KR100862769B1 - A method for manufacturing the austenitic high manganese strip with evaporated volatile fume capturing device of a twin-roll strip caster - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부면 전체에 구멍이 복수개 형성된 세라믹싸개용 철망(11)의 내부공간(P1)에 세라믹화이버(12)가 다량 채워지는 필터부(10)와, 구멍이 천공된 매개판(23)을 하부개구부에 장착하고, 외부면 전체에 구멍이 복수개 형성된 금속케이스(21)의 내부공간(P2)에 증착용 금속판(22)이 다량 채워지는 증착부(20)가 상하적층구조로 상기 메니커스실(9)의 하부면에 장착되고, 상기 금속케이스(21)의 흡입공(32)과 일치되도록 조립되는 흡입구(31)를 갖추고, 상기 흡입구(31)와 가스흡입라인(33)을 매개로 연통연결되는 흡입모터(30)와, 상기 금속케이스(21)내 다수열로 배치되는 냉각수관(45)을 포함하여, 상기 흡입모터(30)의 작동시 쉴드공간내에 일정세기의 흡입력을 전달하여 상기 용강풀의 탕면에서 발생된 휘발성 증기를 분위기가스와 더불어 상기 필터부(10)의 내부공간으로 유입하고, 상기 필터부(10)의 세라믹화이버(12)를 통과하면서 오염물질이 1차로 여과된 분위기가스를 상기 증착부(20)의 내부공간(P2)으로 연속하여 유입시킨 다음, 상기 증착부(20)의 증착용 금속판(21)에 의해서 휘발성 증기가스가 2차로 흡착제거된 불활성가스를 상기 가스흡입라인(33)을 통하여 외부배출하여 품질이 우수한 고망간주편을 제조할 수 있다. The present invention provides a filter unit 10 in which a large amount of ceramic fibers 12 are filled in an inner space P1 of a wire mesh 11 for ceramic wrapper having a plurality of holes formed on the entire outer surface thereof, and a medium plate 23 having holes formed therein. To the lower opening, and the deposition unit 20 in which the deposition metal plate 22 is filled in a large amount in the inner space P2 of the metal case 21 in which a plurality of holes are formed in the entire outer surface is stacked up and down. It is mounted on the lower surface of the seal 9 and has a suction port 31 assembled to match the suction hole 32 of the metal case 21, and through the suction port 31 and the gas suction line 33 Including a suction motor 30 connected to the communication, and the cooling water pipe 45 is arranged in a plurality of rows in the metal case 21, to deliver a suction force of a certain intensity in the shield space during operation of the suction motor 30 The volatile vapor generated from the hot water surface of the molten steel pool together with the atmosphere gas, the inside of the filter unit 10 After flowing into the space, and passing through the ceramic fiber 12 of the filter unit 10, the contaminant was first introduced into the internal space (P2) of the vapor deposition unit 20, and then continuously The inert gas in which the volatile vapor gas is adsorbed and removed by the deposition metal plate 21 of the deposition unit 20 through the gas suction line 33 may be externally discharged to manufacture high manganese cast having excellent quality.
쌍롤형 박판주조기, 포집기, 휘발성 증기가스, 고망간강, 세라믹화이버, 증착Twin roll sheet caster, collector, volatile vapor gas, high manganese steel, ceramic fiber, deposition
Description
도 1일반적인 쌍롤형 박판주조기를 도시한 개략도, 1 is a schematic view showing a typical double roll type sheet casting machine,
도 2(a)는 주조롤의 초기 표면처리된 딤플의 형상을 나타내는 개략도,Figure 2 (a) is a schematic diagram showing the shape of the initial surface treated dimple of the casting roll,
도 2(b)는 주조후의 딤플의 형상을 나타내는 개략도,(B) is a schematic diagram which shows the shape of the dimple after casting,
도 2(c)는 초기 표면처리된 주조롤의 표면 형상Figure 2 (c) is the surface shape of the initial surface-treated casting roll
도 2(d)는 일정시간 주조후의 주조롤의 표면 형상 Figure 2 (d) is the surface shape of the casting roll after a certain time casting
도 3은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 휘발성 증기가스 포집기를 도시한 설치상태도, Figure 3 is a state diagram showing the volatile vapor gas collector of the twin-roll sheet caster according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 휘발성 증기가스 포집기를 도시한 상세도,Figure 4 is a detailed view showing a volatile vapor gas collector of the twin-roll sheet caster according to the present invention,
도 5는 본 발명의 휘발성 증기가스 포집기를 채용하여 고망간강 및 STS304 주조시 흡입모터의 흡입력에 대한 흑피두께, 균일지수의 상관관계를 도시한 그래프. 5 is a graph showing the correlation between the black skin thickness and the uniformity index with respect to the suction power of the high manganese steel and the suction motor during the casting of STS304 using the volatile vapor gas collector of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1,1a ... 주조롤 2 ...... 에지댐1,1a ... casting
3 ...... 턴디쉬 6 ...... 주편
3 ......
9 ...... 메니커스쉴드 M ...... 쉴드공간9 ...... Mencus Shield M ...... Shield Space
10 ..... 필터부 11 ..... 철망10 ..... Filter Section 11 ..... Wire Mesh
12 ..... 세라믹화이버 20 ..... 증착부12 .....
21 ..... 금속케이스 22 ..... 증착용 금속판21 .....
30 ..... 흡입모터 33 ..... 가스흡입라인30 .....
본 발명은 쌍롤형 박판주조기에서 발생된 휘발성 증기가스를 포집하는 포집기를 이용하여 고망간주편을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 쌍롤형 박판주조기에서 다량의 망간, 알루미늄이 함유된 고망간 주편을 주조하는 공정에서 메니스커스쉴드 하부의 쉴드공간인 용강풀의 탕면에서 발생되는 휘발성 증기가스를 포집하여 제거함으로써, 고순도의 분위기가스가 쉴드공간내에서 유지되도록 함과 동시에 휘발성 증기가스나 이의 산화물에 의해서 주조롤 표면이 오염되는 것을 방지하고, 초기 표면처리된 딤플의 형상이 왜곡되는 것을 방지하여 무결함 주편을 제조할뿐만 아니라 주조롤의 사용주기를 연장시킬 수 있는 쌍롤형 박판주조기의 휘발성 증기가스 포집기를 이용한 고망간주편 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a high manganese cast using a collector for collecting volatile vapor gas generated in a twin roll sheet caster, more specifically a high manganese cast containing a large amount of manganese, aluminum in a twin roll sheet caster In the process of casting, by collecting and removing the volatile vapor gas generated in the hot water surface of the molten steel pool, which is the shield space under the meniscus shield, the high-purity atmospheric gas is maintained in the shield space and at the same time, the volatile vapor gas or its oxide Volatile steam of twin roll type sheet casting machine which prevents contamination of casting roll surface and prevents distortion of initial surface treated dimples, thereby producing flawless casts and extending the service life of casting rolls. It relates to a method of manufacturing high manganese cast using a gas collector.
일반적으로 쌍롤형 박판주조기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(3)의 용강을 침지노즐(4)을 통해 두 개의 주조롤(1)(1a)과 그 양측면에 부착된 에지댐(2)사이에 용강풀(5)을 형성하도록 용강을 공급하고, 서로 반대 방향으로 상기 주조롤(1)(1a))을 회전시켜 롤과 용강의 접촉을 통해 롤내부로의 열유출(heat flux)에 의해 용강을 급속응고시켜 주편(6)을 제조하는 것이다. Generally, as shown in FIG. 1, the twin roll-type
이러한 박판주조기(100)로서 주편(6)을 제조함에 있어서 롤과 응고쉘사이에 존재하는 분위기 가스, 즉 상기 용강풀(5)의 탕면과 메니스커스쉴드(9), 가스나이프(8) 및 측면의 에지댐(2)으로 둘러싸인 메니커스쉴드공간(M)(이하, 쉴드공간이라 한다)으로 공급되어 용강의 산화를 방지하는 비산화성 분위기 가스의 역할은 매우 중요하다.In manufacturing the
일반적으로 상기 주조롤(1)(1a)과 응고쉘사이의 계면(interface)의 가스층은 용강-롤의 열전달을 결정짓는 열적저항체(thermal resist)로 작용하며, 하기의 식 1에서 알 수 있듯이 주조롤(1)(1a)의 냉각능을 지배하는 용강-롤의 총괄열전달계수(H)에 매우 큰 영향을 미침을 알 수 있다. In general, the gas layer of the interface between the casting roll (1) (1a) and the solidification shell acts as a thermal resist that determines the heat transfer of the molten steel-roll, casting as shown in
H = 1 / { dr/kr + ds/ks + dg/kg } ---(식 1)H = 1 / {d r / k r + d s / k s + d g / k g } --- (Equation 1)
여기서, d는 두께, k는 열전도율, 첨자 r, s, g는 각각 롤(roll), 스케일(scale), 가스(gas)를 나타낸다.Where d is thickness, k is thermal conductivity, and subscripts r, s and g are roll, scale and gas, respectively.
상기 주조롤(1)(1a)과 응고쉘 계면에 존재하는 가스층은 그 두께(gas film thickness)나 분포(gas film profile)뿐만 아니라 용강과의 반응성 여부, 즉 불활성, 산화성, 환원성 및 용해성 여부에 따라 가스의 작용 및 효과가 매우 달라진다.The gas layer present at the casting roll (1) (1a) and the solidification shell interface is not only the gas film thickness or gas film profile, but also the reactivity with molten steel, that is, whether it is inert, oxidizing, reducing and dissolving. Therefore, the action and effect of the gas is very different.
현재까지 가장 일반적 대상강종인 스테인레스강(stainless steel)을 박판주조할 경우에는 상기 쉴드공간(M)으로 공급되는 비산화성 분위기 가스로 질소가스를 사용하는 것이 가장 효과적인 것으로 알려져 있는데, 질소가스는 불활성 가스(inert gas)로서 용강의 재산화(reoxidation)를 방지할 뿐만 아니라, 질소는 용강내로 쉽게 흡수되어 용강의 표면장력(surface tension)을 감소시킴으로써 용강의 젖음성(wet-ability)을 향상시킨다. 특히,포토에칭(photo etching)이나 숏블라스팅(shot blasting)과 같은 표면처리기술(texturing technology)에 의한 딤플(dimple)이 각인된 주조롤 표면에 있어서 질소가스는 균일한 응고를 유도하여 응고시 수반되는 응력(stress)을 효과적으로 분산, 해소시킴으로써 주편 표면의 균열(crack)발생을 방지하는 역할을 한다.In the case of sheet casting stainless steel, the most common type of steel to date, it is known to use nitrogen gas as the non-oxidizing atmosphere gas supplied to the shield space M. The nitrogen gas is an inert gas. In addition to preventing reoxidation of the molten steel as an inert gas, nitrogen is easily absorbed into the molten steel to reduce the surface tension of the molten steel, thereby improving the wet-ability of the molten steel. Particularly, in the casting roll surface in which dimples are imprinted by texturing technology such as photo etching or shot blasting, nitrogen gas induces uniform solidification and is accompanied by solidification. It effectively serves to prevent cracks on the surface of the cast steel by effectively dispersing and eliminating stresses.
이에 따라, 상기한 구성을 갖는 박판주조기(100)로서 박판주조공정을 수행함에 있어 상기 메니스커스쉴드(9)하부의 쉴드공간에서의 분위기 가스의 조성, 양 및 흐름을 조절하는 기술은 무결함 주편 제조를 위한 핵심적인 기술이다. 그리고, 주조중 상기 메니스커스쉴드(9)내의 분위기는 외부로부터 산소 등과 같은 유해성 가스나 오염원 유입으로 오염되지 않도록 극력차단하는 것이 무엇보다도 중요하다. Accordingly, in performing the thin plate casting process as the thin
즉, 일반적으로 대상강종의 용강내에는 저융점이면서 증기압이 낮아 타원소에 비해 휘발이 쉽게 되는 Mn, Al, Ca, Zn, Cu, Si 등과 같은 금속이 합금원소로 첨가되는데, 이러한 원소는 주조중 용강풀에서 쉽게 증발(evoparation)되어 메니스커스쉴드(9)내에서 분위기 가스의 오염의 주범이 된다. 상기한 휘발성 증기가스는 메니스커스쉴드(9)의 내부 분위기를 오염시킬 뿐만 아니라 메니스커스쉴드(9)내의 쉴드공간(M)에서 산소와 반응하여 산화물을 형성하여 또 다른 오염물을 형성하거나 저융점 화합물을 형성하여 롤-응고쉘 계면에서 큰 전열저항체로 작용하게 되어 주 편 표면의 미세균열(crack)을 발생시킨다. In other words, metals such as Mn, Al, Ca, Zn, Cu, Si, etc., which have low melting point and low vapor pressure and are more easily volatilized than other elements, are added to the molten steel of the target steel grade. It is easily evaporated in the molten steel pool and becomes the main culprit of pollution of atmospheric gases in the
한편, 자동차용 강판 분야에서는 최근 들어 대기오염을 줄일 수 있는 탄산가스 배출규제가 대두되면서 자동차 연비효율을 높이고 자동차의 무게를 줄일 수 있는 성형성이 높고 고강도인 강판이 절실히 요구되고 있는 실정인데, 이러한 제반 성질을 만족시키는 합금으로 개발되어 김태웅에 의해 대한민국 특허 1994-8945호, 1994-7374호, 1997-1324호에 기출원된 고망간강은 상술한 바와 같이 자동차용 강판으로 제반 특성이 우수함에도 불구하고 통상의 열간압연공정으로 제조할 시 표면산화가 심각하고, 또한 표면균열이 심하게 발생되어 열연공정 투입을 어렵게 할 뿐만 아니라 절단, 표면연마 등이 필수공정이 되어 실수율 감소와 더불어 제조단가 상승의 주원인이 된다.On the other hand, in the field of automotive steel sheet, carbon dioxide emission regulations to reduce air pollution have recently emerged, and a high formability and high strength steel sheet to increase automobile fuel efficiency and reduce weight of automobiles is urgently needed. The high manganese steel, which was developed as an alloy that satisfies various properties and filed by Kim Tae-woong in Korean Patent Nos. 1994-8945, 1994-7374, 1997-1324, has excellent characteristics as a steel sheet for automobiles as described above. In case of manufacturing by the normal hot rolling process, the surface oxidation is serious and the surface cracks are severely generated, making it difficult to insert the hot rolling process, and cutting and surface polishing become essential processes, which reduces the error rate and increases the manufacturing cost. do.
따라서, 혁신적인 신주조기술인 박판주조공정으로 고망간강을 강판으로 직접 제조할 경우에는 상기의 대부분의 문제점들이 해결될 뿐만 아니라, 급속응고에 의한 결정립 미세화, 고용한 증대, 편석 감소 효과에 의한 물성이 향상되는 장점을 지니므로 박판주조의 대상강종으로 검토되고 있다.Therefore, when the high manganese steel is manufactured directly from steel sheet by the innovative new casting technology, the above problems are not only solved, but also the physical properties due to the effect of rapid solidification, grain refinement, solid solution increase and segregation reduction are improved. It is considered to be the target steel for sheet casting.
그러나, 이러한 고망간강은 증기압이 낮으면서 산화성이 높은 합금 원소인 망간과 알루미늄을 다량 함유하고 있기 때문에, 타 주조대상강종 대비 고망간강 박판주조시에는 이들 원소들의 증기 가스나 산화물에 의한 메니스커스쉴드(9)의 쉴드공간(M)내의 분위기 오염 문제가 더욱 심각하여 안정적인 주조를 어렵게 할 뿐만 아니라 무결함 주편 제조가 곤란하였다. However, since these high manganese steels contain a large amount of manganese and aluminum, which are alloy elements with high vapor pressure and low vapor pressure, meniscus shields due to the vapor gas or oxide of these elements during high-manganese steel sheet casting compared to other cast steels Atmospheric contamination in the shield space M of (9) was more serious, making it difficult to cast stably and making it difficult to manufacture flawless casts.
또한, 도 2(a)(b)(c)(d)에 도시한 바와 같이, 상기 주조롤(1)(1a)표면에 부 착되어 흑피층 및 흑피분말을 촉진시켜 초기에 형성된 딤플(D)의 형상을 단시간내에 왜곡시키기 때문에 주조롤(1)(1a)의 사용주기를 급격히 떨어뜨리는 문제를 유발하였다. In addition, as shown in Fig. 2 (a) (b) (c) (d), attached to the surface of the casting roll (1) (1a) to promote the black skin layer and black skin powder dimple (D) initially formed ) Distorts the shape of the die within a short time, causing a problem that the use cycle of the casting roll (1) (1a) drops sharply.
이에 따라, 종래에는 상기 메니커스쉴드(9)하부의 쉴드공간(M)으로 공급되는 분위기 가스의 공급량이나 배출량의 조절을 통해서만 메니스커스쉴드(9)내의 청정도를 유지하고자 하였으나, 고망간강내의 다량의 Mn(25wt%)과 Al(1.5wt%) 원소의 휘발 및 증착은 매우 심각하기 때문에 이러한 방법으로는 분위기 가스의 청정도를 유지하기에는 한계가 존재하였다. Accordingly, in the related art, the cleanliness in the
따라서, 상기 메니스커스쉴드(9)와 용강풀(5)의 탕면사이의 쉴드공간(M)에서 분위기 가스의 청정도를 확보하면서 주조롤(1)(1a) 표면의 오염을 방지하기 위해서는 보다 적극적인 대책이 요구된다.Therefore, in order to prevent contamination of the surface of the casting
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 쌍롤형 박판주조기에서 다량의 망간, 알루미늄이 함유된 고망간 주편을 주조하는 공정에서 메니스커스쉴드 하부의 쉴드공간인 용강풀의 탕면에서 발생되는 휘발성 증기가스를 포집하여 제거함으로써, 고순도의 분위기가스가 쉴드공간내에서 유지되도록 함과 동시에 휘발성 증기가스나 이의 산화물에 의해서 주조롤 표면이 오염되는 것을 방지하고, 초기 표면처리된 딤플의 형상이 왜곡되는 것을 방지하여 무결함 주편을 제조할뿐만 아니라 주조롤의 사용주기를 연장시킬 수 있는 쌍롤형 박판주조기의 휘발성 증기가스 포집기를 이용한 고망간주편 제조방법을 제 공하고자 한다. Therefore, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, the object of the shield in the process of casting a large amount of manganese, aluminum-containing high manganese cast in a twin-roll sheet caster shield By collecting and removing the volatile vapor gas generated from the hot water surface of the molten steel pool as a space, the atmosphere gas of high purity is maintained in the shield space and the contamination of the casting roll surface by volatile vapor gas or its oxide is prevented. Provides a method for manufacturing high manganese casts using volatile vapor gas collector of twin roll type sheet casting machine which can prolong the use cycle of casting rolls as well as produce flawless casts by preventing distortion of the initial surface treated dimples. I would like to.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,As a technical configuration for achieving the above object, the present invention,
서로 반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤과, 그 양측면에 용강풀을 형성하도록 설치되는 에지댐과, 상기 용강풀의 상부면으로 불활성 분위기가스를 공급하여 외기와 용강의 접촉을 차단하는 메니스커스 쉴드 및 상기 주조롤의 폭 방향으로 설치되는 가스나이프를 갖추어 고망간 주편을 주조하는 방법에 있어서, A pair of casting rolls that rotate in opposite directions, an edge dam installed to form molten steel pools on both sides thereof, and a meniscus for supplying an inert atmosphere gas to the upper surface of the molten steel pool to block contact between outside air and molten steel. In the method of casting a high manganese cast steel having a shield and a gas knife installed in the width direction of the casting roll,
외부면 전체에 구멍이 복수개 형성된 세라믹싸개용 철망의 내부공간에 세라믹화이버가 다량 채워지는 필터부와, 구멍이 천공된 매개판을 하부개구부에 장착하고, 외부면 전체에 구멍이 복수개 형성된 금속케이스의 내부공간에 증착용 금속판(22)이 다량 채워지는 증착부가 상하적층구조로 상기 메니커스 쉴드의 하부면에 장착되고, 상기 금속케이스의 흡입공과 일치되도록 조립되는 흡입구를 갖추고, 상기 흡입구와 가스흡입라인을 매개로 연통연결되는 흡입모터와, 상기 금속케이스내 다수열로 배치되는 냉각수관을 포함하여, A filter part in which a large amount of ceramic fibers are filled in the inner space of the ceramic wrapper wire mesh having a plurality of holes formed on the entire outer surface, and a medium plate perforated with holes are mounted in the lower opening. The vapor deposition part in which a large amount of the
상기 흡입모터의 작동시 쉴드공간내에 일정세기의 흡입력을 전달하여 상기 용강풀의 탕면에서 발생된 휘발성 증기를 분위기가스와 더불어 상기 필터부의 내부공간으로 유입하고, 상기 필터부의 세라믹화이버를 통과하면서 오염물질이 1차로 여과된 분위기가스를 상기 증착부의 내부공간으로 연속하여 유입시킨 다음, 상기 증착부의 증착용 금속판에 의해서 휘발성 증기가스가 2차로 흡착제거된 불활성가스를 상기 가스흡입라인을 통하여 외부배출함을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기의 휘발성 증기가스 포집기를 이용한 고망간주편 제조방법을 마련함에 의한다. When the suction motor is operated, the suction force of a certain intensity is transmitted to the shield space to introduce volatile vapor generated from the hot water surface of the molten steel pool into the inner space of the filter part together with the atmosphere gas, and passes through the ceramic fiber of the filter part to contaminants. The first filtered atmospheric gas is continuously introduced into the internal space of the deposition unit, and then the inert gas in which the volatile vapor gas is adsorbed and removed secondarily by the deposition metal plate of the deposition unit is externally discharged through the gas suction line. By providing a method of manufacturing high manganese cast using a volatile vapor gas collector of a twin-roll sheet caster characterized in that.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 휘발성 증기가스 포집기를 도시한 설치상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 휘발성 증기가스 포집기를 도시한 상세도이다. Figure 3 is a state diagram showing the volatile vapor gas collector of the twin roll sheet caster according to the present invention, Figure 4 is a detailed view showing the volatile vapor gas collector of the twin roll sheet caster according to the present invention.
본 발명에 채용되는 휘발성 증기가스 포집기(50)는 도 3과 4에 도시한 바와 같이, 다량의 망간과 알루미늄원소를 포함하는 고망간강의 박판주조시 용강이 채워지는 용강풀(5)에서 발생되는 유해한 증기가스에 의해서 분위기가스가 오염되고, 주조롤(1)(1a)표면이 손상되어 사용수명이 단축되는 것을 방지할 수 있도록 쉴드공간(M)에 배치되어 유해한 증기가스를 포집하여 제거하는 것으로써, 이러한 장치(50)는 필터부(10), 증착부(20) 및 흡입모터(30)등으로 구성된다.As shown in FIGS. 3 and 4, the volatile
즉, 상기 필터부(10)는 상기 용강풀(5)의 탕면에서 발생되는 휘발성 증기가스가 통과하는 내부공간(P1)에 세라믹화이버(12)가 채워지고, 상기 주조롤(1)(1a)의 길이방향과 나란한 장변과 상기 에지댐(2)과 나란한 단변을 갖는 수용부재이며, 이러한 필터부(10)는 수 ㎛로 미세한 크기를 갖는 세라믹화이버(12)가 외부로 유출되지 않으면서 불활성 분위기가스에 포함된 휘발성 증기가스는 자연스럽게 통과할 정도의 크기를 갖는 구멍이 외부면 전체에 형성된 세라믹 싸개용 철망(11)으로 구성된다. That is, the
또한, 상기 증착부(20)는 상기 필터부(10)의 내부공간(P1)에 채워진 세라믹화이버(12)를 통과하면서 이물질이 1차로 여과된 불활성가스에 포함된 오염물질을 흡착하여 제거하도록 증착용 금속판(21)이 내부공간(P2)에 채워지고, 상기 필터부(19)와 대응하여 접하는 하부면만이 하방으로 개구된 장,단면을 갖는 수용부재이며, 이러한 증착부(20)는 비표면적이 큰 증착용 금속판(21)이 외부로 유출되지 않으면서 상기 필터부(10)의 세라믹화이버(12)가 내부 유입되지 않을 정도의 크기를 갖는 구멍이 복수개 관통형성된 매개판(23)을 하부개구부에 장착한 금속케이스(22)로 구성되며, 상기 금속케이스(22)의 몸체전체에도 일정크기의 구멍이 복수개 관통형성되어 있다. In addition, the
여기서, 상기 금속케이스(22)는 상기 메니커스쉴드(9)의 하부면에 다수개의 나사부재로서 착탈가능하게 조립되고, 상기 필터부(19)의 철망(17)과 증착부(20)의 금속케이스(22)는 상,하 적층구조로 배치된다. Here, the
한편, 상기 흡입모터(30)는 상기 용강풀(5)상에서 발생되는 증기가스가 상기 필터부(10)와 증착부(20)를 효과적으로 통과하도록 상기 용강풀(5)상부에 형성된 쉴드공간(M)내에 일정세기의 흡입력을 발생시키는 것으로서, 이러한 흡입모터(30)는 상기 증착부(20)의 금속케이스(22)의 상부면에 관통형성된 흡입공(32)과 일치되도록 볼트부재(34)로서 착탈가능하게 조립되는 흡입구(31)를 갖추고, 상기 흡입구(31)는 흡입량을 조절할수 있도록 조절밸브(33a))를 갖는 가스흡입라인(33))과 연통연결된다. On the other hand, the
그리고, 상기 증착용 금속판(21)이 내부공간(P2)에 일정량 채워지는 증착부(20)의 금속케이스(22)내에는 탕면의 스컬생성을 야기시키지 않는 범위내에서 낮은 온도를 유지할 수 있도록 냉각수공급밸브(44a)를 갖는 냉각수공급라인(42) 이 일단에 장착되고, 냉각수배출밸브(44b)를 갖는 냉각수배출라인(43))이 타단에 장착되어 상기 금속케이스(22)내로 강제유입된 불활성가스와 열교환되는 냉각수가 일단으로부터 타단으로 흐르는 냉각수관(45)을 다수열로 배치한다. In addition, in the
상기한 구성을 갖는 휘발성가스 포집기(50)를 채용하여 박판주조기(100)에서 주편(6)을 주조하는 경우, 주조롤(1)(1a)과 에지댐(2)사이에 형성된 용강풀(5)의 탕면에서 증기가스가 휘발되어 쉴드공간(M)내에 채워진 불활성가스에 포함되는데, 이때, 상기 흡입모터(30)의 구동에 의해서 가스흡입라인(12)을 통하여 흡입구(31)에 흡입력이 전달되면, 상기 용강풀(5)과 메니커스쉴드(9)사이에 형성되는 밀폐공간인 쉴드공간(M)내의 휘발성 증기가스는 불활성가스와 더불어 1차적으로 필터부(10)의 철망(11)에 수용된 세라믹화이버(12)를 통과하면서 오염성분이 포집되어 제거된다.In the case of casting the
이때, 상기 세라믹화이버(12)에서의 포집기능을 극대화하기 위해서, 상기 세라믹화이버(12)의 비표면적은 최대로 구성되며, 세라믹화이버(12)의 직경은 수 ㎛로 미세한 것이 유리하다.At this time, in order to maximize the collection function in the
연속하여, 상기 세라믹화이버(12)가 채워진 필터부(10)를 불활성가스와 더불어 통과한 증기가스는 상기 필터부(10)의 철망(11)상에 적층된 증착부(20)내로 강제유입되고, 상기 증착부(20)의 금속케이스(22)에 수용된 증착용 금속판(21)을 연속하에 통과하게 된다. 이때, 상기 세라믹화이버(12)와 마찬가지로 불활성 분위기가스내에 포함된 망간, 알루미늄원소와 같은 휘발성 증기가스의 증착(condensation)를 극대화하기 위해서, 상기 금속판(21)의 비표면적은 넓어야 한다. Subsequently, the vapor gas passing through the
그리고, 상기 휘발성 증기가스가 상기 증착부의 증착용 금속판(21)을 통과하는 동안 상기 금속판(21)의 온도가 낮을수록 증착효율이 좋기 때문에, 상기 냉각수공급라인(42)과 냉각수배출라인(42)의 각 밸브(44a)(44b)를 개방작동시키고, 그 개도를 조절하여 냉각수관(45)을 통하여 냉각수를 일단으로부터 타단으로 흐르면서 상기 금속케이스(21)내의 불활성가스와 열교환되어 가스를 냉각하도록 제어한다. The lower the temperature of the
여기서, 상기 세라믹화이버(12)를 갖는 필터부(10)를 하부에 그리고 증착용 금속판(21)을 수용한 증착부(20)를 상부에 설치하여 용강풀(5)로부터 증착부(20)를 멀리하도록 배치한 이유는 먼저, 상기 용강풀(5)의 탕면이 냉각수관(45)이 배치되는 증착부(20)에 의해서 냉각됨으로써 탕면에서 스컬이 생성되는 것을 억제하기 위한 것이고, 상기 증착용 금속판(21)에서 증착된 휘발성 증기가스의 증착물이 탕면으로 재유입되는 것을 방지하기 위한 것이다. Here, the
그리고, 상기 세라믹화이버(12)는 고온에서도 녹거나 연소되지 않는 내열성이 큰 재질로 구성되며, 비표면적이 극대화될 수 있도록 매우 가늘어야 하며, 이들을 내부공간에 수용하는 금속철망(11)도 마찬가지로 내열성이 큰 재질로 구성되는 한편, 내부공간의 세라믹화이버(12)가 상기 용강풀(5)의 탕면위로 떨어지지 않도록 매우 촘촘하게 구성한다. 또한, 상기 증착부(20)의 증착용 금속판(21)도 내열성이 큰 소재로 구성되며, 증착효율성을 극대화하기 위해서 비표면적이 클수록 유리하다. In addition, the
그리고, 상기 흡입모터(30)는 상기 쉴드공간(M)내에 발생된 휘발성 증기가스 를 불활성 분위기가스와 더불어 고르게 흡입할 수 있도록 상기 증착부(20)의 금속케이스(21)상부면에 전폭에 걸쳐서 고르게 배치된다. The
<실시예><Example>
도 5는 증기가스 포집기(50)를 채용한 박판주조기(100)에서의 주조고정중 메니스커쉴쉴드(9)하부의 쉴드공간(M)내에 형성되는 오염된 분위기가스를 강제 흡입하여 외부로 배출하는 흡입모터(30)의 모터출력인 흡입력과 주조롤(1)(1a) 표면에 형성된 흑피층 두께 그리고 주편 표면의 균열지수와의 상관 관계를 나타낸 것이며, 본 발명의 대상강종인 고망간강과의 상대적인 비교를 위해 박판주조공정의 주요 대상강종인 STS304강에 대해서도 함께 도시하였다. 그리고, 하기 표 1은 고강간 합금강의 화학조성을 나타낸 것이다.
5 is forcibly suctioning the polluted atmosphere gas formed in the shield space (M) of the lower portion of the meniscus shield (9) during the fixing of the casting in the
표 1 고강도 고성형성 고망간 합금강의 화학조성Table 1 Chemical Composition of High Strength High Formability High Manganese Alloy Steels
고망간강은 상기 표 1에 나타낸 바와같이, 합금내 휘발성이 큰 망간(Mn)원소가 24 내지 27wt%로 다량 함유되어 있기 때문에, 망간원소가 0.6~1.2wt%정도 상대적으로 미량 함유된 STS304강에 비해서 쉴드공간(M)내에서 휘발성이 큰 원소들의 증기가스나 산화물에 의한 불활성 분위기의 오염문제가 매우 심각하며, 오염물의 일부는 주조롤(1)(1a) 표면에 증착 또는 부착되어 흑피층을 형성하며 주조가 경과됨에 따라 그 층의 두께도 점차 증가하게 된다. As shown in Table 1, the high manganese steel contains a large amount of manganese (Mn) element in the alloy of 24 to 27 wt%, so STS304 steel containing a relatively small amount of 0.6 to 1.2 wt% manganese element In contrast, the problem of contamination of inert atmosphere by vapor gas or oxide of highly volatile elements in the shield space M is very serious, and some of the contaminants are deposited or deposited on the surface of the casting roll (1) (1a) to form a black skin layer. As the casting progresses, the thickness of the layer gradually increases.
그리고, 주편표면의 균열은 주조롤-응고쉘 계면의 분위기 가스의 종류나 조성 그리고 전열저항체로 작용하는 여러 가지 오염물질의 종류나 양에 매우 민감하게 영향을 받는다. 일반적으로 MnO산화물이 주성분인 흑피층이 상기 주조롤(1)(1a)표면에 일정한 두께 이상으로 성장하면, 응고계면에서 불균일 응고를 조장시켜 주편 표면에 균열을 발생시킨다고 알려져 있으며 흑피두께와 균열지수와는 매우 밀접한 상관성이 있다.In addition, the cracks on the surface of the cast steel are very sensitive to the type and composition of the atmosphere gas at the casting roll-solidified shell interface and various types and amounts of contaminants acting as heat transfer resistors. In general, when a black skin layer composed mainly of MnO oxide grows on the casting roll (1) (1a) surface by more than a certain thickness, it is known that it causes uneven solidification at the solidification interface and causes cracks on the surface of the cast steel. Is closely related to.
도 5에 도시된 바와 같이 고망간강을 박판주조하는 공정시, 휘발성 증기가스를 포집하는 포집기(50)를 사용하지 않은 경우에는 메니스커스쉴드(9)에 의한 쉴드공간(M)내에서 휘발성 증기가스를 포함하는 오염된 분위기가스를 외부로 곧바로 배출되지 않고, 상기 쉴드공간(M)내부에 정체되는 시간이 길기 때문에 롤 표면위로 이들 오염물의 증착, 부착이 잘되어 짧은 시간내에 흑피층은 임계값(㎛*)이상으로 도달하여 주편 표면에 균열을 야기시킨다.In the process of sheet casting high manganese steel as shown in FIG. 5, when the
반면에, 포집기(50)를 채용한 경우에는 휘발성 증기가스를 외부로 직접 배출되기도 하고, 또는 하부의 세라믹화이버(12)가 채워지는 필터부(19) 및 상부의 증착용 금속판(21)에 채워지는 증착부(20)내로 증기가스를 포함하는 분위기가스를 연속하여 흡입함으로서, 상기 메니스커스쉴드(9)의 쉴드공간(M)내의 불활성 분위기 가스의 오염을 감소시킴과 동시에 롤표면 오염을 효과적으로 억제할 수 있었다. On the other hand, when the
이때, 롤 표면의 흑피층 두께는 흡입력 즉, 모터출력(W)과 매우 밀접한 상관성이 있음을 알 수 있다. 즉, 흡입모터(30)의 흡입력이 증가될수록 흑피층 두께는 급격히 감소함을 알 수 있고 2500 내지 5000W의 흡입력을 발생시키는 특정한 흡입력 구간(A~B)에서는 흑피층 두께가 임계값((㎛*)보다 낮은 수준으로 유지하는 것이 가능하며, 이 구간에서는 무결함 주편 제조가 가능하였다.At this time, it can be seen that the black skin thickness of the roll surface has a close correlation with the suction force, that is, the motor output (W). That is, as the suction power of the
그러나, 흡입력이 5000W이상 지나치게 큰 구간(B~C)에서는 오히려 흑피층이 증가하는 것을 볼 수 있는데 이는 지나치게 큰 흡입력으로 인해 상기 메니스커스쉴드(9)주변의 외기를 메니스커스쉴드(9)의 쉴드공간(M)내로 끌어들임으로써 휘발성 증기가스가 외기의 산소와 반응함으로써 오염물 생성이 촉진되기 때문이다. However, it can be seen that the black skin layer is increased in the section (B ~ C) that the suction force is too large over 5000W, which is due to the excessive suction force, the outside air around the meniscus shield (9) meniscus shield (9) This is because the volatile vapor gas reacts with the oxygen of the outside air by attracting it into the shield space M of the pollutant, thereby promoting the generation of pollutants.
따라서, 상기 휘발성 증기가스 포집기를 채용하여 고망간강을 박판주조하는 경우, 주조대상 강종, 메니스커스쉴드 형태, 실링 방법 등 다양한 변수에 따라 능동적으로 상기 메니커스쉴드(9)의 쉴드공간(M)내에 흡입력을 전달하는 흡입모터(30)의 출력을 2500 내지 5000W 사이에서 적절히 조정하므로써 무결함 주 편 제조가 가능한 것이다. Therefore, in the case of thin casting of high manganese steel by employing the volatile vapor gas collector, the shield space (M) of the meniscus shield (9) actively depending on various variables, such as steel type, meniscus shield type, sealing method By properly adjusting the output of the
상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 용강면 탕면에서 발생되는 휘발성 증기가스 포집기에 의해 유해성 휘발성 원소인 Mn, Si, Al, Ca, Zn, Cu의 증기가스를 쉴드공간에 상하적층구조로 장착되는 필터부, 증착부 및 흡입모터로서 포집함으로써 메니스커스쉴드 내부의 불활성 가스 분위기의 오염을 방지할 수 있기 때문에 무결함 주편 제조가 쉽게 달성될 수 있다. According to the present invention as described above, by the volatile vapor gas collector generated on the molten steel surface, a filter in which vapor gases of Mn, Si, Al, Ca, Zn, Cu, which are hazardous volatile elements, are mounted in a shield space in a vertically stacked structure. By collecting as a part, a vapor deposition part, and a suction motor, the contamination of the inert gas atmosphere inside the meniscus shield can be prevented, so that flawless casting can be easily achieved.
또한, 휘발성 증기가스의 증착물 및 산화물 등과 같은 유해한 오염물에 의한 롤 표면 오염을 방지하고, 억제할수 있기 때문에, 주조롤의 표면에 초기 표면처리된 적정 딤플 조건을 장시간동안 유지하여 장시간에 걸쳐 동일한 상태의 주조롤로 무결함 주편을 제조할 수 있으며, 특히, 다량의 휘발성 Mn증기가스 발생으로 인해 박판주조공정 적용시 심각한 문제가 되는 고망간강의 무결함 주편 제조가 가능할 뿐만 아니라 주조 대상강종도 폭 넓게 확대할 수 있는 효과가 얻어진다. In addition, since the roll surface contamination by harmful contaminants such as volatile vapor gas deposits and oxides can be prevented and suppressed, it is possible to maintain proper dimple conditions initially treated on the surface of the casting roll for a long time and maintain the same state for a long time. It is possible to manufacture defect-free casts by casting rolls, and in particular, it is possible to manufacture defect-free casts of high manganese steel, which is a serious problem when applying a thin plate casting process, due to the generation of a large amount of volatile Mn vapor gas. The effect can be obtained.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다. While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. I would like to clarify that knowledge is easy to know.
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