비정상 주조조건시 턴디시내 용강 및 슬래그 거동해석

초록

연속주조공정에서 2차 정련장치의 하나인 레들(ladle)과 몰드(mould)사이에 위치하여 용강의 유동을 제어하는 주요한 기능을 수행하는 턴디시(tundish)는 레들에서 고품질이 부여된 용강의 유동을 제어하는 연속반응용기로서의 역할 외에 합금성분의 첨가, 탈산, 탈황 그리고 야금학적으로 중요한 비금속 개재물의 부상분리 촉진, 과열도(superheat) 및 조성조절 등의 반응용기로의 역할을 하는 매우 주요한 장치이다. 특히 용강의 유동을 제어하여 비금속 개재물의 부상분리 및 정체영역의 최소화를 위한 기술은 턴디시공정에서 매우 중요한 부분을 차지하는데 이는 용강의 유동이 최종생산품의 질 및 공정의 생상성을 결정하는 중요한 인자로 작용하기 때문이다. 본 연구는 연속주조 턴디시공정에서 비정상상태의 용강의 유동현상에 관한 연구를 수치해석적 접근을 시도하였다. 특히 레들로부터 용강의 유출 후 레들교환이 이루어 질 때부터 다시 용강을 턴디시에 쏟아부어 턴디시에서 일정수위가 될 때까지의 비정상상태에서 턴디시내 용강의 유동 및 슬래그의 몰드로의 혼입에 관한 정량적인 연구를 수행하였다. 용강의 흐름거동을 제어하는 방법으로서 유동제어기인 dam과 weir를 사용하였으며 우선 정상상태를 가정하여 수모델실험을 통한 기준 dam과 weir의 위치 및 높이로부터 이를 몇 가지 경우로 나누어 수치해석연구를 수행하였다. 정상상태의 경우 유입구로부터 일정량의 추적자를 순간입력(pulse injection)하여 추적자들이 배출되는 농도를 측정하는 체류시간분포곡선(RTD curve)을 수치해석을 통하여 구하여 적정 턴디시 프로파일을 구하였다. 또한 이를 비정상상태에 적용하여 현재의 턴디시 프로파일에서 슬래그의 몰드로의 혼입효과를 정량화하였다