KR100202040B1 - 용융 금속의 연속주조 방법 및 연속주조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 초기 응고의 불안정성을 억제하고 윤활과 주편 슬라브의 표면 성질을 안정적으로 향상시키는 방법으로 용융 금속의 연속주조방법 및 그 장치를 제공하는 것이며, 여기서의 용융 금속의 연속주조 방법은 교류가 연속주조 주형벽을 둘러싸도록 또는 주형 옆벽에 삽입되도록 제공되어지는 전자기 코일에 적용하고, 그에 의한 전자기력이 일정한 형식으로 진동하거나 진동하지 않는 주형에 주입된 응고를 막 시작하려는 용융 금속에 가해지도록 하기 위한 방법으로 본 발명에 의한 방법은 역시 적용되어지는 교류의 진폭이나 파형을 주기적으로 변화시키는 것을 포함하고, 본 발명에 의한 장치는 상기의 방법에 사용된다.

Description

용융 금속의 연속주조 방법 및 연속주조 장치

제1도(a)는 전류가 흐르지 않는 단계를 포함하지 않는(step-like) 전류 적용방식을 보여주는 도면이고, 제1도(b)는 전류가 흐르지 않는 단계를 포함하는 계단형 전류 적용방식을 보여주는 도면.

제2도는 연속주조 주형 내에 삽입된 전자기 코일, 용융 금속 메니스커스(meniscus)와 분말의 배열 관계를 보여주는 도면.

제3도는 그 형식이 여기에서 제안된 맥동(pulsed) 전자기장을 주는 형식을 보여주는 도면.

제4도(a)는 전자기력의 적용시 변형된 메니스커스의 형상을 보여주는 도면이고,

제4도(b)는 전자기력의 미적용시 동적인 메니스커스의 배열을 보여주는 도면이고,

제4도(c)는 전자기력의 적용과 미적용을 반복한 후에 응고막 배열을 보여주는 도면이고.

제5도(a)는 복수회 반복되는 대전류와 소전류의 흐름 뒤에 전류가 흐르지 않는 단계를 포함하는 방식을 보여주는 도면이고,

제5도(b)는 두 번의 소전류와 각각 서로 다른 전류를 갖는 한 군(群)의 대전류 단계를 포함하는데 상기 군은 두 소전류 단계 사이에 존재하는 것을 보여주는 도면이고, 제5도(c)는 각각 서로 다른 전류를 갖는 한 군의 대전류 단계와 상기 군과 전류가 흐르지 않는 단계에 이어지는 소전류 단계를 포함하는 방식을 보여주는 도면.

제6도는 주조 실험용 장치의 개략적인 형태를 보여주는 도면.

제7도는 제6도의 장치를 사용해서 얻은 주편 슬라브(slab)의 표면 거칠기와 계단형 전류와 주형 내에 자기력선속 밀도(magnetic flux density)를 적용시켜 얻은 주편 슬라브의 표면 거칠기 사이의 관계를 보여주는 도면.

제8도는 제6도의 장치를 사용하여 얻은 주편 슬라브의 표면 걸치기와 대전류 적용 시간의 전체 주기에 대한 비 사이의 관계를 보여주는 도면.

제9도는 연속주조 주형, 메니스커스와 본 발명에 따른 전자기 코일의 배열 관계를 보여주는 도면.

제10도는 평지씨(rape seed) 기름을 사용한 종래의 용융 금속의 연속주조 방법을 보여주는 도면.

제11도는 제2도의 종래의 방법에 의해 얻어진 주편 빌레트(billet, 小鋼片)의 표면 조건을 보여주는 도면.

제12도는 본 발명에 따른 제1도의 방법으로 얻어진 주편 빌레트의 표면 조건을 보여주는 도면.

제13도는 제1도의 방법에서 전자기 코일에 적용되는 맥동(pulsed) 전류 파형을 보여주는 도면.

제14도는 제1도의 방법에서 전자기 코일에 적용되는 계단형 전류 파형을 보여주는 도면.

제15도는 안정적으로 메니스커스를 유지시키기 위한 주형의 기계적 진동 주파수와 코일에 적용되는 맥동 교류 주파수의 관계를 보여주는 도면.

제16도는 본 발명에 따른 연속주조장치의 개략적인 형태를 보여주는 도면.

제17도는 본 발명에 따른 전자기력의 원리를 보여주는 도면.

제18도(a)는 제8도 장치의 개략적인 형태를 보여주는 도면이고,

제18도 (b)는 제18도(a)의 A부분의 확대도.

제19도는 본 발명에 따른 진폭 변조 교류 파형의 예를 보여주는 그래프.

제20도는 본 발명에 따른 주파수 변조 교류 파형의 예를 보여주는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주형 2 : 용융 금속

3 : 메니스커스(meniscus) 4 : 분말(powder)

5 : 전자기 코일(electromagnetic coil)

6 : 응고막(solidified shell) 7 : 용융 금속 주입노즐

8 : 용융 금속 보지(保持)용 용기 9 : 인발용 더미 바(dummybar)

10 : 주형 진동장치

11 : 전자기장이 적용될 때 형성되는 메니스커스

12 : 평지씨 기름 13 : 진동 자국(oscillation marks)

14 : 전자기장이 적용되지 않을 때 얻어지는 주편 슬라브

15 : 단속적인 자기장이 적용될 때 얻어지는 진동 자국

16 : 단속적인 자기장이 적용될 때 얻어지는 주편 슬라브

17 : 진동(oscillation) 18 : 전자기력

19 : 유도 자기장 20 : 유도 전류

21 : 여기(exciting) 전류 22 : 전자기력 유도 흐름

23 : 파형 발생기(waveform generator) 24 : 전원

25 : 전류 파형을 여기시키라는 지시 26 : 턴디쉬(tundish)

27 : 가열 주형 28 : 냉각 주형

29 : 고주파 전자기 코일 30 : 저주파 전자기 일

31 : 레이크링부(break ring portion) t1 : 대전류 단계

t2 : 소전류 단계 t_off: 전류가 흐르지 않는 단계

t_on: 전류가 흐르는 단계 B : 자기력선속 밀도(T)

D : 자장이 (-)로 적용될 때 얻어지는 주편 슬라브의 표면 거칠기

D_o: 자장이 (-)로 적용되지 않을 때 얻어지는 주편 슬라브의 표면 거칠기

본 발명은 용융 금속의 연속주조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 전자기력이 용융 금속에 적용되어 용융 금속이 주형에서 분리될 수 있도록 작용하는 교류의 진폭, 주파수나 위상 등의 성질을 반복적으로 변화시키는 것을 포함하는 용융 금속의 연속주조 방법에 관한 것으로 그것에 의해 주형과 용융 금속간의 윤활 조작을 제공하여 초기 응고의 불안정성이 억제되고 표면 성질 향상에 효과적이 된다.

연속주조에 있어서, 분말(powder)이 주형내 용융 금속욕의 위 표면에 일반적으로 가해진다. 상기 분말은 용융 금속으로부터 열에 의해 용융되고, 위 아래로 진동하는 주형 벽의 상대적 운동과 일정율로 인발되는 응고막으로 인해 용융 분말이 벽과 막 사이로 흐르게 된다. 메니스커스와 응고막의 선단 부분은 용융 금속의 유입이 이루어지는 동안 발생하는 동압력에 의해 변형된다. 상기 변형이 주형 진동 사이클에 따라 반복되기 때문에 진동 자국(oscillation mark)으로 불리는 주기적인 수축이 주편 슬라브 표면에 형성된다.

통상적인 크기의 깊이를 갖는 규칙적인 진동 자국은 주조 작업의 안정화와 주편 슬라브 표면 성질에 기여하는 것으로 알려져 왔다. 그러나, 진동 자국이 과도하게 깊은 경우, 주편 슬라브 표면 결함이 생길 수 있다. 더군다나, 상기 자국자체가 과도하게 깊은 문제에 부가하여 예를 들면 상기 자국 기저(bottom portion)에 Ni의 정편석이 일어나므로 오스테나이트 스테인리스 강이 연속 주조되는 경우 주편 슬라브 표면을 연마한 표면이 필요하게 되고 심지어 보통 강이 주편인 경우 상기 자국이 형성되면 상기 자국에 들어가는 기포와 개재물의 수가 증가함이 관찰되는 문제점이 발생된다. 어떤 경우에는 주편 슬라브의 수율이 저하한다.

다른 한편으로, 빌레트(billet)와 같은 소단면의 금속을 연속 주조하는 경우에는 상기의 분말 대신에 평지씨(rape seed) 기름이 종래 사용되어졌다. 침지 노즐이 사용되지 않으면서 주입이 이뤄지는 상기 소단면 금속의 연속주조에 있어서는 분말이 주입류에 의해 흘러가게 되므로 사용되지 않는다. 상기 평지씨 기름은 메니스커스에서 연소하여 흑연을 형성하며, 상기 흑연이 응고막의 주형 벽으로의 융착을 막는 것으로 알려져 있다. 그러나, 그 결과로써 얻어지는 주편 슬라브의 표면에 규칙적으로 만들어진 뚜렷한 진동 자국을 얻는 것은 어렵다. 주조 작업의 안정성과 주편 슬라브 질의 안정성은 분말을 사용한 주조에 비해 열세이다.

상술한 초기 응고를 제어하는 방법으로써 제2도에 나와 있는 것처럼 용융 금속(2)을 윤활제(4)와 더불어 일정 사이클로 진동하고 하방으로 연속적으로 인발되는 주형(1)에 주입하는데 상기 방법은 주형의 외주 근처에 있는 전자기 코일(5)에 연속적으로 교류를 적용하여 상기 교류 전자기장에 의해 발생되는 전자기력이 용융 금속(2)에 와류를 만들게 하는 것을 포함하는 것으로 일본특허 공개공보(KoKai) 제52-32824호에 나와 있다. 또한 분말 주조(powder casting)의 표면 성질을 더욱 향상시키기 위한 방법으로, 전자기력이 주형내의 용융 금속에 주어질 때 제3도에 나와 있는 것처럼 서로 엇갈리는 자기장을 펄스(pulse) 형태로 주어서 전자기력이 단속적으로 적용되게끔 전자기 코일을 사용하는 방법이 일본특허 공개공고 제64-83348호에 나와 있다.

일본특허 공개공부 제52-32824호에 나와 있는 것처럼 주편 슬라브의 표면 성질은 전자기 코일을 사용하여 주형내 용융 금속에 전자기력을 연속적으로 적용시키는 것에 의해 향상될 수 있다. 그러나, 상기처럼 전자기장을 적용시키면 메니스커스 배열이 변화할 뿐만 아니라 주형내에서 응고 진행중인 용융 금속을 가열하게 된다. 그 결과 초기 응고가 반드시 안정적으로 진행되는 것이 아니다. 그리고 또한, 일본특허 공개공보(Kokai) 제64-83348호에 나와 있는 것처럼 전자기력이 전자기 코일을 갖는 주형내의 용융 금속에 단속적으로 적용되는 경우에는 응고막과 주형벽 사이의 분말의 유입이 가속되어 주편 슬라브의 표면 성질이 향상된다. 그러나 제3도에 나와 있는 것처럼 점멸(on-off)이 빠르게 행해지는 경우에는 용융 금속욕의 표면에서 종종 파동(wave motion)이 발생하게 된다. 상기 파동은 전류가 흐르지 않는 단계에서도 유지되므로 용융 금속욕 메니스커스의 요동이 발생하여 전자기력의 적용에 악영향을 유발하고 종종 심한 경우에는 분말이 응고막에 끼여들게 되는 문제점이 있다. 다른 한편으로는 분말처럼 응고막과 주형 사이를 액체 상태로 메니스커스로부터 흐르는 윤활제가 없는 연속 공정에 있어서는 주조 작업과 주편 슬라브의 표면 성질이 분말을 사용해서 주조한 후 얻어지는 것에 비해 같은 것이 될 수 있을 만큼 향상되어야 한다.

그리고 또한 분말과 평지씨 등의 종래의 윤활제를 사용하지 않고도 표면 성질을 향상시킬 수 있는 것으로 메니스커스의 요동을 배제하기 위해 메니스커스보다 낮은 높이에서 응고를 시작하는 방법이 일본특허 공개공보(Kokai) 제2-37943호에 나와 있다. 상기 방법에서 흑연과 알루미나 흑연같이 이미 주어진 전기 전도도를 가지는 내화물 재료가 주형으로 사용되고, 상기 주형을 전자기 코일이 그 주위를 감싸 열이 발생되도록 만들어져 강의 응고 수준이 제어된다. 따라서, 상기 방법은 용융 금속 표면 하에서 용융 금속이 응고하고 있는 동안에 연속적으로 주조하는 것을 가능하게 만들었다. 상기 특허에 따르면 용융 금속은 가열된 주형벽에서 응고하고 주편 슬라브의 인발 방향으로 전체가 고상이 되는 부분 바로 전까지는 고-액 공존상이 불가피하게 존재한다. 고-액 공존상 부분이 충분한 강도를 가지지 못하기 때문에 주편 슬라브를 인발하는 동안 상기 부분이 서로 떨어져서 유지된다. 결과적으로 주조 작업을 안정적으로 행하는 것이 불가능하게 된다. 상기한 바와 같이 전자기력이 적용되면 그 힘이 역시 용융 금속에도 작용하여 상기 금속과 주형 간의 접속 압력을 감소시킨다. 즉 그들간의 접촉 저항을 감소시킨다. 상기 힘이 초기 응고를 안정화시킬 목적으로 증가된다면 상기 주형과 상기 금속에서 발생하는 열량이 증가하게 되어 그 결과로써 안정화가 이뤄지기 어렵다.

본 발명의 목적은 전자기력을 주는 종래의 주조 방법에 의해 야기되는 문제점을 해결하고 초기 응고의 불안정성을 억제하고 윤활이 향상되는 효과와 주편 슬라브의 표면 성질이 향사되는 효과를 안정적으로 이룰 수 있는 용융 금속의 연속주조방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 그 이상의 목적은 동시에 분말을 사용하지 않고 주조 작업의 안정화로 주편 슬라브의 표면 성질에 영향을 주는 초기 응고를 안정화시키는 용융 금속을 연속적으로 주조하는 방법에 관한 것이다.

제17도에 전자기력 발생 원리를 개략적으로 보인 바와 같이, 본 발명에 따른 용융 금속의 연속주조 방법에 있어서 교류가 솔레노이드(solenoid) 전자기 코일(5)에 걸리는데 그것은 연속주조 주형을 둘러싸거나 주형의 옆 벽에 삽입되도록 제공되어지며, 연속주조는 전자기력(18)이 상기 주형에 주입되어 그 즉시 응고를 시작하는 용융 금속(2)에 적용된다. 상기 전자기력(18)의 방향은 유도 전류(20)의 방향과 유도 자기장(19)의 방향에 의해 결정되어지며, 본 발명에 있어서 전자기력은 항상 용융 금속(2)이 주형(1)의 벽과 분리되는 방향으로 용융 금속(2)에 작용한다. 본 방법에 있어서, 걸리는 교류는 제1도에 보여진 것처럼 계단형으로 만들어지고, 제1도(a)에 보여진 것처럼 대전류 단계는 t₁으로 표시되고, 소전류 단계는 t₂로 표시된다. 메니스커스 배열을 변화시키는데 필요한 전자기력을 적용하기 위한 대전류에 대전류의 전과 후에 메니스커스 배열을 변화시키는 것과 다른 기능을 가지는 소전류가 결합된다. 제1도(b)에 나타나 있는 것처럼 대전류가 교대로 적용되며서 메니스커스 배열을 변화시키는데 필요한 전자기력을 주고, 그리고 나서 소전류가 걸려서 메니스커스 배열을 변화시키는 것과는 다른 기능을 얻게 된다. 한쌍의 전류 적용이나 복수 쌍의 적용이 행해지고, 결과적으로 전류가 흐르지 않는 상태(t_off)가 제공되고, 그것에 의해 연속되는 전류나 맥동(pulsed) 전류가 흐르는 동안 생기는 용융 금속 초기 응고의 불안정성이 억제되고 윤활성을 향상시키고 상기 주편 슬라브의 표면 성질을 향상시키는 효과가 안정적으로 얻어진다. 그리고 또한 상기 전류의 적용에 있어서 한 주기 내에 메니스커스 변형을 효과적으로 하는 대전류 적용 시간의 전류 적용 시간에 대한 비는 최소한 0.2에서 0.8이하까지로 결정되는 것이 바람직하다. 결과적으로 주형벽과 응고 막 사이의 윤활성을 향상시키고 주편 슬라브의 표면 성질을 향상시키는 효과가 최대화될 수 있다.

그에 부가하여, 상기 분말을 사용하지 않거나 용융 금속의 메니스커스에서 액상으로 존재하지 않는 평지씨와 같은 물질을 사용하는 용융 금속의 연속주조 방법에 있어서, 코일이 연속주조 주형을 둘러싸도록 제공되어지는 전자기 코일에 교류가 걸리고 그 결과로써 전자기력이 단속적으로 주형내 용융 금속의 메니스커스에 적용되게 된다. 결과적으로 메니스커스에서 응고하는 금속의 주기적인 변형과 오버플로우(overflow)가 가속화되어 규칙적인 진동 자국이 얻어진다. 따라서 연속주조에서 초기 응고를 안정화시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 방법의 구체적인 기술적 특징은 아래에서 설명될 것이다.

첫번째, 주기적으로 진폭, 주파수, 위상이나 그 유사한 것, 말하자면 파형이 변화하는 교류가 일정 주기로 진동하는 연속주조 주형 외주의 바깥부 둘레에 제공되어진 솔레노이드 전자기 코일에 걸린다. 그 결과 교류에 사응하여 변화하는 전자기력이 주형에 주입된 용융 금속에 걸린다.

전자기력을 적용하는 주기가 주형 진동의 주기와 일치하게 이루어지고 상기 적용 단계가 음성 스트립 단계(negative strip stage)와 일치하는 경우 균일한 진동 자국이 주편 슬라브 표면의 외주 방향으로 만들어진다. 따라서, 양호한 표면 성질을 가지는 주편 슬라브가 얻어질 수 있다. 그리고 또한, 전자기력의 적용 단계가 진동 자국이 야성 스트립 단계(positive strip stage)와 일치하는 경우 주편 슬라브의 진동 자국의 형성은 억제되고 완만한 표면을 갖는 주편 슬라브가 얻어질 수 있다.

두번째, 주기적으로 변화하는 교류가 진동하지 않는 연속주조 주형벽의 외주 바깥부 둘레에 제공되어진 솔레노이드 전자기 코일에 걸리고, 그 결과로써 교류에 상응하여 변화하는 전자기력이 주형에 주입된 용융 금속에 걸린다. 진동 자국에 상당하는 자국이 주편 슬라브의 표면에 형성된다.

첫번째와 두번째 방법에 있어서, 주기적으로 변화하는 교류를 전자기 코일에 적용하는 구체적인 수단으로써 아래에 언급한 세 가지 방식이 있고 그에 의해서 교류에 따라 변화하는 전자기력이 주형내에 주입되는 용융 금속에 적용된다.

(1) 맥동 교류가 전자기 코일에 적용되어서 한 주기의 전자기적 파형이 교류 적용 단계와 교류 미적용 단계에 의해 형성되는 단속적인 자기장이 되고, 그에 의해서 단속적인 자기력선이 주형내에 주입되는 용융 금속에 적용된다.

(2) 강하고 약한 진폭을 갖으면서 변화하는 교류가 전자기 코일에 적용되어서 교류 자기장의 미적용 단계가 그에 따라 발생하는 전자기적 파형의 한 주기에서 나타나지 않고, 그것에 의해서 교류 진폭에 따라 변화하는 전자기력이 주형내에 주입된 용융 금속에 적용된다.

(3) 고 주파수와 저 주파수를 가지고 변화하는 교류가 전자기 코일에 적용되어서 교류 자기장의 미적용 단계가 그에 따라 발생하는 전자기적 파형의 한 주기에서 나타나지 않고, 그것에 의해서 교류의 주파수에 따라 변화하는 전자기력이 주형내에 주입되는 용융 금속에 적용된다. 이들의 순서 중에서 순서(2)와 (3)은 계단형 전류 방식이고 후술할 것이며, 계단형 전자기 파형을 만든다.

상술한 방식에 있어서, 분말이 사용되는지 여부에 관계없이, 전자기 코일에 적용되는 교류를 아래에 설명하고 있는 형식으로 변화시키는 것을 통하여 바람직하게 안정한 제어가 가능하다.

즉, 주형이 진동할 때, 상기 주형 진동의 주파수(f_m)와 상기 교류 주파수(f_p)가 다음 식, 0.69ln(f_p/f_m)9.90으로 정의되는 범위에 따른다. 전자기 코일에 적용되는 교류의 진폭을 주기적으로 강하게 약하게 하는 대신에 변조된 교류가 전자기 코일에 적용되고, 변조 전류의 신호파(signal wave)의 n파수를 주형 진동의 주파수에 맞추었다. 그에 부가하여, 변조 전류의 반송파(carrier wave) 주파수(f_c)와 주형 진동의 주파수(f_m)가 다음 식, 0.69ln(f_c/f_m)9.90으로 정의되는 범위에 따른다. 진폭-변조 전류, 주파수-변조 전류 또는 위상-변조 전류가 변조 전류로 선택될 것이다. 주형이 진동하지 않는 경우 주형 진동을 위해 대개 사용되어지는 1에서 5Hz의 주파수가 f_c로 선택된다.

일본특허 공개공보(Kokai) 제64-83348호는 용융 금속의 연속주조에 있어 전자기력의 적용을 통한 초기 응고 지역에 분말의 유입을 가속시키는 효과와 주조에 있어 주편 슬라브의 표면 성질을 향상시키는 효과가 상세하게 나타나 있다. 즉 제4도(a)에 보여진 것처럼 주형과 응고막(6)의 선단 사이의 간극이 전자기력이 적용되는 경우 커진다. 제4도(b)에 보여진 것처럼 상기 전자기력이 적용되는 경우 커진다. 제4도(b)에 보여진 것처럼 상기 전자기력이 그 후 없어지는(off) 경우 용융 금속(2)의 정압 P에 의해 응고막(6)의 선단이 주형의 옆 벽면으로 밀리게 된다. on과 off가 주기적으로 반복되면 제4도(c)에 보여진 것처럼 응고막(6)에서 압축된 부분이 나타나게 된다. 잘록한 부분의 형성이 반복되고, 결과적으로 주형과 응고막 사이의 윤활제로써 상기 분말의 공급이 가속화된다.

본 발명에서는 저융점 합금을 사용하여 주조 실험을 하였다. 그 결과, 연속되는 전류와 맥동 전류를 상술한 바와 같이 적용하는 것에 의해 단속적으로 전자기력을 적용하는 효과가 입증되었다. 또한 초기 응고에서의 불안정성과 함께 하는 결함이 연속되는 전류 또는 맥동 전류의 단순한 적용에 의해 생기는 자기장에서 이루어진 주조에서도 생김이 밝혀졌다. 즉, 연속하는 전류가 단순히 적용되는 경우, 응고 진행중인 용융 금속이 용융 금속에 유도되고 메니스커스의 배열 변화를 일으키는 전류에 의해 가열되어 응고가 충분하게 진행되지 않는다. 그 결과로써, 상기 분말의 유입이 종종 불충분하게 되어 주편 슬라브의 표면 성질이 종종 저하하게 된다. 제3도에 보여진 것 같은 자기력손속을 주기 위해 제13도에 보여진 것처럼 전류가 흐르지 않는 단계 t_off와 전류가 흐르는 단계 t_on로 이뤄지는 단순한 맥동하는 전류가 적용되는 경우, 상기 전류의 진폭이 즉시 그 최대값에서 0으로 될 것이다. 그로 인한 급격한 메니스커스 배열 변화는 용융 금속욕의 메니스커스 표면에서 파동을 유발한다. 상기 분말은 종종 상기 파동에 기인하는 요동에 의해 용융 금속 속으로 포함되기도 하고, 응고막에 개재되어 표면 결함을 형성한다.

본 발명의 발명가들은 상술한 문제점을 계단형 변화에 해당하는 형식으로 주기적으로 변화하는 교류를 아래와 같이 전자기 코일에 적용하여 해결하였다.

제1도는 계단형 전류의 적용에 있어서 전류의 파형을 보여준다. 제1도(a)에 보여진 것처럼 계단형 전류 적용에 있어서 한 주기의 전류 적용은 대전류 단계 t₁과 소전류 단계 t₂로 이뤄진다. 그 결과 전자기력이 완전히 없어지지는 않으나 메니스커스의 변형에는 기여하지 않지만 메니스커스를 안정화시키는 효과가 있는 소전류 단계가 제공되게 되고 용융 금속욕의 메니스커스 요동이 현격하게 감소하게 되고, 분말 개재의 문제가 해결된다. 그리고 또한 열 발생을 억제하는 것이 가능하고 대전류 단계 t₁과 소전류 단계 t₂를 용융 금속 운동의 반응 시간(response time)내에서 선택함으로써 초기 응고가 안정하게 진행되게 한다. 그에 부가하여 제1도(b)에 보여진 것처럼 대전류, 그 다음으로 즉시 소전류 그리고 전류가 흐르지 않는 상태로 주기적으로 반복하는 형식이 또한 계단형 전류 적용에 효과적이다.

그리고 또한, 계단형 전류 적용에 대하여 다양한 형식이 제5도에 나와 있는 것처럼 선택될 수 있고, 상기 형식은 맥동하는 전류의 적용중 요동이 억제되는 동안에 목적하는 효과를 안정화시키는데 효과적이다. 예를 들어 제5도(a)는 대전류와 연속하는 소전류의 조합이 최소한 두 번 반복되고, 전류가 흐르지 않는 단계가 그 뒤 이어지는 형식과 전류가 흐르는 단계와 흐르지 않는 단계가 주기적으로 반복되는 형식을 보여준다. 이에 부가하여 제5도(c)의 형식은 전류가 흐르지 않는 단계를 제5도(b)의 형식의 소전류 단계 뒤에 부가하여 얻어진 것이고, 그 조합을 반복하여 얻어진다. 제5도에 보여진 것과 같은 일군으로써의 대전류와 소전류의 조합은 용융 금속 메니스커스 형상이 일정하게 유지되고 유도된 열 발생이 억제되면서 지연없이 초기 응고막의 성장을 안정적으로 진행시키기에 효과적이다.

상기와 같은 계단형 전류 적용에 의해 단속적인 전자기력을 적용하면 주형이 진동하지 않는 경우 뿐만 아니라 주형이 진동하는 경우에도 윤활을 안정화시키고 주편 슬라브 표면 질을 향상시키는데 효과를 발휘한다.

그리고 또한, 본 발명의 발명가들은 주형 벽과 응고막 사이의 윤활을 향상시키고 주편 슬라브의 표면 질을 향상시키는 효과가 대전류 시간 t₁의 전류 적용 시간 t₁+t₂에 대한 비, 즉 t₁/(t₁+t₂)를 0.2에서 0.8의 범위로 조정함에 의해 극대화 될 수 있음을 알았다. 상기 비의 하한은 메니스커스의 형상을 변화시키고 분말 유입을 가속화시키는데 필요한 전류 적용시간으로부터 결정되어진다. 상기 비의 상한은 메니스커스의 요동을 억제하고 열 발생을 막는데 필요한 소전류시간으로부터 결정되어진다. 그에 부가하여, 여기서의 분말(powder)은 일반적으로 연속 주조에 있어서 주형내에 사용되어지고 용융 금속욕의 메니스커스에서 용융되는 윤활제(lubricant)를 가리키는 것으로 또한 용제(flux)로 불리기도 한다.

그리고 또한, 분말을 사용하지 않거나 용융 금속 메니스커스에서 액상으로 존재하지 않는 평지씨 기름과 같은 물질을 사용하는 용융 금속의 연속주조방법에 있어서 그 방법은 아래와 같이 된다.

주편 슬라브 표면에 있는 진동 자국의 형성은 초기 응고막의 안정적 형성에 있어서 중요한 역할을 한다. 즉, 연속주조 주형내에서 주형의 외주 방향으로 균일하게 응고를 시작하고 주조의 길이 방향으로 균일하게 응고를 시작하고, 주조의 길이 방향으로 규칙적으로 응고가 반복되는 것이 주편 슬라브의 우수한 표면 성질을 안정적으로 얻는데 필수적이다. 예를 들어 비균일한 응고가 시작되는 경우 표면 균일(crack)이 발생하고 특정 치를 초과하는 속도로 주조하는 것이 어려워진다.

본 발명의 발명가들은 초기 응고에 대한 조사와 연구에서 아래에 기재된 사실을 확인했다. 즉, 분말은 주형내의 메니스커스에서 용융하고 최소한 특정치의 점도를 갖는다. 그러므로 용융된 분말을 주형 진동을 메니스커스에 동압력에 의해 전달하고 결과적으로 메니스커스의 규칙적인 변형과 용융강의 규칙적인 오버플로우를 가속시킨다. 규칙적인 변형과 규칙적인 오버플로우는 규칙적이고 뚜렷한 진동 자국의 형성을 가져온다.

그에 반해 제10도에 보여진 것처럼 분말을 사용하지 않고 용융 금속이 연속주조 된느 경우 주형 진동은 용융 금속의 메니스커스 부분으로 확실히 전달되지 않는다. 예를 들어 빌레트와 같은 소단면 금속의 주조에 사용되는 평지씨 기름(12)은 액상이 아닌 상태로 윤활에 기여한다. 연속주조 주형(1)의동판을 따라서 미량으로 첨가되는 상기 기름은 그것이 메니스커스(3)에 다다라서야 부드럽게 연소하여 흑연이 되어 응고막의 주형 벽에의 융착을 막는데 기여한다. 그러나 주형 진동을 응고하고 있는 응고막에 전달하는 매개체가 없다. 따라서 규칙적인 진동 자국이 주편 슬라브의 표면에 형성되기 어렵고 주편 슬라브의 양호한 표면 성질은 대개 얻어지지 않는다.

비록 뚜렷하지는 않지만 진동 자국이 평지씨 기름을 사용하는 구조로 얻어진 빌레트의 표면에 형성된다. 이 경우에 있어서 자국이 형성되는 기구는 아래와 같이 고려될 수 있다. 메니스커스에서 열적으로 약간 변형되었던 주형 벽은 주형이 떨어지는 단계중 특히 진동하므로 상기 선단이 변형된다. 주형 벽의 열적 변형은 용융 금속이 주형과 접촉하고 있는 상태에 따라 다르고, 외주 방향으로 반드시 균일한 것은 아니다. 주편 슬라브(14)의 표면에 제11도에 보여진 경우와 같이 발생하는 진동 자국(13)은 분말이 사용되어 형성되는 제12도에 보인 진동 자국(15)과 비교해 볼 때 분명히 외주 방향의 균일성 면에서 좋지 못하다. 따라서, 주조 작업과 그에 의해 얻어진 주편 슬라브의 표면 성질은 안정화되어 있지도 못하고 좋지도 못하다.

다른 한편으로, 응고막과 주형벽 사이에 분말의 공급을 가속시킬 목적으로 본 발명의 발명가들은 코일에 제13도에 보여진 것과 같이 맥동하는 교류를 적용하는 것을 포함하는 방법을 발명하였는데 여기서 상기 코일은 연속주조 주형을 둘러싸는 형식으로 제공되어서 제3도에 보여지는 것과 같은 자기력선속을 형성시키고 그에 의해 교류 자기장이 단속적으로 주형내의 용융 금속 메니스커스 부분에 적용되어지고 그에 의해 상기 부분이 상기 주형에 반발하게 하는 전자기력이 반복적으로 생기게 하는 것으로 일본특허 공개공보(Kokai) 제64-83348호에 그 방법이 나와 있다. 본 발명의 발명가들은 윤활제가 사용되지 않거나 메니스커스에서 액상으로 존재하지 않는 평지씨 기름과 같은 물질이 사용되는 경우에 대하여 더 심도 깊은 연구를 행하여 제1도에 보여진 것 같은 맥동 전류를 적용하여 단속적인 자기장을 적용하면 불완전하게 제어되는 주형 변형에 의존하는 방식 때문에 지금까지 불만족스러웠던 초기 응고를 현격하게 향상시킬 수 있음을 발견하였다.

즉, 단속적인 자기장을 메니스커스에 적용하는 것에 의해 단속적인 반발 전자기력이 초기응고 부분에서 생기게 된다. 그 결과로써, 심지어 주형 진동을 응고막에 전달하는 분말 등의 물질이 사용될 수 없는 경우 주기적인 막 변형과 주기적인 용융 금속 오버플로우가 단속적인 반발 자기장을 적용하는 것에 의하여 확실히 발생하여 규칙적인 진동 자국이 형성된다. 따라서 주편 슬라브의 외주 방향으로 응고 초기의 안정성이 보장된다.

특히 상기 반발 자기장이 주형의 하강 속도가 주조 속도를 초과하는 음성 스트립 단계(negative strip stage)에서 적용되는 경우 진동 자국이 확실히 생길 수 있다. 따라서, 주조 작업과 주편 슬라브의 성질을 안정화시키는데 상기의 방법은 매우 효율적이다. 다른 한편으로 상기 반발 자기장이 주형 진동중인 양성 스트립 단계(positive strip stage)에 적용되는 경우에는 진동 자국이 형성이 억제되고 평탄한 표면을 가지는 주편 슬라브가 얻어진다. 이 경우에 있어서 초기 응고가 반드시 안정화되는 것은 아니므로 주조 속도가 느린 경우에는 주조를 행함에 있어서 주의를 요한다. 이에 부가하여, 맥동 전류의 적용에 의한 단속적인 전자기력의 적용은 주기당 적용 단계와 비적용 단계로 이루어진 방식임을 확인한다. 더군다나 계단형 전류의 적용에 의한 단속적인 전자기력의 적용은 장기장 강도가 높은 단계와 자기장 강도가 낮은 단계로 이루어진 적용 시스템을 표시한다. 양 방식은 충분한 효과를 보이는 것이 확인되었다. 계단형 전류의 적용에 의해 자기장 강도를 제어하는 것은 전자기 코일에 적용되는 서로 엇갈리는 전류의 진폭을 조정하거나 주파수를 조정하는 것등의 수단에 의해 성취될 수 있다.

연속주조가 기계적 진동을 주형에 적용함으로써 행해지는 경우 교류가 전자기 코일에 맥동 형태로 적용되므로 분말 주조이건 비 분말 주조이건 관계없이 전자기력이 주형내의 용융 금속에 단속적으로 작용하게 되고 그 결과 주형과 주편 슬라브 사이의 접촉 압력이 초기 응고 부분에서 단속적으로 감소하게 된다. 상술한 연속주조에 있어서 적용되는 전류의 진폭을 강하게 하고 그것의 진폭을 약하게 하는 반복 주파수(f₁)를 주형 진동의 주파수(f_m)에 맞추는 것에 의해 전자기력이 주형 진동의 주기와 같은 주기로 가해지게 된다. 그 결과로써, 진동 자국을 유발하는 응고막의 중복과 용융 금속의 오버플로우를 제어하는 것이 가능해졌다.

기계적 진동이 주형에 적용되는 동안 연속주조를 행하는 경우 맥동 교류 주파수(f_p)의 결정이 주형 진동의 주파수(f_m)에 비해 부적절한 때에는 정상파(stationary wave)가 용융 금속의 메니스커스에 발생하여 상기 메니스커스와 응고를 불안정하게 하는 문제가 생긴다. 다양한 조사의 결과에 따르면, 제15도에 나와 있는 것처럼 f_m과 f_p를 다음 식, 0.69ln(f_p/f_m)9.90으로 대표되는 범위로 조정하면 메니스커스에서의 용융 금속 표면 진동의 간섭이 억제되고 상기 응고가 안정화될수 있다. f_p/f_m비의 하한은 메니스커스를 안정화할 수 있게 제한된다. 그 상한은 응고막을 안정적으로 진행시키기 위한 열적 제한 때문에 제한된다.

단속적인 전자기력을 일으키는 코일 전류는 맥동 또는 계단형의 교류로 제한되지 않는다. 전자기력은 진폭-변조 전류, 주파수-변조 전류와 위상-변조 전류와 같은 변조 전류에 의해 얻어질 수 있다. 그러한 경우, 변조 전류의 신호파 주파수(f_s)는 맥동 교류에 있어서 강해진 전류 진폭과 약해진 전류 진폭의 반복 주파수(f_t)에 상당하고, 반송파의 주파수(f_c)는 f_p에 상당한다. 따라서, 시그날파의 주파수(f_c)를 주형 진동 주파수로 정하고, 반송파의 주파수(f_c)와 주형 진동의 주파수(f_m)을 다음 식, 0.69ln(f_c/f_m)9.90에 의해 정의되는 범위로 정하여 상술한 맥동 교류를 적용하는 경우에 있어서와 같은 기능이 얻어질 수 있다.

상기 제어는 심지어 주형이 진동하지 않는 경우 전자기장에 의해 기계적 진동에 대응하는 윤활 보조 기능이 유효하도록 행해질 수 있다.

이 경우 f_m이 존재하지 않으므로, f_c는 대개 f_m으로 선택되는 약 1에서 5Hz의 범위에서 선택된다.

본 발명에 있어서, 상수란 계단형 전자기장을 적용하는 것을 통하여 주조 방항에 수직인 방향으로 냉각 주형을 진동시키면 응고막과 주형 사이의 마찰 저항은 심지어 윤활제가 사용되지 않아도 감소될 수 있다. 그에 부가하여, 윤활제가 사용되는 경우, 응고막과 주형벽 사이의 마찰 저항이 더욱 감소하고 표면 성질이 우수한 주편 슬라브가 연속 주조로 얻어진다. 게다가 본 발명의 방법은 일본특허 공개공보(Kokai) 제2-37943호에서와 같이 가열 주형을 사용하는 용융 금속 표면하에서의 응고에 의한 금속 연속 주조를 위한 방법에 적용될 수 있다. 즉 상기의 적용되는 전자기장이 계단형을 만드는 경우, 미리 정해진 가열이 행해지는 동안 강한 맥동 전자기력에 의해 응고 진행 중인 금속은 주형벽에 가볍게 접촉하고, 그로 인해 용융 금속 표면 하에서 안정화된 응고로 연속 주조가 행해진다.

본 발명의 특징은 실시에를 참고로 하여 아래에서 구체적으로 설명될 것이다.

주석이 제6도에 보여진 장치를 사용하여 주조된다. 전자기 코일이 주형을 둘러 싸도록 제공되고 제1도(b)에서 보여진 것 같은 모양을 갖는 계단형 전류가 적용된다. 주석은 주형이 0.3의 진동 행정(stroke)으로 12/min의 속도로 진동하는 동안 12/min 의 속도로 직경이 3인 실린더 모양의 주형에서 주조되었다. 비교를 위해 제13도에 보여진 맥동 전류가 적용되는 동안 주조가 행해졌다. 계단형 전류를 적용하는 사이클과 맥동 전류를 적용하는 사이클은 모두 60cycle/min 이었다. 계단형 전류가 적용되는 경우 대전류와 소전류는 각각 600A와 180A로 맞춰지고 대전류 적용 시간의 총 기간에 대한 비는 0.3으로 정해졌다. 다른 한편으로 맥동 전류가 적용되는 경우 그 값은 600A로 맞춰졌다. 얻어진 주편 슬라브가 검사되어서 전자기력이 적용되지 않을 때 주석 주편 표면에 생기는 자국의 평균 깊이(D_o)에 대한 전자기력이 적용되었을 때 그 표면에 생기는 자국의 평균 깊이(D)의 비가 양 경우에 있어서 0.1이하임을 알게 되었는데, 이것은 표면 성질이 현격히 향상되었음을 알려준다. 제7도는 계단형 전류가 적용되는 동안의 연속주조의 결과를 보여준다. 본 실시예에서 자기력선속 밀도는 7310^-4T이다. 제7도에서 기호는 다음의 양을 나타낸다: B : 자기력선속 밀도(T), D : 자기장이 적용될 때 얻어지는 주석 주편의 표면 거칠기(단위 없음), D_o: 자기장이 적용되지 않을 때 얻어지는 주석 주편의 표면 거칠기(단위 없음), 다른 한편으로 단순한 맥동 전류가 적용되는 동안 연속 주조로 얻어지는 주석 주편은 주석 주편 표면 위에 분말로 쓰이는 실리콘 기름의 흔적이 많다. 그러나 계단형 전류가 적용되는 동안 연속주조로 얻어지는 주석 주편은 실리콘 기름의 흔적을 보여주지 않는데, 그것은 전자기력이 적용되지 않는 연속주조의 경우에서와 똑같은 실리콘 기름을 말한다.

[실시예 2]

1도(a)에서 보여진 것과 같은 모양으로 가지는 계단형 전류가 실시예1의 조건에서 적용되었다. 전류는 300clycle/min의 주파수로 적용되었고 주석 주편의 표면 성질은 연속되는 전류가 적용될 때 얻어지는 주석 주편의 표면 성질과 비교되었다. 그 결과 계단형 전류가 적용될 때 얻어지는 주석 주편의 표면이 현격히 평탄하고 결함을 갖지 않는 반면 연속되는 전류가 적용되는 때 얻어진 주석 주편의 표면에서는 초기 응고의 부적절한 진행에 기인하는 용융 금속이 흘러 나온 많은 흔적이 발견되었다.

[실시예 3]

실시예1의 계단형 전류를 적용하는 때 주조 조건 중에서 대전류 적용시간(t₁)의 총 기간(t₁+t₂)에 대한 비를 0에서 0.1까지 변화시키면서 주조를 행하였다. 제8도는 표면 거칠기의 변화, 즉 다른 비에 대한 D/D_o를 보여준다. 제8도에서 D는 자기장이 적용될 때 얻어지는 주석 주편의 표면 거칠기(단위 없음)를 표시하고 D_o는 자기장이 작용되지 않을 때 얻어진 주석 주편의 표면 거칠기(단위 없음)를 표시한다.

그 결과로부터 표면 거칠기의 지표 D/D_o가 대전류 적용 시간의 전체 주기에 대한 비가 0.2에서 0.8까지 일 때 최소한이 됨을 알 수 있다.

이들 실시예로부터 계단형 전류를 적용하면 분말 윤활을 가속하고 표면 성질을 안정적으로 향상시키는 것이 분명하다.

[실시예 4]

제9도는 본 발명의 실시예에 사용되는 장치의 개략적인 형태이다. 전자기 코일(5)은 주형(1)의 외주를 둘러싸도록 제공되고 미리 정해진 서로 엇갈리는 자기장이 단속적으로 적용된다. 상기 장치를 사용하여 통상의 중탄소강(medium carbon steel)이 빌레트로 연속주조되었다. 주조 조건은 다음과 같았다: 주조 속도: 2.5m/min, 주형의 단면적: 130 130, 주형의 진동 stroke:4, 그리고 진동 주파수: 190cpm, 평지씨 기름이 미량으로 등판(copper plate)을 따라 주형 동판의 상부로부터 공급되어지는 동안에 주조가 행해졌다.

첫 번째, 제11도는 전자기력이 적용되지 않을 때 얻어진 주편 빌레트의표면 상태를 보여준다. 표면에서 수축이 관찰되고 그 간격이 다르다. 그러나 그 간격의 평균치는 주형 진동수로 주조 속도를 나누어서 얻어지는 값과 같다. 따라서, 상기 수축은 주형 진동으로 생기는 것으로 생각된다. 주편 슬라브는 철(, convexity)부와 요(, concave)부, 그리고 부분적인 길이 방향의 결함은 물론 진동 자국(13)의 요동을 갖는다. 그러므로 상기 빌레트는 조정이 필요했다. 반면 제12도는 맥동 전자기력이 주형 진동의 음성 스트립 단계(negative strip stage)에 단속적으로 적용되는 동안 주조로 얻어진 빌레트의 표면 성질을 보여준다. 극히 뚜렷한 진동 자국(15)이 주편 빌레트(16)의 표면에 나타나고 상기 빌레트는 표면 결함을 가지지 않았다.

[실시예 5]

실시예4의 조건하에서 주조 실험을 행함에 있어, 전자기력이 주형 진동의 양성 스트립 단계(positive strip stage)와 동시에 적용되도록 맥동 전류가 적용되었다. 주편 빌레트에 생기는 진동 자국은 매우 미약하고 상기 빌레트는 극히 평탄한 표면을 가졌다.

[실시예 6]

실시예4의 조건하에서 주조 실험을 행함에 있어, 제14도에 보여진 계단형 전류가 전자기 코일에 적용되었다. 비록 단순한 맥동전류가 실시예1의 비교예에 적용될 때 얻어진 주석주편이 진동자국중에서 미약한 수축을 가지고 있지만 여기에서 얻어진 주편 빌레트는 그러한 수축이 없었다. 상기 수축은 단순한 맥동전류의 적용중 발생하는 메니스커스의 파동이 계단형 전류의 적용으로 억제되기 때문에 생기지 않는다.

[실시예 7]

실시예4의 조건하에서 주조 실험을 행함에 있어, 주형을 진동하는 것 없이 주조를 행했다. 전자기력을 적용하지 않고 주조를 행하는 경우 응고막이 자주 주형벽에 융착하는 것을 보여주었고 흘러나온 많은 흔적이 주편 빌레트에서 발견되었다. 상술한 주조와는 반대로 맥동 전자기력이 적용되는 동안 주조가 행해지는 경우 주조는 안정화되고 그렇게 얻어진 주편 빌레트는 뚜렷한 진동자국을 가졌다. 이들 실시예로부터 윤활제를 사용하지 않은 용융 금속의 연속주조에서는 맥동 전자기력이 주형 진동과 동시에 또는 주형 진동 없이 적용되는 동안 연속주조하면 뚜렷한 진동자국이 주편 슬라브 위에 형성되었음이 분명하다.

[실시예8]

제18도(a)는 본 발명에 따른 청구범위 14의 범위 내에 있는 실시예에 사용되는 장치의 개략적인 형태를 보인 것이다. 제18도(b)는 제18도 (a)에서 A부분을 상세하게 보인 것이고 도면중 31은 브레이크링부를 표시한다. 제18도에서, 고주파 전자기 코일(29)은 주형(1)의 상부 외주를 둘러싸게 제공되어 고주파 자기장이 적용된다. 그리고 또한 저주파 전자기 코일(30)이 그것의 하부 외주를 둘러싸게 제공되어 저주파 자기장이 적용된다. 상기 장치를 사용하여 통상의 중탄소강이 빌레트로 연속주조되었다.

상기 강은 단면적이 160 160인 주형을 사용하여 2m/min의 속도로 연속주조되었다. 주파수가 10인 정현(sinusoidal) 고주파 자기장이 전자기 코일(29)에 주어졌고 200의 전원이 코일에 코일 부하(load) 전원으로 주어졌다. 그리고 또한 제1도(b)에 보여진 모양을 갖는 계단형 전류가 적용되어 전자기 코일(30)에 저주파 자기장을 주었다. 주어진 자기장의 크기는 최대 자기력선속 밀도로써 0.3 테슬라(Teslar)였다. 빌레트가 상술한 형식으로 주조되는 경우 주형 진동저항이 저주파 자기장이 주어지지 않는 것을 제외하고 같은 형식으로 연속주조된 저항과 비교하여 60%까지 감소했다.

[실시예 9]

제16도는 본 발명에 따른 장치의 하나의 구체예를 개략적으로 보여주고 있다. 파형 발생기(23)가 전자기 코일(5)을 운전하는 전원(24)에 장착된다. 여기 전류(21)가 이들 장치에 의해 코일에 적용된다.

먼저, 제16도의 장치에 있는 전자기 코일에 전류를 적용하지 않고 150/min의 속도로 주조를 행했다. 이렇게 얻어진 주편 슬라브는 그 표면에 주기적으로 형성된 요부와 주형 진동에 기인하는 철부를 가졌고 평균 표면 거칠기는 320이었다. 그리고 횡단(traverse) 결함이 진동 자국을 따라 일부 주편 슬라브의 표면에 생겼다. 다음으로 제16도의 장치를 사용하여 300A의 진폭과 60의 주파수를 가지는 교류가 연속적으로 적용되는 동안에 주조가 행해졌다. 표면 수축과 분말 개재에 기인하는 결함이 이렇게 얻어진 주편 슬라브에 생겼다.

표면 수축에 기인하는 결함과 분말 개재가 주편 슬라브에 생겨 결과적으로 주편 슬라브는 전자기력의 적용이 없이 생산된 주편 슬라브에 비해서 열악한 표면 성질과 표면 껍질막 하에서의 열악한 성질을 보였다. 상기 결함은 용융 금속의 와류가 발생해 메니스커스를 불안정하게 만들었기 때문에 생겼다.

본 발명의 실시예에서 60의 주파수와 3000A의 진폭을 갖는 교류와 0.5초의 주기를 갖는 펄스 파형이 겹쳐져 연기 코일에 적용되었다. 상기 여기(excitation)가 행해졌을 때 60에서 고주파 성분이 주형내의 용융 강에 생기는 전자기력에서 균등화되고 상기 전자기력은 매 0.25초마다 생겼다 없어졌다 했다. 상기 전자기력은 주형의 상승운동과 일치하여 적용되고 주조는 150/min의 속도로 행해졌다.

주편 슬라브는 주기적인 요부오 철부의 감소와 전자기력의 적용없이 얻어진 주편 슬라브의 표면 거칠기의 약 1/3인 120의 평균 거칠기를 보여줬다.

그리고 또한 상기 방법은 주편 슬라브 표면 하의 결함 발생을 억제하는 효과를 가졌다. 게다가, 주조가 200/min의 속도로 행해지는 경우, 주조는 안정적으로 행해질 수 있고 표면성질과 주편 슬라브의 표면 껍질막 하의 성질이 주조속도가 150/min인 경우에서와 같았다.

다음으로 다른 조건은 상술한 것과 같이 하고 전자기력이 주형의 하강운동과 동시에 적용되는 동안에 주조가 이루어졌다. 이렇게 얻어진 상기 주편 슬라브는 150의 표면 거칠기를 가졌고 주편 슬라브표면의 횡단 균열의 생성이 억제되었다. 그리고 또한, 진폭-변조 전류, 주파수 변조전류 또는 위상-변조 전류로부터 선택된 전류가 여기 코일에 적용되는 동안에 주조에 행해지는 경우 여기 전류가 적용되는 동안 얻어진 주편 슬라브의 표면 성질과 같은 성질을 갖는 주편 슬라브가 얻어진다. 제19도는 본 실시예의 진폭-변조 교류의 파형을 보여주고, 본 실시예의 제20도는 주파수-변조 교류의 파형을 보여준다.

이들 실시예로부터 주형진동이 없이 또는 주형 진동과 동시에 맥동 전자기력을 적용하는 동안 윤활제를 사용하지 않고 용융 금속이 연속주조를 행하면 뚜렷한 진동 자국이 주편 슬라브 표면에 형성될 수 있었고 주편 슬라브 질과 주조작업의 안정성이 향상되었다는 것이 분명하다.

상술한 바와 같이 응고하기 시작해서 분말의 유입이 증가하는 용융 금속의 메니스커스 부분에 전자기력을 가하는 것에 의해 윤활과 주편 슬라브의 표면 질의 향상을 이룩하기 위한 방법에 있어서, 본 발명은 메니스커스 변형에 기여하는 대전류 단계와 대전류 단계의 기능과 다른 기능을 유효하게 하기 위한 소전류 단계로 이루어진 계단형 전류를 주형내의 메니스커스를 둘러싸도록 제공되어진 전자기 코일에 적용하는 것을 포함한다. 따라서 메니스커스의 요동에 기인하는 분말 개입이 차단되는 동안에 초기 응고가 안정하게 진행되고 주편 슬라브의 표면 질이 현격하게 향상될 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면 펄스 모양 또는 계단형 모양으로 전자기력이 응고를 시작하는 부분인 용융 금속의 메니스커스부분에 가해지는 동안 연속주조를 행하면 심지어 윤활제가 사용되지 않더라도 연속주조시 초기 응고는 규칙적으로 반복될 수 있다. 그 결과로서, 뚜렷한 진동자국이 주편 슬라브 표면에 생기고, 주편 슬라브의 표면 성질과 주조의 안정성이 현격히 향상될 수 있다.

Claims (18)

1. 연속주조 주형(1) 벽을 둘러싸거나 주형(1)의 옆 벽에 삽입되도록 제공되어지는 솔레노이드 전자기 코일(5)에 교류를 적용하고, 그에 의한 주형에 주입되어서 응고되는 용융 금속(2)에 가해지는 전자기력(18)이 용융 금속(2)을 주형(1) 벽과 분리시키려는 방향으로 적용되는 것을 포함하는 방법으로, 상기 방법은 적용되는 교류의 진폭이나 파형을 주기적으로 변화시키는 것을 포함하는 방법으로 그에 의해 윤활과 주편 슬라브의 표면 성질이 향상되는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
2. 연속주조 주형(1) 벽을 둘러싸거나 주형(1)의 옆 벽에 삽입되도록 제공되어지는 솔레노이드 전자기 코일(5)에 교류를 적용하고, 그에 의한 전자기력(18)이 주형(1)에 주입되어서 응고되는 용융 금속(2)에 가해지는 방법으로, 상기 방법은 상기 교류를 메니스커스 배열을 변화시키기 위한 대전류와 소진폭 전류로 이루어지는 계단형 교류로 만들어 적용되게금 교류의 진폭이나 파형을 주기적으로 변화시키는 것을 포함하는 방법으로 그에 의해 윤활과 주편 슬라브의 표면 성질이 향상되는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
3. 연속주조 주형(1) 벽을 둘러싸거나 주형(1)의 옆 벽에 삽입되도록 제공되어지는 솔레노이드 전자기 코일(5)에 교류를 적용하고, 그에 의한 전자기력(18)이 일정 형식으로 진동하는 주형에 주입되어서 응고되어지는 용융 금속(2)에 가해지는 방법으로, 상기 방법은 상기 교류를 메니스커스 배열을 변화시키기 위한 대전류와 소전류로 이루어지는 계단형 교류로 만들어 주형의 진동 사이클과 일치되어 적용되끔 교류의 진폭이나 파형을 주기적으로 변화시키는 것을 포함하는 방법으로 그에 의해 윤활과 주편 슬라브의 표면 성질이 향상되는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
4. 연속주조 주형(1) 벽을 둘러싸거나 주형(1)의 옆 벽에 삽입되도록 제공되어지는 솔레노이드 전자기 코일(5)에 교류를 적용하고, 그에 의한 전자기력(18)이 일정 형식으로 진동하는 주형에 주입되어서 응고되어지는 용융 금속(2)에 가해지는 방법으로, 상기 방법은 상기 교류를 메니스커스 배열을 변화시키기 위한 전류가 흐르는 단계와 전류가 흐르지 않는 단계로 이루어지는 맥동 교류로 만들어 진동사이클과 일치되어 적용되끔 교류의 진폭이나 파형을 주기적으로 변화시키는 것을 포함하는 방법으로 그에 의해 윤활과 주편 슬라브의 표면 성질이 향상되는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
5. 제4항에 있어서, 메니스커스 변형을 기여하는 대전류 적용시간의 주기당 전류 적용 시간에 대한 비가 최소한 0.2에서 0.8이하까지로 정의되는 방법으로 그에 의해 윤활과 주편 슬라브의 표면 성질이 향상되는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
6. 제5항에 있어서, 윤활제가 사용되지 않거나 용융 금속(2)의 메니스커스(3)에서 액상으로 존재하지 않는 평지씨 기름(12)과 같은 물질이 사용되고 계단형 전류 또는 맥동 전류로 구성되는 교류가 전자기 코일에 적용되는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
7. 제6항에 있어서, 전자기력(18)이 적용되는 주기가 주형(1)의 진동 주기와 일치해서, 상기 적용 단계가 주형(1)의 하강 속도가 주조 속도보다 빠른 음성 스트립 단계(negative strip stage)인 방법으로 그로써 주편 슬라브(14) 표면에 외주 방향으로 균일한 진동 자국(13)이 형성되는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
8. 제6항에 있어서, 전자기력(18)이 적용되는 주기가 주형(1)의 진동 주기와 일치해서, 상기 적용 단계가 주형(1)의 하강 속도가 주조 속도보다 느린 양성 스트립 단계(positive strip stage)인 방법으로 그로써 주편 슬라브(14)의 진동 자국(13)이 제거되거나 얕게 만들어지는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
9. 윤활제를 사용하지 않거나 용융 금속(2)의 메니스커스(3)에서 액상으로 존재하지 않는 평지씨 기름(12)과 같은 물질을 사용하는 방법으로, 상기 방법은 맥동이나 계단형 모양으로 주기적으로 변화하는 교류를 진동하지 않는 연속주조 주형(1) 벽의 외주 바깥을 둘러싸도록 제공되어지는 전자기 코일(5)에 적용하여 교류와 일치하여 변화하는 전자기력(18)이 주형내에 주입된 용융 금속(2)에 가해지는 것을 포함하는 방법으로, 그에 의해 진동 자국(13)에 대응하는 자국이 주형 표면에 생기는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
10. 제9항에 있어서, 전자기 파형의 한 주기 내에서 고주파수와 저주파수로 변화하는 교류가 전자기 코일(5)에 적용되어서, 교류의 주파수에 일치하여 변화하는 전자기력(18)이 주형(1)에 주입되었던 금속에 적용되는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
11. 제7항에 있어서, 주형 진동의 주파수(f_m)와 교류 주파수(f_p)가 다음 식 : 0.69ln(f_p/f_m)9.90으로 정의되는 범위에 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
12. 제7항에 있어서, 그 진폭이 주기적으로 증가하고 감소하는 교류를 적용하는 대신에, (a)변조 전류가 전자기 코일(1)에 적용되고, (b)변조 전류 시그날파의 주파수(f_s)가 주형 진동 주파수(f_m)로 맞춰지고, (c)변조 전류 방송파의 주파수(f_c)와 주형 진동 주파수(f_m)가 다음 식 : 0.69ln(f_c/f_m)9.90으로 정의되는 범위로 맞춰지는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
13. 제9항에 있어서, 전자기 코일(5)에 적용되는 교류가 진폭-변조 교류, 주파수-변조 교류 또는 위상-변조 교류인 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조방법.
14. 연속주조 주형(1) 벽을 둘러싸거나 주형(1)의 옆 벽에 삽입되도록 제공되어지는 솔레노이드 전자기 코일(5)에 교류를 적용하고, 그에 의한 전자기력(18)이 일정 형식으로 진동하는 주형(1)에 주입되어서 응고되어지는 용융 금속(2)에 가해지는 방법으로, 상기 방법은 주기당 대전류와 소전류로 이뤄지는 계단형 교류인 반복적으로 적용되어지는 교류를 만들어 주형(1)벽이 주조 방향에 수직인 방향으로 진동하게 하는 것을 포함하는 방법으로, 그에 의해 윤활과 주변 슬라브의 표면 성질이 향상되는 것을 포함하는 용융 금속의 연속주조방법.
15. 연속주조 주형(1) 벽을 둘러싸도록 또는 주형(1)의 옆 벽에 삽입되도록 제공되어지는 솔레노이드 전자기 코일(5)에 교류를 적용하고, 그에 의한 전자기력(18)이 일정한 형식으로 주조 방향으로 진동하는 주형(1)에 주입되어서 응고되어지는 용융 금속(2)에 가해지는 방법으로, 상기 방법은 주기당 대전류와 소전류로 이뤄지는 계단형 교류인 반복적으로 적용되어지는 교류를 만들어 가열 주형의 온도가 조정되어 전자기적으로 죄는(pinching) 힘이 주형(1)내 용융 금속(2)이나 반응고 상태에 있고 주형(1)에서 응고중인 금속에 작용하여 상기 금속을 주형(1)으로부터 분리시키고, 그에 의해 응고 중인 금속과 주형(1) 사이의 접촉 저항이 완화되어 표면 성질이 우수한 주편 슬라브가 얻어지는 것을 포함하는 용융 금속의 연속주조방법.
16. 전자기 코일(5)에 적용되어지는 계단형인 교류를 만들어 주조 방향으로 진동하지 않는 냉각 주형벽이 주조 방향과 수직의 방향으로 진동하게 하고 가열주형의 온도가 조정되도록 하는 것을 포함하는 방법으로, 그에 의해 응고를 시작하려는 금속과 주형벽 사이의 접촉 저항이 완화되어 주편 슬라브의 표면 성질이 향상되는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조 방법.
17. 연속주조 주형(1), 연속주조 주형(1)을 둘러싸도록 또는 그 옆벽에 삽입되도록 제공되어지는 솔레노이드 전자기 코일(5)과 전원(24) 또는 교류를 상기 전자기 코일(5)에 적용하는 것으로 주기적으로그 진폭이나 파형을 변화시키는 파형 발생기(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조장치.
18. 열 절연 구조 또는 유도 가열과 같은 가열 기능을 가지는 용기로 용융 상태의 용융 금속을 보지(保持)하기 위한 용기(8), 상기 용기에 연결되는 주형으로 용융 금속을 응고시키기 위한 냉각 주형, 상기 용기(8)와 상기 냉각 주형의 연결부에 제공되어서 상기 용융 금속(2)을 둘러싸는 솔레노이드 전자기 코일(5), 전원(24) 또는 주기적으로 그 진폭 또는 파형이 변화하는 교류를 전자기 코일(5)에 적용하는 파형 발생기(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 연속주조장치.