KR800000500B1 - 용강의 교반방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용강의 교반방법

제1도는 주소품의 단면 마크로조직의 약도,

제2도는 연속주조방법에 의하여 주조되는 주편에 대하여 전자교반을 행하기 위한 장치예를 표시하는 단면약도,

제3도는 용강의 응고과정에 있어서의 주상정 길이와 전자교반장치의 전류방향 절환시간과의 관련도표,

제4도는 용강의 점성에 의한 지연상태를 표시하는 도면,

제5a,b,c도는 용강의 지연과 전류 절환시간과의 관계를 표시하는 도면으로서,

(a)는 용강의 지연보다 절환시간이 길 경우,

(b)는 동일할 경우,

(c)는 지연보다 절환시간이 짧을 경우를 각각 표시한다.

본 발명은 용강의 교반방법, 특히 강괴(鋼塊) 혹은 연속주조에 의하여 얻어지는 주편(鑄片)의 응고조직을 전자력(電磁力)을 이용하여 개선하는 교반방법에 관한 것이다.

용강중에는(C),(Si),(P),(S),(Al),(Cu),(Ni),(Cr),(V),(Ti)등 여러가지의 성분을 적어도 몇 원소 함유되어 있고, 용강의 응고과정에 있어서 이들 각종 원소는 단체 혹은 화합물의 형태로 미응고부에 농축되어가서, 강괴 혹은 주편의 최종응고부분에 농후 편석(濃厚偏析)하게 된다. 이와같은 농후편석부를 가지는 소재에서 성품(成品)을 제조할 경우, 기계적 강도의 저하 및 그 불균일, 용접시에 결함이 많이 발생하는 등의 재질결함으로 될 염려가있어 바람직하지 못하다. 이 때문에 종래의 강괴법에서는 소위 압탕율(押湯率)을 증가시키고 농후편석부를 잘라버리는 방법이 채용되고 있으나, 이것은 수율저하를 초래하고, 코스트를 상승시키는 결점이 있다. 또, 연속주조방법에 있어서도 주편인발방향과 직각방향에 편석이 현저하고 아무리 각종 조업조건의 검토를 행하여도 편석부를 잘라버리는 강괴법 이상의것을 제조하는것은 곤란하다.

따라서, 상기한 것과같은 강괴법에 있어서의 수율저하 혹은 연속주조 방법에 있어서의 주편의 불균질화를 개선하기 위하여는, 용강의 응고과정에서 각종 함유위소가 농축되는 현상을 물리칠만한 균질한 냉각과정을 만들어내는 것이 요구된다. 이 때문에 종래에 있어서도 용강의 응고과정에 있어서의 조직의 개선방법으로서 후술하는 것과 같이 각종 수단이 생각되고 있으나, 어느것이나 충분히 만족할만한 효교를 얻을 수 없었다.

또한 다음의 종래방법 및 본 발명방법의 설명에 있어서는, 편의상 연속주조방법을 예로하여서 설명하나 이것은 그대로 강괴법에도 적용되는 것은 물론이다.

먼저, 종래의 편석방지방법으로서는 초음파에 의한 진동에네르기를 이용하여서 생성과정의 주상정(柱狀晶)을 파괴하는 방법이 있으나, 고열환경때문에 높은 수명의 안정된 동작을 행하는 진동자를 얻을 수 없음과 동시에, 진동에네르기의 크기에 제한이있어 작은 치수의 주편에 적용되는데에 불과하다. 또 다른 방법으로서 진동에네르기의 제약을 해소시키기 위하여 에어 해머등의 기계적 외력에 의한 진동을 응용하는 생각도 있으나, 주상정의 파단효과는 얻을 수 있어도 파단된 주상정의 침전과정을 조정하는것이 어렵고 균등한 응고조직을 얻을 수가 없다.

또한 다른 편석방지방법으로서 전자력을 응용하여 미응고부분의 용강을 교반하는 방법(이하 단순히 전자교반방법이라 한다)이 알려져있고, 이것은 현재에 있어서 가장 안정된 교반방법이라고 생각되고 있으나 용강에 따른 최적한 교반력 및 교반형태가 충분히 해명되어있지 않은 등의 이유로서, 아직도 본격적으로 정식(定式)화 되기에 이르고 있지 않다. 종래의 전자 교반방법의 대표적인 예로서는 일본국 특공소 33-27,688호 공보에 표시된 방법을 들 수 있으나, 이 방법은 전자교반이 실용적으로 가능하다는 것 및 코일 또는 자석을 적당히 배열하는 것에 의하여 임의의 교반류를 얻을 수 있다는 것을 시사하고 있고, 그후 교반방향을 주편 인발방향에 평행한 면내로 규정하는 것이나, 수직면내로하는 것, 혹은 리니어모우터기술의 향상과 더불어 에네르기원으로서 영구자석 등에 의한 회전자계에 대신하는 것으로서 이동자계를 응용한것 등, 여러가지의 방식의 제안되어오고 있으나, 전자기학적으로 새로운것은 없다.

그리고 종래의 전자 교반방법에 의하면, 주편응고 과정에 있어서 주상정을 파단하는 것은 실증되었으나, 이 주상정길이를 좀더 짧게하기 위하여 교반을 심하게 하면 제1도의 마크로조직도에 표시하는 것과같이, 주상정 D와 자유정 F와의 경계에 화이트밴드 W라 불리우는 부분이 생성되고, 특히 슬래브상주편의 경우에는 이 화이트밴드는 교반류가 충돌하는 단변측(短邊側)에 두껍게 형성되는 경향이 있다. 이 화이트밴드는 지금까지 전혀 무시되고 있고, 주편품질과의 관계에 대하여도 검토가 되어져있지 않았으나, 본 발명자가 연구한바 이 화이트밴드영역에 있어서는, 소위 부(負) 편석부로서, 다른부분의 평균 성분보다도 낮은 값을 표시하고 재질상 바람직한것이 아닐뿐만 아니라 성품의 외관이라고 하는 점에서 바람직한것이 아니다. 또한 화이트밴드는 교반방향의 여하를 불문하고 용강이 유동하는 한 생성회피는 곤란한것으로, 발명자들의 실험에 의하면 공표되어있는 연속주조방법에 있어서의 전자 교반방법의 모든 방법에 있어서 이것을 억제하는 것은 불가능하다는것을 알았다. 또한 공지의 방법으로 이 화이트밴드를 억제하도록한 교반을 행하면, 반대로 주상정을 억제할 수가 없게되어 본래의 목적까지도 다할 수 없게된다.

본 발명자는 상기한 점을 감안하여 주편응고 과정에 있어서의 주상정역의 감소에 의한 농후편석부의 감소와 더불어 화이트밴드의 생성을 함께 억제할 수 있는 전자 교반방법에 대하여 주로 교반류의 에네르기원의 제어라는 면에서 여러가지 연구한 결과, 최적한 교반류를 얻기위하여는 전자교반장치의 코일통전에 있어서 그 전류방향을 일정한 조건밑에서 절환하는 것이 중요한 요소인것을 발견하여, 본 발명을 완성한 것이다.

즉, 본 발명은, 용강의 중앙 미응고부분에 전자 교반장치에 의하여 전자력을 작용시켜서 이것을 교반하는 방법에 있어서, 상기 전자교반장치의 교반용 코일에 통전하는 전류의 방향을 절환함과 동시에, 그 어느 일정방향의 통전시간 tp와 그 반대방향의 통전시간 tn은 어느것이나 5~30초간이고 또한 양자는 tp≥tn으로 한것을 특징으로하며, 다시 여기에 더하여 tp/tn=1.0~3.0이라는 관계로 한것을 요지로 한다.

다음에 본 발명을 상세하게 설명한다.

제2도는 연속주조방법에 의하여 주조된 주편(예를들면 슬래브)의 미응고부분에 본 발명 교반방법을 적용시킨 예를 표시하는 것으로서, (1)은 주편의 응고셸, (2)는 주편의 미응고부분, (3)은 주편의 장변측에 따라서 설치한 전자교반장치를 표시한다. 이 전자교반장치(3)는 공지의 구조의것이면 되고, 예를들면 철심에 다상권선(多相卷線)코일을 감아서 여기에 다상교류를 통전시켜 특정방향(도면에서는 슬래브폭 방향)으로 이동자계를 일으키고, 여기에 따라서 용강에 주편 인발방향과 직각방향으로 교반류가 생기게하는 것이다. 물론, 전자교반장치(3)의 배치를 바꾸어서 주편 인발방향과 동일방향으로 교반시켜도 된다. 또 전자교반장치(3)의 설치장소는, 주형 바로밑에서 주편 응고종료점까지의 사이의 적절한 위치를 선택하면 된다.

본 발명에서는 상기와같은 장치에 있어서 전자교반장치(3)으로 통전을 할때, 먼저 전류방향을 일정방향(이하 정방향이라 한다)으로 하여서 통전하고, 다음에 정방향과 반대방향으로 전류를 절환하는 것으로서, 이것을 제2도의 이동자계의 방향에서 말하면, 최초는 R방향의 이동자계를 일으키는 전류방향으로 하고, 다음에 반대의 L방향의 이동자계를 일으키는 전류방향으로 절환하게된다.

제3도에 본 발명자가 전류방향의 절환에 의한 주편 응고조직의 주상정 길이의 변화를 정방향 및 반대방향의 통전시간과의 관련에 있어서 실험한 결과를 표시한다. 도면중 tp는 정방향의 통전시간, tn은 반대방향의 통전시간으로서, 이 경우에는 tp=tn이고, 횡축은 절환(사이클)시간(초)를 표시하며, 예를들면 20초라고할 경우에는 tp:20초 다음에 절환하여서 tn:20초라고 하는 의미이다. 제3도에서 입력을 증가시키면 교반류에 의한 결정의 재용해라고 하는 현상이 생겨 주상정을 분단하여 그 길이를 짧게하나, 어느 점에서는 거의 주상정의 길이는 변화하지않는 다는 것을 알 수 있다. 이점을 임계점 Tc로 한다. 본 발명자의 식견에 의하면, 임계전 Tc는 입력에는 거의 관계가 없으나, 강종에 따라서 정해지는 점성에 영향을 받아 변동한다.

즉, 제4도에 용강의 점성에 의한 지연을 도면으로 표시한것과 같이, 입력으로서 소정의 속도가 스텝모양으로 부여되어서, 실제의 용강에서는 그 점성 저항때문에 입력에 걸맞는 속도에 도달하기 까지에는 T_D의 지연시간을 요한다. 이 지연시간 T_D가 제3도에 있어서의 T_C와 동일하다고 생각하여도 좋으며, 강종 및 입력등에 의하여 약간의 변동은 있으나, 이 Tc는 대체적으로 5~30초의 범위에 있다고 생각된다.

다음에, 제5도로서 절환시간과 용강의 지연과의 관계에 대하여 도면으로 설명하면, 제5도(a)는 절환시간이 용강의 지연시간보다 길 경우, (b)는 절환시간과 지연시간이 동일할 경우, (c)는 절환시간이 지연시간보다 짧을 경우를 각각 표시한다. (a)에 있어서는 교반류가 일정방향으로 유동하는 시간(도면의 수평부분)이 존재하는 것으로 해서, 종래의 전자교반방법 만큼 현저하지 않으나, 화이트밴드가 발생하며, 또(c)에서는 용강은 소정의 입력에 의한 속도에 도달하기전에 전류가 절환되기때문에, 거의 기대하는 교반효과를 얻을 수 없고 주상정을 분단시킬 수 없다. 즉 제3도에 있어서 절환시간이 T_C점보다 상당히 크면 ((a)의 경우), 주상정은 분단시킬 수 있어도 화이트밴드는 억제할 수 없고, 반대로 절환시간이 T_c점 보다 상당히 작으면 ((c)의 경우), 화이트밴드는 억제되어도 입력이 작기때문에 2차적인 주상정을 저지할 수 없는 것이다.

한편, 제5도(b)의 경우에는 용강은 소정의 속도에 도달하면 동시에 반대방향의 미는힘을 받으므로, 교반력으로서는 큰것을 받는데에 대하여 용강 그 자체의 이동을 거의 볼 수 없는 것으로 해서, 주상정의 분단효과 및 화이트밴드 생성억제효과의 양자가 얻어지게 된다. 이와같이 화이트밴드의 감소 및 주상정의 분단에 가장 유효한 용강의 교반방법으로서는, 절환시간을 용강의 점성에 의한 지연시간과 같게 하도록 하여 전류를 절환시켜서 교반하면, 절환시에 큰 교반력이 작용하여 주상정을 분단시킴과 동시에, 교반류는 거의 존재하지 않기때문에 화이트밴드도 현저하게 감소되게 된다. 이 절환시간은 보통탄소강, 극저탄소강을 대상으로 하면, tp 및 tn 다 같이 5~30초이면 충분하다.

또 상기한 예에서는 전류방향의 절환을 할때에 정방향 및 반대방향의 통전시간 tp 및 tn을 tp=tn으로 하였을 경우를 설명하였으나, 본 발명에서는 이에 한정되지않고 반대방향의 통전시간 tn을 정방향의 통전시간 tp보다 짧게(tp〉tn)하여도 된다. 이것은 정방향의 통전시간 tp가 용강의 지연과 일치되어 있으면, 비록 반대방향의 통전시간 tn이 이 보다 짧을 경우에도, 절환시에 충분한 교반력을 얻을 수 있음과 동시에, 다소 용강의 유동이 생겨서 화이트밴드의 생성이 약간 조장되어도 성품시켰을 경우 그다지 문제가 되지 않는 일이 많기 때문이다. 단, 통전시간 tn을 너무 짧게하면, 화이트밴드의 생성이 현저하게 되어서 성품에 악영향을 미치게하는 것으로 해서, tp=tn=1.0~3.0의 범위내에 유지시키는 것이 바람직하다. tp/tn이 3이상이되면 tp를 어떻게 설정하여도 화이트밴드가 현저하게 되어, 성품에 주는 영향도가 높게되고, 허용범위를 넘게된다.

또한 본 발명에 있어서는 전류방향의 절환을 요지로 하고있는 것으로해서, 전자교반장치의 주파수 및 전류에 대하여는 일정한 값으로 설정하고 있고, 통상용강의 전자교반에 있어서 유효하다고 생각되는 주파수 및 전류를 설정하면 된다. 또 본 발명방법은 연속주조방법에 의하여 얻어지는 주편에 대하여서 뿐만아니라, 강괴법에 의하여 얻어지는 강괴의 응고과정에 대하여도 적용 가능하나, 비교적 연속주조방법의 주편에 적용시켰을 경우쪽이 효과가 현저하다.

이상 설명한 바와같이 본 발명방법에 의하여 용강의 미응고부분을 교반하면, 주상정을 분단시킴과 동시에 종래는 거의 고려되지 않았든 화이트밴드의 생성을 억제시킬 수가 있기 때문에, 성품의 품질향상에 크게 기여한다.

Claims (1)

1. 용강의 중앙미응고부분에 전자 교반장치에 의하여 전자력을 작용시켜서 이것을 교반하는 방법에 있어서 상기 전자교반장치에 통전시키는 전류의 방향을 절환함과 동시에, 그 일정방향의 통전시간(tp)및 그 반대방향의 통전시간(tn)을 어느것이나 5~30초로 하는 것을 특징으로하는 용강의 교반방법.

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