KR101064608B1 - 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법 및 플랜트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법에 관한 것으로, 이에 의하면, 상기 박판은 잉곳 금형에서 냉각되고 움직이는 벽들에 의한 고형화에 의해 주조되고, 상기 박판의 열간압연은 인-라인으로 수행되며, 잉곳으로부터 나갈 때, 상기 박판의 표면에 특정 물질이 적용되고, 상기 물질은 상기 박판이 열간압연될 때 그 표면에 윤활제 층을 남기고 상기 표면의 산화로부터 보호에 기여하는 기체가 방출되게 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 금속 박판의 연속적인 직접 주조 플랜트에 관한 것이며, 상기 플랜트는 상기 박판의 고형화가 일어나는, 움직이는 냉각된 벽들을 갖춘 잉곳과 상기 고형화된 박판의 인-라인 열간 압연 유닛을 포함하는 유형이며, 상기 플랜트는 상기 박판이 잉곳 금형을 나올 때 상기 박판의 표면에, 상기 박판이 열간압연 유닛에 들어갈 때 상기 표면상에 윤활제 층을 남기는 물질을 적용하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

금속 박판, 주조, 연속적인 직접 주조, 열간압연, 쌍롤식 박판 주조방법

Description

금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법 및 플랜트{METHOD AND PLANT FOR CONTINUOUS DIRECT CASTING OF A METAL STRIP}

본 발명은 금속류의 연속적인 주조(casting)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 쌍롤식 박판 주조 방법(twin roll casting method)을 이용하여 또는 일반적으로 냉각되고, 움직이는 벽들(cooled, moving walls) 사이에서 액체 금속으로부터 직접 얇은 두께의 금속 박판들(strips)을 주조하는 연속적인 주조에 관한 것이다.

쌍롤식 박판 주조 방법은 예를 들면, 탄소 주강, 또는 스테인레스 스틸, Fe-Ni 합금 또는 Fe-Si 합금 또는 다른 철 합금 또는 비철금속 합금들로 된 금속 박판을 액체 금속을 반대 방향으로 회전하는 두 개의 롤들의 원통형 측벽들 상에서 고형화시키고 그 내부에서 냉각시켜서 주조하는 단계로 구성된다. 두 개의 고형화된 "스킨들( skins)"이 이 벽들상에 형성되고 그들은 실질적으로 "목(neck)", 즉, 벽들 사이의 공간이 가장 좁고 실질적으로 주조하고자 하는 박판의 두께(1 내지 10 mm, 일반적으로 3 내지 5 mm)와 동일한 부위에서 결합된다.

수많은 경우들에서, 주조용 롤들을 벗어나는 고형화된 박판은 주조용 롤들과 일렬로 배열된 하나 또는 그 이상의 압연대(rolling stand)들에서 하나 또는 그 이상의 단계들로 열간압연(hot rolling)을 거치게 된다. 박판이 릴(reel)로 감기고 고객 또는 냉각압연 라인과 같은 다른 처리 구역들로 수송되는 것은 이와 같은 열간압연( 및 선택적으로 재가열 및/또는 제어된 냉각과 같은 다른 야금 작업들)의 완료 후이다.

인-라인 열간압연은 주조용 롤들에서 벗어날 때(약 3 mm 미만의 두께를 달성하기 어려움) 직접 이와 같은 얇은 두께를 달성할 필요 없이 제품의 원하는 최종 두께에 가까운 두께를 가지는 감겨진, 얇은 강철( 및 일반적으로 철 합금류) 박판을 얻을 수 있게 한다. 이는 또한 박판의 미세구조를 정제하고 균질화할 수 있게 한다.

열간압연 동안 압하율(reduction rate)은 가능한 한 높은 것이 유리하다. 그러나, 실제로, 특히 박판이 주조용 롤들을 벗어나는 시간과 압연기(rolling mill)로 들어가는 시간 사이에 주변 대기에 의한 표면의 산화 때문에 박판의 표면상에 형성되는 탄소 빌드-업(build-up) 때문에 이와 같은 측면에는 한계가 있다.

이와 같은 한계에 대한 한 가지 치유법은 주조용 롤들과 압연기 사이에 산소 함량이 낮은 중성 대기 또는 환원된 대기가 유지되는 비활성화 챔버(inertization chamber)를 설치하는 것이다. 그러나, 이 챔버의 존재는 연속적인 주조 플랜트의 건설 및 운영을 상당히 복잡하게 한다. 상기 비활성화 챔버의 경우에도, 기존의 생산 방법들과 비교해 "얇은 제품 주조(thin product casting)"의 경제적 장점들을 상쇄할 비율들까지 설치를 위한 건설 비용들이 증가되지 않으면, 약 50%보다 높은 압하율을 초과하는 것은 어렵다.

본 발명의 목적은 유리한 경제적 조건들 하에 인-라인 열간압연 동안의 매우 높은 압하율들에 대한 접근을 제공하는, 연속적인 박판 주조를 위한 방법 및 설비(installation)를 제안하는 것이다.

이 목적을 위해, 본 발명의 대상은 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법이고, 이에 의하면 상기 박판은 잉곳 금형(ingot mould)에서 액체 금속을 냉각된 움직이는 벽들로 고형화시키는 것에 의해 주조되고 그 후 상기 박판은 인-라인 열간압연을 거치게 되며, 상기 박판이 잉곳 금형을 벗어날 때, 박판의 열간압연을 위해 상기 표면상에 존재하는 윤활제 층을 남기면서 크래킹에 의한 기체 방출을 유발하여 상기 표면을 산화로부터 보호하는 물질(product)을 박판의 표면에 적용하는 것을 특징으로 한다.

상기 윤활제 층은 탄소질의 물질일 수 있다.

상기 존재하는 윤활제 층을 남기는 물질은 흑연일 수 있다.

상기 존재하는 윤활제 층을 남기는 물질은 탄산 칼슘을 함유하는 그리스일 수 있다.

상기 존재하는 윤활제 층을 남기는 물질은 아세틸렌일 수 있다.

열간압연은 적어도 50%의 압하율로 수행될 수 있다.

상기 액체 금속은 철 합금일 수 있다.

본 발명의 추가적인 대상은 금속 박판의 연속적인 직접 주조를 위한 플랜트이며, 그 플랜트는 상기 박판의 고형화가 일어나는, 냉각되고 움직이는 벽들을 가진 잉곳 금형과 상기 고형화된 박판을 위한 인-라인 열간압연 유닛을 포함하는 유형이며, 박판이 잉곳 금형을 벗어날 때 상기 박판의 표면에, 박판이 열간압연 유닛에 들어갈 때 상기 표면상에 존재하는 윤활제 층을 남기는 물질을 적용하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 움직이는 벽들은 반대방향으로 회전하는 두 개의 롤들의 측벽들일 수 있다.

상기 움직이는 벽들은 두 개의 움직이는 벨트들일 수 있다.

플랜트는 잉곳 금형으로부터의 퇴출(exit) 및 열간압연 유닛으로의 진입(entry) 사이에 상기 박판을 위한 비활성화 챔버를 포함할 수 있다.

이해하는 바와 같이, 본 발명은 박판이 열간압연기로 들어갈 때까지 박판의 표면에 존재하는 윤활제 층을 남기는 물질(이런 물질은 초기에는 고체, 액체 또는 기체 상태임)을 주조용 롤들을 벗어날 때 박판의 표면에 적용하는 단계로 구성된다. 이와 같은 열간압연 동안 윤활제 효과는 1회 통과에서 50% 또는 그 이상의 압하율들을 달성할 수 있게 한다.

분명히, 그 후 1회 또는 그 이상의 압연 통과들(선택적으로 중간 재가열 또는 냉각에 의해 분리됨)을 수행하는 것이 고려될 수 있다.

이와 같은 조건들에서, 주조용 롤들을 벗어날 때 3 내지 5mm의 두께를 가지는 주조된 박판들로부터 1.5 내지 1 mm의 두께를 가지는 스풀된 박판들을 얻는 것을 고려할 수 있게 하므로, 이와 같은 측면에서 통상적인 관행에 부합된다. 일부 경우들에 있어서는 이렇게 얻어진 열간압연된 제품들은 그 제조에 있어서 냉간압연을 요구하는 동일한 두께의 제품들을 대체할 수 있다. 모든 경우들에서, 열간압연 동안 매우 높은 압하율들을 달성할 가능성은 그렇게 수득한 고압연 박판(highly rolled strip)들로부터 잇점을 얻는 새로운 야금 가능성들을 가져온다.

박판 표면 품질의 만족할 만한 조건들 하에서 이와 같은 매우 높은 압하율을 얻는 것은 상기 박판의 표면이 압연될 때 탄소 침착(carbon deposit)으로부터 완전히 또는 거의 자유로울 때만 고려될 수 있다. 이와 같은 관점에서, 본 발명은 또한 특히 유리하다. 윤활제를 형성하도록 의도되는 물질의 층은 대기에 의한 산화에 대해 보호층으로 작용한다. 또한, 박판에 적용되고, 그에 뒤따른 작업들에서 물질의 크래킹(cracking)은 주변 산소 농도를 급격히 낮추는 것에 의해 박판 표면을 비활성으로 만드는 작용을 하는 기체들의 형성을 초래한다. 만약 비활성화 챔버가 사용되면, 이와 같은 기체들을 그 내부에 남고, 그 자체가 표면 비활성화(surface inerting)에 참여하며, 이는 중성 기체 또는 환원 기체의 추가되는 양을 감소시킬 수 있다. 가장 유리한 경우들에서, 가열 시 물질로부터 유래되고 박판 표면의 열에 의해 분해되는 기체들의 방출은 박판 표면 주위에 원하는 낮은 산소 농도를 보장하기에 충분한 것으로 입증되어, 비활성화 챔버를 제거하는 것도 가능하다.

실제로, 주조용 롤들을 벗어나는 박판이 인-라인 열간압연 유닛에 도달하기까지 수초가 소요되고, 950℃ 내지 1050℃ 범위에 있는 온도를 가진다. 적용되는 물질의 특징들은 따라서, 효과적인 형태, 예를 들면, 박판이 열간압연 유닛에 들어갈 때 박판의 표면상에 탄소 함유 물질의 형태로 존재할 수 있고 적어도 박판이 주조용 롤들을 벗어난 후에 크래킹때문에, 보호용 기체들을 생성할 수 있어야 하는 것이다. 박판이 가장 뜨겁고, 따라서 탄소 침착물의 위험이 가장 높은 때는 이와 같은 경우들 동안이다. 비활성화 챔버가 이용되지 않으면, 이 크래킹이 열간압연 유닛까지 연속되는 것이 바람직하다. 따라서, 이런 물질의 종류 및 박판의 각 표면에 적용되는 양은 적절히 선택되어야 한다.

본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있는 물질들 중에서, 흑연 분말이 인용되거나, 또는 탄산 칼슘을 50%까지 포함하는 그리스가 인용될 수 있다. 상대적으로 높은 점도 때문에, 이와 같은 후자의 물질은 특히, 박판의 코팅, 특히, 이동 동안 수직 상태인 부분들에 대한 코팅 또는 압연기에 들어갈 때 부동의(passive) 표면상의 코팅에 특히 적합할 수 있다.

일반적으로, 크래킹 후, 압연될 상태에 있는 박판의 표면 상에 탄소 함유 잔류물을 남기는 물질이 유용하게 이용될 수 있다.

이와 같은 탄소 함유 잔류물을 얻는 한 가지 방법은 예를 들면, 아세틸렌을 박판 표면으로 불어넣는 것이다. 그 반응에 따른 연소는:

2C₂H₂ + 2CO₂ → 2C + H₂O + CO + CO₂ + H₂

본 발명이 얻고자 하는 윤활제 층을 구성하는 흑연을 생성한다. 본 반응은 또한 대기가 환원성 대기가 되게 하는 수소를 생성한다.

본 발명은 두 개의 롤들 사이에 얇은 금속 박판들을 주조하는 것에 대한 적용을 중심으로 기술되었다. 그러나, 본 발명을 다른 종류의 박판 주조 설비들, 예를 들면 두 개의 냉각된, 움직이는 벨트들 사이에 5 내지 10 mm 정도의 상대적으로 두꺼운 두께의 박판을 주조하는 것에 적용하는 것을 고려할 수 있다.

Claims (11)

1. 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법으로서,

   상기 박판은 잉곳 금형에서 액체 금속의 냉각되고, 움직이는 벽들에 의한 고형화에 의해 주조되고, 상기 박판은 그 후 인-라인 열간압연을 거치게 되는 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법에 있어서,

   상기 박판이 상기 잉곳 금형을 벗어날 때 상기 박판의 표면에, 상기 박판이 열간압연되는 동안 상기 표면상에 존재하는 윤활제 층을 남기면서 크래킹(cracking)에 의해 상기 표면의 산화를 방지하는 기체들을 방출하는 물질이 적용되는 것을 특징으로 하는, 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 윤활제 층은 탄소 함유 물질인 것을 특징으로 하는, 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 윤활제 층은 흑연인 것을 특징으로 하는, 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법.
4. 삭제
5. 제 2항에 있어서,

   상기 존재하는 윤활제 층을 남기는 물질은 아세틸렌인 것을 특징으로 하는, 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법.
6. 제 1항 내지 제 3항 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   열간압연은 적어도 50%의 압하율(reduction rate)로 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법.
7. 제 1항 내지 제 3항 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 액체 금속은 철 합금인 것을 특징으로 하는, 금속 박판의 연속적인 직접 주조 방법.
8. 금속 박판의 연속적인 직접 주조를 위한 플랜트로서,

   상기 플랜트는 상기 박판의 고형화가 일어나는, 냉각되고 움직이는 벽들을 가진 잉곳 금형과 상기 고형화된 박판을 위한 인-라인 열간압연 유닛을 포함하는 유형인 플랜트에 있어서,

   상기 플랜트는 상기 박판이 상기 잉곳 금형을 나올 때 상기 박판의 표면에, 상기 박판이 상기 열간압연 유닛에 들어가는 동안 상기 표면상에 존재하는 윤활제 층을 남기면서 크래킹에 의해 상기 표면의 산화를 방지하는 기체들을 방출하는 물질을 코팅하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 박판의 연속적인 직접 주조를 위한 플랜트.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 움직이는 벽들은 반대 방향으로 회전하는 두 개의 롤들의 측벽들인 것을 특징으로 하는, 금속 박판의 연속적인 직접 주조를 위한 플랜트.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 움직이는 벽들은 두 개의 움직이는 벨트들인 것을 특징으로 하는, 금속 박판의 연속적인 직접 주조를 위한 플랜트.
11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 잉곳 금형으로부터의 퇴출(exit) 및 상기 열간압연 유닛으로의 진입(entry) 사이에 상기 박판을 위한 비활성화 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 박판의 연속적인 직접 주조를 위한 플랜트.