KR100986931B1 - 페라이트계 스테인리스강의 말주편 폭편차 저감을 위한 연속주조 방법 - Google Patents

Abstract

페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법이 제공된다.

이 연속주조 방법은 연속주조말기 말주편을 주조하기 위하여 레이들-턴디시를 거쳐 몰드로 용강이 유입된 후 디슬래깅 및 말주편의 인출공정을 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조 방법에 있어서,

상기 디슬래깅의 주속은 연속주조의 정상주속과 동일하게 하고, 말주편의 인출속도는 연속주조의 정상주속 대비 103~120% 범위로 제어하는 것을 포함한다.

본 발명에 따르면, 연속주조공정에서 몰드의 폭가변 설비 없이도 말주편의 폭편차를 저감하여 열연코일에서의 폭부족으로 인한 제품 불량이 개선된 페라이트계 스테인리스강을 제조할 수 있는 효과가 있다.

스테인리스강, 연속주조, 말주편, 디슬래깅 주속, 인출속도

Description

페라이트계 스테인리스강의 말주편 폭편차 저감을 위한 연속주조 방법{Continuous casting method for reducing width deviation of ferritic stainless steel last-slab}

본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속주조말기에 몰드 슬래그 제거시의 주속(이하, 디슬래깅 주속이라 함) 및 말주편의 인출속도 제어를 통하여 말주편의 폭편차를 저감함으로써, 열연코일에서의 제품 폭부족으로 인한 불량을 저감하는 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 말주편의 폭편차 저감을 위한 본 발명은 폭가변 설비 없이도 말주편의 폭편차를 최소화하기 위한 연주조건의 제어방법을 제시하는 것으로서, 이와 관련된 특허는 아직 보고되고 있지 않다.

참고로, 여기서 주편폭편차라 함은 실제주편폭과 지시주편폭과의 차이를 의미하며, 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 연속주조말기 디슬래깅 주속 및 말주편의 인출속도 제어를 통하여 말주편의 폭편차를 저감함으로써, 열연코일에서의 폭부족으로 인한 제품 불량을 저감할 수 있는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속주조방법은, 연속주조말기 말주편을 주조하기 위하여 레이들-턴디시를 거쳐 몰드로 용강이 유입된 후 디슬래깅 및 말주편의 인출공정을 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조 방법에 있어서,

상기 디슬래깅의 주속은 연속주조의 정상주속과 동일하게 하고, 말주편의 인출속도는 연속주조의 정상주속 대비 103~120% 범위로 제어하는 것을 포함하는 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명자는 열연코일에서의 폭부족으로 인한 제품 불량을 유발하는 연속주조말기 말주편의 폭감소 현상을 억제하기 위한 방안을 모색하던 중 연속주조말기 디슬래깅 주속 및 말주편의 인출속도를 적절히 제어하면, 말주편의 응고셀 강도를 약화시킴에 따라 말주편의 폭팽창을 유도시켜 말주편에서 폭감소 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, 말주편에서는 주편길이 방향에 따라 폭편차 가 달라지는 것을 확인할 수 있다. 이를 상세히 살펴보면, 말주편의 헤드부(Head)는 정상폭임에 반해 말주편의 테일부(Tail)에서는 정상폭에 비해 폭이 현격히 감소하는 것을 알 수 있다.

도 3은 연속주조시 말주편의 주조상태 모식도를 나타낸 것으로서, 이러한 현상이 일어나는 원인은 도 3에 나타난 바와 같이, 말주편의 경우 중주편과 비교할 때, 연속주조가 종료됨에 따른 용강공급 중단으로 인하여 주편이 인출될수록 동일위치에서의 철정압이 중주편에 비해 감소된다.

이러한 현상은 말주편 끝으로 갈수록 더욱 심화되며, 결과적으로 철정압 감소에 의한 주편 변형력이 감소되어 온도수축에 따른 폭수축 상쇄력이 약해지기 때문에 말주편에서 폭감소가 발생하는 것이다.

또한, 연속주조 말기에는 말주편 끝부분의 응고를 위해 몰드 슬래그 제거작업이 이루어지는데, 이때의 주속 즉, 디슬래깅 주속은 정상주속 대비 낮게 실시하게 되고 이에 따라 낮은 주속에 따른 응고셀 증가로 폭변형 저항성이 증대되어 중주편 대비 주편폭이 줄어들게 되는 것도 하나의 원인이다.

이에 본 발명에서는 페라이트계 스테인리스 강의 연속주조시 말주편의 폭감소 현상을 억제하기 위해, 즉 연속주조시 말주편의 폭팽창을 유도하기 위한 응고셀 강도 약화를 위하여 연속주조말기 디슬래깅 주속 및 말주편의 인출속도를 제어하는 것으로, 상기 디슬래깅의 주속은 연속주조의 정상주속과 동일하게 하고, 말주편의 인출속도는 연속주조의 정상주속 대비 103~120% 범위로 제어한다.

여기서, 말주편의 인출속도는 도 3에서 나타난 바와 같이, 연속주조말기 최종 용강이 몰드(5)를 빠져나간 후의 속도를 나타내는 것이며, 또한 본 발명의 디슬래깅 주속은 연속주조의 정상주속과 동일하게 하지만, 오차 범위 ±0.01m/min 를 허용할 수 있다.

상기 디슬래깅 주속이 연속주조의 정상주속과 동일하지 않을 경우에는, 본 발명에서 목표로 하는 최대폭편차보다 커져 최종제품의 불량을 초래할 수 있다.

또한, 상기 말주편의 인출속도는 연속주조의 정상주속 대비 103~120% 범위로 제어하는 것이다. 연속주조말기 말주편의 인출속도에 따라 최대폭편차는 2차함수적으로 변동하며, 이에 따라 폭편차를 최소화 할 수 있는 최적의 주편 인출속도가 존재하는 것을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 말기 인출속도와 최대폭편차는 다음식과 같은 관계가 있는 것을 알 수 있다.

[식 1]

최대폭편차 = -186.3(정상주속 대비 인출속도(%))²+ 414.4(정상주속대비 인 출속도(%))-244.1

상기 식을 토대로 제품폭부족이 발생하지 않기 위한 최대폭편차 15mm를 만족하기 위해서 말주편의 인출속도는 연속주조의 정상주속 대비 103%~120%로 설정하여야 한다. 상기 인출속도가 103% 보다 낮거나 120%를 초과하는 경우에는, 상기 식 1에서 표현되는 최대폭편차값이 15mm를 초과하게 되어 최종제품의 불량을 초래할 수 있다.

즉, 본 발명을 만족하는 연속주조말기 말주편의 최대폭편차는 최종제품의 불량을 초래하지 않는 범위인 15mm 이하로 제어되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 연속주조공정에서 몰드의 폭가변 설비 없이도 말주편의 폭편차를 저감하여 열연코일에서의 폭부족으로 인한 제품 불량이 개선된 페라이트계 스테인리스강을 제조할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

11~13% 크롬을 함유하는 페라이트계 스테인리스강을 대상으로 연속주조말기 디슬래깅 작업시 연속주조의 정상주속과 정상주속 대비 78% 수준으로 하였을 경우 말주편의 폭편차를 측정하여 그 결과를 표 1 및 도 4에 나타내었다. 이때, 말주편 의 인출속도는 연속주조의 정상주속 대비 103~120% 범위로 하였다.

[표 1]

구분	디슬래깅 주속 (정상주속대비%)	평균폭편차(mm)	최대폭편차(mm)
비교예 1	78%	-7.5	-27
발명예 1	100%	-3.6	-15

도 4는 도 4는 본 발명에 따른 말주편 디슬래깅 주속의 효과를 나타낸 그래프로서, 도 4 및 표 1에서 알 수 있듯이 말주편의 디슬래깅 주속이 정상주속대비 100%인 경우 본 발명에서 목표로 하는 최대폭편차를 만족하는 것을 잘 알 수 있다.

반면, 본 발명의 디슬래깅 주속을 만족하지 않는 비교예 1의 경우 최대폭편차가 -27mm를 나타내었고, 이는 최종제품의 불량을 가져올 수 있음을 알 수 있다.

[실시예 2]

11~13% 크롬을 함유하는 페라이트계 스테인리스강을 대상으로 연속주조말기 말주편의 디슬래깅 작업시 기준주속을 연속주조의 정상주속과 동일하게 유지한 상태에서, 말주편의 인출속도를 기준주속의 89~133% 범위에서 변화시켜 말주편의 폭편차를 측정하여 그 결과를 도 5와 표 2에 나타내었다.

[표 2]

구분	주편인출속도 (정상주속대비%)	평균폭편차(mm)	최대폭편차(mm)
비교예 2	89%	-5.6	-21
비교예 3	100%	-6.4	-21
발명예 2	111%	-4.4	-13
발명예 3	111%	-3.9	-11
발명예 4	111%	-4.3	-13
비교예 4	122%	-4.8	-16
비교예 5	133%	-8.0	-23

도 5는 본 발명에 따른 말주편의 인출속도의 효과를 나타낸 그래프로서, 도 5 및 표 2에서 알 수 있듯이 말주편의 인출속도가 본 발명을 만족하는 발명예(2~4)의 경우에는 최대폭편차가 -11~-13mm로서, 본 발명에서 목표로 하는 최대폭편차 범위를 만족하였다.

그러나, 본 발명의 인출속도를 만족하지 않는 비교예(2~5)의 경우에는 최대폭편차가 -16~-23mm 범위를 나타내었고, 이는 최종제품의 불량을 가져올 수 있음을 알 수 있다.

도 1은 연속주조장치의 개략도를 나타낸다.

도 2는 연속주조 말주편 길이 방향에 따른 폭편차를 나타낸 그래프이다.

도 3은 연속주조시 말주편의 주조상태 모식도를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 말주편 디슬래깅 주속의 효과를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 말주편의 인출속도의 효과를 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. 연속주조말기 말주편을 주조하기 위하여 레이들-턴디시를 거쳐 몰드로 용강이 유입된 후 디슬래깅 및 말주편의 인출공정을 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조 방법에 있어서,

   상기 디슬래깅의 주속은 연속주조의 정상주속과 동일하게 하고, 말주편의 인출속도는 연속주조의 정상주속 대비 103~120% 범위로 제어하는 것을 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 말주편 폭편차 저감을 위한 연속주조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 말주편의 최대폭편차는 하기 식 1에서 표현되는 최대폭편차값이 15mm 이하인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 말주편 폭편차 저감을 위한 연속주조 방법.

   [식 1]

   최대폭편차 = -186.3(정상주속 대비 인출속도(%))²+ 414.4(정상주속대비 인출속도(%))-244.1

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