KR100379604B1 - 연주공정의래들-턴디시간편심주입시청정강제조를보장하는턴디시구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연주공정의 래들-턴디시간 편심주입시 청정강 제조를 보장하는 턴디시 구조에 관한 것으로서, 래들- 턴디시-양 주형으로 구성된 것으로 래들의 용강을 턴디시에 편심주입하는 연속주조기에 있어서, 턴디시의 구조는 쉬라우드 노즐 -침지노즐간의 거리가 먼측은 웨어- 댐으로 구성하며, 댐높이는 0.25-0.31H₀으로 하고, 쉬라우드노즐-침지노즐간의 거리가 가까운 쪽은 댐-웨어- 댐으로 구성하고, 용강주입구에서 가장 먼 댐의 중앙하부에 잔탕배출용 구멍을 가짐을 특징으로 하는 연속주조기를 개시한다.

Description

연주공정의 래들-턴디시간 편심주입시 청정강 제조를 보장하는 턴디시 구조

본 발명은 래들-턴디시-주형으로 구성된 연속주조 공정에서 턴디시내의 댐(dam)과 웨어(weir)의 구조 변경을 통해 래들에서 턴디시로 용강을 주입하는 과정에서 턴디시의 중앙이 아닌 편심위치에 용강의 주입시 발생하는 양 주형간의 주편 품질차를 저감시키는 턴디시 구조에 관한 것이다.

일반적으로 슬라브 연주기(slab caster)는 도 1와 같이 래들(1)-턴디시(2)-주형(3)으로 구성된다. 래들내 용강(4)은 쉬라우드 노즐(5)을 통하여 턴디시(2)로 주입되고 이후 양 주형(3)으로 분배 되어 주형과 2차 냉각대(6)를 거치면서 냉각된다.

연속주조 공정의 턴디시(2)는 래들(1)로부터 주입된 용강(4)을 양 주형(3)으로 분배 해주고 응고층(도 4의 16)에 작용하는 철정압을 완화시켜 주고 용강(4)중 개재물을 탕면쪽으로 부상시켜 개재물이 탕면의 슬랙(8)과 반응하여 용해,흡수되도록 하는 기능이 있다. 턴디시(2)내 용강(4)의 유동을 제어하기 위하여 여러 형태의 댐(dam)(9)과 웨어(weir)(10)가 사용되고 있다.

상기 댐은 턴디시 바닥에 부착되는 것으로서 위쪽이 잘려서 용강이 통과하는 구조를 갖고, 상기 웨어는 댐과 비슷하나 턴디시 바닥에서 떠 있고 하부가 잘려서 용강이 통과하는 구조를 갖고 있다.

통상의 경우 도 1a와 같이 래들(1)에는 콜렉터 노즐(11,12)이 2개로서 하나는 주입용, 나머지는 노즐의 개공 불가시 사용하는 비상개공용으로 사용하여 개공토록 하였다.

래들(1)의 연속주조시 각 히트(heat)마다 양 노즐을 번갈아 가면서 주입용 및 비상개공용으로 사용하였다. 그러나 최근에는 제강기술의 발전과 함께 래들(1)의 노즐 개공율이 향상됨에 따라 래들(1) 수리를 간편화시키고 턴디시 커버의 용강 주입구를 최소화시키고자 한쪽 노즐만 사용하게 되었다. 따라서 턴디시(2)내 용강 주입위치(13)로 고정되어 연연주 히트(heat) 순서에 관계없이 주입위치-턴디시노즐간의 거리가 도면에서 X측은 멀고 Y측은 가깝게 되었다.

종전에는 용강을 X측과 Y측으로 번갈아 가면서 주입하여서 주형(3)간 품질 편차가 인지되지 않았으나 편심주입과 함께 주편의 품질도 결함의 종류에 따라 X측 혹은 Y측으로 치우치는 경향이 나타나게 되었다. 도 2에서 보는 바와같이 주편의 표면 개재물의 경우는 X측이, 내부개재물의 경우는 Y측이 발생율이 높다. 양주형(3)간 주편 품질의 문제가 발생하면 품질관리상 품질불균일 문제만 아니라 결함의 발생원이 한쪽 주형(3)측으로 집중되므로 주편결함의 발생율도 높아지는 문제점이 야기된다.

상기 턴디시(2)내 용강의 온도와 유동상태를 보면, 중앙주입인 도 1b 경우 주입된 용강(4)은 웨어(10) 사이를 지나 댐(9)을 거쳐 양측의 각 주형(3)으로 주입된다. 이 경우, 양측으로 용강(4)의 온도분포와 유속분포가 동일한 상태가 된다. 그러나 쉬라우드 노즐(5)의 용강 주입위치(13)가 편심화함에 따라 용강의 온도 및 유속분포가 비대칭화 한다. 턴디시내 침지노즐(도 4의 14) 상부의 용강온도를 조사해보면 도 3에서 보는 바와 같이 X측 대비 Y측이 용강온도가 높다. 또한 수치계산 결과도 유사한 경향을 나타낸다. 이는 용강 주입위치(13)-침지노즐(14)간 거리가 멀어 용강(4)의 온도하락이 더욱 크기 때문이다.

용강(4)의 온도가 하락하면 도 4에서 보이는 바와 같이 침지노즐(14)에서 저온성 노즐막힘을 조장하여 주형내 탕면변동을 유발시키므로서 주형용제등(15)이 응고층(16)에 쉽게 포집되고, 노즐 막힘물질(17)등도 노즐벽면에서 이탈하여 응고층(16)에 포집되어 주편의 표면개재물이 된다.

턴디시(2)의 용강 주입위치에서 양 주형(3)측으로 흐르는 용강의 턴디시내 체류시간를 조사하기 위하여 구리(Cu)성분을 트레이서(tracer)로 투입하여 양 주형에서 용강(4)을 연속채취하여 구리성분의 변화를 조사하므로서 용강체류시간을 조사하였고 그 결과는 도 5에서 보인다. X측에 비해 Y측이 최대체류시간이 짧은 것을 확인할 수 있었다. 따라서 Y측의 경우가 비금속개재물의 부상분리 가능성이 적음을알 수 있으며, 이는 도 2에서 내부개재물의 경우 Y측이 발생율이 높은 사실과 잘 일치한다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 래들-턴디시-주형으로 구성된 연속주조 공정에서 래들의 용강을 턴디시에 편심주입하는 경우 발생하는 양 주형간의 품질편차를 최소화할 수 있는 연주공정의 래들-턴디시간 편심주입시 청정강 제조를 보장하는 턴디시 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1a는 연주공정의 래들-턴디시 주형간의 모식도에서 편심주입시의 구조를 보이는 도면.

도 1b는 연주공정의 래들-턴디시-주형간의 모식도에서 중앙 주입시의 구조를 보이는 도면.

도 2는 편심주입시 턴디시의 양 주형간의 주편 결함을 비교한 도면.

도 3은 편심주입 턴디시의 양 주형간 용강온도 차이를 보이는 도면.

도 4는 주편내 결함형성 모식도.

도 5는 편심주입시 실제 용강 체류시간을 보이는 도면.

도 6은 턴디시내 웨어와 댐의 위치를 보이는 도면.

도 7은 본 발명의 특징적 구성을 나타낸 도면.

표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수모델시험 결과 댐/웨어의 위치에 따른 체류시간비와 최대 체류시간을 보이는 도표.

표 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수모델시험 결과 댐/웨어/댐의 위치에 따른 체류시간비와 최대 체류시간을 보이는 도표.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 래들 2: 턴디시

3:주형 4: 용강

5: 쉬라우드 노즐 6: 2차 냉각대

7: 용강 8: 슬랙

9: 댐 10: 웨어

11,12: 콜랙터노즐 13: 용강 주입 위치

14: 침치 노즐 15: 주형용제

16: 응고층 17: 노즐막힘물질

이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

본 발명은 연주 과정에서 턴디시내의 댐(dam)과 웨어(weir)의 구조 변경을 통해 래들에서 턴디시로 용강을 주입하는 과정에서 발생하는 양 주형간의 주편 품질치를 저감시키는 턴디시 구조에 관한 것이다.

본 발명은 래들내의 용강이 쉬라우드 노즐을 통하여 턴디시로 주입된 후 주형과 2차 냉각대를 거치면서 냉각되는 연속주조 공정의 턴디시에 있어서, 상기 턴디시는 상기 쉬라우드 노즐과 침지 노즐간의 거리가 먼 쪽은 쉬라우드 노즐로부터 웨어(weir)와 댐(dam)의 순으로 위치시키고, 상기 댐의 높이는 0.25-0.31Ho(여기서 Ho)는 탕면높이)로 하며, 상기 쉬라우드 노즐과 침지 노즐간의 거리가 가까운 쪽은 쉬라우드 노즐로부터 댐과 웨어, 그리고 댐의 순으로 각각 위치시키는 한편, 상기 침지 노즐과 가까운 댐의 중앙 하부에 잔탕배출용 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 연주공정의 래들-턴디시간 편심주입시 청정강 제조를 보장하는 턴디시 구조에 관한 것이다.

이때, 상기 댐의 높이를 0.25-0.31Ho로 한정한 것은 댐의 높이가 0.25Ho 미만이거나, 0.31 Ho 보다 높을 경우, 턴디시내의 용강 체류시간비 감소와 함께 최대 체류시간이 짧게 되어 개재물의 부사 제거 능력이 저하되기 때문이다.

이하에서는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

(실시예 1)

하기 표 1은 수모델 시험 결과로서 기존의 턴디시 댐과 웨어 조건하에서 댐과 웨어의 위치를 변경하면서 양 주형간 체류시간비와 최대 체류시간을 조사하였다.

수모델의 쉬라우드 노즐에 염화칼륨(KCI) 트레이서(tracer)를 투입하고 침지 노즐에서 전기전도도 측정기를 통하여 트레이서 농도를 조사하므로서 양 X,Y측의 체류시간을 구하였고, 이를 근거로 체류시간비(=Y측 최대체류시간/X측 최대체류시간)와, 양측중 최대 체류시간의 큰 경우를 최대체류시간으로 간주하였다. 여기서 Ho는 도 6에서 보이듯이, 탕면높이를 말하고 Lo는 X측 턴디시 노즐과 Y측 턴디시 노즐 사이의 거리를 말한다.

기존의 경우 도표의 제일 좌측에서 보듯이 체류시간비가 0.675로서 X측이 체류시간이 길며 상기의 실측결과와도 잘 일치한다. Y측 체류시간을 증가시키기 위하여 Y측 댐과 웨어를 이동시켰다. Y측 댐을 이동시킨 결과, 체류시간비는 증가하여 0.82-0.79Lo에서 1수준에 접근하였다. Y측 웨어를 이동시킨 결과 양측의 체류시간비의 편차는 오히려 증가하는 문제점을 초래 하였다. 반대로 X측의 댐을 침지노즐측으로 이동시켜 X측체류시간을 짧게하였으며 이때는 0.08Lo - 0.06Lo일 때 1 수준에 근접하였다. 표 1의 경우는 모든 경우에 최대체류시간이 1.11이하로서 기존조건보다 낮았다.

[표 1]

* 댐과 웨어는 각각 상단 및 하단 높이

* 체류시간비=Y측 최대체류시간/X측 최대체류시간

* 최대체류시간=X 또는 Y측 최대체류시간/공칭체류시간

(실시예 2)

하기 표 2는 실시예 1의 수모델에서 Y측에 용강 체류시간을 증가시키기 위해서 턴디시의 탕류부족으로 하부 댐으 설치하고 다음에 웨어를, 마지막으로 다시 하부 댐을 설치하여 X측의 댐의 높이와 위치를 이동시키고 Y측의 하부 댐에 잔탕배출용 구멍(도시되지 않음)을 뚫어 시험을 행하였다. 이 경우 실시예 1의 경우 보다 최대체류시간이 높아 개재물의 부상제거능력이 훨씬 우수함을 알 수 있다.

[표 2]

* 체류시간비=Y측 최대체류시간/X측 최대체류시간

* 최대체류시간=X 또는 Y측 최대체류시간/공칭체류시간

X측 댐의 높이를 0.23Ho에서 0.34Ho까지 변화시킨 경우 0.25-0.31Ho사이에서 체류시간비도 1에 접근하고 체류시간도 1,2로 긴 상태를 유지하였다. 반면에0.23Ho에서 댐의 위치를 0.05Lo에서 0.25Lo까지 증가시킴에 따라 체류시간비는 1.4에서 0.9까지 감소하며 0.20-0.25Lo에서 체류시간비가 1에 접근하나 이 경우 댐과 웨어간에 용강이 유출될만한 공간이 없기 때문에 실용적이지 못하다.

마지막으로 턴디시의 용강 배제시 잔류용강을 최소화하기 위해서 댐의 하부에 배출구멍을 뚫었다. X측의 댐의 경우 중앙바닥에 잔탕배출구가 뚫려 있고 Y측 댐들에 있어서 배출구멍이 둘다 있는 경우, 첫 번째 댐에 구멍이 뚫린 경우와 두 번째 댐에 구멍이 뚫린 경우를 대상으로 용강체류시간을 조사 하였다. 그 결과 두 번째 댐의 구멍을 뚫은 경우가 체류시간비 1을 만족하고 최대체류시간도 가장 길어 개재물의 부상분리에 가장 유리하였다.

이상의 예를 종합하면 도 7에 잘 나타난 바와 같이, 래들-턴디시-주형으로 구성된 연속주조 공정에서 래들에서 턴디시로 용강을 주입하는 과정에서 턴디시의 중앙이 아닌 편심위치에 용강의 주입시 발생하는 양 주형간의 주편 품질차를 최소화하기 위해서는 상기 턴디시는 상기 쉬라우드 노즐과 침지 노즐간의 거리가 먼 쪽은 쉬라우드 노즐로부터 웨어와 댐의 순으로 위치시키고, 상기 댐의 높이는 0.25-0.3Ho로 하며, 상기 쉬라우드 노즐과 침지 노즐간의 거리가 가까운 쪽은 쉬라우드 노즐로부터 댐과 웨어, 그리고 댐의 순으로 각각 위치시키는 한편, 상기 침지 노즐과 가까운 댐의 중앙 하부에 잔탕배출용 구멍을 가지도록 하면 가능한 것을 알 수 있다.

본 발명에 의하여 용강 체류시간 편차를 최소화하고 체류시간을 극대화하므로써 턴디시에서 용강중 개재물의 부상 분리율을 극대화 시킬수 있음은 물론 연속 주조 공정에서 턴디시내의 댐(dam)과 웨어(weir)의 구조 변경을 통해 래들에서 턴디시로 용강을 주입하는 과정에서 턴디시의 중앙이 아닌 편심위치에 용강의 주입시 발생하는 양 주형간의 주편 품질차를 저감시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 래들 내의 용강이 쉬라우드 노즐을 통하여 턴디시로 주입된 후 주형과 2차 냉각대를 거치면서 냉각되는 연속주조 공정의 턴디시에 있어서,

   상기 턴디시는 상기 쉬라우드 노즐과 침지 노즐간의 거리가 먼 쪽은 쉬라우드 노즐로부터 웨어(weir)와 댐(dam)의 순으로 위치시키고, 상기 댐의 높이는 0.25-0.31Ho(여기서 Ho는 탕면높이)로 하며, 상기 쉬라우드 노즐과 침지 노즐간의 거리가 가까운 쪽은 쉬라우드 노즐로부터 댐과 웨어, 그리고 댐의 순으로 각각 위치시키는 한편, 상기 침지 노즐과 가까운 댐의 중앙 하부에 잔탕배출용 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 연주공정의 래들-턴디시간 편심주입시 청정강 제조를 보장하는 턴디시 구조.