연속 주조에서 품질의 열쇠, 턴디시(Tundish)의 역할

턴디시와 연속 주강에서의 역할

강철 연속 주조는 널리 쓰이는 공정으로 강철 생산의 중요한 단계입니다. 1950년대 연속 주조 공정 도입 이후 전 세계 연속 주강 비중은 크게 증가해 현재 약 97%에 이릅니다. 하지만 공정 활용도 증가와 더불어, 연속 주조기 처리량 증가와 주조 제품 대형화에 맞춰 엄격한 품질 요구사항이 필수적이 되었습니다.

연속 주조 공정에서 강철 주입 래들(steel teeming ladle)에서 몰드(mould)로 용강을 이송하기 위해 턴디시(tundish)라 불리는 중간 용기가 사용됩니다. 턴디시는 몰드 위에 위치해 래들에서 용강을 받아 설계된 처리율과 온도로 균일하게 몰드에 공급합니다. 용강을 몰드에 고르게, 설계된 처리율과 온도로, 개재물(inclusion) 오염 없이 공급하는 것이 필요합니다. 용강은 래들에서 턴디시로 흐르며, 턴디시는 불연속적인 2차 제련 공정과 연속 주조 공정을 연결합니다.

턴디시는 유동을 안정화하고, 몰드로의 강철 공급을 조절하며, 금속을 정제합니다. 턴디시 내에 남은 금속 잔재를 턴디시 스컬(tundish skull)이라 하며, 보통 기계적 수단(스크래핑, 절단)으로 제거합니다. 이렇게 회수된 스크랩은 보통 제강 공정에서 재활용됩니다.

턴디시는 배치 공정인 래들 프로세스와 연속 주조 공정 사이의 버퍼 용기 역할을 수행하는 것이 중요합니다. 또한 연속 주조 전 마지막 야금 용기이므로, 올바른 성분, 온도, 품질의 강철을 공급하는 필수적 역할을 합니다. 이 기능은 지난 몇 십 년간 강철 제품 품질 요구사항이 점점 엄격해지면서 더욱 중요해졌습니다.

연속 주조에서 턴디시의 기여는 (i) 주조 몰드로 유입되는 용강 흐름의 안정성 확보로 일정한 주조 속도 달성, (ii) 연속적인 히트(heat) 주조, (iii) 빈 강철 주입 래들을 꽉 찬 래들로 교체할 때 몰드 내 용강 흐름을 중단시키지 않음, (iv) 필요시 두 다른 히트의 두 다른 등급 강철로 혼합 등급 제조, (v) 개재물과 슬래그가 턴디시에 유입돼 몰드로 넘어가는 것 방지, (vi) 산화물 개재물 분리 촉진, (vii) 몰드 노즐 위 용강 높이 일정하게 유지해 강철 흐름과 주조 속도 일정 유지, (viii) 몰드로 더 안정된 유동 패턴 제공 등입니다.

턴디시의 주기능은 강철 주입 래들과 몰드 사이 강철 저장소 역할을 하고, 멀티 스트랜드 연속 주조기에서 용강을 각 몰드로 분배하는 것입니다. 턴디시는 래들 교체 기간 동안 용강을 연속 주조기에 공급함으로써 액체 강철 버퍼 역할을 합니다. 래들 교체로 유입 용강이 중단되어도 턴디시가 몰드에 용강을 계속 공급하므로 여러 래들에 의한 시퀀스 주조가 가능해집니다.

턴디시는 다양한 형상이 가능한 내화물 라이닝 용기입니다. 위가 큰 직사각형 개방형 용기로 위쪽에 내화물 라이닝 커버를 둘 수도 있습니다. 턴디시에는 여러 유형과 형태가 있습니다. 보통 길쭉하고 기하학적으로 단순한 형태입니다. 전형적으로 직사각형이지만 델타(delta)형, 'T'형도 쓰입니다. 멀티 스트랜드 빌릿·블룸 연속 주조기용 일반적인 턴디시 설계는 중간에 오프셋된 주입 박스(pouring box)가 있는 트로프(trough) 형태입니다. 슬래브 연속 주조기용 턴디시는 보통 짧은 박스형이나 욕조형입니다.

턴디시는 설계된 출력 속도로 용강을 공급하되 흐름 변동이 크지 않게 설계됩니다. 유속은 주로 용융물 깊이로 제어됩니다. 아웃렛 유량 추가 제어는 스토퍼 로드(stopper rod)나 슬라이드 게이트(slide gate)로 수행합니다. 아웃렛 수는 주조 유형에 따라 다릅니다. 턴디시가 용강을 공급하는 몰드 수는 슬래브 연속 주조기 1~2개, 블룸 연속 주조기 2~6개, 빌릿 연속 주조기 2~8개가 일반적입니다.

턴디시 바닥에는 슬라이드 게이트나 스토퍼 로드로 금속 유량을 제어하는 구멍이 하나 이상 있습니다. 연속 주조기 몰드에 용강을 공급해 튀김을 방지하고 부드러운 흐름을 만듭니다. 턴디시 내 용강 깊이를 일정하게 유지해 몰드 내 용강 공급률을 일정하게 유지합니다.

턴디시는 자주 두 구역으로 나뉩니다. 첫 구역은 입구 구역(inlet section)으로 보통 주입 박스가 있고 래들에서 용강이 공급됩니다. 둘째 구역은 출구 구역(outlet section)으로 여기서 용강이 몰드로 공급됩니다. 래들에서 오는 주입 흐름은 턴디시 바닥의 마모 방지 임팩트 패드(impact pad)로 보호된 위치로 아래로 향하게 합니다. 이 위치는 보통 턴디시 노즐에서 최대한 멀리 둬 난류를 최소화합니다. 다른 부위는 내화물 라이닝으로 마감합니다.

턴디시는 용강의 연속적 흐름을 제공하고 2차 정제 장치 역할을 합니다. 연속 주조 턴디시 내 유동 거동이 강철 생산의 품질과 청정도를 지배합니다. 턴디시 내 용강 정제는 체류 중 비금속 개재물이 상부 표면으로 부상(flotation)해 제거되는 방식으로 이루어집니다. 턴디시 유체 흐름은 개재물 제거와 체류 시간 계산에 필수적입니다. 최적 턴디시 유동 특성을 위해 유동 제어 장치가 배치됩니다.

댐(dam), 위어(weir), 구멍 뚫린 배플(baffle) 등 다양한 유동 제어 장치가 보통 턴디시 길이를 따라 배치됩니다. 용강 이동 경로를 길게 해 체류 시간을 연장하면 거대 개재물 부상을 촉진합니다. 유동 제어 장치는 용강 표면 난류, 몰드로 유입되는 용강 흐름, 데드 존(dead zone)에 대한 악영향도 줄여줍니다.

턴디시 유동 최적화는 크기, 형상, 마모, 배플 측면에서, 그리고 혼합 시간 예측을 위해 필요합니다. 턴디시 유동 최적화의 이점은 (i) 혼합 및 균질화 시간 개선, (ii) 비활성 유동 영역(데드 워터) 식별, (iii) 내화물 마모 연장 영역 식별, (iv) 비금속 개재물 분리, (v) 온도 성층화 제어 등입니다.

래들-턴디시 사이, 턴디시-몰드 사이 주입 흐름의 재산화 방지용 노즐은 요즘 거의 모든 연속 주조기에서 사용되며, 적어도 고급강 주조 시엔 필수입니다. 턴디시 바닥을 따라 분배용으로 위치합니다. 래들-턴디시, 턴디시-몰드 강철 유량 제어용으로 스토퍼 제어 노즐과 다양한 설계의 슬라이드 게이트가 모두 쓰입니다. 턴디시 내 용강 자유 표면은 보통 턴디시 플럭스(flux)로 덮여 재산화와 열손실을 방지합니다.

용강 토출률은 노즐 보어(bore)와 노즐 위 페로스태틱 압력(턴디시 내 용강 높이)으로 제어됩니다. 주조 단면 크기와 필요 주조 속도에 따라 다른 보어를 선택합니다. 스토퍼 로드 제어 노즐은 알루미늄 킬드 강(aluminum killed steel) 생산 시 슬래브와 대단면 주조에 쓰입니다. 이 경우 노즐을 통한 용강 토출률은 스토퍼 헤드와 노즐 개구부 관계 설정을 수동 또는 자동으로 제어합니다. 과거엔 알루미나 축적 때문에 과대 노즐을 써서 스토퍼 헤드를 올려 유량 감소를 보상했습니다.

최근 탈산 관행 발전과 스토퍼 헤드·노즐 유닛을 통한 아르곤 버블링으로 알루미나 축적 문제가 크게 줄었습니다. 턴디시에서 용강 흐름 제어의 또 다른 발전은 래들에 쓰이는 것과 유사한 슬라이드 게이트 시스템 적용입니다. 턴디시용 슬라이드 게이트 시스템은 보통 3판형이며, 주조 중 노즐 교체와 노즐 크기 변경 기능도 제공할 수 있습니다. 그림 1은 연속 주조기 내 턴디시와 그 구성요소를 보여줍니다.

그림 1 연속 주조 턴디시와 구성요소

턴디시는 주조 전 예열해 초기 주조 단계에서 용강 열손실을 최소화하고, 특히 중요한 노즐 영역에서 금속 응고를 방지합니다. 턴디시 커버도 주조 작업 내내 복사 열손실을 줄이는 데 쓰입니다.

턴디시 카(tundish car)는 턴디시 이송용입니다. 턴디시를 수송하는 자기 추진 캐리지(self-propelled carriage)입니다. 각 턴디시는 대기 위치에서 가열 장치로 고온 가열된 후 주조 시작 직전 턴디시 카로 주조 스테이션으로 이송됩니다. 주행 기능 외에 턴디시 카는 턴디시 바닥에 장착된 침지 노즐을 몰드에 삽입하는 리프팅 기능, 침지 노즐 위치 조정을 위한 센터링 기능, 개재물 부상 분리를 위해 용강 레벨을 일정하게 유지하는 자동 액체 강철 레벨 제어 기능을 포함합니다. 턴디시 카 크기는 스트랜드 수 증가에 따라 커지며 인접 설비 간섭이 심해지므로, 구조 역학적으로 린(lean)한 메커니즘이 필요합니다.

턴디시 카는 보통 반현수(half-suspended) 설계로 메인 조작 플랫폼에 장착됩니다. 보통 유압 구동이며 턴디시 주조나 가열을 위해 지지하고 이송합니다. 자동 액체 강철 레벨 제어의 중요 장치 중 하나는 계량 장치(weighing device)로, 시간마다 변하는 각 턴디시 내 용강 무게를 고정밀도로 측정해야 합니다. 턴디시 카에 계량 메커니즘을 내장해 용강 무게를 지속적으로 모니터링할 수 있게 합니다.

정상 상태와 비정상 상태 양쪽에서 턴디시는 (i) 래들 교체를 버틸 충분한 용적, (ii) 적절한 운전 깊이, (iii) 전 스트랜드 균일한 유동 분배, (iv) 개재물 부상을 위한 최적 체류 시간, (v) 조용한 표면, (vi) 적절한 내화물 포함한 열적·화학적 단열, (vii) 수율 최적화를 위한 낮은 배수 중량 능력을 제공해야 합니다.

야금 반응로로서의 턴디시

강도, 연성, 내구성, 내식성 등 향상된 물성을 가진 강철에 대한 끊임없는 수요가 있습니다. 다양한 용도에 필요하기 때문입니다. 제강 공정을 더 에너지·비용 효율적으로 만들고 환경 문제를 해결하려는 욕구도 있습니다. 이런 이슈들이 턴디시를 야금 반응로로 진화시켜, 주조 전 용강 물성을 최종 제어해 원하는 기계적 물성을 가진 최종 강철 제품을 얻는 기능을 수행하게 했습니다.

턴디시는 주조 전 마지막 단계이므로 용강 성분 제어의 마지막 기회이기도 합니다. 턴디시에서의 주요 성분 제어 형태는 주조 시 용강 내 비금속 개재물의 개수와 크기를 제한하는 것입니다.

턴디시를 통과하는 동안 용강은 내화물, 슬래그, 대기와 상호작용합니다. 강철 품질에 대한 지속적 강조로 턴디시가 당초 예상보다 훨씬 중요한 연속 야금 반응로 기능을 함이 점점 명확해지고 있습니다. 따라서 엄격한 성분과 품질의 강철을 공급하기 위해 턴디시의 적절한 설계와 조업이 중요합니다. 현대 턴디시는 개재물 분리, 부상, 합금화, 칼슘 처리에 의한 개재물 변질, 과열도 제어, 열적·성분 균질화 등 다양한 야금 조업을 수행할 최대 기회를 제공하도록 설계되어 '턴디시 야금학(tundish metallurgy)'이라 불리는 2차 제련의 별도 영역 개발로 이어졌습니다.

수년간 연속 주조 턴디시는 극적인 변화를 겪었습니다. 단순한 저장소 겸 분배 용기에서 오늘날 턴디시는 강철 정제 용기로 간주됩니다. 오늘날 턴디시는 용강을 제어된 속도로 몰드에 공급하고, 열적·화학적 균질화 등 특정 야금 기능을 수행합니다. 또한 유체 역학, 열 단열, 개재물 부상·제거, 수소 포집 등 품질 관련 많은 파라미터의 지속적 개선에 초점을 맞춥니다.

연속 주조 턴디시의 여러 역할에는 (i) 제강 품질 체인의 결정적 링크, (ii) 연속 정제기, (iii) 야금 신호 전달체 등이 있습니다. 공정의 핵심은 통제되지 않은 턴디시는 정제기가 아닌 오염원이 된다는 점입니다. 턴디시가 래들(앞단)과 몰드(뒷단)만큼 클린 강철 관행의 일부임은 부인할 수 없습니다. 1차·2차 제련 공정에서 강철에 구축된 품질이 턴디시에서 손실되면, 의도한 용도에 부합하는 품질 제품을 생산할 수 있는지는 전적으로 몰드에서의 회수에 달려 있습니다. 이는 훨씬 더 어려운 과제입니다. 몰드 내 강철 체류 시간이 한정되어 있어 완전 응고 전 마지막 단계에서 강철을 정제할 유한한 능력만 제공하기 때문입니다.

턴디시 상부 표면은 대기로부터 보호되어야 합니다. 대부분 연속 주조기에서 이는 턴디시 플럭스 층 추가로 달성합니다. 턴디시 플럭스 층은 표면 슬래그를 생성합니다. 개재물 흡수 필요성 외에 턴디시 슬래그 층의 주요 기능은 열 단열, 화학적 단열, 래들 슬래그 완충입니다. 턴디시 슬래그 커버링은 복합 엔지니어링 다성분 화학 혼합물인 염기성 플럭스(석회/실리카 비율 2 초과)나, 순수 화학적 산성 슬래그인 볏짚 재(burnt rice husk ash)나 규조토(diatomaceous earth)처럼 단순할 수도 있습니다. 둘 다 본질적으로 실리카로 구성됩니다.

턴디시는 용강 오염원으로 간주됩니다. 용강 내 개재물 생성과 오염의 주원인은 탈산 생성물, 강철 래들 라이닝 침식물, 래들에서 넘어온 래들 슬래그 혼입, 입구 구역에서의 과도한 변동에 의한 턴디시 슬래그 혼입, 턴디시 내 공기에 의한 강철 재산화, 저온에서 개재물 침전(예: TiO2 개재물), 턴디시 라이닝 침식, 다양한 슬래그의 용강 내 유화 등입니다. 상당량 오염은 보통 시퀀셜 주조의 과도기, 즉 두 히트 간 전환 시 래들 교체 때 발생합니다.

오염물이나 개재물은 턴디시를 흐르는 동안 용강에서 부상해 제거되어야 합니다. 개재물 제거 메커니즘에는 (i) 부력 상승과 상부 슬래그 흡수, (ii) 유동 이송, (iii) 아르곤 기체 기포 부상, (iv) 충돌과 '오스트발트 리프닝(Ostwald ripening) 후 부상'에 의한 개재물 성장, (v) 라이닝 내화물 흡수 등이 있습니다. 최종 개재물 종착지는 상부 슬래그, 라이닝(안전한 제거), 몰드(몰드에서 제거되지 않으면 주조품 결함 가능)입니다.

턴디시 출구 용강 내 개재물 개수와 크기는 턴디시 내 개재물 생성과 성장을 막고, 래들에서 턴디시로 넘어온 개재물을 제거함으로써 줄어듭니다. 따라서 래들 조업 시 올바른 관행을 따라 턴디시로 공급되는 용강 내 개재물 양을 낮추는 것도 중요합니다.

턴디시의 또 다른 중요한 기능은 연속 주조 공정에 공급되는 용강 온도 제어입니다. 래들에서 용강 주입에 최대 1시간 걸릴 수 있어 입구 흐름 온도가 시간에 따라 변합니다. 턴디시 자체 열손실과 결합하면 주조 중 용강 온도가 변동할 수 있습니다. 하지만 용강 온도는 제품 품질과 물성, 주조기 조업, 내화물 마모에 영향을 줍니다. 따라서 변동을 최소화하고 온도를 최적값에 가깝게 유지하는 것이 바람직합니다. 턴디시가 버퍼 탱크 역할을 하므로 턴디시 내 혼합이 충분하면 주조기로 공급되는 용강 온도 변동을 크게 줄일 수 있습니다.

여러 연구가 턴디시 체류 시간을 활용해 용강에서 슬래그 상으로 반응 생성물의 부상과 동화를 극대화하기 위해 수행되었습니다. 반응 생성물은 탈산, 재산화, 침전, 유화, 내화물 성분 용강 혼입 등의 생성물로, 고유 개재물과 외생 개재물을 모두 포함합니다. 건전한 턴디시 설계 선택을 기반으로 턴디시 조업은 (i) 체류 시간 최대화로 개재물 부상 촉진, (ii) 포획성 있고 비부식성 슬래그로 개재물 동화 보장, (iii) 용강 열적·화학적 손실 감소, (iv) 쇼트 서킷(short-circuiting)과 데드 존 최소화, (v) 품질과 수율에 최적인 설계로 운영자 제공 등을 목표로 해야 합니다.

턴디시 내 흐름은 유체역학적 현상입니다. 단상 난류 유동, 래들 슈라우드에서 가스 주입 시 다상 유동, 체류 시간 분포, 개재물 성장·이동·제거, 혼합과 등급 전환, 열에너지 수송, 주조 시작과 끝에서의 보텍스(vortex) 형성 등을 포함합니다. 턴디시 유동 최적화 목적은 용강에서 개재물을 제거하기 위한 최적 유동 패턴을 달성하는 것입니다. 턴디시 형상과 난류 억제기, 임팩트 패드, 배플, 위어, 댐 같은 유동 제어 장치로 유동 최적화를 달성할 수 있습니다. 턴디시는 (i) 높은 평균 체류 시간, (ii) 작은 심각한 난류·데드·트 서킷 부피, (iii) 큰 층류 유동 영역 부피, (iv) 적절한 난류 구역에서 강제 응집과 개재물 부상·커버 슬래그 흡수, (v) '개방(적색) 아이' 형성 방지로 액강 표면이 공기 흡수에 노출되지 않게 하는 방식으로 설계되어 최적 유동과 더 높은 청정도를 실현해야 합니다.

턴디시 야금학 과제 해결의 기초가 되는 몇 가지 기본 요건이 있습니다. 이 요건에는 (i) 공장 페이싱과 전환 요건에 적합한 턴디시 크기 사용, (ii) 히트 제때 투입, 적정 온도와 청정도의 용강, (iii) 래들 프리 오픈(free open) 성능 최대화, (iv) 히트 서브머지드(shrouded) 완전 개방, (v) 쉽게 환원되는 산화물이 슬래그, 라이닝, 내화물에 들어가지 않게 자동 래들 슬래그 검출·차단 활용, (vi) 용도 요구사항 충족하는 슬래그 설계, (vii) 이송 시스템 누기나 공기 흡입 방지, (viii) 개재물 부상 최대화와 전환 최소화를 위한 턴디시 유동 제어 장치(임팩트 패드 포함) 설계, (ix) 정상 상태 조업 시 턴디시 최대 용적으로 운전, (x) 과도기 효과 최소화를 위한 불활성 가스 퍼징 등 기술 활용, (xi) 가능하면 온도 지속 모니터링, (xii) 큰 온도 변동 피로 안정된 턴디시 유동 유지, (xiii) 클로깅(clogging) 문제 근본 원인 이해와 해결, (xiv) 사람과 몰드 안전을 해치지 않으면서 수율과 생산성 최대화 등이 포함됩니다.

턴디시 내화물 라이닝

턴디시 라이닝은 야금 시스템의 또 다른 중요한 부분입니다. 라이닝은 불활성이어야 하며 강철에 외생 개재물을 기여하지 않아야 합니다. 턴디시 내화물은 (i) 라이닝 내화물, (ii) 유동 제어 장치 두 범주로 나뉩니다.

턴디시 관련 다양한 내화물에는 턴디시 라이닝 재료(영구 라이닝과 작업 라이닝), 댐과 위어, 임팩트 패드, 유동 제어 시스템(모노블록 스토퍼나 슬라이드 게이트), 턴디시-몰드 사이 주입 흐름 보호(슈라우드 또는 침지 노즐), 턴디시 노즐, 시팅 블록(seating block) 등이 있습니다. 댐과 위어는 마그네사이트 보드나 알루미나 벽돌로 만듭니다. 턴디시에서 몰드로 용강은 몰드 내 용강에 침지된 노즐로 공급됩니다. 침지 노즐은 내식성과 스폴링(spalling) 저항성이 있어야 합니다. 노즐 클로깅도 중요합니다. 등방 압력 성형 알루미나 그래파이트-융합 실리카 침지 노즐이 보통 쓰입니다.

턴디시 내 내화물은 주조 공정의 중단 없고 안전하며 수익성 있는 품질 생산에 필수적입니다. 희생적(sacrificial) 성격이라 측정 가능한 비용과 품질 영향이 있어 관리되어야 합니다. 내화물은 물리적 존재와 제어된 화학 반응을 통해 턴디시의 유동과 에너지를 활용해 턴디시를 연속 정제 용기로 만듭니다.

턴디시 라이닝 재료는 응고 단계에 가까워 용강 품질에 직접 영향을 미칩니다. 턴디시 작업 라이닝은 강철과 접촉하며 턴디시 내 용강-공기 계면에서 용강 레벨 변동으로 침식이 시작됩니다. 용강 내 다양한 금속 산화물이 턴디시 내화물 작업 라이닝의 주 침식 원인입니다.

턴디시 내화물 라이닝은 라이닝 품질과 턴디시 슬래그 유형에 따라 정해진 수명이 있습니다. 작업 라이닝 층과 턴디시 슬래그 간 화학 반응은 특히 하이 시퀀스 주조 시 매우 중요합니다.

턴디시 내화물이 다음 여러 기능을 충족하길 바랍니다: 액체 강철 저항(높은 고체선 온도), 턴디시 슬래그 저항, 낮은 열전도도(좋은 열 차단), 좋은 안정성(주조 중 내화물 침식 없음), 높은 열충격 저항, 화학적 불활성, 사용 후 폐기 가능, 합리적 가격. 추가로 낮은 산소 포텐셜, 좋은 기계적 저항, 쉬운 데스컬링(deskulling), 강철 수소 포집 낮음 등이 요구됩니다.

턴디시 내화물이 강철과 직접 접촉하든 안 하든, 잘못된 선택이나 적용은 재앙적 결과를 낳고 작업자 안전에 영향을 줄 수 있습니다. 강철 침투와 궁극적 턴디시 파손을 막기 위해 적절한 단열, 고온 강도, 침식 저항 특성을 가진 소재 선택뿐만 아니라 직통 조인트(straight-through joint) 회피도 필수적입니다. 내화물 계단(steps)은 강철이 침투 시 얼게 해, 스컬링된 강철이 상부 용강을 어느 정도 잡아두게 합니다.

턴디시에 쓰이는 내화물은 높은 안정성과 특수 특성이 요구됩니다. 턴디시는 내화물 적용에서 가장 중요한 영역 중 하나이자, 연속 주조 공정에서 가장 큰 '비용 관리 센터' 중 하나입니다. 턴디시 관련 다양한 내화물로는 턴디시 라이닝 재료(영구·작업 라이닝), 댐과 위어, 임팩트 패드, 유동 제어 시스템(모노블록 스토퍼 또는 턴디시 슬라이드 게이트), 턴디시-몰드 사이 주입 흐름 보호(슈라우드 또는 침지 노즐), 턴디시 노즐, 시팅 블록이 있습니다. 턴디시 라이닝에는 여러 라이닝 관행이 있습니다. 그림 2는 일반적인 턴디시와 그 내화물을 보여줍니다.

그림 2 일반적인 턴디시와 내화물

턴디시 내화물 라이닝 관행은 크게 5가지 유형으로 분류됩니다: (i) 벽돌 라이닝, (ii) 건닝 라이닝(gunnable lining), (iii) 턴디시 보드 라이닝, (iv) 스프레이 라이닝(sprayable lining), (v) 드라이 라이닝(dry lining).

벽돌 라이닝 – 내화 벽돌 라이닝 개념은 1950년대 연속 주조 도입 초기에 턴디시 라이닝으로 채택되었습니다. 이 라이닝들은 고알루미나 벽돌로 래들 내화물 관행을 턴디시에 확장한 것이었습니다. 이 라이닝 유형과 관련된 여러 어려움이 대체 라이닝 관행 개발로 이어졌습니다.

건닝 라이닝 – 건닝 라이닝은 일본에서 벽돌 라이닝 관련 일부 문제를 극복하기 위해 상업화되었습니다. 초기엔 알루미노-실리케이트 기반이었으나 나중에 마그네사이트 기반이나 염기성으로 전환해 야금 관행을 지원했습니다. 이 라이닝은 모노리식 무접합 구조와 상대적으로 개선된 데스컬링을 제공했지만, 건닝 라이닝의 상대적으로 높은 밀도 때문에 예열 시간이나 열손실 개선은 크지 않았습니다. 급속 예열 시 라이닝 균열과 스폴링 경향이 여전했습니다. 이는 콜드 스타트(cold start) 관행에 건닝 라이닝 사용을 배제시켰습니다.

턴디시 보드 라이닝 – 1970년대 중반 새로운 턴디시 마모 라이닝이 도입되었습니다. 이 라이닝은 저밀도, 고단열, 일회용, 사전 성형·사전 경화된 내화물 보드 시스템으로 구성되었습니다. 쉬운 데스컬링, 장비 투자 불필요, 실리카계의 저렴한 비용 등이 많은 제강사 사이에서 폭발적 인기를 끌게 했습니다. 초기엔 실리카계 보드를 써서 '콜드 스타트'만 가능했습니다. 1980년대 중반 마그네사이트계 보드가 도입되어 예열 가능성, 즉 고합금 고품질 강 제조 시 저수소 고려를 위한 '핫 스타트(hot start)' 관행 요건을 충족했습니다. 하지만 노동 집약성, 조인트와 샌드 백킹 존재, 파손 등은 보드 라이닝 시스템의 고질적 약점으로 남았습니다. 다만 인건비 낮고 적용 기술이 쉽게 구할 수 없는 곳에선 여전히 보드 라이닝 시스템이 인기 있습니다.

스프레이 라이닝 – 스프레이 라이닝 개발은 다른 라이닝 관행의 어려움을 극복하고 턴디시 라이닝 시스템 자동화로 나아가기 위해 이루어졌습니다. 이 시스템에서 진한 슬러리를 혼합 후 압축 공기로 '분무(atomizing)'해 턴디시에 증착합니다. 첫 로봇 적용 시스템이 1982년 가동되어 1980년대 후반부터 건닝 라이닝보다 낮은 밀도와 더 나은 라이닝 두께 제어 등의 상당한 이점으로 널리 쓰이기 시작했습니다. 건닝처럼 유동화 후 건조 분말을 이송할 필요가 없어졌습니다. 이로써 섬유와 기타 화학물질을 매스에 첨가하고 균질한 혼합과 증착이 가능해졌습니다. 라이닝을 예열해 '핫 스타트' 모드로 주조하거나, 실온까지 식혀 '콜드 스타트' 턴디시로 쓸 수 있습니다. 경화 중 스프레이 라이닝은 라이닝 무결성 보장을 위해 제어되어야 하며, 이는 턴디시 영구 라이닝이 만족스러운 배치를 위해 이상적으로 100°C 이하이어야 함을 요구합니다. 최대 30% 물 첨가 같은 습식 공정과 호스·유출 존재는 제철소에서 운영 보건 안전 이슈를 일으킬 수 있습니다. 그래도 이 스프레이 라이닝 시스템은 보드와 건닝의 많은 장점을 결합하면서 조인트, 샌드 백킹, 리바운드 손실, 분진 문제, 열악한 단열 등 단점을 제거하는 데 성공했습니다.

드라이 라이닝 – 턴디시용 드라이 라이닝은 아마도 1986년 유럽에서 도입되었습니다. 이 시스템은 이전 모든 공정과 달리 건조 분말 형태로 시공되며 턴디시 작업 라이닝 형성에 물 첨가가 필요 없습니다. 보통 수지 본드(바인더/촉매 반응)를 이용하며 비교적 적은 열(약 160°C)로 활성화됩니다. 진동은 제품에 따라 필요할 수도 안 할 수도 있지만, 포머(former)를 사용하고 턴디시 영구 라이닝과 포머 사이 간극에 건조 분말을 주입하는 것은 필수입니다. 약 400°C 열풍을 불어넣고 가열 사이클 약 45분, 추가 30분 냉각으로 완료됩니다. 따라서 많은 시간을 아낄 수 있습니다. 단점으론 드라이 시스템이 밀도 높아서 단열성이 낮다는 점이 있습니다.