KR101795469B1 - 연속 주조 장치 및 연속 주조 방법 - Google Patents

연속 주조 장치 및 연속 주조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 연속 주조 장치는 주편의 장변부와 평행하도록 연장 형성되어 상호 마주보도록 배치된 한 쌍의 장변 몰드 및 주편의 단변부와 평행하도록 연장 형성되어 상호 마주 보도록 배치된 한 쌍의 단변 몰드를 구비하는 몰드, 한 쌍의 단변 몰드의 하측으로 나열되어 이격 배치되며, 몰드 내측 방향을 향하는 외주면이 상기 단변 몰드의 내측면에 비해 내측에 위치하도록 설치된 복수의 서포트 롤, 서포트 롤과 서포트 롤 사이에 위치되어, 상기 몰드로부터 인발된 주편의 단변부에 냉각수를 분사하는 노즐을 포함한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 단변 몰드 하측에 위치하는 서포트 롤이 상기 단변 몰드의 내측면에 비해 내측에 위치하도록 설치함으로써, 주편 단변부의 응고 수축에 의한 상기 주편 단변부와 서포트 롤 사이가 이격되는 현상을 방지 또는 최소화한다. 따라서, 주편 단부를 균일하게 냉각시킬 수 있어, 표층하 결함 발생을 저감시킬 수 있다.

Description

연속 주조 장치 및 연속 주조 방법{APPARATUS FOR CONTINUOUS CASTING AND Method OF CONTIOUOUS CASTING}
본 발명은 연속 주조 장치 및 연속 주조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주편의 결함 발생을 방지할 수 있는 연속 주조 장치 및 연속 주조 방법에 관한 것이다.
경량화가 요구되는 자동차 등과 같은 제조가 요구됨에 따라, 동시에 인장 강도 및 연성이 높은 강판에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 이에, 기존에 비해 Mn, Si, Ni, Cr, Nb, Ti 등의 합금 원소들이 대폭 첨가된 강종들의 개발이 늘어나고 있다.
그런데, Mn, Si, Ni, Cr, Nb, Ti 등의 합금 원소들이 대량 첨가된 강종을 제조하는데 있어서, 주편의 표면 및 표층하 결함이 발생되는 문제가 있다. 여기서 표층하 결함은 표면으로부터 내측 방향에 위치한 결함을 의미하는 것으로, Mn, Si, Ni, Cr, Nb, Ti 등의 합금 원소들이 다량 첨가된 주편의 경우, 표층하 결함의 발생율이 높아진다. 특히, Mn, Si, Ni, Cr, Nb, Ti 등의 합금 원소들이 다량 첨가된 주편의 경우, 주편의 단변의 표면으로부터 5 내지 10mm 깊이에서 표층하 결함이 발생되는 경향이 있다(도 6 및 도 7 참조).
주편에 표층하 결함이 발생된 경우, 열간 압연 단계에서 폭방향의 에지(edge)의 터짐에 의한 결함이 발생한다(도 8 참조). 그런데, 열간 압연 후, 표층하 결함에 따른 터짐 결함 부위만을 제거하기는 어려워, 해당 부위를 10 내지 20mm 절단한다. 그런데 이러한 절단은 실수율 저하 등의 문제를 야기시킨다.
그런데, 주편에 발생된 표층하 결함의 경우, 표면 또는 표층까지 결함이 진행되는 경우가 드물기 때문에, 육안 관찰을 통해서는 결함 유무를 판별하기 어렵다. 이에, 종래에는 주편 단변부의 길이 방향 전체를 녹여 제거하는 스카핑(scarfing)을 실시하거나, 기계적인 연마(grinding) 방법으로 제거하였다. 그러나 이러한 제거 방법으로도 표층하에 있는 결함을 완전히 제거하기 힘들기 때문에, 근본적으로 표층하 결함 발생을 방지하는 연구가 필요하다.
한국등록특허 KR0380737B1
본 발명은 주편의 결함 발생을 방지할 수 있는 연속 주조 장치 및 연속 주조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 주편의 응고 중에 주편 단변부의 표층하 결함 발생을 방지할 수 있는 연속 주조 장치 및 연속 주조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 연속 주조 장치는 주편의 장변부와 평행하도록 연장 형성되어 상호 마주보도록 배치된 한 쌍의 장변 몰드 및 상기 주편의 단변부와 평행하도록 연장 형성되어 상호 마주 보도록 배치된 한 쌍의 단변 몰드를 구비하는 몰드; 상기 한 쌍의 단변 몰드의 하측으로 나열되어 이격 배치되며, 몰드 내측 방향을 향하는 외주면이 상기 단변 몰드의 내측면에 비해 내측에 위치하도록 설치된 복수의 서포트 롤; 상기 서포트 롤과 서포트 롤 사이에 위치되어, 상기 몰드로부터 인발된 주편의 단변부에 냉각수를 분사하는 노즐;을 포함한다.
상기 한 쌍의 단변 몰드 하측에 배치된 한 쌍의 서포트 롤 사이의 이격 거리가 상기 한 쌍의 단변 몰드 간의 이격 거리에 비해 작다.
상기 서포트 롤의 외주면 중, 상기 몰드 내측 방향을 향하는 외주면과 상기 단변 몰드 내측면과의 이격 거리가 0.3 mm 내지 0.8 mm인 연속 주조 장치.
상기 노즐은 상기 주편 단변부를 향해 냉각수를 분사하는데 있어서, 단위 면적당 113 내지 158 L/min·m2의 냉각수량으로 분사한다.
상기 몰드 내 용강 탕면에 공급되는 몰드 플럭스의 점도는 0.4 내지 0.7 푸아즈(poise)인 것이다.
본 발명에 따른 연속 주조 방법은 주편의 장변부와 평행하도록 연장 형성되어 상호 마주보도록 배치된 한 쌍의 장변 몰드 및 상기 주편의 단변부와 평행하도록 연장 형성되어 상호 마주 보도록 배치된 한 쌍의 단변 몰드를 구비하는 몰드 내로 용강을 주입하여 응고시키는 과정; 상기 몰드로부터 주편을 인발시켜, 상기 주편의 장변부가 상기 장변 몰드와 평행하도록 연장 형성되어 상기 한 쌍의 장변 몰드의 하측에 나열 배치된 복수의 가이드 롤과 대향하고, 상기 주편의 단변부가 상기 단변 몰드와 평행하도록 연장 형성되어 상기 한 쌍의 단변 몰드의 하측에 나열 배치된 복수의 서포트 롤과 대향하도록, 상기 주편을 이동시키면서, 상기 주편의 장변부 및 단변부를 향해 냉각수를 분사하여 응고시키는 과정;을 포함하고,상기 주편 단변부가 상기 서포트 롤과 대항하도록 이동되는데 있어서, 상기 서포트 롤은, 몰드 내측 방향을 향하는 외주면이 상기 단변 몰드의 내측면에 비해 내측에 위치하도록 설치되어, 상기 주편 단변부가 상기 서포트 롤과 접촉된 상태로 이동된다.
상기 한 쌍의 서포트 롤 사이의 이격 간격이 상기 한 쌍의 단변 몰드 간의 이격 간격에 비해 작도록 조절한다.
상기 서포트 롤의 외주면 중, 상기 몰드 내측 방향을 향하는 외주면과 상기 단변 몰드 내측면과의 이격 거리가 0.3 mm 내지 0.8 mm가 되도록 조절한다.
상기 몰드로 용강을 주입한 후, 상기 용강 탕면으로 몰드 플럭스를 투입하는 과정을 포함하고, 상기 몰드 플럭스의 점도는 0.4 내지 0.7 푸아즈(poise)이다.
상기 주편 단변부를 냉각수를 분사하는데 있어서, 단위 면적당 113 내지 158 L/min·m2의 냉각수량으로 분사한다.
상기 용강은 1.5 wt% 내지 3 wt%의 Mn, 0.1 wt% 내지 0.25 wt%의 C, 가 1 wt% 내지 2 wt%의 Si, 1 wt% 이상의 Ni, 0.01wt% 이상의 P를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 단변 몰드 하측에 위치하는 서포트 롤이 상기 단변 몰드의 내측면에 비해 내측에 위치하도록 설치함으로써, 주편 단변부의 응고 수축에 의한 상기 주편 단변부와 서포트 롤 사이가 이격되는 현상을 방지 또는 최소화한다. 따라서, 주편 단부를 균일하게 냉각시킬 수 있어, 표층하 결함 발생을 저감시킬 수 있다.
그리고, 종래에 비해 몰드 플럭스의 점도를 감소시켜, 몰드와 주편 단변부 간의 마찰력을 줄이고, 윤활능을 향상시켜, 마찰에 의한 표층하 결함 발생 문제를 최소화 또는 방지한다. 또한, 주편 단변부를 향해 냉각수를 분사할 때, 노즐의 단위 면적당 냉각수 분사량을 종래에 비해 작도록 조절하여, 주편 단변부의 과도한 응고 수축을 방지함으로써, 주편 단변부의 표층하 결함 발생을 최소화 또는 방지할 수 있다.
서포트 롤
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연속 주조 설비를 도시한 도면
도 1은 몰드를 구성하는 한 쌍의 장변 몰드의 측방향 또는 주편의 단변 방향에서 바라본 도면이고, 도 2는 한 쌍의 단변 몰드의 측방향 또는 주편의 장변 방향에서 바라본 도면
도 3은 종래의 연속 주조 설비에 있어서, 단변 몰드의 하측에 위치한 서포트 롤을 설명하기 위한 도면
도 4a는 앞에서 상술한 본 발명의 실시예에 따라 제조된 주편 단변부를 초음파 탐상 결과를 나타낸 사진이고, 도 4b는 종래의 방법으로 제조된 주편 단변부를 초음파 탐상 결과를 나타낸 사진
도 5a는 앞에서 상술한 본 발명의 실시예에 따라 제조된 주편에 대해 열간 압연을 실시하여 제조한 열간 압연 코일에 대해, 폭방향의 에지(edge) 부분의 터짐 발생 여부를 육안으로 확인한 사진
도 5b는 는 종래의 방법으로 제조된 주편에 대해 열간 압연을 실시하여 제조한 열간 압연 코일에 대해, 폭방향의 에지(edge) 부분의 터짐 발생 여부를 육안으로 확인한 사진
도 6은 주편 단변부에서의 표층하 결함 발생 위치를 설명하기 위한 개념도
도 7은 주편 단변부에서의 표층하 결함을 보여주는 사진
도 8은 주편 단변부에 표층하 결함이 있는 주편을 열간 압연하여 제조된 열간 압연 코일의 에지부에 발생된 터짐 결함을 보여주는 사진
이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연속 주조 설비를 도시한 도면으로, 도 1은 몰드를 구성하는 한 쌍의 장변 몰드의 측방향 또는 주편의 단변 방향에서 바라본 도면이고, 도 2는 한 쌍의 단변 몰드의 측방향 또는 주편의 장변 방향에서 바라본 도면이다. 도 3은 종래의 연속 주조 설비에 있어서, 단변 몰드의 하측에 위치한 서포트 롤을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연속 주조 장치는 래들로부터 제공되는 용강을 수용하는 턴디시(10), 상기 턴디시(10)로부터 주입되는 용강을 1차 냉각시키는 몰드(100), 턴디쉬(10)의 용강을 몰드(100)로 주입하는 침지 노즐(N), 몰드(200)의 하측에서 나열되어 이격 설치된 복수의 롤(300a, 300b) 및 롤(300a, 300b)과 롤(300a, 300b) 사이에 위치하여 주편을 향해 냉각수를 분사하는 복수의 노즐(400a, 400b)을 포함한다.
몰드(200)는 상측 및 하측이 개구되며, 내부에 용강이 수용되어 냉각, 응고될 수 있는 내부 공간을 가지는 통 형상이다. 이러한 몰드(200)의 벽체 내부에는 냉각수가 순환되어, 냉각수에 의해 용강을 냉각, 응고시킨다.
또한, 몰드(200)로 용강을 주입하여 상기 용강을 응고시킬 때, 용강이 응고된 주편이 몰드(200)로부터 용이하게 인발되도록 하기 위하여, 윤활제 역할을 하는 몰드 플럭스를 주입한다. 즉, 용강 탕면에 몰드 플럭스를 주입하면, 응고쉘과 몰드 사이의 틈으로 몰드 플럭스가 유입되어 얇은 막 즉, 슬라그 필름을 형성하며, 이 슬라그 필름은 주편이 몰드(200)로부터 될 때 마찰력을 감소시키는 윤활 작용을 하여, 원활히 인발되도록 한다.
한편, 표층하 결함 발생의 원인 중 하나는 몰드(200) 및 몰드(200) 직하에서 발생하는 주편의 불균일 응고에 의한 과도한 수축에 기인한다. 불균일 응고에 의한 과도한 수축을 방지하기 위해서는 몰드(200) 내벽과 주편 사이에서 전열을 조절하는 몰드 플럭스의 역할이 중요하다. 특히, 몰드(200)를 구성하는 단변 몰드(220)는 장변 몰드(210)에 비해 과냉 되기가 쉬어, 몰드 플럭스가 단변 몰드(220)와 주편 사이로 유입되기가 어렵다. 이는, 몰드(200)로 용강을 공급하는 침지 노즐(N)이 양 단변 몰드(220) 사이의 중심 또는 장변 몰드(210) 연장 방향의 중심에 설치되어 용강을 공급하기 때문에, 용강이 단변 몰드(220)까지 도달하는 시간이 길어, 상대적으로 단변 몰드(220)에서 과냉이 발생되기 쉽기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 종래에 비해 몰드 플럭스의 점도를 줄여, 몰드 플럭스가 단변 몰드(220)와 주편 사이로 보다 원활히 유입되도록 한다. 이에, 몰드(200) 내벽과 주편 사이에서의 전열이 균일하게 되어, 불균일 응고에 의한 수축을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 점도가 0.4 내지 0.7 푸아즈(Poise)인 몰드 플럭스를 이용하는데, 이는 종래의 1.1 내지 1.8 푸아즈(Poise)에 비해 낮은 점도 값이다. 보다 구체적으로, 몰드 플럭스의 염기도(CaO/SiO2)가 1.2 내지 1.5인 조건에서, 1200℃에서 측정된 점도가 0.4 내지 0.7 푸아즈(Poise)가 되도록 한다. 이를 통해, 종래에 비해 몰드 내벽과 주편 사이로 몰드 플럭스고 용이하게 유입됨에 따라, 몰드(200) 내벽과 주편 사이에서 균일한 전열이 이루어지게 된다. 따라서, 단변 몰드(220)의 과냉각에 따른 불균일 응고에 의한 표층하 결함 발생일 줄일 수 있다.
한편, 몰드 플럭스의 점도가 0.4 푸아즈 미만이면 점도가 너무 낮아, 몰드(200)와 주편 사이로 유입되는 몰드 플럭스 양이 너무 많아지고, 이로 인해 오실레이션 마크 깊이가 과도하게 깊어져, 표면 품질이 악화되는 문제가 있다. 반대로, 몰드 플럭스의 점도가 0.7 푸아즈를 초과하면, 몰드(200)와 주편 사이로의 몰드 플럭스의 유입을 용이하게 하고, 전열을 균일하게 하는 효과를 발현할 수 없다.
따라서, 본 발명에서는 염기도(CaO/SiO2)가 1.2 내지 1.5인 조건에서, 1200℃에서 측정된 점도가 0.4 내지 0.7 푸아즈(Poise)인 몰드 플럭스를 사용한다.
몰드(200)는 주편의 장변 방향과 평행하도록 연장 형성되어, 상호 마주 보도록 배치된 한 쌍의 장변 몰드(210)와, 주편의 단변 방향과 평행하고, 상기 장변 몰드(210)와 교차하도록 연장 형성되어, 상호 마주보도록 배치된 한 쌍의 단변 몰드(220)를 포함한다.
그리고, 장변 몰드(210)의 하측에는 각각이 장변 몰드(210)와 대응 또는 평행하도록 연장 형성된 롤(이하, 가이드 롤(300a))이 주조 방향으로 나열 배치되고, 가이드 롤(300a)과 가이드 롤(300a) 사이에 노즐(이하, 제 1 노즐(400a))이 설치된다. 여기서 복수의 가이드 롤(300a) 및 제 1 노즐(400a)은 장변 몰드(210)의 하측으로부터 주조 종료지점까지 나열 배치된다. 보다 구체적으로 가이드 롤(300a)이 몰드(200)의 하측에 배치되는데 있어서, 몰드(200) 하측으로부터 일부 구간까지 지면에 대해 수직 방향으로 나열 배치되다가, 이후 벤딩 또는 만곡형으로 나열된 후에 지면에 대해 수직한 방향으로 배치된다.
또한, 단변 몰드(220)의 하측에는 각각이 단변 몰드(220)와 대응 또는 평행하도록 연장 형성되어, 몰드(200)로부터 인발된 주편의 단변과 접촉 지지함으로써, 주편의 벌징(burging) 발생을 방지하는 롤(이하, 서포트 롤(300b))이 주조 방향으로 나열 배치되고, 복수의 서포트 롤(300b) 사이에 노즐(이하, 제 2 노즐)이 설치된다. 여기서 복수의 서포트 롤(300b)은 몰드 즉, 단변 몰드(220)의 직하부로부터 일부 구간까지 나열 배치되는데, 주조 초기 구간에 해당하는 지점까지 나열 배치된다. 보다 구체적인 예로서, 단변 몰드(220)의 직하로부터 4 내지 5 개의 서포트 롤(300b)이 상호 이격되도록 나열 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 서포트 롤(300b)은 도 2에 도시된 바와 같이, 단변 몰드(220)의 내측면으로부터 상하 방향으로 연장한 제 1 연장선(A)에 비해 내측에 위치하도록 설치된다. 즉, 일 직선 상에서 상하 방향으로 나열 배치된 복수의 서포트 롤(300b)의 외주면 중, 몰드(200) 내측을 향하는 외주면 영역을 연결한 제 2 연장선(B)이 상기 제 1 연장선(A)에 비해 내측에 위치하도록 복수의 서포트 롤(300b)을 배치한다. 이를 다른 말로 설명하면, 복수의 서포트 롤(300b)이 단변 몰드(220)와 일직선 상에 설치되지 않고, 상기 단변 몰드(220)의 내측면에 비해 내측에 위치하도록 설치된다. 이를 또 다른 말로 설명하면, 한 쌍의 단변 몰드(220) 하측에 설치된 한 쌍의 서포트 롤(300b) 사이의 간격은 한 쌍의 단변 몰드(220) 간의 간격에 비해 좁도록 배치된다.
이때, 몰드(200)의 내측을 향하는 서포트 롤(300b)의 외주면이 장변 몰드(210)의 내측면으로부터 0.3mm 내지 0.8mm 이격되도록 상기 서포트 롤(300b)을 설치하는 것이 바람직하다. 다른 말로 설명하면, 단변 몰드(220)의 내측면으로부터 상하 방향으로 연장한 제 1 연장선(A)과, 몰드(200)의 내측을 향하는 서포트 롤(300b)의 외주면을 연결한 제 2 연장선(B)과의 이격 거리가 0.3mm 내지 0.8mm가 되도록 한다.
이렇게 몰드 내부를 향하는 서포트 롤(300b)의 외주면이 단변 몰드(220)의 내측면에 비해 내측에 위치하도록 하여, 한 쌍의 서포트 롤(300b) 사이의 간격을 종래에 비해 작게 조절하는 것은, 주편 단변부의 과도한 수축에 의한 서포트 롤(300b)과 주편 단변부 간의 들뜸을 보상하기 위함이다.
즉, 표층하 결함 발생의 원인 중 하나는 상술한 바와 같이 주편 단변부에서의 불균일 응고인데, 불균일 응고를 줄이기 위해서는 몰드(200) 내에서뿐만 아니라, 몰드(200) 직하에서도 균일한 냉각이 이루어지도록 조절이 필요하다. 주편 단변부는 장변부에 비해 응고 수축이 쉽게 발생되는데, 응고 수축이 발생될 경우 주편 단변부가 서포트 롤(300b)로부터 떨어져 비접촉 상태가 된다. 즉, 응고 수축이 발생된 부위가 서포트 롤(300b)로부터 떨어져 있고 나머지 부분은 접촉되어 있기 때문에, 주편 단변부가 불균일하게 냉각된다.
따라서, 본 발명에서는 한 쌍의 서포트 롤(300b) 사이의 간격을 종래에 비해 작게 조절하여, 주편 방향으로 더 밀착되도록 함으로써, 응고 수축 발생 시에도 서포트 롤(300b)로부터 떨어지지 않고, 접촉 상태를 유지하도록 한다. 이에, 주편 단변부에 응고 수축이 발생되더라도, 서포트 롤(300b)로부터 떨어지지 않기 때문에, 주편 단변부가 균일하게 냉각되며, 이에 따라 몰드(100) 직하에서의 불균일 냉각에 의한 표층하 결함 발생을 줄일 수 있다.
한편, 종래의 복수의 서포트 롤(30b)은 도 3에 도시된 바와 같이, 단변 몰드(220)의 내측면으로부터 상하 방향으로 연장한 제 1 연장선(A)과 동일 선상에 위치하도록 설치된다. 즉, 복수의 서포트 롤(30b)이 단변 몰드와 일직선 상에 설치되어, 한 쌍의 단변 몰드(220) 하측에 설치된 한 쌍의 서포트 롤(300b) 사이의 간격이 한 쌍의 단변 몰드(220) 간의 간격과 같다. 이와 같이 서포트 롤(300b)이 배치되는 경우, 몰드로부터 주편이 인발될 때, 주편 단변부는 제 2 노즐(400b)로부터 분사되는 냉각수에 의해 냉각, 응고되는데, 이때 주편 단변부가 수축됨에 따라, 주편 단변부가 서포트 롤(30b)의 외주면과 접촉되지 못하고 들뜨는 또는 이격되는 문제가 발생된다. 이에 서포트 롤(30b)이 주편 단변부를 지지할 수 없어, 주편 단변에 벌징이 유발되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 주편 단변부의 응고 수축에 의해 서포트 롤(300b)과 주편 단변부 간의 들뜸 또는 이격 현상을 방지하기 위해, 복수의 서포트 롤(300b)이 단변 몰드(220)에 비해 내측에 위치하도록 설치한다. 이때, 몰드(200)의 내측을 향하는 서포트 롤(300b)의 외주면이 장변 몰드(210)의 내측면으로부터 0.3mm 내지 0.8mm 이격되도록 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 몰드(200)의 내측을 향하는 서포트 롤(300b)의 외주면이 장변 몰드의 내측면으로부터 0.3mm 미만으로 이격되는 경우, 주편 단변부의 수축에 의해 서포트 롤(300b)과 주편 단변부 간이 들떠, 주편 단변부가 균일하게 냉각되지 못하고, 이에 따라 표층하 결함이 발생된다.
실시예에서는 몰드(200) 하측으로 인발된 주편 단변부를 향해 냉각수를 분사시켜 상기 주편을 냉각, 응고시키는데 있어서, 주편 단변부의 과도한 수축을 방지하기 위하여, 제 2 노즐(400b)의 단위 면적당 냉각 수량이 113 내지 158 L/min·m2로 분사한다. 보다 바람직하게는 0.7 내지 1.5m/min 주속 조건에서, 단변 몰드(220) 하측에 배치된 복수의 제 2 노즐(400b)로부터 분사되는 냉각 수량이 113 내지 158 L/min·m2가 되도록 한다.
예컨대, 제 2 노즐(400b)의 단위 면적당 냉각 수량이 158 L/min·m2를 초과하는 경우, 주편 단변부의 불균일 응고 및 과도한 응고 수축 현상이 발생된다.반대로 제 2 노즐(400b)의 단위 면적당 냉각 수량이 113 L/min·m2 미만인 경우, 벌징 발생을 유발할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 단변 몰드(220)의 하측에 배치된 복수의 제 2 노즐(400b)로 주편 단변부를 향해 냉각수를 분사하는데 있어서, 제 2 노즐(400b)의 단위 면적당 냉각 수량이 113 내지 158 L/min·m2가 되도록 하여, 주편 단변부가 과도하게 수축하는 것을 방지한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연속 주조 설비를 이용한 연속 주조 방법을 설명한다. 이때, 실시예에서는 Mn, Si, Ni이 다량 함유된 용강을 주조하여 주편을 주조한다. 보다 구체적으로, 1.5 wt% 내지 3 wt%의 Mn, 0.1 wt% 내지 0.25 wt%의 C, 가 1 wt% 내지 2 wt%의 Si, 1 wt% 이상의 Ni, 0.01wt% 이상의 P, 잔부의 Fe가 함유된 용강을 이용하여 주편을 주조하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 정련된 용강을 마련하여 몰드(200)로 공급하고, 몰드 내 용강 탕면 상측에 몰드 플럭스를 투입한다. 실시예에서는 염기도(CaO/SiO2) 1.2 내지 1.4 조건에서, 1200℃에서 측정된 점도가 0.4 내지 0.7 푸아즈(poise)인 몰드 플럭스를 투입한다.
몰드(200)로 주입된 용강은 몰드(200) 내 냉각수에 의해 냉각, 응고되며, 더미바 의해 몰드(200) 하측으로 인발된다. 이때, 점도가 0.4 내지 0.7 푸아즈(poise)인 몰드 플럭스에 의해 몰드(200)와 주편 간의 윤활능이 종래에 비해 향상되어, 마찰 없이 주편이 몰드(200)로부터 용이하게 인발된다. 따라서 주편과 몰드(200) 간의 마찰 또는 낮은 윤활능에 따른 표층하 결함 발생을 저감 또는 방지할 수 있다.
몰드(200)로부터 인발되는 주편은 몰드(200)의 하측에 배치된 복수의 가이드 롤(300a) 및 서포트 롤(300b)을 따라 이동하면서 제 1 노즐(400a)로부터 분사되는 냉각수에 의해 응고된다. 보다 구체적으로 주편의 장변부는 복수의 가이드 롤(300a)에 접촉되며, 제 1 노즐(400a)은 주편 장변부를 향해 냉각수를 분사하고, 주편의 단변부는 복수의 서포트 롤(300b)에 의해 접촉되며, 복수의 제 2 노즐(400b)은 주편 단변부를 향해 냉각수를 분사한다. 따라서, 몰드(200)로부터 인발된 주편은 복수의 가이드 롤(300a) 및 복수의 서포트 롤(300b)을 따라 이동하면서, 제 1 및 제 2 노즐(400a, 400b)로부터 분사된 냉각수에 의해 응고된다.
이때, 제 2 노즐(400b)로부터 주편 단변부를 향해 분사되는 냉각수량은 제 2 노즐(400b)의 단위 면적당 113 내지 158 L/min·m2가 되도록 하여, 주편 단변부의 과도한 수축을 최소화 또는 방지한다.
또한, 실시예에 따른 서포트 롤(300b)은 몰드(200) 내측 방향을 향하는 외주면이 몰드 내측면과 일직선 상에 위치하지 않고, 단변 몰드(220)의 내측에 위치하도록 설치된다. 보다 바람직하게, 단변 몰드(220)의 내벽면과 몰드(200)의 내측을 향하는 서포트 롤(300b)의 외주면 간의 이격 거리가 0.3mm 내지 0.8mm 가 되도록 한다. 이에, 한 쌍의 서포트 롤(300b) 간의 이격 거리는 한 쌍의 단변 몰드(220) 간의 이격 거리에 비해 0.3mm 내지 0.8mm 작다.
이러한 서포트 롤(300b)의 배치에 의해, 주편이 몰드(200)로부터 인발되어, 제 2 노즐(400b)로부터 분사된 냉각수에 의해 냉각될 때, 주편 단변부에 응고 수축이 발생되더라도, 주편 단변부가 서포트 롤(300b)로부터 이격되는 또는 들뜨는 문제를 방지할 수 있다.
도 4a는 앞에서 상술한 본 발명의 실시예에 따라 제조된 주편 단변부를 초음파 탐상 결과를 나타낸 사진이고, 도 4b는 종래의 방법으로 제조된 주편 단변부를 초음파 탐상 결과를 나타낸 사진이다. 도 5a는 앞에서 상술한 본 발명의 실시예에 따라 제조된 주편에 대해 열간 압연을 실시하여 제조한 열간 압연 코일에 대해, 폭방향의 에지(edge) 부분의 터짐 발생 여부를 육안으로 확인한 사진이고, 도 5b는 는 종래의 방법으로 제조된 주편에 대해 열간 압연을 실시하여 제조한 열간 압연 코일에 대해, 폭방향의 에지(edge) 부분의 터짐 발생 여부를 육안으로 확인한 사진이다.
여기서 종래의 주조 방법은, 몰드 플럭스의 점도가 염기도(CaO/SiO2) 1.2 내지 1.4 조건에서 0.4 내지 0.7 푸아즈이고, 서포트 롤(도 3 참조; 30b)은 단변 몰드(220)와 일직선상에 배치되며, 제 2 노즐(40b)로부터 분사되는 냉각수량은 상기 제 2 노즐(40b)의 단위 면적당 225 내지 400 L/min·m2이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 주편의 경우, 주편 단변부의 표층하에 결함이 발생되지 않았으나, 종래의 방법으로 제조된 주편의 경우, 주편 단변부 표면으로부터 8mm 떨어진 지점에 표층하 결함이 발생되었다. 또한, 이들 주편으로 주조된 열간 압연 코일을 보면, 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제조된 열간 압연 코일의 경우 에지(edge)에 터짐 결함이 발생되지 않았으나, 종래에 따른 방법으로 제조된 열간 압연 코일의 경우 에지(edge)에 터짐 결함이 발생된 것으로 확인되었다.
이와 같이, 본 발명에서는 몰드 플럭스의 점도를 0.4 내지 0.7 푸아즈(poise)로 함으로써, 단변 몰드(220)와 주편 단변부 간의 마찰력을 줄이고, 윤활능을 향상시켜, 마찰에 의한 표층하 결함 발생 문제를 최소화 또는 방지한다. 또한, 주편 단변부를 향해 냉각수를 분사할 때, 제 2 노즐(400b)의 단위 면적당 냉각수 분사량이 113 내지 158 L/min·m2가 되도록 함으로써, 주편 단변부의 과도한 응고 수축을 방지함으로써, 주편 단변부의 표층하 결함 발생을 최소화 또는 방지할 수 있다.
200: 몰드 210: 장변 몰드
220: 단변 몰드 300a: 가이드 롤
300b: 서프트 롤 400a: 제 1 노즐
400b: 제 2 노즐

Claims (11)

  1. 주편의 장변부와 평행하도록 연장 형성되어 상호 마주보도록 배치된 한 쌍의 장변 몰드 및 상기 주편의 단변부와 평행하도록 연장 형성되어 상호 마주 보도록 배치된 한 쌍의 단변 몰드를 구비하는 몰드;
    상기 장변 몰드의 연장 방향으로 연장 형성되며, 상기 한 쌍의 장변 몰드의 하측에서 주조 종료 지점까지 나열 배치된 복수의 가이드 롤;
    상기 한 쌍의 단변 몰드 직하부로부터 주조 초기 구간에 해당하는 지점까지 나열되어 이격 배치되며, 상기 단변 몰드 내측 방향을 향하는 외주면이 상기 단변 몰드의 내측면에 비해 내측에 위치하도록 설치된 복수의 서포트 롤;
    상기 서포트 롤과 서포트 롤 사이에 위치되어, 상기 몰드로부터 인발된 주편의 단변부에 냉각수를 분사하는 노즐;
    을 포함하고,
    상기 한 쌍의 단변 몰드 하측에 배치된 한 쌍의 서포트 롤 사이의 이격 거리는 상기 한 쌍의 단변 몰드 간의 이격 거리에 비해 0.3 mm 내지 0.8 mm 작은 연속 주조 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐은 상기 주편 단변부를 향해 냉각수를 분사하는데 있어서, 단위 면적당 113 내지 158 L/min·m2의 냉각수량으로 분사하는 연속 주조 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰드 내 용강 탕면에 공급되는 몰드 플럭스의 점도는 0.4 내지 0.7 푸아즈(poise)인 연속 주조 장치.
  6. 주편의 장변부와 평행하도록 연장 형성되어 상호 마주보도록 배치된 한 쌍의 장변 몰드 및 상기 주편의 단변부와 평행하도록 연장 형성되어 상호 마주 보도록 배치된 한 쌍의 단변 몰드를 구비하는 몰드 내로 용강을 주입하여 응고시키는 과정;
    상기 몰드로부터 주편을 인발시켜, 상기 주편의 장변부가 상기 장변 몰드와 평행하도록 연장 형성되어 상기 한 쌍의 장변 몰드의 하측에서 주조 종료 지점까지 나열 배치된 복수의 가이드 롤과 대향하고, 상기 주편의 단변부가 상기 단변 몰드와 평행하도록 연장 형성되어 상기 한 쌍의 단변 몰드의 직하로부터 하측 방향으로 주조 초기 구간에 해당하는 지점까지 나열 배치된 복수의 서포트 롤과 대향하도록, 상기 주편을 이동시키면서, 상기 주편의 장변부 및 단변부를 향해 냉각수를 분사하여 응고시키는 과정;
    을 포함하고,
    상기 주편 단변부가 상기 서포트 롤과 대향하도록 이동되는데 있어서, 상기 서포트 롤은, 상기 단변 몰드 내측 방향을 향하는 외주면이 상기 단변 몰드의 내측면에 비해 내측에 위치하도록 설치되어, 상기 주편 단변부가 상기 서포트 롤과 접촉된 상태로 이동되고,
    상기 주편 장변부는 상기 가이드 롤과 접촉한 상태로 이동하며,
    상기 서포트 롤은, 상기 단변 몰드 내측 방향을 향하는 외주면이 상기 단변 몰드의 내측면에 비해 내측에 위치하도록 설치하는데 있어서,
    상기 한 쌍의 단변 몰드 직하부로부터 하측으로 주조 초기 구간에 해당하는 지점까지 나열되어 이격 배치된 한 쌍의 상기 서포트 롤 사이의 이격 거리는 상기 한 쌍의 단변 몰드 간의 이격 거리에 비해 0.3 mm 내지 0.8 mm 작도록 조절하는 연속 주조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 몰드로 용강을 주입한 후, 상기 용강 탕면으로 몰드 플럭스를 투입하는 과정을 포함하고,
    상기 몰드 플럭스의 점도는 0.4 내지 0.7 푸아즈(poise)인 연속 주조 방법.
  10. 청구항 6에 있어서.
    상기 주편 단변부에 냉각수를 분사하는데 있어서, 단위 면적당 113 내지 158 L/min·m2의 냉각수량으로 분사하는 연속 주조 방법.
  11. 삭제
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