KR20000045503A

KR20000045503A - 용강 유동이 개선된 연속주조용 턴디쉬

Info

Publication number: KR20000045503A
Application number: KR1019980062062A
Authority: KR
Inventors: 이준호
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2000-07-15

Abstract

본 발명은 턴디쉬 댐의 형상 및 배치구조를 최적화하는 개선을 통해 턴디쉬내 용강의 체류시간을 증가시키고 턴디쉬내 체류영역을 저감시켜 개재물 부상을 극대화하고, 이로써 강의 청정도 및 품질 향상을 가져올 수 있는 용강 유동이 개선된 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다.

본 발명에 따른 턴디쉬는 턴디쉬(T) 내부적소에 위어(10) 및 댐(11)(12)을 각각 배치하되 상기 댐(11)(12)의 전면(11a)(12a)을 각각 약 20° 및 40°의 경사도로 경사지게 형성하고, 위어(10) 및 댐(11)(12)간의 간격(D₁)(D₂)을 각각 약 10mm및 약 20mm로 하며, 상기 위어(10) 하단부의 턴디쉬(T) 내부바닥으로부터의 높이(h)를 약 45mm로 하여 위어(10) 및 댐(11)(12)을 배치한 것을 특징으로 한다.

Description

용강 유동이 개선된 연속주조용 턴디쉬

본 발명은 연속주조용 턴디쉬(TUNDISH)의 개선에 관한 것으로, 특히 턴디쉬 내에서의 용강의 유동을 개선하여 용강중의 개재물이 보다 효과적으로 부상제거되도록 구성된 용강 유동이 개선된 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다.

연속주조 공정에서 용강의 유동을 제어한다는 것은 야금학적으로 매우 중요한 의미를 갖는다. 특히, 턴디쉬내의 용강의 흐름은 개재물을 제거하는 중요한 수단으로 사용되고 있기 때문에 턴디쉬의 설계는 용강의 청정도 달성 측면에서 중요하다. 본질적으로, 턴디쉬는 레이들로부터 오는 용강을 보관하는 역할과 연주기로의 용강분배기능을 수행하는 것이지만, 최근 들어서는 이러한 기능이외에도 합금성분의 첨가, 탈산, 탈황 등의 여러 가지 야금기능을 수행하는 연속 반응 용기로서의 역할도 부여하고 있기 때문에 턴디쉬의 적합한 설계가 더욱 중요해지고 있다. 특히 최근에는 고청정강의 요구 증가로 턴디쉬내의 개재물제거 기능이 더욱 강조되고 있다.

턴디쉬내부의 개재물 제거방법으로는 용강과 개재물간의 비중차이를 이용하는 자연부상분리, 분체를 취입하거나 불활성 기체의 저취(Bottom Bubbling)을 이용하여 개재물을 성장시키는 강제부상분리 등의 방법을 들 수 있다. 일반적으로, 턴디쉬로 주입된 용강이 턴디쉬내에서 체류하는 시간, 즉 체류시간이 길수록 턴디쉬 내에서의 개재물 부상분리에 유리하다. 이는 부상분리에 요구되는 시간이 더욱 충분히 확보되며, 정체영역을 최소화하게 되어 용강내에서 개재물의 궤적을 길게 하는 효과가 있기 때문이다. 이러한 턴디쉬 설계시의 고려사항으로는 용강의 체류시간, 턴디쉬내의 정체영역을 줄이기 위한 유동패턴, 개재물의 부상분리를 쉽게 하기 위한 댐(Dam)과 위어(Weir)의 최적 위치 등을 들 수 있다.

본 발명은 연속주조 조업시 턴디쉬내의 개재물 부상분리 및 용강의 흐름을 적정화하기 위해 용강 유동패턴 및 체류시간의 측면에서 턴디쉬내에 설치되는 댐의 형상 및 배치구조를 보다 적합하게 설계한 것으로, 이를 적용함으로써 턴디쉬내 용강의 유동패턴을 최적화할 수 있다.

도1∼도3은 개재물 제거를 위한 종래의 턴디쉬 구성례들을 보여 주는데, 도1은 싱글 댐(Single Dam)형 턴디쉬, 도2는 임팩트 패드(Impact Pad)형 턴디쉬, 도3은 필터 댐(Filter Dam)형 턴디쉬의 구성을 각각 도식적인 방법으로 나타낸 것이다. 도1의 싱글 댐형 턴디쉬는 용강주입구(1) 및 용강출구(3)가 있는 턴디쉬(T)내부적소에 싱글 댐(2)을 설치한 것으로, 이 경우는 턴디쉬내의 잔탕량 처리를 위해 싱글 댐(2) 바닥에 구멍(2a)을 내야 하고, 용강의 상향 흐름을 유도하기 위해 서브댐(4)과 같은 부가적인 장치가 필요하다. 도2의 임팩트 패드형 턴디쉬는 턴디쉬(T)내부에 임팩트 패드(5)를 설치 구비한 타입의 것으로, 이는 내화물 비용이 줄어드는 이점이 있으나 임팩트 패드(5)의 형태에 따라 내화물 가공이 난해하여 여기에 많은 비용이 소요되며, 또한 임팩트 패드(5)내의 잔탕을 제거하기 위한 부가적인 기술이 필요하다. 도3은 턴디쉬(T)내부에 다수의 구멍(8)들이 뚫린 필터 댐(또는 배플)(6)(7)을 설치구비한 타입의 것으로, 이는 개재물 제거기능의 측면에서는 유리하나 필터 댐(6)(7)의 가공이 쉽지 않아 내화물 가공비용이 많이 들고, 댐(6)(7)의 구멍(8)들이 개재물 등으로 막히는 경우가 빈번한 단점이 있다. 기존의 일반적인 댐 및 위어(Dam ＆Weir)방식의 턴디쉬에서도 많은 실험을 통해 용강 유동의 적정화를 시도하였으나, 그 대부분이 단순히 댐과 위어의 배치위치나 높이 등의 변화를 시도한 것으로 턴디쉬내 용강 유동의 개선에 근본적인 한계가 있었다.

본 발명은 이러한 배경에서 연구된 것으로, 턴디쉬 댐의 형상 및 배치구조를 최적화하는 간단하고 효율적인 개선에 의해 기존의 턴디쉬에 간단히 적용할 수 있으면서 턴디쉬내 용강의 체류시간을 증가시키고 턴디쉬내 정체영역을 저감시켜 턴디쉬내의 개재물 부상을 극대화할 수 있으며, 이로써 용강의 청정도 향상과 품질의 향상을 가져올 수 있는 더욱 개선된 연속주조용 턴디쉬를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래의 한 턴디쉬의 구성도로서 (a)는 정면도, (b)는 평면도, (c)는 동 턴디쉬내에 설치된 댐의 측면도.

도2는 종래의 다른 턴디쉬의 구성도로서 (a)는 정면도, (b)는 평면도.

도3은 종래의 또 다른 턴디쉬의 구성도로서 (a)는 정면도, (b)는 평면도, (c)는 동 턴디쉬내에 설치된 배플의 측면도.

도4는 본 발명에 따른 턴디쉬의 구성도로서 (a)는 정면도, (b)는 평면도, (c)는 동 턴디쉬내에 설치된 위어의 측면도.

도5는 종래의 턴디쉬 및 본 발명의 턴디쉬에 있어서 용강의 유동패턴을 비교도시한 것으로, (a)는 종래의 경우, (b)는 본 발명의 경우.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

T : 턴디쉬 1 : 용강주입구 3 : 용강출구

10 : 위어 11,12 : 댐 11a, 12a : 댐 전면

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술내용을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 턴디쉬의 구성을 도시한 것인데, 본 발명은 용강주입구(1)와 용강출구(3)를 가진 턴디쉬(T)내부에 위어(10) 및 댐(11)(12)을 도시한 형태로 구성 배치하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 위어(10)는 도4의 (C)에 도시된 바와 같은 측면형상을 가지고 (a),(b)에서와 같이 턴디쉬(T)내부에 설치되며, 이 위어(10)하부의 전, 후에는 댐(11)(12)이 도4의 (a),(b)에 도시된 바와 같이 설치제공된다. 상기 댐(11)(12)들은 그 용강주입구(1)쪽 전면(11a)(12a)이 각각 경사면으로 구성되어 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 댐(11)의 전면 경사각(θ₁)은 약 20°이고, 댐(12)의 전면 경사각(θ₂)은 약 40°이며, 위어(10) 및 댐(11)간의 거리(D₁)와 위어(10) 및 댐(12)간의 거리(D₂)는 각각 약 10mm 및 약 20mm가 되도록 위어(10) 및 댐(11)(12)을 배치한다. 또, 상기 위어(10)의 하단부의 턴디쉬(T)내부바닥으로부터의 높이(h)는 약 45mm로 한다.

위와 같이 구성된 턴디쉬(T)내에 용강이 용강주입구(1)로부터 주입되면 주입시에 생기는 용강의 강한 난류가 위어(10) 하부에 상술한 바와 같이 배치된 댐(11)(12)의 영향으로 최대한 억제되어서 위어(10)밑으로 흐르게 되며, 또한 상기 댐(11)(12)에 의해 용강의 유동궤적도 적절히 길어지게 되면서 정체영역이 최소화된다. 수모델 실험결과, 상기 D₁을 10mm, D₂를 20mm, θ₁을 20°, θ₂를 40°, h를 45mm로 하였을 때 턴디쉬내 용강 체류시간이 기존 턴디쉬에 비해 약 60%정도 향상되고 정체영역도 많이 줄어드는 양호한 결과가 얻어지는 것으로 나타났다. 수모델 실험은 실제 턴디쉬의 1/3축척의 턴디쉬 모델을 통해 이루어졌고, 용강 체류시간의 측정을 위해 KCl용액을 투입하여 체류시간 분포곡선을 측정분석하였다.

도5는 기존의 턴디쉬 및 본 발명에 따른 턴디쉬에서의 각 용강 유동패턴을 비교도시한 것인데, 기존의 일반적인 댐 및 위어형 턴디쉬에서의 용강 유동(도5의(a))에 비해 본 발명에 따른 턴디쉬에서의 용강 유동(도5의(b))이 용강 체류시간 및 정체영역면에서 개선된 결과를 보인다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 턴디쉬 댐의 형상 및 배치구조를 최적화하는 간단하고 효율적인 개선에 의해 턴디쉬내 용강의 체류시간을 증가시키고 정체영역을 저감시켜 턴디쉬내의 개재물 부상을 극대화할 수 있으며, 또한 이를 부가비용의 발생이 거의 없이 기존 턴디쉬에 간단히 적용시켜 용강 유동의 현저한 개선을 얻어낼 수 있는 뛰어난 장점을 지닌 것이다.

Claims

턴디쉬(T)내부적소에 위어(10)를 설치하고, 상기 위어(1)의 하단부 전,후에 경사진 전면(11a)(12a)을 가진 댐(11)(12)을 배치하여서 된 구성을 특징으로 하는 용강 유동이 개선된 연속주조용 턴디쉬.
제1항에 있어서, 상기 댐(11)(12)의 전면(11a)(12a)의 경사각(θ₁)(θ₂)을 각각 약20° 및 약 40°로 하고, 위어(10) 및 댐(11)(12)간의 거리(D₁)(D₂)를 각각 약 10mm 및 약 20mm로 하며, 상기 위어(10) 하단부의 턴디쉬(T) 내부바닥으로부터의 높이(h)를 약 45mm로 하여 구성된 것을 특징으로 하는 용강 유동이 개선된 연속주조용 턴디쉬.