KR20240097546A

KR20240097546A - 연속주조 방법

Info

Publication number: KR20240097546A
Application number: KR1020220179697A
Authority: KR
Inventors: 황석민; 김혜주; 김종연
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2022-12-20
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2024-06-27

Abstract

연속주조 방법이 제공된다. 연속주조 방법은 래들(Ladle)에 용강을 채우는 단계, 상기 래들과 연결된 쉬라우즈 노즐을 통하여, 상기 용강을 턴디쉬에 공급하는 단계, 상기 턴디쉬와 연결된 침지 노즐을 통하여, 상기 용강을 몰드에 공급하는 단계, 상기 몰드에 토출된 주편에서 응고쉘이 성장하는 단계, 및 주조 방향을 따라 나열된 복수의 핀치 롤을 통해, 상기 응고쉘이 성장하는 상기 주편을 경압하하는 단계를 포함하되, 상기 주편을 경압하하는 단계는 상기 턴디쉬에 저장된 상기 용강의 탕면으로부터 제1 거리만큼 떨어진 지점 이후에 경압하가 시작되고, 상기 제1 거리는, 상기 탕면으로부터 경압하 시작 가능 지점까지의 제2 거리와 서로 인접한 상기 핀치 롤 사이의 제3 거리를 더한 거리와 같거나 크다.

Description

연속주조 방법{continuous casting method}

본 발명은 연속주조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 경압하(soft reduction)를 통해, 중심 편석, 중심 기공 및 내부 크랙 등의 결함을 억제 또는 방지할 수 있는 연속주조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 주편은 주형에 수용된 용강이 냉각대를 거쳐 냉각되면서 제조된다. 주편은 연속주조될 수 있다. 연속주조되는 주편은 경압하 롤(pinch roll)을 거치면서 냉각되어 차후의 공정으로 진행된다. 주편이 후판강재로 압연될 때 주편의 결함이 압연 후에도 잔류하여 불량을 유발하는 경우가 발생한다. 이러한 결함의 예로서 중심 편석, 중심 기공(center porosity) 및 내부 크랙 등이 있다.

이러한 결함이 존재하는 경우, 후 공정인 압연 공정에서 연속적인 힘을 가할 때, 슬라브(slab) 및 블룸(bloom) 등의 반제품의 내부 균열 및 제품불량이 발생할 수 있다. 나아가, 최종적으로 만들어진 제품이 낮은 품질을 가지게 되어 가격 등 제품 경쟁력을 상실하게 된다.

중심 편석, 중심 기공 및 내부 크랙 등의 결함을 저감하기 위한 대표적인 기술이 경압하(soft reduction)이다. 경압하 기술은 연속주조 중 경압하 롤(pinch roll)을 통해 주편에 압하력을 부여하는 기술이다. 응고말기에 응고수축만큼 주편을 압하하여 수축공을 물리적으로 압착함으로써, 중심 편석, 중심 기공 및 내부 크랙 등의 결함을 억제 또는 방지할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 경압하가 진행되는 연속주조 공정에서, 강종별 응고점 변화에 따라 압하량 및 압하용 롤의 사용 개수를 조절함으로써, 반제품(슬라브, 블룸, 빌렛 등)에서 발생할 수 있는 중심 편석, 중심 기공 및 내부 크랙 등의 불량 발생을 억제 또는 방지할 수 있는 연속주조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제 해결을 위한 일 실시예에 따른 연속주조 방법은 래들(Ladle)에 용강을 채우는 단계, 상기 래들과 연결된 쉬라우즈 노즐을 통하여, 상기 용강을 턴디쉬에 공급하는 단계, 상기 턴디쉬와 연결된 침지 노즐을 통하여, 상기 용강을 몰드에 공급하는 단계, 상기 몰드에 토출된 주편에서 응고쉘이 성장하는 단계, 및 주조 방향을 따라 나열된 복수의 핀치 롤을 통해, 상기 응고쉘이 성장하는 상기 주편을 경압하하는 단계를 포함하되, 상기 주편을 경압하하는 단계는 상기 턴디쉬에 저장된 상기 용강의 탕면으로부터 제1 거리만큼 떨어진 지점 이후에 경압하가 시작되고, 상기 제1 거리는, 상기 탕면으로부터 경압하 시작 가능 지점까지의 제2 거리와 서로 인접한 상기 핀치 롤 사이의 제3 거리를 더한 거리와 같거나 크다.

상기 제1 거리는 상기 탕면으로부터 21.15m 초과 23.45m 미만의 범위 내에 있을 수 있다.

상기 주편을 경압하하는 단계는 상기 탕면으로부터 제4 거리 떨어진 지점에서 마지막 경압하가 진행될 수 있다.

상기 제4 거리는 상기 탕면으로부터 28.05m 초과 30.35m 미만의 범위 내에 있을 수 있다.

상기 마지막 경압하가 진행된 상기 주편의 총 압하량은 12mm 초과 14mm 미만의 범위 내에 있을 수 있다.

상기 제1 거리에 있는 상기 주편의 응고쉘의 두께는 112mm 내지 120mm의 범위 내에 있을 수 있다.

상기 주편은 질량%로, 0.95 내지 0.98의 탄소(C), 1.45 내지 1.51의 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.

상기 주편은 질량%로, 0.24 내지 0.30의 실리콘(Si), 0.34 내지 0.40의 망간(Mn), 0.02 이하의 인(P), 0.008 이하의 황(S), 0.02 이하의 알루미늄(Al), 0.05 이하의 몰리브덴, 0.1 이하의 구리(Cu), 0.003 이하의 티타늄(Ti), 0.1 이하의 니켈(Ni), 0.03 이하의 주석(Sn)을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 핀치 롤은 각각이 상기 주편을 경압하하는 제1 핀치 롤 및 제2 핀치 롤을 포함하며, 상기 경압하하는 단계에서, 상기 주조 방향을 기준으로 상기 제1 핀치 롤은 상기 주편의 응고가 완료되는 응고 완료점 이전에 배치되며, 상기 제2 핀치 롤은 상기 응고 완료점 이후에 배치될 수 있다.

상기 응고 완료점에서 상기 응고쉘의 두께는 190mm 내지 200mm의 범위 내에 있을 수 있다.

상기 응고 완료점은 상기 탕면으로부터 29m 내지 31m의 범위 내에 있을 수 있다.

상기 과제 해결을 위한 일 실시예에 따른 연속주조 방법은 래들(Ladle)에 용강을 채우는 단계, 상기 래들과 연결된 쉬라우즈 노즐을 통하여, 상기 용강을 턴디쉬에 공급하는 단계, 상기 턴디쉬와 연결된 침지 노즐을 통하여, 상기 용강을 몰드에 공급하는 단계, 상기 몰드에 토출된 주편에서 응고쉘이 성장하는 단계, 및 주조 방향을 따라 나열된 제1 핀치 롤 및 제2 핀치 롤을 포함하는 복수의 핀치 롤을 통해, 상기 응고쉘이 성장하는 상기 용강을 경압하하는 단계를 포함하되, 상기 경압하하는 단계에서, 상기 주편은 상기 제1 핀치 롤 및 상기 제2 핀치 롤에 의해 경압하되며, 상기 주조 방향을 기준으로, 상기 제1 핀치 롤은 상기 용강의 응고가 완료되는 응고 완료점 이전에 배치되며, 상기 제2 핀치 롤은 상기 응고 완료점 이후에 배치된다.

상기 응고 완료점은 상기 턴디쉬에 저장된 상기 용강의 탕면으로부터 29m 내지 31m의 범위 내에 있을 수 있다.

상기 제1 핀치 롤은 경압하 시작 지점에서 상기 주편을 경압하하며, 상기 경압하 시작 지점은 상기 턴디쉬에 저장된 상기 용강의 탕면으로부터 제1 거리만큼 떨어져 위치하며, 상기 제1 거리는 상기 탕면으로부터 최초로 경압하가 가능한 경압하 시작 능 지점까지의 제2 거리 및 서로 인접한 상기 핀치 롤 사이의 제3 거리를 더한 거리와 같거나 클 수 있다.

상기 마지막 경압하는 상기 제2 핀치 롤에 의해 진행될 수 있다.

상기 주편은 질량%로, 0.95 내지 0.98의 탄소(C), 1.45 내지 1.51의 크롬(Cr), 0.24 내지 0.30의 실리콘(Si), 0.34 내지 0.40의 망간(Mn), 0.02 이하의 인(P), 0.008 이하의 황(S), 0.02 이하의 알루미늄(Al), 0.05 이하의 몰리브덴, 0.1 이하의 구리(Cu), 0.003 이하의 티타늄(Ti), 0.1 이하의 니켈(Ni), 0.03 이하의 주석(Sn)을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

일 실시예에 따른 연속주조 방법에 의하면, 경압하가 진행되는 연속주조 공정에서, 압하량 및 압하용 롤의 사용 개수를 조절함으로써, 반제품(슬라브, 블룸, 빌렛 등)에서 발생할 수 있는 중심 편석, 중심 기공 및 내부 크랙 등의 불량 발생을 억제 또는 방지할 수 있는 연속주조 방법을 제공할 수 있다.

실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 연속주조 방법을 실시할 때, 이용할 수 있는 연속주조 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 경압하 롤 주변을 확대한 확대도이다.
도 3은 경압하 시작 위치에 따른 누적 압하량을 보여주는 그래프이다.
도 4는 일 실시예에 따른 연속주조 방법의 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.

동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.

다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 연속주조 방법을 실시할 때, 이용할 수 있는 연속주조 장치의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 연속주조 장치(10)는 연속주조(Continuous casting)을 진행하여, 주편 또는 강괴(steel ingot)를 제조할 수 있는 장치이다.

연속주조를 통해, 용융 금속을 바닥이 없는 몰드(mold)(106)에서 응고시키면서, 연속적으로 주편 또는 강괴를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형, 직사각형 또는 원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬라브(slab), 블룸(bloom) 또는 빌렛(billet) 등을 제조하는 데 이용된다.

연속주조 장치(10)는 래들(Ladle)(101), 슈라우즈 노즐(Shroud nozzle)(102), 턴디쉬(Tundish)(103), 슬라이딩 노즐(Sliding nozzle)(104), 침지 노즐(Submerged entry nozzle)(105), 몰드(106), 가이드 롤(200), 경압하 롤(300) 및 주편 절단기(400)를 포함할 수 있다.

래들(101)은 1차적으로 용강(20)을 수납할 수 있다. 래들(101)은 내부에 불순물이 제거되고 화학 성분이 조정된 용강(20)이 채워질 수 있다. 래들(101)은 한 쌍으로 구비되어, 교대로 용강(20)을 받아서 턴디쉬(103)에 용강(20)을 제공할 수 있다.

슈라우즈 노즐(102)은 래들(101)과 연통될 수 있다. 슈라우즈 노즐(102)은 래들(101)과 연결되어, 턴디쉬(103)를 향해 연장될 수 있다. 슈라우즈 노즐(102)은 용강(20)을 래들(101)로부터 턴디쉬(103)로 이송할 수 있다. 슈라우즈 노즐(102)은 일측이 래들(101)과 연결되고, 타측은 턴디쉬(103)에 채워진 용강(20)에 잠길 수 있다. 이에 따라, 용강(20)이 공기에 노출되어 산화 또는 질화되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.

턴디쉬(103)는 슈라우즈 노즐(102)을 통해 래들(101)로부터 용강(20)을 공급받고, 공급받은 용강(20)을 몰드(106)로 공급한다. 턴디쉬(103)는 용강(20)을 저장하거나, 용강(20)을 분배하거나, 용강(20)의 공급 속도를 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 턴디쉬(103)에서는 용강(20)의 슬래그 및 비금속 개재물이 분리될 수도 있다. 턴디쉬(103)에 공급된 용강(20)의 상면은 탕면(TS)으로 지칭한다.

슬라이딩 노즐(104)은 턴디쉬(103)의 저면에 배치될 수 있다. 슬라이딩 노즐(104)은 턴디쉬(103)에서 몰드(106)으로 공급되는 용강(20)의 유량을 조절할 수 있다.

침지 노즐(105)은 슬라이딩 노즐(104)을 통해 유량이 조절되는 용강(20)을 턴디쉬(103)로부터 몰드(106)를 향해 공급할 수 있다. 침지 노즐(105)은 턴디쉬(103)와 연통되고, 몰드(106)를 향해 연장될 수 있다.

몰드(106)는 용강(20)을 1차적으로 냉각시킬 수 있다. 몰드(106)는 수냉식 구리 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몰드(106)는 서로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서, 용강(20)이 수용되는 중공부를 형성할 수 있다.

몰드(106)에서의 용강(20)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류, 주조 속도 등에 의해 달라질 수 있다. 몰드(106)에 토출된 용강(20)은 몰드(106)와 접한 부분부터 응고될 수 있다. 다시 말해서, 용강(20)은 중심보다는 주변부가 먼저 응고될 수 있다.

이에 따라, 용강(20)은 몰드(106)에 토출됨에 따라, 용강(20)의 주변부부터 응고쉘(31)이 형성되며 성장하기 시작한다. 응고쉘(31)이 성장하는 동안, 응고쉘(31)은 미응고 용강(32)을 둘러싸는 형태를 이룰 수 있다. 이하에서, 몰드(106)에 토출된 용강(20)은 주편(30)으로 지칭한다.

주편(30)은 질량%로, 0.95 내지 0.98의 탄소(C), 1.45 내지 1.51의 크롬(Cr), 0.24 내지 0.30의 실리콘(Si), 0.34 내지 0.40의 망간(Mn), 0.02 이하의 인(P), 0.008 이하의 황(S), 0.02 이하의 알루미늄(Al), 0.05 이하의 몰리브덴, 0.1 이하의 구리(Cu), 0.003 이하의 티타늄(Ti), 0.1 이하의 니켈(Ni), 0.03 이하의 주석(Sn)을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 더 포함할 수 있다.

주편(30)은 상기 조성을 가지는 베어링강일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

주편(30)은 응고쉘(31) 및 미응고 용강(32)을 포함할 수 있다. 응고쉘(31)은 주편(30)의 전 영역에 걸쳐 배치될 수 있다. 미응고 용강(32)은 주편(30)의 일부 영역에 위치할 수 있고, 미응고 용강(32)의 외측에는 응고쉘(31)이 위치할 수 있다.

주조 방향을 따라, 응고쉘(31)의 두께는 점차 두꺼워지며, 미응고 용강(32)의 두께는 점차 작아질 수 있다. 주조 방향을 따라 주편(30)이 이동할수록 응고쉘(31)은 성장할 수 있다.

주편(30)은 응고쉘(31)의 응고가 완료되는 응고 완료점(SE), 경압하 시작 지점(RS), 경압하 시작 가능 지점(RP), 경압하 종료 지점(RE)을 포함할 수 있다. 주조 방향을 기준으로, 경압하 시작 가능 지점(RP), 경압하 시작 지점(RS), 응고 완료점(SE), 경압하 종료 지점(RE) 순으로 위치할 수 있다.

주편(30)이 주조 방향으로 이동하더라도, 상기 각 지점들은 위치가 달라지지 않을 수 있다. 다시 말해서, 주편(30)이 주조 방향으로 이동하더라도, 상기 각 지점들은 연속주조 장치(10)를 기준으로, 실질적으로 이동하지 않고 그 위치가 유지될 수 있다.

응고 완료점(SE)에서 주편(30)의 응고가 완료될 수 있다. 응고 완료점(SE)은 주편(30)의 응고가 완료되는 지점을 지칭할 수 있다. 주조 방향을 따라, 응고 완료점(SE) 이후에는 미응고 용강(32)이 위치하지 않을 수 있다.

주조 방향을 따라, 응고 완료점(SE) 및 응고 완료점(SE) 이후에는 고상률이 1일 수 있다.

응고쉘(31)은 주편(30)의 전 영역에 걸쳐 배치될 수 있다. 미응고 용강(32)은 응고 완료점(SE)을 기준으로 주조 방향 반대측에 위치하나, 주조 방향측에는 위치하지 않을 수 있다.

즉, 응고 완료점(SE)을 기준으로 주조 방향 반대측의 주편(30)에는 응고쉘(31) 및 미응고 용강(32)이 위치하고, 응고 완료점(SE)을 기준으로 주조 방향 측의 주편(30)에는 응고쉘(31)이 위치할 수 있다.

응고 완료점(SE)에서 응고쉘(31)의 두께는 190mm 내지 200mm의 범위 내에 있거나, 195mm일 수 있다. 응고 완료점(SE)에서 응고쉘(31)의 두께는 주편(30)의 두께의 절반과 실질적으로 동일할 수 있다. 탕면(TS)으로부터 응고 완료점(SE)까지의 거리는 29m 내지 31m의 범위 내에 있거나, 30m일 수 있다.

연속주조 장치(10)는 주편(30)의 이동 방향이 점차 변경되도록 가이드되는 가이드 영역(GA)과 주편(30)의 경압하가 진행되는 경압하 영역(RA)을 더 포함할 수 있다. 가이드 영역(GA)에서 주편(30)은 가이드될 뿐만 아니라 벌징(bulging)이 진행될 수도 있다.

가이드 롤(200)은 가이드 영역(GA)에 배치될 수 있다. 가이드 롤(200)은 롤러(roller)의 형상을 가질 수 있다. 가이드 롤(200)은 서로 대향하는 한 쌍으로 이루어질 수 있으며, 한 쌍의 가이드 롤(200)은 주조 방향을 따라 반복 배치될 수 있다. 주편(30)은 한 쌍의 가이드 롤(200) 사이를 통과하며, 주조 방향을 따라 이동할 수 있다.

가이드 영역(GA)에서, 가이드 롤(200)은 턴디쉬(103)에서 중력 방향으로 토출된 주편(30)을 중력 방향과 교차하는 방향을 따라 이동하도록 가이드할 수 있다. 예를 들어, 가이드 롤(200)은 중력 방향으로 토출된 주편(30)을 지면과 수평한 수평 방향을 따라 이동하도록 가이드할 수 있다.

가이드 롤(200)은 주편(30)의 응고각이 변하지 않도록 지지하며, 주편(30)을 주조 방향을 따라 이동하도록 가이드할 수 있다. 이에 따라, 응고쉘(31) 및 미응고 용강(32)은 주조 방향을 따라 이동될 수 있다.

경압하 롤(300)은 경압하 영역(RA)에 배치될 수 있다. 경압하 롤(300)은 주편(30)을 경압하(soft reduction)할 수 있다. 즉, 경압하 영역(RA)에서 주편(30)은 경압하 롤(300)에 의해 경압하가 진행될 수 있다.

경압하 롤(300)은 제1 내지 제11 핀치 롤(301 ~ 311)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제11 핀치 롤(301 ~ 311)은 주편(30)을 사이에 두고 서로 마주보는 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 주편(30)은 한 쌍으로 이루어진 각 핀치 롤(301 ~ 311) 사이를 통과하여 주조 방향으로 이동할 수 있다.

도 1에서 각 핀치 롤(301 ~ 311)은 독립적으로 배치되어, 상호 독립적으로 작동할 수 있다. 도 1에서 총 11개의 핀치 롤(301 ~ 311)을 도시하였으나, 핀치 롤(301 ~ 311)의 개수는 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 각 핀치 롤(301 ~ 311)은 2개 이상이 1개 조가 되어, 세그먼트를 구성할 수도 있다.

주편(30)은 제1 내지 제11 핀치 롤(301 ~ 311) 중 적어도 어느 하나에 의해, 경압하가 진행될 수 있다. 경압하 영역(RA)의 전 영역 또는 일부 선택된 영역에서 경압하 롤(300)을 통해, 주편(30)을 서서히 압하할 수 있다. 주편(30)에 경압하가 진행되는 경우, 중심 편석, 내부 기공 및 내부 크랙 등의 불량을 억제 또는 방지할 수 있다.

주편(30)은 응고 정도에 따라, 제1 내지 제11 핀치 롤(301 ~ 311) 중 경압하를 진행하는 핀치 롤의 개수, 핀치 롤(301 ~ 311) 중 경압하를 시작하는 시작점 및 종료점 등이 달라질 수 있다. 즉, 제1 내지 제11 핀치 롤(301 ~ 311) 중 주편(30)을 경압하하는 핀치 롤(301 ~ 311)의 개수, 제1 내지 제11 핀치 롤(301 ~ 311) 중 경압하를 시작하는 시작점 및 종료점에 따라, 경압하가 종료된 주편(30)의 내부 품질이 달라질 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

주편 절단기(400)는 응고 및 경압하가 완료된 주편(30)을 절단할 수 있다. 주편(30)이 주편 절단기(400)에 의해 절단된 경우, 이를 절단 주편(40)으로 지칭한다. 절단 주편(40)은 반제품으로서, 슬라브(Slab), 블룸(bloom) 및 빌렛(billet) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

도 2는 도 1의 경압하 롤 주변을 확대한 확대도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 주편(30)을 경압하하기 시작하는 경압하 시작 지점(RS)은 최초로 경압하가 가능한 경압하 시작 가능 지점(RP)보다 주조 방향으로 일정 거리 이격될 수 있다.

경압하 시작 지점(RS)은 탕면(TS)으로부터 제1 거리(D1)만큼 이격되어 있고, 최초로 경압하가 가능한 경압하 시작 가능 지점(RP)은 탕면(TS)으로부터 제2 거리(D2)만큼 이격되어 있으며, 서로 인접한 핀치 롤(301 ~ 311) 사이는 제3 거리(D3)만큼 이격되어 있다. 이 경우, 제1 거리(D1)는 제2 거리(D2)와 제3 거리(D3)를 합친 거리와 같거나 클 수 있다.

구체적으로, 주편(30)에 경압하가 시작되는 경압하 시작 지점(RS)은 탕면(TS)으로부터 제1 거리(D1)만큼 떨어져 있을 수 있다. 여기서, 제1 거리(D1)는 탕면(TS)으로부터 주편(30)의 중심을 따라 주조 방향으로, 경압하 시작 지점(RS)까지 이동한 거리를 지칭할 수 있다.

탕면(TS)으로부터 경압하 시작 지점(RS)은 제1 거리(D1)만큼 떨어져 있을 수 있다. 제1 거리(D1)는 21.15m 초과 23.45m 미만의 범위 내에 있거나, 21.75m 초과 22.85m 미만의 범위 내에 있거나, 22.30m일 수 있다.

주편(30)이 상기 조성을 가지며, 경압하 시작 지점(RS)이 상기 범위 내에 있는 경우, 응고쉘(31)이 충분한 두께 및 강도를 갖는 영역에서 경압하가 시작되어, 압하에 의한 크랙(Crack) 및 깨짐 등의 불량을 억제 또는 방지할 수 있다. 아울러, 과도한 두께 및 강도를 가지기 전 경압하가 시작되어, 경압하가 원활히 진행될 수 있다.

주편(30)의 경압하는 제1 내지 제11 핀치 롤(301 ~ 311) 중 7개의 핀치 롤에 의해 진행될 수 있다. 질량%로 0.95 내지 0.98 범위의 탄소(C)를 갖는 주편(30)을 7개의 핀치 롤을 통해 경압하하는 경우, 경압하가 원활히 진행될 수 있고, 중심 편석, 내부 기공 및 내부 크랙 등의 불량 발생을 최소화할 수 있다.

경압하 시작 지점(RS)에서 제4 핀치 롤(304)에 의해, 주편(30)의 경압하가 시작될 수 있다. 제4 핀치 롤(304)에 의해 시작된 경압하는 제10 핀치 롤(310)까지 진행될 수 있다. 즉, 제4 내지 제10 핀치 롤(304 ~ 310)에 의해, 주편(30)은 경압하될 수 있다.

경압하 시작 가능 지점(RP)은 주조 방향을 따라 주편(30)에서 경압하가 진행될 수 있는 최초의 지점이다. 경압하 시작 가능 지점(RP)에서 경압하를 시작하는 경우, 응고쉘(31)은 충분한 두께를 가질 수 있고, 경압하에 의해 응고쉘(31)에 물리적 손상 발생 등의 불량을 억제 또는 방지할 수 있다.

경압하 시작 가능 지점(RP)은 탕면(TS)으로부터 제2 거리(D2)만큼 떨어져 있을 수 있다. 여기서, 제2 거리(D2)는 탕면(TS)으로부터 주편(30)의 중심을 따라, 경압하 시작 가능 지점(RP)까지 주조 방향으로 이동한 거리를 지칭할 수 있다.

경압하 시작 가능 지점(RP)에서 주편(30)의 전체 두께 대비 응고쉘(31)의 두께 비는 0.52일 수 있다. 경압하 시작 가능 지점(RP)에서, 전체 두께 대비 응고쉘(31)의 두께 비가 0.52보다 작은 경우, 응고쉘(31)의 두께가 충분하지 않아 경압하가 원활히 진행되지 않을 수 있으며, 경압하에 의한 불량 제거가 원활하지 않을 수 있다.

제1 내지 제11 핀치 롤(301 ~ 311)은 주조 방향으로 상호간 제3 거리(D3) 만큼 떨어져 있을 수 있다. 여기서 제3 거리(D3)는 각 핀치 롤(301 ~ 311)의 중심 사이의 거리를 지칭하거나, 또는, 각 핀치 롤(301 ~ 311)이 주편(30)과 접촉하는 지점 사이의 거리를 지칭할 수 있다.

제1 거리(D1)는 제2 거리(D2)와 제3 거리(D3)를 합한 거리와 같거나 클 수 있다. 예를 들어, 주조 방향으로 경압하 시작 가능 지점(RP) 이후에 배치된 최초의 핀치 롤(제3 핀치 롤(303))이 경압하 시작 가능 지점(RP)과 이격된 경우, 제1 거리(D1)는 제2 거리(D2)와 제3 거리(D3)를 합한 거리보다 클 수 있다. 주조 방향으로 경압하 시작 가능 지점(RP) 이후에 배치된 최초의 핀치 롤(제3 핀치 롤(303))이 경압하 시작 가능 지점(RP)과 동일한 경우, 제1 거리(D1)는 제2 거리(D2)와 제3 거리(D3)를 합한 거리와 동일할 수 있다.

경압하가 실제로 시작되는 핀치 롤(301 ~ 311)은 경압하 시작 가능 지점(RP)에서 주조 방향으로 적어도 제3 거리(D3)만큼 이격될 수 있다. 예를 들어, 경압하 시작 가능 지점(RP)에서 주조 방향을 따라 배치된 최초의 핀치 롤은 제3 핀치 롤(303)이며, 실제로 경압하가 시작되는 핀치 롤은 제4 핀치 롤(304)일 수 있다. 이 경우, 경압하 시작 지점(RS)은 제4 핀치 롤(304)이 주편(30) 접촉하는 지점이며, 경압하 시작 지점(RS)은 경압하 시작 가능 지점(RP)에서 주조 방향으로 제3 거리(D3) 이상 이격되어 있다.

이에 제한되는 것은 아니지만, 경압하 시작 지점(RS)에서 응고쉘(31)의 두께는 112mm 내지 120mm의 범위 내에 있거나, 116mm일 수 있다. 다시 말해서, 탕면(TS)으로부터 제1 거리(D1) 떨어진 지점에서 응고쉘(31)의 두께는 112mm 내지 120mm의 범위 내에 있거나, 116mm일 수 있다.

이에 제한되는 것은 아니지만, 경압하 시작 지점(RS)에서 주편(30)의 전체 두께 대비 응고쉘(31)의 두께 비는 0.58 내지 0.61의 범위 내에 있을 수 있다.

주편(30)이 상술한 범위 내의 조성을 가지며, 경압하 시작 지점(RS)에서 응고쉘(31)의 두께가 상기 범위 내에 있거나, 경압하 시작 지점(RS)에서 주편(30)의 전체 두께 대비 응고쉘(31)의 두께 비가 상기 범위 내에 있는 경우, 제4 내지 제10 핀치 롤(304 ~ 310)에 의한 경압하의 총 압하량이 증가할 수 있어, 응고가 완료된 주편(30) 내부의 불량이 감소할 수 있다.

주편(30)을 경압하하기 시작하는 경압하 시작 지점(RS)은 최초로 경압하가 가능한 경압하 시작 가능 지점(RP)보다 주조 방향으로 일정 거리 이격되는 경우, 경압하의 적어도 일부는 응고 완료점(SE) 이후에 진행되며, 나머지 일부는 응고 완료점(SE) 이전에 진행될 수 있다.

구체적으로, 제4 핀치 롤(304)에서 경압하가 시작되는 경우, 제10 핀치 롤(310)에서 경압하가 마지막으로 진행될 수 있다. 즉, 경압하 종료 지점(RE)에서 마지막 경압하가 진행될 수 있다. 제10 핀치 롤(310)은 주조 방향으로 응고 완료점(SE) 이후에 위치할 수 있다. 즉, 경압하 종료 지점(RE)은 주조 방향으로 응고 완료점(SE) 이후에 위치할 수 있다.

경압하 종료 지점(RE)은 탕면(TS)으로부터 제4 거리(D4)만큼 떨어져 있을 수 있다. 여기서, 제4 거리(D4)는 탕면(TS)으로부터 주편(30)의 중심을 따라, 경압하 종료 지점(RE)까지 주조 방향으로 이동한 거리를 지칭할 수 있다. 제4 거리(D4)는 28.05m 초과 내지 30.35m 미만의 범위 내에 있거나, 29.20m일 수 있다.

주편(30)이 상기 범위 내의 탄소(C) 함량을 갖는 경우, 경압하 시작 가능 지점(RP)에서 제3 거리(D3) 이상 이격된 경압하 시작 지점(RS)에서 경압하를 진행하고, 응고 완료점(SE) 이후에 경압하가 진행되더라도, 응고쉘(31)이 이를 견딜 수 있는 강도를 가질 수 있다. 이에 따라, 주편(30)의 총 압하량이 증가할 수 있다.

총 압하량은 12mm 초과 14mm 미만의 범위 내에 있거나, 12.5mm 초과 13.5mm 미만의 범위 내에 있거나, 13mm일 수 있다. 압하율은 0.031 내지 0.035의 범위 내에 있거나, 0.033일 수 있다.

이에 대해 설명하기 위해 도 3이 더 참조된다.

도 3은 경압하 시작 위치에 따른 누적 압하량을 보여주는 그래프이다.

도 3의 그래프는 X축(가로축)이 경압하 적용 범위(m)를 나타내며, Y축(세로축)은 누적 압하량(mm)을 나타낸다. 도 3에서, 그래프 A는 제4 핀치 롤(304)에서 경압하를 시작하여, 제10 핀치 롤(310)에서 경압하가 마지막으로 진행된 경우를 나타낸다. 그래프 A에서 경압하가 시작된 지점은 경압하 시작 지점(RS)과 실질적으로 동일하며, 경압하가 마지막으로 진행된 지점은 경압하 종료 지점(RE)과 실질적으로 동일하다. 그래프 B는 제3 핀치 롤(303)에서 경압하를 시작하여, 제9 핀치 롤(309)에서 경압하가 마지막으로 진행된 경우를 나타낸다.

도 3을 더 참조하면, 그래프 A의 경우 총 압하량이 13mm이며, 그래프 B의 경우 총 압하량이 12mm이다. 즉, 그래프 A의 경우가 총 압하량이 크다는 것을 알 수 있다.

그래프 A를 구체적으로 살펴보면, 제4 핀치 롤(304)에 의해 1차 경압하가 진행되고, 1mm가 압하된다. 이어, 제5 핀치 롤(305)에 의해 2차 경압하가 진행되고, 1.5mm(누적 2.5mm)가 압하된다. 이어, 제6 핀치 롤(306)에 의해 3차 경압하가 진행되고, 2mm(누적 4.5mm)가 압하된다. 이어, 제7 핀치 롤(307)에 의해 4차 경압하가 진행되고, 2mm(누적 6.5mm)가 압하된다. 이어, 제8 핀치 롤(308)에 의해 5차 경압하가 진행되고, 2.5mm(누적 9mm)가 압하된다. 이어, 제9 핀치 롤(309)에 의해 6차 경압하가 진행되고, 2.5mm(누적 11.5mm)가 압하된다. 이어, 제10 핀치 롤(310)에 의해 7차 경압하가 진행되고, 1.5mm(누적 13mm)가 압하된다.

제4 내지 제9 핀치 롤(304 ~ 309)에 의한 1차 내지 6차 경압하는 응고 완료점(SE) 이전에 진행되며, 제10 핀치 롤(310)에 의해 7차 경압하는 응고 완료점(SE) 이후에 진행될 수 있다.

주편(30)의 총 압하량이 증가함에 따라, 주편(30) 내부에 발생할 수 있는 중심 편석, 내부 기공, 및 내부 크랙 등의 불량이 발생하는 것을 보다 원활하게 억제 또는 방지할 수 있다.

이하에서, 도 4를 참조하여, 일 실시예에 따른 연속주조 방법에 대해 설명한다.

도 4는 일 실시예에 따른 연속주조 방법의 순서도이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 우선, 래들(101)에 용강(20)을 채운다(S10). 래들(101)은 정련공정을 통해 강 성분함량이 조성된 용강(20)을 수용할 수 있다. 래들(101)은 한 쌍으로 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이어, 래들(101)로부터 용강(20)을 턴디쉬(103)에 공급한다(S20). 래들(101)과 연결된 슈라우즈 노즐(102)을 통해 용강(20)이 턴디쉬(103)로 토출될 수 있다. 래들(101)이 한 쌍으로 구비되는 경우, 래들(101)은 교대로 용강(20)을 턴디쉬(103)로 토출할 수 있다.

이어, 턴디쉬(103)로부터 용강(20)을 몰드(106)에 공급한다(S30). 턴디쉬(103)와 연결된 슬라이딩 노즐(104)과 침지 노즐(105)을 통해, 용강(20)을 몰드(106)에 공급하며, 용강(20)의 유량을 조절할 수 있다.

몰드(106)는 용강(20)을 1차적으로 냉각시킬 수 있다. 용강(20)이 몰드(106)에 토출됨에 따라, 용강(20)에는 응고쉘(31)이 형성되며 성장하기 시작한다. 이하에서, 몰드(106)로 토출된 용강(20)을 주편(30)으로 지칭한다.

이어, 주편(30)에서 응고쉘(31)이 성장한다(S40). 주편(30)은 몰드(106)에서 주조 방향으로 이동함에 따라, 응고쉘(31)이 성장할 수 있다. 다시 말해서, 주편(30)의 응고쉘(31)의 두께는 주조 방향을 따라 점차 두꺼워질 수 있다.

몰드(106)로 토출된 주편(30)에서, 응고쉘(31)은 주조 방향을 따라 성장하다가, 응고 완료점(SE)에서 응고쉘(31)의 성장이 종료될 수 있다. 미응고 용강(32)은 몰드(106)에서 응고 완료점(SE)까지의 영역에 위치할 수 있다.

이어, 주편(30)의 일정 영역(경압하 영역(RA))에서, 주편(30)의 경압하가 진행된다(S50).

주편(30)을 경압하하기 시작하는 경압하 시작 지점(RS)은 경압하 시작 가능 지점(RP) 이후에 위치할 수 있다. 경압하 시작 지점(RS)은 경압하 시작 가능 지점(RP)보다 주조 방향으로 적어도 제3 거리(D3) 이격되어 위치할 수 있다.

경압하 시작 지점(RS)은 탕면(TS)으로부터 제1 거리(D1) 이격되며, 경압하 시작 가능 지점(RP)은 탕면(TS)으로부터 제2 거리(D2) 이격될 수 있다.

경압하 시작 지점(RS)에서 제4 핀치 롤(304)에 의해 주편(30)의 경압하가 시작되며, 제4 내지 제10 핀치 롤(304 ~ 310)에 의해 경압하가 진행된다. 경압하 종료 지점(RE)에서, 제10 핀치 롤(310)에 의해, 주편(30)의 경압하는 마지막으로 진행될 수 있다.

경압하 종료 지점(RE)은 탕면(TS)으로부터 제4 거리(D4) 이격될 수 있다. 경압하 종료 지점(RE)은 주조 방향을 기준으로 응고 완료점(SE) 이후에 위치할 수 있고, 제10 핀치 롤(310)에 의한 경압하는 응고 완료점(SE) 이후에 진행될 수 있다. 이를 통해, 주편(30)이 질량%로 0.95 내지 0.98의 탄소(C)를 포함하는 경우, 총 압하량이 증대될 수 있으며, 중심 편석, 내부 기공 및 내부 크랙 등의 불량 발생을 보다 원활하게 억제 또는 방지할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 연속주조 장치
101: 래들
102: 슈라우즈 노즐
103: 턴디쉬
104: 슬라이딩 노즐
105: 침지 노즐
106: 몰드
200: 가이드 롤
300: 경압하 롤
400: 주편 절단기
GA: 가이드 영역
RA: 경압하 영역
SE: 응고 완료점
RS: 경압하 시작 지점
RP: 경압하 시작 가능 지점
RE: 경압하 종료 지점

Claims

래들(Ladle)에 용강을 채우는 단계;
상기 래들과 연결된 쉬라우즈 노즐을 통하여, 상기 용강을 턴디쉬에 공급하는 단계;
상기 턴디쉬와 연결된 침지 노즐을 통하여, 상기 용강을 몰드에 공급하는 단계;
상기 몰드에 토출된 주편에서 응고쉘이 성장하는 단계; 및
주조 방향을 따라 나열된 복수의 핀치 롤을 통해, 상기 응고쉘이 성장하는 상기 주편을 경압하하는 단계;
를 포함하되,
상기 주편을 경압하하는 단계는 상기 턴디쉬에 저장된 상기 용강의 탕면으로부터 제1 거리만큼 떨어진 지점 이후에 경압하가 시작되고,
상기 제1 거리는, 상기 탕면으로부터 경압하 시작 가능 지점까지의 제2 거리와 서로 인접한 상기 핀치 롤 사이의 제3 거리를 더한 거리와 같거나 큰 연속주조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 거리는 상기 탕면으로부터 21.15m 초과 23.45m 미만의 범위 내에 있는 연속주조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 주편을 경압하하는 단계는 상기 탕면으로부터 제4 거리 떨어진 지점에서 마지막 경압하가 진행되는 연속주조 방법.
제3 항에 있어서,
상기 제4 거리는 상기 탕면으로부터 28.05m 초과 30.35m 미만의 범위 내에 있는 연속주조 방법.
제3 항에 있어서,
상기 마지막 경압하가 진행된 상기 주편의 총 압하량은 12mm 초과 14mm 미만의 범위 내에 있는 연속주조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 거리에 있는 상기 주편의 응고쉘의 두께는 112mm 내지 120mm의 범위 내에 있는 연속주조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 주편은 질량%로,
0.95 내지 0.98의 탄소(C), 1.45 내지 1.51의 크롬(Cr)을 포함하는 연속주조 방법.
제7 항에 있어서,
상기 주편은 질량%로, 0.24 내지 0.30의 실리콘(Si), 0.34 내지 0.40의 망간(Mn), 0.02 이하의 인(P), 0.008 이하의 황(S), 0.02 이하의 알루미늄(Al), 0.05 이하의 몰리브덴, 0.1 이하의 구리(Cu), 0.003 이하의 티타늄(Ti), 0.1 이하의 니켈(Ni), 0.03 이하의 주석(Sn)을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 더 포함하는 연속주조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 핀치 롤은 각각이 상기 주편을 경압하하는 제1 핀치 롤 및 제2 핀치 롤을 포함하며,
상기 경압하하는 단계에서, 상기 주조 방향을 기준으로 상기 제1 핀치 롤은 상기 주편의 응고가 완료되는 응고 완료점 이전에 배치되며, 상기 제2 핀치 롤은 상기 응고 완료점 이후에 배치되는 연속주조 방법.
제9 항에 있어서,
상기 응고 완료점에서 상기 응고쉘의 두께는 190mm 내지 200mm의 범위 내에 있는 연속주조 방법.
제10 항에 있어서,
상기 응고 완료점은 상기 탕면으로부터 29m 내지 31m의 범위 내에 있는 연속주조 방법.
래들(Ladle)에 용강을 채우는 단계;
상기 래들과 연결된 쉬라우즈 노즐을 통하여, 상기 용강을 턴디쉬에 공급하는 단계;
상기 턴디쉬와 연결된 침지 노즐을 통하여, 상기 용강을 몰드에 공급하는 단계;
상기 몰드에 토출된 주편에서 응고쉘이 성장하는 단계; 및
주조 방향을 따라 나열된 제1 핀치 롤 및 제2 핀치 롤을 포함하는 복수의 핀치 롤을 통해, 상기 응고쉘이 성장하는 상기 용강을 경압하하는 단계;
를 포함하되,
상기 경압하하는 단계에서, 상기 주편은 상기 제1 핀치 롤 및 상기 제2 핀치 롤에 의해 경압하되며,
상기 주조 방향을 기준으로, 상기 제1 핀치 롤은 상기 용강의 응고가 완료되는 응고 완료점 이전에 배치되며, 상기 제2 핀치 롤은 상기 응고 완료점 이후에 배치되는 연속주조 방법.
제12 항에 있어서,
상기 응고 완료점에서 상기 응고쉘의 두께는 190mm 내지 200mm의 범위 내에 있는 연속주조 방법.
제13 항에 있어서,
상기 응고 완료점은 상기 턴디쉬에 저장된 상기 용강의 탕면으로부터 29m 내지 31m의 범위 내에 있는 연속주조 방법.
제12 항에 있어서,
상기 제1 핀치 롤은 경압하 시작 지점에서 상기 주편을 경압하하며, 상기 경압하 시작 지점은 상기 턴디쉬에 저장된 상기 용강의 탕면으로부터 제1 거리만큼 떨어져 위치하며,
상기 제1 거리는 상기 탕면으로부터 최초로 경압하가 가능한 경압하 시작 가능 지점까지의 제2 거리 및 서로 인접한 상기 핀치 롤 사이의 제3 거리를 더한 거리와 같거나 큰 연속주조 방법.
제15 항에 있어서,
상기 제1 거리는 상기 탕면으로부터 21.15m 초과 23.45m 미만의 범위 내에 있는 연속주조 방법.
제15 항에 있어서,
상기 주편을 경압하하는 단계는 상기 탕면으로부터 제4 거리 떨어진 지점에서 마지막 경압하가 진행되는 연속주조 방법.
제17 항에 있어서,
상기 제4 거리는 상기 탕면으로부터 28.05m 초과 30.35m 미만의 범위 내에 있는 연속주조 방법.
제17 항에 있어서,
상기 마지막 경압하는 상기 제2 핀치 롤에 의해 진행되는 연속주조 방법.
제12 항에 있어서,
상기 주편은 질량%로, 0.95 내지 0.98의 탄소(C), 1.45 내지 1.51의 크롬(Cr), 0.24 내지 0.30의 실리콘(Si), 0.34 내지 0.40의 망간(Mn), 0.02 이하의 인(P), 0.008 이하의 황(S), 0.02 이하의 알루미늄(Al), 0.05 이하의 몰리브덴, 0.1 이하의 구리(Cu), 0.003 이하의 티타늄(Ti), 0.1 이하의 니켈(Ni), 0.03 이하의 주석(Sn)을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 연속주조 방법.