KR20000027778A - 턴디쉬 및 이를 이용한 용강의 정련방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조공정에 사용되는 턴디쉬(tundish) 및 이를 이용한 용강의 정련방법에 관한 것이며, 그 목적은 고청정성을 갖는 용강을 제조함에 있다.

본 발명의 턴디쉬는 내부 바닥면상에, 레이들의 쉬라우딩 노즐(11)의 중심에서부터 턴디쉬 노즐(23)까지의 거리의 1/5 범위 이내에 댐(41)이 설치되고, 상기 댐(41)에는 중심으로부터 멀어지는 방향으로 상향되는 관통구(42)가 마련된 구조를 갖으며, 상기 턴디쉬를 이용하여 레이들내의 용강을 상기 턴디쉬 내에 주입하고, 턴디쉬에 용강이 1/2까지 채워졌을 때 CaO-MgO계 플럭스를 용강 톤당 0.74~1.0kg의 범위로 용강의 표면에 투입하면 기존에 비하여 용강중의 총산소량을 적어도 3~4ppm 정도 향상시킬 수 있다.

Description

턴디쉬 및 이를 이용한 용강의 정련방법

본 발명은 연속주조공정에 사용되는 턴디쉬(tundish) 및 이를 이용한 용강의 정련방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고청정성을 확보하기 하도록 용강의 유동을 제어할 수 있는 턴디쉬 및 이를 이용하여 고청정성을 갖도록 용강을 정련하는 방법에 관한 것이다.

제강에서는 용강의 처리를 마친 후 도1과 같이, 레이들(1)에 용강을 담아서 연속주조공정으로 이송된 다음, 레이들내의 용강을 턴디쉬(2)내에 유입한 후, 몰드(3)에 주입하여 주조가 진행된다. 이러한 연속주조공정의 경우 레이들의 쉬라우드 노즐(shroud nozzle)(11)을 통해 턴디쉬로 용강이 유입되는 과정에서는 레이들의 용강이 재산화되지 않고 턴디쉬로 유입되도록 유도하는 기술이 용강의 청정도에 중요한 영향을 미치며, 또한 턴디쉬에서는 용강의 유동을 제어하여 용강중의 비금속 개재물의 분리, 부상을 유도하는 것이 용강의 청정도 향상에 많은 영향을 미친다. 따라서, 고청정성을 갖는 제품 제조를 위해서는 용강의 일시적인 저장과 분배 역할을 하는 턴디쉬(2)의 유동제어가 매우 중요함을 알 수 있다.

종래에는 턴디쉬 내에 형성되는 유동패턴을 제어하기 위해 도2와 같이, 턴디쉬내부에 댐(dam) (21)과 웨어(weir)(22)를 마련하여 턴디쉬내 용강의 유동을 제어하였다. 즉, 도2와 같은 댐과 웨어를 구비하는 종래의 턴디쉬의 경우 도3a와 같은 수모델실험에서와 같이 시간이 지남에 따라 용강이 턴디쉬의 바닥에 부딪친 후 웨어의 아래부분을 통하여 댐의 위치까지 이동된 다음, 웨어의 상부 쪽을 통하여 턴디쉬의 위쪽으로 이동하고, 이후 턴디쉬의 노즐(주입구)(23) 쪽으로 이동되는 것으로 나타남을 알 수 있다. 또한, 턴디쉬의 웨어의 좌, 우지점에 용강의 유동이 없는 정체영역이 발생하고 있으며, 턴디쉬의 중심에서 댐까지는 용강의 주된 용강이 턴디쉬 바닥을 통하여 형성되고 있다. 이러한 수모델실험은 도3b와 같이 수치해석을 통하여 종래의 턴디쉬내의 용강 흐름을 해석한 결과와 일치함을 보이고 있다.

따라서, 종래의 턴디쉬를 사용하는 경우 상기와 같은 유동패턴에 의해 턴디쉬내의 용강중의 개재물 및 불순물이 턴디쉬 상부 쪽으로 이동할 수 없어 개재물의 부상이 어려워 용강의 청정성을 향상시킬 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 용강의 유동패턴을 보이는 종래의 턴디쉬의 문제점을 해결한 새로운 구조의 턴디쉬를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 턴디쉬에 의한 새로운 유동패턴에서 용강 중에 부상하는 개재물을 용강 표면에서 대부분 포집되도록 하여 턴디쉬내의 용강의 청정성을 향상시킬 수 있는 정련방법을 제공함에 있다.

도1은 일반 연속주조공정을 보이는 연주장치의 일부 구성도

도2는 종래의 턴디쉬 구조도

도3a는 도2의 턴디쉬에 대한 수모델실험 결과도이며, 도3b는 그와 동일한 수치해석 결과도

도4a는 본 발명의 턴디쉬 구조도이며, 도4b는 도4a의 턴디쉬 내에 설치된 댐의 상세도, 도4c는 다른 댐의 상세도

도5는 본 발명의 턴디쉬와 종래의 그것을 사용했을 때의 수모델실험을 통한 용강의 유동패턴을 보이는 사진이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2 ... 턴디쉬, 21, 41 ... 댐, 22 ... 웨어

23 ... 턴디쉬 노즐, 42 ... 관통구

상기 목적달성을 위한 본 발명은 연속주조공정에 사용되는 레이들과 몰드 사이에 위치한 턴디쉬에 있어서,

상기 턴디쉬의 내부 바닥면상에, 레이들의 쉬라우딩 노즐의 중심에서부터 턴디쉬 노즐까지의 거리(L)의 1/5L 범위 이내에 댐을 설치하고, 상기 댐에는 중심으로부터 멀어지는 방향으로 상향되는 관통구가 마련된 턴디쉬에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 용강의 정련방법에 있어서, 상기한 턴디쉬를 사용하여 레이들내의 용강을 상기 턴디쉬 내에 주입하고, 턴디쉬에 용강이 1/2까지 채워졌을 때 CaO-MgO계 플럭스를 용강 톤당 0.74~1.0kg의 범위로 용강의 표면에 투입하여 주조하는 용강의 정련방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

도4a는 본 발명의 턴디쉬의 구조를 나타낸 정면도이고, 도4b는 그 댐의 상세한 구조를 보이고 있다. 도4a에서와 같이, 본 발명의 턴디쉬는 웨어를 사용하지 않고 일정 위치에 댐(41)만을 설치한 구조를 갖는다.

즉, 본 발명의 턴디쉬는 그 내부 바닥면상에 댐(41)이 설치되는데, 그 설치위치는 레이들의 쉬라우딩 노즐(11)의 중심에서부터 턴디쉬 노즐(23)까지의 거리(L)의 1/5L 범위 이내에 설치되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 댐이 쉬라우딩 노즐(11)을 통해 용강과 접촉하지 않을 정도의 위치인 약 1/10L에서 약 1/5L 정도 떨어진 곳에 위치하는 것이다.

또한, 본 발명의 턴디쉬는 상기 댐에 관통구(42)가 형성됨을 특징으로 한다. 상기 관통구는 쉬라우딩 노즐의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 상향되도록 설치해야 한다. 상기 관통구는 주조종료시점에 턴디쉬 내에서 와류 발생을 방해하는 방향으로 용강류가 유도되도록 하는 각도를 갖고 형성함이 바람직하다. 구체적으로는 약 35~45。의 각도를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 턴디쉬는 도4c와 같이, 댐(41)의 상부면(43)이 중심으로부터 멀어지는 방향으로 상향되도록 경사진 또 다른 댐 형상을 가질 수 있다. 이러한 구조는 새로운 용강의 유동패턴에 보다 적합하다.

도5는 상기한 턴디쉬를 사용했을 때의 용강 유동패턴을 종래의 것과 비교한 수모델 사진을 보이고 있다. 도5에서도 나타난 바와 같이, 본 발명의 턴디쉬를 사용하면 레이들을 빠져나온 용강류가 대부분 턴디쉬의 바닥에 부딪치고 곧바로 부상하게 되며, 일부 댐의 관통구를 빠져나가는 용강류는 상부 쪽으로 이동할 수 있도록 유도된다.

도4c와 같이 상부면이 경사진 댐을 구비한 턴디쉬 내에서는 상방으로의 용강 유도를 보다 촉진할 수 있다.

이러한 유동패턴에 의해 턴디쉬의 상부면중 거의 전면에 걸쳐 용강이 상방으로 이동하며, 이에 따라 용강 중에 존재하는 비중이 적은 비금속개재물들은 용이하게 용강의 표면으로 부상하게 된다. 따라서, 본 발명의 턴디쉬를 사용할 경우 표면상에 부상되는 비금속개재물의 제거가 보다 용이하여 턴디쉬 내에서 용강의 정련이 쉽게 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 턴디쉬를 사용한 용강의 정련방법에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 턴디쉬를 사용하여 레이들내의 용강을 쉬라우딩 노즐을 통해 상기 턴디쉬 내에 주입한다. 보통 연속주조는 턴디쉬내의 용강이 어느 정도 채워졌을 때 턴디쉬 노즐을 개방하여 용강을 몰드에 주입하게 되는데, 이때 턴디쉬 내에서 발생되는 비금속개재물들은 곧바로 연주주편의 품질에 영향을 미친다.

본 발명은 턴디쉬내의 용강 청정도를 확보하기 위해 상기 턴디쉬에 용강이 1/2까지 채워졌을 때 플럭스를 용강의 표면에 투입하여 용강 표면에 부상하는 개재물을 포집한다. 즉, 종래에는 턴디쉬내의 용강 표면에 플럭스를 투입하더라도 턴디쉬의 상부로 이동되는 용강의 흐름이 크지 않아 부상되는 개재물을 충분히 포집할 수 못한 반면, 본 발명의 경우 턴디쉬의 용강 유동패턴을 크게 할 수 있고, 더욱이 개재물의 포집에 적합한 플럭스를 사용함으로써 턴디쉬 내에서도 용강의 청정성 확보가 매우 용이한 잇점이 있다.

본 발명에 따라 턴디쉬내의 용강 표면으로 부상되는 개재물의 제거를 보다 효과적으로 하기 위해서는 CaO-MgO계 플럭스를 사용함이 바람직하다. 구체적으로 본 발명의 용강 정련에 부합되는 플럭스로는 CaO: 50~58%, MgO: 18~20%, F: 12~14%, Na₂O: 9~11%, SiO₂: 6~7%, Al₂O₃: 3~4%, 총 탄소: 1.3%미만, 수분: 0.5%미만으로 포함하고, 상기 CaO/SiO₂의 비가 약 6.25~8.28 정도되는 CaO-MgO계 플럭스를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 경우 플럭스의 투입량은 용강중의 비금속개재물을 충분히 포집하고, 용강의 성분, 조성과 물성에 영향을 주지 않을 정도의 범위로 투입함이 바람직하다. 일례로, 용강 톤당 약 0.74~1.0kg 정도가 적당하다.

이렇게 상기 턴디쉬를 이용하여 용강 표면에 플럭스를 투입하는 경우 턴디쉬내의 용강 뿐만아니라 연속주조된 주편의 청정도가 크게 증가될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

쉬라우딩 노즐로부터 300mm 정도 떨어진 위치에 도4c와 같은 댐을 설치한 약 60톤 용량의 턴디쉬 내에 용강을 절반 정도 주입한 후, 50.5%CaO-19%MgO-6.5%SiO₂플럭스를 용강 표면에 약 60kg 정도 투입하고, 처리된 용강을 몰드에 주입하여 주편을 제조하였다. 이러한 연속주조과정에서 주조개시후 약 30분 후에 턴디쉬와 몰드내의 용강을 채취하여 플럭스 투입전후 용강중의 총산소량을 측정하여 청정성을 확인하고, 그 결과를 표1에 나타내었다. 또한, 비교를 위해 기존의 턴디쉬를 사용한 경우와 비교하였다.

실시예	기존의 턴디쉬를 사용했을 때의 총산소량[0],ppm	본 발명의 턴디쉬를 사용했을 때의 총산소량[0],ppm
	턴디쉬	몰드	턴디쉬	몰드
발명예1	25	17	21	15
발명예2	19	15	17	13

표1에서도 알 수 있듯이, 본 발명의 턴디쉬를 사용한 경우 기존의 턴디쉬를 사용한 경우에 비하여 용강의 청정도 지수인 용강중의 총 산소량이 약 3~4ppm 정도 향상됨을 알 수 있었다.

또한, 주조된 주편의 경우도 표면의 흠과 개재물이 약 20% 정도가 향상되었으며, 최종 압연된 제품에 있어서는 보다 품질이 우수하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 턴디쉬는 웨어를 설치하기 때문에 턴디쉬의 축조가 보다 용이하면서도 턴디쉬내의 비금속개재물의 포집이 보다 용이하도록 용강의 유동패턴을 제어하므로 보다 간단한 방법에 의해 최종 제품의 청정성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 연속주조공정에 사용되는 레이들과 몰드 사이에 위치한 턴디쉬에 있어서,

   상기 턴디쉬의 내부 바닥면상에, 레이들의 쉬라우딩 노즐의 중심에서부터 턴디쉬 노즐까지의 거리(L)의 1/5L 범위 이내에 댐이 설치되고, 상기 댐에는 중심으로부터 멀어지는 방향으로 상향되는 관통구가 마련됨을 특징으로 하는 턴디쉬
2. 제1항에 있어서, 상기 댐의 상부면은 중심으로부터 멀어지는 방향으로 상향되도록 경사짐을 특징으로 하는 턴디쉬
3. 용강의 정련방법에 있어서,

   제1항의 턴디쉬를 사용하여 레이들내의 용강을 상기 턴디쉬 내에 주입하고, 턴디쉬에 용강이 1/2까지 채워졌을 때 CaO-MgO계 플럭스를 용강 톤당 0.74~1.0kg의 범위로 용강의 표면에 투입함을 특징으로 하는 용강의 정련방법