KR101110251B1 - A stabilized supply of molten steel in twin roll strip casting process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 혼입에 의한 주편 결함 및 탕면 불안정에 의한 주편 결함을 최소화 시킬 목적으로 발명된 침지노즐을 적용하여 양질의 박판을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a high quality thin plate by applying the immersion nozzle invented for the purpose of minimizing the defect of the slab due to gas mixing and the defect of the slab due to instability of the water surface.
용강을 침지노즐을 매개로하여 한쌍의 서로 반대 방향으로 회전하는 롤에 공급하여 박판을 연속주조하는 방법에 있어서, 침지노즐은 상부노즐과 하부노즐의 2-피스 형으로 구성되며 토출구 윗부분에 안정된 용강 공급을 목적으로 용강이 흐를수 있는 통로가 확보된 배풀을 설치하고 배풀 하부에는 롤 섬프내로 고온의 용강을 공급함을 목적으로 토출구를 가공하는 연속주조 장치용 침지노즐에 있어서, 가스 혼입 및 탕면 불안정에 의한 품질 저하를 방지할 목적으로 하부노즐 내 배풀 위 빈 공간을 용강으로 완전히 채우는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 연속박판주조법에서 안정된 용강 공급 방법을 제공한다.In the method of continuous casting of thin plates by supplying molten steel to a pair of rolls rotating in opposite directions through the immersion nozzle, the immersion nozzle is composed of a two-piece type of upper nozzle and lower nozzle and is stable in the upper part of the discharge port. In the immersion nozzle for continuous casting device for processing the discharge port for the purpose of supplying the molten steel which has a passage through which molten steel can be flowed for the purpose of supply, and the high temperature molten steel in the roll sump, The present invention provides a stable molten steel supply method in a twin-roll continuous sheet casting method, characterized in that the empty space on the bottom of the lower nozzle is completely filled with molten steel for the purpose of preventing quality degradation.
쌍롤식 연속박판주조, 토출구, 침지노즐, 배풀Double roll type continuous sheet casting, discharge port, immersion nozzle, double pool
Description
도 1은 쌍롤식 연속박판주조 장치의 개략도,1 is a schematic diagram of a twin roll continuous sheet casting device,
도 2는 침지노즐의 개략도,2 is a schematic view of an immersion nozzle;
도 3은 배풀토출 면적과 2차 메니스커스 레벨 사이의 관계도.3 is a relational diagram between the pulverulent discharge area and the secondary meniscus level.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
1 : 쌍롤(twin roll) 2 : 턴디쉬(tundish)1: twin roll 2: tundish
3 : 침지노즐(상부노즐+하부노즐) 3: Immersion nozzle (upper nozzle + lower nozzle)
3-1 : 상부노즐 3-2 : 하부노즐3-1: Upper nozzle 3-2: Lower nozzle
4 : 롤 섬프내 용강 5 : 주편4: molten steel in roll sump 5: cast
6 : 에지댐 8 : 응고셀 6: edge dam 8: solidification cell
10 : 메니스커스실드 11 : 분위기 가스 공급 노즐10
12 : 위어(weir) 14 : 침지노즐 토출구 15 : 배풀(baffle) 16 : 상부커버(cover) 12: weir 14: immersion nozzle discharge port 15: baffle 16: top cover
HH : 배풀 위 빈 공간의 높이HH: height of empty space above the belly
본 발명은 가스 혼입에 의한 주편 결함 및 탕면 불안정에 의한 주편 결함을 최소화 시킬 목적으로 발명된 침지노즐을 적용하여 양질의 박판을 제조하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing a high quality sheet by applying the immersion nozzle invented for the purpose of minimizing the defects of the slab due to gas mixing and the defect of the slab due to the instability of the water surface.
쌍롤(1)식 연속박판주조 공정의 개략도는 도 1에 나타내었다. 턴디쉬(2)에 부착된 침지 노즐의 상부노즐(3-1)과 하부노즐(3-2)의 토출구를 통해 쌍롤(1) 사이로 공급된 용강(4)은 쌍롤(1)과 에지댐(6)에 의해 둘러싸인 용강풀을 형성하게 되고 쌍롤(1)과 접촉한 용강은 롤의 중심 방향으로 열량을 빼앗기면서 롤(1) 표면에서 응고셀(8)을 형성하게 되고 형성된 주편(5)은 서로 반대 방향으로 회전하는 쌍롤에 의해 롤닢을 빠져나오게 된다. 용강 윗면에는 대기와의 접촉에 의해 용강(4)이 산화되는 것을 방지하기 위해 외부 공기를 차단해주는 메니스커스실드(10) 장치를 설치하고 이 장치에 설치된 가스 공급 노즐(11)을 통해 용강 표면으로 불활성 가스를 공급해줌으로써 탕면 윗부분이 불활성 분위기로 유지되도록 한다. 또한 침지노즐(3)에서 토출된 용강(4)의 운동량은 상당히 커서 탕면 요동을 야기시킬수 있기 때문에 용강(4) 유동 제어를 목적으로 메니스커스쉴드(10)에 고정된 위어(12)가 설치되어 있다. 주조 중 탕면위의 분위기를 최대한 불활성 분위기로 유지하려고 하겠지만 100% 실링(sealing)을 확보하기란 어려우며 부분적으로 산화물이 탕면에서 생성될 소지가 있다. 위어(12)는 이렇게 생성된 산화물이 성장하는 응고셀(8)로 도달하지 못하도록 하는 일종의 장애물(barrier) 역할도 감당한다.A schematic diagram of a twin roll (1) type continuous sheet casting process is shown in FIG. 1. The
상부노즐을 통해 용강을 하부노즐로 공급하는 방식에 대한 개략도를 도 2에 나타내었다. 상부노즐에서 공급되는 용강은 자체 운동량이 상당히 크기 때문에 하부노즐 내부에 설치된 배풀(15) 등과 같은 용강 공급 제어 장치가 없으면 하부노즐내에서 용강의 난류성 및 요동성이 심화되어 토출구(14)를 통한 균일한 용강 공급을 기대할 수 없다. 이뿐만 아니라 배풀 위의 용강 높이(이하 h라 함)가 충분치 못하여 주조 중 상부커버를 관통하여 하부노즐에 삽입된 상부노즐의 하단부가 용강에 충분히 침적되지 못하면 하부노즐내에 존재하는 가스가 용강 중에 혼입되어, 용강이 섬프로 공급될 때 혼입된 가스가 따라 들어가 최종적으로 성장하는 응고셀로 혼입될 확률이 높아지게 된다. 이와 같은 현상이 발생할 경우 주편 내부에는 가스 혼입에 의한 주편 결함 및 크랙등이 발생하게 된다. 뿐마 아니라 하부노즐 배풀 위 공간이 용강으로 완전히 채워지지 않으면 롤 섬프내 탕면 레벨 제어능이 떨어지게 되며 주편 품질에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.A schematic diagram of a method of supplying molten steel to the lower nozzle through the upper nozzle is shown in FIG. 2. Since the molten steel supplied from the upper nozzle has a large amount of self-momentum, if there is no molten steel supply control device such as the
기존 특허(GB 2305144 A)의 경우 노즐 내부에 용강 유동 제어를 목적으로 배풀과 유사한 장치를 설치하는 방법을 제시하고 있으나, 배풀 위에 존재하는 가스의 혼입 제어 및 배풀 위 빈 공간의 용강에 의한 완전 채워짐에 관해서는 그 대책을 제시하고 있지 못하다.The existing patent (GB 2305144 A) proposes a method of installing a device similar to a pulps for the purpose of controlling molten steel flow inside the nozzle, but it is completely filled by the molten steel in the empty space above the pulps and controlling the mixing of gas present in the As for it, it does not suggest the countermeasure.
본 발명은 쌍롤식 박판제조 장치로서, 용강이 상부노즐을 통해 하부노즐로 공급될 때 상부노즐이 용강에 충분히 침지되지 못하면 용강의 난류성이 심화되게 되어 용강중으로 가스가 혼입되어 최종적으로 성정하는 응고셀로 혼입됨으로써 주편 크랙과 같은 가스에 의한 주편 결함을 야기시키게 되는 문제점을 해결하기 위하 여 이렇게 가스 혼입에 의한 주편 결함을 최소화하고, 하부노즐의 배풀 위 빈 공간을 상부노즐로부터 공급되는 용강으로 완전히 채우는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is a twin-roll thin plate manufacturing apparatus, when the molten steel is supplied to the lower nozzle through the upper nozzle, if the upper nozzle is not sufficiently immersed in the molten steel, the turbulence of the molten steel is deepened, the gas is mixed into the molten steel and finally solidified cell In order to solve the problem of causing slag defects caused by gas such as slag cracks, the defects caused by gas mixing are minimized, and the empty space on the lower nozzle's belly is completely filled with molten steel supplied from the upper nozzle. For that purpose.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 용강을 침지노즐을 매개로하여 한쌍의 서로 반대 방향으로 회전하는 롤에 공급하여 박판을 연속주조하는 방법에 있어서, 침지노즐은 상부노즐과 하부노즐의 2-피스 형으로 구성되며 토출구 윗부분에 안정된 용강 공급을 목적으로 용강이 흐를수 있는 통로가 확보된 배풀을 설치하고 배풀 하부에는 롤 섬프내로 고온의 용강을 공급함을 목적으로 토출구를 가공하는 연속주조 장치용 침지노즐에 있어서, 가스 혼입 및 탕면 불안정에 의한 품질 저하를 방지할 목적으로 하부노즐 내 배풀 위 빈 공간을 용강으로 완전히 채우는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 연속박판주조법에서 안정된 용강 공급 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a method of continuously casting a thin plate by supplying molten steel to a pair of rolls rotating in opposite directions through an immersion nozzle, the immersion nozzle is a two-piece of the upper nozzle and the lower nozzle -It is composed of a piece type and is installed in the upper part of the discharge port for the purpose of supplying stable molten steel.It is equipped with the passage where the flow of molten steel can be secured. In the immersion nozzle, there is provided a stable molten steel supply method in the twin roll continuous sheet casting method, characterized in that the empty space on the belly of the lower nozzle is completely filled with molten steel for the purpose of preventing the quality deterioration due to gas mixing and water instability.
또한, 본 발명은 상기 하부노즐의 상기 배풀 토출구 총 면적(Ab)을 하기와 같은 범위 내로 유지하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 연속박판주조법에서 안정된 용강 공급 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a stable molten steel supply method in the twin-roll continuous sheet casting method characterized in that to maintain the total area (A b ) of the bottom discharge nozzle outlet of the lower nozzle in the following range.
0.44 ≤ Ab/Af ≤ 1.26.0.44 ≦ A b / A f ≦ 1.26.
또한, 본 발명은 상기 하부노즐의 상기 배풀 위 빈 공간의 높이(HH)를 하기와 같은 범위 내로 유지하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 연속박판주조법에서 안정된 용강 공급 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a stable molten steel supply method in the twin roll continuous sheet casting method characterized in that to maintain the height (HH) of the empty space above the belly of the lower nozzle in the following range.
20 mm ≤ HH ≤ 150 mm.20 mm ≤ HH ≤ 150 mm.
이하, 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 자세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings and embodiments will be described in detail the configuration and operation of the present invention.
본 발명에서 제안하는 침지노즐에 대한 개략도를 도 2에 나타내었다. HH는 배풀 위 빈 공간의 높이를 나타낸다. 침지노즐은 상부노즐과 하부노즐의 2-피스(piece) 형으로 구성되며 상부노즐의 상부는 턴디쉬에 연결되며 하부는 하부노즐의 상부커버(16)를 관통하여 배풀(15) 위 일정 위치에 위치하게 된다. 하부노즐 내부는 상부커버에 의해 내부가 완전 밀폐되게 되며 토출구(14) 윗부분에 안정된 용강 공급을 목적으로 배풀을 설치한다. 배풀 하부에는 턴디쉬로부터 유입된 용강을 롤 섬프로 공급하기 위해 토출구(14)를 가공한다. 배풀 토출구 총 면적은 배풀 위 빈 공간이 용강에 의해 완전히 채워질 수 있도록 조절한다.A schematic diagram of the immersion nozzle proposed in the present invention is shown in FIG. 2. HH represents the height of the empty space above the belly. The immersion nozzle consists of a two-piece type of upper nozzle and lower nozzle, the upper part of the upper nozzle is connected to the tundish, and the lower part passes through the
배풀 위 빈 공간을 완전히 채우기 위해서는 배풀 총 토출구 면적이 매우 중요하며, 배풀 토출구 형상은 슬릿형, 원형 혹은 두가지 이상의 형상이 섞여 있는 등 어떤 형상이어도 무관한다. 배풀 토출구 총 면적과 배풀 위의 용강 높이(h) 사이에는 하기와 같은 관계식이 성립하며 관련 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 Af 는 기준배풀 총 토출면적이고, hO는 그 때의 배풀 위 용강의 기준높이이다. 참고로, 하기에 언급될 실시예의 결과도 도 3에 함께 나타내었다.In order to completely fill the empty space above the blast pool, the total discharge area of the blast pool is very important, and the shape of the blast pool discharge hole may be any shape such as a slit type, a circular shape, or a mixture of two or more shapes. The following relation holds between the total area of the blast pool discharge port and the molten steel height h on the blast pool, and the related results are shown in FIG. 3. In Fig. 3, A f is the reference discharge total discharge area, and h O is the reference height of the molten steel on the double discharge at that time. For reference, the results of the examples to be described below are also shown in FIG. 3.
h ∝ 1/Ab 2 h ∝ 1 / A b 2
h = 배풀 위의 용강 높이h = height of molten steel above the belly
Ab = 배풀 총 토출 면적A b = total discharge area
hO = 기준 높이 (= 31.655 mm)h O = reference height (= 31.655 mm)
Af = 기준 배풀 총 토출 면적 (=6.916 ×103㎟)A f = reference double discharge area (= 6.916 × 10 3 ㎡)
도 3의 결과를 보면 배풀 총 토출 면적이 감소할수록 배풀 위의 용강 높이(h)가 지수 함수적으로 증가함을 알 수 있다(Af 와 hO는 고정된 기준 값이기 때문임). HH를 작게 할수록 배풀 위 빈 공간이 용강으로 채워질 확률은 높아지지만 너무 작게 되면 도 2의 Zone-A에서 용강이 응고하여 스컬이 발생할 수 있으며 이는 주조 초기 롤 섬프로의 용강 공급에 심각한 문제를 초래 할 수 있다. 한편, HH 값을 크게 할수록 하부노즐 지지방법은 더 수월해지고, 초기 과도한 용강 공급에 의한 충격량을 어느 정도 해소할 수 있는 공간을 확보하게 되는 장점이 있어, 내화물 선정 및 내화물 가격 저렴화 관점에서 장점이 있다. 따라서 HH 값을 어떤 적정 범위내로 유지하는 것이 필요하게 된다. 3, it can be seen that as the total discharge area of the pulverum decreases, the molten steel height h on the pulverum increases exponentially (because A f and h O are fixed reference values). The smaller the HH, the higher the probability that the empty space above the blast pool will be filled with molten steel. However, if the HH is too small, scalding may occur due to solidification of the molten steel in Zone-A of FIG. Can be. On the other hand, as the HH value is increased, the lower nozzle supporting method becomes easier, and there is an advantage of securing a space capable of resolving the impact amount caused by the excessive excessive molten steel supply, which is advantageous in terms of refractory selection and refractory price reduction. . Therefore, it is necessary to keep the HH value within a certain range.
[실시예][Example]
쌍롤식 연속박판주조장치를 이용하여, 본 발명예로 박판을 제조하였다. The thin plate was manufactured by the example of this invention using the twin-roll continuous thin plate casting apparatus.
- 실시 공통 조건-Common conditions for implementation
. 대상 강종 : 스테인레스강(STS304), 주조 속도 : 45m/min . Target steel grade: stainless steel (STS304), casting speed: 45m / min
. 박판 사이즈 : 두께 3.5mm × 폭 1300mm, . Sheet Size: Thickness 3.5mm × Width 1300mm,
. 롤 직경 : 1250mm, 롤 폭 : 1300mm, . Roll Diameter: 1250mm, Roll Width: 1300mm,
- 실시조건 I : HH = 15 mm 로서 주조 초기 "Zone-A"에서 심각한 스컬 발생으로 초기 용강 공급이 불충분함 -Condition I: HH = 15 mm, the initial supply of molten steel is insufficient due to severe sculling in "Zone-A" at the beginning of casting.
- 실시조건 II : HH = 75 mm 로서 주조 초기 용강 공급 전혀 문제 없었으며, Ab/Af = 0.65 조건에서 배풀 위 빈 공간이 용강으로 완전히 채워짐.Condition II: HH = 75 mm, no problem of initial casting of the molten steel, and the empty space above the blast pool was completely filled with molten steel at Ab / Af = 0.65.
- 실시조건 III : HH = 200 mm 이고 Ab/Af = 0.39 조건에서는 주조 초기 용강 공급이 부족하여 주조에 심각한 문제 초래함. -Condition III: HH = 200 mm and A b / A f = 0.39, which causes a serious problem in casting due to the lack of initial molten steel supply.
본 발명에 의하면 하부노즐 내에 설치된 배풀 토출구 총 면적을 조절함으로써 2차 메니스커스 레벨을 제어할 수 있으며, HH가 너무 작을 경우, 즉 Ab/Af가 커지는 경우에는 Zone-A에서 스컬 발생 위험성이 높아지고, 너무 클 경우에는 Ab/Af 가 너무 작아지는 관계로 주조 초기 용강 공급에 문제를 초래할 수 있다. 따라서 적절한 범위내의 HH 값을 유지함으로써 이와 같은 문제점을 해소하고 배풀 위 빈 공간을 용강으로 완전히 채울수 있다.According to the present invention, it is possible to control the secondary meniscus level by adjusting the total area of the blast pool discharge port installed in the lower nozzle, and there is a risk of skull generation in Zone-A when the HH is too small, that is, when A b / A f is large. If the value is too high and A b / A f is too small, problems may occur in the initial molten steel supply. Therefore, by maintaining the HH value within the appropriate range, it is possible to solve this problem and to completely fill the empty space above the blast pool with molten steel.
본 발명에 따르면, 상부노즐과 하부노즐로 구성된 2-피스(piece) 구조의 침지노즐에서 하부노즐 내에 설치된 배풀의 총 토출 면적을 조절함으로써 2차 메니스커스 레벨을 제어할 수 있으며, 배풀 위 빈 공간의 높이(HH)를 적절하게 유지함으로써 배풀 위 빈 공간을 용강으로 완전히 채울수 있으며, 가스 혼입 억제 및 탕면 레벨 안정화를 통해 양질의 박주편을 얻을 수 있게 된다.According to the present invention, the secondary meniscus level can be controlled by adjusting the total discharge area of the fold pool installed in the lower nozzle in the two-piece immersion nozzle composed of the upper nozzle and the lower nozzle. By maintaining the height of the space (HH) properly, the empty space above the fold pool can be completely filled with molten steel, and high quality thin slabs can be obtained by suppressing gas mixing and stabilizing the level of the water surface.
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