KR20210052503A

KR20210052503A - 스컴 흡착 부재, 쌍롤식 연속 주조 장치, 및 주편의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210052503A
Application number: KR1020217009246A
Authority: KR
Inventors: 유이치 가토; 나오츠구 요시다
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2021-05-10
Also published as: US20210370390A1; CN112839753B; WO2020079758A1; KR102505042B1; BR112021005433A2; CN112839753A

Abstract

이 스컴 흡착 부재는, 회전하는 한 쌍의 냉각롤과 한 쌍의 사이드 위어에 의해 형성된 용융 금속 풀부에 용융 금속을 공급하고, 상기 냉각롤의 둘레면에 응고 쉘을 형성 및 성장시켜 주편을 제조하는 쌍롤식 연속 주조 장치에 있어서, 상기 용융 금속 풀부에 일부가 침지하도록 배치되는 스컴 흡착 부재이며, 내화성 금속 산화물을 함유하는 내화물로 구성되어 있고, 기공의 체적률이 15체적％ 이상 70체적％ 이하이다.

Description

스컴 흡착 부재, 쌍롤식 연속 주조 장치, 및 주편의 제조 방법

본 발명은 스컴 흡착 부재, 이 스컴 흡착 부재를 사용한 쌍롤식 연속 주조 장치 및 주편의 제조 방법에 관한 것이다.

금속의 박육 주편(이하, 주편(cast strip)이라고 칭하는 경우가 있음)을 제조하기 위해, 내부에 수냉 구조를 갖고 서로 역 방향으로 회전하는 한 쌍의 냉각롤을 구비하는 쌍롤식 연속 주조 장치가 제공되어 있다. 이러한 쌍롤식 연속 주조 장치에서는, 회전하는 한 쌍의 냉각롤과 한 쌍의 사이드 위어에 의해 형성된 용융 금속 풀부에 용융 금속을 공급하고, 상기 한 쌍의 냉각롤의 둘레면에 형성 및 성장시킨 응고 쉘끼리를 롤 키스점에서 압착하여 소정의 두께의 주편을 제조한다. 이러한 쌍롤식 연속 주조 장치는, 각종 금속에 있어서 적용되고 있다.

여기서, 상술한 용융 금속 풀부에 있어서는, 산화물 등이 용융 금속 풀부의 탕면 상에 부상하여, 스컴이라고 칭하는 막상의 이물이 형성되고, 이 스컴이 냉각롤의 둘레면에 단속적으로 말려 들어갈 우려가 있었다. 말려 들어간 스컴은, 주편의 표면 균열이나 표면 흠집 등의 표면 결함의 원인으로 된다.

그래서, 상술한 쌍롤식 연속 주조 장치를 사용하여 주편을 주조할 때에는, 스컴의 제거나 무해화에 의해 표면 결함의 발생을 억제하는 방법으로서, 이하에 나타내는 기술이 제안되어 있다.

예를 들어, 특허 문헌 1에는, 용융 금속 풀부의 용융 금속과 기상의 계면에 고체 산화물을 배치하고, 스컴을 포착함으로써 응고 쉘로의 스컴의 말려 들어감을 방지하는 것이 제안되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에는, 불활성 가스 흡입에 의해 발생된 스컴을 사이드 위어 근방으로 흘러가게 하고, 냉각롤과 응고 쉘 사이에 스컴이 도입되는 것을 방지하는 수단이 제안되어 있다.

또한, 특허 문헌 3에는, 침지 노즐로부터의 토출류를 이용해 스컴을 사이드 위어 근방으로 흘러가게 함으로써 냉각롤과 응고 쉘 사이에 스컴이 들어가는 것을 방지하는 수단이 제안되어 있다.

특허 문헌 4에는, 용융 금속 풀부의 냉각롤 폭 방향을 따라 한 쌍의 스컴 위어를 설치하고, 침지 노즐로부터 토출되는 용융 금속의 유동을 완화함으로써, 용융 금속의 파동을 방지함과 함께, 용융 금속의 유동을 제어함으로써 스컴이 응고 쉘에 들어가는 것을 방지하는 방법이 제안되어 있다.

또한, 특허 문헌 5에는, 스컴 위어를, 스컴과의 습윤성이 나쁜 재질로 제작함으로써, 스컴 위어로의 스컴의 부착을 억제하고, 장시간에 걸쳐 유동 제어의 효과를 지속시키는 방법이 제안되어 있다.

또한, 특허 문헌 6에는, 보다 저렴한 재질로 무 예열에 가까운 상태에서의 사용에 견디는 고내열 충격성의 스컴 위어의 사용이 제안되어 있다.

특허 문헌 7에는, 용융 금속의 표면 장력을 상승시키는 원소를 함유하는 재료로 제작된 스컴 위어가 제안되어 있다. 표면 장력을 상승시키는 원소가 용융 금속 중에 녹기 시작하는 것에 의해, 스컴 위어로의 스컴의 부착을 억제할 수 있다.

또한, 특허 문헌 8에는, Al₂O₃에 의해 제작된 스컴 위어가 제안되어 있고, 스컴 위어에 의해 스컴을 흡착함으로써, 박육 주편으로의 스컴의 말려 들어감의 방지를 도모하고 있다.

일본 특허 공개 제2002-273551호 공보 일본 특허 공개 평 04-197560호 공보 일본 특허 공개 평 06-339754호 공보 일본 특허 공개 평 08-155593호 공보 일본 특허 공개 평 07-214248호 공보 일본 특허 공개 제2003-039139호 공보 일본 특허 공개 제2003-266154호 공보 일본 특허 공개 평 03-066450호 공보

여기서, 특허 문헌 1에 개시된 방법에서는, 용융 금속의 탕면을 고체 산화물이 덮음으로써 탕면 레벨의 검출이 곤란해진다고 한 문제가 있었다. 또한, 고체 산화물과 냉각롤이 근접하여 배치되면, 고체 산화물에 부착되어 성장한 스컴이 냉각롤과 접촉할 우려가 높아지고, 박육 주편으로 스컴이 포착될 우려가 있었다.

또한, 특허 문헌 2, 3에 개시된 방법에서는, 주조 시간이 연장됨에 따라 스컴의 총량이 많아지게 되면, 사이드 위어 근방에만 스컴을 머무르게 해 두기가 곤란해지고, 표면 결함 발생 방지의 효과가 작아진다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 4, 5, 6에 개시된 방법에서는, 스컴의 총량이 많아졌을 경우의 응고 쉘로의 말려 들어감을 방지할 수 없고, 결국 장시간의 주조가 곤란하다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 7에 개시된 방법에서는, 스컴 위어의 성분이 용융 금속에 녹아 내림으로써 기능을 발휘하게 하기 때문에, 스컴 위어 성분의 용해에 따라 용융 금속의 성분이 변화되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 8에 개시된 방법에서는, 스컴의 흡착량에는 한계가 있음과 함께, 스컴의 조성에 따라서는 침식에 의해 장시간 사용할 수 없다는 문제가 있었다.

이상과 같이, 종래의 기술에 있어서는, 스컴의 말려 들어감을 장시간에 걸쳐 충분히 억제할 수 없었다.

본 발명은 상술한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 무 예열에 가까운 상태로 용융 금속과 접촉해도 균열을 발생시키지 않는 내열 충격성을 갖고, 6시간을 초과하는 주조 시간에 있어서도 용손되지 않고, 자신이 갖는 기공에 스컴을 흡수ㆍ흡착 제거함으로써 스컴의 응고 쉘로의 포착을 억제할 수 있는 스컴 흡착 부재, 이 스컴 흡착 부재를 사용한 쌍롤식 연속 주조 장치 및 주편의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 요지는 하기와 같다.

(1) 본 발명의 제1 양태는, 회전하는 한 쌍의 냉각롤과 한 쌍의 사이드 위어에 의해 형성된 용융 금속 풀부에 용융 금속을 공급하고, 상기 냉각롤의 둘레면에 응고 쉘을 형성 및 성장시켜 주편을 제조하는 쌍롤식 연속 주조 장치에 있어서, 상기 용융 금속 풀부에 일부가 침지하도록 배치되는 스컴 흡착 부재이며, 내화성 금속 산화물을 함유하는 내화물로 구성되어 있고, 기공의 체적률이 15체적％ 이상 70체적％ 이하인 스컴 흡착 부재이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 스컴 흡착 부재는, 보강 부재에 장착되어 있어도 된다.

(3) 상기 (2)에 기재된 스컴 흡착 부재는, 세라믹스 파이버로 이루어지는 다공질 시트로 구성되어도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 스컴 흡착 부재에서는, 상기 내화성 금속 산화물이, Al₂O_3, ZrO₂, MgO, SiO₂, CaOㆍ6Al₂O₃에서 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상이어도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 스컴 흡착 부재에서는, 상기 기공의 평균 직경이 10㎛ 이상 50㎛ 미만이어도 된다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 스컴 흡착 부재에서는, 상기 기공의 체적률이 20체적％ 이상 50체적％ 미만이어도 된다.

(7) 본 발명의 제2 양태는, 회전하는 한 쌍의 냉각롤과 한 쌍의 사이드 위어에 의해 형성된 용융 금속 풀부에 용융 금속을 공급하고, 상기 냉각롤의 둘레면에 응고 쉘을 형성 및 성장시켜 주편을 제조하는 쌍롤식 연속 주조 장치이며, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 스컴 흡착 부재의 일부가, 상기 용융 금속 풀부에 침지하도록 배치되어 있는 쌍롤식 연속 주조 장치이다.

(8) 본 발명의 제3 양태는, 회전하는 한 쌍의 냉각롤과 한 쌍의 사이드 위어에 의해 형성된 용융 금속 풀부에 용융 금속을 공급하고, 상기 냉각롤의 둘레면에 응고 쉘을 형성 및 성장시켜 주편을 제조하는 주편의 제조 방법이며, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 스컴 흡착 부재의 일부를, 상기 용융 금속 풀부에 침지하도록 배치하는 주편의 제조 방법이다.

본 발명에 의하면, 무 예열에 가까운 상태에서 용융 금속과 접촉해도 균열을 발생시키지 않는 내열 충격성을 갖고, 6시간을 초과하는 주조 시간에 있어서도 용손되지 않고, 자신이 갖는 기공에 스컴을 흡수ㆍ흡착 제거함으로써 스컴의 응고 쉘로의 포착을 억제할 수 있는 스컴 흡착 부재, 이 스컴 흡착 부재를 사용하는 쌍롤식 연속 주조 장치 및 주편의 제조 방법을 제공할 수 있다.

더 구체적으로는, 상기 (1) 내지 (6)에 기재된 스컴 흡착 부재에 의하면, 내화성 금속 산화물을 함유하는 내화물로 구성되어 있고, 기공의 체적률이 15체적％ 이상으로 되어 있으므로, 열 팽창의 흡수값이 확보되어 내열 충격성이 향상됨과 함께, 이 기공에 의해 스컴을 충분히 흡착할 수 있다. 한편, 기공의 체적률이 70체적％ 이하로 되어 있으므로, 강도가 확보되어 있고, 용융 금속의 흐름 등에 의한 절손을 억제할 수 있다. 이상에 의해, 열 충격성이 우수함과 함께 스컴의 말려 들어감을 장시간에 걸쳐 충분히 억제할 수 있고, 안정적으로 주편의 주조를 행하는 것이 가능하다.

특히, 상기 (2)에 기재된 스컴 흡착 부재에 의하면, 스컴 흡착 부재의 강도가 보강 부재에 의해 확보되기 때문에, 용융 금속의 흐름 등에 의한 절손을 억제할 수 있다. 나아가, 스컴 흡착 부재의 사이즈를 작게 할 수 있고, 교환이나 보수 등의 메인터넌스가 용이하게 된다.

또한, 상기 (3)에 기재된 스컴 흡착 부재가 의하면, 보강 부재에 장착되는 스컴 흡착 부재가 세라믹스 파이버로 이루어지는 다공질 시트로 구성되기 때문에, 구조가 매우 간단해진다. 또한, 주조 조건에 따라, 열전도성, 내열성 등을 고려하여 적절한 다공질 시트를 선택함으로써, 적확하게 스컴 흡착 부재의 표면에 있어서의 지금(地金)의 생성 및 성장을 억제하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 (4)에 기재된 스컴 흡착 부재에 의하면, 스컴의 흡착성, 내열 충격성, 스컴에 대한 내식성 등의 각종 특성이 우수한 재질을 선택함으로써, 각종 주조 조건에 따른 스컴 흡착 부재를 적용할 수 있고, 장시간 안정적으로 주조하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 (5)에 기재된 스컴 흡착 부재에 의하면, 기공의 평균 직경이 10㎛ 이상 50㎛ 미만의 범위 내로 되어 있으므로, 스컴을 충분히 흡착할 수 있다. 또한, 기공의 평균 직경은, 수은 압입법(JIS R 1655(2003))에 의해 측정되고, 누적 체적률이 50％인 기공 직경을 「기공의 평균 직경」으로 한다.

또한, 상기 (6)에 기재된 스컴 흡착 부재에 의하면, 기공의 체적률이 20체적％ 이상으로 되어 있으므로, 열 팽창의 흡수값이 적확하게 확보되고, 내열 충격성이 충분히 향상함과 함께, 이 기공에 의해 스컴을 충분히 흡착할 수 있다. 한편, 기공의 체적률이 50체적％ 이하로 되어 있으므로, 강도가 충분히 확보되어 있고, 용융 금속의 흐름 등에 의한 절손을 억제할 수 있다.

또한, 상기 (7) 및 (8)에 기재된 쌍롤식 연속 주조 장치 및 주편의 제조 방법에 의하면, 상술한 스컴 흡착 부재가 용융 금속 풀부에 배치되어 있으므로, 스컴 흡착 부재에 의해 스컴을 흡착할 수 있고, 스컴이 냉각롤에 말려 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또한, 열 충격성이나 강도가 우수하여, 장시간 사용할 수 있다. 따라서, 표면 품질이 우수한 주편을 안정적으로 주조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 스컴 흡착 부재를 사용하는 쌍롤식 연속 주조 장치의 일례를 도시하는 설명도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 쌍롤식 연속 주조 장치의 일부 확대 설명도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 쌍롤식 연속 주조 장치의 용강 풀부의 단면 설명도이다.
도 4는 도 3에 도시하는 용강 풀부의 개략 상면도이며, 침지 노즐로부터 배출되는 용강의 흐름을 나타낸다.
도 5는 스컴 흡착 부재가 보강 부재에 장착된 양태를 도시하는 설명도이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 이하와 같은 지견을 얻었다.

종래, 스컴 위어를 안정적으로 사용하기 위한 방책으로서, 스컴 위어로의 스컴 부착을 억제하는 방법에 주안점을 두어 왔다. 구체적으로는, 스컴에 대해 젖기 어려운 C를 포함하는 재료계로 함으로써 스컴에 대해 접촉 방지를 도모하는 방법이 취해져 왔다. 그러나, 이 방법에서는, 응고 쉘에 스컴이 포착되어 버려, 주편 품위가 저하되어 버리는 문제점이 있었다. 또한, C를 포함하는 재료계에서는 스컴 위어로의 지금 부착이 진행되고, 그것이 탈리되어 박육 주편에 말려 들어가 버리는 문제점이 있었다. 이들은, 고열 전도율이며, 슬래그에 대해 젖기 어렵다고 하는 C의 성질에 기인하는 것으로, C를 사용한 경우에는 이들 문제점을 해결하기는 곤란하다.

한편, 스컴의 주편에 대한 포착을 억제하기 위해, Al₂O₃질의 스컴 위어에 스컴을 흡착시키는 방법이 고안되었다. 그러나, 단순히 Al₂O₃질로 하는 것만으로는 스컴의 흡착량은 저위(低位)이며, CaO가 포함되는 조성의 스컴에 대해 사용된 경우에는 스컴 위어의 용손이 발생하여, 내용성에 어려움이 있었다. 이와 같이, 종래 검토된 방법으로는 스컴 위어에 요구되는 특성을 충분히 충족하는 것은 존재하지 않았다.

본 발명자들은 예의 연구 끝에, 스컴 위어의 기공을 적절히 제어함으로써, 기공이 팽창의 흡수값이 되어 고내열 충격성의 실현이 가능하다는 것, 또한 기공이 스컴의 흡착값이 되어 스컴의 흡착을 장시간 지속시키면서, 기공의 체적률(이후, 기공률이라고도 칭함)이 높은 경우에는 고단열성에 의해 지금의 부착도 억제할 수 있는 것을 지견하였다. 또한, 스컴 위어를 구성하는 재질을 적절히 제어함으로써, 가령 기공률이 높은 스컴 위어라도 스컴에 의한 침식 속도를 저감할 수 있어, 높은 내식성도 실현 가능하다는 지견을 얻었다.

이하에, 상기 지견에 기초하여 이루어진 본 발명의 일 실시 형태에 관한 스컴 흡착 부재에 대해, 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 실시 형태에 있어서는, 주조하는 대상 금속을 강으로서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 실시 형태에서는, 용융 금속으로서 용강을 사용하고 있고, 강재로 이루어지는 주편(1)을 제조한다. 또한, 강종으로서는, 예를 들어 0.001 내지 0.01％ C 극저탄강, 0.02 내지 0.05％ C 저탄강, 0.06 내지 0.4％ C 중탄강, 0.5 내지 1.2％ C 고탄강, SUS304 강으로 대표되는 오스테나이트계 스테인리스강, SUS430 강으로 대표되는 페라이트계 스테인리스강, 3.0 내지 3.5％ Si 방향성 전자강, 0.1 내지 6.5％ Si 무방향성 전자강 등(또한, ％는, 질량％)을 들 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제조되는 주편(1)의 폭이 200㎜ 이상 1800㎜ 이하의 범위 내, 두께가 0.8㎜ 이상 5㎜ 이하의 범위 내로 되어 있다.

본 실시 형태에 관한 스컴 흡착 부재(20)가 적용되는 쌍롤식 연속 주조 장치(10)에 대해 설명한다.

쌍롤식 연속 주조 장치(10)는 주편(1)을 제조하기 위한 장치이며, 도 1 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 냉각롤(11, 11)과, 상류측 핀치롤(12, 12) 및 하류측 핀치롤(13, 13)과, 한 쌍의 사이드 위어(15, 15)와, 턴디쉬(18)와, 침지 노즐(19)을 구비하고 있다.

상류측 핀치롤(12, 12) 및 하류측 핀치롤(13, 13)은, 한 쌍의 냉각롤(11, 11)의 하류측에 마련되어 주편(1)을 지지한다.

한 쌍의 사이드 위어(15, 15)는 한 쌍의 냉각롤(11, 11)의 폭 방향 양단부에 배치된다. 그리고, 한 쌍의 냉각롤(11, 11)과 한 쌍의 사이드 위어(15, 15)에 의해 용강 풀부(16)가 구획 형성된다.

턴디쉬(18)는, 용강(3)을 보유 지지하고, 그 저면부터 하방을 향하여 연장되는 침지 노즐(19)을 통하여 용강 풀부(16)에 용강(3)을 공급한다.

이 쌍롤식 연속 주조 장치(10)에 있어서는, 회전하는 냉각롤(11, 11)에 용강(3)이 접촉하여 냉각됨으로써, 냉각롤(11, 11)의 둘레면 상에서 응고 쉘(5, 5)이 성장한다. 그리고, 한 쌍의 냉각롤(11, 11)에 각각 형성된 응고 쉘(5, 5)끼리 롤 키스점에서 압착됨으로써, 소정 두께의 주편(1)이 주조된다.

여기서, 도 3에 도시하는 바와 같이, 용강 풀부(16)에는, 용강(3)이 저류되어 있고, 용강면에는, 알루미나 피막 등으로 이루어지는 스컴 X가 형성되어 있다.

이 스컴 X가 냉각롤(11)에 말려 드는 것을 억제하기 위해, 용강 풀부(16)에는, 스컴 흡착 부재(20)가 배치된다. 상세하게 설명하면, 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 스컴 흡착 부재(20)는, 침지 노즐(19)과 냉각롤(11, 11) 사이에 배치되고, 그 일부가 용강(3) 내에 침지되어 있다.

여기서, 본 실시 형태에 관한 스컴 흡착 부재(20)는, 직사각형 평판상을 이루고 있어, 도 3에 도시하는 바와 같이, 용강(3)에 대한 침지 깊이(연직 방향의 깊이) D가 5㎜ 이상으로 되어 있다. 또한, 이 침지 깊이 D가 5㎜를 하회한 경우에는, 용강 풀부(16)의 표면의 파동이나 표면 흐름에 의해, 스컴 X가 스컴 흡착 부재(20)를 빠져 나가는 경우가 있다.

도 4는, 침지 노즐(19)로부터 배출되는 용강(3)의 흐름을 도시하는 개략 상면도이다. 이 도 4에 도시하는 바와 같이, 침지 깊이 D가 5㎜ 이상인 경우에는, 안정적으로 용강(3)을 순환시키는 것이 가능하게 되므로, 확실하게 스컴 흡착 부재(20)에 스컴을 흡착시킬 수 있다.

그리고, 본 실시 형태에 관한 스컴 흡착 부재(20)는, 내화성 금속 산화물을 함유하는 내화물(부정형 내화물 또는 정형 벽돌)로 구성되어 있고, 기공의 체적률이 15체적％ 이상 70체적％ 이하이다. 바람직하게는, 기공의 체적률은 20체적％ 이상 50체적％ 미만이다.

또한, 본 실시 형태에서의 스컴 흡착 부재(20)에 있어서는, 기공의 평균 직경이 10㎛ 이상 50㎛ 미만인 것이 바람직하다.

또한, 상술한 내화성 금속 산화물로서는, Al₂O₃, ZrO₂, MgO, SiO₂, CaOㆍ6Al₂O₃에서 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

이하에, 스컴 흡착 부재(20)의 기공 체적률, 기공의 평균 직경, 내화성 금속 산화물을, 상술한 바와 같이 규정한 이유에 대해 설명한다.

(기공의 체적률)

본 실시 형태인 스컴 흡착 부재(20)에 있어서는, 상술한 바와 같이 기공을 가지고 있고, 이 기공에 의해, 열 팽창의 흡수값의 확보에 의한 내열 충격성 향상, 스컴의 흡착값의 부여, 전열 경로의 저감에 의한 지금 부착 억제와 같은 작용 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.

여기서, 기공의 체적률이 15체적％ 미만인 경우에는, 기공에 의한 상술한 작용 효과를 발휘할 수 없어질 우려가 있다. 한편, 기공의 체적률이 70체적％를 초과하면, 강도가 부족하고, 용강류에 의해 파손되어 버릴 우려가 있다.

이 때문에, 본 실시 형태인 스컴 흡착 부재(20)에 있어서는, 기공의 체적률을 15체적％ 이상 70체적％ 이하의 범위 내로 설정하고 있다.

또한, 기공에 의한 상술한 작용 효과를 확실하게 성공시키기 위해서는, 기공의 체적률 하한을 20체적％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 용강류에 의한 절손을 확실하게 억제하기 위해서는, 기공의 체적률 상한을 50체적％ 미만으로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 스컴 흡착 부재(20)에 있어서의 기공률의 제어는, 경량 골재, 유기 섬유의 사용이나, 혼련 시에 사용하는 수분량을 조정함으로써 실시할 수 있다.

또한, 경량 골재는, 그 자체가 기공을 갖고 있는 점에서, 성형한 후의 기공률을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 유기 섬유나 수분은, 가열 시에 소실되어 성형체의 내부에 기포를 생성시키는 점에서, 기공률을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

(기공의 평균 직경)

스컴 흡착 부재(20)에 있어서의 기공은, 상술한 바와 같이 스컴을 흡착하는 작용을 갖는다. 여기서, 기공의 평균 직경을 10㎛ 이상으로 함으로써, 스컴의 침투량이 확보되고, 스컴을 충분히 흡착할 수 있다. 한편, 스컴 흡착 부재(20)에 있어서의 기공의 평균 직경을 50㎛ 미만으로 함으로써, 스컴 흡착 부재(20)의 기공과 스컴이 충분히 접촉하게 되어, 스컴을 충분히 흡착할 수 있다.

따라서, 본 실시 형태인 스컴 흡착 부재(20)에 있어서는, 기공의 평균 직경을 10㎛ 이상 50㎛ 미만의 범위 내로 설정하고 있다. 또한, 스컴의 흡착 작용을 확실하게 성공하게 하기 위해서는, 스컴 흡착 부재(20)에 있어서의 기공의 평균 직경의 하한을 25㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 기공의 평균 직경의 상한을 40㎛ 이하로 하는 것이 더 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에서의 기공의 평균 직경은, 수은 압입법(JIS R 1655(2003))에 의해 측정되고, 누적 체적률이 50％의 기공 직경을 「기공의 평균 직경」으로 하였다.

또한, 기공의 평균 직경은, 유기 섬유의 첨가량이나, 혼련 시의 수분량을 적절하게 제어함으로써 조정할 수 있다. 이에 의해, 본 실시 형태인 스컴 흡착 부재(20)에 있어서는, 소위 다공질 단열재와 같이 단순하게 기공이 많은 재료와는 다르고, 스컴의 흡착에 기여하는 기공의 양이나 직경을 제어할 수 있다.

(내화성 금속 산화물)

본 실시 형태인 스컴 흡착 부재(20)를 구성하는 내화성 금속 산화물로서는, Al₂O₃, ZrO₂, MgO, SiO₂, CaOㆍ6Al₂O₃에서 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

주성분으로서 Al₂O₃을 선택한 경우에는, 고기공률로서도 비교적 고강도의 스컴 흡착 부재(20)로 할 수 있다. 또한, 주성분으로서 Al₂O₃을 선택한 경우에, 후술하는 다른 성분을 배합함으로써, 흡착성이 높은 Al₂O₃에 의한 내식성의 저하를 다른 성분으로 억제하고, 다공질로 한 경우라도 강도를 유지하면서, 또한 스컴에 의한 침식을 억제할 수 있고, 고내용(高耐用)의 스컴 흡착 부재(20)를 얻을 수 있다.

주성분으로서 ZrO₂를 선택한 경우에는, 그 저열전도율로부터 지금 부착 억제능의 향상이 도모됨과 함께, CaO에 대한 내식성의 높음으로 인해서 스컴에 대한 내식성 향상 효과가 얻어진다.

주성분으로서 CaOㆍ6Al₂O₃을 선택한 경우에는, 그 판상 구조로부터 고기공률의 실현이 용이하고 스컴 흡착능의 향상이 얻어짐과 함께, FeO에 대한 내식성의 높음으로 인해서 스컴에 대한 내식성의 향상 효과가 얻어진다.

주성분으로서 MgO를 선택한 경우에는, CaO, FeO에 대한 내식성의 높음으로 인해서, 상술한 CaOㆍ6Al₂O₃, ZrO₂와 비교하여 스컴에 대한 더 높은 내식성이 얻어진다.

주성분으로서 SiO₂를 선택한 경우에는, 그 열 팽창률의 낮음으로 인해서 내열 충격성의 향상의 효과가 얻어진다. 이에 의해, 내식성을 중시하여 비교적 저기공률로 하고 싶은 경우에, 내열 충격성이 저하될 우려가 있는 재료에 있어서도, 안정적으로 사용 가능한 내용성을 얻을 수 있다.

이상과 같은 본 실시 형태에 관한 스컴 흡착 부재(20)는, 내화성 금속 산화물을 함유하는 내화물로 구성되어 있고, 스컴 흡착 부재(20)에 있어서의 기공의 체적률이 15체적％ 이상이므로, 열 팽창의 흡수값이 확보되고, 내열 충격성이 향상됨과 함께, 이 기공에 의해 스컴을 충분히 흡착할 수 있다. 한편, 기공의 체적률이 70체적％ 이하이므로, 강도가 확보되어 있고, 용강(3)의 흐름 등에 의한 절손을 억제할 수 있다.

따라서, 열 충격성이 우수함과 함께 스컴의 말려 들어감을 장시간에 걸쳐 충분히 억제할 수 있고, 안정적으로 주편(1)의 주조를 행하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 관한 스컴 흡착 부재(20)에 있어서는, 기공의 평균 직경이 10㎛ 이상 50㎛ 미만의 범위 내이므로, 스컴 흡착 부재(20)의 기공에 스컴이 충분히 침투함으로써, 스컴을 적확하게 흡착할 수 있다. 따라서, 스컴의 주편(1)에 대한 말려 들어감을 더 억제할 수 있고, 표면 품질이 우수한 주편(1)을 제조할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 스컴 흡착 부재(20)에 있어서는, 내화성 금속 산화물이, Al₂O₃, ZrO₂, MgO, SiO₂, CaOㆍ6Al₂O₃에서 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상이므로, 스컴의 흡착성, 내열 충격성, 스컴에 대한 내식성 등의 각종 특성이 우수한 재질을 선택함으로써, 각종 주조 조건에 따른 스컴 흡착 부재(20)를 적용할 수 있고, 장시간 안정적으로 주편(1)을 주조하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 스컴 흡착 부재(20)를 사용한 쌍롤식 연속 주조 장치(10) 및 주편(1)의 제조 방법에 의하면, 스컴 흡착 부재(20)의 일부가 용강 풀부(16)에 침지하도록 배치되어 있으므로, 이 스컴 흡착 부재(20)에 의해 스컴을 충분히 흡착할 수 있다. 이 때문에, 스컴이 냉각롤(11)에 말려드는 것을 억제할 수 있다. 또한, 스컴 흡착 부재(20)의 내열 충격성, 내식성이 우수하므로, 장시간 안정적으로 사용할 수 있다. 따라서, 표면 품질이 우수한 주편(1)을 안정적으로 주조하는 것이 가능하게 된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 관한 스컴 흡착 부재 및 이를 사용한 쌍롤식 연속 주조 장치 및 주편의 제조 방법에 대해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하다.

예를 들어, 본 실시 형태에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 핀치롤을 배치한 쌍롤식 연속 주조 장치를 예로 들어 설명하였지만, 이들 롤 등의 배치에 한정은 없고, 적절히 설계 변경해도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 턴디쉬(18)의 바닥부에 스컴 흡착 부재(20)의 상단이 연결되어 있지만, 스컴 흡착 부재(20)는 봉상 부재에 의해 턴디쉬(18)의 바닥부로부터 현수되어 있어도 된다.

이상의 본 실시 형태에서는, 스컴 흡착 부재(20)를 단체로서 사용하는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 일은 없다. 예를 들어 도 5에 도시하는 바와 같이, 스컴 흡착 부재(20)는, 보강 부재(21)에 장착되어 복합체로서 사용되어도 된다.

스컴의 흡착, 지금의 부착과 같은 현상은 용융 금속과의 접촉 계면에서 생기는 점에서, 적어도 용융 금속과 접촉하는 부위에 스컴 흡착 부재(20)가 배치되면, 상기 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 스컴 흡착 부재(20)와 보강 부재(21)의 복합체로 함으로써, 스컴 흡착 부재(20)의 사이즈를 작게 할 수 있어, 교환이나 보수 등의 메인터넌스가 용이하게 된다.

상술한 바와 같이, 용융 금속과 접촉하지 않는 보강 부재(21)는, 기공률을 특별히 한정하지 않아도 그 효과를 얻을 수 있는 점에서, 스컴 흡착성 이외의 성질은 종래 재료와 동일한 정도를 유지하기 위해서도, 흡착이 일어나는 스컴 흡착 부재(20)만을 다공질로 하고, 보강 부재(21)의 기공률은 종래 재료 정도로 하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 보강 부재(21)의 재질에 대해서도, 스컴 흡착 부재(20)와 동일한 재질에 한정되지 않는다.

스컴 흡착 부재(20)와 보강 부재(21)의 복합체는, 예를 들어 부정형 내화물을 사용하여, 먼저 치밀질로 강도를 담보하기 위한 보강 부재(21)를 주입한 후, 그 둘레에 스컴 흡착 부재(20)의 다공질 재료가 시공되도록 금형이나 발포 프레임을 사용하여 주입하는, 주입 나누기로 제작할 수 있다. 또한, 보강 부재(21)와 스컴 흡착 부재(20)를 개별적으로 주입하고, 모르타르에 의해 접착시킴으로써 제작할 수 있다.

또한, 스컴 흡착 부재(20)와 보강 부재(21)의 복합체로 하는 경우, 스컴 흡착 부재(20)로서 세라믹스 파이버로 이루어지는 다공질 시트를 사용해도 된다. 세라믹스 파이버는, 예를 들어 알루미나 파이버나 지르코니아 파이버이면 된다. 이러한 다공질 시트를 사용하는 경우, 보강 부재(21)의 한면 또는 양면에 붙이는, 또는 보강 부재(21)의 주위에 감는 것으로 용이하게 복합체를 형성하는 것이 가능하다.

여기서, 도 5에 도시하는 복합체에 있어서는, 스컴 흡착 부재(20)의 두께가 0.5㎜를 초과하고 있으면, 스컴의 흡착 가능 부위가 확보되고, 스컴 흡착의 효과를 길게 유지할 수 있게 된다. 따라서, 도 5에 도시하는 복합체에 있어서는, 스컴 흡착 부재(20)의 두께는 0.5㎜를 초과하는 것이 바람직하고, 3㎜를 초과하는 것이 더 바람직하다.

또한, 스컴의 흡착은 스컴 흡착 부재(20)의 표면에 있는 개방 기공에 의해 생기지만, 개방 기공은 표면으로부터 10㎜ 이내에 있는 것이 대부분을 차지하기 때문에, 스컴 흡착 부재(20)의 두께가 10㎜를 초과해도 스컴 흡착의 효과에 대한 기여는 적다. 이 때문에, 도 5에 도시하는 복합체에 있어서는, 스컴 흡착 부재(20)의 두께의 상한은 10㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

실시예

이하에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해, 실시한 실험 결과에 대해 설명한다.

표 1, 표 2에 나타내는 내화성 금속 산화물을 사용하여, 알루미나 시멘트를 총량에 대하여 11mass％ 첨가한 배합물에 번 아웃재로서 면을 첨가하고, 물과 혼련하고, 주형에 주입해 넣어서 24시간의 양생 후 110℃에서 24시간의 건조를 행함으로써 스컴 흡착 부재를 제작하였다. 기공률의 제어는 번 아웃재와 첨가 수분의 양에 의해 행하였다. 또한, 표 1, 표 2에 있어서의 번 아웃재와 첨가 수분은, 모두 총량에 대한 질량％를 의미하고 있다.

얻어진 스컴 흡착 부재에 대해, 기공의 체적률, 기공의 평균 직경, 내열 충격성, 스컴 흡착성, 내식성, 지금의 부착성을 이하와 같이 하여 평가하였다. 평가 결과를 표 3, 표 4에 나타낸다.

(기공의 체적률)

기공의 체적률(겉보기 기공률)의 측정은, 자비법(JIS R 2205(1992))에 의해 행하였다. 복층화된 스컴 흡착 부재의 표층 영역의 기공 체적률은, 표층 영역만을 절삭해 인출한 다음 행하였다.

(기공의 평균 직경)

기공의 평균 직경의 측정은 수은 압입법(JIS R 1655(2003))에 의해 행하였다. 복층화된 스컴 흡착 부재의 표층 영역의 기공 평균 직경은, 표층 영역만을 절삭해 인출한 다음 측정하였다.

(내열 충격성)

내열 충격성의 평가에서는, 1550℃의 용선 중에 40㎜×40㎜×160㎜의 내화물을 침지시켜, 5분간 유지한 후, 공냉시키는 조건에서 내열 충격성 시험을 행하였다. 이 일련의 가열, 냉각의 조작을 반복하여 행하고, 5회 이내에 파손된 것은 「Bad」, 5회에서 10회의 사이클 사이에 파손된 것은 「Good」, 11회 이상 절손 없이 유지할 수 있는 것은 「Very Good」이라고 표기하였다.

(스컴의 흡착성)

스컴의 흡착성은, 1550℃의 용선에 스컴을 200g 띄우고, 이 용선에 대해 40㎜×100㎜×25㎜ 형상으로 가공한 내화물을 침지시키고, 30분간 유지한 후의 중량의 증분에 의해 평가하였다. 표 3, 표 4에는 실시예 1에서 나타내는 스컴 흡착 부재에 있어서의 중량 증분에 의해 규격화한 값을 표시하였다. 스컴의 조성은 질량비로 38％ FeO-24％ Al₂O₃-14％ CaO-24％ SiO₂로 하였다. 수치가 크면, 스컴 흡착 부재에 대해 많은 스컴이 흡착되어 있다는 것이며, 스컴 흡착능이 장시간 유지될 수 있는 것을 나타낸다. 또한, 용강을 사용하면 지금의 부착이 생기는 점에서, 스컴만의 흡착성을 평가하기 위해, 용선을 사용하여 시험을 행하였다. 100 이상인 경우를 합격 기준으로 하였다.

(내식성)

스컴에 대한 내식성은, 1550℃의 용강에 스컴을 200g 띄우고, 이 용강에 대해 φ 50㎜×150㎜의 내화물을 침지시키고 150rpm의 회전을 부여하고, 스컴과 용강 계면의 치수 변화를 측정함으로써 평가를 행하였다. 표 3, 표 4에는 실시예 1에서 나타내는 스컴 흡착 부재에 있어서의 치수 변화에 의해 규격화한 값을 표시하였다. 수치가 크면, 스컴에 대해 용손이 진행되기 쉬운 것을 나타내고, 사용 중인 용손에 의한 절손의 리스크가 높아지는 것을 나타내고 있다. 80 초과의 경우를 합격 기준으로 하였다.

(지금의 부착성)

지금의 부착성은, 1580℃의 용강 중에 40㎜×40㎜×160㎜의 내화물을 침지시켜, 10초간 유지한 후, 용강으로부터 끌어 올려 공냉하는 전후에 있어서의 중량의 증분에 의해 평가하였다. 표 3, 표 4에는 실시예 1에서 나타내는 스컴 흡착 부재에 있어서의 중량 증분에 의해 규격화한 값을 표시하였다. 수치가 크면, 보다 많은 지금이 부착되어 있는 것을 나타내며, 주편으로의 지금 말려 들어감의 리스크가 높아지는 것을 나타내고 있다. 100 이하인 경우를 합격 기준으로 하였다.

기공의 체적률(겉보기 기공률)의 증대에 따라 스컴의 흡착량이 증가함과 함께 지금 부착량이 저감되는 경향이 보였다. 한편, 기공의 체적률(겉보기 기공률)을 증가시시면 내식성은 저하되기는 하지만, ZrO₂, MgO, CA₆(CaOㆍ6Al₂O₃)의 사용에 의해 내식성의 저감을 억제할 수 있는 결과였다. 또한 SiO₂의 사용에 의해 스컴 흡착 부재의 내열 충격성의 향상이 가능한 결과였다.

이상의 결과로부터, 본 발명에 의하면, 무 예열에 가까운 상태에서 용융 금속과 접촉해도 균열을 발생시키지 않는 내열 충격성을 갖고, 6시간을 초과하는 주조 시간에 있어서도 용손되지 않고, 자신이 갖는 기공에 스컴을 흡수ㆍ흡착 제거함으로써 스컴의 응고 쉘에 대한 포착을 억제할 수 있는 스컴 흡착 부재를 제공 가능한 것이 확인되었다.

본 발명에 의하면, 무 예열에 가까운 상태에서 용융 금속과 접촉해도 균열을 발생시키지 않는 내열 충격성을 가지며, 6시간을 초과하는 주조 시간에 있어서도 용손되지 않고, 자신이 갖는 기공에 스컴을 흡수ㆍ흡착 제거함으로써 스컴의 응고 쉘로의 포착을 억제할 수 있는 스컴 흡착 부재, 이 스컴 흡착 부재를 사용한 쌍롤식 연속 주조 장치 및 주편의 제조 방법을 제공할 수 있다.

1: 박육 주편(주편)
3: 용강
5: 응고 쉘
11: 냉각롤
16: 용강 풀부(용융 금속 풀부)
20: 스컴 흡착 부재
21: 보강 부재

Claims

회전하는 한 쌍의 냉각롤과 한 쌍의 사이드 위어에 의해 형성된 용융 금속 풀부에 용융 금속을 공급하고, 상기 냉각롤의 둘레면에 응고 쉘을 형성 및 성장시켜 주편을 제조하는 쌍롤식 연속 주조 장치에 있어서, 상기 용융 금속 풀부에 일부가 침지하도록 배치되는 스컴 흡착 부재이며,
내화성 금속 산화물을 함유하는 내화물로 구성되어 있고, 기공의 체적률이 15체적％ 이상 70체적％ 이하인
것을 특징으로 하는 스컴 흡착 부재.
제1항에 있어서, 상기 스컴 흡착 부재가 보강 부재에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 스컴 흡착 부재.
제2항에 있어서, 상기 스컴 흡착 부재가 세라믹스 파이버로 이루어지는 다공질 시트가 구성되는 것을 특징으로 하는 스컴 흡착 부재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 금속 산화물이, Al₂O₃, ZrO₂, MgO, SiO₂, CaOㆍ6Al₂O₃으로부터 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 스컴 흡착 부재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기공의 평균 직경이 10㎛ 이상 50㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 스컴 흡착 부재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기공의 체적률이 20체적％ 이상 50체적％ 미만인 것을 특징으로 하는 스컴 흡착 부재.
회전하는 한 쌍의 냉각롤과 한 쌍의 사이드 위어에 의해 형성된 용융 금속 풀부에 용융 금속을 공급하고, 상기 냉각롤의 둘레면에 응고 쉘을 형성 및 성장시켜 주편을 제조하는 쌍롤식 연속 주조 장치이며,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 스컴 흡착 부재의 일부가, 상기 용융 금속 풀부에 침지하도록 배치되어 있는
것을 특징으로 하는 쌍롤식 연속 주조 장치.
회전하는 한 쌍의 냉각롤과 한 쌍의 사이드 위어에 의해 형성된 용융 금속 풀부에 용융 금속을 공급하고, 상기 냉각롤의 둘레면에 응고 쉘을 형성 및 성장시켜 주편을 제조하는 주편의 제조 방법이며,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 스컴 흡착 부재의 일부를, 상기 용융 금속 풀부에 침지하도록 배치하는
것을 특징으로 하는 주편의 제조 방법.