KR100406374B1 - 박판주조기를 이용한 크래드 강 박판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 강종의 박판을 접합하여 하나의 박판으로 제조하는 크래드(clad)강 박판의 제조 방법에 관한 것으로서, 쌍롤식 박판주조기를 이용한 박판주조법을 크래드 강 박판제조에 적용하므로써 주조 조건 설정이 보다 용이하고, 보다 효율적이고, 보다 경제적으로 보다 균일한 크래드 강 박판을 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 크래드 강 박판을 제조하는 방법에 있어서, 마주보며 구비되어 있는 박판주조용 롤을 포함하는 쌍롤식 박판 주조기를 이용하여 상기 박판주조용 롤사이에 크래드 강 박판의 내부 판이 되는 박판을 공급하고, 크래드 강의 외부 판이 되는 용강을 상기 박판주조용 롤사이에 공급하여 주조하는 박판주조기를 이용한크래드 강 박판의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

박판주조기를 이용한 크래드 강 박판의 제조방법{Method For Manufacturing Clad Steel Plate Using Strip Caster}

본 발명은 서로 다른 강종의 박판을 접합하여 하나의 박판으로 제조하는 크래드(clad)강 박판의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철 및 비철 금속과 그 합금을 용탕에서 직접 박판으로 제조하는 쌍롤식 박판 주조 장치에서 서로 다른 강종의 박판을 접합하여 하나의 박판으로 제조하는 크래드강 박판의 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 크래드강 박판을 제조하는 방법으로는 가장 전통적인 크래드 강 박판의 제조 방법으로서 서로 다른 강종의 박판을 포개어 놓은 후 압연하여 강제로 압접하는 방법을 들수 있다.

그러나, 상기한 전통적인 방법에서는 박판의 압연 및 접합 조건이 강종에 따라 매우 까다로와 압접이 잘되지 않는 강종간에는 크래드 강 제조가 불가능할 뿐만 아니라 압연에 추가되는 비용도 적지 않은 문제점이 있다.

또한, 연속 주조를 이용하는 방법에서는 몰드(mold)의 중심부에 용강과는 다른 성분을 가진 강종의 판이나 선등을 공급하여 내부와 외부를 다른 강종을 가진 슬라브, 빌렛등을 제조한 후 압연하여 크래드 강 박판이나 선으로 제조한다.

그러나, 상기한 연속 주조에 의한 방법은 주조 조건이 까다롭고 제조된 슬라브, 빌렛등의 두께 감소를 위한 압연 조건 설정도 매우 어려운 문제점이 있다.

한편, 박판 주조를 이용한 방법으로는 비교적 최근에 '인버션(inversion)주조법'이라는 방법이 제안되고 있다.

상기 인버션 주조법을 이용한 크래드 강 박판의 제조방법은 Steel Times 1995, 6.p. 228 - 229에 나타난 바와 같이 종래의 박판 주조법과는 달리 주조를 위한 별도의 주형이 없이 박판을 제조한다.

즉, 상기 인버션 주조법은 도 1에서와 같이 용강(11)의 저장 용기(10)에 용강(11)을 담고 용기(10)의 하부에서 일정 두께의 박판을 상부로 공급하여 박판의 표면에 부착하여 응고되는 판(13)을 상부에 설치된 박판 인발용 롤(12)로 인발하여 주조된 크래드 강 박판(14)을 제조하는 방법이다.

상기한 인버션 주조법을 이용한 크래드 강 박판 제조방법은 비교적 설비가 간단한 장점이 있으나, 균일한 두께의 주조된 크래드 강 박판을 얻기 위해서는 공급되는 박판(13)의 두께 및 박판이 용강(11)중에 침적되는 시간을 잘 조정해야 하는 어려움이 있다. 또한, 주조 초기에 박판을 공급하는 방법이 매우 어려우며, 박판 공급을 위해 용기(10) 하부에 설치된 슬리트(slit)의 간격을 잘 제어해야 하며 고온의 용강이 박판과 슬리트사이로 새어나가지 않도록 슬리트의 재질 및 박판 공급 방법을 매우 신중히 선택해야 한다. 즉 인버션 방법으로 제조된 주조 크래드 강 박판은 박판의 표면에 용강이 접촉되어 응고되므로 응고 조건의 불균일에 의한 응고각 두께의 불균일이 그대로 주조 박판 두께의 불균일로 나타나므로 일정한 두께의 크래드 강 박판으로 제조하기가 어렵고, 결과적으로 재현성있고 균일하게 안정된 크래드 강판을 제조하기는 매우 어려운 문제점이 있다.

본 발명자들은 상기한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 쌍롤식박판주조기를 이용한 박판주조법을 크래드 강 박판제조에 적용하므로써 주조 조건 설정이 보다 용이하고, 보다 효율적이고, 보다 경제적으로 보다 균일한 크래드 강 박판을 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 방법에 따라 크래드 강 박판을 제조하기 위한 장치의 개략도

도 2는 본 발명에 따라 박판 주조기를 이용하여 크래드 강 박판을 제조하기 위한 장치의 일례를 나타내는 개략 단면도

도 3은 본 발명에 따라 박판 주조기를 이용하여 크래드 강 박판을 제조하기 위한 장치의 다른예를 나타내는 개략 단면도

도 4는 본 발명에 따라 제조된 크래드 강 박판의 폭방향 단면 미세 조직 사진

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 박판 주조용 롤 30 : 용강

60 : 응고각 70 : 중심 박판

80 : 박판 굴곡용 롤 90 : 중심 박판 공급기

100 : 크래드 강 박판 101 : 크래드 강 내부 박판

102 : 크래드 강 외부 박판 110 : 압하용 롤

본 발명은 크래드 강 박판을 제조하는 방법에 있어서, 마주보며 구비되어 있는 박판주조용 롤을 포함하는 쌍롤식 박판 주조기를 이용하여 상기 박판주조용 롤사이에 크래드 강 박판의 내부 판이 되는 박판을 공급하고, 크래드 강의 외부 판이 되는 용강을 상기 박판주조용 롤사이에 공급하여 주조하는 크래드 강 박판의 제조방법에 관한 것이다.

바람직하게는. 본 발명은 크래드 강 박판을 제조하는 방법에 있어서,

마주보며 구비되어 있는 박판주조용 롤을 포함하는 쌍롤식 박판 주조기를 이용하여 상기 박판주조용 롤사이에 하기 식(1)의 융점을 갖고 크래드 강 박판의 내부 판이 되는 박판을 공급하고, 크래드 강의 외부 판이 되는 용강을 상기 박판주조용 롤사이에 공급하여 하기 식(1)을 만족시키도록 용강 과열도를 조절하고, 하기 식(2)를 만족시키는 롤의 주조속도(V)로 주조하여 크래드 강 박판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Tm + 20℃ ≤ Tc + ΔT

[여기서, Tm: 크래드 강 박판의 내부 박판의 용해점, Tc: 크래드 강 박판의 외부 박판의 용해점, ΔT: 용강 과열도]

V ≥ Vs

[여기서, V: 롤의 주조 속도, Vs: t₁의 두께가 0.3t₀에서 내부 박판의 표면 온도가 Ts가 되었을 때의 롤의 주조 속도, Ts: 내부박판의 고상분율 fs =0.7인 점의 온도, t₁:크래드 강 박판의 내부 박판의 두께, t₀: 박판주조용 롤사이에 공급되기전의 내부박판의 두께 ]

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 박판 주조기를 이용하여 크래드 강 박판을 제조하기 위해서는 박판 주조기의 두 개의 롤 사이로 공급되는 용강과는 다른 강종의 박판을 박판 주조기의 두 개의 롤 사이로 공급하여 이 박판이 크래드강의 중심부에 위치하여 크래드 강 내부 박판을 형성하도록 하며, 이 크래드 강 내부 박판은 표면의 일부가 용해되면서 용강과 접하여 박판의 표면에 응고각을 형성하고 이와 같이 형성된 박판과 롤 표면에서 형성된 응고각이 회전하여 롤 최근접점에서 만나 접합되면서 크래드 강의 외부 박판을 이루어 최종적으로는 크래드 강 박판이 제조된다.

이하, 본 발명을 도면을 통해 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 크래드 강 박판을 제조하기 위해 사용될 수 있는 쌍롤형 박판 주조기의 일례가 도 2에 나타나 있다.

도 2를 통해 본 발명에 따라 크래드 강 박판을 제조하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에 나타나 있는 바와 같이, 용강(30)을 래들(40) 및 용강 주입용 노즐(50)을 통해 두 개의 회전하는 롤(20)에 공급하면, 두 롤 사이에 용강(30)의 풀(pool)이 생기고 용강과 롤이 접촉하면서 용강이 응고되어 응고각(60)이 형성된다. 이 응고각(60)은 롤(20)의 회전에 따라 양쪽에서 성장되어 오다 롤(20)의 최근접 지점에서 만나 박판을 형성한다.

크래드 강 박판을 제조하기 위해서는 여기에 추가로 중심 박판 공급기(90)와 중심 박판이 롤 사이의 용강으로 원활히 공급될 수 있게 각도를 조절할 수 있는 박판 굴곡용 롤(80)을 설치하여 롤의 중심부로 중심 박판(70)을 용이하게 공급해야 한다.

상기와 같이 구성된 크래드 강 제조용 박판 주조기를 사용하여 크래드 강 박판을 제조하기 위해서는 우선 쌍롤형 박판 주조기에 용강을 공급하기 전에 두 롤(20)사이에 중심 박판(70)을 중심 박판 공급기(90)에서 풀어 공급한다. 이 때 중심 박판(70)은 박판 굴곡용 롤(80)을 거쳐서 가능한 한 두 롤 사이의 중심에 수직으로 공급되도록 한다. 이와 같이 준비한 다음 두 개의 롤이 회전을 시작하면서 두 롤 사이로 용강(30)을 공급한다. 용강 공급에 따라 응고각(60)이 양 롤의 표면에서 형성되고, 중심 박판의 양쪽 표면에서도 박판의 일부가 용해되면서 응고각이 형성된다. 이와 같이 형성된 응고각이 롤이 회전하면서 롤의 최근접 지점에서 만나 중심부는 중심 박판이 주성분인 크래드 강 내부 박판(101)이 되고, 외부는 용강이 주성분인 크래드 강 외부 박판(102)으로 구성되는 크래드 강 박판(100)을 형성한다.

한편, 본 발명에서는 상기와 같이 제조된 크래드 강 박판의 두께를 원하는 크기로 조절하면서 표면 품질을 개선하고 내부 박판간의 접착성을 증진시키며, 기계적 특성을 향상시키기 위해 도 3에서와 같이 크래드 강 압하용 롤(110)을 박판 주조기용 롤의 하부에 설치하여 크래드 강 박판을 1단으로 압연할 수도 있다. 이 때 상기 압하용 롤(110)의 속도는 주조용 롤의 속도와 연동이 되도록 해야하며 박판의 두께를 균일하게 제조할 수 있도록 롤갭 제어기등을 장착할 수 있다.

본 발명에 있어서 크래드 강 박판의 내부 판이 되는 박판은 하기 식(1)을 만족하는 용해점을 갖는 것이 바람직하다.

(수학식 1)

Tm + 20℃ ≤ Tc + ΔT

[여기서, Tm: 크래드 강 박판의 내부 박판의 용해점, Tc: 크래드 강 박판의 외부 박판의 용해점, ΔT: 용강 과열도]

상기 용강 과열도(ΔT)는 10 ~ 100℃범위에서 제어하는 것이 바람지하다.

상기 외부 박판의 용해점을 Tc라고 했을 때 통상의 주조 범위에서 외부 박판의 용강 온도는 Tc + ΔT의 범위이며, 내부 박판의 용해점이 Tm 일 때 용착이 잘 일어나기 위해서는 용강의 온도보다 약 20℃ 정도보다 더 낮아야 한다. 따라서 상기 식(1)의 조건을 만족하도록 상기 용강 과열도(ΔT)를 제어해야 한다.

그러나, 상기 용강 과열도(ΔT)가 100℃ 이상이 되는 경우에는 박판의 물성치를 열화시키므로 피하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는 하기 식(2)를 만족시키는 롤의 주조속도(V)로 주조하는 것이 바람직하다.

(수학식 2)

V ≥ Vs

[여기서, V: 롤의 주조 속도, Vs: t₁의 두께가 0.3t₀에서 내부 박판의 표면 온도가 Ts가 되었을 때의 롤의 주조 속도, Ts: 내부박판의 고상분율 fs =0.7인 점의 온도, t₁:크래드 강 박판의 내부 박판의 두께, t₀: 박판주조용 롤사이에 공급되기전의 내부박판의 두께 ]

상기 식(1)에서 V가 너무 작아 t₁= 0.3t₀이하로 되면 내부 박판은 용해되어 크래드 강 박판의 형성이 어려워지거나 강도가 저하되어 판의 단락이 발생된다. 또한 V가 너무 커서 t₁=t₀조건을 만족하면 외부 박판과 내부 박판과의 접착이 잘 이루어지지 못하는 결점이 있다. 즉, 본 발명에서는 내부 박판이 외부 박판용 용강내에 머물러 있을 때 내부 박판이 용해되는 점을 박판의 고상 분율이 fs =0.7인 점을 기준으로 이점이 외부에서 공급되는 내부 박판 원래의 두께보다 0.3배 이상이 되도록 주조 속도를 조정하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 크래드 강 박판을 제조하는 경우에는 종래의 크래드 강 제조 방법과는 달리 비교적 용이하게 박판을 제조할 수 있고, 보다 경제적이며, 특히 롤간의 갭에 의해 박판의 두께가 매우 균일하고 일정하게 형성될 수 있으며, 안정된 품질의 크래드 강 박판을 제조할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

본 실시예에서는 쌍롤식 박판 연주기를 사용하여 내부에 일반 탄소강을 외부에 STS304 강종을 가진 크래드 강 박판을 제조하였다. 즉, 박판 주조기의 롤 사이에 C 0.04%의 두께 약 1mm 탄소강 박판을 공급하고 STS 304 용강을 롤사이에 주입하면서 주조한 결과 도 4에서와 같이 약 4mm의 두께를 가진 내부 탄소강, 외부 STS 304강의 크래드 강 박판의 제조가 가능하였다. 내부 박판의 원 두께는 1mm 였으나 용강중에서 일부는 용융되면서 두께가 약 20% 정도 감소되어 0.7~0.8mm 정도가 되었으며, STS304 용강이 탄소강 박판에 용착되어 용착 부위의 두께가 한쪽 면 당 약 0.6~0.7mm 에 달해 총 두께는 약 4mm 정도의 크래드 강 박판이 제조되었다.

도 4의 미세 주조 조직 단면 사진에서 볼 수 있는 바와 같이, 롤과 접촉되는 외부 박판의 표면은 매우 평탄한 표면을 지니고 있으며, 내부 박판 두께는 약간의 불균일이 보이나 전체적으로 크래드 강판의 접합 상태 및 두께는 매우 균일하게 형성되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 쌍롤식 박판 주조법을 이용하므로써 종래의 크래드 강 박판 제조 방법중 압연에 의한 방법에서 문제가 되고 있는 압착이 어려운 강종간의 크래드 강 박판을 제조할 수 있고, 종래의 연주법에 있어서 주조 조건 설정의 어려움, 이강종 슬라브, 빌렛의 압연의 어려움등의 문제 또는 인버션 주조방법에서의 균일한 두께의 박판의 제조 및 주조 조건 설정의 어려움등을 극복할 수 있는 효과가 있는 것이다.

즉, 본 발명은 종래의 크래드 강 제조 방법과는 달리 압착이 어려운 강종간의 크래드 강 박판을 비교적 용이하게 제조할 수 있고, 두께를 감소시키기 위한 압연시의문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 균일한 두께 및 양호한 표면 및 내부 품질을 가진 크래드 강 박판을 매우 경제적이고, 안정되게 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 크래드 강 박판을 제조하는 방법에 있어서,

   마주보며 구비되어 있는 박판주조용 롤을 포함하는 쌍롤식 박판 주조기를 이용하여 상기 박판주조용 롤사이에 크래드 강 박판의 내부 판이 되는 박판을 공급하고, 크래드 강의 외부 판이 되는 용강을 상기 박판주조용 롤사이에 공급하여 주조하는 것을 포함하며;

   상기 크래드 강 박판의 내부 판이 되는 박판이 하기 식(1)의 융점을 갖고,

   (수학식 1)

   Tm + 20℃ ≤ Tc + ΔT

   [여기서, Tm: 크래드 강 박판의 내부 박판의 용해점, Tc: 크래드 강 박판의 외부 박판의 용해점, ΔT: 용강 과열도]

   크래드 강의 외부 판이 되는 용강의 과열도는 상기 식(1)을 만족시키도록 조절되고, 그리고

   롤의 주조속도(V)는 하기 식(2)를,

   (수학식 2)

   V ≥ Vs

   [여기서, V: 롤의 주조 속도, Vs: t₁의 두께가 0.3t₀에서 내부 박판의 표면 온도가 Ts가 되었을 때의 롤의 주조 속도, Ts: 내부박판의 고상분율 fs =0.7인 점의 온도, t₁:크래드 강 박판의 내부 박판의 두께, t₀: 박판주조용 롤사이에 공급되기전의 내부박판의 두께 ]

   만족시키는 것을 특징으로 하는 박판 주조기를 이용한 크래드 강 박판의 제조방법
2. 제1항에 있어서, 상기 박판주조용 롤의 하부에 압하용 롤을 추가로 설치하여 주조된 크래드 강 박판을 압연하여 두께를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박판 주조기를 이용한 크래드 강 박판의 제조방법
3. 삭제
4. 제3항에 있어서, 용강 과열도(ΔT)가 10 ~ 100℃인 것을 특징으로 하는 박판 주조기를 이용한 크래드 강 박판의 제조방법