KR20000044840A - 연속주조공정에 있어서 슬라브의 모서리 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조기에서 생산되는 슬라브의 모서리부위를 라운드형으로 성형하여 과냉각에 의한 열응력과 마찰저항 및 성형불량을 현저히 저감시킬 수 있게한 연속주조공정에 있어서 슬라브의 모서리 성형방법에 관한 것으로,

즉, 연속주조공정에서 주조되는 슬라브의 에지부(E)를 슬라브의 두께(t)를 직경으로 하는 반원형으로 성형하며, 상기 슬라브의 에지부가 반원형으로 되기 위한 전제조건으로 연속주조기의 폭가변 몰드중 그 측면판과 지지롤의 중앙부위를 반원형으로 형성함에 따라, 슬라브의 냉각과정에서 과냉각으로 인한 열응력을 해소하여 품질을 향상시킴과 아울러 마찰저항을 감소시켜 공정의 안정화를 이룰 수 있으며, 종래의 설비를 이용하여 간단하게 변경제작이 가능하고 종래에 비해 적은 압연력으로 작업이 가능하여 소요전력의 사용을 줄일 수 있게 된 것이다.

Description

연속주조공정에 있어서 슬라브의 모서리 성형방법

본 발명은 연속주조공정에 있어서 슬라브의 모서리 성형방법, 보다 상세하게는 연속주조기에서 생산되는 슬라브의 모서리부위를 라운드형으로 성형하여 과냉각에 의한 열응력과 마찰저항 및 성형불량을 현저히 저감시킬 수 있게한 연속주조공정에 있어서 슬라브의 모서리 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조공정에서 성형되는 슬라브(1)는 그 폭방향 단면의 모서리가 직각에 가까운 장방향으로 되어있기 때문에 냉각을 거쳐 응고시키는 과정에서 도 1에서와 같이 그 정도가 심하든 약하든 각 모서리(2)의 직각부위에 이등분선상의 입계(3)가 연속되어 후공정에서 취약한 부분으로 된다.

상기 모서리(2) 부위의 입계(3)현상은 도 2의 대형강괴(4)의 조직 모형에서 확인되는 바와 같이, 응고조직에 있어서 강괴의 외측에 미세한 입상 결정립으로된 좁은 부분이 형성되며 그 다음 부위에 주상 결정립의 구역이 형성된다.

또한 강괴의 중심부에 조대한 입상 결정립이 형성되나 실제 주조에 있어서는 이러한 조직이 각양 각색으로 혼합되는 것으로 알려져 있으며, 이때 주상 결정립의 주축 방향은 응고시 냉각될 때 열의 흐름방향과 일치되는 것이 통례이다.

위와같이 만들어진 스래브를 연주열연(열간압연)이나 연속압연 혹은 열연공장의 가열로에서 재차 가열하여 폭압연설비(Vertical Scale Breaker)에서 소정의 폭압연을 하게 된다.

열연공장의 폭압연설비는 도 3에서와 같이 폭압연을 하는 수직롤(V)과 수평 압연을 하는 제1 조압연기(H)가 쌍으로 인접 설치되어 통상 3 ∼ 5단계의 가역압연을 하여 소정 칫수의 슬라브로 만들며, 폭압연 설비의 수직롤(H)은 폭압연 효율을 높이기 위하여 통상 캐리버 형식(도 4a참조)을 채용하였으나, 수직롤 사이를 도 4에서와 같이 슬라브를 통과시켜 폭압연하는 과정에서 도 4b에서와 같이 슬라브의 양단면 모서리 부분에 극심한 변형이 가해지게 됨으로써 다른 부위에 비하여 과냉된 모서리 부위에 연신율 차이와 주조시 발생된 입계의 영향으로 말미암아 입계를 따라 미세한 크랙이 발생되는 문제점이 있었다.

한편, 폭압연시 슬라브의 모서리 부분은 수직롤의 캐리버 및 수평압연 특성에 의하여 슬라브 폭의 중앙쪽으로 이동하며 이것은 시험적으로도 잘 알려져 있다.

또한 폭압연 과정에서 과냉된 슬라브의 모서리 부위는 극심한 변형을 받으면서 수직롤(V)의 칼라부위에 도 5에서와 같이 마모(W)를 발생시켜 스래브의 가장자리 부위에 흠을 유발시키는 사실도 잘 알려져 있다.

상기와 같은 과정을 거쳐 폭과 두께가 조정된 슬라브 또는 바(Bar)의 표면을 살펴보면, 양단표면에 미세한 크랙이 잔존하고 심한 경우에는 귀터짐 현상도 발생되며, 이러한 제품을 마무리 압연(사상압연)하여 최종적으로 얻어진 스트립(Strip)의 표면에도 크랙이 잔존하게 된다.

상기와 같이 열간 스트립에서 크랙이 잔존하여 나타나는 피해는 냉간압연후 트리밍을 할 때 절단면이 불량한 톱니 형상을 나타내는 경우가 있으며, 특히 연주 - 열연직결압연(HDR)을 하여 만들어진 열연 스트립을 소재로 냉간 압연하였을 때 그 정도가 심하였고, 또한 냉연강판의 가장자리부에 미세하게 나타나는 긁힌흠이 발생되어 이 부분(선형흠)을 완전히 트리밍 하지 않은 상태에서 파이프를 제작하게 될 경우 용접 열영향부에 크랙과 같이 이 성형흠을 따라 크랙이 발생되는 것도 추정가능한 문제점으로 대두되었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 슬라브의 단면 형상으로 인한 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 슬라브의 모서리부위 내측에 이등분선으로 형성되는 입계현상을 없애고 열간압연시 모서리의 과냉을 방지할 수 있는 연속주조공정에 있어서 슬라브의 모서리 성형방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연속주조공정에서 주조되는 슬라브의 에지부(E)를 슬라브의 두께(t)를 직경으로 하는 반원형으로 성형하며, 상기 슬라브의 에지부가 반원형으로 되기 위한 전제조건으로 연속주조기의 폭가변 몰드중 그 측면판과 지지롤의 중앙부위를 반원형으로 형성함에 따라, 슬라브의 냉각과정에서 과냉각으로 인한 열응력을 해소하여 품질을 향상시킴과 아울러 마찰저항을 감소시켜 공정의 안정화를 이룰 수 있으며, 종래의 설비를 이용하여 간단하게 변경제작이 가능하고 종래에 비해 적은 압연력으로 작업이 가능하여 소요전력의 사용을 줄일 수 있게됨을 특징으로 한다.

도 1은 인반적인 연속주조에 의한 종래의 슬라브의 단면도,

도 2는 종래의 대형강괴의 응고 조직 모형도,

도 3은 열연공장의 폭압연설비에 대한 일예를 나타낸 구성도,

도 4a 및 4b는 종래의 캐리버 형식의 폭압연 수직롤과 그 압연후의 슬라브의 에지부에 발생된 변형상태 예시도,

도 5는 상기 폭압연 수직롤의 칼라부위에 발생된 마모현상을 나타낸 측면도,

도 6은 본 발명의 실시예의 슬라브의 단면도,

도 7 및 도 8은 본 발명의 연속주조기의 몰드에 장착되는 설비의 예시도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 스트립 20 : 측면판

30 : 지지롤

이하, 본 발명의 연속주조공정에 있어서 슬라브의 모서리 성형방법을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 실시예의 슬라브 단면을 나타낸 것으로, 연속주조 공정에서 통상의 방법으로 주조되는 슬라브(10)의 에지부(E)를 슬라브의 두께(t)를 직경으로 하는 반원형으로 성형한다.

상기 슬라브(10)의 에지부가 반원형으로 되기 위한 전제조건으로 연속주조기의 폭가변 몰드중 그 측면판(20)을 반원형으로 하고, 측면의 지지롤(30)의 중앙부위를 반원형으로 형성한다.

한편, 위에서는 에지부(E)가 반원형으로 된 것을 설명하였으나 반원에 비해 완만한 곡면으로 형성된 것도 가능하다.

따라서, 상기와 같은 본 발명은 종래의 모서리를 가진 슬라브와 동일 주조 조건에서 모서리 부분을 제거함으로써, 주조 몰드내에서 마찰이 작아지며 타 부위에 비하여 과냉되는 모서리 부위의 열응력으로 인한 돌발사태를 안정화시켜 주조 속도를 높일수 있다.

또한 슬라브에 발생되는 열흐름이 원주방향으로 형성되어 어느 특정선을 따라 입계가 형성되지 않으며, 직각의 모서리로 된 종래의 슬라브에 비해 표면적이 감소되어 스케일 및 크랙 발생율이 작아지게 된다.

<비교예 >

임의의 슬라브 길이에서 종래의 슬라브와 본 발명의 반원의 에지부를 갖는 동일 체적을 갖는 슬라브와의 표면적비는 다음 표1과 같다.

구 분	기 존	본 발 명
비교대상표 면
체 적	V = WtL = ⅛πt2L∴ W = π.t/8	V = ½× ×L
표 면 적	2WL＋ tL = L(2×πt/8＋t)= tL(π/4＋1)= tL/4(π＋4)	½πtL
표면적비	본 발명면적/기존면적 = (½πtL)/ = 2π/(π+4)= 6.2832/7.1415= 0.8798

상기 조건에서 종래의 슬라브와 본 발명의 슬라브와의 표면적을 비교한 결과 본 발명의 슬라브에서 약 12%의 표면적이 감소됨을 확인 수 있었다.

즉, 상기 표면적 감소분 만큼 냉각효율이 상승되는 반면 마찰저항이나 크랙 및 스케일발생이 감소되고, 몰드의 측면판과 지지롤 등의 손상을 방지하게 됨으로써 설비의고장을 줄일 수 있는 것이다.

또한 종래의 슬라브를 압연하는 것보다는 동일 폭 압연량이라면 훨씬 작은 압연력이 소요되어 전력 원단위를 저감시킬수 있으며 폭 조정효율을 향상시켜 폭 압연량을 훨씬증대 시킬 수 있음도 추정할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 연속주조공정에 있어서 슬라브의 모서리 성형방법은 슬라브의 에지부를 반원 또는 이에 근접되는 곡면형상으로 형성함에 따라 슬라브의 냉각과정에서 과냉각으로 인한 열응력을 해소하여 품질을 향상시킴과 아울러 마찰저항을 감소시켜 공정의 안정화를 이룰 수 있는 지대한 효과가 있다.

또한 종래의 설비를 이용하여 간단하게 변경제작이 가능하며 마찰력감소로 종래에 비해 적은 압연력으로 작업이 가능하여 소요전력의 사용을 줄일 수 있으며, 압연량을 증대시켜 생산성을 높일 수 있는 경제적인 장점도 있다.

Claims (1)

1. 연속주조공정에서 주조되는 슬라브(10)의 에지부(E)를 슬라브의 두께(t)를 직경으로 하는 반원형으로 성형하며, 상기 슬라브(10)의 에지부가 반원형으로 되기 위한 전제조건으로 연속주조기의 폭가변 몰드중 그 측면판(20)과 지지롤(30)의 중앙부위를 반원형으로 형성하여 된 것을 특징으로 하는 연속주조공정에 있어서 슬라브의 모서리 성형방법.