KR20140002143A

KR20140002143A - 턴디쉬의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140002143A
Application number: KR1020120069741A
Authority: KR
Inventors: 강건용
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-08
Also published as: KR101424497B1

Abstract

본 발명은 턴디쉬 제조 시 영구장에 도포되는 코팅층이 탈락하는 것을 방지 할 수 있는 턴디쉬 제조방법에 관한 것으로, 주탕부 및 출탕부를 가지는 철피를 제작하는 단계, 철피의 내측면에 맞닿도록 준영구장을 축조하는 단계, 영구장 포머를 삽입 한 후 준영구장과 영구장 포머 사이로 영구장을 축조하는 단계, 영구장 축조완료 후, 영구장의 측벽부에 클램프 부를 형성하는 단계, 및 코팅층 포머를 삽입하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

턴디쉬의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTING TUNDISH}

본 발명은 건식 무수분 턴디쉬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 턴디쉬 제조 시 영구장에 도포되는 코팅층이 탈락하는 것을 방지 할 수 있는 턴디쉬 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조기는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(tundish)에 받았다가 연속 주조기용 주형로 공급하여 일정한 크기의 슬라브를 생산하는 설비이다.

상기 연속주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 주물으로 형성하는 연속 주조기용 주형과, 상기 주형에 연결되어 주형에서 형성된 주물을 이동시키는 다수의 핀치롤러를 포함한다.

일반적으로, 턴디쉬는 연속주조공정에서 래들(ladle)로부터 방출되는 용강을 주형으로 공급하기 전에 저장하기 위한 용기이다.

관련 선행기술로는 한국공개특허 10-2012-0001849호(공개일:2012. 01. 05 명칭 : "턴디쉬")가 있다.

본 발명은 턴디쉬 제조 시 영구장에 도포되는 코팅층이 탈락하는 현상을 방지함으로써, 턴디쉬 사용 시 영구장에 크랙 발생을 억제하여 사용수명을 연장시킬 수 있는 턴디쉬 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 턴디쉬의 제조 방법은, 주탕부 및 출탕부를 가지는 철피를 제작하는 단계, 철피의 내측면에 맞닿도록 준영구장을 축조하는 단계, 영구장 포머를 삽입 한 후 준영구장과 영구장 포머 사이로 영구장을 축조하는 단계, 영구장을 축조한 후, 영구장의 측벽부에 클램프부를 형성하는 단계, 및 코팅층 포머를 삽입하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로 클램프부는, 영구장의 바닥에 인접한 측벽부에 형성되는 다수의 제 1 클램핑홈과, 제 1 클램핑홈의 상부에 이격 되게 형성되는 다수의 제 2 클램핑홈으로 이루어지며, 제 1 클램핑홈과, 제 2 클램핑홈은 서로 평행을 이루며 지그재그 형상을 이루도록 형성될 수 있다.

더 구체적으로 제 1 클램핑홈과, 제 2 클램핑홈은 2mm 미만의 깊이를 가지면서 10 ~ 30mm 길이로 연장될 수 있다.

더 구체적으로 어느 하나의 제 1, 제 2 클램핑홈과 이웃한 또 다른 제 1, 제 2 클램핑홈은 10mm ~ 15mm의 좌우 사이간격을 가지며, 제 1 클램핑홈과 제 2 클램핑홈은 20mm ~ 30mm의 상하 사이간격을 가질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 턴디쉬를 제조 시 영구장의 표면에 클랭핑부를 형성하여 코팅층 시공 후 코팅층 포머를 탈형 시 코팅층이 포머에 달라붙어 코팅층이 탈락되는 현상을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 연속주조기를 개략적으로 보인 도면이고,
도 2는 용강의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 도면이며, 그리고
도 3은 본 발명에 따른 턴디쉬 제조 방법에 의해 턴디쉬가 제조되는 과정을 보인 작업과정도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 관련된 연속주조기를 개략적으로 보인 도면으로써, 연속주조(連續鑄造, Continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 주형(Mold)에서 응고 시키면서 연속적으로 주물 또는 강괴(剛塊, steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형, 직사각형, 원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬래브, 블룸, 빌릿과 같은 중간소재를 제조하는데 이용된다.

연속주조기의 형태는 수직형, 수직굴곡형, 수직축차굴곡형, 만곡형, 수평형등으로 분류되며, 도 1 및 도 2에서는 만곡형 연속주조기가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 연속주조기는 턴디쉬(100), 주형(30), 2차 냉각대(60, 65), 핀치롤(70), 및 절단기(90)를 포함한다.

턴디쉬(Tundish; 100)는 래들(Ladle; 10)로부터 용융금속을 받아 주형(Mold;30)으로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되며, 교대로 용강(M)을 받아서 턴디쉬(100)에 공급한다. 턴디쉬(100)에서는 주형(30)으로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 주형(30)으로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다.

주형(30)은 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강(M)이 1차 냉각되게 한다. 주형(30)은 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강(M)이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬래브를 제조하는 경우에, 주형(30)은 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 주형(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다. 이러한 테이퍼는 주형(30) 내에서 용강(M)의 응고로 인한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류, 주조 속도 등에 의해 달라진다.

주형(30)은 주형(30)에서 뽑아낸 주물의 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidifying shell; 81, 도 2참조)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉 홈을 형성하는 방식, 수냉 홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.

주형(30)은 용강(M)이 주형(30)의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation; 진동운동)된다. 오실레이션 시 주형(30)과 주물과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 주형(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)를 사용한다. 파우더는 주형(30) 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 주형(30)과 주물의 윤활뿐만 아니라 주형(30) 내 용융금속의 산화, 질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다. 파우더를 주형(30)에 투입하기 위하여, 파우더 공급기(50)가 설치된다. 파우더 공급기(50)의 파우더를 배출하는 부분은 주형(30)의 입구를 지향한다.

2차 냉각대(60, 65)는 주형(30)에서 1차로 냉각된 용강(M)을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강(M)은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이(65)에 의해 직접 냉각된다. 주물 응고는 대부분 2차 냉각대(60, 65)에 의해 이루어진다.

핀치롤(70)은 인발장치(引拔裝置)로서, 주물이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강(M)의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 주형(30)을 통과한 용강(M)이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.

절단기(90)는 연속적으로 생산되는 주물을 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 가스토치나 유압전단기(油壓剪斷機)등이 채용될 수 있다.

하기에는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명한다.

도 2를 참조하면, 용강(M)은 래들(10)에 수용된 상태에서 턴디쉬(100)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(100)를 향해 연장하는 슈라우드 노즐(shroud nozzle; 15)이 설치된다. 슈라우드 노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화, 질화되지 않도록 턴디쉬(100) 내의 용강(M)에 잠기도록 연장된다. 슈라우드 노즐(15)의 파손 등으로 용강(M)이 공기 중에 노출된 경우를 오픈 캐스팅(Open casting)이라 한다.

턴디쉬(100) 내의 용강(M)은 주형(30)내로 연장하는 침지노즐(25)(Submerged Entry Nozzle; 25)에 의해 주형(30)내로 유동하게 된다. 침지노즐(25)은 주형(30)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(100)에 설치되는 스톱퍼(stopper; 21)에 의해 결정된다. 구체적으로 스톱퍼(21)는 침지노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동 가능하게 배치되다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 스톱퍼 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(100)내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하게 된다.

주형(30) 내의 용강(M)은 주형(30)을 이루는 벽면에 접한 부분부터 응고하기 시작한다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 주형(30)에 의해 열을 잃기 쉽기 때문이다. 주변부가 먼저 응고되는 방식에 의해, 스트랜드(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(M)이 응고된 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.

핀치롤(70; 도 1참조)이 완전히 응고된 스트랜드(80)의 선단부(83)를 잡아당김에 따라, 미응고 용강(M)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동하게 된다. 미응고 용강(M)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이(65)에 의해 냉각된다. 이는 스트랜드(80)에서 미응고 용강(M)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 스트랜드(80)가 일 지점(85)에 이르면, 스트랜드(80)는 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 스트랜드(80)는 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬래브, 블룸, 빌릿, 등과 같은 반제품(P)으로 나눠진다.

한편, 전술한 턴디쉬(100)는, 용강(M)을 담을 수 있도록 상부가 개방된 박스 형태로 형성되어 턴디쉬(100)의 외형을 이루는 용기형상의 철피(110)와, 철피(110) 내부의 바닥과 내벽에 밀착되도록 다수개의 벽돌을 이용하여 소정 두께로 축조되는 준영구장(120)과, 준영구장(120)을 감싸는 영구장(130), 그리고 영구장(130)의 내부면을 따라 도포되는 코팅층(140)을 포함하여 구성된다.

그런데, 종래 턴디쉬(100) 제조하는 과정에서 턴디쉬(100) 영구장(130)을 신규로 시공하게 되면 표면이 매끄러워 코팅층(140) 시공 후 코팅층 포머(142) 탈형시 코팅층 포머(142)에 코팅층(140)이 달라붙어 코팅층(140)이 영구장(130)에서 탈락되는 현상이 간헐적으로 발생되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 턴디쉬(100) 제조 시 영구장(130)과 코팅층(140) 사이의 결합력을 높여 코팅층(140)이 탈락되는 것을 방지하는 턴디쉬 제조 방법을 제공하려는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 턴디쉬(100)의 제조순서를 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 턴디쉬(100)를 제조하기 위해서는, 우선, 철피(110)를 제조한다(단계; S1).

철피(110)는 턴디쉬(100)의 전체적인 형상을 이룬다. 철피(110)는 도시된 바와 같이 주탕부(112) 및 출탕부(114)로 이루어진다. 주탕부(112)는 누구나 알 수 있듯이 래들(10)로부터 용강(M)을 안내 받아 출탕부(114) 측으로 용강(M)을 안내하고, 출탕부(114)는 주탕부(112)로부터 용강(M)을 안내받아 주형(30)으로 용강(M)을 안내하는 기능을 수행한다.

이와 같이 철피(110)의 제조가 완료되면(단계; S1), 다음으로 철피(110) 내부에 준영구장(120)을 시공한다(단계; S2).

준영구장(120)은 사고나 다른 요인으로 인해서 후술하는 영구장(130)이 손상되었을 때 용강(M)의 누출을 막고, 철피(110)에 뚫린 구멍을 통한 준영구장의 유실을 방지하면서, 열 손실을 방지하는 것으로서, 철피(110)의 내측면에 맞닿도록 시공된다. 이렇게 시공된 준영구장(120)은 내열성이 우수한 재질 즉, 영구장(130)이 손실되었다 하더라도 몇 회의 조업이 가능하도록 고온에 견딜 수 있는 내화연와로 이루어진다.

이와 같이, 준영구장(120)의 제조가 완료되면(단계; S2), 영구장(130)을 축조한다(단계; S3).

영구장(130)은 도시된 바와 같이 준영구장(120)의 내측으로 축조된다. 영구장(130)을 축조하기 위하여 우선, 영구장 포머(132)를 준영구장(120)의 사이로 삽입시킨 후, 영구장 포머(132)와 준영구장(120) 사이에 영구장용 유입재를 투입시켜 영구장(130)을 축조하게 된다. 이때 영구장용 유입재는 알루미나 60%, Sio2 30%, CaO 3% 그 외 불순물로 구성된 분말형태로 물과 교반 후 영구장 포머(132)와 준영구장(120) 사이에 투입하고, 48시간 양생하여 축조한다. 이렇게 영구장(130)의 축조가 완료되면 영구장 포머(132)를 탈형시켜 영구장 축조를 완료한다.

이와 같이 축조된 영구장(130)은 준영구장(120)을 보호하며, 용강(M)이 접촉되기 때문에 고온의 용강(M)에 견딜 수 있도록 내침식성 및 내마모성이 우수한 재질로 이루어짐이 바람직하다. 도 3에 도시된 (S3)에서는 영구장(130) 시공 후 영구장 포머(132)가 탈형된 상태가 도시되어있다.

전술한 바와 같이, 영구장(130) 시공이 완료되면(S3), 후술하는 코팅층 시공(S5) 시 코팅층(140)이 탈착되지 않도록 영구장(130)에 클램프부(134)를 형성한다(단계; S4).

단계(S4)에서의 클램프부(134)는 영구장(130)의 바닥부에 인접한 측벽부에 형성되는 다수의 제 1 클램핑홈(136)과, 제 1 클램핑홈(136)의 상부에 이격되게 형성되는 다수의 제 2 클램핑홈(138)으로 이루어진다. 이때 제 1 클램핑홈(136)과 제 2 클램핑홈(138)은 서로 평행을 이루며 지그재그 형상으로 형성된다.

한편, 제 1 클램핑홈(136)과 제 2 클램핑홈(138)은 2mm 미만의 깊이(L1)를 가지면서, 10 ~ 30mm 길이(L2)로 연장된다.

그리고 어느 하나의 제 1, 제 2 클램핑홈(136, 138)과 이웃한 또 다른 제 1, 제 2 클램프홈(136, 138)은 10 ~ 15mm의 좌우 사이간격을 가진다. 또한 제 1 클램핑홈(136)과 제 2 클램핑홈(138)은 20 ~ 30mm의 상하 사이간격(L3)을 가진다.

여기서 제 1 클램핑홈(136)과 제 2 클램핑홈(138)의 깊이가 2mm 이상일 경우, 영구장(130)의 손실을 가져올 수 있기 때문에 제 1 클램핑홈(136)과 제 2 클램핑홈(138)은 2mm미만의 깊이로 형성함이 바람직하다.

또한 제 1, 제 2 클램핑홈(136, 138)의 길이가 30mm를 초과할 경우 과다한 영구장(130) 손실로 조업 중 크랙 발생률이 높으며, 제 1, 제 2 클램핑홈(136, 138)의 길이가 10mm 미만일 경우 후술하는 코칭층 포머(142) 탈형 시 코팅층 포머(142)에 코팅층(140)이 달라붙어 코팅층(140)이 탈락되는 현상이 발생된다. 즉 코팅층(140)의 접착력이 떨어진다.

또한 서로 이웃한 어느 하나의 제 1 , 제 2 클램핑홈(136, 138)과 또 다른 제 1, 제 2 클램핑홈(136, 138)좌우사이 간격이 10mm 미만일 경우 영구장(130)이 손실되고, 서로 이웃한 어느 하나의 제 1 , 제 2 클램핑홈(136, 138)과 또 다른 제 1, 제 2 클램핑홈(136, 138) 사이 간격이 15mm를 초과하면, 어느 하나의 제 1, 제 2 클램핑홈(136, 138)과 이웃되는 또 다른 제 1, 제 2 클램핑홈(136, 138) 사이의 코팅층(140)의 접착력이 떨어진다.

마찬가지로 제 1 클램핑홈(136)과 제 2 클램핑홈(138)의 상하 사이 간격이 20mm 미만 일 경우 영구장(130)의 손실을 가져 오며, 상하 사이 간격이 30mm를 초과할 때 제 1 클램핑홈(136)과 제 2 클램핑홈(138) 사이에 도포된 코팅층(140)의 접착력이 떨어진다.

이와 같이 클램핑부(134)의 제조가 완료되면(단계; S4), 다음으로 코팅층(140)을 형성한다(단계; S5). 코팅층(140)을 형성하기 위해 우선, 코팅층 포머(142)를 영구장(130)의 사이로 삽입시킨 후, 코팅층 포머(142)와 영구장(130)사이에 분말 코팅재를 삽입시켜 500℃의 온도로 1시간이상 열을 가하고, 코팅층(140) 형성완료 후 코팅층 포머(142)를 탈형한다. 이때, 코팅층 포머(142)를 탈형하더라도 코팅층(140)이 클램핑부(134)에 의해 고정되기 때문에 코팅층(140)이 영구장(130)의 표면에서 탈락되지 않는다. 도 3에서 도시된 (S5)에서는 코팅층(140) 시공 후 코팅층 포머(142)가 탈형된 상태가 도시되어있다.

코팅층(140)은 준영구장(120) 및 영구장(130)을 보호하며 주탕부(112)의 사용기간을 연장하기 위한 것으로 용강(M)과 접촉하는 표면에 형성되는 것이 가능하다. 또한 코팅층(140)은 고온에서 잘 견디는 재질이 바람직하며, 마그네시아 및 알루미나 재질이 가능하다.

이와 같이 턴디쉬(100) 제조 시 영구장(130)의 표면에 클램핑부(134)를 형성함으로써, 코팅층(140) 시공 후 코팅층 포머(142)를 탈형하더라도 코팅층 포머(142)에 코팅층(140)이 달라 붙어 코팅층(140)이 탈락되는 현상을 방지할 수 있다.

이렇게 코팅층(140)의 탈락을 방지 함으로 인해, 턴디쉬(100) 사용 시 영구장(130)의 크랙이 발생하는 것을 억제하여 턴디쉬(100)의 사용수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 영구장(130)의 형태 변형 및 탈형 시 영구장(130)이 무너지는 것을 방지 할 수 있다.

상기와 같은 턴디쉬 제조 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100 : 턴디쉬 110 : 철피
120 : 준영구장 130 : 영구장
132 : 영구장 포머 134 : 클램프부
136 : 제 1 클램핑홈 138 : 제 2 클램핑홈
140 : 코팅층 142 : 코팅층 포머

Claims

주탕부 및 출탕부를 가지는 철피를 제작하는 단계;
상기 철피의 내측면에 맞닿도록 준영구장을 축조하는 단계;
상기 준영구장 사이로 영구장 포머를 삽입 한 후, 상기 준영구장과 영구장 포머 사이로 유입재를 투입하여 영구장을 축조하는 단계;
상기 영구장 축조완료 후, 상기 영구장의 측벽부에 클램프부를 형성하는 단계; 및
상기 클램프부를 형성한 후, 상기 영구장 사이로 코팅층 포머를 삽입하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 턴디쉬 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 클램프부는,
상기 영구장의 바닥에 인접한 측벽부에 형성되는 다수의 제 1 클램핑홈과, 제 1 클램핑홈의 상부에 이격 되게 형성되는 다수의 제 2 클램핑홈으로 이루어지며,
상기 제 1 클램핑홈과, 상기 제 2 클램핑홈은 서로 평행을 이루며 지그재그 형상을 이루도록 형성되는 턴디쉬 제조 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 제 1 클램핑홈과, 상기 제 2 클램핑홈은 2mm 미만의 깊이를 가지면서, 10 ~ 30mm 길이로 연장되는 턴디쉬 제조 방법.
창구항 2에 있어서,
어느 하나의 상기 제 1, 제 2 클램핑홈과, 이웃한 또 다른 상기 제 1, 제 2 클램핑홈은 10mm ~ 15mm의 좌우 사이간격을 가지며,
상기 제 1 클램핑홈과 상기 제 2 클램핑홈은 20mm ~ 30mm의 상하 사이간격을 가지는 턴디쉬 제조 방법.