KR20100025929A - 박 슬라브용 연속 주조설비의 균열 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박 슬라브의 연속 주조중에 응고되는 용강의 주상정 생성을 억제하여 내부 균열을 억제하도록 한 박 슬라브용 연속 주조설비의 균열 방지장치에 관한 것이다.

그 구성은 박 슬라브의 연속 주조설비중 턴디쉬로부터 침적노즐을 통해 수강된 용강을 냉각시켜 표면 부위를 응고시키는 몰드와, 몰드의 하부에 배치되어 몰드를 통해 나오는 박 슬라브와 접촉되어 이송하도록 다수개의 롤러로 구성된 2차 냉각대 스트랜드와, 몰드와 2차 냉각대 스트랜드의 사이에 마련되며 박 슬라브의 양측에 배치되어 외부로부터 인가된 전류에 의한 전자기장을 박 슬라브측에 전달하여 내부의 용강을 교반하는 전자기 교반장치로 구성된다.

이에 따르면 본 발명은 몰드의 하부와 근접된 위치에 전자기 교반장치를 배치하고 박 슬라브의 두께방향과 평행하는 방향으로 전자기장을 전달하여 용강을 유동시킴으로써, 등축정의 생성을 유도하여 박 슬라브의 내부 균열을 방지하는 유용한 효과를 갖는다.

Description

박 슬라브용 연속 주조설비의 균열 방지장치{crack prevention system of thin slab in continuous casting}

본 발명은 박 슬라브용 연속 주조설비의 균열 방지장치에 관한 것으로, 특히 몰드의 하부와 응고 완료점 사이에 전자기 교반장치를 배치하여 응고시 등축정의 생성을 촉진하도록 한 박 슬라브용 연속 주조설비의 균열 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조설비는 용강을 주편(Slab)등의 반제품으로 제조하기 위한 것으로, 크게 턴디쉬와 몰드 및 다수의 연주기 롤로 구성되며, 용강이 몰드를 통과하면서 응고층이 형성되도록 한 후에, 다수개로 양측으로 배열된 연주기 롤 사이로 통과할 때 냉각수를 분사시켜 주편의 표면을 냉각시키는 제조공정을 갖는다.

기존 연속주조법에 의해 주편을 생산하는 경우에는 주편의 표면 온도 관리가 대단히 중요하다.

연속 주조 시, 소단면 고속주조로 주편의 표면 및 중심부에 결함이 생기기 쉬운 품질상의 문제점을 극복하기 위하여 통상 주형 내 및 응고말기 전자교반장치(EMS, Electromagnetic Stirring)를 설치 가동하고 있으며 전자교반장치의 운용조건과 주편품질 간의 상호관계를 면밀히 조사하여 최고의 주편품질을 나타낼 최적 의 장치 운용조건을 도출하고 그 조건에서 빌렛을 생산하고 있다.

즉, 전자교반장치의 유도코일에 전류를 흘려보내서 발생된 자기장이 연주기 몰드내 미응고 용강에 형성되면 와전류와 자기장이 서로 작용하여 힘을 발생시켜 미응고 용강을 강제 유동시킨다. 이 강제 유동 미응고 용강이 응고 계면상을 스치고 지나가면 계면상에 성장하던 수지상정 줄기(dendrite arm)를 파괴시키고, 파괴된 수지상정 조각들은 응고핵으로 작용하거나 재용해 되어 과열 내지 온도 구배를 낮춰 줌으로써 등축정 생성을 촉진, 조장시켜 주편의 등축정대를 넓혀주게 된다.

즉, 미응고 용강의 강제 유동 수지상정 줄기의 파괴, 수지상정 파편 응고핵 혹은 재용해로 등축정이 증대됨으로써 고품질의 빌렛 주편을 생산할 수 있다.

전자교반장치는 설치위치와 교반방법에 따라 2가지로 구분되어 분류될 수 있다.

설치위치에 따른 분류를 살펴보면, 연주기 몰드에 설치되는 경우 몰드 전자교반장치(MEMS, Mold EMS), 2차 냉각대에 설치되는 경우 스트랜드 전자교반장치(SEMS, Strand EMS), 그리고 응고말기 부위에 설치되는 파이널 전자교반장치(FEMS, Final EMS)로 분류된다.

한편, 이들 종류에 따른 사용목적은 몰드 전자교반장치(MEMS)의 경우 표면 품질개선, 개재물 저감 그리고 중심편석 개선이, 스트랜드 전자교반장치(SEMS)의 경우 등축정율 향상, 내부 균열저감 그리고 중심편석 개선이, 파이널 전자교반장치(FEMS)의 경우는 중심편석, 센터 캐비티(centre cavity) 개선이 주목적이며 전반적으로 교반강도의 증가에 따라 그 효과가 증대되는 것이 알려져 있다.

그런데, 박 슬라브 연주 설비의 경우에는 일반적인 연속 주조 공정과는 달리 얇은 슬라브를 기존 대비 10배의 속도로 급속하게 냉각시켜 몰드의 하부에 위치한 수직부에서 응고를 완료한 후에 곡률부를 통과시켜 수평 상태로 만든 후에 절단하는 과정을 갖는다.

절단과정은 일반 연속 주조공정에서 화염 절단기(Torch Cutting M/C)를 이용하여 절단하는 것이 불가능하므로, 전단기(shearing M/C)를 이용하여 기계적으로 절단하고 있다.

따라서, 박 슬라브에는 절단 공정시 전단작업에 의한 응력이 과도하게 부가되고, 이로 인해 내부 균열이 발생하게 된다.

이 내부 균열은 슬라브 중심부로부터의 거리/슬라브 두께의 0.5배가 0.3~0.5 되는 지점에서 주로 발생하게 되며, 균열은 슬라브 두께 방향에 대해 평행한 방향성을 갖는다.

이는 내부 균열이 슬라브의 응고시 성장한 주상정의 입계에 존재하며, 균열면에는 황,구리와 같이 모재인 철 합금에 비해 융점이 낮은 원소가 편석되어 있던 주상정의 입계에 응력이 집중되면서 균열이 발생되기 때문이다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 박 슬라브의 연속 주조시 내부 균열이 발생하는 몰드 하부와 응고 완료점 사이에 주상정을 파괴하여 등축정의 생성을 촉진할 수 있도록 함으로써, 내부 균열을 억제하도록 한 박 슬라브용 연속 주조설비의 균열 방지장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 박 슬라브의 연속 주조설비중 턴디쉬로부터 수강된 용강을 응고시키는 몰드와,

상기 몰드의 하부에 배치되고 회전되는 다수개의 롤러로 구성되어 상기 몰드로부터 응고된 박 슬라브를 이송하는 2차 냉각대 스트랜드와,

상기 몰드와 상기 2차 냉각대 스트랜드의 사이에 마련되며 상기 박 슬라브의 양측에 배치되어 외부로부터 인가된 전류에 의한 전자기장을 상기 박 슬라브측에 전달하여 내부의 용강을 교반하는 전자기 교반장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

더 바람직하게는 상기 전자기 교반장치는 상기 몰드의 하부로부터 하측으로 200~800mm 이격된 위치 범위내에 배치되는 것이다.

본 발명은 박 슬라브의 연속 주조중에 응고되는 용강의 주상정 생성을 억제 하여 내부 균열을 억제하도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 몰드의 하부와 근접된 위치에 전자기 교반장치를 배치하고 박 슬라브의 두께방향과 평행하는 방향으로 전자기장을 전달하여 용강을 유동시킴으로써, 등축정의 생성을 유도하여 박 슬라브의 내부 균열을 방지하는 유용한 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 박 슬라브용 연속 주조설비의 균열방지장치는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 그 구성은 박 슬라브의 연속 주조설비중 턴디쉬(10)로부터 침적노즐(15)을 통해 수강된 용강을 냉각시켜 표면 부위를 응고시키는 몰드(20)와, 몰드(20)의 하부에 배치되어 몰드(20)를 통해 나오는 박 슬라브(S)와 접촉되어 이송하도록 다수개의 롤러로 구성된 2차 냉각대 스트랜드(30)와, 몰드(20)와 2차 냉각대 스트랜드(30)의 사이에 마련되며 박 슬라브(S)의 양측에 배치되어 외부로부터 인가된 전류에 의한 전자기장을 박 슬라브(S)측에 전달하여 내부의 용강을 교반하는 전자기 교반장치(100)로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 전자기 교반장치(EMS : Electromagnetic Stirrer)는 전자기장이 박 슬라브(S)의 두께방향에 대해 평행한 방향으로 전달되도록 박 슬라브(S)의 양측에 각각 배치된 구조로 되어 있다.

전자기 교반장치(100)는 몰드(20)의 하부면으로부터 200~800mm 이격된 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

이는, 몰드(20)를 통해 배출되는 박 슬라브(S)의 응고가 시작되어 표면 부위가 급냉되고, 표면 내부에 주상정(S1)이 박 슬라브(S)의 두께 방향과 평행한 방향으로 생성되는 지점이기 때문이다.

즉, 전자기 교반장치(100)가 몰드(20)의 하부로부터 200mm 보다 가깝게 배치된 경우에는 박 슬라브(S)의 내부에 주상정(S1)이 생성되기 전에 용강을 교반시키게 되므로, 교반 효율이 저하된다.

이와 반대로, 전자기 교반장치(100)가 몰드(20)의 하부로부터 800mm 보다 더 멀리 배치된 경우에는 박 슬라브(S)의 내부에 주상정(S1)이 이미 생성된 상태가 되어 주상정(S1)의 입계를 따라 균열이 발생될 수 있기 때문이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 박 슬라브용 연속 주조설비의 균열방지장치는, 턴디쉬(10)내의 용강이 침적노즐을 통해 몰드(20)의 내부로 수강되면, 몰드(20)의 내주면과 접촉되는 용강의 표면이 급냉되면서 급랭부(S3)를 형성하게 된다.

이어서, 몰드(20)로부터 주편인 박 슬라브(S)가 2차 냉각대 스트랜드(30)측으로 배출되는 경로에 배치된 전자기 교반장치(100)에 외부의 전류가 인가되면, 강력한 전자기장이 박 슬라브(S)의 내부에 아직 응고되지 않은 용강을 유동시켜 교반시키게 된다.

전자기 교반장치(100)는 전자기장을 이용하여 박 슬라브(S)의 내부 용강과 직접 접촉하지 않고도 용강을 교반시킬 수 있다.

이때, 전자기 교반장치(100)는 용강이 응고되면서 주편인 박 슬라브(S)의 두 께방향과 평행하는 방향으로 생성되는 주상정(S1)의 단부를 파괴하여 등축정(S2)을 생성하도록 용강을 유동시킨다.

이 등축정(S2)은 방향성이 없고, 주상정(S1)에 비해 입계의 면적이 크기 때문에 편석의 수준이 감소하여 응력에 의한 내부 균열에 대해 강한 저항성을 갖게 된다.

등축정(S2)과 내부 균열 발생과의 상관 관계는 도 3에서와 같이 전자기 교반장치(100)를 적용한 경우가 미적용한 경우보다 용강 내의 등축정율이 대폭 상승하고 내부 균열 발생지수가 감소됨을 알 수 있다.

이는, 등축정율과 내부 균열 발생지수간에 반 비례되는 관계로 이루어지게 되므로, 주상정(S1)의 첨단부를 전자기 교반장치(100)의 전자기장을 이용하여 용강을 유동시킬 경우 등축정(S2)의 생성이 증가되고 내부 균열을 억제할 수 있음을 나타낸 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 박 슬라브용 연속 주조설비의 균열 방지장치의 구성을 나타낸 구성도.

도 2a는 전자기 교반장치가 미적용된 상태에서의 용강 응고시 주상정 입계 편석이 생성된 상태를 나타낸 것이고, 도 2b는 본 발명의 전자기 교반장치로 인하여 내부의 용강 유동되어 주상정 첨단부가 파괴되고 응축정이 생성된 상태를 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 전자기 교반장치의 적용과 미적용시 등축정율과 내부 균열 발생지수간의 상관관계를 표로 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 턴디쉬 20 : 몰드

30 : 2차 냉각대 스트랜드

100 : 전자기 교반장치

S : 박 슬라브 S1 : 주상정

S2 : 등축정

Claims (2)

1. 박 슬라브(S)의 연속 주조설비중 턴디쉬(10)로부터 수강된 용강을 응고시키는 몰드(20)와,

   상기 몰드(20)의 하부에 배치되고 회전되는 다수개의 롤러로 구성되어 상기 몰드(20)로부터 응고된 박 슬라브(S)를 이송하는 2차 냉각대 스트랜드(30)와,

   상기 몰드(20)와 상기 2차 냉각대 스트랜드(30)의 사이에 마련되며 상기 박 슬라브(S)의 양측에 배치되어 외부로부터 인가된 전류에 의한 전자기장을 상기 박 슬라브(S)측에 전달하여 내부의 용강을 교반하는 전자기 교반장치(100)를 구비한 것을 특징으로 하는 박 슬라브용 연속 주조설비의 균열 방지장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 전자기 교반장치(100)는 상기 몰드(20)의 하부로부터 하측으로 200~800mm 이격된 위치 범위내에 배치되는 것을 특징으로 하는 박 슬라브용 연속 주조설비의 균열 방지장치.

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