KR20000027778A - Tundish and method for refining melting steel using tundish - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연속주조공정에 사용되는 턴디쉬(tundish) 및 이를 이용한 용강의 정련방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고청정성을 확보하기 하도록 용강의 유동을 제어할 수 있는 턴디쉬 및 이를 이용하여 고청정성을 갖도록 용강을 정련하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tundish used in a continuous casting process and a refining method of molten steel using the same, and more particularly, a tundish capable of controlling the flow of molten steel so as to secure high cleanliness and using the same. The present invention relates to a method of refining molten steel to have cleanliness.
제강에서는 용강의 처리를 마친 후 도1과 같이, 레이들(1)에 용강을 담아서 연속주조공정으로 이송된 다음, 레이들내의 용강을 턴디쉬(2)내에 유입한 후, 몰드(3)에 주입하여 주조가 진행된다. 이러한 연속주조공정의 경우 레이들의 쉬라우드 노즐(shroud nozzle)(11)을 통해 턴디쉬로 용강이 유입되는 과정에서는 레이들의 용강이 재산화되지 않고 턴디쉬로 유입되도록 유도하는 기술이 용강의 청정도에 중요한 영향을 미치며, 또한 턴디쉬에서는 용강의 유동을 제어하여 용강중의 비금속 개재물의 분리, 부상을 유도하는 것이 용강의 청정도 향상에 많은 영향을 미친다. 따라서, 고청정성을 갖는 제품 제조를 위해서는 용강의 일시적인 저장과 분배 역할을 하는 턴디쉬(2)의 유동제어가 매우 중요함을 알 수 있다.In steelmaking, after the molten steel is processed, the molten steel is contained in the ladle 1 and transferred to the continuous casting process as shown in FIG. 1, and then the molten steel in the ladle is introduced into the tundish 2, and then into the mold 3. Injection is carried out by injection. In the case of the continuous casting process, the technique of inducing the molten steel of the ladle into the tundish without re-attribution during the flow of the molten steel into the tundish through the shroud nozzle 11 of the ladle is applied to the purity of the molten steel. In addition, in tundish, controlling the flow of molten steel to induce separation and flotation of non-metallic inclusions in the molten steel greatly affects the cleanliness of the molten steel. Therefore, it can be seen that the flow control of the tundish 2, which serves as a temporary storage and distribution of molten steel, is very important for manufacturing a product having high cleanliness.
종래에는 턴디쉬 내에 형성되는 유동패턴을 제어하기 위해 도2와 같이, 턴디쉬내부에 댐(dam) (21)과 웨어(weir)(22)를 마련하여 턴디쉬내 용강의 유동을 제어하였다. 즉, 도2와 같은 댐과 웨어를 구비하는 종래의 턴디쉬의 경우 도3a와 같은 수모델실험에서와 같이 시간이 지남에 따라 용강이 턴디쉬의 바닥에 부딪친 후 웨어의 아래부분을 통하여 댐의 위치까지 이동된 다음, 웨어의 상부 쪽을 통하여 턴디쉬의 위쪽으로 이동하고, 이후 턴디쉬의 노즐(주입구)(23) 쪽으로 이동되는 것으로 나타남을 알 수 있다. 또한, 턴디쉬의 웨어의 좌, 우지점에 용강의 유동이 없는 정체영역이 발생하고 있으며, 턴디쉬의 중심에서 댐까지는 용강의 주된 용강이 턴디쉬 바닥을 통하여 형성되고 있다. 이러한 수모델실험은 도3b와 같이 수치해석을 통하여 종래의 턴디쉬내의 용강 흐름을 해석한 결과와 일치함을 보이고 있다.Conventionally, in order to control the flow pattern formed in the tundish, as shown in FIG. 2, a dam 21 and a weir 22 are provided in the tundish to control the flow of molten steel in the tundish. That is, in the case of the conventional tundish having the dam and the weir as shown in FIG. 2, as the water model experiment as shown in FIG. 3a, the molten steel hits the bottom of the tundish as time goes by and the bottom of the weir It can be seen that after being moved to a position, it is moved upward through the upper side of the weir and then toward the nozzle (inlet) 23 of the tundish. In addition, stagnant areas without molten steel are generated at the left and right points of the tundish wear, and the main molten steel is formed from the center of the tundish to the dam through the tundish bottom. This water model experiment is shown to be in agreement with the result of analyzing the molten steel flow in the conventional tundish through numerical analysis as shown in FIG.
따라서, 종래의 턴디쉬를 사용하는 경우 상기와 같은 유동패턴에 의해 턴디쉬내의 용강중의 개재물 및 불순물이 턴디쉬 상부 쪽으로 이동할 수 없어 개재물의 부상이 어려워 용강의 청정성을 향상시킬 수 없다.Therefore, in the case of using a conventional tundish, the inclusions and impurities in the molten steel in the tundish cannot be moved toward the upper part of the tundish due to the flow pattern as described above, so that the inclusions are difficult to rise and the cleanliness of the molten steel cannot be improved.
본 발명은 상기와 같은 용강의 유동패턴을 보이는 종래의 턴디쉬의 문제점을 해결한 새로운 구조의 턴디쉬를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a tundish of a new structure that solves the problem of the conventional tundish showing the flow pattern of the molten steel as described above.
본 발명의 다른 목적은 상기 턴디쉬에 의한 새로운 유동패턴에서 용강 중에 부상하는 개재물을 용강 표면에서 대부분 포집되도록 하여 턴디쉬내의 용강의 청정성을 향상시킬 수 있는 정련방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a refining method that can improve the cleanliness of the molten steel in the tundish by collecting most of the inclusions in the molten steel in the new flow pattern by the tundish at the molten steel surface.
도1은 일반 연속주조공정을 보이는 연주장치의 일부 구성도1 is a partial configuration diagram of a playing device showing a general continuous casting process
도2는 종래의 턴디쉬 구조도2 is a conventional tundish structure diagram
도3a는 도2의 턴디쉬에 대한 수모델실험 결과도이며, 도3b는 그와 동일한 수치해석 결과도Figure 3a is a numerical model test results for the tundish of Figure 2, Figure 3b is the same numerical analysis results
도4a는 본 발명의 턴디쉬 구조도이며, 도4b는 도4a의 턴디쉬 내에 설치된 댐의 상세도, 도4c는 다른 댐의 상세도Figure 4a is a tundish structural diagram of the present invention, Figure 4b is a detailed view of the dam installed in the tundish of Figure 4a, Figure 4c is a detailed view of the other dam
도5는 본 발명의 턴디쉬와 종래의 그것을 사용했을 때의 수모델실험을 통한 용강의 유동패턴을 보이는 사진이다.5 is a photograph showing the flow pattern of the molten steel through the water model experiment when using the tundish of the present invention and the conventional one.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
2 ... 턴디쉬, 21, 41 ... 댐, 22 ... 웨어2 ... tundish, 21, 41 ... dam, 22 ... ware
23 ... 턴디쉬 노즐, 42 ... 관통구23 ... tundish nozzles, 42 ... through-holes
상기 목적달성을 위한 본 발명은 연속주조공정에 사용되는 레이들과 몰드 사이에 위치한 턴디쉬에 있어서,The present invention for achieving the above object in the tundish located between the ladle and the mold used in the continuous casting process,
상기 턴디쉬의 내부 바닥면상에, 레이들의 쉬라우딩 노즐의 중심에서부터 턴디쉬 노즐까지의 거리(L)의 1/5L 범위 이내에 댐을 설치하고, 상기 댐에는 중심으로부터 멀어지는 방향으로 상향되는 관통구가 마련된 턴디쉬에 관한 것이다.On the inner bottom surface of the tundish, a dam is installed within a range of 1 / 5L of the distance L from the center of the ladle shrouding nozzle to the tundish nozzle, and the dam has a through hole upward in a direction away from the center. Relates to a tundish provided.
또한, 본 발명은 용강의 정련방법에 있어서, 상기한 턴디쉬를 사용하여 레이들내의 용강을 상기 턴디쉬 내에 주입하고, 턴디쉬에 용강이 1/2까지 채워졌을 때 CaO-MgO계 플럭스를 용강 톤당 0.74~1.0kg의 범위로 용강의 표면에 투입하여 주조하는 용강의 정련방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is a molten steel refining method, the molten steel in the ladle is injected into the tundish by using the above-mentioned tundish, the CaO-MgO-based flux is molten when the tungsten is filled up to 1/2 The present invention relates to a method for refining molten steel that is cast on the surface of molten steel in the range of 0.74 to 1.0 kg per ton.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
도4a는 본 발명의 턴디쉬의 구조를 나타낸 정면도이고, 도4b는 그 댐의 상세한 구조를 보이고 있다. 도4a에서와 같이, 본 발명의 턴디쉬는 웨어를 사용하지 않고 일정 위치에 댐(41)만을 설치한 구조를 갖는다.Figure 4a is a front view showing the structure of the tundish of the present invention, Figure 4b shows a detailed structure of the dam. As shown in Fig. 4A, the tundish of the present invention has a structure in which only the dam 41 is provided at a predetermined position without using the wear.
즉, 본 발명의 턴디쉬는 그 내부 바닥면상에 댐(41)이 설치되는데, 그 설치위치는 레이들의 쉬라우딩 노즐(11)의 중심에서부터 턴디쉬 노즐(23)까지의 거리(L)의 1/5L 범위 이내에 설치되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 댐이 쉬라우딩 노즐(11)을 통해 용강과 접촉하지 않을 정도의 위치인 약 1/10L에서 약 1/5L 정도 떨어진 곳에 위치하는 것이다.That is, in the tundish of the present invention, a dam 41 is installed on an inner bottom surface thereof, and the installation position thereof is a distance L of the distance from the center of the ladle shrouding nozzle 11 to the tundish nozzle 23. It is preferred to be installed within the 1 / 5L range. More preferably, the dam is located about 1 / 5L away from about 1 / 10L, which is such that it does not come into contact with molten steel through the shrouding nozzle 11.
또한, 본 발명의 턴디쉬는 상기 댐에 관통구(42)가 형성됨을 특징으로 한다. 상기 관통구는 쉬라우딩 노즐의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 상향되도록 설치해야 한다. 상기 관통구는 주조종료시점에 턴디쉬 내에서 와류 발생을 방해하는 방향으로 용강류가 유도되도록 하는 각도를 갖고 형성함이 바람직하다. 구체적으로는 약 35~45。의 각도를 갖는 것이 바람직하다.In addition, the tundish of the present invention is characterized in that the through-hole 42 is formed in the dam. The through hole should be installed to be upward in a direction away from the center of the shrouding nozzle. The through hole is preferably formed at an angle to allow molten steel to be guided in the direction of hindering the vortex in the tundish at the end of the casting. It is preferable to have an angle of about 35-45 degrees specifically ,.
본 발명의 턴디쉬는 도4c와 같이, 댐(41)의 상부면(43)이 중심으로부터 멀어지는 방향으로 상향되도록 경사진 또 다른 댐 형상을 가질 수 있다. 이러한 구조는 새로운 용강의 유동패턴에 보다 적합하다.The tundish of the present invention may have another dam shape inclined such that the upper surface 43 of the dam 41 is upward in a direction away from the center, as shown in FIG. 4C. This structure is more suitable for the flow pattern of new molten steel.
도5는 상기한 턴디쉬를 사용했을 때의 용강 유동패턴을 종래의 것과 비교한 수모델 사진을 보이고 있다. 도5에서도 나타난 바와 같이, 본 발명의 턴디쉬를 사용하면 레이들을 빠져나온 용강류가 대부분 턴디쉬의 바닥에 부딪치고 곧바로 부상하게 되며, 일부 댐의 관통구를 빠져나가는 용강류는 상부 쪽으로 이동할 수 있도록 유도된다.Fig. 5 shows a male model photograph comparing the molten steel flow pattern with the conventional tundish as compared with the conventional one. As shown in FIG. 5, when the tundish of the present invention is used, the molten steel exiting the ladle hits the bottom of the tundish most of the time and immediately rises, and the molten steel exiting the through hole of some dams may move upward. It is induced to.
도4c와 같이 상부면이 경사진 댐을 구비한 턴디쉬 내에서는 상방으로의 용강 유도를 보다 촉진할 수 있다.In the tundish having the dam inclined in the upper surface as shown in FIG. 4C, it is possible to further promote the molten steel upward.
이러한 유동패턴에 의해 턴디쉬의 상부면중 거의 전면에 걸쳐 용강이 상방으로 이동하며, 이에 따라 용강 중에 존재하는 비중이 적은 비금속개재물들은 용이하게 용강의 표면으로 부상하게 된다. 따라서, 본 발명의 턴디쉬를 사용할 경우 표면상에 부상되는 비금속개재물의 제거가 보다 용이하여 턴디쉬 내에서 용강의 정련이 쉽게 이루어질 수 있다.By the flow pattern, the molten steel is moved upward over the entire front surface of the tundish, so that non-metallic inclusions having a low specific gravity in the molten steel easily rise to the surface of the molten steel. Therefore, when using the tundish of the present invention, it is easier to remove the non-metallic inclusions floating on the surface, so that the refining of molten steel can be easily performed in the tundish.
이하, 본 발명의 턴디쉬를 사용한 용강의 정련방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the molten steel refining method using the tundish of this invention is demonstrated in detail.
먼저, 본 발명의 턴디쉬를 사용하여 레이들내의 용강을 쉬라우딩 노즐을 통해 상기 턴디쉬 내에 주입한다. 보통 연속주조는 턴디쉬내의 용강이 어느 정도 채워졌을 때 턴디쉬 노즐을 개방하여 용강을 몰드에 주입하게 되는데, 이때 턴디쉬 내에서 발생되는 비금속개재물들은 곧바로 연주주편의 품질에 영향을 미친다.First, molten steel in a ladle is injected into the tundish through a shrouding nozzle using the tundish of the present invention. In general, continuous casting involves opening the tundish nozzle when the molten steel in the tundish is filled to some extent and injecting the molten steel into the mold. The non-metallic inclusions generated in the tundish immediately affect the quality of the cast steel.
본 발명은 턴디쉬내의 용강 청정도를 확보하기 위해 상기 턴디쉬에 용강이 1/2까지 채워졌을 때 플럭스를 용강의 표면에 투입하여 용강 표면에 부상하는 개재물을 포집한다. 즉, 종래에는 턴디쉬내의 용강 표면에 플럭스를 투입하더라도 턴디쉬의 상부로 이동되는 용강의 흐름이 크지 않아 부상되는 개재물을 충분히 포집할 수 못한 반면, 본 발명의 경우 턴디쉬의 용강 유동패턴을 크게 할 수 있고, 더욱이 개재물의 포집에 적합한 플럭스를 사용함으로써 턴디쉬 내에서도 용강의 청정성 확보가 매우 용이한 잇점이 있다.The present invention captures the inclusions floating on the surface of the molten steel by introducing a flux to the surface of the molten steel when the molten steel is filled up to 1/2 to the molten steel to ensure the cleanliness of the molten steel in the tundish. That is, conventionally, even if the flux is injected into the molten steel surface in the tundish, the flow of molten steel moved to the upper portion of the tundish is not large enough to collect the injured inclusions, whereas in the present invention, the molten steel flow pattern of the tundish is greatly increased In addition, by using a flux suitable for collecting inclusions, it is very easy to secure cleanliness of molten steel even in a tundish.
본 발명에 따라 턴디쉬내의 용강 표면으로 부상되는 개재물의 제거를 보다 효과적으로 하기 위해서는 CaO-MgO계 플럭스를 사용함이 바람직하다. 구체적으로 본 발명의 용강 정련에 부합되는 플럭스로는 CaO: 50~58%, MgO: 18~20%, F: 12~14%, Na2O: 9~11%, SiO2: 6~7%, Al2O3: 3~4%, 총 탄소: 1.3%미만, 수분: 0.5%미만으로 포함하고, 상기 CaO/SiO2의 비가 약 6.25~8.28 정도되는 CaO-MgO계 플럭스를 들 수 있다.In order to more effectively remove the inclusions floating on the molten steel surface in the tundish according to the present invention, it is preferable to use CaO-MgO flux. Specifically, the fluxes conforming to the molten steel refining of the present invention are CaO: 50-58%, MgO: 18-20%, F: 12-14%, Na 2 O: 9-11%, SiO 2 : 6-7% , Al 2 O 3 : 3-4%, total carbon: less than 1.3%, moisture: less than 0.5%, CaO-MgO-based flux in which the ratio of CaO / SiO 2 is about 6.25 ~ 8.28.
또한, 본 발명의 경우 플럭스의 투입량은 용강중의 비금속개재물을 충분히 포집하고, 용강의 성분, 조성과 물성에 영향을 주지 않을 정도의 범위로 투입함이 바람직하다. 일례로, 용강 톤당 약 0.74~1.0kg 정도가 적당하다.In addition, in the case of the present invention, the amount of flux is preferably input in a range such that the non-metallic inclusions in the molten steel are sufficiently collected and do not affect the composition, composition and physical properties of the molten steel. For example, about 0.74-1.0 kg per tonne of molten steel is suitable.
이렇게 상기 턴디쉬를 이용하여 용강 표면에 플럭스를 투입하는 경우 턴디쉬내의 용강 뿐만아니라 연속주조된 주편의 청정도가 크게 증가될 수 있다.When the flux is injected into the molten steel surface using the tundish, the cleanliness of the molten steel in the tundish as well as the continuously cast steel may be greatly increased.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
[실시예]EXAMPLE
쉬라우딩 노즐로부터 300mm 정도 떨어진 위치에 도4c와 같은 댐을 설치한 약 60톤 용량의 턴디쉬 내에 용강을 절반 정도 주입한 후, 50.5%CaO-19%MgO-6.5%SiO2플럭스를 용강 표면에 약 60kg 정도 투입하고, 처리된 용강을 몰드에 주입하여 주편을 제조하였다. 이러한 연속주조과정에서 주조개시후 약 30분 후에 턴디쉬와 몰드내의 용강을 채취하여 플럭스 투입전후 용강중의 총산소량을 측정하여 청정성을 확인하고, 그 결과를 표1에 나타내었다. 또한, 비교를 위해 기존의 턴디쉬를 사용한 경우와 비교하였다.About half of the molten steel is injected into a tundish of about 60 tons with a dam as shown in Fig. 4c at a distance of 300 mm from the shrouding nozzle, and then 50.5% CaO-19% MgO-6.5% SiO 2 flux About 60kg was added thereto, and the treated molten steel was injected into a mold to prepare a cast steel. In this continuous casting process, after about 30 minutes after the start of casting, the molten steel in the tundish and the mold was taken to determine the cleanliness by measuring the total oxygen content in the molten steel before and after flux injection, and the results are shown in Table 1. In addition, it was compared with the case of using a conventional tundish for comparison.
표1에서도 알 수 있듯이, 본 발명의 턴디쉬를 사용한 경우 기존의 턴디쉬를 사용한 경우에 비하여 용강의 청정도 지수인 용강중의 총 산소량이 약 3~4ppm 정도 향상됨을 알 수 있었다.As can be seen from Table 1, when the tundish of the present invention is used, it can be seen that the total oxygen content in molten steel, which is the cleanliness index of molten steel, is improved by about 3 to 4 ppm compared with the conventional tundish.
또한, 주조된 주편의 경우도 표면의 흠과 개재물이 약 20% 정도가 향상되었으며, 최종 압연된 제품에 있어서는 보다 품질이 우수하였다.In addition, the cast slab also improved the surface defects and inclusions by about 20%, the quality was better in the final rolled products.
상술한 바와 같이, 본 발명의 턴디쉬는 웨어를 설치하기 때문에 턴디쉬의 축조가 보다 용이하면서도 턴디쉬내의 비금속개재물의 포집이 보다 용이하도록 용강의 유동패턴을 제어하므로 보다 간단한 방법에 의해 최종 제품의 청정성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.As described above, the tundish of the present invention controls the flow pattern of the molten steel to facilitate the construction of the tundish and to easily collect the non-metallic inclusions in the tundish because of the installation of the wear. There is a useful effect that can improve the cleanliness.
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Legal Events
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