KR100326560B1 - 강재의연속주조법및연속주조·압연법 - Google Patents

Abstract

강의 연속주조에 있어서 주편내부의 액심을 주편인발궤적의 특정점 Q에서 정지시킴으로서 그 Q점보다 하류측에 공심을 형성하고, 주편인발행정의 후반에 있어서 그 공심부를 롤로 압접압연하여 중실주편으로 한다. 얻어진 중실주편은 외피측의 칠정과 내부측의 주상정으로 되는 것이다. 이와 같이 개선된 연속주조법에 대하여, 그위에 다음 공정의 열간압연을 결합시킨 강재의 일관연속주조 · 압연법도 개시한다. 이들에 의해 주조능률의 비약적 향상, 품질의 개선, 주조두께의 자재설비등을 얻을 수 있고, 연주 - 압연직결, 여러가지 강재의 니어 · 네트 · 세이프화가 가능하게 된다.

Description

강재의 연속주조법 및 연속주조·압연법

본 발명은 강재의 연속주조방법 및 연속주조와 열간압연을 결합하여 행하는 방법에 관하며, 특히 주조능률을 비약적으로 높임과 동시에 주편(鑄片)의 품질을 높일 수 있는 연속주조법을 개발하고, 또 이 연속주조법에 열간압연을 조합하여 연속주조로부터 열간압연강재등을 연속적으로 일관 생산할 수 있는 연속주조 · 압연법에 관한 것이다.

열간압연강재의 생산 비용을 발본적으로 저감시킴을 지향하여, 한편으로 연속주조공정과 열간압연공정을 직결시키는 방법이 제안되고, 또 한편으로는 원래의 강괴법에 비교하여 니어 · 네트 · 세이프 · 프로세스로 불리워진 연속주조법을 한충 더 니어 · 네트 · 세이프화 시키는 방법이 탐구되고 있다.

양자는 상반하는 것이 아니라 공통의 목적, 공통의 기술과제를 갖고, 양자의 융합은 가장 바람직한 생산 시스템으로 될것이다. 저급강판에 있어서는 이미 일부 실생산수준에 까지 와 있으나 중급강 이상이나 강판이외 (형강, 평강, 봉강, 선재등)는 난행하고 있다.

이하 직결화와 니어 · 네트 · 세이프화에 관계한 중요 기술과제의 대표적인 두가지를 서술한다. 물론 실조입상은 이것만이 문제라고 하는 것은 아니지만 적어도 선결 문제이다.

1. 상, 하공정이 거의 동등의 생산능률을 갖는 것.

종래의 연속주조법, 특히 주편을 주형의 직하로 뽑아내고 다음에 이것을 만곡시키면서 뽑아가는 만곡식 연속주조법에서는, 슬라브, 블룸 및 비렛트에 있어서도 1스트랜드당 주조능률은 후속의 압연능률의 수분의 1정도이고, 상류의 연속주조공정과 하류의 압연공정을 기계적으로 직결시키는 것만으로는 극히 비효율적이다. 혹은 많은 스트랜드의 연속주조로부터 열강판을 직송하여 압연하면 능률은 균형을 이루나 직결효과는 크게 감쇄당한다.

한편 연속주조능률 향상을 위해 주편의 대단면화(大斷面化)나 대기장화(大機長化)가 꾀하여지고 있지만 전자의 경우는 블레이크 · 다운공정이 불가결하고 직결은 당연히 불가능하며, 그위에 니어 · 네트 · 세이프로의 흐름에 역행하게 된다. 후자의 경우는 슬라브, 블룸등에서는 능률향상이 상당히 진전해 있지만, 압연능률은 연속주조능률보다 더욱 2 내지 3배 높고 직결에는 근본적으로 무리가 있다.

이상 보다 연속주조능률을 비약적으로 향상시키는 일 및 압연설비가 비교적 중소규모이어도 비용이 불리하지 않는 일, 즉 압연설비의 비용 · 퍼포먼스를 향상시키는 일이 크게 기대되고 있다.

최근 강판에 대해서는 얇은 슬라브 연속주조나 스트립 · 캐스팅으로 이문제가 해결되어가고 있지만, 다음에 서술하는 품질상의 문제에 의해 저급강판에 한정되고 있다.

2. 종래와 거의 동등수준의 품질을 갖는 것.

현재의 생산 시스템에서는 연속주조, 압연 양공정 모두 독립으로 조업되고 각각 독자로 품질관리되고 있기 때문에 목적 제품에 적합한 품질이 확실하게 확보되고 있다. 그위에 블레이크 · 다운, 강편정정(鋼片精整), 재가열등의 중간공정을 행함에 의해 표면품질, 내부품질 모두 개선이 증진되고 있다. 따라서 소단면 연속주조를 그대로 압연과 직결하면 상기 중간공정이 생략되고 당연히 품질저하를 초래한다. Al이나 Cu에 관해서 행해지고 있는 주조 · 압연일관방식을 강에 적용한 사례는 있으나 『Wire Journal International June, 1989, P. 96 』, 이 방식에서 얻어진 제품은 봉강, 선재의 오늘날의 품질수준 예를들면 표면흠결, 내부결렬, 중심편석(中心偏析)등을 아무리 해도 만족하지 않고 따라서 현실적으로는 보급하고 있지 않다.

강판에 관해서는 직결 + 니어 · 네트 · 세이프는 꽤 진보해 있으나 이하에 나타내듯이 품질상의 문제가 크다.

얇은 슬라브 연속주조 … CSP프로세스

문헌(1) " SEAISI, Jan. 1990, P . 38 " 에 나타나듯이 본 방법은 약 50mm두께의 얇은 슬라브 연속주조와 그에 직결한 약 3mm두께의 강판에의 연속압연으로부터 된다. 이 방법에서는 주형단면의 단폭방향공간이 약 50mm로 되므로 극히 좁다. 그때문에 조업상, 품질상 많은 곤란을 동반한다. 예를들면 주형에 있어서는 품질유지상 당연히 필요한 침지노즐 + 파우더 · 캐스트법이 적용되지만 이 방법에서는 침지노즐을 세트하기 위한 스페이스를 갖게한 훈넬형이라고 칭하는 침지부만 광폭의 특이한 형상의 주형을 요한다. 이 경우 얇은 응고각에 무리한 힘이 작용하여 종결렬, 횡결렬의 발생에 불리함이나 주편두께가 너무 얇고 원활한 파우더 · 캐스트가 행해지기 어렵다등의 문제가 있다.

또 상기문헌(1)에 기술되어 있듯이 응고중의 박육주편(薄肉鑄片)은 주편 표면으로부터 중심으로의 온도구배가 극히 크고, 이것은 입자의 미세화 편석의 경감에는 유리하지만 표면결렬, 내부결렬이 일어나기 쉽다고 하는 박육공통(薄肉共通)의 결점이 있다. 그위에 주조프로세스에 있어서 불가피하게 된 응고종점이 형성되기때문에 중심편석은 필연적으로 존재한다. 따라서 제품은 비교적 저급품으로 한정되어 있다.

얇은 슬라브연속주조 … ISP프로세스

문헌(2) " SEAISI . Jan . 1990 . P . 23 " 에 나타나듯이 본 방법은 50 내지 100mm 두께의 얇은 슬라브의 연속주조에 롤압하 장치를 부설하고 미응고주편 혹은 응고완료 후의 주편을 압하하여 한층 얇은 주편으로 하는 것이다. 문헌 (1)과 같은 침지노즐 + 파우더 · 캐스터법이 적용된다. 이 방법에서는 전항의 주형의 문제는 장방형 단면주형과 편평노즐의 사용에 의해 해결되고 있으나, 박육슬라브 공통의 상기 약점은 모두 존재한다. 또 미응고주편의 압하는 결렬의 문제 그위에 결렬에 따르는 특이편석의 위험성이 증가하여 품질관리가 곤란하다. 또 응고 후의 압하는 압연기의 배치를 상류 가까이에 놓은 것 뿐이므로 박육화에 대한 본질적 효과라고는 말할 수 없다.

스트립연속주조법

용강으로부터 직접 수mm 두께의 강판, 혹은 강판소재를 주조하는 방법으로 그 기구는 용강을 회전하는 단일롤 표면에 낙하시켜 급냉하고, 그 롤 표면에서 순간적으로 응고시키든가 혹은 용강을 마주 본 두개의 롤 사이에 금속을 녹여 붓고 순간적으로 응고시킴과 동시에 그 응고 양면을 쌍 롤 사이에서 압접응착시킴등에 의해 수 mm 두께 × (1000 내지 2000)mm 폭의 주편을 형성하는 것으로 생산라인은 극히 콤팩트 게다가 경량화되어 가열로나 고가의 압연설비의 대부분이 생략되는등 설비비의 삭감효과는 극히 크다. 더구나 조업비도 당연히 크게 개선된다. 그런데도 본 방법에서는 주조강판이 일시에 응고형성되기 때문에 탕주름, 슬래그교입, 열응력결렬, 탕끊어짐등 표면결함이 발생하기 쉽고, 그 위에 냉각벽면으로의 열유속의 미묘한 변동이 즉각 응고각두께나 내부응력에 작용하여 내부결함을 유발하는등 극히 해결곤란한 품질문제를 많이 지니고 있는 것, 단련비를 얻을 수 없는 것등에 의해 고품질 강판용에는 도저히 적용할 수 없을 것 같고 저급품용 혹은 스텐레스강판용으로서 개발이 진전되어 극히 일부에서 실용화되고 있음에 지나지 않는다.

중공주편압접법

일본국특개소 57-97843에 있어서 중심편석이 없는 연속주조법과 그것을 열간압연으로 직결하는 방법이 제안되고 있다. 본 방법에 있어서는 만곡해 있는 주편궤적(鑄片軌跡)을 주입면보다 높게 이끌고 게다가 주편내부의 미응고부를 남겨두고 진공의 공동을 형성하며 그 중공주편을 압연하여 중실주편(中實鑄片)이 만들어진다. 그 결과, 중심편석의 해소. 주편두께의 제어가능, 박육슬래그의 제조등의 효과가 서술되고 있지만, 품질면에서 심부주변에 넓게 분포하는 세미 · 마크로편석,다공질, V편석등의 결함은 해결되지 않는다.

생산면에서는 주조능률이 실질단면의 감소에 의해 저하하는 것이 역으로 무엇인가의 이유, 수단에 의해 향상하는 것인지 전혀 언급되어 있지 않다. 이 양면으로부터 연주(連鑄)와 압연과의 결합이나 니어 · 네트 · 세이프화의 타당성은 전혀 불명하다.

이상과 같이 얇은 슬라브 연속주조법에 대표되는 연속주조와 압연의 직결이나 니어 · 네트 · 세이프법은 많은 문제가 있다. 그러나 그것들을 해결하고 박판뿐만 아니라 후육강판(厚肉鋼板) 그위에 대경 내지 소경의 봉강, 평강, 형강, 선재등에 적용할 수 있다면 그 효과는 극히 크다. 그를 위해서는 연속주조에 있어서 주편단면(鑄片斷面)이나 기장(機長)을 대형화하는 일 없이 주조능률을 비약적으로 향상시키는 일, 중심부, 내부, 혹은 표면에 있어서의 주조결함을 해소하는 일, 주편단면을 가능한 한 작게, 즉 한층 니어 · 네트 · 세이프화하여 압연설비를 간소화하고 설비비용의 대성능비를 개선하는 일이 구체적과제로 되어 있다.

본 발명은 이와 같은 사정에 착목하여 행하여진 것으로 그 주목적은 통상의 만곡식 연속주조방법을 개선하므로서,

① 주조능률을 비약적으로 향상시키는 일,

② 양호한 표면품질과 균질의 내부조직을 얻고 게다가 심부결함을 해소하는 일,

③ 원하는 두께나 형상으로 된 주편을 용이하게 얻을 수 있는 일,

이라고 한 효과를 발휘할 수 있는 연속주조법을 제공하려고 하는 것이다. 또상기 설명 및 이하의 설명은 만곡식 연속주조방법의 개량을 중심으로 하여 전개하지만 이 발명의 원리를 이용하면 수평식 연속주조방법의 개량을 행할 수도 있다.

또 하나의 목적은 상기와 같이 개량된 연속주조법과 후속의 열간압연을 효율적으로 접속하고 강판, 봉강, 평강, 형강, 선재등의 열간압연 제품을 주조로부터 일관하여 생산하는 방법을 제공하는 것이다.

다음으로 상기과제를 해결할 수 있었던 본 발명의 구성을 설명한다.

(1) 우선 연속주조법의 개량으로부터 설명하면 하기와 같다.

주편의 횡단면형상이 원형일때의 응고각두께비 α = 2d / D

주편의 횡단면형상이 장방형일때의 응고각두께비 α' = 2d /A

식중, d : 주편응고각두께(m)

D : 주형횡단면형상이 원형일때의 주형횡단면의 직경(m)

A : 주형횡단면형상이 장방형일때의 주형횡단면의 단폭치수(m)

본 발명의 연속주조방법의 기본적인 구성은 주편내부의 액심을 주편인발궤 적의 특정점 Q에서 멈춤으로서 Q점보다 하류측의 주편내부에 공심을 형성하고, 그 공심부를 롤로 압접함에 의해 중실주편으로서 인발하는 것을 요점으로 하는 것이다.

특히 본 발명의 대표적인 실시태양은 주편인발궤적이 적어도 주형으로부터 토출된 직후는 만곡하듯이 인발을 행하는 강재의 만곡형 연속주조를 행하고, 주편인발궤적에 있어서의 만곡길이를 원주의 1/2이상으로서 주입면보다 높은 위치까지 주편을 인발함과 동시에 상기 주입면보다도 대기압헤드에 상당하는 정용강(靜溶鋼)혜드 높이정도로 높은 위치론 특정점 Q로 하고, Q점에 있어서 응고각두께비 α, α'을 0.25 내지 0.85로 함을 요지로 한다.

그리고 주입온도를 당해강종의 액상선온도보다

① 20 내지 60℃ 높은 범위로 함으로서 주편외피의 두께 수mm의 칠정의 내측이 실질적으로 주상정인듯한 중실주편으로 하든가, 또는

② 0 내지 15℃ 높은 범위로 하고 주형내 용장에 전자교반(電磁攪拌)을 가함으로서 주편외피의 두께 수mm의 칠정의 내측이 실질적으로 입상정으로 하는 듯한 중실주편을 얻을 수 있다.

주편의 횡단면형상에 관해서는 원형의 경우와 장방형의 경우가 있고 우선 원형의 경우에 관해서 바람직한 태양을 서술하면, 특정점 Q에 있어서의 응고각두께비 α가 0.4 내지 0.85로 되도록 하기식 (1) 내지 (4)에 따라서 설비사양 및 주조조건을 설정한다.

식중, Pn : 주조능률(kg / min)

ρ : 강재밀도(7600kg / ㎥)

Ln : 기장(주입면과 특정점 Q사이의 길이 : m)

D : 주편횡단면의 직경(m)

d : 주편응고각두께(m)

k : 응고정수 0.023 ~ 0.031(in/min^0.5)

R : 주편인발궤적에 있어서 만곡부반경(m)

V : 주편인발속도(m/min)

다음으로 주편의 횡단면이 장방형인 경우에 관해서 서술하면 설비사양 및 주조조건을 하기식 (5) 내지 (11)에 따라서 설정하는 것이 바람직하다.

여기에서 A : 주형횡단면의 단폭치수(m)

B : 주형횡단면의 장폭치수(m)

α' : 응고각두께비(주편횡단면이 장방형일때의 응고각두께비)

β : 구형비

A' : 중실주편횡단면의 단폭두께(m)

p : 압접롤에 의한 실질압하율 p = ( 2d - A') / 2d

= 0.05 ∼ 0.40

또 횡단면형상이 장방형의 주편을 이용할 경우에 있어서 고급강판을 얇은 슬라브로부터 두꺼운 슬라브에 걸쳐서 제조할 경우에 유리한 조건에 관해서 설명하면, 주형횡단면의 단폭치수 A를 0.100 내지 0.300m로 하고 압접 직전의 그 주편응고각두께 d를 0.025 내지 0.120m로 하며 다음으로 주편의 장폭전체를 단폭방향으로 압접하고 그 중실주편의 단폭두께 A' 을 0.035 내지 0.200m로 한다. 한편, 범용의 일반 강판을 제조할 경우의 유리한 조건을 서술하면, 주형횡단면의 단폭치수 A를 0.100 내지 0.140m로 하고 Q점에 있어서의 주편응고각두께 d를 0.010 내지 0.020m로 하며, 중실주편단폭두께 A' 을 0.012 내지 0.030m로 하도록 그 외피두께 d를 (12)식에 따라서 설정하고, 또 압접롤에 의한 실질압하율 p 를 0.05 내지 0.4로 한다.

R' = 주편인발궤적에 있어 만곡부 반경 (m)

빔 · 블랑크를 보다 니어 · 네트 · 세이프화 하는 방법으로서는, 주편내부의 공심을 압접에 의해 응착시키기 위한 압접방식으로서 공형압연방식, 혹은 유니버셜 · 밀에 의한 4면 동시압하방식에 의해 압접압연 함으로서 중실주편의 단면형상을 I형, H형등의 이형으로 하는 방법이 장려된다.

웅고각두께를 보다 작게하기 위한 수단으로서 기장을 짧게하는 수단으로서는, 주편인발궤적에 있어서 만곡길이를 원주의 1/2이상으로하고 주입면보다 높은 위치까지 주편을 인발하는 방법에 한정하지 않고, 주편인발궤적에 있어서 만곡길이를 원주의 1/4 이상으로서 원호의 최하점을 특정점 Q로 하고 Q점보다 더욱 높은 위치로 주편을 인발함과 동시에 주편내부의 액심최선단위치를 Q점의 근방에서 정지시키고, Q점보다 하류측의 주편내부에 불활성가스를 가압충만시켜 공심부를 형성하게 하는듯한 방법을 채용할 수도 있다. 공심부를 형성함으로서 응고각두께비는 0.05 내지 0.5로 제어하는 것이 바람직하다.

또 본 발명의 연속주조법에 이용하는 주형은 특히 한정되지 않지만 생산성을 높이기 위하여, 또 보다 얇은 응고각두께로 하는데에 특히 바람직한 것은, 수직면내에서 회전하는 수냉차륜의 외주를 따라 만들어진 장방형의 홈으로 주형 3면을 형성하고, 엔드래스 · 벨트를 그 홈의 응고진행구간을 닫듯이 밀착시키고 나머지 1면을 형성한 주형을 주편인발과 동기(同期)시켜서 구동시키도록 구성하는 방식이다.

(2) 다음으로 상기 연속주조법에 압연법을 직결시키는 발명에 관해서 설명하면 하기와 같다.

우선 가장 기본적으로는 상기 연속주조법에 의해 제조된 적열상태의 중실주편을, 1) 일단 절단하여 강편으로서, 혹은 2) 그대로 연속주편으로서, a) 균열로를 경유하여 균열한 후 혹은 b) 균열로를 경유하지 않고 직접 단스트랜드의 압연 라인에 공급하여 강판, 형강, 평강, 봉강, 선재등으로 압연하는 방법이 보여진다.

또 조압연과 마무리압연의 사이에서 압연재를 압연방향에 두줄 이상으로 절단하고 각각 별도의 혹은 동일의 마무리압연라인에 공급하여 제품압연을 행할 수도 있다.

또 이들에 있어서 특히 선재를 제조할 경우에는 그 선재코일의 단중(單重)을 3 내지 20톤으로 한다.

이하, 실시예 도면을 참조하면서 발명의 구성 및 작용, 효과를 상세하게 설명한다.

제 1 도는 본 발명에서 사용하는 연속주조 · 연속압연설비를 예시하는 개략측면도이다.

제 2 도는 본 발명의 핵심을 이루는 공심주편압하의 모식도이다.

제 3 도는 주상정 길이에 미치는 주입온도의 영향을 나타내는 예이다.

제 4 도는 공심주편의 압하에 의한 빔 · 블랭크제조의 예를 나타낸다.

제 5 도는 가스충만의 공심주편의 제조를 나타내는 예이다.

제 6 도는 로터리 캐스트법에 본 발명을 적용한 예를 나타낸다.

제 7 도는 가스충만의 공심을 형성시키는 방법을 나타낸다.

제 8 도는 본 발명에서 사용하는 연속주조와 압연의 직결을 나타내는 예이다.

본 발명에서는 통상의 만곡식 연속주조설비를 원형으로 하여 제 1 도에 나타나는 전체구조의 설비가 사용된다. 제 2 도는 제 1 도 의 요부확대설명도이다. 레이들(Ladle) (1)로 부터 턴디쉬(Tundish) (2)를 거쳐 주형 (3)으로 공급된 용강 Me는 주형 (3)에서 냉각되어 응고각을 형성하면서 주편 (6)으로 되고, 핀치 · 롤 (10), 가이드 · 롤 (9)에 의해 인발된다. 이 때 주편 (6)의 인발궤적의 전반을 반경 R의 원호상에서, 그위에 주편인발궤적에 있어서의 그 원호부분의 길이를 원주의 1/2 이상으로 설정하고, 용강 Me의 주입면(즉 주형내에 있어서 용강의 탕면레벨) L보다도 높은 위치에 주편 (6)을 인발함과 동시에 제 2 도의 확대설명도에 나타나듯이 L보다도 약 1.4m(대기압헤드에 상당하는 정용강헤드) 높은 위치(본 발명에 있어서 특정점) Q를 넘어서 끌어 올린다. 그렇게 하면 주편 (6)내의 위치 Q까지는 액심 Lq가 존재하고 그 하류측에는 진공의 공심 Cv를 내장한 공심부 S가 형성된다. Q점에 있어서 응고각두께비는 0.25 내지 0.85의 범위에서 희망치로 한다.

다음으로 공심부 S를 외면으로부터 압접롤 (8)에 의해 압하하고 압접하여 중실주편 (12)으로 하며, 계속하여 가이드롤 (9), 시어(Shear)등을 거쳐 탠덤(Tandem)형 조압연렬 (15)로 보내고, 마무리압연렬 (18)을 거쳐 권취기 (19)에 의해 열간압연제품으로서 감겨 집속기 (20)에 의해 코일로 된다. 이 동안 주편 (6)은 절단하지 않고 연속하여 압연되고, 제품의 단중(단품중량)에 따라서 집속전에 절단하는 것이 가장 바람직하다. 또, 경우에 따라 응고각내면으로부터 공심 Cv내로 향해 수소등의 가스가 방출되는 일이 있고, 이 때는 공심 Cv내의 가스분압이 올라 Q점은 하강하는 일도 있다. 그 경우에도 어쨌든 Sievert의 법칙에 의해 분압과 고용수소는 평형하여 이후의 방출은 멈추고 Q점이 조금 내려간 곳에서 정상주입상태로 된다.

이상은 강의 연속주조에 있어서 주편인발궤적의 특정점 Q에 있어서 주편내부의 액심을 상류측으로 배출함으로서 하류측에 공심부를 형성하고, 그 공심부를 압접압연하여 중실주편으로서 인발하는 것을 요지로 하는 본 발명 방법의 개념을 구체적 1실시태양에 따라 설명한 것이고, 본 발명의 실시태양은 후술하듯이 여러가지의 방법이 생각되어진다. 예를들면 수평식 연속주조법에 있어서 주편을 약간 경사진 상으로 인발하면 주편내의 액심선단은 상기와 같이 주형내의 용강레벨보다 약 1.4m 높은 위치(Q점)에 멈추고 그보다 하류측이 공심부로 되므로, 이와 같이 하여 압접롤에 의한 압접이 가능하게 된다.

이와 같은 연속주조법에 있어서는 다음의 본질적인 세가지 효과외에 여러가지의 효과 · 작용이 있다.

1)주조능률의 향상 2)심부결함의 해소 3)박육주편(薄肉鑄片)의 제조

주조능률의 검토 :

이론주조능률 Po는 1편이 D(m)의 정방형단면의 경우 (13) 식에 의해 구해진다.

[ ρ : 강의 밀도 (Kg/m) , V : 인발속도(m/min) ]

응고의 진행은 잘 알려져 있는 응고근사식 (14)에 의해 나타내어진다.

[ d :응고각두께(m), k : 응고정수( m/min^0.5), t :시간(min) ]

기장 L 즉 응고구간길이는 (15) 식에 나타내어진다.

[ to : 응고완료시간(min) ]

t = to에 있어서 d = D/2로 되므로 (14) (15) 식으로부터

이것을 (13) 식에 대입하면

가 얻어진다.

주편단면이 장방형일 경우의 이론주조능률 Po' 및 원형일 경우의 이론주조능률 Po" 는 각각 (18) (19) 식으로 된다.

[ β :구형비 = 장폭치수 / 구폭치수 ]

즉 주조능률은 주편치수에 관계가 없으며 냉각세기에 의존하는 k와 기장 L만에 비례한다. 실조업에서는 품질상, 작업상의 제약에 의해 주조능률은 이론치의 기껏해야 60 내지 80%이고, 이 실질능률을 기초로 필요 스트랜드수가 정해져 있다.

능률향상을 위해 L을 한충 크게 하면 인발속도 V의 증대에 의해 품질, 작업, 설비비등의 문제가 한층 증폭하게 된다.

이에 대해서 본 발명에서는 주조능률 Pn은 응고각두께비 α (=2d/D)를 파라메타로 하여 (20) (21) 식으로 된다.

본 발명에 있어서의 기장 Ln은 주입면으로부터 Q점까지이다. 종래 방법 과 본 발명을 동일기장(즉 Ln = L)하에서 비교하면 (17) 식과 (20) 식을 정리하여 (22) 식이 된다.

따라서 본 발명에 있어서 α = 0.5 로 한 경우 주조능률 Pn은 종래방식의 3배로 된다. 이것은 (14) 식으로부터도 알 수 있듯이 응고초기의 응고능률은 대단히 높은 것에 대하여, 기장의 후반에서는 극단으로 작게되는 것에 기인한다. 또, 단면 구형화에 의한 능률향상효과도 종래방식과 같은 모양으로 얻을 수 있다. 이와 같이 본 발명의 공심압접방식에서는 주조능률을 비약적으로 높일 수 있다.

다음으로 주조기 및 주조조건의 각 기본특성에 관하여, 양자의 관계에 관하여 언급하면서 설명한다.

원단면의 경우

이다.

인발속도는 (23) (24) 식으로부터 (2) 식으로서 결정된다.

[tn : 특정점 Q에 달하는 시간(min), dn : Q에 있어서 외피두께(m), V, Ln, k, D는 앞과 같다]

주편궤적의 만곡반경 R은 당연히 (3) 식이 된다.

본 발명을 실시하는데 있어서는 (1) (2) (3) 식의 관계를 만족시키도록 연속주조조건을 설정하는 것이 바람직한 중요한 요건이 된다.

또, 본 발명을 실시할 때에 원단면에 있어서 응고각두께비 α (=2d/D)가 너무 작으면 압하강편이 평평하게 되어 봉, 선용에는 적합하지 않게 되고, 그위에 인발속도도 너무 크게 되므로 α로서는 0.4이상이 바람직하다. 역으로 크게 되면 종래법에 가깝게 되어 본 발명의 능률상 및 주조제품 품질상의 효과가 발휘되기 어렵기 때문에 0.85이하가 바람직하다. 그 범위에서 주조능률 Pn을 25 내지 70T/H가 되도록 제원(諸元)을 설정하면 봉, 선압연과의 직결이 원활하고 또 경제적으로 행할 수 있다.

주편단면이 장방형일 경우에도 같은 식으로 계산되어, 주조능률 Pn, 인발속도 V, 응고각두께비 α', 구형비 β, 외피두께 d 및 중실주편두께 A' 은 각각 (5), (6), (7), (8), (9), (10), (11) 식으로 관계지워진다.

응고각두께비 α' 은 원단면과 다르고 여러가지 두께의 강재에 대응하기 때문에 상기와 같이 0.25 내지 0.85가 바람직하다. 실질압하율 p는 통상의 압접압연에서 0.05 내지 0.40 이 채용되어 있으므로 그대로 사용한다.

이상과 같이 본 발명의 제 1의 효과는 주조능률이 비약적으로 향상하는 것이다.

그러나 주조능률의 향상은 필연적으로 인발속도의 증대를 초래하고 인발속도의 증대는 심부결함이나 내부결렬등의 품질저하, 더우기는 블레이크 · 아웃등의 작업사고의 원인이 될 수 있다. 이와 같은 문제는 다음에 서술하는 제 2의 효과에 의해 해결된다.

다음으로 제 2의 효과, 심부결함의 해소등 품질향상에 관해서 설명한다.

강의 주조에 있어서 그 응고조직은 표면으로부터 중심으로 향하는 표피부분(통상은 수mm 정도)은 급냉되어 치밀하고 균질한 칠정을 형성하며, 그 내측수mm 내지 수십mm는 그 자체 균질한 주상정, 또 내부는 입상정으로 된다. 심부근방에서는 입상정 사이에 세미 · 마크로편석이나 마크로, 미크로의 수축공등의 주조결함을 일으키고, 또 중심부에서는 중심수축공외에 용질의 고상, 액상으로의 분배율의 관계에서 필연적으로 중심편석이 발생한다.

이들의 내부결함에 대해서 종래의 연속주조법에서는 저온주입이나 전자 교반에 의해 입상정화와 그 미세화에 따라 결함을 분산시키거나 액심압하에 의한 편석의 추출책등을 취해 왔지만 어느 것이나 불충분하고, 특히 심부주변의 세미 · 마크로편석이나 다공질등은 개선되지 않는다.

특별히 균질한 응고조직을 얻고 싶은 경우에는 연속주조가 아닌 일방향 응고강괴법 「일본 금속학회 회보 24, 4 (1985) P. 304 」이나 ESR법 (Electroslag Remelting)등이 채용되어 왔다.

본 발명에서는 연속주조에 있어서 ESR법에 비견할 수 있는 균질한 조직을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에서 얻어지는 연속주조제품의 조직은 종래의 연속 주조와 같이 본질적으로는 칠정, 주상정, 경우에 따라 생성하는 그 내측에 입상정으로 되지만, 응고각두께비가 적절하게 설정되어 있기 때문에 심부의 주변영역에 있어서 입상정 사이에 세미 · 마크로편석이나 마크로, 미크로의 수축공등이 생성되는 상태에 이르기 전에 액심이 분리되고, 그 후 응고전면이 압접되기 때문에 심부결함은 발생할 수 없다. 덧붙여서 최적주입온도를 설정하면 본 발명의 내부결함 해소 효과가 한층 증대한다. 즉, 주입온도를 주편치수에 대응하여 높은 듯하게 설정하면 입상정조차도 전혀 발생하지 않고, 실질적으로 칠정과 주상정만의 치밀하고 균질한 조직이 되어 일방향응고강괴재와 같게 된다.

일반의 슬라브연속주법에 있어서도 주입온도를 높게 하면 비교적 쉽게 중심부까지 주상정으로 할 수 있지만, 이 경우 표리양면으로부터의 응고의 충돌에 의해 각각의 양고액계면(兩固液界面)에 존재하고 있던 농화용강(濃化溶綱)의 집합에 의해 필연적으로 중심편석이 생기므로 단순한 주상정만의 조직에서는 균질한 강재가 되지 않는다.

본 발명의 실시에 있어서도 강종에 따라서는 고액계면의 농화용강이 분리하기 어려울 때에는 특정점 Q부 근방에 전자교반을 가볍게 작용시켜서 용강내로 분산시키는 수단을 병용할 경우가 있다.

일방 주상정의 성장성은 주편단면치수가 클수록 현저해지지만 주로 주입온도에 의존하고, 또 다른 요인도 있어서 확정적으로는 결정되지 않는다. 예를들면 「제 69, 70회 서산기념강좌(일본철강협회편) (1980) p 171 : 순 」에 나타나있는 도면 31, 도면 32를 정리하고 고친것이 본 발명에 관계되는 제 3 도이고, 주상정의 성장에 미치는 주입온도(과열도)의 영향을 나타낸다.

제 3 도로부터 과열도가 20℃로부터 50℃로 변화하면 주상정길이는 약 0.080m로부터 약 0.150m로 증가함을 알 수 있다. 그러나 이것에 전자교반을 작용시키면 주상정길이가 짧게 된다. 그래서 본 발명에서는 소단면주편의 경우에 주상정길이로서 적어도 0.060m를 얻기 위해 과열도의 하한을 20℃로 하고 같은 식으로 대단면 주편에 대해서는 적어도 0.160m를 얻기 위해 과열도의 상한을 60℃로 하였다. 단, 과열도가 크게 될수록 열응력에 의한 내부결렬이나 표면결렬이 발생하기 쉽게 되므로 허용되는 한 상기 범위내에서 낮은 쪽으로 설정하는 것이 좋다.

이상, 주상정조직에 의한 균질화의 기본적 조건을 나타냈으나 그 효과의 응용의 일례로서 필요열간단련비가 작게 됨을 들 수 있다. 그 값은 제조방법, 제품, 용도, 강종에 따라 다르고 정량적으로 나타낼 수는 없지만 주편단면은 허용되는 한 작은 쪽이 비용상 유리하다. 목적제품별로 주조조건의 표준을 나타내면 하기와 같다.

(1)중판, 박판용 강판을 만들 경우

주편단면형상을 장방형으로 하고 과열도를 20 내지 40℃, Q점에서의 응고각두께가 0.025 내지 0.060m가 되도록 모든 주조조건을 설정하는 것이 좋다. 외피두께 0.025m 이하에서는 만곡지름이 너무 작아서 작업상 곤란하게 된다. 외피두께 0.060m 이상에서는 여분의 열간가공을 요한다.

(2)후판, 극후판용 강판을 만들 경우

주편단면형상을 장방형으로 하고 과열도를 40 내지 60℃, Q점에서의 외피두께가 0.060 내지 0.120m가 되도록 모든 주조조건을 설정하는 것이 좋다. 외피두께 0.060m 이하에서는 극후판용으로는 부족할 경우도 있고, 외피두께 0.120m 이상에서는 과잉단면이 된다.

(3)소경봉, 조(條), 선재용 강편의 경우

주편단면형상을 원형으로 하고 과열도를 20 내지 40℃, Q점에서의 외피두께가 0.030 내지 0.080m가 되도록 모든 주조조건을 설정하는 것이 좋다. 외피두께 0.030m 이하에서는 능률이 너무 작다. 외피두께 0.080m 이상에서는 비용이 높게 된다.

(4)대경봉용 강편의 경우

주편단면형상을 원형으로 하고 과열도를 40 내지 60℃, Q점에서의 외피두께가 0.080 내지 0.150m가 되도록 모든 주조 조건을 설정하는 것이 좋다. 외피두께 0.080m 이하에서는 단련비가 부족할 경우가 있으므로 이것을 하한으로 했다. 외피두께 0.150m 이상에서는 불필요한 가공이 발생하기 때문에 이것을 상한으로 했다.

또 (3) (4)에 있어서 단면형상을 원이 아닌 각으로 해도 같은 효과를 얻을 수 있으나, 원의 쪽이 좋은 품질을 얻기 쉽다. 왜냐하면 주형부위에 회전자계식 전자교반을 적용함으로서 평활한 표면, 기포의 세출(洗出), 균일한 응고등 원심주조 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

이상과 같이 본 발명의 제 2의 효과에 의하면 균질하고 심부결함이 없는 응고조직을 얻을 수 있으므로 경우에 따라 일방향응고강괴법이나 ESR법에 대체할 수 있다. 그 위에 니어 · 네트 · 세이프화에 있어서 열간단련비가 부족할 경우에 있어서도 본 발명에서 얻어지는 균질한 응고조직은 그것을 보충할 수 있다.

스텐레스강등의 일부 제품등에 있어서는 입상정의 성장이 약하여 주상정의 많은 조직이 바람직할 경우가 있다. 이와 같은 경우 저온주입(과열도0 내지 15℃)와 주형내용강의 전자교반이라고 하는 수단이 취해지고 있으나, 본 수단을 본 발명에 적용하는데 있어서 응고작두께비 α의 값을 적절하게 취하면 종래 피할 수 없었던 심부주변의 세미 · 마크로편석이나 마크로, 미크로의 수축공, V편석의 발생을 적게할 수 있다.

또, 품질문제에 관련하여 고속주입에 따르는 결함증대에 대한 본 발명의 효과를 서술한다. 고속주입의 큰 난점은 벌징이 발생하기 쉽다는 것이다. 이것은 내부결렬을 유발하고 블레이크 · 아웃의 원인도 된다. 특히 단면이 크면 그 방지는 매우 곤란하다.

본 발명에서는 원리적으로 기장이 현저하게 작은 것, 상방으로 인발하는 것의 두가지에 의해 기고(機高)는 종래의 수분의 1로 된다. 따라서 응고각에 작용하는 용강정압이 그만큼 작게 되어 벌징은 발생하기 어럽게 된다.

다음으로 제 3의 효과 니어 · 네트 · 세이프 · 프로세스를 쉽게 처리할 수 있음에 관하여 설명한다.

본 발명에 있어서 주편단면형상 및 치수를 통상의 슬라브연속주조와 같이 하여, 기장 즉 주편궤적원호반경을 될수 있는 한 작게 하고 인발속도를 될수 있는 한 크게 해가면 Q점에 있어서의 외피두께는 그에 따라 얇게 된다. 즉 종래의 슬라브연속주조의 인발방향을 바꾸는 것만으로 쉽게 얇은 슬라브를 제조할 수 있다. 당연히 표면품질에 큰 효과가 있는 침지노즐 + 파우더 캐스트법이나 전자교반등 종래의 확립된 기술은 그대로 병용할 수 있다. 이것이 주편단면 단폭치수를 0.100 내지 0.300m로 한정한 이유이다.

주입의 고속화에 있어서의 주형부위에서의 문제의 대부분은 오늘날 해결되고 있고 남겨진 문제는 2차 냉각대에 있어서의 여러가지 문제이나 본 발명에서는 극히 저기장(低機長), 저기고(低機高)로 되므로 벌징대책등은 극히 용이하다.

얻어지는 얇은슬라브의 응고각주께, 원호반경, 인발속도, 중실주편두께등의 사이의 정량적 관계식은 이미 서술했다. d의 최소치를 0.025m로 한 이유는 작을수록 당연히 경제적임에 근거했으나, R의 실용적인 최소치를 2m, V의 최대치를 5 내지 6m/min. k의 최소치를 0.023m/min^0.5로 하면 d는 약 0.025m로 되므로 이것을 실현가능한 하한으로 하였다.

A' 에 관해서도 같은 식으로 압접롤에 의한 실질압하율 p의 최대를 0.3으로하고 t의 하한을 0.035m로 하였다.

이상과 같이 하여 얻어진 얇은슬라브는 종래의 슬라브와 동등의 뛰어난 표면품질을 갖기 때문에 종래의 직송압연과 같이 그대로 연속하여 중간압연설비에 공급하고 간소한 설비, 간소한 공정으로 용이하게 열연박판을 만들 수 있다.

제 4 도의 (a)에 나타난 듯한 박육각관상(薄肉角管狀)의 공심주편 (22)를 만들고, 그것을 압접하여 중실주편으로서 인발할 경우는 제 4 도 (b)에 보이는 공형압연기 (32)나 제 4 도 (c)에 보이는 유니버셜 · 밀 (34)에 의한 4면동시압하에 의해 중실주편의 단면형상을 I형 (31), H형 (33)등으로 하면 종래의 빔 · 블랭크 연속 주조법에 비교하여 한층 니어 · 네트 · 세이프로 된다. 그위에 종래의 빔 · 블랭크 연속주조와 같이 표면결렬, 내부결렬, 편석등 특이형상때문에 품질문제에 조우하는 일 없이 표면, 내부 모두 뛰어난 품질을 쉽게 얻을 수 있다.

상술한 것보다도 한층 얇은 슬라브를 제조하고 싶은 경우에는 본 발명의 실시에 대해서 새로운 고안을 요한다. 그것을 다음에 설명한다.

박육화를 위해서는 (8)식에 나타냈듯이 기장의 최소화와 인발속도의 최대화에 의해 응고시간을 최소로 하는 일이 필요했다. 그를 위해서는 가스압을 이용하고 특정점 Q를 주편인발궤적원호의 최하점으로 두는 방식이 장려된다. 그 개략을 제 5 도에 나타낸다. 이 경우 외피두께 d는 (12)식에 의해 산출된다.

응고각두께비를 0.05 내지 0.5로 한정한 이유는 0.05보다 작은 영역에서는 당연히 외피두께는 얇아지고 실제상 10mm 이하로 된다. 이 두께는 통상 주형내에서 형성되지만 주형내에서의 응고의 진행은 위치, 시간에 의해서는 의외로 불균등하게되기 쉽고, 압접압연에 있어서 일그러짐의 불균등때문에 여러가지의 좋지않은 점이 발생하기 쉽다. 0.5 이상에서는 외피두께는 너무 크게 되어 본래의 목적에 적합하지 않다.

제 5 도의 방법 즉 Q점으로부터 하류에 가스충만의 공심주편을 만드는 구체적 방법을 제 7 도 (a), (b), (c)에 따라 설명한다.

제 7 도 (a)는 주입개시시의 상황을 나타내고 주형의 하측 개구부는 더미 바 (11)에 의해 닫혀져 있지만, 그 더미바의 선단에는 강관 혹은 세라믹관의 가스취출노즐 (27)이 설치되어 있고 그 노즐 (27)을 통하여 불활성가스를 내뿜으면서 주입을 시작하고 또 뽑아간다. 이 때 바브링 현상이 발생하지만 조업상 특별한 문제는 없다.

제 7 도 (b)에 나타나듯이 노즐이 주편궤적의 최하점을 넘은 시점에서 취출가스량을 어느 정도 많은 상태로 하면 주편내측에 공심이 형성됨과 동시에 과잉의 가스는 최하점 Q로 부터 용강내에 불려 들어와 용강안을 역류하고 용강내는 기포가 되어 부상한다. 동시에 액심의 탕면 m 은 최하점에 있어서 주편의 상측 응고전면에 유지된다. 탕면 m으로 부터 하류측에는 응고는 전혀 진행하지 않는다. 또, 가스압의 콘트롤에 따라서는 Q점이 상류측 혹은 하류측에 이동하는 일은 쉽게 이해 될 것이다.

제 7 도 (c)에 나타나듯이 노즐이 압접롤에 이르면 노즐은 압회(壓懷)되고 가스취출은 멈추지만, 주편선단부는 완전히 봉쇄되고 공심부의 가스는 그대로 잔존한다. 불활성가스가 사용되기 때문에 봉입되어 있는 가스가 용강이나 응고각과 반응하지 않고, 따라서 가스압이 유지되므로 이후 탕면은 주편궤적의 최하점 근방에 유지되고 정상주입상태로 된다.

원호반경 R이 작게 되면 공심주편의 인발에 있어서 아직 취성온도(脆性溫度) 영역에 있는 주편내면에 작용하는 곡왜(曲歪)가 크게 되어 내부결렬이 발생하는 일이 있다. 이와 같은 경우에도 액심압하법과 같이 균열면에 농화용강이 침입하는 일이 없고 문제 또한 없다. 이는 본 발명의 효과의 하나이다.

다음으로 인발속도의 최대화의 구체적 방법을 나타낸다.

이 경우는 일반적인 왕복진동식만곡주형을 대신하여 동기식수직회전주형(同期式垂直回轉鑄型)의 적용을 제안할 수 있다. 그 이유는 박육화를 얻기 위하여 주편인발궤적반경 R(=만곡주형반경)을 극히 작게 설계해 가면 동기식회전주형의 실용적 치수에 가깝게 되어 대체가 용이해지기 때문이다. 이 경우, 동기식의 최대의 효과 즉 주입의 고속화가 용이해 진다. 동기식회전주형의 적용방법을 구체적으로 설명하면, 제 6 도에 있어서 (21)은 수냉차륜으로 되는 회전주형이고, (23)은 장방형의 홈, (24)는 이에 덮개를 하기 위한 엔드래스 · 벨트로 이 내측에 용강이 주입된다. 그리고 차륜의 주속을 벨트의 주행속도와 일치시켜 주편 (6)이 인발된다.

동기식주형에 있어서는 인발속도는 이미 약 10m/min 정도가 실용화되어 있다. 따라서 본 발명에 있어서도 5m/min로 부터 순차 고속화함으로서 응고각두께를 한충 얇게할 수 있다.

이상, 공심압하에 기초를 둔 본 발명의 3효과 ① 주조능률의 향상 ② 심부결함의 해소와 균질화 ③ 용이한 니어 · 네트 · 세이프 · 프로세스에 관하여 설명했으나, 이들 특징의 최대의 응용은 여러가지의 열간압연제품에 대해서 연속주조와 압연을 합리적으로 결합시키는 일에 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 3효과에 의해 이 문제는 극히 용이하고 그위에 합리적, 경제적으로 실시할 수 있다. 더 나아가서 상하공정의 직결뿐만 아니라 품질면에서 허용되는 한 주조단면을 작게 함으로서 고가의 압연기의 대수(臺數)도 적게할 수 있으므로 공정직결효과와 니어 · 네트 · 세이프 효과의 양방을 얻을 수도 있다. 연속주조와 압연의 결합방법에 관해서는 중실주편을 일단 절단하여 강편으로 하고, 회분식(回分式)으로 압연라인에 공급하든가 절단하지 않고 연속식으로 압연라인에 공급한다. 또, 압연에 앞서 균열로를 통과시키고 균열(均熱)하는가 직접 압연라인에 공급하는가는 자유로 선택할 수 있다. 제품, 생산의 사정을 고려하여 적절하게 선택하면 좋다.

중실주편을 연속식으로 압연하므로서 종래 제조 곤란하였던 대단중(大單重)의 선재코일을 용이하게 제조할 수 있다. 종래의 방법에서는 대단중비렛트, 대형가열로등을 필요로 하고 이것이 경제적으로는 상당히 부담이 되어 최대 3톤이 실용한계이었다. 본 방식에서는 선재코일 반출설비만 대형으로 하면 좋기 때문에 3 내지 20톤 · 코일은 용이하게 또 저비용으로 제조할 수 있다. 이는 선재 2차 가공의 합리화에 대해서 극히 효과적인 수단이 된다.

소경선재나 소경봉강을 제조하는 경우에는 생산능률의 애로는 마무리압연 속도에 있다. 그때문에 생산능력 강화의 방법으로서 과거에는 다조압연이 행하여 졌으나 최근에는 마무리압연 전에 압연재를 압연방향으로 두줄 이상으로 분할하고 각각을 별개 혹은 동일의 마무리압연에 보내는 소위 스릿트압연법이 취해지는 경우가 있다. 본 발명은 연속주조에서 제품까지 단스트랜드로 연속적으로 처리함을 원칙으로 하고 있기 때문에 필요에 따라 이 스릿트압연법을 적용할 수 있다. 제 8 도는 그 개념도로 그림중 (17)은 분할롤로서 이와 같은 조합에 의해 본 발명의 효과가 잘 발휘된다.

본 발명을 여러가지의 열간압연강재의 제조에 적용할 경우의 연속주조설비의 기본사양을 표 1에 정리한다. 표중의 주조능률과 중실주편치수에 의거한다면 당업자라면 용이하게, 그위에 합리적으로 후속의 압연설비를 설계할 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면 만곡형연속주조에 있어서 주편을 미응고부를 남긴 상태에서 상방으로 인발하고, 또 고온주입에 의해 천정의 내측을 모두 주상정으로한 공심주편으로 이루며, 그것을 압접하여 증실주편으로서 인발함으로 혹은 그 후 즉시 압연공정으로 보내는 일관연속방식을 채용함으로서 다음과 같은 많은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 식 (1)에서 나타낸것과 같이 주조능률이 비약적으로 향상하고 통상의 봉, 선압연능률에 필적하는 능률을 얻을 수 있으므로 연속주조와 압연의 직결이 가능하게 되어 설비비, 조업비가 대폭으로 삭감된다.

(2) 응고종점이 존재하지 않기 때문에 편석현상이 전혀 발생하지 않고, 또 내부는 실질적으로 균질한 주상정만으로 되므로, 고급강분야의 적용에는 극히 유리하다.

(3) 전항의 효과로서 강의 연성, 인성을 개선하기 위한 열간단련비를 작게할 수 있기 때문에 필요주조단면적을 작게할 수 있다. 역으로 종래보다 큰 단면적의 압연제품을 만들 수도 있다. 이것은 설비비의 대폭삭감이나 비용저감이 된다.

(4) 전항과 같이 일방향응고강괴법이나 ESR법등의 특수주조법으로 바뀌어 균질한 강편을, 연속주조로 저비용, 고생산성으로 제조할 수 있다.

(5) 저급량산보통강(低級量産普通綱)에 적용한 경우 편석이 없으므로 불순물관리를 규격내에서 완화할 수 있다. 이것은 철스크랩 · 비용이나 정련비용의 대폭저감을 가져온다.

(6) 봉강, 선재용등에 대해서 ① 주편단면을 원형으로 하고, 또 ②주형부위에서의 회전자계전자교반(回轉磁界電磁攪拌)에 의해 원심주조효과를 부여하면, 균일응고, 표면평활, 핀홀세출과 더불어 저기고화(低機高化)에 의한 벌징억제, 내부균열방지와 더불어 높은 품질향상효과를 얻을 수 있고 연속주조와 압연의 중간공정을 생략해도 문제는 없어진다.

(7) 본 발명을 슬라브에 적용하면 종래의 슬라브연속주조에 비교하여 표면품질은 동등하고 내부품질은 대폭으로 개선되는 위에 용이하게 얇은 슬라브가 된다. 더구나 설정조건에 의해 극히 얇은 슬라브도 가능하게 된다.

(8) (7)의 효과로서 연속주조설비가 간소할 뿐만 아니라 압연설비는 한층 간소화된다. 이것은 신규의 강판용 니어 · 네트 · 세이프 · 프로세스로 된다.

(9) 대형의 형강에 적용하면 박육, 고품질의 빔 · 블랭크를 용이하게 제조할 수 있다.

(10) 선재에 적용하면 초중량선재 코일을 용이하게 제조할 수 있다.

제 1 도는 본 발명에서 사용하는 연속주조 · 연속압연설비를 예시하는 개략측면도이다.

제 2 도는 본 발명의 핵심을 이루는 공심주편압하의 모식도이다.

제 3 도는 주상정 길이에 미치는 주입온도의 영향을 나타내는 예이다.

제 4 도는 공심주편의 압하에 의한 빔 · 블랑크제조의 예를 나타낸다.

제 5 도는 가스충만의 공심주편의 제조를 나타내는 예이다.

제 6 도는 로터리 캐스트법에 본 발명을 적용한 예를 나타낸다.

제 7 도는 가스충만의 공심을 형성시키는 방법을 나타낸다.

제 8 도는 본 발명에서 사용하는 연속주조와 압연의 직결을 나타내는 예이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이들 2 : 턴디쉬 3 : 주형

6 : 주편 8 : 압접롤 9 : 가이드롤

10 : 핀치 · 롤 11 : 더미바 12 : 중실주편

15 : 탠덤형조압연렬 17 : 분할롤

18 : 마무리압연렬 19 : 권취기 20 : 집속기

21 : 수냉차륜 22 : 공심주편 23 : 장방형의 홈

24 : 엔드래스 · 밸트 27 :가스취출노즐 31 : I 형

32 : 공형압연기 33 : H 형 34 : 유니버셜 · 밀

Claims (12)

1. 강의 연속주조에 있어서 주편내부의 액심을 주편인발궤적의 특정점 Q에서 정지시킴으로서 Q점보다 하류측의 주편내부에 공심을 형성하고, 그 공심부를 롤로 압접함에 의해 중실주편으로서 인발할 때 주편인발궤적이 적어도 주형으로부터 토출된 직후는 만곡하는듯한 인발을 행하는 만곡형연속주조를 행하고, 주편인발궤적에 있어서의 만곡길이를 원주의 1/2 이상으로서 주입면보다 높은 위치까지 주편을 인발함과 동시에, 상기 주입면보다도 대기압 헤드에 상당하는 정용강 헤드 높이 만큼의 위치를 특정점 Q로 하며, 그 Q점에 있어서의 하기식에 의해 구해지는 응고각두께비 α, α' 를 0.25 내지 0.85로 함을 특징으로 하는 연속주조법.

   주편의 횡단면 형상이 원형일때의 응고각두께비 α = 2 d / D

   주펄의 횡단면 형상이 장방형일때의 응고각두께비 α' = 2 d / A

   식중, d ; 주편응고각두께(m)

   D : 주형횡단면 형상이 원형일때의 주형횡단면의 직경(m)

   A : 주형횡단면 형상이 장방형일때의 주형횡단면의 단폭치수(m)
2. 제 1 항에 있어서, 주입온도를 해당 강종의 액상선온도보다 ① 20 내지 60℃ 높은 범위로 함으로서, 주편외피의 칠정의 내측을 실질적으로 주상정으로 하든가, 또는

   ② 0 내지 15℃ 높은 범위로 하고,

   주형내 용강에 전자교반을 가함으로서 주편외피의 칠정의 내측을 실질적으로 입상정으로 하는 연속주조법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 주편의 횡단면 형상이 원형이고 특정점 Q에 있어서의 응고각두께비 α가 0.4 내지 0.85로 되도록 하기식 (1) 내지 (4)에 따라서 설비사양 및 주조조건을 설정하는 연속주조법.

   식중, Pn : 주조능률 (kg / min)

   ρ : 강래밀도 (7600 kg / ㎥ )

   Ln : 기장(주입면과 특정점 Q 사이의 길이 : m )

   D : 주형횡단면의 직경 (m)

   d : 주편응고각두께 (m)

   k : 응고정수 0.023 ∼ 0.031 (m / min^0.5)

   R : 주편인발궤적에 있어서의 만곡부 반경 (m)

   V : 주편인발속도 (m / min)
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 주편의 횡단면 형상이 장방형이고 설비사양 및 주조조건을 하기식 (5) 내지 (11)에 따라서 설정하는 연속주조법.

   여기서 A : 주형횡단면의 단폭치수 (m)

   B : 주형횡단면의 장폭치수 (m)

   α' : 주편의 횡단면 형상이 장방형일 때의 응고각두께비

   β : 구형비

   A' : 중실주편 횡단면의 단폭두께 (m)

   p : 압접롤에 의한 실질 압하율 p = (2 d - A') / 2 d

   = 0.05 ∼ 0.40
5. 제 4 항에 있어서, 주형횡단민의 단폭치수 A를 0.100 내지 0.300m로 하고 압접직전의 그 주편응고각두께 d를 0.025 내지 0.120m로 하며, 다음으로 주편횡단면의 장폭진체를 단폭방향으로 압접하여 그 중실주편 횡단면의 단폭두께 A' 를 0.035 내지 0.200m로 하는 연속주조방법.
6. 제 4 항에 있어서, 압접에 있어서 공형압연방식 혹은 유니버셜 · 밀에 의한 4면 동시압하방식에 따라 압접함으로서, 중실주편의 횡단면 형상을 이형으로 하는 연속주조방법.
7. 강의 연속주조에 있어서, 주편내부의 액심을 주편인발궤적의 특정점 Q에서 정지시킴으로서 Q점보다 하류측의 주편내부에 공심을 형성하고, 그 공심부를 롤로 압접함에 의해 중실주편으로서 인발할 때에 주편인발궤적이 적어도 주형으로부터 토출된 직후는 만곡하는 듯한 인발을 행하는 만곡형연속주조를 행하며, 주편인발궤적에 있어서의 만곡길이가 원주의 1/4 이상으로서 원호의 최하점을 특정점 Q로 하고 Q점보다 더욱 높은 위치로 주편을 인발함과 동시에 주편내부의 액심최선단위치를 Q점의 근방에서 멈추고, Q점보다 하류측의 주편내부에 불활성가스를 가압충만시켜 공심부를 형성시키며, 응고각두께비 α, α' 를 0.05 내지 0.5로 하는 연속주조방법.
8. 제 7 항에 있어서, 주편의 단면형상이 장방형이고 주형횡단면의 단폭치수 A를 0.100 내지 0.140m로 하고, Q점에 있어서의 주편응고각두께 d를 0.010 내지 0.020m로 하며, 중실주편 횡단면의 단폭두께 A' 를 0.012 내지 0.030m로 하도록 그 외피두께 d를 (12) 식에 따라 설정하고 또 압접롤에 의한 실질 압하율 p를 0.05 내지 0.4로 하는 연속주조방법.

   R' : 주편인발궤적에 있어서의 만곡부 반경 (m)
9. 제 8 항에 있어서, 수직면내에서 회전하는 수냉차륜의 외주를 따라 만들어진 장방형의 홈으로 주형 3면을 형성하고, 엔드레스 벨트를 그 홈의 응고진행 구간을 닫도록 밀착시켜 남은 1면을 형성한 주형을 주편인발과 동기시켜서 구동하도록 구성한 연속주조방법.
10. 제 1 항 또는 7 항의 연속주조법에 의해 제조된 적열상태의 중실주편을

    1) 일단 절단하여 강철으로서, 혹은

    2) 그대로 연속주편으로서,

    a) 균열로를 경유하여 균열(均熱)한 후, 혹은

    b) 균열로를 경유하지 않고 직접 단스트랜드의 압연라인에 공급하여 강판, 평강, 봉강, 선재등에 압연하는 연속주조 · 압연방법.
11. 제 10 항에 있어서, 선재를 제조하는 것으로 하고 그 선재코일의 단중을 3내지 20 톤으로 하는 연속주조 · 압연방법.
12. 제 10 항에 있어서, 조압연과 마무리압연의 사이에서 압연재를 압연방향으로 두줄 이상으로 절단하고, 각각 별개의 혹은 동일의 마무리압연라인에 공급하여 제품압연을 행하는 연속주조 · 압연방법.