KR20230106178A - 강의 연속 주조 방법 - Google Patents

Abstract

극후 슬래브 주편이어도, 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기를 사용하여, 보다 고속으로 연속 주조하고, 얻어지는 슬래브 주편의 내부 품질을 확보함과 동시에 표면 균열도 방지하는 강의 연속 주조 방법을 제공한다. 본 발명에 관련된 강의 연속 주조 방법은, 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기를 사용하여, 슬래브 주편을 연속 주조하는 강의 연속 주조 방법으로서, 주형 내 전자 교반 장치에 의해서 주형 내의 용강에 주형 폭 방향으로 이동하는 교류 이동 자장을 인가하여, 상기 용강에 선회류를 유기하고, 용강을 교반하면서 연속 주조를 행할 때에 있어서, 하기의 (1) 식으로 산출되는 상기 교류 이동 자장의 진행 속도가 0.20 ∼ 1.50 m/s 이다. 여기에서, (1) 식에 있어서, U 는, 교류 이동 자장의 진행 속도 (m/s), τ 는, 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 자극간 거리 (m), f 는, 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가되는 전류의 주파수 (㎐) 이다.
U = 2τf ……… (1)

Description

강의 연속 주조 방법

본 발명은 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기로 슬래브 주편을 연속 주조하는 강의 연속 주조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 주형 내의 용강에 교류 이동 자장을 인가하여 용강에 선회류를 유기하면서 연속 주조를 행하는 강의 연속 주조 방법에 관한 것이다.

보일러용 강판, 압력 용기용 저합금망 강판, 해양 구조물이나 산업 기계용의 고강도 강 강판 등에는, 판 두께가 100 ㎜ 를 초과하고, 중요 부재로서 사용되는 것 (고품질 극후 강판) 이 있다. 이들 고품질 극후 강판에서는, 사용 성능상에서, 내부 품질이 문제가 되는 경우가 있기 때문에, 종래, 조괴법을 이용하여 대형 주괴를 제조하고, 이 대형 주괴를 충분한 압하비로 압연 또는 단조함으로써 고품질 극후 강판을 제조하고, 이로써 고품질 극후 강판의 내부 품질을 개선하는 제조 방법을 채용했다.

한편, 상기한 조괴법은 생산성이 낮기 때문에, 연속 주조법을 이용하여, 주편 두께가 두꺼운, 이른바「극후 슬래브 주편」을 제조하는 방법도 시도되고 있다. 단, 연속 주조법으로 얻은 극후 슬래브 주편에는, 주편 두께의 중심부에 중심 편석이나 포로시티로 불리는 주편 결함이 발생되기 쉽다. 요컨대, 연속 주조법으로 얻은 극후 슬래브 주편으로부터 고품질 극후 강판을 제조하는 경우에는, 충분한 압하비를 확보할 수 없기 때문에, 주편의 내부 결함이 잔존하여, 고품질 극후 강판의 내부 품질이 문제가 되는 경우가 있다. 여기에서,「포로시티」란, 결정립간에 가스 기포 등에 의한 공극이 생성되어, 결정립이 조밀하게 충전되어 있지 않은 상태를 나타낸다.

또, 연속 주조법으로 극후 슬래브 주편을 연속 주조하는 경우에는, 연속 주조 설비의 기장 (機長) 의 제약이나 주편의 벌징 방지 등에서 극히 저속 주조를 행하는 것이 일반적이다. 극후 슬래브 주편의 저속 주조에 있어서는, 단위 시간당 주형에 대한 용강 주입량이 적고, 주형 내 용강탕면 (이하,「메니스커스」라고도 기재한다) 에서의 용강의 온도 저하에 의해서, 용강이 응고되어 주형 내 용강탕면에 막 형성이 발생되기 쉽다. 이와 동일한 막 형성이 발생된 경우에는, 윤활제 및 보온제 등의 목적에서 주형 내 용강탕면에 투입된 몰드 파우더의 혼입, 및, 막 형성부의 주편 내부에의 반입에 의해서, 극후 슬래브 주편에 내부 결함이 발생된다.

특허문헌 1 에는, 두께가 400 ㎜ 이상인 극후 슬래브 주편을 연속 주조할 때에, 주형 내의 용강에 전자 교반을 행하여, 메니스커스 부근의 용강에 선회 유속을 부여하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 1 에 의하면, 메니스커스 부근의 용강에 선회 유속을 부여함으로써, 메니스커스의 막 형성의 방지나 메니스커스 근방에서의 응고 셸의 성장 억제를 도모하여, 상기한 주형 내의 메니스커스에 의한 용강의 온도 저하에 기인하여 발생되는 문제를 해결할 수 있다고 되어 있다.

특허문헌 2 에는, 수직형 연속 주조기를 사용하여, 주편 두께가 380 ㎜ 이상인 극후 슬래브 주편을 0.2 m/min 이하의 주편 인발 속도로 연속 주조하는 방법으로서, 침지 노즐을 실질 주편 두께에 대한 중앙부에 설치하여 연속 주조하는 것, 턴디시 내 용강의 액상선 온도에 대한 과열도를 10 ∼ 50 ℃ 로 하여 연속 주조하는 것, 및, 주형 내 전자 교반을 사용하여 주형 내 용강을 교반하면서 연속 주조하는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 2 에 의하면, 상기한 연속 주조 방법에 의해서, 용강 중에 등축정의 핵을 다수 생성시켜, 극후 슬래브 주편의 중심부에 발생되는 등축정의 입경을 미세화하여 포로시티의 발생을 억제하고, 이로써, 강판 제품의 인성을 개선할 수 있다고 하고 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 주형 내 전자 교반을 사용하여 주형 내 용강을 교반하면서 연속 주조하면, 등축정의 입경을 미세화하는 효과가 높아지는 것도 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평11-277197호 일본 공개특허공보 2007-229736호

최근에는, 상기 극후 슬래브 주편이어도, 보다 고속으로 연속 주조를 행하여, 생산성을 높일 것이 요구되고 있다.

그러나, 특허문헌 1 은, 극후 슬래브 주편의 두께가 400 ㎜ 인 경우, 주편 인발 속도를 0.25 m/min 으로 한 예만 기재하고 있고, 또, 주형 내 전자 교반의 조건에 대해서는, 메니스커스 근방에서의 용강의 선회 유속이 0.2 ∼ 0.4 m/s 가 되도록 전자 교반을 행한다고만 기재하고 있다.

특허문헌 2 는, 수직형 연속 주조기를 사용하고 있고, 수직형 연속 주조기에서는, 연속 주조 설비의 기장의 관계로부터, 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기와 비교하여 주편 인발 속도를 느리게 해야만 하고, 따라서, 극후 슬래브 주편의 두께가 380 ㎜ 인 경우, 주편 인발 속도가 0.15 ∼ 0.16 m/min 인 예만 기재하고 있다. 또, 그 때의 주형 내 전자 교반의 조건에 대해서는 기재하고 있지 않다.

이와 같이, 종래, 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기를 사용하여 극후 슬래브 주편을 연속 주조할 때에, 극후 슬래브 주편을 보다 고속으로 주조하기 위한 주형 내 전자 교반의 인가 조건은 알아내지는 못했다. 또, 극후 슬래브 주편의 대상이 되는 강종은, 아포정강 등의 주편 표면에 표면 균열이 발생되기 쉬운 강종을 포함하기 때문에, 주편 인발 속도를 증가시키면 주형 내 초기 응고의 불균일이 발생되기 쉬워져, 극후 슬래브 주편의 표면 균열 발생 리스크가 현저하게 높아진다.

즉, 극후 슬래브 주편의 품질에 대해서는, 종래에는 내부 품질을 주로 돌이켜 보아 왔지만, 극후 슬래브 주편의 주편 인발 속도의 증가에 수반하여, 표면 균열 방지도 고려한 주조 조건의 설정이 필요해졌다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 극후 슬래브 주편이어도, 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기를 사용하여, 보다 고속으로 연속 주조하고, 얻어지는 슬래브 주편의 내부 품질을 확보함과 동시에 표면 균열도 방지하는 강의 연속 주조 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 아래와 같다.

[1] 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기를 사용하여, 슬래브 주편을 연속 주조하는 강의 연속 주조 방법으로서,

주형 내 전자 교반 장치에 의해서 주형 내의 용강에 주형 폭 방향으로 이동하는 교류 이동 자장을 인가하여, 상기 용강에 선회류를 유기하고, 상기 용강을 교반하면서 연속 주조를 행할 때에 있어서,

하기의 (1) 식으로 산출되는 상기 교류 이동 자장의 진행 속도가 0.20 ∼ 1.50 m/s 인, 강의 연속 주조 방법.

U = 2τf ……… (1)

(1) 식에 있어서, U 는, 교류 이동 자장의 진행 속도 (m/s), τ 는, 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 자극간 거리 (m), f 는, 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가되는 전류의 주파수 (㎐) 이다.

[2] 상기 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가되는 전류의 주파수가 0.2 ∼ 1.0 ㎐ 인, 상기 [1] 에 기재된 강의 연속 주조 방법.

[3] 주형 높이 방향 위치가, 상기 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 높이 방향의 중심 위치이고, 주형 두께 방향 위치가, 주형 장변의 내면으로부터 15 ㎜ 의 위치인 주형 내에 있어서, 상기 교류 이동 자장의 자속 밀도의 주형 두께 방향 성분의 실효치가, 주형 폭 방향의 평균치로 0.008 T 이상인, 상기 [1] 또는 상기 [2] 에 기재된 강의 연속 주조 방법.

[4] 연속 주조되는 슬래브 주편의 두께가 360 ㎜ 이상 540 ㎜ 이하인, 상기 [1] 내지 상기 [3] 중 어느 하나에 기재된 강의 연속 주조 방법.

[5] 연속 주조되는 슬래브 주편의 두께가 400 ㎜ 이상 500 ㎜ 이하인, 상기 [1] 내지 상기 [3] 중 어느 하나에 기재된 강의 연속 주조 방법.

[6] 주편 인발 속도가 0.3 ∼ 0.8 m/min 인, 상기 [4] 또는 상기 [5] 에 기재된 강의 연속 주조 방법.

[7] 주형 내 용강탕면으로부터 주조 방향 50 ㎜ 하방의 위치에서의 슬래브 주편의 응고 계면에 있어서의 용강의 평균 유속이 0.08 ∼ 0.3 m/s 인, 상기 [1] 내지 상기 [6] 중 어느 하나에 기재된 강의 연속 주조 방법.

본 발명에 의하면, 슬래브 주편을 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기로 연속 주조할 때에, 주형 내 전자 교반의 조건을 바람직하게 정함으로써, 극후 슬래브 주편이어도 내부 품질이 양호하고 표면 균열이 없는 슬래브 주편을, 보다 고속의 주편 인발 속도의 주조 조건에서 연속 주조하는 것이 실현된다.

도 1 은, 수치 계산 결과의 일례를 나타내는 도면으로서, 주형 내 용강 온도 분포에 미치는 코일에 인가되는 전류의 주파수의 영향을 조사한 결과이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 구체적으로 설명한다.

본 발명에 관련된 강의 연속 주조 방법은, 슬래브 주편을 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기로 연속 주조하는 방법으로서, 1 쌍의 주형 장변과 1 쌍의 주형 단변을 갖고, 상기 주형 장변과 상기 주형 단변으로 직사각형의 내부 공간을 형성하는 연속 주조용 주형의 상기 1 쌍의 주형 장변의 배면에, 주형 장변을 사이에 끼우고 서로 마주보는 1 쌍의 자극을 배치한다. 이 자극은, 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기에서 연속 주조되는 슬래브 주편의 최대 폭을 덮는 주형 폭 방향의 범위에 설치되어 있다. 이 자극으로부터, 자장의 이동 방향이 주형 폭 방향인 교류 이동 자장을 발생시켜, 주형 내의 용강에 교류 이동 자장을 인가하고, 주형 내의 용강에 선회류를 유기하여, 주형 내의 용강을 교반하면서 연속 주조를 행하는 것이다.

주형 내의 용강에 교류 이동 자장을 인가하면, 교류 이동 자장이 작용하는 범위의 주형 내의 용강은, 주편 장변의 응고 계면을 따라서 교류 이동 자장의 이동 방향으로 이동한다. 1 쌍의 주형 장변을 사이에 끼우고 서로 마주보는 1 쌍의 자극으로부터 인가하는 교류 이동 자장의 이동 방향을 각각 역방향으로 함으로써, 서로 마주보는 주편 장변의 응고 계면 근방의 용강은, 각각 주형 폭 방향의 역방향으로 이동하기 때문에, 주형 내에 주형 폭 방향으로 선회하는 용강의 선회류가 유기된다. 이로써, 주형 내 용강에는, 수평 방향으로 회전하는 유속 성분을 갖는 용강의 교반류가 형성된다.

교류 이동 자장의 이동 방향은, 1 쌍의 자극으로부터 인가하는 교류 이동 자장의 이동 방향이 각각 역방향인 한, 주형의 바로 위에서 보았을 경우의 자장의 이동 방향이 시계 회전 방향이든, 또, 반시계 회전 방향이든 어느 방향이어도 된다. 시계 회전 방향이든, 또, 반시계 회전 방향이든 효과는 동일하다. 또한, 주형 장변에 대해서 동일한 배면측의 자극으로부터는, 동일한 이동 방향의 교류 이동 자장이 인가된다.

여기에서,「수직 미응고 굴곡형 연속 주조기」란, 주형 및 주형의 하방 수 m 의 범위가 수직, 요컨대, 연직 (수직부) 이고, 수직부의 하방은 원호상으로 만곡 (만곡부) 하고, 그 후, 수평 방향 (수평부) 으로 주편을 인발하는 연속 주조기이다. 즉, 주편의 내부에 미응고상이 존재하는 상태에서, 수직부로부터 만곡부로 주편을 인발하는 연속 주조기이다.

본 발명자들은, 상기와 같은 교류 이동 자장을 이용하여 주형 내 용강의 유동 제어를 행하는 연속 주조 방법에 있어서, 주편의 두께가 400 ㎜ ∼ 500 ㎜, 주편 폭이 1900 ㎜ ∼ 2450 ㎜ 인 극후 슬래브 주편을 연속 주조한 경우에 대해서, 주형 내의 용강 유동 상황에 관한 조사를 행하였다. 여기에서,「극후 슬래브 주편」이란, 슬래브 주편의 두께가 360 ㎜ 이상인 슬래브 주편이다. 극후 슬래브 주편의 폭은, 통상적으로, 대략 1000 ㎜ 이상이지만, 고품질 극후 강판을 대상으로 하는 경우에는, 극후 슬래브 주편의 단위 길이당 질량을 크게 하는 것이 바람직하고, 이 경우에는, 주편 폭은 1600 ㎜ 이상이 된다.

이 조사에서는, 주로 수치 계산에 의해서, 주편 인발 속도와 교류 이동 자장의 인가 조건의 조합을 변화시켜, 주형 내 용강의 유속 분포를 반복하여 구하였다. 또한, 턴디시로부터 주형 내에 용강을 주입하기 위한 침지 노즐의 조건은, 토출공은, 가로가 65 ㎜ 이고, 세로가 75 ㎜ 인 직사각형의 2 공이고, 토출공의 토출 각도는 수평 방향으로부터 하방향으로 15 ∼ 25°, 침지 깊이는 200 ㎜ 로 하였다. 여기에서,「침지 노즐의 침지 깊이」란, 메니스커스로부터 침지 노즐 토출공 상단까지의 길이 (거리) 이다.

그 결과, 하기의 (1) 식으로 산출되는 교류 이동 자장의 진행 속도가 0.20 ∼ 1.50 m/s 를 만족하는 조건에서 연속 주조를 행함으로써, 주편 인발 속도를 0.3 m/min 이상으로 하는 주조 조건에서도, 결함이 적은 고품질의 극후 슬래브 주편이 얻어지는 것을 알아내었다.

U = 2τf ……… (1)

(1) 식에 있어서, U 는, 교류 이동 자장의 진행 속도 (m/s), τ 는, 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 자극간 거리 (m), f 는, 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가되는 전류의 주파수 (㎐) 이다.

주형 내 전자 교반 장치의 코일의 자극간 거리 (폴 피치) τ 는, 통상적으로, 가변으로는 할 수 없고, 일단, 주형 내 전자 교반 장치의 설비를 도입하면 일정치로 고정된다. 따라서, 상기한 (1) 식으로 산출되는 교류 이동 자장의 진행 속도를 0.20 ∼ 1.50 m/s 의 범위로 제어하기 위해서는, 설치된 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 자극간 거리 τ 에 맞추어, 코일에 인가하는 전류의 주파수를 조정한다. 예를 들어, 코일의 자극간 거리 τ 가 700 ㎜ 이면, 코일에 인가하는 전류의 주파수를 0.143 ㎐ 내지 1.071 ㎐ 의 범위 내로 함으로써, (1) 식으로 산출되는 교류 이동 자장의 진행 속도 U 는 0.20 ∼ 1.50 m/s 가 된다. 요컨대, 코일의 자극간 거리 τ 가 700 ㎜ 인 경우, 코일에 인가하는 전류의 주파수를 0.2 ∼ 1.0 ㎐ 의 범위로 하면, (1) 식으로 산출되는 교류 이동 자장의 진행 속도 U 는 0.20 ∼ 1.50 m/s 의 범위 내가 된다.

(1) 식으로 산출되는 교류 이동 자장의 진행 속도가 0.20 m/s 미만이면, 교류 이동 자장의 진행 속도가 지나치게 느려져, 주형 내 용강의 유동을 제어하기에 이르지 못한다. 한편, (1) 식으로 산출되는 교류 이동 자장의 진행 속도가 1.50 m/s 를 초과하면, 교류 이동 자장에 의해서 용강에 유기되는 수평 방향의 선회류가 주형 내면 근방만이 되고 (주형 두께 중앙 부근의 용강에는 선회류가 유기되기 어렵다), 그 결과, 주형 내 용강탕면에서의 용강 온도의 분포가 현저해진다. 요컨대, 주형 두께 중앙 부근의 용강의 온도와 비교하여, 주형 내면 근방의 용강의 온도가 저하되어, 주형 내 용강탕면에서의 용강의 온도차가 커지고, 슬래브 주편의 품질에 악영향을 미친다. 이것은, 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가되는 전류의 주파수가 클수록, 표면 효과에 의해서, 교류 이동 자장이 주형 두께 중앙 방향으로 침투하기 어려워지기 때문이다.

도 1 에 수치 계산 결과의 일례를 나타낸다. 도 1 은, 주편 두께가 460 ㎜, 주편 폭이 2400 ㎜ 인 극후 슬래브 주편을, 0.6 m/min 의 주편 인발 속도로 연속 주조할 때의, 주형 장변 표면으로부터 2.5 ㎜ 떨어진 위치에 있어서의 용강 온도 분포에 미치는 코일에 인가되는 전류의 주파수의 영향을 조사한 결과이다. 코일의 자극간 거리 τ 는 모두 700 ㎜ 이다.

코일에 인가되는 전류의 주파수가 3.3 ㎐ 일 경우, (1) 식으로 산출되는 교류 이동 자장의 진행 속도는 4.6 m/s 가 되어, 본 발명의 범위를 만족하지 못한다. 이 때, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 용강 온도의 최대치와 최소치의 차는 2.0 ℃ 이다. 또, 주형 단변의 근방에, 용강 온도가 낮은 부위가 형성되어 있다. 이것은, 온도가 높은 용강의 공급원인 침지 노즐이 존재하는 주형 두께 중앙까지 교류 이동 자장에 의한 선회류가 미치지 못하고, 주형 내면 근방의 비교적 저온의 용강만이 교류 이동 자장에 의해서 선회하고 있는 것을 나타내는 것으로 생각할 수 있다.

한편, 코일에 인가되는 전류의 주파수가 0.35 ㎐ 일 경우, (1) 식으로 산출되는 이동 자장의 진행 속도는 0.49 m/s 가 되어, 본 발명의 범위를 만족한다. 이 경우에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 용강 온도의 최대치와 최소치의 차는 1.6 ℃ 이고, 주파수가 3.3 ㎐ 인 전류를 코일에 인가한 경우보다 온도차는 작아져, 주형 내 용강의 온도 분포가 보다 균일하게 가까워지는 것을 알 수 있다. 또, 코일에 인가되는 전류의 주파수가 3.3 ㎐ 인 경우에 확인된 저온부는 존재하지 않고, 코일에 인가되는 전류의 주파수가 0.35 ㎐ 인 경우 쪽이, 대부분의 주형 폭 방향에 있어서 용강 온도가 높다. 이것은, 주형 두께 중앙까지 교류 이동 자장에 의한 선회류가 미친 결과, 침지 노즐로부터 공급되는 고온의 용강이 주형 내 전체에 공급되어 있는 것을 나타내는 것으로 생각할 수 있다. 이로써, 극후 슬래브의 연속 주조에 있어서, 주편 인발 속도를 증가시켜도 주형 내 초기 응고의 불균일이 발생되기 어려워져, 극후 슬래브 주편의 표면 균열 발생 리스크를 저감할 수 있다.

또한, 주형 높이 방향 위치가, 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 높이 방향의 중심 위치이고, 주형 두께 방향 위치가, 주형 장변의 내면으로부터 주형 두께 중앙을 향하여 15 ㎜ 의 위치인 주형 내에 있어서, 교류 이동 자장의 자속 밀도의 주형 두께 방향 성분의 실효치가, 주형 폭 방향의 평균치로 0.008 T 이상인 것이 바람직하다. 이 위치에서, 상기 조건을 만족하는 자속 밀도를 확보할 수 있으면, 교류 이동 자장에 의해서 용강에 유기되는 선회류로, 바람직한 주형 내 용강 유동을 실현될 수 있다. 또, 교류 이동 자장의 자속 밀도는 강할수록, 용강에 선회류를 유기하기 쉬워지기 때문에, 자속 밀도의 상한은 형성할 필요가 없다.

단, 자속 밀도를 강하게 하기 위해서는, 코일에 인가하는 전류 밀도를 증가시킬 필요가 있고, 고전류 밀도에 내용 (耐用) 가능한 설비로 하기 위한 설비 비용이나, 고전류를 인가하는 것에 의한 전력 비용의 증대를 고려하면, 교류 이동 자장의 자속 밀도의 주형 두께 방향 성분의 실효치가, 주형 폭 방향의 평균치로 0.030 T 이하이면 실용상 충분하다.

또, 주형 내 용강탕면으로부터 주조 방향 50 ㎜ 하방의 위치에서의 슬래브 주편의 응고 계면에 있어서의 용강의 평균 유속이 0.08 ∼ 0.3 m/s 인 것이, 보다 바람직하다. 여기에서, 평균 유속이란, 용강 유속의 시간 평균치를, 주형 내 용강탕면으로부터 주조 방향 50 ㎜ 하방 또한 고상율 fs = 0.5 의 위치에서 공간 평균한 값이다. 이 값은, 용강의 응고를 고려한 수치 유동 해석에 의해서 구할 수 있다. 예를 들어, 주형 내 용강탕면으로부터 주조 방향 50 ㎜ 하방에서 고상율 fs = 0.5 의 계산 메시에 있어서의 각 유속의 시간 평균치의 크기 (3 차원 유속 벡터의 크기) 를 산술 평균하여 구하면 된다.

주형 내 용강탕면으로부터 주조 방향 50 ㎜ 하방의 위치에서의 슬래브 주편의 응고 계면에 있어서의 용강의 평균 유속이 0.08 m/s 보다 느리면, 용강 중에 현탁된 비금속 개재물 등이 응고 셸에 포착되기 쉬워져, 슬래브 주편에 결함이 발생되는 리스크가 높아진다. 한편, 주형 내 용강탕면으로부터 주조 방향 50 ㎜ 하방의 위치에서의 슬래브 주편의 응고 계면에 있어서의 용강의 평균 유속이 0.3 m/s 를 초과하면, 용강류가 고속으로 응고 셸에 충돌하여 응고 셸이 재용해되고, 연속 주조 중의 브레이크 아웃의 리스크가 발생된다.

본 발명자들은, 상기 서술한 예에 더하여, 주편의 두께가 360 ㎜ 이상 540 ㎜ 이하인 범위까지 조건을 추가하여 수치를 계산하고, 아래의 경향을 확인하였다.

본 발명에 관련된 강의 연속 주조 방법은, 연속 주조되는 슬래브 주편의 두께가 360 ㎜ 이상 540 ㎜ 이하인 극후 슬래브 주편의 경우에, 보다 바람직하게 그 효과를 얻을 수 있다. 슬래브 주편의 두께가 360 ㎜ 미만에서는, 슬래브 주편이 얇기 때문에, 교류 이동 자장에 의해서 용강에 유기되는 선회류가 주형 내면 근방뿐이어도 주형 내 용강 전체에 교반 효과가 작용하여, 본 발명을 적용함으로써 얻어지는 효과는 작다. 슬래브 주편의 두께가 540 ㎜ 를 초과하면, 주형 두께 방향 중앙 근방까지 교류 이동 자장을 침투시키기 위해서는, 주형 내 전자 교반 장치를 대형화할 필요가 있어, 주형 내 전자 교반 장치의 설비 비용이 상승한다. 또한, 연속 주조되는 슬래브 주편의 두께가 400 ㎜ 이상 500 ㎜ 이하인 경우에는, 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명은, 연속 주조되는 슬래브 주편의 두께가 360 ㎜ 이상 540 ㎜ 이하인 극후 슬래브 주편의 경우에, 주편 인발 속도를 0.3 ∼ 0.8 m/min 으로 하는 연속 주조 조업에 적용하면, 그 효과가 보다 현저하게 발휘되기 때문에 바람직하다. 본 발명에 의해서, 극후 슬래브 주편의 연속 주조에 있어서, 종래의 수직형 연속 주조기에서는 실현이 어려웠던 주편 인발 속도가 0.3 m/min 이상인 고속 주조화가 가능해진다. 또한, 극후 슬래브 주편의 연속 주조에 있어서, 주편 인발 속도가 0.8 m/min 을 초과하면 연속 주조 설비의 기장의 연장이나 용강을 공급하는 정련 공정의 능력 증강이 필요해지기 때문에, 실용상, 주편 인발 속도는 0.8 m/min 이하로 충분하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 슬래브 주편을 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기로 연속 주조할 때에, 주형 내 전자 교반의 조건을 바람직하게 정함으로써, 극후 슬래브 주편이어도 내부 품질이 양호하고 표면 균열이 없는 슬래브 주편을, 보다 고속의 주편 인발 속도의 주조 조건에서 연속 주조하는 것이 실현된다.

실시예 1

주편 두께가 410 ㎜ 이고, 주편 폭이 1900 ㎜ 인, 탄소 함유량이 0.12 질량％ 인 탄소강의 극후 슬래브 주편을, 수직부가 4.5 m 인 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기를 사용하여, 주편 인발 속도를 0.8 m/min 으로 연속 주조할 때에, 본 발명을 적용하였다.

사용된 침지 노즐은, 가로가 65 ㎜ 이고, 세로가 75 ㎜ 인 직사각형의 토출공을, 침지 노즐의 좌우에 각각 갖는 2 공형 침지 노즐로서, 토출공의 토출 각도 (수평 방향에 대한 각도) 를 하방향 15°로 하고, 침지 깊이를 200 ㎜ 로 하였다.

사용된 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 자극간 거리 τ 는 700 ㎜ 이고, 이 주형 내 전자 교반 장치에 있어서는, 주형 높이 방향 위치가, 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 높이 방향의 중심 위치이고, 주형 두께 방향 위치가, 주형 장변의 내면으로부터 15 ㎜ 의 위치인 주형 내에 있어서, 교류 이동 자장의 자속 밀도의 주형 두께 방향 성분의 실효치는, 주형 폭 방향의 평균치로 0.008 T 였다.

본 발명예 1 에서는, 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가하는 전류의 주파수 f 를 0.4 ㎐ (교류 이동 자장의 진행 속도 U = 0.56 m/s) 로 하여 연속 주조를 행하였다.

또, 비교를 위해서, 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 전류를 인가하지 않는 조건, 요컨대 전자 교반을 행하지 않는 조건 (비교예 1), 및, 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가하는 전류의 주파수 f 를 3.3 ㎐ (교류 이동 자장의 진행 속도 U = 4.62 m/s) 로 하는 조건 (비교예 2) 에서의 연속 주조도 행하였다.

연속 주조 후에, 제조된 극후 슬래브 주편의 내부 품질 및 표면 품질을 조사하였다. 내부 품질은, 연마된 주편 단면의 염산 부식 시험 및 설퍼 프린트에 의해서, 중심 편석, 포로시티 및 내부 균열을 조사하였다. 표면 품질은, 숏 블라스트에 의해서 주편 표면의 산화막 등을 제거한 후에, 침투 시험에 의해서 주편 표면의 세로 균열, 가로 균열 및 개재물의 혼입을 조사하였다.

본 발명예 1 에서는, 극후 슬래브 주편의 내부 품질 및 표면 품질 모두, 결함은 발생되지 않았다. 이에 비해서, 비교예 1 에서는, 중심 편석 및 포로시티가 발생되어 있었다. 비교예 2 에서는, 내부 품질은 정상이었지만, 주편 표면에 세로 균열이 발생되어 있었다.

실시예 2

주편 두께가 460 ㎜ 이고, 주편 폭이 2200 ㎜ 인, 탄소 함유량이 0.16 질량％ 인 탄소강의 극후 슬래브 주편을, 수직부가 4.5 m 인 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기를 사용하여, 주편 인발 속도를 0.6 m/min 으로 연속 주조할 때에, 본 발명을 적용하였다.

사용된 침지 노즐은, 가로가 65 ㎜ 이고, 세로가 75 ㎜ 인 직사각형의 토출공을, 침지 노즐의 좌우에 각각 갖는 2 공형 침지 노즐로서, 토출공의 토출 각도 (수평 방향에 대한 각도) 를 하방향 15°로 하고, 침지 깊이를 200 ㎜ 로 하였다.

사용된 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 자극간 거리 τ 는 700 ㎜ 이고, 이 주형 내 전자 교반 장치에 있어서는, 주형 높이 방향 위치가, 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 높이 방향의 중심 위치이고, 주형 두께 방향 위치가, 주형 장변의 내면으로부터 15 ㎜ 의 위치인 주형 내에 있어서, 교류 이동 자장의 자속 밀도의 주형 두께 방향 성분의 실효치는, 주형 폭 방향의 평균치로 0.008 T 였다.

본 발명예 2 에서는, 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가하는 전류의 주파수 f 를 0.4 ㎐ (교류 이동 자장의 진행 속도 U = 0.56 m/s) 로 하여 연속 주조를 행하였다.

또, 비교를 위해서, 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가하는 전류의 주파수 f 를 3.3 ㎐ (교류 이동 자장의 진행 속도 U = 4.62 m/s) 로 하는 조건 (비교예 3) 에서의 연속 주조도 행하였다.

연속 주조 후에, 제조된 극후 슬래브 주편의 내부 품질 및 표면 품질을 조사하였다. 내부 품질은, 연마된 주편 단면의 염산 부식 시험 및 설퍼 프린트에 의해서, 중심 편석, 포로시티 및 내부 균열을 조사하였다. 표면 품질은, 숏 블라스트에 의해서 주편 표면의 산화막 등을 제거한 후에, 침투 시험에 의해서 주편 표면의 세로 균열, 가로 균열 및 개재물의 혼입을 조사하였다.

본 발명예 2 에서는, 극후 슬래브 주편의 내부 품질 및 표면 품질 모두 결함은 발생되지 않았다. 이에 비해서, 비교예 3 에서는, 내부 품질은 정상이었지만, 주편 표면에 개재물의 혼입이 발생되어 있었다.

Claims (7)

1. 수직 미응고 굴곡형 연속 주조기를 사용하여, 슬래브 주편을 연속 주조하는 강의 연속 주조 방법으로서,
   주형 내 전자 교반 장치에 의해서 주형 내의 용강에 주형 폭 방향으로 이동하는 교류 이동 자장을 인가하여, 상기 용강에 선회류를 유기하고, 상기 용강을 교반하면서 연속 주조를 행할 때에 있어서,
   하기의 (1) 식으로 산출되는 상기 교류 이동 자장의 진행 속도가 0.20 ∼ 1.50 m/s 인, 강의 연속 주조 방법.
   U = 2τf ……… (1)
   (1) 식에 있어서, U 는, 교류 이동 자장의 진행 속도 (m/s), τ 는, 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 자극간 거리 (m), f 는, 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가되는 전류의 주파수 (㎐) 이다.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 주형 내 전자 교반 장치의 코일에 인가되는 전류의 주파수가 0.2 ∼ 1.0 ㎐ 인, 강의 연속 주조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   주형 높이 방향 위치가, 상기 주형 내 전자 교반 장치의 코일의 높이 방향의 중심 위치이고, 주형 두께 방향 위치가, 주형 장변의 내면으로부터 15 ㎜ 의 위치인 주형 내에 있어서, 상기 교류 이동 자장의 자속 밀도의 주형 두께 방향 성분의 실효치가, 주형 폭 방향의 평균치로 0.008 T 이상인, 강의 연속 주조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   연속 주조되는 슬래브 주편의 두께가 360 ㎜ 이상 540 ㎜ 이하인, 강의 연속 주조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   연속 주조되는 슬래브 주편의 두께가 400 ㎜ 이상 500 ㎜ 이하인, 강의 연속 주조 방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   주편 인발 속도가 0.3 ∼ 0.8 m/min 인, 강의 연속 주조 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   주형 내 용강탕면으로부터 주조 방향 50 ㎜ 하방의 위치에서의 슬래브 주편의 응고 계면에 있어서의 용강의 평균 유속이 0.08 ∼ 0.3 m/s 인, 강의 연속 주조 방법.

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