KR20110005348A - 쌍롤식 박판주조기의 위어 및 이를 이용한 탕면 불순물 제거 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판 주조법에서 메니스커스실드에 고정되어 용강의 유동을 제어하는 한 쌍의 위어 및 이를 이용한 탕면 불순물을 제거하는 방법에 관한 것으로, 상기 위어 하단 양측에 에지댐 방향으로 하향 경사진 돌출부가 연장 형성되어 용탕 표면에서의 상기 위어와 에지댐과의 거리(D1)가 25 ~ 60 mm 로 유지되는 것을 특징으로 하는 위어 및 이를 이용한 탕면 불순물 제거 방법을 제공하며, 위어와 에지댐과의 거리(D1)를 일정 간격으로 조정하여 주조롤과 위어 사이의 용강의 원활한 흐름을 유지함으로써 산화성 개재물인 스컴 배출이 용이하여 주편내 혼입을 방지할 수 있고, 삼중점에서의 스컬 생성이 억제되므로 주편 에지부의 품질 저하를 방지할 수 있다.

메니스커스실드, 위어, 스컴, 스컬, 삼중점

Description

쌍롤식 박판주조기의 위어 및 이를 이용한 탕면 불순물 제거 방법{WEIR OF TWIN ROL STRIP CASTING MACHINE AND METHOD REMOVING IMPURITIES BY USING THAT WEIR}

본 발명은 쌍롤식 박판 주조법에서 메니스커스실드에 고정되어 용강의 유동을 제어하는 한 쌍의 위어 및 이를 이용한 탕면 불순물을 제거하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탕면에서의 용강흐름을 원활하게 조절하여 산화성 개재물이 주편내로 혼입되는 것을 최소화하고, 3중점 부근에서 스컬 성장을 억제하도록 개선한 위어 및 이를 이용한 탕면 불순물을 제거하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 스트립 캐스팅 장치는 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 용강을 공급하여 그 용강으로부터 직접 수mm 두께의 박판제품을 연속적으로 제조하는 설비를 말한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스트립 캐스팅 장치를 통한 박판 제품은 냉각수에 의해 냉각되면서 회전하는 한 쌍의 주조롤(1)과, 이들의 측면을 밀봉하는 에지댐(7)에 의해 형성된 용강풀로 용강이 공급된 후 주조롤 표면과 접촉 응고되면서 얇은 응고셀(17)을 형성하게 되고, 이 응고셀들이 최근접점에서 합체되어 일정한 두께의 주편(18)으로 되어 연속주조되는 형태로 생산되게 된다.

이때, 용강풀 상부에는 대기와의 접촉에 의해 용강이 산화되는 것을 방지하기 위해 외부 공기를 차단해주는 메니스커스실드(5)가 형성되고, 이 장치에 설치된 가스노즐(14)을 통해 용강 표면으로 불활성 가스를 공급해줌으로써 탕면이 불활성 분위기로 유지되도록 한다. 또한, 침지노즐(15, SEN)에서 토출된 용강의 운동량은 상당히 커서 탕면 유동을 야기시킬 수 있기 때문에 용강의 유동 제어를 목적으로 메니스커스실드(5)에 고정된 한 쌍의 위어(20)가 설치되어 있다.

이와 같이 침지노즐(15, SEN)의 토출구(16)를 통해 용강풀로 공급된 용강중에는 개재물이 함유되어 있고, 100% 실링(sealing)을 확보하기는 어렵기 때문에 부분적으로 산화물이 탕면에서 발생하게 된다. 이러한 산화성 개재물들은 용강보다 비중이 작기 때문에 용강풀 표면으로 부상하게 되고, 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 주조가 진행됨에 따라 탕면의 용강흐름이 원활하지 못하게 되면 탕면은 곧 산화성 개재물인 스컴(30, scum)으로 뒤덮이게 된다.

한편, 도 4(a)는 쌍롤식 박판주조기에서 주조중 용탕풀 탕면에서 정상적인 용강의 흐름을 도시한 평면도, 도 4(b)는 쌍롤식 박판주조기에서 주조중 용탕풀 탕면에서 정체지역을 유발시키는 용강흐름을 도시한 평면도인데, 이는 턴디쉬(3)가 설치되는 상부에서 하부로 바라본 것으로, 도 4(a)의 경우, 침지노즐(15)을 통해 위어(20)와 주조롤(1) 사이로 공급된 용강은 표면으로 부상하여 에지댐(7) 쪽으로 균일하게 흘러가서 위어(20)와 위어(20) 사이로 흘러 들어가게 된다. 그러나, 도 4(b)의 경우, 스컴 및 용강흐름을 제어하기 위해서 위어(20)가 설치되어 있지만, 주조가 진행될수록 에지댐(7) 내화물의 마모가 발생하여 에지댐(7)이 점점 침지노 즐(15) 쪽으로 밀려 들어오게 되어 위어(20)와 에지댐(7) 사이의 거리(D1)가 점점 좁아지게 됨에 의해 위어(20)와 주조롤(1) 사이로 흘러나오는 용강의 흐름은 원활하게 되지 못하며, 이에 따라 탕면의 흐름은 영역 A와 영역 B에서 용강흐름이 충돌을 일으키거나 분리가 일어나게 되고, 또한, 주조롤(1), 에지댐(7), 용강이 동시에 만나는 3중점 부근에는 스컬(40, skull)이 성장하여 주편 품질 및 주조 안정성에 악영향을 미치게 되는 심각한 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 위어 하단 측면의 형상 변경을 통해 탕면에서의 용강흐름이 원활하도록 조절함으로써 산화성 개재물이 주편내로 혼입되는 것을 최소화하고, 3중점 부근에서 스컬 성장을 억제하도록 개선한 위어 및 이를 이용한 탕면 불순물을 제거하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 쌍롤식 박판 주조법에서 메니스커스실드에 고정되어 용강의 유동을 제어하는 한 쌍의 위어에 있어서, 상기 위어 하단 양측에 에지댐 방향으로 하향 경사진 돌출부가 연장 형성되어 용탕 표면에서의 상기 위어와 에지댐과의 거리(D1)가 25 ~ 60 mm 로 유지되는 것을 특징으로 하는 위어를 제공한다.

이 때, 상기 위어의 돌출부는 하부에 H1의 높이를 갖는 수직부와, 상기 수직부의 상측에 위치한 H2의 높이를 갖는 경사부로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 수직부의 높이(H1)은 15 ~ 35 mm인 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 경사부의 높이(H2)는 20 ~ 40 mm인 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 위어의 돌출부의 길이(L)는 50 ~ 80 mm인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 쌍롤식 박판 주조법에서 제1항 내지 제5항중 어느 한 항의 위어를 이용하여 탕면 불순물을 제거하는 방법에 있어서, 주조롤과 접촉되는 에지댐판의 마모 상태를 관측하는 단계와; 상기 마모에 따라 용탕풀 쪽으로 밀려 들어온 에지댐과 위어의 용탕표면에서의 거리(D1)를 측정하는 단계와; 상기 측정된 거리(D1)가 25 mm 미만인 경우에는 상기 위어를 하향 침지시켜 상기 거리(D1)를 25 ~ 60 mm로 유지시키는 단계로 이루어지는 탕면 불순물을 제거하는 방법을 제공한다.

상술한 구성에 의하여 본 발명은 위어와 에지댐과의 거리(D1)를 일정 간격으로 조정하여 주조롤과 위어 사이의 용강의 원활한 흐름을 유지함으로써 산화성 개재물인 스컴 배출이 용이해져 주편내 혼입을 방지할 수 있고, 삼중점에서의 스컬 생성이 억제되므로 주편 에지부의 품질 저하를 방지할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 위어의 구성을 나타낸 측면도, 도 6은 본 발명에 의한 위어의 부분 확대도, 도 7은 본 발명에 따른 탕면 스컴 배출 상황을 도시한 사진, 도 8은 본 발명의 탕면 불순물 제거 방법의 플로우 차트이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 쌍롤식 박판 주조법에서 메니스커스실드에 고정되어 용강의 유동을 제어하는 위어(20) 하단의 양측에 에지댐(7) 방향으로 하향 경사진 돌출부(50)가 연장되어 형성된다. 이처럼 용강의 흐름을 제어하기 위한 위어(20)에 돌출부(50)를 형성함으로써, 주조가 진행될수록 에지댐(7) 내화물의 마모가 발생하여 에지댐(7)이 점점 침지노즐(15) 쪽으로 밀려 들어올 때, D1을 용강흐름이 원활한 적당한 거리로 유지시킴으로써 스컴을 용이하게 배출하고 3중점 부근에 스컬(40) 성장을 억제할 수 있다.

이 때, 용탕 표면에서의 위어(20)와 에지댐과의 거리(D1)는 25 ~ 60 mm 로 유지되는 것이 바람직한데, D1이 25 mm 미만이면 용강흐름이 정체되어 스컴 배출이 억제되고 삼중점 부근에서 스컬이 과도하게 성장하며, D1이 60 mm를 초과하면 탕면 스컴이 주조롤(1)과 위어(20) 사이 공간으로 역유입되어 탕면 표면이 스컬로 뒤덮히기 때문이다. 다만, 보다 용강흐름을 원활히 하여 탕면 불순물 제거 효율을 높이기 위해서는 D1은 30 ~50 mm로 유지되는 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 위어(20)의 돌출부(50)는 하부에 H1의 높이를 갖는 수직부가 형성되고, 상기 수직부의 상측에는 H2의 높이를 갖는 경사부로 이루어지는데, 이는 주조초기에는 수직으로 형성된 H1의 범위에서 용강높이가 유지되다가, 주조진행중에 에지댐(7) 내화물의 마모가 발생함에 따라 D1이 점점 좁아질 때, 그 거리의 좁아진 정도에 따라 위어(20)를 용강속으로 침적하여 용강 높이가 에지댐(7) 방향으로 하향 경사진 H2 범위에 이르도록 위치시킴으로써 D1을 용강흐름이 원활한 25 ~ 60 mm 의 범위를 유지하도록 조정할 수 있다.

이 때, 상기 수직부의 높이(H1)는 15 ~ 35 mm인 것이 바람직한데, 용강흐름이 원활하도록 유지하기 위해서는 주조초기의 최초침지깊이가 적어도 15 mm를 유지해야 하고, H1이 35 mm를 초과하여 과도하게 되면 침지된 위어(20)와 주조롤(1)과의 수평 간격이 짧아져서 탕면 스컴이 주조롤(1) 쪽으로 혼입되어 주편 품질에 결함이 발생하기 때문이다.

또한, 위어(20)의 돌출부의 길이(L)는 50 ~ 80 mm인 것이 바람직한데, L이 50 mm 미만인 경우에는 에지댐 내화물의 마모에 따른 용강흐름이 원활한 거리(D1) 범위를 확보하기 곤란하고, L이 80 mm를 초과하여 돌출부가 너무 길게 연장된 경우에는 위어 하단부의 내구성이 약화되기 때문이다.

그리고, 상기 경사부의 수직 높이(H2)는 20 ~ 40 mm인 것이 바람직한데, H2가 20 mm 미만인 경우에는 경사면의 기울기가 작기 때문에 주조진행중 D1이 좁아짐에 따라 돌출부(50)를 구비한 위어(20)를 정밀하게 조금씩 침지시켜야 하는데 이러한 정밀 제어는 곤란하며, H2가 40 mm를 초과하는 경우에는 에지댐 내화물의 마모에 따른 최적의 D1 거리를 유지하기 위해서 과도한 깊이로 위어를 침적시켜야 하기 때문에 주조롤(1)과의 간섭이 발생하거나, 주조롤(1)과의 수평거리가 짧아져 탕면 스컴이 주조롤(1) 쪽으로 혼입될 수 있기 때문이다.

이하, 상기 구성을 갖는 위어를 이용하여 탕면 불순물을 제거하는 방법에 관하여 상세히 설명한다.

용탕 표면(100)에서의 위어(20)와 에지댐(7)과의 거리(D1)는 주조롤과 접촉되는 에지댐판의 마모 상태에 따라 달라지기 때문에, 주조초기에 D1을 25 ~ 60 mm의 범위로 설정한 후 주조진행중에 상시 에지댐판의 마모 상태를 면밀히 관측한다(S1 단계).

상기 에지댐판의 마모에 따라 에지댐이 용탕풀 쪽으로 밀려 들어오게 되면 용탕표면(100)에서의 위어(20)와 에지댐(7)간의 거리(D1)를 측정한다(S2 단계). 상기 측정결과, D1이 25 ~ 60 mm의 범위인 경우에는 정상적인 용강흐름이 유지되므로 별도의 위어 조작이 필요없게 된다. 다만, 불순물 제거 효율을 높이기 위한 보다 바람직한 범위인 30 ~ 50 mm를 유지하기 위해 위어를 용강속으로 침적시킬 수는 있다.

그러나, 주조진행중 주조롤(1)과 접촉되는 상기 에지댐판의 마모에 따라 에지댐이 용탕풀 쪽으로 밀려 들어와 D1이 좁아져 25 mm보다 짧아진 경우에는 상기 돌출부(50)가 형성된 위어(20)를 D1이 25 ~ 60 mm의 범위, 더욱 바람직하게는 30 ~50 mm의 범위가 유지되도록 용강속으로 침적시켜 용강흐름을 원활하게 하여 탕면 스컴을 위어와 위어 사이로 배출하고, 삼중점 부근의 스컬 성장을 억제할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

[실시예]

아래의 공통조건하에서 쌍롤식 박판조조장치를 이용하여 박판을 제조하였다.

대상 강종 : 스테인레스강(STS 304),

주조 속도 : 50m / min

박판 사이즈 : 두께 2.86 mm × 폭 1340 mm

롤 직경 : 1250 mm, 롤 폭 : 1340 mm

H1 : 23 mm, H2 : 25 mm, L : 53 mm

상기 공통 조건하에서 D1의 거리에 따른 비교예, 발명예의 실시결과를 표 1에 나타내었고, 발명예2에 따른 탕면 스컴 배출 상황은 도 7 사진에서 확인할 수 있다.

[표 1]

표 1의 실시결과에서 확인할 수 있듯이, 비교예1처럼 위어 하단부에 돌출부가 형성되지 않았을 때, 다른 구성요소에 의한 불순물 제거 처리가 없는 경우에는 주조진행중 에지댐판 마모에 따라 D1은 25 mm 미만으로 계속 좁아져서 용강흐름은 정체되어 탕면스컴 배출 및 삼중점에서의 스컬성장 억제가 매우 불량함을 알 수 있다. 또한, 비교예2 및 비교예3과 같이, 돌출부는 형성되어 있으나, D1을 25 ~ 60 mm 범위로 유지하지 않는 경우에는 탕면스컴 배출 및 스컬성장 억제가 불량하였다.

그러나, D1이 25 ~ 60 mm 범위로 유지되는 발명예1 내지 발명예3의 경우에는 용강흐름이 정체되지 않고 원활히 이동함에 따라서 탕면스컴 배출 및 스컬성장 억제가 양호하였다. 특히, 발명예2의 경우에는 탕면스컴 배출 및 스컬성장 억제가 매우 양호하였는 바, 도 7 사진에 나타난 바와 같이, 주조초기에는 에지댐 마모량이 적은 상태이기 때문에 위어가 얼마 침지되지 않아 위어 경사부(70)를 확인할 수 있고, 주조가 진행됨에 따라서 중기, 말기로 갈수록 에지댐 마모량이 증가하므로 용강흐름이 정체되지 않도록 하기 위해 용탕 표면(100)에서의 위어와 에지댐간의 거리(D1)을 일정범위로 유지시켜주기 위해 위어를 용강중에 점점 더 깊이 침적시키게 되며, 결국, 주조 초기부터 말기까지 탕면 스컴이 주조롤 쪽으로 혼입되지 않고 원활하게 배출되고, 삼중점 부근에서 스컬 성장이 없는 것을 확인할 수 있다.

도 1은 쌍롤식 박판주조 공정의 개략도.

도 2는 쌍롤식 박판주조기의 개략도.

도 3은 종래의 쌍롤식 박판주조중 탕면 스컴 상태를 도시한 개략도.

도 4는 쌍롤식 박판주조기에서 주조중 용탕풀 탕면에서의 용강흐름을 도시한 평면도로서, (a)는 용탕풀 탕면에서 정체지역을 유발시키지 않는 용강흐름을 도시한 평면도, (b)는 용탕풀 탕면에서 정체지역을 유발시킨 용강흐름을 도시한 평면도.

도 5는 본 발명에 의한 위어의 구성을 나타낸 측면도.

도 6은 본 발명에 의한 위어의 부분 확대도.

도 7은 본 발명에 따른 탕면 스컴 배출 상황을 도시한 사진.

도 8은 본 발명의 탕면 불순물 제거 방법의 플로우 차트.

*도면의 주요부호에 관한 설명*

1. 주조롤 2. 래들

3. 턴디쉬 4. 침지노즐

5. 메니스커스 쉴드 6. 브러쉬롤

7. 에지댐 8. 주편

9. 핀치롤 10. 수냉장치

11. 권취코일 12. 열간압연기

13. 로드셀 14. 가스노즐

15. 침지노즐(SEN) 16. 토출구

17. 응고셀 18. 주편

20. 위어 30. 스컴(scum)

40. 스컬(skull) 50. 돌출부

60. 수직부 70. 경사부

100. 용탕 표면

Claims (6)

1. 쌍롤식 박판 주조법에서 메니스커스실드에 고정되어 용강의 유동을 제어하는 한 쌍의 위어에 있어서,

   상기 위어 하단 양측에 에지댐 방향으로 하향 경사진 돌출부가 연장 형성되어 용탕 표면에서의 상기 위어와 에지댐과의 거리(D1)가 25 ~ 60 mm 로 유지되는 것을 특징으로 하는 위어.
2. 제1항에 있어서,

   상기 위어의 돌출부는 하부에 H1의 높이를 갖는 수직부와, 상기 수직부의 상측에 위치한 H2의 높이를 갖는 경사부로 이루어진 것을 특징으로 하는 위어.
3. 제2항에 있어서,

   상기 수직부의 높이(H1)은 15 ~ 35 mm인 것을 특징으로 하는 위어.
4. 제2항에 있어서,

   상기 경사부의 높이(H2)는 20 ~ 40 mm인 것을 특징으로 하는 위어.
5. 제1항에 있어서,

   상기 위어의 돌출부의 길이(L)는 50 ~ 80 mm인 것을 특징으로 하는 위어.
6. 쌍롤식 박판 주조법에서 제1항 내지 제5항중 어느 한 항의 위어를 이용하여 탕면 불순물을 제거하는 방법에 있어서,

   주조롤과 접촉되는 에지댐판의 마모 상태를 관측하는 단계와;

   상기 마모에 따라 용탕풀 쪽으로 밀려 들어온 에지댐과 위어의 용탕표면에서의 거리(D1)를 측정하는 단계와;

   상기 측정된 거리(D1)가 25 mm 미만인 경우에는 상기 위어를 하향 침지시켜 상기 거리(D1)를 25 ~ 60 mm로 유지시키는 단계로 이루어지는 탕면 불순물을 제거하는 방법.

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