KR20100006731A - 쌍롤식 박판주조공정에서 주편의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주편을 주조하는 쌍롤식 박판주조 장치를 이용하여 주편을 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서,

주조롤 표면의 요철에 의해 형성된 조도산(19)과 조도골(21)에서의 응고성능 차이로 인해 주편(8)에 발생하는 크랙 등을 방지하기 위한 제조방법과 그 장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 용융몰드플럭스(17)를 용탕면에 균일하게 도포하여 상기의 용융몰드플럭스(17)가 주조롤의 요철표면의 조도골(21)에 형성된 가스갭(20)을 채워 상기의 가스갭(20)을 제거함에 따라, 주조롤 표면에 형성된 요철인 조도산(19)과 조도골(21)에서의 응고성능 차이를 제거하여 주편의 크랙발생을 방지하고, 주편의 품질을 향상시키는 효과가 있다.

박판주조, 몰드플럭스, 주조롤, 표면요철, 가스갭

Description

쌍롤식 박판주조공정에서 주편의 제조방법 및 그 장치{The apparatus and method For Manufacturing Cast Strip In Twin Roll StripCasting Process}

본 발명은 용탕으로부터 직접 박판을 제조하는 쌍롤식 박판주조장치에서의 주편 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 쌍롤식 박판주조 공정시 용융몰드플럭스 주입장치(15)에 있는 용융몰드플럭스를 용탕면에 주입하여 주조롤(1)의 요철표면에서의 응고성능을 균일하게 하여 크랙발생을 방지하고 품질이 우수한 강판을 제조하기 위한 쌍롤식 박판주조공정에서 주편의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

쌍롤형 박판 주조법은 도 1에서와 같이 용탕으로부터 주조에 의하여 직접 2.0~4.0㎜ 두께의 스트립을 제조하는 것으로 슬라브 연주법에 비하여 열간 압연 및 슬라브의 재가열 공정이 생략되어 제조 비용 및 열간압연에서 발생하는 표면결함을 감소시킬 수 있는 공정이다.

쌍롤형 박판 제조방법에 의하여 주편(8)을 제조하기 위해서는 래들(2)에 주조하는 용강(18)을 담아서 이송하고, 용강(18)을 턴디쉬(3)로 공급한다. 턴디쉬(3) 로 공급된 용강(18)은 침지노즐(4)를 통하여 반대 방향으로 회전하는 주조롤 사이로 공급하고, 이때 용강(18)풀을 형성하기 위하여 주조롤의 측면에는 내화물로 제조된 에지댐을 양쪽에서 측면에서 공압이나 유압으로 일정한 힘 또는 일정한 마모량으로 밀어주어야 한다. 용탕의 산화를 방지하기 위해서는 메니스커스 쉴드(5)로 용탕면을 완전히 덮고 분위기 가스를 충분히 공급하게 된다. 주조된 주편(8)은 열간 압연기(12)에 의하여 20% 이상의 압하율로 열간압연 후, 수냉되어 권취 코일(11)로 제조된다.

종래의 쌍롤식 박판주조 장치는 응고 속도가 빠르고, 고상의 이물질이 혼입되는 경우 이물질이 열전달의 방해물로 작용하여 크랙 등의 결함을 발생시키므로, 기존의 연주에 비하여 몰드플럭스를 사용할 수가 없는 불리한 점이 있었다.

몰드플럭스는 액상의 형태로 몰드로 흘러들어감으로써 전반적으로 균일한 응고를 유발하는데, 쌍롤식 박판제조 공정의 경우 이러한 몰드플럭스를 사용하지 못함으로써, 초기에는 크랙 등의 표면 결함을 제거하기가 힘들었다.

균일한 응고를 위하여 종래에는 스테인레스강을 쌍롤식 박판주조 장치에 의하여 주조하는 경우 결함 방지를 위하여 주조롤에 숏블라스팅 등의 방법에 의하여 표면 요철을 부여하고, 용강(18)이 이러한 표면 요철에 잘 접촉하게 하기 위하여 용해성 가스의 분위기를 사용하는 방법이 제안되었다.

US 특허공개 제2008-0032150호에서는 일반강을 주조하는 경우에 용강(18) 중의 산소농도 및 Mn, Si 성분을 조정하여, 개재물을 액상으로 만듦으로써, 주조롤 표면과 용강(18)의 접촉성이 향상되고, 품질이 양호한 주편(8)을 제조하는 방법을 제안하기도 하였다.

그러나, 종래기술은 주조롤 표면의 요철부분 중 조도골(21)에 가스(16)에 의해 형성된 가스갭(20)의 발생을 억제하지 못하여 조도골(21)이 조도산(19)에 대해 상대적으로 응고가 느리게 진행되고, 이로 인한 응고성능의 차이는 주편(8)의 크랙 등의 발생은 원인이 되어 주편(8)의 품질을 떨어뜨리는 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 종래기술에서의 문제점인 주조롤 표면의 요철부분 중 조도골(21)에 형성된 가스갭(20)에 의해 발생하는 조도골(21)과 조도산(19)에서의 응고성능의 차이를 억제하고자, 상기 가스갭(20)을 제거하기 위해 용융몰드플럭스(17)로 채워 조도골(21)과 조도산(19)에서의 응고성능의 차이를 제거함에 따라 우수한 품질의 주편을 얻기 위한 쌍롤식 박판주조공정에서 주편의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 주조중 주조롤의 요철표면의 조도골(21)에 형성된 가스갭(20)을 제거하고자, 메니스커스 쉴드(5) 상부에 설치된 용융몰드플럭스 주입장치(15)로부터 용융몰드플럭스(17)를 용탕면에 주입하여 상기 용융몰드플럭스(17)가 가스갭(20)을 채워서 상기의 가스갭(20)을 제거하여 주조롤(1)의 요철표면에서의 응고성능을 균일하게 할 수 있는 쌍롤식 박판주조공정에서 주편의 제조방법 및 그 장치를 제공하게 된다.

본 발명은 박판주조시 용융몰드플럭스 주입장치(15)를 이용하여 용탕면에 용융몰드플럭스(17)를 주입함으로써, 액상의 용융몰드플럭스(17)에 의해 초기응고를 조정하여, 주조롤의 요철의 깊이에 따른 응고성능의 차이를 감소시킬 수 있고 또한, 용해성 가스를 사용하지 않아도 되므로 종래보다 간단하고 안정한 방법으로 주편(8)의 결함을 제거할 수 있어, 생산효율이 우수하고 균일한 품질의 주편을 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 주편을 주조하는 쌍롤식 박판주조 장치를 이용하여 주편을 제조하는 방법에 있어서, 주조중 주조롤의 요철표면의 조도골(21)에 형성된 가스갭(20)을 용융몰드플럭스(17)로 채워서 상기의 가스갭(20)을 제거하고자, 용탕면에 용융몰드플럭스(17)를 주입하여 주편을 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 쌍롤식 박판주조 장치는, 주조중 주조롤의 요철표면의 조도골(21)에 형성된 가스갭(20)을 용융몰드플럭스(17)로 채워서 상기의 가스갭(20)을 제거하고자, 상기 메니스커스 쉴드의 상부에 설치되어 있고 상기 용융몰드플럭스를 메니스커스 쉴드를 통하여 용탕면에 주입하기 위한 용융몰드플럭스 주입장치(15)를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서는 파우더 형태의 몰드플럭스를 적용하는 경우 고상의 이물질에 의한 결함 발생을 피할 수 없으므로 몰드플럭스를 미리 용해하여 투입하는 방법을 사용하였다. 이러한 경우 액상의 형태로 용탕면에 공급되므로 투입 후 균일하게 퍼져서 파우더 형태의 고상의 몰드플럭스와 같이 결함을 유발하지 않고, 균일한 초기 응고를 가능하게 함으로, 종래 기술에 비하여 매우 간단하고 안정된 방법으로 결함 이 없는 양호한 주편(8)을 제조할 수 있다.

본 발명에 사용되는 용융몰드플럭스(17)는 액상 형태로 공급되고 따라서, 점도와 공급량에 따라 주편(8)의 품질에 큰 영향을 미치게 된다.

만일, 액상의 용융몰드플럭스(17)의 점도가 과도하게 높은 경우 액상의 유동성이 떨어지게 되므로 가스갭(20)을 단시간에 충분히 채울 수 없게 된다. 따라서, 본 발명의 용융몰드플럭스(17)의 점도는 20 poise 이하의 것을 사용하게 되고, 바람직하게는 0.1~20 poise의 용융몰드플럭스(17)를 사용하는 것이 필요하다.

만일, 용탕면에 도포된 용융몰드플럭스(17)의 도포두께가 30 ㎜ 이상으로 과도하게 클 경우, 가스갭(20)을 채우는 용융몰드플럭스(17)의 두께가 너무 커져서 용강(18)의 응고성능이 떨어져 생산성을 감소시키고, 용탕면에 도포된 용융몰드플럭스(17)의 도포두께가 1 ㎜ 이하로 지나치게 작으면, 가스갭(20)을 충분히 채우지 못하므로 응고성능의 차이를 제거하기가 곤란하며 심한 경우 용탕면 위의 용융몰드플럭스(17)가 깨져 나탕이 드러나는 문제점이 발생한다.

또한, 본 발명에서의 주조롤 표면은 숏블라스팅 등에 의하여 표면요철을 형성하게 되는데, 형성된 요철의 깊이는 용강(18)의 응고성능에 큰 영향을 미치게 된다. 본 발명에서는 원활한 응고성능과 표면요철의 제조가공성 등을 고려해 볼 때 주조롤 표면요철의 홈 깊이가 1~30 ㎛에서 형성되어야 한다.

이하, 본 발명을 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 용융몰드플럭스 주입장치(15)를 이용하여 몰드플럭스를 고온으로 가열하여 용융시키고, 용융된 몰드플럭스를 내화물 관을 통하여, 메니스커스 쉴드 내부로 분사하여, 용탕면에 균일하게 도포한다. 상기 도포층의 두께는 일정하게 유지하도록 하므로 주조롤이 회전할 때, 액상의 용융몰드플럭스(17)가 먼저 주조롤 표면에 접촉하고 상기의 용융몰드플럭스(17)는 주조롤 표면요철 중 조도골(21)에 채워지고 이후 용강(18)이 주조롤과 접촉하므로 조도산(19)과 조도골(21)에서의 응고가 균일하게 된다.

도 3은 종래기술에 따른 주조롤 표면요철에서의 조도산(19)과 조도골(21)에서의 가스갭(20)이 형성된 모습을 나타낸 것이다. 용강(18)이 주조롤 사이로 공급되어 주조되면 용강(18)이 먼저 조도산(19)에 접촉하게 되고, 이때 조도골(21)에서는 공간이 발생하며 이러한 공간은 분위기 가스로 채워지게 된다.

이러한 조도골(21)에서의 가스갭(20)은 열전달의 방해 역할을 하게 되는데, 종래의 기술에서는 조도산(19)에서 먼저 급격한 응고가 일어나고, 이후 조도롤의 가스가 용강(18)에 의해 용해되면서 가스갭(20)이 줄어들고 조도골(21)에서도 응고가 진행하게 된다. 용해성 가스를 사용하여 가스갭(20)을 감소시키는 경우에도 용해성 가스가 용강(18)에 용해되는데 필요한 시간이 필요함으로 근본적으로 조도산(19)과 조도골(21)은 응고성능의 차이가 존재하고, 심한 경우에는 크랙 등을 발생시키기도 한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 용융몰드플럭스(17)를 투입하여 주조롤 표면에 공급하므로, 액상의 용융몰드플럭스(17)가 가스갭(20)을 채우게 되고, 따라서 조도골(21)의 가스갭(20)은 용융몰드플럭스(17)에 의해 제거할 수 있다.

따라서, 본 발명은 조도산(19)과 조도골(21) 사이의 응고성능 차이는 최소화 시켜 주편(8)에 크랙 등의 발생을 방지할 뿐만 아니라, 응고성능 차이에 의하여 생길 수 있는 품질 불균일도 제거할 수 있다.

도 1은 일반적인 쌍롤식 박판주조 장치로 주편을 제조하기 위한 전반적인 제조공정을 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 용융몰드플럭스 주입장치가 장착된 것을 도시한 개략도이다.

도 3은 종래기술에 의한 주조시 주조롤 표면의 수직단면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 주조시 주조롤 표면의 수직단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1. 주조롤 5. 메니스커스 쉴드

7. 에지댐 8. 주편

15. 용융몰드플럭스 주입장치 16. 가스

17. 용융몰드플럭스 18. 용강

19. 조도산 20. 가스갭

21. 조도골

Claims (4)

1. 서로 반대방향으로 회전하는 쌍롤과 상기 쌍롤 양단에 설치되는 에지댐 사이로 용강이 턴디쉬와 침지노즐을 통하여 공급되어 용탕풀을 형성하고 상기 용탕풀의 상부에 분위기가스공간을 형성하기 위한 메니스커스 쉴드를 갖추어 상기 쌍롤 사이로 용강을 통과시켜 주편을 주조하는 쌍롤식 박판주조 공정에서의 주편의 제조방법에 있어서,

   상기 용탕면에 용융몰드플럭스(17)를 주입하여 주편(8)을 제조하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조공정에서의 주편제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 용융몰드플럭스(17)의 점도는 0.1~20 poise인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조공정에서의 주편제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 용탕면에 주입되어 용탕면에 도포된 용융몰드플럭스(17)의 두께는 1~30 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조공정에서의 주편제조방법.
4. 주편을 주조하기 위한 쌍롤식 박판주조 장치에 있어서,

   상기 메니스커스 쉴드의 상부에 설치되어 있고, 상기 메니스커스 쉴드를 통관하여 용융몰드플럭스를 용탕면에 주입하기 위한 용융몰드플럭스 주입장치(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조 장치.

Images