KR20120060560A - 주편의 연속 주조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주편의 중심부 결함 발생을 방지하는 주편의 연속 주조방법 및 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명의 일실시예에 따른 주편의 연속 주조방법은 폭이 넓은 슬라브 형상의 주편을 연속으로 주조하는 방법으로서, 몰드에서 1차 냉각된 주편이 복수의 롤에 의해 안내되면서 압하되는 동안 상기 롤 사이에 배치된 노즐에서 분사되는 냉각수에 의해 2차 냉각이 이루어지는 과정을 포함하고, 상기 2차 냉각 과정 동안 주편의 폭방향에 대하여 주편의 중앙부와 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량을 다르게 제어하여 주편 내부의 미응고층이 양쪽 가장자리부보다 중앙부가 두껍게 유지되도록 하고, 상기 2차 냉각 과정 동안 상기 복수의 롤에 의해 주편의 중앙부 응고층이 주편의 양쪽 가장자리부 응고층보다 나중에 압하되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

주편의 연속 주조방법 및 장치{Continuous Casting Method and Continuous Casting Apparatus}

본 발명은 주편의 연속 주조방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주편의 중심부 결함 발생을 방지하는 주편의 연속 주조방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조 장치는 몰드에 용강을 주입하고, 몰드 내에서 응고된 용강을 연속적으로 몰드의 하측으로 인발하여 슬라브, 블룸 및 빌렛 등과 같은 다양한 형상의 주편을 제조하는 장치이다.

도 1은 일반적인 연속 주조공정 및 장치의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 연속주조공정은 용강이 턴디시(10)에서 수냉식 동제 몰드(20)로 공급되어 1차로 응고층이 형성된 후(1차 냉각), 복수의 롤(31)로 구성된 복수의 세그먼트(30)를 통과하면서 롤(31)간에 설치된 노즐(33)에서 분사되는 냉각수에 의해 2차로 응고가 진행되어 완전히 응고되는 과정(2차 냉각)이며, 응고된 주편(50)은 세그먼트(30) 말단부에서 절단기(40)에 의해 일정한 길이로 절단된다.

주편(50)은 몰드(20)에서 초기응고가 시작되어 세그먼트(30) 말단부로 이동하면서 2차 냉각되어 절단기(40)에 도달하기 전에 완전하게 응고된다. 일반적으로 비교적 폭이 넓은 슬라브 형상의 주편(50)은 폭방향으로 응고가 완료되는 지점이 다르며 주로 주편(50)의 양쪽 가장자리로부터 250mm 떨어진 지점에서 응고가 가장 느린 것으로 알려져 있다.

도 2는 일반적인 연속 주조공정 시 2차 냉각 초기 및 중기의 주편 단면 형상으로서, 응고가 진행되고 있는 주편(50)은 도 2와 같이 미응층(51)이 주편(50)의 폭방향으로 중앙부는 얇고 양측 가장자리에서 두껍게 형성된다. 이러한 주편(50)을 평평한 롤(평롤)을 가진 세그먼트(30)를 이용하여 경압하(soft reduction) 혹은 중압하(heavy reduction)하게 되면, 미응고층(51) 두께가 얇은 폭 중앙부의 응고층(52)이 롤(31)에 먼저 맞닿으면서 압하 저항으로 작용하는 고상층이 넓어지고, 이에 따라 중심부(주편의 상하 두께를 기준으로 중심)의 압하 효율이 점점 떨어지다가 결국, 마지막에 압착되어야 하는 주편 양쪽 가장자리의 미응고층(51)은 완전하게 압착되지 못하고, 중심편석 또는 공극 등의 품질결함을 유발시킨다.

그래서, 최근에는 주편의 폭방향 가장자리부 영역에서 중심편석 또는 공극과 같은 결함이 발생하는 것을 억제하기 위하여 다양한 방법이 제안되어 실시되고 있다.

예를 들면, 강의 탄소함량에 따라 연주 슬래브에서 발생하는 응고지연부와 중앙부(주편의 폭방향 기준) 사이의 주조방향 길이편차를 정량화하여 최적의 경압하 또는 중압하 기술을 적용하는 방법이 있다. 하지만, 경압하를 이용한 방법은 미응고층의 두께편차가 큰 주편에서는 큰 효과를 발휘하기 어렵다. 그리고, 중압하를 이용한 방법은 주편의 양 단변부가 완전 응고층을 포함하고 있기 때문에 상당한 압하력을 필요로 하고, 이에 따라 주편의 표면에서 폭퍼짐이 나타나서 품질결함을 줄이는 효용성이 떨어지는 단점이 있다.

다른 방법으로는 폭방향으로 나타나는 미응고층 두께 불균일을 해소하기 위해, 미응고부를 포함하는 주편을 벌징(bulging)시킨 후에, 한 쌍으로 구비되는 압하롤 중 하부롤을 주편의 아래쪽 패스라인보다도 돌출시켜 압하하는 방법이 있다. 하지만, 이러한 방법은 응고완료점 위치가 한 쌍의 압하롤과 동일하여야 효과적인 압하가 이루어지지만, 일반적으로 응고완료점은 강의 조성 및 주조조건에 의해 변하기 때문에 항상 일정한 위치에 놓이도록 조절하는 것은 매우 어려운 문제점이 있고, 압하를 하더라도 앞서 설명한 것과 같이, 중심부의 응고층이 먼저 맞닿아 압하저항이 증가하면 양쪽 가장자리부에서는 압하효율이 저하되는 문제점이 있다.

또 다른 방법으로는 주편의 표면응고속도를 균일화하여 주편 양단에서 나타나는 미응고층 두께 불균일을 해소하기 위해 2차 냉각수량을 적절히 조절하여 미응고층의 두께가 균일하게 유지되도록 하는 방법이다. 하지만, 이러한 방법을 이용하여 균일한 두께의 미응고층을 가진 주편을 압하한다 하더라도 완전응고층을 포함하고 있는 양쪽 가장자리부에서는 중심부 압하효율이 폭 중앙부보다 낮기 때문에 완전히 압착되지 않는 미응고층이 필연적으로 잔존한다. 따라서, 이러한 방법도 주편의 양 가장자리에서 발생하는 품질결함을 저감시키는 것에 한계가 있다.

본 발명은 주편의 중심부에 발생하는 중심 편석 및 공극과 같은 결함을 억제하는 주편의 연속 주조방법 및 장치를 제공한다.

특히, 본 발명은 주편이 2차 냉각되는 동안 분사되는 냉각수의 분사량이 주편의 폭방향으로 중앙부 영역과 양쪽 가장자리부 영역에서 서로 다르게 하여 주편의 중심부에 존재하는 미응고층의 두께가 양쪽 가장자리부 영역보다 중앙부 영역에서 두껍게 존재하도록 하는 주편의 연속 주조방법을 제공한다.

그리고, 본 발명은 2차 냉각 초기 및 중기에는 응고가 완료된 양쪽 가장자리부에서의 압하효율을 높이고, 2차 냉각 말기에 주편의 폭방향 중앙부 영역 압하량이 양쪽 가장자리부 영역보다 많게 하여 폭방향 중앙부에 잔존하는 미응고층을 완전 압착시키도록 하는 주편의 연속 주조방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 주편의 연속 주조방법은 폭이 넓은 슬라브 형상의 주편을 연속으로 주조하는 방법으로서, 몰드에서 1차 냉각된 주편이 복수의 롤에 의해 안내되면서 압하되는 동안 상기 롤 사이에 배치된 노즐에서 분사되는 냉각수에 의해 2차 냉각이 이루어지는 과정을 포함하고, 상기 2차 냉각 과정 동안 주편의 폭방향에 대하여 주편의 중앙부와 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량을 다르게 제어하여 주편 내부의 미응고층이 양쪽 가장자리부보다 중앙부가 두껍게 유지되도록 하고, 상기 2차 냉각 과정 동안 상기 복수의 롤에 의해 주편의 중앙부 응고층이 주편의 양쪽 가장자리부 응고층보다 나중에 압하되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 2차 냉각 과정 동안 주편의 폭방향으로 양쪽 가장자리부에서 분사되는 냉각수의 분사량이 중앙부에 분사되는 냉각수의 분사량보다 많도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 2차 냉각 과정 동안 주편의 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량은 주편의 중앙부에 분사량보다 1.3 ~ 2배가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 2차 냉각 과정 초기 및 중기에는 주편의 폭방향으로 중앙부의 직경과 양쪽 가장자리부의 직경이 같은 롤에 의해 주편의 압하가 이루어지고, 상기 2차 냉각 과정 말기에는 주편의 폭방향으로 중앙부의 직경이 양쪽 가장자리부의 직경보다 큰 롤에 의해 주편의 압하가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 2차 냉각 과정 말기에는 롤의 길이방향으로 중앙부 300 ~ 640mm 영역이 다른 영역보다 돌출된 형상을 갖는 롤에 의해 주편의 압하가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 몰드에서 1차 냉각이 이루어지는 동안 상기 몰드 내부의 용강은 전자기 교반 수단에 의해 교반이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 주편의 연속 주조장치는 폭이 넓은 슬라브 형상의 주편을 연속으로 주조하는 장치로서, 용강을 1차 냉각시키는 몰드와; 몰드에서 인발된 주편을 가이드하면서 압하시키는 동시에 주편에 냉각수를 분사하여 주편을 2차 냉각시키는 복수의 세그먼트를 포함하고, 상기 복수의 세그먼트는 주편의 폭방향으로 중앙부의 직경과 양쪽 가장자리부의 직경이 같은 복수의 평롤로 구성되어 주조 방향을 따라 2차 냉각 초기 및 중기 영역에 배치되는 제 1 세그먼트와; 주편의 폭방향으로 중앙부의 직경이 양쪽 가장자리부의 직경보다 큰 컨벡스롤을 포함하여 2차 냉각 말기 영역에 배치되는 제 2 세그먼트를 포함한다.

상기 제 2 세그먼트는 주편의 폭방향으로 3분할된 복수의 롤을 포함하고, 상기 3분할된 복수의 롤 중 중앙에 배치되는 롤은 상기 컨벡스롤인 것을 특징으로 한다.

상기 컨벡스롤은 세그먼트의 전체 길이방향을 기준으로 중앙부 300 ~ 640mm 영역에 다른 영역보다 돌출된 돌출부를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 컨벡스롤의 돌출부는 다른 영역보다 2 ~ 5mm 돌출되는 것을 특징으로 한다.

상기 몰드에는 상기 몰드 내부의 용강을 교반시키는 전자기 교반 수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 주편의 2차 냉각시 주편의 영역별로 냉각수량을 조절하고, 주편의 냉각 시기별로 압하하는 세그먼트의 롤 형상을 다르게 하여 주편의 양쪽 가장자리부에서 중심 편석 및 공극과 같은 품질결함이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 주편의 연속 주조시 주편이 2차 냉각되는 구간에서 주편의 폭방향으로 중앙부와 가장자리부의 냉각수량을 제어하여 주편의 폭방향으로 나타나는 미응고층의 두께가 양쪽 가장자리부보다 중앙부에서 더 두껍게 형성되도록 할 수 있다.

그리고, 2차 냉각 초기 및 중기영역에 평롤을 포함하는 세그먼트를 배치하고, 2차 냉각 말기영역에 돌출부가 형성된 컨벡스롤을 포함하는 세그먼트를 배치하여 주편을 압하함으로써, 2차 냉각 초기 및 중기에는 주편의 양쪽 가장자리부 응고층이 중앙부보다 먼저 압착되도록 하여 응고가 완료된 양쪽 가장자리부에서의 압하효율을 높일 수 있다. 또한, 2차 냉각 말기에는 중앙부에 잔존하는 미응고층을 컨벡스롤로 완전 압착시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 연속 주조공정 및 장치의 개략도이고,
도 2는 일반적인 연속 주조공정시 2차 냉각 초기 및 중기의 주편 단면 형상이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주편의 연속 주조장치의 개략도이고,
도 4는 본 발명에 따른 주편의 연속 주조공정시 2차 냉각 초기 및 중기의 주편 단면 형상이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 주편의 연속 주조장치에서 복수의 컨벡스롤이 적용된 세그먼트를 보여주는 개략적인 평면도이고,
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 2차 냉각 과정 초기 및 중기에 주편을 압하하는 모식도이며,
도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 2차 냉각 과정 말기에 주편을 압하하는 모식도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주편의 연속 주조장치의 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 주편의 연속 주조공정시 2차 냉각 초기 및 중기의 주편 단면 형상이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 주편의 연속 주조장치에서 복수의 컨벡스롤이 적용된 세그먼트를 보여주는 개략적인 평면도이다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 연속 주조방법을 구현하기 위한 연속 주조장치를 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 연속 주조장치는 크게 용강을 1차 냉각시키는 몰드(20)와; 몰드(20)에서 인발된 주편(50)을 가이드하면서 압하시키는 동시에 주편(50)에 냉각수를 분사하여 주편(50)을 2차 냉각시키는 복수의 세그먼트(100,200)를 포함한다.

몰드(20)는 액상의 용강을 1차로 냉각시켜 직사각형 형상의 주편(50)으로 연속 주조하기 위한 수단으로서, 한 쌍의 장변과 한 쌍의 단변을 갖고, 내부에는 수평 단면이 직사각형인 공간을 형성한다.

이때 몰드(20)의 내부 또는 외부에는 몰드(20) 내부에 수용되는 용강을 교반시키는 교반수단이 구비된다. 상기 교반수단은 다양한 수단이 적용될 수 있지만 본 실시예에서는 전자기 교반 수단(Electro Magnetic Rotation Stirrer; EMRS)(300)으로 구현하였다. 그래서 상기 전자기 교반 수단(300)에 의해 주조 중 몰드(20) 내부의 용강을 교반함에 따라 몰드(20) 내 주편(50)의 초기 응고층(52)을 균일하게 유지할 수 있다. 부연하자면, 몰드(20)에서 전자기 교반 수단(300)을 이용하여 용강을 교반시킴에 따라 침지노즐에서 나오는 고온의 토출류가 단변부로 집중되는 것을 방지하고, 이에 따라 몰드(20) 내 용강의 온도를 균일화시키고, 가장자리부 응고층(52)의 두께가 중앙부 응고층(52)의 두께에 비해 감소하는 것을 방지한다.

세그먼트(100,200)는 몰드(20)에서 인발되는 주편(50)을 가이드하면서 압하시키는 동시에 냉각수를 분사하여 주편(50)을 2차 냉각시키는 수단으로서, 대략 10 ~ 14개의 세그먼트(100,200)가 몰드(20)로부터 순차적으로 배치된다. 이때 세그먼트(100,200)는 몰드(20)에서 멀어지는 순서대로 세그먼트1(S1)에서 세그먼트10(S10)으로 지칭한다. 세그먼트1(S1)(풋롤(foot roll)부)은 상기 몰드(20)와 일체화된 부분이고, 세그먼트2(S2)(벤더부)는 수직부와 그 하단부에서 주편(50)이 휨응력을 받는 부분이며, 세그먼트3(S3) 내지 세그먼트6(S6)(캐스팅 보우(casting bow)부)은 휘어진 주편 부분에 해당하는 부분이고, 세그먼트7(S7)(직선부)은 주편(50)이 펴지는 교정응력이 작용하는 부분이다. 펴진 주편(50)이 최종적으로 응고되어 나가는 부분이 세그먼트8(S7) 내지 세그먼트10(S10)(수평부)에 해당한다. 상기 세그먼트(100, 200)는 강종 및 주편의 사이즈에 따라 각각 영역별 세그먼트(100, 200)의 개수가 변경되어 배치될 수 있다.

상기 세그먼트(100,200)는 복수의 롤(110, 210)이 이격 배치되고, 롤(110, 210)과 롤(110, 210) 사이에는 냉각수를 주편(50)으로 분사하는 노즐(도 3에서는 도시하지 않았지만 도 1의 도면 부호 33에 해당됨)이 구비된다.

본 실시예에서는 상기 노즐에서 분사되는 냉각수의 양이 주편(50)의 폭방향으로 중앙부보다 양쪽 가장자리부에서 많이 분사되록 하여 주편(50)의 냉각이 양쪽 가장자리부에서 주편(50)의 중앙부보다 빠르게 진행되도록 한다. 예를 들면 주편(50)의 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량은 주편(50)의 중앙부에 분사량보다 1.3 ~ 2배가 되도록 제어하고, 바람직하게는 주편(50)의 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량은 주편(50)의 중앙부에 분사량보다 1.6배가 되도록 제어한다.

상기와 같이 주편(50)의 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량을 주편(50)의 중앙부 분사량보다 1.3 ~ 2배가 되도록 제어하는 이유는 냉각수가 주편(50)과 접촉하면서 기화되는 수증기에 의해 냉각수의 분사가 간섭하게 되는 양을 보상하는 동시에 주편(50)의 양쪽 가장자리부에서 냉각이 빠르게 진행되도록 하기 위함이다.

부연하자면, 주편(50)의 양쪽 가장자리부와 중앙부에 일정한 양으로 냉각수를 분사하는 경우에 냉각수가 주편(50)과 접촉하면서 기화된 수증기가 냉각수의 분사를 간섭하게 되는데, 이때 냉각수량의 간섭정도는 주편(50)의 양측 가장자리부에서 25% 정도 감소하는 것으로 알려져 있다. 따라서 주편(50)의 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량은 주편(50)의 중앙부에 분사량보다 1.2 ~ 1.3배가 되도록 제어하면 주편(50)의 양쪽 가장자리부와 주편(50)의 중앙부에서 냉각이 유사한 속도로 진행되어 주편(50)의 양쪽 가장자리부와 주편(50)의 중앙부에 존재한 미응고층의 두께가 일정하게 유지된다.

하지만, 본 실시예는 주편(50)의 양쪽 가장자리부가 주편(50)의 중앙부보다 빠르게 냉각되도록 하여, 도 4와 같이 주편(50)의 양쪽 가장자리부는 미응고층(51)이 얇고 주편(50)의 중앙부는 미응고층(51)이 두껍게 유지되도록 한다. 이에 따라, 주편(50)의 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량이 주편(50)의 중앙부에 분사량보다 1.3배가 되도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 주편(50)의 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수 분사량의 최대값을 주편(50)의 중앙부에 분사되는 냉각수 분사량의 2배로 제한하는 이유는 주편(50)의 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량이 제시된 최대값보다 많을 경우에 양쪽 가장자리부에서 냉각이 너무 과도하게 진행되어 주편(50)의 내부 품질을 저하시키기 때문이다.

한편, 세그먼트(100,200)를 구성하는 롤(110,210)의 형상을 영역별로 구분하는데, 바람직하게는 주편(50)의 연주방향으로 전반부에 배치되는 세그먼트(100)는 복수의 평롤(111)로만 구성하고, 후반부에 배치되는 세그먼트(200)는 복수의 컨벡스롤(213)을 포함하여 구성한다. 이렇게 주편(50)의 폭방향으로 중앙부의 직경과 양쪽 가장자리부의 직경이 같은 복수의 평롤(111)로만 구성되는 세그먼트를 제 1 세그먼트(100)라 지칭하고, 주편(50)의 폭방향으로 중앙부의 직경이 양쪽 가장자리부의 직경보다 큰 컨벡스롤(213)을 포함하여 구성되는 세그먼트를 제 2 세그먼트(200)라 지칭한다.

본 실시예에서 세그먼트1(S1) 내지 세그먼트8(S8)은 제 1 세그먼트(100) 형식으로 마련되고, 세그먼트9(S9) 및 세그먼트10(S10)은 제 2 세그먼트(200) 형식으로 마련되는 것이 바람직하다. 물론 제 1 세그먼트(100)와 제 2 세그먼트(200)의 배치는 제시된 실시예에 한정되지 않고 강종 및 주편의 사이즈에 대응하여 다양하게 변경될 수 있다.

그리고, 제 1 세그먼트(100) 및 제 2 세그먼트(200)는 각각 주편(50)의 폭방향으로 3분할된 복수의 롤(110,210)로 구성된다. 이때 상기 제 1 세그먼트(100)는 3분할된 롤이 모두 평롤(111)로 구성되며, 상기 제 2 세그먼트(200)는 3분할된 복수의 롤 중 중앙에 배치되는 롤은 컨벡스롤(213)이 배치되고, 컨벡스롤(213)의 양측에 배치되는 롤은 평롤(211)로 구성된다. 이때 분할된 각각의 평롤(111,211) 또는 컨벡스롤(213)은 각각 롤 베어링(112,212)에 의해 연결된다.

그리고 상기 컨벡스롤(213)은 제 2 세그먼트(200)의 전체 길이방향을 기준으로 중앙부 300 ~ 640mm 영역에서 평롤(211)보다 돌출된 돌출부(213a)를 갖고, 상기 컨벡스롤(213)의 돌출부(213a)는 평롤(211)보다 2 ~ 5mm 돌출되는 것이 바람직하다. 상기와 같이 돌출부(213a)가 형성되는 위치를 제한한 이유는 냉각수를 영역별로 구분하여 서로 다르게 제어함에 따라 중앙부에 미응고층(51) 두께를 두껍게 형성한 주편(50)을 완전히 압착시키기 위함이다.

그래서, 도 5에 도시된 바와 같이 제 2 세그먼트(200)는 복수의 롤(210a 내지 210b)이 주편(50)의 연주방향으로 이격되어 배치되고, 각각의 롤(210a 내지 210b)은 주편(50)의 폭방향으로 3분할 된다. 그리고 각각의 롤(210a 내지 210b) 중앙부에는 컨벡스롤(213)이 배치된다. 이때 서로 소정간격 이격된 컨벡스롤(213)의 돌출부(213a)는 서로 동일한 높이 및 동일한 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 그래서 각각의 컨벡스롤(213)에 의해 주편(50)의 중앙부가 압하될 때 동일한 영역을 동일한 압하력으로 압하할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 롤(210a 내지 210b)을 구성하는 평롤(211)은 롤 베어링(212)이 배치되는 위치가 중첩되지 않도록 서로 인접하는 평롤(211)의 길이를 서로 다르게 배열한다. 이에 따라 만약 중앙부에 배치되는 컨벡스롤(213)이 동일한 형상을 갖는다면 돌출부(213a)의 위치가 지그재그로 배치될 것이다. 하지만, 본 실시예에서는 이렇게 돌출부(213a)의 위치가 서로 지그재그로 배치되지 않도록 각 컨벡스롤(213)에 형성되는 돌출부(213a)의 위치를 변경하여 서로 인접되는 컨벡스롤(213)에 형성되는 돌출부(213a)가 동일한 폭으로 동일한 선상에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 주편의 연속 주조장치를 이용하여 주편을 연속 주조하는 방법에 대하여 설명한다.

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 2차 냉각 과정 초기 및 중기에 주편을 압하하는 모식도이며, 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 2차 냉각 과정 말기에 주편을 압하하는 모식도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 주편의 연속 주조방법은 폭이 넓은 슬라브(slab) 형상의 주편(50)을 연속으로 주조하는 방법으로서, 용강이 몰드(20)에 의해 1차 냉각이 이루어지면서 몰드(20)의 하방으로 인발되는 과정(이하 "1차 냉각 과정"이라 칭함)과, 몰드(20)에서 1차 냉각된 주편(50)이 복수의 세그먼트(100, 200)에 의해 안내되면서 압하되는 동안 상기 세그먼트(100, 200)에 구비된 노즐에서 분사되는 냉각수에 의해 2차 냉각이 이루어지는 과정(이하, "2차 냉각 과정"이라 칭함)을 포함한다.

상기 1차 냉각 과정 중에는 용강이 몰드(20)내에서 초기 응고를 시작할 때, 전자기 교반 수단(EMRS)(300)을 이용하여 침지노즐에서 양쪽 단변으로 토출되는 고온의 침지노즐 토출류를 적절히 교반함으로써 고온의 토출류가 몰드(20)의 양쪽 단변에 집중되는 것을 방지하여 몰드(20)내 온도가 균일하게 유지되도록 한다. 이에 따라 주편(50)의 균일한 초기 응고층(52)이 생성된다.

그리고, 2차 냉각 과정 동안에는 주편(50)의 폭방향에 대하여 주편(50)의 중앙부와 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량을 다르게 제어하여 주편(50) 내부의 미응고층(51)이 양쪽 가장자리부보다 중앙부에서 두껍게 유지되도록 한다. 바람직하게는 상기 2차 냉각 과정 동안 주편(50)의 폭방향으로 양쪽 가장자리부에서 분사되는 냉각수의 분사량이 중앙부에 분사되는 냉각수의 분사량보다 많도록 제어한다. 이때 주편(50)의 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량은 주편(50)의 중앙부에 분사량보다 1.3 ~ 2배, 바람직하게는 1.6배가 되도록 제어하는 것이 좋다. 그래서 2차 냉각 과정 초기 및 중기에는 냉각수량이 상대적으로 적은 주편(50) 중앙부의 대략 600mm 구간에서 응고층(52) 두께가 양쪽 가장자리부보다 얇아지도록 한다.

그리고, 2차 냉각 과정 초기 및 중기에는 도 6a에 도시된 바와 같이 평롤(111)로만 구성된 제 1 세그먼트(100)로 주편(50)을 압하함에 따라 주편(50) 중앙부의 응고층(52)보다 양쪽 가장자리부의 응고층(52)이 먼저 압착되도록 하여 초기 압하력이 양쪽 가장자리부에 효율적으로 작용하도록 한다. 그리고, 2차 냉각 말기에는 도 6b에 도시된 바와 같이 중앙부에 컨벡스롤(213)이 구성된 제 2 세그먼트(200)로 주편(50)을 압하함에 따라 중심부의 응고층(52)이 완전히 압착되도록 한다.

이렇게 생산된 주편(50)은 중앙부와 양쪽 가장자리 모든 영역에서 응고층(52)의 압착이 완전하게 이루어짐에 따라 주편(50)의 양쪽 가장자리 중심부에서 발생되는 중심 편석 및 공극과 같은 중심부 결함이 발생되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

50: 주편 51: 미응고층
52: 응고층 100,200: 세그먼트
110,210: 롤 111,211: 평롤
112,212: 롤 베어링 213: 컨벡스롤
213a: 돌출부 300: 전가기 교반 수단

Claims (11)

1. 폭이 넓은 슬라브 형상의 주편을 연속으로 주조하는 방법으로서,
   몰드에서 1차 냉각된 주편이 복수의 롤에 의해 안내되면서 압하되는 동안 상기 롤 사이에 배치된 노즐에서 분사되는 냉각수에 의해 2차 냉각이 이루어지는 과정을 포함하고,
   상기 2차 냉각 과정 동안 주편의 폭방향에 대하여 주편의 중앙부와 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량을 다르게 제어하여 주편 내부의 미응고층이 양쪽 가장자리부보다 중앙부가 두껍게 유지되도록 하고,
   상기 2차 냉각 과정 동안 상기 복수의 롤에 의해 주편의 중앙부 응고층이 주편의 양쪽 가장자리부 응고층보다 나중에 압하되도록 하는 주편의 연속 주조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 2차 냉각 과정 동안 주편의 폭방향으로 양쪽 가장자리부에서 분사되는 냉각수의 분사량이 중앙부에 분사되는 냉각수의 분사량보다 많도록 제어하는 주편의 연속 주조방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 2차 냉각 과정 동안 주편의 양쪽 가장자리부에 분사되는 냉각수의 분사량은 주편의 중앙부에 분사량보다 1.3 ~ 2배가 되도록 제어하는 주편의 연속 주조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 2차 냉각 과정 초기 및 중기에는 주편의 폭방향으로 중앙부의 직경과 양쪽 가장자리부의 직경이 같은 롤에 의해 주편의 압하가 이루어지고,
   상기 2차 냉각 과정 말기에는 주편의 폭방향으로 중앙부의 직경이 양쪽 가장자리부의 직경보다 큰 롤에 의해 주편의 압하가 이루어지는 주편의 연속 주조방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 2차 냉각 과정 말기에는 롤의 길이방향으로 중앙부 300 ~ 640mm 영역이 다른 영역보다 돌출된 형상을 갖는 롤에 의해 주편의 압하가 이루어지는 주편의 연속 주조방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 몰드에서 1차 냉각이 이루어지는 동안 상기 몰드 내부의 용강은 전자기 교반 수단에 의해 교반이 이루어지는 주편의 연속 주조방법.
   
7. 폭이 넓은 슬라브 형상의 주편을 연속으로 주조하는 장치로서,
   용강을 1차 냉각시키는 몰드와;
   몰드에서 인발된 주편을 가이드하면서 압하시키는 동시에 주편에 냉각수를 분사하여 주편을 2차 냉각시키는 복수의 세그먼트를 포함하고,
   상기 복수의 세그먼트는
   주편의 폭방향으로 중앙부의 직경과 양쪽 가장자리부의 직경이 같은 복수의 평롤로 구성되어 주조 방향을 따라 2차 냉각 초기 및 중기 영역에 배치되는 제 1 세그먼트와;
   주편의 폭방향으로 중앙부의 직경이 양쪽 가장자리부의 직경보다 큰 컨벡스롤을 포함하여 2차 냉각 말기 영역에 배치되는 제 2 세그먼트를 포함하는 주편의 연속 주조장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제 2 세그먼트는 주편의 폭방향으로 3분할된 복수의 롤을 포함하고,
   상기 3분할된 복수의 롤 중 중앙에 배치되는 롤은 상기 컨벡스롤인 주편의 연속 주조장치.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 컨벡스롤은 세그먼트의 전체 길이방향을 기준으로 중앙부 300 ~ 640mm 영역에 다른 영역보다 돌출된 돌출부를 갖는 주편의 연속 주조장치.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 컨벡스롤의 돌출부는 다른 영역보다 2 ~ 5mm 돌출되는 주편의 연속 주조장치.
    
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 몰드에는 상기 몰드 내부의 용강을 교반시키는 전자기 교반 수단이 구비되는 주편의 연속 주조장치.
    

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