KR20110010968A - 냉연강판의 선영성을 향상시키기 위한 쌍롤식 박판주조장치의 주조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판주조장치에 의한 주조시 냉연강판의 선영성을 향상시키는 방법으로서, 쌍롤식 박판주조 공정에서 용탕과 산소의 산화반응을 차단하기 위하여 불활성의 분위기 가스를 공급하는 쌍롤식 박판 주조장치의 주조방법에 있어서, 상기 불활성의 분위기 가스는 질소가스에 비용해성 가스를 혼입하여 비용해성 가스의 혼합부피비가 5%이하인 것을 특징으로 하는 냉연강판의 선영성을 향상시키는 쌍롤식 박판주조장치의 주조방법을 제공하는데, 특히 비용해성 가스는 Ar인 것을 특징으로 하여,

주조롤의 조도산과 조도롤에서의 응고능 차이를 최소화하여 조도산과 조도골에서의 결정립 크기 등 미세조직의 차이를 균일화함으로써, 응고조직의 균일화에 의하여 냉연강판의 결정립 차이에 의하여 발생할 수 있는 표면 요철을 감소시켜 선영성을 향상시키는 효과가 있다.

선영성, DOI, 비용해성 가스, 불활성가스

Description

냉연강판의 선영성을 향상시키기 위한 쌍롤식 박판주조장치의 주조방법{CASTING METHOD FOR IMPROVING DISTINCTNESS OF COLD STEEL PLATE WITH TWIN ROLL}

본 발명은 용탕으로부터 직접 박판을 제조하는 쌍롤형 박판주조장치에 의한 주조방법에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 쌍롤형 박판주조장치에서 분위기가스를 제어하여 냉연강판의 표면 조도가 우수한 강판을 제조하는 주조방법에 관한 것이다.

일반적으로 스트립캐스팅 방법은 일반 연주법에서의 열간압연 공정을 완전히 생략하고, 턴디쉬(3) 용강으로부터 노즐을 통하여 회전하는 한 쌍의 주조롤(1) 사이로 용강을 주입하여 직접 1.5~4 mm 두께의 판재를 주조하는 새로운 공정으로 공정단축에 의한 생산비용의 절감뿐만 아니라 급속응고에 의한 품질향상이 가능하므로 철강공정에서 집중적으로 연구되어 왔다.

스트립캐스팅 공정은 도 1에 도시된 바와 같다. 주요한 설비로는 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 주조롤(1)과 상기 주조롤(1)의 측면을 막아서 용탕풀을 형성하는 에지댐(7)과 턴디쉬(3)로부터 주조롤 사이로 용강을 주입하는 침지노즐(4) 및 용탕면의 분위기를 불활성 분위기로 유지하는 메니스커스 실드(5)가 있다.

메니스커스 실드(5) 내에서 분위기 가스는 불활성 분위기 가스의 공급에 의해 용탕과 산소의 산화반응을 차단하여 용탕의 산화에 의해 형성되는 스컴 생성을 억제하고, 질소가스를 공급해야 미세크랙을 감소시킬 수가 있었다. 질소가스를 사용하는 경우에는 주편 에지부에 미응고 현상이 발생하는데, 이러한 주편 에지부의 미응고가 발생되면 Ar가스를 질소가스에 혼입하여 전체적인 응고능을 떨어뜨려 에지부 응고를 견실하게 하였다. 이 때, Ar가스의 혼합비는 10~30%정도인데, 에지 미응고가 심할수록 Ar 혼합비를 증가시킨다. 또한, 주조되는 스트립의 크라운 형상이 큰 경우에도 주조 속도를 감소시켜 스트립 형상을 개선할 목적으로 Ar 혼합비를 증가시켜 사용하기도 하였다.

불활성 가스로는 주로 질소가스를 사용하는데, 질소가스는 용강에 용해되기 때문에, 초기 응고중에 가스갭(23)이 발생하면, 발생된 가스갭(23) 내부의 질소가스가 용강중으로 용해되어 가스갭의 간격이 감소하게 되어 응고능과 흡열량이 증가하게 된다. 응고능과 흡열량이 증가하게 되면 주조롤의 조도산과 조도골에서의 결정립의 차이에 의해 요철이 발생하여 냉연강판에서의 선영성을 떨어뜨린다. 따라서, 응고능과 흡열량을 감소시켜야 하는 문제가 있었다.

종래방법에 의해 제조된 스트립은 산세, 냉연, 열처리, 스킨 패스(skin pass) 공정을 거친 후 냉연제품의 DOI(Distinctness Of Image)를 측정하였을 때, 측정된 DOI 값을 보면 압연방향의 DOI 값은 양호하나, 압연직각 방향의 DOI 값은 매우 낮은 값을 나타내었다. 여기에서 DOI를 선영성 지수라고 하는데, 광택도를 가 늠할 수 있다. 이는 선영성 측정기에 의해 측정되는데, DOI값은 입사하는 빛의 양과 정반사광 대비 반사각도가 ±0.3도 이내의 빛의 양에 대한 비로써 나타낸다.

이 때, 고선영성은 DOI값이 0.9이상인 경우를 말하는데, 산란광이 전혀 없을 때에는 이론적으로 1.0의 DOI값을 가지게 된다. 낮은 DOI값은 실제 형상이 선명하게 비치지 않아서 고객사의 불만요인이 되기 쉬우므로 문제가 되었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 메니스커스 실드 내부에 가스 공급관을 설치하여 비용해성 가스인 Ar 가스를 5%이하로 혼합하여 주조롤의 조도산과 조도골에서의 응고능의 차이를 최소화하여 스트립의 선영성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 쌍롤식 박판주조 공정에서 용탕과 산소의 산화반응을 차단하기 위하여 불활성의 분위기 가스를 공급하는 쌍롤식 박판 주조장치의 주조방법에 있어서, 상기 불활성의 분위기 가스는 질소가스에 비용해성 가스를 혼입하여 비용해성 가스의 혼합부피비가 5%이하인 것을 특징으로 하는 냉연강판의 선영성을 향상시키는 쌍롤식 박판주조장치의 주조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 비용해성 가스는 Ar인 것을 특징으로 하는 냉연강판의 선영성을 향상시키는 쌍롤식 박판주조장치의 주조방법을 제공한다.

본 발명은 비용해성 가스의 혼합비를 부피비 5% 이하로 한정하여, 조도산과 조도롤에서의 응고능 차이를 최소화하여 조도산과 조도골에서의 결정립 크기 등 미세조직의 차이를 균일화함으로써, 응고조직의 균일화에 의하여 냉연제품에서 결정립 차이에 의하여 발생할 수 있는 표면 요철을 감소시켜 선영성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명은 한 쌍의 주조롤, 에지댐, 침지노즐 및 메니스커스 실드를 포함하여 구성되는 쌍롤식 박판주조장치로 스트립을 주조할 때, 메니스커스 실드(5)를 통해 불활성가스를 공급시 상기 메니스커스 실드(5) 내부에 가스 공급관(12)을 설치하여 비용해성 가스를 혼합한 불활성가스를 주입하여 선영성 지수인 DOI값이 0.5이상의 선영성이 우수한 냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이 때, 비용해성 가스인 Ar 가스의 혼합비는 5%이하로 적용한다.

그리고, 종래에는 크랙이 없는 양호한 스트립(8)을 제조하기 위해서 주조롤(1) 표면에 숏블라스팅 등에 의하여 깊이 20㎛ 이상의 심한 표면 요철을 형성하여야 하고, 용탕면을 완전히 덮을 수 있고 가스를 공급할 수 있는 메니스커스 실드(5)를 사용하여야 했는데, 이 때 분위기 가스는 질소 등의 용해성 가스를 사용 할 수 있으며, 용탕의 산화를 방지하기 위하여는 분위기 가스를 충분히 공급하여 산소농도를 0.1% 이하로 관리하여야 한다.

도 3은 메니스커스 실드 상세도인데, 메니스커스 실드(5)는 주조롤(1) 폭방향으로 주조롤(1)을 완전히 덮어야 하며, 주조롤(1)면과 에지댐(7)면에 세라믹 페이퍼나 울(wool) 등에 의하여 외부와 완벽하게 밀폐되어, 공기와 차단되어 가스 공급에 따라 분위기가 형성되도록 되어 있다. 그리고, 메니스커스 실드(5) 내부에 가스관(12)을 설치하여 균일하게 불활성 가스를 공급할 수 있도록 되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 Ar 비율에 따라 변화하는 선영성 지수의 비를 나타낸 그래프인데, DOI_C는 압연방향의 DOI값이고, DOI_L은 압연직각방향의 DOI 값이다. 또한, X축은 주조 조업에서 사용한 Ar 혼합비이고, Y축은 Ar 혼합비가 다른 주조 강판을 후공정을 진행하여 최종 냉연강판으로 제조한 이후 측정한 압연방향과 압연직각 방향 DOI 값의 비이다. 여기에서, Ar 혼합비가 높을수록 DOI값의 비가 감소하는 것을 알 수 있으며, DOI 값의 비를 증가시키기 위하여는 Ar 혼합비를 최소화하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있다.

일반적으로 고객의 불만이 없기 위해서는 DOI값이 50% 이상의 값이 되어야 하며, 이를 위해서는 최대 Ar 혼합비는 5% 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

도 4는 초기응고 모식도인데, 쌍롤형 박판 주조장치에서는 균일한 응고를 위하여 주조롤 표면에 깊이 10㎛ 이상의 요철이 형성되어 있는데, 이로 공급되어 주조되면 용강은 항상 주조롤의 조도산(21)에 먼저 접촉하게 되고, 주조롤 조도골(22)에서는 가스갭(23)이 발생하며 이러한 가스갭(23)은 분위기 가스로 채워지게 된다.

주조롤의 조도골(22)의 가스갭(23)은 열전달의 방해 역할을 하게 되는데, 용해성 가스를 사용하면 조도산(21)에서 먼저 급격한 응고가 일어나고, 이후 조도골(22)의 가스가 용강에 용해되면서 가스갭(23)이 줄어들고 조도골(22)에서도 응고가 진행되게 된다. 반면에 Ar과 같은 비용해성 가스를 혼합하여 사용하는 경우에는 가스의 용해속도가 줄어들게 되어 가스갭(23)이 용해성 가스에 비해 크기 때문에 가스갭(23)에서 열전달을 감소시켜 전반적인 응고능을 저하하는 효과를 가지게 된다.

따라서, Ar 가스를 증가시키는 경우 도 5와 같이 주조롤의 조도산(21)과 조 도골(22)의 응고능 차이가 심하게 되어, 주조롤의 조도산(21)에서 응고된 조직 즉, 스트립의 조도골의 조직은 매우 미세한 결정립을 보이는 반면, 스트립의 조도골은 조대한 결정립 조직을 보이게 되고, 이러한 결정립 차이에 의하여 냉연재에서 표면 요철을 발생하게 된다. 표면에 요철이 발생하면 DOI 측정시에 난반사를 유발하여 전반적인 DOI 값이 감소하게 된다. 따라서, DOI 값을 증가시키기 위해서는 조도산과 조도골의 응고능 차이를 최소화하여야 하며, 이를 위해서는 조도골에서의 가스갭을 신속히 제거하여야 하므로, 분위기 가스의 Ar 함량을 제한하여야 한다.

따라서, Ar과 같은 비용해성 가스의 농도를 5%이하로 제한하게 되는 것이다.

*도 1은 박판주조장치 상세도이고,

*도 2는 본 발명에 따른 Ar 비율에 따라 변화하는 선영성지수의 비를 나타낸 그래프이고,

*도 3은 메니스커스 실드 상세도이고,

*도 4는 초기응고 모식도이고,

*도 5는 조도산과 조도골에서의 미세조직이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1. 주조롤 2. 래들

3. 턴디쉬 4. 침지노즐

5. 메니스커스 실드 6. 브러쉬롤

7. 에지댐 8. 스트립

9. 핀치롤 10. 수냉장치

11. 권취코일 12. 가스공급관

20. 초기응고쉘 21. 주조롤의 조도산

22. 주조롤의 조도골 23. 가스갭

Claims (2)

1. 쌍롤식 박판주조 공정에서 용탕과 산소의 산화반응을 차단하기 위하여 불활성의 분위기 가스를 공급하는 쌍롤식 박판 주조장치의 주조방법에 있어서,

   상기 불활성의 분위기 가스는 질소가스에 비용해성 가스를 혼입하여 비용해성 가스의 혼합부피비가 5%이하인 것을 특징으로 하는 냉연강판의 선영성을 향상시키는 쌍롤식 박판주조장치의 주조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 비용해성 가스는 Ar인 것을 특징으로 하는 냉연강판의 선영성을 향상시키는 쌍롤식 박판주조장치의 주조방법.

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