KR100244660B1 - 연속주조시 주형내 용강유동 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속의 연속주조시 주형내부에서 용융금속의 유동을 제어하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속의 연속주조시 용강흐름의 주기적인 변동및, 편류현상을 직류 전자기장을 이용하여 효과적으로 억제함으로서 주형내 용탕면의 안전성을 확보하여 주편의 품질을 향상시키고, 안정적인 고속주조 작업의 실시로 생산성을 향상시키는 연속주조시 주형내 용강유동 제어장치에 관한 것이다.

본 발명은, 주형의 내부에 주조방향과 평행하게 주형 장변방향의 폭에 대하여 1/8 내지 7/8 구간의 범위에서 직류 전자기장을 복수개 인가시키거나, 주조방향과 평행하게 주형 장변방향의 중앙부에 직류 전자기장을 인가시킴으로서 금속의 연속주조시 용강흐름의 주기적인 변동및, 편류현상을 직류 전자기장을 이용하여 효과적으로 억제시키는 것이다. 따라서, 주형내 용탕면의 안전성을 확보하여 주편의 품질을 향상시키고, 안정적인 고속주조 작업의 실시로 연속주조 작업의 생산성을 향상시키는 효과가 얻어지는 것이다.

Description

연속주조시 주형내 용강유동 제어장치

제1도는 일반적인 연속주조시 주형내 용강유동을 도시한 구성도,

제2도의 a)도 내지 c)도는 종래의 기술에 따른 용강유동 제어장치에 의한 용강유동을 도시한 구성도로서,

a)도는 침적노즐의 양측으로 직류 전자기장을 인가한 경우,

b)도는 침적노즐의 직하부에 직류 전자기장을 인가한 경우,

c)도는 침적노즐의 직하부에 상, 하로 직류 전자기장을 인가한 경우,

제3도는 본 발명의 제1실시예에 따른 용강유동 제어장치의 구조를 상세히 도시한 평면도,

제4도는 제3도에 도시된 본 발명에 따른 용강유동 제어장치의 용강유동을 도시한 설명도,

제5도는 본 발명의 제2실시예에 따른 용강유동 제어장치의 구조를 상세히 도시한 평면도,

제6도는 제5도에 도시된 본 발명에 따른 용강유동 제어장치의 용강유동을 도시한 설명도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 용강유동 제어장치 20 : 철심

30 : 코일 100 : 주형

110 : 용탕면 120 : 몰드 플럭스

130 : 주편 140 : 응고층

150 : 침적노즐 160 : 직류 전자기장

P : 주형장변 방향 S : 주조 방향

본 발명은 금속의 연속주조시 주형내부에서 용융금속의 유동을 제어하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속의 연속주조시 용강흐름의 주기적인 변동및, 편류현상을 직류 전자기장을 이용하여 효과적으로 억제함으로서 주형내 용탕면의 안전성을 확보하여 주편의 품질을 향상시키고, 안정적인 고속주조 작업의 실시로 생산성을 향상시키는 연속주조시 주형내 용강유동 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조 주편의 내부품질은 주로 주형내부의 용융금속의 유동과 밀접한 관계가 있다. 즉, 주형과 주편사이의 열전달에 의한 응고층의 성상, 용탕면에서의 몰드 플럭스혼입, 비금속 개재물의 부상분리, 용탕면의 온도확보등에 유동현상의 역활이 절대적으로 중요하기 때문에 주형내부의 유동형태를 적절하게 제어하는 것이 필요하다. 그리고, 주형내의 유동형태는 용융금속을 주입하는 침적노즐의 형상, 몰드의 형태등에 따라서 크게 달라지므로 유동형태의 제어를 위하여 여러가지 형태의 침적노즐들이 고안되어 사용되어 왔으나, 강종, 주편의 크기및, 주조속도 등 각종 조업조건에 모두 부합하는 침적노즐형상을 결정하는 것은 매우 어려운 실정이다. 따라서 최근에는 전자기력을 이용하여 유동의 형태를 제어함으로서 주편의 품질을 개선하고자 하는 기술들이 고안되고 있다.

그리고, 최근 들어 연속주조의 생산성을 향상시키기 위하여 주조속도를 2.0 m/min이상 고속화하는 기술의 개발이 큰 관심을 끌고 있으며, 특히 두께 100mm이하의 박슬라비의 제조시에는 5.0 m/min 이상의 매우 빠른 속도로 주조를 행하게 되는 것이다. 이와 같은 고속주조시에는 수냉주형에 의한 응고층 형성시간이 짧아 지기때문에 응고층 두께가 상대적으로 얇아지게 되고, 침적노즐 출구에서의 용강의 속도가 매우 빨라지므로 인하여 주형내의 용강 유동이 불안정하게 된다.

이와 같이 용강유동이 불안정한 대표적인 예가 제 1도에 도시되어 있다.

제 1도에는 주형(100)의 장변방향(P)를 따르는 용강흐름의 주기적인 변동현상 혹은 비대칭 편류현상의 발생으로 용탕면(110)의 급격한 출렁거림을 유발하게 된다.

이와 같이 용탕면(110)이 불안정해지면 용탕면(110)위의 몰드 플럭스(120)등이 용강내부로 혼입되고, 몰드 플럭스(120)층의 두께차이가 발생하여 주형(100)과 주편(130)사이에서 윤활및, 열전달역할을 해주는 몰드플럭스(120)의 공급이 불균일하게 됨으로서 응고층(140)의 두께(T)가 불균일하게 되고, 이에 따른 표면크랙및 내부크랙등 품질결함을 유발하게 되는 것이다.

이와 같은 주기적인 변동 혹은 편류현상이 발생하는 원인에 대해서는 아직 까지 명확하게 밝혀지지는 않으나, 실제 조업에서는 자주 관찰되며, 특히 고속주조시에는 제품품질에 심각한 영향을 미친다.

이와 관련하여 전자감속장치(EMBR), 전자교반장치(EMS)등이 개발되어 있다.

상기에서 전자교반장치는 전자기력을 이용하여 용융금속을 강제 교반시킴으로서 응고조직을 동축정화하고 중심 편석을 방지하는 기술이며, 상기 전자감속장치는 제 2도의 a)도 내지 c)도에 도시된 바와 같이, 침적노즐(150)의 양측으로 직류 전자기장(160)을 인가한 경우(a도 참조), 침적노즐(150)의 직하부에 직류 전자기장(160)을 인가한 경우(b도 참조)및, 침적노즐(150)의 직하부에 상,하로 직류전자기장(160)을 인가한 경우(c도 참조)등이 있으며, 이는 직류 전자기장(160)과 용융금속의 유동에 의해 형성되는 유도전류와의 작용으로 유동방향의 반대방향으로 작용하는 로렌츠(Lorentz)력을 이용하여 유동속도를 늦춰줌으로서 용융금속분사흐름(Zet)의 침투깊이를 짧게 해주고, 응고층(140)의 직접적인 충돌을 방지하며, 용탕면(110)의 온도를 상승시켜주는 등의 효과가 있는 것이다.

그러나, 상기와 같은 전자감속장치도 고속으로 연속주조작업을 하는 경우, 주형(100)내 용강흐름의 주기적인 변동 혹은 편류현상을 방지하지는 못함으로서 주편(130)의 품질을 저하시키는 문제점을 갖는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은, 금속의 연속주조시 용강흐름의 주기적인 변동및, 편류현상을 직류 전자기장을 이용하여 효과적으로 억제함으로서 주형내 용탕면의 안정성을 확보하여 주편의 품질을 향상시키고, 안정적인 고속주조 작업의 실시로 생산성을 향상시키는 연속주조시 주형내 용강유동 제어장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명은, 연속주조시 주형내부에서 용융금속의 유동을 제어하는 장치에 있어서, 주형의 양측에 위치되는 철심을 각각 갖추고, 상기 철심의 양측단부에는 주형측으로 직류 전자기장을 형성시키는 코일이 각각 감기며, 상기 철심은 주조방향과 평행하게 설치되어 주형 장변방향의 폭에 대하여 1/8 내지 7/8 구간의 범위에서 직류 전자기장을 복수개 인가시켜 주형내 용융금속 흐름의 주기적인 변동및, 비대칭적 편류현상을 억제시킴을 특징으로 하는 연속주조시 주형내 용강유동 제어장치를 마련함에 의한다.

또한, 본 발명은 연속주조시 주형내부에서 용융 금속의 유동을 제어하는 장치에 있어서, 주형의 사방을 감싸는 철심을 갖추고, 상기 철심의 내측면에는 주형의 중앙으로 향하는 돌출철심을 갖추며, 상기 돌출 철심에는 주형측으로 직류 전자기장을 형성시키는 코일이 각각 감기며, 상기 철심은 주조방향과 평행하게 설치되어 주형 장변방향의 중앙부에 직류 전자기장을 인가시켜 주형내 용융금속 흐름의 주기적인 변동및, 비대칭적 편류현상을 억제시킴을 특징으로 하는 연속주조시 주형내 용강유동 제어장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 제 1실시예에 따른 연속주조시 주형내 용강유동 제어장치(10)는 제 3도에 도시된 바와 같이, 주형(100)의 양측에 위치되는 철심(20)을 각각 갖추고, 상기 철심(20)은 ㄷ형의 단면구조를 갖추어 주형(100)측을 향하여 대향배치 되며, 각각의 양측 단부에는 주형(100)측으로 직류 전자지강(160)을 형성시키는 코일(30)이 각각 감기어 있다.

그리고, 상기 코일(30)에 전원이 인가되면 주조방향(S)과 평행하게 주형 장변 방향(P)의 폭(W)에 대하여 1/8 내지 7/8 구간의 범위(W1)에서 직류 전자기장(160)을 복수개 인가시키고, 이러한 상기 직류 전자기장(160)은 각각 가로(a) :세로(b)의 비율이 2 내지 10의 크기를 갖는다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1실시예에 따른 용강유동 제어장치(10)는 제 4도에 도시된 바와 같이, 주조방향(S)과 평행하게 주형 장변방향(P)의 폭(W)에 대하여 1/8 내지 7/8구간의 범위(W1)에서 직류 전자기장(160)을 복수개 인가시킴으로서 침적노즐(150)에서 주형(100)으로 유입되는 용강의 좌우흐름에 균일한 흐름저항을 부여하여 주형(100)냉 용융금속 흐름의 주기적인 변동및, 비대칭적 편류형상을 억제시키는 것이다.

한편, 제 5도에는 본 발명의 제 2실시예 따른 연속주조시 주형내 용강유동 제어장치(10')가 도시되어 있다. 상기 장치(10')는 주형(100)의 사방을 감싸는 첨심(20')을 갖추고, 상기 첨실(20')의 내측면에는 주형(100)의 중앙으로 향하는 돌출철심(22')을 갖추며, 상기 돌출 철심(22')는 주형(100)측으로 직류 전자기장(160)을 형성시키는 코일(30')이 각각 감기며, 상기 철심(22)은 주조방향(S)과 평행하게 설치되어 주형 장변방향(P)의 중앙부에 직류 전자기장(160)을 인가시켜주도록 구성되는 것이다.

상기에서도 직류 전자기장(160)은 각각 가로(a):세로(b)의 비율이 2 내지 10의 크기를 갖는다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 2실시예에 따른 용강유동 제어장치(10')는 제 6도에 도시된 바와 같이, 주조방향(S)과 평행하게 주형 장변방향(P)의 중앙부에 직류 전자기장(160)을 인가시킴으로서 침적노즐(150)에서 주형(100)으로 유입되는 용강의 흐름을 좌,우로 균일하게 배분하고 주형 장변방향(P)의 좌, 우를 가로지르는 용강 흐름에 흐름저항을 부여함으로서 주형(100)내 용융금속 흐름의 주기적인 변동및, 비대칭적 편류현상을 억제시키는 것이다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 연속주조시 주형내 용강유동 제어장치(10)(10')에 의하면, 주형(100)의 내부에 주조방향(S)과 평행하게 주형 장변방향(P)의 폭(W)에 대하여 1/8 내지 7/8 구간의 범위(W1)에서 직류 전자기장(160)을 복수개 인가시키거나, 주조방향(S)과 평행하게 주형 장변방향(P)의 중앙부에 직류 전자기장(160)을 인가시킴으로서 금속의 연속주조시 용강흐름의 주기적인 변동및, 편류현상을 직류 전자기장을 이용하여 효과적으로 억제시키는 것이다. 따라서, 주형(100)내 용탕면(110)의 안전성을 확보하여 주편(130)의 품질을 향상시키고, 안정적인 고속주조 작업의 실시로 연속주조 작업의 생산성을 향상시키는 효과가 얻어지는 것이다.

Claims (1)

1. 연속주조시 주형(100)내부에서 용융금속의 유동을 제어하는 장치에 있어서,주형(100)의 사방을 감싸는 철심(20')을 갖추고, 상기 철심(20')의 내측면에는 주형(100)의 중앙으로 향하는 돌출철심(22')을 갖추며, 상기 돌출 철심(22')에는 주형측으로 직류 전자기장(160)을 형성시키는 코일(30')이 각각 감기며, 상기 철심(22)은 주조방향(S)과 평행하게 설치되어 주형 장변방향(P)의 중앙부에 직류 전자기장(160)을 인가시켜 주형(100)내 용융금속 흐름의 주기적인 변동및, 비대칭적 편류현상을 억제시킴을 특징으로 하는 연속주조시 주형내 용강유동 제어장치.