KR101758034B1 - 강의 연속 주조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 핀홀성 결함을 더 억제하는 강의 연속 주조 방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다. 본 발명은, 주형(11)의 장변에 평행한 방향의 로렌츠 힘 밀도 성분을 전자 교반 장치(13)의 구성 요소인 철심 코어(13a)가 존재하는 범위에서 평균화한 값을 Lx(N/㎥)로 하고, 주형(11)의 단변에 평행한 방향의 로렌츠 힘 밀도 성분을 철심 코어(13a)가 존재하는 범위에서 평균화한 값을 Ly(N/㎥)로 한 경우, F=Lx-α·Ly에 의해 산출되는 실효 로렌츠 힘 밀도 F(N/㎥)와 전자 교반 장치(13)의 전류 주파수(Hz)의 관계를 구하고, 실효 로렌츠 힘 밀도 F의 최대값 Fmax 내지 0.9 Fmax의 범위의 전자 교반 전류의 주파수를 이용하여 강의 연속 주조를 행하는, 강의 연속 주조 방법으로 한다.

Description

강의 연속 주조 방법{CONTINUOUS STEEL CASTING METHOD}

본 발명은, 주형에 설치되는 전자 교반 장치의 조업을 최적으로 행하여 강을 연속 주조하는 방법에 관한 것이다.

연속 주조에 의해 제조한 주편 표층의 품질을 열화시키는 주된 원인으로서, 핀홀성 결함을 들 수 있다. 이 핀홀성 결함은, 연속 주조시에 있어서의 침지 노즐의 폐색을 억제하기 위해 침지 노즐에 취입되는 Ar 가스가, 주형 내의 용강 중에 들어가, 응고 쉘에 포착됨으로써 발생한다.

상기 핀홀성 결함을 억제하는 방법으로서는, 주형에 전자 교반 장치를 설치하는 것이 효과적이다. 이 전자 교반 장치의 조업 인자로서는, 용강 유속, 침지 노즐, 용강 스루풋이나 로렌츠 힘 등을 들 수 있다.

이들 조업 인자를 적절한 범위로 하는 것으로서, 예를 들면 하기의 기술이 개시되어 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1에는, 얻어진 주편의 표면 결함 발생율을 저감하기 위해, 메니스커스 위치에서의 전자 교반 유속을 10~60㎝/s로 하는 기술이 개시되어 있다.

또, 특허 문헌 2에는, 침지 노즐과 주형 장변의 거리, 침지 노즐의 용강 토출 구멍의 주조 방향의 거리, 용강 스루풋 양, 응고 계면에 있어서의 자속 밀도 등의 파라미터를 이용하여, 응고 쉘에 기포가 부착하는 것에 기인하는 주편의 표면 결함을 소정의 값 이하로 하는 기술이 개시되어 있다. 그리고, 특허 문헌 2에는, 침지 노즐과 주형 장변의 거리를, 침지 노즐의 형상이나 주형의 형상을 변경함으로써 제어하는 것이 기재되어 있다.

또, 특허 문헌 3에는, Ar 가스의 기포의 부상을 촉진하여 용강 중에의 몰드 파우더의 말림을 회피하기 위해, 주형 장변에 평행한 방향의 전자력의 평균치가 3000~12000N/㎥, 주형 단변에 평행한 방향의 국소치가 -2000~2000N/㎥, 연직 하향 방향의 국소치가 -1000~1000N/㎥가 되도록 전자력을 더하는 기술이 개시되어 있다.

상기 특허 문헌 1~3에서 개시된 기술을 적용함으로써, 핀홀성 결함은 어느 정도 억제된다. 그러나, 핀홀성 결함이 전무가 되지는 않는다. 유저로부터 요구되는 강판의 표면 품질은 점점 엄격화되고 있으므로, 더 핀홀성 결함을 억제하는 기술이 필요로 되고 있다.

강의 연속 주조에 있어서, 전자 교반 장치는 핀홀성 결함의 억제에 대해서 가장 효과가 있는 장치이다. 상기 특허 문헌 1~3에서 개시된 기술에서도, 전자 교반 장치에 의해 발생시키는 전자력이나, 전자력에 의해 발생하는 용강 유속의 적절한 범위가, 자세히 검토되고 있다.

여기서, 전자 교반 장치는, 주형내 용강 중에 로렌츠 힘을 발생시켜 용강을 유동시키는 장치이다. 이 로렌츠 힘은, 도전성을 갖는 용강에만 발생하고, Ar 가스의 기포 등의 도전율이 매우 낮은 것(일반적으로 절연체로 불리는 것)에는 발생하지 않는다.

따라서, Ar 가스의 기포는 주형내의 용강과 상대적으로 반대 방향으로 이동한다. 즉, 전자 교반 장치에 의해 발생하는 전자력에는, 도 8에 나타내는 바와 같이, Ar 가스의 기포를 주편 표층에 모아 핀홀성 결함을 증가하는 부의 성분도 포함되어 있다.

이 용융 금속 중에 포함되는 Ar 가스의 기포를 주편 표층에 모으는 전자력의 성분은, 「전자 척력」이나 「전자 아르키메데스력」이라고 불리고, 비특허 문헌 1에 상세하게 설명되어 있다. 또한, 도 8 중의 1은 주형 벽면, 2는 응고 쉘, 3은 응고계면, 4는 Ar 가스의 기포를 나타내고, 또, 지면 하측에서 상측을 향하는 화살표는 로렌츠 힘을, 지면 상측에서 하측을 향하는 화살표는 전자 척력을 나타낸다. 또, 비특허 문헌 2에는, 연속 주조에 있어서의 용강에 작용하는 로렌츠 힘 밀도를 고려한 열유체 시뮬레이션이 개시되어 있다.

일본국 특허공개 평6-605호 공보 일본국 특허공개 2007-216288호 공보 일본국 특허공개 2010-240687호 공보

철과 강, Vol.83(1997), No.1, p.30~35 K.Takatani:ISIJ International, Vol.43, 2003, No.6, p.915-922

본 발명이 해결하고자 하는 문제점은, 강을 연속 주조할 때의 주형내 용강의 전자 교반에 있어서, 종래 기술의 경우, 전자 교반 장치에 의해 발생하는 전자 척력에 주목하여, 적합한 전자 교반 조건을 결정하는 발상은 없었다는 점이다.

본 발명은, 주형내 용강을 전자 교반할 때에 발생하는 전자 척력을 가능한 한 작게 할 수 있도록, 전자 교반 장치의 최선인 전류 주파수를 결정함으로써, 핀홀성 결함을 더 억제하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 후술하는 발명자의 검토 결과에 기초하여 이루어진 것이며, 주형에 설치한 전자 교반 장치를 이용한 강의 연속 주조에 있어서,

주형 장변에 평행한 방향의 로렌츠 힘 밀도 성분을, 상기 전자 교반 장치의 구성 요소인 철심 코어가 존재하는 범위에서 평균화한 값을 Lx(N/㎥)로 하고,

주형 단변에 평행한 방향의 로렌츠 힘 밀도 성분을, 상기 철심 코어가 존재하는 범위에서 평균화한 값을 Ly(N/㎥)로 한 경우,

하기 식에 의해 산출되는 실효 로렌츠 힘 밀도 F(N/㎥)와 전자 교반 장치의 전류 주파수(Hz)의 관계를 구하고,

상기 실효 로렌츠 힘 밀도 F의 최대값 Fmax 내지 0.9 Fmax의 범위의 전자 교반 전류의 주파수를 이용하는 것을 가장 주요한 특징으로 하고 있다.

F=Lx-α·Ly

단, 상기 식에 있어서, α:전자 척력의 악영향도를 나타내는 계수(=3~7)이다.

상기 본 발명에서는, 주형내 용강을 전자 교반할 때에 발생하는 전자 척력을 가능한 한 작게 할 수 있도록, 전자 교반 장치의 최선인 전류 주파수를 결정하므로, 주편 표층에 Ar 가스의 기포가 모이는 것을 가능한 한 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 주편 표층에 Ar 가스의 기포가 모이는 것을 가능한 한 억제할 수 있으므로, 종래 기술을 이용한 강의 연속 주조 방법보다, 핀홀성 결함을 더 억제할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 강의 연속 주조 방법에 사용하는 주형과 전자 교반 장치에 대해 설명하는 도면이며, 주형을 상방향에서 본 도면이다.
도 2는, 수치 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 철심 코어의 주편 인발 방향 중심 위치에 있어서의 로렌츠 힘 밀도의 분포를 나타낸 도면이다.
도 3은, 주형 장변과 평행한 방향에 있어서의 로렌츠 힘 밀도 성분을, 전자 교반 장치의 철심 코어가 존재하는 범위에서 평균화한 값 Lx와, 전류 주파수의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는, 주형 단변과 평행한 방향에 있어서의 로렌츠 힘 밀도 성분을, 전자 교반 장치의 철심 코어가 존재하는 범위에서 평균화한 값 Ly와 전류 주파수의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는, Ly/Lx와 전류 주파수의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은, 수치 해석에 의해, 전류 주파수에 의한 응고 계면에서의 단위면적 당의 핀홀 개수(개/㎡)의 변화를 조사한 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은, 전자 척력의 악영향도를 나타내는 계수(α)를 5로 한 경우의, 실효 로렌츠 힘 밀도 F의 주파수 의존성을 나타낸 도면이다.
도 8은, 전자 척력에 대해 설명하는 도면이다.

본 발명에서는, 주형내 용강을 전자 교반할 때에 발생하는 전자 척력을 가능한 한 작게 할 수 있도록, 전자 교반 장치의 최선인 전류 주파수를 결정함으로써, 핀홀성 결함을 더 억제한다는 목적을 실현했다.

발명자는, 주형에 전자 교반 장치를 설치한 연속 주조기를 조업함에 있어서, 주형내에 발생하는 전자 척력에 대해 상세하게 검토한 결과, 전자 척력을 억제함으로써 핀홀성 결함의 저감이 가능한 것을 알아냈다.

그리고, 전자 척력을 억제하여 응고 계면 근방에 Ar 가스 기포를 접근시키지 않도록 하는 전자력 인가 방법에 대해서, 발명자가 더 검토를 행한 결과, 전자력을 인가할 때의 적절한 전류 주파수가 존재하는 것이 밝혀졌다.

상기 검토에 있어서 사용한 주형과 전자 교반 장치는, 주형을 상방에서 본 경우에, 도 1에 나타내는 일반적인 형상 및 극성의, 특허 문헌 3에서 설명된 것과 같은 것이다. 도 1 중의 11은 구리 주형(이하, 간단히 주형이라고도 한다.), 12는 침지 노즐, 13은 전자 교반 장치, 13a는 전자 교반 장치(13)를 구성하는 철심 코어, 13aa는 철심 코어(13)에 형성한 티스부, 13b는 철심 코어(13a)의 외주에 감은 권선이다.

도 2는, 수치 해석 시뮬레이션에 의해 얻어진, 철심 코어의 주편 인발 방향 중심 위치에 있어서의, 로렌츠 힘 밀도의 분포를 나타낸 것이다. 여기에서는, 로렌츠 힘 밀도란, 단위 용강체적 당의 전자력(N/㎥)을 의미한다.

도 2에 나타낸 로렌츠 힘 밀도의 분포는, 폭 1200㎜×두께 250㎜의 주편 사이즈로, 주형을 형성하는 구리판의 두께가 25㎜, 주형의 도전율을 1.9×10⁷S/m으로 하여 수치 해석 시뮬레이션을 행한 결과이다.

도 2에 나타낸 로렌츠 힘 밀도 분포는, 주형내의 용강을 반시계방향으로 교반하는 분포로 되어 있고, 주형(11)의 벽면 근방에서, 주형(11)의 장변 방향에 따른 큰 로렌츠 힘이 발생하고 있다.

도 2로부터 분명하듯이, 상기 주형의 벽면에 따른 로렌츠 힘은, 주형의 내부를 향한 성분도 많이 갖고 있다. 이러한 주형의 내부를 향한 로렌츠 힘은, Ar 가스의 기포에 대해서는 주형의 벽면을 향하는 전자 척력으로서 작용한다. 즉, Ar 가스의 기포는, 전자 척력에 의해 응고 쉘 계면 근방에 수송되고, 핀홀성 결함이 증가한다.

로렌츠 힘 밀도의 분포는, EMS(전자 교반:Electro-Magnetic Stirrer) 전류치를 증가시켜도 변화하지 않는다. 즉, 전자 교반 장치의 전류치를 증가시켜 유속을 증가시킨 경우, 응고 쉘 계면에 포착되는 핀홀의 세정 효과에 의해 핀홀성 결함의 억제 효과가 얻어지는 한편, 전자 척력에 의해 응고 쉘 계면을 향하는 Ar 가스의 기포가 증가하기 때문에 핀홀성 결함이 증가한다.

발명자가 검토를 행한 결과, 이하에 설명하는 바와 같이, 로렌츠 힘의 주형 내부를 향한 성분을 저감시키기 위해서는, 전자 교반 장치의 전류 주파수를 변경하는 것이 매우 효과적이었다.

도 3은, 주형 장변에 평행한 방향의 로렌츠 힘 밀도의 성분을, 전자 교반 장치의 철심 코어가 존재하는 범위에서 평균화한 값 Lx(N/㎥)와, 전류 주파수(Hz)의 관계를 나타낸 도면이다. 주형 장변에 평행한 방향의 상기치 Lx는, 전자 교반에 의한 용강의 선회 방향과 같은 방향의 로렌츠 힘을 정, 반대 방향의 로렌츠 힘을 부로서 산출했다.

구체적으로는, 도 2에 있어서, 주형의 단변 중심보다 지면 상방의 영역에서는, 지면 좌방향의 로렌츠 힘 밀도를 정, 지면 우방향의 로렌츠 힘 밀도를 부로 하고, 주형의 단변 중심보다 지면 하방의 영역에서는, 지면 우방향의 로렌츠 힘 밀도를 정, 지면 좌방향의 로렌츠 힘 밀도를 부로서 산출했다.

도 3으로부터, 주형의 장변에 평행한 방향의 상기 값 Lx의 최대값은, 전류 주파수가 2.3~2.5Hz의 범위에 존재하고, 교반 유속을 최대한으로 하기 위해서는, 이 2.3~2.5Hz의 전류 주파수를 선정해야 하는 것이 된다.

도 4는, 주형 단변에 평행한 방향의 로렌츠 힘 밀도의 성분을, 상기 철심 코어가 존재하는 범위에서 평균화한 값 Ly(N/㎥)와, 전류 주파수(Hz)의 관계를 나타낸 도면이다. 주형 단변에 평행한 방향의 상기 값 Ly는, 주형의 내측을 향하는 로렌츠 힘 밀도를 정으로 하고, 주형의 외측을 향하는 로렌츠 힘 밀도를 부로서 산출했다.

구체적으로는, 도 2에 있어서, 주형의 단변 중심보다 지면 상방의 영역에서는, 주형의 장변측의 벽면으로부터 멀어지는 하향의 로렌츠 힘 밀도를 정으로 하고, 주형의 단변 중심보다 지면 하방의 영역에서는, 주형의 장변측의 벽면으로부터 멀어지는 상향의 로렌츠 힘 밀도를 정으로 하여 산출했다.

즉, 주형 단변에 평행한 방향의 상기 값 Ly는, 주형내의 용강이, 주형의 장변측의 벽면으로부터 단변 중심을 향하는 로렌츠 힘 밀도의 성분이며, Ar 가스의 기포가 주형의 벽면을 향하는 전자 척력을 나타낸다. 도 4로부터, 주형 단변에 평행한 방향의 상기 값 Ly는, 전자 교반 장치의 전류 주파수가 높을수록 커지는 것이 분명해졌다.

도 5는, 주형 단변에 평행한 방향의 상기 값 Ly의, 주형 장변에 평행한 방향의 상기 값 Lx에 대한 비율 Ly/Lx를 나타내고 있다. 이 도 5로부터, Ly/Lx의 값이 작을수록, 주형내의 용강 중에 발생하는 로렌츠 힘 밀도의 전자 척력 성분이 작은 것을 알 수 있다.

도 4 및 도 5로부터, 전자 척력을 작게 하기 위해서는, 전류 주파수를 저하시키는 것이 효과적인 것을 알 수 있다. 또, 도 3으로부터, 전자 교반에 의한 교반 유속을 확보하기 위해서는, 주형 장변에 평행한 방향의 상기 값 Lx를 어느 정도 이상으로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다. 후술하는 유체 해석 시뮬레이션을 검토한 결과, 전류 주파수가 0.4Hz 이하인 경우에는, 로렌츠 힘이 부족한 것이 확인되었다.

이상으로부터, 주형 장변에 평행한 방향의 상기 값 Lx가 최대가 되는 전류 주파수로부터, 전자 교반이 부적합해지는 전류 주파수까지의 사이에, 가장 적절한 전류 주파수가 존재할 것이며, 이 최적인 전류 주파수를 전자장과 유체의 수치 해석 시뮬레이션으로부터 검토를 행했다.

전자장 시뮬레이션은, 상술한 바와 같은 방법으로 전자 교반 장치에 의해 용강 중에 발생하는 로렌츠 힘 밀도의 분포를 산출함으로써 행했다. 얻어진 로렌츠 힘 밀도를 이용하여 유체 시뮬레이션을 실시하고, 응고 쉘에 포착되는 Ar 가스 기포의 개수의 평가를 행했다. 열유체 시뮬레이션은, 비특허 문헌 2에 기재된 방법으로 행하고, 용강 유동, 전열, 응고 및 Ar 가스 기포의 계산을 행했다.

비특허 문헌 2에 기재된 방법에 따른 열유체 시뮬레이션에 의해, 연속 주조기의 용강 중에 있어서의 유속, 응고 속도, Ar 가스 기포의 분포 등의 정보를 얻을 수 있다. 따라서, 응고 쉘에 포착되는 Ar 가스 기포를 어떻게 평가할지가 문제가 된다.

특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 응고 계면에 10~60㎝/s의 용강 유속이 있으면, Ar 가스 기포는, 응고 쉘에 포착되지 않는 것이 알려져 있다. 즉, 응고 계면에 있어서의 용강 유속이, Ar 가스 기포가 포착되는 유속(이후, 포착 유속이라고 한다.) 이하인 경우에는, 상기 위치에 존재하는 Ar 가스 기포가 포착된다고 하는 계산을 행하면 된다.

상기 포착 유속의 역치는, 일반적으로 20㎝/s라고 말하지만, 정확한 값은 불분명하다. 또, 용강 유속이 19.9㎝/s에서는 포착되지 않고, 20.1㎝/s에서는 Ar 가스 기포가 응고 쉘에 포착된다는 계산을 행하는 것은 부자연스럽다고 생각된다.

그래서, 발명자는, Ar 가스 기포가 응고 쉘에 포착되는 확률을, 하기 식(1)에 나타내는 연속적인 함수로서 평가하는 방법을 고안했다. 여기서, P_g(-)는 Ar 가스 기포가 응고 쉘에 포착되는 확률이며, C₀은 상수, U(m/s)는 응고 계면에 있어서의 용강 유속이다.

하기 식(1)에 있어서의 상수 C₀을 100으로 한 경우, 용강 유속이 20㎝/s인 경우의 포착 확률 P_g는, 10^-8 이하가 된다. 이것은, 100만개의 Ar 가스 기포 중 1개가 응고 쉘에 포착된다는 확률이며, 수치 해석 시뮬레이션 상에서 영으로 간주되는 값이다. 또한, 수치 해석 시뮬레이션에 이용하는 C₀의 값은, 10~1000이 적절하다.

[수 1]

Ar 가스 기포가 응고 쉘에 포착되는 속도 η_ｇ(개/㎥·s)는, 응고 계면에 있어서의 Ar 가스 기포의 개수 밀도 n_ｇ(개/㎥), 응고 속도 R_s(1/s)와 포착 확률 P_g(-)를 이용하여, 하기 식(2)로서 표시된다.

[수 2]

응고 쉘 중의 Ar 가스 기포의 개수 밀도 S_g(개/㎥)는, 하기 식(3)으로부터 산출된다. 여기서, U_s는 응고 쉘의 슬래브 인출 방향의 이동 속도(m/s)이다.

[수 3]

상기 식(3)으로부터 얻어지는, 응고 쉘 중의 Ar 가스 기포의 개수 밀도 S_g(개/㎥)를, 시간 평균화하여, Ar 가스 기포의 개수를 평가했다. 그때, Ar 가스의 기포 지름에 의해 포착 유속은 당연히 변화한다고 생각되지만, 그 관계는 불분명하다. 그래서, 연속 주조기의 주형내에 존재하는 주된 Ar 가스 기포의 직경을 1 ㎜로 하여 검토를 행했다. 또, 직경이 1㎜인 Ar 가스 기포가 주편 표면에 영향을 미치는 범위로서, 주편 표층으로부터 2㎜의 범위를 평가했다.

수치 해석에 의해, 전류 주파수와, 응고계면에서의 단위면적 당의 핀홀 개수(개/㎡)의 관계를 검토한 결과를, 도 6에 나타낸다.

도 6으로부터, 로렌츠 힘 밀도가 최대가 되는, 전류 주파수가 2.3Hz일 때보다, 전류 주파수가 1.2Hz인 경우에 핀홀 개수가 적어지고, 전류 주파수가 0.8Hz 이하가 되면 핀홀 개수가 크게 증가해 가는 것이 분명해졌다.

전류 주파수가 1.2Hz인 경우에, 응고 계면에서의 단위면적 당의 핀홀 개수가 최소의 43(개/㎡)이 되는 것은, 전자 교반을 위한 로렌츠 힘 밀도가 저하하지만, 전자 척력이 저하함으로써 주형 벽면 부근의 Ar 가스 기포가 감소하는 효과가 크기 때문이다. 그러나, 전류 주파수를 1.2Hz보다 저하시키면, 주형내 용강을 교반하기 위한 로렌츠 힘 밀도가 부족하기 때문에, 핀홀이 증가한다.

일반적으로는, 전자 교반 장치의 전류 주파수는, 로렌츠 힘 밀도가 최대가 되는 전류 주파수가 선정되고, 도 1에 나타낸 전자 교반 장치에 있어서, 로렌츠 힘 밀도가 최대가 되는 전류 주파수는, 도 3으로부터 판독되는 2.3Hz이다. 종래 기술에 의해 선정되는 2.3Hz의 전류 주파수의 경우에 있어서의 핀홀 개수는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 57(개/㎡)이다. 따라서, 종래 기술보다 핀홀성 결함을 억제할 수 있는 것은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전류 주파수가 0.9Hz 내지 2.3Hz의 범위인 것을 알 수 있다.

따라서, 발명자는, 주편 사이즈를 폭 1200㎜×두께 250㎜로 하고, 구리 주형의 두께를 25㎜, 구리 주형의 도전율을 1.9×10⁷S/m으로 한 경우에, 핀홀 개수를 종래보다 억제할 수 있는 적절한 주파수 범위는, 0.9~2.3Hz인 지견을 얻었다.

이러한 핀홀을 평가하기 위한 유체 해석은, 전자장 해석과 비교하여 비교적 장시간이 필요하다. 그래서, 발명자는, 전자장 해석의 결과로부터 최적인 주파수를 선정하는 방법을 검토했다.

핀홀 개수에 대해서, 전자 교반에 필요한 로렌츠 힘 Lx(N/㎥)는 정의 인자, 전자 척력 Ly(N/㎥)는 부의 인자로서 작용한다. 그 때문에, 실효 로렌츠 힘 밀도 F(N/㎥)를 하기 식(4)에서 나타내는 바와 같이 정의한다. 여기서, α는 전자 척력의 악영향도를 나타내는 계수이다.

[수 4]

상기 α는 주형 단변에 평행한 방향의 악영향도를 나타내는 계수이기 때문에, 주형 단변의 길이에 따라 그 영향도는 변화한다. 발명자는, 일반적인 연속 주조기로서, 200㎜ 내지 300㎜의 주형 단변 길이에 관해서, 상기 식(4)에 의한 평가가 도 6에 나타낸 평가와 동등해지는 α에 대해 검토를 행했다. 그 결과, α를 3~7의 범위로 하는 것이 적절한 것을 지견했다. 또한, α가 3 미만인 경우에는, 주형 단변에 평행한 로렌츠 힘을 과소 평가하게 되고, α가 7을 넘으면, 주형 단변에 평행한 로렌츠 힘을 과대 평가하게 된다.

도 7은, 전자 척력의 악영향도를 나타내는 계수 α를 5로 한 경우에 있어서의, 실효 로렌츠 힘 밀도 F(N/㎥)의 주파수 의존성을 나타낸 도면이다. 도 7로부터, 실효 로렌츠 힘 밀도 F(N/㎥)가 최대값이 되는 것은, 전류 주파수가 1.2Hz일 때인 것을 알 수 있다.

종래 기술보다 핀홀성 결함을 억제할 수 있는 것은, 도 3 및 도 6으로부터, 전류 주파수가 0.9Hz~2.3Hz의 범위이며, 이 범위는, 실효 로렌츠 힘 밀도 F가, 그 최대값 Fmax 내지 0.9 Fmax의 범위(전류 주파수가 0.9~2.0Hz)에 상당한다. 이와 같이, 상기 식(4)를 이용함으로써, 전자장 해석만의 결과로부터 최선인 전자 교반 장치의 주파수를 결정할 수 있다.

본 발명은, 발명자에 의한 상기 검토 결과에 기초하여 이루어진 것이며,

주형에 설치한 전자 교반 장치를 이용한 강의 연속 주조에 있어서,

주형 장변에 평행한 방향의 로렌츠 힘 밀도 성분을 상기 전자 교반 장치의 구성 요소인 철심 코어가 존재하는 범위에서 평균화한 값을 Lx(N/㎥)로 하고,

주형 단변에 평행한 방향의 로렌츠 힘 밀도 성분을 상기 철심 코어가 존재하는 범위에서 평균화한 값을 Ly(N/㎥)로 한 경우,

상기 식(4)에 의해 산출되는 실효 로렌츠 힘 밀도 F(N/㎥)와 전자 교반 장치의 전류 주파수(Hz)의 관계를 구하고,

상기 실효 로렌츠 힘 밀도 F의 최대값 Fmax 내지 0.9 Fmax의 범위의 전자 교반 전류의 주파수를 이용하는, 강의 연속 주조 방법이다.

상기 본 발명에 의하면, 주형내 용강을 전자 교반할 때에 발생하는 전자 척력을 가능한 한 작게 할 수 있는 전자 교반 장치의 최선의 전류 주파수를, 전자장 해석만의 결과로부터 결정할 수 있다. 따라서, 주편 표층에 Ar 가스의 기포가 모이는 것을 가능한 한 억제할 수 있고, 핀홀성 결함을 더 억제할 수 있다.

본 발명은 상기한 예에 한정되지 않는 것은 물론이며, 청구항에 기재된 기술적 사상의 범주이면, 적절히 실시의 형태를 변경해도 되는 것은 말할 것도 없다.

발명자는, 비특허 문헌 2에 기재된 방법으로 유체 시뮬레이션을 행했지만, 열유체 시뮬레이션을 행하는 것은, 비특허 문헌 2에 기재된 방법으로 한정되지 않는 것은 말할 것도 없다.

11:주형 13:전자 교반 장치
13a:철심 코어

Claims (1)

1. 주형에 설치한 전자 교반 장치를 이용한 강의 연속 주조에 있어서,
   주형 장변에 평행한 방향의 로렌츠 힘 밀도 성분을 상기 전자 교반 장치의 구성 요소인 철심 코어가 존재하는 범위에서 평균화한 값을 Lx(N/㎥)로 하고,
   주형 단변에 평행한 방향의 로렌츠 힘 밀도 성분을 상기 철심 코어가 존재하는 범위에서 평균화한 값을 Ly(N/㎥)로 한 경우,
   하기 식에 의해 산출되는 실효 로렌츠 힘 밀도 F(N/㎥)와 전자 교반 장치의 전류 주파수(Hz)의 관계를 구하고,
   상기 실효 로렌츠 힘 밀도 F의 최대값 Fmax 내지 0.9 Fmax의 범위의 전자 교반 전류의 주파수를 이용하는 것을 특징으로 하는, 강의 연속 주조 방법.
   F=Lx-α·Ly
   단, α:전자 척력의 악영향도를 나타내는 계수(=3~7).
   
   

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