KR101609434B1 - 액체 상태 용융 강철을 위한 주입 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 주괴 주형(2)을 포함하는 액체 상태 용융 강철을 위한 주입 장치로서, 이 때에 압탕부(6)가 주괴 주형의 상부 부분에 배열되고, 주괴 주형은 주괴 주형 저부 판(3) 상에 배열되고, 강철 유동 채널(5)이 주괴 주형 저부 판 내에 배열되고, 강철 유동 채널은 주괴 주형의 본체의 측면에 배열되는 중심 주입 튜브(1)와 연통되고, 강철 유동 채널은 주괴 주형의 저부에서 주입 포트(4)와 연통되고; 적어도 1개의 주입 포트가 주괴 주형의 저부의 중심 위치로부터 멀어지게 편향되도록 배열되고; 액체 상태 용융 강철을 위한 주입 장치는 주괴 주형의 주입 포트의 위치 및 개수를 변경함으로써, 주괴 주형의 저부의 중심부로부터 멀어지게 주입 포트를 편향시킴으로써 또는 더 많은 주입 포트를 추가함으로써 용융 강철의 주입 중에 슬래그 포획을 개선할 수 있고; 주입 절차 중에 또는 그 후에, 이러한 장치는 강괴의 중심 편석 및 수축의 결함을 감소시키도록 주괴 주형 내부측에서의 액체 강철의 유동장 분포 및 온도 분포를 변경할 수 있고; 동시에, 이러한 장치는 강괴 상에서의 편석의 위치를 변경할 수 있고, 그에 의해 중심부로부터 멀어지게 그리고 강괴의 압연 표면에 근접하게 편석을 편향시키는, 액체 상태 용융 강철을 위한 주입 장치가 제공된다.

Description

액체 상태 용융 강철을 위한 주입 장치{POURING DEVICE FOR LIQUID STATE MOLTEN STEEL}
본 발명은 금속 제조 장비의 기술 분야에 속하고, 특히 액체 강철 주조 장비에 관한 것이다.
국가 경제의 발전에 따라, 원자력 발전에 사용되는 강철, 보일러 및 압력 용기에 사용되는 강철, 풍력 발전의 플랜지(flange)에 사용되는 강철, 교량에 사용되는 강철, 그리고 고층 빌딩 그리고 다른 구조물에 사용되는 강철에는 강철 판 내부측에서의 점점 더 엄격한 품질 요건이 부과된다. 강철 판의 내부 품질을 보증하기 위해, 강철 판은 대개 단조(forging), 일렉트로슬래그 재용융(electroslag remelting) 및 방향성 응고(directional solidification) 등의 기술에 의해 제조된다. 그러나, 그 긴 제조 사이클 그리고 높은 제조 비용 때문에, 제조업자들이 이들의 제조 비용을 더욱 감소시키는 것이 제한된다. 그러나, 종래의 주괴를 사용한 주조 주괴 주형 제조(casting mold production)에서, 주조 게이트(casting gate)는 주괴 주형의 중심부에 위치된다. 금속 전달 원리에 대한 지식에 따르면, 주조 게이트에 수직한 방향으로의 강철 유동은 비교적 더 높은 온도를 갖고, 이것은 심각한 내부 주괴 편석 및 중심 공극(internal ingot segregation and center porosity)을 유발하기 쉽다. 주괴의 중심 부분에서의 심각한 편석 및 공극은 후속의 단계에서 제거 또는 감소되기 어렵다. 그러므로, 압연된 강철 판 특히 ≥ 200 ㎜의 두께를 갖는 강철 판이 종종 내부 미세-결함(internal micro-defect)을 갖고, 이것은 원하지 않는 검사를 요구한다.
본 발명의 목적은 강괴의 중심 편석 및 공극을 개선할 수 있는 액체 강철 주조 장비를 제공하는 것이다. 본 발명의 신규 장비 및 주조 방법의 사용에 의해, 200 ㎜ 위의 두께를 갖고 JB/T5000.15-2007 Φ2 등급의 단조 검사 기준을 충족시키는 강철 판이 산업적인 규모로 제조될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 주괴 주형을 포함하는 액체 강철 주조 장비로서, 주괴 주형의 상부 부분에는 압탕부(hot top)가 제공되고; 주괴 주형은 주괴 주형 저부 판(base plate) 상에 배열되고; 강철 유동 채널(steel flow channel)이 주괴 주형 저부 판 내에 형성되고, 주괴 주형의 일측 상에 배열되는 중심 주조 파이프(central casting pipe)와 연통되고, 주괴 주형의 저부에서 주조 게이트와 연통되고; 적어도 1개의 주조 게이트가 주괴 주형의 저부 중심부로부터 이탈되는 위치에 형성되는, 액체 강철 주조 장비가 제공된다.
주조 게이트는 주괴 주형의 코너에 있는 위치에 형성될 수 있다.
주조 게이트는 주괴 주형의 모서리에 있는 위치에 형성될 수 있다.
주괴 주형의 저부는 주괴 주형의 저부 중심부로부터 이탈될 수 있고, 1개 이상의 주조 게이트가 주괴 주형의 2개의 인접한 측면에 근접한 위치에 형성될 수 있다.
주괴 주형의 저부는 주괴 주형의 저부 중심부로부터 이탈될 수 있고, 1개 이상의 주조 게이트가 주괴 주형의 2개의 대향 측면에 근접한 위치에 형성될 수 있다.
본 발명에서, 주괴 주형 내부측에서의 용융 강철 유동장(molten steel flow field)이 주괴 주형의 저부에서의 주조 게이트의 위치 또는 개수를 변경함으로써, 주조 게이트가 주괴 주형의 저부 중심부로부터 이탈되게 함으로써 또는 주조 게이트의 개수를 증가시킴으로써 용융 강철의 주조 중에 또는 그 후에 개선될 수 있다. 이와 같이, 용융 강철에 의한 슬래그 포획(slag entrapment)이 액체 강철 주조 중에 감소될 수 있다. 더욱이, 고온에서의 액체 강철이 저부 게이트로부터 연속적으로 주괴 주형 게이트 내로 진입된 후에, 미가공 강철 유로의 충격으로 인해, 주괴 내부측에서의 온도 분포가 개선될 수 있고, 그 결과 액체 강철 주조 그리고 주조의 완료 후의 어떤 기간 중에, 주형의 단면으로부터 관찰될 때에, 게이트의 상부 부분 근처에서의 용융 강철의 온도는 용융 강철의 다른 부분에서의 온도보다 높다. 코너 또는 모서리 부분에서의 게이트는 주괴 주형 벽으로부터의 더 짧은 거리로 인해 용이하게 그리고 빠르게 냉각될 수 있고, 그에 의해 게이트의 상부 부분 위의 용융 강철의 온도를 감소시키고, 이것은 결국 주괴의 응고에 영향을 미칠 수 있다. 게이트의 위치의 이동은 어떤 정도까지 편석의 위치를 변경할 수 있고, 그 결과 편석은 주괴 표면으로 접근되어 중심부로부터 이탈되고, 이것은 고압 하의 압연 중에 또는 후속의 열 처리 중에 편석의 개선 및 분리에 기여한다. 본 발명의 장비는 안전성 시험 및 성능의 요건을 충족시키는 매우-무거운 판의 제조를 보증한다. 더욱이, 이러한 장비는 간단한 방식으로 제조될 수 있고 산업적인 대량 생산의 필요성을 충족시키도록 용이하게 조작될 수 있다.
다음에, 본 발명이 첨부 도면과 연계하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 액체 강철 주조 장비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주괴 주형의 저부에서의 주조 게이트의 위치 분포를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주괴 주형의 저부에서의 주조 게이트의 위치 분포를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 주괴 주형의 저부에서의 주조 게이트의 위치 분포를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 주괴 주형의 저부에서의 주조 게이트의 위치 분포를 도시하는 도면이다.
실시예 1
도 1 및 2에 도시된 것과 같이, 액체 강철 주조 장비는 주괴 주형(2)을 포함하고, 주괴 주형(2)의 상부 부분에는 압탕부(6)가 제공되고; 주괴 주형(2)은 주괴 주형 저부 판(3) 상에 배열되고; 강철 유동 채널(5)이 주괴 주형 저부 판(3) 내에 형성되고, 주괴 주형(2)의 일측 상에 배열되는 중심 주조 파이프(1)와 연통되고, 주괴 주형(2)의 저부에서 주조 게이트(4)와 연통되고; 1개의 주조 게이트(4)가 주괴 주형(2)의 저부 중심부로부터 이탈되는 주괴 주형(2)의 저부 상의 위치에 그리고 주괴 주형(2)의 코너 근처에 형성된다. 3개의 주괴 주형이 있고, 각각의 주괴 주형은 33 톤의 용융 강철의 주조를 수행할 수 있다. 단조 시험 기준 Φ2를 충족시키는 280 ㎜의 두께를 갖는 저합금강 후판 Q345B가 이러한 장비 그리고 그 적절한 조작의 사용에 의해 제조될 수 있다. 여기에서, 18개의 주괴가 제조되고, 판 두께는 200-300 ㎜이고, 검사 Φ2의 통과율은 95%이고, 검사 Φ5의 통과율은 100%이다.
실시예 2
도 1 및 3에 도시된 것과 같이, 액체 강철 주조 장비는 주괴 주형(2)을 포함하고, 주괴 주형(2)의 상부 부분에는 압탕부(6)가 제공되고; 주괴 주형(2)은 주괴 주형 저부 판(3) 상에 배열되고; 강철 유동 채널(5)이 주괴 주형 저부 판(3) 내에 형성되고, 주괴 주형(2)의 일측 상에 배열되는 중심 주조 파이프(1)와 연통되고, 주괴 주형(2)의 저부에서 3개의 주조 게이트(4)와 연통되고; 주조 게이트(4)는 주괴 주형(2)의 저부 중심부로부터 이탈된다. 중심 주조 파이프의 직경은 80 ㎜이고, 주조 게이트의 직경은 60 ㎜이다. 2개의 주괴 주형이 있고, 각각의 주괴 주형은 43 톤의 용융 강철의 주조를 수행할 수 있다. 단조 시험 기준 Φ2를 충족시키는 250 ㎜의 두께를 갖는 저합금강 후판 Q345D가 이러한 장비 그리고 그 적절한 조작의 사용에 의해 제조될 수 있다. 여기에서, 12개의 주괴가 제조되고, 판 두께는 200-290 ㎜이고, 검사 Φ2의 통과율은 92%이고, 검사 Φ5의 통과율은 100%이다.
실시예 3
도 1 및 4에 도시된 것과 같이, 액체 강철 주조 장비는 주괴 주형(2)을 포함하고, 주괴 주형(2)의 상부 부분에는 압탕부(6)가 제공되고; 주괴 주형(2)은 주괴 주형 저부 판(3) 상에 배열되고; 강철 유동 채널(5)이 주괴 주형 저부 판(3) 내에 형성되고, 주괴 주형(2)의 일측 상에 배열되는 중심 주조 파이프(1)와 연통되고, 주괴 주형(2)의 저부에서 주조 게이트(4)와 연통되고; 1개의 주조 게이트(4)가 주괴 주형(2)의 저부 중심부로부터 이탈되고 폭 방향으로 저부 주괴 주형의 중심선의 1/4 길이만큼의 중심부로부터의 거리를 갖는 주괴 주형(2)의 저부 상의 위치에 형성된다. 중심 주조 파이프의 직경은 80 ㎜이고, 주조 게이트의 직경은 60 ㎜이다. 2개의 주괴 주형이 있고, 각각의 주괴 주형은 48 톤의 용융 강철의 주조를 수행할 수 있다.
단조 시험 기준 Φ2를 충족시키는 240 ㎜의 두께를 갖는 저합금강 후판 Q345B가 이러한 장비 그리고 그 적절한 조작의 사용에 의해 제조될 수 있다. 여기에서, 10개의 주괴가 제조되고, 판 두께는 200-270 ㎜이고, 검사 Φ2의 통과율은 90%이고, 검사 Φ5의 통과율은 100%이다.
실시예 4
도 1 및 5에 도시된 것과 같이, 액체 강철 주조 장비는 주괴 주형(2)을 포함하고, 주괴 주형(2)의 상부 부분에는 압탕부(6)가 제공되고; 주괴 주형(2)은 주괴 주형 저부 판(3) 상에 배열되고; 강철 유동 채널(5)이 주괴 주형 저부 판(3) 내에 형성되고, 주괴 주형(2)의 일측 상에 배열되는 중심 주조 파이프(1)와 연통되고, 주괴 주형(2)의 저부에서 주조 게이트(4)와 연통되고; 1개 이상의 주조 게이트(4)가 주괴 주형(2)의 저부 중심부로부터 이탈되는 주괴 주형(2)의 저부 상의 임의의 위치에 형성된다.
단조 시험 기준 Φ2를 충족시키는 230 ㎜의 두께를 갖는 저합금강 후판 Q345D가 이러한 장비 그리고 그 적절한 조작의 사용에 의해 제조될 수 있다. 여기에서, 13개의 주괴가 제조되고, 판 두께는 200-270 ㎜이고, 검사 Φ2의 통과율은 85%이고, 검사 Φ5의 통과율은 100%이다.
이러한 장비를 사용한 주괴 주형의 제조에서, 주괴 주형의 주입 온도는 1530 내지 1580℃이고, 중심 주조 파이프의 직경은 50-200 ㎜이고, 주괴당 주조 게이트의 개수는 1-6개이고, 주조 게이트의 직경은 30-200 ㎜이다. 복수개의 주조 게이트가 사용될 때에, 주조 게이트의 직경은 서로 동일 또는 상이할 수 있다. 주조 게이트의 위치는 도 5에 도시된 것과 같이 동시에 복수개의 위치 중 임의의 1개 이상의 위치에 적용 가능할 수 있다. 주조 게이트의 중심부로부터 주괴 주형의 모서리까지의 거리는 0-1000 ㎜이다.
주괴 주형은 종래의 주괴 주형 또는 수랭식 주괴 주형일 수 있다.
주조될 용융 강철은 임의의 용융 강철일 수 있다.
당업자라면 많은 변형 및 변화가 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 이들의 구성, 재료 및 방법의 개시된 실시예의 관점에서 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 이후에 첨부되는 특허청구범위 그리고 이들의 기능적 등가물의 범주는 이들이 성격 면에서 단지 예시이므로 여기에서 설명 및 예시된 특정한 실시예에 의해 제한되지 않아야 한다.

Claims (5)

  1. 주괴 주형을 포함하는 액체 강철 주조 장비로서, 주괴 주형의 상부 부분에는 압탕부가 제공되고; 주괴 주형은 주괴 주형 저부 판(base plate) 상에 배열되고; 강철 유동 채널이 주괴 주형 저부 판 내에 형성되고, 주괴 주형의 일측 상에 배열되는 중심 주조 파이프와 연통되고, 주괴 주형의 저부에서 주조 게이트와 연통되고; 적어도 1개의 주조 게이트가 주괴 주형의 저부 중심부로부터 이탈되는 위치에 형성되고, 상기 주조 게이트는 주괴 주형 저부 판 상에서 횡단면이 장방형이 되는 주괴 주형의 코너에 근접한 위치에 형성되는, 액체 강철 주조 장비.
  2. 제1항에 있어서, 주조 게이트는 주괴 주형 저부 판 상에서 횡단면이 장방형이 되는 주괴 주형의 주변부에 근접한 위치에 형성되는, 액체 강철 주조 장비.
  3. 제1항에 있어서, 주괴 주형의 저부에서, 주괴 주형의 저부 중심부로부터 이탈되고, 횡단면이 장방형이 되는 주괴 주형의 서로 인접한 두 측면에 근접한 위치에 1개 이상의 주조 게이트가 형성되는, 액체 강철 주조 장비.
  4. 제1항에 있어서, 주괴 주형의 저부에서, 주괴 주형의 저부 중심부로부터 이탈되고, 횡단면이 장방형이 되는 주괴 주형의 서로 대향하는 두 측면에 근접한 위치에 1개 이상의 주조 게이트가 형성되는, 액체 강철 주조 장비.
  5. 삭제
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