KR19990008228A - 스틸 스트립 연속 주조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주조롤(16)을 구비하는 트윈 롤 주조장치에서 스틸 스트립 연속 주조에 관한 것으로서, 용융강은 상기 닙으로 부터 응고 스트립(20)을 하향 송출하게끔 회전되는 주조롤(16) 사이의 닙(10) 상부에 유지되는 주조풀(30)로 딜리버리 노즐을 포함하는 딜리버리 시스템에 의해 송출되며, 상기 노즐(19b)를 구비하는 금속 송출 시스템 내화재로 부터 탄소가 용해되는 것을 방지하기 위해, 상기 용융강은 0.02중량% 이하로 함유된 망간과, 0.10중량% 이하로 함유된 실리콘과, 0.01 중량% 이하로 함유된 알루미늄과, 적어도 0.02중량%가 함유된 황이 포함된 실리콘/망간 킬드 탄소강으로 하고, 따라서, 형성되는 황함유 강은 송출 시스템의 턴디쉬(18)내의 1배치의 스틸에 황화철을 부가함에 따라 이루어진다.

Description

스틸 스트립 연속 주조방법

일반적으로, 금속 스트립은 트윈 롤 주조기내에서 연속적으로 주조되므로써 주형된다.

이러한 기술에 있어서, 용탕은 금속 셀이 가동 롤 표면들상에서 응고되도록 냉각되고, 상기 롤들간의 닙으로 부터 하향 송출되는 응고 스트립을 생산하도록 롤들사이의 닙으로 끌어 모으는 한 쌍의 상호 역회전 수평 주조롤들 사이의 닙으로 투입된다.

상술한 용어 '닙(nip)'은 상호 근접한 경우의 통상의 영역으로 간주하여 활용된다. 상기 용탕은 레이들로 부터 작은 용기로 부어져서, 상기 닙 상부에 위치된 금속 송출 노즐을 통해 흘러나와 상기 롤들간의 닙으로 지향되고, 따라서 상기 닙 상부에 인접하여 상기 롤들의 주조 표면상에 유지되는 주조풀을 형성하며, 상기 닙의 길이 방향을 따라 연장된다.

통상, 이러한 주조 풀은 통상 상기 롤들의 단부면들과 슬라이딩가능하게 맞물려 있는 측방 플레이트들이나 댐들 사이에 한정되어서, 비록 전자기 배리어와 같은 대체 수단이 제안되어 있기는 하지만 오버 플로우에 대비하여 주조 풀의 양단부를 막게된다.

비록, 트윈 롤 주조가 냉각중 급속하게 응고하는 비철금속에 다소 성공적으로 채용되어 왔지만, 철금속의 주조에 이 기술을 채용하기에는 문제점이 있었다.

트윈 롤 스트립 주조장치에서 연강 주조시 직면하는 하나의 두드러진 문제점은 용융 연강에 고체 개체물이 생성된다는 점이다. 특히,개재물은 알루미네이트를 함유하며, 이러한 고체 개재물은 트윈 롤 주조장치의 금속 송출 시스템에서 필요로 하는 아주작은 용탕 흐름 통로들을 막히게 한다.

본 발명자의 뉴질랜드 특허 출원 제270147호에 개시된 바와 같이, 트윈 롤 주조장치에서 다양한 등급의 스틸을 주조하는 스트립의 광범위한 프로그램에 의해 0.01% 또는 그 이상의 알루미늄이 잔존하는 함유량을 가지는 부분적인 킬드 연강 또는 알루미늄 킬드 연강이, 상기 고체 개재물이 덩어리로 뭉쳐져 상기 금속 송출 시스템의 작은 흐름 통로들을 막아, 생성 스트립 제품이 손상 및 갈라짐이 발생하므로, 충분하게 주조되지는 않는다고 판단된다.

이러한 문제점은 0.01 중량% 이하의 알루미늄 함유량을 유지하며 0.20중량% 이하의 망간 함유량을 가지는 실리콘/망간 킬드강을 활용, 및 알루미늄 킬드강보다 아주 높은 산소 함유량을 가지는 실리콘/망간 킬드강을 활용함으로써, 극복될 수 있으며, 이것은 상기 금속 송출 시스템의 내화재로 부터 탄소가 용해되는 문제점을 초래한다.

특히, 상기 탄소는 용융 스틸로 부터의 산소와 결합하여 일산화 탄소를 생성한다. 이것은 상기 딜리버리 노즐의 작은 흐름 통로들의 표면 등급을 저하시킨다. 더욱이, 상기 딜리버리 노즐이 상기 주조풀내에 잠겨 있는 주조장치에서는, 상기 잠겨있는 딜리버리 노즐에서의 탄소와 상기 주조풀의 용탕에서의 산소와의 반응에 의해 생성된 일산화탄소 버블에 의해 상기 풀이 교란된다.

실리콘/망간 킬드강은 대략 1600 내지 1700℃의 전형적인 주조 온도에서 50 내지 150ppm의 산소를 함유한다. 이로 인해, 상기 알루미늄 킬드강의 산소 함유량은 통상 10ppm 이하로 되어, 탄소가 침출하는 문제점은 실리콘/망간 킬드강을 주조하게끔 시도할 경우 아주 심각하게 된다.

본 발명자는 본 문제점이 적어도 주조 작업의 개시 단계에서 용융된 실리콘/망간 킬드강에 황을 부가하는 것을 제어함에 따라 해결될 수 있다고 판단한다.

개시후, 계면 슬래그는 상기 주조풀내에 잠긴 딜리버리 노즐상에 형성한다. 이러한 슬래그는 탄소 침출에 가장 취약한 금속 딜리버리 시스템의 일부분인 딜리버리 노즐의 잠겨있는 영역에서 산소와 반응하도록 탄소의 이용도를 저감시킨다.

또, 황의 부가는 호주 특허 출원 제PN2811에 기재된 바와 같은 불규칙적인 열 플럭스에 기인하여 스트립에 손상을 가하는 '채터(chatter)' 및 '악어 가죽화(crocodile skin)'를 방지하게끔 한다.

본 발명은 스틸 스트립의 주조에 관한 것이다.

본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위해 본 발명을 실시하기 위한 하나의 두드러진 장치를 스트립 주조장치를 부분적으로 단면화한 측면도인 첨부 도면을 참조하여 개시한다.

도 1은 본 발명에 의한 스트립 주조장치의 측면을 부분적으로 절개하여 개괄적으로 도시한 측면도이다.

본 발명에 의한 스틸 스트립의 연속 주조방법은, 용탕이 금속 송출 시스템 (18, 19a, 19b)을 경유하여 한 쌍의 병해 주조 롤(16)들 사이의 닙(10)으로 투입되어 상기 닙의 상부에 인접하여 상기 롤(16)들의 주조 표면상에 유지되는 용탕의 주조 풀을 생성하며, 상기 주조 롤이 회전되어서 상기 닙으로 부터 응고 스틸 스트립을 송출하는 스틸 스트립의 연속 주조방법에 있어서, 상기 금속 송출 시스템(18, 19a, 19b)은 탄소 함유 내화재료로 구성되며, 상기 스틸은 0.20 중량% 이하의 망간, 0.10 중량% 이하의 실리콘, 0.01 중량%의 알루미늄, 및 0.02 중량%의 황을 함유하는 것을 특징으로 한다.

상기 스틸의 알루미늄 함유량은 0.005 중량% 이하이며, 상기 유황의 함유량은 0.03 내지 0.05 중량%로 하는 것이 바람직하다.

상기 필요로 하는 스틸의 유황 함유는 상기 송출 시스템에서 상기 용탕에 황화금속을 부가함에 따라 이루어진다.

또, 상기 금속 송출 시스템은 턴디쉬를 구비하며, 상기 황화철의 부가는 상기 턴디쉬내에서 이루어진다.

즉, 이러한 부가는 상기 턴디쉬내의 1배치(batch)의 용탕에 주조 이전에 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 1배치의 용탕으로 부터 초기 스트립의 길이를 주조한 이후, 낮은 황 함유량을 가지는 추가의 용탕과 같은 추가의 용탕을 공급함에 따라 중단없이 연속 주조되어, 낮은 황 함유량을 가지지 않고 상기 초기 길이에 더하여 스트립 스틸이 연소 생산된다.

상기 1배치의 용융강은 1 내지 6톤의 범위로 될 수 있다.

상기 내화재는 그래파이트 알루미나(graphitised alumina)로 이루어진다.

상술한 주조장치는 팩토리 플로어(12)에 정치되며 부호(11)로 표기된 주 머신 프레임을 포함한다. 프레임(11)은 어셈블리 스테이션과 캐스팅 스테이션 사이에 수평 이동가능하게 배설된 주조롤 왕복대(13)를 지지한다. 왕복대(13)는 주조 풀(30)이 상기 롤들의 단부와 슬라이딩 가능하게 맞물리는 2개의 측방 플레이트나 댐들(미도시) 사이에 한정 유지되는 닙(10)을 형성하는 한 쌍의 병렬 주조 롤(16)들을 지탱한다.

용탕은 주조 작업시, 턴디쉬(18), 딜리버리 디스트리뷰터(19a), 및 송출 노즐(19b)를 경유하여 레이들(17)로 부터 상기 주조 풀내로 공급된다. 주조 롤들은 상기 주조 풀로 부터의 용탕이 가동 롤 표면들상에 셀(shells)들로 응고하도록 수냉되며, 상기 셀들은 주조 롤들간의 닙에 끌어 모여져, 상기 롤 방출구에서 응고된 스트립 제품(20)을 생산하게 된다. 이러한 제품은 런 아웃 테이블(run out table)로 피드되며, 이어서, 스탠다드 코일러로 피드된다.

턴디쉬(18)에는 덮개(32)가 설비되며, 턴디쉬의 플로어는 오목부(recess)나 우묵히 들어간 웰(26, well)을 형성하도록 (24)에서 단이져 있다. 용탕은 상기 레이들(17)로 부터 방출 노즐(37, outlet nozzle) 및 슬라이드 게이트 밸브(38)를 경유하여 턴디쉬의 우측단으로 진입하게 된다. 웰(26)의 하부에는, 용탕이 상기 턴디쉬로 부터 방출 노즐(42)을 경유하여 상기 딜리버리 디스트리뷰터(19a) 및 노즐(19b)로 흐르도록 상기 턴디쉬의 플로어에 방출구(40, outlet)가 구비되어 있다. 상기 턴디쉬(18)에는 상기 방출구(40)를 선택적으로 개폐하여 상기 방출구를 통하는 용탕의 흐름을 제어하도록 스토퍼 로드(46) 및 슬라이드 게이트 밸브(47)가 설비되어 있다.

본 발명의 턴디쉬(18)에 의하면, 본 발명은 증가된 황 함유량을 가지는 용탕의 초기 배치를 유지할 수 있다. 이것은 상기 레이들(17)로 부터 부어지기 이전에 상기 턴디쉬에 황화철의 부가를 간단하게 이룰 수 있게 된다. 통상, 대략 4톤의 실리콘/망간 킬드 탄소강이 0.03 내지 0.05 중량%의 황 함유량을 갖도록 적용된다.

이때, 높은 황 함유 스틸의 초기 배치는 높은 황 함유 스트립의 초기 길이를 생산하도록 주조된다. 통상, 이러한 주조는 대략 2 내지 4분 동안 진행된다. 안정된 주조가 달성되어 슬래그 층이 상기 주조 풀내에 잠겨있는 딜리버리 노즐(19b)에 형성될 경우, 추가의 용탕이 상기 레이들로 부터 상기 턴디쉬내로 황의 부가없이 부어짐으로써, 주조 진행상 충만한 턴디쉬를 유지하여 상기 초기 길이를 가지고 연속해서 낮은 황 함유 스틸을 생산하게 된다.

금속 송출 노즐(19b)은 알루미나 그래파이트로 이루어질 수 있다. 통상, 금속 송출 노즐은 대략 58%의 Al₂O₃, 32%의 카본 및 5%의 ZrO₂를 포함한다. 상기 황의 부가없이 개시시, 상기 실리콘/망간 킬드 스틸의 높은 산소 함유로인해 이러한 내화재로부터 탄소가 침출되므로, 상기 주조풀내에서 일산화 탄소가 생성되어, 상기 딜리버리 노즐의 갤러리들 및 통로들이 부식되게 된다. 특히, 상기 슬래그내의 산화철은 탄소와 반응하여 일산화 탄소 및 철을 생성하게 된다. 상기 주조 풀내에 잠겨있는 내화재 표면 주변의 슬래그의 X-선 매핑(mapping)은 상기 슬래그의 산화철 함유량이 상기 내화재 표면에 대하여 감소되며 일산화 탄소 버블이 상기 슬래그내에서 소멸됨을 나타낸다.

이것은 상기 내화재 표면 주위의 용해 영역내의 산화철은 상기 내화재내의 탄소와 반응하여 일산화 탄소 버블을 발생함을 입증한다. 상기 황은 상기 스틸과 내화재 표면 간의 습기(wetting)를 감소시키므로, 용융 스틸내의 산소에 상기 내화재 표면의 탄소가 노출되는 것을 감소시킨다.

더욱이, 황은 강력한 계면활성제로서, 용융물내의 철과 반응히여 산화철의 형성에 우선하여 황화철을 형성하게끔 한다.

이러한 반응은 상기 스틸에 용존되는 산소를 발생하며, 상기 노즐 내화 재의 탄소와 용이하게 반응하지는 않게 된다.

상기 스틸이 아래의 중량에 따른 조성비(composition)로 배합될 경우, 상기 딜리버리 시스템 내화재로 부터 탄소가 침출하지 않아 충분하게 주조될 수 있다:

탄소(Carbon)0.04~0.08%

망간(Manganese)0.50~0.70%

실리콘(Silicon)0.20~0.40%

황(Sulphur))0.03~0.05%

알루미늄(Aluminium)0.01% 이하

바람직한 조성비를 후술하면:

탄소(Carbon)0.06%

망간(Manganese)0.66%

실리콘(Silicon)0.32%

황(Sulphur))0.04%

전체 산소 함유량 1600℃에서 60ppm 이다.

주조가 달성되어 슬래그는 상기 딜리버리 노즐에 부설되며 상기 딜리버리 노즐의 내화재로 부터 침출된 탄소에 대한 문제점은 매우 저감되게 된다.

상기 슬래그는 상기 내화재내의 탄소와 반응하도록 산화철의 이용도를 저감시키는 실리콘, 망간, 및 일산화 알루미늄의 복합물을 함유한다.

상기 스트립내의 높은 황 함유는 생주물 스트립이 실질적인 산화작용을 허용하는 시간 주기동안 900℃ 이상의 온도까지 실질적으로 재가열되는 적용에 있어서 고온 취성 및 크래킹의 문제점을 유발하는 낮은 용융도(melting strength)를 초래한다.

이러한 응용에 있어서, 일단 안정적인 주조 조건이 확보되는 0.01% 이하로 주조되는 금속의 황 함유량을 감소시켜 슬래그의 안정적인 두께층이 생성되도록 하는 데 바람직하다.

Claims (10)

1. 용탕이 금속 송출 시스템 (18, 19a, 19b)을 경유하여 한 쌍의 병행 주조 롤(16)들 사이의 닙(10)으로 투입되어 상기 닙의 상부에 인접하여 상기 롤(16)들의 주조 표면상에 유지되는 용탕의 주조 풀을 생성하며, 상기 주조 롤이 회전되어서 상기 닙으로 부터 응고 스틸 스트립을 송출하는 스틸 스트립의 연속 주조방법에 있어서,

   상기 금속 송출 시스템(18, 19a, 19b)은 탄소 함유 내화재료로 구성되며, 상기 스틸은 0.20 중량% 이하의 망간, 0.10 중량% 이하의 실리콘, 0.01 중량%의 알루미늄, 및 0.02 중량%의 황을 함유하는 것을 특징으로 하는 스틸 스트립 연속 주조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스틸의 알루미늄 함유량은 0.005중량% 이하이며, 상기 황의 함유량은 0.03 내지 0.05 중량%인 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 스트립 연속 주조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 스틸의 요구 황 함유는 상기 송출 시스템에서 상기 용탕에 금속 황화물을 부가함에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 스틸 스트립 연속 주조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 금속 황화물은 황화철인 것을 특징으로 하는 스틸 스트립 연속 주조방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 금속 송출 시스템은 턴디쉬(18)를 구비하며, 상기 금속 황화물은 주조이전에 상기 턴디쉬(18)내의 1배치의 용탕에 부가되는 것을 특징으로 하는 스틸 스트립 연속 주조방법.
6. 제5항에 있어서,

   스트립(20)의 초기 길이는 상기 부가 황을 함유하는 1배치의 용탕으로 부터 주조되며, 이후, 상기 배치의 경우보다 낮은 황 함유량을 가지는 추가의 용탕의 공급으로 중단없이 연속 주조되어, 낮은 황 함유량을 가지고 상기 초기 길이에 더하여 스트립 스틸을 연속 생산할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 스틸 스트립 연속 주조방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 1배치의 용융강은 1 내지 6톤의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 스틸 스트립 연속 주조방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 내화재는 그래파이트 알루미나로 구성되는 것을 특징으로 하는 스틸 스트립 연속 주조방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 금속 송출 시스템은 상기 닙(10)으로 용탕을 송출하도록 상기 주조 롤(16)들 간의 닙(10) 상부에 위치된 금속 송출 노즐을 구비하며, 상기 송출 노즐(19b)은 그래파이트 알루미나로 구성되는 것을 특징으로 하는 스틸 스트립 연속 주조방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 송출 노즐(19b)의 하부는 주조시 상기 주조 풀(30)에 잠기는 것을 특징으로 하는 스틸 스트립 연속 주조방법.