KR20140084721A - Twin Roll Strip Caster - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 쌍롤식 박판 주조기에 관한 것으로, 구체적으로 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강(S32050) 등 질소함량이 높은 강종 제조시 주조롤과 응고쉘 사이에 잔류되는 질소가스 등의 불활성 가스를 효과적으로 제거하여 우수한 품질의 주편을 생산하는 쌍롤식 박판 주조기에 관한 것이다.
The present invention relates to a twin roll type thin plate casting machine and more particularly to an apparatus and a method for effectively removing inert gas such as nitrogen gas remaining between a casting roll and a solidification shell during production of a steel sheet having a high nitrogen content such as super austenitic stainless steel (S32050) Rolled sheet metal casting machine.
종래에는 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강을 제조하기 위해서 도 1a에 도시된 바와 같이, 연속주조를 통해 슬라브(S)를 제조하고, 이를 열간 압연하여 두께 2~6mm의 박판을 생산하였다.Conventionally, in order to manufacture super-austenitic stainless steel, as shown in FIG. 1A, a slab S is manufactured through continuous casting and hot rolled to produce a thin plate having a thickness of 2 to 6 mm.
이러한 종래 연속주조 및 열간 압연 공정을 살펴보면, 우선 제강 공정을 거치고 정련이 완료된 용강이 래들(110)에 담겨져 운반되어 래들(110)로부터 턴디쉬(120)로 유입된다. 이때 턴디쉬(120)는 래들(110)과 몰드(130) 사이에 위치하면 용강 유입의 버퍼 역할을 한다. In this conventional continuous casting and hot rolling process, molten steel having undergone the steelmaking process and refined is transported in the
턴디쉬(120)로 유입된 용강은 턴디쉬(120) 하단에 배치된 침지노즐을 통해 몰드(130)로 공급되고 몰드(130)로 공급된 용강은 몰드(130) 하단 배출구 형상에 따라 단면이 직사각 형태를 이루며 몰드(130) 하부에 복수열로 배치된 세그먼트(140)를 통과하며 냉각되고 슬라브(S)로 된다. The molten steel introduced into the tundish 120 is supplied to the
이후 슬라브(S)는 가열로(150)에서 재가열되어 조압연(조질압연;160), 사상압연(마무리압연;170) 공정을 거쳐 고객사가 원하는 크기의 박판으로 변화되고 냉각설비(180)에서 냉각된 후 최종적으로 권취기(190)에서 코일 형태로 권취되게 된다.
Thereafter, the slab S is reheated in the
그런데 종래 연속주조 및 열간 압연 공정을 이용하여 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강을 생산하는 것은, 연속주조 공정을 거쳐 슬라브(S)를 제조하는 단계까지는 큰 문제가 없으나, 열간 압연 공정에서 심각한 문제가 발생된다. However, the production of super-austenitic stainless steels using the continuous casting and hot rolling processes does not have a serious problem until the step of producing the slab S through the continuous casting process, but a serious problem occurs in the hot rolling process.
즉 열간 압연 중에 박판의 에지(edge) 부분에 크랙(crack)이 발생되는 것인데, 에지 부분에 크랙이 심하게 발생되면 그 부분을 절단하더라도 박판을 쓸 수 없는 경우가 발생하여, 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강의 생산성을 극도로 저하시키게 된다. That is, a crack is generated at an edge portion of the thin plate during hot rolling. If a crack is severely generated at the edge portion, a thin plate may not be used even if the portion is cut, and the productivity of super austenitic stainless steel To a very low level.
이러한 문제를 해결하기 위해 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강의 박판 제조의 조업 조건은, 일반적으로 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강에는 합금원소의 함량이 높아 열간 가공성이 취약하므로, 열간 압연을 위해서는 계면 취화(interface embrittlement)성 원소인 황 함량을 0.0003% 이하로 극소화하고, 조압연에서의 박판 압하율을 20% 이하로 하는 것이다. In order to solve such a problem, the operation conditions of the manufacture of the thin plate of the super-austenitic stainless steel are such that super-austenitic stainless steels generally have a high content of alloying elements and are poor in hot workability. Therefore, The phosphorus content is minimized to 0.0003% or less, and the reduction rate of the thin plate in the rough rolling is set to 20% or less.
그러나 이러한 조업 조건은 구현하는 것이 쉽지 않으며, 정련시간이 장시간 소요되게 되어 제품의 제조단가 및 생산 지연의 원인이 된다.
However, such operating conditions are not easy to implement, and refining time is long, which causes manufacturing cost and production delay of the product.
따라서, 최근에는 도 1b에 도시된 바와 같이, 쌍롤식 박판 주조공정을 통해 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강을 제조하는 방법이 연구되고 있다. 이러한 쌍롤식 박판 주조공정은 용탕으로부터 직접 두께 3~6mm의 주편(S)을 주조하여 제조하는 것으로서, 슬라브 연속주조법에서의 열간 압연 공정을 생략할 수 있도록 한 새로운 공정이다. Accordingly, recently, as shown in FIG. 1B, a method of manufacturing super-austenitic stainless steel through a twin roll thin plate casting process has been studied. Such a twin roll thin sheet casting process is a new process which is produced by casting a cast steel (S) having a thickness of 3 to 6 mm directly from the melt, and can omit the hot rolling process in the slab continuous casting process.
즉 래들(210)로부터 턴디쉬(220)로 용강이 공급되는 것은 슬라브 연속주조법과 동일하나, 턴디쉬(220)의 침지노즐에서 직접 쌍롤식 박판 주조롤(230)로 용강이 유입되어 용강풀을 형성하는 상태에서, 냉각되며 한 쌍의 주조롤(230) 하부로 바로 박판을 이루며 배출되고 냉각설비(240)에서 최종 냉각된 후 권취기(250)에서 권취되어 코일 형태의 제품으로 생산되는 것이다.That is, molten steel is supplied from the
따라서, 강판의 제조원가가 슬라브 연속주조법에 비하여 절감되는 장점이 있으며, 급속응고에 의한 비평형 상태에서도 입도 미세화나 개재물 미세화 등에 의하여 주편의 내부 품질이 우수한 장점이 있다. Therefore, there is an advantage that the manufacturing cost of the steel sheet is reduced as compared with the slab continuous casting method, and the internal quality of the cast steel is advantageous due to finer grain size and inclusion fineness even in the unbalanced state due to rapid solidification.
그런데 종래의 쌍롤식 박판 주조공정에서는 크랙, 덴트(dent) 등이 없는 양호한 주편을 생산하기 위해서, 도 2a에서와 같이 주조롤(230) 표면에 숏블라스팅 등에 의한 요철 형태인 딤플(dimple ; A)을 형성하여야 하고, 용해성 가스, 즉 질소, 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 용강풀 표면에 공급하여 용강이 외기와 접촉되는 것을 차단하여야 한다.
However, in the conventional twin roll type thin plate casting process, a dimple A, which is a concavo-convex shape by shot blasting or the like, is formed on the surface of the
그러나, 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강(S32050)과 같이 용강 중 질소[N2] 함량이 2000ppm 이상인 경우에는, 도 2b에 도시된 바와 같이 주조 중 용강풀(M)에서 과포화된 질소 가스(G)가 배출되어 주조롤(230)의 딤플(A)과 응고쉘(B) 사이에 존재하게 되어 온도 증가에 따라 질소가스 압력이 증가하여 응고쉘 들뜸현상(C)을 발생시켜, 궁극적으로 도 3a 및 도 3b에서와 같이 주편에 크랙(crack ; Y), 덴트(dent ; X)등의 표면 결함을 일으킨다.However, when the nitrogen [N 2 ] content in the molten steel is 2000 ppm or more, as in super-austenitic stainless steel (S32050), nitrogen gas (G) supersaturated in the spool M for casting is discharged And is present between the dimple A of the
따라서, 쌍롤식 박판 주조공정을 사용하여 우수한 품질을 가지는 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강을 제조하기 위해서는, 주조 중에 용강 내부에서 배출되는 질소 가스가 주조롤과 응고쉘 사이에 잔류되지 않고 외부로 효과적으로 제거되도록 하는 것이 필요하다.
Therefore, in order to produce super-austenitic stainless steels having excellent quality using the twin roll thin plate casting process, nitrogen gas discharged from the molten steel during casting is effectively removed from the casting rolls and the solidified shells It is necessary.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위해서 제안된 것으로서, 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강 등의 질소함량이 높은 강종 제조에 있어서, 주조롤과 응고쉘 사이에 잔류되는 질소가스 등의 불활성 가스를 효과적으로 제거하여 우수한 품질의 주편을 생산하는 장치를 제공하는데 있다.
The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to effectively remove an inert gas such as nitrogen gas remaining between a casting roll and a solidification shell in the production of a high nitrogen content steel such as super- And to provide a device for producing a cast steel of excellent quality.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 다음과 같은 쌍롤식 박판 주조기를 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention provides a twin roll laminate casting machine as described below.
본 발명의 일 실시예에서는 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 주조롤과 상기 한 쌍의 주조롤의 양측면에 용강풀이 형성되도록 설치되는 에지댐과 상기 용강풀의 상부를 덮어 외기와 용강풀의 접촉을 차단토록 제공되는 메니스커스 실드 및 상기 메니스커스 실드에 배치되며, 용강풀의 탕면에 불활성 가스를 공급토록 제공되는 가스공급구를 포함하되, 용강이 응고, 압하될 때 용강풀 내에서 배출된 불활성 가스가 상기 주조롤과 응고쉘 사이에 잔류되는 것을 방지토록, 상기 주조롤에 가스배출부가 형성되도록 구성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, there is provided a casting machine comprising: a pair of casting rolls rotating in opposite directions to each other; an edge dam installed on both sides of the pair of casting rolls to form a molten steel pool; And a gas supply port provided in the meniscus shield for supplying an inert gas to the bath surface of the molten metal pool. The molten metal is discharged from the molten steel pool when the molten steel is solidified or compressed. So that the inert gas is prevented from remaining between the casting roll and the solidification shell.
일 실시예에서는 상기 가스배출부는 상기 주조롤의 표면에 형성된 띠 형상의 골로 구성될 수 있다.In one embodiment, the gas discharging portion may be formed of a band-shaped valley formed on the surface of the casting roll.
일 실시예에서는 상기 골은 상기 주조롤의 회전 방향 둘레를 따라 형성되도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the valleys may be configured to be formed around the rotational direction of the casting roll.
일 실시예에서는 상기 주조롤의 표면에는 숏블라스팅 처리에 의해 요철부가 형성되고, 상기 골은 상기 요철부상에 배치되도록 구성될 수 있다 .In one embodiment, the surface of the casting roll is formed with a concavo-convex portion by a shot blasting process, and the concavo-convex portion is arranged on the convexo-concave portion.
일 실시예에서는 상기 요철부의 깊이는 15 ~ 25um 범위 내일 수 있다.In one embodiment, the depth of the concave-convex portion may be in the range of 15 to 25 um.
일 실시예에서는 상기 골의 깊이는 10 ~ 200um 범위 내일 수 있다.In one embodiment, the depth of the bone may be in the range of 10-200 um.
일 실시예에서는 상기 골의 폭은 50 ~ 200um 범위 내일 수 있다.In one embodiment, the width of the valleys may range from 50 to 200 um.
일 실시예에서는 상기 골은 상기 주조롤의 둘레를 따라 복수개로 배치되되, 상기 골간의 간격은 100 ~ 500um 범위 내일 수 있다. In one embodiment, the plurality of troughs are disposed along the periphery of the casting roll, and the intervals between the troughs may be in the range of 100 to 500 um.
본 발명인 롤식 박판 주조기의 일 실시예는 주조롤의 회전 방향을 따라 형성된 띠 형상의 골을 통해 주조롤과 용강의 응고쉘 사이에 용강으로부터 배출된 질소 가스 등의 불활성 가스가 효과적으로 외부로 제거되도록 함으로써, 슈퍼 오스테나이트 스테인리스 강 등의 질소 함량이 높은 강종에 대한 덴트, 크랙 등의 주편 표면의 결함을 방지하여 우수한 품질의 주편을 생산할 수 있는 효과가 있다.
In one embodiment of the roll-type thin plate casting machine of the present invention, the inert gas such as nitrogen gas discharged from the molten steel is effectively removed between the casting roll and the solidification shell of the molten steel through the belt-shaped valley formed along the rotating direction of the casting roll , And super-austenitic stainless steels, it is possible to prevent defects on the surface of the cast steel such as dents and cracks and to produce cast steel of excellent quality.
도 1a은 종래 슬라브 연주 공정에 대한 개략도이다.
도 1b는 종래 쌍롤형 박판제조 공정에 대한 개략도이다.
도 2a는 도 1b에 도시된 주조롤의 표면조도를 나타낸 도이다.
도 2b는 도 1b에 도시된 주조롤과 용강의 응고쉘 사이에 불활성 가스가 잔류된 상태가 도시된 도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1b에 도시된 공정에 의해 생산된 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강의 덴트, 크랙 등의 표면 결함을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명인 쌍롤식 박판 주조기에 의한 일 실시예가 도시된 개략도이다.
도 5a는 도 4에 도시된 발명에서 주조롤의 표면조도 및 골을 나타낸 도이다.
도 5b는 도 4에 도시된 발명에서 주조롤과 용강의 응고쉘 사이의 불활성 가스가 골을 통해 배출되는 상태가 도시된 도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 공정에 의해 생산된 오스테나이트 스테인리스강의 표면 품질이 개선된 상태가 도시된 도이다.1A is a schematic view of a conventional slab-casting process.
1B is a schematic view of a conventional twin roll type thin plate manufacturing process.
FIG. 2A is a view showing the surface roughness of the casting roll shown in FIG. 1B. FIG.
FIG. 2B is a view showing a state where an inert gas remains between the casting roll shown in FIG. 1B and the solidification shell of molten steel.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing surface defects such as dents and cracks of super-austenitic stainless steel produced by the process shown in FIG. 1B.
Fig. 4 is a schematic view showing an embodiment of the twin roll type sheet metal casting machine of the present invention.
FIG. 5A is a view showing the surface roughness and the score of the casting roll in the invention shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 5B is a view showing a state in which inert gas between the casting roll and the solidification shell of the molten steel is discharged through the valley in the invention shown in FIG.
6A and 6B are diagrams showing a state in which the surface quality of the austenitic stainless steel produced by the process shown in FIG. 4 is improved.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 쌍롤식 박판 주조기에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다. In order to facilitate understanding of the features of the present invention as described above, the twin roll type thin plate casting machine related to the embodiment of the present invention will be described in more detail.
이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다. In order to facilitate understanding of the embodiments described below, in the reference numerals shown in the accompanying drawings, the related components among the components that perform the same function in the respective embodiments are denoted by the same or an extension line number.
본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강 등의 질소함량이 높은 강종 제조에 있어서, 주조롤과 응고쉘 사이에 잔류되는 질소가스 등의 불활성 가스를 효과적으로 제거하여 우수한 품질의 주편을 생산하는 것을 기초로 한다. The embodiments related to the present invention basically remove inert gas such as nitrogen gas remaining between the casting roll and the solidification shell effectively in producing a steel having a high nitrogen content such as super-austenitic stainless steel, It is based on production.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명인 쌍롤식 박판 주조기에 의한 일 실시예가 도시된 개략도이다. 그리고 도 5a는 도 4에 도시된 발명에서 주조롤의 표면조도 및 골을 나타낸 도이며, 도 5b는 도 4에 도시된 발명에서 주조롤과 용강의 응고쉘 사이의 불활성 가스가 골을 통해 배출되는 상태가 도시된 도이다.Fig. 4 is a schematic view showing an embodiment of the twin roll type sheet metal casting machine of the present invention. FIG. 5A is a view showing the surface roughness and the valleys of the casting roll in the invention shown in FIG. 4, FIG. 5B is a graph showing the surface roughness and the valleys of the casting roll in the invention shown in FIG. Fig.
도 4 내지 도 5b를 참고하면, 본 발명인 쌍롤식 박판 주조기의 일 실시예는 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 주조롤(30)과 상기 한 쌍의 주조롤(30)의 양측면에 용강풀(M)이 형성되도록 설치되는 에지댐(40)과 상기 용강풀(M)의 상부를 덮어 외기와 용강풀(M)의 접촉을 차단토록 제공되는 메니스커스 실드(50) 및 상기 메니스커스 실드(50)에 배치되며, 용강풀(M)의 탕면에 불활성 가스(G)를 공급토록 제공되는 가스공급구(60)를 포함하되, 용강이 응고, 압하될 때 용강풀(M) 내에서 배출된 불활성 가스(G)가 상기 주조롤(30)과 응고쉘(B) 사이에 잔류되는 것을 방지토록, 상기 주조롤(30)에 가스배출부(H)가 형성되도록 구성될 수 있다.4 to 5B, an embodiment of the twin roll type thin sheet casting machine of the present invention includes a pair of
본 발명은 쌍롤식 박판 주조기를 이용한 질소 함량이 높은 강종 제조시에 적용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만 이하에서는 보다 분명한 설명을 위해 질소 함량이 높은 강종 중 슈퍼 오스테나이트 스테인리스 강(S32050)에 한정하여 본 발명의 일 실시예를 적용하여 살펴하도록 한다. The present invention can be applied to the production of a steel having a high nitrogen content using a twin roll thin plate casting machine, but is not limited thereto. However, for the sake of clarity, the present invention will be described with reference to super-austenitic stainless steel (S32050), which is one of the steel materials having a high nitrogen content.
우선 제강공정을 마친 용강이 래들(21)에 담겨 턴디쉬(22) 상부로 운반되고, 래들(21)의 하단에 배치된 용강 배출구를 통해 턴디쉬(22)로 유입되게 된다. 턴디쉬(22)로 유입된 용강은 이후 스토퍼(22a)에 의해 배출량이 조절되며 턴디쉬(22) 하단에 배치된 침지노즐(23)을 통해 상기 주조롤(30)과 에지댐(40)이 형성하는 섬프(sump) 공간으로 공급되게 된다. The molten steel having been subjected to the steelmaking process is carried in the
여기서 상기 주조롤(30)은 턴디쉬(22) 하부에 한 쌍으로 배치되며 서로 반대방향으로 회전하도록 구성된다. 그리고 상기 주조롤(30)의 양측에는 상기 에지댐(40)이 각각 장착되어 상기 섬프 공간을 형성하게 된다. Wherein the casting rolls 30 are arranged in pairs under the
상기 주조롤(30)과 상기 에지댐(40)에 의해 일정 공간으로 형성된 상기 섬프 공간에서는 턴디쉬(22)로부터 배출된 용강이 용강풀(molten steel pool;M)을 형성하게 된다. 이후 용강은 약 0.2 초내에 상기 한 쌍의 주조롤(30) 사이에서 압하되면서, 상기 주조롤(30)에 장착된 냉각기(미도시)에 의해 냉각되며 응고되어 주편으로 주조되게 된다.The molten steel pool M discharged from the
이후 주편은 핀치롤(25)에 의해 가이드되며, 냉각설비(24)를 거쳐, 최종적으로 권취기(27)에서 코일 형태로 권취되게 된다. Thereafter, the slab is guided by the
여기서 상기 한 쌍의 주조롤(30) 중 적어도 어느 하나는 유압실린더 등으로 구현될 수 있는 구동부(80)와 연결되어 상기 한 쌍의 주조롤(30)간의 간격이 조절되도록 제공될 수 있으며, 이에 따라 주조되는 주편의 두께를 조절할 수 있다.At least one of the pair of casting rolls 30 may be connected to a driving
그리고 상기 한 쌍의 주조롤(30)이 주조 중에 표면에 부착된 산화 스케일 등의 이물을 제거하기 위해 상기 주조롤(30)의 주변부에는 상기 주조롤(30)과 밀착되어 이물을 제거하는 브러쉬롤(70)이 더 배치될 수 있다.The pair of casting rolls 30 are attached to the periphery of the casting
또한 쌍롤식 박판 주조기를 이용하여 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강을 제조하기 위해서는 박판의 에지 부분의 크랙, 덴트 등의 결함 발생을 방지하기 위해 주편을 제조하는 과정에서 주편 전폭에 걸쳐 균일하게 응고되도록 하여야 한다. In order to prevent the occurrence of defects such as cracks and dents in the edge portion of the thin plate, it is necessary to uniformly coagulate the entire length of the cast steel during the production of the cast steel in order to manufacture super-austenitic stainless steel using the twin roll type thin plate casting machine.
이는 용강풀(M)을 외부와 차단시킨 상태에서 응고시킴으로서 달성할 수 있다. 이를 위해 상기 메니스커스 실드(meniscus shield ; 50)는 상기 한 쌍의 주조롤(30)과 상기 에지댐(40)에 연결되어 배치되며 용강풀(M)의 표면을 외부와 차단시키게 된다.This can be achieved by solidifying the welding spool M in a state in which the welding spool M is shielded from the outside. To this end, the
또한 상기 가스공급구(60)는 상기 메니스커스 실드(50)에 배치되며 용강풀(M)의 상면에 질소가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스(G)를 공급하며 외기와의 접촉을 차단하게 된다. The
상기 불활성 가스(G)는 용강의 산화를 방지하고, 용강의 응고시에 주조롤(30)과 에지댐(40)에 접촉되는 지점에서의 용강 메니스커스(molten steel's meniscus)의 계면 에너지를 변화시켜 응고를 균일하게 하는 분위기 가스로서의 기능을 수행하기 된다. The inert gas G prevents the oxidation of the molten steel and changes the interface energy of the molten steel's meniscus at the point where the molten steel comes into contact with the casting
이때 분위기 가스는 용강의 산화를 방지하기 위해 충분히 공급되어, 용강풀(M) 상면에서의 산소농도가 전체 외기 중 0.1% 이하로 유지되도록 하여야 한다. At this time, the atmospheric gas is sufficiently supplied to prevent the oxidation of the molten steel, so that the oxygen concentration on the upper surface of the welding spool M should be kept at 0.1% or less of the total outside air.
그리고 분위기 가스는 용강에 잘 용해되는 용해성 가스를 사용하여 응고셀이 주조롤(30)에 충분히 전사되도록 하여야 한다. 응고셀이 주조롤(30)의 표면에 충분히 전사되기 위해서는 용강내에 함유된 분위기 가스가 응고셀과 주조롤(30) 사이에 잔류되지 않고 원활히 외부로 배출되어야 한다.The atmosphere gas is to be sufficiently transferred to the casting
특히 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강은 질소함량이 2000ppm 이상으로 일반 강에 비해 높은데, 분위기 가스로 질소 가스를 사용할 경우에는 용강내의 질소가 잔류되는 비율이 높을 수 있으므로, 주조롤(30)과 응고쉘(B) 사이에서 질소 가스가 원활히 배출되지 못하면 응고 중 주조롤(30)에 응고셀이 전사되는 비율이 감소하게 된다.In particular, super-austenitic stainless steels have a nitrogen content of at least 2000 ppm, which is higher than that of ordinary steels. When nitrogen gas is used as the atmospheric gas, the proportion of nitrogen remaining in the molten steel may be high. ), The rate at which the solidification cell is transferred to the casting
이는 용강 전폭의 응고 불균일을 일으킬 수 있으며, 응고 불균일이 발생한 영역에서는 궁극적으로 주편의 표면 결함으로 이어지게 된다.This may lead to nonuniform solidification of the entire molten steel, which ultimately leads to surface defects of the cast steel in the region where the solidification unevenness occurs.
따라서 본 발명의 일 실시예에서는 상기 주조롤(30)의 표면에 상기 가스배출부(H)를 형성하여 용강이 응고, 압하될 때, 용강풀(M) 내에서 배출된 불활성 가스(G)가 상기 주조롤(30)과 응고쉘(B) 사이에 잔류되는 것을 방지함으로써, 주조롤(30) 표면에 응고쉘(B)이 전사되는 비율을 향상시켜 궁극적으로 주편의 표면 결함을 방지하는 것이다.Therefore, in an embodiment of the present invention, when the molten steel is solidified or compressed by forming the gas discharge portion H on the surface of the casting
여기서 상기 가스배출부(H)는 상기 주조롤(30)의 표면에 띠 형상의 골(H)로 형성될 수 있다. 이때 상기 띠 형상의 골(H)은 상기 주조롤(30)의 둘레를 따라 원주방향으로 형성될 수 있으며, 상기 주조롤(30)의 폭 방향을 따라 복수의 열로 배치될 수 있다. 상기 띠 형상의 골(H)은 레이저(laser)를 이용하여 가공할 수 있다. The gas discharge unit H may be formed of a band-shaped valley H on the surface of the casting
그리고 상기 띠 형상의 골(H)은 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 주조롤(30)의 표면에 숏블라스팅(shoot blasting) 처리에 의해 형성된 딤플(dimple) 형상의 요철부(A)상에 배치될 수 있다. As shown in FIG. 5A, the belt-like valleys H are formed on the surface of the casting
즉 상기 띠 형상의 골(H)이 형성되지 않았던 종래의 주조롤은, 딤플 형상의 표면조도에 의해 용강의 내부에서 발생된 불활성 가스(G)가 종래의 주조롤과 응고셀 사이에서 원활히 배출되지 못하고 잔류되어, 용강의 응고쉘(B)이 종래의 주조롤 표면으로의 전사를 방해하였다.That is, in the conventional casting rolls in which the band-like valleys H are not formed, the inert gas G generated in the molten steel is not smoothly discharged between the conventional casting roll and the solidifying cell due to dimple-shaped surface roughness So that the solidification shell (B) of molten steel interfered with the transfer to the conventional casting roll surface.
그러나 본 발명의 주조롤(30)은 딤플 형상의 요철부(A)상에 상기 띠 형상의 골(H)이 회전방향 둘레를 따라 형성됨에 따라 불활성 가스(G)는 도 5b에서와 같이 상기 띠 형상의 골(H)을 따라 이동하며 외기로 배출될 수 있는 것이다. However, in the casting
도 5b를 참고하면, 용강의 응고쉘(B) 영역과 상기 주조롤(30)의 요철부(A)상에 상기 띠 형상의 골(H)이 상기 주조롤(30)의 회전 방향 둘레를 따라 형성되어 있는 것을 볼 수 있으며, 이에 따라 상기 용강으로 배출되는 불활성 가스(G)가 응고쉘(B)과 상기 주조롤(30) 사이에 잔류되지 않고 상기 주조롤(30)의 회전에 의해 상기 띠 형상의 골(H)을 타고 외부로 배출되는 것을 확인할 수 있다. 5B, the belt-like corrugation H is formed on the solidification shell B region of the molten steel and the concavo-convex portion A of the casting
여기서 본 발명이 특히 질소함량이 높은 강종 제조에 적용되므로, 상기 공급되는 불활성 가스(G)가 질소가스일 때, 보다 더 상기 띠 형성의 골이 의미가 있을 것이다. 다만 상기 불활성 가스(G)가 아르곤 가스 등의 다른 안정화된 가스라고 하더라도, 주조롤과 응고쉘 사이의 공간에 잔류되는 것을 방지하는 것이므로 역시 상기 띠 형성의 골은 의미는 있다. Since the present invention is particularly applied to the production of a steel having a high nitrogen content, when the supplied inert gas G is nitrogen gas, the score of the belt formation will be more significant. However, since the inert gas (G) is prevented from remaining in the space between the casting roll and the solidifying shell, even if the inert gas (G) is another stabilized gas such as argon gas,
결과적으로 응고쉘(B)의 주조롤(30) 표면 전사율을 향상시켜 응고쉘(B) 들뜸 현상을 방지함으로써, 주편의 표면 품질을 우수하게 한다.As a result, the surface transfer rate of the casting
이하에서는 실제 실험을 통해 얻은 실험데이터를 통해 상기 띠 형상의 골(H)의 유효 깊이(S), 폭(W), 배치 간격(L) 등의 크기를 살펴보도록 한다.The effective depth (S), width (W), and spacing distance (L) of the strip-shaped valleys (H) will be examined through experimental data obtained through actual experiments.
본 실험에 사용된 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강의 성분표는 하기 표 1과 같다. 즉 C, Si, Mn, P, S, Cu 는 하기 표 1에 도시된 최대 비율(%)하에서 용강에 포함되며, Cr, Ni, Mo, N 은 하기 표 1에 도시된 비율(%) 범위내에서 용강에 포함된다. 각각의 합금 원소 이외에 미도시된 비율은 순수 Fe의 비율이 된다. The composition table of the super-austenitic stainless steels used in this experiment is shown in Table 1 below. Cr, Ni, Mo and N are contained in the molten steel under the maximum ratio (%) shown in Table 1 below, and the contents of Cr, Ni, Mo, . Unless otherwise indicated for each alloy element, the ratio is pure Fe.
강종
Steel grade
성분
ingredient
C
C
Si
Si
Mn
Mn
P
P
S
S
Cr
Cr
Ni
Ni
Mo
Mo
Cu
Cu
N
N
비고
Remarks
S32050
S32050
Spec
Spec
0.03
max
0.03
max
1.0
max
1.0
max
1.5
max
1.5
max
0.035
max
0.035
max
0.02
max
0.02
max
~
24.022.0
~
24.0
~
23.020.0
~
23.0
~
6.86.0
~
6.8
0.4
max
0.4
max
~
0.320.21
~
0.32
ASTM
ASTM
상기 표 1에 도시된 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강을 사용한 실험을 통해 종래의 주조롤(30)과 본 발명의 주조롤(30)간에 생산된 박판의 품질 특성을 비교하면 하기 표 2와 같다.
The quality characteristics of the thin plate produced between the
여기서 하기 표 2의 실험예 1 내지 5에 해당하는 실험대상 주조롤의 조건은 다음과 같다.The conditions of the test casting rolls corresponding to Experimental Examples 1 to 5 in Table 2 are as follows.
-전체 폭: 1300mm- Overall width: 1300mm
-양 에지부 가공:0~30mm 및 1270~1300mm 부분, 1.2mm(직경) ball 로 7 bar 의 압력으로 숏블라스팅 처리하여 Ra 17um(직경)의 딤플(요철부) 형성함.- Edge edge machining: Shot blasting with pressure of 7 bar with 0 ~ 30mm and 1270 ~ 1300mm part and 1.2mm (diameter) ball to form dimples (concave and convex parts) of Ra 17um (diameter).
-중앙부 가공:30~1270mm 부분, 2.5mm(직경) ball 로 7 bar 의 압력으로 숏블라스팅 처리하여 Ra 20um(직경)의 딤플(요철부) 형성함.
- Central processing: Shot blasting at a pressure of 7 bar with 30 to 1270 mm part and 2.5 mm (diameter) ball to form dimples (concave and convex parts) of Ra 20 um (diameter).
구분
division
주조조건
Casting conditions
박판의 품질특성
Quality Characteristics of Sheet
주조롤 표면처리
(띠 형상의 골 형성 유무)
Casting roll surface treatment
(Presence or absence of band-shaped bone formation)
권취온도(℃)
Coiling temperature (캜)
크랙 및 덴트결함 유무
Crack and dent defect presence
시그마상 석출 정도
Degree of precipitation of sigma phase
실험예1
Experimental Example 1
미처리
Untreated
740
740
존재
existence
불량
(과다 석출)
Bad
(Excessive precipitation)
실험예2
Experimental Example 2
미처리
Untreated
650
650
존재
existence
보통
(석출량 감소)
usually
(Reduction in precipitation amount)
실험예3
Experimental Example 3
(깊이:10~200um, 폭:50~200mm, 간격:100~500mm)Band-shaped bone formation by laser
(Depth: 10 to 200 um, width: 50 to 200 mm, gap: 100 to 500 mm)
650
650
미존재
Not existing
보통
(석출량 감소)
usually
(Reduction in precipitation amount)
실험예4
Experimental Example 4
(깊이:10~200um, 폭:50~200mm, 간격:100~500mm)Band-shaped bone formation by laser
(Depth: 10 to 200 um, width: 50 to 200 mm, gap: 100 to 500 mm)
650
650
미존재
Not existing
보통
(석출량 감소)
usually
(Reduction in precipitation amount)
실험예5
Experimental Example 5
(깊이:10~200um, 폭:50~200mm, 간격:100~500mm)Band-shaped bone formation by laser
(Depth: 10 to 200 um, width: 50 to 200 mm, gap: 100 to 500 mm)
580
580
미존재
Not existing
양호
(과소 석출)
Good
(Under precipitation)
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 띠 형상의 골(H)이 주조롤(30)의 표면에 형성된 실험예 3, 4, 5의 경우에는 주조롤(30)과 응고쉘(B) 사이로 배출된 불활성 가스(G)가 팽창되지 않고, 도 5b에서와 같이 주조방향으로 형성된 상기 띠 형상의 골(H)을 따라 외기로 빠져나가 제거됨으로써, 응고쉘(B) 들뜸 현상이 방지되고 응고능이 향상되어, 결과적으로 박판 표면의 크랙이나 덴트 등의 결함이 미존재하게 되었다. As can be seen from the above Table 2, in the case of Experimental Examples 3, 4 and 5 in which the belt-shaped corrugations H were formed on the surface of the casting
그러나 상기 띠 형상의 골(H)이 형성되지 않은 주조롤을 가진 실험예 1,2의 경우에는 주조롤과 응고쉘 사이에 불활성 가스가 잔류하고 팽창하게 되어, 응고쉘이 주조롤의 표면에 전사되는 것을 방해함에 따라 궁극적으로 응고쉘 들뜸 현상이 발생되어 박판의 표면 품질을 나쁘게 함을 알 수 있다. However, in the case of
여기서 상기 주조롤(30)의 요철부(A)의 깊이(S)는 15 ~ 25um 범위 내이고 상기 띠 형상의 골(H)의 깊이(S)는 10 ~ 200um 범위 내인 것이 바람직할 수 있다. 숏블라스팅 공정 및 레이저 가공에 의해 형성되는 요철부(A) 및 골(H)의 깊이(S)가 10um 미만이 되면 용강에서 배출되는 불활성 가스(G)의 상당량이 골(H) 내부로 유입되지 못하게 되어 불활성 가스(G)의 배출 효과가 잘 나타나지 않으며, 요철부(A) 및 골(H)의 깊이(S)가 200um 초과가 되면 제조된 주편의 표면이 거칠어지는 문제가 발생될 수 있다.It is preferable that the depth S of the concavo-convex portion A of the casting
그리고 상기 골(H)의 폭(W)은 50 ~ 200um 범위 내인 것이 바람직할 수 있다. 골(H)의 폭(W)이 50um 미만이면 충분한 양의 불활성 가스(G)가 상기 골(H) 내부로 유입되는 것이 어려울 수 있다. 여기서 충분한 양이란 응고쉘(B)이 상기 주조롤(30)의 표면에 전사되는 것을 방해하지 않게 되는 양만이 남게되는 것을 의미한다. 즉 충분한 양이 배출되지 않으면 상기 주조롤(30)의 표면에의 응고쉘(B)의 전사가 어렵게 된다. 반대로 200um 초과인 경우에는 골(H)의 폭(W)이 너무 넓게 되어 불활성 가스(G)가 상기 골(H)을 타고 이동하는 과정에서 상기 골(H) 외부로의 유동이 발생될 수 있다. 이는 다시 주조롤(30)과 응고쉘(B) 사이로 유입될 수도 있다. The width (W) of the valleys (H) may be in the range of 50 to 200 um. If the width W of the valley H is less than 50 탆, it may be difficult for a sufficient amount of the inert gas G to flow into the valley H. Here, a sufficient amount means that only the amount that does not prevent the solidifying shell (B) from being transferred to the surface of the casting roll (30) remains. That is, if the sufficient amount is not discharged, the transfer of the solidification shell B to the surface of the casting
또한 상기 골(H)이 상기 주조롤(30)의 둘레를 따라 복수개로 배치될 때, 상기 골(H)간의 간격(L)은 100 ~ 500um 범위 내인 것이 바람직할 수 있다. 만약 상기 골(H)간의 간격(L)이 100um 미만이면 상기 요철부(A)상에 상당한 많은 수의 상기 띠 형상의 골(H)이 형성되게 되어, 상기 요철부(A)의 기능을 저하시킬 수 있다. 즉 주편의 표면 불량을 유발할 수 있다. 반대로 상기 골(H)간의 간격(L)이 500um 초과이면 골(H)간의 간격(L)이 너무 넓어지게 되어 주조롤(30)과 응고쉘(B) 사이의 공간에서 불활성 가스(G)의 배출 효과는 미미할 수 있다. When the plurality of ribs H are arranged along the periphery of the casting
상기와 같은 골(H)의 형성 조건하에서 생산된 박판(S)은 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 크랙이나 덴트 등이 없는 우수한 표면 품질을 갖게 되었다. The thin plate S produced under the condition of forming the valleys H as described above has excellent surface quality without cracks or dents as shown in Figs. 6A and 6B.
이러한 새로운 본 발명의 주조롤(30)을 이용하여 주조하고, 이후에는 디스차지(discharge) 공정에서의 주편을 수냉설비에 의해 냉각하고 권취할 때, 권취기(27)에서 권취코일의 온도를 잘 제어하여 제조하여야 한다. When the cast steel is cast using the
일반적으로 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강에서 가장 중요하게 제어하여야 하는 시그마 상(sigma phase)으로는 Cr 또는 Mo가 40% 이상으로 많이 함유되고, 결정구조는 사방정계이다. 다만 박판에 시그마상이 존재하면 재료의 취성이 증가하므로 최대한 석출을 억제하여야 한다. Generally, the sigma phase, which is most importantly controlled in super-austenitic stainless steel, contains Cr or Mo in an amount of more than 40%, and the crystal structure is orthorhombic. However, presence of a sigma phase in the thin sheet increases the brittleness of the material, so that the maximum precipitation must be suppressed.
따라서 이러한 시그마 상의 석출을 억제하기 위하여 디스차지 공정에서의 수냉설비에 의하여 권취코일의 온도를 엄격히 제한하여야 한다. 이때 상기 표 2에 게재된 바와 같이, 실험예 5에서 권취온도가 580℃ 일 때, 시그마 상의 석출량이 가장 적은 것을 확인할 수 있다. 다만 다른 실험예 2, 3, 4에서는 권취온도가 600℃을 초과함에 따라 시그마상의 석출량이 종래의 주조롤(30)과 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 그리고 권취온도가 700℃를 초과하는 실험예 1의 경우에는 과다 석출되어 박판의 품질 특성이 불량한 것을 알 수 있다. Therefore, in order to suppress the precipitation of such sigma phase, the temperature of the winding coil should be strictly limited by the water-cooling facility in the discharge process. As shown in Table 2, when the coiling temperature was 580 ° C in Experimental Example 5, it was confirmed that the amount of precipitation of the sigma phase was the smallest. However, in other Experimental Examples 2, 3 and 4, as the coiling temperature exceeds 600 ° C, it can be seen that the deposition amount of the sigma phase is not significantly different from that of the
그러므로 시그마 상의 석출을 억제하여 충분한 인성을 얻기 위해서는 600 oC 이하의 온도로 권취하는 것이 바람직하다. Therefore, in order to suppress the precipitation of the sigma phase and obtain sufficient toughness, it is preferable to wind at a temperature of 600 ° C or lower.
본 발명은 상기와 같은 구성을 가지며 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강 제조에 있어서, 주조롤과 응고쉘 사이에 잔류되는 불활성 가스를 효과적으로 제거하여 우수한 품질의 주편을 생산할 수 있는 것이다. The present invention has the above-described structure and effectively removes the inert gas remaining between the casting roll and the solidification shell in the production of super-austenitic stainless steel, thereby producing a cast steel of excellent quality.
이상의 사항은 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강 등의 질소함량이 높은 강종 제조의 쌍롤식 박판 주조기의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.The above is merely a specific example of a twin roll type thin plate casting machine for producing a high nitrogen content steel such as super austenitic stainless steel.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
Therefore, it should be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. do.
21...래들 22...턴디쉬
23...침지노즐 24...냉각설비
27...권취기 30...주조롤
40...에지댐 50...매니스커스 실드(meniscus shield)
60...가스공급구 70...브러쉬롤
80...구동부21 ... Ladle 22 ... Tundish
23 ...
27 ...
40 ...
60 ...
80 ... Drive
Claims (8)
상기 한 쌍의 주조롤의 양측면에 용강풀이 형성되도록 설치되는 에지댐;
상기 용강풀의 상부를 덮어 외기와 용강풀의 접촉을 차단토록 제공되는 메니스커스 실드; 및
상기 메니스커스 실드에 배치되며, 용강풀의 탕면에 불활성 가스를 공급토록 제공되는 가스공급구; 를 포함하되,
용강이 응고, 압하될 때 용강풀 내에서 배출된 불활성 가스가 상기 주조롤과 응고쉘 사이에 잔류되는 것을 방지토록, 상기 주조롤에 가스배출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조기.
A pair of casting rolls rotating in mutually opposite directions;
An edge dam installed on both sides of the pair of casting rolls to form a molten steel pool;
A meniscus shield covering an upper portion of the spool for blowing out the contact between the outside air and the spool; And
A gas supply port which is disposed in the meniscus shield and is provided to supply an inert gas to the bath surface of the heating coil; , ≪ / RTI &
Wherein a gas discharge portion is formed in the casting roll so that an inert gas discharged from the spool for molten steel when solidified or pressed down is prevented from remaining between the casting roll and the solidified shell.
상기 가스배출부는 상기 주조롤의 표면에 형성된 띠 형상의 골인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조기.
The method according to claim 1,
Wherein the gas discharging portion is a strip-shaped groove formed on the surface of the casting roll.
상기 골은 상기 주조롤의 회전 방향 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조기.
3. The method of claim 2,
Wherein the ribs are formed along the rotation direction of the casting roll.
상기 주조롤의 표면에는 숏블라스팅 처리에 의해 요철부가 형성되고, 상기 골은 상기 요철부상에 배치되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조기.
The method of claim 3,
Wherein a concavo-convex portion is formed on the surface of the casting roll by a shot blasting process, and the concavo-convex portion is disposed on the convexo-concave portion.
상기 요철부의 깊이는 15 ~ 25um 범위 내인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조기.
5. The method of claim 4,
Wherein the depth of the concave-convex portion is in the range of 15 to 25 um.
상기 골의 깊이는 10 ~ 200um 범위 내인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조기.
6. The method of claim 5,
Wherein the depth of the valleys is in the range of 10 to 200 um.
상기 골의 폭은 50 ~ 200um 범위 내인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조기.
The method according to claim 6,
And the width of the valley is in the range of 50 to 200 um.
상기 골은 상기 주조롤의 둘레를 따라 복수개로 배치되되, 상기 골간의 간격은 100 ~ 500um 범위 내인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조기.
8. The method of claim 7,
Wherein the plurality of troughs are arranged along the periphery of the casting roll, and the interval between the troughs is in the range of 100 to 500 um.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment |