WO2014133255A1 - 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법 - Google Patents

극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법 Download PDF

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WO2014133255A1
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ultra
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서해영
유석현
권효중
도영주
이계영
최주태
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/126—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cutting

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the surface quality of ultra low carbon steel slabs.
  • Molten steel is manufactured from steel products such as slabs, blooms, billets, etc., through a continuous casting process.
  • Molten steel introduced into the continuous casting process is introduced into a mold through an immersion nozzle in a tundish, cooled while passing through the mold, and manufactured into steel products, for example, slabs.
  • Argon gas is introduced into the molten steel flowing into the mold through the immersion nozzle to prevent solidification in the immersion nozzle.
  • a solidification shell is formed along the contact surface with the mold. When argon gas is collected in the solidification shell, it appears as a pinhole defect directly below the surface layer of the final slab. Pinhole defects can develop into linear defects in the final hot and cold rolled coils.
  • ultra-low carbon that can calculate the depth of the hook (hook) by measuring the content of the phosphorus, sulfur, and casting speed contained in the molten steel, and predict the surface quality of the slab to be manufactured from the calculated depth of the hook To provide a method for controlling the surface quality of steel slabs.
  • the content of phosphorus (P), sulfur (S), superheat, and the mold width and the slab of molten steel to be injected into the mold for continuous low carbon steel slab manufacturing Measuring the casting speed, and from the measured mold width, the superheat degree of the molten steel, the concentration of sulfur (S), the concentration of phosphorus (P) and the casting speed of the slab, the molten steel is formed upon solidifying into the slab.
  • a method for controlling the surface quality of an ultra low carbon steel slab comprising the step of calculating the depth of a hook.
  • calculating the depth of the hook may include calculating the depth of the hook from Equation 1 below.
  • A0 and B may satisfy Equation 2 below.
  • A1 mold width (mm), A2: superheat degree (C), A3: casting speed (m / min), A4: concentration of sulfur (S) (wt%), A5: concentration of phosphorus (P)) (wt%), Y: depth of hook (mm), A0: coefficient B: constant)
  • the present invention after the step of calculating the depth of the hook, if the calculated depth of the hook exceeds the depth of the predetermined hook, the step of controlling the depth of the re-extracted hook by changing the casting speed It may include.
  • the method may further include controlling the depth of the.
  • it may further comprise the step of scarfing the surface of the manufactured slab according to the calculated depth of the hook.
  • the ultra low carbon steel slab may have a carbon content of 0.01 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total.
  • the hook depth may be calculated to predict the surface quality of the ultra low carbon steel slab, and the pinhole defect may be efficiently removed by scarfing the ultra low carbon steel slab to an appropriate depth based on the predicted surface quality. Can be.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion X of FIG. 1;
  • 5 is a graph showing the pinhole density inside the slab when the hook is formed to a depth of 1.1 mm.
  • Figure 6 is a flow chart illustrating a method of controlling the surface quality of ultra-low carbon steel slab according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a flow chart illustrating a method of controlling the surface quality of ultra-low carbon steel slab according to another embodiment of the present invention.
  • 9 is a graph showing the relationship of hook depth to sulfur concentration.
  • 10 is a graph showing the relationship of the hook depth with the concentration of phosphorus.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between mold width, superheat degree of molten steel, casting speed of ultra low carbon steel slab, sulfur concentration and phosphorus concentration.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the continuous casting device 10 may produce ultra-low carbon steel slabs from molten steel that has undergone a steelmaking process.
  • the continuous casting apparatus 10 may include a tundish, an immersion nozzle 100, a mold 110, and the like.
  • the tundish receives molten steel, which is molten steel, through a steelmaking process.
  • the immersion nozzle 100 is connected to the tundish and guides the molten steel accommodated in the tundish into the mold 110.
  • an argon gas 12 is also supplied into the mold 110 through the immersion nozzle 100.
  • the argon gas 12 may prevent the molten steel 11 from solidifying in the immersion nozzle 100.
  • the mold 110 may be made of a material having excellent thermal conductivity, for example, copper, so that the molten steel 11 passing through the mold 110 may be cooled and solidified.
  • Reference numeral D denotes the width of the mold 110.
  • the powder layer On top of the inside of the mold 110 is formed a powder layer by the supplied powder.
  • the powder layer has a solid powder layer (SF) present in the state where the powder is supplied and a liquid powder layer (LF) formed by melting the powder by the molten steel (11).
  • the liquid powder layer LF maintains the temperature of the molten steel 11 in the mold 110 and blocks the penetration of foreign substances.
  • An interface is formed between the liquid powder layer (LF) and the molten steel, which is called a bath surface (M).
  • Bubbles of argon gas 12 introduced into the mold 110 or inclusions in the molten steel 11 are collected in the hook together with the molten steel 11 injected from the immersion nozzle 100.
  • the bubbles and inclusions thus collected are continuously Will remain. This results in pinhole defects beneath the surface layer of the final slab or the like.
  • the pinhole defects generated as described above develop into line defects in the process of forming the produced products into hot rolled and cold rolled coils, thereby degrading the quality of the final product. For this reason, the slabs in which the pinhole defects are generated must undergo a treatment such as a scarfing to shave the surface to a certain depth. Therefore, in order to minimize the occurrence of defects, it is necessary to predict and prepare for the occurrence of defects in the continuous casting process.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion X of FIG. 1
  • FIG. 3 is a view illustrating a hook
  • FIG. 4 is a graph showing the pinhole density inside the slab when the hook is formed to a depth of 2.0 mm. Is a graph showing the pinhole density inside the slab when the hook is formed to a depth of 1.1 mm.
  • the molten steel 11 supplied into the mold 110 forms the solidification shell 13 along the inner surface of the mold 110.
  • the solidification shell 13 increases in thickness as it descends to the bottom to finally produce a completely solidified slab.
  • the mold 110 moves periodically up and down, whereby the vibration mark 14 and the hook 15 are formed on the surface of the solidified slab.
  • argon gas 12 is trapped in the hook, it appears as a pinhole defect directly below the surface layer of the final slab.
  • the vibration mark 14 is formed on the surface of the slab 16, and the hook 15 is formed into the slab 16 from the vibration mark 14.
  • Reference numeral H1 denotes the length of the hook
  • H2 denotes the depth of the hook
  • H3 denotes the height of the hook
  • ⁇ denotes the inclination of the hook 15. Since the hook 15 is bent to the inside of the slab 16 as the length H1 of the hook increases or the inclination ⁇ of the hook increases, the argon gas is trapped in the hook 15 to form a pinhole defect. The chances are high. That is, the greater the depth H2 of the hook, the higher the possibility that pinhole defects are formed. This can be observed by comparing the experimental results of FIGS. 4 and 5.
  • the method for controlling the surface quality of the ultra low carbon steel slab according to the present invention can calculate the depth of the hook and remove the pinhole from the product by scarfing the distance from the slab surface equal to the calculated depth of the hook.
  • Ultra-low carbon steel slabs can be manufactured by injecting molten steel into a continuous casting apparatus.
  • the molten steel 11 injected into the tundish of the continuous casting apparatus 10 is supplied into the mold 110 through the immersion nozzle 100, and the molten steel 11 supplied into the mold 110 is formed of a mold ( The solidification shell 13 is formed along the inner surface of the 110. The solidification shell 13 is lowered to increase the thickness to produce a very low carbon steel slab 16 in a completely solidified state.
  • the ultra low carbon steel slab 15 may have a carbon content of 0.01 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total. That is, if the total weight of the ultra low carbon steel slab 15 is 100 parts by weight, the weight of the carbon included in the ultra low carbon steel slab 15 may be 0.01 parts by weight or less.
  • the vibration mark 14 and the hook 15 are formed on the surface of the solidified slab 16.
  • the argon gas 12 is supplied to the inside of the mold 110 through the immersion nozzle 100 together with the molten steel 11, the argon gas 12 may be collected in the hook while the solidification shell 13 is formed. have.
  • the depth of the hook can be calculated from the mold width in the continuous casting device, the degree of superheat of the molten steel, and the casting speed of the ultra low carbon steel slab.
  • the mold width can be obtained by actually measuring the width D of the mold 110 in the continuous casting apparatus 10.
  • Superheat of molten steel refers to the difference between the temperature of molten steel supplied to the mold and the theoretical solidification temperature.
  • the temperature of the molten steel supplied to the mold may be obtained by measuring the temperature of the molten steel 11 supplied to the mold 110 through the immersion nozzle 100, and the theoretical solidification temperature of the molten steel may be determined by using the previously measured solidification temperature.
  • the temperature at the surface of the mold 110 in which the solidification shell 13 is formed can be measured and obtained.
  • the casting speed of the ultra low carbon steel slab can be obtained by measuring the falling speed in the mold 110 of the ultra low carbon steel slab 16 which is completely solidified in the continuous casting device 10 and finally produced.
  • the hook depth is related to the mold width, superheat degree of molten steel, and casting speed of the ultra low carbon steel slab. If the relationship between them is expressed as a regression through the regression analysis may be the same as the relationship shown in Figure 8 below.
  • FIG 9 is a graph showing the relationship between the hook depth according to the sulfur concentration
  • Figure 10 is a graph showing the relationship between the hook depth according to the concentration of phosphorus
  • Figure 11 is a mold width, superheat of molten steel, casting speed of the ultra low carbon steel slab Is a graph showing the relationship between hook depth according to sulfur concentration and phosphorus concentration.
  • the mold width, superheat degree of molten steel and casting speed of the ultra low carbon steel slab can be obtained as described above, and the concentration of sulfur and phosphorus concentration of sulfur in molten steel 11 supplied to the mold 110 through the immersion nozzle 100.
  • the concentration and the concentration of phosphorus can be measured and obtained.
  • the relationship between the content of sulfur (S) and phosphorus (P) in the molten steel, and the casting speed may be expressed as a regression equation through a regression analysis.
  • A1 is the mold width (mm)
  • A2 is the superheat degree (K)
  • A3 is the casting speed (m / min)
  • A4 is the concentration of sulfur (S) (wt%)
  • A5 is the concentration of phosphorus (P) ( wt%)
  • Y is the depth of the hook (mm)
  • A0 is the coefficient B is a constant, where 0.51 ⁇ A0 ⁇ 0.94, ⁇ 0.21 ⁇ B ⁇ 0.11.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for controlling surface quality of an ultra low carbon steel slab according to an embodiment of the present invention.
  • the surface quality control method of the ultra-low carbon steel slab according to an embodiment of the present invention, the content of phosphorus (P), sulfur (S), superheat, And measuring the mold width and the casting speed of the slab (S10), calculating a depth of the hook therefrom (S20), and scarfing according to the depth of the hook (S30).
  • the surface of the ultra low carbon steel slab is scarfed according to the hook depth.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method for controlling surface quality of an ultra low carbon steel slab according to another embodiment of the present invention.
  • the depth of the hook is controlled by changing the temperature of molten steel during the casting speed and the casting speed, or by changing the casting speed which is the casting speed of the slab.
  • the content of phosphorus (P) of the molten steel, the content of sulfur (S) may be undesirable to change it because the required content is determined for each steel.
  • the depth of the hook generated after the molten steel solidifies, and the depth of the hook is controlled, it is possible to reduce the number of pinholes formed on the surface of the slab. By reducing the number of pinholes formed on the slab surface, the surface quality of the slab of ultra low carbon steel can be improved.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

본 발명에 따르면, 극저탄소강 슬라브 제조를 위한 연속 주소시 몰드에 투입되는 용강의 인(P)의 함량, 황(S)의 함량, 과열도, 및 상기 몰드 폭과 상기 슬라브의 주조속도를 측정하는 단계, 및 측정된 상기 몰드 폭, 상기 용강의 과열도, 황(S)의 농도, 인(P)의 농도 및 상기 슬라브의 주조속도로부터, 상기 용강이 상기 슬라브로 응고시 형성되는 후크(hook)의 깊이를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법이 제공된다.

Description

극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법
본 발명은 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법에 관한 것이다.
용강은 연속주조 공정을 거치면서 슬라브(slab), 블룸(bloom), 빌릿(billet) 등의 철강 제품으로 제조된다. 연속주조 공정에 투입되는 용강은 턴디쉬에서 침지노즐을 거쳐 몰드에 유입되고, 몰드를 통과하면서 냉각되어 철강제품, 예를 들어 슬라브로 제조된다. 침지노즐을 거쳐 몰드에 유입되는 용강에는 침지노즐 내에서의 응고 방지 등을 위하여 아르곤 가스가 투입된다. 몰드를 통과하는 용강에는 몰드와의 접촉면을 따라 응고쉘이 형성되는데, 응고쉘에 아르곤 가스가 포집되면 최종 슬라브의 표층 직하에 핀홀 결함으로 나타난다. 핀홀 결함은 최종 열연 및 냉연 코일에서 선상 결함으로 발전할 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0021961호(2005.03.07, 극저탄소강 슬래브의 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 용강에 함유된 인, 황의 함량과 주조속도 등을 측정하여 후크(hook) 깊이를 산출하고, 산출된 후크의 깊이로부터 제조될 슬라브의 표면 품질을 예측할 수 있는 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 극저탄소강 슬라브 제조를 위한 연속 주소시 몰드에 투입되는 용강의 인(P)의 함량, 황(S)의 함량, 과열도, 및 상기 몰드 폭과 상기 슬라브의 주조속도를 측정하는 단계, 및 측정된 상기 몰드 폭, 상기 용강의 과열도, 황(S)의 농도, 인(P)의 농도 및 상기 슬라브의 주조속도로부터, 상기 용강이 상기 슬라브로 응고시 형성되는 후크(hook)의 깊이를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법이 제공된다.
이때, 상기 후크의 깊이를 산출하는 단계는, 하기 식 1로부터 상기 후크의 깊이를 산출하는 것을 포함할 수 있다.
(식 1)
Y = A0ln(A1×A4/(A2×A3×A5)) + B
(여기서, A1: 몰드 폭, A2: 과열도, A3: 주조속도, A4: 황(S)의 농도, A5: 인(P)의 농도, Y: 후크(hook)의 깊이, A0: 계수 B: 상수이다)
이때, 상기 A0, 및 B는 아래의 식 2를 만족할 수 있다.
(식 2)
0.51 ≤ A0 ≤ 0.94,
-0.21 ≤ B ≤ 0.11
(여기서, A1: 몰드 폭(mm), A2: 과열도( C), A3: 주조속도(m/분), A4: 황(S)의 농도(wt%), A5: 인(P)의 농도(wt%), Y: 후크(hook)의 깊이(mm), A0: 계수 B: 상수이다)
또한, 본 발명은 상기 후크의 깊이를 산출하는 단계 이후에, 산출된 상기 후크의 깊이가 기설정된 후크의 깊이 초과인 경우, 상기 주조속도를 변경하여 재산출되는 후크의 깊이를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 후크의 깊이를 산출하는 단계 이후에, 산출된 상기 후크의 깊이가 기설정된 후크의 깊이 초과인 경우, 상기 용강의 과열도를 변경하여 재산출되는 후크의 깊이를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 상기 후크의 깊이를 산출하는 단계 이후에, 제조된 상기 슬라브의 표면을 산출된 상기 후크의 깊이에 따라 스카핑(scarfing)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 극저탄소강 슬라브는 전체 100중량부에 대하여 0.01중량부 이하의 탄소함량을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 후크 깊이를 산출하여 극저탄소강 슬라브의 표면 품질을 예측하고, 예측된 표면 품질을 바탕으로 극저탄소강 슬라브를 적정 깊이로 스카핑함으로써 핀홀 결함을 효율적으로 제거할 수 있다.
도 1은 연속주조를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 X 부분을 확대하여 도시한 도면.
도 3은 후크를 확대하여 도시한 도면.
도 4는 후크가 2.0mm의 깊이로 형성되는 경우 슬라브 내부에서의 핀홀 밀도를 도시한 그래프.
도 5는 후크가 1.1mm의 깊이로 형성되는 경우 슬라브 내부에서의 핀홀 밀도를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저탄소강 슬라브의 표면 품질 제어방법을 도시한 순서도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 극저탄소강 슬라브의 표면 품질 제어방법을 도시한 순서도.
도 8은 몰드 폭, 용강의 과열도 및 극저탄소강 슬라브의 주조속도에 따른 후크 깊이의 관계를 도시한 그래프.
도 9은 황의 농도에 따른 후크 깊이의 관계를 도시한 그래프.
도 10는 인의 농도에 따른 후크 깊이의 관계를 도시한 그래프.
도 11은 몰드 폭, 용강의 과열도, 극저탄소강 슬라브의 주조속도, 황의 농도 및 인의 농도에 따른 후크 깊이의 관계를 도시한 그래프.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 연속주조를 도시한 도면이다. 연속주조장치(10)는 제강공정을 거친 용강으로부터 극저탄소강 슬라브를 제조할 수 있다. 도 1을 참조하면, 연속주조장치(10)는 턴디쉬, 침지노즐(100) 및 몰드(110) 등을 포함할 수 있다. 턴디쉬는 제강공정을 거쳐 용융 상태의 쇳물인 용강을 수용한다.
침지노즐(100)은 턴디쉬와 연결되고, 턴디쉬에 수용되는 용강을 몰드(110)의 내부로 안내한다. 용강(11) 외에도 아르곤 가스(Ar gas)(12)도 침지노즐(100)을 통해 몰드(110)의 내부로 공급된다. 아르곤 가스(12)는 침지노즐(100) 내에서 용강(11)이 응고되는 현상을 방지할 수 있다. 몰드(110)는 몰드(110)를 통과하는 용강(11)이 냉각되어 응고될 수 있도록, 열전도성이 우수한 재질, 예를 들어 구리로 이루어질 수 있다. 도면부호 D는 몰드(110)의 폭을 나타낸다.
몰드(110) 내부의 상부에는 공급된 파우더에 의한 파우더 층이 형성된다. 파우더층은 파우더가 공급된 상태대로 존재하는 고상 파우더층(SF)과 파우더가 용강(11)에 의하여 녹아서 형성된 액상 파우더층(LF)이 존재하게 된다. 액상 파우더층(LF)은 몰드(110) 내의 용강(11)의 온도를 유지하고 이물질의 침투를 차단한다. 액상 파우더층(LF)과 용강 사이에 경계면이 형성되는데 이를 탕면(M)이라 한다.
침지노즐(100)에서 주입된 용강(11)과 함께 몰드(110) 내로 유입된 아르곤 가스(12)의 기포나 용강(11) 내 개재물이 후크에 포집되는데, 이렇게 포집된 기포 및 개재물들은 계속하여 남아있게 된다. 이로 인해 최종적으로 생산되는 슬라브 등의 제품 표면층 바로 아래에는 핀홀 결함이 발생하게 된다. 이와 같이 발생된 핀홀 결함은 생산된 제품을 열연 및 냉연 코일로 성형하는 과정에서 선 결함으로 발전하게 되어 최종 제품의 품질을 저하시킨다. 때문에, 핀홀 결함이 발생된 슬라브는 표면을 일정 깊이까지 깎아내는 스카핑 등의 처리를 거쳐야 한다. 그러므로 결함의 발생을 최소화하기 위해서는 연속 주조 과정에서 결함 발생을 사전에 예측하여 이에 대비하는 것이 필요하다.
도 2는 도 1의 X 부분을 확대하여 도시한 도면, 도 3은 후크를 도시한 도면, 도 4는 후크가 2.0mm의 깊이로 형성되는 경우 슬라브 내부에서의 핀홀 밀도를 도시한 그래프, 도 5는 후크가 1.1mm의 깊이로 형성되는 경우 슬라브 내부에서의 핀홀 밀도를 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 몰드(110)의 내부로 공급된 용강(11)은 몰드(110)의 내부 표면을 따라 응고쉘(13)을 형성한다. 응고쉘(13)은 하부로 내려가면서 두께가 증가하여 최종적으로 완전 응고된 슬라브가 생산된다. 몰드(110)는 주기적인 상하 운동을 하는데, 이로 인하여 응고된 슬라브의 표면에는 진동마크(14)와 후크(15)가 형성된다. 아르곤 가스(12)가 후크에 포집되면 최종 슬라브의 표층 직하에 핀홀 결함으로 나타나게 된다.
도 3을 참조하면, 슬라브(16)의 표면에 진동마크(14)가 형성되고, 진동마크(14)에서 슬라브(16)의 내부로 후크(15)가 형성된다. 도면부호 H1은 후크(15)의 길이, H2는 후크(15)의 깊이, H3는 후크(15)의 높이, θ는 후크(15)의 기울기를 나타낸다. 후크(15)는 후크의 길이(H1)가 길어지거나 후크의 기울기(θ)가 커질수록 슬라브(16)의 내부로 많이 휘어지기 때문에, 후크(15)에 아르곤 가스가 포집되어 핀홀 결함이 형성될 가능성이 높아지게 된다. 즉, 후크의 깊이(H2)가 커질수록 핀홀 결함이 형성될 가능성이 높아진다. 이는 도 4 및 도 5의 실험결과를 비교하여 관찰할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 핀홀이 집중 분포되는 슬라브 표면으로부터의 거리는 후크의 깊이와 거의 일치한다는 것을 관찰할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법은 후크의 깊이를 산출하고, 산출된 후크의 깊이와 동일한 슬라브 표면으로부터의 거리를 스카핑하여 제품에서 핀홀을 제거할 수 있다.
극저탄소강 슬라브는 연속주조장치에 용강을 주입하여 제조할 수 있다.
연속주조장치(10)의 턴디쉬에 주입되는 용강(11)은 침지노즐(100)을 통해 몰드(110)의 내부로 공급되고, 몰드(110)의 내부로 공급된 용강(11)은 몰드(110)의 내부 표면을 따라 응고쉘(13)을 형성한다. 응고쉘(13)은 하부로 내려가면서 두께가 증가하여 완전 응고된 상태의 극저탄소강 슬라브(16)가 생산된다.
극저탄소강 슬라브(15)는 전체 100중량부에 대하여 0.01중량부 이하의 탄소함량을 가질 수 있다. 즉, 극저탄소강 슬라브(15)의 전체 중량을 100중량부라고 하면, 극저탄소강 슬라브(15)에 포함되는 탄소의 중량은 0.01중량부 이하일 수 있다.
연속주조장치(10)의 몰드(110)는 주기적인 상하 운동을 하기 때문에, 응고된 슬라브(16)의 표면에는 진동마크(14)와 후크(15)가 형성된다. 아르곤 가스(12)가 용강(11)과 함께 침지노즐(100)을 통해 몰드(110)의 내부로 공급되면, 응고쉘(13)이 형성되는 과정에서 아르곤 가스(12)가 후크에 포집될 수 있다.
도 8은 몰드 폭, 용강의 과열도 및 극저탄소강 슬라브의 주조속도에 따른 후크 깊이의 관계를 도시한 그래프이다. 후크의 깊이는 연속주조장치에서의 몰드 폭, 용강의 과열도, 및 극저탄소강 슬라브의 주조속도로부터 산출할 수 있다.
몰드 폭은 연속주조장치(10)에서의 몰드(110)의 폭(D)을 실측하여 얻을 수 있다. 용강의 과열도는 몰드에 공급되는 용강의 온도와 이론적인 응고온도 사이의 차이를 의미한다. 몰드에 공급되는 용강의 온도는 침지노즐(100)을 통해 몰드(110)로 공급되는 용강(11)의 온도를 실측하여 얻을 수 있고, 용강의 이론적인 응고온도는 미리 실측된 응고온도를 사용하거나 응고쉘(13)이 형성되는 몰드(110) 표면에서의 온도를 실측하여 얻을 수 있다. 극저탄소강 슬라브의 주조속도는 연속주조장치(10)에서 완전 응고되어 최종 생산되는 극저탄소강 슬라브(16)의 몰드(110) 내에서의 하강속도를 실측하여 얻을 수 있다.
도 8을 참조하면, 후크 깊이는 몰드 폭, 용강의 과열도 및 극저탄소강 슬라브의 주조속도와 관계가 있음을 관찰할 수 있다. 이들 사이의 관계를 회귀분석을 통해 회귀식으로 표현하면 하기 도 8에 나타난 관계식과 같을 수 있다.
도 9는 황의 농도에 따른 후크 깊이의 관계를 도시한 그래프, 도 10는 인의 농도에 따른 후크 깊이의 관계를 도시한 그래프, 도 11은 몰드 폭, 용강의 과열도, 극저탄소강 슬라브의 주조속도, 황의 농도 및 인의 농도에 따른 후크 깊이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 9 및 도 10를 참조하면, 강중 성분 중에서 황(S)의 농도 및 인(P)의 농도는 후크의 깊이와 관계가 있음을 관찰할 수 있다. 이들 사이의 관계를 회귀분석을 통해 회귀식으로 표현하면 하기 도 9 및 도 10에 나타난 관계식과 같을 수 있다.
몰드 폭, 용강의 과열도 및 극저탄소강 슬라브의 주조속도는 상술한 것처럼 얻을 수 있고, 황의 농도와 인의 농도는 침지노즐(100)을 통해 몰드(110)로 공급되는 용강(11)에서의 황의 농도와 인의 농도를 실측하여 얻을 수 있다.
도 11을 참조하여, 후크 깊이와 몰드 폭, 용강의 과열도, 극저탄소강 슬라브,
용강 중 황(S)과 인(P)의 함량, 및 주조속도의 관계를 회귀분석을 통해 회귀식으로 표현하면 도 11에 나타난 관계식과 같을 수 있다.
도 11에 나타난 관계식은 아래 관계식 1로 대표될 수 있다.
[관계식 1]
Y = A0ln(A1×A4/(A2×A3×A5)) + B
여기서, A1은 몰드 폭(mm), A2는 과열도(K), A3는 주조속도(m/분), A4는 황(S)의 농도(wt%), A5는 인(P)의 농도(wt%), Y는 후크(hook)의 깊이(mm), A0는 계수 B는 상수를 나타내고, 이때, 0.51 ≤ A0 ≤ 0.94, -0.21 ≤ B ≤ 0.11의 범위를 갖을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 극저탄소강 슬라브의 표면 품질 제어 방법은 연속 주소시 몰드에 투입되는 용강의 인(P)의 함량, 황(S)의 함량, 과열도, 및 상기 몰드 폭과 상기 슬라브의 주조속도을 측정하는 단계(S10), 이로부터 후크의 깊이를 산출하는 단계(S20), 및 후크의 깊이에 따라 스카핑하는 단계(S30)를 포함한다.
극저탄소강 슬라브에 형성되어 있는 후크의 깊이를 산출한 후에는, 후크 깊이에 따라 극저탄소강 슬라브의 표면을 스카핑한다.
상술한 것처럼, 핀홀 결함이 집중 분포되는 슬라브 표면에서의 거리는 후크의 깊이와 거의 일치하는 것을 관찰할 수 있다. 따라서, 산출된 후크의 깊이 이상으로 극저탄소강 슬라브의 표면을 스카핑, 즉 용삭 함으로써 핀홀 결함의 대부분을 제거할 수 있다. 산출된 후크의 깊이와 동일한 두께만큼 극저탄소강 슬라브의 표면을 스카핑한다면, 핀홀 결함의 대부분을 제거하면서도 과다 스카핑으로 인한 극저탄소강 슬라브의 손실을 방지할 수 있을 것이다.
도 7은 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 극저탄소강 슬라브의 표면 품질 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 연속 주소시 몰드에 투입되는 용강의 인(P)의 함량, 황(S)의 함량, 과열도, 및 상기 몰드 폭과 상기 슬라브의 주조속도을 측정하는 단계(S100), 이로부터 후크의 깊이를 산출하는 단계(S200), 산출된 후크 깊이와 기설정된 후크 깊이를 비교(S300)하여 산출된 상기 후크의 깊이가 기설정된 후크의 깊이 초과인 경우, 용강의 과열도 또는 주조속도를 변경(S400)하여 재산출되는 후크의 깊이를 제어하는 단계, 또는 산출된 상기 후크의 깊이가 기설정된 후크의 깊이 이하인 경우, 산출된 후크 기핑에 따라 스카핑 하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.
즉, 산출된 후크의 깊이와 기설정된 후크 깊이를 비교하여 산출된 후크의 깊이가 기설정된 후크 깊이보다 큰 경우, 용강의 인(P)의 함량, 황(S)의 함량, 과열도, 몰드 폭, 및 주조속도 중 용강의 온도를 변화시켜 과열도를 변화시키거나, 슬라브의 주조되는 속도인 주조속도를 변경함으로써, 후크의 깊이를 제어하는 것이다. 이때, 용강의 인(P)의 함량, 황(S)의 함량은 강마다 요구되는 함량이 정해져 있기 때문에 이를 변경시키는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 몰드의 폭 또한 교체가 쉽지 않아 이를 변경하는 것보다 상대적으로 제어가 용이한 용강의 과열도 또는 슬라브 주조속도를 변경함으로써, 후크의 깊이를 제어할 수 있다.
이렇게 용강의 과열도 또는 슬라브 주조속도를 제어하여, 이후 용강이 응고시 발생되는 후크의 깊이를 제어하고, 후크의 깊이가 제어됨에 따라, 슬라브의 표면에 형성되는 핀홀의 개수를 줄일 수 있게 된다. 슬라브 표면에 형성되는 핀홀의 개수가 감소됨으로써, 극저탄소강의 슬라브의 표면 품질은 향상될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
M: 탕면
SF: 고상 파우더층
LF: 액상 파우더층
10: 연속주조장치
11: 용강
12: 아르곤 가스
13: 응고쉘
14: 진동마크
15: 후크
16: 슬라브
100: 침지노즐
110: 몰드

Claims (7)

  1. 극저탄소강 슬라브 제조를 위한 연속 주소시 몰드에 투입되는 용강의 인(P)의 함량, 황(S)의 함량, 과열도, 및 상기 몰드 폭과 상기 슬라브의 주조속도를 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 몰드 폭, 상기 용강의 과열도, 황(S)의 농도, 인(P)의 농도 및 상기 슬라브의 주조속도로부터, 상기 용강이 상기 슬라브로 응고시 형성되는 후크(hook)의 깊이를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후크의 깊이를 산출하는 단계는,
    하기 식 1로부터 상기 후크의 깊이를 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법.
    (식 1)
    Y = A0ln(A1×A4/(A2×A3×A5)) + B
    (여기서, A1: 몰드 폭, A2: 과열도, A3: 주조속도, A4: 황(S)의 농도, A5: 인(P)의 농도, Y: 후크(hook)의 깊이, A0: 계수 B: 상수이다)
  3. 제2항에 있어서,
    상기 A0, 및 B는 아래의 식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법.
    (식 2)
    0.51 ≤ A0 ≤ 0.94,
    -0.21 ≤ B ≤ 0.11
    (여기서, A1: 몰드 폭(mm), A2: 과열도(K), A3: 주조속도(m/분), A4: 황(S)의 농도(wt%), A5: 인(P)의 농도(wt%), Y: 후크(hook)의 깊이(mm), A0: 계수 B: 상수이다)
  4. 제2항에 있어서,
    상기 후크의 깊이를 산출하는 단계 이후에,
    산출된 상기 후크의 깊이가 기설정된 후크의 깊이 초과인 경우, 상기 주조속도를 변경하여 재산출되는 후크의 깊이를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 후크의 깊이를 산출하는 단계 이후에,
    산출된 상기 후크의 깊이가 기설정된 후크의 깊이 초과인 경우, 상기 용강의
    과열도를 변경하여 재산출되는 후크의 깊이를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 후크의 깊이를 산출하는 단계 이후에,
    제조된 상기 슬라브의 표면을 산출된 상기 후크의 깊이에 따라 스카핑(scarfing)하는 단계를 더 포함하는 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 극저탄소강 슬라브는 전체 100중량부에 대하여 0.01중량부 이하의 탄소함량을 가지는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 슬라브의 표면 품질제어방법.
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