 유지보수가 용이하다는 잇점이 있다.

그리고, 본 발명의 또 다른 방법은 응고쉘의 비정상 벌징량이 최대로 되는 시점이 각 롤에서 서로 다르게 하도록 구성하는 것이다. 즉, 본 발명의 제3의 방법은 상기 박슬라브연주기의 주형직하부에 마련된 제1세그먼트내의 첫번째롤부터 슬라브의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들을 하나의 세그먼트내의 롤의 간격이 그 평균 롤간격의 -15~ -2.5%와 2.5~15%의 범위내에서 서로 다르게 배치하고, 상기 서로 다른 롤 간격을 갖는 세그먼트가 적어도 2개이상 설치하도록 하여 구성하는 것이다. 이 방법은 한 세그먼트내에서 롤들의 간격을 다르게 함으로써 한 세그먼트내에서 비정상벌징 현상이 상쇄되도록 하는 것이다. 이 방법은 세그먼트내 롤의 간격을 다르게 하는 대신 동일한 세그먼트를 슬라브연주기의 다른 부위에 여러개 설치할 수 있으므로 롤의 종류 및 예비롤의 갯수를 대폭 줄일수 있는 장점이 있다. 이때, 세그먼트내 각 롤의 간격이 평균치에서 ±2.5%이내에 들게 되면, 동일한 세그먼트를 사용한 곳 전체에 걸쳐 롤의 간격이 매우 유사해지므로 탕면 변동이 심하게 야기되며, ±15%를 초과하는 경우 롤 간격이 너무 커져 벌징의 절대량이 너무 커지고 롤에 많은 부하가 걸리게 된다.

물론 본 발명의 롤 배열방법은 박슬라브연주기의 주형직하부에 마련된 제1세그먼트내의 첫번째롤부터 슬라브의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들을 어떠한 방식이든지 비주기화되도록 하면 되기 때문에 상기 3가지방법에 한정되지 않음은 물론이다. 그 일례로서, 상기 3가지 방법을 서로 조합하여 롤 배열을 구성하여도 최적의 탕면안정화를 꾀할 수 있다. 예를들면 상기 비주기화된 나머지 롤배열은 하나의 세그먼트내에 동일한 롤 간격을 갖는 구간이 적어도 1개이상 포함된 경우 그 구간을 1m를 넘지않도록 하고, 상기 롤 간격을 연주기의 주형에서부터 하부측을 향해 멀어짐에따라 점진적으로 증가시키도록 구성하고 그리고, 다른 세그먼트들은 하나의 세그먼트내의 롤 간격이 그 세그먼트내의 롤평균간격의 ±2.5%의 범위를 모두 만족하도록 하고, 각 세그먼트내의 롤 평균간격을 연주기의 주형에서부터 하부측으로 멀어짐에따라 증가시키도록 구성하는 것이다. 즉, 상기 롤 배열방법은 본 발명의 제1발명과 제2발명을 결합한 경우에 해당된다.또 다른 예로서, 상기 비주기화된 나머지 롤배열은 적어도 2개이상의 세그먼트들은 각 세그먼트내의 롤의 간격을 그 세그먼트내의 평균 롤간격의 -15~ -2.5%와 2.5~15%의 범위내에서 서로 다르게 배치하여 구성하고, 그리고 다른 세그먼트들은 각 세그먼트내에 동일한 롤 간격을 갖는 구간이 적어도 1개이상 포함되도록 하고 각 구간거리는 1m를 넘지 않도록 하는 한편 상기 롤 간격은 연주기의 주형에서부터 하부측을 향해 멀어짐에따라 점진적으로 증가시키도록 구성하는 것이다. 즉, 이러한 롤배열방식은 본 발명의 제1발명과 제3발명을 결합한 경우에 해당된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[비교예 1]

주형하부 1600-4260mm 구간인 2660mm 길이에 걸쳐 롤 간격이 190mm로 일정하게 되어 있는 박슬라브연주기에서 약랭의 2차냉각조건으로 강을 50mm의 두께로 연속주조하면서 탕면수위 및 주조속도를 측정하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.

도 5에 나타난 바와 같이, 주기적인 탕면변동이 일어나면서 종국에는 응고쉘의 브레이크 아웃이 발생되었다. 이때 변동거리는 계산치 190mm와 일치하였다. 이는 여러개의 가이드 롤 및 인발롤이 일정한 간격을 가지고 있으며 2차냉각수량이 적고 주조속도가 높을 때 벌징의 절대량이 증가하며 상기의 비정상벌징 현상이 2660mm에 걸쳐서 동기화되어 일어나기 때문에 나타나는 것으로서, 통상의 탕면수위제어기에 의해서만으로는 탕면의 안정화가 매우 어렵다는 특성이 있었다.

[비교예 2]

주형하부 1900-8200mm 구간에서 약 6300mm 길이에 걸쳐 롤 간격이 190±5mm로 일정하게 되어 있는 박슬라브연주기에서 75mm 두께로 연속주조하면서 탕면수위 및 주조속도를 측정하고 그 결과를 도6에 나타내었다. 도6의 아래 그래프는 임의의 특정지점의 두 롤을 선정하여 그 두개의 롤 사이에서 응고쉘이 부풀었다 수축했다 하는 비정상벌징량을 주조시간에 따라 나타낸 것이며, 위 그래프는 그 때의 주형내 탕면의 변동을 나타낸 것이다.

도 6에 나타난 바와 같이, 주조속도 3.5m/min에서 주기적인 탕면의 변동이 발생하였으며, 이 경우에는 브레이크아웃의 발생을 피하기 위하여 주조속도를 낮추어 조업한 예를 보여주고 있다. 상기와 같은 비정상벌징 현상에 의한 탕면의 주기적인 변동은 상기 6300mm 구간중 응고미완료 구간에서 그 원인을 제공하는 것으로서 통상의 탕면수위 제어기에 의해서만으로는 탕면의 안정화가 매우 어렵다는 특성이 있었다.

[발명예 1]

주형직하로부터 응고완료점까지의 롤 간격이 연주기 하부로 갈수록 145mm로 부터 265mm에 걸쳐 점차 증가되며, 동일한 롤 간격의 구간이 900mm를 넘지 않게 롤이 배열된 수직만곡형 연주기에서 강을 주조하면서 주조속도와 탕면수위를 측정하고, 그 결과를 도7에 나타내었다.

도 7은 최고 5.0m/min까지 주조속도를 상승하여 조업한 것을 나타낸 것으로써 주조속도 5.0m/min에서 230초동안 유지하였으나 주기적인 탕면변동은 발생되지 않았고, 그 변동량도 ±2mm로서 매우 작게 유지되었다.

즉, 본 발명에 따라 롤간격이 점차 증가하게 설계된 박슬라브연속주조기에서는 주조조업이 고속으로 진행되더라도 주기적인 탕면변동이 나타나지 않아 탕면이 안정하게 유지되어 초기 응고쉘이 균일하게 생성될 수 있음을 보이고 있다.

[발명예 2]

75mm 두께의 박슬라브를 연속주조하는 6개의 세그먼트로 구성된 수직만곡형 연속주조기에서, 세그먼트내 각 롤의 간격을 하기표 1과 같이 하여 연속주조하면서주기적인 탕면변동 및 브레이크 아웃이 발생하는가를 육안으로 관찰하였다. 이때 연속주조조건으로 주조속도가 5.0m/min이었고, 슬라브의 폭은 1200mm였다.

상기 표1에 나타난 바와 같이, 제1세그먼트의 경우 첫번째롤과 두번째롤 사이의 간격을 140mm 로 하였고, 제1세그먼트내에서 롤의 간격을 세가지로 하여 점차 증가시켰다. 그리고, 슬라브의 응고완료지점인 제5, 6세그먼트의 경우 롤 간격이 모두 180~280mm 범위내에서 조절되었다. 그리고, 제2세그먼트에서 제6세그먼트까지는 각각의 세그먼트 내의 롤간격을 동일하게 유지시키고, 세그먼트 사이의 평균거리를 점차 증가되도록 연주기의 롤을 배열하여 조업한 결과, 탕면변동은 나타나지 않았으며, 상기와 같은 롤 배열을 갖는 연주기는 탕면안정화에 효과적임을 알 수 있었다.

[발명예 3]

100mm 두께의 박슬라브를 연속주조하는 8개의 세그먼트로 구성된 수직만곡형 연속주조기에서, 세그먼트내 각 롤의 간격을 하기표 2와 같이 하여 연속주조하면서주기적인 탕면변동 및 브레이크 아웃이 발생하는가를 육안으로 관찰하였다. 이때 연속주조조건으로 주조속도가 5.0m/min이었고, 슬라브의 폭은 1200mm였다.

상기 표2에 나타난 바와 같이, 제1세그먼트의 경우 롤의 간격을 세가지로 하여 점차 증가시켰다. 또한, 제2세그먼트에서 제3세그먼트까지는 세그먼트내 롤의 간격이 평균간격인 190mm의 -15~ -2.5%와 2.5∼15%의 범위에서 서로 다르게 조합된 세그먼트을 동일하게 설치하였으며, 제5세그먼트에서 제6세그먼트 또한 평균간격인 212.8mm의 -15~ -2.5%와 2.5∼15%의 범위에서 서로 다르게 조합된 세그먼트를 동일하게 설치하였다. 그리고, 제7세그먼트는 세그먼트내 롤의 간격이 240mm로서 동일한 것을 설치하였다.

이와같이 연주기의 롤을 배열하여 조업한 결과, 탕면변동은 나타나지 않아 브레이트 아웃이 발생하지 않았으며, 상기와 같은 롤 배열을 갖는 연주기는 탕면안정화에 효과적임을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 박슬라브연속주조시 주형내 탕면의 변동현상에 따라 응고쉘의 동적벌징량이 최대로 되는 시점을 각 롤에서 서로 다르게 되도록 롤의 간격을 조절하므로서 박슬라브연속주조시의 주형내 탕면변동을 억제할 수 있으며, 이러한 본 발명은 실제 현장 조업에 매우 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (6)

1. 주형으로부터 나오는 슬라브를 안내하는 다수개의 롤이 내설된 세그먼트가 상기 주형직하부에서 응고완료점까지 적어도 1개이상 설치된 연주기를 이용하여 박슬라브를 연속주조하는 방법에 있어서,

   상기 주형직하부에 마련된 제1세그먼트내의 첫번째롤과 두번째롤 사이의 간격은 120~180mm 범위로 설정하고, 슬라브내의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 간격은 180~280mm 범위로 설정하고; 그리고

   상기 주형직하부의 제1세그먼트내의 첫번째롤과 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들은 동일한 롤 간격을 갖는 구간이 1m를 넘지 않도록 하고, 그리고 전체적으로 상기 롤 간격이 연주기의 주형에서부터 하부측을 향해 멀어짐에 따라 점진적으로 증가되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 박슬라브 연속주조시 주형내 탕면 안정화 방법
2. 주형으로부터 나오는 슬라브를 안내하는 다수개의 롤이 내설된 세그먼트가 상기 주형직하부에서 응고완료점까지 적어도 1개이상 설치된 연주기를 이용하여 박슬라브를 연속주조하는 방법에 있어서,

   상기 주형직하부에 마련된 제1세그먼트내의 첫번째롤과 두번째롤 사이의 간격은 120~180mm 범위로 설정하고, 슬라브내의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 간격은 180~280mm 범위로 설정하고; 그리고

   상기 주형직하부의 제1세그먼트내의 첫번째롤과 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들은 하나의 세그먼트내의 롤 간격이 그 세그먼트내의 롤평균간격의 ±2.5%의 범위에 들도록 하고, 그리고 각 세그먼트내의 롤 평균간격이 연주기의 주형에서부터 하부측으로 멀어짐에 따라 증가하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 박슬라브 연속주조시 주형내 탕면 안정화 방법
3. 제2항에 있어서, 상기 하나의 세그먼트내의 각 롤의 직경은 모두 동일하게 함을 특징으로 하는 박슬라브 연속주조시 주형내 탕면 안정화 방법
4. 주형으로부터 나오는 슬라브를 안내하는 다수개의 롤이 내설된 세그먼트가 상기 주형직하부에서 응고완료점까지 적어도 1개이상 설치된 연주기를 이용하여 박슬라브를 연속주조하는 방법에 있어서,

   상기 주형직하부에 마련된 제1세그먼트내의 첫번째롤과 두번째롤 사이의 간격은 120~180mm 범위로 설정하고, 슬라브내의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 간격은 180~280mm 범위로 설정하고; 그리고

   상기 주형직하부의 제1세그먼트내의 첫번째롤과 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들은 하나의 세그먼트내의 롤의 간격을 그 평균 롤간격의 -15~ -2.5%와 2.5~15%의 범위내에서 서로 다르게 배치하고, 그리고 상기 서로 다른 롤 간격을 갖는 세그먼트가 적어도 2개이상 마련되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 박슬라브 연속주조시 주형내 탕면 안정화 방법
5. 주형으로부터 나오는 슬라브를 안내하는 다수개의 롤이 내설된 세그먼트가 상기 주형직하부에서 응고완료점까지 적어도 1개이상 설치된 연주기를 이용하여 박슬라브를 연속주조하는 방법에 있어서,

   상기 주형직하부에 마련된 제1세그먼트내의 첫번째롤과 두번째롤 사이의 간격은 120~180mm 범위로 설정하고, 슬라브내의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 간격은 180~280mm 범위로 설정하고; 그리고

   상기 주형직하부의 제1세그먼트내의 첫번째롤과 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들의 배열은 하나의 세그먼트내에 동일한 롤 간격을 갖는 구간이 적어도 1개이상 포함된 경우 그 구간을 1m를 넘지 않도록 하고 상기 롤 간격을 연주기의 주형에서부터 하부측을 향해 멀어짐에 따라 점진적으로 증가시키도록 하고, 그리고 다른 세그먼트들은 세그먼트내의 롤 간격이 그 세그먼트내의 롤 평균간격의 ±2.5%의 범위를 모두 만족하도록 하고 각 세그먼트내의 롤 평균간격을 연주기의 주형에서부터 하부측으로 멀어짐에 따라 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박슬라브 연속주조시 주형내 탕면 안정화 방법
6. 주형으로부터 나오는 슬라브를 안내하는 다수개의 롤이 내설된 세그먼트가 상기 주형직하부에서 응고완료점까지 적어도 1개이상 설치된 연주기를 이용하여 박슬라브를 연속주조하는 방법에 있어서,

   상기 주형직하부에 마련된 제1세그먼트내의 첫번째롤과 두번째롤 사이의 간격은 120~180mm 범위로 설정하고, 슬라브내의 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 간격은 180~280mm 범위로 설정하고; 그리고

   상기 주형직하부의 제1세그먼트내의 첫번째롤과 응고완료점에 해당되는 지점의 롤 사이에 존재하는 나머지 롤들의 배열은 적어도 2개이상의 세그먼트들은 각 세그먼트내의 롤의 간격을 그 세그먼트내의 평균 롤간격의 -15~ -2.5%와 2.5~15%의 범위내에서 서로 다르게 배치되도록 하고, 그리고 다른 세그먼트들은 각 세그먼트내에 동일한 롤 간격을 갖는 구간이 적어도 1개이상 포함되도록 하고 각 구간거리는 1m를 넘지 않도록 하는 한편 상기 롤 간격은 연주기의 주형에서부터 하부측을 향해 멀어짐에 따라 점진적으로 증가시키도록 구성됨을 특징으로 하는 박슬라브 연속주조시 주형내 탕면 안정화 방법

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