KR20010013247A - 슬래브 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 속도 v가 3m/min 미만에서의 두께 D가 100mm 보다 큰 값을 갖는 연속 주조기 내의 슬래브의 제조 방법에 관한 것이다. 이때 저장 용기의 주형을 통해 용융체가 유입되고, 상기 주형의 개구부 측면에 섬프(sump)를 둘러싸는 주조 컵(casting cup)으로부터 선재 가이드 프레임(strand guide frame) 안으로 인발된다. 상기 선재 가이드 프레임으로 특히 궁형(bow type) 연속 주조기가 사용된다. 이때 상기 주형 안으로 흘러 들어간 유입 용융체의 속도 v_K및 선재 인발 속도 v_B간의 비율은 v_K: v_B= 6:1 내지 60:1 사이이며, 상기 유입 용융체의 유선(流線)들은 길이 L(L ＜2m)만큼 섬프 내로 흘러 들어가며, 이때 정방향에서 용융체 수면에서부터의 상기 용융체가 갖는 절단면은 직사각형 프로필을 나타낸다. 본 발명은 또한 슬래브 제조 장치를 포함하고 있다.

Description

슬래브 제조 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SLABS}

Steel research 66(1995) No.7, 287-293쪽, "Flow dynamics in thin slab caster moulds"에 다음과 같은 실시예가 개시된다. 상기 실시예에서 턴디쉬(tundish)에 부착된 침지 노즐은 주형 안쪽으로 향한다. 이때 상기 주형의 두께는 대략 60mm로, 이는 얇은 슬래브 제조를 위한 시설에 있어서 일반적인 단위의 수치이다. 상기 주형은 열린 개구부를 갖는 침지 노즐(도 10)의 장착을 통해 슬래브의 섬프 안으로 깊이 침투하는 중앙 유선(流線)을 갖는다.

또 다른 실시예(도 4)에는 침지 노즐의 개구부 쪽에 충격 부재가 장착되는데, 상기 충격 부재에 의해 유동 용융체가 침지 노즐의 협면에서 두 개의 개로(開路)로 흐르도록 전환된다. 그 결과, 도 5는 두 부분으로 나뉘어진 유량(流量)을 도시하는데, 상기 두 개의 유량들은 높은 에너지에 의해 각 유선들을 용융체에 대해 와류시킨다.

DE 43 20 723에는 침지 노즐 중, 특히 얇은 슬래브 주조용 침지 노즐이 개시되는데, 이때 침지 노즐의 하부 절단면은 평행한 측벽을 나타낸다. 상기 하부 절단면에 앞서 횡단 받침대가 장착되어 있는데, 상기 횡단 받침대에 의해 용융체 유수 방향은 아래쪽에 위치한 유량 샤프트의 확장부위 쪽으로 전환된다. 특히 얇은 슬래브 주조기에서 사용되는 상기 침지 노즐의 협면들은 평행하게 진행된다.

앞서 개시된 침지 노즐에 의해 만들어진 주입 유선(流線)은 비교적 높은 속도로 분출하며 해당 깊이만큼 섬프에 침투한다.

본 발명은 속도 v가 3m/min미만에서의 두께 D가 100mm보다 큰 값을 갖는 연속 주조기 내의 슬래브의 제조 방법에 관한 것이다. 이때 저장 용기의 주형을 통해 용융체가 유입되고, 상기 주형의 개구부 측면에 섬프(sump)를 둘러싸는 주조 컵(casting cup)으로부터 선재 가이드 프레임(strand guide frame) 안으로 인발된다. 상기 선재 가이드 프레임으로 특히 궁형(bow type) 연속 주조기가 사용된다. 상기 발명은 그에 상응하는 장치를 포함한다.

현존 기술을 고려하여, 본 발명의 목적은 슬래브 제조를 위한 바람직한 방법 및 그에 상응한 장치를 만들어, 상기에 의해 슬래브의 불순물 농축을 피하고 특히 궁형 연속 주조기에서도 산성 가스(acid gas)에 강한 양질의 강철을 주조하는 것이다.

본 발명의 목적은 방법에 관한 청구항 1 및 장치에 관한 청구항 5의 특징들에 의해 달성된다.

본 발명에 따라 주형으로 유입된 유동 용융체는 주형 앞쪽의 넓은 부위에서 선재 인발(draw-out) 속도에 비해 비교적 낮은 속도로 슬래브의 유동 섬프 안으로 흘러 들어간다. 횡단면과 관련하여, 상기 유입 유동 용융체는 직사각형을 나타내며, 이미 섬프내 2m이하의 깊이에서 슬래브와 같은 속도를 갖는다.

주형 안으로 흘러 들어간 유입 용융체의 속도 v_K및 선재 인발 속도 v_B간의 비율은 v_K: v_B= 6:1 내지 60:1 사이이다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에서 섬프 안으로 유입된 유동 용융체는 유입시 직사각형 프로필을 가진다. 이때 직사각형 프로필의 내경 d 및 주형의 협면 D간의 비율은 d:D = 1:3 내지 1:40 사이이며, 직사각형 프로필의 폭 b 및 주형 B의 광면간의 비율을 b:B = 1:7 내지 1:1.2 사이이다.

침지 노즐을 떠나는 유선들은 15˚내지 30˚사이의 넓은 각도 α만큼 슬래브 인발 방향으로 섬프에 흘러 들어간다. 주형의 협면 D와 관련시켜 볼 때, 유입된 유동 용융체는 0.1×D 내지 1.5×D 사이의 깊이 T에서 섬프와 만난다. 이때 해당된 침지 노즐의 협면들은 중심축에 대해 15˚내지 30˚사이의 각도 α만큼 원추형으로 벌어진다. 침지 노즐의 주입 부분에서의 개구부가 갖는 열려진 횡단면은 주형의 안쪽 횡단면 A에 대해 a:A = 1:30 내지 1:300 사이의 비율을 갖는다. 이때 침지 노즐 주입 부분의 내경 d 및 주형의 협면 D간의 비율은 d:D = 1:2 내지 1:40 사이이다.

상기의 바람직한 방법에 의해 주형 내에 생성되는 프로필은 무엇보다도 주형안에서의 용융체 수면 영역에 이루어진 용융체의 움직임 및 주조 분말(powder)대해 긍정적인 영향을 미친다.

본 발명에 따른 주조 과정에서 놀랍게도 다음과 같은 사실이 밝혀졌다. 즉, 흔히 알려진 슬래브 횡단면에서의 농도차는 발생하지 않았으며, 비금속 함유물에 관한 순도는 상당히 개선되었다.

앞서 제시된 방법에 의해 까다로운 요구 사항을 만족시키는 강철의 슬래브 제조가 가능해진다. 여기서 까다로운 조건이란 산성 가스를 포함하는 강철에서 흔히 요구되는 비금속 순도 및 비(非)편석 상태를 의미한다.

또한 본 발명에 따른 주조 과정에 있어서 강철의 감소된 주입(여기서 강철의 주입 방향은 주조 컵 안에 있는 섬프 안쪽 방향임) 속도에 의해 연속 응고 시간이 단축된다. 따라서 한편으로 상기 연속 주조기의 특정 주조 성능이 증가되거나, 다른 한편으로 개선된 품질의 표면을 고려해 볼 때, 특정 이차 냉각(secondary cooling)이 감소될 수 있다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면에 의해 이해될 수 있다.

도 1은 연속 주조기의 침지 유출구 및 주형 영역을 도시한 도면.

도 2는 궁형 연속 주조기의 측면도.

도 1은 침지 노즐(12)이 부착된 저장용기(reservoir)(11)를 도시한다. 상기 침지 노즐은 파이프형 부분(13) 및 개구부 측면에서의 삽형 부분(14)으로 이루어진다. 이때 삽형 부분은 협면(16) 및 광면(17)을 갖는다. 상기 파이프형 부분 및 삽형 부분이 교차하는 부위에 프레임(15)이 장착된다.

개구부 측면에서의 삽형 부분(14)은 깊이 T_T만큼 용융체로 채워진 주형(21)안에 들어가 있다. 상기 주형은 협면(22) 및 광면(23)을 갖는다.

도면 상부는 유입 용융체 S_Z및 섬프 S_B로 이루어진용융체(S)의 유선(流線)을 도시한다. 도면에 의해, 상기 유선들은 광면쪽을 향해 깊이 L만큼 주조 컵로 둘러싸여진 용융체(S) 안으로 흘러 들어간다. 유입되는 유선들은 속도 v_K를 갖는다. 침지 노즐 협면(16) 영역에 유선들은 중심축(I)에 대해 각도 α만큼 기울어지고, 상기 유선들은 비교적 일찍 주형의 협면(22)쪽으로 이동하게 되며, 용융체 수면 P의 영역에서 주형의 중심으로 향해 뻗어 나간다.

도면 하부는 주형(21)의 평단면도 AA를 도시하는데, 상기 평단면도는 주형의 협면(22) 및 광면(23)을 도시한다. 이때 협면 및 광면은 폭 B, 두께 D, 그리고 평면 A를 갖는 직사각형을 형성한다.

주형의 중공부(hollow space)의 중앙에 광면 17 및 협면 16을 가진 침지 노즐(12)이 장착된다. 상기 광면 및 협면은 폭 b, 두께 d 및 평면 a를 갖는 직사각형을 형성한다.

도 2는 연속 주조기의 개략적 단면도를 도시한다. 이때 연속 주조기는 궁형 연속 주조기로서, 저장 용기(11) 및 침지 노즐(12)을 구비하며, 상기 침지 노즐은 파이프형 부분(13) 및 삽형 부분(14), 그리고 광면(17)을 구비한다. 침지 노즐의 상기 부분(13, 14)들이 교차하는 영역에 프레임(15)이 장착된다. 상기 침지 노즐 부분(14)의 개구부는 주형내의 용융체(S) 안에서 깊이 T_T만큼 잠겨진다.

상기 도면에 주형(21)의 광면(23)쪽 측벽이 도시된다. 상기 측벽의 개구부 측면쪽 단부에 슬래브로부터 주조 컵(K)이 형성되는데, 상기 주조 컵은 섬프 피크(S_s) 지점까지 용융체(S)를 둘러싼다.

상기 주형(21) 다음으로 선재 유도 롤러(24)가 배치되어 있다.

유입 용융체(S_s)는 속도 v_K를 가지고 주형 내에 위치한 섬프(S_B) 안으로 침투한다. 이때 침투 깊이는 광면(23)에 대해 값 T를 갖는다. 이후 섬프는 슬래브 및 주조 컵(K)의 인발 속도에 상응하는 속도 v_B를 가진다.

Claims (6)

1. 연속 주조기 내의 슬래브의 제조 방법에 있어서,

   상기 슬래브는 속도가 v가 3m/min 미만일 때 두께 D가 100mm 보다 큰 값을 가지며, 용융체는 저장 용기의 주형을 통해 유입되고, 상기 주형의 개구부 측면에 섬프를 둘러싸는 주조 컵은 선재 가이드 프레임(strand guide frame)―여기서 선재 가이드 프레임으로 특히 궁형(bow type) 연속 주조기가 유형이 사용됨―으로 인발되고,

   상기 주형 안으로 흘러 들어간 유입 용융체의 속도 v_K및 선재 인발 속도 v_B간의 비율은 v_K: v_B= 6:1 내지 60:1 사이이며,

   상기 유입 용융체의 유선(流線)들은 길이 L(L ＜2m)만큼 섬프 내로 흘러 들어가며, 정방향에서 용융체 수면에서부터의 상기 용융체의 절단면은 직사각형 프로필을 갖는

   슬래브 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유입된 유동 용융체는 섬프 내로 흘러 들어갈 때 직사각형 프로필을 나타내며,

   상기 직사각형 프로필의 내경(d) 및 주형의 협면(D)간의 비율은 d:D = 1:3 내지 1:40이고,

   상기 직사각형 프로필의 폭(b) 및 주형의 광면(B) 간의 비율은 b:B = 1:7 내지 1:1.2인

   슬래브 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   주형의 협면(D)쪽을 바라보는 상기 유선들은 15。 내지 30。 사이의 각도 α만큼 슬래브 인발 방향으로 섬프로 흘러 들어가는 슬래브 제조 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 침지 노즐을 통해 유입되는 유동 용융체가 0.1×D 내지 1.5×D 사이의 깊이 T에서 섬프와 만나는 슬래브 제조 방법.
5. 제1항에 따른 슬래브 제조 방법에 사용되는 연속 주조기에 있어서,

   상기 용융체는 저장 용기로부터 침지 노즐을 통해 내경 D가 100mm 미만인 주형 안으로 유입되고, 상기 침지 노즐은 적어도 하나의 긴 횡단면을 가진 주입 부분을 구비하며, 상기 주입 부분에 충격 부재가 포함됨으로써 주입 부분을 통과하는 중앙 용융체의 유량(流量) 속도 및 유량 형태가 작아지고,

   긴 횡단면을 갖는 상기 주입 부분의 협면은 중심축에 대해 15˚ 내지 30˚사이의 각도 α만큼 용융체가 흐르는 방향쪽으로 벌어지는

   연속 주조기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 침지 노즐의 주입 부분에서 개구부가 갖는 횡단면(a) 및 주형의 내경(A)간의 비율은 a:A = 1:30 내지 1:300이고,

   상기 침지 노즐의 주입 부분의 내경(d) 및 주형의 협면(D)간의 비율은 d:D = 1:2 내지 1:40인

   연속 주조기.