턴디시 야금: 연속 주조를 위한 강 이송 최적화

턴디시 야금

티밍 레들(teeming ladle)에서 연속 주조기 몰드로 액체 강 이송 위해 중간 용기인 턴디시(tundish) 사용. 턴디시는 직사각형 큰 끝 위쪽, 내화물 라이닝 용기로 상부 내화물 라이닝 뚜껑 있을 수 있음. 턴디시 바닥 하나 이상 노즐 포트(nozzle port)와 슬라이드 게이트(slide gate) 또는 스토퍼 로드(stopper rod)로 용강 유량 제어. 턴디시 보통 두 구간: (i) 유입구 구간, 일반적으로 포어 박스(pour box) 있어 티밍 레들에서 용강 공급, (ii) 유출구 구간, 연속 주조기 몰드(들)로 용강 공급. 다양한 유동 제어 장치(댐 dam, 위어 weir, 구멍 있는 배플 baffle with holes 등) 턴디시 길따라 배치 가능. 긴 경로 선호하여 용강 체류 시간 연장, 거대 개재물 부상 촉진. 턴디시 중요 야금 요소 그림 1.

턴디시 기능과 진화

연속 주조 턴디시는 레들 2차 제강 불연속 공정과 몰드 연속 주조 공정 연결 버퍼 역할. 레들 교체 기간 동안 저장소 역할, 유입 용강 중단 시에도 몰드 용강 지속 공급으로 다수 레들 순차 주조 가능. 개재물 형성과 용강 오염 주요 원인: 공기 및 이월 산화 레들 슬래그에 의한 용강 재산화, 턴디시/레들 슬래그 포착(entrainment), 이들 슬래그 용강 유화(emulsification). 이 개재물들 턴디시 통과 유동 중 부상 제거되어 몰드 주입 전 제거되어야.

과거 레들 야금(예: 레들로 LF) 완전히 개발 안 되었을 때 턴디시 개재물 완전히 제거 안 된 레들서 이송된 탈산 용강 정제기(refiner) 역할 기대. LF 처리 없이 탈산 용강 거대 개재물과 다수 토착 미세 개재물 함유, 용강 이송 중 응집 거대 개재물 형성 가능. 턴디시 용강서 거대 개재물 일부 감소, 화학 조성 조정, 몰드 공급 적정 온도 제어 가능. LF/디가서 사용으로 용강 청정도 수년간 현저히 개선되어 엄격해지는 고객 요구 충족, 턴디시 이제 정제기보다 오염원(contaminator) 더 많이 인식.

일시적 기간(비정상 상태) 순차 주조 중 오염 상당 발생: 레들 개방 시, 두 히트(레들 교체) 전환 시, 레들 비울 때. 일시적 기간 유입 용강 스트림과 금속 튀김 주변 공기와 이월 산화 레들 슬래그로 심하게 재산화. 용강 스트림 턴디시 표면 부유 레들 슬래그와 턴디시 슬래그 강타 공격적 유화, 결국 용강 포착. 재산화와 슬래그 포착 모두 유해 거대 산화물 개재물 생성.

Al-탈산 용강, LF 큰 탈산물 입자 제거 후에도 다수 미세 알루미나 입자 부유. 이 입자들 레들→턴디시→몰드 용강 이송 중 난류 유동으로 응집, 큰 알루미나 클러스터 형성.

거대 개재물과 큰 알루미나 클러스터는 하류 가공 문제와 스트랜드 및 최종 제품 결함 주요 원인. 강 고객 보통 더 작은 거대 개재물과 클러스터 청정강 요구, 강 제품 성능 향상 위해. 따라서 턴디시 설계와 조업은 거대 개재물과 알루미나 클러스터 형성 최소화, 형성 후 제거 방향. 그렇지 않으면 LF 등 공정 청정화 노력 무가치.

초기 개발 단계 턴디시 몰드 위 충분한 용강 보유 일정 헤드 제공, 순차 주조 중단 없이 레들 교체 가능 단순 저장소로 간주. 우수 강 품질 지속 강조로 연속 주조 턴디시 원래 구상보다 훨씬 중요 연속 반응기(continuous reactor) 기능 함 명확해짐. 고품질 강 연속 주조 핵심 커플러(coupler) 턴디시 진정 중요한 야금 반응기(mettallurgical reactor) 인식. 화학, 열, 물리 제어 필요 일련 작업 발생 용기.

긴 노즐(long nozzle) 또는 불활성 가스 슈라우딩 파이프(shrouding pipe) 등 다양한 기술로 공기 재산화와 슬래그 유화 감소 구현. 유사하게 용융 유동 제어 장치로 공정 중 형성 개재물 부상 촉진. 턴디시 용강 온도 능동 제어 구현도 청정강 주조 기여. 이 조치들 정상 상태 턴디시 조업 중 꽤 성공적이나 비정상 상태 조업엔 부족할 수 있음. 비정상 상태 조업 금속 수율 향상 위한 긴 순차 주조 필수 부분. 고품질 강 주조 바람직하지만 품질과 비용 타협 항상 턴디시 조업 존재.

턴디시에서 몰드 전달 용강 품질은 슬래그, 가스, 내화물 상과 용강 상호작용 정도와 제어에 고도 의존. 현대 턴디시 개재물 분리, 부상, 합금화, 칼슘 처리에 의한 개재물 변형, 과열 제어, 열적 조성 균질화 등 다양한 야금 조업 최대 기회 제공 설계. 2차 제강 별도 영역 개발로 이어짐: 턴디시 야금.

턴디시 역할과 기능

연속 주조 턴디시 여러 역할: (i) 제강 품질 체인 핵심 링크, (ii) 연속 정제기, (iii) 야금 신호 전달자. 핵심: 비제어 턴디시 정제기 아닌 오염원. 턴디시 1차 2차 제강 조업 구축 품질 턴디시서 잃으면 의도 용도 충족 품질 제품 생산 능력 전적으로 몰드 회복 의존. 몰드 강 체류 시간 제한, 완전 응고 전 최종 단계 강 정화 유한 능력 고려 시 훨씬 힘든 작업.

다수 제강사 턴디시 연구하여 용강 내 반응 생성물 슬래그 상 부상과 동화 위해 가용 체류 시간 최대화. 탈산, 재산화, 침전, 유화, 내화물 성분 포착 생성물로 토착(indigenous) 외인성(exogenous) 개재물 모두 포함. 건전한 턴디시 설계 선택 기반으로 턴디시 조업 다음 기어드(geared) 필요:

• 체류 시간 최대화로 개재물 부상 촉진
• 포획성 비부식성 슬래그로 개재물 동화 보장
• 용강 열적 화학적 손실 감소
• 쇼트 서킷(short circuiting)과 데드 존(dead zones) 최소화
• 조업자 품질과 수율 최적 설계 제공

공기/내화물 상 오염 제거와 청정강 관행 지원 기술은 건전한 턴디시 조업 필수. 설계 기준, 모델링, 턴디시 유동 제어, 슬래그, 온도 제어, 청정도 개선, 비정상 상태 조업 중요 턴디시 야금 측면. 턴디시 설계 특정 용도 확정 후 턴디시 연속 정제기 간주 운영 시 조업자 품질 개선 최대화 가능. 조업자 기존 청정강 관행 이탈 파멸적 결과 초래 가능성 인지 필요.

생산성 증대(주조 속도 증가, 가동률 향상, 수율 개선) 강조로 더 크고 깊은 턴디시 업계 표준. 더 높고 체적 큰 턴디시 용기서 개재물 분리 일반적으로 용이, 특히 개재물 불필요하게 깊은 레벨 물리적 포착 안 되게 주의 시 강 청정도 유익 효과.

더 큰 턴디시 운전 깊이 추구 금속 체류 시간 증가뿐 아니라 일시적 조건(레들 교체 등) 턴디시 슬래그 보텍스(vortexing) 가능성 감소 추가 이점. 턴디시-몰드 계량 장치 유형(단순 계량 오리피스, 스토퍼 로드 제어, 다중 플레이트 슬라이드 게이트, 최근 정밀 제어 밸브) 무관하게 참.

턴디시 정제 용기로 활용 위해 다음 기준 충족 필요:

• 용강 오염원 제거: 내식 침식, 재산화, 레들 슬래그 이월, 턴디시 슬래그 유화.
• 유동 수정 장치(FMD), 필터, 엔지니어드 슬래그로 개재물 부상 분리 촉진.
• 열 제어, 슬래그 프리 이송, 최적 금속 공급 시스템 몰드 도입.

턴디시 역할 요약

연속 주조 공정 턴디시 역할과 기능, 청정강 주조 생산 중요성 요약:

• 턴디시 레들과 연속 주조기 몰드 연결. 레들서 용강 수용, 최소 오염, 균일, 희망 유량 온도로 연속 주조 몰드 전달.
• 턴디시 내화물 라이닝 용기, 유입구 유출구 구간, 길이 따라 댐 위어 또는 구멍 배플 유동 제어 장치. 내화물 라이닝 뚜껑 가능, 바닥 포트 슬라이드 게이트 또는 스토퍼 로드 조립, 용융물 몰드 주입.
• 긴 노즐로 턴디시 내 용강 침지 또는 아르곤 가스 흐름 슈라우드 파이프로 유입 용강 스트림 공기 재산화 방지.
• 긴 노즐과 슈라우드 파이프 슬래그 용강 유화 감소 역할도.
• 턴디시 유동 제어 장치 용강 체류 시간 증가, 공기 재산화와 슬래그 유화 기원 거대 개재물 감소. 동시에 응집 알루미나 개재물 클러스터 부상 감소.