KR20030054769A - 주편 내의 공기 흡입이 감소되는 연속주조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조 조업에 관한 것으로서, 그 목적은 용강이 재산화에 의해 발생된 개재물을 최소화 할 뿐만 아니라, 개재물이 집적되어 침지노즐의 막힘이 발생하는 현상을 최소화하고 주편의 기포성 결함을 최소화하는데 있다.

본 발명에 따른 연속주조방법은 턴디쉬(3) 하부에 장착된 침지노즐(44)을 통해 용강(2)을 주형에 주입하여 연속주조할 때, 상기 턴디쉬 하부에서부터 상기 침지노즐 상부 외측을 밀폐시킨 후, 밀폐된 상자(11) 공간의 뽑아내어 침지노즐 주변의 압력을 -1000 ~ -1300mm H₂O의 범위로 유지하여 연속주조하므로써, 주편 내의 공기 흡입을 감소시킨다. 이러한 연속주조를 행하면 턴디쉬(tundish)로부터 용강이 노즐을 통하여 주형으로 주입될 때 바깥으로부터 용강으로 혼입되어 들어오는 공기를 억제하여 주편(slab)의 청정성을 높일 수 있다.

Description

주편 내의 공기 흡입이 감소되는 연속주조방법{A continuously casting method for low air inclusions in slab}

본 발명은 연속주조 조업에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 턴디쉬(tundish)로부터 용강이 노즐을 통하여 주형으로 주입될 때 바깥으로부터 용강으로 혼입되어 들어오는 공기를 억제하여 주편(slab)의 청정성을 높이는 연속주조방법에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조공정은 도1a에 도시된 바와 같이, 레들(1)의 용강(2)을 턴디쉬(3)를 거쳐 노즐(4)을 통해 주형(5)으로 주입하여 주편(6)을 제조하는 공정이다. 이러한 연속주조공정에서 사용되는 노즐(4)은 도1b에 도시된 바와 같이, 상부노즐(upper nozzle)(41)과 슬라이딩 게이트(42), 하부노즐(43) 및 침지노즐(submerged entry nozzle)(44)을 포함하여 구성되어 있다.

용강량을 조절하는 슬라이딩 게이트(42)는 두 조각 혹은 세 조각의 판이 결합되어 있다. 세 조각의 판으로 구성된 슬라이딩 게이트의 경우 상부판(upper plate)(42a)과 하부판(lower plate)(42b)은 고정된 구조이고 중간판(42c)이 구동 실린더(42d)에 의하여 움직이면 용강이 나오는 입구의 면적이 변화되면서 용강의 공급량이 조절된다. 하부판 밑 바닥에는 침지노즐(44)로 직접 결합하거나 중간에 하부노즐(43)을 부착한 후에 침지노즐(44)로 결합하여 사용하고 있다. 상기 슬라이딩 게이트(42)는 여러 조각의 내화물이 서로 기계적으로 결합된 상태이다. 때문에 판과 판 사이로 공기가 침투할 수 있는 가능성이 상존하다. 또한, 턴디쉬 바닥부터 침지노즐사이에 결합된 슬라이딩 게이트 판 사이의 틈 뿐만 아니라 노즐과 판 사이의 연결부위에도 틈이 발생하여 공기가 흡입될 수 있다. 특히, 슬라이딩 게이트 하부판과 하부노즐이나 침지노즐 사이는 용강이 좁은 면적에서 넓은 면적으로 나오는 지역으로 압력 차이가 발생하여 가장 높은 부압(negative pressure)이 형성되는 지역이다. 따라서, 이 부위가 가장 공기가 용이하게 빨려 들어간다. 공기가 빨려 들어가면 용강이 산화되어 개재물이 생성되기 때문에 용강의 품질이 악화되는 것은명확하다. 또한, 상기 개재물은 침지노즐 내벽에 부착하여 노즐 내경을 점차 축소시켜 용강의 공급이 불가능한 상태에 도달하기도 한다.

이와 같은 공기가 빨려 들어가는 현상을 억제하기 위한 여러 가지 방법이 공지되어 있다. 그 중 한 가지는 하부판과 침지노즐을 일체형으로 제작하는 것이다.그러나, 이 방법은 하부판이 턴디쉬에 고정된 슬라이드 게이트 지지판에 의해 지탱되고 있으므로 턴디쉬에 용강이 들어 있는 상태에서 침지노즐을 교환할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 이 방법은 침지노즐 교환 장치가 달려있는 연주기에서는 사용할 수 없는 방법이다.

다른 한가지는 침지노즐 상부와 접촉하는 하부판 아래에 원형 흠을 파고 Ar이나 질소 등의 불활성 원소를 주입하는 것이다. 이 방법은 공기 침투를 억제하는 데는 효과가 있을 것으로 보인다. 그러나, 주입된 불활성 가스가 용강 중으로 들어갈 수 있으며, 그 들어가는 양이 얼마인지를 모른다는 근원적인 문제점이 있다. Ar이 용강중으로 많이 들어가면 응고층에 Ar 기포가 포착되어 결함으로 잔류될 가능성이 많다. 또한 질소의 경우 용강중에 용존되는 경향이 있다. 강중에 따라서는 질소가 많이 함유되면 강의 기계적 강도가 크게 변화하여 규격을 맞출 수 없거나 AlN 등의 석출물 생성을 조장하여 주편 표면에 균열이 발생할 가능성도 많다. 따라서, 이 방법 역시 주편 품질을 개선하기에는 미흡하다고 볼 수 있다.

본 발명은 연속주조 조업시 턴디쉬 바닥에서 침지노즐 상부까지 밀폐시킨 후그 밀폐된 공간을 적절한 진공 상태로 유지하여 아르곤 가스를 취입하지 않고도 용강이 재산화에 의해 발생된 개재물을 최소화 할 뿐만 아니라, 개재물이 집적되어 침지노즐의 막힘이 발생하는 현상을 최소화하고 주편의 기포성 결함을 최소화하는데 그 목적이 있다.

도1a는 일반적인 연속주조기의 개략구성도이다.

도1b는 도1a의 노즐에 대한 상세도이다.

도2는 본 발명에 부합되는 연속주조기의 일부 구성도이다.

도3은 본 발명을 적용했을 때 턴디쉬 하부 주변의 위치별 압력 변화에 대한 프로파일이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3 ..... 턴디쉬4 ..... 노즐10 .... 연속주조기

11 .... 밀폐상자12 .... 진공펌프42 .... 슬라이딩 게이트

44 ..... 침지노즐

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속주조방법은 턴디쉬 하부에 장착된 침지노즐을 통해 용강을 주형에 주입하여 연속주조하는 방법에 있어서,

상기 턴디쉬 하부에서부터 상기 침지노즐 상부 외측을 밀폐시킨 후, 밀폐된 공간의 뽑아내어 침지노즐 주변의 압력을 용강의 압력과 같거나 작게 유지하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도면을 통하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 연속주조방법을 구현하기 위한 연속주조기의 일부 구성도이다. 본 발명의 연속주조기(10)는 도2에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(3)의 직하부에 노즐(4)를 둘러싼 밀폐상자(11)가 장착되며, 밀폐상자(11)의 일측으로 진공펌프(12)가 마련되어 있다. 상기 밀폐상자(11)는 내화물 재질로 된 상자가 바람직하다. 밀폐상자(11)는 슬라이딩 게이트(4)를 포함하여 침지노즐(44)의 상단부에서 턴디쉬 바닥면 까지를 둘러싸도록 설치하며, 턴디쉬와 접촉하는 주위는 밀폐용 가스켓 등을 사용한다. 또한, 침지노즐과 접촉하는 부위는 세라믹 울과 같은 단열재로 가능한 공기와 접촉이 적도록 한다.

본 발명에 따른 연속주조방법은 상기와 같은 연속주조기(10)에서 진공펌프를 작동시켜 밀폐상자 내부의 압력이 노즐 내의 용강 압력과 같거나 약간 작게 항상일정압력이 유지되도록 한다. 밀폐상자는 가능한 공기가 흡입되지 않도록 기밀을 유지 일부 노즐과의 접촉하는 부위는 완벽하게 밀폐할 필요는 없다. 밀폐상자 내의 압력을 노즐 내의 용강압력보다 약간 낮도록 일정하게 유지만 하면 된다. 만일 밀폐상자 내의 압력이 용강의 압력보다 높으면 공기가 용강으로 혼입되며, 밀폐상자의 압력이 반대로 용강의 압력보다 너무 낮으면 노즐 내의 용강이 공기 틈으로 흘러 나오게 된다. 따라서, 밀폐상자의 압력은 용강의 압력보다 항상 약간 낮도록 유지될 필요가 있다. 바람직하게는 밀폐상자 내의 압력은 -1000~ -1300mmH₂O가 되도록 유지시키는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

도2와 같은 밀폐상자가 설치된 연속주조기에서 턴디쉬의 노즐을 따라 각 위치별 압력을 측정하고, 그 결과를 도3에 나타내었다.

도3에 도시된 바와 같이, 턴디쉬 바닥에서부터 침지노즐의 상단까지의 압력이 크게 낮아짐을 알 수 있었다.

[실시예 2]

2개의 스트랜드(strand)를 가진 연속주조기의 한 쪽 주형 위인 턴디쉬 아래에 도 2에 나타낸 바와 같은 내화물 재질로 된 밀폐상자를 슬라이딩 게이트를 포함하여 침지노즐 상단부에서 턴디쉬 바닥면 까지를 둘러싸도록 설치하고, 침지노즐과 접촉하는 부위는 세라믹 울과 같은 단열재로 가능한 공기와 접촉이 작게 하였다. 그리고, 밀폐상자에는 진공을 유지하기 위한 진공펌프를 연결하였다. 이때, 진공도는 대략 -1200mm H₂O 부근으로 유지하였다.

그리고, 나머지 한쪽 주형의 위는 기존의 방법과 동일하게 턴디쉬 아래의 침지노즐 주변에는 밀폐상자를 설치하지 않고 품질이 엄격한 극저탄소강을 주조하여 주편상태에서 개재물 수준을 평가할 수 있는 전산소(total [O])를 분석하여 비교하였다. 이때, 용강의 조성은 중량%로, C: 0.003%, Si: 0.01%, Mn: 0.08%, P: 0.01%, S: 0.006%, Al: 0.033% 이었다.

본 발명의 경우와 종래의 경우 산소 농도 정도를 표1에 나타내었다.

구분	종래예	발명예
주편1	15ppm	12ppm
주편2	20ppm	11ppm
주편3	17ppm	14ppm
주편4	18ppm	10ppm

표1에서 보는 바와 같이, 밀폐상자를 사용하지 않은 종래예에서 극저탄소강 주편의 전산소 량은 15~ 20ppm 수준이지만, 본 발명에 의한 밀폐 상자가 설치된 다른 한쪽의 스트랜드에서 생산된 주편의 전산소량은 10~14ppm 수준을 나타내었다.

즉, 본 발명에 따른 연속주조방법을 적용하면, 주편 내의 청정도가 크게 향상됨을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 연속주조방법은 턴디쉬와 노즐 사이에 공기혼입을 막아 용강 재산화에 의해 발생된 개재물을 최소화 할 뿐만 아니라, 이로 인해 노즐내벽에 비금속 개재물이 집적되어 막힘이 발생하는 현상을 최소화 시킬수 있다. 또한, 본 발명은 침지노즐 막힘 방지를 위해 취입하는 아르곤 가스 취입을 최소화하거나 취입하지 않게 할 수 있어 연주기에서 생산되고 있는 주편에 다발하고 있는 기포성 결함을 최소화할 수 있다. 또한 주조말기 노즐막힘에 의한 주조중단을 방지할 수 있음으로써 용강 실수율도 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 턴디쉬 하부에 장착된 침지노즐을 통해 용강을 주형에 주입하여 연속주조하는 방법에 있어서,

   상기 턴디쉬 하부에서부터 상기 침지노즐 상부 외측을 밀폐시킨 후, 밀폐된 공간의 뽑아내어 침지노즐 주변의 압력을 용강의 압력과 같거나 작게 유지하는 것을 특징으로 하는 주편 내의 공기 흡입이 감소되는 연속주조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 침지노즐 주변의 압력은 -1000 ~ -1300mm H₂O의 범위로 유지하는 것을 특징으로 하는 주편 내의 공기 흡입이 감소되는 연속주조방법.