KR101684382B1 - 고청정도 강 주편의 제조 방법 및 턴디시 - Google Patents

Abstract

벽부와, 벽부의 상단부에 수평 방향으로 돌출된 처마 형상부를 갖는 둑을 설치한 턴디시를 이용하여, 용강 중의 개재물의 부상 분리를 종래와 비교하여 확실하고 또한 유효하게 행한다. 용강 주입부(5)와 용강 유출구(6)와의 사이에, 용강 주입부를 네방향으로부터 둘러싸고 상방으로 신장되는 벽부(8)와, 벽부의 상단부에 수평 방향으로 돌출된 처마 형상부(9)를 갖고, 절결(12)을 1개소 이상 갖는 둑(7)을 설치한 턴디시(1)를 이용하여, 둑의 높이 h, 상부 개구부 면적 S, 처마 형상부의 선단부에서 턴디시 단변면까지의 거리 L, 처마 형상부의 선단부에서 턴디시 장변면까지의 거리 W에 대하여, 용강탕면 높이 H 및 턴디시로의 용강 주입 유량 Q가, 하기의 (1)식을 만족하는 범위 내로서 강 주편(14)을 연속 주조한다.

Description

고청정도 강 주편의 제조 방법 및 턴디시{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH-PURITY STEEL CASTING, AND TUNDISH}

본 발명은, 턴디시(tundish)에 있어서, 탈산 생성물 등의 산화물계 비금속 개재물(inclusion)의 부상 분리(flotation separation)를 촉진시켜 용강의 청정성을 높이고, 이에 따라 고(高)청정도 강 주편(cast piece)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 그리고 또한, 탈산 생성물 등의 산화물계 비금속 개재물의 턴디시 내에서의 부상 분리를 촉진시켜 용강의 청정성을 높일 수 있는 연속 주조용 턴디시에 관한 것이다.

강의 연속 주조에서는, 레이들(ladle) 내의 용강을 일단 턴디시에 주입하고, 턴디시 내에 소정량의 용강을 체류시킨 상태에서, 턴디시로부터 주형(mold) 내에 용강을 주입하여 주편을 제조하고 있다. 턴디시는, 복수 히트의 연속 주조를 계속할 때의 레이들 교환시의 용강의 공급 기능 및, 복수의 주형으로의 용강의 분배 기능을 갖고 있다. 또한, 턴디시 내에 소정량의 용강을 체류시킴으로써, 턴디시로부터 주형으로의 용강 유출량이 정밀도 좋게 제어되고, 나아가서는, 용강 중에 현탁하는 탈산 생성물 등의 산화물계 비금속 개재물(이하, 단순히 「개재물」이라고 기재함)의 부상 분리가 촉진되는 등의 기능도 갖고 있다. 특히, 최근의 고품질의 철강 재료의 요구로부터, 턴디시에 있어서 개재물을 효율적으로 부상 분리하는 기술이 널리 행해지고 있다.

턴디시에 있어서의 개재물의 부상 분리 방법은, 턴디시 내에 둑을 설치하여, 둑에 의해 용강의 유동을 제어하는 방법이 일반적이다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 하부에 관통공을 갖고, 턴디시의 저부(bottom)로부터 턴디시 내의 용강 탕면 상에까지 신장되는 둑을, 레이들로부터의 용강의 주입 부위를 사이에 끼워 턴디시 내의 2개소에 마주하게 배치하고, 턴디시 내를 수강 영역(steel receiving zone)과 강 준정지(virtually calm steel zone) 영역으로 분리하고, 강 준정지 영역에서의 개재물의 부상 분리를 목적으로 하는 턴디시가 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 턴디시의 저부에 접하는 2개의 관통공을 갖는 둑에 의해 턴디시 내를 수강측과 출강(steel discharge)측으로 분리하고, 또한, 상기 둑의 하류측에 댐 형상의 둑(하둑이라고 함)을 배치하고, 또한, 턴디시의 장변 길이 L과 단변 길이 W와의 비 L/W를 2∼7, 수강측의 용적 비율을 전체의 10∼40％로 하는 턴디시가 개시되어 있다.

특허문헌 3에는, 턴디시 내를 둑에 의해 나누고, 이 둑에, 도중에 하향으로 변화하게 한 용강 유로를 형성하고, 이 용강 유로 내에 가스를 취입하여 턴디시 내에서 개재물을 제거하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 4에는, 내열성 조성물로 형성되는 턴디시 충돌 패드로서, 당해 패드가 충돌면을 구비한 베이스와, 당해 베이스로부터 상방으로 신장되고 또한 상기 용융 금속의 흐름을 받아 들이기 위한 상측 개구부를 구비한 내부 공간을 완전하게 둘러싸는 무단(無端)의 외측 측벽부를 갖고, 상기 외측 측벽부가 상기 개구부로 향하여 내방으로 또한 상방으로 신장되는 적어도 제1 부분을 구비한 환상(環狀)의 내면을 포함하는 턴디시 충돌 패드가 개시되어 있다.

특허문헌 4의 기술을 개선하는 기술도 제안되어 있는데, 특허문헌 5에는, 레이들로부터 주입되는 용융 금속류(molten metal flow)가 턴디시 저부에 충돌하는 부분에 설치되는, 턴디시 내 용융 금속의 유동 제어 패드로서, 용융 금속류의 충돌부를 둘러싸고 턴디시의 저부로부터 상방으로 신장되는 벽부와, 당해 벽부의 상단부위로부터 벽부의 둘레의 중심으로 향하여 신장되는 처마 형상부를 갖고, 턴디시의 장변면과 대향하는 측의 벽부에, 절결(notch)을 갖는 유동 제어 패드가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 6에는, 특허문헌 4의 충돌 패드는 일체 구조의 내화물인 점에서, 충돌 패드를 대신하여 둑으로 하기 위해, 레이들로부터 턴디시로의 용융 금속류에 상대하여 턴디시의 저부로부터 상방으로 신장되는 벽부와, 당해 벽부의 상단부위로부터 용융 금속류로 향하여 신장되는 처마 형상부를 갖는 유동 제어용 둑으로서, 상기 벽부의 높이 h 및 처마 형상부의 폭 d가, 0.1≤d/h≤1.0이 되는 관계식을 만족하는 둑이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 7에는, 레이들로부터 턴디시로의 용강류가 턴디시 저부에 충돌하는 부분에, 당해 용강류의 충돌부를 둘러싸고 턴디시의 저부로부터 상방으로 신장되는 벽부와, 당해 벽부의 상단부위로부터 벽부의 둘레 중심으로 향하여 신장되는 처마 형상부를 갖는 유동 제어 패드가 배치된 턴디시를 이용하여, 용강 주입 속도 q(㎥/min)와, 처마 형상부를 제외한 유동 제어 패드 상면의 면적 A1(㎡)과, 유동 제어 패드 저면의 면적 A2(㎡)가, 0.5＜(q/A2)×(A1/A2)＜5.0이 되는 관계식을 만족하는 조건으로 연속 주조하는 고청정강 주편의 제조 방법이 개시되어 있다.

일본공개특허공보 소53-6231호 일본공개특허공보 평10-216909호 일본공개특허공보 2005-957호 일본공표특허공보 평9-505242호 일본공개특허공보 2004-1077호 일본공개특허공보 2004-98066호 일본공개특허공보 2004-154803호

특허문헌 1∼7에 의해, 턴디시에 있어서의 개재물의 부상 분리는 대폭으로 개선되고, 둑을 설치하지 않는 경우와 비교하여 용강의 청정성은 대폭으로 향상했다. 특히, 특허문헌 4∼7에서는, 「개구부로 향하여 내방으로 또한 상방으로 신장되는 환상의 내면」, 또는, 「벽부의 상단부위로부터 벽부의 둘레의 중심으로 향하여 신장되는 처마 형상부」에 의해, 레이들로부터 턴디시로의 용강 주입류는 용강의 주입 부위측으로 되돌아오도록 교반됨으로써, 용강 주입류가 감속되고, 그 결과, 턴디시 내에서의 단락류(short-circuit flow) 및 고속류(rapid flow)가 해소되어, 개재물의 부상 분리에 기여하고 있다. 상기 단락류 및 상기 고속류는, 턴디시 내에서의 개재물의 부상 분리를 저해하는 것으로 알려져 있다.

그러나, 특허문헌 4∼7에 있어서도, 아직도 개선의 여지가 있다. 즉, 특허문헌 6을 예로 들면, 둑 높이, 둑의 상부 개구부 면적, 처마부에서 턴디시 단변면 및 장변면까지의 거리 등이, 턴디시 내의 용강탕면 높이 및 레이들로부터 턴디시로의 용강 주입 유량에 따른 적절한 형상이 아닌 경우에는, 레이들로부터의 용강 주입류를 균일하게 감속하지 못하여, 즉, 둑의 효과를 충분히 얻지 못하여, 턴디시 내에서의 개재물의 부상 분리의 촉진은 기대할 수 없다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 턴디시의 용강 주입부와 용강 유출구와의 사이에, 턴디시 저부로부터 상방으로 신장되는 벽부와, 당해 벽부의 상단부에 상기 용강 주입부측을 향하여 수평 방향으로 돌출된 처마 형상부를 갖는 둑을 설치한 턴디시를 이용하여 연속 주조함에 있어서, 턴디시 내에 있어서, 개재물의 부상 분리를 종래와 비교하여 확실하고 또한 유효하게 행할 수 있으며, 이에 따라, 개재물 기인의 제품 결함을 대폭으로 저감할 수 있는, 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 상기 벽부와 상기 처마 형상부를 갖는 둑을 설치한 턴디시를 이용하여 연속 주조함에 있어서, 개재물의 부상을 촉진시켜 종래보다도 용강의 청정성을 높일 수 있는 연속 주조용 턴디시를 제공하는 것이며, 나아가서는, 턴디시 내에 있어서, 개재물의 부상 분리를 종래와 비교하여 확실하고 또한 유효하게 행할 수 있으며, 이에 따라, 개재물 기인의 제품 결함을 대폭으로 저감할 수 있는, 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1] 레이들로부터의 용강 주입류가 턴디시 저부에 충돌하는 용강 주입부와 턴디시로부터 주형으로의 용강 유출구와의 사이에, 상기 용강 주입부를 네방향으로부터 둘러싸고 턴디시의 저부로부터 상방으로 신장되는 벽부와, 당해 벽부의 상단부에 상기 용강 주입부측을 향하여 수평 방향으로 돌출된 처마 형상부를 갖는 둑으로서, 상기 벽부 및 상기 처마 형상부에는, 상기 벽부로부터 상기 처마 형상부에 걸쳐 연속된 절결이 1개소 이상 설치되어 있는 둑이 설치된 연속 주조용 턴디시를 이용하여, 탈산된 용강을, 레이들로부터 일단 턴디시에 주입하고, 이어서, 턴디시로부터 주형에 주입하여 강 주편을 연속 주조함에 있어서, 상기 둑의 둑 높이, 상기 둑의 상부 개구부 면적, 상기 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 단변면까지의 거리, 상기 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 장변면까지의 거리, 턴디시 내의 용강 탕면 높이 및, 레이들로부터 턴디시로의 용강 주입 유량이, 하기의 (1)식을 만족하는 범위 내로서 강 주편을 연속 주조하는, 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법:

단, (1)식에 있어서, H는, 턴디시 내의 용강 탕면 높이(m), h는, 둑 높이(m), S는, 처마 형상부를 갖는 둑의 상부 개구부 면적(㎡), ρ는 용강 밀도(톤/㎥), Q는, 레이들로부터 턴디시로의 용강의 주입 유량(톤/min), L은, 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 단변면까지의 거리(m), W는, 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 장변면까지의 거리(m)이다.

[2] 상기 벽부로 둘러싸이는 둑의 내부 공간은 직사각형이며, 당해 직사각형의 턴디시 장변 방향의 길이(L': 단위 m)와 턴디시 단변 방향의 길이(W': 단위 m)와의 비(L'/W')가 0.3∼4.0인, 상기 [1]에 기재된 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법.

[3] 턴디시 내의 용강의 최대 표면 유속(Ve)이 0.10∼0.50m/s인, 상기 [1] 또는 상기 [2]에 기재된 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법.

[4] 상기 처마 형상부의 상부에는, 불활성 가스를 분출시키는 가스 취입부가 설치되고, 또한, 상기 벽부에는, 상기 가스 취입부에 불활성 가스를 공급하는 가스 도입관이 설치되어 있고, 상기 가스 취입부로부터, 하기의 (2)식을 만족하는 가스 유량으로 턴디시 내의 용강에 불활성 가스를 취입하는, 상기 [1] 내지 상기 [3] 중 어느 한 항에 기재된 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법:

단, (2)식에 있어서, R은, 가스 취입부로부터 취입하는, 가스 취입부 단위 면적당의 불활성 가스 유량(NL/(s×㎡)); 여기서 NL은 노멀리터(normal liter), s는 초(second)를 의미함.

[5] 레이들로부터의 용강 주입류가 턴디시 저부에 충돌하는 용강 주입부와 턴디시로부터 주형으로의 용강 유출구와의 사이에, 상기 용강 주입부를 네방향으로부터 둘러싸고 턴디시의 저부로부터 상방으로 신장되는 벽부와, 당해 벽부의 상단부에 상기 용강 주입부측을 향하여 수평 방향으로 돌출된 처마 형상부를 갖는 둑으로서, 상기 벽부 및 상기 처마 형상부에는, 상기 벽부로부터 상기 처마 형상부에 걸쳐 연속된 절결이 1개소 이상 설치되고, 상기 처마 형상부의 상부에는, 불활성 가스를 분출시키는 가스 취입부가 설치되고, 또한, 상기 벽부에는, 상기 가스 취입부에 불활성 가스를 공급하는 가스 도입관이 설치되어 있는 둑이 설치된 연속 주조용 턴디시.

[6] 상기 [5]에 기재된 연속 주조용 턴디시를 사용하여, 상기 가스 취입부로부터, 하기의 (2)식을 만족하는 가스 유량으로 턴디시 내의 용강에 불활성 가스를 취입하면서, 탈산된 용강을, 레이들로부터 턴디시에 주입하고, 이어서, 턴디시로부터 주형에 주입하여 강 주편을 연속 주조하는, 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법:

단, (2)식에 있어서, R은, 가스 취입부로부터 취입하는, 가스 취입부 단위 면적당의 불활성 가스 유량(NL/(s×㎡))이다.

[7] 상기 용강 주입부를 둘러싸는 네방향의 모든 처마 형상부로부터 불활성 가스를 취입하는, 상기 [6]에 기재된 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법.

상기 [1]의 본 발명에 의하면, 처마 형상부를 갖는 둑의 형상 및 설치 위치를 주조 조건에 기초하여 최적화하고, 또한, 이 둑의 형상 및 설치 위치에 따라서, 턴디시 내의 용강 탕면 높이 및 레이들로부터 턴디시로의 용강의 주입 유량을 소정의 범위로 제어하기 때문에, 턴디시에 있어서의 개재물의 부상 분리가 촉진되어, 주형에 주입되는 용강의 청정성을 높일 수 있다. 그 결과, 연속 주조되는 강 주편의 청정도가 향상되어, 개재물 기인의 제품 결함을 대폭으로 저감하는 것이 실현된다.

또한, 상기 [5]의 본 발명에 의하면, 처마 형상부의 상부로부터 불활성 가스를 취입하기 때문에, 둑으로부터의 용강의 상승류만으로는 용강으로부터 분리되기 어려운 미세한 개재물의 부상을 촉진할 수 있다. 이에 따라, 종래와 비교하여 턴디시에 있어서의 개재물의 부상 분리가 촉진되고, 그 결과, 주형에 주입되는 용강의 청정성이 높아져, 연속 주조되는 강 주편의 청정도가 향상되어, 개재물 기인의 제품 결함을 대폭으로 저감하는 것이 실현된다.

도 1은 본 발명에서 사용하는 연속 주조 설비 중 하나의 예인 턴디시 및 이 턴디시의 하방에 배치되는 주형을 나타내는 정면 단면 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 턴디시의 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 턴디시의 측면도이다.
도 4는 본 발명에서 사용하는 연속 주조 설비의 다른 예인 턴디시 및 이 턴디시의 하방에 배치되는 주형을 나타내는 정면 단면 개략도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 턴디시의 평면도이다.
도 6은 도 4에 나타내는 턴디시의 측면도이다.
도 7은 처마 형상부에서의 가스 취입부의 설치 위치를 변경한 턴디시의 예를 나타내는 평면도이다.
도 8은 처마 형상부에서의 가스 취입부의 설치 위치를 변경한 턴디시의 다른 예를 나타내는 편면도이다.
도 9는 강판에서의 개재물 기인의 결함의 발생 밀도에 미치는 (3)식에 의해 산출되는 값의 영향을 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 강판에서의 개재물 기인의 결함의 발생 밀도에 미치는 직사각형의 둑 내부 공간의 변길이 비(L'/W')의 영향을 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은 강판에서의 개재물 기인의 결함의 발생 밀도에 미치는 턴디시 내 용강의 최대 표면 유속의 영향을 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 턴디시 내의 용강 중에 취입하는 아르곤 가스 유량과 주조 후의 슬래브 주편 중의 개재물 개수 밀도와의 관계를 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 아르곤 가스의 취입 위치와 주조 후의 슬래브 주편 중의 개재물 개수 밀도와의 관계를 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는 실시예 1에 있어서의 주편에서의 개재물 수의 조사 결과를, 본 발명예, 비교예, 종래예로 대비하여 나타내는 도면이다.
도 15는 실시예 2에 있어서의 주편에서의 개재물 수의 조사 결과를, 본 발명예, 비교예, 종래예로 대비하여 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1은, 본 발명에서 사용하는 연속 주조 설비 중 하나의 예인 턴디시 및 이 턴디시의 하방에 배치되는 주형을 나타내는 정면 단면 개략도, 도 2는, 도 1에 나타내는 턴디시의 평면도, 도 3은, 도 1에 나타내는 턴디시의 측면도이다.

도 1∼도 3에 있어서, 부호 1은 턴디시, 2는 주형, 3은 레이들(도시하지 않음)의 저부에 부착된 롱 노즐, 4는 턴디시(1)의 저부에 부착된 침지 노즐이다. 미리, 알루미늄, 규소, 티탄, 망간 등의 탈산재로 탈산되어, 레이들 내에 수용된 용강(13)이 롱 노즐(3)을 통하여 턴디시(1)에 주입되면서, 턴디시 내에 소정량의 용강(13)을 체류시킨 상태에서, 턴디시 내의 용강(13)이 침지 노즐(4)을 통하여 주형(2)에 주입되고 있다. 주형 내에 주입된 용강(13)은 주형(2)에 의해 냉각되어, 강 주편(14)이 제조되고 있다. 이들 도면은, 2대의 주형(2)으로, 2조(line)(2스트랜드)의 슬래브 주편을 연속 주조하는 도면이다.

턴디시(1)에는, 도 1∼3에 나타내는 바와 같이, 레이들(도시하지 않음)로부터 롱 노즐(3)을 통하여 턴디시(1)에 주입되는 용강 주입류가 턴디시(1)의 저부에 충돌하는 위치인 용강 주입부(5)와, 턴디시(1)로부터 주형(2)으로의 용강 유출구(6)와의 사이에, 둑(7)이 배치되어 있다. 둑(7)은, 턴디시(1)의 저부로부터 연직 방향 상방으로 신장되는 벽부(8)와, 벽부(8)의 상단부에 용강 주입부측을 향하여 수평 방향으로 돌출된 처마 형상부(9)를 갖고 있다. 이 벽부(8)의 수평면으로의 투영 외형 및 투영 내형은 직사각형이다. 둑(7)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 벽부(8)의 용강 주입부측의 면과, 처마 형상부(9)의 하면측의 면이, 원호에 의해 매끄럽게 연결된 형상으로 되어 있지만, 벽부(8)의 용강 주입부측의 면과, 처마 형상부(9)의 하면측의 면이, 직교하는 형상이라도 상관없다.

둑(7)은, 용강 주입부(5)를 사방으로 둘러싸도록, 턴디시(1)의 장변면측에도 배치되어 있다. 즉, 용강 주입부(5)는, 수평면으로의 투영 외형 및 투영 내형이 정방형 혹은 장방형인 둑(7)에 의해 네방향으로 둘러싸여 있다. 단, 둑(7)에는, 벽부(8)로부터 처마 형상부(9)에 걸쳐 연속하는 절결(12)이 적어도 1개소는 설치되어 있다. 즉, 주조 종료시에는, 둑(7)으로 둘러싸이는 내부 공간 내의 용강(13)이, 절결(12)을 지나, 용강 유출구(6)를 향하여 배출되도록 구성되어 있다.

도 1∼도 3에 나타내는 턴디시(1)에서는, 2개소에 절결(12)이 배치되어 있지만, 1개소 또는 3개소 이상이라도 상관없다. 또한, 도 2에서는, 절결(12)이 턴디시(1)의 장변면측에 설치되어 있지만, 절결(12)의 설치 위치는 턴디시(1)의 장변면측에 한정할 필요는 없고, 턴디시(1)의 단변면측을 향한 면에 설치해도 상관없다. 단, 절결(12)이 턴디시(1)의 단변측을 향한 면에 설치되는 경우에는, 절결(12)을 통과한 용강(13)에 의해, 용강 유출구(6)를 향하는 단락류가 형성되어 개재물의 부상이 손상될 우려가 있기 때문에, 절결(12)은 턴디시(1)의 장변면측에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 단락류란, 용강 주입부(5)에 주입된 용강(13)이, 턴디시 내에서 퍼지지 않고, 즉 확산되지 않고, 미세한 유속으로, 용강 주입부(5)로부터 용강 유출구(6)를 향하여 흐르는 용강류이다.

도 4는, 본 발명에서 사용하는 연속 주조 설비의 다른 예인 턴디시 및 이 턴디시의 하방에 배치되는 주형을 나타내는 정면 단면 개략도, 도 5는, 도 4에 나타내는 턴디시의 평면도, 도 6은, 도 4에 나타내는 턴디시의 측면도이다.

도 4에 나타내는 턴디시(1)는, 전술한 도 1에 나타내는 턴디시(1)와 유사하며, 상이한 점은, 도 4에 나타내는 턴디시(1)에서는, 처마 형상부(9)의 상부에 가스 취입부(10)가 설치되어 있는 점이며, 그 외의 점은, 도 1에 나타내는 턴디시(1)와 동일하다.

즉, 도 4에 나타내는 턴디시(1)에서는, 벽부(8) 및 처마 형상부(9)의 내부에, 가스 도입관(11)이 설치되어 있고, 이 가스 도입관(11)의 상단은, 처마 형상부(9)의 상부에 배치된, 예를 들면 다공성질의 벽돌로 이루어지는 가스 취입부(10)에 접속되어 있다. 즉, 가스 도입관(11)을 통하여 턴디시(1)의 외측으로부터 공급되는 아르곤 가스 등의 불활성 가스가, 가스 취입부(10)로부터 턴디시(1)의 내부 공간에 분출하도록 구성되어 있다.

이 경우, 가스 도입관(11)은 금속관이나 내화물관을 이용하여 구성해도 좋지만, 내화물제의 벽부(8) 및 처마 형상부(9)에, 미세한 절삭공이나 관통공 등을 관통하는 것만으로도 상관없다. 또한, 가스 취입부(10)는 다공성질의 벽돌로 할 필요는 없고, 다수의 미세한 관통공을 갖는 벽돌이라도 좋다. 또한, 도 4∼도 6에서는, 가스 취입부(10)가 처마 형상부(9)의 상부의 일부분에 배치되어 있지만, 처마 형상부(9)의 상부의 전체면에 가스 취입부(10)를 배치해도 좋다. 가스 도입관(11)은, 예를 들면, 턴디시(1)의 저부 철피(도시하지 않음)를 관통하는 가스 공급관(도시하지 않음)과 접속되는 등으로 하여, 불활성 가스를 공급 가능하게 구성되어 있다.

또한, 도 4∼도 6에서는, 용강 주입부(5)를 사방으로 둘러싸도록, 용강 주입부(5)를 둘러싸는 처마 형상부(9)의 모든 위치에 가스 취입부(10)가 배치되어 있지만, 용강 주입부(5)를 둘러싸는 모든 처마 형상부(9)에 가스 취입부(10)를 배치하여 불활성 가스를 취입할 필요는 없다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 처마 형상부(9)의 턴디시(1)의 장변면과 직교하는 면으로부터 취입하는 것만으로도, 또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 처마 형상부(9)의 턴디시(1)의 장변면을 따른 면으로부터 취입하는 것만으로도 좋다. 본 발명에서는, 도 4∼도 6에 나타내는, 용강 주입부(5)를 둘러싸는 모든 처마 형상부(9)로부터 취입하는 방법을 「네방향 취입」, 도 7에 나타내는, 턴디시(1)의 장변면과 직교하는 면으로부터 취입하는 방법을 「장변면 직교 취입」, 도 8에 나타내는, 턴디시(1)의 장변면을 따른 면으로부터 취입하는 방법을 「장변면 평행 취입」이라고 부른다.

도 4에 나타내는 턴디시(1)를 사용하는 경우에는, 가스 취입부(10)로부터 아르곤 가스나 헬륨 가스 등의 불활성 가스(＝희가스)를 용강 중에 취입하면서, 롱 노즐(3)을 통하여 레이들 내의 용강(13)을 턴디시(1)에 주입하고, 이어서, 턴디시 내의 용강(13)을 주형(2)에 주입하여 강 주편(14)을 연속 주조한다.

도 1 및 도 4에 나타내는 턴디시(1)를 이용한 연속 주조 조업에 있어서는, 롱 노즐(3)을 통하여 용강 주입부(5)에 주입된 용강(13)은, 용강 주입부(5)에 충돌한 후, 용강 주입류의 낙하 에너지에 의해 턴디시(1)의 저면을 따라 사방을 향하여 흐른다. 이 흐름은, 둑(7)의 벽부(8)에 충돌하여 상향 방향이 되고, 또한, 둑(7)의 상단부의 처마 형상부(9)에 의해 용강 주입부(5)를 향한 흐름이 된다. 이 용강 주입부(5)를 향한, 사방으로부터 오는 흐름은, 서로 충돌하며, 운동 에너지를 소비하여 감속한다. 즉, 둑(7)에 의해, 롱 노즐(3)을 통하여 주입된 고속의 용강류는 대폭으로 감속됨과 동시에, 턴디시 내의 용강류가 균일화된다. 이에 따라, 턴디시 내에서의 단락류 및 고속류가 해소되고, 이들 흐름에 수반하여 용강 유출구(6)로부터 주형(2)으로 유출하는 개재물이 감소한다. 즉, 턴디시(1)에 있어서의 개재물의 부상 분리가 촉진된다.

단, 이 둑(7)에 의한 작용·효과를 얻기 위해서는, 둑(7)의 형상을 주조 조건에 따라서 최적화함과 동시에, 둑(7)의 형상에 따른 용강탕면 높이에 턴디시 내 용강탕면 높이를 유지함과 함께, 둑(7)의 형상에 따른 유량으로 용강(13)을 턴디시(1)에 주입할 필요가 있다.

본 발명자들은, 둑(7)을 배치한 턴디시(1)에 있어서, 둑(7)의 둑 높이, 둑(7)의 상부 개구부 면적, 처마 형상부(9)의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 단변면까지의 거리, 처마 형상부(9)의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 장변면까지의 거리, 턴디시 내의 용강탕면 높이, 레이들로부터 턴디시(1)로의 용강(13)의 주입 유량으로 이루어지는 6개의 요인의 강 주편(14)의 청정화에 미치는 영향을 조사했다. 그 결과, 이하의 것을 알 수 있었다.

즉, 먼저, 턴디시 내의 용강탕면 높이 및 레이들로부터 턴디시(1)로의 용강(13)의 주입 유량에 따라서 둑(7)의 형상 및 설치 위치를 결정하고, 이어서, 그 형상의 둑(7)을 소정의 위치에 설치한 후에, 둑(7)의 형상 및 설치 위치의 결정에 이용한 주조 조건에 합치시켜, 턴디시 내의 용강탕면 높이를 유지하면서, 용강(13)을 턴디시(1)에 주입하는 것이다.

턴디시 내의 용강탕면 높이를 H(m), 레이들로부터 턴디시(1)로의 용강(13)의 주입 유량을 Q(톤/min), 둑(7)의 둑 높이를 h(m), 둑(7)의 상부 개구부 면적을 S(㎡), 처마 형상부(9)의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 단변면까지의 거리를 L(m), 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 장변면까지의 거리를 W(m), 용강 밀도를 ρ(톤/㎥)로 하여, 이하에 조사 결과를 설명한다.

또한, 턴디시 내의 용강탕면 높이 H란, 도 3에 나타내는 바와 같이, 둑(7)으로 둘러싸인 범위에서의 용강탕면 높이이고, 둑 높이 h란, 도 1에 나타내는 바와 같이, 턴디시(1)의 저부에서 처마 형상부(9)의 상면까지의 높이이고, 둑(7)의 상부 개구부 면적 S이란, 도 2에 나타내는 바와 같이, 사방이 처마 형상부(9)로 둘러싸인 범위의 면적이다. 또한, 처마 형상부(9)의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 단변면까지의 거리 L 및, 처마 형상부(9)의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 장변면까지의 거리 W는, 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 턴디시 내의 용강탕면 위치에서의 거리이다. 용강 표면하를 개재물이 흐를 때의 거리가 중요하기 때문에, 거리 L 및 거리 W는 용강탕면 위치에서의 거리로 했다. 본 발명에 있어서, 턴디시 내의 용강탕면 높이 H는 0.4∼1.3m, 용강(13)의 주입 유량 Q는 4∼18톤/min, 둑 높이 h는 0.1∼0.6m, 둑(7)의 상부 개구부 면적 S는 0.1∼0.8㎡, 거리 L은 4∼5m, 거리 W는 0.1∼0.5m로 한다. 용강 밀도 ρ는 7.0톤/㎥ 정도로 하면 좋다.

도 9에, 횡축을 하기의 (3)식에 의해 산출되는 값 (Z)로 하고, 종축을 강판에서의 개재물 기인의 결함 개수 밀도로 하여, 강판에서의 개재물 기인의 결함의 발생 밀도에 미치는 (3)식에 의해 산출되는 값의 영향을 조사한 결과를 나타낸다.

또한, (3)식의 [(H－h)×(S×ρ／Q)^1.37]^-0.6의 항은, 둑 내에 주입된 용강(13)의 둑 내로부터의 상승 정도를 나타내고, 둑 상부에서의 개재물의 부상 분리의 척도를 나타내는 것이다. (3)식의 [(7L/6)×(S×ρ／Q)^1.37]의 항은, 둑(7)에서 용강 표면 부근까지 부상한 개재물이 턴디시 장변 방향으로 향할 때의 부상 분리의 정도를 나타내는 것이다. (3)식의 [(7W/6)×(S×ρ／Q)^1.37]의 항은, 둑(7)에서 용강 표면 부근까지 부상한 개재물이 턴디시 단변 방향으로 향할 때의 부상 분리의 정도를 나타내는 것이다. 또한, 도 9는, 2개소의 절결(12)의 개구폭을 각각 30㎜로 했을 때의 결과이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 턴디시 내의 용강탕면 높이 H, 용강(13)의 주입 유량 Q, 둑 높이 h, 둑(7)의 상부 개구부 면적 S, 거리 L, 거리 W가, 하기의 (1)식을 충족하는 경우에, 강판에 있어서의 개재물 기인의 결함의 발생이 적어지는 것을 알 수 있었다.

(3)식의 값이 3.50 미만인 경우는, 둑 상부의 개구부로부터의 개재물 상승 정도가 작고, 이것에 수반하여, 용강 표면 부근까지 부상한 개재물이 턴디시의 장변 방향 혹은 단변 방향으로 향할 때의 부상 효과도 작아지는 점에서, 바람직하지 않다. 한편, (3)식의 값이 9.50을 초과한 경우는, 둑(7)의 개구 면적이 지나치게 커지고, 둑 내에서의 용강 운동 에너지 소산에 의한 개재물의 응집 효과가 작아져, 개재물의 부상성이 악화되는 점에서, 바람직하지 않다. 따라서, 턴디시 내의 용강탕면 높이 H, 용강(13)의 주입 유량 Q, 둑 높이 h, 둑(7)의 상부 개구부 면적 S, 거리 L, 거리 W는, 상기 (1)식의 범위를 만족할 필요가 있다.

또한, 도 10은, 벽부(8)로 둘러싸이는 둑 내부 공간 직사각형의 턴디시 장변 방향의 길이를 L'(m), 둑 내부 공간 직사각형의 턴디시 단변 방향의 길이를 W'(m)로 하고, 둑(7)의 벽부(8)로 둘러싸이는 직사각형의 내부 공간의 변길이 비(L'/W')가 용강 청정도에 미치는 영향을 조사한 결과를 나타내는 도면이다. 이 경우, 비(L'/W')는 둑 내에 주입된 용강(13)의 운동 에너지 소산 정도를 나타내는 인자가 된다. 직사각형의 내부 공간의 턴디시 장변 방향의 길이(L')는 도 1에 나타내고, 직사각형의 내부 공간의 턴디시 단변 방향의 길이(W')는 도 3에 나타낸다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 직사각형의 내부 공간의 턴디시 장변 방향의 길이(L')와 턴디시 단변 방향의 길이(W')와의 비(L'/W')가 0.3∼4.0인 경우에, 개재물 기인의 결함 발생이 적어지는 것을 알 수 있었다. 비(L'/W')가 0.3∼4.0인 경우에는, 둑 내에 주입된 용강(13)의 운동 에너지의 소산이 커지기 때문에, 둑 내에서의 개재물 응집이 촉진되어, 개재물의 부상 분리가 촉진된다.

또한, 도 11에, 턴디시 내 용강 최대 표면 유속이 용강 청정도에 미치는 영향을 조사한 결과를 나타낸다. 또한, 턴디시 내에 처마 형상부(9)를 갖는 둑(7)을 설치한 경우는, 용강 표면 유속이 롱 노즐(3)의 부근(외주 위치)이 최대가 되는 것으로부터, 용강 최대 표면 유속을 롱 노즐(3)의 외주 근방에서 측정했다. 이 턴디시 내 용강의 최대 표면 유속(Ve)은 둑(7)으로부터의 용강 상승류에 비례하여 증감한다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 최대 표면 유속(Ve)이 0.10∼0.50m/s인 경우에, 개재물 기인의 결함 발생이 적어지는 것을 알 수 있었다. 최대 표면 유속(Ve)을 0.10m/s 이상으로 함으로써, 둑(7)으로부터의 상승 유속이 확보되어 개재물의 부상 분리 효과가 커지고, 한편, 최대 표면 유속(Ve)을 0.50m/s 이하로 함으로써, 최대 표면 유속(Ve)은 지나치게 빠르지 않아, 턴디시 슬래그의 권입이 방지되고, 이에 따른 용강의 오염이 방지된다.

여기에서, 둑(7)은, 상방에 용강(13)이 존재하는 것을 전제로 한 둑이며, 따라서, 둑 높이 h는, 적어도, 둑(7)을 배치하는 위치에서의 턴디시 내의 용강 깊이 미만으로 하는 것이 필요하다. 또한, 바람직하게는, 둑 높이 h를, 둑(7)을 배치하는 위치에서의 턴디시 내 용강의 탕면 높이 H의 1/2 이하로 한다. 한편, 둑 높이 h가 너무 낮으면, 둑(7)의 효과가 얻어지지 않기 때문에, 둑 높이 h는 100㎜ 이상 확보하는 것이 바람직하다. 즉, 둑 높이 h가 100㎜ 이상 턴디시 내 용강의 탕면 높이 H의 1/2 이하가 되는 조건으로 (1)식을 만족하도록, 둑(7)의 상부 개구부 면적 S, 거리 L, 거리 W 등의 다른 인자를 설정하는 것이 바람직하다.

예정하는 용강탕면 높이 H 및 예정하는 용강(13)의 주입 유량 Q에 기초하여, 둑(7)의 둑 높이 h, 둑(7)의 상부 개구부 면적 S, 처마 형상부(9)의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 단변면까지의 거리 L, 처마 형상부(9)의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 장변면까지의 거리 W가, 상기의 (1)식을 만족하도록, 둑(7)의 형상 및 설치 위치를 결정한다. 그리고, 그 형상의 둑(7)을 턴디시(1)의 소정 위치에 배치한다.

이어서, 이 턴디시(1)를 사용하여, 턴디시 내 용강탕면 높이 H 및 턴디시(1)로의 용강(13)의 주입 유량 Q가 (1)식의 관계식을 만족하도록, 용강탕면 높이 H 및 턴디시(1)로의 용강(13)의 주입 유량 Q를 제어하여 연속 주조함으로써, 롱 노즐(3)로부터 주입된 용강 중의 개재물은, 둑(7)에 의해 상향 방향의 유동을 얻어, 턴디시 내의 용강탕면으로 부상 분리한다. 즉, 둑(7)에 의해 용강 중의 개재물의 부상 분리가 촉진되어, 청정한 강 주편(14)의 제조가 가능해진다.

즉, 본 발명에 의하면, 처마 형상부(9)를 갖는 둑(7)의 형상 및 설치 위치를 주조 조건에 기초하여 최적화하고, 또한, 이 둑(7)의 형상 및 설치 위치에 따라서, 턴디시 내의 용강탕면 높이 H 및 레이들로부터 턴디시(1)로의 용강의 주입 유량 Q를 소정의 범위로 제어하기 때문에, 턴디시(1)에 있어서의 개재물의 부상 분리가 종래와 비교하여 대폭으로 촉진된다. 그 결과, 주형(2)에 주입되는 용강(13)의 청정성이 높아져, 연속 주조되는 강 주편(14)의 청정도가 향상되어, 개재물 기인의 제품 결함을 대폭으로 저감하는 것이 실현된다.

또한, 도 4에 나타내는 턴디시(1)를 사용한 경우에는, 연속 주조 중에, 가스 취입부(10)로부터 불활성 가스를 용강 중에 취입함으로써, 용강(13)으로부터의 부상 분리성이 뒤떨어지는, 부상 속도가 늦은 미세한 개재물이, 불활성 가스 기포에 보충되어, 불활성 가스 기포와 함께 턴디시 내의 용강탕면으로 부상한다.

즉, 둑(7)의 효과와, 가스 취입부(10)로부터의 불활성 가스 취입의 효과가 서로 겹쳐, 개재물이 적은 용강(13)을 주형(2)에 공급하는 것이 가능해진다. 또한, (1)식의 관계를 만족하는 형상의 둑(7)을 설치하여, (1)식의 관계를 만족하는 주조 조건으로 주조하고, 또한, 가스 취입부(10)로부터 불활성 가스를 용강 중에 취입한 경우에는, 용강 중의 개재물을 보다 한층 저감하는 것이 실현된다.

단, 처마 형상부(9)의 상부로부터의 불활성 가스 취입의 효과를 얻기 위해서는, 가스 취입부(10)로부터의 취입 유량을 최적화할 필요가 있다.

도 12는, 용강 주입부(5)를 둘러싸는 처마 형상부(9)의 모든 부위로부터 아르곤 가스를 취입하는 방법, 즉, 「네방향 취입」에 의해 아르곤 가스를 취입할 때에, 처마 형상부(9)의 상부로부터 취입하는 아르곤 가스 유량을, 가스 취입부(10)의 단위 면적당 10∼330NL/(s×㎡)의 범위에서 변화시켜, 아르곤 가스 유량과 주조 후의 슬래브 주편 중의 개재물 개수 밀도와의 관계를 조사한 결과를 나타내는 도면이다. 여기에서, 가스 취입부(10)의 면적이란, 도 5와 같은 평면도에 있어서의 가스 취입부(10)의 총면적이며, 도 5, 도 7, 도 8에서는, 교차하는 2개의 사선부로 나타내는 범위이다.

조사에는, 용강 수용 용량이 80톤인 턴디시(1)를 사용하고, 이 턴디시(1)에, 턴디시(1)의 장변면 방향의 길이가 1200㎜(이 변을 「둑 장변」이라고 부름), 턴디시(1)의 단변면 방향의 길이가 600㎜(이 변을 「둑 단변」이라고 부름), 둑 높이가 230㎜인 둑(7)을 설치했다. 이 둑(7)은, 폭 10㎜의 절결(12)을 턴디시(1)의 장변면측에 각각 1개씩 갖는 것이다. 그리고, 각각의 둑 장변의 처마 형상부(9)의 상부에, 길이가 0.3m이고 폭이 0.01m인 가스 취입부(10)를, 절결(12)을 사이에 끼워 2개소에 설치하고, 또한, 각각의 둑 단변의 처마 형상부(9)의 상부의 1개소에, 길이가 0.3m이고 폭이 0.01m인 가스 취입부(10)를 설치했다. 가스 취입부(10)의 총면적은, 0.018㎡(＝6개소×0.3m×0.01m)가 된다.

또한, 도 12에는, 동일 형상의 둑(7)이 설치된 턴디시를 이용하고, 둑(7)의 외측의 턴디시의 저부로부터 아르곤 가스를 취입하는 시험을 실시하여, 아르곤 가스의 취입 위치의 주편 개재물 개수 밀도로의 영향을 조사한 결과를, 아울러 나타낸다. 턴디시 저부로부터 아르곤 가스를 취입하는 시험에서는, 둑(7)과 용강 유출구(6)와의 중간 위치에, 면적이 0.009㎡인 가스 취입부를 둑(7)의 양측에 각각 1개소 설치하고(가스 취입부의 총면적＝0.018㎡), 가스 취입부의 총면적을 처마 형상부(9)에 설치한 가스 취입부(10)의 총면적과 동일하게 했다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 처마 형상부(9)에 설치한 가스 취입부(10)로부터 취입하는 아르곤 가스 유량이 하기의 (2)식의 범위일 때에, 개재물의 저감 효과가 높은 것을 알 수 있었다.

20≤R≤300 …(2)

단, (2)식에 있어서, R은, 처마 형상부(9)의 상부에 설치한 가스 취입부(10)로부터 취입하는, 가스 취입부 단위 면적당의 불활성 가스 유량(NL/(s×㎡))이다.

불활성 가스 유량 (R)이 20NL/(s×㎡) 미만에서는, 가스 유량이 지나치게 적어, 가스 기포에 의한 개재물 포착 효과가 작아진다. 한편, 불활성 가스 유량 (R)이 300NL/(s×㎡)를 초과하면, 용강(13)의 상승류가 지나치게 강해지고, 그에 따라 턴디시 내의 용강 표면 유속도 빨라져, 턴디시 내의 용강상에 존재하는 턴디시 슬래그의 휩쓸려들어감(entrainment)이나 깎여들어감(cutting-in)이 발생하여, 용강의 청정성이 오히려 악화된다.

또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 턴디시(1)의 저부로부터 취입하는 방법에 비하여, 처마 형상부(9)의 상부로부터 취입하는 방법의 쪽이, 개재물의 저감 효과가 높은 것을 알 수 있었다. 이것은, 처마 형상부(9)의 상부로부터 취입함으로써, 가스 기포 분포의 확장을 억제할 수 있음과 동시에, 가스 기포 내에 포착된 개재물의 이탈을 억제할 수 있어, 개재물을 효율 좋게 포착할 수 있는 것에 기초한다.

또한, 처마 형상부(9)로부터의 취입 방법을, 전술한 「네방향 취입」, 「장변면 직교 취입」, 「장변면 평행 취입」의 3종류로 변경하고, 이들 3종류의 취입 방법에 따르는 주편 개재물 개수 밀도로의 영향을 조사했다. 조사 결과를 도 13에 나타낸다.

이 경우, 「네방향 취입」에서는, 가스 취입부(10)의 총면적을 0.018㎡로 하는 턴디시(1)를 사용했다. 이 턴디시(1)는, 도 12에 나타내는 데이터를 조사할 때에 사용한 턴디시(1)와 동일하다. 「장변면 직교 취입」에서는, 「네방향 취입」에서 사용한 턴디시(1)를 사용하기는 하지만, 둑 장변의 처마 형상부(9)의 상부에 설치한 가스 취입부(10)로부터의 가스 취입을 행하지 않고, 둑 단변의 처마 형상부(9)의 상부에 설치한 가스 취입부(10)로부터만 아르곤 가스 취입을 실시했다. 이 경우의 가스 취입부(10)의 총면적은 0.006㎡(＝2개소×0.3m×0.01m)가 된다. 또한, 「장변면 평행 취입」에서는, 「네방향 취입」에서 사용한 턴디시(1)를 사용하기는 하지만, 둑 단변의 처마 형상부(9)의 상부에 설치한 가스 취입부(10)로부터의 가스 취입을 행하지 않고, 둑 장변의 처마 형상부(9)의 상부에 설치한 가스 취입부(10)로부터만 아르곤 가스 취입을 실시했다. 이 경우의 가스 취입부(10)의 총면적은 0.012㎡(＝4개소×0.3m×0.01m)가 된다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 용강 주입부(5)를 둘러싸는 모든 처마 형상부(9)로부터 취입하는 것, 즉, 「네방향 취입」이, 가장 개재물의 부상 분리 효과에 유효하다는 것을 알 수 있었다. 단, 「장변면 직교 취입」 및 「장변면 평행 취입」에 있어서도 개재물 개수 밀도는 0.30개/㎡ 미만이다. 도 12를 참조하면, 턴디시(1)의 저부로부터 불활성 가스를 취입하는 경우에는 개재물 개수 밀도는 0.30개/㎡ 이상이고, 이 경우와 비교하여, 개재물의 저감 효과가 큰 것을 확인할 수 있었다.

즉, 본 발명에 의하면, 처마 형상부(9)의 상부로부터 불활성 가스를 취입하기 때문에, 용강(13)으로부터 분리되기 어려운 미세한 개재물의 부상을 촉진하는 것이 가능해져, 종래와 비교하여 턴디시(1)에 있어서의 개재물의 부상 분리가 촉진된다.

또한, 둑(7)의 형상을 (1)식을 따라 최적화하고, 또한, 처마 형상부(9)의 상부로부터 불활성 가스를 취입할 때에는, 한층 더, 턴디시(1)에 있어서의 개재물의 부상 분리가 촉진되어, 매우 청정성이 높은 강 주편(14)을 제조할 수 있다.

그런데, 절결(12)의 개구폭이 0.5mm 미만에서는, 절결(12)을 통과하는 용강 유량이 지나치게 적어, 둑(7)으로 둘러싸이는 공간 내에 용강(13)이 잔류할 우려가 있는 점에서, 절결(12)의 개구폭은 0.5mm 이상을 확보하는 것이 바람직하다.

또한, 실제의 용강 주입부(5)는 「점」이 아니라, 어느 정도의 면적을 갖고 있으며, 이러한 용강 주입부를 사방으로 둘러쌈과 동시에, 둑(7)으로 둘러싸이는 공간의 절대량을 확보하기 위해, 둑(7)의 상부 개구부의 턴디시 장변 방향의 길이를, 적어도 롱 노즐(3)의 하단부 내경과 동등하게 하고, 바람직하게는 그 이상으로 한다. 또한, 도 1 및 도 4에서는, 면적을 갖는 용강 주입부의 중심 위치를, 용강 주입부(5)로서 표시하고 있다.

실시예 1

전로(converter furnace)에서의 용선의 탈탄 정련 및 그 후의 RH 진공 탈가스 장치에서의 진공 탈가스 정련에 의해 용제한 약 250톤의 알루미늄 킬드 극저 탄소강을, 도 1에 나타내는 구성인 용량 80톤의 2스트랜드 방식의 턴디시를 갖는 슬래브 연속 주조 설비로, 강의 슬래브 주편에 연속 주조하는 시험을 실시했다.

그때에, 턴디시 내의 용강탕면 높이 H, 레이들로부터 턴디시로의 용강 주입 유량 Q, 둑 높이 h, 둑의 상부 개구부 면적 S, 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 단변면까지의 거리 L, 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 장변면까지의 거리 W를 변경하여 주조하고, 본 발명의 범위를 만족시킨 시험(본 발명예 1∼14)과, 본 발명의 범위를 만족하지 않는 시험(비교예 1∼3)을 행했다.

또한, 그때에, 직사각형의 둑 내부 공간의 턴디시 장변 방향의 길이(L')와 턴디시 단변 방향의 길이(W')와의 비(L'/W')를 0.25∼4.5의 범위에서 변화시켰다. 모든 턴디시에서, 2개소의 절결의 개구폭을 각각 20㎜, 처마 형상부의 돌출 길이(＝벽부 내벽면으로부터의 돌출 길이)를 0.12m, 벽부와 처마 형상부를 연결하는 원호의 반경을 0.06m로 했다. 둑의 형상에 따라서 턴디시 내 용강의 최대 표면 유속(Ve)은 0.08∼0.52m/s의 범위 내가 되었다.

또한, 비교를 위해, 둑을 설치하고 있지 않은 것 이외는 시험 주조와 동일한 턴디시를 사용한 주조 시험도 실시했다(종래예 1).

표 1에, 턴디시 내의 용강탕면 높이, 레이들로부터 턴디시로의 용강 주입 유량, 사용한 턴디시의 둑의 형상을 나타낸다. 또한, 턴디시 내의 용강탕면 높이, 용강 주입 유량 및 둑 형상으로부터 정해지는 (3)식의 값도 나타낸다. 그리고 또한, 표 1에, 비(L'/W'), 그리고, 내화물제의 막대를 턴디시 내의 용강에 침지하고, 이 막대의 용강류에 의한 경사 각도로부터 구한 턴디시 내 용강의 최대 표면 유속(Ve)의 값을 나타낸다.

주조 후, 초음파 탐상 측정에 의해 주편의 개재물 수를 조사했다. 도 14에, 주편의 개재물 수의 조사 결과를 나타낸다. 또한, 도 14는, 둑을 배치하고 있지 않는 턴디시를 사용한 종래예 1에서의 개재물 측정값을 기준(＝1.0)으로 하여 지수화하여 표시하고 있다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 본 발명을 적용함으로써, 슬래브 주편의 개재물 수를 대폭으로 삭감할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명을 적용함으로써, 턴디시에 있어서의 개재물의 부상 효과를 대폭으로 촉진할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2

전로에서의 용선의 탈탄 정련 및 그 후의 RH 진공 탈가스 장치에서의 진공 탈가스 정련에 의해 용제한 약 250톤의 알루미늄 킬드 극저 탄소강을, 도 4에 나타내는 구성인 2스트랜드 방식의 턴디시를 갖는 슬래브 연속 주조 설비로, 강의 슬래브 주편에 연속 주조하는 시험을 실시했다.

사용한 턴디시는, 용강 수용 용량이 80톤이며, 이 턴디시에, 둑 장변의 길이가 1200㎜, 둑 단변의 길이가 600㎜, 둑 높이가 230㎜인, 처마 형상부를 갖는 둑을 설치했다. 각각의 둑 장변의 처마 형상부의 상부에, 길이가 0.3m이고 폭이 0.01m인 가스 취입부를, 절결을 사이에 끼워 2개소에 설치했다. 또한, 각각의 둑 단변의 처마 형상부의 상부에, 길이가 0.3m이고 폭이 0.01m인 가스 취입부를 설치했다. 가스 취입부의 총면적은, 0.018㎡(＝6개소×0.3m×0.01m)가 된다. 이 둑에는, 폭 10㎜의 절결을 턴디시의 장변면측에 각각 1개씩 설치했다.

이 턴디시를 이용하여, 「네방향 취입」에서는, 모든 가스 취입부(총면적＝0.018㎡)로부터 불활성 가스로서 아르곤 가스를 취입했다. 「장변면 직교 취입」에서는, 둑 장변의 처마 형상부의 상부에 설치한 가스 취입부로부터의 가스 취입을 행하지 않고, 둑 단변의 처마 형상부의 상부에 설치한 가스 취입부(총면적＝0.006㎡)로부터만 아르곤 가스를 취입했다. 또한, 「장변면 평행 취입」에서는, 둑 단변의 처마 형상부의 상부에 설치한 가스 취입부로부터의 가스 취입을 행하지 않고, 둑 장변의 처마 형상부의 상부에 설치한 가스 취입부(총면적＝0.012㎡)로부터만 아르곤 가스를 취입했다.

처마 형상부의 가스 취입부는 다공질 벽돌을 사용하며, 다공질 벽돌을 처마 형상부에 매입하여 가스 취입부를 형성했다.

시험에서는, 처마 형상부의 가스 취입부로부터 취입하는 아르곤 가스 유량을 변경하여, 본 발명의 범위를 만족시킨 시험(본 발명예 21∼28)과, 본 발명의 범위를 만족하지 않는 시험(비교예 22∼26)을 행했다. 또한, 처마 형상부로부터 주형으로의 용강 유출구 방향으로 떨어진, 턴디시의 저부로부터 아르곤 가스를 취입하는 시험(비교예 21)도 행했다. 비교예 21에서는, 가스 취입부의 총면적을 0.018㎡로 했다. 그리고 또한, 비교를 위해, 둑을 설치하고 있지 않은 것 이외는 시험 주조와 동일한 턴디시를 사용한 주조 시험도 실시했다(종래예 21). 표 2에, 턴디시 내의 용강에 취입한 아르곤 가스 유량 및 취입 위치를 나타낸다.

주조 후, 초음파 탐상 측정에 의해 슬래브 주편의 개재물 수를 조사했다. 도 15에, 주편의 개재물 수의 조사 결과를 나타낸다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 본 발명을 적용함으로써, 슬래브 주편의 개재물 수를 대폭으로 삭감할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명을 적용함으로써, 턴디시에 있어서의 개재물의 부상 효과를 대폭으로 촉진할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

1 : 턴디시
2 : 주형
3 : 롱 노즐
4 : 침지 노즐
5 : 용강 주입부
6 : 용강 유출구
7 : 둑
8 : 벽부
9 : 처마 형상부
10 : 가스 취입부
11 : 가스 도입관
12 : 절결
13 : 용강
14 : 강 주편

Claims (11)

1. 레이들로부터의 용강 주입류가 턴디시 저부(bottom)에 충돌하는 용강 주입부와 턴디시로부터 주형(mold)으로의 용강 유출구와의 사이에, 상기 용강 주입부를 네방향으로부터 둘러싸고 턴디시의 저부로부터 상방으로 신장되는 벽부와, 당해 벽부의 상단부에 상기 용강 주입부측을 향하여 수평 방향으로 돌출된 처마 형상부를 갖는 둑으로서, 상기 벽부 및 상기 처마 형상부에는, 상기 벽부로부터 상기 처마 형상부에 걸쳐 연속된 절결이 1개소 이상 설치되어 있는 둑이 설치된 연속 주조용 턴디시를 이용하여, 탈산된 용강을, 레이들로부터 일단 턴디시에 주입하고, 이어서, 턴디시로부터 주형에 주입하여 강 주편을 연속 주조함에 있어서,
   상기 둑의 둑 높이, 상기 둑의 상부 개구부 면적, 상기 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 단변면까지의 거리, 상기 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 장변면까지의 거리, 턴디시 내의 용강탕면 높이 및, 레이들로부터 턴디시로의 용강 주입 유량이, 하기의 (1)식을 만족하는 범위 내로서 강 주편을 연속 주조하는, 연속 주조에 의한 고(高)청정도 강 주편의 제조 방법:
   

   

   
   단, (1)식에 있어서, H는, 턴디시 내의 용강탕면 높이(m), h는, 둑 높이(m), S는, 처마 형상부를 갖는 둑의 상부 개구부 면적(㎡), ρ는 용강 밀도(톤/㎥), Q는, 레이들로부터 턴디시로의 용강의 주입 유량(톤/min), L은, 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 단변면까지의 거리(m), W는, 처마 형상부의 용강 주입부측 선단부에서 턴디시 장변면까지의 거리(m)이다.
2. 제1항에 있어서,
   상기 벽부로 둘러싸이는 둑의 내부 공간은 직사각형이며, 당해 직사각형의 턴디시 장변 방향의 길이(L': 단위 m)와 턴디시 단변 방향의 길이(W': 단위 m)와의 비(L'/W')가 0.3∼4.0인 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,
   턴디시 내의 용강의 최대 표면 유속(Ve)이 0.10∼0.50m/s인 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 처마 형상부의 상부에는, 불활성 가스를 분출시키는 가스 취입부가 설치되고, 또한, 상기 벽부에는, 상기 가스 취입부에 불활성 가스를 공급하는 가스 도입관이 설치되어 있고, 상기 가스 취입부로부터, 하기의 (2)식을 만족하는 가스 유량으로 턴디시 내의 용강에 불활성 가스를 취입하는 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법:
   

   

   
   단, (2)식에 있어서, R은, 가스 취입부로부터 취입하는, 가스 취입부 단위 면적당의 불활성 가스 유량(NL/(s×㎡)); 여기서 NL은 노멀 리터(normal liter), s는 초(second)를 의미함.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 용강 주입부를 둘러싸는 네방향의 모든 처마 형상부로부터 불활성 가스를 취입하는 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법.
8. 제2항에 있어서,
   턴디시 내의 용강의 최대 표면 유속(Ve)이 0.10∼0.50m/s인 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 처마 형상부의 상부에는, 불활성 가스를 분출시키는 가스 취입부가 설치되고, 또한, 상기 벽부에는, 상기 가스 취입부에 불활성 가스를 공급하는 가스 도입관이 설치되어 있고, 상기 가스 취입부로부터, 하기의 (2)식을 만족하는 가스 유량으로 턴디시 내의 용강에 불활성 가스를 취입하는 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법:
   

   

   
   단, (2)식에 있어서, R은, 가스 취입부로부터 취입하는, 가스 취입부 단위 면적당의 불활성 가스 유량(NL/(s×㎡)); 여기서 NL은 노멀 리터(normal liter), s는 초(second)를 의미함.
10. 제4항에 있어서,
    상기 용강 주입부를 둘러싸는 네방향의 모든 처마 형상부로부터 불활성 가스를 취입하는 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 용강 주입부를 둘러싸는 네방향의 모든 처마 형상부로부터 불활성 가스를 취입하는 연속 주조에 의한 고청정도 강 주편의 제조 방법.
    

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