KR101504671B1 - 안내 및 수용 세그먼트와 그를 포함하는 연속 주조 장치 및 연속 주조 방법 - Google Patents

안내 및 수용 세그먼트와 그를 포함하는 연속 주조 장치 및 연속 주조 방법 Download PDF

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다니엘리 앤드 씨. 오피시네 메카니케 쏘시에떼 퍼 아찌오니
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Abstract

본 발명의 연속 주조 장치(10)는, 금속 주조품(12)을 주조하기에 적합한 결정화기(11)와, 결정화기(11)에서 나오는 주조품(12)을 전송하는 기능을 갖는 롤을 구비한 복수의 안내 및 수용 세그먼트(14)를 적어도 포함한다. 이 연속 주조 장치(10)는, 이송 중인 주조품(12)의 온도 손실을 줄이기 위해, 하나 이상의 상기 롤을 구비한 안내 및 수용 세그먼트(14)의 연장선 또는 그 중간 위치에, 주조품(12)의 적어도 일측에 배치된 하나 이상의 안내 롤(16)과 주조품(12)의 그 반대측에 배치된 단열 또는 반사 또는 가열 패널(17)을 각각 포함하는 패널 및 롤을 구비한 혼합형의 하나 이상의 안내 및 수용 세그먼트(15)를 포함하는 것이다.

Description

안내 및 수용 세그먼트와 그를 포함하는 연속 주조 장치 및 연속 주조 방법{GUIDE AND CONTAINING SEGMENTS, CONTINUOUS CASTING DEVICE COMPRISING THE SEGMENTS, AND RELATIVE METHOD}
본 발명은 안내 및 수용 세그먼트와 그를 포함하는 연속 주조 장치 및 연속 주조 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 다양한 종류의 강, 예를 들어 보통강, 고탄소강, 중간 합금강 등의 연속 주조에 관한 것으로, 이러한 연속 주조에서는 특정 수용 및 안내 장치가 사용되며, 이러한 장치는 전술한 강의 종류에 따라 달라질 수 있는 주조 속도와 관련하여, 결정화기/잉곳 금형의 출구에서 교체, 배치될 수 있다.
본 발명은 또한 잉곳 금형의 출구에 위치해 있는 주조품을 안내 및 반송(搬送)하는 롤 요소와 관련된 열 손실을 줄이는 요소를 구비하는 주조품용 수용 및 안내 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연속 주조 장치에는, 결정화기를 내부에 구비하며 액상 금속을 주조하는 잉곳 금형과, 적어도 부분적으로 응고된 주조품을, 점진적인 응고의 공정 동안에, 잉곳 금형의 출구와 압연 라인을 이루는 제1 요소, 예컨대 전단기, 가열로, 제1 러핑 케이지, 또는 압연 트레인 등의 사이에서 전송(傳送)하는 일련의 수용 및 안내 요소, 예컨대 롤 또는 그 밖의 유사한 수단 등이 마련되어 있다.
일반적으로, 잉곳 금형의 출구측의 세그먼트는, 주조가 행해지는 방향인 수직 또는 서브 수직 방향과 압연이 행해지는 수평 방향을 연결하도록 만곡되어 있다.
명세서의 전반에서, 주조품은 다양한 크기 및 단면의 슬랩, 블룸, 빌렛을 의미한다.
이러한 수용 및 안내 요소의 예는, 예를 들어 US-A-5,630,467에서 찾아볼 수 있는데, 이 예에서는 잉곳 금형의 출구로부터 멀어질수록 점점 증대되는 점증부를 갖고, 주조품을 향하여 그리고 주조품으로부터 멀어지게 이동 가능한 롤의 세그먼트와, 완전히 응고된 주조품을 전송하여 이를 압연 공형으로 보내도록 수평면 상에 배치하는 곡선형 연속 세그먼트가 있다.
경압하 절차, 또는 액상 코어의 두께 축소를 행하기 위해서는, 결정화기의 출구에 이동 가능한 롤 요소가 존재하여야 하는데, 이러한 롤 요소에서는 주조품의 내측 코어가 아직 완전히 응고되어 있지 않은 점을 활용하여 주조품의 두께를 축소시킨다.
특허문헌 US 6,892,794 B2호에는, 점진적인 응고의 공정에서 주조품을 전송하는 롤의 연속 세그먼트가 잉곳 금형의 출구에 마련되어 있고, 주조품의 응고된 부분의 두께가 점증함에 따라 주조품을 지지하는 요소의 형태가 달라지는 주조 장치가 개시되어 있다.
일반적으로, 이러한 수용 및 안내 요소는, 잉곳 금형의 내부에서 일어나는 1차 냉각과는 구별되는 소위 2차 냉각 시스템과 함께 작동된다. 이러한 2차 냉각 시스템은, 주조품의 응고된 두 세미-스킨이 만나는 점인 소위 "키싱 포인트" 위치를, 예를 들어 재료 및 얻어지는 최종 결과물의 함수로서 조절할 수 있게 하는, 주조품의 응고 프로파일을 정하는 데 기여한다.
그러나, 연속 주조의 분야에서는, 제조되는 강의 종류가 달라짐에 따라, 주조 파라미터, 특히 주조품의 적출 속도를 조정해야 한다는 것도 또한 공지되어 있다.
예를 들어, 특정 강, 예를 들어 소위 보통강은 6 m/min~7 m/min에 이르는 상대적으로 빠른 속도로 주조되는 반면에, 다른 강, 예를 들어 고탄소강, 중간 합금강 등의 경우에는, 주조 속도를 3 m/min~4 m/min의 범위 내의 값으로 낮추어야 한다는 것이 공지되어 있다.
주조 속도가 높은 값에서 낮은 값으로 넘어가는 경우, 응고완료 길이가 6~10 미터까지도 비례적으로 축소되므로, 응고완료 콘이 폐쇄되는 곳인 소위 키싱 포인트 이후에는, 주조품은 긴 세그먼트를 보다 속도로 이동하여야 하여, 주조 속도가 빠른 경우에 비해 온도 손실이 상대적으로 크다.
이러한 온도 손실은 많은 에너지의 낭비를 수반하고, 또한 압축률의 면에서의 압연 적응도를 연속 주조의 하류측에서 제한한다.
DE 102 36 368에는, 주조품의 통과 경로 주위에 예를 들어 수직하게 배치되는 열 절연 패널이 구비될 수 있는 롤을 갖는 수용 세그먼트가 개시되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 전술한 단점을 해결하기 위해, 예를 들어 주조되는 강의 종류의 변경(이에 국한되는 것은 아님)에 기인한 주조 속도의 변화에 맞춰, 잉곳 금형의 출구에서의 주조품의 열 조건을 조정할 수 있게 하는 해결책을 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 주조 라인의 확장을 전혀 수반하지 않고, 주조기의 경로 및/또는 규모를 변경하는 추가적인 요소의 사용을 필요로 하지 않는 비교적 간단하고 효율적인 해결책으로 전술한 조정을 달성하는 것이다.
본 발명의 출원인은, 종래 기술의 단점을 극복하고 전술한 목적 및 이점과 그 밖의 목적 및 이점을 달성하기 위해 본 발명을 창안하고, 시험하며, 구현하였다.
본 발명은 독립 청구항에 기재되어 있고 특징지어져 있으며, 종속 청구항에는 본 발명의 그 밖의 특징 또는 주된 창의적인 아이디어에 대한 변형예가 기재되어 있다.
전술한 목적에 따라, 본 발명은, 잉곳 금형/결정화기를 구비하는 실질적으로 종래 타입의 것인 주조 유닛과, 이 주조 유닛의 출구에 위치하는 수용, 안내 및 냉각 가능 유닛을 포함하는 연속 주조기로서, 상기 수용, 안내 및 냉각 가능 요소의 적어도 일부분이, 예를 들어 주조되는 강의 종류(이에 국한되는 것은 아님)에 따라 정해질 수 있는 주조 속도에 관하여 교체될 수 있는 것인 연속 주조기를 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명은, 주조 유닛의 출구를 이후에 압연으로 이어지는 수평 세그먼트로 연결하는 적어도 부분적으로 만곡된 경로의 상당 부분과 연관된 주조품의 수용 및 안내 롤을 포함하는 제1 타입의 수용, 안내 및 냉각 가능 유닛과, 상기 롤 부분 대신에 예를 들어 단열되거나 및/또는 반사면을 구비한(이에 국한되는 것은 아님) 하나 이상의 열 절연 패널 및/또는 예를 들어 전기 저항에 의해 가열되는(이에 국한되는 것은 아님) 하나 이상의 열 가열 패널을 포함하는 적어도 제2 타입의 수용, 안내 및 냉각 가능 유닛을 제공한다.
본 발명에 따르면, 완전히 고화된 주조품이 연속 주조기의 출구로 안내되는 데 오랜 시간이 걸리는 것에 기인한 온도 손실을 최대한 줄이기 위하여, 열 절연 및/또는 열 가열 패널은, 주조 속도가 비교적 낮은, 예컨대 주조 속도가 4 m/min~5 m/min의 범위인 경우에, 빠른 주조 속도에서 사용되는 통상의 수용 및 안내 롤의 일부분을 대체하도록 사용된다.
본 발명에 따르면, 상기한 열 절연 및/또는 반사 패널을 사용함으로써, 상기 패널이, 예를 들어 전기적으로 가열되면, 전체 온도 손실을 50%, 심지어 90% 이상 줄일 수 있으며, 이러한 식으로 주조 강의 종류의 차이에 기인한 속도의 감소가 보상된다.
또한, 주조품과 접촉하는 수용 및 안내 롤의 수를 줄인다면, 상기 접촉에 기인하는 전도 손실도 줄어든다.
또한, 본 발명에 따르면, 라인 상의 기존의 요소에 추가하여 삽입되는 보조 요소가 없고, 단지 롤의 세그먼트의 종류만이 부분적으로 패널로 구성된 세그먼트에 의해 교체(반대의 경우도 성립)되므로, 제1 또는 제2 타입의 수용, 안내 및 냉각 가능 유닛을 이용하여, 주조기의 길이는 변동 없이 유지된다.
세그먼트의 교체는, 주조되는 제품의 종류를 변경하거나 및/또는 라인을 구성하는 데 필요한 라인의 정지 시간 동안에, 수동으로, 또는 적절한 로봇 또는 유사하거나 필적하는 시스템에 의해 자동적으로 행해질 수 있다.
전술한 본 발명의 특징 및 그 밖의 특징은, 첨부 도면을 참조한 비제한적인 예로서 주어진 이하의 실시예의 바람직한 형태의 설명으로 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되어 있는 주조 라인의 세그먼트의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 사용된 안내 및 수용 세그먼트의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 안내 및 수용 세그먼트의 측단면도이다.
이해를 쉽게 하기 위해, 도면에서 실질적으로 동일한 공통의 요소를 나타내는데에는 가능하면 동일한 도면부호를 사용하였다. 실시예의 한 형태의 구성요소 및 특징은 추가적인 설명이 없어도 실시예의 다른 형태에 알맞게 포함될 수 있는 것으로 이해된다.
도 1을 참조해 보면, 곡선형 연속 주조 라인(10)은, 주조품을 나타내는 도면부호 12로 포괄적으로 식별되어 있는 슬랩, 블룸 또는 빌렛을 주조하기에 적합한 결정화기(11)를 포함하는 것으로 개략적으로 도시되어 있다.
곡선형 연속 주조 라인은, 수직하게 배치된 결정화기(11)와 수평하게 배치된 압연 라인을 연결하고, 압연 라인에 있어서 제1 조압연기(13)가 비제한적인 예로서 도시되어 있다.
주조품(12)을 반송하는 시스템은, 도면부호 14로 포괄적으로 표시된 복수의 롤-타입 안내 및 수용 세그먼트를 포함하고, 이 세그먼트의 기능은, 강의 종류와 그에 따른 주조 속도에 기초하여 응고완료 콘의 폐쇄를 결정하도록, 실질적으로 공지된 방식으로 주조품의 점진적인 냉각 및 응고를 결정하는 곡선을 따라 주조품(12)을 전송하는 것이다.
주조 속도가 달라짐에 따라, 예를 들어 약 7 m/분의 속도에서 약 4 m/분의 속도로 넘어감에 따라, 주조품(12)은 응고완료 콘의 폐쇄 지점 이후에 긴 세그먼트를 낮은 속도로 이동하여야 하여, 상대적으로 온도 손실을 갖게 된다.
이러한 경우에, 본 발명은, 하나 이상의 안내 및 수용 세그먼트(14)가 패널 및 롤을 구비한 혼합형의 안내 및 수용 세그먼트(15)(그 예가 도 2 및 도 3에 도시)로 교체될 수 있는 구성을 제공한다.
안내 및 수용 세그먼트(15)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 주조품(12)의 전진 시에 주조품(12)을 안내 및 전송하도록 적어도 일측(외측 둘레측)에 배치된 안내 롤(16)을 포함하고, 그 반대측, 즉, 주조품(12)을 기준으로 하여 안내 롤(16)의 반대측에는 저속 통과 시에 주조품(12)의 온도 손실을 줄이는 역할을 하는 단열 또는 반사 또는 가열 패널(17)이 주조품(12)에 인접하도록 설치되어 있다.
보다 구체적으로, 도시된 해결안에서는, 안내 및 수용 세그먼트(15)의 상측(또는 내측 둘레측)에, 입구측의 제1 단열 또는 반사 또는 가열 패널(117a)과, 중간 롤(116a), 그리고 세그먼트의 출구측의 제2 단열 또는 반사 또는 가열 패널(117b)이 마련되어 있다.
주조품이 안내 및 수용 세그먼트(15)를 지나가는 동안에 이송 중인 주조품(12)의 표면 중의 가능한 한 작은 공간만이 덮여있지 않은 채로 남아있게 하기 위하여, 두 패널(117a, 117b)에 있어서 중간 롤(116a)을 향해 있는 측이 경사져 있다.
안내 및 수용 세그먼트(15)의 전체 상측(내측 둘레측)에, 주조품(12)의 정확한 안내도 보장하는 이점을 가진 단 하나의 중간 롤(116a)을 마련함으로써, 주조품(12)의 표면과 중간 롤(116a)의 표면의 접촉으로 인한 열 손실을 최소화한다.
이송 중인 주조품(12)의 무게가 받쳐지는 안내 및 수용 세그먼트(15)의 하측(또는 외측 둘레측)에는, 전진 중인 주조품(12)을 안내하고 수용하는 복수의, 본 실시예의 경우에는 4개의 롤(116b)이 마련되어 있다.
롤(116b)은 종래의 롤보다 직경이 작고, 이들 롤 사이의 중간 위치에는, 주조품이 안내 및 수용 세그먼트(15)를 저속으로 통과하는 동안에 주조품(12)의 온도 손실을 최소화하는 기능도 갖는 단열 또는 반사 판(18)이 마련되어 있다.
단열 또는 반사 판(18)은 그 장변이 이송 중인 주조품(12)의 하면을 향하고 있는 삼각형 형상을 갖는다.
이와 같이 하방으로 경사진 삼각형 형상은 주조품으로부터 분리되는 스케일의 배출을 용이하게 하며; 이렇게 단열 또는 반사 판(18)에 스케일이 축적되지 않음으로써, 시간이 경과하여도 단열 또는 반사 판의 절연 기능은 거의 변하지 않고 유지될 수 있게 된다.
도시된 해결안은 열 유지의 관점에서 매우 유효한 롤/패널의 혼합 구성을 나타내고 있지만, 다른 롤/패널 혼합 구성안도 동일하게 채택될 수 있고, 상기 도시된 해결안에 필적하는 효과를 가질 수 있어, 상기 도시된 해결안은 비제한적인 예로서의 역할만을 한다는 점은 명백하다.
롤로만 구성된 공지된 타입의 세그먼트(14)와, 패널 및 롤을 구비하는 혼합형의 세그먼트(15)는, 보조 요소 또는 추가 요소를 필요로 하지 않으므로, 주조 라인의 확장 또는 축소를 결정하는 일 없이 서로 완전히 교체 가능하도록, 실질적으로 서로 동일한 해당 지지 프레임(19)에 의해 정해지는 외부 규모를 갖는다.
예를 들어 6 m/min~7 m/min 이상의 속도로 주조될 수 있는 타입의 강으로부터 예를 들어 4 m/min~5 m/min 이하의 낮은 주조 속도를 필요로 하는 타입의 강으로 넘어가기 위하여, 연속 주조기의 구성을 변경하는 경우, 수동 또는 자동 시스템을 이용하여, 하나 이상의 수용 세그먼트(14)를 하나 이상의 패널/롤 혼합 타입의 세그먼트로 교체하여, 곡선형 주조 라인을 다양한 열 보호의 요건에 맞출 수 있다.
이러한 교체는 매니퓰레이터 로봇에 의해, 또는 로봇을 사용할 수 없다면 브리지 크레인에 의해 행해질 수 있으며, 이러한 교체는 생산의 속도 둔화를 초래하는 일 없이 실시될 수 있도록, 상기 구성의 변경에 걸리는 시간 동안 지속될 수 있다.
패널(117a, 117b)은 반사 페인트로 피복된 금속, 또는 그 밖의 공지된 타입의 적절한 재료로 이루어질 수 있다.
변형예에 따르면, 패널(117a, 117b)은 반사 효과를 증대시키기 위해 강판 등의 미러 요소를 포함하거나, 또는 미러 요소로 덮여 있다.

Claims (13)

  1. 금속 주조품(12)을 주조하기 위한 결정화기(11)와, 결정화기(11)에서 나오는 주조품(12)을 전송하는 기능을 갖는 롤을 구비한 복수의 안내 및 수용 세그먼트(14)를 포함하는 연속 주조 장치로서,
    이송 중인 금속 주조품(12)의 온도 손실을 줄이기 위해 하나 이상의 상기 롤을 구비한 안내 및 수용 세그먼트(14)의 연장선 또는 그 중간 위치에, 금속 주조품(12)의 적어도 일측에 배치된 하나 이상의 안내 롤(16)과, 안내 롤(16)의 반대측에 배치되되 금속 주조품(12)에 인접하게 설치되는 단열 또는 반사 또는 가열 패널(17)을 각각 포함하는 패널 및 롤을 구비한 혼합형의 안내 및 수용 세그먼트(15)를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단열 또는 반사 또는 가열 패널(17)은 롤 및 패널을 구비한 혼합형의 안내 및 수용 세그먼트(15)의 입구측과 출구측에 각각 설치되는 제1 및 제2 단열 또는 반사 또는 가열 패널(117a,117b)을 포함하여 구성되고, 상기 제1 및 제2 단열 또는 반사 또는 가열 패널(117a, 117b)의 사이에는 중간 롤(116a)이 설치된 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    금속 주조품(12)이 안내 및 수용 세그먼트(15)를 지나가는 동안에 이송 중인 주조품(12)의 표면 중 덮여있지 않은 공간을 최소화하도록, 제1 및 제2 단열 또는 반사 또는 가열 패널(117a, 117b)에 있어서 중간 롤(116a)을 향해 있는 측이 경사져 있는 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단열 또는 반사 또는 가열 패널(17)이 위치해 있는 곳의 반대측에 있어서, 단열 또는 반사 판(18)이 마련되어 있는 곳의 중간 위치에, 작은 크기의 복수의 롤(116b)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    단열 또는 반사 판(18)은 그 장변이 이송 중인 금속 주조품(12)의 하면을 향하고 있는 삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    롤을 구비한 수용 및 안내 세그먼트(14)는, 연속 주조기의 확장 또는 축소를 결정하는 일 없이 상호 교체 및 교환될 수 있도록, 패널 및 롤을 구비하는 혼합형의 안내 및 수용 세그먼트(15)와 실질적으로 동일한 외부 규모를 갖는 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치.
  7. 연속 주조 라인에서 금속 주조품(12)을 전송하기 위해 사용 가능한 안내 및 수용 세그먼트(15)로서,
    이송 중인 금속 주조품(12)의 온도 손실을 줄이기 위해 사용 중에 금속 주조품(12)의 적어도 일측에 배치되는 하나 이상의 안내 롤(16)과, 안내 롤(16)의 반대측에 배치되되 금속 주조품(12)에 인접하게 설치되는 단열 또는 반사 또는 가열 패널(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 안내 및 수용 세그먼트.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 단열 또는 반사 또는 가열 패널(17)은 안내 및 수용 세그먼트(15)의 입구측과 출구측에 각각 설치되는 제1 및 제2 단열 또는 반사 또는 가열 패널(117a,117b)을 포함하여 구성되고, 상기 제1 및 제2 단열 또는 반사 또는 가열 패널(117a, 117b)의 사이에는 중간 롤(116a)이 설치된 것을 특징으로 하는 안내 및 수용 세그먼트.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 단열 또는 반사 또는 가열 패널(17)이 위치해 있는 곳의 반대측에 있어서, 단열 또는 반사 판(18)이 마련되어 있는 곳의 중간 위치에, 작은 크기의 복수의 롤(116b)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 안내 및 수용 세그먼트.
  10. 결정화기(11)와, 결정화기(11)에서 나오는 주조품(12)을 전송하는 기능을 갖는 롤을 구비한 복수의 안내 및 수용 세그먼트(14)를 적어도 포함하는 주조 라인에서 금속 주조품(12)을 연속적으로 주조하는 방법으로서,
    6 m/min~7 m/min 이상의 범위의 주조 속도의 경우에는, 상기 롤을 구비한 안내 및 수용 세그먼트(14)를 이용하는 제1 구성의 주조 라인의 사용을 제공하고, 4 m/min~5 m/min 이하의 범위의 주조 속도의 경우에는, 적어도 하나의 상기 롤을 구비한 안내 및 수용 세그먼트(14)가, 상기 주조품(12)의 적어도 일측에 배치된 안내 롤(16) 및 상기 안내 롤(16)의 반대측에 배치되되, 금속 주조품(12)에 인접하게 설치되는 단열 또는 반사 또는 가열 패널(17)을 구비한 혼합형의 안내 및 수용 세그먼트(15)로 교체되는 제2 구성의 주조 라인의 사용을 제공하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    6 m/min~7 m/min 이상의 범위의 주조 속도에서 4 m/min~5 m/min 이하의 범위의 주조 속도로 넘어가도록 주조 라인의 구성을 변경하는 데 걸리는 시간 동안에, 적어도 하나의 상기 롤을 구비한 안내 및 수용 세그먼트를 패널 및 롤을 구비한 혼합형 안내 및 수용 세그먼트로(15)로 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 교체는 매니퓰레이터 로봇에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 교체는 브리지 크레인에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.
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