KR101400037B1

KR101400037B1 - 연속 주조 방법

Info

Publication number: KR101400037B1
Application number: KR1020120043996A
Authority: KR
Inventors: 유대경
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2014-05-27
Also published as: KR20130120824A

Abstract

본 발명은 하나의 주형과 마주하는 두 개의 침지노즐을 순차적으로 이용하여 연연주 수를 증대하는 연속 주조 방법에 관한 것으로, 두 개의 출강구가 마련된 턴디쉬와, 두 개의 출강구와 마주하는 하나의 주형을 준비하는 단계(S1); 턴디쉬에 마련된 두 개의 출강구를 폐쇄한 후(S2), 턴디쉬에 용강을 채우는 단계(S3); 단계(S3)가 완료되면, 어느 하나의 출강구를 개방하여 주형에 용강을 채우는 단계(S4); 주형에 용강이 채워지면(S4), 개방된 출강구에 침지노즐을 결합해 무산화 연속 주조 조업을 실시하는 단계(S5); 단계(S5) 진행 중 침지노즐에 막힘이 발생하게 되면, 또 다른 출강구를 개방하여 주형에 용강을 채우는 단계(S6); 및 단계(S6)에 의해서 주형에 용강이 채워지면 개방된 또 다른 출강구에 또 다른 침지노즐을 결합해 무산화 연속 주조 조업을 계속하여 실시하는 단계(S7);를 포함한다.

Description

연속 주조 방법{CONTINUOUS CASTING METHOD}

본 발명은 연속 주조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연연주 수를 증대할 수 있는 연속 주조 방법에 관한 것이다.

제강공정은 용선 예처리, 전로 정련, 2차 정련, 연속주조 공정으로 이루어진다.

고로에서 생산된 용선은 용선 예비처리 공정에서 유황, 인, 규소 성분을 제거한 후 탄소 성분의 제거를 위해 전로에 장입된다. 전로에서는 용선에 순산소를 취입함으로써 탄소 성분을 제거하게 되는데, 이렇게 탄소가 제거된 용유철을 융강이라 한다.

전로 정련을 종료한 용강은 용기에 담에 2차 정련 설비인 진공 탈가스 설비로 이송되며, 여기서 용강의 성분과 온도를 균일하게 하거나 용강 내 잔존하는 가스성분을 제거한 후 연속주조 공정을 통해 응고시킴으로써 제강공정의 최종 제품인 주편을 생산한다.

이러한 제강공정을 거쳐 생산된 여러 히트를 순차적으로 연속주조하는 것을 연연주 공정이라 한다. 히트(heat)는 용강이 담긴 래들 단위를 의미한다.

관련 선행기술로는 한국공개특허 제 2012-0000777 호(공개일자 : 2012. 01. 04, 명칭 : 연연주 방법)가 있다.

본 발명은 하나의 주형과 마주하는 두 개의 침지노즐을 순차적으로 이용하여 연연주 수를 증대하는 연속 주조 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속 주조 방법은, 두 개의 출강구가 마련된 턴디쉬와, 두 개의 출강구와 마주하는 하나의 주형을 준비하는 단계(S1); 턴디쉬에 마련된 두 개의 출강구를 폐쇄한 후(S2), 턴디쉬에 용강을 채우는 단계(S3); 단계(S3)가 완료되면, 어느 하나의 출강구를 개방하여 주형에 용강을 채우는 단계(S4); 주형에 용강이 채워지면(S4), 개방된 출강구에 침지노즐을 결합해 무산화 연속 주조 조업을 실시하는 단계(S5); 단계(S5) 진행 중 침지노즐에 막힘이 발생하게 되면, 또 다른 출강구를 개방하여 주형에 용강을 채우는 단계(S6); 및 단계(S6)에 의해서 주형에 용강이 채워지면 개방된 또 다른 출강구에 또 다른 침지노즐을 결합해 무산화 연속 주조 조업을 계속하여 실시하는 단계(S7);를 포함할 수 있다.

구체적으로, 단계(S2)에서의 출강구들의 폐쇄는 각각의 출강구의 하부에 마개를 끼운 후, 마개가 끼워진 출강구들에 모래를 충진함으로 폐쇄될 수 있다.

턴디쉬 내부로 채워지는 용강은 상기 턴디쉬의 높이에 대하여 1/3 미만으로 채워질 수 있다.

단계(S4), 또는 단계(S6)에서의 출강구의 개방은 출강구의 하부를 폐쇄하고 있던 마개를 제거함으로 이루어질 수 있다.

단계(S5), 또는 단계(S7)에서의 침지노즐은,

출강구 개방 시 출강구를 폐쇄를 위해 채워진 모래와 용강이 주형으로 주입된 후, 주형을 벗어나면 결합될 수 있다.

단계(S6)에서는, 턴디쉬를 들어 올린 후, 또 다른 출강구 하부이 마개를 제거하여 또 다른 출강구를 개방하게 되며, 또 다른 출강구의 개방이 완료되면 다시 턴디쉬를 복귀시킬 수 있다.

단계(S)에서 마개가 제거되었음에도 불구하고 용강이 토출되지 않으면, 턴디쉬에 산소를 취입하여 턴디쉬 내부의 용강을 개공하고, 개공된 용강 사이로 수직한 긴 연결봉을 투입하여 또 다른 출강구를 관통시키고, 출강구를 관통한 연결봉을 주형 내 용강과 응고 결합되게 한 후, 출강구에 산소를 취입하여 출강구를 개공 시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하나의 주형과 마주하는 두 개의 침지노즐을 순차적으로 이용하여 연속 주조 조업을 실시함으로써, 연연주 수의 증대 및 턴디쉬의 사용수명 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 그로 인한 원가절감과 제반 연연주 작업의 안정성 증대를 통한 주편의 품질 향상을 꾀할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 연속주조기를 개략적으로 보인 도면이고,
도 2는 본 발명의 실시예와 관련된 턴디쉬를 나타낸 도면이며, 그리고
도 3은 본 발명에 따른 연속 주조 방법의 순서를 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 관련된 연속주조기를 개략적으로 보인 도면으로써, 연속주조(連續鑄造, Continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 주형(Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주물 또는 강괴(剛塊, steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형, 직사각형, 원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬라브, 블룸, 빌릿과 같은 중간소재를 제조하는데 이용된다.

연속주조기의 형태는 수직형, 수직굴곡형, 수직축차굴곡형, 만곡형, 수평형 등으로 분류되며, 도 1에서는 만곡형 연속주조기가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 연속주조기는 턴디쉬(20), 주형(30), 2차 냉각대(60, 65), 핀치롤(70), 및 절단기(90)를 포함한다.

턴디쉬(Tundish; 20)는 래들(Ladle; 10)로부터 용융금속을 받아 주형(Mold; 30)으로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되며, 교대로 용강(M)을 받아서 턴디쉬(20)에 공급한다. 턴디쉬(20)에서는 주형(30)으로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 주형(30)으로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다.

주형(30)은 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강이 1차 냉각되게 한다. 주형(30)은 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬라브를 제조하는 경우에, 주형(30)은 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 주형(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다. 이러한 테이퍼는 주형(30) 내에서 용강(M)의 응고로 인한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류, 주조 속도 등에 의해 달라진다.

주형(30)은 주형(30)에서 뽑아낸 주물의 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidifying shell; 81, 도 2참조)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 형성하는 방식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.

주형(30)은 용강이 주형(30)의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation; 왕복운동)된다. 오실레이션 시 주형(30)과 주물과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 주형(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)를 사용한다. 파우더는 주형(30) 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 주형(30)과 주물의 윤활뿐만 아니라 주형(30) 내 용융금속의 산화, 질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다. 파우더를 주형(30)에 투입하기 위하여, 파우더 공급기(50)가 설치된다. 파우더 공급기(50)의 파우더를 배출하는 부분은 주형(30)의 입구를 지향한다.

2차 냉각대(60, 65)는 주형(30)에서 1차로 냉각된 용강(M)을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강(M)은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이(65)에 의해 직접 냉각된다. 주물 응고는 대부분 2차 냉각대(60, 65)에 의해 이루어진다.

핀치롤(70)은 인발장치(引拔裝置)로서, 주물이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강(M)의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 주형(30)을 통과한 용강(M)이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.

절단기(90)는 연속적으로 생산되는 주물을 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 토치 절단 머신(TORCH CUTTING MACHINE)이 채용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예와 관련된 턴디쉬를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 실시예와 관련된 턴디쉬(20)는 바닥에 두 개의 출강구(21)가 마련된다. 그리고 각각의 출강구(21)의 하부에는 용융금속의 배출량을 제어하는 슬라이딩 게이트(22)가 배치된다.

슬라이딩 게이트(22)의 하부에는 수직하게 침지노즐 유지 실린더(23)가 배치되는데, 침지노즐 유지 실린더(23)의 피스톤 로드(24)에는 가이드 아암 유닛(25)이 수평하게 지지된다. 도시된 바와 같이 가이드 아암 유닛(25)은 수평방향으로 연장된 한 쌍의 가이드 레일(26)을 구비한다. 이러한 한 쌍의 가이드 레일(26)에는 침지노즐(27)이 대기하고 있다가 연속주조 시 침지노즐(27)이 출강구(21)에 연결되도록 안내한다.

그리고 가이드 아암 유닛(25)에 인접하게는 침지노즐 교환 실린더(28)가 배치된다. 이렇게 배치되는 침지노즐 교환 실린더(28)의 피스톤 로드(29)는 연속 주조 시 가이드 아암 유닛(25)의 가이드 레일(26)에 대기 상태로 있는 침지노즐(27)을 밀어 인접한 출강구(21)와 연결시킨다.

한편, 본 발명에 따른 연속 주조 방법은 전술한 바와 같은 턴디쉬, 즉 두 개의 출강구(21) 및 두 개의 출강구(21)에 신속하게 연결 및 교환되는 침지노즐(27) 및 침지노즐 교환 실린더(28)에 의해 구현된다.

도 3은 본 발명에 따른 연속 주조 방법의 순서를 보인 도면으로서, 도 3을 참조하면서 본 발명에 따른 연속 주조 방법을 설명한다.

먼저, 두 개의 출강구(21)와 마련된 턴디쉬(20)와 두 개의 출강구(21)와 마주하는 하나의 주형(30)을 준비한다(단계 S1). 여기서 턴디쉬(20)에 마련된 어느 하나의 출강구(21)는 주형(20)의 내부 일측과 마주하고, 또 다른 출강구(21)는 주형(30)의 내부 타측과 마주하도록 턴디쉬(20)의 하부에 주형(30)을 배치시킨다.

전술한 바와 같이, 턴디쉬(20)의 두 개의 출강구(21)와 주형(30)이 마주하도록 배치되면(단계 S1), 턴디쉬(20)에 마련된 두 개의 출강구(21)를 폐쇄한다(단계 S2). 출강구(21)의 폐쇄는 우선 각각의 출강구(21)의 하부에 마개(C)를 끼우고, 마개(C)가 끼워진 출강구(21)에 모래(S)를 충진함으로 폐쇄된다.

이와 같이 주형(30)과 마주하는 턴디쉬(20)의 출강구(21)들이 폐쇄되면, 연속 주조 조업의 실시를 위해 턴디쉬(20)에 용강을 채운다(단계 S3). 단계(S3)에서의 턴디쉬(20) 내부로 채워지는 용강은 턴디쉬(20)의 높이에 대하여 1/3 미만으로 채우는데, 턴디쉬(20) 높이에 대하여 용강을 1/3이상으로 채우게 되면, 압탕효과가 높아 이후 공정에서 용강이 빨리 토출되게 된다. 따라 턴디쉬(20) 높이에 대하여 용강을 1/3 미만으로 채우는 것이 바람직하다. 이와 같이 턴디쉬(20)에 용강이 채워지면, 연속 주조 조업을 실시하게 된다.

연속 주조 조업을 실시하기 위해서는, 우선 어느 하나의 출강구(21)를 개방하여 주형(30)에 용강을 채운다(단계 S4). 출강구(21)의 개방은 출강구(21)의 하부를 폐쇄하고 있던 마개(C)를 제거함으로 이루어지며, 이때 주형(30) 측으로는 용강과 함께 출강구(21)에 채워진 모래(S)가 함께 주형(30)으로 주입된다.

그리고 주형(30)에 주입된 용강과 함께 모래(S)가 주형(30)을 벗어나면 개방된 출강구(21)의 하부에 침지노즐(27)을 결합하여 무산화 연속 주조 작업을 실시한다(단계 S5).

단계(S5)에서 출강구(21)의 하부에 결합되는 침지노즐(27)은 도 2에 도시된 바와 같이 출강구(21)의 하부에 인접하게 배치된 가이드 아암 유닛(25)의 가이드 레일(26)에 대기하고 있다가 용강과 함께 모래(S)가 주형(30)을 벗어나면 침지노즐 교환 실린더(28)의 작동에 의해 가이드 레일(26)을 따라 이동하면서 출강구(21)에 결합된다.

한편, 전술한 바와 같이 개방된 출강구(21)와, 출강구(21)에 결합된 침지노즐(27)을 통한 연속 주조 조업 중, 침지노즐(27)에 막힘이 발생하게 되면, 연속적인 주조 조업을 위해서 폐쇄되어 있는 또 다른 출강구(21)를 개방하여 주형(30)에 용강을 채운다(단계 S6).

이때, 또 다른 출강구(21)의 개방하기 위해서는 우선, 턴디쉬(20)를 들어 올린 후, 출강구(21)를 개방하게 되며, 또 다른 출강구(21)의 개방이 완료되면 다시 턴디쉬(20)를 복귀시킨다. 그리고 또 다른 출강구(21)의 개방은 출강구(21)의 하부를 폐쇄하고 있던 또 다른 마개(C)를 제거함으로 이루어지며, 또 다른 마개(C) 제거와 함께 주형(30) 측으로는 용강과 함께 출강구(21)에 채워진 모래(S)가 함께 주형(30)으로 주입된다.

한편, 단계(S6)에서 마개(C)가 제거되었음에도 불구하고 용강이 토출되지 않으면, 턴디쉬(20)에 산소를 취입하여 턴디쉬(20) 내부의 용강을 개공하고, 개공된 용강 사이로 수직한 긴 연결봉(도시되지 않음)을 투입하여 출강구(21)를 관통시키고, 출강구(21)를 관통한 연결봉(도시되지 않음)을 주형(30) 내 용강과 응고 결합되게 한 후, 출강구(21)에 산소를 취입하여 출강구(21)를 개공 시킨다. 여기서 연결봉(B)은 출강구(21) 개공 시 용강이 흐르는 가이드 역할을 한다.

전술한 바와 같이, 또 다른 출강구(21)가 개공되어 주형(30)에 주입된 용강과 함께 모래(S)가 주형(30)을 벗어나면 개방된 또 다른 출강구(21)의 하부에 또 다른 침지노즐(27)을 결합하여 무산화 연속 주조 작업을 계속하여 실시한다(단계 S7).

단계(S7)에서 단계(S5)와 마찬가지로 또 다른 출강구(21)의 하부에 결합되는 또 다른 침지노즐(27)은 도 2에 도시된 바와 같이 또 다른 출강구(21)의 하부에 인접하게 배치된 또 다른 가이드 아암 유닛(25)의 가이드 레일(26)에 대기하고 있다가 용강과 함께 모래(S)가 주형(30)을 벗어나면 또 다른 침지노즐 교환 실린더(28)의 작동에 의해 가이드 레일(26)을 따라 이동하면서 또 다른 출강구(21)에 결합된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 연속 주조 방법에 따르면, 하나의 주형(30)과 마주하는 두 개의 침지노즐(27)을 순차적으로 이용하여 연속 주조 조업을 실시함으로써, 연연주 수의 증대 및 턴디쉬(20)의 사용수명 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 그로 인한 원가절감과 제반 연연주 작업의 안정성 증대를 통한 주편의 품질 향상을 꾀할 수 있다.

상기와 같은 연속 주조 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

20 : 턴디쉬 21 : 출강구
25 : 가이드 아암 유닛 26 : 가이드 레일
27 : 침지노즐 28 : 침지노즐 교환 실린더
B : 연결봉 C : 마개
S : 모래

Claims

두 개의 출강구가 마련된 턴디쉬와, 두 개의 상기 출강구와 마주하는 하나의 주형을 준비하는 단계(S1);
상기 턴디쉬에 마련된 두 개의 상기 출강구의 하부에 마개를 끼운 후 모래를 충진하여 상기 출강구를 폐쇄하는 단계(S2)를 거친 후, 상기 턴디쉬에 용강을 채우는 단계(S3);
상기 단계(S3)가 완료되면, 어느 하나의 상기 출강구를 개방하여 상기 주형에 용강을 채우는 단계(S4);
상기 단계(S4)에서 상기 출강구 개방 시 상기 출강구 폐쇄를 위해 채워진 상기 모래와 용강이 상기 주형으로 주입된 후 상기 주형을 벗어나면 상기 출강구의 하부에 인접하게 배치된 침지노즐 교환 실린더를 작동시켜 가이드 아암 유닛의 가이드 레일에 대기하고 있는 침지노즐을 개방된 상기 출강구에 결합해 무산화 연속 주조 조업을 실시하는 단계(S5);
상기 단계(S5) 진행 중 상기 침지노즐에 막힘이 발생하게 되면, 또 다른 출강구를 개방하는 단계(S6); 및
상기 단계(S6)에서 또 다른 상기 출강구 개방 시 또 다른 상기 출강구 폐쇄를 위해 채워진 상기 모래와 용강이 상기 주형을 주입된 후 상기 주형을 벗어나면 개방된 또 다른 상기 출강구의 하부에 인접하게 배치된 또 다른 침지노즐 교환 실린더를 작동시켜 또 다른 가이드 아암 유닛의 가이드 레일에 대기하고 있는 또 다른 침지노즐을 개방된 또 다른 상기 출강구에 결합해 무산화 연속 주조 조업을 계속하여 실시하는 단계(S7);를 포함하는 연속 주조 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 단계(S3)에서는,
상기 턴디쉬 내부로 채워지는 용강은 상기 턴디쉬의 높이에 대하여 1/3 미만으로 채워지는 연속 주조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계(S4), 또는 상기 단계(S6)에서의 상기 출강구의 개방은 상기 출강구의 하부를 폐쇄하고 있던 마개를 제거함으로 이루어지는 연속 주조 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 단계(S6)에서는,
상기 턴디쉬를 들어 올린 후, 또 다른 상기 출강구 하부의 마개를 제거하여 또 다른 상기 출강구를 개방하게 되며, 또 다른 상기 출강구의 개방이 완료되면 다시 상기 턴디쉬를 복귀시키는 연속 주조 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 단계(S6)에서 상기 마개가 제거되었음에도 불구하고 용강이 토출되지 않으면, 상기 턴디쉬에 산소를 취입하여 상기 턴디쉬 내부의 용강을 개공하고, 개공된 용강 사이로 수직한 긴 연결봉을 투입하여 또 다른 상기 출강구를 관통시키고, 상기 출강구를 관통한 상기 연결봉을 상기 주형 내 용강과 응고 결합되게 한 후, 상기 출강구에 산소를 취입하여 상기 출강구를 개공 시키는 연속 주조 방법.