KR100986892B1 - 페라이트계 스테인리스강의 초주편 폭편차 저감을 위한 연속주조 방법 - Google Patents

페라이트계 스테인리스강의 초주편 폭편차 저감을 위한 연속주조 방법 Download PDF

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Abstract

페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법이 제공된다.
이 연속주조 방법은 연속주조초기 초주편을 주조하기 위하여 레이들-턴디시를 거쳐 몰드로 용강이 유입된 후 1차냉각, 주속상승가속도 구간 및 2차냉각 공정을 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조 방법에 있어서,
상기 초주편의 주속상승가속도를 0.06m/min2 이하로 제어하는 것을 포함한다.
본 발명에 따르면, 연속주조공정에서 몰드의 폭가변 설비 없이도 초주편의 폭편차를 저감하여 열연코일의 슬라브 에지 결함이 개선된 페라이트계 스테인리스강을 제조할 수 있는 효과가 있다.
스테인리스강, 연속주조, 초주편, 슬라브 에지 결함, 주편폭편차

Description

페라이트계 스테인리스강의 초주편 폭편차 저감을 위한 연속주조 방법{Continuous casting method for reducing width deviation of ferritic stainless steel first-slab}
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속주조초기 초주편의 주속상승가속도 제어를 통하여 초주편의 폭편차를 저감함으로써, 열연코일의 슬라브 에지 결함을 개선하는 연속주조방법에 관한 것이다.
일반적으로 열간압연 공정에서 폭압연에 따른 슬라브 에지 결함은 연주주편에서 비롯되는 것으로서, 최종제품의 폭에 비해 연주주편 폭이 과다하게 큰 경우에는 슬라브 에지 결함의 폭방향 깊이가 증가하는 문제가 발생한다. 이후 슬리팅 (slitting) 공정을 거치는데, 상기 공정을 거치더라도 최종제품에는 결함이 잔존하게 된다.
반대로 최종제품의 폭에 비해 연주주편 폭이 과다하게 작은 경우에는 열간압연공정에서의 폭퍼짐으로도 상쇄되지 못하여, 최종적으로 제품의 폭이 부족하게 되 는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 공지기술에서는 연속주조시 몰드의 폭가변을 통해 주편폭을 조절함으로써 이를 해결하고 있으나, 폭가변 설비가 없는 곳에서는 이러한 기술을 적용할 수 없는 문제점을 가지고 있다.
또한, 주편 상/하면 폭편차를 저감하기 위해 몰드의 단변부 형상을 변경하는 방법이 제시되고 있으나, 이러한 기술 또한 주편의 길이방향 폭편차와는 다른 개념인 것이다.
즉, 연속주조초기 초주편의 폭편차 저감을 위한 본 발명은 폭가변 설비 없이도 초주편의 폭편차를 최소화하기 위한 연주조건의 제어방법을 제시하는 것으로서, 이와 관련된 특허는 아직 보고되고 있지 않다.
참고로, 여기서 주편폭편차라 함은 실제주편폭과 지시주편폭과의 차이를 의미하며, 상기 초주편은 연속주조를 시작하여 처음 주조되는 주편을 의미하는 것으로, 초주편 이후 주조되는 주편들을 중주편, 그리고 연속주조를 시작하여 마지막으로 주조되는 주편을 말주편이라고 정의할 수 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 연속주조공정에서 몰드의 폭가변 설비 없이도 연속주조초기 초주편의 주속상승가속도 제어를 통하여 초주편의 폭편차를 저감함으로써, 열연코일의 슬라브 에지 결함을 개선할 수 있는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속주조방법은, 연속주조초기 초주편을 주조하기 위하여 레이들-턴디시를 거쳐 몰드로 용강이 유입된 후 1차냉각, 주속상승가속도 구간 및 2차냉각 공정을 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조 방법에 있어서,
상기 초주편의 주속상승가속도를 0.06m/min2 이하로 제어하는 것을 포함한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명자는 열연코일의 슬라브 에지 결함을 유발하는 연속주조초기 초주편의 폭증가 현상을 억제하기 위한 방안을 모색하던 중 연속주조초기 초주편의 주속상승가속도를 적절히 제어하면, 초주편의 응고셀 형성을 촉진함에 따라 폭변형 저항성을 향상시켜 초주편에서 폭증가 현상을 억제할 수 있다는 것을 규명한 것이다.
먼저, 도 1은 스테인리스강 연속주조장치의 개략도를 나타낸 것으로, 본 발명은 통상의 연속주조방법에 따라 레이들(1)-턴디시(2)를 거쳐 몰드(5)로 용강(4)이 유입되고, 몰드(5)내에서는 응고가 시작되면 응고셀이 형성되며 이후 2차냉각대(7) 하부로 갈수록 응고셀이 두꺼워져 최종적으로 응고가 완료되어 주편(8)이 얻어질 수 있는 것이다.
이때, 강의 응고시에는 온도하락에 따른 부피수축이 일어나게 되며, 이에 따라 주편폭은 감소하게 된다. 그러나 응고셀이 약한 상부에서는 고열에 의해 주편 자체에서 발생되는 철정압(6)에 의해 온도하락에 따른 부피수축량이 감소하게 되고, 심한 경우에는 몰드의 폭보다 더 팽창하게 되는 경우도 발생하게 된다.
결과적으로, 최종 연주주편의 폭은 철정압과 온도하락에 따른 부피수축의 상호작용에 의해 결정되는 것으로, 일반적으로 연주주편에서 조업조건의 변동이 없는 한 주편의 폭변화는 거의 일어나지 않게 되므로, 폭수축 보정계수의 조정을 통해 폭편차가 작은 주편을 생산할 수 있다.
그러나 도 2에서 알 수 있듯이, 초주편에서는 주편길이 방향에 따라 폭편차가 달라지는 것을 확인할 수 있다. 이를 상세히 살펴보면, 초주편의 헤드부(Head)는 폭편차가 상대적으로 크며, 최종적으로 초주편의 테일부(Tail)에서는 정상폭과 동일해짐을 알 수 있다.
도 3은 연속주조시 중주편과 초주편의 내부유동 모식도를 나타낸 것으로서, 이러한 현상이 일어나는 원인은 도 3에 나타난 바와 같이, 초주편(기호 F)의 경우중주편(기호 C)에 비해 더미바로 인한 용강유동영역이 짧아 용강유동이 활발하게 일어나는 것을 알 수 있다(Vc<VF).
이로인해 중주편에 비해 초주편의 응고셀 부근에서 온도가 높아져(Tc<TF) 응고셀의 두께가 상대적으로 얇아지게 됨으로써(Sc>SF), 철정압에 대한 변형 저항성이 약화되어, 폭증가 현상이 크게 일어나기 때문에 발생하는 것이다.
이에 본 발명에서는 페라이트계 스테인리스 강의 연속주조시 초주편의 폭증가 현상을 억제하기 위해, 연속주조시 초주편의 응고셀 강도확보를 위한 주속상승가속도를 제어하는 것으로, 상기 주속상승가속도를 0.06m/min2 이하로 제어한다. 이때, 상기 주속상승가속도는 통상적으로 주조를 시작하여 주속이 제로일 때부터 목표 주속에 도달할 때까지 구간에서 제어될 수 있는 것이다.
상기 주속상승가속도가 0.06m/min2 를 초과하는 경우에는, 초주편의 응고셀 형성 저하에 따른 최대폭편차값이 커져 최종제품의 슬라브 에지 결함에 영향을 미칠 수 있으므로, 상기 주속상승가속도는 0.06m/min2 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명을 만족하는 초주편의 최대폭편차는 슬라브 에지 결함에 영향을 미치지 않는 범위인 10mm 이하로 제어되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 연속주조공정에서 몰드의 폭가변 설비 없이도 초주편의 폭편차를 저감하여 열연코일의 슬라브 에지 결함이 개선된 페라이트계 스테인리스강을 제조할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
[실시예]
11~13% 크롬을 함유하는 페라이트계 스테인리스강을 대상으로 초기 주속상승가속도를 0.06~0.20m/min2 범위에서 변화시키면서 초주편의 폭편차를 측정하여 그 결과를 표 1 및 도 4에 나타내었다. 이때, 초주편의 2차냉각 비수조건은 중주편의 주속에서의 비수량 대비 중주편 주속의 55~78%구간에서 비수량은 120~105%인 조건이다.
[표 1]
분류 주속상승가속도(m/min2) 평균폭편차(mm) 최대폭편차(mm)
비교예 1 0.20 14.3 23
비교예 2 0.10 12.0 20
비교예 3 0.08 8.5 21

발명예
(1-4)
 0.06 0.6 7
0.06 5.5 9
0.06 4.6 8
0.06 3.8 9
도 4는 본 발명의 발명예와 비교예에 있어서 초주편 폭편차 저감효과를 나타낸 그래프로서, 도 4 및 표 1에서 알 수 있듯이 초기 주속상승가속도 0.06m/min2인 발명예들의 경우 최대폭편차 및 평균폭편차가 감소하여 본 발명에서 목표로 하는 최대폭편차를 만족하는 것을 잘 알 수 있다.
반면, 본 발명의 주속상승가속도를 만족하지 않는 비교예(1-3)들의 경우 최대폭편차가 20~23mm로, 슬라브 에지 결함에 영향을 미칠 수 있는 최대폭편차 10mm를 초과하여 슬라브 에지 결함 문제를 가지고 있음을 잘 알 수 있다.
도 1은 연속주조장치의 개략도를 나타낸다.
도 2는 연속주조 초주편 길이 방향에 따른 폭편차를 나타낸 그래프이다.
도 3은 연속주조시 중주편과 초주편의 내부유동 모식도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 발명예와 비교예에 있어서 초주편 폭편차 저감효과를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 레이들 2: 턴디시
3: 침지노즐 4: 용강
5: 몰드 6: 철정압
7: 2차냉각대 8: 주편

Claims (2)

  1. 연속주조초기 초주편을 주조하기 위하여 레이들-턴디시를 거쳐 몰드로 용강이 유입된 후 1차냉각, 주속상승가속도 구간 및 2차냉각 공정을 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조 방법에 있어서,
    상기 초주편의 주속상승가속도를 0.06m/min2 이하로 제어하는 것을 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 초주편 폭편차 저감을 위한 연속주조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 초주편의 최대폭편차는 10mm 이하인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 초주편 폭편차 저감을 위한 연속주조 방법.
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