KR100650967B1 - 표면에딤플이형성된하나의가동벽상에서또는두개의가동벽사이에서오스테나이트스테인레스강스트립을연속주조하는방법및이를실행하기위한주조플랜트 - Google Patents

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필립 빠라디
크리쓰띠앙 마르쉬오니
마뉘엘 보바딜라
쟝-미쉘 다마스
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티쎈 스탈 아게
아르셀러 프랑스
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Abstract

외측표면에 딤플들이 형성되어 있고 메니스커스 주변의 영역은 조절된 성분의 불활성 가스로 불활성 분위기로 되는 하나의 가동벽 상에서 또는 두 개의 가동벽 사이에서 주조를 행하는 장치를 사용하여, 조성이 중량비로 C ≤ 0.08%; Si ≤ 1%; Mn ≤ 2%; P ≤ 0.045%; S ≤0.030%; 17.0 ∼20.0 % 의 Cr; 8.0 ∼ 10.5% 의 Ni 로 이루어진 용탕으로부터 직접 오스테나이트 스테인레스강 스트립을 연속주조하는 방법에 있어서,
Crequ = %Cr + 1.37×%Mo + 1.5×%Si + 2×%Nb + 3×%Ti 및
Niequ = %Ni + 0.31×%Mn + 22×%C + 14.2×%N + %Cu 로 주어지는 경우,
상기 용탕의 Crequ/Niequ 비는 1.55 보다 크고,
100 내지 1500㎛ 의 직경과 20 내지 150㎛ 의 깊이를 갖는 접촉식 딤플들이 전 표면에 형성되어 있는 하나 이상의 가동벽을 사용하며,
용탕에 용해될 수 있는 가스로 적어도 부분적으로 이루어진 불활성 가스를 사용한다.
또한, 본 발명에 따르면, 위와 같은 방법을 실행할 수 있는 주조 플랜트가 제공된다.

Description

표면에 딤플이 형성된 하나의 가동벽상에서 또는 두 개의 가동벽 사이에서 오스테나이트 스테인레스강 스트립을 연속주조하는 방법 및 이를 실행하기 위한 주조 플랜트 {PROCESS FOR THE CONTINUOUS CASTING OF AN AUSTENITIC STAINLESS STEEL STRIP ONTO ONE OR BETWEEN TWO MOVING WALLS WITH DIMPLED SURFACES, AND CASTING PLANT FOR ITS IMPLEMENTATION}
본 발명은 금속의 연속주조에 관한 것으로, 구체적으로 말하면, 하나의 가동벽상에서 또는 두 개의 가동벽 사이에서 용탕을 응고시켜 스테인레스강과 같은 금속을 박판 형태로 연속주조하는 플랜트에 관한 것이다. 특히, 이들 가동벽은, 수평축을 갖는 하나 또는 두 개의 롤(roll)의 측면으로 이루어지며, 상기 롤의 내부는 심하게 냉각되게 된다.
근래에 용탕으로부터 직접 박판의 강을 주조하는 방법에 대해 상당한 진보가 있었다. 산업적으로 가장 잘 적용할 수 있다고 생각되는 방법이 쌍롤 주조인데, 이러한 주조방법에서는, 롤 들은 내부적으로 냉각되고 서로 대향하면서 그들의 수평축을 중심으로 서로 반대방향으로 회전한다. 롤 표면간의 최소거리는 원하는 주조 스트립의 두께와 실질적으로 동일하다 (예컨대, 수 mm). 용탕을 수용하는 주조공간은, 스트립의 응고가 시작되는 롤의 측면과, 롤의 단부에 대해 밀착되는 내화재의 폐쇄 측면 플레이트로 이루어진다. 경우에 따라서는, 냉각되면서 이동하는 두 개의 벨트로 상기 롤을 대신할 수 있다. 더욱 작은 두께를 갖는 주조제품을 만들기 위해서, 단일 회전 롤의 냉각되는 표면에 용탕을 적하하여 응고시키는 방법이 이미 제안되어 있다.
스트립의 우수한 표면품질을 얻는 것은, 주조작업을 성공적으로 행하는데 있어 중요한 조건이다. 왜냐하면, 용탕으로부터 직접 박스트립을 주조하게 되면, 두꺼운 중간재의 열간압연 작업을 필요없게 하거나 이러한 작업을 상당히 줄일 수 있는 주요 이점이 있기 때문이다. 강이 두껍게 주조되면, 연삭으로 표면결함을 없앨 수 있으며, 또한 어느 경우든, 상당한 정도의 압연작업은 결함이 크기에 있어 상당히 줄어들게 됨을 의미한다. 이와는 대조적으로, 박스트립 주조에 있어서는, 주조시 결함이 거의 없는 표면을 얻는 것이 긴요하다. 특히, 스트립에는, "미세균열" 이라고 하는 표면균열이 가능한 없어야 하는데, 이러한 균열은, 스트립에 최종 두께를 부여하게 되는 냉간압연 후의 최종 제품의 질에 해를 주게 된다.
일반적으로 이런 미세균열은 약 40㎛의 깊이와 20㎛ 이하의 구멍을 가지며, 이러한 균열은, 니켈 또는 마그네슘과 같이, 응고시 편석이 되는 원소가 많은 부위에서 잘 발생하게 됨을 알아야 한다. 그러므로, 이런 결함은 용탕이 롤에서 응고될 때 생김을 알 수 있다. 균열의 형태는 금속이 응고될 때의 수축과 관련이 있으며, 그 정도는 응고 경로와 주조금속의 성분에 달려 있다. 또한, 강과 롤 표면의 접촉 조건도 응고와 관련된 열전달을 지배하기 때문에 매우 중요하다. 상기 접촉조건은 주로 롤 표면의 조도와, 또한 롤표면이 완전히 매끄러운 경우가 아닌 경우에는 이 표면의 에칭된 부위에서 응고시 존재하는 가스의 성질에 의해 영향을 받는다. 이는 가스가 용탕과 롤 사이에 "블랭킷(blanket)"을 형성하며, 열전달에 대한 블랭킷의 효과가 가스의 성질 및 존재량에 따르기 때문이다. 특히, 이들 두 요인은 몰드 불활성화(mould-inerting) 장치에 의해서도 영향을 받는데, 이 장치는, 특히 용탕의 표면이 롤과 접촉하는 부분("메니스커스" 라고 함)에서 용탕이 산화되는 것을 방지하는데 사용된다. 일반적으로, 아르곤처럼 용탕에 용해되지 않는 불활성 가스를 사용하는 경우보다, 질소와 같이 용탕에 대한 용해성이 큰 불활성 가스를 사용하는 경우에 열전달이 보다 잘 일어나게 된다.
유럽특허 제 0309247 호에는, "딤플(dimple)" 형태로, 다시 말해 0.1∼1.2mm 의 직경과 5∼100㎛의 깊이를 갖는 원형 또는 타원형의 구멍으로 이루어진 에칭된 중공부 형태로 롤표면에 조도를 부여하는 것이 개시되어 있다. 또한, 유럽특허 제 0409645 호는 불활성 가스의 성질에 대해서도 언급하고 있으며, 상기 딤플 및 용탕에 대한 용해성 가스 (질소, 수고, CO2, 또는 암모니아)와 비용해성 가스 (아르곤, 헬륨) 로 이루어진 혼합가스를 함께 사용하는 것도 제안하고 있다. 용탕에 대한 용해성이 너무 큰 불활성 가스를 사용하면, 용탕이 딤플의 바닥안으로 침투하게 된다. 이 경우, 급속한 응고가 일어나서 미세균열이 생기게 되며 (주조표면이 극히 매끄러운 경우처럼), 또한 이 미세균열로 인해, 딤플의 "네거티브" 임프레션을 이루는 융기부(bump) 가 스트립의 표면에 생기게 된다. 반대로, 완전히 비용해성인 불활성 가스를 사용하게 되면, 과도한 팽창이 생기게 되며 스트립의 표면에 중공부가 형성된다. 다른 문헌에는, 이러한 딤플을 레이저 가공으로 (유럽특허 0577833 호) 또는 숏 피닝 (일본특허 6134553 호 및 6328204 호) 으로 만드는 것이 소개되어 있다. 이러한 모든 문헌들에 개시되어 있는 딤플들은 비접촉식(non-touching) 이고 매끄럽거나 약간 거친 영역에 의해 서로 분리되어 있다.
또한, 롤 표면에 원주방향 그루브들을 형성하는 것도 개시되어 있는데 (유럽특허 제 0396862 호), 이들 그루브는 50㎛ 내지 3mm 의 간격으로 서로 떨어져 있으며, 10㎛ 내지 1mm 의 폭과 30 내지 500㎛ 의 깊이를 갖는다.
다른 문헌 (WO 95/13889) 에는, 10 내지 60㎛ 의 깊이를 가지며 100 내지 200㎛ 간격으로 서로 떨어져 있는 원주방향 피크와 그루브들이 표면에 형성된 롤이 개시되어 있다. 이러한 형태의 에칭은, 예컨대 SUS 304 와 같은 오스테나이트 스테인레스강의 조성에 관한 요건에 맞는데, 이러한 종류의 스테인레스강에서는, Crequ/Niequ 비가 1.6 보다 작아야 하며, 바람직하게는 1.55 보다 작아야 한다. 후자의 요건은, 용탕의 응고가 초기 오스테아니트상에서 일어나야 함을 의미한다. Crequ/Niequ 비가 상기 값보다 크면, 스트립에는 "악어피부" 형태의 오목부가 생기게 되며, 이는 미세균열로 이어질 수 있다.
그러나, 경험에 의하면, 이와 같은 종류의 오스테나이트 스테인레스강으로 이루어진 스트립은 고온균열에 매우 민감하다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 피하고자 했던 미세균열에 의한 문제 이상의 심각한 문제를 야기하는 큰 길이방향 균열이 생기게 된다. 이러한 균열을 피하기 위해서는, 용탕에 존재하는 황 또는 인과 같은 잔류 취성 원소를 극도로 감소시켜야 한다. 이러한 일은, 원료의 선택 및/또는 불가피하게 제조비용을 높이게 되는 용강의 용해방식에 관한 요건과 관련되게 된다.
더욱이, 위에서 언급한 방법들은, 강이 매끄러운 롤 또는 제어되지 않은 조도를 갖는 롤들 상에서 주조되는 경우에 비해 현저히 감소되기는 했지만, 그래도 많은 경우 제품에 미세균열이 존재하고 있음을 볼 수 있기 때문에, 완전히 만족스러운 것은 못 된다.
본 발명의 목적은, 예컨대 SUS 304 와 같은 오스테이나트 스테인레스강을, 매우 적은 잔류 원소량을 갖는 용탕으로 처리할 필요없이, 미세균열과 길이방향 균열을 가능한 적게 가지며 수 mm의 두께를 갖는 박스트립으로 주조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 외측표면에 딤플들이 형성되어 있고 메니스커스 주변의 영역은 조절된 성분의 불활성 가스로 불활성 분위기로 되는 하나의 가동벽 상에서 또는 두 개의 가동벽 사이에서 주조를 행하는 장치를 사용하여, 조성이 중량비로 C ≤ 0.08%; Si ≤ 1%; Mn ≤ 2%; P ≤ 0.045%; S ≤0.030%; 18.0 ∼20.0 % 의 Cr; 8.0 ∼ 10.5% 의 Ni 로 이루어진 용탕으로부터 직접 오스테나이트 스테인레스강 스트립을 연속주조하는 방법에 있어서,
Crequ = %Cr + 1.37×%Mo + 1.5×%Si + 2×%Nb + 3×%Ti 및
Niequ = %Ni + 0.31×%Mn + 22×%C + 14.2×%N + %Cu 으로 주어지는 경우,
상기 용탕의 Crequ/Niequ 비는 1.55 보다 크고,
100 내지 1500㎛의 직경과 20 내지 150㎛의 깊이를 갖는 접촉식 딤플들이 전 표면에 형성되어 있는 하나 이상의 가동벽을 사용하며,
용탕에 용해될 수 있는 가스로 적어도 부분적으로 이루어진 불활성 가스를 사용한다.
한 바람직한 실시예에서, 상기 가동벽은, 수평축을 중심으로 서로 반대방향으로 회전하는 두 개의 냉각되는 롤의 외부표면으로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따르면, 위와 같은 방법을 실행하기 위한 주조 플랜트가 제공된다.
후술하겠지만, 본 발명의 위와 같은 목적은, 용탕의 조성, 주조 표면의 조도 및 불활성 가스의 조성에 대한 요건을 만족시킴으로써 달성된다.
전술한 바와 같이, 고온 균열에 민감한 금속의 박스트립은 응고가 될 때 길이방향 균열이 잘 발생한다. 이러한 문제를 해결키 위해, 본 발명에 따르면, 초기 오스테나이트 상(phase)에서 스트립을 완전히 응고시키지 않고, 초기 페라이트를 포함하는 상에서 응고시키게 된다. 그러나, 용탕이 응고되거나 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태와 관련되는 수축을 최소화하기 위해서는 초기 페라이트의 양이 지나치게 많아서는 아니 된다. 이러한 조건에서, 이와 같은 결과를 얻기 위해서는, 조성이 중량비로, C ≤ 0.08%; Si ≤ 1%; Mn ≤ 2%; P ≤ 0.045%; S ≤0.030%; 17.0 ∼20.0 % 의 Cr; 8.0 ∼ 10.5% 의 Ni 로 이루어진 오스테나이트 스테인레스강(예컨대, AISI 표준에 따른 SUS 304)은 추가로 다음과 같은 조건을 만족해야 하는데, 즉, Crequ/Niequ > 1.55 이고, 바람직하게는 1.55 < Crequ/Niequ ＜ 1.70 이어야 한다. Crequ/Niequ 가 1.55 내지 1.70 사이의 값을 가지면, 응고가 끝나기 전에 개시되는 페라이트-오스테나이트 변태와 관련된 체적 변화는 매우 작게 되고, 이러한 체적변화는 추가적인 용탕 공급으로 보충할 수 있다. Crequ/Niequ가 1.70 보다 크면, 페라이트-오스테나이트 변태와 관련된 수축은 커지게 되며, 미세균열의 감소도 덜 일어나게 된다.
Crequ/Niequ 비는 아래의 Hammar 및 Swensson 의 공식으로부터 계산되는데, 즉
Crequ = %Cr + 1.37×%Mo + 1.5×%Si + 2×%Nb + 3×%Ti 및
Niequ = %Ni + 0.31×%Mn + 22× %C + 14.2×%N + %Cu
강이 표면결함을 억제하는데 있어 그의 역할을 충분히 할 수 있기 위해서는, 위와 같은 강의 특별한 조성은, 전 표면에 걸쳐 양호하고 균일한 열전달을 보장하는 주조롤의 표면형상과 병행되어야 한다. 이런 관점에서, 종래기술에서 사용되는 일반적인 형상은 - 종래기술에서는, 매끈하거나 약간 거친 부위에 의해 서로 떨어져 있는 에칭된 영역(그루브 또는 딤플)이 주조 표면에 형성된다 - 적절하지 않다. 그 이유는, 특히 가스가 한 중공영역으로부터 다른 영역으로 통과할 수 없으므로, 냉각된 롤에 용탕이 직접 접촉하는 비교적 넓은 부위와, 용탕이 냉각조건을 완화시키는 가스 블랭킷과 직접 접촉하는 동일한 넓이의 부위가 급작스럽게 교대로 생기기 때문이다. 이와 같은 부위의 교대적인 형성은 양호하고 균일한 스트립의 냉각을 방해하며, 또한 응고시 페라이트-오스테나이트 변태를 하기 쉬운 금속을 주조할 때 주요한 결함이 된다.
이러한 조건에서, 롤의 표면에 접촉식 딤플을 만들면 - 따라서 용탕과 롤 간의 직접 접촉 영역이 작게 되며 또한 불활성 가스가 한 딤플에서 다른 딤플로 이동할 수 있다 - 바람직한 냉각 균일성을 얻을 수 있다. 조도 피크는 응고개시 지점으로서 작용하게 되며, 중공부는 응고시 용탕을 위한 "수축 조인트"가 되고, 또한 롤 표면이 딤플들 사이에서 매끈하거나 약간 거친 면을 갖는 경우보다도 응력 분포가 좋아지게 된다. 물론, 균일한 냉각은 표면이 아주 매끄러운 롤을 사용해도 얻을 수 있다. 그러나, 이 경우 냉각은 너무 급격히 일어나며, 페라이트-오스테나이트 변태를 완화시킬 수 있는 수축 조인트로부터의 효과도 더 이상 기대할 수 없게 된다. 이것은 많은 균열을 초래한다. 더욱이, 예컨대 주조시 롤의 크라운을 조정할 수 있는 불활성 가스의 성분과 유량의 조절로 열전달의 강도를 조정할 수 없게 된다 (프랑스 특허출원 제 2 732 627 호 참고).
더욱이, WO 95/13889 에 개시된 바와 같이, 그루브 대신에 딤플을 사용하게 되면, 롤 표면구조의 랜덤한 특성 때문에, 제품의 폭에 걸쳐 더욱 균일한 응고가 이루어진다.
바람직한 결과를 얻기 위해서, 상기 접촉식 딤플은 원형에 가까운 형상을 갖는 경우, 100 내지 1500㎛의 직경을 가져야 한다. 물론, 딤플은 또한 타원형에 가까운 형상을 취할 수도 있다. 이 경우, 딤플은 전술한 종래의 딤플이 갖는 것과 실질적으로 동일한 표면적을 가질 수 있는 크기를 가져야 한다. 딤플의 깊이는 20 내지 150㎛ 이다.
상기 딤플은 통상적인 방법으로, 즉 레이저 가공, 포토에칭 또는 숏 피닝으로 롤에 만들 수 있다. 특히 숏 피닝의 경우에, 원하는 크기의 딤플을 얻기 위한 방법을 사용할 때, 롤의 구리 슬리브의 표면을 일반적으로 덮게 되는 니켈층의 기계적 특성을 고려해야 한다.
이러한 딤플의 크기는, 주변가스가 롤 표면과 메니스커스 사이의 딤플에 포획되는 적어도 메니스커스 영역에서 딤플에 적합한 불활성 가스의 성분에 맞아야 한다. 예컨대, 용탕에 용해되지 않는 순수한 아르곤 가스는 사용할 수 없는데, 그 이유는, 이러한 아르곤 가스는, 용탕과 롤 사이의 접촉을 너무 불균일하게 만드는 지나치게 두꺼운 "블랭킷"을 형성하기 때문이다. 따라서, 금속 쉘과 롤 사이의 접촉점과 비접촉점 사이의 온도차가 너무 크고 또 급격히 일어나게 된다. 이는 금속 쉘의 응고 및 경화를 너무 느리게 만들어, 균열의 발생을 촉진시키게 된다. 반대로, 딤플이 적절치 못하게도, 위에서 규정된 범위의 상한치 직경을 갖고 얕은 깊이를 갖는 경우에, 질소와 같이 용해가 잘되는 순수 가스를 사용하는 것도 적절치 못한데, 그 이유는, 용탕이 딤플의 내부로 깊이 들어가서 롤과의 접촉영역을 많이 갖는 것을 막을 수 없기 때문이다. 따라서, 피하고자 하는 문제가 다시 발생하게 되며, 동시에 롤 조도의 "네거티브" 복사(replica)가 되는 융기부가 스트립상에 생기는 위험도 있다. 그러므로, 몰딩 또는 실험으로, 메니스커스 영역에 존재하는 불활성 가스의 어떤 성분이 주어진 딤플과 용탕 조성에 가장 적합한 것인가를 결정해야 할 필요가 있다. 가장 일반적으로는, 질소 (50∼100%) 와 아르곤 (0∼50%)으로 이루어진 불활성 가스가 사용된다. Crequ/Niequ 비가 1.55 내지 1.70 인 SUS 304 스테인레스강을 주조할 때, 700 내지 1500㎛ 의 직경 및 80 내지 120㎛의 깊이를 갖는 접촉식 딤플과 함께 상기 불활성 가스를 사용하면 우수한 결과를 얻을 수 있다.
또한, 연속주조기는, 메니스커스 영역에 있는 분위기의 성분을 잘 제어할 수 있는 불활성화 장치를 구비하는 것이 필요하다. 이와 같은 목적으로, 프랑스 특허출원 제 2 727 338 호에 개시된 장치가 좋은데, 그러나, 다른 동등한 장치도 사용할 수 있다.
더욱 우수한 표면질을 갖는 최종 제품을 얻기 위해서는, 주조 직후 인라인 방식으로 800 내지 1200℃의 온도에서 5% 이상의 압하율로 열간압연을 할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 주조 스트립의 조도를 줄일 수 있으며, 이에 따라 냉간압연된 최종 제품은 미려한 표면을 갖게 된다.
예컨대, 표 1 에는, 두 롤 사이에서 주조된 스트립에 대해 측정한 dm2 당 미세균열의 개수에 대한 강의 Crequ/Niequ 의 효과가 나타나 있다. 결과는, 두 개의 평균 딤플직경(600 내지 1000㎛)과 90%의 질소 및 10%의 아르곤으로 이루어진 불활성 가스에 대해 얻은 것이다. 여러 테스트에 대응하는 강의 조성은 표 2 에 주어져 있다. 이들은 SUS 304 오스테나이트 스테인레스강이며, 잔류 원소의 함량은 특별히 적지 않다.
Crequ/Niequ dm2 당 미세균열의 개수,평균 딤플직경은 600㎛ dm2 당 미세균열의 개수,평균 딤플직경은 600㎛
1.40 20 0
1.56 40 0
1.61 80 0
1.63 120 0
1.66 200 0
1.69 300 20
1.72 420 60
1.75 580 130
1.78 760 250
1.80 960 320
1.84 570
(dm2 당 미세균열의 개수에 대한 Crequ/Niequ 비의 효과)
%C %Mn %P %S %Si %Ni %Cr %Cu %Mo %Nb %Ti %N %Creq %Nieq %Creq/%Nieq
0.056 1.57 0.020 0.003 0.238 10.47 18.04 0.244 0.058 0.003 0.003 0.0523 18.49 13.18 1.40
0.021 1.52 0.020 0.002 0.453 10.40 18.13 0.035 0.062 0.003 0.003 0.0530 18.91 12.12 1.56
0.018 1.58 0.022 0.002 0.524 10.18 18.07 0.035 0.027 0.004 0.003 0.0441 18.91 11.73 1.61
0.054 1.42 0.023 0.002 0.255 9.04 18.03 0.161 0.188 0.001 0.003 0.0451 18.68 11.46 1.63
0.054 1.49 0.021 0.005 0.260 9.07 18.30 0.079 0.233 0.004 0.001 0.0452 19.02 11.45 1.66
0.014 1.63 0.021 0.001 0.470 10.01 18.65 0.178 0.162 0.002 0.003 0.0421 19.59 11.69 1.69
0.016 1.55 0.020 0.001 0.502 10.02 18.78 0.027 0.108 0.002 0.003 0.0441 19.69 11.50 1.71
0.041 1.30 0.023 0.004 0.371 6.81 18.27 0.107 0.162 0.008 0.002 0.0469 19.07 10.89 1.75
0.037 1.22 0.022 0.003 0.337 8.63 18.05 0.148 0.173 0.003 0.002 0.0413 18.80 10.56 1.76
0.041 1.14 0.017 0.004 0.347 8.56 18.39 0.019 0.019 0.002 0.002 0.0496 18.94 10.52 1.80
0.040 1.20 0.024 0.004 0.354 8.53 18.57 0.156 0.186 0.002 0.002 0.0407 19.37 10.52 1.84
(표 1의 시험에 사용된 강의 조성)
표에서 보는 바와 같이, 1000㎛의 평균 딤플직경에 대해, 미세균열이 없는 스트립 표면은 Crequ/Niequ 비가 1.69 일 때까지 얻어진다. dm2 당 미세균열의 밀도가 40 이하이면, 매우 양호한 결과라고 할 수 있다. 이와 같은 관점에서, 더 작은 직경의 딤플(600㎛)을 사용하면 덜 만족스런 결과를 가져오게 된다. 그러나, Crequ/Niequ 비가 1.40 인 경우를 제외하고는, 딤플의 두 형태에 대해, 이렇게 얻어진 스트립은 길이방향 균열이 없음에 주목해야 한다. 육안으로도 볼 수 있는 이러한 길이방향 균열은 완전히 허용될 수 없는 균열인데, 왜냐하면, 이러한 균열은 압연된 제품에 남아 그 제품의 사용을 적합하지 못하게 만들기 때문이다. 전술한 바와 같이, Crequ/Niequ 비가 1.55 보다 작은 강에 길이방향 균열이 생기는 것을 막기 위해, 취성 원소(특히 황 및 인) 의 함량을 줄여야 하며, 이는 제조비용을 현저히 상승시키게 된다. 본 발명에 따른 주조조건을 함께 고려한다면 이러한 문제를 해결할 수 있다.
미세균열의 형성에 미치는 딤플직경의 효과 또한 더욱 자세히 연구하였는 바, 이의 결과는 표 3 에 요약되어 있다. 1.63 과 1.80 의 Crequ/Niequ 비에 대하여 두 개의 다른 등급을 고려하였다 (각각의 상세한 조성에 대해서는 표 2 를 참조). 불활성 가스는 90%의 질소와 10%의 아르곤으로 되어 있다.
평균 딤플 직경 dm2 당 미세균열의 개수,Crequ/Niequ = 1.63 dm2 당 미세균열의 개수,Crequ/Niequ = 1.80
100 400 2000
400 240 1350
600 120 960
800 30 580
1000 0 320
1200 20 300
1500 50 360
(dm2 당 미세균열의 개수에 대한 딤플직경의 영향)
위의 표로부터 알 수 있듯이, 미세균열의 밀도에 있어 최적의 결과가 이어지는 경우는, 주로 딤플직경이 약 700 내지 1500㎛ 이고 또 Crequ/Niequ비가 1.63 일 때이다. 모든 시편에 길이방향 균열은 발생하지 않았다.
불활성 가스의 조성이 미치는 영향에 대해서는 (이 경우, 불활성 가스가 용탕에 얼마나 잘 용해되는가의 특성), 이의 결과는 표 4 에 요약되어 있다. 이 테스트는 1000㎛의 평균직경을 갖는 딤플이 형성된 롤을 사용하여 수행한 것이다.
아르곤/질소 (%) dm2 당 미세균열의 개수,Crequ/Niequ = 1.63 dm2 당 미세균열의 개수,Crequ/Niequ = 1.80
0/100 5 300
10/90 0 320
20/80 0 360
30/70 10 400
40/60 20 440
50/50 50 490
60/40 90
80/20 200
100 300
(dm2 당 미세균열의 개수에 대한 불활성 가스 조성의 영향)
Crequ/Niequ 비가 1.63 이고 아르곤 함량이 50% 이하인 경우에 우수한 결과가 얻어졌고, 아르곤/질소의 비가 10/90 내지 20/80%인 경우에 최적의 결과가 얻어졌다. 그러나, 아르곤이 50% 이상이면 롤의 조도가 스트립에 "네거티브로서" 과도하게 형성되었고, 이러한 값의 범위에서는 작업을 하지 않도록 되어 있다.
또한, 스트립의 조도 (Ra) 에 미치는 인라인 열간압연-주조 직후에 실시-의 영향에 대해서는, 90%의 질소와 10%의 아르곤으로 이루어진 불활성 가스로 1000㎛ 평균직경의 딤플을 갖는 롤로 주조한, Crequ/Niequ 비가 1.63 인 스트립에 대한 영향이 표 5 에 나타나 있다.
열간압연 압하율 (%) Ra(㎛)
0% (압연을 안한 경우) 10.6
5% 4.2
10% 3.2
20% 2.2
30% 1.6
40% 1.4
50% 1.2
(스트립의 조도에 미치는 인라인 열간압연의 영향)
스트립의 조도는, 스트립의 압하율이 증가함에 따라 감소한다. 종래기술에서 열간압연이 되지 않은 스트립의 조도값(Ra)은 적어도 약 4.5㎛이다. 그러므로, 본 발명의 최적 조건하에서 낮은 조도를 얻기 위해서는 5%의 압하율이면 충분하다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 하나의 가동벽상에서 또는 두 개의 가동벽 사이에서 얇은 금속제품을 주조하기 위한 장치, 예컨대 단일롤 주조기 또는 쌍롤 주조기에 적용된다. 이러한 주조기에 있어 중요한 점은, 강의 조성이고 용탕과 접촉하는 주조표면은 위와 같은 조도 특성을 가지며, 메니스커스 영역에 있는 가스 분위기도 본 발명의 교시에 맞게 만들 수 있다는 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따른 연속주조 방법으로, 예컨대 SUS 304 오스테나이트 스테인레스강을, 매우 적은 잔류 원소량을 갖는 용탕을 처리할 필요없이, 미세균열과 길이방향 균열을 가능한 적게 가지며 수 mm 의 두께를 갖는 박스트립으로 주조할 수 있다.

Claims (9)

  1. 외측표면에 딤플들이 형성되어 있고 메니스커스 주변의 영역은 조절된 성분의 불활성 가스로 불활성 분위기로 되는 하나의 가동벽 상에서 또는 두 개의 가동벽 사이에서 주조를 행하는 장치를 사용하여, 조성이 중량비로 C ≤ 0.08%; Si ≤ 1%; Mn ≤ 2%; P ≤ 0.045%; S ≤0.030%; 17.0 ∼20.0 % 의 Cr; 8.0 ∼ 10.5% 의 Ni 로 이루어진 용탕으로부터 직접 오스테나이트 스테인레스강 스트립을 연속주조하는 방법에 있어서,
    Crequ = %Cr + 1.37×%Mo + 1.5×%Si + 2×%Nb + 3×%Ti 및
    Niequ = %Ni + 0.31×%Mn + 22×%C + 14.2×%N + %Cu 로 주어지는 경우,
    상기 용탕의 Crequ/Niequ 비는 1.55 보다 크고,
    상기 용탕의 표면을 균일하게 냉각시키는 불활성 가스를 상기 딤플간에 이동시키기 위하여 서로 접촉하고, 또한 100 내지 1500㎛ 의 직경과 20 내지 150㎛ 의 깊이를 갖는 접촉식 딤플들이 전 표면에 형성되어 있는 하나 이상의 가동벽을 사용하며,
    용탕에 용해될 수 있는 가스로 적어도 부분적으로 이루어진 불활성 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 연속주조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 Crequ/Niequ 비가 1.55 내지 1.70 인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 딤플은 700 내지 1500㎛ 의 직경과 80 내지 120㎛ 의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 스트립을 주조 직후에, 800 내지 1200℃의 온도에서 5% 이상의 압하율로 열간압연하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 가동벽은, 수평축을 중심으로 서로 반대방향으로 회전하는 두 개의 냉각되는 롤의 외측표면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 딤플들이 형성되어 있고 용탕이 접촉하여 응고되는 하나 또는 두 개의 냉각되는 가동벽과, 메니스커스 주변의 가스의 성분을 조절할 수 있는 장치를 구비하는, 얇은 금속제품을 연속주조하는 플랜트에 있어서,
    상기 딤플들은 주조시 불활성 가스가 딤플간에 이동되도록 서로 접촉하고, 100 내지 1500㎛ 의 직경과 20 내지 150㎛ 의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 연속주조 플랜트.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 가동벽은, 수평축을 중심으로 서로 반대방향으로 회전하는 두 개의 냉각되는 롤의 외측표면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소와 50% 이하의 아르곤으로 이루어진 혼합가스인 것을 특징으로 하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1995013889A1 (en) * 1993-11-18 1995-05-26 Bhp Steel (Jla) Pty Ltd Casting stainless steel strip on surface with specified roughness

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