KR101264230B1 - 제품 표면이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제품 표면 품질이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법에 관한 발명으로서, 반대 방향으로 회전하는 두 개의 주조롤 사이에 용강이 주입되어 박판을 형성하고, 상기 박판을 루프피트에 통과시킨 후 핀치롤을 거쳐 압연하여 판재를 제조하는 쌍롤식 박판 주조방법에 있어서, 주조초기에는 상기 루프피트 내의 산소 농도를 5 ~ 10%로 높이고, 주조초기가 경과된 후에는 상기 루프피트 내의 산소 농도를 5% 미만으로 낮게 유지하는 것을 특징으로 하는 제품 표면이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법을 그 기술적 요지로 한다. 본 발명에 의하면, 주조초기 루프피트 내의 산소 농도를 높여 박판 표면에 형성된 산화스케일층의 두께을 증가시킴으로써 핀치롤이 박판을 압하할 때 박판 표면의 산화 스케일이 핀치롤의 표면에 부착되는 현상을 방지하여 핀치롤 표면 상태를 양호하게 하여 판재의 표면 품질을 양호하게 할 수 있는 효과를 제공한다.

쌍롤, 루프피트, 산소, 산화스케일, 표면 품질

Description

제품 표면이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법{CASTING METHOD BY USING TWIN ROLL FOR IMPROVING SURFACE OF STRIP}

본 발명은 제품 표면 품질이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 루프피트 내의 산소 농도를 제어하여 주조초기에 박판 표면의 산화스케일층 두께를 증가시킴으로써 제품 표면의 조도를 양호하게 하는 제품 표면이 양호한 쌍롤식 박팍 주조방법에 관한 것이다.

일반적으로 스트립 캐스팅 장치는 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 용강을 공급하여 그 용강으로부터 직접 수mm 두께의 박판제품을 연속적으로 제조하는 설비이다.

도 1은 쌍롤식 박판 주조공정의 모식도인데, 도 1에 도시된 바와 같이 반대방향으로 회전하면서 냉각되는 주조롤(3) 사이에 용융금속이 노즐(2)을 통하여 주입되고, 응고되어 응고쉘이 형성되며, 롤닢에서 압하되어 박판이 생성된다. 이렇게 인출된 박판(7)은 루프피트(8)의 내부를 통과한 후 핀치롤(10)에 의해 안내된 후 압연기(11)내의 압연롤에 의해 압연되어 판재 제품으로 출하된다.

이러한 과정에서, 압연기(11)의 압연롤 전단에 설치된 핀치롤(10)은 압연시 에 발생될 수 있는 사행을 제어하는데, 상기 핀치롤(10)은 고온의 조건에서 박판(7)을 일정한 압력으로 압하하게 되어 박판 표면에 흠을 발생하게 하는 경우가 있다. 특히, 핀치롤(10)의 표면 상태가 불량한 경우 박판 표면에 흠이 더 많이 발생하고 이러한 흠은 압연 후에도 판재에 표면흠으로 남아 제품의 실수율을 저하시키는 원인이 된다.

상기 표면흠을 방지하기 위하여 종래의 박판 주조공정에서는 핀치롤 표면을 연삭하여 주조롤 표면을 양호하게 유지함으로써 판재 표면을 양호하게 하는 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 기술은 적용 과정에서 설비에 문제가 발생할 수 있고, 연삭 과정에서 핀치롤 표면에 형성된 크라운에 변형을 줄 수도 있으며, 그 적용에 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 주조초기 루프피트 내의 산소 농도를 높여 박판 표면에 형성된 산화스케일층의 두께을 증가시킴으로써 핀치롤 표면 상태를 양호하게 하여 판재의 표면 품질을 양호하게 하는 제품 표면이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법의 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명은 반대 방향으로 회전하는 두 개의 주조롤 사이에 용강이 주입되어 박판을 형성하고, 상기 박판을 루프피트에 통과시킨 후 핀치롤을 거쳐 압연하여 판재를 제조하는 쌍롤식 박판 주조방법에 있어서, 주조초기에 상기 루프피트 내의 산소 농도를 5 ~ 10%로 유지하는 것을 특징으로 하는 제품 표면이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법을 제공한다.

이때, 상기 주조초기가 경과된 후에는 상기 루프피트 내의 산소 농도를 5% 미만으로 유지하는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 루프피트를 통과한 박판은 표면에 산화스케일층이 형성된 것에도 그 특징이 있다.

여기서, 주조초기의 상기 산화스케일층의 두께는 7~10㎛인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 주조초기가 경과된 후의 상기 산화스케일층의 두께는 1~5㎛인 것에도 그 특징이 있다.

그리고, 상기 산화스케일층은 내부 산화층과 외부 산화층으로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 내부 산화층은 Fe-Cr계 산화물로 이루어지고, 상기 외부 산화층은 Fe계 산화물로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.

상술한 본 발명에 의하면, 주조초기 루프피트 내의 산소 농도를 높여 박판 표면에 형성된 산화스케일층의 두께을 증가시킴으로써 핀치롤이 박판을 압하할 때 박판 표면의 산화 스케일이 핀치롤의 표면에 부착되는 현상을 방지하여 핀치롤 표면 상태를 양호하게 하여 판재의 표면 품질을 양호하게 할 수 있는 효과를 제공한다.

이하, 본 발명의 제품 표면이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법의 구성에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 쌍롤식 박판 주조공정에서 핀치롤에 의해 발생한 판재 표면 흠을 나타낸 사진, 도 3은 쌍롤식 박판 주조공정에서 핀치롤에 의해 발생한 판재 표면 흠의 단면 및 성분 사진이다.

도 2에 나타난 바와 같이, 통상의 쌍롤 박판 주조공정에 의해 제조된 판재의 표면에는 핀치롤에 의해 찍힌 흠이 발견된다. 이러한 흠의 단면을 관찰해 보면, 도 3에 나타난 바와 같이 판재 표면에 산화스케일이 박혀 있는 것을 확인할 수 있으며, 흠의 깊이는 수십㎛나 된다. 이는 루프피트를 빠져 나온 박판을 핀치롤이 압하할 때 박판 표면에 부착된 산화스케일층이 핀치롤의 표면에 묻게 되고, 주조가 계속되면서 핀치롤 표면에는 산화스케일이 적층되게 되며, 이와 같이 적층된 산화스케일은 두께가 증가하여 점점 성장하게 되고, 일정 두께 이상이 되면 박판 표면으로 재유입되며, 압연기에 의한 압연후에는 판재 표면에 압입되어 판재 흠을 유발하게 되는 것이다.

즉, 조업이 시작되어 압연을 시작할 시점에 압연기에는 사행이 많이 발생하는 바, 이러한 현상을 억제하기 위해 압연기 전단에 위치한 핀치롤에 보다 큰 힘을 주어 박판을 압하하기 때문에 박판 표면에 부착된 산화스케일이 핀치롤의 표면에 묻게 될 가능성이 더 크며, 핀치롤에 일정한 두께 이상으로 층이 형성된 경우에는 다시 박판 표면으로 재유입되어 압연후에 흠을 유발하게 되는 것이다. 따라서, 상기 흠은 주로 주조초기에 발생된다.

이에 따라 본 발명에 의한 쌍롤식 박판 주조방법은 주조초기에는 상기 루프피트 내의 산소 농도를 5 ~ 10%로 높게 유지하고, 주조초기가 경과된 후에는 산소 농도를 5% 미만으로 낮게 유지하는 것을 특징으로 한다.

즉, 루프피트 내에서 분위기 산소 농도를 증가시키게 되면 박판 표면이 더욱 산화가 되어 산화스케일층의 두께가 증가하게 된다. 이러한 산화스케일층은 내부 산화층과 외부 산화층으로 이루어지는데, 내부 산화층은 Fe-Cr계 산화물로 이루어지고, 외부 산화층은 Fe계 산화물로 이루어진다.

보통 핀치롤이 박판을 누를 경우, 외부 산화층이 먼저 분리되면서 그 안에 형성된 내부 산화층이 외부로 노출되게 된다. 이때, 내부 산화층은 부착력이 커서 핀치롤 표면에 보다 잘 부착되는 바, 이러한 부착력에 의해 박판 표면의 내부 산화층이 핀치롤 표면에 묻게 되고, 조업이 계속되는 동안 핀치롤 표면에 부착된 산화스케일의 두께는 증가하게 되는 것이다.

그러나, 본 발명에서는 루프피트 내의 산소 농도를 5~10%로 높게 유지하여 박판 표면에 형성되는 산화스케일층의 두께를 증가시킴에 의해 핀치롤이 박판을 압하할 때 박판 표면의 산화스케일이 핀치롤 표면에 묻지 않게 된다. 루프피트 내의 산소 농도가 5% 미만이면 박판 표면에 산화스케일층이 적게 형성되어 핀치롤의 압하시 내부 산화층이 노출됨에 의해 핀치롤의 표면에 산화스케일이 부착되게 되므로 판재 표면에 흠을 형성하게 하고, 루프피트 내의 산소 농도가 10%를 초과하면 판재 표면에 흠은 발생하지 않지만 과도한 산화로 인해 산화스케일이 다량 형성되어 원하는 제품의 품질을 얻기 어렵기 때문이다.

그리고, 본 발명은 주조초기에는 박판 표면의 산화스케일층 두께를 7~10㎛로 증가시켜 핀치롤 표면에 산화스케일이 부착되는 현상을 억제해야 하나, 주조초기가 경과된 후에는 주조가 안정되어 핀치롤의 압하력을 크게 할 필요가 없으므로 루프피트 내의 산소농도를 5% 미만으로 낮게 유지시켜 박판 표면의 산화스케일층의 두께가 1~5㎛로 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 여기서 주조초기란 압연기가 주조된 박판을 압연한 직후까지 또는 핀치롤의 압하력이 큰 구간까지를 의미한다.

주조초기에 박판 표면에 형성된 산화스케일층 두께가 7㎛ 미만인 경우에는 핀치롤에 의해 외부 산화층이 파괴되어 산화스케일이 적층될 수 있고, 산화스케일층 두께가 10㎛를 초과하는 경우에는 오히려 제품 품질이 불량해 질 수 있기 때문 에, 루프피트 내의 산소 농도를 적정량으로 조정하여 주조초기에 박판 표면에 형성된 산화스케일층 두께를 7~10㎛가 유지되도록 한다.

또한, 주조초기가 지난 후에는 루프피트 내의 산소 농도를 5% 미만으로 낮춰 박판 표면의 산화스케일층 두께를 1~5㎛로 유지하는 바, 상기 산화스케일층 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 핀치롤의 압하력으로 인해 산화스케일이 핀치롤에 부착될 수 있고, 산화스케일층 두께가 5㎛를 초과하는 경우에는 표면 품질 양호 효과가 더 이상 향상되지 않기 때문이다.

[실시예]

주조를 개시하여 반대 방향으로 회전하는 두 개의 주조롤 사이에 용강을 주입하여 STS304 강종의 박판을 형성한 후 주조초기의 루프피트 내에서 하기의 표 1에 기재된 산소농도에 의해 박판을 산화시켜 통과시킨 다음에 핀치롤로 압하하였고, 주조초기가 경과된 후에는 루프피트 내의 산소 농도를 5% 미만으로 유지하여 주조한 후, 그에 따른 결과인 스케일의 두께 및 판재 표면 상태에 대하여 표 1에 기재하였다.

[표 1]

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 주조방법에 해당하는 주조초기에 루프피트 내의 산소농도 범위가 5~10%인 발명예1 및 발명예2는 박판의 산화스케일층 두께가 7㎛이상 형성됨으로써 판재 표면에 흠 발생 상태가 양호하였으나, 주조초기에 루프피트 내의 산소농도 범위가 5% 미만인 비교예 1 및 비교예 2는 박판 표면에 산화스케일층이 충분히 형성되지 못하였고, 판재 표면에 흠도 많이 발생하여 표면 품질이 불량하였다. 이는 비교예 1 및 비교예 2의 경우에는 박판 표면에 산화스케일층이 충분히 형성되지 못하여 박판 표면의 산화스케일이 핀치롤에 부착되어 판재 표면 품질에 나쁜 영향을 주었기 때문이다.

그리고, 비교예 3의 경우에는 주조초기 루프피트 내의 산소농도가 15%여서 박판 표면의 산화스케일층도 증가하였고, 판재 표면에 흠 발생 상태도 양호하였으나, STS304 강종에서 요구되는 제품의 품질과는 거리가 있었다.

따라서, 본 발명과 같이 주조초기 루프피트 내의 산소 농도를 5~10%로 높여 박판 표면에 형성된 산화스케일층의 두께을 증가시킴으로써 핀치롤 표면 상태를 양호하게 하여 판재의 표면 품질을 양호하게 할 수 있다.

도 1은 쌍롤식 박판 주조공정의 모식도

도 2는 쌍롤식 박판 주조공정에서 핀치롤에 의해 발생한 판재 표면 흠을 나타낸 사진.

도 3은 쌍롤식 박판 주조공정에서 핀치롤에 의해 발생한 판재 표면 흠의 단면 및 성분 사진.

*도면의 주요 부호에 관한 설명*

1: 턴디쉬 2: 노즐

3: 롤 4: 용강

5: 에지댐 6: 브러쉬롤

7: 박판 8: 루프피트

9: 메니스커스 쉴드 10: 핀치롤

11: 압연기

Claims (7)

1. 반대 방향으로 회전하는 두 개의 주조롤 사이에 용강이 주입되어 박판을 형성하고, 상기 박판을 루프피트에 통과시킨 후 핀치롤을 거쳐 압연하여 판재를 제조하는 쌍롤식 박판 주조방법에 있어서,

   주조초기에 상기 루프피트 내의 산소 농도를 5 ~ 10%로 유지하면서 박판 표면의 산화스케일층의 두께를 7~10㎛로 증가시켜 핀치롤 표면에 산화스케일이 부착되는 것을 억제하고, 상기 주조초기가 경과되어 상기 박판에 대한 압연이 이루어진 직후에는 상기 핀치롤의 압하력을 상기 주조초기에 비해 낮추고 상기 루프피트 내의 산소 농도를 5% 미만으로 유지하면서 박판 표면의 산화스케일층의 두께가 1~5㎛로 유지되도록 제어하는, 제품 표면이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 산화스케일층은 내부 산화층과 외부 산화층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 제품 표면이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 내부 산화층은 Fe-Cr계 산화물로 이루어지고, 상기 외부 산화층은 Fe계 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 제품 표면이 양호한 쌍롤식 박판 주조방법.

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