KR101316412B1

KR101316412B1 - 박슬래브의 제조방법

Info

Publication number: KR101316412B1
Application number: KR1020110098329A
Authority: KR
Inventors: 황종연; 이상현
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-10-08
Also published as: KR20130034356A

Abstract

본 발명의 일측면인 연속주조기를 이용한 박슬래브의 제조방법은 상기 연속주조기의 몰드를 이용하여 용강을 박슬래브로 제조하는 단계, 상기 박슬래브를 냉각수로 냉각하는 단계를 포함하며, 상기 냉각수의 수밀도(y)는 하기 관계식 1 및 2를 만족하며, 상기 냉각수는 상기 박슬래브에 분사되는 것을 특징으로 할 수 있다.
관계식 1: y=a{0.5cos(πz(x)^b)+0.5}
관계식 2: z(x)=0.5sin{π(x-0.5)}+0.5
(단, x: 주조방향 거리, z: 매개변수, a: 전체비수량(l/kg), b: 냉각패턴 조절파라메터)

Description

박슬래브의 제조방법{Method For Manufacturing Thin Slab}

본 발명은 박슬래브의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 박슬래브의 냉각방법에 관한 것이다.

주조 공정의 새로운 방법에는, 슬라브의 생산 및 그 생산된 슬라브를 가열, 압연하는 등의 중간 공정을 생략하고 용융금속으로부터 최종 제품에 가까운 형상을 직접 주조함으로써 에너지 및 설비투자비, 조업비등을 절감하고 생산성을 향상시키는 박슬래브 주조와 스트립 캐스팅 방법이 있다.

상기 박슬래브 제조기술은 대부분 슬래브 주조 공정에서 슬래브의 두께를 좀 더 얇은 두께로 제어함으로서, 기존의 일관 제철공정과는 다르게 압연 공정의 부하를 감소시키는 방향으로 전개되고 있다.

그러나, 연속 주조시의 주조속도가 빠르고, 주편의 두께가 얇기 때문에 주조가 어려운 단점이 있다. 또한, 연속주조기 출측에서 고온의 슬래브를 얻기가 용이하지 않다. 약냉각을 적용할 경우 주편의 온도가 전체적으로 상승하게 되므로 응고완료가 보장되지 않게 되며, 응고를 위하여 연속주조기의 길이를 늘리면 고온의 미응고 부분의 길이가 증가하여 세그먼트 롤과 롤사이에서 주편 벌징(bulging)에 의한 탕면 헌팅으로 조업이 불가능해진다. 따라서, 저속주조시 고온출편 확보는 보다 더 어려워지는 문제점이 있다.

당 기술분야에서는 박슬래브의 응고완료 및 주편 벌징 억제를 보장하고 넓은 주속 범위에서 연속주조기 출측에서 고온의 박슬래브를 확보할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

본 발명의 일측면인 연속주조기를 이용한 박슬래브의 제조방법은 상기 연속주조기의 몰드를 이용하여 용강을 박슬래브로 제조하는 단계, 상기 박슬래브를 냉각수로 냉각하는 단계를 포함하며, 상기 냉각수의 수밀도(y)는 하기 관계식 1 및 2를 만족하며, 상기 냉각수는 상기 박슬래브에 분사되는 것을 특징으로 할 수 있다.

관계식 1: y=a{0.5cos(πz(x)^b)+0.5}

관계식 2: z(x)=0.5sin{π(x-0.5)}+0.5

(단, x: 무차원 주조방향 거리, z: 매개변수, a: 전체수밀도(l/min/㎡), b: 냉각패턴 조절파라메터)

상기 관계식 1에서, 상기 z(x)는 z(iz)이며, 상기 z(iz)는 하기 관계식 3을 만족하는 것일 수 있다.

관계식 3: z(iz)=0.5sin[π{(iz-1)/(nz-1)-0.5}]+0.5

(단, iz: 해당 냉각대 번호, nz: 전체 냉각대 개수)

상기 관계식 1에서, 상기 a는 하기 관계식 4를 만족하는 것일 수 있다.

관계식 4:

(단, wfr: 비수량(l/kg), w: 슬래브폭(m), t: 슬래브 두께(m), Vc: 주조속도(m/min), ρ: 박슬래브 밀도(kg/㎥), A: 노즐분사면적(㎡), N: 해당 냉각대 노즐 개수, iz: 해당 냉각대 번호, nz: 전체 냉각대 개수)

상기 관계식 1에서, 상기 b는 0.8인 것일 수 있다.

본 발명의 일측면인 박슬래브의 냉각방법에 의하면, 연속주조기 상부에서 강냉각을 적용하여 주편을 가속적으로 응고시켜 주편온도를 낮게 유지하여 주편벌징을 감소시킬 수 있다.

또한, 연속주조기 하부에서는 주편 내부에 잔존하는 미응고 부분으로부터 주편 표면방향으로의 전도열전달에 의한 복열을 유도하여 잔존 부분의 응고를 완료시키며, 연속주조기의 출측에서 고온의 박슬래브를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 박슬래브 냉각방법에 관한 것으로서, 주조방향에 따른 수밀도의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예로서, 관계식 1의 b의 값에 따른 수밀도의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 3은 종래의 박슬래브 냉각방법에 의하여 냉각된 박슬래브의 응고영역, 미응고영역, 냉각수밀도 및 전열량분포를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예로서 박슬래브 냉각방법에 의하여 냉각된 박슬래브의 응고영역, 미응고영역, 냉각수밀도 및 전열량분포를 나타낸 모식도이다.
도 5는 종래의 냉각방법과 본 발명의 일실시예에 따른 슬래브(주편)의 표면온도을 나타낸 그래프이다.
도 6은 주조속도에 따른 주편의 온도를 나타낸 그래프이다.

본 발명자는 박슬래브의 미응고 영역을 최소화하고, 박슬래브의 벌징을 방지하며, 연속주조기 출측의 고온 박슬래브를 확보하기 위한 방법을 연구하였고, 냉각패턴을 적절히 제어함으로서, 이를 해결할 수 있음에 착안하여 본 발명을 제안하게 되었다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

박슬래브는 용강으로부터 최종 제품에 가까운 형상을 직접 주조함으로서 얻을 수 있다. 연속주조기로부터 인출된 박슬래브는 압연기로 이동되어 압연이 실시되므로, 고온의 박슬래브를 확보하는 것이 필요하다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래에는 일반적으로 주조방향거리(x)에 따른 수밀도(y)가 y=a*exp(bx) 또는 y=a(1/x+b/x²)를 만족되도록 제어되어 박슬래브의 냉각에 적용되었다. 여기서 a는 주어진 전체 비수량(l/kg)에 의하여 결정되며 b는 냉각패턴 조절파라메터이다. 그러나, 이러한 냉각패턴을 이용하는 경우 응고완료점에서의 박슬랩의 평균온도의 상승을 기대하기 어렵다.

본 발명의 일측면은 이러한 문제점을 해결할 수 있도록 냉각패턴을 제어할 수 있다. 먼저, 연속주조기를 이용하여, 용강을 박슬래브로 제조할 수 있다. 제조된 박슬래브는 고온의 박슬래브로서, 상기 박슬래브의 내부의 미응고부분을 최소화시킬 수 있다.

이를 위하여, 본 발명의 일측면은 박슬래브의 냉각조건을 제어한다. 냉각수의 수밀도(y)는 하기 관계식 1 및 2를 만족하며, 상기 냉각수는 상기 박슬래브에 분사되는 될 수 있다.

관계식 1: y=a{0.5cos(πz(x)^b)+0.5}

관계식 2: z(x)=0.5sin{π(x-0.5)}+0.5

도 2에 나타낸 바와 같이, 삼각함수를 이용한 관계식을 만족하는 수밀도로 제어함으로서, 연속주조기 상부에서는 강냉각을 실시하고, 연속주조기 하부에서는 약냉각을 실시할 수 있다. 상기 연속주조기 상부에서 강냉각을 실시함으로서, 박슬래브의 미응고영역을 획기적으로 줄일 수 있다. 반면에, 상기 연속주조기 하부에서 약냉각을 실시하여도, 박슬래브의 표면온도에 비하여 내부온도가 더 높기 때문에 복열로 인하여, 미응고부분의 열이 표면으로 전달 되고, 잔존부분은 응고가 완료되고, 박슬래브의 표면온도는 고온으로 유지될 수 있다. 추가적으로 b는 0.8을 만족하는 것이 바람직하다.

더불어, 도 3 내지 5를 통하여 이를 상세히 설명한다. 상기 도 3 및 4에 도시한 바와 같이, 종래의 냉각패턴에 의하면, 냉각수의 밀도를 연속주조기 하부보다 상부에서 높게 유지하나, 하부에서도 어느 정도의 수밀도를 유지한다. 이러한 경우 박슬래브의 내부의 미응고영역이 크게 된다. 반면에, 본 발명의 일측면과 같이, 연속주조기 상부에서 강냉각을 실시하고, 하부에서 약냉각을 실시하는 경우, 미응고영역을 줄일 수 있다.

또한, 도5에 나타낸 바와 같이, 종래의 냉각법(2)에 의할 경우 박슬래브(주편)의 표면온도를 일정하게 유지시킬 수 있으나, 본 발명의 일측면에 의한 냉각패턴을 채택하는 경우(1)에는 연속주조 초기에는 강냉각에 의하여 종래의 냉각패턴에 비하여 박슬래브의 표면온도는 낮은 온도로 제어되지만, 복열 등에 의하여, 박슬래브의 내부의 열이 표면이 전달되고, 약냉각에 의하여 연속주조 후반에는 종래의 냉각패턴에 비하여, 높은 표면온도를 확보할 수 있어서, 고온의 박슬래브를 제공할 수 있다. 더불어, 연속주조 속도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일측면은 연속주조기에 적용될 수 있는 관계식을 추가로 도출할 수 있다. 상기 관계식 1 및 2는 하기 관계식 3 및 4를 만족할 수 있다.

관계식 3: z(iz)=0.5sin[π{(iz-1)/(nz-1)-0.5}]+0.5

단, iz: 해당 냉각대 번호, nz: 전체 냉각대 개수, 관계식 1 및 2의 z(x)는 z(iz)이다.

관계식 4:

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범상에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

(실시예)

본 발명의 일측면에 의한 냉각패턴을 적용하여, 연속주조기 상부 몰드 직하 및 벤더 이전까지의 비수밀도는 1200 l/㎡ 이상, 수평대 비수밀도는 50 l/㎡ 이하로 설정하게 되며 이경우 넓은 주속 범위에서 고온출편이 가능하다. 8.0 m/min에 맞게 설계된 연속주조기에서 5.7 m/min 이상의 속도가 확보될 경우, 박슬래브의 평균온도는 1200℃ 이상을 확보할 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 높은 박슬래브의 평균온도(3) 및 박슬래브의 표면온도(4)를 확보할 수 있다.

1: 주조방향 거리에 대한, 본 발명의 일측면인 냉각패턴에 따른 박슬래브의 표면온도 그래프
2: 주조방향 거리에 대한, 종래방법의 냉각패턴에 따른 박슬래브의 표면온도 그래프
3: 주조속도에 대한 박슬래브 평균온도 그래프
4: 주조속도에 대한 박슬래브 표면온도 그래프

Claims

연속주조기를 이용한 박슬래브의 제조방법에 있어서,
상기 연속주조기의 몰드를 이용하여 용강을 박슬래브로 제조하는 단계;
상기 박슬래브를 냉각수로 냉각하는 단계를 포함하며,
상기 냉각수의 수밀도(y)는 하기 관계식 1 및 2를 만족하며, 상기 냉각수는 상기 박슬래브에 분사되는 것을 특징으로 하는 박슬래브의 제조방법.
관계식 1: y=a{0.5cos(πz(x)^b)+0.5}
관계식 2: z(x)=0.5sin{π(x-0.5)}+0.5
(단, x: 무차원 주조방향 거리, z: 매개변수, a: 전체수밀도(l/min/㎡), b: 냉각패턴 조절파라메터)
청구항 1에 있어서,
상기 관계식 1에서, 상기 z(x)는 z(iz)이며, 상기 z(iz)는 하기 관계식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 박슬래브의 제조방법.
관계식 3: z(iz)=0.5sin[π{(iz-1)/(nz-1)-0.5}]+0.5
(단, iz: 해당 냉각대 번호, nz: 전체 냉각대 개수)
청구항 1에 있어서,
상기 관계식 1에서, 상기 a는 하기 관계식 4를 만족하는 것을 특징으로 하는 박슬래브의 제조방법.
관계식 4:

(단, wfr: 비수량(l/kg), w: 슬래브폭(m), t: 슬래브 두께(m), Vc: 주조속도(m/min), ρ: 박슬래브 밀도(kg/㎥), A: 노즐분사면적(㎡), N: 해당 냉각대 노즐 개수, iz: 해당 냉각대 번호, nz: 전체 냉각대 개수)
청구항 1에 있어서,
상기 관계식 1에서, 상기 b는 0.8인 것을 특징으로 하는 박슬래브의 제조방법.