KR100223717B1

KR100223717B1 - 연속주물비임블랭크와 그의 주조방법 및 그에 의해 형성된 비임

Info

Publication number: KR100223717B1
Application number: KR1019910701826A
Authority: KR
Inventors: 고든이.포워드; 리보에프.로스틱; 로이드엠.쉬멜즐
Original assignee: 새퍼럴스틸컴퍼니
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1999-10-15
Also published as: CA2055607A1; CN1083307C; EP0478741B1; RU2060098C1; ZA912754B; JPH05500928A; CS112391A2; EP0478741A1; WO1991016158A1; AU639332B2; CN1231222A; US5082746A; KR920702643A; MX166859B; DE69128905D1; PL289932A1; DE69128905T2; TR28532A; ES2113375T3; ATE163146T1

Abstract

본 발명은 웨브부와 이 웨브부의 양쪽 각 선단부로 부터 반대방향으로 뻗어나온 다수개의 예비플랜지부를 갖추고 있고, 상기 웨브부의 핑균두께와 상기 각 예비플랜지부의 핑균두께는 7.6cm이하가 되도록 형성되며, 이 웨브부의 평균두께에 대한 예비플랜지부의 평균두께비가 0.5:1에서 2:1사이로 된 연속주조비임블랭크와, 이와 같은 비임블랭크에 의해 마들어진 비임 및 상기 비임블랭크의 웨브부 선단부중 어느 한쪽 선단부와 비슷한 형상으로 되어 비임블랭크의 웨브부를 형성시키는 금형내의 소정위치에서 비임블랭크 금형내로 1줄기의 용융금속을 주입하여 비입블랭크를 주조하거나, 또는 상기 웨브부의 선단부중 어느 한쪽 선단부와 비슷한 형상으로서 비임블랭크의 웨브부를 형성시키는 금형내의 소정위치에서 비임블랭크 금형내로 용융금속을 2줄기로 분리시켜 동시주입하여 비임블랭크를 주조하도록 되어, 이와 같이 주조된 비임블랭크가 대체로 침상페라이트조직과 페라이트층을 거의 갖추지 않고 미세한 페라이트조직과 퍼얼라이트조직의 크리스탈결정구조만을 갖추게 한비임블랭크 연속주조방법에 관한 것이다.

Description

연속주물비임블랭크와 그의 주조방법 및 이에 의해 형성된 비임

금속, 특히 탄소강 또는 저합금강으로 만들어진 형상화된 구조물 부재는 여러분야에서 사용되고 있고, 비임(beam)을 포함한 다양한 형상을 갖는 구조물부재가 금속성형분야에서 널리 알려져 있는바, 이러한 구조물부재로서 종래 비임은 일반적으로 웨브부와 이 웨브부의 양쪽 선단부로부터 대체로 수직방향으로 대향되게 뻗은 플랜지를 갖추고 있고, 이러한 비임은 대개 잉곳주조(Ingot canting)와 같은 강철 주조법으로 성형하여 공지된 열간가공작업으로 최종적인 칫수와 형상을 갖도록 만들어지게 된다.

그런데, 상기한 바와 달리 비임을 연속주조법으로 제조할 수도 있는 바, 즉 강판을 열간가공하여 비임으로 성형시기거나 비임의 최종형상과 유사한 단면을 갖는 주물로 만든 다음 이 주물을 열간 및 냉간압연하여 최종적으로 원하는바의 칫수와 형상의 비임이 되도록 할 수가 있다.

이러한 연속주조법은 일련의 비임블랭크를 하나 혹은 다수개의 열원을 이용해 연속공정으로 성형할 수 있는 잇점이 있어, 에너지를 절감시킬 수 있을 뿐만아니라 대량생산이 용이하게 된다.

그리고, 강철산업분야에서 상기 ''비임블랭크(beam blank) 라는 말은 형상화된 주물로서 최종적인 비임의 형상과 거의 유사한 반제품을 의미하는 것으로, 이 반제품은 압연공정을 통해 요구되는 최종형상으로 완성되게 되는 것인바, 따라서 상기 비임블랭크는 다양한 형상의 구조물부재, 즉 H형비임이나,I형비임(통상 I비임이라함), 넓은 플랜지를갖는 모방비임(profile beam), 영국표준 모방비임, 일본공업표준 모방비임, 철도의 모방레인 및, 크레인과 그의 받침레일을 만드는 원자재로 사용된다.

한편, 기 공지된 바와 같이 강철제조분야에서 상기 열간압연공정에서는 대충 유사한 형상의 비임블랭크로 만든다음 이를 줄여 최종칫수와 형상으로 만드는바, 이 경우 초기 강철의 야금학적 특성과 결정체는 요구되는 결정상태와 비임형상으로 변경되게 되고, 최종과정으로서 최종형상으로 성형된 비임을 곧게펴서 적절한 길이로 절단시키게 된다.

한편, 상기와 같은 비임블랭크의 연속주조용 금형은 비임블랭크의 웨브부를 성형시키게되는 1쌍의 평형벽에 의해 구획지워진 중앙주물통로를 갖추고 있고, 이 중앙주물통로의 양측 선단부에는 중앙주물통로로부터 멀어지는 바깥 방향으로 각각 넓혀진 제 2주물통로가 형성되어, 이 제 2주물통로가 비임블랭크의 플랜지나 혹은 예비플랜지(flange precursor)의 내부를 형성시키도록 디자인됨과 더불어, 또 상기 각 제 2주물통로는 비임블랭크의 플랜지나 혹은 예비플랜지의 외부를 형성시키도록 디자인된 사각형의 마지막 주물통로와 연통되게 되어 있다.

그리고, 특히 상기 비임블랭크를 포함하여 형상화된 단면을 갖는 주물은 1961년 엔.엔.가그린(N.N. Guglin)과 에이.케이.프르보니(A.K. Provorny), 지이.에프.자세츠키이(G.F. Zasetskey) 및 비이.비이.가라에이브 스톨(B.B. Gulyaev,Stal)이 만들려고 시도한바 있었는데, 이 주물은 시험칫수로서 각각 두게가 30㎜및 40㎜ 정도로 서로 다른 2개의 다리부사이의 사잇각이 125。, 면적은 거의 127㎠이었지만, 이 시험칫수 실험은 연속주물공정에서 사용할 수 있는 가능성을 제시해주지 못했었다.

한편, 다른 실험연구로서 그 이후에 영국주철강조사협회(BritishIron and Steel Research Association; BISRA)의 쉬필드연구소(SheffieldLaboratories)에 의해 시행(에이취.에스.마르.(H.S. Marr.), 비이.위트(B.Witt), 비이.더불유.에이취.마르스덴(B.W.H. Marsden)및 알.아이. 마르쉘(R.I.Marshal1)에 의해 주칠강학회의 저어널지(Jouralof the Iron and Steel Institute)에 1966년 12월 공표됨)되어, 비임블랭크를 포함하여 형상화된 단면을 갖는 주물을 제작하는 실험이 있었고, 또 영국 특허 제 1,049,698호(1965)에는 일반적으로 단면이 대략 철도의 레일형상과 모래시계형상 및 I비임형상과 유사한 형상을 갖는 대칭 및 비대칭형 주물에 대해 게재되어 있는데, 상기 I비임형상의 주물은 평균면적이 670㎠로서 그 크기가 464㎜(웨브부길이,18-1/4) × 254㎜(플랜지높이,10) × 76㎜(웨브부두께,3)로 되어있다.

한편, 또 다른 연구활동이 캐나다의 온타리오 솔트-사인트-마리에 (Sault-Sainte-Marie, Ontario, Canada)에 주소를 둔 알고마 스틸코포레이션,리미티드(Aloga Steel Corporation, Ltd.)의 비스라(BISRA)에 의해 행해졌는데, 이 연구활동에서는 영국 특허 제 1,049,698호에서 게재된 기술을 이용하여 압연한 최종적 결과, 넓은 플랜지를 갖는 유니버셜 I비임을 이루게 하는 주물비임블랭크의 이용가능성을 연구하였는 바, 이 주물비임블랭크를 연속주조하기 위한 2개의 스트랜드 유니트(Strand Unit)를 1968년에 알고마(Algoma)에 설치된 장치로 성형시킨 주물비임블랭크의 단면적이 845내지1435㎠ 사이이고, 거의 I자형상의 비임으로서, 즉 451 × 305 ×102 ; 559 × 267 × 102 ; 775 × 356 × 102 ; 673 × 260×102;1164 × 356 × 102㎜와 같은 다양한 칫수가 있다.

또한, 다수개의 형상화된 단면을 갖는 주물, 특히 비임블랭크의 연속주조기 1968년 이후에 설치되어, 이 기계로서는 3가지 타입의 단면중에서 하나혹은 그 이상의 단면으로 된 블랭크를 제조할 수 있었는 바, 예컨대 이러한 장치로서는 다수개의 일본제 장치가 있는바, 예컨대 가와사키 스틸 코포레이션(Kawasaki Steel Corporation)에 있는 장치를 포함하여, 일본국 오카와이와 미주시마(Mizushima,0kayawa,Japan)에 설치된 4가닥의 블룸/비임(bloom/beam) 블랭크주조기(비임블랭크 단면적 1155㎠, 크기 460 × 400 × 120,560 × 287 × 120)와 ; 토쿄 스틸 매뉴 팩튜링 코포레이션 리미티드 (Tokyo, steel manufacturing Co. LTD.)의 일본국 시코쿠 코후치 공장(Kohchi Works, Shikoku,Japan)에 소재한 1가닥 비임유니트(비임블랭크단면적 820㎠, 크기 445 × 280 × 110); 일본국 히메지 야마토 코교 케이케이의 히메지공장(Himeji Works of Yamato Kogyo KK, Himeji Japan)에 소재한 1가닥 비임유니트 (비임블랭크 단면적 1100㎠, 크기 460 ×370 × 110); 일본국 후크야마 니폰 코한 케이케이의 후쿠야마 공장(Nippon Kohan KK'S Fukuyma facility,Fukuyama, Japan)에 소재한 4가닥 비임블랭크설비(비임 블랭크 평균단면적 1145∼1165㎠,크기 480 × 400 × 120)가 있다.

또한 상기한 바와같은 종래의 장치로서 다수개의 유럽 및 소련제 장치가 있는바, 서독 휴킹젠-듀이스버그, 휴텐베르크, 만네스만 주식회사 (Mannesman AG,Huttenwerke, Huckingen-Duisburg, WestGermany)에 소재한 장치(비임블랭크 평균단면적 460㎠, 크기 350 ×210 × 80)및; 1975년에 오.브이.마르티노브(0.V.Martynov)와, 에 이 . 아이 . 마준(A.I.Mazun), 아이 . 비이 . 프로로바(I.B. Frolova), 에스.엠.골로브(S.M.Gorlov)및, 엘.에스.나치에브(L.S. Nechaev)가 지은 소련의 강철 (steel in the USSR)지 11판(edition)에 게재된 바 있는 소련의 튜라지방 소재의 연구개발보고서 (Reserach Development Work, Tula, USSR)에 게재되어 있는 것(비임블랭크 평균단면적 550㎠, 크기 245 × 310 × 130, 웨브부의 길이가 플랜지의 높이보다 작음); 1976년에 브이.티이.슬래드코쉬티브(V.T.Sladkoshteev), 엠.에스.고르디엔코(M.S.Gordienko), 엔.에프.그리튜스크(N.F.Gritusk),알.브이.포타닌(R.V.Potanin) 및 엘.디이.쿠첸코, 스톨(L.D. Kustenko,Stal)에 의해 기고된 소련 우크라이니안 금속연구학회지(Ukrainian Metals Research Institute, USSR)에 게재되어있는 장비 (비임블랭크 평균단면적 520㎠, 크기 415 × 284 × 50) 및 영국 브리티쉬 스틸 코포레이션(British Steel Corp.)회사의 일반 강철부(General steel Division)에서 펴낸 스토크-온-텐트(Stoke-on-Tent)에 게재된 장비(비임블램크의 평균단면적 790㎠, 크기 286(11 1/2) × 355(14) × 178(7)㎜, 웨브부길이가 플랜지높이 보다 작음)등이 있다.

그리고, 형상화된 주물과 기타 다른 단면을 갖는 비임블랭크를 제조하는 연속주조장치에 관한 다른 참고문헌으로서 여러종류의 기사나 논문이 있는바, 이러한 기사나 논문으로서는 1969년 7월 발간된 지이.에스.루센티(G.S. Lucenti)의 철강엔지니어(Iron and Steel Engineer)란 기사와 ; 와이.야기(Y.Yagi)와 에이취.패스털트(H. Fastert) 및 에이취.토쿠나가(H.Tokunaga)에 의한 1975 아이스 연감총록(1975 AISE Annual Convention, 미국 오하이오주의 클리블랜드) ; 1975년 발간된 케이.우시지마(K.Ushijima)에 의한 아이 에스 아이 제이 보고서(Transactions ISIJ)의 15페이지에 게재된 기사 ; 1975 년 10월에 발간된 티이.사이토(T.Saito )와 엠.코다마(M. Kodama )에 의한 국제철강( Iron and Steel International) 의 48페이지에 게재된 기사 ; 1975년 12월 4일에 발간된 더블유.퓨피(W.Puppe)와 에이취.센크(H.Schenck)에 의한 강과 철 95(Stahl und Eisen95)등이있다.

또한, 하트만(Hartmann)에 의해 출원된 유럽 특허출원 제 0 297 258호(에스엠에스 쉬로에만-지마크 주식회사(SMS Schloemann-Siemag AG)로 양도됨)에는 비임압연을 위한 모방비임(a pre-profiles for beam rolling)의 연속주조용 금형(연속주물 비임블랭크용)이 게재되어 있는바, 상기 비임압연을 위한 모방비임은 금형의 웨브부내에 있는 관수(冠水)주조튜브와 조합되어 사용되고, 상기 금형은 웨브부의 높이와 두께 및 플랜지의 두께를 독립적으로 조절가능하게 되어 있어, 웨브부와 2개의 플랜지를 갖춘 비임블랭크를 3차원적으로 조절할 수 있다. 그리고, 또한 하트만의 금형은 웨브부분에 확장된 아아취형상 또는 넓혀진 금속주입부를 갖추고 있어, 용탕에 잠겨진 주물유입튜브를 통해 용탕을 금형내로 유입시킬 수 있을 뿐만 아니라 블랭크의 선단부까지 주물을 균등하게 분배시킬 수 있지만, 상기 하트만의 금형에서는 주조가능한 예비플랜지부의 폭과 웨브부의 두께 사이의 어떠한 상관관계도 제시되지 않았을 뿐만 아니라, 상기 금형을 이용해 다량의 제품을 제조하는 동안에 웨브부 및/또는 플랜지 혹은 예비플랜지부의 최대두께(A)에 대해 어떠한 제시나 언급이 없었다.

그리고, 상기 하트만에 의한 서독 특허 제 2,218,408호에는 용탕에 잠겨진 관수주조튜브를 통해 중간 용기로부터 웨브부사이로 용융금속이 공급되도록 된 금형이 게재되어 있는바, 이 금형은 플랜지의 두께를 변화시켜줄 수 있지만 웨브부의 높이와 두께는 가변성형시켜줄 수 없도록 되어 있다.

한편, 공지된 종래의 비임블랭크를 주조성형하는 과정에서 발생하게 되는 응력집중과 균열현상을 조절해줄 필요가 있음에 따라 이를 위한 다른 특정형상의 금형도 제안되어 있는데, 예컨대 1986년 1월 21일에 마슈이 (Mu sui et a1.)등에게 특허된 미합중국 특허 제 4,565,236호에는 웨브부와 예비플랜지부사이의 돌기살부분에서 발생되는 균열현상을 방지해 주기 위해 캐비티(cavity)를 사용하고 있고,이 캐비티는 주조방향으로 그의 웨브부에서 테이퍼부가 형성되면서 상기 캐비티의 돌기살부분이 주조방향으로의 곡률 1/R을 변화시킴으로써 이루어지게되는데, 상기곡률의 변화량은 비임블랭크 스트랜드(strand)의 고형화된 표면부의 자유수축량에따라 결정되게 된다. 그리고 상기 미합중국특허는 대형의 비임블랭크주조시에나 웨브부의 높이가 775㎜(10내지 11칼럼의 53∼65째줄 ; 제 9도, H = 웨브부높이)이상일 경우에 특히 효과적임과 더불어 내부웨브부의 높이(제 9도에서 W = 내부웨브부높이)가 500㎜이상인 비임블랭크를 만들기 위해서는 필요하지만, 비임블랭크의 여러부위의 최대두께나 상기 특허에 나타나고 있는 각부분의 상호관계비를 조절함으로써 상기 문제점을 해결하도록 한 어떠한 제시도 없었다.

그리고, 형상화된 단면을 갖는 비임블랭크의 연속주조법은 공정중 또는 장치에 공급되는 하나 혹은 다수개의 열원으로부터 비임블랭크를 연속적으로 제조할 수 있는 상업적인 잇점이 있는바, 왜냐하면 제조자가 선택한대로 제작이 진행되는한 최초의 주조강판(first east billet)을 재가열할 필요없이 필요한 공정에 따라 처리 할 수 있기 때문이다. 이러한 방식은 주물품이 잉곳주조나 강판주조에 의해 이루어진 것보다 최종적으로 요구되는 형상에 더욱 유사한 주물을 제조할 수 있다는 관점에서도 공정을 절감시킬 수 있는 잇점이 있다.

한편, 그 내부가 모래시계형상을 변형시켜서된 견골(dog-bone;犬骨)''형상의 단면으로 이루어진 연속주조금형 속으로 용탕 형태로 된 금속을 연속적으로 주입하여 비임블랭크를 연속주조하는 방법은 기공지되어 있고, 이 연속주조에 의해 상기견골 형상의 비임블랭크를 제조하는 공지된 실시예로서는 1989년 2월 21일에 특허된 로렌토(Lorento)의 미합중국 특허 제 4,805,685호에 게재되어 있는 바, 이 견골형상의 비임블랭크는 상업적인 제조장치에 의해 그의 웨브부의 두께가 최소한 10㎝이면서 플랜지나 예비플랜지부의 크기와 두께가 휠씬 더 크게 제조되었다.

그러나, 상기 서술한 종래의 모든 실시예에 따라 만들어진 비임블랭크는 여러가지 문제점이 있는바, 즉 비임블랭크의 확정된 선단부와 예비플랜지부는 웨브부에 비해 단면적이 크기 때문에 두꺼운 궤브부와 함께 최종적으로 요구되는 비임의 플랜지구조를 이루도록 해주기 위해서는 상당히 많은 횟수의 열간압연을 필요로 하므로, 비임의 제조공정이 상당히 복잡할 뿐만아니라 비임의 제조비용, 특히 에너지비용이 많이 소요되고, 추가적으로 비임블랭크의 확장된 선단를 필요한 만큼 감소시켜주기 위해 값이 비싼 대용량의 열간압연기를 필요로함과 더불어, 마무리공정(비임을 곧게 펴거나 적절한 길이로 절단하는 공정)을 위해 냉간압연기가 필요하게됨에 따라 엄청난 자본투자가 요구되고, 또한 다양한 형상의 연속주물 비임블랭크 당해분야에서 기공지된 바와 같이, 비임이 최종적으로 요구되는 형상을 갖도록해주는 동시에 완성된 구조물부재내에서 요구되는 금속의 특성(입자의 결정화 포함) 및 필요한 야금학적구조를 갖도록 상당한 횟수의 열간작업과정을 거쳐야만 한다.

한편, 상기 비스라(BISRA)실험연구소의 연구결과에 따르면, 예컨대 형상화된 주조비임블랭크를 최종제품의 크기와 필요한 야금학적특성(에이취.에스.마르등(H.S. Marr et al)에 앞서)을 얻기 위해 변형시키는데에는 최소한 6대 1정도로 열간작업을 감소시켜야 할 필요가 있었고, 일련의 완성된 I비임에 대해서는 실제 감소율이 훨씬 높아 평균 8:1 내지 10.5:1 정도였다.

H=완성된 비임높이(웨브길이+각 플랜지의 두께)

B=완성된 플랜지의 폭

상기, 알고마 스틸 코포레이션(Algoma Steel Corporation)의 장치에서는 대략 6:1에서 17.5:1 로 감소시킨 상태에서 균등한 레벨의 추가적인 열간작업이 요구되었다.

이와 유사하게, 상기 카와사기 미쥬시마(Kawasaki Mizushima)의 장치에서는 요구하는바의 사이즈와 필요한 야금학적 특성을 갖춘 최종 I비임을 얻는데에 대략 9.5:1 에서 18:1의 비율로 열간작업을 감소시킬 것이 요구되었다.

한편, 기 공지된 연속주조공정은 다양한 형상과 다양한 크기의 비임블랭크를 제조할수 있도록 되어 있지만, 연속주물비임블랭크의 매개변수간의 상관관계에 대해서는 어떠한 해결책도 없었는바, 특히 비임블랭크의 웨브부의 평균두께와 예비플랜지부의 평균두께에 대한 수치적 제한이나, 웨브부의 평균두께와 예비플랜지의 평균두께 사이의 상관관계 혹은 수치적 제한, 비임블랭크의 평균웨브두께 및,예비플랜지부의 평균두께와 웨브부의 평균두께사이의 상관관계를 포함한 사항 등에 대해서도 어떠한 해결책이 없었다.

그리고, 종래 기술에 따른 연속주물비임블랭크는 그 단면형상이 레일형상이거나 모래시계형상 또는 비임형상에 상관없이 모두 웨브부의 두께가 최소한 10㎝로되어 있는데, 이러한 비임블랭크에서는 예비플랜지의 두께가 매우 두껍게 되므로 그 결과 비임블랭크의 부피가 커지게 되기때문에 종래의 것에서 문제가 되던 단면의 축소와 형상의 완성을 위해 필요한 열간압연작업에 비용이 많이 소요되게 됨과 더불어 실질적으로 추가적인 열간작업을 하지않고는 주물의 야금학적 특성을 얻을수가 없게 되는바, 최근에는 구조물부재를 요구되는 최종사이즈로 성형시키기전에 열간작업하고 있는데, 구조물부재는 최종적으로 완성시켜 주기위한 추가적인 열간압연 작업공정동안 금속학적 특성을 유지시켜주기가 어려울 뿐만 아니라 대부분의 경우에 있어서는 금속학적 특성의 보존이 거의 불가능하였다.

또한, 현재의 연속주물비임블랭크와 그의 주조기술은 주조공정을 실행하는데 필요한 공지된 공정절차에 의해 제한되어 있다.

한편, 종래기술에 의하면 슬라브의 단면이 얇은 주물블랭크를 상업적으로 경제성이 있는 속도와 양으로 주조하고자 하는 경우에는 관수노즐을 사용하여야 할 필요가 있는바, 이러한 관수주조노즐의 다양한 형태가 유용하게 유럽특허 제0,336,158호에 게재되어 있으며, 이는 슬라브주조과정에서 유용하다고 기재되어있다.

그리고, 연속주조금형에서 주조스페이스관계와 빠른속도로 주조작업을 하는것이 필요하고 또 상업적으로도 바람직하기 때문에 얇은 슬라브주조작업으로 단면이 얇은 것을 만들고자 할때, 고형화를 일정한 조절비로 얻기가 어려운 바, 이로인해 종종 일부 강철주물결정에서는 길이방향을 따라 균열이 발생되어 제품의 양과질을 저하시키는 문제점이 있고, 또 이러한 문제점을 피하기 위해 특정하게 소정의 주조파우더(casting powder)를 사용하는 것이 제안되어 있는데, 이러한 제안으로서는 1989년 3월에 간행된 앰피티-인터내셔널지(MPT International)에 에이취.제이.에렌베르그 (H.J. Ehrenberget al.)등이 기고하여 12판 52페이지에 게재된 만네스 만로렌-베르크 주식회사의 얇은 슬라브제어 (Controlling of Thin Slabs At the Manneslnannrohren-Verke AG) 에 관한 자료가 있다.

또한, 종래기술에 따르면 특히 단면이 얇은 주물을 주조할 경우에 금형내에 관수주조노즐을 삽입시키고 또 주조파우더를 사용하여야 할 필요가 있는데 비록 종래기술에서는 제시되지 않았지만 비임블랭크주조와 관련하여 얇은 슬라브주물 개념을 사용하기 위해서는 관수주입노즐과 주조파우더가 필수불가결하게 된다.

그러나, 종래의 연속주조비임블랭크 또는 예비성형물과 이들을 생산하기위한 기술에는 여러가지 문제점이 있는바, 먼저 기공지된 연속주물 비임블랭크 제조기술에 있어서는 웨브부의 두게가 실질적으로 7.6㎝, 대개는 10㎝를 초과하였고, 이러한 비임블랭크의 귀형상(ears)부(또는 예비플랜지)는 상기 웨브부두게보다 상대적으로 부피나 질량이 크게 되며, 종래기술에 따라 기 공지된 방식으로 상기와 같은 비임블랭크를 연속주조하는 동안에 금속의 냉각 및 고형화과정에서 액상금속상에 온도구배가 발생되게 되는데, 이러한 온도구배로 인해 원주구조의 형상화가 촉진되어 비임블랭크가 전체 단면적에 걸쳐 취약한 면을 갖게 됨으로써 야금학적 특성, 특히 연성과 인성이 약해지게 된다.

또한, 종래의 압연장치를 사용하여 공지된 압연기술로 열간작업을 실시할 경우에는 평균 15번이상 32번까지 압연과정을 거쳐야 하는 바, 이러한 압연과정을 거치기 위해서는 엄청난 자본투자가 요구될 뿐만아니라 여러번의 열간작업을 실시해주어야 하기 때문에 시간과 에너지가 상당히 소모되며, 또 상기와 같은 열간압연작업을 통해서는 요구되는 바의 야금학적 특성을 얻기가 어렵고, 또 비임블랭크의 웨브부가 바람직하지 못하게 무작위로 윗쪽 또는 아랫쪽 방향으로 신장되기 때문에 정확한 예측이나 제어가 어려우며, 게다가 비임의 예비플랜지 또는 플랜지부가 찢겨지거나 웨브부가 균열되는 문제점이 있을 뿐만아니라 금속용탕의 주입점과 그 기술에 있어서 엄격한 제한이 따르는 바, 즉 오픈주입기법(open pouring technique)은 용탕을 상기 공지된 블랭크의 부피가 큰 예비플랜지부 중 어느 하나의 거의 중심부를 따라 금형내로 정확하게 주입시켜 주어야 하는 것이다.

그리고, 종래기술에서는 상기 주물비임블랭크의 웨브부 혹은 플랜지부 두께사이의 상관관계와 비임블랭크 혹은 비임제품에서 요구되는 야금학적 특성을 용이하게 얻을 수 있는 방법에 대해서는 어떠한 제시도 없을 뿐만아니라, 기존의 어떠한 방식에서도 웨브부 흑은 플랜지의 최대두께를 조절 또는 조절하지 않고서 비임블랭크의 예비플랜지부 두께에 대한 웨브부의 두께비값에 관한 어떤 제한도 없었다.

따라서, 연속주물 비임블랭크와 그 주조방법에 대해 다음과 같은 사항이 필요하게 되었는바,

1. 비임블랭크의 형상을 최종적인 형태나 요구되는 다른 구조형상과 거의 유사하게 형성시켜 주어야 하고,

2. 요구되는 최종 형상을 만들어 주기 위해 실시해주어야 하는 열간압연작업 회수를 최소화시켜 블랭크제조단가를 최소화시킴으로써 에너지비용을 감소시켜주어야 하며,

3. 요구되는 야금학적 특성을 종래 비임블랭크의 주조공정에서 보다 적은 최소한의 압연공정으로 얻을 수 있도록 함과 더불어 완제품을 만들기 위해 필요한 추가적인 압연공정에서도 종래의 비임블랭크 제조공정에서보다 적은 횟수로 하면서 이 추가압연공정중에도 야금학적 특성을 그대로 유지시키고,

4. 관수주입기법이나 주조파우더가 필요없도록 하며,

5. 웨브부의 두께에 대한 예비플랜지부의 두께비 값을 조절하여 전체 작업을 제어함과 더불어 플랜지부의 찢김 현상과 웨브부의 바람직하지 못한 신장 및/또는 균열현상, 이에 따른 블랭크의 뒤틀림현상이 최소한으로 야기되도록 하고, 금형내에서 야금학적 특성을 유지시킨상태로 급속하게 고형화시켜 줄 수 있도록 하여야한다.

그런데, 상기한 종래기술에 따른 연속주물 비임블랭크나 그 주조방법에서는상기 서술한 바와 같은 잇점의 어떠한 조합 ---불규칙한 웨브부의 신장이나 균열또는 플랜지부의 찢겨짐이 없이 최종 형상과 요구되는 야금학적 특성을 얻기 위해 압연공정횟수를 최소화시킴---도 제공되지 않았고, 오픈주입기법을 사용하는 방법과 단면이 얇은 웨브부의 주조시에도 관수주조기법 및/또는 주조파우더를 사용할 필요없는 방법 역시 제시되지 않았을 뿐만아니라, 완성된 비임이 갖게 되는 야금학적 특성을 최종형상의 제품을 얻기 위해 필요한 열간압연공정횟수를 제어하여 보존시킬 수 있는 어떠한 방법도 제시되지 않았다.

본 발명은 형상화된 건축용 구조물 부재에 관한 것으로, 특히 건축용 등으로 사용되는 구조물형상부재를 이루도록 된 연속주물비임블랭크에 관한 것이다.

제 1도는 본 발명에 따른 연속주물 비임블랭크의 개략적인 단면도,

제 2도는 본 발명에 따른 연속주물 비임블랭크로서 침상페라이트조직과 결정입계 페라이트층이 없는 미세한 페라이트조직과 퍼얼라이트조직의 결정구조에 대한 50배율의 현미경사진,

제 3도는 종래기술에 따른 연속주물의 50배율 현미경사진,

제 4도는 종래기술에 따른 연속주물강판의 50배울 현미경사진,

제 5도는 본 발명에 따른 비임블랭크와 종래기술에 따른 비임블랭크의 온도에 대한 샤르피충격치를 비교도시한 막대그래프이며,

제 6도는 본 발명에 따른 비임블랭크와 종래기술에 따른 비임블랭크의 인장특성을 비교도시한 막대그래프이다.

[실시예]

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

제 1도에는 본 발명 실시예에 따른 연속주 물비임 블랭크(10)가 개략적으로 도시되어 있는 바, 이 주물비임블랭크(10)는 웨브부(12)와 이 웨브부(12)의 양쪽 각 선단부로 부터 서로 대향되게 반대방향으로 뻗은 플랜지부(14,16,18,20)를 갖추고, 이들 플랜지부(14,16,18,20)는 1쌍씩 짝을 이루면서 상기 웨브부(12)의 길이방향 중심선에 대해 30° 에서 180°사이의 각도로 벌려져 있으며, 또한 상기 웨브부(12)의 두께와,예비플랜지두께, 이 예비플랜지두께에 대한 웨브부(13)의 두께비값 및, 상기 플랜지(14,16,18,20)의 사잇각은 비임블랭크(10)의 연속주조과정에 충분하게 급속냉각시킬 수 있도록 적절하게 선정하여, 비임블랭크(10)의 전체 단면적에 걸쳐 페라이트(ferrite)조직의 결정입계층(grain boundary films)과 침상페라이트조직이 거의 존재하지 않는 미세한 페라이트조직과 퍼얼라이트의 결정구조가 형성되게 하는 바, 이와 같이 웨브부(12) 및 예비플랜지부의 두께와 이들의 두께비 빛 플랜지사이의 벌림각을 적절하게 선정하지 않으면 예비플랜지부의 내부면이나 흑은 외부면은 비임블랭크(10)의 나머지부분보다 상대적으로 느리게 냉각되어, 제 3도내지 제 4도에 도시되고 상기 서술한 바와 같은 결정조직구조가 얻어지지 않게된다.

그리고, 제 1도에 도시된 바와 같이 상기 웨브부(12)의 두께 A는 플랜지부(14,16,18,20)의 두께 B 및 C와 동일하게 할 수도 있는 바, 본 발명 실시예에서는 상기 플랜지부(14,16,18,20)의 두께 B 및 C가 대체로 서로 평행한 측면(Bl,B2,C1,C2)의 두께와 동일하게 되어 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 연속주물비임블랭크(10)를 제 1도에 도시된 바와같은 형상으로 주조함에 따라 연속주조과정에서 용융금속이 급속 냉각되면서도 균일한 냉각이 이루어져, 상기 비임블랭크(10)의 전체 단면에 걸쳐 페라이트조직의 결정경계층과 침상페라이트조직이 거의 형성되지 않고 미세한 페라이트조직과 퍼얼라이트조직의 결정구조가 형성되어지게 된다.

또한, 비임블랭크의 연속주조과정에 사용되는 금형은 기 공지된 바와 같이 비임블랭크의 최종단면형상에 따라 그 내부가 형상화되면서 순환하는 냉각수에 의해 냉각되는 연속용 구리주조금형이 사용되고, 또 냉각과정에 용융합금이 수측되기 때문에 통상적으로 연속주조금형의 벽이 주조방향으로 점진적으로 경사지게 되는벽을 갖춘 연속주조금형을 사용하여,용융합금이 금형을 통과하는 동안에 점차적으로 냉각되어 고형화될 때에 그의 수축량을 보상해주게 하며, 금형의 출구선단은 금형으로 부터 빠져나오는 최종비임블랭크의 요구형상과 거의 상응하게 형성되어 있다.

그리고, 제 1도에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 연속주물비임블랭크가 최종적으로 냉각되어 고형화되면 결정구조가 제 2도의 현미경확대사진과 같이 나타나게 되는데, 이 제 2도에서와 같이 상기 미세조직은 침상페라이트조직이나 페라이트조직의 결정입계층이 거의 없는 미세한 페라이트조직과 퍼얼라이트조직으로 되어있다.

[실시예]

본 발명을 특정 실시예를 들어 증명해 보이기 위해 표 1에 제시된 것과 같은 강철조성을 가진 연속주물비임블랭크에 대하여 실험을 실시하였다.

[표 1]

상기 표 1에 따른 혼합물로 만든 시험 1은 56개의 비임블랭크샘플로 실험하고 반면에 상기 시험 2는 72개의 비임블랭크샘플로 실험함과 더불어, 이들 비임블랭크샘플은 제 1도에 도시된 형상과 거의 유사한 형상으로 하였는데, 시험 1에서는 비임블랭크의 플랜지두께를 6.3㎝, 웨브부두께를 5㎝, 너비를 약 9㎝로 하였다.

그리고, 상기 시험 2에서는 비임블랭크의 연속주물플랜지 두께를 8.9㎝, 웨브부 두께를 10㎝로 하였다. 이러한 샘플을 열간압연작업을 위해 천연가스화로에서 거의 1260℃까지 가열하여, 열간압연작업이 마무리된 시점에서 1.7내지 2.5의 수축비로 압연된 샘플의 경우에는 1066℃로 부터 예컨대 8.5이상의 높은 수축비로 수축된 샘플의 경우에는 760℃ 보다 다소 낮은 온도가 되며, 열간압연된 샘플의 질적(質的)인 시험에서는 샘플의 전체외관이 양호할 뿐만아니라 샘플의 선단부에서의 균열이 없었고, 샘플의 폭은 두께수축비에 비례하여 길이가 압연된 후에 거의 10㎝정도이었다.

한편, 샤르피(Charpy)충격치(제 5도)와 인장시험치(제 6도)는 각각 에이에스티엠-에이673(ASTM-A673)과 에이에스티엠-370(ASTM-370) 표준에 따라 시험 1의 샘플로 각각 구하여 시험 2의 조성성분을 갖는 종래 제품의 충격 및 인장시험데이타와 비교되었는바, 이러한 비교결과는 제 5도 내지 제 6도에서 막대그래프로 나타나있다. 이 막대그래프에서 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 샘플이 종래 기술에 따른 샘플에 비해 기계적성질이 우수하거나 거의 동등하게 나타나고 있는데, 이러한 본 발명의 기계적 특성은 거의 2대 1 수축비의 열간압연공정을 통해 이루어지게 되는 반면에 종래 기술에 따른 샘플에서는 거의 6대 1의 수축비가 요구되었다.따라서 상기 서술한 바와 같이 요구되는 바의 기계적 성질을 갖도록 하기 위해 필요한 수축비를 감소시킴으로써 공정 및 압연장치의 2중측면에서 경제적인 효과가 있게 된다.

한편, 본 발명의 특정실시예와 본 발명을 실현하기 위해 발명자에 의해 시도된 최상의 방법을 서술함에 따라 당해분야에서 숙련된 기술자에 의해 특히 선행기술에 비추어서 다소의 변형이 야기될 수 있기 때문에, 본 발명은 물론 서술된 내용에만 제한되지 않는 바, 따라서 첨부된 청구범위는 본 발명의 범주내에서 본 발명에 따른 효과의 필수적인 특징을 실현하기 위한 필연적 구성요소들을 병합시킴에따라 야기되는 변형을 막을 수 있도록 서술되어 있다.

이에 본 발명은 제조과정에 공정시간을 단축시킬 수 있고 에너지를 절약할수 있을 뿐만아니라, 종래 압연과정에 비해 상대적으로 값이 저렴하게 일련의 열간압연작업하여 궁극적으로 비임형상으로 성형시켜줄 수 있도록 한 연속주물 비임블랭크를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래 공정에 따라 제조된 비임과 비교해 볼때에 요구되는 바의 야금학적 특성을 갖는 최종 칫수의 비임이 이루어지도록 그 구성과 미세조직이 조절되도록 한 연속주물 비임블랭크를 제공하는데에 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속주물비임블랭크는,웨브부와 이 웨브부의 양쪽 각 선단부로 부터 반대방향으로 뻗은 다수개의 예비플랜지부를 갖추고 있고, 이 각 예비플랜지부와 상기 웨브부의 평균두께는 7.6㎝(3inch)이하로 되어 있으며, 또한 본 발명에서는 웨브부와 플랜지부의 최대크기가 결정되고, 웨브부의 평균두께에 대한 예비플랜지부의 평균두께비값이 0.5:1 에서 2:1사이가 되도록 형성되어, 요구되는 바의 야금학적 특성과 요구되는 기계적인 특성을 구비하는데에 필요한 감축비를 통상 3:1 정도로 저감시킬 수 있게 되어있다.

그리고, 상기 웨브부의 두께와 예비플랜지부의 두께, 바람직하기로 웨브부의 두께에 대한 예비플랜지부의 두께비값을 적절하게 선정함으로써, 비임블랭크와 최종적으로 완성된 비임이 효과적으로 미세한 조직구조를 갖게 되고, 상기 예비플랜지가 최소한의 열간가공으로 최종적 형태의 구조부재로 됨에따라 상기 비임블랭크의 미세조직과 야금학적 특성이 충분한 상태로 얻어지게 된다. 사실 최종적인 미세조직은 본 발명에 따른 비임블랭크를 요구되는 바의 최종칫수로 성형시키는데, 필요한 횟수의 열간압연공정으로 얻어질 수가 있다. 그리고 제품을 요구되는 완전한 칫수로 만들어주기 위해 추가적으로 열간압연을 몇번정도 더해 주어도 야금학적 특성이 바뀌어지는 위험이 없는바, 이러한 본 발명의 특징은 종래기술에 비해 상당히 개선된 효과이다.

또한, 상기 웨브부와 예비플랜지부는 각각 3.8cm(1- 1/2 inch내지), 6cm(3inch)사이의 두께를 갖고 있고, 비임블랭크의 각 예비플랜지부는 대체로 동일한 두께를 가지며, 상기 웨브부의 두께를 각 예비플랜지부의 두께보다 크게하거나 이와반대로 각 예비플랜지부의 두께를 웨브부의 두께보다 크게 할 수도 있다.

그리고, 2개의 예비플랜지부가 1쌍씩 짝을 이루어 비임블랭크의 웨브부 양쪽 각 선단부로 부터 뻗어나와 형성됨과 더불어 각 예비플랜지부의 측면은 대체로 서로 평행하게 상기 웨브부의 측면 역시 평행하게 형성되어 있으며, 상기 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부는 길이방향 중심선에 대해 30° 내지 180°사이로 벌려져있다.

여기서, 상기 서술된 비임블랭크(beam blank)란 연속된 금속주물을 의미하는 것으로, 이 금속주물은 웨브부와 예비플랜지부를 갖춤과 더불어 다른 제조공정을 거치게 되면 최종적인 칫수와 형상으로 된 비임으로. 제품화된다.

그리고, 완전형상에 근접한 비임(beam near net shape)이란 연속된 금속주물로서 웨브부와 예비플랜지부를 갖춤과 더불어, 전체적으로 단지 15번의 열간압연공정을 포함한 열간작업이 행해져 최종적으로 형상화된 비임으로 변형되는 금속주물을 의미하는 것인바, 특히 완전형상에 근접한 비임이란 연속형상의 금속으로서 (1) 웨브부와 플랜지부의 두께가 3.8cm내지 7.6cm사이이고, (2) 비임블랭크의 각 예비플랜지부가 대체로 동일한 두께를 가지며, (3) 2개의 예비플랜지부가 1쌍씩 짝을 이루어 웨브부의 양쪽 각 선단부로 부터 뻗어 나와 형성되면서 각 예비플랜지부의 측면이 서로 평행하며, (4) 상기 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부가 30도 내지 180도의 각도로 벌려져 있는 것을 의미한다.

한편, 연속주물(as-continuously cast)이란 어떠한 열간압연공정을 거치지않고 연속주조한 다음에 냉각시킨 주물구조를 의미하는 것으로, 이것은 연속주조공정후에 순간적으로 냉각하여 고형화시킨 연속주물비임블랭크의 구조로 되어 있다.

그리고, 본 발명에 따른 비임블랭크는 금형내에서 웨브부와 모든 예비플랜지부가 비교적 빠른 속도로 균등하게 냉각됨에 따라 완성된 비임이 소기의 야금학적특성을 갖게되고, 상기 웨브부와 예비플랜지부의 최대두께가 조절되어 통상적인 주조속도에서 비임플랭크의 모든 부위로 부터 대체로 균등한 속도로 일정하게 열전달되게 함으로써 비임블랭크의 전체 단면적에 걸쳐 종래 기술에 의해 얻을 수 있는 비임블랭크의 결정조직구조보다 휠신 더 미세하면서 균일한 결정조직구조를 얻을수 있으며, 또한 본 발명에 따른 비임블랭크는 급속하게 냉각됨에 따라 바람직하지 못한 결정의 조대화가 방지됨과 더불어, 전체 비임의 칫수와 형상에 의해 다른 공정과 정중에 결정이 거칠어지게 되는 것이 어느정도 방지되면서 항복강도와 인장강도가 저하되지 않아 강성이 보존되게 된다.

또한, 열간압연공정에서 대개 3:1정도의 감축비로서 종래 기술에 따른 비임블랭크를 사용할 때보다 빨리 요구하는바의 미세조직이 얻어지게 되고(종래 기술에 따른 비임블랭크에서는 동일한 야금학적 특성을 갖기 위해 6:1정도의 감축비가 요구됨), 본 발명에 따른 연속주물비임 블랭크는 웨브부와 이 웨브부의 양쪽선단부로부터 반대방향으로 뻗은 다수개의 예비플랜지부를 갖추고 있으며, 상기 웨브부와 각 예비플랜지부의 평균두께는 7.6㎝이하로 되어 있는바, 여기서 상기 비임블랭크는 웨브부의 한쪽 선단부와 유사한 형상을 이루면서 웨브부를 형성시키는 금형의 소정부위를 통해 비임블랭크 금형내로 유입되는 1줄기의 용융금속에 의해 연속주조되되, 상기 웨브부의 평균두께에 대한 플랜지부의 평균두께비는 0.5:1에서 2:1사이로 되어 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속주물 비임블랭크는 웨브부와 이 웨브부의 양쪽 선단부로 부터 반대방향으로 뻗은 다수개의 예비플랜지부를 갖춤과 더불어, 상기 웨브부와 각 예비플랜지의 평균두께가 7.6cm이하로 되어있고, 여기서 상기 비임플랭크는 웨브부의 각 선단부와 유사한 형상을 이루고서 웨브부를 형성시키는 금형의 소정부위를 통해 비임블랭크 금형내로 2줄기로 분리되어 동시 유입되는 용융금속에 의해 연속주조되되, 상기 웨브부의 평균두께에 대한 예비플랜지부의 평균두께비는 0.5:1에서 2:1사이로 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 개선된 연속주물 비임블랭크의 주조방법은, 첫째로,비임블랭크를 연속주조하는 공정에 있어서, 이 비임블랭크가 웨브부와 이 웨브부의 양쪽 선단부로 부터 반대방향으로 뻗은 다수개의 예비플랜지부를 갖추고, 7.6cm이하의 두께를 가진 웨브부의 어느 한쪽 선단부와 유사한 형상으로되어, 웨브부를 형성시키는 금형의 소정위치를 통해 이 금형속으로 1줄기의 용융금속을 주입하여 비임블랭크를 주조하도록 되어 있다.

두번째로, 비임블랭그를 연속주조하는 공정에 있어서, 이 비임블랭크는 웨브부와 이 웨브부의 양쪽 선단부로 부터 반대방향으로 뻗은 다수개의 예비플랜지부를 갖추고,7.6㎝이하의 평균 두께를 가진 웨브부의 각 선단부와 유사한 형상으로되어 웨브부를 형성시키는 금형의 소정위치를 통해 이 금형속으로 용융금속을 2줄기로 분리시켜 동시주입하여 연속주조하도록 되어 있다.

한편, 상기와 같은 주조방법으로 주조된 본 발명에 따른 비임블랭크의 웨브부 및 예비플랜지부는 침상페라이트조직과 결정입계 페라이트층이 잔존함이 없이 미세한 페라이트조직과 퍼얼라이트조직의 결정구조를 갖게 된다.

여기서, 상기 침상페라이트조직과 결정입계 페라이트층이 잔존함이 없는 미세한 페라이트조직 및 퍼얼라이트조직의 결정구조는 현미경사진을 나타낸 제 2도에 도시된 바와같은 연속주물구조를 의미하는 것인바, 이러한 조직구조는 기 공지된 종래 비임블랭크의 결정구조를 도시한 제 3도 및 제 4도의 결정구조로 이루어진 비임블랭크의 내부와 달리, 강판주물이나 또는 종래기술에 따라 신속하게 냉각된 비임블랭크의 외부와 동일한 조직특성을 갖고 있고, 상기 제 3도 및 제 4도는 종래기술에 따른 연속주물의 미세조직을 도시한 것으로서 기존의 오오스테나이트 결정구조를 나타내는 프로유텍토이드(pro-eutectoid) 페라이트의 결정입계를 갖고서 결정구조가 매우 큰 침상페라이트 조직이 나타나 있다.

여기서, 상기 서술한 대체로 잔존되지 않는(substantially free)이란 본 발명에 따른 연속주물 비임블랭크내에서 기계적 특성에 영향을 주지 않는 미량의 침상페라이트 및 퍼얼라이트조직이 존재하는 것을 의미한다.

한편, I비임을 압연하기 위한 시재료(始材料)로서 강판을 사용하면 요구되는바의 야금학적 특성을 갖는 최종형상의 I비임으로 성형하기 위해서는 열간압연기로 72번까지 압연을 실시해 주어야 하는 반면에, 본 발명에 따른 견골형상의 연속주물 비임블랭크를 시재료로 사용하게 되면 단지 32번의 열간압연공정만이 필요하게 되는 바, 이 경우 소기의 요구되는 바의 야금학적 특성은 단지 15번의 압연공정만으로 통해 얻을 수 있고 나 지 17번의 압연횟수는 최종 비임형상으로 성형하는데에 필요한 것이다.

그런데, 상기 견골형상의 비임블랭크는 비임의 제조공정상에서 오랫동안 문제시되어 왔던 압연공정과정중에 비임의 신장현상에 대단히 민감하여 플랜지부분이 찢겨지거나 또는 과대신장되거나 혹은 웨브부가 비틀려지게 되고, 또한 견골형상의 비임블랭크에서 요구되는 압연횟수는 종래 기술에 따른 비임블랭크와 그의 압연방법에서와 같이 높은 자본투자 및 에너지비용이 요구되게 된다.

그러나, 본 발명에 따른 비임블랭크는 최소한의 압연횟수로 비임을 완성성형시킬 수 있는데, 대개 최종 완성성형의 비임은 단지 15번의 열간압연공정만으로 얻을 수 있어 압연공정을 3:1정도로 감축시킬 수 있을 뿐만아니라 이러한 압연공정으로 요구되는 야금학적 특성도 갖게 된다. 또한 본 발명에 따른 비임블랭크의 형상은 종래기술에 따른 비임블랭크보다 훨씬 더 최종완성형상과 유사하게 되어 있기때문에 압연과정에서의 스트레스와 변형을 최소화시킬 수 있으며, 예비플랜지부/웨브부의 불균등한 신장과, 예비플랜지부의 찢져짐 및 웨브부의 비틀림을 감소시킬수 있다.

상기와 같이 최종완성형상과 야금학적 특성을 얻기 위해 필요한 압연횟수를 최소화시킴에 따라 본 발명에 따른 공정의 준비와 제품제조에 대한 경비지출이 감소되게 되고, 에너지도 절감되며, 또한 전체적인 공정시간도 단축되게 됨으로써,연속주조공정라인이나 주조장치의 숫자를 증가시키지 않고서도 전체 완제품제조공정에 걸쳐 비임블랭크의 잠재적인 투입량/처리량을 증가시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 이른바 오픈주입기법(open pour techniques)을 최적방법으로 활용할 수 있을 뿐만아니라, 용융금속의 주입과정에서의 산화(酸化)를 조절해주기 위해 평지씨유(rapeseed oil)나 등가유(equivalent oil)의 윤활/보호층을 동시에 사용할 수 있고, 또한 필요에 따라 주조파우더(Casting powder)를 이용한다면 이른바 관수주입기법(submerged pour technigues)을 사용할 수도 있지만, 이러한 기술은 본 발명을 실현하는 데에 사실상 불필요하다. 따라서 본 발명은 종래기술에 따른 연속주물 비임블랭크와 그의 주조공법에 있어서 상기 서술한 결점과 문제점을 해소시켜주게 된다.

Claims

웨브부(12)와 이 웨브부(12)의 양쪽선단부에서 서로 대향되게 반대방향으로 뻗은 다수개의 예비플랜지부(14,16,18,20)를 갖추되, 상기 웨브부(12)의 평균두께가 7.6㎝(3inch)이하로 형성된 연속주물비임블랭크에 있어서,

상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)의 평균두께는 7.6cm(3inch)이하로 형성되고, 상기 웨브부(12)와 예비플랜지부(14,16,18,20)들은 그 단면 전체 단면에 걸쳐 페라이트조직의 결정경계층과 침상페라이트조직이 형성되지 않은 미세한 페라이트조직과 퍼얼라이트조직의 균일한 결정격자구조를 갖는 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
제 1항에 있어서, 상기 웨브부(12)의 평균두께에 대한 상기 각 예비플랜지부 (14,16,18,20)의 평균두께 비율값이 0.5:1 내지 2:1사이로 된 것을 특징으로 하는 연 속주물비임블랭크.
상기 제 1항 내지 제 2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브부(12)가 상기 각 예비플랜지(14,16,18,20)의 평균두께보다 더 큰 평균두께로 형성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
상기 제 1항 내지 제 2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브부(12)가 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)의 평균두께보다 더 작은 평균두께로 형성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
상기 제 1항 내지 제 2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브부(12)와 상기 각 예비플랜지부(145,16,18,20)가 동일한 평균두께로 형성된 것을 특징으로하는 연속주물비임블랭크.
상기 제 1항 내지 제 2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 예비플랜지부(14,16;18,20)가 웨브부(12)의 양쪽 각 선단부로부터 2개씩 뻗어나와 형성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
상기 제 1항 내지 제 2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 예비플랜지부(14,16,18,20)의 측면이 평행하게된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
제 3항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)의 측면이 평행하게된것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
제 4항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)의 측면이 평행하게된것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
제 5항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)의 측면이 평행하게된것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
제 6항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)의 측면이 평행하게된것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
제 7항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)가 1쌍씩 짝을 이루어 웨브부(12)의 양쪽 각 선단부로 부터 뻗어나와 형성됨과 더불어 이 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부(14,16;18,20)가 30내지 180도의 각도로 벌어진 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
제 8항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)가 1쌍씩 짝을 이루어웨브부(12)의 양쪽 각 선단부로 부터 뻗어나와 형성됨과 더불어 이 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부(14,16;18,20)가 30내지 180도의 각도로 벌어진 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
제 9항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)가 1쌍씩 짝을 이루어 웨브부(12)의 양쪽 각 선단부로 부터 뻗어나와 형성됨과 더불어 이 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부(14,16;18,20)가 30내지 180도의 각도로 벌어진 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
제 10항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16;18,20)가 1쌍씩 짝을 이루어 웨브부(12)의 양쪽 각 선단부로 부터 뻗어나와 형성됨과 더불어 이 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부(14,16;18,20)가 30내지 180도의 각도로 벌어진 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
제 11항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)가 1쌍씩 짝을 이루어웨브부(12)의 양쪽 각 선단부로 부터 뻗어나와 형성됨과 더불어 이 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부(14,16;18,20)가 30내지 180도의 각도로 벌어진 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크.
상기 제 1항 내지 제 2항중 어느 한 항에 따른 비임블랭크에 의해 만들어진 비임.
제 3항에 따른 비임블랭크에 의해 만들어진 비임.
제 4항에 따른 비임블랭크에 의해 만들어진 비임.
제 5항에 따른 비임블랭크에 의해 만들어진 비임.
제 6항에 따른 비임블랭크에 의해 만들어진 비임.
제 7항에 따른 비임블랭크에 의해 만들어진 비임.
상기 제 8항 내지 제 11항중 어느 한 항에 따른 비임블랭크에의해 만들어진 비임.
상기 제 13항 내지 제 16항중 어느 한 항에 따른 비임블랭크에 의해 만들어진 비임.
웨브부(12)와 이 웨브부(12)의 양쪽 각 선단부로 부터 반대방향으로 뻗어나온 다수개의 예비플랜지부(14,16,18,20)를 갖춤과 더불어 상기웨브부(12)의 평균두께와 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)의 평균두께가 7.6cm이하가 되도록 형성되고, 상기 웨브부(12)및 예비플랜지부(14,16,18,20)가 비임블랭크의 전체 단면에 걸쳐 대체로 침상페라이트조직과 결정입계 페라이트층이 거의 존재하지 않는 미세한 페라이트조직과 퍼얼라이트조직으로 된 균일한 결정구조를 가지는 연속주물비임블랭크.
비임블랭크를 연속주조하는 단계를 갖추되, 이 비임블랭크가 웨브부(12)와 이 웨브부(12)의 양쪽 선단부로 부터 반대방향으로 뻗은 다수개의 예비플랜지부를 갖춤과 더불어, 상기 웨브부(12)의 평균두께와 상기 각 예비플랜지부의 평균두께가 7.6cm 이하로 형성되고, 또한 상기 비임블랭크가 대체로 전체 단면에 걸쳐 제2도에 도시된 미세조직구조를 갖춤에 따라 대략 3:1 정도의 감소비에 의해 압연공정을 통해 연속주물 비임블랭크를 축소변형시기게 됨으로써, 비임의 최종 형상과 크기가 결정되도록 된 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 26항에 있어서, 상기 압연공정이 15번 정도를 초과하지 않는 열간압연공정을 갖추고서 최종적으로 형상화된 비임을 얻을 수 있도록 된 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 26항에 있어서, 상기 웨브부(12)에 대한 예비플랜지부(14,16,18,20)의 평균두께비가 0.5:1 내지 2:1 사이로 된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 26항에 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브부(12)가 각 예비플랜지부(14,16,18,20)의 평균두께보다 더 큰 평균두께로 형성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 26항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브부(12)가 각 예비플랜지부(14,16,18,20)의 평균두께보다 더 작은 평균두께로 형성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 26항 내지 제 28항 중 어는 한 항에 있어서, 상기 비임블랭크의 웨브부와 각 예비플랜지부가 대체로 동일한 평균두께로 형성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 26항 내지 제 28항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)가 2개씩 짝을 이루어 웨브부(12)의 각 선단부로 부터 뻗어 나와 형성됨과 더불어 이 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부가 30도 내지 180도의 각도로 벌어져 형성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 26항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)가 2개씩 짝을 이루어 웨브부(12)의 각 선단부로 부터 뻗어 나와 형성됨과 더불어 이 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부가 30도 내지 180도의 각도로 벌어져 형성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 29항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)가 2개씩 짝을 이루어 웨브부(12)의 각 선단부로 부터 뻗어 나와 형성됨과 더불어 이 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부가 30도 내지 180도의 각도로 벌어져 헝성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 30항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)가 2개씩 짝을 이루어 웨브부(12)의 각 선단부로 부터 뻗어 나와 헝성됨과 더불어 이 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부가 30도 내지 180도의 각도로 벌어져 형성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 31항에 있어서, 상기 각 예비플랜지부(14,16,18,20)가 2개씩 짝을 이루어 웨브부(12)의 각 선단부로 부터 뻗어 나와 형성됨과 더불어 이 1쌍씩 짝을 이룬 2개의 예비플랜지부가 30도 내지 180도의 각도로 벌어져 형성된 것을 특징으로 하는 연속주물비임블랭크의 주조방법.
제 29항에 따른 주조방법에 의해 만들어진 비임.
제 30항에 따른 주조방법에 의해 만들어진 비임.
제 31항에 따른 주조방법에 의해 만들어진 비임.
제 32항에 따른 주조방법에 의해 만들어진 비임.
제 33항에 따른 주조방법에 의해 만들어진 비임.
제 34항에 따른 주조방법에 의해 만들어진 비임.
제 35항에 따른 주조방법에 의해 만들어진 비임.
제 36항에 따른 주조방법에 의해 만들어진 비임.