KR20060073215A - 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법은 경압하 설비를 포함한 박슬라브 연주기에서 말주편을 주조할 때 경압하를 주편의 원두께 대비 15 내지 40% 정도 역방향으로 제어하여 강제적으로 주편의 부풀림을 유도한다. 이는 주편 끝단에서 미응고된 용강이 넘치는 현상을 방지하고 속도의 큰 변동 없이 인발함으로써 온도의 변동을 감소시켜 양호한 품질의 주편을 얻고, 압연 공정의 작업 제약을 해소하며, 신속한 인발을 통해 소요 시간을 단축시키며 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

연속 주조, 말주편, 경압하, 용강, 주형, 주편

Description

박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법 {Drawing method of final slab in continuous casting of thin slab}

도 1은 일반적인 연속 주조기의 구조를 도시한 개략도.

도 2는 종래의 경압하에서 말주편 주조시 용강의 거동을 도시한 단면도.

도 3은 종래의 방법에 의한 말주편의 주조 속도와 온도의 변화를 도시한 그래프.

도 4는 본 발명에 의한 경압하에서 말주편 주조시 용강의 거동을 도시한 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 말주편의 주조 속도와 온도의 변화를 도시한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 래들 2 : 턴디쉬

3 : 침지 노즐 10 : 주형

11, 12 : 세그먼트 13, 14 : 유압 실린더

15 : 핀치롤 20 : 응고층

21 : 미응고 용강

본 발명은 연속 주조 설비에 있어서 주편을 인발하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 5㎜ 이상의 경압하 설비를 가진 박슬라브 연주기에서 말주편을 인발하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 연속 주조기의 구조를 도시한 개략도이다.

도면을 참조하면 래들(1)은 정련 공정을 마치고 연속 주조 공정으로 용강을 이송하는 용기이다. 턴디쉬(2)는 상기 래들(1)에서 주입되는 용강을 저장 및 보온하며, 주형(10)에 적정량의 용강을 분배하고 제어하는 기능을 수행한다. 침지 노즐(3)은 상기 턴디쉬(2) 내에서 주형(10)으로 주입되는 용강의 재산화 및 비산을 방지하기 위해 사용되는 내화물제 튜브로서 주조 중에는 주형(10) 내의 용강에 잠기는 내화물이다.

주형(10)은 상기 턴디쉬(2; tundish)에서 주입되는 용강을 적정 사이즈로 형상화하고 주형(10) 하부로 인발할 때 인발력 및 용강 철정압에 의해 파열되지 않도록 1차 냉각을 통해 주편의 응고층을 형성시켜 준다. 또한 응고층과 주형(10) 간의 스틱킹 방지를 위해 오실레이터에 의해 진동된다. 상기 1차 냉각이란 주형(10) 동판에 물을 순환시킴으로서 주편의 응고층 내부의 용강으로부터 열을 제거하여 건전한 응고층을 형성시키는 것을 말하며, 주형 냉각이라고도 한다.

세그먼트는 상기 주형 하단에 설치되어 주형과 함께 수직 및 벤딩으로 구성되며 인사이드(inside)와 아웃사이드(outside)에 가이드 롤이 설치되어 주편을 가이드하고 경압하(soft reduction) 기능을 수행한다. 하부에 설치된 세그먼트는 상 부에서 경압하된 주편을 2차 냉각시키고 가이드하는 기능을 수행한다. 상기 2차 냉각이란 1차 냉각에 의하여 형성된 응고층 내부의 용강을 설비 길이 내에서 완전히 응고시키기 위하여 냉각수와 공기를 분사하여 주편을 냉각하는 방법을 말하며, 주편 냉각이라고도 한다.

일반적인 주조 방법은 대략적으로 다음과 같다.

래들(1)에 이송된 용강을 턴디쉬(2)에 넣어 침지 노즐(3)을 통해 일정량의 용강을 주형(10) 중앙에 공급한다. 상기 주형(10)은 스티킹을 방지하기 위해 강제 진동되며, 주입된 용강은 1차 냉각되어 소정의 단면 사이즈로 신속하고 균일하게 외측으로부터 일정 두께의 응고층을 형성한다. 상기 주형(10)에서 나온 주편은 2차 냉각대로 들어가며 2차 냉각대에서는 주편 중심의 응고를 가급적 신속하게 진행시키기 위해 주편 표면에 물을 분사하며, 주편의 변형을 방지하기 위해 가이드 롤이 설치된다. 응고층을 포함한 주편은 다수개의 세그먼트를 통과하며 핀치 롤에 의해 소정의 주입 속도에 맞춰서 인발된다.

연속 주조 공정은 수개의 래들을 연속적으로 수강하여 상기와 같이 주편을 생산하는 공정이다. 그러나 이 공정에서 주조를 개시할 때와 종료할 때 형성되는 초주편과 말주편은 일반적으로 품질이 떨어지는 문제점이 있다. 이는 극심한 주조 속도의 변동과 개재물의 유입으로 인해 발생하는 현상이다. 즉, 주조를 개시할 경우에 형성되는 초주편은 공정을 시작하면서 주조 속도를 정지 상태에서 정상 상태로 상승시키며 속도의 변동이 불안정하다. 또한 주조를 종료할 경우에 형성되는 말주편은 주편의 최종 부분(Tail End)에서 응고층 위로 미응고된 용강이 유출되는 브 렉 아웃 현상(break-out)이 발생하고, 이는 조업의 안정을 방해하며 연속 주조 설비의 손상을 야기한다. 이 때 말주편의 주조 속도를 줄이면 브렉 아웃 현상을 어느 정도 막을 수 있지만, 속도의 급격한 감소로 인해 주편의 온도가 크게 변하기 때문에 불안정한 조업 조건에 의해 품질이 저하되는 문제점이 있다.

특히 도 2에서도 볼 수 있듯이 연주기의 세그먼트(11) 내에서 주편의 두께를 변경시키는 경압하 방식을 적용하고 주편을 고속으로 인발하고 있는 박슬라브 방식의 연주기에서는 경압하 구간에서 용강의 유출이 더욱 용이하게 일어날 수 있다. 즉, 말주편 주조시 주편 끝단의 미응고된 용강(21)이 응고층(20)의 외부로 쉽게 흘러나오고 이는 작업에 악영향을 끼친다. 따라서 안정적인 주조를 위해서는 말주편에서 주조 속도를 크게 감소시킬 수밖에 없다. 그러나 이로 인해 주편 온도가 심하게 변동하기 때문에 연주 공정과 직결되어 있는 압연 공정에서 박물(薄物) 압연 작업이 제약되는 문제점을 야기한다.

도 3은 상기와 같은 종래 방법에 의한 말주편의 주조 속도와 온도의 변화를 도시한 그래프이다. 도면에서도 볼 수 있듯이, 말주편 주조시 주편 끝단에서 미응고된 용강이 유출되는 것을 방지하기 위해 평균 50cm/min 정도의 속도를 감속하는 것을 알 수 있다. 또한 이러한 감속으로 인해 주편의 온도가 50 내지 60℃ 정도 변동을 일으키는 것을 볼 수 있다. 이는 불안정한 조업 조건으로 인해 내부 크랙이나 편석이 발생하고, 주편의 품질이 떨어지는 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 경압하 설비를 포 함한 박슬라브 연주기에서 말주편 주조시 주편 끝단에서 미응고된 용강이 넘치는 현상을 방지하며 속도를 크게 줄이지 않고 인발하여, 온도 변동으로 인한 품질 저하를 막고 압연 공정의 작업 제약을 해소하며, 신속한 인발을 통해 소요 시간을 단축할 수 있는 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 경압하 설비를 가진 박슬라브 연주기에서 주편을 인발하는 방법에 있어서, 상기 주편 끝단이 주형 길이의 절반의 위치에 오면 주편의 두께가 원두께 대비 15 내지 40% 정도로 증가되도록 경압하를 역방향으로 제어하여 강제적으로 주편을 부풀리는 것을 특징으로 하는 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법을 제공한다. 또한 상기 경압하의 하부 세그먼트의 내부 공간이 주편의 원두께 대비 15 내지 40% 정도 증가되도록 세그먼트를 이동시켜 강제적으로 주편을 부풀리는 것을 특징으로 하는 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법을 제공한다.

본 발명에 의한 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법은 주편의 주조 속도가 400㎝/min 이상인 경우에 상기 경압하를 제어하는 세그먼트의 이동 속도는 0.8 내지 2.0㎜/s인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 경압하의 하부 세그먼트를 0.8 내지 2.0㎜/s의 속도로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

연주기의 세그먼트 내에서 주편의 두께를 변경시키는 경압하 방식을 적용하고 주편을 고속으로 인발하는 박슬라브 방식의 연주기에서 말주편을 주조할 때 도 2에 도시한 바와 같이 경압하 구간에서 미응고된 용강이 넘치는 현상이 발생한다. 따라서 온도 변동을 유발하는 주조 속도의 큰 변화 없이 말주편 주조시 용강이 넘치는 현상을 최소화할 수 있는 방법이 필요하다.

도 4는 본 발명에 의한 경압하에서 말주편 주조시 용강의 거동을 도시한 단면도이다.

연속 주조 공정시 주형(10) 내에 용강 주입이 종료되면 주편 끝단의 위치를 계산하고 이 위치가 주형(10) 길이의 절반의 위치에 오면 경압하를 원래의 수직 위치를 초과하여 역방향으로 진행하도록 한다. 즉, 경압하 구간의 세그먼트(11)를 반대 방향으로 후퇴 이동시켜 경압하 구간의 세그먼트(11) 내부 공간이 넓어지도록 한다. 이는 세그먼트(11)를 통과하는 주편의 응고층(20)을 강제적으로 부풀림으로써, 주편의 응고층 내부 공간을 확대하고 미응고된 용강(21)을 신속히 하부로 이동시키기 위한 것이다.

따라서 확대된 응고층(20) 내부의 공간으로 미응고된 용강(21)이 신속하게 이동하고 주편의 끝단에서 넘치는 현상을 방지할 수 있다.

경압하의 진행은 세그먼트(11)의 하단을 지지하는 유압 실린더(13)로 제어한다. 말주편 주조시 주편의 끝단이 주형 길이의 절반 위치에 올 때 유압 실린더(13)를 상승시킴으로써 세그먼트(11)를 이동시킬 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 말주편을 주조하는 경우에 경압하를 역방향으로 진행 하여 주편을 강제적으로 부풀림으로써, 미응고된 용강(21)의 넘치는 현상을 방지한다. 여기서 세그먼트(11) 내부 공간이 주편의 원두께에 비하여 15 내지 40% 정도가 커지도록 세그먼트(11)를 이동시킨다. 이에 따라 세그먼트(11) 내부를 통과하는 주편은 강제적으로 응고층(20)이 확대되어 그 내부로 미응고된 용강(21)이 신속하게 이동된다. 따라서 주조 속도를 크게 줄이지 않고도 주편 끝단의 용강이 넘치는 현상을 방지할 수 있다.

상기 경압하 구간의 세그먼트(11)의 이동은 세그먼트(11)의 하단을 지지하는 유압 실린더(13)로 제어하는데, 말주편의 주조 속도가 빠를수록 속도를 유지하며 용강의 넘치는 현상을 방지하기 위해 경압하를 제어하는 유압 실린더(13)의 이동 속도는 빨라져야 한다. 주편의 주조 속도가 400㎝/min 이상인 경우에 말주편을 주조할 때 속도를 지속적으로 유지하기 위하여 상기 경압하를 제어하는 실린더(13)는 신속하게 이동하여야 하며, 이 때 후방 이동 속도는 0.8 내지 2.0㎜/s인 것이 바람직하다. 신속하게 처리하여 주편의 내부 공간을 넓히고 이로 인해 미응고 용강을 충분히 채울 수 있는 공간을 형성할 수 있다.

또한 경압하 구간의 하부에 위치한 하부 세그먼트(12)를 이동하여 미응고 용강을 더욱 신속하게 하부로 이동시킴으로써, 주편 끝단의 용강 유출 가능성을 감소시킬 수 있다. 이 때 하부 세그먼트(12)는 주편의 원두께에 대비하여 15 내지 40% 정도 이동시켜 강제적으로 주편의 부풀림을 유도할 수 있다. 이는 마찬가지로 세그먼트(12)를 지지하는 유압 실린더(14)로 제어할 수 있으며, 주편의 주조 속도가 400㎝/min 이상인 경우에 유압 실린더(14)의 이동 속도는 0.8 내지 2.0㎜/s인 것이 바람직하다.

도 5는 상기와 같은 방법에 의하여 진행하는 경우에 말주편의 주조 속도와 온도의 변화를 도시한 그래프이다. 본 발명에 의해 경압하 설비를 가진 박슬라브 연주기에서 주편을 인발하였을 때, 주편의 주조 속도를 480㎝/min 이상으로 유지하면서도 용강의 넘치는 현상이 발생하지 않았다. 또한 도면에서도 볼 수 있듯이 말주편 주조시 주조 속도는 20㎝/min 미만으로 감소량이 줄어들었고, 온도 변동도 20℃ 미만으로 감소되었다. 이와 같이 고속 주조 하에서도 안정된 공정 조건에서 양호한 품질의 주편을 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법은 경압하 설비를 포함한 박슬라브 연주기에서 말주편을 주조할 때 주편 끝단에서 미응고된 용강이 넘치는 현상을 방지하고 속도의 큰 변동 없이 인발함으로써 온도의 변동을 감소시켜 양호한 품질의 주편을 얻고, 압연 공정의 작업 제약을 해소하며, 신속한 인발을 통해 소요 시간을 단축시키며 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 경압하 설비를 가진 박슬라브 연주기에서 주편을 인발하는 방법에 있어서,

   상기 주편 끝단이 주형 길이의 절반의 위치에 오면 주편의 두께가 원두께 대비 15 내지 40% 정도로 증가되도록 경압하를 역방향으로 제어하여 강제적으로 주편을 부풀리는 것을 특징으로 하는 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법.
2. 청구항 1에서,

   상기 경압하의 하부 세그먼트의 내부 공간이 주편의 원두께 대비 15 내지 40% 정도 증가되도록 세그먼트를 이동시켜 강제적으로 주편을 부풀리는 것을 특징으로 하는 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   주편의 주조 속도가 400㎝/min 이상인 경우에 상기 경압하를 제어하는 세그먼트의 이동 속도는 0.8 내지 2.0㎜/s인 것을 특징으로 하는 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 경압하의 하부 세그먼트를 0.8 내지 2.0㎜/s의 속도로 이동시키는 것을 특징으로 하는 박슬라브 연속 주조시 말주편의 인발 방법.

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