KR100305291B1 - How to cast steel strip - Google Patents
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Abstract
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
스틸 스트립의 주조방법Casting method of steel strip
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
[기술배경][Technology Background]
본 발명은 스틸 스트립의 주조방법에 관한 것으로서, 특히 트윈 롤 주조장치에서 스테인레스 스틸 스트립을 연속적으로 주조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for casting a steel strip, and more particularly, to a method for continuously casting a stainless steel strip in a twin roll casting device.
금속 스트립을 트윈 롤 주조장치에서 연속적으로 주조하여 제조하는 것은 공지된 방법이다. 용융된 금속은 냉각되는 한 쌍의 역회전 수평 주조 롤 내에 유입되므로 금속 셸(shell)들은 이동 롤 표면상에서 고형화되고 상기 표면사이의 닙(nip)에서 함께 이동된다. 따라서, 상기 롤들사이의 닙으로부터 하방으로 운반되는 고형화된 스트립 생성물을 생산하게 된다. 여기에서, 용어 “nip”은 롤이 서로 가장 가깝게 위치하는 일반적인 영역을 의미한다. 용융된 금속은 레이들로부터 소형 용기내로 부어진 후, 용융금속을 롤 사이의 닙내로 향하게 하기 위해 닙 상부에 배치한 금속운반노즐을 통해 흐르게 되므로, 롤의 주조 표면상에 지지되어 있는 용융 금속 주조욕을 상기 닙의 바로 상부에 형성한다. 이러한 금속욕은 상기 롤의 단부와 슬라이딩 결합된 댐 또는 측판 사이에 제한되어 형성될 수도 있다.It is a known method to manufacture metal strips continuously by casting in a twin roll casting machine. The molten metal is introduced into a pair of reverse rotating horizontal casting rolls that are cooled so that the metal shells solidify on the moving roll surface and move together in the nip between the surfaces. Thus, a solidified strip product is transported downward from the nip between the rolls. Here, the term "nip" refers to the general area where the rolls are located closest to each other. Molten metal is poured from a ladle into a small container and then flows through a metal carrier nozzle placed on top of the nip to direct molten metal into the nip between the rolls, thus casting molten metal supported on the casting surface of the roll. A bath is formed just above the nip. This metal bath may be formed restricted between the end of the roll and the dam or side plate slidingly coupled.
트윈 롤 주조방법은 냉각시 급속하게 고형화되는 비철금속 예를들면 알루미늄에 효과적으로 적용되어 왔다. 호주 특허 제631728호에는 0.5mm 내지 5mm의 철 스트립의 연속주조를 가능케 하는 방법 및 장치가 개시되어 있으며 이러한 타입의 장치는 양호한 질의 가벼운 스틸 스트립을 일관되게 생산할 수 있는 단계까지 발전되어 왔다. 그런데, 스틸에 금이 가고 표면 함몰부(통상, “악어 스킨”이라고 알려진 표면 결함)가 반복적으로 생성되는 경향으로 인해서 오우스테나이트 스테인레스 스틸 스트립을 주조하는 데에는 특정 문제들이 제기 되고 있다. 여러 실험을 거친 결과, 결함이 없는 양호한 표면 재질의 오우스테나이트 스테인레스 스틸 스트립을 일관되게 주조할 수 있도록 하는 요소들을 결정하였다.Twin roll casting has been effectively applied to nonferrous metals, such as aluminum, which rapidly solidify upon cooling. Australian patent 631728 discloses a method and apparatus for enabling continuous casting of iron strips of 0.5 mm to 5 mm and this type of device has been developed to the point where it is possible to consistently produce light steel strips of good quality. However, due to the tendency of the steel to crack and the surface depressions (usually known as “crocodile skins”) to be repeatedly produced, particular problems have been raised in casting the austenitic stainless steel strips. Several experiments have determined the factors that enable consistent casting of austenitic stainless steel strips of good surface quality without defects.
다음에는 주조 표면의 평활도 측정에 대해 설명한다. 본 발명의 개념을 한정해주는 특정 방법으로서 산술평균 거칠기로 알려진 표준측정법을 이용하여 실험하였으며 상기 거칠기는 통상 Ra로 표시한다. 상기 값은 측정길이 1m내에서의 프로파일(profile)의 중심선으로부터의 거칠기 프로파일의 모든 절대거리의 산술평균값으로 정의되어 있다. 상기 프로파일의 중심선은 거칠기가 측정되는 기준선이며, 상기 선의 어느 한쪽에 위치한 상기 프로파일의 부분과 상기 선 사이에 한정된 영역의 합들이 서로 같은 값이 되도록 절단된 거칠기-폭의 제한부내에서의 프로파일의 일반적인 방향에 평행한 선이다. 상기 산술평균거칠기는 다음과 같이 정의될 수도 있다.Next, the measurement of the smoothness of the casting surface will be described. As a specific method of limiting the concept of the present invention, experiments were carried out using a standard measurement method known as arithmetic mean roughness, and the roughness is generally expressed as Ra. The value is defined as the arithmetic mean value of all absolute distances of the roughness profile from the centerline of the profile within 1 m of the measurement length. The centerline of the profile is a reference line from which roughness is measured, and the profile of the profile in the roughness-width limit cut so that the sum of the portion of the profile located on either side of the line and the region defined between the lines is equal to each other. It is a line parallel to the direction. The arithmetic mean roughness may be defined as follows.
[본 발명의 개시]DISCLOSURE OF THE INVENTION
본 발명에 따르면, 금속을 주조욕으로부터 이동주조 표면상으로 고형화시키기 위해 용융금속 주조욕을 이등주조표면과 접촉하여 형성하는 금속 스트립 연속주조방법에 있어서, 상기 금속은 1.60 이하의 (Cr/Ni)eq비율로 크롬 및 니켈을 함유하는 오우스테나이트 스테인레스 스틸이고, 상기 주조표면은 2.5 미크론 이상의 산술평균거칠기(Ra)를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 연속주조방법이 제공되어 있다. 특히, 주조표면의 산술평균거칠기(Ra)는 2. 5 내지 15 미크론일 수도 있다. 표면의 규칙적인 융기부를 가공함으로써 상기 조직표면을 형성하여도 된다. 바람직하게, 니켈 대 크롬의 비율은 1.55 이하이다.According to the present invention, a metal strip continuous casting method for forming a molten metal casting bath in contact with an isotropic casting surface to solidify a metal from a casting bath onto a moving casting surface, wherein the metal has a (Cr / Ni) of 1.60 or less. An austenitic stainless steel containing chromium and nickel in an eq ratio is provided, and the casting surface has arithmetic mean roughness Ra of 2.5 microns or more. In particular, the arithmetic mean roughness Ra of the cast surface may be 2.5 to 15 microns. The tissue surface may be formed by processing a regular raised portion of the surface. Preferably, the ratio of nickel to chromium is 1.55 or less.
특히, 본 발명은 롤의 주조표면상에 지지되어 있는 용융금속 주조욕을 닙의 바로 위에 형성하기 위해서, 용융금속은 상기 닙의 상부에 배치한 금속운반노즐을 경유하여 한 쌍의 주조롤러사이의 닙내로 유입되는 동시에, 고형화된 금속 스트립을 상기 닙으로부터 하방으로 운반하기 위해 상기 주조롤을 회전시키는 금속 스트립 연속주조방법에 있어서, 상기 금속은 크롬 및 니켈을 1.60 이하의 Cr/Ni 비율로 포함하는 오우스테나이트 스테인레스 스틸이며 상기 롤의 주조표면은 2.5미크론보다 큰 산술평균거칠기(Ra)를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 연속주조방법을 제공한다.In particular, in order to form a molten metal casting bath supported on the casting surface of the roll directly on top of the nip, the molten metal is formed between a pair of casting rollers via a metal conveying nozzle disposed on top of the nip. A metal strip continuous casting method for rotating a casting roll to convey a solidified metal strip downward from the nip while flowing into a nip, wherein the metal includes chromium and nickel in a Cr / Ni ratio of 1.60 or less. Austenitic stainless steel and the casting surface of the roll has an arithmetic mean roughness Ra of greater than 2.5 microns.
상기 롤의 주조표면은 10 내지 60미크론 범위의 조직깊이 및 100 미크론 내지 200 미크론 범위의 홈 피치를 가진 규칙적인 원주형 홈 조직을 가질 수도 있다.The cast surface of the roll may have regular columnar groove structures with a tissue depth in the range of 10 to 60 microns and a groove pitch in the range of 100 to 200 microns.
또 다른 실시예에서, 상기 롤은 규칙적으로 이간되어 있는 돌출부의 조직으로 되어 있을 수도 있으며, 100 내지 200 미크론 범위로 이간되어 있는 피치 및 10 내지 20 미크론 범위의 깊이를 가진 피라미드 또는 원추형 형태일 수도 있다.In another embodiment, the rolls may be in the form of regularly spaced protrusions, and may be pyramidal or conical with a pitch spaced in the range 100 to 200 microns and a depth in the range 10 to 20 microns. .
상기 스틸의 탄소, 크롬, 니켈 함량은 다음 범위인 것이 바람직하다.Carbon, chromium, nickel content of the steel is preferably in the following ranges.
탄소 - 0.04 내지 0.06 % 중량비Carbon-from 0.04 to 0.06% by weight
크롬 - 17.5 내지 19.5 % 중량비Chromium-17.5 to 19.5% by weight
니켈 - 8.0 내지 10.0 % 중량비Nickel-8.0 to 10.0% by weight
[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]
제1도는 본 발명에 따라 작동되는 트윈-롤 연속 스트립 주조장치의 평면도.1 is a plan view of a twin-roll continuous strip casting machine operated according to the invention.
제2도는 제1도에 도시한 스트립 주조장치의 측면도.2 is a side view of the strip casting apparatus shown in FIG.
제3도는 제1도의 3-3 라인을 따라 절결한 수직 단면도.3 is a vertical section cut along the line 3-3 of FIG.
제4도는 제1도의 4-4 라인을 따라 절결한 수직 단면도.4 is a vertical section cut along the lines 4-4 of FIG.
제5도는 제1도의 5-5 라인을 따라 절결한 수직 단면도.5 is a vertical section cut along the 5-5 line of FIG.
제6도는 일련의 시험 주조에 사용된 주조 표면의 조직표면을 도시한 도면.6 shows the tissue surface of the casting surface used in a series of trial castings.
제7도 내지 제9도는 여러 혼합물의 스틸을 이용한 시험 주조의 결과를 도시한 도면.7 to 9 show the results of trial casting with various mixtures of steels.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]Detailed Description of the Preferred Embodiments
도시한 주조장치는 공장 바닥(12)에 직립 설치된 주 머신 프레임(11)을 포함한다. 상기 프레임(11)은 조립 스테이션(14)과 주조 스테이션(15)사이에서 수평으로 이동가능한 주조 롤 캐리지(13)를 지지하고 있다. 상기 캐리지(13)는 주조 작동시 용융금속이 턴디시(18) 및 운반노즐(19)을 거쳐 레이들(17)로부터 공급되는 한 쌍의 평행한 캐스팅 롤(16)을 운반한다. 셸들이 이동 롤 표면상에서 고형화되고 상기 표면사이의 닙에서 함께 이동됨으로써, 롤 출구에서 고형 스트립 생성물(20)이 생산될 수 있도록 주조 롤(16)을 물로 냉각시킨다. 이러한 생성물은 표준 코일러(21)에 공급되며 이어서 제2코일러(22)로 운반될 수도 있다. 리셉터클(23)은 주조 스테이션에 인접한 머신 프레임 상이 장착되어 있으며 용융된 금속은 턴디시 상의 오우버플로우 배출구(24)를 거쳐 상기 리셉터클내로 방향전환되어 유입될 수 있으며, 생성물 형성에 심각한 이상이 있거나 또는 주조 과정에 이상이 발생했을 때에 턴디시의 일측의 비상 플러그(25)의 철수에 의해 상기 리셉터클내로 전환될 수 있다.The illustrated casting apparatus comprises a main machine frame 11 which is installed upright on the factory floor 12. The frame 11 supports a casting roll carriage 13 which is horizontally movable between the assembly station 14 and the casting station 15. The carriage 13 carries a pair of parallel casting rolls 16 in which molten metal is fed from the ladle 17 via the tundish 18 and the conveying nozzle 19 during the casting operation. The shells solidify on the moving roll surface and move together in the nip between the surfaces, thereby cooling the casting roll 16 with water so that the solid strip product 20 can be produced at the roll exit. This product may be supplied to a standard coiler 21 and then conveyed to a second coiler 22. The receptacle 23 is mounted on the machine frame adjacent to the casting station and molten metal can be diverted into the receptacle through the overflow outlet 24 on the tundish, with serious abnormalities in product formation, or When abnormality occurs in the casting process, it can be switched into the receptacle by withdrawing the emergency plug 25 on one side of the tundish.
롤 캐리지(13)는 주 머신 프레임(11)의 일부에 연장되어 있는 레일(33)상의 바퀴(32)에 의해 장착된 캐리지 프레임(31)으로 구성되어 있으므로 상기 롤 캐리지(13)는 레일(33)을 따라서 전체가 이동하도록 장착되어 있다. 캐리지 프레임(31)은 상기 롤(16)이 회전가능하게 장착되어 있는 한 쌍의 롤 크레이들(34)을 운반한다.The roll carriage 13 is composed of a carriage frame 31 mounted by wheels 32 on a rail 33 extending to a part of the main machine frame 11, so that the roll carriage 13 is a rail 33. It is mounted so that the whole moves along. The carriage frame 31 carries a pair of roll cradles 34 on which the roll 16 is rotatably mounted.
상기 롤 크레이들(34)은 보조 슬라이드 부재(35, 36)의 결합에 의해서 캐리지 프레임(31)상에 장착되어 있으므로, 상기 크레이들을 유압 실린더 유압(37, 38)의 작용하에서 상기 캐리지상에서 이동시켜서 상기 닙을 주조 롤(16)사이에서 조정시킬 수 있다. 캐리지는 더블작동 유압피스톤 및 실린더 유닛(39)의 작동에 의해 레일(33)을 따라서 전체적으로 이동될 수 있으며 상기 실린더 유닛은 롤 캐리지를 조립 스테이션(14)과 주조 스테이션(15)사이에서 이동시키도록 작동하기 위해 상기를 캐리지상의 구동 브래킷(40)과 주 머신 프레임 사이에 연결되어 있다.Since the roll cradle 34 is mounted on the carriage frame 31 by engagement of the auxiliary slide members 35 and 36, the cradle is moved on the carriage under the action of the hydraulic cylinder hydraulic pressures 37 and 38. The nip can be adjusted between the casting rolls 16. The carriage can be moved along the rail 33 as a whole by the operation of the double acting hydraulic piston and the cylinder unit 39 which moves the roll carriage between the assembly station 14 and the casting station 15. It is connected between the drive bracket 40 on the carriage and the main machine frame for operation.
주조 롤(16)은 캐리지 프레임(31)상에 장착되어 있는 전달부 및 전기모터로부터 구동축(41)을 통해 역회전된다. 상기 롤(16)은 로타리 글랜드(43)를 통해 급수 호스(42)에 연결되어 있는 롤 구동축(41)에서 급수 덕트로부터 롤 단부를 통해 냉각수를 공급하는 냉각로가 형성되어 있는 구리 원주벽을 구비하고 있다. 1300mm 폭의 스트립 생성물을 생산하기 위해서, 상기 롤은 통상 약 500mm 직경 및 1300mm 이하의 길이를 가진 롤로 되어 있다.The casting roll 16 is reversely rotated through the drive shaft 41 from the electric motor and the transmission part mounted on the carriage frame 31. The roll 16 has a copper circumferential wall formed with a cooling path for supplying cooling water from the water supply duct through the roll end in the roll drive shaft 41 connected to the water supply hose 42 through the rotary gland 43. Equipped. In order to produce a strip product of 1300 mm width, the rolls typically consist of a roll having a diameter of about 500 mm and a length of 1300 mm or less.
레이들(17)은 종래의 구조를 가지며, 오버헤드 크레인상의 요우크(45)를 거쳐 지지되어 있으므로 고온 금속 수용부로부터 제 위치로 이동될 수 있다. 상기 레이들에는 서보 실린더에 의해 작동가능한 스토퍼 로드(46)가 고정되어 있으므로 용융금속으로 하여금 출구 노즐(47) 및 내화 보호판(48)을 통해 레이들로부터 턴디시(18)내로 흐를 수 있도록 한다.The ladle 17 has a conventional structure and is supported via the yoke 45 on the overhead crane so that it can be moved in place from the hot metal receiving portion. A stopper rod 46 actuated by the servo cylinder is fixed to the ladle to allow molten metal to flow from the ladle into the tundish 18 through the outlet nozzle 47 and the fire protection shroud 48.
턴디시(18)도 또한 종래의 구조대로 되어 있으며 산화마그네슘(MgO)등의 내화재로 만들어진 폭이 넓은 용기로 형성되어 있다. 상기 턴디시의 한 쪽 측면은 레이들로부터 용융금속을 수용하는 부분이며 상기 한 쪽 측면에는 상기 오우버플로우 배출구(24) 및 비상 플러그(25)가 구비되어 있다.The tundish 18 also has a conventional structure and is formed of a wide container made of a refractory material such as magnesium oxide (MgO). One side of the tundish is a portion for receiving molten metal from the ladle and the one side is provided with the overflow outlet 24 and the emergency plug 25.
턴디시의 다른 쪽 측면에는 가로로 이간된 일련의 금속출구(52)가 구비되어 있다. 턴디시의 하부는 상기 턴디시를 롤 캐리지 프레임(31)상에 장착시키는 마운틴 브래킷(53)을 구비하고 있으며, 상기 하부에는 턴디시를 정확하게 위치시키기 위해 캐리지 프레임상에 인덱스 페그(54)를 수용하도록 구멍들이 형성되어 있다.The other side of the tundish is provided with a series of horizontally spaced metal exits 52. The lower part of the tundish is provided with a mountain bracket 53 for mounting the tundish on the roll carriage frame 31, and the lower part receives the index pegs 54 on the carriage frame to accurately position the tundish. The holes are formed so that
운반 노즐(19)은 알루미나 흑연등의 내화성 재료로 이루어진 가늘고 긴 형상으로 되어 있다. 그 하부는 내부 방향 및 하부방향으로 수렴하도록 점차 가늘어진다. 또한, 상기 노즐은 마운팅 브래킷(60)을 구비하고 있으므로 롤 캐리지 프레임상에 지지되게 되며 그 하부에는 마운팅 브래킷상에 위치한 하방 돌출 사이드 플랜지(55)가 형성되어 있다.The conveying nozzle 19 has an elongated shape made of a refractory material such as alumina graphite. Its lower part is tapered gradually to converge inwardly and downwardly. In addition, since the nozzle has a mounting bracket 60, the nozzle is supported on the roll carriage frame, and a lower protruding side flange 55 located on the mounting bracket is formed at the bottom thereof.
상기 노즐(19)은 수평으로 이간되어 있으며 일반적으로 수직으로 연장되어 있는 일련의 흐름 경로를 구비함으로써 금속으로 하여금 롤의 전체 폭에 걸쳐서 적절한 저속으로 배출되도록 함과 동시에 용융금속으로 하여금 초기 고형화가 발생되는 롤 표면상에 직접 충돌되지 않고 롤 사이의 닙내로 운반되도록 할 수도 있다. 달리, 상기 노즐은 저속 커튼의 용융 금속을 롤 사이의 닙내로 직접 운반하기 위하여 단일 개의 연속 슬롯 출구를 가질 수도 있으며 또는 용융금속욕에 잠겨지게 될 수도 있다.The nozzle 19 has a series of flow paths that are horizontally spaced and generally vertically extending to allow the metal to be discharged at an appropriate low speed over the entire width of the roll, while causing the molten metal to undergo initial solidification. It may also be carried into the nip between the rolls without directly impinging on the roll surface. Alternatively, the nozzle may have a single continuous slot outlet or may be immersed in the molten metal bath to transport the molten metal of the low speed curtain directly into the nip between the rolls.
상기 주조욕은 롤 캐리지가 주조 스테이션에 있을 때에 롤의 스텝 단부(57)에 맞대어 지지되어 있는 한 쌍의 밀폐측판(56)에 의해 롤의 단부에서 한정 되어 있다 상기 밀폐측판(56)은 내화성이 강한, 예를들면 붕소 질화물로 형성되어 있으며 롤의 스텝 단부(57)의 곡률과 매칭되기 위하여 부채꼴 형상의 사이드 에지(81)를 구비하고 있다. 상기 측판은 한 쌍의 유압 실린더 유닛(83)의 작동에 의해 주조 스테이션에서 이동가능한 판홀더 (82)에 장착될 수 있으므로 주조 동작시 주조 롤 상에 형성된 용융금속욕에 대한 단부 밀폐를 형성하기 위해서 주조 롤의 스텝 단부와 결합될 수 있다.The casting bath is defined at the end of the roll by a pair of sealing side plates 56 which are supported against the step ends 57 of the rolls when the roll carriage is at the casting station. The sealing side plates 56 are fire resistant It is formed of strong, for example boron nitride, and has a fan-shaped side edge 81 to match the curvature of the step end 57 of the roll. The side plate can be mounted to a plate holder 82 movable in a casting station by the operation of a pair of hydraulic cylinder units 83 so as to form an end seal for the molten metal bath formed on the casting roll during the casting operation. It may be combined with the step end of the casting roll.
주조 동작시, 레이들 스토퍼 로드(46)는 용융금속이 금속운반노즐을 통해 레이들로부터 턴디시로 유입되어 주조 롤로 흐르도록 작동한다. 스트립 생성물(20)의 클린 헤드 단부는 에이프런 테이블(96)의 작동에 의해 코일러(21)의 죠오로 가이드된다. 에이프런 테이블(96)은 주 프레임상의 피봇 마운팅(97)에 매달려 있으며 클린 헤드 단부가 형성될 후에 유압 실린더 유닛(98)의 작동에 의해 코일러 쪽으로 회전될 수 있다. 테이블(96)은 피스톤 및 실린더 유닛(101)에 의해 작동되는 상부 스트립 가이드 플랩(99)에 반대하여 작동될 수도 있으며 한 쌍의 수직 사이드 롤러(102)사이에 스트립 생성물(20)이 한정될 수도 있다. 헤드 단부가 코일러의 죠오에 가이드된 후에 상기 코일러는 스트립 생성물(20)을 감도록 회전하며, 에이프런 테이블은 코일러(21)상으로 직접 취해진 생성물이 없는 머신 프레임으로부터 걸려 있기만 한 비동작 위치로 다시 회전되도록 될 수 있다. 상기 결과물인 스트립 생성물(20)을 연속하여 코일러(22)로 운반함으로써 주조장치밖으로 운반될 최종 코일을 생산할 수도 있다.In the casting operation, the ladle stopper rod 46 operates to allow molten metal to flow from the ladle into the tundish through the metal conveying nozzle and flow into the casting roll. The clean head end of the strip product 20 is guided to the jaws of the coiler 21 by actuation of the apron table 96. The apron table 96 is suspended from the pivot mounting 97 on the main frame and can be rotated toward the coiler by actuation of the hydraulic cylinder unit 98 after the clean head end is formed. The table 96 may be operated against the upper strip guide flap 99 operated by the piston and cylinder unit 101 and the strip product 20 may be defined between the pair of vertical side rollers 102. have. After the head end is guided to the jaw of the coiler, the coiler rotates to wind the strip product 20, and the apron table is in an inactive position that only hangs from the machine-free product frame taken directly onto the coiler 21. It can be rotated again. The resulting strip product 20 may be continuously conveyed to the coiler 22 to produce a final coil to be conveyed out of the casting apparatus.
상기 장치의 작동에 있어서, 급속한 초기 냉각속도를 통해서 분정(分晶) 작용을 최소화하기 위한 조직 표면을 가진 롤을 사용함과 아울러 스틸의 화학적 성질을 미세하게 조정함으로써 우수한 오우스테나이트 스테인레스 스틸 스트립을 일관되게 제조하는 것이 가능함을 알 수 있다.In the operation of the device, a good initial austenite stainless steel strip is achieved by using a roll with a textured surface to minimize fractional action through rapid initial cooling rates and by finely adjusting the chemical properties of the steel. It can be seen that it is possible to manufacture.
오우스테나이트 스테인레스 스틸 스트립 주조방법에서, 고형화 모드는 스트립 표면 재질을 결정하는 데에 중요한 작용을 할 수 있다. 통상, Cr/Ni 비율이 약 1.60이하인 때에 발생하는 초기 오우스테나이트 고형화 모드는 분정을 증가시켜 깨짐 경향의 증가를 야기하기 때문에 바람직하지 못하다. 이전에는 분정도를 감소시켜 깨짐을 최소화하며 깨짐 전파가 쉽지 않은 곡선 경로를 형성하기 위해서는 1. 7 내지 1. 9 범위의 Cr/Ni 비율을 보장하는 것이 필요하다고 생각되어 왔었다. 그러나, 실험결과, 이러한 성분의 스틸을 가지고 행한 연속 스트립 주조에서는 “악어 스킨” 함몰부가 있는 스트립을 주조할 가능성이 너무 높은 한편, 깨짐을 야기할 정도로 상기 함몰부의 정도가 높을 수도 있다. 1. 55이하의 Cr/Ni 비율을 가진 스틸은 대부분 분정되기 쉬우므로 깨짐 정도도 증가될 수 있다. 만약, 평활한 기판상에서 고형화가 이루어지면, 초기 열전달 속도는 저속이고 고형화 구조는 조잡하여서 분정 및 깨짐을 유발한다. 그러나, 이러한 분정 및 깨짐 경향은 초기 열전달 속도를 높게 함으로써 극복될 수 있으며 예를 들면 기판 표면의 용기부 가공등과 같은 조직기판 이용에 의해 용이하게 달성될 수 있다.In the austenitic stainless steel strip casting process, the solidification mode can play an important role in determining the strip surface material. Usually, the initial austenite solidification mode, which occurs when the Cr / Ni ratio is about 1.60 or less, is undesirable because it increases the fraction and causes an increase in the tendency to break. Previously, it was considered necessary to ensure a Cr / Ni ratio in the range of 1. 7 to 1. 9 to reduce the fraction to minimize cracking and to form a curved path where crack propagation is not easy. However, experiments have shown that in continuous strip casting with steel of this component, the likelihood of casting a strip with “crocodile skin” depressions is too high, while the extent of the depressions may be high enough to cause cracking. 1. Steels with Cr / Ni ratios of less than 55 are most likely to be cracked, so the degree of cracking may increase. If solidification is performed on a smooth substrate, the initial heat transfer rate is low and the solidification structure is coarse, causing crushing and cracking. However, this tendency to crack and break can be overcome by increasing the initial heat transfer rate and can be easily achieved by using a tissue substrate, such as processing a container portion of the substrate surface, for example.
트윈 롤러 주조장치의 주조 표면에서의 조건을 근사하게 시뮬레이트하는 속도로 40m × 40m 냉각 블럭이 용융 스틸의 가열장치 내에 투입되는 금속 고형화 테스트 장치 내에서 초기 실험을 수행하였다. 스틸은 용융 가열장치 통과시 상기 냉각 블럭상에서 고형화되므로 상기 블럭의 표면에서 고형화 스틸층을 형성한다. 상기 층은 그 영역 전반에 걸친 포인트에서 두께가 측정될 수 있으므로 고형화 속도 변화를 상세히 기록할 수 있으며, 따라서 여러 위치에서의 유효 열전달 속도도 기록할 수 있다. 따라서, 고형화된 스트립 전체에 걸쳐서 초기값들의 함수뿐만 아니라 전체 고형화 상수(일반적으로 K로 표시됨)도 산출하는 것이 가능하다. 또한, 스트립 표면의 마이크로 구조를 조사함으로써, 관측된 열전달 값들의 변화와 고형화 마이크로 구조의 변화를 연관시 킬 수 있다.Initial experiments were carried out in a metal solidification test apparatus in which a 40 m × 40 m cooling block was introduced into a heater of molten steel at a rate that simulates the conditions at the casting surface of a twin roller casting machine. Steel solidifies on the cooling block as it passes through the melt heater, thus forming a solidifying steel layer on the surface of the block. The layer can measure the solidification rate change in detail as the thickness can be measured at points throughout its area, thus also recording the effective heat transfer rate at various locations. Thus, it is possible to calculate not only the function of the initial values throughout the solidified strip but also the total solidification constant (typically denoted by K). In addition, by examining the microstructure of the strip surface, it is possible to correlate changes in the observed heat transfer values with changes in the solidified microstructure.
다음에는, 실험연구의 특성 및 결과를 설명한다.Next, the characteristics and results of the experimental study will be described.
[실험 조건][Experimental Conditions]
표면 특성이 서로 다른 3개의 구리기판 즉, 평활한 구리표면, 조직으로 되어 있는 구리 표면, 크롬 코팅(100㎛의 두께)의 연마된 표면상에서 실험을 행하였다. 제6도에 개략적으로 도시한 형태를 가진 융기부 및 가로 홈을 가공함으로써 상기 구리 블럭에 조직을 형성하였다. 각각의 이들 블럭에는 고형화 과정동안의 열전달 속도의 특성을 기술하기 위한 열전지가 갖추어져 있다. 실험 전반에 걸쳐서 주조 조건을 일관되게 유지하기 위해, 용융 과열 및 블럭 온도등의 변수들은 합리적인 범위내에서 일정하게 유지하였다. 용융온도는 75℃의 과열에 해당하는 대략 1525℃를 목표로 하였다. 용광로에 주입된 아르곤 가스는 주변 대기와 상기 용융물이 화학적으로 반응하는 것을 방지하는 데에 매우 효과적이었다. 바람직한 (Cr/Ni)eq비율을 얻기 위해서 먼저 Cr, Ni, C, N2를 첨가함으로써 용융물의 화학 성질을 조정하였다. Creq및 Nieq를 결정하는 데에는 다음 식을 사용하였다.Experiments were carried out on three copper substrates with different surface characteristics, that is, a smooth copper surface, a copper surface composed of tissue, and a polished surface of a chromium coating (thickness of 100 µm). Tissues were formed in the copper block by processing the ridges and transverse grooves having the shape shown schematically in FIG. Each of these blocks is equipped with thermocouples to characterize the heat transfer rate during the solidification process. In order to maintain consistent casting conditions throughout the experiment, variables such as melt superheat and block temperature were kept constant within reasonable limits. Melting temperature was aimed at about 1525 degreeC corresponding to 75 degreeC overheating. Argon gas injected into the furnace was very effective in preventing chemical reaction of the melt with the surrounding atmosphere. The chemical properties of the melt were adjusted by first adding Cr, Ni, C, N2 to obtain the desired (Cr / Ni) eq ratio. The following equation was used to determine Cr eq and Ni eq .
1) Creq= Cr + 1.37Mo + 1.50Si + 2.0Nb + 3.0Ti1) Cr eq = Cr + 1.37Mo + 1.50Si + 2.0Nb + 3.0Ti
2) Nieq= Ni + 0.31Mn + 22.0 C + l4.2N + Cu2) Ni eq = Ni + 0.31Mn + 22.0 C + l4.2N + Cu
시험조건을 다음의 표 1에 요약하였으며, 전체 실험 프로그램은 1.55 내지 1.74 사이에서 변화하는 (Cr/Ni)eq비율을 가진 대략 45개의 테스트로 이루어져 있다. 또한, 표 2에 여러 테스트의 현저한 특성들을 요약하였다.The test conditions are summarized in Table 1 below, and the overall experimental program consists of approximately 45 tests with (Cr / Ni) eq ratios varying between 1.55 and 1.74. In addition, Table 2 summarizes the salient characteristics of the various tests.
[표 1]TABLE 1
[표 2]TABLE 2
[결론][conclusion]
[스트립의 표면 재질의 대한 (Cr/Ni)eq비율의 영향][Influence of (Cr / Ni) eq Ratio on Strip Surface Material]
샘플을 시각적으로 검사함에 있어서, 조직기판으로 얻은 스트립의 표면재질에 대해서 (Cr/Ni)eq비율이 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며 평활한 기판에서는 뚜렷한 효과를 보이지 않았다. (Cr/Ni)eq비율을 변화시킨 샘플주조에 있어서는 (Cr/Ni)eq비율을 감소시킴으로써 “악어 스킨”타입의 조직으로부터 평활한 조직으로 점차 개선되었다. 제9도에 도시한 바와 같이 “악어 스킨”의 심한 정도에 대한 (Cr/Ni )eq비율의 효과를 살펴보면 (Cr/Ni)eq비율을 1.60 이하로 유지시킴으로써 스트립 표면 재질의 실질적인 개선을 얻을 수 있음을 알 수 있다.In the visual inspection of the sample, the (Cr / Ni) eq ratio was shown to have a direct effect on the surface material of the strip obtained from the tissue substrate and did not show a clear effect on the smooth substrate. For sample castings with varying (Cr / Ni) eq ratios, the (Cr / Ni) eq ratio was gradually improved from "crocodile skin" type tissue to smooth tissue. As shown in FIG. 9, the effect of the (Cr / Ni) eq ratio on the severity of the "crocodile skin" can be seen by maintaining the (Cr / Ni) eq ratio below 1.60 to achieve a substantial improvement in the strip surface material. It can be seen that.
[고형화동안의 열전달에 대한 (Cr/Ni)eq비율의 효과][Effect of (Cr / Ni) eq Ratio on Heat Transfer During Solidification]
i) 조직 기판i) tissue substrate
스트립 표면으로부터 기판까지의 열전달 속도는 기판온도를 측정하여 결정하였다. 제7도는 조직기판에서의 열 플럭스(flux)에 대한 용융물 (Cr/Ni)eq비율의 영향을 도시한 도면이다. 곡선의 특성에서 나타난 바와 같이, 열 플럭스는 초기에 피크에 도달한 후 급속히 감소하며 시간이 증가함에 따라 일정값에 접근한다. 고형화의 초기 단계에서 열전달 속도(약 30 Mw/m2)가 높은 것은 밀접한 접촉에 기인한 것일 수 있다.The heat transfer rate from the strip surface to the substrate was determined by measuring the substrate temperature. 7 shows the effect of the melt (Cr / Ni) eq ratio on the heat flux on the tissue substrate. As shown by the characteristics of the curve, the heat flux initially decreases rapidly after reaching the peak and approaches a constant value as time increases. High heat transfer rates (about 30 Mw / m 2 ) in the initial stage of solidification may be due to intimate contact.
상기 프로그램에서 나타난 바와 같이, 조직 기판상에서 가장 양호한 표면조직을 생성하는 것으로 판명이 된 (Cr/Ni)eq비율은 1.60 이하인 것으로 결론지을 수 있다.As shown in the program, it can be concluded that the (Cr / Ni) eq ratio found to produce the best surface texture on the tissue substrate is less than 1.60.
ii) 평활한 기판ii) smooth substrate
제8도는 평활한 기판에서의 열전달에 대한 (Cr/Ni)eq비율의 영향을 도시한 도면이다. 고형화 과정 전반에 걸쳐서 열 플럭스는 비교적 일정한 값임을 알 수 있으며, 특히, 피크 플럭스의 크기는 상기 조직 기판에서 측정한 값보다 훨씬 낮은 값임을 알 수 있다(제7도 참고). 이러한 결과는 표면이 거친 고형화 구조와도 일치한다. 서로 다른 (Cr/Ni)eq비율에서 열 플럭스의 변화가 있기는 하였으나 상기 변화는 그다지 뚜렷하지 않았으며 열 플럭스는 시간이 증가함에 따라 (Cr/Ni)eq에 무관하게 서로 근사한 값에 근접한다.8 shows the influence of the (Cr / Ni) eq ratio on the heat transfer on a smooth substrate. It can be seen that the heat flux is a relatively constant value throughout the solidification process, and in particular, the magnitude of the peak flux is much lower than the value measured on the tissue substrate (see FIG. 7). This result is also consistent with the roughened solid structure. Although there was a change in the heat flux at different (Cr / Ni) eq ratios, the change was not so pronounced and the heat flux approached a value close to each other regardless of (Cr / Ni) eq as time increased.
평활한 기판에 있어서, 열전달이 (Cr/Ni)eq비율과 거의 무관하다는 결론은 상기 관찰에서 스트립 표면 조직이 (Cr/Ni )eq에 의해 영향을 받지 않았던 사실과도 일치한다.For smooth substrates, the conclusion that heat transfer is almost independent of the (Cr / Ni) eq ratio is consistent with the fact that the strip surface texture was not affected by (Cr / Ni) eq in this observation.
1.7 내지 1.9의 (Cr/Ni)eq비율에 대한 통상 작동 윈도우는 스트립 표면 조직면에서는 적절하지 않음이 실험 프로그램에서 보여졌으며 1.60 이하의 (Cr/Ni)eq비율 사용은 더욱 양호한 표면재질을 생성한다.It has been shown in the experimental program that the normal operating window for the (Cr / Ni) eq ratio of 1.7 to 1.9 is inadequate in terms of strip surface texture, and the use of (Cr / Ni) eq ratios of less than 1.60 produces better surface materials. .
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