KR102638366B1 - 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

생산성을 저해하지 않고 다대한 에너지 비용의 추가도 필요로 하지 않으며, 주편의 표면 성상을 확보할 수 있는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법 및 장치를 얻는다.
2 차 냉각대 (7) 에 있어서 주편 (5) 에 냉각수를 분사하여 냉각하고, 수평대 (17) 의 말단까지의 구간에서 주편 (5) 의 응고를 완료시키는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법에 있어서, 수평대 (17) 중 주조 방향 상류 측의 구간을, 분사된 냉각수가 주편의 표면의 폭 방향 모든 위치에서 핵비등 상태가 되는 조건으로 냉각수를 분사하여 주편 (5) 을 냉각하는 강수랭 구간으로 하고, 또한, 상기 강수랭 구간보다 주조 방향 하류 측이고 수평대 (17) 의 말단까지의 구간을, 냉각수의 분사를 정지하는 비수랭 구간으로 함으로써, 상기 강수랭 구간 후, 수평대 (17) 의 말단에 걸쳐, 주조 방향으로 주편의 표면 온도를 상승시키면서, 수평대 (17) 의 말단에 있어서의 주편의 표면 온도를 소정의 범위로 한다.

Description

연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법 및 장치

본 발명은, 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적인 연속 주조 주편의 제조 방법을, 수직 굽힘형의 연속 주조 설비를 예로 들어, 도 3, 4 에 기초하여 설명한다.

턴디쉬 (도시 없음) 로부터 주형 (3) 에 주입된 용강은, 주형 (3) 에서 일차 냉각되고, 응고 쉘을 형성한 평판상의 주편 (5) 이 되어 평판상으로 수직대 (9) 를 강하하여 만곡대 (13) 로 진행된다. 그리고 만곡대 (13) 의 입구 측의 굽힘부 (11) 에 있어서 주편 (5) 은 일정한 곡률 반경을 유지하도록 복수의 롤 (도시 생략) 로 가이드되면서 구부러진다.

그 후, 교정부 (15) 에 있어서 곡률 반경을 순차 크게 하면서 굽힘 되돌려지고 (교정되고), 교정부 (15) 를 나온 시점에 주편 (5) 은 다시 평판상이 되어 수평대 (17) 로 진행된다. 수평대 (17) 에서 응고가 완료된 후, 주편 (5) 은 연속 주조기 출구 측에 설치된 가스 절단기 (23) 에 의해 소정의 길이로 절단된다.

가스 절단기 (23) 는 주편 (5) 의 반송 속도에 동조하여 주조 방향으로 이동하면서, 동시에 폭 방향으로 토치를 이동시켜 간다. 그리고 토치의 예열염으로 주편 (5) 을 가열하면서 절단 산소를 분사하여, 산소와 강의 산화열에 의해 주편 (5) 을 용융·절단한다.

주조 속도가 지나치게 빠른 경우나, 주편 온도가 지나치게 낮은 경우에는 가스 절단기 (23) 의 절단 피치와 주조 속도가 동조할 수 없어, 주조 속도의 제한이나 절단 불량 등의 트러블을 초래해 버린다. 그 때문에, 절단 능력에 알맞은 주조 속도의 설정과, 주편 (5) 의 온도 관리가 중요하게 된다. 그리고 가스 절단기 (23) 에 의해 절단된 주편 (5) 은, 다음 공정인 주편 정제 공장이나 압연 공장으로 반송되어 간다.

주편 (5) 은 주형 (3) 을 나온 후, 수직대 (9) 부터 수평대 (17) 에 걸쳐 중심부까지 응고를 완료시키기 위해서 물스프레이 (물 일류체 스프레이나 물-공기 이류체 혼합 미스트 스프레이) 를 사용한 2 차 냉각을 실시하고 있다.

통상, 2 차 냉각에서는, 주형 (3) 바로 아래의 수직대 (9) 에 있어서 대유량의 물을 분사하여, 주편 (5) 의 냉각 속도를 높임으로써 (본 명세서에서는, 주편의 냉각 속도를 높이는 것을 「강냉각」이라고 한다), 응고 쉘의 강도를 확보하고 있다. 만곡대 (13) 이후에서는 반대로 냉각을 약하게 하고, 내부의 고온부로부터의 열전도에 의해, 주편 (5) 의 표면 온도를 상승 (복열) 시키고 있다. 그리고 교정부 (15) 에 있어서 표면 온도가 취화 온도역 이상이 되도록 조정하여, 주편 (5) 의 횡균열의 발생을 회피하고 있다.

교정부 (15) 를 통과한 주편 (5) 은 수평대 (17) 에서의 냉각 중에 중심부까지 응고가 완료된다. 응고 속도가 주조 속도에 비해 느린 경우에는, 응고 완료 위치가 연속 주조기의 기내에 들어가지 않아, 가스 절단 시에 단면으로부터 용강이 유출되어 설비 파괴나 조업 정지 등의 큰 피해를 초래해 버린다. 반대로 응고 완료가 지나치게 빠른 경우에는 응고 완료 후의 냉각수는 허비될 뿐만 아니라, 주편 (5) 의 온도 저하가 크고, 상기 서술한 바와 같이 절단이 어려워진다. 따라서 수평대 (17) 에서의 냉각 조건의 설정이 생산성이나 제조 안정성의 확보에 크게 영향을 미치게 된다.

도 4 는, 종래의 일반적인 연속 주조 방법에 있어서의 주편 (5) 의 온도 이력을 재현하는 수치 해석의 결과를 나타내는 그래프이며, 세로축이 온도, 가로축이 메니스커스 (주형 내 용강탕면) 로부터의 거리를 나타내고 있다.

그래프의 상부에는, 도 3 에 나타낸 주형 (3) 이후의 영역과 대응하는 영역의 부호를 기재하고 있다.

또, 그래프 중, 실선이 주편의 표면 폭 중앙, 파선이 주편 코너부 (코너부), 일점쇄선이 주편 단면 중앙의 온도 이력이다. 또, 그래프 중에는, 절단 가능한 최저 온도를 세파선으로 나타내고, 이것보다 높은 온도 영역 (화살표 참조) 이면 절단 가능한 온도인 것을 나타내고 있다. 또한, 그래프 중에는, 응고 완료 위치를 A, 연속 주조기 기단 (機端) 을 B 로 하여 나타내고 있다.

주편의 표면 폭 중앙의 온도 이력으로 나타내는 바와 같이, 주형 (3) 바로 아래부터 수직대 (9) 에서는 대유량의 물스프레이에 의한 강냉각으로 쉘 두께를 증가시키고 있다. 계속되는 굽힘부 (11) 및 만곡대 (13) 부터는 냉각 속도를 느리게 하여 주편 내부로부터 복열시킴으로써, 교정부 (15) 통과 시에 주편의 표면 온도가 취화 온도역 25 보다 고온 측이 되도록 제어하고 있다. 그 결과, 양호한 표면 성상의 주편 (5) 을 얻을 수 있다.

그리고 수평대 (17) 에 있어서도 냉각을 계속하고, 점 A 에서 주편 중심부의 응고가 완료되면 주편 중심부의 온도 저하가 커진다. 그리고, 점 B 에 있어서 연속 주조기 기단을 통과하고, 가스 절단기 (23) 로 소정의 길이로 절단되어 다음 공정으로 이송된다. 이 예에서는, 응고 완료 위치는 연속 주조기 기단보다 충분히 상류 측에 있고, 또 주편 코너부 온도도 절단 가능 온도보다 충분히 높기 때문에 문제 없이 절단이 가능하다.

상기와 같은 주편의 제조 공정에 있어서의 문제점으로서, 종균열이나 횡균열 등의 표면 결함을 들 수 있다. 이 중에서, 횡균열은 만곡형 및 수직 굽힘형의 연속 주조기와 같은 굽힘 교정을 포함하는 설비에 있어서, 주편 상면 코너부 근방에서 발생하는 것이 특징이다. 교정부 통과 시에, 주편 표층 온도가 γ 저온 영역 내지 γ/α 변태 온도역에 걸친 강의 취화 (III 영역 취화) 역에 있으면, 교정 시에 생기는 표면의 인장 응력에 의해 횡균열이 발생해 버린다. 이 횡균열을 방지하는 방법으로서, 예를 들어 비특허문헌 1 에는, 주편의 2 차 냉각을 완냉화하고, 교정 시에 취화역을 고온 측으로 회피시킴으로써 균열을 방지 가능한 것이 서술되어 있다.

또, 특허문헌 1 에는, 교정부 내, 최종 교정점 요컨대 수평대 입구 부근에서 2 차 냉각의 냉각수량을 저감 혹은 정지하여 주편 표층을 복열시킴으로써 표면 균열을 방지하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 취화 온도를 고온 측으로 회피시키는 방법에서는 교정부 출구 측에서의 슬래브 단면 평균 온도가 상승한다. 그 결과, 주편 중심부의 응고 완료가 느려지므로, 연속 주조기 기내에서 응고를 완료시키기 위해서, 연속 주조기의 기장 연장이나 주조 속도가 제한되어 생산성이 저해될 가능성이 있다.

이에 대하여, 응고 완료 위치를 기내에 들어가게 하기 위해서, 교정부 하류의 수평대에 있어서 조정 냉각 장치를 형성하여 냉각을 실시하는 기술이 특허문헌 2 에 개시되어 있다.

단, 특허문헌 2 에서는 냉각 조건에 대한 구체적인 언급이 이루어져 있지 않다. 그 때문에, 냉각 조건에 따라서는 표면 폭 방향으로 현저한 온도 불균일이 발생할 가능성이 있고, 슬래브 표면에서 그 온도 불균일에서 기인한 열응력에 의한 표면 균열 (종균열) 을 일으킬 위험성이나, 폭 방향으로 응고 완료 위치가 균일하지 않아 내부 품질 불균일을 일으킬 위험성이 있다.

한편, 특허문헌 3 에는 2 차 냉각에 있어서의 냉각 불균일을 억제하는 기술이 개시되어 있다. 이것에 의하면, 물스프레이의 충돌 범위 내에서 물의 비등 상태를, 냉각대 전단 (前段) 에서는 막비등, 후단 (後段) 에서는 핵비등 상태로 유지함으로써 냉각을 안정화할 수 있다고 되어 있다.

일반적으로 폭 방향으로 냉각 조건을 일정하게 하면, 주편 코너부는 측면으로부터의 발열 (拔熱) 도 가해지기 때문에 주편 폭 중앙부에 비해 냉각 속도가 커진다. 또, 막비등 상태에서 냉각을 개시한 경우, 피냉각면의 온도가 저하하면 핵비등 상태로 천이하는 현상이 보인다. 그 때문에 특허문헌 3 과 같이 막비등 상태를 유지하고자 하면 온도 저하가 빠른 주편 코너부가 먼저 핵비등 상태로 천이하고, 보다 급격하게 온도가 저하해 버린다. 이와 같은 급격한 온도차는 열응력에 의한 주편의 표면 균열을 일으키는 원인이 된다. 또한 주편 코너부의 온도 저하는, 연속 주조기 출구 측의 가스 절단기에 있어서 절입성의 저하나 절단 시간의 증가를 초래한다는 문제가 있다. 이러한 문제에 대해 특허문헌 3 에서는 구체적인 검토가 이루어져 있지 않고, 연속 주조기 출구 측에서의 온도 제어의 방법은 밝혀져 있지 않다.

한편, 특허문헌 4 에는, 가스 절단기 측에서 절입성을 확보할 목적으로, 주편 코너부를 예열하여 절단하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 상기와 같은 핵비등에 의한 강냉각 시에는, 주편의 온도 저하가 크고, 통상보다 예열 시간을 길게 취할 필요가 있다. 또한, 주편 두께나 강종에 따라 주조 속도가 증가한 경우에는, 가스 절단의 속도가 충분하지 않아 주조 속도를 제한해야 하는 상황이나, 예열을 위해서 보다 다대한 에너지를 투입할 필요가 생긴다.

일본 특허 제4690995호 일본 공개특허공보 소62-064462 일본 특허 제6079387호 일본 특허 제2605329호

오기바야시 등 : 철강 협회 철강 기초 공동 연구회 「연속 주조에 있어서의 역학 거동」, l985, p184

이상과 같이, 표면 성상을 확보하면서, 생산성을 저해하지 않고, 또한 다대한 에너지 비용의 추가를 필요로 하지 않는 2 차 냉각 조건은 밝혀져 있지 않다.

본 발명은, 상기의 문제를 감안하여, 생산성을 저해하지 않고 다대한 에너지 비용의 추가도 필요로 하지 않고, 주편의 표면 성상을 확보할 수 있는, 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법 및 장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

(1) 본 발명에 관련된 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법은, 주조 방향 상류 측으로부터, 수직대, 굽힘부, 만곡대, 교정부, 수평대의 순서로 구성되는 연속 주조기의 2 차 냉각대에 있어서 주편에 냉각수를 분사하여 냉각하고, 상기 수평대의 말단까지의 구간에서 상기 주편의 응고를 완료시키는 방법으로서, 상기 수평대 중 주조 방향 상류 측의 구간을, 분사된 상기 냉각수가 상기 주편의 표면의 폭 방향 모든 위치에서 핵비등 상태가 되는 조건으로 상기 냉각수를 분사하여 상기 주편을 냉각하는 강수랭 구간으로 하고, 또한, 상기 강수랭 구간보다 주조 방향 하류 측이고 상기 수평대의 말단까지의 구간을, 상기 냉각수의 분사를 정지하는 비수랭 구간으로 함으로써, 상기 강수랭 구간 후, 상기 수평대의 말단에 걸쳐, 주조 방향으로 상기 주편의 표면 온도를 상승시키면서, 상기 수평대의 말단에 있어서의 상기 주편의 표면 온도를 소정의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(2) 또, 상기 (1) 에 기재된 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법에 있어서, 상기 수평대를 주조 방향으로 n 개 (n : 정수, 3 ≤ n) 의 구간으로 분할하고, n-i ~ n 번째 (i : 정수, 0 ≤ i ＜ n-1) 의 구간을 상기 비수랭 구간으로 하고, 1 ~ n-i-1 번째의 구간을 상기 강수랭 구간으로 하고,

상기 1 ~ n-i-1 번째의 구간의 상기 강수랭 구간 중, 1 ~ j 번째 (j : 정수, 1 ≤ j ＜ n-i-1) 의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 단위시간당의 수량 밀도를, j ＋ 1 ~ n-i-1 번째의 구간에 있어서의 냉각수의 단위시간당의 수량 밀도보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(3) 또, 상기 (2) 에 기재된 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법에 있어서, 상기 1 ~ n-i-1 번째의 구간의 상기 강수랭 구간 중, 1 ~ j 번째 (j : 정수, 1 ≤ j ＜ n-i-1) 의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 상기 수량 밀도를 500 L/(㎡·min) (단, min 은 시간 단위의 분이다) 이상 2000 L/(㎡·min) 이하, j ＋ 1 ~ n-i-1 번째의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 상기 수량 밀도를 50 L/(㎡·min) 이상 500 L/(㎡·min) 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(4) 또, 상기 (1) 내지 (3) 에 기재된 어느 하나에 기재된 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법에 있어서, 상기 수평대의 말단에 있어서의 상기 주편의 표면 온도를, 주편 폭 방향으로 최저 온도를 나타내는 위치에서 350 ℃ 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(5) 본 발명에 관련된 연속 주조 주편의 2 차 냉각 장치는, 주조 방향 상류 측으로부터, 수직대, 만곡대, 수평대의 순서로 구성되는 연속 주조기의 2 차 냉각대에 있어서 주편에 냉각수를 분사하여 냉각하고, 상기 수평대의 말단까지의 구간에서 상기 주편의 응고를 완료시키는 것으로서, 상기 수평대는, 주조 방향으로 n 개 (n : 정수, 3 ≤ n) 의 구간으로 분할되고, 상기 수평대의 상기 구간의 각각에 배치 형성된 복수의 스프레이 노즐과, 그 복수의 스프레이 노즐로부터의 상기 냉각수의 분사 및 정지, 그리고 상기 냉각수의 단위시간당의 수량 밀도를 상기 구간별로 제어할 수 있는 급수 수단 및 급수 제어 장치를 갖고, 그 급수 제어 장치는, 주조 방향의 상류 측으로부터 1 ~ n-i-1 번째 (i : 정수, 0 ≤ i ＜ n-1) 의 구간에서는, 분사된 상기 냉각수가 상기 주편의 표면의 폭 방향 모든 위치에서 핵비등 상태가 되는 강수랭 구간이 되도록 상기 스프레이 노즐로부터 상기 냉각수를 분사시키고, n-i ~ n 번째 (i : 정수, 0 ≤ i ＜ n-1) 의 구간에서는, 비수랭 구간이 되도록 상기 스프레이 노즐로부터의 상기 냉각수의 분사를 정지시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

(6) 또, 상기 (5) 에 기재된 연속 주조 주편의 2 차 냉각 장치에 있어서, 상기 급수 제어 장치는, 상기 1 ~ n-i-1 번째의 구간의 상기 강수랭 구간 중, 1 ~ j 번째 (j : 정수, 1 ≤ j ＜ n-i-1) 의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 단위시간당의 수량 밀도가, j ＋ 1 ~ n-i-1 번째의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 단위시간당의 수량 밀도보다 커지도록, 상기 스프레이 노즐로부터의 상기 냉각수의 분사를 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(7) 또, 상기 (6) 에 기재된 연속 주조 주편의 2 차 냉각 장치에 있어서, 상기 급수 제어 장치는, 상기 1 ~ n-i-1 번째의 상기 강수랭 구간 중, 1 ~ j 번째 (j : 정수, 1 ≤ j ＜ n-i-1) 의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 상기 수량 밀도가 500 L/(㎡·min) (단, min 은 시간 단위의 분이다) 이상 2000 L/(㎡·min) 이하, j ＋ 1 ~ n-i-1 번째의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 상기 수량 밀도가 50 L/(㎡·min) 이상 500 L/(㎡·min) 미만이 되도록, 상기 스프레이 노즐로부터의 상기 냉각수의 분사를 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 있어서는, 상기 수평대에 있어서의 주조 방향 상류 측 구간은, 분사된 냉각수가 주편의 표면의 폭 방향 모든 위치에서 핵비등 상태가 되는 조건으로 냉각수를 분사하여 주편을 냉각하는 강수랭 구간으로 하고, 또한, 상기 강수랭 구간보다 주조 방향 하류 측이고 상기 수평대의 말단까지의 구간은, 냉각수의 분사를 정지하는 비수랭 구간으로 함으로써, 상기 강수랭 구간 후, 상기 수평대의 말단에 걸쳐, 주조 방향으로 주편의 표면 온도를 상승시키면서, 상기 수평대의 말단에 있어서의 주편의 표면 온도를 소정의 범위로 하도록 하였으므로, 생산성을 저해하지 않고 다대한 에너지 비용의 추가도 필요로 하지 않으며, 주편의 표면 성상을 확보할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시형태에 있어서의 연속 주조 설비의 개요를 설명하는 설명도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시형태에 있어서의 연속 주조 방법의 주편의 온도 이력을 나타내는 그래프이다.
도 3 은 종래의 일반적인 연속 주조 설비의 개요를 설명하는 설명도이다.
도 4 는 종래의 일반적인 연속 주조 방법의 주편의 온도 이력을 나타내는 그래프이다.

본 실시형태에 관련된 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법에 사용하는 연속 주조기를, 도 1 에 기초하여 개설한다.

연속 주조기 (1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 턴디쉬 (도시 없음) 로부터 주형 (3) 에 주입된 용강을, 롤 (도시 없음) 에 의해 지지하고, 또한 롤 사이에 형성된 냉각 스프레이 (도시 없음) 에 의해 2 차 냉각하면서 주편 (5) 으로서 인발하는 장치이다.

주편 (5) 을 2 차 냉각하는 2 차 냉각대 (7) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 수직대 (9), 굽힘부 (11), 만곡대 (13), 교정부 (15), 수평대 (17) 로 나누어져 있고, 본 발명의 2 차 냉각 방법은, 주로 수평대 (17) 에 있어서의 주편 (5) 의 냉각 방법에 특징을 갖는 것이다.

연속 주조기 (1) 의 2 차 냉각대 (7) 는, 수평대 (17) 에 있어서 n 개 (n : 정수, 3 ≤ n) 의 구간으로 분할되고, 개개의 구간에서 냉각수의 ON/OFF 및 냉각수량을 제어할 수 있는 급수 수단과 급수 제어 장치 (19) 를 구비한 강냉각 설비 (21) 가 구비되어 있다.

n 의 개수는, 설비에 따라 미리 설정되지만, n 개의 구간의 어느 구간을 강수랭 구간으로 하고, 혹은 비냉각 구간으로 할지에 대해서는, 급수 제어 장치 (19) 에 의해 적절히 설정할 수 있다.

수평대 (17) 에는, 설비의 규모에 따라 다르기도 하지만, 100 가까운 롤이, 주조 방향으로 소정의 간격으로 배치 형성되어 있고, 롤 사이에는 냉각수를 분사하는 스프레이 노즐이 배치되고, 각 롤 사이에는 주편 폭 방향으로 스프레이 노즐이 복수 배치되어 있다.

본 실시형태의 강냉각 설비 (21) 는, 주조 방향의 복수의 롤 사이 (예를 들어, 10 개의 롤 사이) 에 설치되어 있는 스프레이 노즐을 한 그룹으로 하여, 수평대 (17) 를 n 개의 구간으로 분할하고 있다.

따라서, 각 구간에서는, 복수의 스프레이 노즐이 한 그룹이 되어, 냉각수의 비등 상태를 신속하게 핵비등 상태로 안정화시키기 위해서 대유량의 냉각수를 분사할 수 있도록 되어 있다.

또, 각 구간에서는, 대유량 조건뿐만 아니라, 소유량 조건에도 대응할 수 있도록, 예를 들어 사용하는 노즐과 배관의 전환이 가능하도록 되어 있다.

여기서 사용하는 스프레이 노즐은 후술하는 단위시간당의 수량 밀도를 실현할 수 있는 것이면, 물 일류체 스프레이에 한정되는 것은 아니고 물-공기의 이류체 혼합 미스트 스프레이 노즐 등을 사용하여도 된다.

본 실시형태의 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법은, 상기 서술한 연속 주조기 (1) 로 주조되고 있는 주편 (5) 을, 수직대 (9), 굽힘부 (11), 만곡대 (13), 교정부 (15), 수평대 (17) 를 갖는 2 차 냉각대 (7) 에 있어서, 주편 (5) 에 냉각수를 분사하여 냉각하고, 수평대의 말단까지의 구간에서 주편 (5) 의 응고를 완료시키는 데에 있어서, 수평대 (17) 에 있어서의 주조 방향 상류 측 구간은, 분사된 냉각수가 주편의 표면에서 핵비등 상태가 되는 조건으로 냉각수를 분사하여 주편 (5) 을 냉각하는 강수랭 구간으로 하고, 또한, 상기 강수랭 구간보다 주조 방향 하류 측의 상기 수평대의 말단까지의 구간은, 냉각수의 분사를 정지하는 비수랭 구간으로 한 것이다.

그리고, 강수랭 구간 후, 상기 수평대의 말단에 걸쳐, 주조 방향으로 주편의 표면 온도를 상승시키면서, 상기 수평대의 말단에 있어서의 주편의 표면 온도를 소정의 범위로 한다.

상기와 같은 연속 주조기 (1) 를 사용하여 제조된 주편의 표면의 온도 이력을 재현하는 수치 해석의 결과를 도 2 에 나타낸다. 도 2 에서는, 주편의 표면 폭 중앙, 주편 코너부 (코너부), 주편 단면 중앙의 온도 이력을, 각각 실선, 파선, 일점쇄선으로 나타내고, 절단 가능한 최저 온도를 세파선으로 나타내고 있다. 또, 도 2 에서는, 응고 완료 위치를 A', 연속 주조기 기단을 B 로 하여 나타내고 있다. 도 2 에는, 도 4 에 나타낸 종래예에 있어서의 응고 완료 위치 A 도 나타내고 있다.

주형 (3) 바로 아래부터 교정부 (15) 를 통과할 때까지의 냉각은 종래의 기술과 동일하게 실시하고, 교정부 (15) 에 있어서의 주편 (5) 의 표면 온도를 취화 온도역 (25) 보다 고온 측이 되도록 하고 있다.

한편, 수평대 (17) 에 진입하여 강냉각 설비 (21) 로 냉각을 개시하면, 수평대 (17) 에 들어가 최초의 롤 사이에 설치된 물스프레이 이후, 주조 방향 하류 측의 수평대 (17) 에서는, 대유량의 물스프레이에 의해 폭 방향으로 균일하게 핵비등 상태가 실현된다. 그 결과, 주편 폭 중앙과 주편 코너부의 온도가 동시에 수온에 가까운 온도까지 저하하여 안정화되어 있는 것을 알 수 있다.

그 후, 강냉각을 계속하여 핵비등 상태를 유지하고, 점 A' 에서 응고가 완료된 후, 내부의 온도 저하가 시작된다. 내부의 응고가 완료된 후나, 또 응고가 완료되기 전이어도, 충분히 온도가 저하하여 확실히 기단까지 응고가 완료된 상태가 된 후에는 냉각할 필요가 없다. 그 때문에, n-i 번째 ~ n 번째 (i : 정수, 0 ≤ i ＜ n-1) 의 i ＋ 1 개의 영역에서 스프레이 분사를 정지하고, 점 C 이후에는 주편의 표면을 복열시키고 있다. 그 결과, 점 B 에 있어서 주편 코너부의 온도가 절입 가능 온도 이상이 되어, 문제 없이 절단을 실시할 수 있었다.

일반적으로는, 주편 (5) 의 주조 속도의 변동 등에 대한 온도 제어는, 냉각수의 유량을 변경하여 실시하는 경우가 많지만, 본 발명과 같이 냉각의 안정화의 관점에서 강냉각을 실시하고, 실온 근방까지 식히는 경우에는, 핵비등 유지의 관점에서 유량의 제어는 가능하지 않다. 그래서 앞서 서술한 바와 같이 일부의 냉각 구간에 있어서 냉각을 정지함으로써 수랭 시간을 조정하여 냉각 종료 온도를 제어할 필요가 있다.

본 발명을 적용한 경우, 수평대 (17) 에서 강냉각을 실시함으로써, 주조 속도가 종래 기술과 동일한 경우에는, 응고 완료 위치 A' 는 종래 기술을 적용한 경우의 위치 A 보다 연속 주조기 (1) 의 상류 측으로 이동하기 때문에, 종래의 조건보다 주조 속도를 고속화하는 것이 가능하다. 이때, 주조 속도가 증가함으로써 냉각대를 통과하는 시간이 감소하여 냉각 시간이 단축되어 버린다. 그래서, 냉각을 정지하는 비수랭 구간수 i ＋ 1 을 작게 하고, 냉각을 실시하고 있는 냉각대의 길이를 연장함으로써 확실하게 연속 주조기 (1) 내에서 응고를 완료할 수 있다.

한편, 주조 개시 시나 종료 시에는 반대로 주조 속도가 저하해 버린다. 이 경우에는, 비수랭 구간수 i ＋ 1 을 크게 하여, 주편 (5) 전체의 온도가 저하해 주편 코너부가 절입 가능 온도를 하회하는 일이 없도록 제어를 실시할 수 있다.

본 발명에 있어서의 냉각수의 분사 조건 (단위시간당의 수량 밀도) 에 대해서는, 주조 속도의 변동이나 강종 등의 제조 조건이나, 스프레이의 배치 간격과 같은 설비 조건에 의하지 않고 폭 전체면에서 신속하게 핵비등을 실현하는 조건을 검토한 결과, 500 L/(㎡·min) (단, min 은 시간 단위의 분이다) 이상 필요한 것을 알 수 있었다. 여기서, 단위시간당의 수량 밀도는, 그 냉각 구간에 있어서의 냉각수의 수량 (L/min) 을, 그 냉각 구간의 면적 (㎡) 으로 제산함으로써 얻어지는 값이다.

이 단위시간당의 수량 밀도 이하에서는, 고온의 주편 (5) 을 냉각했을 때에 안정적으로 핵비등 상태에 이르지 않고, 온도 저하가 큰 위치 (주편 코너부 등) 와 온도 저하가 작은 위치 (주편 폭 중앙 등) 에서 핵비등화하는 타이밍이 크게 상이하여 폭 방향으로 현저한 온도차를 일으켜 버린다.

또, 설비 배치나 강종에 따라서는 물스프레이의 냉각수가 직접 분사되지 않는 부분 (가이드 롤 바로 아래와 그 근방 등) 에서 크게 복열하여, 핵비등 상태가 안정적으로 얻어지지 않을 가능성이 있고, 큰 온도차를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 그리고 이러한 온도차에서 기인하여, 주편 (5) 이 변형되어 균열 등의 결함을 초래해 버린다.

한편, 핵비등이 실현되면, 비등에 의한 냉각이 지배적이 되기 때문에 냉각 능력의 단위시간당의 수량 밀도에 대한 의존성은 작아진다. 그 때문에, 2000 L/(㎡·min) 보다 큰 단위시간당의 수량 밀도에서는 냉각 능력의 큰 향상은 기대할 수 없고, 사용하는 냉각수의 총량이 과대해져 물 처리 설비의 설비투자가 커지는 점에서, 강수랭 구간에서의 단위시간당의 수량 밀도는 500 L/(㎡·min) 이상 2000 L/(㎡·min) 이하의 범위에 있는 것이 적절하다.

상기 서술한 강수랭 구간에 주편 (5) 이 진입하고, 핵비등에 의해 주편의 표면 온도가 저하하면 500 L/(㎡·min) 이상의 대유량이 아니어도 안정적으로 핵비등 상태를 유지할 수 있도록 된다.

그 때문에, 연속 주조기 (1) 전체에서 사용할 수 있는 냉각수의 총량에 제약이 있는 경우에는, 강수랭 구간의 1 번째부터 j 번째 (j : 정수, 1 ≤ j ≤ n-i-1) 의 구간의 단위시간당의 수량 밀도를 500 L/(㎡·min) 이상의 대유량 영역으로 하고, 나머지 j ＋ 1 번째부터 n-i-1 번째의 구간은, 핵비등을 유지할 수 있는 만큼의 단위시간당의 수량 밀도가 있으면 되므로 50 L/(㎡·min) 이상 500 L/(㎡·min) 미만으로 수량을 억제한 소유량 영역으로 할 수 있다. 이때, 전단의 대유량 영역의 구간수 j 는 강종이나 주편 두께 등의 제조 조건에 맞추어 임의로 설정하면 된다.

또, 연속 주조기 출구 측의 가스 절단기에 있어서의 절입성을 확보할 수 있는 온도 범위에 대해 검토한 결과, 절단기 직전의 주편 코너부 온도를 350 ℃ 이상으로 제어할 필요가 있는 것을 알 수 있었다. 따라서, 수평대 (17) 의 말단에 있어서의 주편의 표면 온도를, 주편 폭 방향으로 최저 온도를 나타내는 위치에서 350 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 강냉각 설비 (21) 에 의해 수평대 (17) 의 2 차 냉각대 (7) 를 복수의 구간으로 분할하고, 핵비등 상태를 유지하고 냉각하는 강수랭 구간과, 그 강수랭 구간의 주조 방향 하류 측에 냉각수의 분사를 정지한 비냉각 구간을 형성하고, 주조 속도 등의 조건에 따라 이 구간의 범위를 변화시킬 수 있도록 하였으므로, 표면에 큰 온도 불균일을 일으키지 않고, 주조 종료 시의 온도를 제어할 수 있다.

이로써, 주편 (5) 의 표면 성상을 고품위로 유지하면서, 고속으로 주조하는 것이 가능하게 되어, 주조 조건이 변화한 경우여도 문제 없이 주편 (5) 을 절단할 수 있고, 안정적으로 고품질의 주편 (5) 을 높은 생산성을 유지하면서 제조하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 강수랭 구간의 주조 방향 하류 측에 형성하는 비냉각 구간이란, 주편의 적극적인 냉각을 실시하지 않기 때문에 냉각수의 분사를 정지하는 구간이며, 예를 들어, 배관 내의 잔액이 주편의 표면에 유하하는 상태나, 스프레이 노즐의 막힘 방지를 위해서 극소량의 물이 공급되는 상태 등, 주편의 냉각을 의도하지 않고 주편의 표면에 냉각수가 가해지는 경우여도, 전술한 바와 같이 주편의 적극적인 냉각을 위한 냉각수의 분사를 정지해 두면 비냉각 구간에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.

또, 비냉각 구간에 있어서는, 냉각수의 분사를 정지할 뿐만 아니라, 보열 커버나 에지 히터 등의 보조 수단을 사용하여, 주편의 표면 온도가 저하하기 쉬운 주편 코너부의 온도를 유지·상승시키도록 해도 된다.

배관으로부터의 누수에 의한 설비 이상 등, 어떠한 이유에 의해 소정의 단위시간당의 수량 밀도를 달성할 수 없어, 주편이 강수랭 구간에 진입한 후에, 신속하게 핵비등 상태에 이르지 않은 경우에는, 비등 상태의 감시를 실시하면서 수량을 증가시켜, 확실하게 핵비등 상태를 달성 및 유지할 필요가 있다.

주편 표면에 접촉하는 냉각수가 비등하면, 기화하여 수증기가 되고, 이 수증기가 공기 중에서 응결한 김 (수연) 을 관찰할 수 있다. 여기서, 핵비등 상태에서는, 주편 표면에 접촉한 냉각수는 격렬하게 발포하여, 대량의 수증기가 발생해, 수연의 발생량이 많아진다. 이에 대하여, 막비등 상태에서는, 비등하는 냉각수의 발포가 적어, 수증기 및 수연의 발생량도 적어진다. 그래서, 각 구간에 카메라를 설치하고, 수연의 발생량을, 육안에 의한 관측이나 투과율계에 의한 계측에 의해 감시한다. 미리, 실험에 의해 핵비등과 막비등을 구별하는 수연의 발생량의 임계값을 구해 두고, 당해 수연의 발생량이 임계값을 초과하는지 여부를 확인함으로써, 소정의 구간에서 핵비등 상태가 달성되어 있는지를 확인한다. 그리고, 핵비등 상태가 달성되어 있지 않은 경우에는 냉각수의 수량을 늘리도록 조정한다. 이로써, 확실하게 핵비등 상태를 달성 및 유지할 수 있다.

실시예

상기 서술한 실시형태인 연속 주조기 (1) (도 1) 를 사용하여 주편 (5) 을 제조하고, 본 발명의 효과를 확인하였으므로, 이하 설명한다.

본 실시예에서는, 수평대 (17) 를 12 구간 (n = 12) 으로 분할하고, 각 구간별로 분사의 유무나 분사 유량의 제어를 실시하였다. 또, 연속 주조기 (1) 의 기장은 45 m 이고, 기단에는 주편의 표면의 온도 분포를 측정하는 온도계와 가스 절단기 (23) 가 설치되어 있다.

수평대 단위시간당의 수량 밀도 (L/(㎡·min)), 주조 속도, 슬래브 두께와 같은 제조 조건을 변화시켜 주편 (5) 을 제조하고, 냉각 중의 온도 불균일이나 주조기 기내에서의 추정 응고 완료 위치, 절단 시의 주편 코너부 온도, 주조 후의 표면 성상을 평가하였다.

제조 조건과 평가를 하기의 표 1 에 나타낸다. 표 중, 본 발명예의 범위의 것을 실시예 1 ~ 7 로 하고, 발명 범위를 벗어나는 것을 비교예 1 ~ 8 로 하고 있다.

또한, 응고 완료 위치의 추정은 사전에 수치 해석에 의해 실시하고, 일부의 비교예에서는 사전 검토의 결과, 응고 완료 위치가 연속 주조기 (1) 내에 들어가지 않을 위험성이 있다고 판단되었기 때문에 실제로 제조하지 않은 것도 있다.

이하, 표 1 의 결과에 대해, 관련된 비교예 및 실시예별로 고찰한다.

＜비교예 1, 2, 실시예 1, 2＞

비교예 1, 2 및 실시예 1, 2 에서는, 235 mm 두께의 주편 (5) 을 각각 종래 기술과, 본 발명의 기술을 적용하여 제조하였다.

비교예 1 에서는 종래와 같은 냉각 조건 (단위시간당의 수량 밀도 10 L/(㎡·min), 냉각 정지 영역 없음) 으로 제조한 예이다. 이 예에서는 표면에서 항상 막비등이 안정적으로 유지되었기 때문에, 온도 불균일은 발생하지 않고 제조 후에 주편의 표면 상태를 검사에서도 문제는 확인되지 않았다. 또, 절단 시의 주편 코너부 온도는 580 ℃ 이고 절단에 지장은 없었다.

그러나, 응고 완료 위치를 기내에 들어가게 하기 위해 (추정 36 m 위치) 주조 속도는 최고로 1.0 mpm 으로 제한되고 있었다.

그래서 비교예 2 에서는, 생산성 향상을 위해서, 주조 속도를 2.5 mpm 으로 증속시킨 경우를 검토하였다. 이 조건에서는 추정 응고 완료 위치가 기외가 된다는 계산 결과가 되었기 때문에 실제의 제조는 실시하지 않았다. 이와 같이 종래 기술로도 표면 성상이 양호한 주편 (5) 은 제조 가능하지만 주조 속도가 제약되었다.

이에 대하여, 실시예 1 에서는 본 발명의 기술을 적용하여, 1 ~ 9 번째의 구간에서 단위시간당의 수량 밀도 500 L/(㎡·min) 으로 설정하여 강냉각을 실시하고, 10 ~ 12 번째의 구간에서 냉각수를 정지함으로써 복열에 의해 표면 온도를 조정하였다. 이때, 주조 속도를 2.5 mpm 까지 증속하여 주조를 실시하였다. 그 결과, 강냉각에 의해 폭 방향 균일하게 핵비등 상태에 이르고, 온도 불균일은 생기지 않았다. 또, 추정 응고 완료 위치는 38 m 로 충분히 기내에 들어가 있었기 때문에 제조를 실시하였다. 그 결과, 절단 시의 주편 코너부 온도는 420 ℃ 에서 비교예 1 에 대해 저하하여 있지만 절단 가능한 영역에 들어가 있어, 문제 없이 절단할 수 있었다. 또, 제조 후에 주편의 표면 상태를 검사했는데 균열은 확인되지 않고, 표면 성상이 양호한 주편 (5) 을 트러블 없이, 고능률로 제조할 수 있었다.

실시예 2 에서는 본 발명의 기술을 적용하여, 1 ~ 10 번째의 영역에서 단위시간당의 수량 밀도 2000 L/(㎡·min) 으로 설정하여 강냉각을 실시하고, 냉각수를 정지하는 영역을 11 ~ 12 번째의 구간으로 하였다. 이때는, 주조 속도를 더욱 3.5 mpm 까지 상승시킬 수 있고, 절단 시의 트러블도 표면 성상의 문제도 없고, 고품위의 주편 (5) 을 고능률로 제조할 수 있었다.

＜비교예 3, 4＞

비교예 3, 4 는 실시예 1 의 조건을 참고로 강수랭 구간의 냉각 조건을 변경한 결과이다. 비교예 3 에서는 냉각 정지 영역을 형성하지 않고 모든 구간에서 단위시간당의 수량 밀도를 500 L/(㎡·min) 으로 설정하여 강냉각을 실시하였다. 이때는 냉각에 의한 온도 불균일은 없고, 응고 완료 위치도 기내에 들어가 있었다. 그러나, 강냉각을 실시한 시간이 길고, 기단에서 충분히 복열하지 않았기 때문에 절단 시의 주편 코너부 온도가 320 ℃ 까지 저하하였다. 그 결과, 절단에 시간이 걸려 가스 절단기 (23) 의 가동 범위 내에서 절단이 완료되지 않을 우려가 있었기 때문에, 주조 속도를 긴급하게 저하시킬 필요가 생겼다. 또한, 주조 속도가 크게 변화했기 때문에, 그때에 주조되고 있던 주편 (5) 의 표면 품질이나 내부 품질이 저하한다는 문제가 생겼다.

또, 비교예 4 에서는 1 ~ 10 번째의 구간의 단위시간당의 수량 밀도를 400 L/(㎡·min) 으로 하고 11 ~ 12 번째의 구간에서 냉각수를 정지하였다. 그 결과, 이 유량에서는 강수랭 구간에서 주편의 일부의 폭 위치에서는 안정적으로 핵비등 상태에 이르지 않고, 온도 저하가 큰 주편 코너부에서 먼저 핵비등이 되어 폭 방향으로 현저한 온도차가 발생하였다. 그 때문에, 주편의 표면의 균열이나 내부 균열이 발생하여 주편 (5) 의 품질이 저하한다는 문제가 생겼다.

＜실시예 3, 4, 비교예 5, 6＞

실시예 3, 4 와 비교예 5, 6 은, 실시예 1 에 대해, 강수랭 구간의 1 번째의 구간만 대유량 영역으로 하고, 2 번째 이후의 구간의 유량을 줄인 조건이다.

실시예 3 에서는 1 번째의 대유량 구간에서의 단위시간당의 수량 밀도는 500 L/(㎡·min) 으로 하고, 2 ~ 11 번째의 구간에서의 단위시간당의 수량 밀도는 50 L/(㎡·min) 으로 하고, 12 번째의 구간에서는 냉각수를 정지하였다. 이때, 강수랭 구간의 1 번째의 구간의 냉각에서 핵비등 상태에 이르고, 그 후의 구간에서 복열하지 않고 핵비등 상태가 유지되었다. 그 결과, 폭 방향의 냉각 불균일은 생기지 않았다. 또, 응고 완료 위치도 43 m 로 기내에 들어가 있었다. 절단 시의 주편 코너부 온도는 430 ℃ 이고 문제 없이 절단할 수 있었다. 또한 제조 후에 주편의 표면 상태를 검사했는데, 균열은 확인되지 않고 표면 성상이 양호한 주편 (5) 을 제조할 수 있었다.

또, 실시예 4 에서는 강수랭 구간의 단위시간당의 수량 밀도를 1 번째의 구간에서 2000 L/(㎡·min), 2 번째의 구간에서 1000 L/(㎡·min), 3 번째는 500 L/(㎡·min), 4 ~ 5 번째는 100 L/(㎡·min), 6 ~ 10 번째는 50 L/(㎡·min) 으로 단계적으로 줄여 가도록 설정하였다. 또 11 ~ 12 번째의 구간에서는 냉각수를 정지하였다. 이때, 강수랭 구간의 1 번째의 구간의 냉각으로 핵비등 상태에 이르고, 그 후의 구간에서 복열하지 않고 핵비등 상태가 유지되었다. 그 결과, 폭 방향의 냉각 불균일은 생기지 않았다. 또 응고 완료 위치도 40 m 로 기내에 들어가 있었다. 절단 시의 주편 코너부 온도는 370 ℃ 이고 문제 없이 절단할 수 있었다. 또한 제조 후에 주편의 표면 상태를 검사했는데, 균열은 확인되지 않고 표면 성상이 양호한 주편 (5) 을 제조할 수 있었다.

한편, 비교예 5 에서는 강수랭 구간 후반의 소유량 영역의 단위시간당의 수량 밀도를 40 L/(㎡·min) 으로 하였다. 그 결과, 복열이 큰 주편 폭 중앙에서 핵비등을 유지할 수 없게 되어 온도가 상승하고, 폭 방향으로 현저한 온도 불균일이 생겼다. 응고 완료 위치는 기내에 들어가 있었지만, 폭 방향의 온도 불균일에 의해 슬래브가 변형되어, 표면에 균열이 생겼다.

또, 비교예 6 에서는 강수랭 구간 전반 (前半) 의 대유량 영역에 있어서의 단위시간당의 수량 밀도를 400 L/(㎡·min) 으로 하였다. 그 결과, 강수랭 구간에 주편 (5) 이 들어간 단계에서 신속하게 핵비등 상태를 실현할 수 없어, 폭 방향으로 핵비등 상태와 막비등 상태가 혼재하고 있었다. 그 때문에, 표면 온도의 불균일이 커 표면 균열이 발생하고, 또 냉각이 불균일하게 된 결과, 응고 완료 위치가 불균일해져 내부 품질이 저하하였다.

＜실시예 5＞

실시예 5 는 실시예 1 에 대해 주조 개시 시나 종료 시 등에 주조 속도를 크게 감속해야 했던 경우의 예이다. 이때, 주조 속도는 2.0 mpm 까지 저하하고 있고, 강냉각을 실시하는 시간이 연장되기 때문에, 비수랭 구간을 8 ~ 12 번째로 확대하였다. 그 결과, 냉각 불균일은 발생하지 않고, 응고 완료 위치는 35 m, 절단 시의 주편 코너부 온도도 460 ℃ 로 절단 가능한 범위에 들어가게 할 수 있었다. 또 제조 후에 주편의 표면 상태를 검사했는데, 균열은 확인되지 않고, 주조 속도가 크게 변화한 경우여도 문제 없이 표면 성상이 양호한 주편 (5) 을 제조할 수 있었다.

＜비교예 7, 8, 실시예 6, 7＞

비교예 7 과 실시예 6, 및 비교예 8 과 실시예 7 은, 슬래브 두께를 각각 260 mm 와 200 mm 로 변경한 경우의 결과이다. 비교예 7, 8 은 비교예 1 과 동일하게 종래 기술의 냉각 조건에서 슬래브 두께가 260 mm 와 200 mm 로 변화한 경우이다.

비교예 7 에서는 슬래브 두께 260 mm 로, 비교예 1 에 대해 슬래브 두께가 두꺼워짐으로써 온도 저하가 작아지기 때문에, 주조 속도를 0.8 mpm 까지 감속하여 응고 완료 위치를 기내 들어가게 할 수 있었다. 비교예 8 에서는 슬래브 두께 200 mm 로 비교예 1 에 대해 슬래브 두께가 얇아진 것에 의한 중심부의 응고 완료 후의 불필요한 온도 저하를 피하기 위해서 주조 속도를 2.0 mpm 까지 증속하였다.

그에 대해, 실시예 6 은 슬래브 두께 260 mm 인 경우로, 실시예 1 에 대해 슬래브 두께가 두꺼워졌기 때문에 온도 저하가 작아지므로 주조 속도는 그대로이고 강수랭 구간을 1 ~ 11 번째까지 연장하였다. 강수랭 구간의 단위시간당의 수량 밀도 배분은 실시예 1 과 동일하게 하였다. 그 결과, 냉각 불균일은 발생하지 않고, 응고 완료 위치는 42 m, 절단 시의 주편 코너부 온도도 440 ℃ 로 절단 가능한 범위에 들어가게 할 수 있었다. 또 제조 후에 주편의 표면 상태를 검사했는데, 균열은 확인되지 않고, 주조 두께가 두꺼워진 경우여도 높은 주조 속도를 유지한 채로, 문제 없이 표면 성상이 양호한 주편 (5) 을 제조할 수 있었다.

실시예 7 은 슬래브 두께 200 mm 인 경우로, 실시예 1 에 대해 슬래브 두께가 얇아졌기 때문에 온도 저하가 커지므로 주조 속도를 3.0 mpm 까지 증속시켰다. 강수랭 구간의 단위시간당의 수량 밀도 배분은 실시예 1 과 동일하게 하고, 비수랭 구간을 9 ~ 12 번째로 확대하였다. 그 결과, 냉각 불균일은 발생하지 않고, 응고 완료 위치는 37 m, 절단 시의 주편 코너부 온도도 430 ℃ 로 절단 가능한 범위에 들어가게 할 수 있었다. 또, 제조 후에 주편의 표면 상태를 검사했는데, 균열은 확인되지 않고, 주조 두께가 얇아진 경우여도 주조 속도를 크게 감속하지 않고, 문제 없이 표면 성상이 양호한 주편 (5) 을 제조할 수 있었다.

이와 같이, 본 발명의 기술을 적용함으로써, 주편 두께가 변화한 경우여도 종래 기술과 같이 크게 주조 속도를 변화시킬 필요가 없고, 안정적으로 고품위의 주편 (5) 을 고능률로 제조할 수 있다.

이상과 같이, 수평대 (17) 에 있어서의 주조 방향 상류 측 구간은, 분사된 냉각수가 주편의 표면의 폭 방향 모든 위치에서 핵비등 상태가 되는 조건으로 냉각수를 분사하여 주편 (5) 을 냉각하는 강수랭 구간으로 하고, 또한, 상기 강수랭 구간보다 주조 방향 하류 측이고 수평대의 말단까지의 구간은, 냉각수의 분사를 정지하는 비수랭 구간으로 함으로써, 주조 조건이 변화한 경우여도, 주조 속도의 제한이나 가열을 위한 다대한 에너지 비용의 추가를 필요로 하지 않고 주편 (5) 을 절단 용이한 온도로 유지하면서 제조할 수 있는 것이 실증되었다.

1 : 연속 주조기
3 : 주형
5 : 주편
7 : 2 차 냉각대
9 : 수직대
11 : 굽힘부
13 : 만곡대
15 : 교정부
17 : 수평대
19 : 급수 제어 장치
21 : 강냉각 설비
23 : 가스 절단기
25 : 취화 온도역

Claims (7)

1. 주조 방향 상류 측으로부터, 수직대, 굽힘부, 만곡대, 교정부, 수평대의 순서로 구성되는 연속 주조기의 2 차 냉각대에 있어서 주편에 냉각수를 분사하여 냉각하고, 상기 수평대의 말단까지의 구간에서 상기 주편의 응고를 완료시키는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법으로서,
   상기 수평대 중 주조 방향 상류 측의 구간을, 분사된 상기 냉각수가 상기 주편의 표면의 폭 방향 모든 위치에서 핵비등 상태가 되는 조건으로 상기 냉각수를 분사하여 상기 주편을 냉각하는 강수랭 구간으로 하고, 또한, 상기 강수랭 구간보다 주조 방향 하류 측이고 상기 수평대의 말단까지의 구간을, 상기 냉각수의 분사를 정지하는 비수랭 구간으로 함으로써, 상기 강수랭 구간 후, 상기 수평대의 말단에 걸쳐, 주조 방향으로 상기 주편의 표면 온도를 상승시키면서, 상기 수평대의 말단에 있어서의 상기 주편의 표면 온도를 소정의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수평대를 주조 방향으로 n 개 (n : 정수, 3 ≤ n) 의 구간으로 분할하고, n-i ~ n 번째 (i : 정수, 0 ≤ i ＜ n-1) 의 구간을 상기 비수랭 구간으로 하고, 1 ~ n-i-1 번째의 구간을 상기 강수랭 구간으로 하고,
   상기 1 ~ n-i-1 번째의 구간의 상기 강수랭 구간 중, 1 ~ j 번째 (j : 정수, 1 ≤ j ＜ n-i-1) 의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 단위시간당의 수량 밀도를, j ＋ 1 ~ n-i-1 번째의 구간에 있어서의 냉각수의 단위시간당의 수량 밀도보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 1 ~ n-i-1 번째의 구간의 상기 강수랭 구간 중, 1 ~ j 번째 (j : 정수, 1 ≤ j ＜ n-i-1) 의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 상기 수량 밀도를 500 L/(㎡·min) 이상 2000 L/(㎡·min) (단, min 은 시간 단위의 분이다) 이하, j ＋ 1 ~ n-i-1 번째의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 상기 수량 밀도를 50 L/(㎡·min) 이상 500 L/(㎡·min) 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수평대의 말단에 있어서의 상기 주편의 표면 온도를, 주편 폭 방향으로 최저 온도를 나타내는 위치에서 350 ℃ 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 방법.
5. 주조 방향 상류 측으로부터, 수직대, 만곡대, 수평대의 순서로 구성되는 연속 주조기의 2 차 냉각대에 있어서 주편에 냉각수를 분사하여 냉각하고, 상기 수평대의 말단까지의 구간에서 상기 주편의 응고를 완료시키는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 장치로서,
   상기 수평대는, 주조 방향으로 n 개 (n : 정수, 3 ≤ n) 의 구간으로 분할되고,
   상기 수평대의 상기 구간의 각각에 배치 형성된 복수의 스프레이 노즐과, 그 복수의 스프레이 노즐로부터의 상기 냉각수의 분사 및 정지, 그리고 상기 냉각수의 단위시간당의 수량 밀도를 상기 구간별로 제어할 수 있는 급수 수단 및 급수 제어 장치를 갖고,
   그 급수 제어 장치는, 주조 방향의 상류 측으로부터 1 ~ n-i-1 번째 (i : 정수, 0 ≤ i ＜ n-1) 의 구간에서는, 분사된 상기 냉각수가 상기 주편의 표면의 폭 방향 모든 위치에서 핵비등 상태가 되는 강수랭 구간이 되도록 상기 스프레이 노즐로부터 상기 냉각수를 분사시키고, n-i ~ n 번째 (i : 정수, 0 ≤ i ＜ n-1) 의 구간에서는, 비수랭 구간이 되도록 상기 스프레이 노즐로부터의 상기 냉각수의 분사를 정지시키는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 급수 제어 장치는, 상기 1 ~ n-i-1 번째의 구간의 상기 강수랭 구간 중, 1 ~ j 번째 (j : 정수, 1 ≤ j ＜ n-i-1) 의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 단위시간당의 수량 밀도가, j ＋ 1 ~ n-i-1 번째의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 단위시간당의 수량 밀도보다 커지도록, 상기 스프레이 노즐로부터의 상기 냉각수의 분사를 제어하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 급수 제어 장치는, 상기 1 ~ n-i-1 번째의 상기 강수랭 구간 중, 1 ~ j 번째 (j : 정수, 1 ≤ j ＜ n-i-1) 의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 상기 수량 밀도가 500 L/(㎡·min) 이상 2000 L/(㎡·min) (단, min 은 시간 단위의 분이다) 이하, j ＋ 1 ~ n-i-1 번째의 구간에 있어서의 상기 냉각수의 상기 수량 밀도가 50 L/(㎡·min) 이상 500 L/(㎡·min) 미만이 되도록, 상기 스프레이 노즐로부터의 상기 냉각수의 분사를 제어하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주편의 2 차 냉각 장치.