KR100605705B1 - 쌍롤식 박판주조기용 침지노즐의 용강공급 제어방법 - Google Patents

Abstract

쌍롤식 박판주조기용 침지노즐의 용강공급 제어방법이 제공된다.

본 발명은, 쌍롤식 박판주조공정에서 상부 토출구와 하부 측방토출구 및 하부 하향토출구를 갖는 광폭침지노즐(N)로부터 수냉되고 있는 한쌍의 주조롤에 용강을 공급하면서 주편을 제조함에 있어서, 주조초기에는 용강토출을 방지하고, 용강이 상기 침지노즐(N)의 상부 토출구에서 토출될 때 용융되면서 용강을 토출할 수 있도록 구성된 용강 토출지연판을 상기 침지노즐(N)의 하부 측방토출구와 하부 하향토출구에 형성함으로써 주조중 안정적으로 용강을 공급할 수 있는 쌍롤식 박판 주조기용 침지노즐의 용강공급 제어방법에 관한 것이다.

본 발명은 주조초기에 주편 인발박판과 초기주편의 결합부가 파단되는 것을 방지함에 유용하다.

하향 토출구, 측방 토출구, 토출지연판, 광폭침지노즐

Description

쌍롤식 박판주조기용 침지노즐의 용강공급 제어방법{Method of Melt Feeding Control for Submerged Entry Nozzle in Twin Roll Strip Caster}

도 1은 쌍롤식 박판주조공정 및 장치에 대한 개략설명도이다.

도 2는 주편 인발박판의 구조에 대한 설명도로서,

도 2(a)는 주편인발박판의 설치 개략도이며

도 2(b)는 주편인발박판과 초기주편과의 결합설명도이다.

도 3은 광폭 침지노즐의 구조에 대한 설명도이다.

도 4는 본 발명의 용강 토출지연판 설치에 대한 설명도로서,

도 4(a)는 하부 하향토출구의 용강 토출지연판을,

도 4(b)는 하부 측방토출구의 용강 토출지연판을 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 침지노즐 내화물 3 : 상부 토출구

5 : 측방 하부 토출구 7 : 하향 하부 토출구

9 : 용강 토출 지연판 11: 내화 접착제

본 발명은 쌍롤식 박판주조기(twin roll strip caster)용 침지노즐의 용강공급 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세히는, 쌍롤식 박판주조기용 침지노즐의 하부 토출구에 토출지연판을 설치함으로써 주조롤(roll) 사이에 용강을 안정적으로 공급할 수 있어 장착된 주편 인발판(leader strip)과 초기주편의 결합부가 용강 토출류에 의해 용융되어 결합부 판파단이 발생되는 것을 방지할 수 있는 쌍롤식 박판주조기용 침지노즐의 용강공급 제어방법에 관한 것이다.

쌍롤식 박판주조기를 이용한 통상적인 박판의 연속주조공정이 도 1에 나타나 있다. 도 1에 나타난 바와 같이, 이 박판 연주공정은 턴디쉬(T)에 연결된 침지노즐(N)을 통해서 용탕(M)을 수냉되고 있는 한쌍의 주조롤(R, R') 사이에 공급함과 동시에 주조롤(R, R')을 회전시킴으로써 이들의 표면에서 생성된 한 쌍의 응고쉘이 근접접에서 합체되어 두께 1-6 mm의 박판(S)을 연속적으로 제조하는 방법이다. 이때, 주조롤(R, R') 양쪽 측면에는 용강(M)의 유출을 방지하고, 주편(S)를 일정한 폭으로 제한하기 위해 내화물로 제조된 에지댐(E, E')이 설치되며, 침지노즐(N)에서 공급된 용강(M)은 주조롤(R, R')과 에지댐(E, E')에 의해서 일정한 높이로 탕면을 유지할 수 있게 된다.

이러한 박판주조장치를 이용한 주편 제조공정에서는 주조초기에 생성되는 주편(S)을 권취기(C)까지 이송하기 위하여 일반 연주의 더미바(dummy bar)와 같은 박판 인발기구가 필요하다. 예컨데 대한민국실용신안 등록번호 98-117421호 등에서는 넓은 폭의 얇은 강판을 이용하는 방법을 나타내고 있다.

통상적으로 이와 같은 주편 인발기구는 도 2에 나타낸 바와 같이 주조롤(R,R')의 사이부터 권취기(C) 까지 연결된 비교적 내열성이 높고 인장강도가 큰 강판을 주편 인발박판(L)으로 사용하여 주조초기에 주편 인발박판(L)의 양 표면에 응고되어 결합된 주편(S)을 인발하여 권취기까지 이송시키는 역할을 하도록 하고 있다. 이 때 주편 인발박판(L)과 결합되어 생성되는 초기 주편(S)이 과도하게 두꺼워지는 것을 방지하기 위해 주편 인발박판(L)은 두께가 1~3 mm 정도의 얇은 강판을 사용하기 때문에 용강에 의해서 용융되는 경우가 있다. 특히, 용강에 의해 주편 인발박판(L)의 용융된 정도가 심한 경우에는, 초기 주편결합부(B)가 취약해지고 균열이 발생되어 파단이 발생함으로써 주조자체가 중단되는 요인이 될 수도 있다.

또한, 상술한 주편 인발박판(L)과 초기 주편과의 결합부(B) 파단은 주로 주조개시 직후에 침지노즐로부터 공급된 용강의 분포가 국부적이거나 불균일 할 경우에 주로 발생된다.

상세하게 설명하면, 쌍롤식 박판주조기에 사용되는 침지노즐(N)은 주조롤(R, R')사이에 전폭으로 균일한 용탕을 공급하기 위하여 비교적 광폭의 형상을 갖고 있으며, 용탕 pool 내에 용탕의 정체역이 없도록 하기 위해서 침지노즐 내화물(1)의 침지부위에 도 3과 같이 다수의 토출구가 여러 방향으로 형성되어 있다.

따라서 주조 중에 주조롤(R, R') 사이에 공급된 용강이 침지노즐(N)의 상부 토출구(3)의 높이 이상으로 채워진 경우에는 문제가 없으나, 주조초기에는 각 토출구의 위치마다 용강이 공급이 시작되는 시간차이가 발생되고, 특히, 침지노즐(N)의 바닥면에 하향으로 형성된 하향 하부토출구(7)들의 중앙에서 용강이 가장 빨리 토출되기 시작한다. 이 경우, 토출된 용강은 도 2와 같이 주조롤(R, R') 사이에 위치된 주편 인발박판(L)에 국부적으로 낙하하여 용융시키게 되며, 만일 주편 인발박판(L)의 양단(edge) 부위가 용융될 경우에는 주편(S)의 인발시 균열이 발생되어 판파단이 발생된다. 그리고 주편 인발박판(L)의 중앙부가 용융되는 경우에도 마찬가지의 현상이 발생되는 경우가 있다.

즉, 상술한 문제들은 주조초기에 침지노즐(N)의 토출구들중 주로 하부 측방토출구(5)과 하부 하향토출구(7)를 통해 국부적으로 공급되는 용강에 기인한 것이므로 주편 인발박판(L)의 전폭방향에 걸쳐 신속,균일하게 초기 용강이 공급될 필요가 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 쌍롤식 박판주조기용 광폭침지노즐(N)의 하부 토출구에 토출지연판을 형성함으로써 주조초기 균일하게 용강을 공급할 수 있어 주편 인발박판(L)의 용융에 따른 판파단을 방지할 수 있는 쌍롤식 박판주조기용 침지노즐의 용강공급 제어방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

따라서 본 발명은, 쌍롤식 박판주조공정에서 상부 토출구와 하부 측방토출구 및 하부 하향토출구를 갖는 광폭침지노즐(N)로부터 수냉되고 있는 한쌍의 주조롤에 용강을 공급하면서 주편을 제조함에 있어서, 주조초기에는 용강토출을 방지하고, 용강이 상기 광폭침지노즐(N)의 상부 토출구에서 토출될 때 용융되면서 용강을 토출할 수 있도록 구성된 용강 토출지연판을 상기 노즐(N)의 하부 측방토출구와 하부 하향토출구에 형성함으로써 주조중 안정적으로 용강을 공급할 수 있는 쌍롤식 박판 주조기용 침지노즐의 용강공급 제어방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 설명한다.

쌍롤식 박판주조기의 침지노즐(N)은 광폭 내화물로 구성되며, 주조 중 주조롤(R, R')의 폭방향에 대하여 균일한 용강공급을 하고, 에지댐 내화물(E, E') 표면에서 발생되는 용강의 응고현상을 억제하기 위하여 측면 방향으로의 용강공급도 필요하다. 따라서 침지노즐(N)은 용강의 정체역이 형성되지 않도록 거의 전 방향으로 토출구가 형성되어 있으며, 각 토출구는 크기, 높이, 토출 방향이 다양하게 형성되어 있다.

이와 같은 노즐에 있어서 주조개시 직후 주조롤(R, R') 사이에 용탕을 채우기 시작할 때, 토출구의 높이에 따라서 용강 토출시간의 차이가 발생되고, 토출구의 크기에 따라서 용강공급량의 차이를 나타내게 된다. 즉, 주편인발박판(L)의 위로 토출된 용강이 국부적으로 과도한 양이 공급될 경우는 주편인발박판(L)의 국부적인 용융을 가져오고 따라서 초기 주편과의 결합부(B) 결합력이 약화되므로 주편(S)의 인발시 파단을 가져올 수 있는 것이다.

따라서 본 발명은 광폭의 박판주조기에 적용되는 다수의 토출구를 갖는 광폭 침지노즐(N)에 있어서 주조개시 때에 용강의 토출이 국부적으로 발생하여 주편인발박판(L)을 용융시킴으로써 판 파단이 발생되는 문제를 방지하기 위하여, 상기 침지노즐(N)의 특정 토출구들에 용강 토출지연판을 설치함으로써 주조초기에는 용강 토출을 저지시키고 일정 시간 후에 토출이 시작되도록 함으로써 주조 중에는 안정적으로 용강을 공급시킬 수 있는 용강공급 제어방법을 제공함을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 내용에 대해 상세한 설명을 한다.

쌍롤식 박판주조공정에 있어서 광폭의 박판을 제조하기 위해서는 폭 방향으로의 균일하고 안정적인 용강공급이 필수적이며, 따라서 용강공급을 위한 침지노즐(N)도 주조롤의 폭에 대응하여 광폭화 되어 있다. 또한 주조 중에 용탕욕(浴) 내에 정체역이 발생되면 용탕이 응고되어 응고체가 형성되므로 정체역 해소를 위해 침지노즐(N)은 거의 전방향으로 용강을 토출하는 구조로 되어 있는 것이 일반적이다.

이러한 통상적인 광폭 침지노즐(N)의 구조가 도 3에 제시되어 있다.

도 3에 나타난 바와 같이, 침지노즐(N)에 있어서 토출구는 크게 상부 토출구(3)와 하부 측방토출구(5) 그리고 침지노즐의 바닥면에 형성되는 하부 하향토출구(7)로 구분 할 수 있으며, 주조 중에는 전체 토출구를 통한 용강공급의 수지균형을 맞출 수 있도록 토출구의 면적 및 위치가 설계되어 있다. 그러나 주조 시작과 동시에 턴디쉬(T)에서 스타퍼(stopper)의 개공을 통해 용강이 침지노즐(N)을 거 쳐 주조롤 사이에 공급되는 순간에는 대부분이 하부 하향토출구(7) 또는 하부 측방토출구(5)를 통하여 용강이 공급되며, 용탕이 주조롤(R, R') 사이를 채워 목표 탕면높이까지 도달하는 데에는 수초의 시간이 소요된다.

따라서 초기에는 용강이 침지노즐(N)의 내부에서 상부 토출구(3)의 높이로 채워질 때까지 하부 토출구들의 일정부위로만 집중되어 토출된다. 특히, 국부적으로 토출된 용강이 주편인발박판(L)의 특정 부위, 즉, 양 끝 또는 중앙부로 낙하되어 심하게 용융시킬 경우에는 주편 인발박판(L)과 초기주편의 결합부(B)에 용융에 의한 균열을 발생시켜 판파단을 초래한다. 그러므로 본 발명에서는 침지노즐(N)의 토출구중 특히 하부 토출구들에 용강 토출지연판(9)을 설치함으로써 상기 문제점을 해결하는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 용강 토출지연판(9) 설치를 나타내는 설명도로서, 도 4(a)는 하부 하향토출구의 용강 토출지연판을 도 4(b)는 하부 측방토출구의 용강 토출지연판을 나타낸다.

이러한 용강 토출지연판들은 침지노즐 내화물(1)에 형성된 토출구에 마개와 같은 모양으로 삽입되어 주조초기, 즉 용강이 침지노즐(N)의 상부 토출구(3)의 높이로 채워질 때까지, 각 하부 토출구를 통한 용강의 토출을 저지시킨다. 그리고 상기 용강 토출지연판들은 용강이 상기 상부 토출구(3)로 토출되면 용융온도 이상으로 가열되어 용융되도록 구성됨으로써 주조중 침지노즐(N)로 부터 용강이 안정적으로 공급될 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 용강 토출지연판(9)은 주조 대상 금속과 동일하거나 유사 한 조성을 갖는 물질임이 바람직하다.

또한, 이러한 용강의 토출지연판(9)에 의한 용강의 토출 지연효과는 주조하는 용탕의 온도 및 용강 토출지연판(9)의 두께에 따라서 좌우될 수 있으나, 본 발명에서는 용강 토출지연판(9)의 두께를 2~ 5 mm 정도의 하고 토출구의 전체가 가려지도록 함이 바람직하다.

또한 침지노즐의 설치 및 예열시 진동에 의해 탈락되지 않도록 상기 용강 토출지연판(9)의 주위는 내화접착제(11)를 시공하여 침지노즐 내화물(1)의 내벽에 고정시킴이 바람직하다.

이하, 비교예 1,2 및 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(비교예 1)

주조롤(R, R')의 폭이 1300 mm인 쌍롤형 박판주조장치를 사용하여 약 10 톤의 스테인레스 304 용강의 주조를 실시하였다. 이때, 침지노즐은 폭이 약 900 mm였으며, 토출구로서 침지노즐 바닥에 직경 18 mm 하부 하향토출구(7)를 10개 설치하고 침지노즐(N)의 최하단 측면에는 직경 35 mm의 하부 측면토출구(5)를 설치하였으며, 침지노즐(N)의 바닥에서 약 130 mm 높이에는 폭이 110 mm이고 간격이 30 mm인 슬릿형 상부 토출구(3)를 각 장변당 5개씩 설치하였다. 주편인발박판(L)은 두께 1.5 mm의 탄소강을 폭 1100 mm로 하여 주조롤 사이에 끼워 넣고 권취기까지 연결하였다. 다만, 각 토출구에는 용강 토출지연판을 형성시키지 않고 주조를 실시하였다.

주조초기 턴디쉬 스토퍼의 개공후 주조롤이 회전함에 따라 주편 인발박판(L)이 초기주편을 인발하는 과정에서 주조개시후 약 3~5초만에 주편과 인발박판(L)의 결합부 중앙에 균열이 나타났고 곧바로 중앙에서부터 판파단이 발생되어 주편인발에 실패하였다.

(비교예 2)

비교예 1과 동일한 주조조건에서 하부 하향토출구(7)는 두께 3.4 mm의 용강토출지연판(9)으로 폐쇄시키고 주위에 내화접착제(11)로 고정시켰다. 다만, 상부 토출구(3)와 하부 측방토출구(5)에는 용강 토출지연판(9)를 설치하지 않았다.

이 때에는, 주조시작후 양 edge 방향으로 용강유출이 심하였으며, 주편인발박판(L)과 주편의 결합부(B)는 양측 끝단이 녹아내리면서 균열이 발생되어 판파단이 발생되었다.

(실시예)

비교예 1과 동일한 주조조건에서 하부 측방토출구(5)와 하부 하향토출구(7) 모두에 두께 2.5 ~3.5 mm의 용강 토출지연판(9)을 설치한후 주조를 실시하였다. 주조시작후 주조롤 사이로 용강유출이 없었으며, 주편인발박판(L)과 초기주편 결합부(B)의 상태가 양호하였으며, 판파단 없이 주편을 권취하였다.

한편 동일한 주조조건에서 토출지연판(9)의 두께를 1.5 mm 이하로 한 경우에는 초기주편 결합부의 용융이 발생되었으며, 6 mm 이상의 두께로 적용한 경우에는 미용융된 토출지연판이 주조초기에 용강과 함께 낙하하여 주조롤의 손상을 초래하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 쌍롤식 박판주조공정에서 침지노즐의 하부 토출구에 용강 토출지연판을 형성하여 주조초기 침지노즐의 하부 토출구를 일시적으로 폐쇄하고 주조중에는 다시 개방함으로써, 주조초기에 필요한 토출구만을 통하여 균일한 용강공급을 가능하도록 할 뿐만 아니라 주조중에는 정체역 없이 각 방향으로 용강을 공급하여, 주조초기에 주편 인발박판과 초기주편의 결합부가 파단되는 것을 방지하여 안정적 주조가 가능하도록 함에 그 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 쌍롤식 박판주조공정에서 상부 토출구와 하부 측방토출구 및 하부 하향토출구를 갖는 광폭침지노즐(N)로부터 수냉되고 있는 한쌍의 주조롤에 용강을 공급하면서 주편을 제조함에 있어서, 주조초기에는 용강토출을 방지하고, 용강이 상기 침지노즐(N)의 상부 토출구에서 토출될 때 용융되면서 용강을 토출할 수 있도록 구성되며, 주조 대상금속과 동일하거나 유사한 조성을 갖는 용강 토출지연판을 상기 침지노즐(N)의 하부 측방토출구와 하부 하향토출구에 형성함으로써 주조중 안정적으로 용강을 공급할 수 있는 쌍롤식 박판 주조기용 침지노즐의 용강공급 제어방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 용강 토출지연판은 그 두께가 2~ 5 mm 정도임을 특징으로 하는 하는 쌍롤식 박판 주조기용 침지노즐의 용강공급 제어방법.

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