KR101379142B1 - 연속주조용 턴디쉬 및 이를 이용한 고청정 용강 제조방법 - Google Patents

연속주조용 턴디쉬 및 이를 이용한 고청정 용강 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일측이 개구되어 용강이 수강되는 턴디쉬 본체; 상기 턴디쉬 본체를 덮는 턴디쉬 커버; 상기 턴디쉬 본체 내에 구비되는 슬래그 공급부; 상기 슬래그 공급부에 인접하게 구비되는 하나 이상의 위어; 및 상기 슬래그 공급부 위에서 상기 슬래그 공급부에 이격되어 구비되는 액적형성부;를 포함하고, 상기 슬래그 공급부에는 고상 슬래그가 구비되는 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다.

Description

연속주조용 턴디쉬 및 이를 이용한 고청정 용강 제조방법{Tundish for continuous casting of steel and method of high purity molten steel using the same}
본 발명은 용강을 액적 (droplets)으로 형성하여 정련하는 연속주조용 턴디쉬 및 상기 턴디쉬를 이용한 용강 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 슬래그 공급부를 구비하는 신규한 연속주조용 턴디쉬와 용강 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 청정도가 우수한 강을 제조하기 위해서 사용되는 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다. 용강 중에 존재하는 비금속 개재물이 용강의 연주공정 등을 통하여 제거되지 못하고 잔존하는 경우, 상기 비금속 개재물은 최종 제품에서, 예컨대 대형 개재물성 결함 (scab) 또는 슬리버 (sliver) 등의 불량을 유발할 수 있다. 이러한 불량은 선재의 경우 단선의 원인이 되며, 강판의 경우에는 표면결함이 없는 경우에도 녹발생의 원인이 될 수 있다.
전술한 불량을 제거하기 위하여, 용강은 탈탄 및 탈산 등의 정련공정을 거치게 된다. 강은 다양한 설비 (전로, RH, AOD, VOD)에서 강 중에 산소가스를 취입하여 용강 중 탄소를 목표하는 농도로 제어하고자 탈탄을 수행하는데, 상기 탈탄이 수행된 용강은 고농도의 산소를 포함하고 있으므로, Al, Si, Mn 등을 주원료로 한 합금 또는 순물질로 이루어진 탈산제를 투입하여 탈산을 수행한다. 이때, 상기 용강의 탈산생성물로는 알루미나 (Al2O3), 실리카 (SiO2) 또는 복합산화물 등이 용강 중에 존재하게 된다. 한편, AOD 정련로에서 출강 시, 용강은 슬래그와 동시 출강되어, 용강 중에는 슬래그성 개재물이 존재하는데, 이러한 슬래그성 개재물은 고융점 스피넬 개재물을 석출시키기도 한다. 이러한 개재물은 최종제품의 품질에 악영향을 미치므로, 이를 최소화하기 위하여 용강 상태에서의 개재물의 생성억제, 제거 및 무해화가 필수적이다.
턴디쉬 본체에 구비되는 용강이 대기로부터 오염되는 것을 차단하고, 용강의 온도저하를 방지하기 위하여 상기 턴디쉬 본체 내에 슬래그가 투입된다. 이 경우, 상기 슬래그는 래들에서부터 턴디쉬 본체로 용강이 유입되기 시작한 뒤, 턴디쉬 커버에 구비되어 있는 슬래그 투입홀을 통하여 상기 슬래그를 투입한다. 이때, 슬래그는 상기 용강 위로 직접 투입하되, 비닐 또는 종이 등으로 밀봉된 분말상태의 슬래그를 투입시킨다. 반면, 전술한 바와 같이 용강의 오염, 온도저하를 방지하기 위하여 상기 슬래그는 용해되어야 한다. 따라서, 분말상태로 투입된 슬래그는 용강의 열을 이용하여 용해되므로, 상기 용강의 온도저하가 발생한다. 또한, 상기 슬래그가 용해되기까지 일정시간이 필요하므로, 이와 같은 일정한 시간 동안에는 용강을 보호하는 기능을 할 수 없다는 문제가 있다. 다른 한편으로는, 용강 표면에 분말상태의 슬래그를 투입하는 경우, 상기 용강 표면에서 넓은 범위로 분산되지 않고 어느 일부분으로 지속적으로 공급되는 경우 이는 용강 표면에 적층되어 용해되지 않은 슬래그를 잔존시킬 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 용강을 효율적으로 보호할 수 있는 연속주조용 턴디쉬를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 신규한 슬래그 공급부를 구비하여 용강의 오염 또는 온도저하 등을 제어할 수 있는 연속주조용 턴디쉬를 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 용강을 효율적으로 정련할 수 있는 신규한 장치를 구비한 연속주조용 턴디쉬를 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 일측이 개구되어 용강이 수강되는 턴디쉬 본체; 상기 턴디쉬 본체를 덮는 턴디쉬 커버; 상기 턴디쉬 본체 내에 구비되는 슬래그 공급부; 상기 슬래그 공급부에 인접하게 구비되는 하나 이상의 위어; 및 상기 슬래그 공급부 위에서 상기 슬래그 공급부에 이격되어 구비되는 액적형성부;를 포함하는 연속주조용 턴디쉬에 관한 것으로, 상기 슬래그 공급부에는 고상 슬래그가 구비된다.
상기 턴디쉬 커버에는 용강 유입용 개구부가 구비되되, 상기 개구부는 상기 슬래그 공급부에 대응하는 위치에 구비될 수 있다.
상기 고상 슬래그는 입도가 1 mm 내지 50 mm일 수 있다.
상기 위어는 상기 턴디쉬 본체의 일측벽과 대면하도록 구비되고, 상기 슬래그 공급부는 상기 턴디쉬 본체의 일측벽과 상기 위어 사이에 구비될 수 있다.
상기 위어는 상기 액적형성부를 지지할 수 있다.
상기 슬래그 공급부는 상기 고상 슬래그를 수납하는 수납부재와 상기 수납부재의 하부에서 상기 수납부재를 지지하는 지지부재를 포함할 수 있다.
상기 위어는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에서 제1 거리만큼 이격되어 구비되고, 상기 지지부재는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에 장착되되 상기 지지부재의 높이는 제1 거리에 비하여 더 길게 구비될 수 있다.
상기 지지부재의 융점은 상기 턴디쉬 본체에 수강되는 용강의 온도보다 높을 수 있다.
상기 수납부재의 융점은 상기 턴디쉬의 예열온도보다 높고, 상기 턴디쉬 본체에 수강되는 용강의 융점보다 낮을 수 있다.
상기 수납부재는 상기 용강을 구성하는 성분과 동일한 성분을 포함할 수 있다.
상기 수납부재는 내부에 공간부를 구비한 박스형태로, 상기 수납부재의 두께는 1 mm 내지 6 mm일 수 있다.
상기 액적형성부는 상기 슬래그 공급부에 대면하는 면에 하나 이상의 액적홀을 구비하되, 상기 용강은 액적홀을 통과하여 액적상태로 슬래그 공급부를 향하여 낙하할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 용강을 액적화하여 정련하는 연속주조용 턴디쉬를 이용하여 용강을 제조하는 방법으로, 상기 턴디쉬 내에 슬래그 공급부를 장착하는 슬래그 공급부 장착단계; 상기 슬래그 공급부에서 이격되도록 상기 턴디쉬 내에 위어를 축조하는 위어 축조단계; 상기 액적형성부를 상기 위어의 상부에 안착시켜 상기 액적형성부를 상기 슬래그 공급부 위에 구비시키는 액적형성부 안착단계; 및 상기 턴디쉬 내에 용강을 공급하는 용강 공급단계;로 이루어지는 고청정 용강 제조방법을 포함한다.
상기 용강 공급단계에서 턴디쉬 내로 공급되는 용강은 상기 액적형성부를 통과하여 액적화되어 상기 슬래그 공급부로 낙하할 수 있다.
상기 슬래그 공급부는 고상 슬래그를 수납하는 수납부재와 상기 수납부재의 하부에서 상기 수납부재를 지지하는 지지부재로 이루어질 수 있다.
상기 슬래그 공급부 장착단계에서 상기 지지부재는 상기 턴디쉬 내의 바닥면에 장착되고, 상기 위어 축조단계에서 상기 위어는 상기 턴디쉬 내의 바닥면에서 제1 거리만큼 이격되도록 구비되되, 상기 지지부재의 높이는 상기 제1 거리에 비하여 더 길게 구비될 수 있다.
상기 고청정 용강 제조방법은 상기 액적형성부 안착단계 이후에 상기 턴디쉬를 예열하는 턴디쉬 예열단계를 더 포함할 수 있다.
상기 고청정 용강 제조방법은 상기 용강 공급단계의 이후에 순차적으로 상기 슬래그 공급부의 수납부재가 용해되는 수납부재 용해단계와, 상기 수납부재에 수납된 고상 슬래그 용해단계가 용해되는 고상 슬래그 용해단계를 더 포함할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 용강을 효율적으로 보호할 수 있는 연속주조용 턴디쉬를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 신규한 슬래그 공급부를 구비하여 용강의 오염 또는 온도저하 등을 제어할 수 있는 연속주조용 턴디쉬를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 용강을 효율적으로 정련할 수 있는 신규한 장치를 구비한 연속주조용 턴디쉬를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연속주조용 턴디쉬를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 액적형성부의 사시도.
도 3은 도 1의 슬래그 공급부의 사시도.
도 4는 도 1의 연속주조용 턴디쉬를 이용한 용강의 연속주조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른 연속주조용 턴디쉬를 이용한 고청정 용강 제조방법의 개략적인 흐름도.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연속주조용 턴디쉬를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬 (100)는 일측이 개구되어 용강이 수강되는 턴디쉬 본체 (110); 상기 턴디쉬 본체 (110)를 덮는 턴디쉬 커버 (120); 상기 턴디쉬 본체 (110) 내에 구비되는 슬래그 공급부 (130); 상기 슬래그 공급부 (130)에 인접하게 구비되는 하나 이상의 위어 (140); 및 상기 슬래그 공급부 (130) 위에서 상기 슬래그 공급부 (130)에 이격되어 구비되는 액적형성부 (150);를 포함하고, 상기 슬래그 공급부 (130)에는 고상 슬래그가 구비될 수 있다.
턴디쉬 (100)는 용강이 수강되는 턴디쉬 본체 (110)와 상기 턴디쉬 본체 (110)를 덮는 턴디쉬 커버 (120)로 이루어질 수 있다. 상기 턴디쉬 커버 (120)에는 용강 유입용 개구부 (121)가 구비되되, 상기 개구부 (121)는 상기 슬래그 공급부 (130)에 대응하는 위치에 구비될 수 있다. 래들 (미도시)에 구비되는 용강은 턴디쉬 커버 (120)의 개구부 (121)를 통하여 상기 턴디쉬 본체 (110) 내로 유입될 수 있는데, 이때 상기 래들에는 롱노즐 (long nozzle)이 연결될 수 있는데, 상기 롱노즐은 턴디쉬 커버 (120)의 개구부를 통과하도록 구비되어 상기 턴디쉬 본체 (110) 내로 용강을 전달할 수 있다.
상기 액적형성부 (150)는 상기 슬래그 공급부 (130)에 대면하는 면에 하나 이상의 액적홀 (151)을 구비하되, 상기 용강은 액적홀 (151)을 통과하여 액적상태로 슬래그 공급부 (130)를 향하여 낙하할 수 있다. 즉, 상기 턴디쉬 본체 (110) 내로 수강된 용강은 액적형성부 (150)를 통과하여 액적화될 수 있다. 이때, 상기 액적형성부 (150)는 위어 (140)에 의하여 지지될 수 있다. 상기 위어 (140)는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 일측벽과 대면하도록 구비되고, 상기 슬래그 공급부 (130)는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 일측벽과 상기 위어 (140) 사이에 구비될 수 있다. 이때, 위어 (140)는 소정의 두께를 같은 판상형의 내화물로, 상기 턴디쉬 본체 (110)의 일측벽과 수직하게 구비되는 타측벽에 연결되도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 위어 (140)는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면에서 일정간격 이격되도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 위어 (140)는 상기 액적형성부 (150)를 지지할 수 있다. 상기 액적형성부 (150)는 턴디쉬 본체 (110)의 일측벽과 위어 (140)에 의하여 지지될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 위어 (140)가 하나만 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 액적형성부 (150)는 턴디쉬 본체 (110)와 이격되도록 구비되어 하나 이상의 위어 (140)에 의하여 지지될 수 있다.
도 2는 도 1의 액적형성부의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 액적형성부 (150)는 내화물로 이루어져, 내부에 용강이 수용되는 공간이 구비될 수 있다. 상기 액적형성부 (150)에는 다수의 액적홀 (151)이 구비될 수 있다. 턴디쉬 본체 (110)로 유입되는 용강은 액적형성부 (150)를 거치게 되고, 액적형성부 (150)에 구비되는 액적홀 (151)을 통과할 수 있다. 용강은 액적홀 (151)을 통과함으로써, 액적상태로 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면을 향하여 낙하할 수 있다. 이와 같이, 용강이 액적상태로 낙하하므로, 용강의 표면적을 증가시킬 수 있고 또한 용강에서 내부와 표면 사이의 간격을 감소시킬 수 있으므로, 용강 중의 불순물을 효율적으로 제거할 수 있다. 예컨대, 상기 액적형성부 (150)의 액적홀 (151)은 내경이 6.5 mm 이하의 크기를 갖을 수 있으며, 상기 액정형성부 (150)는 내화물로 이루어진 용기형태로 구비될 수 있다.
도 3은 도 1의 슬래그 공급부의 사시도이고, 도 4는 도 1의 연속주조용 턴디쉬를 이용한 용강의 연속주조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 슬래그 공급부 (130)는 상기 고상 슬래그 (20)를 수납하는 수납부재 (131)와 상기 수납부재 (131)의 하부에서 상기 수납부재 (131)를 지지하는 지지부재 (132)를 포함할 수 있다. 상기 수납부재 (131) 내에는 고상 슬래그 (20)가 구비되어 있고, 수납부재 (131)는 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면에 직접 접촉하지 않도록 지지부재 (132) 상에 구비될 수 있다. 상기 수납부재 (131)의 융점은 상기 턴디쉬 (100)의 예열온도보다 높고, 상기 턴디쉬 본체 (110)에 수강되는 용강 (10)의 융점보다 낮을 수 있다. 예컨대, 상기 수납부재 (131)는 상기 용강 (10)을 구성하는 성분과 동일한 성분을 포함할 수 있다. 또한, 상기 지지부재 (132)는 상기 턴디쉬 본체 (110)를 구성하는 내화물과 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 지지부재 (132)의 융점은 상기 턴디쉬 본체 (110)에 수강되는 용강 (10)의 온도보다 높을 수 있다. 따라서, 상기 지지부재 (132)는 용강 (10)에 의하여 용해되지 않고, 상기 수납부재 (131)를 지지할 수 있다.
상기 수납부재 (131)는 내부에 공간부를 구비한 박스형태로, 상기 수납부재 (131)의 두께 (t)는 1 mm 내지 6 mm일 수 있다. 상기 수납부재 (131)의 두께 (t) 1 mm 미만인 경우에는 상기 수납부재 (131)가 너무 빨리 용해되고, 심한 경우에는 턴디쉬를 예열하는 단계에서 고상 슬래그 (20)가 외부로 노출되어 상기 고상 슬래그가 액적형성부의 하부의 용강 표면에 구비되지 않을 수 있다. 또한, 수납부재 (131)의 두께 (t)가 6 mm 초과인 경우에는 수납부재 (131)의 용해가 더디게 진행되어 고상 슬래그 (20)가 외부로 노출되는데 오랜 시간이 걸리므로 액적상태의 용강의 정련을 방해할 수 있다.
고상 슬래그 (20)는 액적상태인 용강 (10) 중 포함된 비금속 개재물을 제거하기 위하여 제작된 고체상태의 슬래그로, 상기 고상 슬래그 (20)는 수납부재 (131) 내에 구비시킨 후 상기 턴디쉬 본체 (110)에 장입한다. 이어서, 상기 고상 슬래그 (20) 및 수납부재 (131)는 턴디쉬의 예열을 목적으로 공급되는 열원에 의하여 1차로 가열되고, 액적형성부 (150)를 통과하여 액적상태인 용강 (10)에 의하여 고상 슬래그 (20) 및 수납부재 (131)가 용해될 수 있다. 이때, 상기 수납부재 (131)는 상기 용강 (10)을 구성하는 성분과 동일한 성분을 포함할 수 있으므로, 상기 용강 (10) 내에서 혼입되어 용강 (10)의 성분을 변질시키지 않는다. 또한, 상기 고상 슬래그 (20)는 용해되어 용강 (10)의 표면에 층의 형태로 구비될 수 있다.
본 실시예와 같이 용강 (10)을 액적상태로 정련하는 경우, 고상 슬래그 (20)는 상기 액적형성부 (150)의 하단부, 즉 위어 (140)와 턴디쉬 본체 (110)의 일측벽 사이에 한정되어 구비될 필요가 있다. 상기 용강 (10)은 래들에 연결되는 롱노즐 (30)을 통하여 턴디쉬 본체 (110) 내로 유입되어 용강의 연속주조가 수행될 수 있는데, 상기 연속주조의 초기 조업단계에서는 상기 용강 (10)은 턴디쉬 본체 (110) 내에서 일정수위를 갖도록 유입될 수 있다. 이때, 상기 용강 (10)은 연속주조가 정상상태가 되기 전에 액적형성부 (150)에서 넘쳐, 상기 액적형성부 (150)에 인접하는 위어 (140)의 후방으로 흘러 넘칠 수 있다. 이어서, 용강 (10)은 위어 (140)와 턴디쉬 본체 (110) 바닥면과 이격된 공간을 통하여 상기 슬래그 공급부 (130)의 적어도 일부와 접촉할 수 있다. 이때, 고상 슬래그 (20) 또는 수납부재 (131)가 용강 (10)과 접촉하는 경우에는, 고온의 용강 (10)에 의하여 용해되므로 상기 고상 슬래그 (20)가 위어 (140)와 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면 사이의 공간을 통하여 유출될 수 있다. 따라서, 상기 수납부재 (131)는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면에서 이격되도록 지지부재 (132) 상에 구비될 수 있으며, 상기 지지부재 (132)는 용강 (10)에 의하여 용해되지 않는 재질로 이루어 져야 한다.
또한, 상기 위어 (140)는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면에서 제1 거리 (d)만큼 이격되어 구비되고, 상기 지지부재 (132)는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면에 장착되되 상기 지지부재 (132)의 높이 (h)는 제1 거리 (d)에 비하여 더 길게 구비될 수 있다. 상기 지지부재 (132)의 높이 (h)가 제1 거리 (d)에 의하여 더 길게 구비되므로, 상기 수납부재 (131)는 용강 (10)과 접촉하지 않도록 유지될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 슬래그 공급부 (130)에서 수납부재 (131) 및 지지부재 (132)는 각각 하나로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 적절하게 변형이 가능하다.
상기 수납부재 (131)는 턴디쉬를 예열하는 동안 고상 슬래그 (20)가 유출되지 않도록 턴디쉬의 예열온도보다 높은 융점을 갖고, 용강 (10)을 액적상태로 하여 정련을 시작하게 되면 용해되어야 하므로, 턴디쉬 본체 (110) 내로 유입되는 용강 (10)의 온도보다 낮은 융점을 가질 수 있다. 또한, 상기 수납부재 (131)는 용해된 후에는 연속주조하는 용강 (10)에 혼합되어야 하므로, 상기 용강 (10)을 구성하는 주요성분과 동일한 성분으로 제작될 수 있다.
통상, 연속주조시 턴디쉬 내에 투입되는 슬래그는 턴디쉬 커버에 구비되는 홀을 이용하여 투입될 수 있다. 이때, 본 실시예와 같이 슬래그가 액적형성부의 하부측에만 한정되어 구비되어야 하는 경우 문제가 될 수 있다. 예컨대, 상기 슬래그가 상부를 통하여 투입되므로, 상기 액적형성부의 액적홀을 막을 수 있어 연속공정의 효율을 저하시킬 수 있다. 심한경우에는 액적형성부의 상층에 축적되어 상기 슬래그가 용강을 정련하는 기능을 수행할 수 없게 된다.
반면, 본 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬에는 내부에 슬래그 공급부를 구비함으로써, 턴디쉬 커버를 통하여 슬래그를 투입할 필요가 없다. 따라서, 턴디쉬 커버에는 슬래그를 투입하기 위한 별도의 홀을 생략할 수 있고, 또한 슬래그를 주입하는 공정에서 발생할 수 있는 작업자의 산업재해 등을 예방할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른 연속주조용 턴디쉬를 이용한 고청정 용강 제조방법의 개략적인 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예는 용강을 액적화하여 정련하는 연속주조용 턴디쉬를 이용하여 용강을 제조하는 방법으로, 상기 턴디쉬 내에 슬래그 공급부를 장착하는 슬래그 공급부 장착단계 (S1); 상기 슬래그 공급부에서 이격되도록 상기 턴디쉬 내에 위어를 축조하는 위어 축조단계 (S2); 상기 액적형성부를 상기 위어의 상부에 안착시켜 상기 액적형성부를 상기 슬래그 공급부 위에 구비시키는 액적형성부 안착단계 (S3); 상기 턴디쉬 내에 용강을 공급하는 용강 공급단계 (S4);로 이루어지는 고청정 용강 제조방법에 관한 것이다.
상기 슬래그 공급부는 고상 슬래그를 수납하는 수납부재와 상기 수납부재의 하부에서 상기 수납부재를 지지하는 지지부재로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 슬래그 공급부 장착단계 (S1)에서 상기 지지부재는 상기 턴디쉬 내의 바닥면에 장착되고, 상기 위어 축조단계 (S2)에서 상기 위어는 상기 턴디쉬 내의 바닥면에서 제1 거리만큼 이격되도록 구비되되, 상기 지지부재의 높이는 상기 제1 거리에 비하여 더 길게 구비될 수 있다.
상기 슬래그 공급부 장착단계 (S1)는 턴디쉬 본체 내부에 슬래그 공급부를 장착하는 것으로, 고상 슬래그를 구비하는 수납부재와 상기 수납부재를 지지하는 지지부재를 턴디쉬 본체의 일측벽에 인접하도록 구비시킨다. 상기 위어 축조단계 (S2)에서는 슬래그 공급부에 인접하도록 위어를 축조하는 것을 포함한다. 이때, 상기 위어는 턴디쉬 본체의 일측벽과 대면하도록 구비되되 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에서 이격되도록 구비시킨다. 또한, 상기 위어는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에 이격되되 상기 지지부재의 높이보다 작은 간격으로 이격되도록 구비시킨다. 액적형성부 안착단계 (S3)는 상기 위어의 상부와 턴디쉬 본체의 일측벽을 이용하여 액적형성부를 안착시킨다. 상기 액적형성부는 슬래그 공급부의 상부에서 상기 수납부재에 일정 간격으로 이격되도록 구비시킨다. 상기 고청정 용강 제조방법은 상기 액적형성부 안착단계 (S3) 이후에 상기 턴디쉬를 예열하는 턴디쉬 예열단계 (S4)를 더 포함할 수 있다. 상기 턴디쉬 예열단계 (S4)에서는 턴디쉬 내에 구비되는 용강의 온도를 유지하기 위한 것으로, 상기 턴디쉬에 소정의 열을 가하여 턴디쉬의 온도를 높인다.
상기 턴디쉬 예열단계 (S4)에 이어서, 용강 공급단계 (S5)에서는 턴디쉬 본체 내부로 용강을 수강시킨다. 상기 용강 공급단계 (S5)에서 턴디쉬 내로 공급되는 용강은 상기 액적형성부를 통과하여 액적화되어 상기 슬래그 공급부로 낙하할 수 있다. 또한, 상기 고청정 용강 제조방법은 상기 용강 공급단계 (S5)의 이후에 순차적으로 상기 슬래그 공급부의 수납부재가 용해되는 수납부재 용해단계 (S6)와, 상기 수납부재에 수납된 고상 슬래그 용해단계가 용해되는 고상 슬래그 용해단계 (S7)를 더 포함할 수 있다. 상기, 수납부재 용해단계 (S6)에서 수납부재는 턴디쉬 내에 이미 구비되어 있으며, 상기 턴디쉬 예열단계 (S4)에서 턴디쉬로 가해지는 열에 의하여 1차적으로 열을 받고, 이어서 용강이 가진 현열 (sensible heat)에 의하여 추가로 열을 받음으로써 용해된다. 고상 슬래그 용해단계 (S7)는 상기 수납부재가 용해된 후에 상기 수납부재 내에 구비되는 고상 슬래그가 용해된다. 상기 고상 슬래그는 액적형성부 하부측에 위어와 턴디쉬 본체 일측벽 사이에서 용해되어, 상기 용강의 상부에 용융된 층으로 형성된다.
전술한 단계에 의하여 본 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬를 이용하여 용강을 연속주조할 수 있다. 이하에서는, 상기 턴디쉬 본체 내부에 구비되는 슬래그 공급부의 수납부재의 두께에 따른 수납부재의 용해시간 (표 1)과, 상기 수납부재에 구비되는 고상 슬래그의 입도에 따른 고상 슬래그의 용해시간 (표 2)를 검토하였다.
1. 슬래그 공급부의 수납부재의 두께에 따른 수납부재의 용해시간
수납부재의 두께 (mm) 수납부재의 용해시간 (초)
0.5 19
1 26
2 34
4 51
6 79
8 95
상기 표 1은 턴디쉬 본체 내부에 장착되는 슬래그 공급부에서 수납부재의 두께에 따른 상기 수납부재의 용해시간을 확인한 표이다. 상기 수납부재의 용해시간은 연주조업 시간단계를 기준으로 하여, 상기 수납부재가 용해될 때까지 소용되는 시간을 의미한다.
수납부재는 턴디쉬 본체 내부로 유입된 용강이, 위어의 하단부보다 높은 수위로 구비되었을 때 용해되어야 한다. 상기 시점보다 먼저 용해될 경우, 수납부재 내에 구비되는 고상 슬래그는 위어와 턴디쉬 본체의 바닥면 사이의 공간을 통하여 유출되므로, 상기 액적형성부의 하부에 구비될 수 없고 따라서 액적상태의 용강을 정련하는데 기여할 수 없다. 따라서, 상기 수납부재는 용강이 턴디쉬 본체 내로 소정의 수위를 갖도록 유입된 후 용해되는 것이 바람직하다. 표 1을 참조하면, 상기 수납부재의 용해시간은 수납부재의 두께에 비례한다. 연주조업에서 래들에서 턴디쉬 본체 내로 용강이 유입되어 상기 위어의 하단부까지 용강의 수위가 갖는데 소요되는 시간은 약 25초 내지 약 30초이고, 따라서 상기 수납부재의 두께는 1 mm 이상인 경우 이에 부합하여 고상 슬래그가 위어와 턴디쉬 본체의 바닥면 사이의 공간으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
반면, 상기 수납부재의 두께가 불필요하게 두꺼운 경우에는, 상기 수납부재를 용해시키는데 오랜 시간이 소용되고 따라서 고상 슬래그의 용해가 지체되므로 연주공정의 효율을 저하시킬 수 있다. 연주공정의 조업 초기단계에서는 용강은 턴디쉬 본체 내부에 용강이 소정의 수위를 갖도록 강한 유속으로 유입된다. 따라서, 상기 용강의 일부는 액적형성부의 상면부를 넘쳐 액적상태로 되지 않고, 위어의 후방으로 넘치게 된다. 이어서, 상기 용강이 소정의 수위로 구비된 경우에는 연주공정은 정상상태로 조업되고, 상기 용강은 거의 대부분이 액적형성부를 통과하여 액적상태로 된다. 따라서, 이 시점에서는 수납부재 및 고상 슬래그가 완전히 용해되어 상기 액적상태의 용강을 정련하게 된다. 상기 용강이 소정 수위로 구비되는데 소용되는 시간은 약 80초 내지 약 90초로, 수납부재의 두께가 6 mm를 초과하는 경우에는 고상 슬래그가 용해되지 않아 액적상태의 용강을 정련하는 데 문제가 될 수 있다. 따라서, 슬래그 공급부인 수납부재의 두께는 1 mm 이상 6 mm 이하인 것이 바람직하다.
2. 고상 슬래그의 입도에 따른 고상 슬래그의 용해시간
슬래그 투입방법 고상 슬래그 입도 고상 슬래그
용해시간 (초)
비교예 1 용강상부 직접투입 < 100 ㎛ 499
실시예 1 슬래그 공급부 < 10 ㎛ 22
실시예 2 슬래그 공급부 < 100 ㎛ 21
실시예 3 슬래그 공급부 < 1 mm 39
실시예 4 슬래그 공급부 < 10 mm 45
실시예 5 슬래그 공급부 < 30 mm 59
실시예 6 슬래그 공급부 < 50 mm 121
실시예 7 슬래그 공급부 < 100 mm 459
표 2에서는 턴디쉬 본체 내로 슬래그를 투입방법과, 고상 슬래그의 입도에 따른 고상 슬래그의 용해시간을 확인하였다. 고상 슬래그는 용강이 액적상태로 정련되는 시점에서 액적형성부 하부에 구비되는 용강 표면에 일정한 두께의 액상의 층으로써 구비되어야 한다.
비교예 1은 턴디쉬 본체 내에 슬래그 공급부를 구비하지 않고 상부에서 고상 슬래그를 투입한 것으로, 액적형성부의 하부에 일정한 공간으로 상기 고상 슬래그를 투입하였다. 비교예 1의 경우 고상 슬래그 용해시간은 499초로, 동일한 입도를 갖고 슬래그 공급부에 의한 실시예 2의 21초에 비하여 융해시간이 매우 오래 걸리는 것을 확인할 수 있었다. 상기 비교예 1의 경우, 고상 슬래그는 다수 액상화되어 용강 표면에 층을 형성하였으나, 일정한 공간을 지정하여 상부에서 투입하는 방식에 의하여 고상 슬래그가 고르게 퍼지지 못하고 어느 일측에 적층되었기 때문이다.
또한, 턴디쉬 본체 내부에 슬래그 공급부가 구비되어 있어, 상기 슬래그 공급부를 통하여 고상 슬래그를 구비시키는 경우인 실시예 1 내지 7은 비교예 1에 비하여 고상 슬래그의 용해시간이 크게 단축됨을 확인할 수 있었다.
한편, 슬래그 공급부를 이용하는 경우인 실시예 1 내지 7에서, 고상 슬래그의 입도에 따라 상기 고상 슬래그의 용해시간의 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 반면, 래들 등에서부터 턴디쉬 본체 내부로 용강이 유입한 후 약 80초 내지 약 90초에서 턴디쉬의 연속주조 조업이 정상상태를 유지하고, 따라서 용강이 액적상태로 정련이 본격화되므로, 이 시점에서는 고상 슬래그가 완전히 용해되어야만 최대의 정련효율을 얻을 수 있다. 따라서, 실시예 1 내지 7는 액적상태의 용강을 정련하는데 적절하게 사용될 수 있다.
반면, 실시예 1 및 2와 같이 약 25초 내지 약 30초 이전에 고상 슬래그가 완전히 용해되는 경우에는, 상기 수납부재의 두께에서 검토한 바와 같이 슬래그가 위어와 턴디쉬 본체의 바닥면 사이의 공간으로 유출될 수 있다. 또한, 상기 고상 슬래그를 구비하는 수납부재의 두께를 조절하여 이를 제어할 수도 있지만, 고상 슬래그의 입도가 작은 실시예 1 및 2의 경우에는 상기 고상 슬래그가 용강과 접촉한 즉시 상기 용강의 열에 의하여 용해되므로, 상기 고상 슬래그가 매우 짧은 시간 내에 용해될 수 있고 이에 의하여 용강은 열을 빼앗기게 되어 용강의 온도가 저하된다. 또한, 연속주조의 초기 조업에서는 턴디쉬의 온도도 용강의 온도에 비하여 매우 낮기 때문에 전체적으로 용강의 온도저하가 촉진되고, 또한 고상 슬래그에 의하여 용강의 온도가 추가로 저하되는 것은 조업 안정성에 불리하게 작용한다.
실시예 7과 같이, 고상 슬래그의 입도가 100 mm 미만인 경우에는 상기 고상 슬래그가 완전 용해되는데 소용되는 시간이 459초로 오래 걸리고, 또한 부분적으로 미용해된 부분이 존재하되 상기 미용해된 고상 슬래그는 분말로 넓게 퍼져 존재한다. 이와 같이, 미용해된 고상 슬래그는 액적상태의 용강의 낙하를 방해할 뿐 아니라, 용해된 슬래그의 내부에서 알갱이 상태로 존재하되 시간이 흐를수록 점차 크기가 작아진다. 물론, 상기 미용해된 고상 슬래그는 결국 시간이 지나면 용해되어 용강을 정련하는 데 사용될 수 있으나, 초기 미용해된 상태로 잔존하는 경우에 용강의 정련을 방해하여 문제가 될 수 있다. 따라서, 상기 고상 슬래그는 입도가 1 mm 내지 50 mm인 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬를 이용하여 액적상태의 용강을 정련하는 경우에는, 턴디쉬 예열에 사용되는 열을 이용하므로 용강으로부터 빼앗는 열이 감소되어 용강의 열손실을 방지할 수 있다. 또한, 용강을 액적화시키는 액적형성부의 액적홀을 막히지 않게 하고, 별도로 슬래그를 투입하는 공정이 생략되므로 공정효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 용강 20: 고상 슬래그
100: 턴디쉬 110: 턴디쉬 본체
120: 턴디쉬 커버 130: 슬래그 공급부
131: 수납부재 132: 지지부재
140: 위어 150: 액적형성부

Claims (16)

  1. 일측이 개구되어 용강이 수강되는 턴디쉬 본체;
    상기 턴디쉬 본체를 덮는 턴디쉬 커버;
    상기 턴디쉬 본체 내에 구비되고, 고상 슬래그를 수납하는 수납부재와 상기 수납부재의 하부에서 상기 수납부재를 지지하는 지지부재를 포함하는 슬래그 공급부;
    상기 슬래그 공급부에 인접하게 구비되는 하나 이상의 위어; 및
    상기 슬래그 공급부 위에서 상기 슬래그 공급부에 이격되어 구비되고, 상기 슬래그 공급부에 대면하는 면에 하나 이상의 액적홀을 구비하는 액적형성부;를 포함하되,
    상기 용강은 상기 액적홀을 통과하여 액적상태로 상기 슬래그 공급부를 향하여 낙하하며,
    상기 수납부재의 융점은 상기 턴디쉬의 예열온도보다 높고, 상기 턴디쉬 본체에 수강되는 용강의 융점보다 낮은 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고상 슬래그는 입도가 1 mm 내지 50 mm인 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위어는 상기 턴디쉬 본체의 일측벽과 대면하도록 구비되고, 상기 슬래그 공급부는 상기 턴디쉬 본체의 일측벽과 상기 위어 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위어는 상기 액적형성부를 지지하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위어는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에서 제1 거리만큼 이격되어 구비되고, 상기 지지부재는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에 장착되되 상기 지지부재의 높이는 제1 거리에 비하여 더 길게 구비되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재의 융점은 상기 턴디쉬 본체에 수강되는 용강의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수납부재는 내부에 공간부를 구비한 박스형태로, 상기 수납부재의 두께는 1 mm 내지 6 mm인 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  10. 삭제
  11. 용강을 액적화하여 정련하는 연속주조용 턴디쉬를 이용하여 용강을 제조하는 방법으로,
    상기 턴디쉬 내에 슬래그 공급부를 장착하는 슬래그 공급부 장착단계-상기 슬래그 공급부는 고상 슬래그를 수납하는 수납부재와 상기 수납부재의 하부에서 상기 수납부재를 지지하는 지지부재를 포함함-;
    상기 슬래그 공급부에서 이격되도록 상기 턴디쉬 내에 위어를 축조하는 위어 축조단계;
    상기 슬래그 공급부에 대면하는 면에 하나 이상의 액적홀을 구비하는 액적형성부를 상기 위어의 상부에 안착시켜 상기 액적형성부를 상기 슬래그 공급부 위에 구비시키는 액적형성부 안착단계; 및
    상기 턴디쉬 내에 용강을 공급하는 용강 공급단계;를 포함하되,
    상기 용강 공급단계에서 턴디쉬 내로 공급되는 용강은 상기 액적형성부를 통과하여 액적화되어 상기 슬래그 공급부로 낙하하며,
    상기 수납부재의 융점은 상기 턴디쉬의 예열온도보다 높고, 상기 턴디쉬 본체에 수강되는 용강의 융점보다 낮은 것을 특징으로 하는 고청정 용강 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 슬래그 공급부 장착단계에서 상기 지지부재는 상기 턴디쉬 내의 바닥면에 장착되고, 상기 위어 축조단계에서 상기 위어는 상기 턴디쉬 내의 바닥면에서 제1 거리만큼 이격되도록 구비되되, 상기 지지부재의 높이는 상기 제1 거리에 비하여 더 길게 구비되는 것을 특징으로 하는 고청정 용강 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 고청정 용강 제조방법은 상기 액적형성부 안착단계 이후에 상기 턴디쉬를 예열하는 턴디쉬 예열단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고청정 용강 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 고청정 용강 제조방법은 상기 용강 공급단계의 이후에 순차적으로 상기 슬래그 공급부의 수납부재가 용해되는 수납부재 용해단계와, 상기 수납부재에 수납된 고상 슬래그가 용해되는 고상 슬래그 용해단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고청정 용강 제조방법.
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