KR20180094235A - 용강 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 용강 처리 방법은 래들 내 용강을 제 1 노즐을 통해 턴디시로 공급하는 과정 및 턴디시 내 용강을 제 2 노즐을 통해 몰드로 공급하는 과정 몰드 내로 공급된 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정을 포함하고, 래들의 용강을 제 1 노즐로 이송시키면서, 제 1 노즐로 불활성 가스를 공급하며, 턴디시로 용강을 공급하기 시작하는 주조 개시 시점부터 주조 종료 시점까지의 주조 구간 중, 주조 시점에 따라 상기 제 1 노즐로 공급되는 불활성 가스의 유량을 다르게 조절한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 주조 시기에 따라 래들의 용강이 턴디시로 이송되는 노즐로의 불활성 가스의 공급 유량을 조절함으로써, 턴디시 내 개재물을 제거하고, 래들 슬래그의 혼입을 방지할 수 있다.

Description

용강 처리 방법{METHOD FOR TREATMENT OF MOLTEN STEEL}

본 발명은 용강 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노즐을 통해 턴디시로 용강을 공급하는데 있어서 용강 중 개재물 제거가 용이하고, 슬래그 혼입을 방지할 수 있는 용강 처리 방법에 관한 것이다.

연속 주조 설비는 제강 설비로부터 정련된 용강을 공급받아 주편을 제조하는 설비로서, 용강(molten steel)을 운반하는 래들(Ladle), 래들에서 용강을 공급받아 임시 저장하는 턴디시(Tundish), 턴디시로부터 지속적으로 용강을 공급받으면서 이를 주편(Slab)으로 1차 응고시키는 주형(Mold), 주형으로부터 지속적으로 인발되는 주편을 2차 냉각시키며 일련의 성형 작업을 수행하는 냉각대로 구성된다. 또한, 래들의 용강을 턴디시로 공급하는 쉬라우드 노즐, 턴디시의 용강을 주형으로 공급하는 침지 노즐을 포함한다.

주편 표면 품질은 용강의 개재물에 대한 청정도에 의하여, 그 정도가 결정된다. 예컨대 개재물에 대한 용강의 청정도가 좋지 않을 경우, 개재물 자체로 인하여 주편 표면에 결함이 발생할 수 있고, 개재물에 의해 침지 노즐이 막히며 용강 흐름에 이상이 발생하여 주편 표면 품질이 저하될 수 있다.

특히, 래들의 용강을 턴디시로 이송할 때, 용강이 공기와 접촉하게 되고, 이때 질소가 용강으로 픽업되어, Al, Si, Cr, Ti, Mn, Fe 등 산소와 친화력이 강한 원소들이 산화되는 재산화 현상이 발생된다. 이러한 재산화는 개재물을 형성시키며, 개재물이 턴디시에서 제거되지 않고 주형으로 공급됨에 따라, 주편의 내부 및 표면 품질을 악화시키는 요인이 되고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 래들과 턴디시 사이에 쉬라우드 노즐을 설치하여, 래들의 용강을 쉬라우드 노즐을 통해 턴디시로 공급하하고 있다. 그러나, 이러한 공급 방법에서도 용강의 재산화에 의한 개재물 발생이 여전히 발생되고 있는 실정이다.

또한, 래들 내 슬래그에는 재산화를 유발하는 FeO, MnO, SiO2, TiO2 등이 함유되어 있는데, 래들 내 잔탕의 높이가 낮은 주조 말기에 래들 내에서 와류가 생되며, 와류에 의해 슬래그가 턴디시로 딸려 딸려들어오는 문제 즉, 슬래그가 혼입되는 문제가 있다.

그런데, 래들 내에 잔탕을 많이 남기면 슬래그의 혼입을 방지할 수 있으나, 이후 잔탕을 처리하기 위한 비용과 잔탕에 들어가 합금철 비용 등이 고스란히 낭비되고, 이에 따라 전체적인 실수율이 낮아져 전체적으로 비용이 증가하는 문제가 있다.

일본공개특허 1995-195161

본 발명은 노즐을 통해 턴디시로 용강을 공급하는데 있어서 용강 중 개재물 제거가 용이하고, 슬래그 혼입을 방지할 수 있는 용강 처리 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 용강 처리 방법은 래들 내 용강을 제 1 노즐을 통해 턴디시로 공급하는 과정; 및 상기 턴디시 내 용강을 제 2 노즐을 통해 몰드로 공급하는 과정; 상기 몰드 내로 공급된 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정;을 포함하고,

상기 래들의 용강을 상기 제 1 노즐로 이송시키면서, 상기 제 1 노즐로 불활성 가스를 공급하며, 상기 턴디시로 용강을 공급하기 시작하는 주조 개시 시점부터 주조 종료 시점까지의 주조 구간 중, 주조 시점에 따라 상기 제 1 노즐로 공급되는 불활성 가스의 유량을 다르게 조절한다.

상기 주조 개시 시점부터 주조 말기 시작 시점 전까지의 제 1 구간과, 상기 주조 말기 시작 시점부터 주조 종료 시점까지의 제 2 구간에서 상기 제 1 노즐로 공급되는 불활성 가스의 유량을 다르게 조절한다.

상기 주조 말기 시작 시점은, 상기 래들 내 용강 잔탕량이 주조 개시 전 상기 래들에 수강된 용강량의 8 내지 12%이 되는 시점을 주조 말기 시작 시점으로 하고, 상기 제 1 구간은 상기 제 1 노즐로 공급된 불활성 가스의 흐름이 하강류가 되도록 상기 제 1 노즐로 공급되는 불활성 가스의 유량을 조절하며, 상기 제 2 구간은 불활성 가스의 흐름이 상승류가 되도록 하여, 상기 제 1 노즐 상측에 위치된 래들 내로 유입 가능하도록 상기 제 1 노즐로 공급되는 불활성 가스의 유량을 조절한다.

상기 제 1 구간에 공급되는 불활성 가스의 유량에 비해, 상기 제 2 구간에 공급되는 불활성 가스의 유량이 크다.

상기 제1 구간에서 상기 제 1 노즐로 3L/min 내지 20L/min의 유속으로 불활성 가스를 공급하고, 상기 제 2 구간에서 상기 제 1 노즐로 100L/min 이상의 유속으로 불활성 가스를 공급한다.

상기 불활성 가스는 Ar, He, N₂ 중 어느 하나를 포함하는 용강 처리 방법.

본 발명의 실시형태에 의하면, 주조 시기에 따라 래들의 용강이 턴디시로 이송되는 노즐로의 불활성 가스의 공급 유량을 조절함으로써, 턴디시 내 개재물을 제거하고, 래들 슬래그의 혼입을 방지할 수 있다.

따라서, 턴디시 내 용강이 노즐을 통해 몰드로 공급될 때, 개재물이 몰드로 이동되지 않거나, 종래에 비해 억제시킬 수 있다. 또한, 래들 슬래그가 노즐로 딸려 들어가는 것이 종래에 비해 차단되거나, 방지되고, 이로 인해 래들 슬래그로 인해 용강이 재산화되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주조 설비를 도시한 개념도
도 2 내지 도 5는 불활성 가스의 유량에 따른 불활성 가스의 흐름 또는 버블(기포)의 거동과 속도장(velocity field) 변화를 나타내 데이타
도 6은 주편의 연속 주조 시에 제 1 노즐을 통해 래들의 용강을 턴디시로 공급하는데 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 불활성 가스의 유속 제어를 반영한 순서도
도 7은 주조 시기 또는 시점에 따른 불활성 가스의 유속 조절을 개념적으로 나타낸 그림

이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주조 설비를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 주조 설비는 용강을 수강하는 래들(L), 래들(L)로부터 제공된 용강을 일시 수용하는 턴디시(100), 래들(L)의 용강을 턴디시(100)로 공급하는 노즐(제 1 노즐(200)), 제 1 노즐(200)로 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부(500), 턴디시(100)로부터 용강을 공급받아 상기 용강을 1차 응고시키는 몰드(400), 턴디시(100) 내 용강을 몰드(400)로 공급하는 노즐(제 2 노즐(300))을 포함한다. 또한 도시되지는 않았지만, 몰드(400)의 하측에서 주조 방향으로 나열 배치되어 몰드(400)로부터 인발된 주편의 이동이 용이하도록 회전 구동하는 가이드롤과, 이동되는 주편에 냉각수를 분사하는 노즐을 구비하는 복수의 세그먼트를 포함한다.

실시예에 따른 래들(Ladle)(L)은 전로 정련을 마친 용강을 수강하여 턴디시(100)로 제공하는 일종의 용기로서, 해당 제철, 제강 또는 주조 분야에서 일반적인 구성이다. 실시예에 따른 래들(L)은 270 톤(Ton) 내지 300 톤(Ton)의 용강을 수용할 수 있는 체적으로 마련될 수 있다.

턴디시(100)는 래들(L)로부터 출강된 용강을 수용하는 내부 공간을 가지며, 용강이 배출되는 배출공(111)이 마련된 본체(110), 본체(110) 내부에서 상기 본체(110) 내 바닥과 이격되도록 상측에 설치된 위어(130), 위어(130)와 배출공(111) 사이에서 일단이 본체(110) 바닥과 연결되도록 설치된 댐(120)을 포함한다.

턴디시(100)의 본체(110)는 래들(L)로부터 출강된 용강을 일시 저장하여, 턴디시(100)의 하측에 위치한 몰드(400)로 공급하는 수단이다. 이를 위해 래들(L)과 턴디시 본체(110) 사이를 연결하도록 제 1 노즐(200)이 설치되고, 턴디시 본체(110)와 몰드를 연결하도록 제 2 노즐(300)이 설치된다. 배출공(111)은 본체(110)의 바닥의 일부를 관통하도록 마련된 개구로서, 본체(110) 바닥의 중심으로부터 일측에 위치하도록 마련되는 것이 바람직하다.

그리고, 제 2 노즐(300)은 통상 해당 기술 분야에서 침지 노즐(SEN : submerged entry nozzle)로 명명되는 노즐로서, 상부가 본체(110) 하부에서 배출공(111)과 연통되고, 적어도 하부가 몰드(400) 내 용강 중으로 침지되도록 설치된다. 이에, 턴디시 본체(110)로 공급된 용강은 배출공 및 제 2 노즐(300)을 통해 몰드(400)로 주입된다.

용강의 체류 시간을 증대시키고, 상향류를 형성하여, 용강 중 비금속 개재물을 부상 분리시키기 위해, 턴디시(100)의 본체 내부에는 댐(120) 및 위어(weir)(130)가 설치된다.

댐(120)은 턴디시 본체(110) 내부의 바닥에 설치되어, 하부는 본체(110) 바닥과 연결되어 있고, 상단의 상측 공간은 용강이 이동할 수 있도록 하는 구조를 가진다. 보다 구체적으로, 댐(120)은 소정 형상의 블록 형상을 가지며, 그 상하 방향의 길이 또는 높이가 본체의 높이에 비해 작다. 이러한 댐(120)이 본체(110) 바닥에 장착되면, 댐(120)의 상측 공간은 용강이 통과할 수 있는 공간인 통로 역할을 한다.

위어(130)는 턴디시 본체(110) 내부에서 제 1 노즐(200)과 댐(120) 사이에 위치하며, 하단이 본체(110) 바닥과 이격되도록 설치되어, 위어(130) 하단의 하측으로 용강이 통과할 수 있도록 한다. 보다 구체적으로, 위어(130)는 소정 형상의 블록 형상을 가지며, 그 상하 방향의 길이 또는 높이가 본체의 높이에 비해 작다. 이러한 위어(130)의 상단은 본체(110)의 상부, 턴디시 커버 또는 본체(110) 상측에 위치한 다른 구성물에 연결되고, 하단은 본체(110) 바닥과 이격되도록 설치되어, 용강이 위어 하부를 통해 이동되도록 한다.

이렇게 턴디시 본체(110) 내에 위어(130) 및 댐(120)이 설치되면, 도 1에 도시된 바와 같이 상호 어긋나 있는 배치 상태가 되어, 위어(130)와 댐(120)에 의해 용강 유동을 변화시켜, 상기 위어(130)와 댐(120) 사이에 용강이 체류되는 시간을 증대시킨다. 용강의 흐름을 보다 구체적으로 설명하면, 제 1 노즐(200)로부터 턴디시 본체(110) 내로 공급된 용강은 본체(110) 바닥에 마련된 배출공(111)을 향해 이동하는데, 이때 배출공(111) 방향으로 이동 중인 용강은 먼저 위어(130)와 충돌하여 유동이 변화되며(도 1의 A), 위어(130)의 하부를 통과하여 빠져 나가, 위어(130)와 댐(120) 사이로 이동한다(도 1의 B, C). 위어(130)와 댐(120) 사이로 이동한 용강은 바로 댐(130) 상측 공간으로 흘러 배출공(111) 방향으로 이동하거나(도 1의 B), 이동 중에 댐(130)에 의해 그 이동이 차단되어, 상기 댐(120)과 충돌되어 그 유동이 변화되며(도 1의 C), 두 흐름 모두 댐(120)의 상측 공간으로 통과되어(도 1의 D)어 댐(120)의 일측 공간으로 이동된 후 배출공(111)을 향해 이동된다.

제 1 노즐(200)은 래들(L)에 수강된 용강을 턴디시(100)로 공급하는 수단으로서, 통상 해당 기술 분야에서는 쉬라우드 노즐(shroud nozzle)로 명명되는 수단일 수 있다. 제 1 노즐(200)은 일단이 래들(L)과 연결되어 래들(L) 내부와 연통되고, 타단은 턴디시(100) 내에 위치하도록 연장 설치된다. 이러한 제 1 노즐(200)은 일 방향으로 연장 형성되며 래들(L)과 대향하는 일단과 턴디시(100)와 대향하는 타단이 개구된 바디와, 바디의 내부에서 상기 바디의 연장 방향으로 형성된 내부 공간으로서, 용강이 이동하는 통로를 포함한다. 여기서 제 1 노즐(200)의 바디는 용강의 이동이 용이하도록 내열성을 가지는 내화물로 이루어질 수 있다.

이러한 제 1 노즐(200)을 통해 래들(L) 내 용강이 턴디시로 공급된다. 그런데, 제 1 노즐(200)을 통해 래들(L)의 용강을 턴디시로 공급하더라도, 용강과 공기의 접촉을 완벽하게 차단할 수 없다. 이에, 용강의 공기 중 질소가 용강으로 픽업되거나,

산소와 친화력이 높은 용강 중의 Al, Si, Cr, Ti, Mn, Fe 등이 공기 중 산소와 반응하는 재산화 현상이 발생되며, 재산화의 생성물로 예컨대 Al₂O₃ 와 같은 비금속 개재물(이하, 개재물)이 형성된다. 개재물을 가지는 용강이 그대로 몰드(400)로 공급되어 주편을 주조하면, 주편 내부 및 표면 결함 유발의 원인이 된다.

또한, 래들(L) 내 용강 탕면에 있는 슬래그(즉, 래들 슬래그)에는 재산화를 발생시킬 수 있는 FeO, MnO, SiO2, TiO₂ 등이 함유되어 있는데, 주조 말기에 래들(L) 내 용강량(즉, 잔탕)의 높이가 낮아지면, 와류가 발생되고, 이 와류에 의해 래들 슬래그가 용강과 함께 제 1 노즐(200)로 딸려 들어와 턴디시로 이동되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 제 1 노즐(200)을 통해 래들(L)의 용강을 턴디시(100)로 이송 또는 공급할 때, 제 1 노즐(200)로 불활성 가스를 주입하여, 턴디시(100) 내 용강의 개재물을 제거하고, 주조 말기에 래들(L) 내에서의 용강 와류 발생을 억제시켜 슬래그가 턴디시(100)로 유입되는 것을 방지한다.

이를 위해, 제 1 노즐(200)에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부(500)를 설치한다. 가스 공급부(500)는 가스의 이동이 가능한 내부 공간을 가지는 형상 예컨대, 배관(pipe)일 수 있으며, 일단이 제 1 노즐(200)과 연결되도록 설치되어 상기 제 1 노즐(200)의 통로와 연통된다. 그리고, 가스 공급부(500)의 타단은 불활성 가스 예컨대, 아르곤(Ar) 가스가 저장된 가스 저장부와 연결될 수 있으며, 가스 공급부(500)의 연장 경로 상에는 연통 및 유량을 조절할 수 있는 밸브(valve)와 유량계가 설치될 수 있다.

여기서, 주조 말기 시작 시점은 래들(L) 내에서 와류가 발생되기 시작하는 시점일 수 있다. 보다 구체적으로 주조 말기 시작 시점은 래들(L) 내 용강 잔탄량에 따라 구분되는데, 연속 주조에 의해 래들(L) 내 용강 잔탕량이 주조 전에 래들(L)로 처음 수강된 용강량의 8% 내지 12%가 되는 시점을 주조 말기 시작 시점으로 한다. 보다 바람지하게 래들(L) 내 용강 잔탕량이 주조 전에 래들(L)로 처음 수강된 용강량의 10% 내외가 되는 시점을 주조 말기 시작 시점으로 한다.

본 발명의 실시예에서는 제 1 노즐(200)로 용강을 공급 또는 이송시키는데 있어서, 주조 개시 시점부터 주조 말기 시작 시점 전까지의 불활성 가스의 흐름과, 주조 말기 시작 시점부터의 주조 종료 시점까지 불활성 가스의 흐름을 다르게 한다. 즉, 주조 개시 시점부터 주조 말기 시작 시점 전까지는 불활성 가스 또는 상기 불활성 가스가 턴디쉬 내 용강으로 유입됨에 따라 발생되는 버블(bubble)의 흐름이 턴디시(100) 내 하측으로 이송되는 하강류가 되도록 하고, 주조 말기 시점부터는 불활성 가스의 흐름 중 적어도 일부는 래들(L)이 위치한 방향으로의 상승류를 가지도록 한다.

이하에서는 주조 개기 시작 시점부터 주조 말기 시작 시점까지를 제 1 구간, 주조 말기 시작 시점부터 주조 종료 시점까지를 제 2 구간으로 명명한다.

제 1 구간에서 불활성 가스는 주가되는 흐름이 하강류이며, 상승류가 없거나, 거의 발생하지 않는 것을 의미할 수 있다. 그리고, 제 1 구간에서 불활성 가스의 하강류를 형성하는 것은, 하강류의 불활성 가스와 턴디시(100) 내부벽 예컨대 하부벽이 충돌하여 버블(bubble)을 발생시키기 위함이다. 버블이 발생되면, 상기 버블의 표면에 개재물이 부착되며, 버블은 그 비중이 작기 때문에 상측으로 부상한다. 즉, 불활성 가스의 하강류에 의해 형성된 버블의 표면에 개재물이 부착되고, 개재물이 부착된 버블이 용강 탕면으로 부상함에 따라, 용강으로부터 개재물이 분리 부상 즉, 제거된다.

또한, 제 2 구간에서 불활성 가스의 흐름 중 적어도 일부가 상승류가 발생된다는 것은 제 1 노즐(200)로 공급된 불활성 가스의 흐름 중, 일부는 바로 턴디시(100)로 향하는 하강류이고, 다른 일부는 래들(L) 측으로 향하는 상승류임을 의미한다. 이때, 상승류의 량 또는 상승류의 세기는 주조 말기에 제 1 노즐(200)을 통해 이송되는 용강의 흐름을 이기고 상승하여 래들(L)로 올라가, 래들(L)의 용강 배출구 주변에서 와류의 흐름을 방해하여 와류 발생을 방지할 수 있을 정도일 수 있다.

상술한 제 1 구간과 제 2 구간의 불활성 가스의 공급을 다른 말로 설명하면, 아래와 같다.

본 발명의 실시예에서는 제 1 노즐(200)로 용강을 공급 또는 이송시키는데 있어서, 제 1 구간의 불활성 가스의 유량을 상대적으로 작게(이하, 제 1 유량), 제 2 구간의 불활성 가스의 유량을 상기 제 1 유량에 비해 크게 한다. 여기서, 제 1 구간의 불활성 가스의 유량인 제 1 유량과, 제 2 구간의 불활성 가스의 유량인 제 2 유량 각각은 보다 구체적으로 분당(시간당) 불활성 가스의 량으로서, 유속(L/min) 명명될 수도 있다.

이때, 제 1 구간에서 제 1 노즐(200) 내로 공급되어 흐르는 불활성 가스의 유량을 조절하는데 있어서, 턴디시(100) 내 용강 중 발생된 버블이 턴디시(100) 하측 방향으로 흘러, 턴디시(100) 바닥에 충돌함에 따라 미세 버블이 발생되도록 조절한다. 보다 구체적인 예로, 제 1 구간에서는 제 1 노즐(200) 내로 공급되어 흐르는 불활성 가스의 제 1 유량을 5 내지 20L/min로 조절한다.

또한, 제 2 구간에서 제 1 노즐(200) 내로 공급되어 흐르는 불활성 가스의 유량을 조절하는데 있어서, 제 1 노즐(200)의 상측 또는 래들(L)이 위치된 방향으로 흐르는 상승류가 형성되도록 유량을 조절한다. 보다 구체적인 예로, 제 2 구간에서 제 1 노즐(200) 내로 공급되어 흐르는 불활성 가스의 제 2 유량을 100 L/min 이상, 200L/min 이하로 조절한다.

예를 들어, 불활성 가스의 유량이 20L/min을 초과하거나, 3L/min 미만인 경우, 상대적으로 하강류량이 줄어들거나, 개재물의 흡착되는 버블 발생량이 줄어들어 버블에 의한 개재물 부산 분리 제거 효율이 떨어질 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 제 1 구간에서 버블에 의한 개재물의 부상 분리를 유도하기 위하여, 용강이 흐르는 제 1 노즐(200)로 5 내지 20L/min의 제 1 유량으로 불활성 가스를 공급하여 하강류를 형성함으로써 버블을 발생시킨다.

또한, 예를 들어, 불활성 가스의 유량이 100L/min 미만인 경우, 래들(L)이 위치한 상측으로 향하는 상승류가 발생하지 않거나, 제 2 구간에서 래들(L) 내에서의 와류 발생을 방해하거나 억제할 정도의 상승류가 발생되지 않는다. 따라서, 제 2 구간에 래들(L) 내 와류 발생에 의해 래들 슬래그가 턴디시로 유입될 수 있다.

반대로, 불활성 가스의 유량이 200L/min를 초과하는 경우, 제 1 노즐(200)로 공급되는 불활성 가스의 유량의 변화 정도가 너무 큰 헌팅(hunting) 현상이 발생되며, 이에 따라 제어가 곤란한 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 제 2 구간에 래들(L) 내 와류 발생을 억제하기 위하여, 용강이 흐르는 제 1 노즐(200)로 100L/min 이상, 200L/min 이하의 유량으로 불활성 가스를 공급하여 상승류 형성함으로써 래들(L) 내 와류 발생을 억제하고, 이에 따라 래들(L) 내 슬래그가 턴디시(100)의 용강으로 유입되는 것을 억제 또는 차단할 수 있다.

도 2 내지 도 5는 불활성 가스의 유량에 따른 불활성 가스의 흐름 또는 버블(기포)의 거동과 속도장(velocity field) 변화를 나타내 데이타이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 불활성 가스의 유량에 따라 불활성 가스의 흐름 또는 버블의 거동과 속도장(velocity field)이 달라지는 것을 확인할 수 있다.

도 2 내지 도 5를 비교하면, 제 1 노즐(200)로 공급되는 불활성 가스의 유량 이 5L/min 및 20L/min 일 때, 50L/min, 100L/min 일때에 비해, 제 1 노즐 내에서 불활성 가스 또는 버블의 거동이 턴디시가 위치한 하측 방향으로 집중되어 있음을 알 수 있다.

또한, 100L/min 일 때, 3L/min, 20L/min, 50L/min 일 때에 비해 상승류 량이 많음을 알 수 있다.

그리고, 불활성 가스의 유량이 50L/min 일 때, 20L/min에 비해 상승류가 보다 많이 발생되기는 하지만, 불활성 가스 또는 버블이 래들(L) 내측까지 이동되지 못하거나 부족하다. 반면, 불활성 가스의 유량이 100L/min 인 경우, 50L/min 일 때에 비해 래들 내측까지 상승하는 상승류가 큼을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 도 2 내지 도 5와 같은 불활성 가스의 유량에 따른 가스 또는 버블의 거동을 이용하여, 주조 시기에 따라 제 1 노즐로의 불활성 가스의 공급 유량을 조절함으로써, 턴디시 내 개재물을 제거하고, 래들 슬래그의 혼입을 방지한다.

도 6은 주편의 연속 주조 시에 제 1 노즐을 통해 래들의 용강을 턴디시로 공급하는데 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 불활성 가스의 유속 제어를 반영한 순서도이다. 도 7은 주조 시기 또는 시점에 따른 불활성 가스의 유속 조절을 개념적으로 나타낸 그림이다.

이하, 도 1, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 주조 방법을 설명한다.

먼저, 목적하는 성분으로 성분이 조정이 완료된 또는 정련이 완료된 용강을 턴디시 상측의 래들(L)로 수강시킨다. 이후, 제 1 노즐(200)을 통해 래들(L)의 용강을 턴디시로, 제 2 노즐(300)을 통해 턴디시(100)의 용강을 몰드(400)로 연속적으로 공급하면서(S100), 몰드(400)에서 주편을 응고시켜 주편을 연속 주조한다.

제 1 노즐(200)을 통해 래들(L) 내 용강을 턴디시로 이송시키는데 있어서, 주조 개시부터 제 1 노즐(200)에 연결된 가스 공급부를 통해 상기 제 1 노즐(200)로 불활성 가스를 공급한다(S110, 120).

이때, 현 주조 시점이 주조 말기 또는 주조 말기 시작 시점인지를 실시간으로 판단하고(S300), 주조 말기 시작 시점 전까지와, 주조 말기 시작 시점이후로 불활성 가스의 유속을 다르게 조절한다.

즉, 래들(L)의 용강을 턴디시(100)로 이송시키기 시작하는 주조 개시 시점부터 주조 말기 시작 시점 전까지(제 1 구간) 제 1 노즐(200)로 3L/min 내지 20L/min의 유량(즉, 제 1 유량)이 되도록 불활성 가스 예컨대 아르곤을 공급한다(S210). 이에 따라 제 1 노즐(200)로 공급된 불활성 가스 또는 불활성 가스에 의한 버블이 턴디시 내로 이송되는 하강류를 형성하며, 이 하강류의 불활성 가스가 턴디시 내 벽과 충돌하여 미세 버블을 생성한다. 생성된 미세 버블의 표면에는 용강 중 개재물이 부착되고, 이 버블은 탕면으로 부상된다. 이에 따라 턴디시(100) 내 용강 중 개재물이 부상 분리되며, 따라서 턴디시(100) 내 용강이 제 2 노즐(300)을 통해 몰드(400)로 공급될 때, 개재물이 몰드로 이동되지 않거나, 종래에 비해 억제된다.

그리고, 주조 말기 시작 시점부터 주조 종료시점까지(제 2 구간) 제 1 노즐로 100L/min 이상, 200L/min 이하의 유량(제 2 유량)으로 불활성 가스를 공급한다(S220). 이에 따라 제 1 노즐(200)로 공급된 불활성 가스 중 적어도 일부의 흐름은 제 1 노즐(200)의 상측 또는 래들(L)로 흐르는 상승류가 된다. 그리고 상승류의 불활성 가스는 래들(L)로 이송되어 래들(L) 내 용강의 와류 흐름을 방해함에 따라, 와류 발생을 억제한다. 특히, 래들(L)의 용강이 제 1 노즐(200)로 배출되는 개구 주변에서의 와류 발생을 억제하고, 상승류는 상기 개구 주변의 와류 발생을 방지하며, 상기 개구 주변의 슬래그를 개구와 멀어지도록 밀어내는 역할을 한다. 이에, 래들 슬래그가 제 1 노즐(200)로 딸려 들어가는 것이 종래에 비해 차단되거나, 방지되고, 이로 인해 래들 슬래그로 인해 용강이 재산화되는 것을 방지할 수 있다.

L : 래들 100: 턴디시
200: 제 1 노즐 300: 제 2 노즐
400: 몰드 500: 가스 공급부

Claims (6)

1. 래들 내 용강을 제 1 노즐을 통해 턴디시로 공급하는 과정; 및
   상기 턴디시 내 용강을 제 2 노즐을 통해 몰드로 공급하는 과정;
   상기 몰드 내로 공급된 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정;
   을 포함하고,
   상기 래들의 용강을 상기 제 1 노즐로 이송시키면서, 상기 제 1 노즐로 불활성 가스를 공급하며,
   상기 턴디시로 용강을 공급하기 시작하는 주조 개시 시점부터 주조 종료 시점까지의 주조 구간 중, 주조 시점에 따라 상기 제 1 노즐로 공급되는 불활성 가스의 유량을 다르게 조절하는 용강 처리 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주조 개시 시점부터 주조 말기 시작 시점 전까지의 제 1 구간과, 상기 주조 말기 시작 시점부터 주조 종료 시점까지의 제 2 구간에서 상기 제 1 노즐로 공급되는 불활성 가스의 유량을 다르게 조절하는 용강 처리 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 주조 말기 시작 시점은, 상기 래들 내 용강 잔탕량이 주조 개시 전 상기 래들에 수강된 용강량의 8 내지 12%이 되는 시점을 주조 말기 시작 시점으로 하고,
   상기 제 1 구간은 상기 제 1 노즐로 공급된 불활성 가스의 흐름이 하강류가 되도록 상기 제 1 노즐로 공급되는 불활성 가스의 유량을 조절하며,
   상기 제 2 구간은 불활성 가스의 흐름이 상승류가 되도록 하여, 상기 제 1 노즐 상측에 위치된 래들 내로 유입 가능하도록 상기 제 1 노즐로 공급되는 불활성 가스의 유량을 조절하는 용강 처리 방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 제 1 구간에 공급되는 불활성 가스의 유량에 비해, 상기 제 2 구간에 공급되는 불활성 가스의 유량이 큰 용강 처리 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 구간에서 상기 제 1 노즐로 3L/min 내지 20L/min의 유속으로 불활성 가스를 공급하고,
   상기 제 2 구간에서 상기 제 1 노즐로 100L/min 이상의 유속으로 불활성 가스를 공급하는 용강 처리 방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 불활성 가스는 Ar, He, N₂ 중 어느 하나를 포함하는 용강 처리 방법.

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