KR100836487B1 - 스테인레스강 주편 내 개재물 혼입저감방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주편 표면의 결함 개선 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 중량 %로, 10 내지 30%의 크롬과, 5 내지 15%의 니켈을 함유하는 스테인레스강 주편 내 개재물 혼입저감방법은 주형에 장착되는 전자기 교반기의 위치 및 자기력 선속밀도를 하기 식에 의해 만족해야한다. 하기식은 자기력 선속밀도(G) ≤ 24.5 × (전자기 교반기 설치위치(m))²인 것을 특징으로 한다.

스테인리스강 주편, 전자기 교반기, 표면결함, 전자기 교반기 설치위치, 교반강도

Description

스테인레스강 주편 내 개재물 혼입저감방법{Improvement of continuous casting method to reduce the inclusion entrapment in stainless steel slabs}

도 1은 종래기술에서의 주편 내부개재물로 인한 냉연코일 표면결함 사진.

도 2는 본 발명의 스테인리스강의 연속주조기를 나타내는 단면도.

도 3은 도 2의 B를 확대한 확대단면도.

도 4는 본 발명에 따른 냉연코일 표면의 결함지수를 나타내는 그래프.

도 5는 본 발명과 종래발명에 따른 냉연코일 표면의 결함발생율을 나타내는 그래프.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10 : 용강 20 : 래들

30 : 턴디쉬 35 : 침지노즐

40 : 주형 50 : 전자기 교반기

60 : 2차 냉각대

본 발명은 스테인레스강 주편 내 개재물 혼입저감방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전자기 교반기를 사용하는 스테인레스강 주편 내 개재물 혼입저감방법에 관한 것이다.

일반적으로, 스테인레스강은 우수한 가공성과 내식성을 가지면서 비교적 가격이 저렴하기 때문에 주방기기, 전자기기, 자동차용 재료등으로서 광범위하게 사용되고 있다.

한편, 스테인레스강의 특성 향상을 도모하기 위한 새로운 제조법인 반응고가공법이 각광받고 있으며, 이에의해 제조되는 반응고금속은 용융금속을 응고시키는 과정에서 강력한 교반력을 가하여 응고시 나타나는 수지상 가지를 파괴함에 의해 미세하고 균일한 구형의 고상입자와 액상이 혼재된 상태에서 얻어지는 것이고, 이러한 반응고금속을 제조하기 위하여 용융금속을 교반하는 일반적인 방법은 기계적 교반자에 의한 기계교반법과 전자기 유도에 의해 교반하는 전자기 교반법으로 대별된다.

기계교반법은 용융금속을 교반실과 기계교반자 사이의 환상공간 속에서 냉각되면서 아랫방향으로 내려가도록 하고, 이러한 과정중 용융금속이 부분적으로 응고되면서 나타나는 수지상 가지를 중앙에 설치된 기계교반자의 회전에 의해 파괴함으로서, 구형이 비수지상 고상입자로 된 반응고금속의 슬러리를 제조하는 방법이다. 그러나, 이러한 기계교반법은 교반자의 마모와 부식에 의한 불순물 혼입 및 재료선정에 어려움이 있어 생산기술적으로 연속주조시스템에 결합하는 것이 매우 곤란하다는 단점이 있다.

한편, 전자기 교반법은 기계교반에 의한 반응고금속 제조방법의 결점을 극 복하한 것으로 용융금속을 유도전자계에 의해 간접적으로 교반시키는 방법이다. 이는 전자장을 이용하는 기술로써, 초기에는 교류유도 또는 직류자계를 사용하였으며, 용융금속 주위에 유도전류를 발생시키는 전자기 교반기를 설치하여 용탕을 간접적으로 교반시킬 수 있어 교반자에 의한 불순물의 혼입이 이루어지지 않고 연속주조시스템에 적용할 수 있다.

그러나 연속주조 시 전자기 교반은 응고조직의 등축정화에 유효하지만, 연주시 전자기 교반의 교반조건이 부적절한 경우 즉, 전자기 교반으로 인한 부편석 결함, 또는 도 1과 같이 최종냉연제품 표면에 "A"와 같은 부푼흠 결함이 발생한다. 예를 들어, 등축정 핵생성을 보다 세밀하게 촉진시키기 위해, 전자기장의 세기를 높여 용강류의 흐름을 발달시킬 경우 주편내부에 까지 개재물이 혼입되어 결과적으로 냉연제품 표면 결함을 발생시키는 문제점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 고안된 발명으로, 본 발명의 목적은 전자기 교반기의 형성위치 및 전자 교반강도를 조절하여 스테인레스강 냉연제품의 표면결함을 개선시킬 수 있는 스테인레스강 주편 내 개재물 혼입저감방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 중량 %로, 10 내지 30%의 크롬과, 5 내지 15%의 니켈을 함유하는 스테인레스강 주편 내 개재물 혼입저감방법은 주형에 장착되는 전자기 교반기의 위치 및 자기력 선속밀도를 하기 식에 의해 만족해야한다. 하기식은 자기력 선속밀도(G) ≤ 24.5 × (전자기 교반기 설치위치(m))²인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 전자기 교반기는 상기 주형으로부터 2.7m 이격되어 설치되고, 상기 전자기 교반기의 자기력 선속밀도는 0 초과 174(G) 이하이거나, 상기 전자기 교반기는 상기 주형으로부터 4.8m 이격되어 설치되고, 상기 전자기 교반기의 자기력 선속밀도는 87 내지 566(G)일 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스테인레스강 주편 표면의 결함 개선방법을 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 스테인리스강의 연속주조기를 나타내는 단면도이다. 도 3은 도 2의 B를 확대한 확대단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 스테인리스강의 생산을 위한 제강공정은 전기로 또는 정련로에서 용강(10)을 제조한 다음, 용강(10)의 목표하는 조성 및 온도를 확보한다. 이 후, 용강(10)을 래들(20)에 담겨 연속 주조공정으로 이동되어 주조가 시작된다. 래들(20)에 담겨진 용강(10)은 턴디쉬(30)로 이동되고, 소요치수의 주편으로 형성하기 위해 침지노즐(35)을 통해 용강(10)을 주형(40)으로 인입한다. 주형(40)으로 인입된 용강은 1차 냉각 및 성형되고, 전자기 교반기(50)에 의해 등축정율이 향상된다.

이는 주편에 형성되는 등축정이 전자기 교반기(50)에 영향을 받기 때문이 다. 즉, 주편에서 성장한 주상정은 전자기 교반이 영향을 미치는 영역에 도달하게 되면, 전자기 교반에 의해 분리 또는 절단되고, 분리 또는 절단된 주상정의 결정립들은 주편 내부로 이동하여 응고핵으로 작용된다. 이러한 조건에서 응고핵이 재용해되지 않고 성장하는 경우 등축정 및 부푼흠이 형성되는 것이다.

주편내부의 등축정율 향상 및 부푼흠을 제거하기 위해서는 전자기 교반장치(50)의 강도를 높이게 되는데, 이 경우에 있어 전자기 교반강도가 부적절하게 높을 경우 주편내부로의 개재물 혼입 현상이 발생하게 된다.

일반적으로 침지노즐에서 용강류와 함께 토출된 대형 개재물은 주편내부로의 유속이 느리기 때문에 자체 부력으로 상승하여 몰드 슬래그로 제거된다. 반면, 연속주조시 전자기 교반장치(50)를 사용하는 경우, 침지노즐(35)에서 용강류와 함께 토출된 대형 개재물은 전자기 교반으로 용강류가 발달하여 유속이 빨라지고 이에 따라 대형 개재물이라 할 지라도 전자기 교반이 부적절 할 경우 44와 같이 연주주편 내부로 이동하여 주편내부에 잔류할 확률이 높아지게 된다. 이에 따라, 전자기 교반기의 위치를 조절하여 용강류를 43과 같은방향으로 혼입시켜, 부푼흠이 저감된 냉연제품을 생산한다.

한편, 전자기 교반기(50)는 주형(40)으로 인입된 용강의 표면결함(부푼흠)을 개선시키기 위해, 장착위치 및 전자기 교반기(50)의 교반강도 즉, 자기력 선속밀도를 하기 식1과 같은 조건에 만족시킨다.

자기력 선속밀도(G) ≤ 24.5 × (전자기 교반기 설치위치(m))²

수학식 1에 의하면, 24.5와 전자기 교반기 설치위치²를 곱합값은 자기력 선속밀도보다 크거나 같아야 한다.

예를 들어, 전자기 교반기(50)를 용강탕면(41)으로부터 2.7m를 이격시켜 장착시키며, 자기력 선속밀도를 0 초과 174(Gauss) 이하로 설정하거나, 전자기 교반기(50)를 용강탕면(41)으로부터 4.8m를 이격시켜 장착시키며, 자기력 선속밀도를 87 내지 566(Gauss)로 설정하여, 품질이 우수한 스테인리스강을 제조한다.

이하에서는 전자기 교반기(50)의 위치를 2.7m 및 4.8m 이격시켜 장착된 전자기 교반기(50) 및 전자기 교반기(50) 자기력 선속밀도에 따른 실험예를 설명한다.

	자기력 선속밀도(G)	용강탕면으로부터 이격된 전자기 교반기 위치(m)	표면함지수(부푼흠)
발명예1	0 초과(0에 근접하는 미량)	2.7	0
발명예2	87	2.7	0
발명예3	174	2.7	0
발명예4	87	4.8	0
발명예5	174	4.8	0
발명예6	218	4.8	0
발명예7	300	4.8	0
발명예8	400	4.8	0
발명예9	470	4.8	0
발명예10	566	4.8	0
비교예1	400	2.7	3.2
비교예2	470	2.7	3.7
비교예3	566	2.7	5.0
비교예4	590	2.7	5.7

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 전자기 교반기(50)는 수학식 1에 만족하는 조건으로 설정했을 경우, 스테인리스강의 표면 결함지수(부푼흠)은 0으로 나타난다. 한편, 수학식 1에 만족하지 않는 조건으로 전자기 교반기(50)를 장착하고, 작동시켰을 경우 스테인리스강 표면의 결함지수는 3이상으로 나타나는 것을 알 수 있다.

이상의 결과를 통해 본 바에 따르면, 전자기 교반기(50)의 장착위치 및 자기력 선속밀도를 수학식 1에 만족시킬 경우 표면 결함 지수가 0인 연속주조 주편 및 냉연제품을 생산할 수 있을 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 냉연코일 표면의 결함지수를 나타내는 그래프이다.

도 4를 참조하면, 주편 표면의 결함(부푼흠)지수는 전술한 수학식 1에 만족할 경우 주편 표면의 결함이 나타나지 않는 것을 알 수 있다.

이는 전자기 교반장치가 연주기 상부에 위치할 경우 냉연제품의 표면결함이 발생하는 것은 전자기 교반장치가 하부에 위치하는 경우(도 3의 44참조)와 대비하여 동일한 교반강도에서 상부에서 토출된 용강류의 하향흐름을 조장시켜 개재물의 혼입을 유발시킬 수 있는 확률이 높기 때문이다.

도 5는 본 발명과 종래발명에 따른 냉연코일 표면의 결함발생율을 나타내는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 냉연제품 표면에 나타난 결함(부푼흠) 발생율(%)을 나타낸 것으로, 종래방법과 본발명법에 의해 도출된 주편 표면의 결함지수를 비교해 보면, 종래방법의 주편에 표면 결함 발생율은 17.1%인 반면, 본발명법의 주편에 표면 결함 발생율은 0%로 나타난다. 즉, 전술한 수학식 1에 만족하는 조건의 전자기 교반기를 이용하여 용강을 응고시키는 경우 본발명의 냉연제품은 종래의 냉연제품보다 17.1% 정도 낮은 발생율을 나타낸다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 주형에 장착되는 전자기 교반기의 위치 및 자기력 선속밀도를 자기력 선속밀도(G) ≤ 24.5 × (전자기 교반기 설치위치(m))² 에 만족시킬 경우, 스테인레스강 주편내 개재물 혼입을 저감시켜 냉연제품의 표면결함을 보다 효과적으로 개선시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 중량 %로, 10 내지 30%의 크롬과, 5 내지 15%의 니켈을 함유하는 스테인리스 강의 연주주편 형성방법에 있어서,

   주형에 장착되는 전자기 교반기의 위치 및 자기력 선속밀도를 하기 식에 의해 만족하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 주편 내 개재물 혼입저감방법.

   자기력 선속밀도(G) ≤ 24.5 × (전자기 교반기 설치위치(m))²
2. 제1 항에 있어서,

   상기 전자기 교반기는 상기 주형으로부터 2.7m 이격되어 설치되고, 상기 전자기 교반기의 자기력 선속밀도는 0 초과 174(G) 이하인 것을 특징으로 하는 스테인레스강 주편 내 개재물 혼입저감방법.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 전자기 교반기는 상기 주형으로부터 4.8m 이격되어 설치되고, 상기 전자기 교반기의 자기력 선속밀도는 87 내지 566(G)인 것을 특징으로 하는 스테인레스강 주편 내 개재물 혼입저감방법.

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