KR100368256B1 - 턴디쉬내의용강주입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강의 주입방법에 관한 것으로서, 연속주조 공정에서 주조초기에 턴디쉬(tundish)의 중간플레이트(31)를 닫은 상태에서 상부노즐(32)내에 탄소함유 활성재(8)를 충진시킨 다음, 레이들내의 용강을 턴디쉬에 주입할 때 턴디쉬의 용강이 3톤 이상되는 시점에서 상기 중간플레이트 측에 연결된 취입관(34)을 통해 불활성 가스를 취입하면서 계속 턴디쉬(1)내에 용강을 주입하는 방법이다.

이러한 본 발명의 주입방법은 상부노즐(32)내의 용강응고를 방지하고 턴디쉬내에 존재하는 각종 이물질과 용강내에 존재하는 비금속개재물을 10분 이상 분리 부상시켜 용강의 청정성을 향상시키는 잇점이 있다.

Description

턴디쉬내의 용강 주입방법{A METHOD FOR PORING STEEL MELTS INTO TUNDISH}

본 발명은 용강의 주입방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속주조 공정에서 주조초기에 턴디쉬(tundish) 노즐내의 용강응고를 방지하고 턴디쉬내에 존재하는 각종 이물질과 용강내에 존재하는 비금속개재물을 장시간 분리부상시켜 용강의 청정성을 향상시키는 주입방법에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조공정에서 용강의 청정성을 확보하기 위해서는 턴디쉬내에는 일정량의 용강을 가능한 한 장시간 동안 턴디쉬에 체류시켜 턴디쉬내에 존재하는 슬래그와 용강내에 존재하는 비금속개재물을 분리 부상시키는 것이 매우 중요하다. 특히 턴디쉬내에 일정량의 용강을 확보한 상태에서 오랫동안 용강을 체류시킨 후 용강을 몰드에 주입하는 것은 주조 초기에는 필수적인 것이다.

이렇게 용강을 턴디쉬내에 일정량 체류시켜 용강의 청정성을 확보하기 위해서 종래에는 도1과 같은 주입방법을 사용하였다. 즉, 도1은 개공용 콘(cone)을 이용한 용강의 주입방법으로서, 철제의 콘(2)을 턴디쉬(1)의 노즐(3) 상부에 얹고 용강을 주입하는 방법이다. 그러나, 이 방법은 턴디쉬내에 일정량의 용강을 체류시 철제 콘이 용강에 쉽게 용해되어 다량의 용강을 확보할 수 없는 단점이 있다.

도2는 내화물 스토퍼(stopper) 폐쇄에 의한 다른 종래의 용강 주입방법으로서, 특수 제작된 스토퍼(4)로 턴디쉬 노즐(3)의 상부를 폐쇄하여 다량의 용강을 확보할 수 있지만, 턴디쉬내의 용강 교반 작용이 충분히 이루어지지 않아 실제 불순물이 완전히 분리부상하지 못하는 문제점이 있다.

이외에도 또 다른 용강의 주입방법으로서, 도3a와 같이, 턴디쉬 노즐(3) 내에 불활성 가스를 유입하는 방법이 있다. 즉, 턴디쉬 노즐의 중간플레이트(middle plate)(31)를 폐쇄후 이 중간플레이트의 플러그(plug)(31a)와 상부노즐(upper nozzle)(32)을 통해 고압의 불활성 가스만을 유입시켜 용강의 교반작용에 의해 턴디쉬 용강 내에 존재하는 슬래그 및 비금속개재물을 신속히 분리 부상하는 것이다. 그러나, 이 방법은 도3a에서 보는 바와 같이, 상온상태에서의 불활성 가스(Ar)에 의해 노즐(32)의 내벽에 점진적으로 용강이 응고되어 턴디쉬 노즐의 중간플레이트(31)를 열었을 때 응고지금(5)이 노즐을 완전히 막아 버려 몰드(mold)로의 용강 주입이 곤란하며, 장시간 동안 턴디쉬내의 용강 교반이 원활히 이루어지지 못하는 문제가 있다. 그리고, 이렇게 불활성 가스를 이용하여 용강을 주입하는 방법을 사용하다가 응고지금에 의해 턴디쉬 노즐이 막혀 버리는 경우 종래에는 도3b나 도3c와 같이 응고지금 제거용 고압산소 치구(6)(7)를 노즐(3)내에 삽입하여 강제적으로 지금(5)을 용해하는 번거로운 작업을 행하여야 하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명은 초기 주입시 턴디쉬내에 다량의 용강을 확보하는 동안 노즐 내에 지금발생을 방지하고 장시간 용강 교반을 이루어지도록 하여 개재물을 신속히 분리 부상시키므로써 용강의 청정성을 향상시키는 용강의 주입방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

도1은 종래의 용강 주입방법을 설명하기 위한 턴디쉬 주변 구성도

도2는 종래의 다른 주입방법을 설명하기 위한 턴디쉬 주변 구성도

도3은 종래의 또 다른 주입방법을 설명하기 위한 턴디쉬 주변 구성도

도4는 본 발명의 주입방법을 설명하기 위한 턴디쉬 주변 구성도

도5a와 도5b는 각각 종래와 본 발명의 주입방법에 따른 턴디쉬내의 용강의 체류상태를 보이는 그래프

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 ... 턴디쉬, 3 ... 노즐, 5 .... 지금,

8 ... 활성재, 9 ... 커버, 9a ... 예열구,

31 ... 중간플레이트, 31a ... 플러그, 32 ... 상부노즐,

33 ... 하부노즐, 34 ... 취입관

상기 목적달성을 위한 본 발명은 턴디쉬의 상부노즐과 하부노즐 사이에 위치한 중간플레이트를 이동시켜 상기 노즐을 막은 상태에서 불활성 가스를 취입하면서 레이들내의 용강을 턴디쉬내에 주입하는 방법에 있어서,

상기 턴디쉬의 상부노즐내에 탄소함유 활성재를 충진한 다음, 용강이 3톤이상 채워졌을 때 상기 상부노즐의 하부로부터 불활성가스를 취입하면서 용강을 채워 주입하는 용강의 주입방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통해 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 용강의 주입방법은, 기존의 불활성 가스를 취입하면서 용강을 주입하는 경우 턴디쉬의 노즐내벽에 활성재를 투입하여 지금 부착을 방지함에 특징이 있다.

우선, 도4a와 같이, 본 발명은 우선, 턴디쉬(1)의 상부노즐(32)와 하부노즐(33) 사이에 위치한 중간플레이트(31)를 플러그(31a)가 노즐의 내경 중심부에 오도록 이동시켜 상기 노즐(32, 33)을 막는다. 그 다음, 도4a와 그 A부 상세도인 도4b에서와 같이, 상기 중간플레이트를 폐쇄한 상태에서 턴디쉬의 상부커버(9)의 예열구(9a)를 통해 낙하시켜 상부노즐(32)내에 탄소함유 활성재(8)를 충진한다. 상기 활성재는 90%이상의 탄소를 함유하고, 0.5-5mm 범위의 입자가 적어도 80%이상인 것이 바람직하다.

그 다음, 레이들내의 용강을 턴디쉬내로 주입한다. 용강이 턴디쉬내로 유입되어 상부 노즐(32)에 충진된 활성재상에 용강이 흐르면 활성재와 용강중의 산소가 발열반응에 의해 점차 소모되면서 상부 노즐의 내벽 온도가 올라가고, 이에 따라 용강의 응고가 크게 억제되며 지금발생을 방지할 수 있게 된다.

그 다음, 이러한 용강의 주입은 용강량이 3톤이상 채워졌을 때 도4c와 같이, 상부노즐(32)의 하부로부터 불활성가스를 취입하면서 용강을 계속 채운다. 바람직하게는 상기 불활성가스의 취입은 용강이 3-5톤 정도 채워졌을 때 실시하는 것이다. 만일, 상기 불활성가스가 턴디쉬의 용강이 3톤이상이 되기 이전에 취입되면 상부 노즐(32)내에 충진된 활성재(8)가 노즐(32) 밖으로 방출되어 버리는 단점이 있다. 상기 불활성가스의 취입은 중간플레이트(31)에 연결된 취입관(34)을 통해 다공성인 플러그(31a)를 거쳐 이루어진다. 이때, 플러그의 기공상태에 따라 유입되는 불활성가스의 유량이 변화될 수 있기 때문에 본 발명의 경우 불활성가스의 유입량이 약 분당 50~150Nℓ의 범위가 되도록 함이 바람직하다.

이렇게 불활성가스가 정상적으로 취입되면 용강의 교반을 유도하며 활성재도 점진적으로 소모되고, 이에 따라 도4d와 같이, 턴디쉬내의 노즐(3)은 그 개도율이 서서히 증가되어 용강의 체류시간을 종래의 방법에 비하여 크게 늘릴 수 있고 용강중에 존재하는 개재물의 제거가 보다 충분히 이루어질 수 있게 된다. 구체적으로 이러한 상태로 턴디쉬내로 용강을 주입하면 전체 용강의 주입시간은 10분 이상으로 유지될 수 있다. 이와같이, 본 발명은 턴디쉬내의 상부노즐에 탄소함유 활성재를 투입하고 불활성 가스를 유입하면 노즐의 개도율이 서서히 개도되는 동시에 용강의 교반이 활성화되기 때문에 이후 턴디쉬의 중간플레이트를 개방하여 몰드내에 용강을 주입하는 경우 주조초기 턴디쉬내의 용강중에 다량 함유되는 슬래그나 비금속개재물을 완전히 분리 부상할 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

약 60톤 용량의 턴디쉬의 상부노즐내에 약 800g의 탄소함유 활성재를 채운 상태에서 레이들의 노즐을 초기에 100% 개방한 후 용강이 3톤 정도 유입되었을 때턴디쉬의 중간플레이트를 통해 약 80Nℓ/분의 유량으로 Ar가스를 용강중에 취입하면서 턴디쉬의 용강 무게 15톤에서 다시 레이들의 노즐을 20% 정도로 폐쇄하였다. 이때, 상기 활성재는 탄소: 93.6%, 재:3.0%이하, 황: 0.4%이하, 휘발분: 2.0%, 수분: 1.0%이하이었으며, 그 평균 입도크기는 약 2.5mm인 것이 적어도 90%이상인 것을 사용하였다. 이후, 턴디쉬의 용강이 약 50톤에 이르렀을 때 중간플레이트를 개방하여 몰드내에 용강을 주입하였다(발명예)

또한, 비교를 위하여 본 발명의 활성재를 충진하지 않은 것을 제외하고는 상기와 동일한 방법으로 용강을 주입하였다(종래예).

이와같은 각 조건에 따른 턴디쉬내의 용강 무게와 용강 확보시간을 분석하고, 그 결과를 각각 도5a와 도5b에 나타내었다. 도5a는 활성재를 충진하지 않고 Ar가스만을 취입한 종래의 경우이며, 도5b는 활성재를 충진하고 Ar가스를 취입한 본 발명의 경우이다.

도5a에서와 같이, Ar가스만을 취입한 경우 50톤의 용강을 턴디쉬에 채우는 시간이 약 3분 정도밖에 소요되지 않는데, 이는 상대적으로 용강중에 존재하는 비금속개재물을 충분히 제거할 수 있는 시간이 부족함을 의미한다. 또한, Ar가스에 의한 턴디쉬의 상부노즐 막힘 현상을 방지하기 위해서는 필연적으로 레이들의 개도율을 높여 빠른 주입을 할 수밖에 없음을 짐작할 수 있다.

반면, 도5b와 같이, 턴디쉬의 상부노즐내에 탄소함유 활성재를 충진시킨 후 Ar가스를 취입한 본 발명의 경우 50톤의 용강을 턴디쉬에 채우는 시간이 약 10분 정도로서, 상대적으로 턴디쉬내에 용강이 장시간 체류할 수 있어 용강중에 존재하는 비금속개재물의 제거가 용이함을 알 수 있다.

한편, 상기와 같이 주조된 각 시편의 품질지수를 측정한 바, 종래의 경우에는 약 2.26%의 불량율이 발생한 반면 본 발명의 경우 0.65%로서 기존에 비하여 약 70%이상의 품질향상을 보였다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 주입방법에 의하면, 턴디쉬내에 다량의 용강을 확보하는 동안 노즐내에 지금발생을 방지하고 장시간 용강 교반을 이루어지도록 하여 개재물을 신속히 분리부상시키므로써 용강의 청정성을 향상시킬 수 있고, 특히 초기 턴디쉬내의 용강 주입에 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 턴디쉬의 상부노즐과 하부노즐 사이에 위치한 중간플레이트를 이동시켜 상기 노즐을 막은 상태에서 불활성 가스를 취입하면서 레이들내의 용강을 턴디쉬내에 주입하는 방법에 있어서,

   상기 턴디쉬의 상부노즐내에 탄소함유 활성재를 충진한 다음, 용강이 3톤이상 채워졌을 때 상기 상부노즐의 하부로부터 불활성가스를 취입하면서 용강을 채우는 것을 특징으로 하는 턴디쉬내의 용강 주입방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 활성재는 90%이상의 탄소를 함유하고, 0.5-5mm 범위의 입자가 80%이상인 것임을 특징으로 하는 턴디쉬내의 용강 주입방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 불활성가스의 취입은 용강이 3-5톤 정도 채워졌을 때 실시함을 특징으로 하는 턴디쉬내의 용강 주입방법.
4. 제1항에 있어서, 전체 용강의 주입시간은 10분 이상으로 유지함을 특징으로 하는 턴디쉬내의 용강 주입방법.