KR101394441B1

KR101394441B1 - 연속주조장치

Info

Publication number: KR101394441B1
Application number: KR1020120155461A
Authority: KR
Inventors: 김수원
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-05-13

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 연속주조장치는, 내부공간을 가지는 주형; 그리고 하단부가 상기 내부공간에 설치되어 상기 내부공간에 용강을 주입하는 침지노즐을 포함하되, 상기 주형의 단변을 따라 측정한 상기 침지노즐의 폭은 상기 침지노즐로부터 각각 상기 주형의 장변까지 이격거리를 합한 것보다 작다.

Description

연속주조장치{CONTINUOUS CASTING APPARATUS}

본 발명은 연속주조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉연코일에서 발생하는 결함을 저감할 수 있는 연속주조장치에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조장치는 제강로에서 생산되어 레이들로 이송된 용강을 턴디쉬에 받았다가 주형에 공급하여 일정한 크기의 주편을 연속 생산하는 설비로 이루어진다.

도 1은 연속주조장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 레이들 터렛트(Ladle Turret)(40)에 설치된 레이들(Ladle)(20)에 불순물 제거와 화학성분이 조정된 용강을 채우고 레이들(20)에 있는 용강을 원통형 내화벽돌로 된 노즐을 통하여 턴디쉬(Tundish)(30)에 부어진다. 턴디쉬(30)에 저장된 용강은 원통형 내화벽돌로 된 침지 노즐(32)을 통하여 주형(10)으로 주입되어 주형에 의해 대판상의 주편(Slab)으로 주조된다. 주형(10)은 내부에 냉각 기구가 구비되어 있기 때문에 용강이 유입되면서 1차 냉각되어 주형(10)의 단면에 대응하는 단면을 갖는 주편(50)이 주조된다.

주형(10) 내에는 주편(50)을 인출 안내하게 되는 더미바(60)가 주형(10)의 개방된 하부에 유입되어 있고 주형(10)에 유입된 최초의 용강은 더미바 헤드(70)의 요철부를 경계로 응고되어 이동궤도에 설치된 다수의 롤러(80)가 구동됨에 따라 더미바(60)가 응고된 주편(50)을 이끌고 냉각수가 분사되는 상하 롤러 사이를 이동하여 2차 냉각되어 주편이 제조된다.

용강의 주조 초기에는 더미바(60)에 의하여 응고된 주편(50)이 인출되나 일단 응고된 주편(50)이 이송 롤러(80) 사이를 통과하게 되면 그 후에는 더미바(60)의 역할은 필요 없게 된다. 따라서, 더미바(60)는 분리장치에 의하여 상부로 올라가고 연속적으로 주조된 주편(50)은 자동절단기(90)에 의하여 소정의 길이로 절단되고 테이블 롤러(82)에 의하여 집하장으로 이송된다.

주형(10)에 용강이 공급될 때, 주형(10)에는 용강 뿐만 아니라 부자재인 몰드 파우더도 공급되는데, 몰드 파우더는 주형(10)으로부터 용강을 인발시킬 때 상기 용강이 주형(10)에서 수월히 빠져나갈 수 있도록 윤활작용을 한다.

한국공개특허공보 1999-0057400호 1999.07.15.

본 발명의 목적은 냉연코일에서 발생하는 결함을 저감할 수 있는 연속주조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

상기 연속주조장치는 상기 용강의 상부에 몰드 파우더를 공급하는 공급노즐을 더 포함할 수 있다.

삭제

상기 몰드 파우더는 중량%로, CaO:31.09~34.56%, SiO2:30.89~34.29%, F:6.12~8.50%를 포함하며, 염기도가 0.92~1.08일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면 냉연코일에서 발생하는 결함을 저감할 수 있다.

도 1은 연속주조장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 주형 및 침지노즐을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 주형의 내부공간 및 침지노즐을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디프레션의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙라인 결함의 변화를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 2 내지 도 5를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 주형 및 침지노즐을 나타내는 도면이다. 주형(10)에 공급된 용강(12)을 1차 냉각시키기 위해 주형(10)의 각 변 내부에는 냉각수가 흐르는 도관(13)이 형성되며, 도관(13)의 양단에는 유입구(15)와 토출구(미도시)가 각각 형성되는바, 유입구(15)는 주형(10)의 상부 일측에 형성되며, 토출구는 주형(10)의 하부 일측에 형성된다. 냉매공급라인(15a)은 유입구(15)에 연결되며, 냉각수는 냉매공급라인(15a)을 통해 도관(13)에 공급된다. 유량조절기(15b)는 냉매공급라인(15a)에 설치되어 도관(13)에 공급되는 냉매의 유량을 조절한다. 밸브(15c)는 냉매공급라인(15a)에 설치되어 냉매공급라인(15a)을 개폐한다.

주형(10) 내부에 공급되는 몰드 파우더는, 주로 분말 혹은 과립상으로 용강(12)에 비해 비중이 가볍고 용융점이 낮아 주형(10)에서 용강(12)과 혼합되지 않고 용강의 최상층에 해당하는 용탕면에 위치하게 된다. 몰드 파우더는 아래와 같은 역할을 한다.

1) 용강 표면의 열차단에 의한 이상응고(deckel) 현상 방지

2) 용강의 산화 및 재산화 방지

3) 용강 표면으로 떠오르는 비금속 개재물의 신속한 흡수

4) 응고쉘(shell)과 주형(mold) 사이의 원활한 윤활작용

5) 주편과 몰드 사이의 최적 열전달속도 유지

용탕면에 위치하는 몰드 파우더는 용강(12)에 의해 녹으면서 순차적으로 액상층(21), 소결층(반용융층)(23) 및 분말층(25)을 형성하며, 이들을 통틀어 슬래그풀이라고 한다. 분말층(25)과 소결층(23)은 위에 언급한 1),2)의 역할을 하며, 액상층(21)은 3),4),5)의 역할을 한다.

분말 혹은 과립상의 몰드 파우더는 용해된 후 일부가 주형 내부에 흐르는 냉각수와 열 교환하여 주형(10)의 내측벽에서 다시 응고되어 고상의 슬래그 필름(27)을 형성하고, 슬래그 필름(27)과 응고쉘(11) 사이로 액상층(21)의 용해된 몰드 파우더가 유입되면서 용강(12)과 주형(10) 사이의 열전달을 제어하고 윤활작용을 향상시킨다.

이때, 용해된 몰드 파우더가 유입하는 슬래그 필름(27)과 응고쉘(11) 사이로 주형(10)의 내측을 향해 성장하는 슬래그 베어(29)를 형성하게 되는바, 슬래그 베어(29)는 슬래그 필름(27)과 응고쉘(11) 사이의 액상층(21)으로 유입되는 몰드 파우더의 유입량을 제어한다.

한편, 오스테나이트 스테인레스에서 304강은 범용 및 일반강으로 생산되어 내식성, 내열성, 기계적 성질이 우수하여 주방용품, 가정용품, 건축자재 등에 사용되는데, 연속주조로 제조되는 오스테나이트계 스테인레스의 304강은 몰드파우더의 탄소가 적절하게 제어되지 않을 경우, 블랙밴드성 결함이 냉연코일에서 다발하여 이를 해결하기 위해 냉연공정에서 추가로 CG처리를 하고 있다.

오스테나이트 스테인레스에서 304강용 몰드파우더의 종래 기술은 염기도를 높이고 탄소첨가 발열 반응에 의해서 몰드파우더 용융속도를 제어하여 δ-Fe(델타페라이트)에서 γ-Fe(감마페라이트)의 포정반응으로 인한 수축으로 생성된 디프레션이 저감된다는 보고가 있다. 하지만, 몰드파우더에서 첨가된 탄소가 주편에 혼입되어 결국 냉연코일에서 블랙라인 결함으로 나타나는데 거의 주조초기에 발생한다. 이를 해결하기 위해 냉연공정에서 CG처리하는데 많은 비용이 들고 있는 데다가 실수율이 크게 저하하여 디프레션과 블랙라인 결함을 동시에 저감시키는 방안이 시급하다.

도 3은 도 1에 도시한 주형의 내부공간 및 침지노즐을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 침지노즐(32)은 주형(10)의 내부공간 중앙에 설치되며, 주형(10)의 장변 상하부로부터 이격설치된다. 즉, 침지노즐(32)은 주형(10)의 장변 상부로부터 기설정된 거리(a1) 만큼 이격되며, 주형(10)의 장변 하부로부터 기설정된 거리(a2) 만큼 이격된다. 이때, 침지노즐(32)의 폭(b)과 상부이격거리(a1) 및 하부이격거리(a2)는 아래와 같은 관계를 만족한다. 즉, 침지노즐(32)의 폭(b)은 내부공간의 단변 크기의 50% 미만이다.

또한, 공급노즐(100)은 주형(10)의 내부공간에 몰드 파우더를 공급하며, 공급노즐(100)은 주형(10)의 장변과 나란한 방향을 따라 이동할 수 있다.

오스테나이트계 스테인레스 연속주조에 있어서, 침지노즐(32) 부근의 높은 온도에 의해 불완전한 몰드 슬래그의 혼입에 따른 불균일로 인해 침지노즐(32) 부분에서 주로 디프레션이 발생한다. 이 점에 착안하여 침지노즐(32)의 폭(b)과 상부이격거리(a1) 및 하부이격거리(a2)를 조절하여 디프레션 발생률을 검증하였다.

도 4에 도시한 바와 같이,상부이격거리(a1)과 하부이격거리(a2)의 합이 침지노즐(32)의 폭(b)보다 클 경우 디프레션이 급격히 감소함을 알 수 있다.

이밖에, 몰드파우더의 조성을 통해 블랙라인 결함을 저감할 수 있음을 실험을 통해 확인하였다. 아래 표는 몰드 파우더의 조성을 나타낸다. 아래 표는 몰드 파우더의 주요 조성을 나타내며, 이밖에, MgO, Al2O3, TiO2, Fe2O3, MnO2, P2O5, Na2O, K2O 등이 포함될 수 있다. 몰드 파우더의 나머지 조성은 공지된 내용이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

성분(wt%)	SiO2	CaO	F	염기도
종래예	29.63	35.43	8.94	1.20
발명예	32.54	32.56	6.34	1.00

위 조성에서 불소(F)는 점도를 저하시키는 바, 앞서 설명한 바와 같이, 탄소의 주편혼입으로 인해 불랙라인 결함이 발생하므로, 불소의 조성을 낮추어 점도를 증가시킨다. 또한, CaO와 SiO2의 양을 조절하여 염기도를 낮춤으로써 블랙라인 결함을 저감할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙라인 결함의 변화를 나타내는 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 불소 및 염기도를 조절함으로써 블랙라인 결함이 저감된 것을 확인할 수 있다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

10 : 주형 11 : 응고쉘
12 : 용강 13 : 도관
15 : 유입구 20 : 레이들
21 : 액상층 23 : 소결층
25 : 분말층 29 : 슬래그 베어
30 : 턴디쉬 32 : 침지노즐
40 : 레이들 터렛 50 : 주편
60 : 더미바 70 : 더미바 헤드
90 : 자동절단기

Claims

내부공간을 가지며, 서로 나란한 장변 및 단변을 가지는 직육면체 형상의 주형; 및
하단부가 상기 내부공간에 설치되어 상기 내부공간에 용강을 주입하는 침지노즐을 포함하되,
상기 주형의 단변을 따라 측정한 상기 침지노즐의 폭은 상기 침지노즐로부터 각각 상기 주형의 장변까지 이격거리를 합한 것보다 작은 연속주조장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 연속주조장치는 상기 용강의 상부에 몰드 파우더를 공급하는 공급노즐을 더 포함하는 연속주조장치.
제3항에 있어서,
상기 몰드 파우더는 중량%로, CaO:31.09~34.56%, SiO2:30.89~34.29%, F:6.12~8.50%를 포함하며, 염기도가 0.92~1.08인 연속주조장치.