KR100236317B1 - 연속 주조 주형 - Google Patents

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파투치 알렉산더, 토이플아르민
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Abstract

다양한 단면을 갖는 빌렛을 주조하기 위한 연속주조장치에서, 다양한 단면을 갖는 공간을 한정하고, 제1구배정도가 되도록 주조방향을 따라 연장하며 상기 제1구배보다 적은 구배를 갖는 측면부(11)와 접촉하는 중앙부(6)를 구비한다. 적은 마찰력을 갖는 주조셀의 성장을 얻도록 하기 위하여 상기 중앙부(6)는 빌렛수축에 적합한 크기 이상의 구배를 갖고 상기 측면부(11)의 폭이 연속주조몰드의 단부(5)에서 상기 주조방향을 따라 증가한다.

Description

[발명의 명칭]
연속 주조 주형
[도면의 간단한 설명]
도1은 연속 주조 주형의 측벽 내면을 도시한 도면이며,
도2는 도1에 나타난 4개의 측벽들이 형성된 연속 주조 주형의 평면도.
도3은 도1으 선Ⅲ-Ⅲ을 따라서 취한 확대 단면도.
도4 및 도5는 연속 주조 주형 내에 있는 스트랜드와 함께 연속 주조 주형의 가장자리 영역들의 확대 단면도이며, 도4는 종래의 연속 주조 주형에서 발생하는 현상을 도시한 것이고, 도5는 본 발명에 따른 연속 주조 주형에서의 상황을 도시한 도면이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 다각형 단면 부분의 주형 공동(cavity)을 구획하는 측벽을 포함하는 다각형 단면 부분의 스트랜드(strand)를 주조하기 위한 연속 주조 주형에 관한 것이며, 측벽들은 주조 방향으로 연장하고 제 1 정도의 구배를 보이는 중앙 영역과, 중앙 영역(6)에 측방향으로 인접하고 제 1 구배보다 작은 구배를 보이는 측벽 영역을 가진다.
[배경기술]
이러한 형태의 연속 주조 주형은 EP-A-0 179 364로부터 공지되어 있다. 이러한 발명에 따라서, 스트랜드 셸의 수축에 의하여 연속적으로 야기되는 가장자리 영역에서의 신장응력이 감소되거나 서로 상쇄되면, 연속 주조 주형의 인접한 측벽들 사이의 계면 각도는 스트랜드의 이동방향, 즉 주조 방향으로 감소한다. 이러한 것에 의하여, 모서리 영역에서 냉각된 주형벽으로부터 스트랜드 셸을 분리하는 것은 균일한 셸 성장, 특히 균일한 두께를 가지는 셸을 달성할 목적으로 피해야만 된다. 그러나, 이러한 것은 다음과 같은 문제점이 있다.
종래의 연속 주조 주형에 있어서, 2차원 열전달 취득이 가장자리 영역에서 발생하는 것으로 인하여, 특히 상기된 셸 성장이 스트랜드의 초기 응결상에서 이미 스트랜드의 가장자리 영역, 즉 오목 영역(meniscus) 바로 아래에서 발생한다. 이러한 것에 의하여, 가장자리 영역에서의 스트랜드 셸의 강성은 스트랜드 내측의 정적 압력이 가장자리 영역에서의 주형 측벽에 대하여 스트랜드 셸을 가압하기 위하여 충분하지 않을 정도로 증가한다. 그러므로, 가장자리 영역에서의 접촉 손실이 뒤이어 발생하게 된다. 이러한 접촉 손실로 인하여, 가장자리 영역에서의 스트랜드의 추가적인 냉각은 단지 열방사에 의해서만 달성될 수 있으며, 열전도에 의해서는 더 이상 달성되지 않는다.
결론적으로, 셸 성장은 연속 주조 주형의 측벽에 위치된 인접 스트랜드 지역들에서 즉시 부족하게 된다. 그러나, 열전달의 할양은 스트랜드의 가장자리에서 직접 열전도에 의하여 2차원적으로 작용하는 열방사를 통해 보상된다. 그러므로, 보다 얇은 셸 두께를 가지는 취약 지점들의 지역들이 형성되고, 각각의 취약 지역은 스트랜드의 가장자리에 인접하고, 상기 취약 지점들의 지역은 스트랜드의 종방향으로 연장한다. 셸 성장에 있어서의 이러한 국부적인 부족분은 비균질이며 신장이 크고 크랙에 보다 민감한 스트랜드 셸이 따르게 되며, 파손의 위험이 따르게 된다. 스트랜드가 주형을 통과함으로써, 이러한 취약 지점들은 주형의 모서리로부터 측벽들의 중심을 향하여 약간 이동한다.
EP-A-0 179 364에 기술된 방법에 의하여, 즉 주형 방향에서의 계면 각도를 감소시키는 것에 의하여 모서리 지역에서의 주형의 냉각된 측벽으로부터 스트랜드 셸의 분리를 피하기 위한 시도는 향상된 정도의 마찰로 인하여 무엇보다도 스트랜드를 위한 추출력의 증가를 유발한다. 더욱이, 가장자리 영역의 과잉 냉각은 스트랜드의 가장자리들과 주형의 모서리들 사이의 접촉이 주형의 전체 길이를 따라서 실행됨으로써 발생하게 되어(적어도 이론적으로), 스트랜드와 연속 주조 주형 사이에 작용하는 추가의 마찰력이 따르게 된다. 끝으로, 가장자리에서 접촉 손실이 발생하면, 상기된 효과, 즉 국부적 취약 지점들의 형성이 심해지게 된다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 이러한 결점 및 곤람함을 피하는 것을 목적으로 하며, 균일한 셸성장이 스트랜드와 연속 주조 주형 사이에 작용하는 약간의 마찰력과 관련하여 보장되는 연속 주조 주형을 제공하는 데 있다. 특히, 스트랜드의 가장자리 영역에서의 스트랜드 셸의 분리가 선택적으로 실행되어서, 가장자리에 인접하여 위치된 취약 지점이 없으며, 이러한 영역에서의 어떠한 파손 위험이 상당히 감소되거나 완전히 제거될 수 있다.
본 발명에 따라서, 이러한 목적은 중앙 영역이 스트랜드 수축으로 조정되는 구배 이상의 구배를 가지며, 측부 영역의 폭이 연속 주조 주형의 단부까지 주조 방향으로 점진적으로 증가하도록 설계되는 것으로 달성된다.
그러므로, 연속 주조 주형내에서 스트랜드의 가장자리 영역들을 선택적으로 분리하기 용이하게 작용하는 것에 의하여, 마찰력이 감소되며 스트랜드의 재밍(jamming)이 확실하게 제거될 수 있다. 그러나, 스트랜드 셸이 연속 주조 주형의 측벽의 중앙 여역에 접촉하는 중앙 영역에서의 스트랜드 셸의 막 형성 굽힘 행위에 의하여, 스트랜드 셸의 탄성 오목부가 스트랜드 셸과 연속 주조 주형의 측벽들 사이에서 작용하는 마찰력에 있어서의 큰 감소의 수반없이 가능하게 된다. 연속 주조 주형의 측벽들의 중앙 영역과 관련하여 측부 영역의 본 발명에 따른 구성은 스트랜드의 가장자리 영역의 선택적인 분리를 가능하게 할뿐만 아니라, 상기된 국부적 취약 지점들이 종래의 연속 주조 주형에서 초래되는 영역에서 스트랜드 셸의 접촉을 달성하게 한다.
바람직하게, 중앙 영역은 연속 주조 주형의 단부로부터 적어도 오목 영역으로 연장하며, 중앙 영역이 평면으로 적절하게 형성되며, 그 길이 전체에 걸쳐서 일정한 구배를 가진다.
스트랜드 셸과 주형 측벽 사이에 작용하는 마찰력에 있어서의 큰 증가는 중앙 영역이 주형 길이에서 1.5 내지 2.5%/m의 범위의, 바람직하게는 주형 길이의 2 내지 2.5%/m의 범위의 구배를 가지면 확실하게 피하게 된다.
바람직하게, 측부 영역들은 연속 주조 주형의 단부로부터 주형의 상부 절반부에 위치된 오목 영역 바로 아래 지점까지 연장하며, 즉 측부 영역들은 측부 영역들이 가장자리 영역에서 스트랜드 셸의 분리가 최초로 발생하는 지점까지만 연장하면 충분하다.
바람직한 실시예에 따라서, 측벽들은 그 단면에 있어서 볼록하게 곡선이 지도록 구성되며, 중앙 영역으로의 측부 영역들의 변이부에서, 측부 영역들과 중앙영역은 공통의 접선 영역을 가진다.
주형의 하부 절반부 전체에 걸쳐서 스트랜드의 가장자리 영역들의 분리를 보장하도록, 측부 영역들의 볼록한 곡선의 단면은 중앙 영역에 대한 변이부로부터 벗어나 모서리 영역까지 증가된 곡률을 적절하게 보여준다.
본 발명에 따른 연속 주조 주형의 측벽은 측부 영역의 볼록한 곡선의 단면이 2개의 상이한 반경을 가지며 접선 변이부를 보이는 원형의 선들로 형성되면 간단한 형태로 제조될 수 있다.
바람직하게, 측부 영역들의 구배는 스트랜드 수축으로 조정된 구배보다 작다.
스트랜드의 가장자리 영역들의 충분한 분리는 주형 공동의 모서리 영역들에서 측부 영역들의 구배가 최대 주형 길이의 1.5 내지 1.0%/m의 범위에 이르면 제공되며, 바람직하게 측부 영역들의 구배는 최소 주형 길이의 0%에 이른다.
종래의 연속 주조 주형에서 관찰될 수 있는 바와 같은 취약 지점들의 분배에 따라서, 중앙 영역으로부터 측부 영역들의 각 변이부는 연속 주조 주형의 측면에 인접한 모서리 영역으로부터 벗어나고, 주조 방향으로 보았을 때, 곡선 방식으로 측벽의 대칭의 중심선에 접근하며, 바람직하게, 곡선의 변이부들은 연속 주조 주형의 단부를 향하여 증가하는 곡률을 보인다.
[실시예]
도 1에 도시된 연속 주조 주형(2)의 측벽(1)은 대략 빌렛 또는 괴철의 단면을 가지는 도 2에 도시된 바와 같은 주형 공동(3)을 형성하기 위하여 분리된다. 측벽(1)은 상부로부터 하부로, 즉 용탕 주입 영역(4, pouring region)으로부터 연속 주조 주형(2)의 하단부(5)로 연장하는 중앙 영역(6)이 구비되며, 중앙 영역(6)은 각각 측벽(1)의 대칭 중심선인 종방향 중심선(7)에 대하여 대칭으로 구성된다. 이러한 중앙 영역(6)은 대략 혀 형상으로 설계되지만, 용탕 주입 영역(4)에서의 측벽(1)의 전체폭(10) 이상, 바람직하게는 측벽(1)의 종방향 연장부(9)의 첫 번째 1/4보다 약간 크게 만들어지는 영역이상 연장한다. 대략 800㎜의 주형 길이에서, 영역(8)은 200 내지 250㎜이상 연장한다.
이러한 영역(8) 바로 아래에, 측부 영역(11)이 중앙 영역(6)에 측면에서 인접하고, 상부로부터 측벽(1)을 보았을 때 중앙 영역(6)으로부터 측부 영역(11)으로 연장하는 변이부(12)들이 연속 주조 주형(2)의 단부를 향하여 증가하는 곡률을 가지는 곡선으로 형성된다. 이러한 것은 측부 영역(11)들의 폭이 불규칙함이 없이 연속적으로 주조 방향으로 증가하고, 최대 폭의 위치는 연속 주조 주형(2)의 하단부(5)에 위치된다.
중앙 영역(6)은 스트랜드 수축으로 조정된 구배 이상의 구배를 가지며, 구배는 실제적으로 대략 종방향 연장부 또는 주형 길이(9)의 2 내지 2.5%/m에 이른다. 중앙 영역(6)은 평면으로 구성되고, 중앙 영역(6)의 구배는 측벽(1)의 종방향 연장부(9)의 전체에 걸쳐서 일정하게 유지된다.
특히 도 3에 도시된 바와 같이, 측부 영역(11)들은 주형 공동(3)을 향하여 볼록하게 곡선이 지고 변이부(12)에서 중앙 영역(6)에 접선으로 인접하여서, 변이부(12)에서 측벽(1)의 파손이 방지된다. 중앙 영역(11)의 볼록형 원호는 주형 공동(3)의 모서리 영역(13)을 향하여 증가하고, 즉 이는 증가된 곡률을 보인다. 간단한 제조를 위하여, 이러한 증가한 곡률은 측벽(1)의 단면에서 보았을 때 상이한 반경(R1및 R2)의 원호을 결합하는 수단에 의하여 현실화되며, 매우 큰 반경(R1)을 가지는 영역은 중앙 영역(6)에 결합하며, 보다 작은 반경(R2)을 가지는 영역은 이러한 영역에 결합한다. 측부 영역(11)들의 구배는 중앙 영역의 구배보다 작다. 적합하게, 이는 스트랜드의 수축으로 조정된 구배보다 작으며 : 바람직하게 주형 길이의 0%/m과 1.5%/m 사이에 놓인다.
바람직한 실시예에 따라서, 측벽 영역(11)의 주형 길이에 대하여 0%/m의 최소 구배일 때, 160㎜의 주형 측부폭 및 800㎜의 주형 길이에서, 주형(2)의 하단부(5)에서 중앙 영역(6)에 관계하는 모서리 영역(13)의 오목부(14)는 대략 1㎜이며, 중앙 영역의 구배는 주형 길이의 2.5%/m이다.
도 2에서, 측벽(1)의 외형(A, B, C)이 도시되어 있고, 이러한 외형은 주형의 용탕 주입 영역(4)에, 연속 주조 주형(2)의 측부 영역(110의 시작점 및 하단부(5)에 제공된다.
바람직한 실시예에 따라서, 측벽(1)의 중앙 영역(6)은 주형의 영역 위의 보다 높은 정도의 구배를 보일 수 있으며, 중앙 영역(6)은 구배를 따라서 남아있는 길이 이상 측벽(1)의 전체폭(10)을 가로질러 연장한다.
종래 구조의 연속 주조 주형에서의 스트랜드의 가장자리 영역에서 다음과 같은 것이 발생한다(도 4 참조) :
스트랜드 셸(15)과 연속 주조 주형(2')의 측벽(1')사이의 접촉이 손실되면, 열전달에 대한 열전도의 기여는 그 곳에서 부족하게 될 것이다. 이러한 것은 방사에 의한 열교환만을 남긴다. 결과적으로, 셸 성장이 연속 주조 주형(2)의 측벽(1)에 남아있는 인접한 스트랜드에 비하여 바로 이어진다. 보다 얇은 두께 부분(17)을 가지는 취약 지점의 지역(16)은 각각 스트랜드의 가장자리(18)의 부근에서 형성되게 된다. 열전도의 할양은 방사열의 2차원 운반에 의하여 가장자리(18)에서 그 자체가 바로 상쇄된다. 셸 성장의 국부적 부족분은 비균질이며 신장이 크고 크랙에 보다 민감한 스트랜드 셸(15)이 따르게 되며, 국부적 취약 지점(16)들은 파손의 위험을 야기한다.
다음에, 본 발명에 따른 연속 주조 주형(2)의 효과가 설명된다 :
중앙 영역(6)의 큰 구배는 스트랜드 셸(15)의 안전한 접촉을 만든다. 특히 중앙 영역에서, 스트랜드 셸(15)은 부드러운 막을 형성하며, 그러므로, 어려움없이 측벽(1)들의 중앙 영역(6)에서 존재하는 큰 구배에 대해 조정할 수 있다.
본 발명에 따라서, 특히, 취약 지점의 지대(16)를 형성하는 영역에서, 스트랜드 셸(15)은 연속 주조 주형(2)의 측벽(1), 즉 측벽(1)들의 측부 영역(11)에 남게 된다. 그러나, 스트랜드 셸(15)은 연속 주조 주형(2)과 모서리 영역(13)에서의 스트랜드 셸(15) 사이의 접촉압을 직접 유발함이 없이 측벽(1)들의 측부 영역(11)에 남게 된다. 정밀하게, 종래의 주형으로 주조 작업시에 위험이 있는 이러한 변이부 영역에서, 중앙 영역(6)의 큰 구배와 조합하여 측부 영역(11)의 보다 작은 구배는 안전한 지지를 유발하므로 양호한 접촉, 결과적으로 열전도에 의한 열전달을 유발한다.
본 발명에 따른 연속 주조 주형은 주조 변수에 있어서의 변화에 영향을 받지않는 매우 큰 범위의 것이다. 이는 균일한 셸 성장을 보장하며, 스트랜드의 가장자리 영역(19)의 분리를 허용하며, 그럼에도 불구하고 취약한 셸 지점들이 발생하지 않게 된다. 이러한 것에 의하여, 스트랜드 셸(15)과 연속 주조 주형(2)의 측벽(1) 사이에 작용하는 마찰력, 즉 셸 상의 부하는 최소화된다. 이러한 것은 또한 주형을 매우 약간 마모시킨다.
연속 주조 주형들이 스트랜드 셸(15)과 모서리 영역(13)에서의 측벽(1) 사이의 보다 연장된 접촉을 포함하는 것으로, 높은 정점의 접촉압, 직접적인 셸 응력 및 마찰력은 주조 변수의 변화시에(특히 낮은 주조 속도시에) 연속 주조 주형의 모서리 영역(13)에서(무엇보다도 연속 주조 주형의 제 2 절반부에서) 뒤이어 발생한다. 이러한 것은 가장자리 영역(19)에 약간의 구배 또는 아무런 것도 없기 때문에 본 발명에 따라서 피할 수 있다. 그러므로, 이러한 외형(B)으로부터 전방으로 가장자리(18)에 있는 스트랜드 셸(15)은 자유도가 부과되어 고압의 정점을 유발시키지 않아서, 연속 주조 주형으로부터 스트랜드를 빼내기 위한 추출력이 역시 증가되지 않게 된다.
[산업상이용가능성]
본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예에 한정되지 않을 뿐만 아니라, 다양한 예로 변경될 수 있다. 예를 들어, 상이한 스트랜드 단면, 그러므로 괴철 단면 또는 슬라브 단면을 위한 연속 주조 주형(2)을 용이하게 구성할 수 있다. 더욱이, 연속 주조 주형(2)은 관형 및 판형 주형으로서 구성될 수 있다. 이러한 응용은 수직형 주형으로 한정되지 않는다. 주형 공동은 또한 곡선의 중심축선을 가질 수 있다.

Claims (14)

  1. 다각형 단면의 공동(3)을 구획하는 측벽(1)을 포함하며, 상기 측벽(1)은 주조 방향으로 연장하며 제 1 구배를 보이는 중앙 영역(6), 및 중앙 영역(6)에 측방으로 인접하며 상기 제 1 구배보다 작은 구배를 보이는 측부 영역(11)들을 가지는 다각형 단면의 스트랜드를 주조하기 위한 연속 주조 주형에 있어서, 상기 중앙 영역(6)은 스트랜드 수축으로 조정된 구배보다 큰 구배를 가지며, 상기 측부 영역(11)의 폭은 연속 주조 주형의 하단부(5)까지 주조 방향으로 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 영역(6)은 상기 하단부(5)로부터 오목 영역으로 연장하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 중앙 영역(6)은 평면으로 형성 되는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 영역(6)은 길이 전체에 걸쳐서 일정한 구배를 가지는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 영역(6)은 주형 길이의 1.5 내지 2.5%/m의 범위의 구배를 가지는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 측부 영역(11)들은 하단부(5)로부터 주형의 상부 절반부에 위치되는 오목 영역 바로 아래 지점까지 연장하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 측부 영역(11)들은 단면에 있어서 볼록의 곡선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 중앙 영역(6)으로의 상기 측부 영역(11)들의 변이부(12)에서, 측부 영역(11)과 상기 중앙 영역(6)은 공통의 접선 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 측부 영역(11)들의 볼록한 곡선의 단면은 중앙 영역(6)에 대한 변이부(12)로부터 벗어나 모서리 영역(13)까지 증가된 곡률을 보이는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 측부 영역(11)들의 볼록한 곡선의 단면은 2개의 상이한 반경(R1, R2)을 가지는 곡선으로 형성되며, 접선 변이부를 보이는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 측부 영역(11)들의 구배는 스트랜드 수축으로 조정된 구배보다 작으며, 주형 공동(3)의 상기 모서리 영역(13)에서, 주형 길이의 최대 1.5 내지 2.0%/m에 이르는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 측부 영역(11)의 구배는 최소 주형 길이의 0%에 이르는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 영역(6)으로부터 상기 측부 영역(11)까지의 변이부들은 각각 측벽(1)에 인접하는 모서리 영역(13)으로부터 벗어나며, 주조 방향으로 보았을 때 곡면의 방식으로 상기 측벽(1)의 대칭 중심선(7)에 접근하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 곡선의 변이부(12)들은 상기 하단부(5)를 향하여 증가하는 곡률을 보이는 것을 특징으로 하는 연속 주조 주형.
KR1019960707253A 1995-04-18 1996-04-15 연속 주조 주형 KR100236317B1 (ko)

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