KR20010057268A - Molten steel feeding appratus for sequential casting of mixed graes - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동일한 턴디쉬(Tundish)를 사용하여 성분이 서로 다른 강을 연이어 연속 주조하는 경우(이하 '이강종 연연주'라 칭함), 턴디쉬내에서 발생되는 강종간 혼합량을 최소화하도록 하는 용강공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 몰드에 용강을 공급하는 턴디쉬내에서 용강의 재순환 혹은 정체되는 영역을 최소화함으로써 새로운 강종이 주입될 때 이전 강종을 재빠르게 배출구로 밀어내게 하여이전 강종과의 혼합을 최대한 억제하도록하는 이강종 연연주시 용강공급 장치에 관한 것이다.The present invention is a molten steel supply device for minimizing the amount of mixing between the steel species generated in the tundish, when continuously casting different steels with different components consecutively using the same tundish (hereinafter referred to as `` two kinds of yeonyeonyeon '') More specifically, in the tundish for supplying molten steel to the mold, it is possible to minimize the recirculation or stagnation of molten steel so that when the new steel is injected, the old steel can be quickly pushed to the outlet to mix with the previous steel. It relates to a molten steel supply device for performing two kinds of steel castings to suppress as much as possible.
일반적으로 연속주조기에서 연속적으로 주조할 때는 같은 강종의 용강을 턴디쉬내에 연속적으로 주입하여 주조함으로써 조업 중단에 따른 생산성 저감 및 생산원가 상승문제가 거의 없으나 다양한 강종을 주조할 경우, 설비교체 또는 조업 준비에 따른 조업중단등의 문제가 발생되는 데, 이문문제를 해결하기 위하여 동일 턴디쉬에서 서로 다른 성분의 강을 연이어 주조하게 된다. 이때 턴디쉬내에서 강종간 혼합이 일어나고 이에 따라 성분이 혼합된 불량의 제품이 생산되게 된다.In general, when continuously casting in a continuous casting machine, molten steel of the same steel type is continuously injected into the tundish so that there is almost no problem of productivity reduction and production cost increase due to interruption of operation, but in the case of casting various types of steel, equipment replacement or preparation for operation In order to solve this problem, steels of different components are successively cast in the same tundish. At this time, the mixing between steel grades occurs in the tundish, thereby producing a defective product in which the components are mixed.
이러한 이강종 연연주시 발생되는 혼합 강종 발생량을 최소화하기 위하여 종래에는 새로운 강종이 담겨 있는 래들(Ladle) 교환시 이전 강이 잔존하는 턴디쉬를 새로운 것으로 교체하는 방법(Flying tundish method, 1996 Metal & Materials vol.27B, pp.617-632)과 턴디쉬내에 FC pad(Flow control impact pad, 1997 Iron & Steelmaker vol.24, pp.69-73)라 불리는 내화 구조물을 턴디쉬 바닥에 설치하여 턴디쉬 내부 용강 흐름을 제어하는 방법이 사용되어 왔다.In order to minimize the amount of mixed grades generated during the performance of the two kinds of steel grades, a method of replacing the tundish remaining in the old steel with a new one when exchanging ladles containing new steel grades (Flying tundish method, 1996 Metal & Materials vol. 27B, pp. 617-632) and a fireproof structure called a FC control pad (Flow control impact pad, 1997 Iron & Steelmaker vol. 24, pp.69-73) in the tundish floor, in the tundish. A method of controlling this has been used.
상기 새로운 턴디쉬로 교체하는 방법은 이전 강종을 완전히 제거하므로 턴디쉬내 강종 혼합 문제를 근원적으로 해결한 방법이나 사용 내화물 증가로 생산단가 상승 및 교체작업으로 인한 조업 불안정 증가의 우려가 있으며,The method of replacing the new tundish completely removes the old steel grades, so there is a concern that the problem of mixing the steel grades in the tundish is fundamentally solved, or that the production cost is increased due to the increase in the refractory and the operation instability is increased due to the replacement operation.
턴디쉬내에 FC pad 내화물을 설치하는 경우는 내화물의 형상을 다양하게 하여 용강의 유동 방향을 턴디쉬 상부로 향하게 하여 강종 혼합을 저감시키는 것이나 여전히 턴디쉬내에 유동 재순환 구간이 잔존하게 되어 강종 혼합에 대한 개선이 더필요한 실정이다.In the case of installing FC pad refractory in the tundish, the shape of the refractory is varied so that the flow direction of the molten steel is directed to the upper part of the tundish to reduce the steel mixture, but there is still a flow recirculation section in the tundish. More improvement is needed.
또 이강종 연연주를 위하여 이전 강종이 남아 있는 턴디쉬로 새로운 강이 투입되는 경우 턴디쉬내는 복잡한 3차원 유동 흐름으로 인하여 다양한 재순환 또는 정체영역이 관찰되며, 이때 재순환 또는 정체영역에 존재하던 이전 강종은 재빠르게 새로운 강종으로 대체되지 못하고 시간을 두고 서서히 새로운 강종과 혼합된 후 새로운 강종으로 바뀌게 된다. 따라서, 이러한 턴디쉬내 용강의 재순환 또는 정체영역의 증가는 이전 강종이 새로운 강종으로 대체될 때까지 많은 시간이 소요되게 되며, 그 결과 혼합 강종량의 증가로 이어진다.In addition, when a new steel is introduced into the tundish where the old steel grade remains for the performance of the two kinds of steel, various recirculation or stagnation zones are observed due to the complicated three-dimensional flow in the tundish, and the previous steel species existing in the recirculation or stagnation zone It is not quickly replaced by new grades, but gradually blends with new grades over time and then changes to new grades. Therefore, the recycling of the molten steel in the tundish or the increase of the stagnant area takes a lot of time until the old steel is replaced by a new steel, resulting in an increase in the amount of mixed steel.
본 발명은 이강종 연연주시 턴디쉬내에서 강종간 혼합량을 최소화하기 위하여 창안된 것으로, 턴디쉬내에서 용강의 재순환이나 정체영역을 최소화함으로써 새로운 강종이 주입될 때 이전 강종을 재빠르게 배출구로 밀어내게 하여 이전 강종과의 혼합을 최소화하도록 하는 용강공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to minimize the amount of mixing of steel grades in the tundish during the performance of two kinds of steel grades, and to minimize the recirculation or stagnation of molten steel in the tundish to quickly push out the old steel species to the outlet when new steel species are injected. The object is to provide a molten steel supply device that minimizes mixing with previous steel grades.
종래의 경우, 도1에서 보는 바와 같이 래들(10)에서 주입된 용강은 턴디쉬(20)내에서 복잡한 유동 형태를 보이게 되는데, 특히 댐(Dam)(100')과 위어(Weir)(110') 주변에서 유동의 재순환 및 정체가 심하게 발생되고 있음을 알 수 있다(도1 (가) 참조). 그리고, 댐(100')과 위어(110')를 제거한 경우에는 래들(10)에서 주입된 용강이 턴디쉬(20) 바닥으로 흘러 "래들 아래 턴디쉬바닥→턴디쉬배출구(200)→용탕면"으로 이어지는 큰 재순환 영역을 형성하게 된다(도1 (나) 참조). 이러한 턴디쉬내의 큰 재순환 혹은 정체영역에 포함된 이전 강종은 이강종연연주시 재빨리 새로운 강종으로 대체되지 못하고 서서히 새로운 강종과 혼합되면서 혼합 강종을 생산하게 된다.In the conventional case, as shown in FIG. 1, the molten steel injected from the ladle 10 shows a complicated flow form in the tundish 20, in particular, the dam 100 'and the weir 110'. It can be seen that the recirculation and stagnation of the flow is severely generated in the vicinity (see Fig. 1 (a)). When the dam 100 'and the weir 110' are removed, the molten steel injected from the ladle 10 flows to the bottom of the tundish 20, " Form a large recycle zone leading to " (see Fig. 1 (b)). Previous grades included in the large recycle or stagnant zones in these tundish will not be replaced by new grades at the time of bigrade performance, but will gradually mix with the new grades to produce mixed grades.
따라서, 이강종 연연주시 혼합 강종 발생량을 줄이기 위해서는 턴디쉬내 유동의 재순환 및 정체영역을 줄여서 이전 강종이 새로운 강종으로 대체되는 시간을 줄이는 것이 무엇보다도 중요하며, 본 발명은 이를 달성하기 위해 연구에 연구를 거듭하여 창안된 것이다.Therefore, in order to reduce the amount of mixed steel grades in the performance of two steel grades, it is important to reduce the recirculation and stagnant region of the flow in the tundish to reduce the time for replacing the old steel grades with the new steel grades. It was created over and over again.
도1은 종래의 턴디쉬내 용강 유동 모식도로서 (가)는 댐과 위어가 있는 경우, (나)는 댐과 위어가 없는 경우,1 is a schematic diagram of a molten steel flow in a conventional tundish (A) when there is a dam and weir, (B) when there is no dam and weir,
도2의 (가),(나)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 턴디쉬의 도식적인 종단면도 및 사시도,Figure 2 (a), (b) is a schematic longitudinal cross-sectional view and perspective view of a tundish according to a preferred embodiment of the present invention,
도3은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 턴디쉬의 도식적인 사시도,3 is a schematic perspective view of a tundish according to another preferred embodiment of the present invention;
도4는 본 발명에 따른 턴디쉬내의 용강유동에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과의 모식도.4 is a schematic diagram of computer simulation results for molten steel flow in a tundish according to the present invention;
이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention for achieving the above object will be described in more detail.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명에서는 도2의 에와 같이 우선 래들(10)에서 주입된 용강이 턴디쉬(20)의 배출구(200) 방향으로 진행될 때 유동 단면적이 점차 줄어들도록 하는 축소부(300)를 설치한다(도2의 A-B-B'-A' 구간, 단면적 변화 A-A'→B-B'). 이것은 용강이 래들(10)에서부터 턴디쉬(20)로 제트류 형태로 공급될 때 유동의 연속성에 의하여 턴디쉬(20) 하류에서 상류 방향으로 흐르는 역류 유동을 억제시켜 주므로 단면적이 최소인 구간(도2 B-B')을 지나는 용강은 모두 턴디쉬 하류 방향으로 흐르게 된다. 이러한 작용을 위해서는 유동 단면적 축소비[=(B-B' 단면적)/(A-A' 단면적)]를 0.8이하로 유지하는 것이 요망된다. 아울러, 도2에 도시된 댐(100)과 위어(110)의 높이대 길이비(Lud/Hd과 Luw/Hw)를 각각 0.1이상으로 유지해야 하는데, 이것은 축소부(300)에서 갑작스런 유동 단면적의변화로 댐의 하단부에 새로운 정체구간이 발생되는 것을 억제하기 위한 것이다. 그리고 축소부(300)를 지난 용강이 박리가 일어나지 않도록 Ldd/Hd과 Ldw/Hw가 각각 1이상이 되도록 하면서 유선형의 형상이 되도록 댐(100)과 위어(110)를 설치하여 확대부(도2의 B-C-C'-B' 구간,)(310)가 형성되도록 한다. 이러한 본 발명의 댐은 래들(10)에서 나온 용강을 1차적으로 모아서 턴디쉬(20) 하류 방향으로 흐르도록 유동 단면적을 점차 줄여주고, 유동 방향이 제어된 용강이 박리가 일어나지 않도록 유선형으로 유동 단면적을 점차 증가시키도록 한 것이므로 본 발명의 유선형 댐(100)과 위어(110)가 턴디쉬(20) 바닥과 용강의 탕면에 반드시 설치되어야 할 필요는 없으며, 턴디쉬(20) 좌우 측면에 설치하여 유동 면적을 축소-확대시켜 주거나 턴디쉬(20) 바닥/용강면/측면부에 모두 설치하는 것도 가능하며, 바닥/용강면/측면부 중 선택적으로 몇 군데만 설치하는 것도 무방하다. 그리고 최소단면을 지난 용강의 턴디쉬(20)내 방향의 제어는 댐(100)과 위어(110)의 높이 및 길이에 대한 값들(Lud, Ldd, Hd, Ldw, Luw, Hw) 및 설치 위치를 조절함으로써 가능하다. 도2의 (가)는 서로 대응되는 댐(100)과 위어(110)의 꼭지점이 수직방향에서 서로 일치되도록 하면서 댐(100)과 위어(110)을 턴디쉬(20) 바닥과 탕면 부근에 각각 설치하여 최소 단면 구간을 지난 용강이 수평방향으로 흐르도록 한 예이며, 도2의 (나)는 댐(100)과 위어(110)의 꼭지점이 수직방향에서 서로 엇갈리도록 댐(100)과 위어(110)를 턴디쉬(20) 바닥과 탕면 부근에 배치함으로써 최소 단면을 지난 용강이 턴디쉬(20) 하류에서 턴디쉬(20) 탕면 방향으로 상향되도록 제어한 예이다. 그 외에턴디쉬(20) 하류에서 보다 균일하게 흐르게 하도록 도3과 같이 상술한 댐 구조의 턴디쉬내 용강의 유동 방향에 수직이 되는 적어도 하나의 유선형 댐(400)을 추가로 설치할 수 있다.As a technical means for achieving the above object, in the present invention, the flow cross-sectional area is gradually reduced when the molten steel injected from the ladle 10 proceeds toward the outlet 200 of the tundish 20 as shown in FIG. A reduction unit 300 is provided (AB-B'-A 'section in Fig. 2, cross-sectional area change A-A' → B-B '). This is a section having a minimum cross-sectional area since molten steel is suppressed from the upstream direction downstream from the tundish 20 due to the continuity of the flow when the molten steel is supplied from the ladle 10 to the tundish 20 in the form of jet flow (Fig. 2). All of the molten steel passing through B-B ') flows downstream of the tundish. For this action, it is desired to keep the flow cross sectional reduction ratio [= (BB 'cross sectional area) / (AA' cross sectional area)] below 0.8. In addition, the height-to-length ratio (L ud / H d and L uw / H w ) of the dam 100 and the weir 110 shown in FIG. 2 should be maintained at 0.1 or more, respectively, which is reduced in the 300. Sudden change in flow cross-sectional area prevents the formation of new congestion section at the bottom of the dam. The dam 100 and the weir 110 are enlarged by installing the dam 100 and the weir 110 so that L dd / H d and L dw / H w become 1 or more, respectively, so that the molten steel past the reduction part 300 does not occur. A portion 310 (BC-C′-B ′ in FIG. 2) is formed. The dam of the present invention collects molten steel from the ladle 10 first and gradually reduces the flow cross-sectional area to flow in the downstream direction of the tundish 20, and flow-flow cross-sectional area in a streamline so that the molten steel whose flow direction is controlled does not occur. Since it is to gradually increase the streamlined dam 100 and the weir 110 of the present invention is not necessarily installed on the bottom of the tundish 20 and the molten steel, it is installed on the left and right sides of the tundish 20 It is also possible to reduce-enlarge the flow area or to install the tundish 20 on the bottom / melting face / side part, and selectively install only a few of the bottom / melting face / side part. And the control of the direction in the tundish 20 of the molten steel past the minimum cross section is the values for the height and length of the dam 100 and weir 110 (L ud , L dd , H d , L dw , L uw , H w ) and by adjusting the installation position. 2A shows that the vertices of the dam 100 and the weir 110 corresponding to each other coincide with each other in the vertical direction, and the dam 100 and the weir 110 are positioned near the bottom and the water surface of the tundish 20, respectively. 2 is an example in which molten steel having passed the minimum cross-sectional section flows in the horizontal direction, and FIG. 2B shows the dam 100 and the weir so that the vertices of the dam 100 and the weir 110 are staggered from each other in the vertical direction. By placing 110 near the bottom of the tundish 20 and the water surface, the molten steel having passed the minimum cross section is controlled to be upward in the tundish 20 direction from the tundish 20 downstream. In addition, at least one streamlined dam 400 perpendicular to the flow direction of the molten steel in the tundish of the above-described dam structure may be additionally installed so as to flow more uniformly downstream of the tundish 20.
도4는 도2 (나)와 같이 대응되는 댐(100)과 위어(110)의 꼭지점이 서로 엇갈리도록 댐(100)과 위어(110)을 턴디쉬(20) 바닥과 탕면부에 설치하고 Lud/Hd=1, Luw/Hw=0.4, Ldd/Hd=2.7, Ldw/Hw=1.0으로 제작한 경우의 용강 유동에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 여기서 보면 래들(10)에서 나온 용강이 축소부(300)를 거쳐 단면적이 최소인 영역을 지날 때 모두 턴디쉬(20) 하류 방향으로 흐르게 되어 있으며, 최소 단면적을 지난 이후에는 유동의 박리나 정체가 관찰되지 않고 모두 턴디쉬 배출구(200)로 향하는 결과를 보인다. 이러한 유동 특성에 따라 본 발명의 턴디쉬는 새로운 강종이 주입되면 그 새로운 강종은 도4의 예와 같은 유동양상을 따라 흐르게 되며, 그 결과 이전 강종을 보다 빠르게 턴디쉬 배출구(200)로 밀어내게 되어 혼합 강종 발생 시간 단축 및 발생량을 현저히 줄일 수 있게 된다.4 is a dam 100 and a weir 110 installed on the bottom and the water surface of the tundish 20 so that the vertices of the dam 100 and the weir 110 corresponding to each other as shown in FIG. Computer simulation results are shown for the molten steel flows when ud / H d = 1, L uw / H w = 0.4, L dd / H d = 2.7, and L dw / H w = 1.0. Here, when the molten steel from the ladle 10 passes the region having the minimum cross-sectional area through the reduction part 300, all of the molten steel flows in the downstream direction of the tundish 20. After the minimum cross-sectional area, the separation or stagnation of the flow occurs. All of the results are directed to the tundish outlet 200 without being observed. According to the flow characteristics, the tundish of the present invention, when a new steel grade is injected, the new steel grade flows along the flow pattern as in the example of FIG. 4, and as a result, the previous steel grade is pushed out to the tundish outlet 200 more quickly. It is possible to significantly reduce the generation time and the amount of mixed steel species generated.
상술한 본 발명과 같이 설계된 턴디쉬를 포함하는 용강공급 장치를 사용하여 이강종 연연주 조업을 행할 경우, 턴디쉬내의 용강유동 재순환 및 정체 현상이 크게 개선되어 혼합 강종 발생량이 현저히 줄어 들게 되는 효과가 있으며, 이것은 재처리되어야 하는 강종 혼합 주편량을 크게 줄이게 되므로 제품 원가 절감 및 주편 실수율 향상이 기대되며, 소량 다품종 주문 수주가 가능해지게 되어 경제적 이익의향상이 예상된다.In the case of performing two-steel soft-rolling operation using a molten steel supply device including a tundish designed as described above, the molten steel flow recirculation and stagnation phenomenon in the tundish are greatly improved, and the amount of mixed steel species is significantly reduced. Therefore, this will significantly reduce the amount of steel mixed cast steel that needs to be reprocessed, which will reduce product cost and improve the error rate of cast steel.
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