KR101060114B1 - Continuous casting molds for casting molten metal, especially steel materials, into polygonal billet castings, bloom castings, preliminary section castings, etc. at high casting speeds. - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구리 또는 구리 합금으로 된 관 주형(2)으로 이뤄지고, 그 관 주형(2)의 주입 측(4) 입구 횡단면(3)은 주조편 유출 측(7) 출구 횡단면(6)에 비해 확대된 횡단면(5) 및 코너 반경(8)을 갖는, 용융 금속, 특히 용강 재료를 고속 주조 속도로 다각형 빌렛 주조편, 블룸 주조편, 예비 섹션 주조편(1) 등으로 주조하는 연속 주조 주형에 관한 것이다. 내부 기하 횡단면 형태(9) 및 그에 할당된 치수(10)가 선택된 주조 속도에서 국소적으로 소실될 수 있는 응고 열의 양과 상응하게, 그리고 관 주형(2)의 팽창과 상응하게 구성되도록 함으로써, 그러한 연속 주조 주형이 냉각 과정에 요구되는 요건과 관련하여 공정 지향적으로 개선될 수 있게 된다.The present invention consists of a tube mold (2) of copper or copper alloy, wherein the inlet cross section (3) of the inlet side (4) of the tube mold (2) is enlarged in comparison with the outlet cross section (6) of the cast piece outlet side (7). A continuous casting mold for casting molten metal, in particular molten steel material, having a cross section 5 and a corner radius 8, into a polygonal billet casting, a bloom casting, a preliminary section casting 1, or the like at a high casting speed. will be. By making the internal geometric cross-sectional form 9 and the dimensions 10 assigned thereto correspond to the amount of heat of solidification that can be lost locally at the selected casting speed and to the expansion of the tube mold 2, such a continuous Casting molds can be improved process-oriented in relation to the requirements required for the cooling process.
연속 주조 주형, 관 주형, 빌렛, 블룸, 예비 섹션, 횡단면, 코너 반경, 내부 기하 횡단면 형태, 치수, 응고 열, 팽창 Continuous casting mold, tube mold, billet, bloom, preliminary section, cross section, corner radius, internal geometric cross section form, dimensions, solidification column, expansion
Description
본 발명은 구리로 된 관 주형으로 이뤄지고, 그 관 주형의 주입 측 입구 횡단면이 주조편 유출 측 출구 횡단면에 비해 확대된 횡단면 및 코너 반경을 갖는, 용융 금속, 특히 용강 재료를 고속 주조 속도로 다각형 빌렛 주조편, 블룸 주조편, 예비 섹션 주조편 등으로 주조하는 연속 주조 주형에 관한 것이다.The invention consists of a tubular mold of copper, the polygonal billet of molten metal, in particular molten steel material, at high casting speed, with the inlet cross section of the inlet side of the tube mold having an enlarged cross section and corner radius compared to the casting outlet side cross section. A continuous casting mold for casting into a cast piece, bloom cast piece, preliminary section cast piece, and the like.
전제된 바와 거의 동일한 연속 주조 주형이 EP 0 498 296 B2로부터 공지되어 있다. 그러한 연속 주조 주형은 관 주형의 내부에서 주조편 횡단면의 변형을 통해 전체의 둘레에 걸쳐 주조편 외피의 산정 가능한 냉각을 구현하여 한편으로 주조편 품질을 개선하고, 다른 한편으로 주조 속도를 향상시키는 것을 그 목적으로 하고 있다. 작업 동안 주조편을 손상시킴이 없이 주조 속도를 다르게 하는 것도 허용되어야 한다. 공지의 방법은 연속적으로 감소하는 벌지(bulge) 형태의 횡단면 확대에 의해 그러한 목적을 해결하고 있다. 봉형 주조편의 경우에는 3개 이상의 그러한 벌지가 둘레에 걸쳐 구비되어야 한다.Nearly identical continuous casting molds are known from EP 0 498 296 B2. Such continuous casting molds allow for evaluable casting cooling of the cast shell over its entire circumference through deformation of the casting cross section inside the tube mold to improve cast quality on the one hand and improve casting speed on the other hand. It is for that purpose. It should also be allowed to vary casting speeds without damaging the casting during operation. Known methods solve this goal by continually decreasing bulge-shaped cross-sectional enlargement. In the case of rod-shaped castings, at least three such bulges shall be provided over the perimeter.
그러한 구성은 봉형 주조편에 한정되는 것은 아니지만, 주조편의 냉각 거동, 특히 표면 품질, 에지 부근의 조직 구조, 및 빌렛 주형의 처리 용량을 맞바로 결정할 수는 없다.Such a configuration is not limited to rod-shaped castings, but the cooling behavior of the castings, in particular, the surface quality, the structure of the structure near the edges, and the processing capacity of the billet mold cannot be determined correctly.
그러한 빌렛 주형의 성능은 고속 주조 속도로 높은 표면 품질까지 구현하는 것을 지향하고 있다.The performance of such billet molds is directed to achieving high surface quality at high casting speeds.
그와 관련하여, 냉각 과정의 복잡성 및 한편으로 주조편과 다른 한편으로 관 주형의 거동에 난점이 있다.In that regard, there are difficulties in the complexity of the cooling process and on the one hand the cast pieces and on the other hand the behavior of the tube molds.
본 발명의 목적은 구리로 된 그러한 관 주형을 제기되는 모든 기술적 요건과 관련하여 약 3 내지 10 m/min의 주조 속도에서의 냉각 과정에 적합하게 맞추는 것이다.It is an object of the present invention to adapt such a tube mold of copper to suit the cooling process at a casting speed of about 3 to 10 m / min with respect to all technical requirements raised.
설정된 그러한 목적은 본 발명에 따라 내부 기하 횡단면 형태 및 그에 할당된 치수가 선택된 주조 속도에서 국소적으로 소실될 수 있는 응고 열의 양과 상응하게, 그리고 관 주형의 팽창과 상응하게 구성되도록 함으로써 달성되게 된다. 그에 의해, 응고 열이 주조 작업 동안 주조편 수축 거동뿐만 아니라 주형 팽창을 통해 주형 높이(주형 길이)와 결부되어 주조 속도(고속 주조 속도)에 상응하게 반출됨으로써 관 주형이 공정에 최적화되어 맞춰지게 된다. 주조편 외피은 항상 공기 갭이 없이 주형의 내면(고온 측)에 접하는 것이 바람직하다. 즉, 예컨대 주조 탕면(meniscus) 구역에서의 과도한 열량이 주조편 수축 및 주형 팽창에 함께 감안될 수 있게 된다. 그러한 값으로부터, 관 주형의 내부 형태 및 치수가 구성된다. 그러한 값은 예컨대 약 1000 내지 1100 ㎜의 주형 높이에서 적용될 수 있다.Such a set object is achieved in accordance with the present invention by allowing the internal geometric cross-sectional shape and the dimensions assigned thereto to be constructed in correspondence with the amount of heat of solidification that can be lost locally at the selected casting speed and in correspondence with the expansion of the tube mold. Thereby, the solidification heat is associated with the mold height (mold length) through mold expansion as well as casting shrinkage behavior during casting, to be exported correspondingly to the casting speed (fast casting speed) so that the tube mold is optimized for the process. . It is preferable that the cast piece shell always comes into contact with the inner surface (hot side) of the mold without an air gap. That is, for example, excessive heat amount in the casting meniscus zone can be taken into account together with the casting piece shrinkage and mold expansion. From such values, the internal shape and dimensions of the tube mold are constructed. Such values can be applied, for example, at mold heights of about 1000 to 1100 mm.
주형 관의 외형이 적어도 관 주형의 개별 높이 구역에서 주형 열 팽창과 상응하게 형성되도록 함으로써, 주형 관을 그 외형 및 치수에 있어서도 역시 마찬가지로 구성할 수 있다.By allowing the shape of the mold tube to be formed at least in correspondence with the mold thermal expansion at least in the individual height zones of the tube mold, the mold tube can likewise be constructed in terms of its shape and dimensions.
또 다른 특징에 따르면, 관 주형이 그 기하 횡단면 형태에 있어 각각의 강 품질과 결부되도록 함으로써, 주조 재료 그 자체도 감안하게 된다.According to another feature, the casting mold itself is also taken into account by allowing the tube mold to be associated with the respective steel qualities in its geometric cross sectional form.
예컨대, 관 주형이 주조 탕면의 구역에서 주조편의 보다 더 큰 수축에 상응하게 보다 더 큰 테이퍼 섹션을 구비하도록 함으로써, 뚜렷하게 큰 수축을 얻게 된다.For example, by allowing the tube mold to have a larger tapered section corresponding to a larger shrinkage of the cast piece in the region of the cast bath surface, a distinctly larger shrinkage is obtained.
보다 더 큰 테이퍼 섹션의 하부에서 관 주형이 주조편 외피 성장 및 주조편의 수축에 상응하게 연속적으로 변하는 테이퍼 섹션으로 구성되도록 함으로써, 주조편 외피의 성장과 통상의 수축에 상응하게(t = 주조 시간으로 하여 외피의 성장 S = 특성 수 k 에 입각하여) 테이퍼를 그 수축 섹션에 적용하게 된다.The lower part of the larger taper section allows the tube mold to consist of tapered sections that continuously change corresponding to the cast shell sheath growth and shrinkage of the cast piece, corresponding to the growth and normal shrinkage of the cast shell (t = casting time). Growth of the outer shell by S = characteristic number k The taper is applied to the shrinking section.
또 다른 특징에 따르면, 관 주형의 보다 더 큰 테이퍼의 섹션의 하부에서 벽 체적이 단위 시간당 반출되는 열량에 상응하게 변하도록 구성되게끔 함으로써, 관 주형의 테이퍼 및 그 두께가 주어지게 된다.According to another feature, the taper of the tube mold and its thickness are given by allowing the wall volume at the bottom of the section of the larger taper of the tube mold to be configured to vary corresponding to the amount of heat released per unit time.
또한, 감소하는 벽 체적의 구역에서 관 주형의 외면이 노치, 리브 등에 의해 확대되도록 함으로써, 관 주형의 열 팽창을 그 외면에서 제어할 수 있게 된다.In addition, by allowing the outer surface of the tube mold to be enlarged by notches, ribs, etc. in the region of decreasing wall volume, thermal expansion of the tube mold can be controlled at the outer surface.
또 다른 바람직한 특징에 따르면, 입구 횡단면에서 시작하여 횡단면 측면마다 대략 포물선형 중앙 리세스가 구비되도록 함으로써, 수축 시의 주조편의 거동에 추가적으로 유리한 영향을 미치게 된다.According to another preferred feature, by having an approximately parabolic central recess for each side of the cross section starting from the inlet cross section, there is an additional advantageous influence on the behavior of the cast piece during shrinkage.
또한, 주조편 외피 두께에 따라 수축이 감소하는 것을 감안하여, 대략 포물선형 리세스가 주조편 유출 측을 향해 줄어들도록 하는 조치를 취한다. 그 경우, 입구 측 횡단면의 각각의 광폭 측면 및/또는 협폭 측면에 개별적으로 맞추어 그러한 조치를 취할 수 있다.In addition, taking into account that shrinkage decreases with the thickness of the cast piece shell, measures are taken to cause the approximately parabolic recess to decrease toward the cast piece outlet side. In that case, such measures can be taken individually to each of the wide and / or narrow sides of the inlet side cross section.
추가로, 예컨대 계산에 의거하여 대략 포물선형 리세스의 길이가 주형 높이의 약 절반까지 연장되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, it is desirable to allow the length of the approximately parabolic recess to extend to about half of the mold height, for example based on calculation.
또한, 대략 포물선형 리세스의 길이가 주형 횡단면의 각각의 광폭 측면 및/또는 협폭 측면의 높이에서의 수축에 맞춰지도록 함으로써, 주조편의 수축 거동을 감안할 수 있게 된다.In addition, the shrinkage behavior of the cast piece can be taken into account by making the length of the substantially parabolic recesses match the shrinkage at the respective wide side and / or narrow side heights of the mold cross section.
아울러, 코너 반경의 구역에 내부 횡단면 형태에서의 유사한 대응 둘레면과 대향되는 면 평행 둘레면이 각각 형성되도록 함으로써, 부가의 개선이 구현되게 된다.In addition, further improvements are realized by allowing the respective parallel parallel peripheral surfaces to be formed in the region of the corner radius opposite the corresponding corresponding peripheral surfaces in the form of internal cross sections.
첨부 도면에는 본 발명의 실시예가 도시되어 있는바, 이후로 그에 관해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 첨부 도면 중에서,An embodiment of the present invention is shown in the accompanying drawings, which will be described in more detail later. Among the accompanying drawings,
도 1은 주형 높이를 따른 응고 열의 도표가 첨부된 관 주형의 횡단면도이고,1 is a cross-sectional view of a tube mold with a diagram of solidification rows along the mold height,
도 2는 도 1과 동일한 횡단면도로서,FIG. 2 is a cross sectional view similar to FIG. 1;
도 2A는 "단면 A-A"에 대응하는 도면이고,2A is a diagram corresponding to “section A-A”,
도 2B는 "단면 B-B"에 대응하는 도면이며,2B is a view corresponding to “section B-B”,
도 3은 도 1과 동일한 횡단면도로서,3 is the same cross-sectional view as FIG.
도 3A는 "단면 A-A"에 대응하는 도면이고,3A is a diagram corresponding to “section A-A”,
도 3B는 "단면 B-B"에 대응하는 도면이며,3B is a view corresponding to “section B-B”,
도 4는 대략 포물선형 리세스를 동반한 횡단면도로서,4 is a cross sectional view with an approximately parabolic recess,
도 4A는 "단면 A-A"에 대응하는 도면이고,4A is a diagram corresponding to “section A-A”,
도 4B는 "단면 B-B"에 대응하는 도면이다.4B is a diagram corresponding to "section B-B".
- 부호의 설명 --Explanation of Codes-
1 다각형 빌렛 주조편, 블룸 주조편, 또는 예비 섹션 주조편1 Polygon Billet Casting, Bloom Casting, or Preliminary Section Casting
2 관 주형 3 입구 측 횡단면2
3a 횡단면 측면 4 주입 측3a
5 횡단면 확대 6 출구 측 횡단면5
7 주조편 유출 측 8 연속적인 반경7 Casting
9 내부 기하 횡단면 형태 10 치수9 Internal geometric
11 주형 높이 12 주형의 외형11
13 주조 탕면 14 제1 테이퍼 섹션13
15 제2 테이퍼 섹션 16 제3 테이퍼 섹션15
17 벽 체적 18 외부 면적17
19 노치, 리브 20 중앙 리세스19 notches,
20a 리세스의 길이 21 광폭 측면 및/또는 협폭 측면20a length of
22 주형 횡단면 23 면 평행 둘레면22 Mold Cross
24 대응 둘레면24 corresponding circumference
도 1에 따르면, 횡단면도로 도시된 연속 주조 주형은 용융 금속, 특히 용강 재료를 다각형 빌렛 주조편, 블룸 주조편, 예비 섹션 주조편(1) 등으로 주조하는 역할을 한다. 그러한 연속 주조 주형은 구리 또는 구리 합금으로 된 관 주형으로 이뤄진다. 입구 측 횡단면(3)은 주입 측(4)에서 주조편 유출 측(7)에서의 출구 측 횡단면(6)에 비해 횡단면 확대(5)를 보인다. 주입 측(4) 및 주조편 유출 측(7)은 코너 이행 구역에서 연속적인 반경(8)(도 4A 및 도 4B를 참조)을 갖는다. 주조편으로부터 응고 열이 탈취될 때의 추이의 다이아그램 "D"가 주형 높이(11)를 따라 우측에 도시되어 있다. 그로부터, 주조 탕면 구역에서 크게 상승하는 온도 추이가 주어져 있다.According to FIG. 1, the continuous casting mold shown in cross section serves to cast molten metal, in particular molten steel material, into polygonal billet castings, bloom castings,
이제, 관 주형(2)은 내부 기하 횡단면 형태(9) 및 그에 할당된 치수(10)가 선택된 주조 속도(고속 주조 속도)에서 국소적으로 소실될 수 있는 응고 열의 양(도 1의 우측 다이아그램 "D"를 참조)과 상응하게, 그리고 관 주형(2)의 팽창과 상응하게 결정되도록, 즉 계산치 및/또는 경험치에 의거하여 구현되도록 구성된다.The
그와 더불어, 주형의 외형(12)이 적어도 관 주형(2)의 개별 높이 구역에서 주형 열 팽창과 상응하게 줄어든다.In addition, the
주조 금속의 팽창 또는 수축에 대한 값도 역시 정해진 강 품질의 제시 여하에 따라 기하 횡단면 형태(9)에 함께 감안될 수 있다.Values for expansion or contraction of the cast metal can also be taken into account in the geometric
도 1 내지 도 4에 따르면, 관 주형(2)은 주조 탕면(13)(도 2를 참조)의 구역에서 보다 더 큰 테이퍼의 섹션(14)을 구비하고, 그에 바로 연이어 주조편(1)의 최대 수축에 상응하는 한층 더 큰 테이퍼의 섹션(15)을 구비한다.According to FIGS. 1 to 4, the
한층 더 큰 테이퍼의 섹션(15)의 하부에서는 주조편 외피 성장 및 주조편(1)의 수축에 상응하게 일정하게 변하는 테이퍼(16)가 이어진다. 그 경우, 벽 체적(17)은 단위 시간당 반출되는 열량에 상응하게 변하거나 줄어들게 구성된다. 벽 체적(17)이 줄어든 구역에서는 주형(2)의 외부 면적(18)이 노치, 리브(19) 등에 의해 확대된다(도 4A 및 도 4B를 참조). 그러한 노치(19)에는 외부로부터 냉각 매체(물)가 쇄도하고, 그 노치(19)는 연속 주조 주형을 둘러싸는 워터 박스(도시를 생략) 속에 놓인다. 노치, 리브(19) 등은 냉각 표면을 확대시킨다. 도 3 및 도 3B에서도 그러한 노치, 리브(19) 등을 찾아볼 수 있다.In the lower part of the larger tapered
도 4 및 도 4A에서는 입구 측 횡단면(13)으로부터 시작하여 횡단면 측면(3a)마다 대략 포물선형 중앙 리세스(20)가 구비된다. 그러한 포물선형 리세스(20)는 주조편 유출 측(7)을 향해 아래쪽으로 그 깊이에 있어, 그에 따라 그 폭에 있어 줄어든다. 그 경우, 포물선형 리세스(20)의 길이(20a)는 주형 높이(11)의 약 절반까지 연장된다. 포물선형 리세스(20)의 길이(20a)도 역시 주형 횡단면(22)의 각각의 광폭 측면 및/또는 협폭 측면(21)의 높이에서의 수축량에 따라 조정된다(도 4 참조).In Figures 4 and 4A, starting from the inlet
코너 반경(8)의 구역에서는 면 평행 둘레면(23)이 각각 아래쪽으로 연장되어 형성되는데, 그러한 면 평행 둘레면(23)은 내부 횡단면 형태(9)에서의 유사한 대응 둘레면(24)과 각각 서로 대향된다. In the region of the corner radius 8 a face parallel
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