KR100539994B1 - Improved Unit of Equipments for the High-speed Continuous Casting of Good Quality Thin Steel Slabs - Google Patents

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KR100539994B1
KR100539994B1 KR1019997004166A KR19997004166A KR100539994B1 KR 100539994 B1 KR100539994 B1 KR 100539994B1 KR 1019997004166 A KR1019997004166 A KR 1019997004166A KR 19997004166 A KR19997004166 A KR 19997004166A KR 100539994 B1 KR100539994 B1 KR 100539994B1
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Abstract

본 발명은 침지 노즐(2)에 의해 공급되고 유압 서보제어장치에 의해 구동되는 진동자(3)에 연결된 주형(1)을 포함하는, 특히 얇은 슬래브 및 고속에 적합한 강철 슬래브 연속 주조를 위한 장치의 유닛에 관한 것으로서, 주형과 침지 노즐의 형상 및 그들 상호간의 배열에 관하여 하기 기하학적 관계를 만족하며,The invention relates to a unit of an apparatus for continuous casting, in particular of thin slab and steel slab suitable for high speed, comprising a mold (1) fed by an immersion nozzle (2) and connected to an oscillator (3) driven by a hydraulic servo controller. As regards the shape of the mold and the immersion nozzle and the arrangement between them,

(A1/S1)/(A2/S2) = 0.9 내지 1.1(A1 / S1) / (A2 / S2) = 0.9 to 1.1

또한, 적합하게는 A1/S1 = A2/S2 이며, 메니스커스 레벨에서 주형 수평 단면 상에서, A1은 침지 노즐과 주형의 큰 측면 사이에 둘러싸인 면적이고, A2는 침지 노즐과 작은 측면 사이에 둘러싸인 상기 단면의 잔여 면적이며, S1 및 S2는 상기 각 면적에 대응하는 주형 외주 길이의 총합이다. 더욱이, 메니스커스 레벨에서 최소한 주형 수평 단면 내부에서, 주형벽을 형성하는 동판 및 침지 노즐 사이의 거리는 일정하게 유지된다.Also suitably A1 / S1 = A2 / S2, on the mold horizontal cross section at the meniscus level, A1 is the area enclosed between the immersion nozzle and the large side of the mold, and A2 is enclosed between the immersion nozzle and the small side. The remaining area of the cross section, and S1 and S2 are the sum of the mold outer peripheral lengths corresponding to the respective areas. Moreover, at least inside the mold horizontal cross section at the meniscus level, the distance between the copper plate and the immersion nozzle forming the mold wall is kept constant.

강철 슬래브 주조 장치 유닛, 고속 연속 주조, 강철 슬래브, 주형, 진동 유닛, 침지 노즐Steel Slab Casting Unit, High Speed Continuous Casting, Steel Slab, Mold, Vibration Unit, Immersion Nozzle

Description

양질의 얇은 강철 슬래브의 고속 연속 주조용 장치의 개량된 유닛{Improved Unit of Equipments for the High-speed Continuous Casting of Good Quality Thin Steel Slabs}Improved Unit of Equipments for the High-speed Continuous Casting of Good Quality Thin Steel Slabs}

본 발명은 양질의 얇은 강철 슬래브(slab)의 고속 연속 주조를 위한 장치의 개량된 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to an improved unit of an apparatus for high speed continuous casting of high quality thin steel slabs.

종래 80㎜ 까지의 두께를 갖는 강철, 소위 "얇은 슬래브"의 연속 주조는 특히, 예를 들어 4.5 m/min 이상의 고속 주조의 경우에 질적인 문제점이 있었던 것으로 알려져 있다.It is known that continuous casting of steel, so-called "thin slabs", having a thickness of up to 80 mm in particular, has had quality problems, especially in the case of high speed casting of, for example, 4.5 m / min or more.

상기 문제점은 주형 내부에서 형성되는 소위 셀(shell)이라고 불리는 슬래브 표면에 하기와 같은 결함을 야기할 수도 있다.This problem may cause the following defects on the surface of the slab called shells formed inside the mold.

- 주조용 분말의 막힘(trapping)에 의한 종방향 크랙(crack),Longitudinal cracks due to trapping of the casting powder,

- 주조용 분말이 용해되고 재응고되는 경우에 생성물을 나타내는 소위 "슬래그(slag)"에 의해 형성되는 윤활(lubricating) 및 절연 막의 부족에 의한 종방향 및 횡방향 크랙,Longitudinal and transverse cracks due to the lack of lubricating and insulating films formed by the so-called "slag" which represents the product when the casting powder is dissolved and resolidified,

- 열응력에 의한 종방향 크랙, 및Longitudinal cracking due to thermal stress, and

- 불연속적인 동(copper) 냉각면에 의한 종방향 크랙.Longitudinal cracks due to discontinuous copper cooling surfaces.

이러한 질적인 문제점은 주로 특수강에 영향을 미치며, 주조 속도를 감소시킴으로써 최소한 부분적으로는 해결될 수 있지만, 생산성을 저하시키고 그에 따른 생산 설비의 경제성 감소를 수반한다. 다른 해결책으로는, 주형 내부에서 메니스커스(meniscus)에 물결(파동)을 일으키는 액상 강철 웨이브를, 그 높이를 감소시킴으로써, 평탄화할 수 있는, 소위 "EMBR"(electro-magnetic brake ruler)이라 불리는 전자 장치를 사용할 수도 있으나, 이러한 장치는 매우 고가이며 상술한 문제점을 부분적으로만 해결할 뿐이다. 그러나, 주형 내부에서 발생하는 기하학적 및 유동 상태로부터 다른 문제점들이 발생하며, 이에 의해서 액상 금속에 잠겨 있고 일반적으로 "침지 노즐(submerged nozzle)"이라 불리는 주조 노즐의 수명의 단축 및 공정 효율에 악영향을 미칠 수 있다.This qualitative problem mainly affects special steels and can be at least partially solved by reducing the casting speed, but it involves lowering productivity and thus reducing the economics of the production equipment. Another solution is the so-called "EMBR" (electro-magnetic brake ruler), which can flatten a liquid steel wave that causes a wave (wave) in the meniscus inside the mold by reducing its height. Although electronic devices may be used, such devices are very expensive and only partially solve the above-mentioned problems. However, other problems arise from the geometric and flow conditions that occur inside the mold, thereby shortening the lifespan and casting efficiency of casting nozzles submerged in liquid metal and commonly referred to as "submerged nozzles". Can be.

상술한 문제점들은 주형, 침지 노즐, 및 주형 진동(oscillating) 유닛 상에서 독립적으로 작동시켜도 체계적이고 만족스러운 상태로 해결될 수 없음은 명백하다. 연속 주조에 있어서, 이들 세 요소는 상호 밀접하게 연결되어 실제 "주조 유닛"을 형성하며, 효과적인 해결책은 통합 유닛 전체상에서 작동시킴으로써만 얻을 수 있다.It is clear that the above-mentioned problems cannot be solved in a systematic and satisfactory state even when operated independently on the mold, the immersion nozzle, and the mold oscillating unit. In continuous casting, these three elements are closely connected to each other to form the actual "casting unit", and an effective solution can only be obtained by operating on the integrated unit as a whole.

본 발명의 목적은 고속으로 얇은 슬래브를 주조하고자 할 때에, 상기 문제점들의 극복을 가능하게 하는 주조 유닛을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a casting unit which makes it possible to overcome the above problems when trying to cast thin slabs at high speed.

본 발명에 따른 개량된 주조 유닛은 청구항 1항의 특징 뿐만 아니라, 본 발명의 특수한 양태에 따라 종속 청구항들에 기술된 부가적인 특징을 일반적으로 갖는다.The improved casting unit according to the invention generally has not only the features of claim 1 but also the additional features described in the dependent claims in accordance with the particular aspect of the invention.

본 발명에 따른 주조 유닛의 이들 및 다른 목적, 이점 및 특징은 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 실예로 도시한 본 발명의 적합한 실시예의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해 진다.These and other objects, advantages and features of the casting unit according to the invention will become more apparent from the detailed description of the preferred embodiment of the invention, which is illustrated by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 주조 유닛의 개략적인 측면도.1 is a schematic side view of a casting unit according to the invention;

도 2는 도 1의 화살표 Ⅱ 방향에 따라, 침지 노즐과 결합된 주형의 상부만을 도시한 도면.FIG. 2 shows only the upper part of the mold combined with the immersion nozzle, in the direction of arrow II of FIG.

도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 본 발명에 따른 주조 유닛에서 주형 및 침지 노즐이 만족해야 하는 기하학적 관계에서 고려되어야 하는 다양한 부품들을 특별히 도시하기 위하여, 메니스커스 레벨에서 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 단면의 동일한 개략도.3A, 3B and 3C show the various parts which must be considered in the geometric relationship that the mold and the immersion nozzle must meet in the casting unit according to the invention, line III- of FIG. 2 at the meniscus level. Same schematic diagram of the section cut along III.

도 4는 세 직교축에 대하여 개략적으로 도시한 동일한 주형의 평면도.4 is a plan view of the same mold schematically shown for three orthogonal axes.

도 5a 및 도 5b는 냉각 시스템 파이프의 외피가 각각 도 4의 y 축 및 z 축에 대해 평행한 평면에서의 종단면도 및 도 5a의 선 B-B를 따른 도면을 도시한 도 4의 주형의 두 개략도.5A and 5B are two schematic views of the mold of FIG. 4 showing a longitudinal cross sectional view in a plane in which the shell of the cooling system pipe is parallel to the y and z axes of FIG. 4, respectively, and along line B-B of FIG. 5A;

도면을 참조하면, 도 1은 주형(1), 이하에서는 "침지 노즐"이라고 불리는 잠긴 주조 노즐(2), 및 유압적으로 구동되며 본 실시예에 따르면 주조 라인(line)과 간섭하지 않도록 주형 본체에 체결된 진동자(oscillator; 3)를 구비하는 본 발명에 따른 주조 유닛의 개략적인 측면도이다. 또한, 도 1은 침지 노즐(2)과 동(copper) 벽을 따라 형성되는 셀 사이의 액체 강철 흐름의 통로, 즉 이렇게 형성된 두 "채널"(channel; 4)의 단면을 도시한다.Referring to the drawings, Figure 1 shows a mold 1, a submerged casting nozzle 2, hereinafter referred to as an "immersion nozzle", and a hydraulically driven mold body in accordance with this embodiment so as not to interfere with the casting line. A schematic side view of a casting unit according to the invention with an oscillator 3 fastened to it. FIG. 1 also shows the passage of a liquid steel flow between the immersion nozzle 2 and the cell formed along the copper wall, ie the two “channels” 4 thus formed.

주형에 있어서, 통상적인 주형에 대해서 얇은 슬래브 주조시 발생하는 주요 문제점은 용융 강철의 유동율이 동일할 때, 슬래브 두께가 감소하면 단위 시간에 있어서 슬래브 표면과 주형 벽과의 접촉이 증가하고, 그에 따라 상술한 바와 같은 윤활 "슬래그"의 필요성이 증가한다는 점이다. 사실, T1과 T2는 각각 두껍고 얇은 형태의 강철 슬래브의 두께(T1>T2), W1과 W2는 각각 두껍고 얇은 형태의 강철 슬래브의 폭(W1 = W2), V1과 V2는 각각 두껍고 얇은 슬래브의 평균 주조 속도이고(T1>>T2라면, V1<<V2, 일정한 폭을 유지), a는 T1/T2 비(>1)이고, 강철 유동 비가 동일한 경우에는,For molds, the main problem with thin slab casting for conventional molds is that when the flow rates of molten steel are the same, decreasing slab thickness increases the contact between the slab surface and the mold wall in unit time, and accordingly The need for lubrication "slag" as described above is increased. In fact, T1 and T2 are the thicknesses of thick and thin steel slabs (T1> T2), W1 and W2 are the thick and thin widths of steel slabs (W1 = W2), respectively, and V1 and V2 are the average of thick and thin slabs, respectively. If casting speed (T1 >> T2, V1 << V2, maintain constant width), a is T1 / T2 ratio (> 1), and if steel flow ratio is the same,

T2 x W2 x V2 = T1 x W1 x V1로 된다. (Ⅰ)T2 x W2 x V2 = T1 x W1 x V1. (Ⅰ)

따라서, 단위 시간에 주조되는 얇은 슬래브의 면적은,Therefore, the area of the thin slab cast in unit time is

2 x (T2 + W2) x V2로 되며, 이것은 얇은 슬래브의 두께가 그 폭에 대해서 무시할 만한 것으로 고려되면, 2 x W2 x V2와 대략 동일하게 된다. W2 x V2의 곱을 식(Ⅰ)로부터 얻어지는 값에 대입하면,2 x (T2 + W2) x V2, which is roughly equal to 2 x W2 x V2 if the thickness of the thin slab is considered negligible for its width. Substituting the product of W2 x V2 into the value obtained from equation (I),

2 x W2 x V2 = 2 x (T1/T2) x W1 x V1 = a x (2 x W1 x V1)로 된다. (Ⅱ)2 x W2 x V2 = 2 x (T1 / T2) x W1 x V1 = a x (2 x W1 x V1). (Ⅱ)

상기 식(Ⅱ)는 a>1일 때, 단위 시간에 슬래브-주형 접촉면을 코팅하는 윤활 슬래그가 두께에 반비례하게 형성되고, 따라서 슬래브가 얇을수록 두껍게 형성되는 것이 중요하다는 것을 명백하게 나타내고 있다. 반면에, 용융 강철과 주조 분말 사이의 주형 내의 계면(interface)은 상기 슬래그가 형성되는 메니스커스 영역에서는 작은 두께로 인해서, 그리고 중앙 영역에서는 침지 노즐로 인해서, 작은 면적을 갖는다.Equation (II) clearly shows that when a> 1, the lubricating slag coating the slab-mold contact surface in unit time is formed in inverse proportion to the thickness, so that the thinner the slab, the thicker it is. On the other hand, the interface in the mold between the molten steel and the cast powder has a small area due to the small thickness in the meniscus region where the slag is formed and due to the immersion nozzle in the central region.

이러한 문제점은 슬래그 형성을 향상시킬 수 있는 주조 분말을 사용함으로써 부분적으로 해결될 수도 있지만, 공지된 구성에서는, 침지 노즐은 분말 용해에 의해 형성되는 용융 슬래그와, 메니스커스와 벽면 사이에 스며들면 즉시 소모되는 슬래그와의 사이에서 요구되는 평형을 전체 메니스커스 영역에서 유지할 수 없다는 점을 고려해야 한다.This problem may be partially solved by using cast powders that can improve slag formation, but in known configurations, the immersion nozzles are immediately consumed when infiltrated between the molten slag formed by powder dissolution and the meniscus and the wall surface. It should be taken into account that the required equilibrium with the resulting slag cannot be maintained in the whole meniscus area.

본 발명에 따르면, 얇은 주형은 신뢰성이 충분한 두꺼운 침지 노즐을 함유할 수 있고, 그 대형 동판은 메니스커스 레벨 둘레에서 수평면에 있어서의 침지 노즐의 형상에 정확히 일치하는 형상을 가지며, 그 때문에 중앙 영역의 모든 지점에서 침지 노즐과 벽면 사이에 일정한 거리가 유지된다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 이러한 거리는 실질적으로 슬래그 형성에 비례하는 주조 분말과의 계면의 면적과, 실질적으로 슬래그 소비량에 비례하는 침지 노즐 둘레의 슬래브 면적과의 사이의 비율 A1/S1(도 3b 참조)이, 침지 노즐 영역의 외측에서 측정된 A2/S2(도 3c 참조)와 대략 일치하도록 선택된다. 따라서, 하기 식은,According to the present invention, the thin mold may contain a thick immersion nozzle with sufficient reliability, and the large copper plate has a shape that exactly matches the shape of the immersion nozzle in the horizontal plane around the meniscus level, and hence the central region. At all points, a constant distance is maintained between the immersion nozzle and the wall. Referring to Figures 3A, 3B and 3C, this distance is the ratio A1 / between the area of the interface with the casting powder which is substantially proportional to slag formation and the slab area around the immersion nozzle which is substantially proportional to the slag consumption. S1 (see FIG. 3B) is selected to approximately coincide with A2 / S2 (see FIG. 3C) measured outside of the immersion nozzle area. Therefore, the following formula is

(A1/S1)/(A2/S2)=0.9 내지 1.1, 적합하게는 =1 을 만족하여야 한다.(A1 / S1) / (A2 / S2) = 0.9 to 1.1, suitably = 1.

예를 들어, 주형이 1300 ×65㎜이고, 폭 300 ㎜의 침지 노즐(도 3b 및 도 3c에 도시한 바와 같이 신뢰성이 있는 60㎜의 두께를 가짐)을 갖는 경우에, 비율 A1/S1 = A2/S2의 최적 값은 30㎜이다. 이와 같은 비율은, 예를 들어 침지 노즐의 치수와 작은 측의 두께가 일단 확정되면, 메니스커스 레벨에서 수평면에서의 주형 형상의 경향을 명확히하기 위해 사용될 수도 있거나, 또는 주형 형상의 치수가 공지된 경우에는 침지 노즐의 형상의 경향을 결정하기 위해 사용될 수도 있으며, 마찬가지로 전체 주형 형상을 따라 충분한 균형을 유지하는 양의 윤활 슬래그를 확보하기 위함이다.For example, in the case where the mold is 1300 x 65 mm and has an immersion nozzle 300 mm wide (having a reliable thickness of 60 mm as shown in FIGS. 3B and 3C), the ratio A1 / S1 = A2 The optimal value of / S2 is 30 mm. Such a ratio may be used, for example, to clarify the tendency of the mold shape in the horizontal plane at the meniscus level, once the dimensions of the immersion nozzle and the thickness of the small side have been determined, or the dimensions of the mold shape are known. In this case, it may be used to determine the tendency of the shape of the immersion nozzle, and likewise to ensure a sufficient amount of lubricating slag along the entire mold shape.

이러한 기하학적 구성은 침지 노즐과 동벽에 접촉하여 형성되는 셀과의 사이에 형성되어 도 1에 참조 부호 4로 지시된 "채널"이 충분히 크게되며, 종종 분말이 막히는 것을 야기하여 상기 문제를 일으키지만, 메니스커스 영역에서 주형의 작은 측의 측면으로부터 중앙부로 수렴하는 흐름의 가속에 의해 형성되는 것을 방지할 수 있기 때문이며, 메니스커스 영역에서 용융 강철의 흐름을 위해서도 역시 중요하다.This geometry is formed between the immersion nozzle and the cell formed in contact with the copper wall so that the "channel" indicated by reference numeral 4 in FIG. 1 becomes sufficiently large, often causing the powder to become clogged, causing the above problem, This is because it can be prevented from being formed by the acceleration of the flow converging from the side of the small side of the mold in the varnish region, and is also important for the flow of molten steel in the meniscus region.

적합하게는 본 발명에 따른 주조 유닛에 사용되는 주형은 종방향으로 가변 벤딩을 갖는 것이며, 본 출원인 명의의 유럽특허 0705152호(이탈리아 특허 출원 MI 93A001004)의 주제이고, 침지 노즐을 양호하게 배치하기 위해 상부 영역에서 대략 무한 벤딩 반경을 갖는 한편, 수직 형상 이외에 원호 형상의 주조 가이드 상에 출구를 갖는 주형 내측에 형성된 슬래브의 벤딩을 제공하므로써, 주조 유닛의 높이를 양호하게 감소시키고, 그에 따른 강정적력(ferrostatic force)과 슬래브 융기 위험을 감소시킬 수 있다. 상술한 특허 출원에 따르면, 벤딩은 주형 입구의 무한 반경으로부터 주조 가이드에 대응하는 벤딩 반경(R0)(도 1)으로 점진적이고 균일한 방법으로 서서히 변화하며, 이에 의해서 슬래브의 고화된 외부 셀에 대한 과응력과, 주형 동벽과의 불완전 접촉의 가능성을 방지한다.Suitably the mold used in the casting unit according to the invention has a variable bending in the longitudinal direction, which is the subject of European Patent 0705152 (Italian Patent Application MI 93A001004) in the name of the applicant, in order to properly position the immersion nozzle By providing bending of the slab formed inside the mold with an outlet on an arc-shaped casting guide in addition to the vertical shape while having a substantially infinite bending radius in the upper region, the height of the casting unit is well reduced, and thus the corresponding static load ( reduce the risk of ferrostatic forces and slab bumps. According to the patent application described above, the bending gradually changes in a gradual and uniform manner from the infinite radius of the mold inlet to the bending radius R 0 (FIG. 1) corresponding to the casting guide, thereby bringing the solidified outer cell of the slab Overstress and the possibility of incomplete contact with the mold copper wall.

이러한 기술적인 문제를 해결하기 위해서는, 주형 플레이트를 냉각하기 위한 유닛은 특히 중요하며, 얇은 슬래브(주형의 냉각면 전체에서 평균값이 최대 3MW/m2)에 의해 특유한 고열속(high heat flux)에 저항할 수 있으므로, 냉각 작용은 동 크랙을 방지하기 위하여 메니스커스 영역에서 향상되고, 이렇게 형성된 슬래브의 열응력을 방지하기 위하여 주형 전체에 걸쳐서 충분히 균일하게 냉각한다.In order to solve this technical problem, a unit for cooling the mold plate is particularly important and resists the unique high heat flux by means of thin slabs (average value up to 3 MW / m 2 across the cooling surface of the mold). As such, the cooling action is enhanced in the meniscus region to prevent copper cracks, and is sufficiently uniformly cooled throughout the mold to prevent thermal stress of the slab thus formed.

도 4를 참조하면, dq는 단위 영역(dA)을 통한 주조 표면에 의해 전달되는 열이고, 주조 제품의 표면과 주형 사이에서 특정의 법선 열속(specific normal heat flux; dqn)을 고려할 때,Referring to FIG. 4, dq is the heat transferred by the casting surface through the unit area dA, and taking into account the specific normal heat flux dq n between the surface of the cast product and the mold,

dqn = dq/dA[W/m2]로 된다.dq n = dq / dA [W / m 2 ].

이러한 열속은 동판의 고온 표면에서의 국부적인 표면 온도의 함수이며, 순차적으로 냉각수가 흐르는 파이프로부터의 거리에 의존한다.This heat flux is a function of the local surface temperature at the hot surface of the copper plate and in turn depends on the distance from the pipe through which the coolant flows.

도 4에 도시한 바로부터 알 수 있듯이, z가 주형 저부의 방향으로 향하여 하향의 축인 데카르트 좌표(Cartesian) 축 시스템 x, y, z가 사용되고, 주형에 의해 형성되는 복잡한 표면을 f(x, y, z) = 0 이라고 하면, 국부적인 표면 온도는 t=t[f(x, y, z)]에 따라 국부적으로 변화한다.As can be seen from Fig. 4, Cartesian axis systems x, y, z, in which z is a downward axis toward the bottom of the mold, are used, and f (x, y , z) = 0, the local surface temperature changes locally according to t = t [f (x, y, z)].

열속(dqn)은 주형 표면에 속하는 수평선(여기선 z = z0)을 따라 가능한 한 일정하게 유지되어야 하며, 즉 온도(t)는 상기 수평선을 따라 실질적으로 일정하게 유지되어야 하기 때문에,The heat flux dq n should be kept as constant as possible along the horizontal line (excitation line z = z 0 ) belonging to the mold surface, ie since the temperature t should be kept substantially constant along the horizontal line,

t = t[f(x, y, z0)] = t0으로 되며,t = t [f (x, y, z 0 )] = t 0

이것은 본 발명에 따라서 동의 고온 표면의 모든 지점에서, 냉각 파이프(W)의 모든 단부의 이상적인 표면 외피(E)로부터 고온 표면에 대해서 수직한 법선 거리(Nd)를 동일하게 유지함으로써 얻을 수 있다(도 5a 및 도 5b). 따라서, Nd = 상수이어야 하며, 냉각 시스템의 상술한 조건을 갖기 위하여 이러한 최적 상수 값은 실험적으로 10 내지 25㎜ 범위여야 한다는 것을 알았다.This can be obtained according to the invention by keeping the normal distance (Nd) perpendicular to the hot surface from the ideal surface shell (E) at all ends of the cooling pipe (W) at all points of the copper hot surface (Fig. 5a and 5b). Thus, it was found that Nd = constant, and that the optimum constant value should experimentally be in the range of 10 to 25 mm in order to have the above mentioned conditions of the cooling system.

침지 노즐에 대해서, 주형에 대한 상술한 치수 조건 이외에, 용융 강철 흐름의 최적 동작이 가능하도록 설계되어야 하는 한편, 점진적인 셀 형성 및 침지 노즐 자체의 수명도 고려하여야 한다. 사실, 슬래브 두께를 감소시킨 직후에, 주형 내부에서의 액체 동작과 관련하여 문제점이 증가하며, 그 결과 메니스커스 영역에서 정상파가 형성되고, 그에 의한 액상 슬래그 두께의 국부적인 감소를 야기할 수 있으며, 응고중인 슬래브 셀의 절연 및 윤활에 악영향을 미칠 수 있다.For immersion nozzles, in addition to the above-described dimensional conditions for the mold, they must be designed to allow for optimal operation of the molten steel flow, while taking into account the gradual cell formation and the life of the immersion nozzle itself. In fact, immediately after reducing the slab thickness, problems increase with respect to the liquid motion inside the mold, resulting in standing waves in the meniscus region, which can lead to local reduction of the liquid slag thickness. This may adversely affect the insulation and lubrication of solidified slab cells.

본 출원인 명의의 특허출원 PCT/IT97/00135호(이탈리아 특허 출원 MI 96 A 001234)의 주제이기도 한, 얇은 슬래브를 위한 침지 노즐은 주물시 낮은 출구 에너지 및 슬래브 액상 용적 내부에서 높은 소산 확률과, 침지부 측면 형상에 의한 흐름 가이드의 향상(이에 의해 소용돌이 형성 및 분말 막힘을 방지) 뿐만 아니라, 주형 내에서 레벨 제어성의 향상을 실현하는 기하학적 특성을 갖는다. 더욱이, 공급이 안정하고, 유동이 실질적으로 2개의 흐름으로 분할되며, 산화물 부착이 미소하기 때문에 침지 노즐 내부의 초기 표면이 유지되고, 또한 이들 양호한 흐름 조건은 메니스커스 영역에서 외부 기계적 부식의 정도를 감소시킨다.Immersion nozzles for thin slabs, which are also the subject of patent application PCT / IT97 / 00135 (Italian Patent Application MI 96 A 001234) in the name of the applicant, have a low exit energy during casting and high dissipation probability inside the slab liquid volume, In addition to the improvement of the flow guide due to the branch side shape (which prevents the formation of vortex and the clogging of the powder), it also has the geometrical characteristics to realize the improvement of the level controllability in the mold. Moreover, the initial surface inside the immersion nozzle is maintained because the supply is stable, the flow is substantially divided into two flows, and the oxide adhesion is very small, and these good flow conditions also contribute to the degree of external mechanical corrosion in the meniscus region. Decreases.

본 발명에 따르면 주형-침지 노즐 유닛의 최적 설계는, 상술한 조건에 더하여, 정상파의 고도(㎜ 단위로 정점에서 정점까지)와 m/min을 단위로 하는 주조 속도와의 비율이 3.3을 평균값으로 하고, 결코 5를 초과하지 않도록 한다.According to the present invention, the optimum design of the mold-immersion nozzle unit is, in addition to the above-described conditions, the ratio of the standing wave altitude (peak to peak in mm) and the casting speed in m / min is 3.3 as an average value. Never exceed five.

더욱이, 주형 레벨(ML)의 샘플 신호를 위해 측정되어 stdDEV(ML)로 표시되는 표준 편차는 통상적으로 하기의 값 범위에 포함된다.Moreover, the standard deviation measured for the sample signal at template level ML and expressed as stdDEV (ML) is typically included in the following range of values.

stdDEV(ML) = 0.7 내지 1.5 ㎜stdDEV (ML) = 0.7 to 1.5 mm

마지막으로, 제 3 유닛의 요소인 진동자(oscillator; 3)에 대해서 살펴보면, 이는 슬래브의 표면 품질 및 연속 주조 공정의 신뢰성을 위한 매우 중요한 변수로서 고려되어야 한다. 도 1을 참조하면, 이 진동자는 바닥에 힌지되어 유압 서보제어장치(5)에 의해 구동되는 프레임워크(framework; 3a)로 형성될 수도 있다. 또한 프레임워크(3a)는 주형 지지체(3b)에 힌지되어 양단에 끼워지는 스프링 세트와 함께 일체로 일종의 사변형을 형성한다.Finally, with regard to the oscillator 3, which is an element of the third unit, this should be considered as a very important variable for the surface quality of the slab and the reliability of the continuous casting process. Referring to FIG. 1, this vibrator may be formed of a framework 3a hinged to the floor and driven by the hydraulic servo controller 5. In addition, the framework 3a is integrally formed with a spring set that is hinged to the mold support 3b and fitted to both ends, thereby forming a kind of quadrilateral.

제어 유연성은 파형에 관한 진동 파라메터와, ±2와 ±10 사이에서 웨이브 진폭, 및 진동 프로그램을 가변시킬 수 있는 프로그램 논리 제어에 의해 보장된다. 상기 제어는 상기 파라메터에 기초한 진동 주파수를 제어하기 위해 주조 속도의 실제 값을 연속적으로 기록한다. 최대 진동 주파수는 동적 시스템 전체의 초기 고유 주파수인 16.7 Hz에 대해서 480 내지 520 행정(strokes)/min과 같은 높은 값으로 얻어진다. 이 유연성은 모든 품질의 강철에 대하여, 진동 파라메터가 주조 속도의 함수로서 최적의 윤활과 표면 품질을 얻도록 조절될 수 있다.Control flexibility is ensured by vibration parameters relating to the waveform, and program logic controls that can vary the wave amplitude and vibration program between ± 2 and ± 10. The control continuously records the actual value of the casting speed to control the oscillation frequency based on the parameter. The maximum oscillation frequency is obtained at high values such as 480 to 520 strokes / min for 16.7 Hz, the initial natural frequency of the entire dynamic system. This flexibility can be adjusted for all qualities of steel to ensure that the vibration parameters get optimal lubrication and surface quality as a function of casting speed.

대안적으로는, 진동자는 소위 "공진"형의 것일 수도 있으며, 주형은 레버 시스템 없이 가요성 스프링에 직접 장착되어, 유압 서보제어장치에 의해 간극이 없는 상태로 매우 정밀한 경로를 따라서 탄성 시스템의 고유 주파수에 가까운 주파수로 진동된다.Alternatively, the oscillator may be of the so-called "resonant" type, and the mold is mounted directly to the flexible spring without the lever system, so that the inherent nature of the elastic system follows a very precise path with no clearance by the hydraulic servo controller. It vibrates at a frequency close to the frequency.

상기 실시예에 대하여, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는 부가 및/또는 변경이 당업자에 의해서 가능하다. 특히, 상술한 기하학적 관계를 만족한다면, 주형 자체는 수직면 내에서, 유럽 특허 제0705152호(이탈리아 특허 출원 MI 93 A 001004)에 개시된 것과 다른 형상을 가질 수도 있고, 침지 노즐은 특허 출원 PCT/IT97/00135호(이탈리아 특허 출원 MI 96 A 001234)에 개시되고 청구된 것과 다를 수도 있다.For the above embodiments, additions and / or modifications are possible by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. In particular, if the above geometrical relationship is satisfied, the mold itself may have, in a vertical plane, a shape different from that disclosed in European Patent No. 0705152 (Italian Patent Application MI 93 A 001004), and the immersion nozzle is patent application PCT / IT97 / It may differ from that disclosed and claimed in 00135 (Italian patent application MI 96 A 001234).

Claims (7)

큰 측면들에 동판(copper plate) 벽들이 형성된 연속 주조용 주형(1)과, 침지 출구 또는 침지 노즐(2)을 갖는 공급 노즐, 및 유압 서보제어장치에 의해 구동되는 진동자(3)를 포함하며, 특히 얇은 두께와 고속에 적합한 강철 슬래브(slab)의 연속 주조용 장치의 유닛에 있어서,A continuous casting mold 1 having copper plate walls formed on large sides, a supply nozzle having an immersion outlet or an immersion nozzle 2, and a vibrator 3 driven by a hydraulic servo controller; In units of continuous casting of steel slabs, especially suitable for thin thicknesses and high speeds, 메니스커스 레벨(meniscus level)에서 주형 수평 단면의 중심부에서, 침지 노즐(2)과 동판 사이의 거리는 일정하게 유지되고,At the center of the mold horizontal cross section at the meniscus level, the distance between the immersion nozzle 2 and the copper plate remains constant, 상기 메니스커스 레벨에서 상기 주형 수평 단면의 표면의 중심부에 대응하며 상기 주형의 큰 측면들과 침지 노즐(2) 사이에 둘러싸인 면적(A1)과, 상기 면적(A1)에 대응하는 주형 외주 길이의 총합(S1)과의 비율(A1/S1)은, 상기 메니스커스 레벨에서 상기 주형(1) 수평 단면의 잔여 면적(A2)과 상기 잔여 면적(A2)에 대응하는 상기 주형 외주 길이의 총합(S2)과의 비율(A2/S2)의 0.9 내지 1.1 배이며,An area A1 corresponding to the center of the surface of the mold horizontal cross-section at the meniscus level and surrounded between the large sides of the mold and the immersion nozzle 2 and a mold outer circumference length corresponding to the area A1; The ratio A1 / S1 to the sum S1 is a sum of the residual area A2 of the horizontal cross section of the mold 1 and the mold outer circumference length corresponding to the residual area A2 at the meniscus level ( 0.9 to 1.1 times the ratio with S2) (A2 / S2), 상기 주형벽들의 내부면의 각 지점과 냉각 파이프(W)의 모든 단부의 이상적인 표면 외피(E) 사이의 표준 거리(Nd)는 일정한 것을 특징으로 하는 강철 슬래브의 연속 주조용 장치의 유닛.A unit of continuous casting of a steel slab, characterized in that the standard distance Nd between each point of the inner surface of the mold walls and the ideal surface shell E of all ends of the cooling pipe W is constant. 제 1 항에 있어서, 상기 비율 A1/S1 및 A2/S2는 동일한 것을 특징으로 하는 강철 슬래브의 연속 주조용 장치의 유닛.2. The unit of claim 1, wherein the ratios A1 / S1 and A2 / S2 are the same. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상수 값 Nd는 10 내지 25㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 강철 슬래브의 연속 주조용 장치의 유닛.3. The unit of claim 1, wherein the constant value Nd is in the range of 10 to 25 mm. 4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 주형 내에서 상기 메니스커스 상에 형성되는 정상파의 정점에서 정점까지 ㎜ 단위로 측정된 고도와, m/min 단위의 주조 속도와의 비율은 3.3을 평균값으로 하고, 5를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 강철 슬래브의 연속 주조용 장치의 유닛.The ratio of the altitude measured in mm from the apex to the apex of the standing wave formed on the meniscus in the mold, and the casting speed in m / min, is an average value of 3.3. And a unit of continuous casting of steel slab, characterized in that it does not exceed five. 제 4 항에 있어서, 주형 레벨의 샘플 신호에서 측정된 표준 편차는 0.7 내지 1.5㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 강철 슬래브의 연속 주조용 장치의 유닛.The unit of claim 4, wherein the standard deviation measured in the sample signal of the mold level is in the range of 0.7 to 1.5 mm. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진동자(3)는 진동 웨이브의 진폭을 ±2와 ±10㎜ 사이에서 가변시킬 수 있는 유압 서보제어장치(5)를 갖는 사변형 레버 시스템(3a, 3b, 3c)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 강철 슬래브의 연속 주조용 장치의 유닛.The quadrilateral lever system (3a, 3b) according to claim 1 or 2, wherein the vibrator (3) has a hydraulic servo controller (5) capable of varying the amplitude of the vibration wave between ± 2 and ± 10 mm. Unit of the apparatus for continuous casting of steel slabs, characterized in that it is formed of 3c). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진동자(3)는 공진형이고, 상기 주형(1)은 가요성 스프링에 직접 장착되어, 탄성 시스템의 고유 주파수에 가까운 주파수로 유압 서보제어장치에 의해 간극 없이 구동되는 것을 특징으로 하는 강철 슬래브의 연속 주조용 장치의 유닛.3. The hydraulic vibrator according to claim 1 or 2, wherein the vibrator (3) is resonant, and the mold (1) is mounted directly to the flexible spring, and is spaced by the hydraulic servo controller at a frequency close to the natural frequency of the elastic system. Unit of the apparatus for continuous casting of steel slabs, characterized in that driven without.
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