KR20090066839A - 연속 주조용 턴디쉬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 주조용 턴디쉬에 관한 것으로, 래들의 출구로부터 용강을 공급받아 침지노즐을 통해 몰드에 공급하는 연속주조용 턴디쉬에 있어서, 상기 래들에서 공급되는 용강을 수용하며, 상면에 상기 래들의 출구로부터 상기 용강을 가이드하는 롱노즐이 구비되는 주입부, 상기 주입부에서 공급되는 용강을 수용하며, 상면에 슬래그층이 형성되어 있고, 하면에 상기 용강을 상기 몰드로 가이드하는 침지 노즐이 구비되어 있는 유출부 및 상기 주입부 및 상기 유출부를 분리하며, 상기 유출부의 상면 방향으로 상방 10도 내지 45도 경사진 하나 이상의 상향 홀이 구비되어 있는 턴디쉬 댐을 포함한다.

턴디쉬, 턴디쉬 댐, 용강

Description

연속 주조용 턴디쉬{Tundish for continuous casting}

본 발명은 연속 주조용 턴디쉬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속 주조 공정 시 래들에서 턴디쉬로 주입되는 용강을 수용하는 주입부와 주입부에서 공급되는 용강을 수용하며, 용강을 몰드에 공급하는 유출부 사이에 턴디쉬 댐이 배치되어 있으며, 이러한 턴디쉬 댐에 용강의 흐름을 상승류로 유도하기 위한 홀이 구비되어 있는 연속 주조용 턴디쉬에 관한 것이다.

비금속 개재물을 포함한 용융 금속을 연속 주조하는 경우에, 비금속 개재물이 잔류한 상태에서 강이 주조되면, 압연 공정에서 결함을 유발하게 된다. 이러한 결함에 의하여 최종 제품의 기계적 특성이 떨어지게 된다.

이러한 개재물의 감소 기술은 연속 주조에 있어서 양질의 슬래브를 얻기 위한 중요한 기술인 바, 주형에 전자력을 적용하는 등 여러 가지의 개재물 감소 방법이 일반적으로 적용되고 있다.

또 용융 금속을 래들로부터 전달 받아, 이를 주형에 공급하는 턴디쉬에서도 각종 개재물 감소 방법이 적용되고 있다.

특히, 턴디쉬에 대하여 그 용량을 대형화하여 용강의 평균 체류 시간을 늘 림으로써 개재물의 부상을 억제하는 방법이 고려되었으나, 이에 따라 턴디쉬를 구성하는 내화물의 양이 많아지고, 정비해야 할 양이 늘어나므로 경제성이 떨어진다는 단점이 있다. 따라서 턴디쉬 용량을 대형화하는 대신에 턴디쉬 용기의 형상을 변경하거나, 용융 금속의 유동 상태를 개선하여 용융 금속 중의 개재물을 효율적으로 제거하는 수단이 제안되어 왔다.

예를 들면, 공개특허공보 1995-132354에서는 주입부와 유출부 사이에 댐 언덕을 만들어 용강이 댐 언덕을 타고 상부로 이동할 때 개재물이 부상되는 방법을 이용하여 용강 중 개재물을 제거하는 기술이 개시되었다.

그러나, 이 방법은 모든 용강이 표면을 타고 넘어갈 때 대기중으로 열손실이 발생하여 용강 보온측면에서 불리할 뿐만 아니라, 주입부에 잔탕이 다량으로 남게 되어 경제적으로 불리하다는 단점이 있다.

또한, 등록실용신안공보 0184879에서는 이러한 열 손실 및 잔탕량을 줄이기 위해 주입부와 유출부 사이에 댐을 설치하고 그 하부에 V 자형의 홀을 뚫어 용강의 열 손실을 줄이며, 주조 말기 주입부의 슬래그가 유출부로 혼입되는 것을 막아 효율적으로 개재물을 제거하는 기술이 개시되었다.

하지만 여기서도 V자형의 특징상 주조 말기 슬래그의 혼입을 막을 수 있으나, 용강이 댐을 통과하는 경우에 효율적으로 상승기류를 형성하지 못하여 개재물 부상에 불리하다는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 고안된 발명으로, 용강의 열손실을 줄이고, 용강이 체류하는 정점을 발생시키지 않으며, 용강 중의 개재물이 하강류에 의하여 슬래브 내로 혼입되는 것을 방지하는 연속 주조용 턴디쉬를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 잔탕을 최소화하고, 복잡한 형상을 갖지 않으며, 일체형으로 이루어져 축조가 용이하고, 내구성이 우수한 댐을 내부에 구비하는 턴디쉬를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

그 외에도, 주조 말기에 주입부의 잔류 슬래그가 유출부로 혼입되지 않도록 개선된 댐을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 주조용 턴디쉬는 래들의 출구로부터 용강을 공급받아 침지노즐을 통해 몰드에 공급하는 연속주조용 턴디쉬에 있어서, 상기 래들에서 공급되는 용강을 수용하며, 상면에 상기 래들의 출구로부터 상기 용강을 가이드하는 롱노즐이 구비되는 주입부, 상기 주입부에서 공급되는 용강을 수용하며, 상면에 슬래그층이 형성되어 있고, 하면에 상기 용강을 상기 몰드로 가이드하는 침지 노즐이 구비되어 있는 유출부 및 상기 주입부 및 상기 유출부를 분리하며, 상기 유출부의 상면 방향으로 상방 10도 내지 45도 경사진 하나 이상의 상향 홀이 구비되어 있는 턴디쉬 댐을 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 용강의 열손실을 줄일 수 있고, 용강이 체류하는 정점을 발생시키지 않으며, 용강 중의 개재물이 하강류에 의하여 슬래브 내로 혼입되는 것을 방지하는 연속 주조용 턴디쉬가 제공된다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 턴디쉬 형상을 나타내는 개략적인 단면도이다.

발명자는 턴디쉬 내부에 구비되는 댐의 최적 형상을 도출하기 위해 일련의 컴퓨터 모사 실험을 행하였으며, 이하에서 그 결과를 설명하고자 한다.

도 1에서 도시된 바와 같이 턴디쉬에는 롱노즐(10), 주입부(11), 유출부(12), 턴디쉬 댐(13) 및 침지 노즐(17)이 구비되어 있다.

용강은 롱노즐(10)을 통하여 래들에서 턴디쉬 내의 주입부(11)로 유입되며, 턴디쉬 댐(8)에 구비된 수평 방향 홀(14)을 통하여 유출부(12)로 유출된다. 유출부(12)에 위치하는 용강은 침지 노즐(17)을 통해 몰드로 흘러 들어간다.

상기 모사 실험시 개재물의 경로를 관찰하기 위해 임의로 용강보다 비중이 낮은 원형의 개재물(15)을 용강과 함께 래들에서 턴디쉬로 유입시켰으며, 일정 시간 동안 상기 개재물(15)의 이동을 추적하였다.

종래의 경우 도 4에서 도시된 바와 같이, 댐에 수평 방향 홀(14)이 구비되어 있으며, 상술한 수평 방향 홀(14) 밑에 잔탕 제거용 홀(16)이 배치되어 있다. 종래 기술에 의하면, 래들로부터 개재물(15)이 혼입될 경우 턴디쉬에서 떠오르지 않으므로, 분리가 원활하지 않다. 또한 주조 말기에 잔탕 제거용 홀(16)을 통해 개재물(15) 뿐만 아니라 주입부(11)에서 형성된 슬래그가 침지 노즐(17)로 혼입되는 결과를 초래한다.

도 2는 종래의 턴디쉬에서 잔탕 제거용 홀을 제거한 턴디쉬 형상을 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 1에서 도시된 턴디쉬와는 달리 이에 주입부의 바닥부를 높여 잔탕 제거용 홀(16)을 제거한 경우, 잔탕 제거용 홀(16)이 없어져 개재물 및 슬래그가 혼입되는 걸 막을 수 있다. 그러나, 수평 방향 홀(14)을 통과한 용강이 유출부(12) 내에서 수평 방향으로 유동하며, 그 결과 개재물의 일부가 하강류(19)를 타고 침지 노즐(17)로 혼입되는 문제점이 발생한다.

상술한 문제를 해결하기 위하여, 턴디쉬 댐에 구비되는 홀의 위치를 변경하여야 할 필요성이 대두되었다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 형상을 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 턴디쉬 댐(13)에 유출부(12)의 상면 방향으로 향하도록 비스듬히 배치된 상향 홀(18)을 구비하는 경우, 상향 홀(18)을 통과한 개재물(15)이 상승류(20)를 타고 유출부(12)의 상면에 형성되어 있는 슬래그층으로 부상되어 분리되게 된다.

이때 턴디쉬 댐(13)은 축조가 용이하여야 하며, 열 또는 물리적 충격에 강한 내구성을 갖기 위해 일체형으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 용강의 열손실을 줄이고 주조 말기 잔탕의 양을 최소화시키기 위해, 용강이 주입부(11) 아래 쪽에서 유출부(12)로 흘러 들어갈 수 있도록 상향 홀(18)이 주입부(11)의 하부에 대응되는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 유출부(12)의 양단에서 용강이 체류하는 것을 방지하기 위해 2개 이상의 상향 홀(18)이 형성되는 것이 바람직하다.

이외에도, 유출부(12) 내에서 서로 다른 방향으로 용강이 흐를 수 있도록 하나의 상향 홀(18)이 턴디쉬 댐(13)을 중심으로 시계방향으로 30~60도의 각도로 턴디쉬 댐(18)에 구비되는 경우에, 다른 상향 홀(18)은 턴디쉬 댐(13)을 중심으로 시계방향으로 120도~150도의 각도로 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 주입부(11)에서 유출부(12)로 용강이 이동할 때 개재물의 부상분리가 용이한 상승류를 형성하기 위해, 상향 홀(18)은 상방 10~45도로 기울여져 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 유효성을 확인하기 위해 실제로 본 발명으로 얻어진 형상을 가지는 턴디쉬를 축조하여 용강을 주입하고, 용강 내의 개재물 제거 효과를 확인하였다.

스테인레스 Fe-18Cr-8Ni강에 관하여, 종래 형상을 가지는 턴디쉬를 이용하여 주조한 주편에서 시편을 채취하여, 면적 45mm*45mm내에 10㎛이상의 개재물의 분 포를 관찰한 결과가 표1과 같다.

개수(EA)	개수/면적(EA/cm2)	면적율(%)	크기분포	평균크기(μm)
207	10.22	0.0014	10~31μm	12.89

여기서 면적율(%)은 다음과 같이 표현된다.

면적율(%)=개재물 면적/측정면적*100

또한 동일 강에 대해 본 발명의 일 실시예에 따라 제작한 턴디쉬를 이용하여 주조한 주편에서 시편을 채취하여 분석하였으며, 그 결과는 표2와 같다.

	개수(EA)	개수/면적(EA/cm2)	면적율(%)	크기분포	평균크기(μm)
주조초	42	2.07	0.0004	10~37μm	14.03
주조중	34	1.68	0.0002	10~29μm	12.98
주조말	47	2.32	0.0003	10~27μm	13.09

상기 결과에서 보듯이 본 발명에 의한 턴디쉬 댐 형상 개선에 의해 개재물의 수뿐만 아니라 면적율이 급격히 감소된 점으로 보아 주입부로 흘러들어온 개재물이 유출부에서 효율적으로 부상되어 슬래그 층으로 흡수되었음을 알 수 있다. 또한 주조 말기까지 개재물 수가 증가되지 않고 일정한 것으로 보아 주입부의 잔류 슬래그가 유출부로 혼입되는 문제를 효율적으로 방지할 수 있음을 확인 할 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 턴디쉬 형상을 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 2는 종래의 턴디쉬에서 잔탕 제거용 홀을 제거한 턴디쉬 형상을 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 형상을 나타내는 개략적인 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 롱노즐 11: 주입부

12: 유출부 13: 턴디쉬 댐

14: 수평 방향 홀 15: 개재물

16: 잔탕 제거용 홀 17: 침지 노즐

18: 상향 홀

Claims (3)

1. 래들의 출구로부터 용강을 공급받아 침지노즐을 통해 몰드에 공급하는 연속주조용 턴디쉬에 있어서,

   상기 래들에서 공급되는 용강을 수용하며, 상면에 상기 래들의 출구로부터 상기 용강을 가이드하는 롱노즐이 구비되는 주입부;

   상기 주입부에서 공급되는 용강을 수용하며, 상면에 슬래그층이 형성되어 있고, 하면에 상기 용강을 상기 몰드로 가이드하는 침지 노즐이 구비되어 있는 유출부;

   상기 주입부 및 상기 유출부를 분리하며, 상기 유출부의 상면 방향으로 상방 10도 내지 45도 경사진 하나 이상의 상향 홀이 구비되어 있는 턴디쉬 댐을 포함하는, 연속 주조용 턴디쉬.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상향 홀은 상기 주입부의 하부에 대응되는 위치에 구비되어 있는, 연속 주조용 턴디쉬.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 상향 홀은 상기 턴디쉬 댐을 중심으로 시계방향으로 30도 내지 60도 회전한 위치에 구비되어 있는 제 1 상향 홀 및

   상기 턴디쉬 댐을 중심으로 시계방향으로 120도 내지 150도 회전한 위치에 구비되어 있는 제 2 상향홀을 포함하는, 연속 주조용 턴디쉬.

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