KR20050097516A - 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 캐스팅 강 스트립 - Google Patents

낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 캐스팅 강 스트립 Download PDF

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Abstract

적어도 약 70ppm의 전체 산소 함유량과 20 내지 60ppm의 유리 산소 함유량을 갖는 용융 강을 대부분의 산화물 개재물이 액체 상태에 있도록 하는 온도에서 캐스팅함으로써, 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 갖는 캐스트 강 스트립의 제조 방법에 관한 것이다. 전체 산소 함유량이 적어도 100ppm이고 유리 산소 함유량이 30 내지 50ppm이어도 된다. 이 방법에 의해 생산된 강 스트립은 스트립 표면으로부터 약 2미크론 깊이까지 제곱 밀리미터당 적어도 120개의 산화물 개재물의 단위면적 밀도를 가진다.

Description

낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 캐스팅 강 스트립{CASTING STEEL STRIP WITH LOW SURFACE ROUGHNESS AND LOW POROSITY}
본 발명은 트윈 롤 캐스터에서의 강 스트립의 캐스팅에 관한 것이다.
트윈 롤 캐스터에서, 한 쌍의 반대 방향으로 회전하며 냉각되는 수평 캐스팅 롤 사이에 용융 금속이 도입되어, 금속 셸(shell)이 움직이는 롤 표면 상에서 응고하고, 롤 사이의 간극(nip)으로 함께 이동되어 롤 사이의 간극으로부터 하방으로 이송되는 응고된 스트립 제품을 생산한다. 여기서 "간극"이라는 용어는 롤이 가장 근접해 있는 일반적인 영역으로 사용된다. 용융 금속은 레이들(ladle)로부터 보다 작은 용기로 주입되고, 간극 위에 위치한 금속 이송 노즐을 통하여 흘러서, 롤 사이의 간극으로 향하게 되어, 간극 바로 위의 롤의 캐스팅 표면상에 지지되고 간극의 길이 방향을 따라 연장하는 용융 금속의 캐스팅 풀(pool)을 형성한다. 이 캐스팅 풀은, 유출에 대해서 캐스팅 풀의 양 단부를 막기 위해서, 일반적으로 롤의 단면과 슬라이딩 맞물림하는 측면 플레이트나 댐(dam) 사이에 구속된다.
트윈 롤 캐스터에서 강 스트립을 캐스팅할 때, 캐스팅 풀은 일반적으로 1550℃를 초과하는 온도, 통상 1600℃ 이상이다. 캐스팅 롤의 매 회전시 캐스팅 표면상에서 용융 금속 캐스팅 풀에 노출되는 짧은 시간에 응고된 셸을 형성하기 위해서, 롤의 캐스팅 표면에서 용융 금속의 신속한 냉각을 하는 것이 필요하다. 또한, 강 스트립을 형성하기 위해 간극에 함께 보내지는 응고하는 셸의 뒤틀림(distortion)을 회피하기 위해서 균일한 응고를 획득하는 것이 중요하다. 셸의 뒤틀림은 "악어 피부(crocodile skin)" 표면 거칠기로 알려진 표면 결함이 생기게 할 수 있다. 악어 피부 표면 거칠기는 도 1에 도시되어 있는데, 5 내지 10 밀리미터의 간격으로 40 내지 80미크론의 스트립 표면에 주기적인 요철을 포함한 것이 조도계(profilometer)에 의해 측정되었다. 비록 언급된 표면 뒤틀림이나 결함이 회피될 수 있다 하더라도, 셸 성장시 작은 균열과 셸 뒤틀림은 강 스트립의 중앙부의 2개의 셸 사이에서 이산적인(discrete) 구멍이나 틈에 액체 결함(liquid entrapment)이 여전히 생기게 할 것이다. 이들 틈은 결함있는 액체가 응고함에 따라서 발생되고, 도 2와 "METEC Congress 99, Dusseldorf Germany(June 13-15, 1999)"에 개시된 BHP와 IHI에 의한 "Recent Developments in Project M the Joint Development of Low Carbon Steel Strip Casting" 라는 제목의 논문의 도 2b에 개시되어 있듯이, x선에 의해 관찰된 강 스트립의 다공성을 유발한다. 이것은 다공성을 제거하기 위해 스트립의 인라인(in-line) 핫 롤링을 필요로 하는데, 그렇지 않으면 틈에 의해 발생된 크랙과 장력하에서의 스트립의 잠재적인 파손때문에 스트립은 콜드 롤링의 주입 원료로도 사용될 수 없기 때문이다.
지금까지는 그러한 내부 다공성은 주물제품(as-cast) 얇은 캐스트 스트립에서 회피될 수 없고, 인라인 핫 롤링에 의해 제거되어야 하는 것으로 여겨져 왔었다. 그러나, 불균일한 응고를 유발하는 요소와 그 다양한 요소를 제어하면서 트윈 롤 캐스터에서 강 스트립을 캐스팅할 때의 광범위한 실험을 신중히 고려한 후, 우리는 악어 피부 표면 거칠기를 회피하고 심각한 액체 결함을 회피하여 실질적으로 다공성을 저감할 수 있도록 더욱 균일한 셸 성장을 획득하는 것이 가능하다는 것을 알았다.
도 1은 선행 기술의 얇은 강 스트립의 악어 피부 표면 거칠기의 현미경 사진이고;
도 2는 선행 기술의 얇은 강 스트립의 다공성을 보여주는 x선 현미경 사진이고;
도 3은 본 발명에 따라 작동되는 연속 스트립 캐스터의 평면도이고;
도 4는 도 3에 도시된 스트립 캐스터의 측 입면도이고;
도 5는 도 3의 5-5선의 수직 단면도이고;
도 6은 도 3의 6-6선의 수직 단면도이고;
도 7은 도 3의 7-7선의 수진 단면도이고;
도 8은 실리콘/망간 킬드강을 사용한 트윈 롤 캐스팅 실험에서 얻어진 열속에 대한 개재물 용융점의 효과를 도시하고;
도 9는 응고된 강 스트립에서의 미세한 응고 개재물의 영역을 보여주는 Mn의 EDS(energy dispersive spectroscopy) 맵이고;
도 10은 개재물의 용융 온도에 대해서 실리콘에 대한 망간의 변화의 효과를 보여주는 도표이고;
도 11은 알루미나 개재물(스트립 개재물로부터 측정)과 탈산 효과 사이의 관계를 보여주고;
도 12는 MnOㆍSiO2ㆍAl2O3의 3상 도표이고;
도 13은 알루미나 함유량 개재물과 용융 온도의 관계를 보여주고;
도 14는 표면 장력에 대한 용융 강의 산소의 효과를 보여주고;
도 15는 다른 강 청정도에서 핵생성에 이용가능한 개재물과 관련된 계산 결과의 도표이고;
도 16은 개재물 용융점에 대한 MnO/SiO2 비율의 영향을 도시하고;
도 17은 저탄소강 스트립의 캐스팅시 스트립 캐스터에서의 다양한 위치로부터 추출된 샘플에 대해 행해진 개재물 분석으로부터 얻어진 MnO/SiO2 비율을 도시하고;
도 18은 다양한 함유량의 Al2O3의 첨가에 의한 개재물 용융점에 대한 효과를 도시하고;
도 19는 약 1580℃의 캐스팅 온도 이하로 산화물 개재물의 용융점을 유지하기 위해, 저탄소강을 캐스팅 할때 알루미나 수준이 어떻게 안전 작동 영역 내에 적용될 수 있는지 보여주고;
도 20은 변화하는 전체 산소와 Al2O3 함유량의 강으로 캐스팅한 결과를 보여주고;
도 21은 180미크론의 피치와 60미크론의 깊이의 정규 패턴의 리지를 가지는 조직화된 기판 상에서 강 샘플의 응고시 얻어진 열속값을 나타내고, 그릿 블라스트된 기판 상에서 응고시 얻어진 값과 비교하고 있고;
도 22는 리지와 그릿 블라스트 기판 상에서 4가지 다른 용탕으로부터 강이 응고되는 연속적인 딥 테스트시 얻어진 최대 열속 측정값을 나타내고;
도 23은 도 22의 딥 테스트로부터 얻어진 응고된 셸에서의 악어 피부 결함의 물리적인 측정값의 결과를 나타내고;
도 24는 도 22의 딥 테스트로부터 얻어진 응고된 셸의 두께의 표준 편차의 측정값의 결과를 나타내고;
도 25, 26은 다른 리지 깊이를 가지는 리지 기판 상에 형성된 셸 표면의 현미경 사진이고;
도 27은 피라미드 돌출부의 정규 패턴으로 조직화된 기판 상에서 응고된 셸의 표면의 현미경 사진이고;
도 28은 그릿 블라스트된 기판 상에서 응고된 강 셸의 표면의 현미경 사진이고;
도 29 내지 33은 트윈 롤 캐스터로 얇은 스트립을 캐스팅 할때, 용융 강의 캐스팅 풀 바로 위의 턴디시에서의 강 용탕의 전체 산소 함유량을 보여주는 도표이고;
도 34 내지 38은 트윈 롤 캐스터로 얇은 스트립을 캐스팅 할때, 용융 강의 캐스팅 풀 바로 위의 턴디시에서의 도 29 내지 33에 나타낸 동일한 강 용탕의 유리 산소 함유량의 도표이다.
본 발명에 따르면,
롤 사이에 간극을 가지고, 상기 간극의 단부에 인접하여 상기 단부를 구속하는 폐쇄부가 있는 한 쌍의 냉각된 캐스팅 롤을 조립하는 단계;
상기 한 쌍의 캐스팅 롤 사이에 적어도 70ppm, 통상 250ppm 이하의 전체 산소 함유량과 20 내지 60ppm 사이의 유리 산소(free oxygen) 함유량을 갖는 용융 강을 도입하여, 형성된 대부분의 산화물 개재물(oxide inclusion)이 액체 상태에 있는 온도의 캐스팅 풀을 형성하는 단계;
상기 캐스팅 롤을 상반되게 회전시키고, 상기 용융 강으로부터 열을 전달하여 상기 캐스팅 롤의 표면상에 응고된 셸을 형성하고, 상기 셸은 성장하여 상기 용융 강의 전체 산소 함유량 및 유리 산소 함유량과 관련된 산화물 개재물을 포함하고 악어 표면 거칠기가 없는 강 스트립을 형성하는 단계; 및
상기 응고된 셸로부터 상기 캐스팅 롤 사이의 간극을 통하여 응고된 얇은 강 스트립을 형성하는 단계를 포함하는, 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면,
롤 사이에 간극을 가지고, 상기 간극의 단부에 인접하여 상기 단부를 구속하는 폐쇄부가 있는 한 쌍의 냉각된 캐스팅 롤을 조립하는 단계;
상기 한 쌍의 캐스팅 롤 사이에 적어도 100ppm, 통상 250ppm 이하의 전체 산소 함유량과 30 내지 50ppm 사이의 유리 산소 함유량을 갖는 용융 강을 도입하여, 형성된 대부분의 산화물 개재물이 액체 상태에 있는 온도의 캐스팅 풀을 형성하는 단계;
상기 캐스팅 롤을 상반되게 회전시키고, 상기 용융 강으로부터 열을 전달하여 상기 캐스팅 롤의 표면상에 응고된 셸을 형성하고, 상기 셸은 성장하여 상기 용융 강의 전체 산소 함유량 및 유리 산소 함유량과 관련된 산화물 개재물을 포함하고 악어 표면 거칠기가 없는 강 스트립을 형성하는 단계; 및
상기 응고된 셸로부터 상기 캐스팅 롤 사이의 간극을 통하여 응고된 얇은 강 스트립을 형성하는 단계를 포함하는, 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법이 제공된다.
또한, 이 방법은 스테인리스 강의 제조에 유용하지만, 우리는 저탄소강의 제조에 특히 유용하다는 것을 발견했다. 어떤 경우든, 스트립 표면으로부터 2미트론의 깊이까지 제곱 밀리미터당 적어도 120개의 산화물 개재물의 단위면적 밀도를 갖는 강 스트립을 생산하기 위해서, 강 셸은 망간 산화물, 실리콘 산화물 및 알루미늄 산화물을 가진다. 개재물의 용융점은 캐스팅 풀에서의 금속 온도 이하인 1600℃ 이하, 바람직하게는 약 1580℃이다. MnO, SiO2, Al2O3로 구성된 산화물 개재물은 세제곱 센티미터당 2 내지 4그램의 개재물 밀도를 가지고 캐스팅 풀의 용융 강을 통하여 분배되어 있다.
이론에 제한받지 않고, 악어 피부 표면 거칠기와 낮은 다공성은, 캐스팅시 응고하는 금속 셸의 성장율과 성장 분배를 제어하는 것에 의해 제공된다고 받아들여진다. 셸 뒤틀림을 회피할 때 주 요소는, 캐스팅 표면에 있어서 용융 금속에서의 응고 핵생성(nucleation) 장소의 바람직한 분배와 특히 핵생성 직후 응고의 초기 단계에서 제어된 셸 성장율에 의한다는 것이 밝혀졌다. 또한, 응고하는 셸이 페라이트를 통하여 오스테나이트 변태로 되기 전에, 셸이 이 변태에 수반하는 부피 변화에 의한 발생되는 응력에 저항하기에 충분한 0.3mm 이상의 두께를 가지고, 또한 셸이 간극을 통과하기 전에 페라이트에서 오스테나이트로의 변태가 생기는 것이 중요하다는 것을 알았다. 이것은 일반적으로 변태에 수반하는 부피 변화에 의해 발생되는 응력에 저항하기에 충분할 것이다. 예를 들어, 제곱미터당 14.5 메가와트(megawatt) 단위의 열속(heat flux)으로, 각각의 셸의 두께는 페라이트의 오스테나이트로의 변태 시작시 약 0.32mm, 변태의 종료시 약 0.44mm, 간극에서 약 0.78mm 일 수 있다.
또한, 우리는 악어 피부 거칠기가 제곱 밀리미터당 적어도 120의 단위면적 밀도의 핵생성을 갖는 것에 의해 회피된다고 결정하였다. 또한, 우리는, 캐스팅 풀의 상부나 메니스커스(meniscus) 부분에서의 초기 20msec 응고시에 제곱미터당 25메카와트 이하의 제어된 열속을 발생하여, 응집된 응고 셸을 형성하고, 스트립에 액체 결함을 유발하는 셸 뒤틀림을 회피하는 방식으로 셸의 제어된 성장율을 확보하는 것에 의해, 그러한 악어 피부 거칠기가 회피될 수 있다고 믿는다.
초기 응고를 위한 핵생성 장소의 바람직한 분배는, 이산적인 돌출부의 랜덤(random) 패턴으로 형성된 조직을 가진 캐스팅 표면을 채용함으로써 얻어질 수 있다. 캐스팅 표면의 상기 이산적인 돌출부는 적어도 20미크론의 평균 높이를 가지고, mm2 당 5 내지 200 피크(peak)의 평균 표면 분배를 가진다. 각각의 롤의 캐스팅 표면은 보호 코팅에 의해 덮여진 그릿 블라스트(grit blast)된 기판으로 형성되어도 된다. 특히, 보호 코팅은 전기도금 코팅이어도 된다. 더욱 특히, 기판은 구리이고, 도금된 코팅은 크롬으로 되어도 된다.
캐스팅 풀에서의 용융 강은, 중량 0.001% 내지 0.1% 범위의 탄소 함유량과 중량 0.01% 내지 2.0% 범위의 망간 함유량과 중량 0.01% 내지 10% 범위의 실리콘 함유량을 갖는 저탄소강이어도 된다. 용융 강은 중량 0.01% 이하의 단위(order)의 알루미늄 함유량을 가져도 된다. 용융 강은, MnO/SiO2 비율이 1.2 내지 1.6 범위이고 개재물의 Al2O3 함유량이 40%이하인 MnOㆍSiO2ㆍAl2O3 개재물을 강 스트립에 발생하는 망간, 실리콘 및 알루미늄 산화물을 가져도 된다. 개재물은 적어도 3%의 Al2O3를 포함해도 된다.
본 발명의 부분은 상기한 방법에 의해 향상된 표면 거칠기와 다공성을 가지는 새로운 강 스트립의 생산이다. 우리의 지식으로 강 스트립의 이러한 조성은 상기한 강 스트립을 형성하는데 사용된 공정 이외로는 설명될 수 없다.
본 발명을 완전히 설명하기 위하여, 트윈 롤 캐스터에서의 저탄소강 스트립의 제조에 관한 광범위한 실험을 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 원리의 이해를 촉진하기 위해서, 도면에 나타난 실시예를 참조하여 상세하게 설명할 것이다. 그러나, 본 발명의 범위의 제한이 의도되지 않고, 개시된 장치의 수정과 변경, 본 발명의 원리의 적용이 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에게 일어날 수 있다.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따라서 작동되는 트윈 롤 연속 스트립 캐스터를 도시한다. 이 캐스터는 공장 바닥(12)으로부터 세워진 주 머신 프레임(main machine frame)(11)을 포함한다. 프레임(11)은 어셈블리 스테이션(assembly station)(14)과 캐스팅 스테이션(casting station)(15) 사이에서 수평으로 이동 가능한 캐스팅 롤 캐리지(carriage)(13)를 지지한다. 캐리지(13)는, 캐스팅 작동시 레이들(17)로부터 턴디시(tundish)(18) 및 이송 노즐(19)을 통하여 캐스팅 풀(30)을 형성하도록, 용융 금속이 공급되는 한 쌍의 평행한 캐스팅 롤(16)을 운반한다. 캐스팅 롤(16)은 수냉되어, 셸이 움직이는 롤 표면(16A) 상에서 응고하고, 롤 사이의 간극으로 함께 보내져서, 롤 출구에서 응고된 스트립 제품(20)을 생산한다. 이 제품(20)은 표준 코일러(21)에 공급되고, 그 다음 제2 코일러(22)에 전달된다. 용기(23)가 캐스팅 스테이션에 인접한 머신 프레임 상에 설치되어, 제품의 심각한 불량이 있거나 캐스팅 작동시 다른 오작동이 있는 경우, 턴디시 상의 과잉 유출관(24)을 통하거나 턴디시의 일측의 비상 마개(25)를 해제함으로써, 용융 금속이 이 용기로 방향 전환될 수 있도록 한다.
롤 캐리지(13)는 주 머신 프레임(11)의 일부분을 따라서 연장하는 레일(33) 상의 휠(wheel)(32)에 의해서 설치된 캐리지 프레임(31)을 포함하고, 롤 캐리지(13)는 전체로서 레일(33)을 따라서 이동하도록 설치된다. 캐리지 프레임(31)은 롤(16)이 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 롤 크레이들(cradle)(34)을 운반한다. 롤 크레이들(34)은 상호 상보적인 맞물림 슬라이딩 부재(35, 36)에 의해서 캐리지 프레임(31) 상에 설치되어, 크레이들이 유압 실린더 유닛(37, 38)의 영향하에 캐리지 상에서 이동하여, 다이 캐스팅 롤(16) 사이의 간극을 조정하고, 후술하는 바와 같이, 스트립을 가로질러 약한 횡단선을 형성할 필요가 있을 때, 롤이 짧은 시간 간격동안 신속하게 분리 이동될 수 있도록 한다. 롤 캐리지 상의 구동 브래킷(40)과 주 기계 프레임 사이에 연결되어, 복식 유압 피스톤과 실린더 유닛(39)의 작동에 의해, 캐리지는 전체로서 레일(33)을 따라 이동 가능하여, 어셈블리 스테이션(14)과 캐스팅 스테이션(15) 사이에서 롤 캐리지를 이동할 수 있도록 작동한다.
캐스팅 롤(16)은 캐리지 프레임(31) 상에 설치된 전기 모터와 변속기로부터 구동축(41)을 통하여 상반되게 회전된다. 롤(16)은, 로터리 글랜드(rotary gland)(43)를 통하여 물 공급 호스(42)에 연결되어 있는 롤 구동축(41) 내의 물 공급관으로부터 롤 단부를 통하여 냉각수가 공급되는, 종방향으로 연장하고 둘레 방향으로 간격을 둔 일련의 냉각수 통로가 형성된, 동으로된 주변벽을 구비하고 있다. 롤은 전형적으로 직경이 약 500mm이고, 2000mm 폭의 스트립 제품을 생산하기 위해 길이가 2000mm 정도에 이른다.
레이들(17)은 전체적으로 종래의 구조이고, 오버헤드 크레인(overhead crane) 상의 요크(yoke)(45)를 통해 지지되어 있어서, 고온의 금속 수용부로부터 소정의 위치로 이동될 수 있다. 레이들은, 출구 노즐(47) 및 내화(耐火)판(48)을 통해 레이들로부터 턴디시(18)로 용융 금속을 흐르게 하는, 서보 실린더에 의해 가동되는 스토퍼 로드(stopper rod)(46)가 설치되어 있다.
턴디시(18)도 또한 종래의 구조이다. 그것은 산화마그네슘(MgO) 등의 내화성 물질로 이루어진 넓은 접시 형상으로 형성되어 있다. 턴디시의 일측은 레이들로부터 용융 금속을 수용하고, 상술한 과잉 유출관(24) 및 긴급 마개(25)가 제공되어 있다. 턴디시의 타측은 종방향으로 간격을 둔 일련의 금속 출구 개구부(52)가 제공되어 있다. 턴디시의 하부는, 롤 캐리지 프레임(31) 상에 턴디시를 장착하기 위한 장착 브래킷(53)을 구비하고, 턴디시를 정확하게 위치시키기 위해 캐리지 프레임 상에 인덱스 페그(indexing peg)(54)를 수용하기 위한 구멍이 제공되어 있다.
이송 노즐(19)은 알루미나 흑연 등의 내화성 물질로 이루어진 긴 몸체로 형성되어 있다. 그 하부는 내측 및 하측으로 수렴하도록 테이퍼되어 있어, 캐스팅 롤(16) 사이의 간극으로 돌출할 수 있다. 롤 캐리지 프레임 상에 이송 노즐을 지지하기 위한 장착 브래킷(60)이 제공되어 있고, 그 상부는 장착 브래킷 상에 위치하는 외측으로 돌출하는 사이드 플랜지(55)가 형성되어 있다.
노즐(19)은, 롤의 폭 전체에 걸쳐 적절하게 저속으로 금속을 배출하고, 초기 응고가 발생하는 롤 표면 상에 직접 접촉하지 않고 롤 사이의 간극으로 용융 금속을 이송하는, 일련의 수평방향으로 간격을 두고 통상 수직방향으로 연장하는 유로를 구비한다. 대신, 노즐은, 롤 사이의 간극으로 직접 용융 금속을 저속의 커튼 형상으로 이송하기 위한 하나의 연속적인 홈 출구를 구비해도 되고, 용융 금속 풀에 잠겨도 된다.
롤 캐리지가 캐스팅 스테이션에 있을 때, 롤의 계단 형상 단부(57)에 대항하여 유지되는 한 쌍의 측면 폐쇄판(56)에 의해서 롤의 단부가 구속된다. 측면 폐쇄판(56)은 강한 내화성 물질, 예컨대 질화 붕소로 이루어져 있고, 롤의 계단형상 단부(57)의 굴곡 부분과 맞물리도록 부채꼴의 측면 가장자리부(81)를 가진다. 측판은, 캐스팅 작동시 캐스팅 롤 상에 형성된 용융 금속 풀의 단부 폐쇄부를 형성하기 위해 측판을 캐스팅 롤의 계단형상 단부와 맞물리도록 하는, 한 쌍의 유압 실린더 유닛(83)의 작동에 의해 캐스팅 스테이션에서 이동 가능한 판 홀더(82)에 설치될 수 있다.
캐스팅 작동시 레이들 스토퍼 로드(46)는, 용융 금속을 금속 이송 노즐을 통하여 레이들로부터 턴디시로 이송하여 캐스팅 롤로 흐르도록 작동된다. 스트립 제품(20)의 청정 헤드부는 에이프런 테이블(apron table)(96)의 작동에 의해 코일러(21)의 입구(jaws)로 안내된다. 에이프런 테이블(96)은 주 프레임 상의 피벗 장착부(97)에 걸려있고, 청정 헤드 단부가 형성된 후에 유압 실린더 유닛(98)의 작동에 의해 코일러를 향하여 스윙할 수 있다. 테이블(96)은 피스톤과 실린더 유닛(101)에 의해 작동되는 상부 스트립 가이드 플랩(guide flap)(99)에 대항하여 작동하고, 스트립 제품(20)은 한쌍의 수직 사이드 롤러(102) 사이에 구속된다. 헤드부가 코일러의 입구로 안내된 후에, 코일러는 스트립 제품(20)을 감도록 회전되고, 에이프런 테이블은 비작동 위치로 백(back) 스윙하여, 코일러(21) 상으로 직접 공급된 제품으로부터 떨어져 머신 프레임에 걸려진다. 그 다음, 스트립 제품(20)은 코일러(22)로 이송되어 캐스터로부터 떨어져 운송용의 최종 코일을 생산한다.
도 3 내지 도 7에 도시된 종류의 트윈 롤 캐스터의 자세한 사항은 미국 특허 5,184,668호, 5,277,243호 및 국제특허출원 PCT/AU93/00593호에 더 완전히 개시되어 있다.
도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이 트윈 롤 캐스터를 광범위하게 작동한 후에, 우리는 주물 제품(as-cast) 상태에서 악어 피부 표면 거칠기 및 공극이 실질적으로 없는 강 스트립을 캐스팅하기 위해서, 제어되는 인자들을 확인하였다. 그러한 스트립은 공극을 제거하기 위해서 인라인(in-line) 핫 롤링 시킬 필요가 없고, 주물 제품 상태로 사용되거나, 콜드 롤링을 위한 주입 원료로 사용될 수 있다.
일반적으로, 악어 피부 표면 거칠기와 다공성의 향상은, 제어된 셸 성장율을 확보하기 위해 응고의 초기 단계에서 초기 핵생성 및 초기 열속에 대한 신중한 제어에 의해 얻어질 수 있다. 전체 산소 함유량이 70ppm 이상, 일반적으로 250ppm 이하이고, 유리 산소 함유량이 20과 60ppm 사이인 용융 강 주입의 강 화학(steel chemistry)과 함께, 핵생성 장소로 작용하는 산소 개재물의 바람직한 분배를 발생시키는, 이산적인 돌출부의 랜덤 패턴으로 형성된 조직화된 캐스팅 표면의 제공에 의해, 핵생성 장소의 바람직한 분배를 확보함으로써, 초기 핵생성이 제어될 수 있다. 용융 강 주입의 산소 함유량은 전체 산소가 적어도 100ppm이고 유리 산소가 30에서 50ppm 사이이다.
예를 들어, 적어도 20미크론의 평균 높이와 제곱 밀리미터당 5 내지 200피크의 평균 표면 분배의 이산적인 돌출부의 랜덤 패턴을 가지는, 캐스팅 롤의 캐스팅 표면 상에 조직화된 표면을 형성하는 것은 핵생성 장소의 바람직한 분배를 발생시킨다. 용융 캐스팅 풀의 온도는, 산소 개재물의 대부분이 핵생성시 및 초기 응고 단계시 액체 상태에 있는 온도로 유지된다. 또한, 우리는 초기 접촉 열속이, 신속한 셸 성장과 뒤틀림을 방지하기 위해서 응고의 초기 20밀리초 동안 용융 금속으로부터 캐스팅 표면으로의 열전달이 제곱미터당 25메가와트를 넘지 않도록 되어야 한다는 것을 결정했다. 또한, 이러한 셸 성장의 제어는 선택된 표면 조직의 사용에 의해 이루어질 수 있다.
실리콘 망간 킬드 저탄소강을 사용한 캐스팅 실험은, 도 8에 도시된 바와 같이, 용융 금속에서의 산소 개재물의 용융점이 강 응고시에 얻어지는 열속에 영향을 미친다는 것을 보여주었다. 낮은 용융점의 산화물은 용융 금속과 캐스팅 롤 표면 열전달율 사이의 열전달 접촉을 향상시킨다. 용융점이 캐스팅 풀에서의 강 온도보다 높을때 액체 개재물은 발생되지 않는다. 따라서, 개재물 용융점이 대략 1600℃ 이상일때 열전달율의 급격한 감소가 있다. 따라서, 캐스팅 풀에서의 개재물의 용융점은 1600℃ 및 그 이하, 특히 캐스팅 풀에서의 용융 강의 온도 이상으로 유지되어야 한다.
응고된 금속 셸과 얇은 강 스트립에 형성된 산화물 개재물은, 강 셸의 응고시에 형성되는 응고 개재물과 레이들에서의 정제(refining)시 형성되는 탈산 개재물을 포함한다. 우리는 캐스팅 실험으로, 알루미늄 킬드 강에 있어서, 회피되지 않는다면, 액체 CaOㆍAl2O3 개재물을 제공하기 위해 조성물에 칼슘을 첨가함으로써, 높은 용융점의 알루미나 개재물(용융점 2050℃)의 형성이 제한된다는 것을 알았다.
강에서의 유리 산소 수준은 메니스커스(meniscus)에서 냉각시에 급격히 감소되어, 그 결과 스트립의 표면 근처에 응고 개재물이 발생한다. 이 응고 개재물은 다음 반응에 의하여 MnOㆍSiO2 가 우세하게 형성된다:
Mn+Si+3O = MnOㆍSiO2
EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 맵으로부터 얻어진, 스트립 표면상의 응고 개재물의 외관이 도 9에 도시되어 있다. 응고 개재물은 매우 미세하고(일반적으로 2 이하에서 3㎛), 표면으로부터 10 내지 20㎛의 범위 내에 있음을 볼 수 있다. 스트립을 통한 산화물 개재물의 일반적인 크기 분배는, "METEC Congress 99, Dusseldorf Germany(June 13-15, 1999)"에 개시된 BHP와 IHI에 의한 "Recent Developments in Project M the Joint Development of Low Carbon Steel Casting" 라는 제목의 논문의 도 3에 도시되어 있는데, 더 많은 정보의 참고가 될 것이다.
실리콘 망간 킬드 강에서, 응고 개재물의 상대적인 수준은 강에서의 Mn과 Si에 의해 주로 결정된다. 도 10은, Si에 대한 Mn의 비율이 개재물의 액화 온도에 중대한 영향을 미친다는 것을 보여준다. 중량 0.001% 내지 0.1%의 탄소 함유량, 중량 0.1% 내지 10%의 망간 함유량, 중량 0.01% 내지 10%의 실리콘 함유량 및 중량 0.01% 이하의 알루미늄 함유량을 갖는 망간 실리콘 킬드강은, 캐스팅 풀의 상부 영역에서 강의 냉각시 그러한 응고 산화물 개재물을 발생할 수 있다. 특히, 강은 M06이라 불리는 다음 조성을 가질 수 있다:
탄소 중량 0.06%
망간 중량 0.6%
실리콘 중량 0.28%
알루미늄 중량 0.002%
Al, Si, Mn이 있는 레이들에서의 용융 강의 탈산시, 탈산 개재물이 일반적으로 발생된다. 따라서, 탈산시 형성되는 산화물 개재물의 조성은 주로 MnOㆍSiO2ㆍAl2O3 기(based)이다. 이 탈산 개재물은 스트립 내에 무작위로 배치되고, 캐스팅시 유리 산소의 반응에 의해 형성되는 스트립 표면 근처의 응고 개재물보다 거칠다.
개재물의 알루미나 함유량은 강에서의 유리 산소 레벨에 큰 영향을 미치고, 용융 금속에서 유리 산소 레벨을 제어하는 데 사용될 수 있다. 도 11은 알루미나 함유량의 증가에 따라 강에서의 유리 산소가 감소하는 것을 보여준다. 도 4에 기재된 유리 산소는 "Heraeus Electro-Nite"에 의해 제조된 "Celox 측정 시스템"을 사용하여 측정되었고, 측정값은 1600℃로 표준화되어 후술하는 청구항과 같이 유리 산소 함유량이 기재되어 있다. 다음 반응에서 볼 수 있듯이, 알루미나의 도입으로, MnOㆍSiO2 개재물은 활성의 감소로 희석되고, 유리 산소 수준을 감소시킨다:
Mn+Si+3O+Al2O3 ⇔ (Al2O3)ㆍMnOㆍSiO2
MnOㆍSiO2ㆍAl2O3 기의 개재물에 대해서, 용융 온도에 대한 개재물 조성의 효과가 도 12에 도시된 3상 도표로부터 얻을 수 있다. 얇은 강 스트립의 산화물 개재물의 분석은, MnO/SiO2 비율이 일반적으로 0.6 내지 0.8의 범위에 있다는 것을 보여주고, 도 13에 도시되어 있듯이, 산화물 개재물의 알루미나 함유량이 개재물의 개재물 용융점(용융 온도)에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
우리는 본 발명에 따른 캐스팅을 위해서, 충분한 응고 및 탈산 개재물을 갖고, 개재물의 대부분이 강의 초기 응고 온도에서 액체 상태에 있도록 온도를 유지하는 것이 중요하다는 것을 결정했다. 캐스팅 풀에서의 용융 강은 적어도 70ppm의 전체 산소 함유량과 20 내지 60ppm의 유리 산소 함유량을 가지고, 용융 강의 전체 산소와 유리 산소의 함유량이 반영된 산소 개재물의 수준을 가진 금속 셸을 생산하여, 캐스팅 롤 표면에 대한 강의 초기 응고시 핵생성을 촉진시킨다. 응고 및 탈산 개재물 둘다 산화물 개재물이고, 핵생성 장소를 제공하며, 금속 응고 공정시 핵생성에 중대하게 기여하지만, 탈산 개재물은 그 농도가 변할 수 있고 그 농도는 존재하는 유리 산소의 농도에 영향을 미친다는 점에서 비율이 제어될 수 있다. 탈산 개재물이 일반적으로 4미크론 이상으로 더 크고, 응고 개재물은 일반적으로 2미크론 이하이고 MnOㆍSiO2 기이며, 또한 탈산 개재물은 개재물의 일부로 Al2O3를 갖지만, 응고 개재물은 Al2O3를 갖지 않는다.
실리콘/망간 킬드 저탄소강의 상기 M06 등급을 사용한 캐스팅 실험에서, 강의 전체 산소 함유량이 레이들 정제 공정에서 100ppm 이하의 낮은 수준으로 감소하는 경우, 열속이 감소하고 캐스팅이 손상되는 반면, 전체 산소 함유량이 적어도 100ppm 을 초과하고, 전형적으로 200ppm 단위인 경우, 바람직한 캐스팅 결과를 얻을 수 있다는 것이 발견되었다. 상세히 후술하는 바와 같이, 레이들에서의 이들 산소 수준은, 결과적으로 턴디시에서의 전체 산소 수준이 적어도 70ppm, 유리 산소 수준이 20 내지 60ppm이 되고, 캐스팅 풀에서는 좀 더 낮은 산소 수준이 된다. 전체 산소 함유량은 "LECO" 기구에 의해서 측정되고, 다공성 마개나 톱 랜스(top lance)를 경유하여 레이들을 통하여 비등하는 아르곤의 양, 처리의 지속시간 등의 레이들 처리시 "린싱(rinsing)"의 정도에 의해 제어된다. 전체 산소 함유량은, LECO의 TC 436 질소/산소 결정자 사용 설명서(Form No. 200-403, Rev. Apr. 96, Section 7 at pp. 7-1 to 7-4)에 기재되어 있는 LECO TC 436 질소/산소 결정자를 사용하는 종래의 방법에 의해 측정되었다.
더 높은 전체 산소 함유량으로 얻어진 향상된 열속이 캐스팅시 핵생성 장소로서 산화물 개재물이 이용된것 때문이었는지 아닌지 결정하기 위해서, 레이들에서의 탈산이 칼슘 규소화합물(Ca-Si)로 행해진 강으로 캐스팅 실험이 수행되었고, 그 결과를 강의 M06 등급으로 알려진 저탄소 Si 킬드강으로 캐스팅 한 것과 비교하였다. 결과를 다음 표에 나타내었다:
표1
M06과 Cal-Sil 등급 사이의 열속 차이
캐스트 번호 등급 캐스팅 속도(m/min) 풀 높이(mm) 제거된 전체 열(MW)
M33 M06 64 171 3.55
M34 M06 62 169 3.58
O50 Ca-Si 60 176 2.54
O51 Ca-Si 66 175 2.56
Mn과 Si 수준이 통상의 Si 킬드 등급과 유사했지만, Ca-Si 열에서의 유리 산소 수준은 산화물 개재물이 더 많은 CaO를 포함한 때보다도 낮았다. 이것은 표2에 나타나있다. 따라서 Ca-Si 열의 열속은 더 낮은 개재물 용융점에도 불구하고 더 낮았다.
표2
Ca-Si 탈산이 있는 슬래그 조성
등급 유리산소(ppm) 슬래그 조성(wt %) 개재물 용융온도(℃)
SiO2 MnO Al2O3 CaO
Ca-Si 23 32.5 9.8 32.1 22.1 1399
Ca-Si 등급의 유리 산소 수준이 더 낮았고, 일반적으로 M06 등급의 40 내지 50ppm과 비교하여 20 내지 30ppm이었다. 산소는 표면 활성 요소이고, 따라서 유리 산소 수준의 감소는 용융 강과 캐스팅 롤 사이의 습윤(wetting)을 감소시키는 것이 예상되고, 금속과 캐스팅 롤 사이의 열전달율의 감소를 야기한다. 그러나, 도 14에서, 유리 산소의 40 에서 20ppm으로의 감소는 측정된 열속의 감소를 설명하는 수준으로 표면 장력을 증가시키기에 충분하지 않은 것으로 보인다. 어떤 경우에도, 강의 전체 산소 및 유리 산소 수준의 저하는 개재물의 부피를 줄이고, 따라서 초기 핵생성을 위한 산화물 개재물의 수를 줄인다. 이것은 강 셸과 롤 표면 사이의 초기 및 연속되는 접촉의 성질에 악영향을 미친다.
딥(dip) 테스트 작업은, 약 120/mm2 의 단위면적 밀도의 핵생성이 캐스팅 풀의 상부 또는 메니스커스 영역에서 초기 응고에 대한 충분한 열속을 발생시키기 위해 필요하다는 것을 보여주었다. 딥 테스트는 트윈 롤 캐스터의 캐스팅 표면에서의 접촉 상태와 유사하게 시뮬레이션하도록 소정의 속도로 냉각 블록(chilled block)을 용융 강에 담그는 것을 포함한다. 용융 강을 통하여 움직임에 따라 강은 냉각 블록 상에 응고되어, 블록의 표면 상에 응고 강의 층을 형성한다. 이 층의 두께는 그 영역 전체 걸친 점에서 측정가능하여, 다양한 위치에서의 응고율과 유효 열전달율의 변화를 측정한다. 따라서, 전체 열속 측정값과 전체 응고율을 결정할 수 있다. 측정된 응고율과 열전달값의 변화와 응고 미세구조의 변화가 상호 관련될 수 있고, 냉각된 표면에서 초기 응고에 대한 핵생성과 연관된 구조가 조사될 수 있다. 딥 테스트 장치는 미국 특허 5,720,336호에 더 완전히 개시되어 있다.
초기 핵생성에 대한 액체 강의 산소 함유량과 열전달의 관계가 부록 1에 기재된 모델을 사용하여 조사되었다. 이 모델은, 모든 산화물 개재물은 구형이고 강 전체에 걸쳐 균일하게 분배되어 있는 것을 가정한다. 표면층은 2㎛이고, 그 표면층 내에 존재하는 개재물만이 강의 초기 응고에 대한 핵생성 과정에 참가한다는 것이 가정되었다. 모델에의 입력은 강의 전체 산소 함유량, 개재물 직경, 스트립 두께, 캐스팅 속도, 표면층 두께였다. 출력은 120/mm2의 밀도의 단위 면적당 목표되는 핵생성을 얻기 위해 필요한 강에서의 전체 산소의 개재물의 퍼센트였다.
도 15는, 스트립 두께가 1.6mm 이고 캐스팅 속도가 80m/min 일 때, 전체 산소 함유량으로 표현되는 다양한 강 청정도 수준에서 단위 면적 밀도의 목표 핵생성을 달성하기 위한 핵생성 과정에 참가하여야 하는 표면층에서의 산화물 개재물의 퍼센트의 도표이다. 이것은, 2㎛의 개재물 크기와 200ppm의 전체 산소 함유량에 대해서, 표면층에서의 전체 이용가능한 산화물 개재물의 20%가 120/mm2의 단위 면적 밀도에 대해 목표 핵생성을 달성하기 위해 필요하다는 것을 보여준다. 그러나, 80ppm의 전체 산소 함유량에서, 개재물의 약 50%가 임계 핵생성율을 달성하기 위해 필요하고, 40ppm의 전체 산소 수준에서는, 단위 면적 밀도에 대해 목표 핵생성을 달성하기 위해서 불충분한 수준의 산소 개재물일 것이다. 따라서, 강의 산소 함유량은 적어도 100ppm의 전체 산소 함유량, 바람직하게는 250ppm 이하, 일반적으로 약 200ppm을 생산하도록 제어될 필요가 있다. 그 결과 초기 응고에 대한 캐스팅 롤에 인접하는 2 미크론 깊이의 층이, 적어도 120/mm2의 단위 면적 밀도를 갖는 산화물 개재물을 포함할 것이다. 이 개재물은 최종 응고된 스트립 제품의 외부 표면 층에 존재할 것이고, 적당한 시험, 예를 들면 EDS에 의해 검지될 수 있다.
예
입력단위 면적 밀도에 대한 임계 핵생성수/mm2 (충분한 열전달율을 얻기 위한 필요량) 120 이 값은 실험상의 딥 테스트 작업으로부터 얻어진 것이다.
롤 폭 m 1
스트립 두께 m 1.6
m
레이들 톤 t 120
강 밀도, kg/m3 7800
전체 산소, ppm 75
개재물 밀도, kg/m3 3000
출력
개재물 질량, kg 21.42857
개재물 직경, m 2.00E-06
개재물 부피, m3 0.0
개재물 전체 개수 1706096451319381.5
표면층의 두께, ㎛ (한쪽) 2
표면의 개재물 전체 개수 4265241128298.4536 이 개재물은 초기 핵생성 과정에 참가할 수 있다.
캐스팅 속도, m/min 80
스트립 길이, m 9615.38462
스트립 표면적, m2 19230.76923
필요한 핵생성 장소의 전체 개수 2307692.30760
핵생성 과정에 참가해야 하는 이용가능한 개재물의 % 54.10462
실리콘 망간 킬드 저탄소강 스트립에서, 우리는 또한, 탈산 개재물에서의 Al2O3의 존재는 주위 용융 강이 응고되기까지 개재물이 용융 상태에 있는 것을 확보하는데 매우 도움이 될 수 있음을 알았다. 망간/실리콘 킬드 강에 있어서, 개재물 용융점은 실리콘 산화물에 대한 망간의 비율의 변화에 매우 민감하고, 소정의 비율에서는 개재물 용융점이 예를 들면 1700℃ 이상으로 매우 높아서, 캐스팅 표면 상에 만족할만한 액체 막의 형성을 방해할 수 있고, 또한 강 이송 시스템의 유로를 막히게 할 수도 있다. MnO, SiO2, Al2O3를 포함하는 3상 산화물 시스템을 생산하기 위해서 탈산 개재물에 Al2O3를 신중하게 부가하는 것은 MnO/SiO2 비율의 변화에 대한 용융점의 민감도를 감소시키고, 용융점을 저감할 수 있다.
탈산 개재물의 용융점이 이 개재물에 대한 MnO/SiO2 비율의 변화에 민감한 정도가, 상대적인 MnO/SiO2 비율에 대하여 개재물 용융점의 변화를 나타낸 도 16에 도시되어 있다. 저탄소강 스트립을 캐스팅 할때, 캐스팅 온도는 약 1580℃이다. 도 16에서, MnO/SiO2 비율의 소정의 범위에서는, 개재물 용융점이 이 캐스팅 온도보다 훨씬 높고 1700℃를 초과한다는 것을 볼 수 있다. 그러한 높은 용융점으로, 산화물 개재물의 액체 상태를 유지하고 캐스팅 표면에 액체막을 확보할 필요성을 만족하는 것은 불가능하다. 따라서 이 강 조성은 캐스팅에 부적절하다. 또한, 이송 노즐 및 강 이송 시스템의 다른 부분의 유로가 막히는 문제가 생길 수 있다.
강에서의 망간과 실리콘의 수준이 바람직한 MnO/SiO2 비율을 생산하도록 조정될 수 있더라도, 바람직한 비율이 공업 공장에서 실제로 획득되는 것을 확보하는 것은 어렵다. 예를 들어, 우리는 0.6%의 망간 함유량과 0.3%의 실리콘 함유량을 갖는 강 조성물이 바람직한 화학적 성질을 가지고, 평형 계산에 기초하여 1.2를 초과하는 MnO/SiO2 비율을 발생해야한다고 결정했다. 그러나, 공업 캐스팅 공장의 작동은 매우 낮은 MnO/SiO2 비율이 얻어진다는 것을 보여주었다. MO6 강 스트립의 캐스팅시, 공업적인 스케일 스트립 캐스터에서의 다양한 위치에서 추출된 강 샘플에 대해 행해진 개재물 분석으로부터 얻어진 MnO/SiO2 비가 도 17에 도시되어 있고, 다양한 위치는 다음과 같이 확인된다:
L1 : 레이들
T1, T2, T3 : 레이들로부터 금속을 수용하는 턴디시
TP2, TP3 : 턴디시 아래의 전이 부분(transition piece)
S, 1, 2 : 형성된 스트립의 연속적인 부분
도 17에서, 측정된 MnO/SiO2 비율은 모두, 1.2 이상의 기대 비율보다 상당히 작다는 것을 보여준다. 또한, MnO/SiO2 비율의 작은 변화, 예를 들면 0.9에서 0.8로의 감소가 용융점을 상당히 증가시킬 수 있다. 또한, 레이들로부터 몰드로의 강 이송 작동시, 공기에의 강의 노출은 MnO/SiO2 비율을 감소시키게 하는 재산화를 유발할 것이라는 것을 알 필요가 있다(Si는 Mn보다 더 산소 친화력이 있으므로, 더 많은 SiO2 가 형성되어 비율을 낮출 것이다). 이 효과는 도 17에서 분명하게 볼 수 있는데, 턴디시(T1, T2, T3), 전이 부분(TP2, TP3) 및 스트립(S, 1, 2)에서의 MnO/SiO2 비율이 레이들(L1)에서 보다 낮다.
알루미늄 수준을 제어함으로써, MnOㆍSiO2ㆍAl2O3 기의 개재물이 제어되고, 다음의 이점이 생긴다:
MnO/SiO2 비율이 낮은 값에서 특히 개재물 용융점을 낮추고;
MnO/SiO2 비율의 변화에 대한 개재물 용융점의 민감도를 저감한다.
이 효과는 다른 Al2O3를 가진 다양한 MnO/SiO2 비율에 대한 개재물 용융점의 측정값을 표시한 도 18에 나타나있다. 이 결과는 다양한 MnO/SiO2 비율의 저탄소강이 Al2O3 수준의 적당한 제어로 캐스팅 가능하다는 것을 보여준다. 또한, 도 19는 실리콘 망간 킬드 저탄소강을 위한 일반적인 캐스팅 온도인 1580℃ 이하의 개재물 용융점을 확보할, 다양한 MnO/SiO2 비율에 대한 Al2O3 함유량의 범위를 보여준다. Al2O3 함유량의 상한은 0.2의 MnO/SiO2 비율에서의 약 35%에서부터 1.6의 MnO/SiO2 비율에서의 약 39%의 범위라는 것이 보여질 것이다. 이 최대값의 증가는 대략 선형이므로, 상한 또는 최대 Al2O3 함유량은 35+2.9(R-0.2)로 표현될 수 있는데, 이때 R은 MnO/SiO2 비율이다.
약 0.9이하의 MnO/SiO2 비율에서, 1580℃ 이하의 개재물 용융점을 확보하기 위해서 Al2O3 를 포함하는 것이 필수적이다. 약 3%의 Al2O3 의 최소값은 필수적이고, 안전한 최소값은 10%의 단위가 될 것이다. 0.9 이상의 MnO/SiO2 비율에서는, 무시할 만한 Al2O3 함유량으로 작동하는 것이 이론적으로는 가능하다. 그러나, 상기한 바와 같이, 공업 공장에서 실제로 얻어진 MnO/SiO2 비율은 이론적으로 계산된 기대값으로부터 변화할 수 있고, 스트립 캐스터를 통하여 다양한 위치에서 변화할 수 있다. 또한, 용융점은 이 비율의 작은 변화에도 매우 민감할 수 있다. 따라서, 모든 실리콘 망간 킬드 저탄소강에 대해 적어도 3%의 Al2O3 함유량을 발생하도록 알루미나의 수준을 제어하는 것이 바람직하다.
용융 상태에서 알루미나 수준과 전체 산소를 제어하는 것의 통합 효과가, 캐스팅 풀을 공급하는 턴디시에서 다양한 Al2O3 수준 및 측정된 전체 산소값에서의 많은 캐스트의 결과를 보여주는 도 20에 도시되어 있다. 캐스트는 주조성 및 측정된 열속 두가지에 기초하여 "양질 캐스트" 또는 "불량 캐스트"로 분류하였다. 알루미나 함유량의 바람직한 범위에 걸쳐, 전체 산소가 100ppm 이상이고 유리 산소가 30 내지 50ppm 이라면 양질 캐스트가 얻어진다는 것을 볼 수 있다.
이 캐스팅 실험에 이어서, 전체 산소 및 유리 산소 수준을 도 29 내지 도 38에 기재되어 있는대로 하여 광범위한 생산이 개시되었다. 우리는 용융 강의 전체 산소 함유량이 약 70ppm 이상, 유리 산소 함유량이 20 내지 60ppm 으로 확장되어야 하는 것을 알았다. 이것은 2003년 8월 3일과 2003년 10월 2일 사이에 행해진 시퀀스(sequence)에 대해 도 29 내지 도 36에 도시되어 있다.
도 29와 도 34에 기재된 측정값은 캐스트 풀 바로 위의 턴디시에 있는 전체 산소와 유리 산소에서 추출된 제1 샘플이었다. 다시, 전체 산소 함유량은 상기한 LECO 기구에 의해서 측정되었고, 유리 산소 함유량은 상기한 Celox 측정 시스템에 의해서 측정되었다. 도 34에 기재된 유리 산소 레벨은 실제 측정값을 1600℃로 표준화하였고, 이 값은 청구항에서의 유리 산소의 측정값을 위하여 표준화한 값이다.
이 유리 산소와 전체 산소 수준은 캐스팅 풀 바로 위의 턴디시에서 측정되었고, 턴디시에서의 강의 온도가 캐스팅 풀에서보다 높지만, 이 수준은 캐스팅 풀에서의 용융 강의 약간 낮은 전체 산소와 유리 산소 수준을 가리킨다. 제1 샘플로부터 측정된 전체 산소와 유리 산소 수준의 값은, 캐스팅 풀을 채울때 또는 캐스팅 풀을 채운 직후 작업(campaign) 개시시에 행해진 것으로, 도 29와 도 34에 기재되어 있다. 전체 산소와 유리 산소 수준이 작업하는 동안 감소되었음을 알 수 있다. 도 30 내지 33 및 도 35 내지 38은 작업시에 행해진 샘플 2, 3, 4, 5로 캐스팅 풀 바로 위의 턴디시에서의 전체 산소 및 유리 산소의 측정값을 보여주는데, 작업하는 동안 감소를 보인다.
또한, 이 데이터는 LMF의 산소 랜스(lance)로 높은 블로우(blow)(120-180ppm), 낮은 블로우(70-90ppm), 매우 낮은 블로우(60-70ppm)로 본 발명을 실험한 것을 보여준다. 일련번호 1090 부터 1130은 높은 블로우 실험으로 행해졌고, 일련번호 1130 부터 1160은 낮은 블로우 실험으로 행해졌고, 일련번호 1160 부터 1120은 매우 낮은 블로우 실험으로 행해졌다. 이 데이터는 전체 산소 수준이 블로우 실험이 낮을수록 감소했다는 것을 보여준다. 이 데이터는, 본 발명을 실험하기 위해 적당한 전체 산소와 유리 산소 수준을 제공하는 동안, 최선의 공정은 사용되는 산소를 보존하는 매우 낮은 블로우 실험으로 블로우하는 것이라는 것을 보여준다.
이 데이터에서 볼 수 있듯이, 전체 산소 함유량은 적어도 약 70ppm(하나는 제외)정도, 200ppm 이하로서, 일반적으로 전체 산소 수준이 약 80ppm 내지 150ppm이다. 유리 산소 수준은 25ppm 이상이고 일반적으로 약 30 내지 약 50ppm 사이에 집중되어 있는데, 이것은 유리 산소 함유량은 20 내지 60ppm 이어야 한다는 것을 의미한다. 더 높은 수준의 유리 산소는 산소가 원치 않는 슬래그의 형성에 결합하게 하고, 더 낮은 수준의 유리 산소는 충분한 셸 형성과 스트립 캐스팅을 위한 응고 개재물이 불충분하게 형성하는 결과를 생기게 할 것이다.
초기 응고시의 풀의 메니스커스 수준에 형성된 응고 개재물은 최종 스트립 제품의 표면에 국부적으로 존재하고, 디스케일링(descaling)이나 피클링(pickling)에 의해 제거될 수 있다. 한편 탈산 개재물은 스트립 전체에 걸쳐 일반적으로 분배된다. 그것은 응고 개재물보다 훨씬 거칠고, 일반적으로 2 내지 12미크론의 크기이다. 그것은 SEM이나 다른 기술에 의해 검지될 수 있다.
또한, 악어 피부 거칠기를 피하기 위해, 페라이트를 통하여 오스테나이트 변태로 되는 응고 셸은 0.3mm 이상의 충분한 두께가 되어야 한다는 것을 우리는 발견했다. 이 셸 두께는 페라이트에서 오스테나이트로의 변태에 수반하는 부피 변화에 의해 셸에 발생되는 응력에 저항한다. 열속이 제곱미터당 14.5 메가와트의 단위일 때, 셸의 두께는 페라이트의 오스테나이트 변태 개시시 약 0.32mm이고, 그 변태의 끝에서 약 0.44mm, 간극(nip)에서 약 0.78mm이 된다. 또한, 우리는 악어 피부 거칠기를 피하고 개선된 다공성을 위해, 페라이트에서 오스테나이트로의 셸의 강의 변태가 셸이 트윈 롤 캐스터의 간극을 통과하기 전에 발생하는 것이 중요하다는 것을 발견했다.
또한, 산화물 개재물과 핵생성이 강 셸에 비교적 균일하게 분배되는 것이 중요하다. 국제특허출원 PCT/AU99/00641호와 그 대응공보 미국출원 09/743638호는, 용융 금속의 캐스팅 풀이 이산적인 돌출부의 임의의 패턴으로 조직화된 하나 또는 그 이상의 냉각된 캐스팅 표면상에 지지되는 연속 캐스팅 강 스트립의 방법을 개시하고 있다. 이 랜덤하게 조직화된 캐스팅 표면은 열전달을 향상시키기 위해 설계된 리지(ridge) 표면을 채용하자는 이전의 제안과 상반된다. 이 랜덤 패턴 조직은 악어 피부 거칠기와 높은 초기 열전달율에 의한 채터(chatter) 결함이 쉽게 생기지 않는데, 랜덤 조직은 리지 조직의 캐스팅 표면보다 훨씬 낮은 초기 열전달율을 가지기 때문이다. 액체 개재물과 스트립 다공성을 유발하는 셸 뒤틀림을 방지하기 위해, 우리는 초기 열전달율이, 캐스팅 롤의 랜덤 패턴 조직이 얻어질 수 있는 제곱미터당 25메가와트 이하, 바람직하게는 제곱미터당 15메가와트 단위가 되어야 한다는 것을 알았다. 또한, 랜덤 패턴 조직는 캐스팅 표면 전체에 걸쳐 핵생성 장소의 균일한 분배에 기여하여, 상기한 산화물 개재물의 제어와 함께 균일한 분배의 핵생성 및 응고 초기에 응집한 응고 셸의 실질적으로 균일한 형성을 제공하는데, 이것은 액체 결함(liquid entrapment)과 스트립 다공성을 야기하는 셸 뒤틀림의 방지에 필수적인 것이다.
도 21은 2개의 기판 상에서 강 샘플의 응고시 얻어지는 열속값을 나타내고 있는데, 첫번째는 180미크론의 피치와 60미크론의 깊이를 갖는 기계처리된 리지(ridge)로 형성된 조직을 갖고, 두번째 기판은 그릿 블라스트(grit blast) 처리되어 20 내지 50 피크/mm2 단위의 표면 밀도와 약 30미크론의 평균 조직 깊이를 갖는 날카롭게 피크된 돌출부의 랜덤 패턴을 가지고, 7Ra의 산술 평균 거칠기를 가진다. 그릿 블라스트 조직이 응고 시간 동안 훨씬 균일한 열속을 발생하는 것으로 보인다. 가장 중요하게, 이것은 상기하였듯이 악어 피부 결함의 주 원인인, 리지 조직에 의해 발생된 급격한 하강에 의한 초기 열속의 높은 피크를 발생하지 않는다. 그릿 블라스트 표면 또는 기판은, 응고가 진행됨에 따라 리지 기판으로 얻어지는 것보다 높은 값을 가지며, 훨씬 완만한 하강에 의한 낮은 초기 열속값을 발생하였다.
도 22는 180미크론의 피치와 60미크론의 깊이를 갖는 리지 기판과 그릿 블라스트 기판을 사용하여 연속적인 딥 테스트를 하여 얻어진 최대 열속 측정값을 표시하고 있다. 테스트는 다른 용융 화학성질의 4개의 용융 강으로부터 응고를 진행한 것이다. 첫번째 3개의 용융 강은 다른 구리 함유량의 저 잔류 강이고, 4번째 용융 강은 고 잔류 강이었다. 리지 조직의 경우, WB로 표시된 기판은 테스트를 위해 와이어 브러싱(wire brushing)에 의해 청정(clean)되었지만, NO로 표시된 기판은 테스트에 우선하여 브러싱이 행해지지 않았다. 그릿 블라스트 기판을 사용한 연속적인 실험에 우선하여는 어떤 브러싱도 행해지지 않았다. 그릿 블라스트 기판은 브러싱 없이 모든 강 화학성질의 리지 기판 보다 일관되게 낮은 최대 열속값을 발생했다는 것을 볼 수 있다. 조직화된 기판은 브러싱 없이 모든 강 화학성질의 리지 기판 보다 일관되게 낮은 최대 열속값을 발생했다. 리지 기판은 일관되게 높은 열속값을 발생했고, 브러싱이 소정 시간 멈추면 캐스팅 표면에 대한 산화물에 매우 높은 민감성을 보이면서 매우 높은 열속값을 발생했다. 도 22가 참조하는 딥 테스트에서 응고된 셸이 조사되었고, 악어 피부 결함이 측정되었다. 이 측정의 결과는 도 23에 표시되었다. 리지 기판에 침전된 셸은 실질적인 악어 결함을 보였지만, 그릿 블라스트 기판에 침전된 셸은 전혀 악어 결함을 보이지 않았다. 또한, 셸은 전체 면적에 걸친 위치에서 두께가 측정되어, 도 24에 도시된 두께의 표준 편차의 측정값을 얻었다. 리지 조직은 두께의 표준 편차에 있어서 그릿 블라스트 기판에 응고된 셸보다 훨씬 넓은 변동을 발생시켰다는 것을 볼 수 있다. 그릿 블라스트 기판 상에 응고된 셸은 상당히 균일한 두께를 가지는데, 이것은 그릿 블라스트 조직을 갖는 롤이 설치된 트윈 롤 캐스터의 캐스팅 스트립에서의 우리의 실험과 일치하는 것으로, 액체 결함과 구멍의 발생을 효과적으로 피할 수 있는 균일한 두께의 셸을 생산할 수 있게 한다.
도 25, 26, 27, 28은, 20미크론 깊이와 180미크론 피치의 정규(regular) 리지(도 25); 60미크론 깊이와 180미크론 피치의 정규 리지(도 26); 160미크론 간격과 20미크론 높이의 정규 피라미드 돌출부(도 27); 10Ra의 산술 평균 거칠기를 갖는 그릿 블라스트 기판(도 28)에 의해 각각 제공된 조직을 갖는 4개의 다른 기판 상에 응고된 셸의 표면 핵생성을 보여주는 현미경 사진이다. 도 25, 26은 초기 응고시 액체 산화물이 퍼져있는 조직 리지에 대응하는 광범위한 핵생성 밴드(band)를 보여준다. 도 27, 28은 그릿 블라스트 기판을 위한 산화물 덮개가 20미크론 높이와 160미크론 간격의 피라미드 돌출부의 정규 격자 패턴과 매우 유사하다는 것을 보여준다. 따라서 그릿 블라스트에 의해 발생된 이산적인 돌출부의 랜덤 패턴은 산화물의 전개(spread)를 제한하고, 셸의 제어된 성장율과 함께 액체 결함과 스트립 다공성을 피하기 위해 필요한 매우 균등한 두께의 셸의 성장을 가능하게 하는, 핵생성 개시시 응집한 셸의 형성을 촉진하기 위해서 핵생성 장소로 작용하는 이산적인 산화물 침전의 균일한 전개를 확보한다는 것을 알 수 있다.
0.7 내지 1.4mm의 단위의 입자 크기를 갖는 알루미나, 실리카, 탄화실리콘 등의 단단한 미립자 물질과 함께 그릿 블라스트를 함으로써, 적당한 랜덤 조직이 금속 기판에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 구리 롤 표면은 적당한 조직을 부여하는 방식으로 그릿 블라스트 되어, 조직화된 표면은 50미크론 두께의 단위의 얇은 크롬 코팅으로 돌출되도록 할 수 있다. 대신, 부가적인 보호 코팅 없이 조직화된 표면을 직접 니켈 기판에 적용할 수도 있다. 또한, 화학침전이나 전자침전에 의해 코팅을 형성함으로써 적당한 랜덤 조직을 얻는 것도 가능하다.
그러나, 캐스팅 표면에서 핵생성 장소의 분배를 위해 제공하는 캐스팅 롤의 기판의 조직의 랜덤 패턴은 핵생성 장소의 수와 직접적인 관련은 없다. 전술한 바와 같이, MnO, SiO2, Al2O3로 구성된 mm2당 적어도 120개의 산화물 개재물이 필요하다. 강은, 캐스팅 롤 표면의 조직에서의 피크와 관계없이 산화물 개재물 분배를 가진다는 것이 발견되었다. 그러나 전술한 바와 같이, 캐스팅 롤 표면의 피크는 강에서의 산화물 개재물의 분배의 균일성을 용이하게 한다.
본 발명이 도면과 상세한 설명에서 상세하게 설명되었지만, 그 특징이 예시적인 것이지 제한적인 것은 아니며, 단지 바람직한 실시예가 개시된 것이며, 본 발명의 사상의 범위 내의 모든 변화와 변경도 보호될 필요가 있다.
부록 1
a. 부호 목록
w = 롤의 폭, m
t = 스트립 두께, mm
ms = 레이들에서의 강 무게, 톤
ds = 강의 밀도, kg/m3
dI = 개재물의 밀도, kg/m3
Ot = 강에서의 전체 산소, ppm
d = 개재물 직경, m
vI = 하나의 개재물의 부피, m3
mI = 개재물의 질량, kg
Nt = 개재물의 전체 개수
ts = 표면층의 두께, ㎛
Ns = 표면에 존재하는 개재물의 전체 개수(핵생성 과정에 참가할 수 있는)
u = 캐스팅 속도, m/min
Ls = 스트립 길이, m
As = 스트립 표면적, m2
Nreq = 목표 핵생성 밀도를 얻기 위해 필요한 전체 개재물의 개수
NCt = 단위 면적당 목표 핵생성 밀도, 개수/mm2(딥 테스트로부터 구한다)
Nav = 초기 핵생성 과정 동안 캐스팅 롤의 표면에서 용융 강 내의 이용가능한 전체 개재물의 %
b. 수식
(1) mI = (Ot×ms×0.001)/0.42
알림: Mn-Si 킬드강의 경우, 30% MnO, 40% SiO2, 30% Al2O3의 조성의 개재물 1kg을 얻기 위해서 0.42kg의 산소가 필요하다.
Al 킬드강(Ca 주입)의 경우, 50% Al2O3, 50% CaO의 조성의 개재물 1kg을 얻기 위해서 0.38kg의 산소가 필요하다.
(2) vI = 4.19×(d/2)3
(3) Nt = mi/(di×vi)
(4) Ns = (2.0ts×0.001×Nt/t)
(5) Ls = (ms×1000)/(ds×w×t/1000)
(6) As = 2.0×Ls×w
(7) Nreq = As×106×NCt
(8) Nav% = (Nreq/Ns)×100.0
식1은 강에서의 개재물의 질량을 계산한다.
식2는 구라고 가정할때 하나의 개재물의 부피를 계산한다.
식3은 강에서 이용가능한 개재물의 전체 개수를 계산한다.
식4는 표면층에서 이용가능한 개재물의 전체 개수를 계산한다(각 변이 2㎛라고 가정한다). 이 개재물은 초기 핵생성에만 참가할 수 있다.
식5, 식6은 스트립의 전체 표면적을 계산하는데 사용된다.
식7은 목표 핵생성율을 얻기 위해 표면에 필요한 개재물의 개수를 계산한다.
식8은 핵생성 과정에 참가해야하는 표면에서 이용가능한 전체 개재물의 퍼센트를 계산하는데 사용된다. 만약 이 개수가 100%보다 크면, 표면에서의 개재물의 개수는 목표 핵생성율을 얻기 위해 충분하지 않다.

Claims (26)

  1. 롤 사이에 간극을 가지고, 상기 간극의 단부에 인접하여 상기 단부를 구속하는 폐쇄부가 있는 한 쌍의 냉각된 캐스팅 롤을 조립하는 단계;
    상기 한 쌍의 캐스팅 롤 사이에 적어도 100ppm의 전체 산소 함유량과 30 내지 50ppm 사이의 유리 산소 함유량을 갖는 용융 강(steel)을 도입하여, 대부분의 산화물 개재물이 액체 상태에 있는 온도의 캐스팅 풀을 상기 캐스팅 롤 사이에 형성하는 단계;
    상기 캐스팅 롤을 상반되게 회전시키고, 상기 용융 강으로부터 열을 전달하여 상기 캐스팅 롤의 표면상에 금속 셸을 형성하고, 상기 셸은 성장하여 상기 용융 강의 전체 산소 함유량과 관련된 산화물 개재물을 포함하고 악어 표면 거칠기가 없는 강 스트립을 형성하는 단계; 및
    상기 응고된 셸로부터 상기 캐스팅 롤 사이의 간극을 통하여 응고된 얇은 강 스트립을 형성하는 단계를 포함하는 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐스팅 풀의 온도는 1600℃ 이하인 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    적어도 20미크론의 평균 높이를 갖고, 제곱 밀리미터당 5 내지 200피크의 평균 표면 분배를 갖는 이산적인 돌출부의 랜덤 패턴을 갖는 캐스팅 롤의 캐스팅 표면 상에 조직화된 표면을 형성하는 단계를 더 포함하는 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    MnO, SiO2, Al2O3로 구성된 상기 산화물 개재물은 세제곱 센티미터당 2 내지 4그램의 개재물 밀도를 가지고 상기 캐스팅 풀의 용융 강을 통하여 분배되어 있는 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캐스팅 풀의 용융 강은 중량 0.001% 내지 0.1% 범위의 탄소 함유량과 중량 0.1% 내지 10.0% 범위의 망간 함유량과 중량 0.01% 내지 10% 범위의 실리콘 함유량을 갖는 저탄소강인 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 강 셸은, 2미크론의 깊이까지 제곱 밀리미터당 적어도 120개의 산화물 개재물의 단위 면적 밀도를 갖는 강 스트립을 생산할 수 있도록 망간, 실리콘 및 알루미늄 산화물 개재물을 갖는 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  7. 롤 사이에 간극을 가지고, 상기 간극의 단부에 인접하여 상기 단부를 구속하는 폐쇄부가 있는 한 쌍의 냉각된 캐스팅 롤을 조립하는 단계;
    상기 한 쌍의 캐스팅 롤 사이에 적어도 70ppm의 전체 산소 함유량과 20 내지 60ppm 사이의 유리 산소 함유량을 갖는 용융 강을 도입하여, 대부분의 산화물 개재물이 액체 상태에 있는 온도의 캐스팅 풀을 상기 캐스팅 롤 사이에 형성하는 단계;
    상기 캐스팅 롤을 상반되게 회전시키고, 상기 용융 강으로부터 열을 전달하여 상기 캐스팅 롤의 표면상에 금속 셸을 형성하고, 상기 셸은 성장하여 상기 용융 강의 전체 산소 함유량과 관련된 산화물 개재물을 포함하고 악어 표면 거칠기가 없는 강 스트립을 형성하는 단계; 및
    상기 응고된 셸로부터 상기 캐스팅 롤 사이의 간극을 통하여 응고된 얇은 강 스트립을 형성하는 단계를 포함하는 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 캐스팅 풀의 온도는 1600℃ 이하인 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    적어도 20미크론의 평균 높이를 갖고, 제곱 밀리미터당 5 내지 200피크의 평균 표면 분배를 갖는 이산적인 돌출부의 랜덤 패턴을 갖는 캐스팅 롤의 캐스팅 표면 상에 조직화된 표면을 형성하는 단계를 더 포함하는 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    MnO, SiO2, Al2O3로 구성된 상기 산화물 개재물은 세제곱 센티미터당 2 내지 4그램의 개재물 밀도를 가지고 상기 캐스팅 풀의 용융 강을 통하여 분배되어 있는 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 캐스팅 풀의 용융 강은 중량 0.001% 내지 0.1% 범위의 탄소 함유량과 중량 0.1% 내지 10.0% 범위의 망간 함유량과 중량 0.01% 내지 10% 범위의 실리콘 함유량을 갖는 저탄소강인 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 강 셸은, 2미크론의 깊이까지 제곱 밀리미터당 적어도 120개의 산화물 개재물의 단위 면적 밀도를 갖는 강 스트립을 생산할 수 있도록 망간, 실리콘 및 알루미늄 산화물 개재물을 갖는 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 캐스팅 풀의 용융 강은 0.01% 이하의 단위의 알루미늄 함유량을 가지는 연속 캐스팅에 의한 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립을 생산하는 방법.
  14. 롤 사이에 간극을 가지고, 상기 간극의 단부에 인접하여 상기 단부를 구속하는 폐쇄부가 있는 한 쌍의 냉각된 캐스팅 롤을 조립하는 단계;
    상기 한 쌍의 캐스팅 롤 사이에 적어도 100ppm의 전체 산소 함유량과 30 내지 50ppm 사이의 유리 산소 함유량을 갖는 용융 강을 도입하여, 대부분의 산화물 개재물이 액체 상태에 있는 온도의 캐스팅 풀을 상기 캐스팅 롤 사이에 형성하는 단계;
    상기 캐스팅 롤을 상반되게 회전시키고, 상기 용융 강으로부터 열을 전달하여 상기 캐스팅 롤의 표면상에 금속 셸을 형성하고, 상기 셸은 성장하여 상기 용융 강의 전체 산소 함유량과 관련된 산화물 개재물을 포함하고 악어 표면 거칠기가 없는 강 스트립을 형성하는 단계; 및
    상기 응고된 셸로부터 상기 캐스팅 롤 사이의 간극을 통하여 응고된 얇은 강 스트립을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 캐스팅 풀의 온도는 1600℃ 이하인 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 캐스팅 풀의 용융 강은 0.01% 이하의 단위의 알루미늄 함유량을 가지는 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  17. 제14항에 있어서,
    적어도 20미크론의 평균 높이를 가지고, 제곱 밀리미터당 5 내지 200피크의 평균 표면 분배를 갖는 이산적인 돌출부의 랜덤 패턴을 갖는 조직화된 표면을 상기 캐스팅 롤의 캐스팅 표면 상에 형성하는 단계를 더 포함하는 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  18. 제14항에 있어서,
    MnO, SiO2, Al2O3로 구성된 상기 산화물 개재물은 세제곱 센티미터당 2 내지 4그램의 개재물 밀도를 가지고 상기 캐스팅 풀의 용융 강을 통하여 분배되어 있는 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 캐스팅 풀의 용융 강은 중량 0.001% 내지 0.1% 범위의 탄소 함유량과 중량 0.1% 내지 10.0% 범위의 망간 함유량과 중량 0.01% 내지 10% 범위의 실리콘 함유량을 갖는 저탄소강인 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 강 셸은, 2미크론의 깊이까지 제곱 밀리미터당 적어도 120개의 산화물 개재물의 단위 면적 밀도를 갖는 강 스트립을 생산할 수 있도록 망간, 실리콘 및 알루미늄 산화물 개재물을 갖는 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  21. 롤 사이에 간극을 가지고, 상기 간극의 단부에 인접하여 상기 단부를 구속하는 폐쇄부가 있는 한 쌍의 냉각된 캐스팅 롤을 조립하는 단계;
    상기 한 쌍의 캐스팅 롤 사이에 적어도 70ppm의 전체 산소 함유량과 20 내지 60ppm 사이의 유리 산소 함유량을 갖는 용융 강을 도입하여, 대부분의 산화물 개재물이 액체 상태에 있는 온도의 캐스팅 풀을 상기 캐스팅 롤 사이에 형성하는 단계;
    상기 캐스팅 롤을 상반되게 회전시키고, 상기 용융 강으로부터 열을 전달하여 상기 캐스팅 롤의 표면상에 금속 셸을 형성하고, 상기 셸은 성장하여 상기 용융 강의 전체 산소 함유량과 관련된 산화물 개재물을 포함하고 악어 표면 거칠기가 없는 강 스트립을 형성하는 단계; 및
    상기 응고된 셸로부터 상기 캐스팅 롤 사이의 간극을 통하여 응고된 얇은 강 스트립을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 캐스팅 풀의 온도는 1600℃ 이하인 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  23. 제21항에 있어서,
    적어도 20미크론의 평균 높이를 가지고, 제곱 밀리미터당 5 내지 200피크의 평균 표면 분배를 갖는 이산적인 돌출부의 랜덤 패턴을 갖는 조직화된 표면을 상기 캐스팅 롤의 캐스팅 표면 상에 형성하는 단계를 더 포함하는 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  24. 제21항에 있어서,
    MnO, SiO2, Al2O3로 구성된 상기 산화물 개재물은 세제곱 센티미터당 2 내지 4그램의 개재물 밀도를 가지고 상기 캐스팅 풀의 용융 강을 통하여 분배되어 있는 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 캐스팅 풀의 용융 강은 중량 0.001% 내지 0.1% 범위의 탄소 함유량과 중량 0.1% 내지 10.0% 범위의 망간 함유량과 중량 0.01% 내지 10% 범위의 실리콘 함유량을 갖는 저탄소강인 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 강 셸은, 2미크론의 깊이까지 제곱 밀리미터당 적어도 120개의 산화물 개재물의 단위 면적 밀도를 갖는 강 스트립을 생산할 수 있도록 망간, 실리콘 및 알루미늄 산화물 개재물을 갖는 낮은 표면 거칠기와 낮은 다공성을 가진 얇은 캐스트 스트립.
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