KR20190029757A - 강의 연속 주조 방법 - Google Patents

Abstract

연속 주조용 주형 구리판 (5a) 의 내벽면에, 그 주형 구리판에 대해 열전도율차의 비율이 20 ％ 이상인 금속이 충전된 이열전도 금속 충전부 (19) 를 형성하는 기술에 관한 것으로, 그 이열전도 금속 충전부의 폭 방향의 간격 및 주조 방향의 간격을, 소정의 수식에 의해 규정되는 값 이하로 함으로써, 연속 주조시의 응고 초기의 응고 쉘의 불균일 냉각에 의한 표면 균열을 방지하고, 주편의 두께 중심부에 발생하는 중심 편석을 억제한다.

Description

강의 연속 주조 방법

본 발명은, 연속 주조 기술에 관한 것으로, 특히 응고의 초기 단계에 있어서의 주편의 불균일 응고를 억제함으로써, 주편의 표면 균열 및 중심 편석의 개선에 바람직한 강의 연속 주조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 연속 주조에 의해 강 주편을 제조하는 경우, 먼저 주형 내에 주입된 용강이 주형과 접하여 냉각되어, 얇은 응고층 (이하,「응고 쉘」이라고 한다) 을 형성한다. 이렇게 하여 용강을 주형 내에 주입하면서 응고 쉘을 하방으로 인발 (이하,「정상 주입」이라고 한다) 함으로써, 주편을 제조한다.

주형에 의한 냉각이 불균일해지면, 응고 쉘의 두께가 불균일해지고, 그 결과, 응고 쉘의 표면은 평활해지지 않는다. 특히 응고의 초기 단계에서 응고 쉘의 두께가 불균일하게 성장하면, 응고 쉘의 표면에 응력 집중이 발생하여 미소한 종 (縱) 균열이 발생한다. 이 미소한 종 균열은, 주편이 완전히 응고된 후에도 잔존하여, 주편 표면의 종 균열이 된다. 주편의 표면에 종 균열이 발생하면, 후공정 (예를 들어 압연 공정 등) 에 주편을 송급하기에 앞서, 종 균열의 제거 (이하, 컨디셔닝이라고 한다) 가 필요하다.

주형은 주조 방향으로 진동 (이하,「오실레이션」이라고도 한다) 하고 있고, 이 주형의 진동에 의해 응고 쉘의 상단부는 용강측으로 구부러지고, 구부러진 응고 쉘과 주형 내벽면의 공극에 용강이 범람함으로써, 응고 쉘에 용강측으로 장출된 부분 (이하,「훅」이라고 한다) 이 형성된다. 응고 쉘의 표면이 평활하지 않은 경우에는, 구부러진 응고 쉘과 주형 내벽면으로 형성되는 공극이 커져, 응고 쉘의 훅이 커진다. 용강측으로 장출된 훅이 커지면, 메니스커스 (주형 내 용강탕면) 에 있어서, 용강 중을 부상하는 비금속 개재물이나 기포가 당해 훅에 포착된다. 포착된 비금속 개재물이나 기포는, 열간 압연 후의 강판 또는 냉간 압연 후의 강판에서 표면흔이나 팽윤 등의 표면 결함의 원인이 된다.

이와 같은 종 균열이나 흠집, 팽윤 등의 표면 결함의 발생 빈도는, 주조 속도의 증가에 수반하여 높아지는 경향이 있다. 최근에는, 일반적인 슬래브 연속 주조기의 주조 속도는, 10 년전과 비교하여 약 1.5 ∼ 2 배로 향상되어 있고, 그에 수반하여 컨디셔닝 작업도 증가하고 있다. 최근, 기술적으로 점점 확립되어 가고 있는 직송 가열 (이른바 핫 차징) 이나 직송 압연 (이른바 다이렉트 차징) 에 있어서도, 주편의 컨디셔닝 작업은 조업의 안정화를 저해하는 요인이 되어 있다. 따라서, 응고의 초기 단계에 있어서의 불균일 냉각에서 기인하는 응고 쉘 두께의 불균일한 성장 및 훅의 발생을 방지할 수 있으면, 경제적으로 매우 유리해진다.

응고의 초기 단계에 있어서의 불균일 냉각을 방지하려면, 응고의 초기 단계에서 균일하고 또한 완만한 냉각을 실시하여, 응고 쉘의 두께를 균일하게 성장시킴으로써, 훅의 생성을 저지할 필요가 있다. 이 점에 관해서, 비특허문헌 1 에는, 280 × 280 ㎜ 의 빌렛의 연속 주조에 있어서, 주편의 표면 성상을 개선시키기 위해서는, 주형 내면에 요철을 부여하는 것이 유효하다고 기재되어 있다. 특허문헌 1 에는, 직경 혹은 폭이 3 ∼ 80 ㎜ 또한 깊이가 0.1 ∼ 1.0 ㎜ 인 오목부를 주형 내면에 형성하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2 에는, 폭이 0.2 ∼ 2 ㎜ 또한 깊이가 6 ㎜ 이하인 홈을 주형 내면에 형성하는 것이 기재되어 있다.

이들 기술은, 모두 메니스커스부에 몰드 파우더를 투입하고, 주형과 응고 쉘의 간극에 충분한 두께의 몰드 파우더층을 장시간 안정적으로 유지하고, 주형 내면에 형성된 요철부에 공기층이나 용융 파우더층을 형성시켜, 그 공기층이나 용융 파우더층의 단열성을 이용하여 완만한 냉각 (이하, 완냉각이라고 한다) 을 실현하고자 하는 것이다.

그러나, 이들 기술을 실제로 연속 주조에 사용하면 다양한 문제가 발생한다. 예를 들어, 폭 변경이 가능한 슬래브 연속 주조기의 주형은, 장변과 단변의 콤비네이션 주형이므로, 연속 주조를 개시할 때에 주형 내면에 형성한 오목부와 주형의 코너부가 일치하면, 주입을 개시할 때의 용강의 스플래시가 코너부의 오목부에 들어간다는 문제가 있다.

침지 노즐을 교환할 때, 혹은 턴디시를 교환할 때에, 주형 내의 용강의 탕면이 정상 주입의 상태보다 저하되기 때문에, 주형 내면에 고착된 몰드 파우더가 박리, 이탈되기 쉬워져, 재차 주입을 개시할 때에 용강이나 용강의 스플래시가 코너부의 오목부에 들어간다는 문제가 있다. 이와 같은 용강이 오목부에 들어가는 현상은, 응고 쉘의 구속성 브레이크 아웃이 발생하는 원인이 된다.

주편의 중심 편석의 생성 기구는, 다음과 같이 생각되고 있다. 응고가 진행됨에 따라, 응고 조직인 덴드라이트 수간 (樹間) 에 편석 성분이 농화된다. 이 편석 성분이 농화된 용강이, 응고시의 주편의 수축 또는 벌징으로 불리는 주편의 팽윤 등에 의해, 덴드라이트 수간으로부터 유출된다. 유출된 편석 성분의 농화된 용강이 최종 응고부인 응고 완료점을 향하여 유동하고, 그대로 응고되어 편석 성분의 농화 존이 형성된다. 이 농화 존이 중심 편석이다. 주편의 중심 편석의 방지 대책으로서, 덴드라이트 수간에 존재하는 편석 성분이 농화된 용강의 이동을 방지하는 것과, 편석 성분이 농화된 용강의 국소적인 집적을 방지하는 것이 효과적이고, 이들 원리를 이용한 몇가지 방법이 제안되어 있다.

그 하나로, 압하롤군에 의한 주편의 경압하법이 있지만, 응고 수축량을 약간 상회하는 정도의 경압하에서는, 중심 편석의 개선 효과에는 한계가 있다. 특허문헌 3 에서는, 주편의 중심부의 고상률이 0.1 이하인 위치에서 주편을 벌징시켜, 폭 방향 중앙부의 주편의 두께를 주형 내에서 발생하는 단변부의 주편의 두께보다 20 ∼ 100 ㎜ 두껍게 한 후, 응고 완료점 직전에 적어도 1 개의 압하롤 쌍에 의해, 1 개의 압하롤 쌍당의 압하량을 20 ㎜ 이상으로 하는 조건에서, 벌징 상당량을 압하하는 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 4 에서는, 주편의 미응고부의 두께가 30 ㎜ 가 될 때까지의 동안에, 폭 방향 중앙부의 주편의 두께를 단변부의 주편의 두께의 10 ∼ 50 ％ 상당의 두께만큼 벌징시킨 후, 응고 완료점까지 적어도 1 개의 압하롤 쌍에 의해, 벌징 상당량을 압하하는 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 5 에서는, 벌징 개시시의 주편의 두께의 3 ％ 이상 25 ％ 이하 벌징시킨 후, 중심부의 고상률이 0.2 이상 0.7 이하인 주편의 위치를, 벌징량의 30 ％ 이상 70 ％ 이하에 상당하는 두께만큼 압하하는 강의 연속 주조 방법이 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 평9-94634호 일본 공개특허공보 평10-193041호 일본 공개특허공보 평7-210382호 일본 공개특허공보 평9-206903호 일본 공개특허공보 평11-99285호

P. Perminov et al, Steel in English, (1968) No. 7. p. 560 ∼ 562

강의 연속 주조에서는, 상하 방향의 진동을 주형에 부여하고, 당해 진동에 의해 응고 쉘이 주형에 들러붙는 것을 방지하고 있다. 주형의 진동에 의해, 선단부가 변형을 받은 주편의 표면에는, 오실레이션 마크로 불리는 주기적인 요철이 형성된다. 오실레이션 마크의 요철이 커지면, 응고 쉘 표면과 주형의 접촉이 불균일해지고, 주형으로부터의 발열량도 불균일해지므로, 응고 쉘 내면의 요철도 커진다. 초기의 응고 쉘 내면의 요철이 커지면, 최종 응고부에 있어서의 응고 계면이 평활해지지 않게 되어, 특허문헌 3 ∼ 5 에 기재된 방법으로 압하해도 그 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다는 과제가 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1] 연속 주조용 주형 내에 용강을 주입하면서, 상기 연속 주조용 주형을 주조 방향으로 진동시키면서 상기 용강을 인발하여, 주편을 제조하는 강의 연속 주조 방법으로서, 연속 주조용 주형은, 정상 주입 상태의 메니스커스 위치보다 상방으로 적어도 20 ㎜ 의 위치로부터 상기 메니스커스 위치보다 하방으로 적어도 50 ㎜ 이상, 많아도 200 ㎜ 이하의 위치까지의 주형 구리판의 내벽면에 형성된 복수의 오목홈을 갖고, 상기 복수의 오목홈의 내부에는, 상기 주형 구리판의 열전도율에 대해 열전도율차의 비율이 20 ％ 이상인 금속 혹은 금속 합금이 충전된 복수의 이 (異) 열전도 금속 충전부가 형성되고, 상기 복수의 이열전도 금속 충전부가 형성된 상기 내벽면의 면적에 대한 모든 이열전도 금속 충전부의 면적의 총합의 비인 면적률이 10 ％ 이상 80 ％ 이하이고, 오실레이션 진동수 (f) 와 주조 속도 (Vc) 로 유도되는 오실레이션 마크 피치 (OMP) 및 거리 (D1) 가 하기 (1) 식을 만족하고, 거리 (D2) 가 하기 (2) 식을 만족하는, 강의 연속 주조 방법.

D1 ≤ OMP = Vc × 1000/f … (1)

D2 ≤ 4r … (2)

단, (1) 식에 있어서, Vc 는, 주조 속도 (m/min) 이고, f 는, 오실레이션 진동수 (cpm) 이고, OMP 는, 오실레이션 마크 피치 (㎜) 이고, D1 은, 복수 중 하나의 이열전도 금속 충전부의 무게 중심과, 상기 주형 구리판의 폭 방향으로 동일한 위치에 형성된 다른 이열전도 금속 충전부로서, 상기 하나의 이열전도 금속 충전부에 주조 방향에서 이웃하는 다른 이열전도 금속 충전부와 상기 주형 구리판의 경계선으로부터, 상기 하나의 이열전도 금속 충전부와 상기 주형 구리판의 경계선까지의 거리 (㎜) 이고, (2) 식에 있어서, r 은, 상기 이열전도 금속 충전부의 무게 중심을 중심으로 하고, 상기 이열전도 금속 충전부의 면적과 동일한 면적의 원의 반경 (㎜) 이고, D2 는, 상기 하나의 이열전도 금속 충전부의 무게 중심과 주조 방향으로 동일한 위치에 형성된 다른 이열전도 금속 충전부로서, 상기 하나의 이열전도 금속 충전부에 상기 폭 방향에서 이웃하는 다른 이열전도 금속 충전부의 무게 중심으로부터, 상기 하나의 이열전도 금속 충전부의 무게 중심까지의 거리 (㎜) 이다.

[2] 상기 복수의 이열전도 금속 충전부는, 상기 거리 (D1) 가 하기의 (3) 식을 만족하도록 형성되는, [1] 에 기재된 강의 연속 주조 방법.

D1 ≤ 2r … (3)

[3] 상기 복수의 오목홈의 형상은 모두 동일한, [1] 또는 [2] 에 기재된 강의 연속 주조 방법.

[4] 상기 복수의 오목홈의 형상은 원형 또는 각이 없는 의사 원형인, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 강의 연속 주조 방법.

[5] 상기 복수의 이열전도 금속 충전부는 격자상으로 형성되는, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 강의 연속 주조 방법.

[6] 상기 복수의 이열전도 금속 충전부는 지그재그상으로 형성되는, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 강의 연속 주조 방법.

[7] 연속 주조기에 형성된 복수 쌍의 주편 지지롤의 롤 개도를 주조 방향 하류측을 향하여 단계적으로 증가시킴으로써, 내부에 미응고부를 갖는 주편의 장변면을 주형 출구에서의 주편 두께 (주편 장변면 사이의 두께) 에 대해 0 ㎜ 초과 20 ㎜ 이하의 범위의 총벌징량으로 확대시키고, 그 후, 상기 복수 쌍의 주편 지지롤의 롤 개도를 주조 방향 하류측을 향하여 단계적으로 감소시킨 경압하 존에서, 상기 주편의 두께 중심부의 고상률이 적어도 0.2 의 시점에서 0.9 가 되는 시점까지, 압하 속도 (㎜/min) 와 주조 속도 (m/min) 의 곱 (㎜·m/min²) 이 0.30 이상 1.00 이하에 상당하는 압하력을 상기 주편의 장변면에 부여하고, 상기 압하력에 의해 상기 총벌징량과 동등한 총압하량 또는 상기 총벌징량보다 작은 총압하량으로 상기 주편의 장변면을 압하하는, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 강의 연속 주조 방법.

[8] 상기 주형 구리판의 외벽면에는, 주조 방향을 따른 복수의 슬릿이 상기 주형 구리판의 폭 방향으로 단수 또는 복수의 피치로 형성되고, 상기 복수의 슬릿이 단수의 피치로 형성되어 있는 경우에는, 상기 단수의 피치를 Z (㎜) 로 하고, 상기 복수의 슬릿이 복수의 피치로 형성되어 있는 경우에는, 상기 복수의 피치 중 가장 긴 피치를 Z (㎜) 로 하였을 때, 상기 Z 가 하기 (4) 식을 만족하는, [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 강의 연속 주조 방법.

Z ≥ 2.5 × D2 … (4)

여기서, 상기 이열전도 금속 충전부의 무게 중심이란, 주형 구리판의 용강측 평면에 있어서의 이열전도 금속 충전부의 단면 형상의 무게 중심을 말한다.

본 발명에 의하면, 복수의 이열전도 금속 충전부를, 메니스커스 위치를 포함하여 메니스커스 근방의 연속 주조용 주형의 폭 방향 및 주조 방향에 설치하므로, 메니스커스 근방의 주형 폭 방향 및 주조 방향에 있어서의 연속 주조용 주형의 열저항이 주기적으로 증감한다. 이로써, 메니스커스 근방, 요컨대, 응고 초기에서의 응고 쉘로부터 연속 주조용 주형으로의 열 유속이 주기적으로 증감한다. 이 열 유속의 주기적인 증감에 의해, δ 철에서 γ 철로의 변태에 의한 응력이나 열응력이 저감되고, 이들 응력에 의해 발생하는 응고 쉘의 변형이 작아진다. 응고 쉘의 변형이 작아짐으로써, 응고 쉘의 변형에서 기인하는 불균일한 열 유속 분포가 균일화되고, 또한, 발생하는 응력이 분산되어 개개의 변형량이 작아진다. 그 결과, 응고 쉘 표면의 균열을 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 오실레이션 마크의 1 피치의 사이에 적어도 1 회는 열 유속이 증감하는 부분을 존재시킬 수 있으므로, 오실레이션 마크의 깊이를 얕게 하여, 응고 쉘의 표면을 균일화시킬 수 있다. 이로써, 표면과 함께 성장하는 응고 쉘 내면도 균일화되어 최종 응고부에서의 응고 계면이 평활해지고, 편석을 형성하는 스폿이 감소하여, 슬래브 주편의 내부 품질을 개선시킬 수 있다.

도 1 은 본 실시형태에 관련된 강의 연속 주조 방법을 적용할 수 있는 수직 굽힘형의 슬래브 연속 주조기의 측면 개요도이다.
도 2 는 롤 개도의 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은 슬래브 연속 주조기에 설치되는 주형의 일부를 구성하는 주형 장변 구리판의 개략 측면도이다.
도 4 는 주형 구리판보다 열전도율이 낮은 금속이 충전되어 형성된 이열전도 금속 충전부를 갖는 주형 장변 구리판의 3 개 지점의 위치에 있어서의 열저항을, 이열전도 금속 충전부의 위치에 대응하여 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 5 는 오목홈의 평면 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 6 은 이열전도 금속 충전부가 형성된 영역의 부분 확대도이다.
도 7 은 주형 장변 구리판의 외벽면측을 나타내는 개략도이다.
도 8 은 주형 장변 구리판의 외벽면에 백업 플레이트가 형성된 상태의 도 7 에 있어서의 D-D 단면이고, 또한 D-D 단면의 우측의 볼트 구멍의 하나에 스터드 볼트가 나사 결합된 단면을 중첩하여 나타낸 단면 모식도이다.
도 9 는 이열전도 금속 충전부의 배치의 다른 예를 나타내는 도면이다.

본 발명의 구체적인 실시 방법을, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 은 본 실시형태에 관련된 강의 연속 주조 방법을 적용할 수 있는 수직 굽힘형의 슬래브 연속 주조기의 측면 개요도이다.

슬래브 연속 주조기 (1) 에는, 용강 (11) 을 주입하여 응고시켜, 주편 (12) 의 외각 형상을 형성시키고, 주편 (12) 의 주조 방향으로 진동하는 연속 주조용 주형 (5) (이하, 간단히「주형」이라고 한다) 이 설치되어 있다. 이 주형 (5) 의 상방 소정 위치에는, 레이들 (도시 생략) 로부터 공급되는 용강 (11) 을 주형 (5) 에 중계 공급하기 위한 턴디시 (2) 가 설치되어 있다. 주형 (5) 의 하방에는, 서포트롤 (6), 가이드롤 (7) 및 핀치롤 (8) 로 이루어지는 복수 쌍의 주편 지지롤이 설치되어 있다. 이 중, 핀치롤 (8) 은, 주편 (12) 을 지지함과 동시에 주편 (12) 을 인발하기 위한 구동롤이기도 하다. 주조 방향에 이웃하는 주편 지지롤의 간극에는, 워터 스프레이 노즐 혹은 에어 미스트 스프레이 노즐 등의 스프레이 노즐 (도시 생략) 이 배치된 2 차 냉각 존이 구성되고, 2 차 냉각 존의 스프레이 노즐로부터 분무되는 냉각수 (이하,「2 차 냉각수」라고도 한다) 에 의해 주편 (12) 은 인발되면서 냉각되어 내부의 미응고부 (14) 가 감소하고, 응고 쉘 (13) 이 성장하도록 하여 주조를 실시한다. 턴디시 (2) 의 바닥부에는, 용강 (11) 의 유량을 조정하기 위한 슬라이딩 노즐 (3) 이 설치되고, 이 슬라이딩 노즐 (3) 의 하면에는, 침지 노즐 (4) 이 설치되어 있다.

주편 지지롤의 하류측에는, 주조된 주편 (12) 을 반송하기 위한 복수의 반송롤 (9) 이 설치되어 있고, 이 반송롤 (9) 의 상방에는, 주조되는 주편 (12) 으로부터 소정의 길이의 슬래브 주편 (12a) 을 절단하기 위한 주편 절단기 (10) 가 배치되어 있다. 주편 (12) 의 응고 완료 위치 (15) 를 사이에 두고 주조 방향의 전후에는, 대향하는 가이드롤 (7) 의 롤 간격을 주조 방향 하류를 향하여 단계적으로 좁아지도록 설정된, 요컨대, 롤 구배가 실시된, 복수 쌍의 가이드롤군으로 구성되는 경압하 존 (17) 이 설치되어 있다.

경압하 존 (17) 에서는, 그 전역 또는 일부 선택한 영역에서, 주편 (12) 에 경압하를 실시할 수 있다. 본 실시형태에서는, 주편 (12) 의 두께 중심부의 고상률이 적어도 0.2 에서 0.9 가 될 때까지의 주편 (12) 이, 경압하 존 (17) 의 설치 범위 내에 들어가도록, 경압하 존 (17) 이 설치되어 있다.

경압하 존 (17) 에 있어서의 압하 구배는, 주조 방향 1 m 당의 롤 개도 수축량, 요컨대「㎜/m」로 표시되어 있고, 경압하 존 (17) 에 있어서의 주편 (12) 의 압하 속도 (㎜/min) 는, 이 압하 구배 (㎜/m) 와 주조 속도 (m/min) 의 곱으로 구할 수 있다. 경압하 존 (17) 을 구성하는 각 주편 지지롤 사이에도 주편 (12) 을 냉각시키기 위한 스프레이 노즐이 배치되어 있다. 도 1 에는, 경압하 존 (17) 에는 가이드롤 (7) 만이 배치된 예를 나타내고 있지만, 경압하 존 (17) 에 핀치롤 (8) 을 배치해도 상관없다. 경압하 존 (17) 에 배치되는 주편 지지롤은「압하롤」이라고도 한다.

주형 (5) 의 하단으로부터 주편 (12) 의 액상선 크레이터 엔드 위치와의 사이에 배치되는 가이드롤 (7) 의 개도는, 주조 방향 하류측을 향하여 롤 개도의 확대량이 소정치가 될 때까지, 1 롤마다 또는 수 롤마다 순차 롤 개도가 넓어지고 있다. 이들 가이드롤 (7) 에 의해, 내부에 미응고부 (14) 를 갖는 주편 (12) 의 장변면을 강제적으로 벌징시키기 위한 강제 벌징 존 (16) 이 구성된다. 강제 벌징 존 (16) 의 하류측의 주편 지지롤은, 롤 개도가 일정치 또는 주편 (12) 의 온도 강하에 수반하는 수축량에 알맞는 정도로 좁아지고, 그 후, 경압하 존 (17) 으로 이어져 있다.

도 2 는 롤 개도의 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 강제 벌징 존 (16) 에서 주편 장변면을 용강 정압에 의해 강제적으로 벌징시켜 주편 장변면의 중앙부의 두께를 증대시키고 (영역 b), 강제 벌징 존 (16) 을 지난 하류측에서는, 롤 개도가 일정치 또는 주편 (12) 의 온도 강하에 수반하는 수축량에 알맞는 정도로 좁아지고 (영역 c), 그 후, 경압하 존 (17) 에서 주편 장변면을 압하 (영역 d) 한다는 프로파일로 하고 있다. 도 2 중의 a 및 e 는, 롤 개도가 주편 (12) 의 온도 강하에 수반하는 수축량에 알맞는 정도로 좁아지는 영역이다. 도 2 중의 a' 는, 주편 (12) 의 온도 강하에 수반하는 수축량에 알맞는 정도로 롤 개도를 좁게 한, 경압하를 실시하지 않는 주조 방법 (종래 방법) 에 있어서의 롤 개도의 예이다.

강제 벌징 존 (16) 에서는, 가이드롤 (7) 의 롤 개도를 주조 방향 하류측을 향하여 순차 넓게 함으로써, 주편 (12) 의 단변 근방을 제외한 장변면은, 미응고부 (14) 에 의한 용강 정압에 의해 가이드롤 (7) 의 롤 개도를 따라 강제적으로 벌징된다. 주편 장변면의 단변 근방은, 응고가 완료된 주편 단변면에 고지 (固持) 되는 것으로부터, 강제적인 벌징을 개시한 시점의 두께를 유지하고 있고, 따라서, 주편 (12) 은, 강제적인 벌징에 의해 주편 장변면의 벌징한 부분만이 가이드롤 (7) 에 접촉하게 된다.

도 3 은 슬래브 연속 주조기에 설치되는 주형의 일부를 구성하는 주형 장변 구리판의 개략 측면도이다. 도 3 에 나타내는 주형 (5) 은, 슬래브 주편을 주조하기 위한 연속 주조용 주형의 일례이다. 주형 (5) 은, 1 쌍의 주형 장변 구리판 (5a) (이후,「주형 구리판」이라고도 한다) 과 1 쌍의 주형 단변 구리판을 조합하여 구성된다. 도 3 은 그 중의 주형 장변 구리판 (5a) 을 나타내고 있다. 주형 단변 구리판도 주형 장변 구리판 (5a) 과 마찬가지로, 그 내벽면측에 이열전도 금속 충전부 (19) 가 형성된다고 하고, 여기에서는, 주형 단변 구리판에 대한 설명은 생략한다. 단, 주편 (12) 에 있어서는, 슬래브 두께에 대해 슬래브 폭이 매우 크다는 형상에서 기인하여, 주편 장변면측의 응고 쉘 (13) 에서 응력 집중이 발생하기 쉬워, 주편 장변면측에서 표면 균열이 발생하기 쉽다. 따라서, 슬래브 주편용의 주형 (5) 의 주형 단변 구리판에는, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 형성하지 않아도 된다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 주형 장변 구리판 (5a) 의 정상 주입시의 메니스커스 위치 (18) 보다 적어도 20 ㎜ 떨어진 상방의 Q 위치로부터, 메니스커스 위치 (18) 보다 적어도 50 ㎜ 이상, 많아도 200 ㎜ 이하 떨어진 하방의 R 위치까지의 내벽면의 범위에는, 주형 장변 구리판 (5a) 의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율이 20 ％ 이상인 금속 혹은 금속 합금 (이하,「이열전도 금속」이라고 한다) 이 충전된 원형의 이열전도 금속 충전부 (19) 가, 주조 방향에 수직이 되는 주형 폭 방향의 길이 (W) 의 범위에 지그재그상으로 형성되어 있다. 「메니스커스」란「주형 내 용강탕면」을 의미한다. 「정상 주입」이란, 슬래브 연속 주조기 (1) 의 주형 (5) 에 대한 용강 주입이 개시된 후, 일정한 주조 속도를 유지한 순항 상태가 된 상태를 말한다. 정상 주입시에서는, 슬라이딩 노즐 (3) 에 의해 주형 (5) 에 대한 용강 (11) 의 주입 속도가 자동 제어되고, 메니스커스 위치 (18) 가 일정해지도록 제어된다.

이열전도 금속 충전부 (19) 는, 주형 구리판의 내벽면측에 각각 독립적으로 가공된 원형 오목홈의 내부에, 주형 구리판을 구성하는 구리 합금의 열전도율과는 상이한 열전도율의 이열전도 금속이 충전되어 형성된 것이다.

원형 오목홈의 내부에, 주형 구리판을 구성하는 구리 합금의 열전도율과는 상이한 이열전도 금속을 충전하는 수단으로는, 도금 처리 또는 용사 처리를 적용하는 것이 바람직하다. 원형 오목홈의 형상에 맞추어 가공한 이열전도 금속을 원형 오목홈에 끼워 넣거나 하여 충전해도 되지만, 그 경우에는, 이열전도 금속과 주형 구리판 사이에 간극이나 균열이 발생하는 경우가 있다. 이열전도 금속과 주형 구리판 사이에 간극이나 균열이 발생한 경우에는, 이열전도 금속의 균열이나 박리가 발생하여, 주형 수명의 저하, 주편의 균열, 나아가서는 구속성 브레이크 아웃의 원인이 되므로 바람직하지 않다. 이열전도 금속을 도금 처리 또는 용사 처리로 충전함으로써, 이와 같은 문제를 미연에 방지할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 주형 구리판으로서 사용하는 구리 합금으로는, 일반적으로 연속 주조용 주형으로서 사용되는 크롬 (Cr) 이나 지르코늄 (Zr) 등을 미량 첨가한 구리 합금을 사용해도 된다. 최근에는, 주형 내의 응고의 균일화 또는 용강 중 개재물의 응고 쉘에 대한 포착을 방지하기 위해서, 주형 내의 용강을 교반하는 전자 교반 장치가 설치되어 있는 것이 일반적이고, 전자 코일로부터 용강에 대한 자장 강도의 감쇠를 억제하기 위해서 도전율을 저감시킨 구리 합금을 사용해도 된다. 이 경우, 도전율의 저하에 따라 열전도율도 저감되므로, 주형 구리판의 열전도율은, 순구리 (열전도율；약 400 W/(m × K)) 의 1/2 전후가 된다. 주형 구리판으로서 사용되는 구리 합금은, 일반적으로, 순구리보다 열전도율이 낮다.

도 4 는 주형 구리판보다 열전도율이 낮은 금속이 충전되어 형성된 이열전도 금속 충전부를 갖는 주형 장변 구리판의 3 개 지점의 위치에 있어서의 열저항을, 이열전도 금속 충전부의 위치에 대응하여 개념적으로 나타내는 도면이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 설치 위치에서는 열저항이 상대적으로 높아진다.

복수의 이열전도 금속 충전부 (19) 를, 메니스커스 위치 (18) 를 포함하여 메니스커스 근방의 연속 주조용 주형의 폭 방향 및 주조 방향에 형성함으로써, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 메니스커스 근방의 주형 폭 방향 및 주조 방향에 있어서의 연속 주조용 주형의 열저항이 주기적으로 증감하는 분포가 형성된다. 이로써, 메니스커스 근방, 요컨대, 응고 초기에서의 응고 쉘로부터 연속 주조용 주형에 대한 열 유속이 주기적으로 증감하는 분포가 형성된다.

주형 구리판보다 열전도율이 높은 금속을 충전하여 이열전도 금속 충전부 (19) 를 형성한 경우에는, 도 4 와는 상이하게, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 설치 위치에서 열저항이 상대적으로 낮아지지만, 이 경우도, 상기와 마찬가지로, 메니스커스 근방의 주형 폭 방향 및 주조 방향에 있어서의 연속 주조용 주형의 열저항이 주기적으로 증감되는 분포가 형성된다. 상기 서술한 바와 같은 열저항의 주기적인 분포를 형성시키려면, 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리가 각각 독립되어 있는 것이 바람직하다.

이 열 유속의 주기적인 증감에 의해, 응고 쉘 (13) 의 상 변태 (예를 들어, δ 철로부터 γ 철로의 변태) 에 의한 응력이나 열응력이 저감되어, 이들 응력에 의해 발생하는 응고 쉘 (13) 의 변형이 작아진다. 응고 쉘 (13) 의 변형이 작아짐으로써, 응고 쉘 (13) 의 변형에서 기인하는 불균일한 열 유속 분포가 균일화되고, 또한, 발생하는 응력이 분산되어 개개의 변형량이 작아진다. 그 결과, 응고 쉘 표면에 있어서의 표면 균열의 발생이 억제된다.

응고 초기의 열 유속의 주기적인 증감에 의해, 주형 내에 있어서의 응고 쉘 (13) 의 두께가, 주편의 폭 방향뿐만 아니라 주조 방향에서도 균일화된다. 주형 내에 있어서의 응고 쉘 (13) 두께가 균일화됨으로써, 주형 (5) 으로부터 인발된 후의 주편 (12) 의 응고 쉘 (13) 의 응고 계면은, 주편의 최종 응고부에 있어서도 주편의 폭 방향 및 주조 방향에서 평활해진다.

단, 이들 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치한 것에 의한 열 유속의 주기적인 증감이 적정하지 않으면 안된다. 요컨대, 열 유속의 주기적인 증감의 차가 지나치게 작으면, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치한 효과가 얻어지지 않고, 반대로, 열 유속의 주기적인 증감의 차가 지나치게 크면, 이것에서 기인하여 발생하는 응력이 커져, 이 응력에 의해 표면 균열이 발생한다.

이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치한 것에 의한 열 유속의 증감의 차는, 주형 구리판과 이열전도 금속의 열전도율차와, 이열전도 금속 충전부 (19) 가 배치된 영역의 주형 구리판의 내벽면의 면적에 대한 모든 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적의 총합의 비인 면적률에 의존한다.

본 실시형태에 관련된 강의 연속 주조 방법에서 사용하는 주형 구리판에서는, 원형 오목홈에 충전하는 이열전도 금속의 열전도율을 λ_m 으로 하였을 때, 주형 구리판의 열전도율 (λ_c) 에 대한 이열전도 금속의 열전도율 (λ_m) 의 차의 비율 ((｜λ_c - λ_m｜/λ_c) × 100) 이 20 ％ 이상인 금속 혹은 금속 합금을 사용한다. 주형 구리판을 구성하는 구리 합금의 열전도율 (λ_c) 에 대한 차의 비율이 20 ％ 이상인 금속 혹은 금속 합금을 사용함으로써, 이열전도 금속 충전부 (19) 에 의한 열 유속의 주기적인 변동의 효과가 충분해져, 주편 표면 균열이 발생하기 쉬운 고속 주조시나 중탄소강의 주조시에 있어서도, 주편의 표면 균열 억제 효과가 충분히 얻어진다. 주형 구리판의 열전도율 및 이열전도 금속의 열전도율은, 상온 (약 20 ℃) 의 열전도율이다. 열전도율은, 일반적으로, 고온이 될수록 작아지지만, 상온에서의 주형 구리판의 열전도율에 대한 이열전도 금속의 열전도율의 차의 비율이 20 ％ 이상이면, 연속 주조 주형으로서의 사용 온도 (200 ∼ 350 ℃ 정도) 라도, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치한 부위의 열저항과, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하지 않은 부위의 열저항에 차를 발생시킬 수 있다.

본 실시형태에 관련된 강의 연속 주조 방법에서 사용하는 주형 구리판에서는, 이열전도 금속 충전부 (19) 가 형성된 범위 내의 주형 구리판 내벽면의 면적 A (A = (Q ＋ R) × W, 단위；㎟) 에 대한, 모든 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적의 총합 B (㎟) 의 비인 면적률 ε (ε = (B/A) × 100) 가 10 ％ 이상 80 ％ 이하가 되도록, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 형성하고 있다. 이 면적률 ε 를 10 ％ 이상으로 함으로써, 열 유속이 상이한 이열전도 금속 충전부 (19) 가 차지하는 면적이 확보되고, 이열전도 금속 충전부 (19) 와 주형 구리판에서 열 유속차가 얻어져, 주편의 표면 균열 억제 효과를 얻을 수 있다. 한편, 면적률 ε 가 80 ％ 를 초과하면, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 부위가 지나치게 많아져, 열 유속의 변동의 주기가 길어지므로, 주편의 표면 균열 억제 효과가 얻어지기 어려워진다.

이 때문에, 면적률 ε 가 30 ％ 이상 60 ％ 이하가 되도록 이열전도 금속 충전부 (19) 를 형성하는 것이 보다 바람직하고, 면적률 ε 가 40 ％ 이상 50 ％ 이하가 되도록 이열전도 금속 충전부 (19) 를 형성하는 것이 더욱 바람직하다.

이열전도 금속은, 주형 구리판의 열전도율 (λ_c) 에 대한 충전 금속의 열전도율 (λ_m) 의 차의 비율이 20 ％ 이상이면, 특히, 그 종류를 특정하지 않아도 된다. 참고로, 충전 금속으로서 사용 가능한 금속을 들면, 순니켈 (Ni, 열전도율；90 W/(m × K)), 순크롬 (Cr, 열전도율；67 W/(m × K)), 순코발트 (Co, 열전도율；70 W/(m × K)) 및, 이들 금속을 함유하는 합금 등이 바람직하다. 이들 순금속이나 합금은, 구리 합금보다 열전도율이 낮고, 도금 처리나 용사 처리에 의해 용이하게 원형 오목홈에 충전할 수 있다. 구리 합금보다 열전도율이 높은 순구리를, 원형 오목홈에 충전 사용하는 금속으로서 사용해도 된다. 예를 들어, 순구리를 충전 금속으로서 사용한 경우에는, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치한 부위 쪽이 주형 구리판의 부위보다 열저항이 작아진다.

도 5 는 오목홈의 평면 형상의 예를 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4 에서는, 오목홈의 형상이 도 5(a) 에 나타내는 바와 같은 원형인 예를 나타냈지만, 오목홈은 원형이 아니어도 된다. 예를 들어, 오목홈은, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같은 타원이어도 되고, 도 5(c) 에 나타내는 바와 같은 모서리부를 원으로 한 정방형 또는 장방형이어도 되고, 도 5(d) 에 나타내는 바와 같은 도너츠형이어도 된다. 도 5(e) 에 나타내는 바와 같은 삼각형이어도 되고, 도 5(f) 에 나타내는 바와 같은 사다리꼴이어도 되고, 도 5(g) 에 나타내는 바와 같은 오각형이어도 되고, 도 5(h) 에 나타내는 바와 같은 별사탕형이어도 된다. 이들 오목홈에, 오목홈의 형상에 대응한 형상의 이열전도 금속 충전부가 설치된다.

오목홈의 형상은, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같은 원형 또는 (b) ∼ (d) 에 나타내는 바와 같은「각」을 갖지 않은 형상인 것이 바람직하지만, 도 5(e) ∼ (h) 에 나타내는 바와 같은「각」을 갖는 형상이어도 된다. 오목홈의 형상을「각」을 갖지 않은 형상으로 함으로써, 이열전도 금속과 주형 구리판의 경계면이 곡면이 되고, 경계면에서 응력이 집중하기 어려워, 주형 구리판 표면에 균열이 발생하기 어려워진다.

본 실시형태에 있어서는, 이들 오목홈의 형상 중, 예를 들어, 도 5(b) ∼ (h) 에 나타내는 원형이 아닌 형상을 의사 원형으로 한다. 오목홈의 형상이 의사 원형인 경우에는, 주형 구리판의 내벽면에 가공되는 오목홈을,「의사 원형 오목홈」이라고 한다. 의사 원형에 있어서의 반경은, 의사 원형의 면적과 동일한 면적의 원의 반경인 원 상당 반경 r 로 평가한다. 의사 원형의 원 상당 반경 r 은, 하기의 (5) 식으로 산출된다.

원 상당 반경 r = (S_ma/π)^1/2 … (5)

단, (5) 식에 있어서, S_ma 는 의사 원형 오목홈의 면적 (㎟) 이다.

도 6 은 이열전도 금속 충전부가 형성된 영역의 부분 확대도이다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 주형 구리판에 있어서는, 원형의 이열전도 금속 충전부 (19) 가 지그재그상으로 형성되어 있다. 여기서, 지그재그상으로 형성한다는 것은, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 절반 피치의 위치에 교대로 이열전도 금속 충전부 (19) 를 형성하는 것을 의미한다.

도 6 에 있어서, 19a 를 하나의 이열전도 금속 충전부로 하고, 19b 를 다른 이열전도 금속 충전부로 한다. 이열전도 금속 충전부 (19a) 와 이열전도 금속 충전부 (19b) 는, 그 무게 중심이 주형 구리판의 폭 방향으로 동일한 위치에 형성되고, 주조 방향으로 서로 이웃하는 위치에 형성되어 있다. 여기서, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 무게 중심이란, 주형 구리판의 용강측 평면에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 단면 형상의 무게 중심이다.

주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19a) 의 주형 구리판의 경계선으로부터 이열전도 금속 충전부 (19b) 의 주형 구리판의 경계선까지의 거리를 D1 (㎜) 로 하면, 이열전도 금속 충전부 (19) 는, 거리 (D1) 가 하기 (1) 식을 만족하도록 주형 구리판의 내벽면에 형성되어 있다.

D1 ≤ OMP = Vc × 1000/f … (1)

단, (1) 식에 있어서, Vc 는, 주조 속도 (m/min), f 는, 오실레이션 진동수 (cpm), OMP 는, 오실레이션 마크 피치 (㎜) 이다.

이와 같이, 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 주형 구리판과의 경계선의 간격, 즉, 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 간격이 오실레이션 마크의 주조 방향에 있어서의 피치보다 작은 간격이 되도록, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 주형 구리판에 형성한다. 이로써, 오실레이션 마크의 피치 1 회분의 사이에 적어도 1 회는, 열 유속이 증감하는 부분을 존재시킬 수 있으므로, 오실레이션 마크의 형성시에 생성되는 훅을 의도적으로 짧은 피치로 완냉각시킴으로써 훅의 변형에서 기인하는 불균일한 열 유속이 균일화되어, 개개의 변형량이 작아진다. 이 결과, 훅이 넘어지는 것이 억제되어 오실레이션 마크의 깊이를 얕게 할 수 있어, 주조 방향의 응고 쉘 (13) 의 두께를 균일하게 할 수 있다. 초기의 응고 쉘 (13) 의 두께를 균일함으로써, 중심 편석을 형성하는 최종 응고부에서의 응고 계면이 평활화되고, 이로써, 편석을 형성하는 스폿도 감소하므로 내부 품질이 개선된다. 오실레이션 마크의 깊이를 얕게 함으로써, 오실레이션 마크를 기점으로 한 옆으로 넘어짐도 억제할 수 있다.

이열전도 금속 충전부 (19) 는, 거리 (D1) 가 하기 (3) 식을 만족하도록 주형 장변 구리판 (5a) 의 내벽면에 형성되어 있다.

D1 ≤ 2r … (3)

단, (3) 식에 있어서, r 은, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 반경 (㎜) 또는 원 상당 반경 (㎜) 이다.

이와 같이, 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 간격이 이열전도 금속 충전부 (19) 의 반경 또는 원 상당 반경의 2 배 이하가 되도록, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 주형 구리판에 형성한다. 이로써, 주조 방향으로 고르게 열 유속차를 부여할 수 있고, 응고 초기에서의 응고 쉘로부터 연속 주조용 주형에 대한 열 유속을 주기적으로 증감시킬 수 있어, 개개의 변형량을 작게 할 수 있다.

도 6 에 있어서, 19a 를 하나의 이열전도 금속 충전부로 하고, 19c 를 다른 이열전도 금속 충전부로 한다. 이열전도 금속 충전부 (19a) 와 이열전도 금속 충전부 (19c) 는, 그 무게 중심이 주조 방향에 대해 동일한 위치에 형성되고, 주형 구리판의 폭 방향으로 서로 이웃하는 위치에 형성되어 있다. 여기서, 이열전도 금속 충전부 (19a) 의 무게 중심으로부터 이열전도 금속 충전부 (19c) 의 무게 중심까지의 거리를 D2 (㎜) 로 하면, 이열전도 금속 충전부 (19) 는, 거리 (D2) 가, 하기 (2) 식을 만족하도록, 주형 장변 구리판 (5a) 의 내벽면에 형성되어 있다.

D2 ≤ 4r … (2)

단, (2) 식에 있어서, r 은, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 반경 (㎜) 또는 원 상당 반경 (㎜) 이다.

이와 같이, 이열전도 금속 충전부 (19a) 의 무게 중심으로부터 이열전도 금속 충전부 (19c) 의 무게 중심까지의 거리가, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 반경의 4 배 이하가 되도록 이열전도 금속 충전부 (19) 를 주형 구리판에 형성한다. 이로써, 이열전도 금속 충전부 (19) 에 의해 형성되는 열 유속이 증감하는 부분을 불균일하게 응고하는 응고 쉘 선단부의 응고 요동의 공간 주기보다 짧은 피치로 존재시킬 수 있고, 응고 초기에 있어서의 응고 쉘 (13) 의 변형을 작게 하여, 개개의 변형량도 작아져, 응고 쉘 표면의 균열을 억제할 수 있다.

도 7 은 주형 장변 구리판의 외벽면측을 나타내는 개략도이다. 도 8 은 주형 장변 구리판의 외벽면에 백업 플레이트가 형성된 상태의 도 7 에 있어서의 D-D 단면이고, 또한 D-D 단면의 우측의 볼트 구멍의 하나에 스터드 볼트가 나사 결합된 단면을 중첩하여 나타낸 단면 모식도이다. 주형 장변 구리판 (5a) 의 외벽면에는, 냉각수 (44) 가 통과하는 슬릿 (30) 과, 백업 플레이트 (40) 를 고정시키는 스터드 볼트 (42) 와 나사 결합하는 볼트 구멍 (32) 이 복수 형성되어 있다. 슬릿 (30) 은, 주조 방향을 따라 주형 장변 구리판 (5a) 의 폭 방향으로, 볼트 구멍 (32) 을 피해 복수의 피치로 형성되어 있다. 도 7 에 나타낸 예에서는, 볼트 구멍 (32) 을 피한 위치에서는, 슬릿 (30) 은 L2 의 피치로 형성되고, 그 이외의 위치에서는, 슬릿 (30) 은 L1 의 피치로 형성되어 있다. 여기서, L2 ＞ L1 이고, 도 7 에 나타낸 예에서는, 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 L2 이다.

백업 플레이트 (40) 는, 스터드 볼트 (42) 에 의해 주형 장변 구리판 (5a) 의 외벽면에 고정된다. 냉각수 (44) 는, 백업 플레이트 (40) 의 하방으로부터 공급되고, 슬릿 (30) 을 통과하여, 백업 플레이트 (40) 의 상방으로부터 배출된다. 이와 같이, 주형 장변 구리판 (5a) 의 슬릿 (30) 을 냉각수 (44) 가 통과함으로써, 냉각수 (44) 에 의해 주형 장변 구리판 (5a) 이 냉각된다.

슬릿 (30) 이 형성되어 있는 부분은, 이열전도 금속 충전부 (19) 만큼은 아니지만 주형 폭 방향으로 주기적인 열 유속의 변동을 발생시킨다. 슬릿 (30) 이 형성된 공간 주기와, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 폭 방향의 거리 (D2) 가 가까워지면, 양자의 주기적인 열 유속의 주기적인 변동에 이른바「기복」(이하,「비트」라고 한다) 이 발생한다. 비트가 발생하면, 이열전도 금속 충전부 (19) 에 의한 열 유속의 주기적인 변동이 흐트러지는 것이 염려된다.

슬릿 (30) 은, 볼트 구멍 (32) 을 피한 L2 의 피치로 형성되는 영역의 열 유속의 크기와, 다른 영역의 열 유속의 크기가 동일해지도록 L1 의 피치 및 슬릿 (30) 의 깊이가 조정된다. 이 때문에, 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치를 Z 로 하면, Z 를 기준으로 하여 이열전도 금속 충전부 (19) 의 폭 방향의 거리 (D2) 가, 하기 (4) 식을 만족하도록 이열전도 금속 충전부 (19) 를 형성하는 것이 바람직하다.

Z ≥ 2.5 × D2 … (4)

단, (4) 식에 있어서, Z 는, 주형 장변 구리판 (5a) 의 폭 방향에 있어서의 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치 (㎜) 이다.

이로써, 슬릿 (30) 이 형성된 공간 주기와, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 폭 방향의 거리 (D2) 가 가까워지는 것이 억제되어, 이열전도 금속 충전부 (19) 에 의한 열 유속의 주기적인 변동이 흐트러지는 것을 억제할 수 있다.

도 7 에 나타낸 예에서는, 주형 장변 구리판 (5a) 의 외벽면에 복수의 피치로 슬릿 (30) 이 형성된 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 슬릿 (30) 은, 주형 장변 구리판 (5a) 의 외벽면에 단수의 피치로 형성되어도 된다. 슬릿 (30) 이 단수의 피치로 형성되어 있는 경우에는, 단수의 피치를 Z (㎜) 로 한다.

도 9 는 이열전도 금속 충전부의 배치의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 9 에 있어서는, 원형의 이열전도 금속 충전부 (20) 가, 격자상으로 주형 구리판의 내벽면에 형성되어 있다. 여기서, 이열전도 금속 충전부 (20) 를 격자상으로 형성한다는 것은, 주조 방향의 폭이 일정하고 주형 폭 방향으로 평행한 평행선군과, 주형 폭 방향의 폭이 일정하고 주조 방향으로 평행한 평행선군의 교점이 되는 위치에 이열전도 금속 충전부 (20) 를 형성하는 것을 의미한다.

도 9 에 있어서, 20a 를 하나의 이열전도 금속 충전부로 하고, 20b, 20c 를 다른 이열전도 금속 충전부로 한다. 이열전도 금속 충전부 (20a) 와 이열전도 금속 충전부 (20b) 는, 그 무게 중심이 주형 구리판의 폭 방향에 대해 동일한 위치에 형성되고, 주조 방향으로 서로 이웃이 된 위치에 형성되어 있다. 이열전도 금속 충전부 (20a) 와 이열전도 금속 충전부 (20c) 는, 그 무게 중심이 주조 방향에 대해 동일한 위치에 형성되고, 주형 구리판의 폭 방향으로 서로 이웃이 된 위치에 형성되어 있다.

도 9 에 있어서, 거리 (D1) 는, 주조 방향을 따른 거리로서, 이열전도 금속 충전부 (20a) 와 주형 구리판의 경계선으로부터, 이열전도 금속 충전부 (20b) 와 주형 구리판의 경계선까지의 거리이고, 거리 (D2) 는, 이열전도 금속 충전부 (20a) 의 무게 중심으로부터 이열전도 금속 충전부 (20c) 의 무게 중심까지의 거리이다. 도 9 에 있어서, 이열전도 금속 충전부 (20) 는, 상기 (1) 식, (2) 식 및 (3) 식을 만족하도록, 주형 장변 구리판 (5a) 의 내벽면에 형성된다.

이와 같이, 이열전도 금속 충전부를 주형 구리판에 격자상으로 형성해도 되고, 격자상으로 이열전도 금속 충전부를 형성한 경우에 있어서도, 상기 (1) 식을 만족함으로써, 후크의 쓰러짐이 억제되어 오실레이션 마크의 깊이를 얕게 할 수 있어, 이열전도 금속 충전부를 지그재그상으로 형성한 경우와 동일한 효과가 얻어진다.

본 실시형태에서는, 주형 구리판에 형성된 오목홈의 형상이 모두 동일한 원형인 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 적어도 상기 서술한 면적률이 10 ％ 이상 80 ％ 이하이고, (1) 식, (2) 식을 만족하면, 오목홈의 형상은 모두 동일하지 않아도 된다.

이열전도 금속 충전부 (19) 가 형성된 주형과, 의도적으로 주편을 0 ㎜ 초과 20 ㎜ 이하 벌징시키고, 또한 중심부의 고상률이 0.2 이상 0.9 이하인 주편을, 압하 속도 (㎜/min) 와 주조 속도 (m/min) 의 곱 (m·㎜/min²) 이 0.30 이상 1.00 이하에 상당하는 압하력으로, 의도적으로 벌징시켰을 때의 주편의 팽윤량과 동등하거나 그것보다 작은 양을 경압하하는 방법을 조합하면, 더욱 주편의 내부 품질을 개선시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 강제 벌징 존 (16) 의 강제적인 벌징의 총량 (이후,「총벌징량」이라고 한다) 을, 주형 출구에서의 주편 두께 (주편 장변면 사이의 두께) 에 대해 0 ㎜ 초과 20 ㎜ 이하의 범위로 하고 있다. 본 실시형태에서는, 주형 내에 있어서의 초기 응고를 제어하고, 주편 (12) 의 최종 응고부에 있어서도 응고 계면이 주편의 폭 방향 및 주조 방향에서 평활하게 할 수 있으므로, 경압하에 의한 압하력이 응고 계면에 균등하게 작용하고, 이로써, 총벌징량이 0 ㎜ 초과 20 ㎜ 이하여도, 중심 편석을 경감할 수 있다.

경압하 존 (17) 에서는, 적어도 주편의 두께 중심부의 고상률이 0.2 의 시점에서 0.9 가 되는 시점까지, 주편 (12) 을 압하하고 있다. 중심부의 고상률이 0.2 미만인 시기에서의 압하에서는, 압하 직후의 압하 위치에서의 주편의 미응고부의 두께가 두껍기 때문에, 그 후의 응고의 진행과 함께, 다시 중심 편석이 발생한다. 중심부의 고상률이 0.9 를 초과하는 시기에 압하하는 경우에는, 편석 성분이 농화된 용강이 배출되기 어려워, 중심 편석의 개선 효과가 적어진다. 압하시의 주편의 응고 쉘 (13) 의 두께가 두껍고, 압하력이 충분히 두께 중심부에까지 달하지 않기 때문이다. 또한, 중심부 고상률이 0.9 를 초과하고, 압하량이 큰 경우에는, 전술한 바와 같이, 두께 중심부 근방에 정편석이 발생한다. 따라서, 중심부 고상률이 0.2 이상 0.9 이하인 주편의 위치를 압하한다. 당연하기는 하지만, 주편 두께 중심부의 고상률이 0.2 가 되기 이전 및 주편 두께 중심부의 고상률이 0.9 를 초과한 이후에도, 경압하 존 (17) 에서 주편 (12) 을 압하해도 된다.

주편 두께 중심부의 고상률은, 이차원 전열 응고 계산에 의해 구할 수 있다. 여기서, 고상률이란, 강의 액상선 온도 이상에서 고상률 = 0, 강의 고상선 온도 이하에서 고상률 = 1.0 으로 정의되는 것이고, 주편 두께 중심부의 고상률이 1.0 이 되는 위치가 응고 완료 위치 (15) 이고, 당해 응고 완료 위치 (15) 는, 주편이 하류측으로 이동하면서 주편 두께 중심부의 고상률이 1 이 되는 가장 하류측의 위치에 해당한다.

본 실시형태에 있어서, 경압하 존 (17) 에 있어서의 주편 (12) 의 압하량의 총량 (이후,「총압하량」이라고 한다) 을, 총벌징량과 동등 또는 총벌징량보다 작게 하고 있다. 총압하량을 총벌징량과 동등 또는 총벌징량보다 작게 함으로써, 주편 (12) 의 단변측의 두께 중심부까지의 응고가 완료된 부분은 압하되지 않고, 경압하 존 (17) 을 구성하는 가이드롤 (7) 의 부하 하중이 경감되어, 가이드롤 (7) 의 베어링 파손이나 절손 등의 설비 트러블을 억제할 수 있다.

본 실시형태에서는, 경압하 존 (17) 에서 경압하할 때의 압하 속도와 주조 속도의 곱 (㎜·m/min²) 이 0.30 이상 1.00 이하에 상당하는 압하력을 주편의 장변면에 부여하고 있다. 0.30 보다 작은 압하량에 의한 압하에서는, 압하 후의 압하 위치에서의 주편의 미응고부의 두께가 두껍고, 편석 성분이 농화된 용강이 덴드라이트 수간으로부터 충분히 배출되지 않기 때문에, 압하 후에 다시 중심 편석이 발생한다. 1.00 을 초과하는 압하량을 압하하는 경우에는, 덴드라이트 수간에 존재하는 편석 성분이 농화된 용강의 거의 전부가, 짜내어져 주조 방향의 상류측에 배출되지만, 미응고부의 두께가 얇기 때문에, 압하 위치보다 주조 방향의 약간 상류측의 주편의 두께 방향의 양측의 응고각 (殼) 에 포착되고, 이로써, 주편의 두께 중심부 근방에 정편석이 발생한다.

주편의 중심부의 중심 편석 및 중심부 근방의 정편석의 발생 방지에 대한 경압하의 효과에는, 주편의 응고 조직의 영향도 있어, 미응고부에 접하는 부분의 응고 조직이 등축정인 경우에는, 등축정 사이에 세미 매크로 편석의 원인이 되는 농화 용강이 존재하여, 압하에 의한 효과가 적다. 따라서, 응고 조직을 등축정이 아니고, 기둥상 정조직으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 연속 주조 조업의 다양한 주조 조건에 있어서, 미리 이차원 전열 응고 계산 등을 사용하여 응고 쉘 (13) 의 두께 및 주편 두께 중심부의 고상률을 구하고, 적어도, 주편 두께 중심부의 고상률이 0.2 의 시점에서 0.9 가 되는 시점까지, 경압하 존 (14) 에서 주편 (10) 을 압하할 수 있도록, 2 차 냉각수량, 2 차 냉각의 폭 감소, 주조 속도 중 어느 1 종 또는 2 종 이상을 조정한다. 여기서,「2 차 냉각의 폭 감소」이란, 주편 장변면의 양단부에 대한 냉각수의 분사를 중지시키는 것이다. 2 차 냉각의 폭 감소을 실시함으로써, 2 차 냉각은 약랭화되고, 일반적으로, 응고 완료 위치 (13) 는 주조 방향 하류측으로 연장된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 강의 연속 주조 방법을 실시함으로써, 응고 초기의 응고 쉘의 불균일 냉각에 의한 주편의 표면 균열을 방지할 수 있음과 동시에, 오실레이션 마크의 깊이도 얕게 할 수 있다. 오실레이션 마크를 얕게 하여 초기의 응고 쉘 (13) 의 표면을 균일하게 함으로써 최종 응고부에서의 응고 계면도 평활화되고, 더욱 의도적인 벌징 및 경압하함으로써, 당해 압하력을 응고 계면에 균등하게 작용시킬 수 있고, 주편의 두께 중심부에 발생하는 중심 편석을 억제할 수 있다. 이로써, 고품질의 주편을 안정적으로 제조하는 것이 실현된다.

상기 설명은 슬래브 주편의 연속 주조에 관해서 실시했지만, 본 실시형태에 관련된 강의 연속 주조 방법은 슬래브 주편의 연속 주조에 한정되는 것은 아니고, 블룸 주편이나 빌렛 주편의 연속 주조에 있어서도 상기에 따라 적용할 수 있다.

실시예 1

중탄소강 (화학 성분, C：0.08 ∼ 0.17 질량％, Si：0.10 ∼ 0.30 질량％, Mn：0.50 ∼ 1.20 질량％, P：0.010 ∼ 0.030 질량％, S：0.005 ∼ 0.015 질량％, Al：0.020 ∼ 0.040 질량％) 을, 내벽면에 다양한 조건으로 금속을 배치한 수랭 구리 주형을 사용하고, 또한, 강제 벌징 존에 있어서의 총벌징량 및 경압하 존에 있어서의 압하 속도와 주조 속도의 곱을 다양하게 변경하여 주조하고, 주조 후의 주편의 표면 균열 및 내부 품질 (중심 편석) 을 조사하는 시험을 실시하였다.

경압하 존에 있어서의 압하 속도와 주조 속도의 곱은, 0.28 ∼ 0.90 ㎜·m/min² 이고, 어느 시험도, 경압하 존에서는, 주편의 두께 중심부의 고상률이 적어도 0.2 의 시점에서 0.9 가 되는 시점까지 주편을 압하하였다. 주편을 강제 벌징 존에서 강제적으로 벌징시켰을 경우의 총압하량은, 총벌징량과 동등 또는 총벌징량보다 작게 하였다. 주편을 강제 벌징 존에서 벌징시키지 않는 시험에서는, 경압하 존에서는 주편 단변측의 응고 완료 위치도 압하하였다.

사용한 주형은, 장변 길이가 2.1 m, 단변 길이가 0.26 m 인 내면 공간 사이즈를 갖는 주형이다. 사용한 수랭 구리 주형의 상단에서 하단까지의 길이 (= 주형 길이) 는 950 ㎜ 이고, 정상 주조시의 메니스커스 (주형 내 용강탕면) 의 위치를, 주형 상단으로부터 100 ㎜ 하방 위치에 설정하였다. 본 실시형태에 관련된 강의 연속 주조 방법의 효과를 파악하기 위해서 이하의 조건의 주형을 제조하여 비교 시험을 실시하였다. 어느 주형도 이열전도 금속으로서, 주형 구리판의 열전도율보다 열전도율이 낮은 금속을 사용하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 형상은 φ6 ㎜ 의 원 형상이다. 당해 주조 조건에 있어서, 오실레이션 마크 피치는 13 ㎜ 였다.

주형 1：주형 상단으로부터 80 ㎜ 하방의 위치에서 주형 상단으로부터 300 ㎜ 하방의 위치까지의 범위 (범위 길이 = 220 ㎜) 에, 구리의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율을 20 ％ 로 하는 이열전도 금속을 지그재그상으로 충전하여, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률 ε 은 50 ％ 이다. 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 거리 (D1) 는 6 ㎜ 이고, 주형 폭 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 무게 중심 사이의 거리 (D2) 는 12 ㎜ 이다. 주형의 외벽면에 형성된 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 33.0 ㎜ 이다.

주형 2：주형 상단으로부터 190 ㎜ 하방의 위치에서 주형 상단으로부터 750 ㎜ 하방의 위치까지의 범위 (범위 길이 = 670 ㎜) 에, 구리의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율을 20 ％ 로 하는 이열전도 금속을 지그재그상으로 충전하여, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률 ε 은 50 ％ 이다. 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 거리 (D1) 는 6 ㎜ 이고, 주형 폭 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 무게 중심 사이의 거리 (D2) 는 12 ㎜ 이다. 주형의 외벽면에 형성된 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 33.0 ㎜ 이다.

주형 3：주형 상단으로부터 80 ㎜ 하방의 위치에서 주형 상단으로부터 300 ㎜ 하방의 위치까지의 범위에, 구리의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율을 20 ％ 로 하는 이열전도 금속을 지그재그상으로 충전하여, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률 ε 은 50 ％ 이다. 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 거리 (D1) 는 15 ㎜ 이고, 주형 폭 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 무게 중심 사이의 거리 (D2) 는 12 ㎜ 이다. 주형의 외벽면에 형성된 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 33.0 ㎜ 이다.

주형 4：주형 상단으로부터 80 ㎜ 하방의 위치에서 주형 상단으로부터 300 ㎜ 하방의 위치까지의 범위에, 구리의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율을 20 ％ 로 하는 이열전도 금속을 지그재그상으로 충전하여, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률 ε 은 50 ％ 이다. 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 거리 (D1) 는 6 ㎜ 이고, 주형 폭 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 무게 중심 사이의 거리 (D2) 는 15 ㎜ 이다. 주형의 외벽면에 형성된 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 38.0 ㎜ 이다.

주형 5：주형 상단으로부터 80 ㎜ 하방의 위치에서 주형 상단으로부터 300 ㎜ 하방의 위치까지의 범위에, 구리의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율을 15 ％ 로 하는 이열전도 금속을 지그재그상으로 충전하여, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률 ε 은 50 ％ 이다. 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 거리 (D1) 는 6 ㎜ 이고, 주형 폭 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 무게 중심 사이의 거리 (D2) 는 12 ㎜ 이다. 주형의 외벽면에 형성된 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 33.0 ㎜ 이다.

주형 6：주형 상단으로부터 80 ㎜ 하방의 위치에서 주형 상단으로부터 300 ㎜ 하방의 위치까지의 범위에, 구리의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율을 20 ％ 로 하는 이열전도 금속을 지그재그상으로 충전하여, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률 ε 은 5 ％ 이다. 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 거리 (D1) 는 6 ㎜ 이고, 주형 폭 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 무게 중심 사이의 거리 (D2) 는 12 ㎜ 이다. 주형의 외벽면에 형성된 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 33.0 ㎜ 이다.

주형 7：주형 상단으로부터 80 ㎜ 하방의 위치에서 주형 상단으로부터 300 ㎜ 하방의 위치까지의 범위에, 구리의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율을 20 ％ 로 하는 이열전도 금속을 지그재그상으로 충전하여, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률 ε 은 85 ％ 이다. 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 거리 (D1) 는 6 ㎜ 이고, 주형 폭 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 무게 중심 사이의 거리 (D2) 는 12 ㎜ 이다. 주형의 외벽면에 형성된 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 33.0 ㎜ 이다.

주형 8：주형 상단으로부터 80 ㎜ 하방의 위치에서 주형 상단으로부터 300 ㎜ 하방의 위치까지의 범위에, 구리의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율을 20 ％ 로 하는 이열전도 금속을 격자상으로 충전하여, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률 ε 은 50 ％ 이다. 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 거리 (D1) 는 6 ㎜ 이고, 주형 폭 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 무게 중심 사이의 거리 (D2) 는 12 ㎜ 이다. 주형의 외벽면에 형성된 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 33.0 ㎜ 이다.

주형 9：주형 상단으로부터 80 ㎜ 하방의 위치에서 주형 상단으로부터 300 ㎜ 하방의 위치까지의 범위에, 구리의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율을 20 ％ 로 하는 이열전도 금속을 지그재그상으로 충전하여, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률 ε 은 50 ％ 이다. 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 거리 (D1) 는 9 ㎜ 이고, 주형 폭 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 무게 중심 사이의 거리 (D2) 는 12 ㎜ 이다. 주형의 외벽면에 형성된 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 33.0 ㎜ 이다.

주형 10：주형 상단으로부터 80 ㎜ 하방의 위치에서 주형 상단으로부터 300 ㎜ 하방의 위치까지의 범위에, 구리의 열전도율에 대해 그 열전도율차의 비율을 20 ％ 로 하는 이열전도 금속을 지그재그상으로 충전하여, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치하였다. 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률 ε 은 50 ％ 이다. 주조 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 끼리의 거리 (D1) 는 9 ㎜ 이고, 주형 폭 방향에 있어서의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 무게 중심 사이의 거리 (D2) 는 12 ㎜ 이다. 주형의 외벽면에 형성된 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 16.5 ㎜ 이다.

주형 11：이열전도 금속 충전부 (19) 를 형성하지 않은 주형이다.

연속 주조 조업에 있어서는, 몰드 파우더로서, 염기도 ((질량％ CaO)/(질량％ SiO₂)) 가 1.1, 응고 온도가 1090 ℃, 1300 ℃ 에 있어서의 점성률이 0.15 Pa·s 인 몰드 파우더를 사용하였다. 응고 온도란, 용융 몰드 파우더의 냉각 도중에, 몰드 파우더의 점성률이 급격한 증가를 나타내는 온도이다. 정상 주조시에서의 주형 내의 메니스커스 위치는, 주형 상단으로부터 100 ㎜ 하방 위치이고, 주조 중, 메니스커스가 설치 범위 내에 존재하도록 메니스커스 위치를 제어하였다. 정상 주조시의 주조 속도는 1.7 ∼ 2.2 m/min 이고, 주편의 표면 균열 및 내질을 조사하는 주편은, 모든 시험에서, 정상 주조시의 주조 속도가 2.0 m/min 인 주편을 대상으로 하였다. 턴디시 내의 용강 과열도는 25 ∼ 35 ℃ 이다. 주형의 온도 관리로서, 열전쌍을 주형의 메니스커스하 50 ㎜ 의 위치에 표면 (용강측의 면) 으로부터 5 ㎜ 의 깊이 위치에 배면으로부터 매립하고, 열전쌍에 의한 구리판 온도의 측정치로부터 주형의 표면 온도를 추정하였다.

연속 주조가 종료된 후, 주편 장변의 표면을 산세하여 스케일을 제거하고, 표면 균열의 발생수를 측정하였다. 주편 표면 균열의 발생 상황은, 검사 대상의 주편의 주조 방향 길이를 분모로 하고, 표면 균열이 발생한 부위의 주편의 주조 방향 길이를 분자로 하여 산출한 값을 사용하여 평가하였다. 주편 내질 (중심 편석) 의 평가에 대해서는, 주편의 횡단면 샘플을 채취하고, 횡단면 샘플의 경면 연마면의 주편 중심 부분 ±10 ㎜ 의 범위에서, EPMA 에 의해 Mn 농도를 100 ㎛ 마다 측정하여, 편석도를 평가하였다. 구체적으로는, 편석이 발생하지 않았을 것인 단부의 Mn 농도 (C₀) 와 중심 부분 ±10 ㎜ 에 있어서의 Mn 농도의 평균치 (C) 의 비 (C/C₀) 를 Mn 편석도로 정의하여 평가하였다.

이들의 검토와는 별도로, 각 시험 수준에서의 조건으로, 응고 쉘 두께의 불균일도 σ (㎜) 의 측정을 실시하였다. 응고 쉘 두께의 불균일도의 측정은, 주형 내 용강에 FeS (황화철) 분말을 투입하고, 얻어진 주편의 단면으로부터 설퍼 프린트를 취함으로써 응고 쉘 두께를 측정하였다. 응고 쉘 두께의 측정은, 주형의 폭 방향 1/4 의 위치에서 메니스커스 위치로부터 200 ㎜ 하방의 위치까지, 5 ㎜ 피치로 40 점 실시하였다. σ 의 산출은, 하기 (6) 식에 따라 산출하였다.

단, (6) 식에 있어서, D 는, 응고 쉘 두께의 실측치 (㎜) 이고, Di 는, 응고 쉘 두께와 응고 시간의 관계를 규정한 근사식을 사용하여, 응고 쉘 두께를 측정한 위치의 메니스커스로부터의 거리에 대응하는 응고 시간을 사용하여 산출된 응고 쉘 두께의 계산치 (㎜) 이다. N 은, 측정수이고, 본 실시예에 있어서는 40 이다.

표 1 에, 시험 수준 1 ∼ 14 의 각 시험의 시험 조건 및 주편의 표면 및 내부의 품질의 조사 결과를 나타낸다.

시험 수준 1, 8, 9, 10, 11, 13 은, 주형 표면의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 설치 조건이 본 발명의 범위 내이며, 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치는 (4) 식을 만족한다. 이들 시험 수준은, 모두 표면 균열 비율은 대폭 개선되었다. 응고 쉘 두께의 불균일도도 0.30 이하가 되어, 응고 쉘의 두께를 균일하게 할 수 있었다. 그러나, 시험 수준 1 에 대해서는, 압하 속도와 주조 속도의 곱이 0.30 이상 1.00 이하의 범위 내가 아니기 때문에, 경미하지만 중심 편석이 확인되었다. 그 밖의 수준에 대해서는, 중심 편석도 개선되는 결과가 되었다.

시험 수준 2 에서는, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 설치한 범위가 하방으로 어긋난 것이고, 또한, 압하 속도와 주조 속도의 곱이 0.30 이상 1.00 이하의 범위 내는 아니다. 이 때문에, 시험 수준 2 에서는, 주편에 미세한 표면 균열이 발생하고, 종래와 비교하여 표면 균열의 저감 효과는 확인할 수 없었다. 응고 쉘 두께의 불균일도도 0.38 ㎜ 로 커져, 중심 편석에 대해서도 개선 효과를 확인할 수 없었다.

시험 수준 3 에서는, 주조 방향에 있어서의 거리 (D1) 가 길고, 또한, 압하 속도와 주조 속도의 곱이 0.30 이상 1.00 이하의 범위 내는 아니다. 시험 수준 3 에서는, 주편의 표면 균열은 개선되었지만, 응고 쉘 두께의 불균일도가 0.37 ㎜ 로 커져, 중심 편석에 대해서도 개선 효과를 확인할 수 없었다.

시험 수준 4 에서는, 주형 폭 방향에 있어서의 거리 (D2) 가 길고, 또한, 압하 속도와 주조 속도의 곱이 0.30 이상 1.00 이하의 범위 내는 아니다. 시험 수준 4 에서는, 주편의 표면 균열이 확인되어, 표면 균열의 개선 효과는 확인되지 않았다. 응고 쉘 두께의 불균일도도 0.31 ㎜ 로 약간 커져, 중심 편석에 대해서도 경미하지만 확인되었다.

시험 수준 5 는, 이열전도 금속의 열전도율의 차의 비율이 20 ％ 보다 낮고, 시험 수준 6 은, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률이 10 ％ 보다 낮고, 시험 수준 7 은, 이열전도 금속 충전부 (19) 의 면적률이 80 ％ 보다 높다. 이 때문에, 이들 시험 수준 5 ∼ 7 에서는, 주편의 표면 균열이 확인되어, 표면 균열의 개선 효과는 확인되지 않았다. 응고 쉘 두께의 불균일도도 0.31 ∼ 0.33 으로 약간 커져, 중심 편석에 대해서도 경미하지만 확인되었다.

시험 수준 12 는, 압하 속도와 주조 속도의 곱이 0.30 이상 1.00 이하의 범위 내이지만, 주조 방향에 있어서의 거리 (D1) 가 길다. 시험 수준 12 에서는, 주편의 표면 균열 및 중심 편석은 개선되었지만, 응고 쉘 두께의 불균일도가 0.37 ㎜ 로 커졌다.

시험 수준 14 는, 주형 표면의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 설치 조건이 본 발명의 범위 내이며, 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치 Z 는 (4) 식을 만족한다. 그러나, 주조 방향에 있어서의 거리 (D1) 가 길어 (1) 식은 만족하지만 (3) 식을 만족하지 않는다. 이 때문에, 표면 균열 비율은 시험 수준 2 ∼ 7 보다 양화되었지만 1.8 ％ 로 약간 커져, 경미한 중심 편석이 확인되고, 응고 쉘 두께의 불균일도도 0.31 ㎜ 로 약간 커졌다.

시험 수준 15 는, 주형 표면의 이열전도 금속 충전부 (19) 의 설치 조건이 본 발명의 범위 내이지만, 슬릿 (30) 의 가장 긴 피치 Z 는 (4) 식을 만족하지 않는다. 또, 주조 방향에 있어서의 거리 (D1) 가 길어 (1) 식은 만족하지만 (3) 식을 만족하지 않는다. 이 때문에, 표면 균열 비율은 시험 수준 2 ∼ 7 보다 양화되었지만 1.5 ％ 로 약간 커져, 경미한 중심 편석이 확인되고, 응고 쉘 두께의 불균일도도 0.33 ㎜ 로 약간 커졌다.

시험 수준 16 은, 이열전도 금속 충전부 (19) 를 형성하고 있지 않기 때문에, 주편의 표면 균열이 확인되었다. 응고 쉘 두께의 불균일도도 0.32 ㎜ 로 약간 커져, 중심 편석도 확인되었다.

1 ：슬래브 연속 주조기
2：턴디시
3：슬라이딩 노즐
4：침지 노즐
5：연속 주조용 주형
5a：주형 장변 구리판
6：서포트롤
7：가이드롤
8：핀치롤
9：반송롤
10：주편 절단기
11：용강
12：주편
12a：슬래브 주편
13：응고 쉘
14：미응고부
15：응고 완료 위치
16：강제 벌징 존
17：경압하 존
18：메니스커스 위치
19：이열전도 금속 충전부
19a：하나의 이열전도 금속 충전부
19b：다른 이열전도 금속 충전부
19c：다른 이열전도 금속 충전부
20：이열전도 금속 충전부
20a：하나의 이열전도 금속 충전부
20b：다른 이열전도 금속 충전부
20c：다른 이열전도 금속 충전부
30：슬릿
32：볼트 구멍
40：백업 플레이트
42：스터드 볼트
44：냉각수

Claims (8)

1. 연속 주조용 주형 내에 용강을 주입하면서, 상기 연속 주조용 주형을 주조 방향으로 진동시키면서 상기 용강을 인발하여, 주편을 제조하는 강의 연속 주조 방법으로서,
   연속 주조용 주형은, 정상 주입 상태의 메니스커스 위치보다 상방으로 적어도 20 ㎜ 의 위치로부터 상기 메니스커스 위치보다 하방으로 적어도 50 ㎜ 이상, 많아도 200 ㎜ 이하의 위치까지의 주형 구리판의 내벽면에 형성된 복수의 오목홈을 갖고,
   상기 복수의 오목홈의 내부에는, 상기 주형 구리판의 열전도율에 대해 열전도율차의 비율이 20 ％ 이상인 금속 혹은 금속 합금이 충전된 복수의 이열전도 금속 충전부가 형성되고, 상기 복수의 이열전도 금속 충전부가 형성된 상기 내벽면의 면적에 대한 모든 이열전도 금속 충전부의 면적의 총합의 비인 면적률이 10 ％ 이상 80 ％ 이하이고,
   오실레이션 진동수 (f) 와 주조 속도 (Vc) 로 유도되는 오실레이션 마크 피치 (OMP) 및 거리 (D1) 가 하기 (1) 식을 만족하고, 거리 (D2) 가 하기 (2) 식을 만족하는, 강의 연속 주조 방법.
   D1 ≤ OMP = Vc × 1000/f … (1)
   D2 ≤ 4r … (2)
   단, (1) 식에 있어서,
   Vc 는, 주조 속도 (m/min) 이고,
   f 는, 오실레이션 진동수 (cpm) 이고,
   OMP 는, 오실레이션 마크 피치 (㎜) 이고,
   D1 은, 복수 중 하나의 이열전도 금속 충전부의 무게 중심과, 상기 주형 구리판의 폭 방향으로 동일한 위치에 형성된 다른 이열전도 금속 충전부로서, 상기 하나의 이열전도 금속 충전부에 주조 방향에서 이웃하는 다른 이열전도 금속 충전부와 상기 주형 구리판의 경계선으로부터, 상기 하나의 이열전도 금속 충전부와 상기 주형 구리판의 경계선까지의 거리 (㎜) 이고,
   (2) 식에 있어서,
   r 은, 상기 이열전도 금속 충전부의 무게 중심을 중심으로 하고, 상기 이열전도 금속 충전부의 면적과 동일한 면적의 원의 반경 (㎜) 이고,
   D2 는, 상기 하나의 이열전도 금속 충전부의 무게 중심과 주조 방향으로 동일한 위치에 형성된 다른 이열전도 금속 충전부로서, 상기 하나의 이열전도 금속 충전부에 상기 폭 방향에서 이웃하는 다른 이열전도 금속 충전부의 무게 중심으로부터, 상기 하나의 이열전도 금속 충전부의 무게 중심까지의 거리 (㎜) 이다.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 이열전도 금속 충전부는, 상기 거리 (D1) 가 하기의 (3) 식을 만족하도록 형성된, 강의 연속 주조 방법.
   D1 ≤ 2r … (3)
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 오목홈의 형상은 모두 동일한, 강의 연속 주조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 오목홈의 형상은 원형 또는 각이 없는 의사 원형인, 강의 연속 주조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 이열전도 금속 충전부는 격자상으로 형성되는, 강의 연속 주조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 이열전도 금속 충전부는 지그재그상으로 형성되는, 강의 연속 주조 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   연속 주조기에 형성된 복수 쌍의 주편 지지롤의 롤 개도를 주조 방향 하류측을 향하여 단계적으로 증가시킴으로써, 내부에 미응고부를 갖는 주편의 장변면을 주형 출구에서의 주편 두께 (주편 장변면 사이의 두께) 에 대해 0 ㎜ 초과 20 ㎜ 이하의 범위의 총벌징량으로 확대시키고,
   그 후, 상기 복수 쌍의 주편 지지롤의 롤 개도를 주조 방향 하류측을 향하여 단계적으로 감소시킨 경압하 존에서, 상기 주편의 두께 중심부의 고상률이 적어도 0.2 의 시점에서 0.9 가 되는 시점까지, 압하 속도 (㎜/min) 와 주조 속도 (m/min) 의 곱 (㎜·m/min²) 이 0.30 이상 1.00 이하에 상당하는 압하력을 상기 주편의 장변면에 부여하고, 상기 압하력에 의해 상기 총벌징량과 동등한 총압하량 또는 상기 총벌징량보다 작은 총압하량으로 상기 주편의 장변면을 압하하는, 강의 연속 주조 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 주형 구리판의 외벽면에는, 주조 방향을 따른 복수의 슬릿이 상기 주형 구리판의 폭 방향으로 단수 또는 복수의 피치로 형성되고,
   상기 복수의 슬릿이 단수의 피치로 형성되어 있는 경우에는, 상기 단수의 피치를 Z (㎜) 로 하고, 상기 복수의 슬릿이 복수의 피치로 형성되어 있는 경우에는, 상기 복수의 피치 중 가장 긴 피치를 Z (㎜) 로 하였을 때,
   상기 Z 가 하기 (4) 식을 만족하는, 강의 연속 주조 방법.
   Z ≥ 2.5 × D2 … (4)

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