KR101316149B1 - 스컴 혼입을 저감시킨 쌍롤식 박판 주조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤형 박판 주조시 용융풀내 용강의 흐름을 제어함으로서, 응고셀에 스컴이 혼입되는 것을 방지할 수 있는 쌍롤형 박판 주조 방법에 관한 것으로서,
서로 반대 방향으로 회전하는 한쌍의 롤과 상기 롤 측면을 밀봉하는 에지댐에 의해 형성된 용융풀에 용강을 공급하여 박판을 주조하는 쌍롤식 박판 주조 방법에 있어서, 상기 용강과 대기와의 접촉을 방지하는 매니스커스 실드와 상기 매니스커스 실드에 형성된 불활성 가스 분사 노즐을 통해 불활성 분위기를 상기 용강의 표면에 분사하고,
상기 불활성 가스 분사 노즐의 가스 공급 각도는 롤 폭 중심부에서 롤 폭 에지부 방향으로 15~45°인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 방법을 제공한다.

Description

스컴 혼입을 저감시킨 쌍롤식 박판 주조 방법{TWIN ROLL STRIP CASTING METHOD FOR REDUCING SCUM INPUT}

본 발명은 쌍롤식 박판 주조기를 이용하여 박판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용탕면에 발생하는 스컴의 혼입을 저감시킬 수 있는 쌍롤식 박판 주조방법에 관한 것이다.

일반적으로 쌍롤식 박판 주조방법은 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 용강을 공급하여, 그 용강으로부터 직접 수 ㎜두께의 박판을 연속적으로 제조하는 기술을 말한다.

상기 쌍롤식 박판 주조방법을 이용하여 박판을 제조할 때, 용강 중에 Al₂O₃와 같은 산화성 개재물이 포함될 수 있고, 용강의 탕면 표면이 대기와 접촉하여 산화성 개재물을 발생시킬 수 있다. 용강이 대기와의 접촉을 방지하기 위해서, 용강의 탕면 위를 불활성 분위기로 유지하고, 매니스커스 실드를 이용하여 밀봉하기도 하지만, 100% 실링(sealing)이 되는 것은 어렵기 때문에 산화성 개재물의 발생을 막기에는 곤란하다.

이러한 산화성 개재물은 용강보다 비중이 작기 때문에 용융풀 표면으로 부상하게 되고, 따라서, 주조가 진행됨에 따라 탕면의 용강흐름이 원하지 못하게 되면 탕면은 상기 산화성 개재물인 스컴(scum)으로 뒤덮이게 된다.

상기 스컴은 주조시 주조롤에 부착되어 응고셀에 혼입될 수 있기 때문에, 주조재의 결함을 야기하는 문제가 있다.

본 발명의 일측면은 쌍롤형 박판 주조시 용융풀내 용강의 흐름을 제어함으로서, 응고셀에 스컴이 혼입되는 것을 방지할 수 있는 쌍롤형 박판 주조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일태양은 서로 반대 방향으로 회전하는 한쌍의 롤과 상기 롤 측면을 밀봉하는 에지댐에 의해 형성된 용융풀에 용강을 공급하여 박판을 주조하는 쌍롤식 박판 주조 방법에 있어서,

상기 용강과 대기와의 접촉을 방지하는 매니스커스 실드와 상기 매니스커스 실드에 형성된 불활성 가스 분사 노즐을 통해 불활성 분위기를 상기 용강의 표면에 분사하고,

상기 불활성 가스 분사 노즐의 가스 공급 각도는 롤 폭 중심부에서 롤 폭 에지부 방향으로 15~45°인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 쌍롤형 박판 주조시 매니스커스 실드에 부착된 가스 분사 노즐의 분사각도와 유량을 제어함으로서, 용강 탕면에 부유하는 스컴을 효율적으로 제어함으로서, 상기 스컴이 주조롤 표면에서 성장하는 응고셀에 혼입되는 것을 최대한 억제하여 양질의 주조재를 얻을 수 있고, 이를 통해 실수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 쌍롤형 박판 주조 장치의 일예를 나타낸 단면도임.
도 2는 종래 기술에 의한 용강 탕면 흐름을 나타낸 평면도임
도 3은 본 발명에 의한 용강 탕면 흐름을 나타낸 평면도임.
도 4는 본 발명에 적용가능한 가스 분사 노즐을 나타낸 개략도임.

이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 쌍롤식 박판 주조방법의 일예를 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 쌍롤식 박판 주조 방법은 냉각수에 의해 냉각되면서 회전하는 한 쌍의 주조롤(1)과, 이들의 측면을 밀봉하는 에지댐(6)에 의해 형성된 용융풀로 턴디쉬(2)에 부착된 침지노즐(3)을 통해, 용강(4)이 공급된 후 주조롤(1) 표면과 접촉 응고되면서 얇은 응고셀(8)을 형성하고, 상기 응고셀(8)들이 최근접점에서 합체되어 일정한 두께의 주편(5)으로 되어 연속주조되는 형태로 생산되게 된다.

상기 용융풀 상부에는 대기와의 접촉에 의해 용강(4)이 산화되는 것을 방지하기 위해 외부 공기를 차단해주는 매니스커스 실드(10)가 형성되어 있으며, 상기 매니스커스 실드(10)에는 용강(4) 표면에 불활성 가스를 공급하는 가스 노즐(11)과 용강(4)에 침지되어 용강의 유동 제어를 목적으로 하는 위어(12)가 설치되어 있다.

상기 매니스터스 실드(10)와 가스 노즐(11)을 통해, 용강의 탕면 위를 불활성 가스 분위로 유지하지만, 100% 실링(sealing)을 확보하는 것은 어렵기 때문에, 부분적으로 산화성 개재물이 발생할 수 있고, 또는 용강풀로 공급되는 용강 중에는 이미 Al₂O₃와 같은 산화성 개재물이 포함될 수 있다. 이러한 산화성 개재물은 용강보다 비중이 작기 때문에 용융풀 표면으로 부상하게 되고, 따라서, 주조가 진행됨에 따라 탕면의 용강흐름이 원하지 못하게 되면 탕면은 상기 산화성 개재물인을 스컴(scum)으로 뒤덮이게 된다.

상기 스컴이 주조롤(1)에 부착되어 응고셀에 혼입되는 경우, 주조재의 결함을 야기시키게 된다.

본 발명자들은 도 1에 나타난 바와 같이, 턴디쉬(2)에 부착된 침지 노즐(3)의 토출구(14)를 통해 서로 반대 방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤(1) 사이로 공급된 용강(4)이 상기 주조롤(1)과 에지댐(6)에 의해 둘러싸인 용융풀을 형성하고, 상기 주조롤(1) 표면과 접촉 응고되면서 응고셀(8)을 형성하면서 주조되는 쌍롤형 박판 주조 기술에서, 상기 용강 탕면의 표면에 형성되는 산화성 개재물(스컴)이 상기 응고셀(8)에 유입되지 않도록 하기 위해 깊이 연구하였다.

본 발명자들은 산화성 개재물이 성장하는 응고셀로 혼입되는 문제를 해결하기 위해, 용강 탕면의 흐름이 매우 중요하다는 것을 인지하게 되었다. 용강 탕면의 흐름을 도 2 및 3에 개략적으로 나타내었다. 상기 도 2 및 3은 상기 용강 탕면 상부에서 관찰한 개략도이다.

상기 도 2에 나타난 바와 같이, 통상적으로 용강의 흐름은 에지댐(6)과 인접한 부근에서는 B 방향으로 흐름이 발달하게 된다. 이와 같은 경우에는 주조롤(1)과 위어(12) 사이에 형성된 산화성 개재물이 위어와 위어 사이, 즉, 용강 탕면의 중심부로 빠져나가기 어렵게 되어, 응고셀에 유입될 수 있는 문제가 있다.

따라서, 도 3에 나타난 바와 같이, A 방향의 흐름을 발달시키면 산화성 개재물이 위어와 위어 사이로 배출시킬 수 있다. 즉, 도 3에 나타나 바와 같이, 위어와 위어 사이에 배출된 산화성 개재물은 주조동안 계속 머물러 있게 되므로, 응고셀에 혼입될 수 있는 여지가 적어지게 되어, 주조재의 품질을 향상시키게 된다는 것을 인지하고 본 발명에 이르게 되었다.

이하, 본 발명의 쌍롤식 박판 주조 방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 서로 반대 방향으로 회전하는 한쌍의 롤과 상기 롤 측면을 밀봉하는 에지댐에 의해 형성된 용융풀에 용강을 공급하여 박판을 주조하는 쌍롤식 박판 주조 방법에 있어서,

상기 용강과 대기와의 접촉을 방지하는 매니스커스 실드와 상기 매니스커스 실드에 형성된 불활성 가스 분사 노즐을 통해 불활성 분위기를 상기 용강의 표면에 분사하고, 상기 불활성 가스 분사 노즐의 가스 공급 각도는 롤 폭 중심부에서 롤 폭 에지부 방향으로 15~45°로 분사하는 것이 바람직하다.

상기 가스 분사 노즐에 대해 도 3 및 4를 참고하여 보다 상세히 설명한다. 도 4에 나타난 바와 같이, 롤 중심를 기준으로 주조롤과 평행하게 가스 분사 노즐(11)이 구비되고, 전체 가스 분사 노즐에서 롤 중심에서 절반에 해당하는 것을 롤폭 중앙부 분사노즐이라 하고, 나머지를 롤폭 에지부 분사노즐이라 한다. 본 발명에서는 상기 가스 분사 노즐을 제어하여 용강 탕면의 흐름을 도 3에 나타난 바와같이, A방향의 흐름으로 유도하기 위한 것이다. 상기 가스 분사 노즐은 다수개가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시형태는 매니스커스 실드에 주조롤의 폭 방향으로 형성된 위어(12)가 형성되어 있을 때, 우수한 효과를 발휘할 수 있다. 즉, 도 3에 나타난 바와 같이, 위어(12)와 주조롤(1) 사이에 가스를 분사함으로서, A방향의 용탕 흐름을 유도하여 융탕 상면에 형성된 산화성 개재물이 주조롤에 부착되는 것을 방지하는 것이다.

상기 주조롤(1)의 폭 방향으로 형성되어 있는 위어(12)는 용강의 흐름을 막지 않도록 주조롤(1)의 길이보다 작게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이에 본 발명에서는 상기 분사노즐의 가스 공급 각도를 롤 폭 중심부에서 롤 폭 에지부 방향 15~45°가 되도록 분사한다. 상기 분사각도가 15°미만에서는 공급되는 가스가 탕면을 직접적으로 치기 때문에 탕면이 응고될 가능성이 있고, 분사속도가 어느 일정 이상이 되면 탕면 요동의 원인이 될 수 있다. 또한, 45°초과의 경우에는 스컴 제거를 용이하게 하기 위한 효과를 얻을 수 없다. 즉, 거의 허공 중에 가스를 분사하는 것과 유사한 현상이 되기 때문이다.

상기 가스 분사 노즐을 통해 분사되는 가스의 유속은 롤 폭 중심부에 형성된 가스분사노즐에서 분사되는 가스 유속에 대한 롤 폭 에지부에 형성된 가스 분사노즐에서 분사되는 가스 유속의 비는 1.1~1.2인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

(실시예)

도 1에 나타낸 쌍롤식 연속 박판 주조 장치를 이용하여, 박판을 제조하였다. 대상강종은 스테인리스강(STS304)이고, 주조속도는 50m/min으로 주조하였다. 제조되는 박판의 사이즈는 두께 3.0㎜이고, 폭 1300㎜이다.

상기 쌍롤식 연속 박판 주조 장치에서 롤(1)의 직경은 1250㎜이고, 롤 폭은 1300㎜이다.

상기와 같이 박판을 주조하는 과정에서 도 4에 나타난 바와 같이, 불활성 가스 분사 노즐(11)의 분사 각도를 롤 폭 중심부에서 롤 폭 에지부 방향으로 0~60°로 변화시키면서, 주조재 결함율(탕면에서 산화에 의해 생성되거나 제강 중 생성된 산화성 개재물에 의한 결함)을 관찰하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

분사각도(°)	주조재 결함율(%)
0~30	27
0~45	19
0~60	23
5~30	24
5~45	10
5~60	17
10~30	15
10~45	8
10~60	14
15~30	8
15~45	3
15~60	8
20~30	12
20~45	8
20~60	10

상기 분사각도가 10°에 미치지 않는 경우에는 주조재 결함율이 높음을 확인할 수 있고, 최소 분사각도가 10°이상이 되더라도, 최대 분사각도가 너무 높은 경우에도 역시 주조재 결함율이 상승하는 것을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 범위인 15~45°인 경우에 주조재 결함율이 가장 낮음을 확인할 수 있었다.

한편, 상기 분사 각도를 일정하게 유지하면서, 롤 폭 중심부의 가스 분사 노즐의 유속에 대한 롤 폭 에지부의 가스 분사 노즐의 유속의 비를 0.9~1.5로 변화시키면서, 주조재 결함율을 관찰하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

유속비	주조재 결함율(%)
1.0~1.1	9
1.0~1.2	8
1.0~1.3	12
1.0~1.4	13
1.0~1.5	13
1.1~1.2	7
1.1~1.3	12
1.1~1.4	17
1.1~1.5	10
1.2~1.3	23
1.2~1.4	21
1.2~1.5	27

상기 표 2의 결과에서 알 수 있듯이 상기 유속비가 1.0로 낮은 경우에는 주조재 결함율이 상승하는 것을 확인할 수 있으며, 가장 유속비가 1.2를 초과하는 경우에도 주조재 결함율이 상승하는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명의 범위에 해당되는 1.1~1.2의 경우에 가장 낮은 주조재 결함율을 갖는 것을 알 수 있었다.

1.....주조롤 2.....턴디쉬
3.....침지 노즐 4.....용강
5.....주조재 6.....에지댐
7.....롤 냉각수단 8.....응고셀
9.....브러쉬롤 10.....매니스커스 실드
11.....가스 분사 노즐 12.....위어
14.....침지노즐 토출구 15.....가스분사노즐 지지대

Claims (3)

1. 서로 반대 방향으로 회전하는 한쌍의 롤과 상기 롤 측면을 밀봉하는 에지댐에 의해 형성된 용융풀에 용강을 공급하여 박판을 주조하는 쌍롤식 박판 주조 방법에 있어서,
   상기 용강과 대기와의 접촉을 방지하는 매니스커스 실드;
   롤의 폭방향으로 확장하고, 그 상면은 상기 매니스커스 실드에 결합되며 그 하부는 주조시 용탕에 침지되는 위어; 및
   상기 매니스커스 실드에 형성되고, 상기 주조롤과 위어 사이에 위치한 롤 폭 방향으로 배치되어 있는 다수개의 불활성 가스 분사 노즐을 구비하고,
   상기 다수개의 불활성 가스 분사 노즐을 통해 불활성 가스를 상기 용강의 표면에 분사하고,
   상기 다수개의 불활성 가스 분사 노즐의 가스 공급 각도는 롤 폭 중심부에서 롤 폭 에지부 방향으로 15~45°로 점진적으로 변화됨을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 가스분사노즐에서 분사되는 가스의 유속은
   롤 폭 중심부에 배치된 가스분사노즐에서 분사되는 가스 유속에 대한 롤 폭 에지부에 배치된 가스 분사노즐에서 분사되는 가스 유속의 비가 1.1~1.2인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 방법.

Images