KR20100104750A - 연속 주조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 주조 방법에 관한 것으로 턴디쉬에서 침지 노즐을 통해 연속 주조용 몰드로 주입되는 용강의 주입 속도를 1.5 ~ 1.8m/min으로 주입하는 것이다.

본 발명은 용강의 주입 속도를 조절하여 연속 주조 작업 시 주편 내에 과다하게 포함된 납성분에 의해 발생하는 주편의 터짐(Breakout) 현상을 방지하는 효과가 있는 것이다.

따라서, 연속 주조 공정 및 열간 압연 공정 중 터짐 현상을 최소화하고 안전하고 안정적으로 제품을 생산할 수 있고, 제품의 품질을 향상시키고, 생산성을 증대시키는 것이다.

Description

연속 주조 방법{Continuous Casting Method}

본 발명은 연속 주조 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 용강에 납 성분이 과다하게 높을 경우 안정적으로 주편을 생산할 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 전기로는 전기에너지를 이용하여 금속이나 합금을 가열, 용해하는 노를 말하는 것으로, 노 내부로 스크랩을 장입한 후 3개의 전극과 스크랩 사이로 아크 형태의 전류를 발생시켜 가열하여 스크랩을 용해시키는 것이다.

전기로에서 제조된 용강은 용해 완료되면 출강구를 통하여 레들로 수강된 후 후공정으로 이송되는 것이다.

그리고 레들에 저장된 용강은 연속 주조기로 이송되어 열간 압연 시 사용되는 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 주편으로 제조된다.

상기 연속 주조기는 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 주편으로 형성하는 연속 주조용 몰드와;

상기 연속 주조기용 몰드에서 배출되는 주편을 이송하면서 냉각하는 주편 이송 냉각대를 포함한다.

상기 주편 이송 냉각대는 주편의 이송을 가이드하는 복수의 핀치 롤러 및 핀 치 롤러를 통해 이송되는 주편에 냉각수를 분사하여 주편을 2차 냉각시키는 냉각수 분사 기기를 포함한다.

즉, 용강은 턴디쉬를 통해 연속 주조용 몰드 내로 출강되어 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 주편으로 제조되는 것이다.

그러나 전기로에서 용해된 용강 내에 납(Pb) 성분이 과다하게 높을 경우 연속 주조 과정에서 연속 주조 몰드 내에서 1차 냉각시 납 성분이 주편의 외피 응고를 방해하여 주편이 냉각대를 통해 이송될 때 납 성분에 의해 응고가 방해된 외피 부분에서 터짐 현상 즉, 브레이크아웃 현상이 발생하는 문제점이 있었던 것이다.

또한, 납성분은 연속 주조를 통해 생산된 주편, 즉, 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 압연 소재 내부에 포함되어 열간 압연을 위해 주편을 가열하여 열간 압연할 때 터짐(브레이크아웃) 현상을 발생시키는 원인이 되었던 것이다.

따라서 용강 내에 포함된 납성분은 연속 주조 공정 또는 열간 압연 공정 중 대형 사고가 발생될 위험을 높이고, 철강 제품의 생산성을 저하시키는 원인이 되는 것이다.

본 발명은 납 성분이 과다하게 포함된 용강을 연속 주조할 경우 발생하는 주편 터짐 현상을 방지하고, 안정적으로 주편을 생산할 수 있도록 한 연속 주조 방법을 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 과제는 턴디쉬에서 침지 노즐을 통해 연속 주조용 몰드로 주입되는 용강의 주입 속도를 1.5 ~ 1.8m/min으로 주입하는 연속 주조 방법을 제공함으로써 해결되는 것이다.

또한 본 발명의 과제는 레들에서 용강의 용강의 실제 온도와 이론 응고 온도의 차이를 30℃ ∼ 35℃로 유지하게 용강의 온도를 승온시키는 승온 단계 및;

승온 단계를 거쳐 승온된 레들에서 턴디쉬로 용강을 배출하여 수강시키는 수강 단계와;

상기 수강단계으로 턴디쉬에 수강된 용강을 침지 노즐을 통해 용강의 주입 속도를 1.5 ~ 1.8m/min으로 연속 주조용 몰드로 주입하는 주입 단계와;

상기 주입 단계를 통해 연속 주조용 몰드에 주입된 용강이 연속 주조용 몰드를 통과하면서 1차 냉각되어 외측에 응고셀이 형성되는 주편을 형성하는 주편 형성 단계와;

상기 주편 형성 단계를 통해 형성되어 연속 주조기용 몰드의 출구로 배출되는 주편을 복수의 핀치 롤러를 통해 이송하면서 냉각수를 분사하여 냉각하는 이송 냉각 단계를 포함하는 연속 주조 방법을 제공함으로써 해결되는 것이다.

본 발명은 용강의 주입 속도를 조절하여 연속 주조 작업 시 주편 내에 과다하게 포함된 납성분에 의해 발생하는 주편의 터짐(Breakout) 현상을 방지하는 효과가 있는 것이다.

따라서, 연속 주조 공정 및 열간 압연 공정 중 터짐 현상을 최소화하고 안전하고 안정적으로 제품을 생산할 수 있고, 제품의 품질을 향상시키고, 생산성을 증대시키는 것이다.

본 발명은 연속주조 방법에 대한 것으로 더 상세하게는 턴디쉬로부터 연속 주조용 몰드 내로 용강을 주입하는 용강 주입 방법에 관한 것이다.

일반적인 연속 주조 방법은 전기로에서 스크랩을 용해하여 제조한 용강을 레들로 출강하는 출강 단계와, 상기 레들에 담긴 용강을 정련, 환원하는 정련 단계와, 상기 레들에 담긴 용강을 턴디쉬로 출강시켜 수강시키는 수강 단계와, 수강단계으로 턴디쉬에 수강된 용강을 침지 노즐을 통해 연속 주조용 몰드로 주입하는 주입 단계와, 주입 단계를 통해 연속 주조용 몰드에 주입된 용강이 연속 주조용 몰드를 통과하면서 1차 냉각되어 외측에 응고셀이 형성되는 주편을 형성하는 주편 형성 단계와, 주편 형성 단계를 통해 형성되어 연속 주조기용 몰드의 출구로 배출되는 주편을 복수의 핀치 롤러를 통해 이송하면서 냉각수를 분사하여 냉각하는 이송 냉각 단계를 포함한다.

일단, 전기로에서 용해된 용강을 레들로 출강할 경우 용강에 납성분이 많이 포함된 경우 출강 시 용강에서 연기가 많이 발생하므로, 용강이 전기로에서 출강될 때 용강에서 발생하는 연기의 양으로 작업자가 판단하여 연기의 양이 많은 경우 레들이 턴디쉬의 상부로 이송되게 전에 용강에서 소량의 샘플을 취출한 후 내부에 포함된 납성분을 측정하여 납 성분이 일정량 이상으로 검출된 경우 본 발명을 적용시킴을 밝혀둔다.

한편, 연속 주조 기술에는 용강의 상부에 용강의 열에 의해 소결 용융되어 슬래그 풀(Slag pool)을 형성하여 연속 주조용 몰드의 내벽과 용강의 외주면에 형성된 응고 셀의 유막을 형성하고 응고 셀이 형성된 주편을 연속 주조용 몰드의 하부로 원활히 이송되게 하는 몰드 파우더 캐스팅 방법과, 연속 주조용 몰드의 내벽에 윤활유(대두유, 재생유)를 공급하여 연속 주조용 몰드의 내벽과 용강의 외주면에 형성된 응고 셀의 유막을 형성하고 응고 셀이 형성된 주편을 연속 주조용 몰드의 하부로 원활히 이송되게 하는 오일 캐스팅 방법이 있다.

상기 몰드 파우더 캐스팅 방법에서는 납 성분이 1,000ppm 이상인 경우, 오일 캐스팅 방법에서는 납 성분이 500ppm 이상인 경우 본 발명을 적용시키는 것으로 한다.

그리고 이하의 실시 예에서는 오일 캐스팅 방법을 기본으로 하여 설명함을 밝혀둔다.

본 발명의 연속 주조 방법은 상기 주입 단계에서 침지 노즐을 통해 연속 주조용 몰드로 주입되는 용강의 속도를 1.5 ~ 1.8m/min로 주입시켜 연속 주조용 몰드 내에서 1차 냉각으로 용강의 외주면에 형성되는, 즉, 주편을 형태를 형성하는 응고셀이 응고되는 시간을 최대한 확보하여 응고셀이 일정 두께 이상으로 균일하게 형성될 수 있도록 하는 것이다.

용강의 주입 속도가 1.8m/min보다 빠를 경우 응고셀의 두께가 얇아지고 액상 납성분이 고정으로 연속 주조용 몰드의 내벽에 고착되어 냉각 성능을 더 저하시켜 응고셀의 두께가 더 얇아지는 문제점이 있는 것이다.

또한 용강의 주입 속도가 1.5m/min보다 느린 경우 연속 주조용 몰드 내에서 용강의 응고가 너무 많이 되어 최종 형강재의 품질을 저하시킴은 물론 심한 경우 침지 노즐의 출구를 막게 되어 용강의 주입이 원활하지 못하게 되는 문제점이 있는 것이다.

특히, 오일 캐스팅 방법의 경우는 몰드 윤활유(대두유, 재생유)의 인화점이 310℃ 정도로 납의 녹는점(327℃)보다 낮아 액상의 납이 연속 주조용 몰드 내에서 1차 냉각되면서 응고되어 1차 냉각되어 주편 외주면에 응고셀의 형성을 방해하고, 두께 차이를 발생시키게 되는 경우가 많이 발생하므로 용강 내 납 성분이 500ppm 이상인 경우 상기한 같이 용강의 주입 속도를 1.5 ~ 1.8m/min로 주입시키는 것이다.

한편, 상기한 바와 같이 용강의 주입 속도를 1.5 ~ 1.8m/min로 주입시키는 경우 턴디쉬 내 용강의 실제 온도와 이론 응고 온도(용강의 액상성 온도)의 차이를 30℃ ∼ 35℃로 유지하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명은 상기 수강 단계 전에 레들에서 용강의 용강의 실제 온도와 이 론 응고 온도(용강의 액상성 온도)의 차이를 30℃ ∼ 35℃로 유지하게 용강의 온도를 승온시키는 승온 단계를 더 포함하는 것이다.

턴디쉬 내 용강의 실제 온도와 이론 응고 온도(용강의 액상성 온도)의 차이를 30℃ ∼ 35℃로 유지하도록 레들 내 용강의 온도를 승온시키는 승온 단계는 턴디쉬 내로 용강을 주입하기 전에 레들에 담겨진 용강에 승온 효과를 발생시키는 부원료(석회석;CaO)를 투입하여 턴디쉬 내로 수강되는 용강의 온도를 조절함으로써 이루어지는 것이며, 이외 턴디쉬 내로 수강되는 용강의 온도를 조절하여 턴디쉬 내 용강의 실제 온도와 이론 응고 온도(용강의 액상성 온도)의 차이를 유지시키는 어떠한 방법도 본 발명에 포함됨을 밝혀둔다.

상기한 바와 같이 턴디쉬 내 용강의 실제 온도와 이론 응고 온도(용강의 액상성 온도)의 차이를 30℃ ∼ 35℃로 유지하는 것은 용강의 저속(1.5 ~ 1.8m/min) 주입 시 침지 노즐의 막힘(freezing)을 방지하기 위함인 것이다.

또, 침지 노즐로 용강이 턴디쉬에서 연속 주조용 몰드 내로 주입되는 주입단계에서 연속 주조용 몰드의 내벽에는 윤활 및 열전달 효율을 증대시키기 위한 윤활유가 공급되는데 이때 상기 윤활유는 30ml/min 이상의 유속으로 공급되는 것이 바람직하다.

윤활유가 30ml/min 이하로 공급될 경우 공급되는 윤활유가 저속(1.5 ~ 1.8m/min)으로 주입되는 용강에 의해 가열되어 인화되면서 연속 주조용 몰드 내벽의 윤활 및 열전달 효과를 발생시키기 부족하게 되고, 윤활유가 부족하면 용강 내의 납성분이 연속 주조용 몰드의 내벽에 고착되는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 윤활유를 30ml/min 이상의 유속으로 충분히 공급하여 용강의 저속(1.5 ~ 1.8m/min) 주입에 따른 윤활유의 부족을 방지하는 것이다.

또한, 상기한 바와 같이 저속으로 연속 주조용 몰드로 주입된 용강은 연속 주조용 몰드 내에서 1차 냉각되어 외주면에 응고셀이 형성되면서 주편으로 성형되며, 성형된 주편은 연속 주조용 몰드 내에서 배출된 후 복수의 핀치 롤을 따라 이송되는데, 이 때 분사되는 냉각수에 의해 2차 냉각되어 주편의 형상으로 완전히 응고되는 것이다.

본 발명에서와 같이 납 성분이 용강에 과다하게 포함된 경우 상기한 바와 같은 과정을 거치더라도 응고셀의 일부분에 두께 차이가 발생할 수 있으므로, 주편의 터짐 현상을 방지하기 위해 복수의 핀치 롤을 따라 이송하는 주편에 냉각수를 1100l/min ~ 1200l/min으로 분사시켜 주편이 결정 입계(grain boundary)에서 응고되는 시간을 단축시키는 것이 바람직한 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 용강을 연속 주조용 몰드 내로 저속(1.5 ~ 1.8m/min)하고, 턴디쉬 주입 용강 온도를 제어하고, 윤활유 공급량 및 2차 냉각시 냉각수 분사량을 증대시킴으로써 연속 주조 시 응고셀 두께의 불균일로 인한 주편의 터짐(breakout) 현상을 방지할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

Claims (5)

1. 턴디쉬에서 침지 노즐을 통해 연속 주조용 몰드로 주입되는 용강의 주입 속도를 1.5 ~ 1.8m/min으로 주입하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   턴디쉬 내 용강의 실제 온도와 이론 응고 온도의 차이를 30℃ ∼ 35℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   용강이 주입되는 연속 주조용 몰드 내벽에 윤활유를 공급하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.
4. 레들에서 용강의 용강의 실제 온도와 이론 응고 온도의 차이를 30℃ ∼ 35℃로 유지하게 용강의 온도를 승온시키는 승온 단계 및;

   승온 단계를 거쳐 승온된 레들에서 턴디쉬로 용강을 배출하여 수강시키는 수강 단계와;

   상기 수강단계으로 턴디쉬에 수강된 용강을 침지 노즐을 통해 용강의 주입 속도를 1.5 ~ 1.8m/min으로 연속 주조용 몰드로 주입하는 주입 단계와;

   상기 주입 단계를 통해 연속 주조용 몰드에 주입된 용강이 연속 주조용 몰드 를 통과하면서 1차 냉각되어 외측에 응고셀이 형성되는 주편을 형성하는 주편 형성 단계와;

   상기 주편 형성 단계를 통해 형성되어 연속 주조기용 몰드의 출구로 배출되는 주편을 복수의 핀치 롤러를 통해 이송하면서 냉각수를 분사하여 냉각하는 이송 냉각 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 주입 단계에서 연속 주조용 몰드 내벽에 윤활유를 공급하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.