KR101230120B1 - 주편 내부기공 저감을 위한 스테인레스강의 연속주조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주편 내부기공 저감을 위한 오스테나이트계 스테인레스강의 연속주조방법에 관한 것이다.

본 발명은 스테인리스 용강을 턴디쉬에서 노즐을 통하여 몰드에 연속으로 공급하여 주편을 제조하는 연속주조방법에 있어서, 상기 몰드 하부에 전자기 교반장치에 의하여 주편의 미응고 용강에 전자기교반을 부여하여 와류를 만들어 주되, 상기 전자기 교반은 50-200 암페어의 전류치를 적용하여 주편의 내부기공 저감을 위한 오스테나이트 스테인리스강의 연속주조방법을 제공한다.

전자기 교반, 연속주조, 암페어

Description

주편 내부기공 저감을 위한 스테인레스강의 연속주조방법{Continuous casting method for reducing centre porosity in austenite stainless steel}

본 발명은 주편 내부기공 저감을 위한 스테인레스강의 연속주조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 오스테나이트계 스테인레스강의 주편을 연속주조 공정에 의해 제조시 몰드하부 미응고 용강에 와류를 형성하는 전자기 교반을 인가하여 중심기공을 저감할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 오스테나이트계 스테인레스강은 약 4-10%정도의 Ni을 함유하여 내식성을 향상시키고 충격치와 연성을 향상시키며 가공성이 우수하기 때문에 내식성과 가공성이 요구되는 고급재 가정용품이나 산업용 부품에 사용되고 있다. 또한 페라이트계 스테인레스강에 비해 고온 강도가 큰 장점을 가지고 있다.

그러나, 이와 같은 오스테나이트계 스테인레스강에서 Ni과 같은 용질원소는 고상과 액상에서의 용해도 차이에 의해 주조 중 응고되면서 주편의 중심부로 농화된다. 농화된 용강의 액상선 온도는 더 감소하게 되고 응고말기에 응고 수축되면서 기공을 형성한다.

도 1은 주편에 발생된 중심기공 사진을 도시한 도면이다. 도면에서 알 수 있는 바 와 같이 주편내부에 발생한 중심기공은 가공중에 크랙을 유발하는 원인이 된다. 이와 같이, 크랙이 발생하면 제품화가 불가능하기 때문에 용질원소의 농화를 방지하는 것이 중요하다.

지금까지 연속 주조 중 주편 중심부의 용질원소 농화 방지를 위한 다양한 기술들이 제안되었다. 주요내용은 도 2와 같은 연속주조공정에서 과열도 관리, 전자기 교반, 주편의 경압하 조건을 제어하는 것으로 이를 간략히 설명하기로 한다.

가. 가열도 관리

먼저 연속주조공정에서 용강온도를 낮게 함으로서 용강과열량 방출시간을 빨리하여 불균일 핵생성을 촉진시켜 고/액 계면적을 증대하여 용질원소의 농화를 분산 저감하는 것이다. 그러나, 용강온도하락에 의한 조업 이상재가 발생할 우려가 있어 턴디쉬에서 플라즈마 가열기를 사용하여 용강을 저온으로 유지할 수 있는 설비가 필요하다는 단점이 있다.

나. 전자기 교반

연속주조공정에서 몰드하부에 설치된 전자기 교반장치로 미응고 용강의 전자교반에 의해 용강와류를 만들어 등축정을 높이는 기술이다. 그러나, 일반적으로 페라이트계 스테인레스강에 등축정 향상을 목적으로 사용되고 있으며 오스테나이트 스테인레스강에서는 전자기 교반후 압연시 도 3과같이 삼중판 현상이 나타나는 단점이 있다.

다. 2차 냉각대에서 강냉

연속주조공정에서 응고말기지점에 강냉을하여 수축공발생을 방지하는 기술이다.

라. 경압하 기술

연속주조공정 말기에 주편을 두께방향으로 압하하여 중심부 미응고 액상을 용강방향으로 밀어내어 용질원소 농화를 방지하는 기술이다. 그러나, 설비비용의 증대와 기계적 압착에 의한 화학성분의 연속성이 단절되는 단점이 있다.

이와 같이 현재 연속주조공정에서 오스테나이트계 스테인레스강의 합금원소 첨가량이 페라이트계 스테인레스 강종에 비해 상대적으로 높아 상기한 용질원소 농화 방지기술을 최적화과정 없이 적용하기 매우 어려우며 특히 전자기 교반은 주편 내부에 도 4와 같이 부편석대와 같은 결함을 야기하는 문제점이 있다.

본발명은 상기와 같은 여러 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다. 이를 위하여 본 발명은 먼저 오스테나이트 스테인레스강 주편을 제조함에 있어서 전자기 교반장치에 의해 용강을 교반하는 방법을 실시하여 중심기공을 저감하는 기본 기술적 사상하에 이 전자교반의 강도를 다양화하여 이를 최적화한 전자기 교반 방법을 이용한 연속주조장법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 스테인리스 용강을 턴디쉬에서 노즐을 통하여 몰드에 연속으로 공급하여 주편을 제조하는 연속주조방법에 있어서, 상기 몰드 하부에 전자기 교반장치에 의하여 주편의 미응고 용강에 전자기교반을 부여하여 와류를 만들어 주되, 상기 전자기 교반은 50-200 암페어의 전류치를 적용하여 주편의 내부기공 저감을 위한 오스테나이트 스테인리스강의 연속주조방법을 제공한다.

또한, 본 발명에서 상기 스테인리스강은 오스테나이트계로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 스테인리스강은 중량%로 Cr:16~18%, Ni:8~10%를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 최적의 전자기 교반을 부여하면 응고 말기 용강유동성이 높아져 응고수축에 의해 발생된 중심기공을 채우게 됨에 따라 가공중에 크랙 발생을 줄일 수 있는 유용한 효과가 있다.

이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

본 발명의 대상강종은 오스테나이트계 스테인레스강으로서 일례로 Cr: 16~18%, Ni: 8~10%를 포함하여 조성되는 강이다. 본 발명에서는 이 강을 연속주조할 때, 여타의 조건을 통상의 방법으로 하면서 전자기교반 강도를 제어하는 것이다.

본 발명자들은 응고가 진행중인 용강에 힘을 가하여 응고하는 덴드라이트를 파쇄하거나 온도 및 용질의 농화를 균질화함으로써 등축정 크기 및 등축정율을 향상시키도록 하는 전자기 교반작용에 주목하여 본 발명을 완성하게 되었다.

도 2는 일반적인 연속주조공정의 개략도이다. 본 발명자들은 도 2에 나타난 바와 같이, 페라이트계 스테인레스계에서 처럼 800 암페어 이상의 강한 전자기 교반을 부여하는 방법 대신에, 약 50-200 암페어의 약한 전자기 교반만 부여하여도 주편 중심기공이 저감 되는 것을 확인하였다.

200 암페어 이상의 전자기 교반을 부여하는 경우, 주편 중심기공이 저감됨과 동시에 주편 두께 방향 1/4t와 3/4t 지점에 부편석대가 형성되는 반면, 100암페어 이하 의 약한 전자기 교반만 부여하면 부편석대 발생이 없으면서 중심기공 생성이 억제되는 것을 확인하였다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다

먼저, 본 발명에 관한 Cr: 16~18%, Ni: 8~10%를 포함하여 조성되는 오스테나이트 스테인레스 용강의 과열도를 25℃로 하고, 주조속도를 0.9 m/min로 하면서 연속주조할 때, 전자기 교반을 부여하여 주편을 주조하고 주편의 내부 기공율을 알아보았다.

구분	전자기교반 인가 전류 (암페어)
	0	100	200	300	400	500	600	700
내부기공율	1.3 %	0.15	0.15	0.09	0.1	0.22	0.14	0.1

표 1은 전자기 교반장치에서 전자기 교반 인가 전류에 따른 내부기공율을 도시한 것이다. 한편 도 3은 압연시 삼중판 파단 사진도이고, 도 4는 주편내부 부편석대 사진도이며, 도 5는 본 발명에 따라 전자기 교반 인가 전류에 따른 주편 내부기공율을 나타내는 그래프도이다.

상기 표 1과 도 5를 살펴보면 전자기 교반 인가 전류가 200암페어 이상일 경우 부편석대가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서 바람직한 교반 인가 전류 범위는 그 상한을 200 암페어로 한다. 또한, 교반 인가 전류 범위가 50 암페이 이하로 떨어질 경우 중심기공율이 다시 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 바람직한 교반 인가 전류 범위는 50~200 암페어이다. 도 5를 보면, 최적의 범위는 전자기 교반 인가 전류를 100 암페어 이하로 하는 것이 부편석 발생없이 중심기공저감에 가장 유리함을 알 수 있었다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

도 1은 연속주조방법에 의하여 생산된 강의 주편단면부의 중심기공 사진도,

도 2는 일반적인 연속주조공정의 개략도,

도 3은 압연시 삼중판 파단 사진도,

도 4는 주편내부 부편석대 사진도,

도 5는 본 발명에 따라 전자기 교반 인가 전류에 따른 주편 내부기공율을 나타내는 그래프도.

Claims (3)

1. 스테인리스 용강을 턴디쉬에서 노즐을 통하여 몰드에 연속으로 공급하여 주편을 제조하는 연속주조방법에 있어서,

   상기 몰드 하부에 전자기 교반장치에 의하여 주편의 미응고 용강에 전자기교반을 부여하여 와류를 만들어 주되, 상기 전자기 교반은 50~100 암페어의 전류치를 적용하여 주편의 내부기공 저감을 위한 오스테나이트 스테인리스강의 연속주조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스테인리스강은 오스테나이트계인 주편의 내부기공 저감을 위한 오스테나이트 스테인리스강의 연속주조방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 스테인리스강은 중량%로 Cr:16~18%, Ni:8~10%를 포함하는 주편의 내부기공 저감을 위한 오스테나이트 스테인리스강의 연속주조방법.

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