KR100798034B1 - 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법 및 장치 - Google Patents

쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법 및 장치에 관한 것으로서, 마주하는 주조롤 상부에 위치한 매니스커스 실드를 통해 분위기 가스를 분사하는 과정에서 분위기 가스를 탈산 및 탈습장치를 통과시킨 후 분사하여 스컴을 생성시키는 산소함량를 줄임으로써 용강 표면이 대기중의 산소와의 접촉을 방지하여 스컴(산화물) 생성을 억제하는 방법이다.
본 발명에 따른 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법 및 장치는 매니스커스 쉴드내에 용강표면에 분위기 유지를 반응을 위해 분사하는 불활성 가스의 수분 및 산소함량을 낮추어 용강 표면에서의 스컴 생성을 억제하여 주편 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
박판주조, 스컴, 탕면, 산화물, strip casting, scum, sump, oxide

Description

쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법 및 장치{Method for Reducing Scum Formation in Twin Roll Strip Casting and Apparatus of the same}
도 1은 종래의 쌍롤식 박판주조장치를 도시한 사시도,
도 2는 종래의 쌍롤식 박판주조장치의 단면도,
도 3은 종래의 쌍롤식 박판주조장치의 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 스컴생성 저감장치를 도시한 개략도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 주조롤 120 : 용강공급노즐
130 : 용강풀 140 : 주편
150 : 에지댐 160 : 매니스커스 쉴드
170 : 분위기 가스 분사구 220 : 자동유량조절밸브
230 : 탈습장치 240 : 탈산반응로
본 발명은 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 매니스커스부 탕면 표면부에 탈산 및 탈습 장치를 통과시켜 산소를 제거시킨 고순도의 불활성 가스를 분사하여 용강 표면에서의 산소와의 접촉을 막아 스컴생성을 억제함으로써, 제품 품질을 개선하기 위한 스컴방지 장치에 관한 것이다.
쌍롤식 박판주조공정은 한 쌍의 수냉식 주조롤(110) 사이에 용강공급노즐(120)로 용강을 공급하여 용강풀(130; molten steel pool)의 높이를 일정하게 유지시키면서 주조롤(110)을 마주 보는 방향으로 회전시켜 주조롤 표면에 형성된 응고 쉘(shell)이 주조롤 간의 근접점(roll nip)에서 급냉되면서 합체되어 주편(140)을 형성시킴으로써 용강으로부터 직접 박판을 연속적으로 제조하는 방법이다.
도 1을 참조하면 일반적인 쌍롤식 박판주조장치의 사시도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 일반적인 쌍롤식 박판주조기의 한 쌍의 주조롤(110) 양측 단부에는 용강 유출을 봉쇄하기 위해서 한 쌍의 에지댐 내화물(150)이 설치되며, 주조전 예열된 에지댐 내화물(150)의 가동면에는 주조중에 주조롤 사이로 공급된 고온의 용강과 수냉되고 있는 주조롤(110)이 동시에 접촉된다. 그러므로 에지댐 내화물(150) 표면에서 주조롤(110)과 접촉하는 부분은 에지댐 내화물(150)이 냉각되며, 주조롤과 접촉하는 부분의 주위에는 용강의 열손실이 발생되어 용강이 쉽게 응고될 수 있는 조건이 된다.
따라서 일반적으로 도 2에 나타낸 바와 같이 에지댐 내화물(150)의 가동면에 는 용강(131)이 응고된 에지스컬(132; edge skull)이 생성되어 에지댐 내화물(150) 표면에서 성장된다. 상기 에지스컬은 주조 중에 성장과 탈락을 반복하여 주편(140)에지부에 혼입되며, 따라서 주편 에지부 품질을 저하시키고 주조 안정성에 영향을 미칠 뿐 아니라 스컬이 굳은 경우는 주조롤(110) 사이에서 하부스컬(133)로 압착되어 주조롤(110)의 손상을 초래하여 심각한 문제가 된다.
종래의 스컴방지를 위한 방법으로서는 주조시에 혼입되는 스컴 발생을 방지하기 위해 도3 에 나타낸 바와 같이 롤(110)의 상부를 매니스커스 쉴드(160)로 덮고 여기에 불활성 분위기 가스를 매니스커스 쉴드(160)의 상부 또는 측면에 설치된 분위기 가스 분사구(170)를 통해 탕면(130)의 상부로 분사하여 용강의 재산화에 의한 생성물의 발생을 억제하는 방법이 있다.
그러나 상기와 같은 방법에서는 가스 분사구(170)에서 주입되는 가스에 산소 및 수분이 일정량 함유되어 있으며, 용강 표면까지의 분위기 가스 주입이 고르고 원활하지 않으면 용강 표면에서의 재산화가 일어나기 쉽다.
또한, 분위기 가스를 용강 표면에 충분히 접촉시키기 위해 상부에서 주입되는 분위기 가스 유량을 대폭 늘리는 경우에는 오히려 증가된 가스가 용강 표면의 열을 빼앗아가면서 표면에 용강의 응고물(skull) 생성을 조장할 우려가 있다.
따라서 표면결함이 없는 양호한 박판 주편을 얻기 위해 주편중의 분위기 가스의 적절한 공급 및 적용 방안이 매우 중요하고, 고순도의 불활성 가스를 적정량 분사함으로써 재산화에 의한 스컴 생성을 방지하고, 과도한 가스 유량에 의한 스컬 생성 조장도 방지할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 분위기 가스 제어를 통해 용강 표면에서 생성되는 스컴 발생을 억제하여 표면 품질을 안정화하고 양질의 주편을 생산할 수 있도록 하는 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로서, 불활성 가스를 자동 유량 조절 밸브(220)를 통해 공급하는 공급단계(310)와, 불활성 가스 내에 함유되어 있는 수분을 탈습장치(230) 내에서 제거하는 탈습단계(320)와, 상기 탈습단계(320)에서 탈습된 불활성 가스 내에 함유되어 있는 산소를 탈산반응로(240) 내에서 산화하여 제거하는 탈산단계(330)와, 상기 탈산단계(330)에서 탈산된 불활성 가스를 매니스커스 쉴드 내부에 분사하여 탕면에서의 용탕 재산화을 억제하고 스컴 생성을 억제하는 분사단계(340)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탈습단계(320)는 실리카겔을 사용하여 탈습하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탈산단계(330)는 탈산반응로(240) 내에서 Ti, Mg를 사용하여 산소를 산화하여 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한, 불활성 가스 공급 유량을 자동으로 조절하여 공급하도록 된 자동유량 조절밸브(220)와, 상기 자동유량조절밸브(220)에서 공급된 불활성가스를 탈습하도록 된 탈습장치(230)와, 상기 탈습장치(230)에서 탈습된 불활성 가스를 탈산하도록 된 탈산반응로(240)와, 상기 탈산반응로(240)에서 탈산된 불활성 가스를 매니스커스 쉴드 내부로 분사하도록 된 가스분사구(170)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탈습장치(230)는 내부에 실리카겔을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탈산반응로(240)는 일측으로 불활성가스가 취입되고 타측으로 탈산된 불활성 가스가 배출되도록 된 반응관(242)과, 상기 반응관(242)의 외측에 코일형상으로 감겨있어서 가열하도록 된 가열히터(241)와, 상기 반응관(242)내부에 충진되되, 상기 가열히터(241)에 의해 가열되어 450℃ 부근에서 산소와 반응하도록 된 산소친화금속(243)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산소친화금속(243)은 Ti, Mg인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 스컴생성저감 장치는 다음과 같이 구성된다.
최적의 분위기 가스 공급 조건을 유지하기 위해 분위기중에서 재산화를 일으키는 산소의 함량을 온라인으로 측정하는 산소 가스 분석기(미도시)를 설치하고, 이 분석값을 토대로 주조중 재산화성 스컴이 생성되지 않도록 불활성 가스 공급 유량을 자동 유량 조절하는 불활성 자동유량조절밸브(220)를 설치한다.
또한, 상기 자동유량조절밸브(220)를 통해 공급된 불활성가스의 수분을 제거하기 위해 탈습장치(230)를 설치한다. 탈습장치(230) 내부에는 수분을 흡수하기 위해 실리카겔을 구비한다.
상기 탈습장치(230)에서 탈습된 불활성 가스의 탈산을 위해 탈산반응로(240)를 설치한다. 탈산반응로(240)는 일측으로 불활성가스가 취입되고 타측으로 탈산된 불활성 가스가 배출되도록 된 반응관(242)과, 상기 반응관(242)의 외측에 코일형상으로 감겨있어서 가열하도록 된 가열히터(241)와, 상기 반응관(242)내부에 충진되되, 상기 가열히터(241)에 의해 가열되어 450℃ 부근에서 산소와 반응하도록 된 산소친화금속(243)을 구비한다.
상기 탈산반응로(240)는 한개 또는 두 개 이상 설치가 가능하며, 직렬 또는 병렬 방식으로 모두 설치가 가능하다. 상기 반응관(242)은 스테인레스를 사용한다.
상기 산소친화금속(243)은 Mg, Ti를 사용하되, 산소와의 반응면적을 최대화하기 위하여 길이 5~10cm, 직경 0.5cm 이하의 크기를 갖는 슬라이스(slice) 또는 칩(chip)의 형태로 가공하여 사용한다. 길이 5~10cm, 직경 0.5cm 이하의 크기보다 더 작은 크기를 갖는 슬라이스 또는 칩 형태로 가공하거나, 슬라이스 또는 칩형태가 아닌 분말 형태로 가공하는 것은 현실적으로 어렵고, 크기가 더 커질 경우 산소 반응면적의 최대화의 의미가 없고 산소반응 효율이 낮아지므로 산소친화금속(243)의 형상은 길이 5~10cm, 직경 0.5cm 이하의 크기를 갖는 슬라이스(slice) 또는 칩(chip)의 형태로 한다.
탈산반응로(240)에서 탈산된 불활성가스를 매니스커스 쉴드(160)내부로 분사 하여 주기 위하여 가스 분사구(170)를 설치한다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명에 따른 스컴생성저감장치는 다음과 같이 기능한다.
산소 가스 분석기(미도시)는 최적의 분위기 가스 공급 조건을 유지하기 위해 분위기중에서 재산화를 일으키는 산소의 함량을 온라인으로 측정하고, 이 분석값을 토대로 자동유량조절밸브(220)를 조절하여 주조중 재산화성 스컴이 생성되지 않도록 불활성 가스 공급하는 공급단계(310)를 실시한다.
공급된 불활성 가스는 미량의 수분과 산소를 포함하고 있다.
따라서, 먼저 불활성 가스 내에 함유되어 있는 수분을 제거하기 위하여 불활성 가스를 탈습장치(230) 내부에 구비된 실리카겔을 사용하여 탈습단계(320)를 실시한다.
상기 탈습단계를 실시한 후에 불활성 가스 내에 함유되어 있는 산소를 제거하기 위하여 불활성 가스를 탈산반응로(240) 내부로 통과시키는 탈산단계(330)를 실시한다. 이 때 상기 탈산반응로(240)는 가열히터(241)에 의하여 가열되고, 불활성 가스에 포함된 산소는 상기 탈산반응로(240)의 반응관(242)내부에 충진된 Ti, Mg와 같은 산소친화금속(243)과 450℃ 부근에서 산화반응하여 제거된다.
상기 가열히터(241)는 도 4에서 원 안에 표시된 바와 같이, 반응관(242) 외측에 코일 형상으로 감겨 있고, 가열히터의 복사열로 탈산반응로(240)를 가열한다.
상기 탈산단계(330)에서는 산소와 Ti,Mg가 반응하여 TiO2, MgO가 그을음형태로 생성되는데, 상기 반응관(242)에 별도 설치된 관찰창을 통하여 이 그을음의 정도를 관찰하여 상기 산소친화금속(243)을 교체하여 준다.
탈습단계(320) 및 탈산단계(330)를 실시하여 수분과 산소가 제거된 불활성가스는 탕면에서의 용탕 재산화를 억제하고 스컴의 생성을 억제하기 위해 가스분사구(170)를 통해 매니스커스 쉴드 내부에 분사하여 주는 분사단계(340)를 통해 매니스커스 쉴드 내부로 분사공급된다.
종래에는 불활성 가스를 어떠한 과정도 거치지 않고 수분과 산소가 함유된 불활성 가스를 매니스커스 쉴드 내부로 공급하여 주었으나, 본 발명은 매니스커스 쉴드내에 공급하는 분위기 불활성 가스의 수분 및 산소함량을 줄이기 위해 탈습장치(230) 및 탈산반응로(240)를 설치하여 불활성 가스를 통과시키면서 반응시킴으로써, 탈습장치에 의해 불활성 기체내에 함유되는 있는 수분(H2O)을 없애고, 탈산장치에 의해 불활성 기체내에 함유되어 있는 산소가스(O2)를 제거함으로써 용강 표면에서 생성되는 반응 산화물의 생성을 최소화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법 및 장치는 매니스커스 쉴드내에 용강표면에 분위기 유지를 반응을 위해 분사하는 불활성 가스의 수분 및 산소함량을 낮추어 용강 표면에서의 스컴 생성을 억제하 여 주편 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 불활성 가스를 자동 유량 조절 밸브(220)를 통해 공급하는 공급단계(310)와;
    불활성 가스 내에 함유되어 있는 수분을 탈습장치(230) 내에서 제거하는 탈습단계(320)와;
    상기 탈습단계(320)에서 탈습된 불활성 가스 내에 함유되어 있는 산소를 탈산반응로(240) 내에서 산화하여 제거하는 탈산단계(330)와;
    상기 탈산단계(330)에서 탈산된 불활성 가스를 매니스커스 쉴드 내부에 분사하여 탕면에서의 용탕 재산화을 억제하고 스컴 생성을 억제하는 분사단계(340)로 구성되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탈습단계(320)는 실리카겔을 사용하여 탈습하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탈산단계(330)는 탈산반응로(240) 내에서 Ti, Mg를 사용하여 산소를 산화하여 제거하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 방법.
  4. 불활성 가스 공급 유량을 자동으로 조절하여 공급하도록 된 자동유량조절밸브(220)와;
    상기 자동유량조절밸브(220)에서 공급된 불활성가스를 탈습하도록 된 탈습장치(230)와;
    상기 탈습장치(230)에서 탈습된 불활성 가스를 탈산하도록 된 탈산반응로(240)와;
    상기 탈산반응로(240)에서 탈산된 불활성 가스를 매니스커스 쉴드 내부로 분사하도록 된 가스분사구(170)로 구성되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탈습장치(230)는 내부에 실리카겔을 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 탈산반응로(240)는 일측으로 불활성가스가 취입되고 타측으로 탈산된 불활성 가스가 배출되도록 된 반응관(242)과;
    상기 반응관(242)의 외측에 코일형상으로 감겨있어서 가열하도록 된 가열히터(241)와;
    상기 반응관(242)내부에 충진되되, 상기 가열히터(241)에 의해 가열되어 450℃ 부근에서 산소와 반응하도록 된 산소친화금속(243)을 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 산소친화금속(243)은 Ti, Mg인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조공정의 스컴생성저감 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000012735U (ko) * 1998-12-21 2000-07-15 이구택 쌍롤형 박판주조설비의 스컴 제거장치
KR20050065064A (ko) * 2003-12-24 2005-06-29 주식회사 포스코 박판주조 공정에서 주편 표면 결함을 방지하는 장치

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