KR101934077B1

KR101934077B1 - 박슬래브용 연속 주조 설비

Info

Publication number: KR101934077B1
Application number: KR1020177016888A
Authority: KR
Inventors: 토마스 하이만; 마르쿠스 라이퍼샤이트; 우베 플로시엔니크
Original assignee: 에스엠에스 그룹 게엠베하
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2019-03-25
Also published as: US20170341135A1; KR20170088386A; EP3223979A1; WO2016083574A1; CN107107171B; CN107107171A; US10610927B2; EP3223979B1; DE102014224390A1

Abstract

본 발명은 박슬래브를 연속 주조하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 연속 주조 장치는, 주조 방향으로 영구 몰드(10)의 하류에 배치되어 제1 방향을 따라서 영구 몰드(10)에서 유출되는 스트랜드(1)를 안내하는 스트랜드 가이드(20)와; 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 스트랜드(1)를 이동시키고 굽히기 위한 수단들을 구비하여 스트랜드 가이드에 이어지는 굽힘/교정 영역(40, 50)과; 스트랜드(1)를 박슬래브들로 절단하는 절단 장치(60)와; 스트랜드(1) 내에서의 온도 보상을 위해 제공되는 제1 노(80)를; 포함한다. 본 발명에 따른 연속 주조 장치는, 제1 노(80)가 아치형으로 적어도 부분적으로 굽힘/교정 영역(40, 50)에 걸쳐서, 그리고 부분적으로는 제2 방향을 따라서 연장되는 것을 특징으로 한다.

Description

박슬래브용 연속 주조 설비{CONTINUOUS CASTING INSTALLATION FOR THIN SLABS}

본 발명은 박슬래브를 연속 주조하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 연속 주조 장치는, 주조 방향으로 영구 몰드의 하류에 배치되는 스트랜드 가이드와, 이 스트랜드 가이드에 이어져 주조된 스트랜드를 편향시키기 위한 굽힘/교정 영역과, 스트랜드를 박슬래브들로 절단하기 위한 절단 장치와, 스트랜드 내의 온도 보상을 위해 제공되는 노를 포함한다.

80년대 말, 당업자들 사이에서 "콤팩트 스트립 제조(CSP, Compact Strip Production)"라는 명칭하에 공지된, 박슬래브를 연속 주조하기 위한 방법이 소개되었다. 당시 목적은, "최종 치수에 가깝게" 주조하기 위해 종래의 연속 주조를 개량하는 것에 있었으며, 다시 말해 결국에는, 압연기 내에 단지 소재 및 변형 기술 측면의 이유에서 필요한 최소 변형만이 제공되기만 하면 되고 그에 따라 압연단(rolling stage)의 크기는 감소될 수 있도록, 얇게 슬래브들을 주조하는 것에 있었다.

박슬래브를 주조하기 위한 설비는 예컨대 WO 2007/101685 A1로부터 개시되었다. 영구 몰드에 이어서, 주조된 스트랜드는 스트랜드 가이드에 의해 수직으로 하향 안내된다. 스트랜드가 스트랜드 가이드에서 유출될 때, 스트랜드는 완전하게 응고된다. 주조된 스트랜드는 완전 응고 후에 비로소, 원하지 않는 스트랜드 팽창 및 균열 형성을 방지하기 위해, 굽혀지고 교정된다. 스트랜드의 수직 하향식 안내 및 이에 이은 수평 방향으로의 편향을 기반으로, 상기 설비 유형은 수직 굽힘형 설비(vertical bending plant)로도 지칭된다. 스트랜드의 굽힘 및 교정 후에는, 상기 WO 공보에서는 별도로 상세하게 다루어져 있지 않은 온도 보상로(temperature compensation furnace)가 뒤따른다.

도 1a에는, 종래 기술의 수직 굽힘형 설비가 도시되어 있다. 도면부호 10으로는 깔때기형 몰드(funnel mold)가 표시되어 있으며, 이 깔때기형 몰드로부터는 주조된 강재가 스트랜드(1)로서 수직으로 하향 유출된다. 그 다음, 그렇게 형성된 스트랜드(1)는 스트랜드 가이드(20)를 따라서 (여전히 수직으로 하향) 안내되면서 냉각 세그먼트(30)들에 의해 냉각된다. 냉각 세그먼트(30)들은 이른바 이차 냉각부를 형성한다. 최종 냉각 세그먼트(30)의 단부에서, 또는 그 단부 직전에서 스트랜드(1)는 완전하게 응고된다. 이어서 스트랜드(1)는 스트랜드 가이드(20)의 하부에서 굽힘 영역(40)에 도달하며, 이 굽힘 영역에서 스트랜드는 한편으로 굽힘력에 노출되고 다른 한편으로는 능동적으로 이송 방향으로 이동된다. 이는, 도 1a에서 그 위치가 확인되는 롤러들 및 롤러 쌍(41)들에 의해 수행된다. 굽힘 영역(40)에 이어서는 교정 영역(50)이 후행하며, 이 교정 영역에서 스트랜드(1)는 수평 방향으로 정렬된다. 여기서도 롤러(51)들이 제공된다. 롤러(41, 51)들 중 하나 또는 복수의 롤러는 구동 롤러들이면서 스트랜드를 이송 방향으로 이동시키며, 또 다른 롤러(41, 51)들은 스트랜드(1)의 안내 및 정렬을 위해 이용된다. 이런 점에서, 롤러(41 및 51)들은 스트랜드를 이동시키고 굽히기 위한 수단들을 형성한다. 이에 이어서 스트랜드(1)는 (도면들에서 부분적으로 간단하게 전단기로도 지칭되는) 절단 장치(60)에 의해 박슬래브들로 절단된다. 분리된 슬래브들은 도 1a에 별도로 도시되어 있지 않다. 그 다음, 슬래브들은, 자신의 유입구가 도면부호 71로 표시되어 있는 노(70) 내로 유입된다. 노(70)는 터널로(tunnel furnace)로서 형성되어 미도시한 압연기와 주조기의 연결부로서, 그리고 (슬래브의 횡단면 방향으로 볼 때) 박슬래브 온도의 보상을 위해 이용된다. 스트랜드(1) 또는 슬래브들의 이송 방향은 화살표 선(T)으로 표시되어 있다.

이송 방향을 따르는 스트랜드(1)의 예시의 온도 프로파일은 도 1b에 도시되어 있다. 그래프에는, 5.2m/min의 주조 속도에서 1,600㎜ x 60㎜의 슬래브 치수를 갖는 저탄소 소재에 대해 영구 몰드 상의 메니스커스(meniscus)에서 출발하여 이격 간격에 따르는 스트랜드(1)의 표면에서의 온도 프로파일, 코어 내에서의 온도 프로파일, 및 평균 온도가 도시되어 있다. 완전 응고는 약 7.4m 위치에서, 즉, 냉각 세그먼트(30)들의 최종 롤러에서 상류로 약 0.5m 위치에서 이루어진다. 열 방출 및 롤러(41, 51)들과의 접촉을 통해, 스트랜드(1)의 평균 온도는 냉각 세그먼트(30)들의 단부에서부터 [굽힘 영역(40), 교정 영역(50) 및 절단 영역(60)을 경유하여] 노 유입구(71)에 이를 때까지 강하게 감소한다. 평균 온도는 냉각 세그먼트(30)들 이후 약 1,247℃에서 1,041℃로 약 200℃만큼 감소한다.

CSP 설비의 더 조밀한 대안의 구조 형상은 도 2a에 도시되어 있다. 이송 방향을 따르는 스트랜드(1)의 예시의 온도 프로파일은 도 2b에서 확인할 수 있다. 도 1b와 유사하게, 도 2b의 그래프에는, 4m/min의 주조 속도에서 1,350㎜ x 40㎜의 슬래브 치수를 갖는 저탄소 소재에 대해 영구 몰드 상의 메니스커스에서 출발하여 이격 간격에 따르는 스트랜드(1)의 표면에서의 온도 프로파일, 코어 내에서의 온도 프로파일, 및 평균 온도가 도시되어 있다. 도 1a의 구조 형상과 달리, 여기서는 단지 2개의 냉각 세그먼트(30)만이 제공되고, 스트랜드 가이드(20)는 전체적으로 더 짧게 형성되어 있다. 따라서 설비는 더 적은 수의 세그먼트로도 충분히 운영되며, 그리고 전체적으로 더 낮은 전체 높이를 보유한다. 응고점은 냉각 세그먼트(30)들의 최종 롤러 직전에 위치한다. 여기서도 평균 온도는 1,246℃에서 1,041℃로 약 200℃만큼 감소한다.

본 발명의 과제는, 향상된 에너지 효율 및/또는 감소된 구조 크기를 가지면서 박슬래브를 연속 주조하기 위한 장치를 명시하는 것에 있다.

상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 갖는 장치로 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들, 본 발명의 후행하는 도면, 그리고 바람직한 실시예들의 기재내용에서 제시된다.

본 발명에 따른 장치는 박슬래브들을 연속 주조하도록 구성된다. 박슬래브로서는 특히 35㎜와 90㎜ 사이, 바람직하게는 40㎜와 60㎜ 사이의 두께를 갖는 슬래브가 고려된다. 박슬래브들의 주조는 오래도록 기술적으로 해결되지 못했는데, 그 이유는 얇은 재료가 쉽게 팽창 및 균열을 나타낼 수 있기 때문이었다. 또 다른 관점들과 더불어, 얇은 스트랜드의 편향 및 교정 역시도 연구 및 개발의 대상이었다. 따라서 후슬래브(thick slab)를 주조하기 위한 설비들과의 비교는 쉽게 실행할 수는 없다.

본 발명에 따른 장치는, 주조 방향으로 깔때기형 주조 몰드에 후행하는 스트랜드 가이드를 포함한다. 영구 몰드로부터는 코어에서는 여전히 용융된 상태인 강재가 유출되며, 그리고 스트랜드 가이드에 의해 안내되는 동안 바깥쪽에서부터 안쪽으로 응고된다. 상대적으로 더 신속한 냉각을 위해, 바람직하게는 하나 또는 복수의 냉각 세그먼트가 제공된다. 스트랜드 가이드 및 냉각 세그먼트들은, 바람직하게는 중력 방향에 대해 실질적으로 평행하면서 수직으로 상부로부터 하향 연장되는 제1 방향을 따라서 정렬된다. 스트랜드 가이드 또는 냉각 세그먼트들의 단부에서, 또는 그 단부 직전에서 스트랜드는 완전하게 응고된다. 이에 이어서, 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 스트랜드를 이동시키고 굽히기 위한 수단들을 포함하는 굽힘/교정 영역이 위치된다. 이동시키고 굽히기 위한 청구되는 수단들은 바람직하게는 이송 방향을 따라서 스트랜드를 이송시키기 위해 적어도 부분적으로 능동적으로 구동될 수 있는 롤러들 및/또는 롤러 쌍들을 포함한다. 제2 방향은, 스트랜드가 본원에서 기재되는 장치의 부분이 아닌 압연기로 상기 방식으로 계속 이동될 수 있게 하기 위해, 바람직하게는 실질적으로 수평으로 제공된다. 상기 압연기로 이송되는 경로 상에서 스트랜드는 절단 장치에 의해 박슬래브들로 절단된다.

그 밖에, 본원의 장치는, 스트랜드 내에서, 더 정확하게 말하면 스트랜드의 종방향 연장부에 대해 수직인 횡단면을 따라서 온도 보상을 위해 제공되는 제1 노도 포함한다. 제1 노는 아치형으로 적어도 부분적으로 굽힘/교정 영역에 걸쳐서, 그리고 부분적으로는 제2 방향을 따라서 연장된다. 노는 바람직하게는 터널로로서 형성된다. 이 경우, 절단 장치는, 바람직하게는 가능한 한 영구 몰드의 방향으로 상류를 향해 노를 변위시킬 수 있도록 하기 위해, 제1 노의 하류에 위치된다.

본 발명의 기술적 효과는, 최종 냉각 세그먼트의 유출구에서부터 절단 장치에 이르기까지 스트랜드의 평균 온도가 더욱 약하게 강하된다는 점에 있는데, 그 이유는 스트랜드가 상류를 향해 연장되어 만곡된 제1 노를 기반으로 상대적으로 더 이른 시점에 온도 보상로 내로 유입되기 때문이다. 상류로 향하는 노의 연장부는, 굽힘 및/또는 교정 영역에서는 한편으로 이런 민감한 영역에 접근할 수 있도록 하기 위해, 그리고 다른 한편으로는 스트랜드의 굽힘 및 교정 동안 스트랜드 내에서 온도 보상을 실행하지 않도록 하기 위해 노가 제공되지 않아야 한다는 더 과거의 제안과는 거리가 먼 기술적 혁신이다. 본원에서 설명되는 혁신의 긍정적인 결과는 에너지 비용이 상대적으로 더 낮다는 점이다. 이런 점은, 노가 단지 주조 시작 전에만, 그리고 낮은 주조 속도에서만 가열되기만 하면 되고 그렇지 않으면 수동적인 열 보상(passive heat compensation)을 위해 이용될 수 있을 때 강화된다. 온도는 그렇게 강하게 강하되지 않기 때문에, 상대적으로 더 적은 석출물이 발생하며, 그럼으로써 균열 위험은 감소하고 슬래브들의 기계적 특성들은 향상된다. 산소가 적은 노 환경을 통해 스케일 증가도 감소되며, 이는 상대적으로 더 높은 생산량으로 이어진다. 전체적으로 노는 더 조밀하게 구성되고 그에 따라 생산 홀(production hall)은 더 짧게 구성될 수 있다.

스트랜드 가이드의 영역에는, 이미 언급한 것처럼, 바람직하게는 스트랜드를 냉각하기 위한 하나 또는 복수의 냉각 세그먼트가 제공된다. 상기 냉각 세그먼트들은 냉각을 촉진하고 더 나아가 냉각 공정의 더 나은 제어를 가능하게 한다. 최종 냉각 세그먼트의 단부에서, 또는 그 단부 직전에서 스트랜드는 완전 응고되며, 그리고 굽힘/교정 영역을 통해 편향될 수 있다.

제1 노는 바람직하게는 10°와 80° 사이의 범위에서 만곡된다. 이미 교정 영역 안쪽으로 상류로 향하는 10°의 작은 연장부는 스트랜드의 온도 강하를 줄여준다. 80°를 초과하는 연장부는 기술적으로 실현하기가 쉽지 않다. 스트랜드 가이드의 단부와 노 유입구 사이, 또는 최종 냉각 세그먼트의 단부와 노 유입구 사이의 이격 간격은 유지보수 기술 측면 및 기타 이유에서 바람직하다. 그러나 경향에 따라서 노는 가능한 한 스트랜드 가이드 또는 냉각부의 단부에 가깝게 구성되어야 하는데, 그 이유는 고온의 스트랜드가 바로 높은 온도에서 많을 열을 방출하기 때문이다.

기존 설비들에 본 발명을 간단하게 통합할 수 있도록 하기 위해[예컨대 절단 장치의 이전(relocation)을 방지하기 위해], 추가의 바람직한 실시예에 따라서, 제1 노의 하류에 제2 노가 제공되고 이 두 노 사이에 절단 장치가 제공된다. 제2 노는 바람직하게는 완전히 제2 방향을 따라서 연장되며, 그리고 만곡되어 있지는 않다. 제2 노는 대부분 제1 노보다 더 짧게 형성될 수 있는데, 그 이유는 제2 노가 경우에 따라 오직 절단 장치에서 짧은 개방 경로 길이에서 발생한 온도 강하를 보상하기만 하면 되기 때문이다.

바람직하게 굽힘/교정 영역은 벤딩 롤러들을 포함한 굽힘 영역과 교정 롤러들을 포함한 교정 영역에 의해 구성되며, 벤딩 롤러들 및/또는 교정 롤러들 중 하나 또는 복수의 롤러는 제1 노 내에 배치된다. 굽힘/교정 영역 내에서 개방형 안내는 박슬래브의 주조 공정에서 오래도록 필수적인 것으로서 간주되었다. 따라서 본 발명으로써 상기 기술적인 선입관은 극복된다. 요컨대 특히 스트랜드를 이동시키고 굽히기 위한 수단들은 부분적으로, 또는 완전하게 노 내에 제공될 수 있으면서도, 이때 상기 기술적 조치는 박슬래브들의 품질에 부정적으로 작용하지도 않는다. 이를 위해, 노 내에 위치되어 스트랜드를 이동시키고 굽히기 위한 수단들, 예컨대 롤러들은 내열성 재료로 제조되어야 한다. 그 대안으로, 또는 그에 추가로, 상응하는 수단들을 냉각하기 위한 냉각 장치 역시도 제공될 수 있다. 언급한 기술적 조치들(냉각부 및/또는 내열성 재료)은 교정 영역 내의 이른바 교정 롤러들에 특히 바람직하게 적용된다.

바람직하게는, 제1 노 내로의 유입구 상류에 분사수(spray water)의 제거를 위한 워터 블레이드(water blade)가 제공된다. 노가 상류로 연장되고 상향 만곡됨으로써, 물이 노 내로 침투하는 점은 방지될 수 있다. 워터 블레이드는 예컨대 하나 또는 복수의 스크레이퍼 플레이트(scraper plate) 및/또는 공기 압력 및/또는 워터 제트에 의해, 그리고/또는 흡입 메커니즘에 의해 실현될 수 있다.

편향 및 교정 영역이 스트랜드 내의 온도 보상을 위해 이용됨으로써, 굽힘/교정 영역은 외부에서부터의 접근 및 안쪽 관찰이 어려울 수 있다. 그 결과로 인해 발생하는 어려운 문제들을 극복하기 위해, 다양한 기술적 조치들이 제공될 수 있다. 예컨대 제1 노의 유입구 상의 영역은, 바람직하게는 스트랜드, 예컨대 더미 스트랜드(dummy strand) 및/또는 손상 시의 스트랜드가 노의 옆을 지나 안내되도록 형성된다. 이는 노 유입구의 챔퍼링(chamfering)을 통해 달성될 수 있다. 그 대안으로, 또는 그에 추가로, 노 유입구 또는 제1 노의 상류 영역은 적어도 하면에서 이동 가능하게 형성된다. 공정 과정을 편리하게 모니터링하고 굽힘/교정 영역 내로 스트랜드의 진입을 더 간단하게 형성할 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는 하나 또는 복수의 내열성 카메라가 제1 노 내에 제공된다. 동일한 이유에서, 바람직하게는 하나 또는 복수의 롤러가 굽힘/교정 영역 내에서 이동 가능하게 제공된다. 이는 노 유입구의 영역 내 롤러들에 특히 바람직하게 적용된다.

비록 본 발명은 박슬래브 연속 주조 설비들의 기술 환경에서 이용되기는 하지만, 본 발명은 필요한 경우 또 다른 분야들에서도 구현될 수 있다. 더 나아가 본 발명의 추가 장점들 및 특징들은 바람직한 실시예들의 하기 기재내용에서도 분명하게 확인할 수 있다. 하기에 기재되는 특징들은, 해당 특징들이 서로 모순되지 않는 점에 한해, 독립적으로, 또는 앞서 언급한 특징들 중 하나 또는 다수의 특징과 조합되어서도 구현될 수 있다. 그와 동시에, 하기에서 바람직한 실시예들의 기재는 첨부한 도면들을 참조하여 이루어진다.

도 1a는 수평 노를 포함하는 종래의 CSP 설비를 도시한 도면이고, 도 1b는 메니스커스로부터 이격 간격에 따라서 상기 종래의 CSP 설비로 주조된 스트랜드의 온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 2a는 수평 노를 포함하는 종래의 CSP 콤팩트 설비를 도시한 도면이고, 도 2b는 메니스커스로부터 이격 간격에 따라서 상기 종래의 CSP 콤팩트 설비로 주조된 스트랜드의 온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 3은 만곡형 노를 포함하는 일 실시예에 따르는 CSP 설비를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 실시예의 노 유입구에서의 절개 부분을 도시한 확대도이다.
도 5a는 2개의 노를 포함하는 일 추가 실시예에 따르는 CSP 설비를 도시한 도면이고, 도 5b는 메니스커스로부터 이격 간격에 따라서 상기 CSP 설비로 주조된 스트랜드의 온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 6a는 2개의 노를 포함하는 일 추가 실시예에 따르는 CSP 콤팩트 설비를 도시한 도면이고, 도 6b는 메니스커스로부터 이격 간격에 따라서 상기 CSP 콤팩트 설비로 주조된 스트랜드의 온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.

하기에서는 본 발명의 예시의 실시형태들이 도면들을 참조하여 상세하게 기재된다. 여기서 주지할 사항은, 본원에 기재된 실시예들이 본 발명을 제한하기 위한 의도로 제시된 것이 아니라, 본 발명을 설명하기 위해 이용되는 것이며, 실시예들의 명시된 특징들 또는 특징 조합들은 본 발명을 위해 항상 필수적일 필요는 없다는 점이다.

도 3에는, 제1 실시예에 따르는 수직 굽힘형 설비가 도시되어 있다. 도면부호 10으로는 깔때기형 몰드가 표시되어 있고, 이 깔때기형 몰드로부터는 주조된 강재가 스트랜드(1)로서 수직으로 하향 유출된다. 그 다음, 그렇게 형성된 스트랜드(1)는 스트랜드 가이드(20)를 따라서 (여전히 수직으로 하향) 안내되면서 냉각 세그먼트(30)들에 의해 냉각된다. 냉각 세그먼트(30)들은 이른바 이차 냉각부를 형성한다. 최종 냉각 세그먼트(30)의 단부에서, 또는 그 단부 직전에서 스트랜드(1)는 완전하게 응고된다. 이어서 스트랜드(1)는 스트랜드 가이드(20)의 하부에서 굽힘 영역(40)에 도달하며, 이 굽힘 영역에서 스트랜드는 굽힘력에 노출된다. 이는, 도 1a에서 그 위치가 확인되는 롤러들 및 롤러 쌍(41)들에 의해 수행된다. 굽힘 영역(40)에 이어서는 교정 영역(50)이 후행하며, 이 교정 영역에서 스트랜드(1)는 수평 방향으로 정렬된다. 여기서도 롤러(51)들이 제공된다. 롤러(41, 51)들 중 하나 또는 복수의 롤러는 구동 롤러들이면서 스트랜드를 이송 방향으로 이동시키며, 또 다른 롤러(41, 51)들은 스트랜드(1)의 안내 및 정렬을 위해 이용된다. 이런 점에서, 롤러(41 및 51)들은 스트랜드를 이동시키고 굽히기 위한 수단들을 형성한다.

도 1a의 설비와 달리, 도 3에는 절단 장치(60)가 도시되어 있지 않은데, 그 이유는 상기 절단 장치는 노(80)의 하류에 위치되기 때문이다. 노(80)는 수평 섹션(85)(일반적으로 제2 방향을 따르는 섹션)과 만곡 섹션(86)(bent section)을 포함하며, 이 만곡 섹션은 적어도 부분적으로 굽힘/교정 영역(40, 50)에 걸쳐서 연장된다. 그에 따라, 도 1a의 설비와 비교하면, 노(80)는 영구 몰드(10)의 방향으로 상류를 향해 교정 영역(50) 내로, 또는 그를 넘어서 연장되어 있다. 노(80)는 바람직하게는 터널로로서 형성되어 스트랜드 내의 온도의 보상을 위해 이용된다. 그 다음, 스트랜드(1)는 미도시한 절단 장치(60)에 의해 박슬래브들로 절단된다. 스트랜드(1)의 이송 방향은 화살표 선(T)으로 도시되어 있다.

노의 섹션(86)의 아치 길이는 바람직하게는 10° 내지 80°의 범위에 있다. 이미 교정 영역(50) 안쪽으로 10°의 작은 연장부는 스트랜드(1)의 온도 강하를 분명하게 줄여준다. 80°를 넘어서는 연장부는 기술적으로 실현하기가 쉽지 않다. 한편으로, 스트랜드(1)는 바람직하게는 노 유입구(81)의 상류에서 완전하게 응고되어야 하고, 다른 한편으로는 스트랜드 가이드(20)의 단부와 노 유입구(81) 사이, 또는 최종 냉각 세그먼트(30)의 단부와 노 유입구(81) 사이의 이격 간격은 계속해서 하기에서 분명하게 설명되는 유지보수 기술 측면 및 기타 이유에서 바람직하다. 그러나 경향에 따라서 노(80)는 가능한 한 냉각부(30)의 단부에 가깝게 구성되어야 하는데, 그 이유는 고온의 스트랜드(1)가 바로 높은 온도에서 많을 열을 방출하기 때문이다.

노(80)에 이어서, 스트랜드(1)는 도 3에는 도시되지 않은 절단 장치(60)에 의해 박슬래브들로 절단된다. 절단 장치(60)의 포지셔닝이 또 다른 방식으로도 가능한 점은 도 5a에 도시되어 있으며, 이 도 5a는 노(80)의 유형 및 절단 장치(60)의 위치에 이르기까지 도 3의 설비와 동일하다. 도 5a에서, 절단 장치는 (도 1a의 설비와 비교하여) 자신의 종래 위치를 유지한다. 이를 위해, 절단 장치(60)는, 이와 관련하여 제1 노로서도 지칭되는 노(80)와 제2 노(90) 사이의 공간에 위치된다. 제2 노는 완전히 수평으로, 또는 제2 방향을 따라서 제공된다.

노(80)가 상류로 연장되고 상향 만곡됨으로써, 잔여 분사수가 노(80) 내로 침투할 수 있는 점은 완전하게 배제될 수는 없다. 이런 이유에서, 바람직하게는 (미도시한) 워터 블레이드가 노 유입구(81)의 상류에 제공된다. 워터 블레이드는 예컨대 하나 또는 복수의 스크레이퍼 플레이트 및/또는 공기 압력 및/또는 워터 제트에 의해, 그리고/또는 흡입 메커니즘에 의해 실현될 수 있다.

노 유입구(81)는 바람직하게는, (도면들에는 미도시한) 특히 진출 시의 더미 스트랜드, 또는 손상 시의 스트랜드(1)가 노(80)의 옆을 지나 안내될 수 있도록 형성된다. 이는, 도 4에 도시된 것처럼, 노 유입구(81)의 챔퍼링을 통해 달성될 수 있다. 그 대안으로, 또는 그에 추가로, 노 유입구(81), 또는 노(80)의 상류 영역은 적어도 하면에서 이동 가능하게 형성되며, 이런 이동에는 뜻밖의 회동 이동 역시도 포함된다. 이 경우, "더미 스트랜드"란, 주조 시작 전에 주조 설비 내로 삽입되는 스트랜드를 의미한다. 상기 더미 스트랜드 상으로는 액상 재료가 주조된다. 더미 스트랜드는, 주조 시작 동안 여전히 액상인 재료가 냉각 세그먼트(30)들을 통과하여 빠르게 유동하게 하는 것이 아니라, 우선 고상(solidus)인 스트랜드 셸이 형성되고 이어서 더미 스트랜드와 함께 천천히 이차 냉각부(30)를 통과하여 견인되게 하기 위해 이용된다. 재료는 냉각 후에 완전 응고되고 더미 스트랜드 없이 계속 안내된다. 상기 더미 스트랜드는 본 실시형태에 따라서 노(80)의 상류에서 순수 스트랜드(1)로부터 분리되어 수직으로 하향 제거되어야 한다. 더미 스트랜드는 더미 스트랜드 체인(dummy strand chain)으로서 제조될 수 있다.

노(80) 내로 스트랜드(1)의 진입을 보조하기 위해, 롤러(41, 51)들 중 하나 또는 복수의 롤러는 변위 가능하게 제공된다. 특히 도면부호 82로 표시되어 있는 두 유입구 롤러의 위치들은 바람직하게는 가변되게 제공된다. 그러나 이런 유형의 이동성은 또 다른 롤러들, 특히 교정 롤러(51)들을 위해서도 제공될 수 있다. 이를 위해, 노(80)는, 교정 롤러(51)들이 스트랜드 가이드(20) 쪽으로 충분한 폭으로 개방될 수 있도록 하기 위해, 상부를 향해 충분하게 공간을 제공해야 한다. 노(80) 내에서 해당 롤러(41, 51)들의 조정, 롤러 쌍들의 이격 이동 등은 유압식 컨트롤러에 의해 실현될 수 있다. 진입을 외부로부터 관찰할 수 있도록 하기 위해, 노(80) 내에는 바람직하게는 하나 또는 복수의 내열성 카메라(미도시)가 내장된다.

노(80) 또는 이 노의 일부분은 단지 주조 시작 시에만, 또는 낮은 주조 속도(상대적으로 더 낮은 평균 온도)에서만 능동적으로 가열하는 패시브 노(passive furnace)로서 구성될 수 있으며, 그렇지 않으면, 노는 우수한 절연부로서 이용된다. 노(80)가 액티브 노로서, 또는 패시브 노로서 작동되는지 그 여부는 저마다 상이할 수 있고 주로 구체적인 주조 조건들에 따라서 결정된다. 이에 대한 예시들은 하기에서 계속하여 논의된다.

교정 롤러(51)들이 높은 주변 온도를 통해 손상되는 점을 방지하기 위해, 상기 교정 롤러들은 바람직하게는 냉각된다. 그 대안으로, 롤러(51)들은, 열이 롤러(51)들을 통해 방출되지 않도록 하기 위해, 고강도의 내열성 재료로 제조된다. 이런 실시예들은 유사하게 굽힘/교정 영역에서의 또 다른 롤러들에도 적용될 수 있다.

앞에서 설명한 도 5a에는, 도 3의 실시예와 유사한 실시예가 도시되어 있다. 그러나 하나의 노(80) 대신, 2개의 노(80 및 90)가 제공되며, 이 노들 사이에 절단 장치(60)가 배치된다.

하기에서는, 상기 설비의 특별한 작동 구성이 기재된다. 이를 위해, 이송 방향을 따라서 스트랜드(1)의 예시의 온도 프로파일이 도 5b에 도시되어 있다. 그래프에는, 5.2m/min의 주조 속도에서 1,600㎜ x 60㎜의 슬래브 치수를 갖는 저탄소 소재에 대해 영구 몰드 상의 메니스커스에서 출발하여 이격 간격에 따르는 스트랜드(1)의 표면에서의 온도 프로파일, 코어 내에서의 온도 프로파일, 및 평균 온도가 도시되어 있다.

상기 예시에 따라서, 60㎜ 두께의 스트랜드가 약 8m의 야금 길이를 갖는 CSP 설비에서 주조된다. 1,529℃의 액상 온도 및 1,499℃의 고상 온도를 갖는 저탄소 소재는 25℃의 과열 조건에서 약 7.4m 후에 응고된다. 평균 온도는 약 8m에 있는 냉각 세그먼트(30)들의 단부에서 약 1,250℃이며, 열 방출 및 벤딩 롤러(41)들과의 접촉을 통해 약 11m에 있는 노 유입구(81)에 이를 때까지 약 1,200℃로 감소한다. 본 예시에서, 제1 노(80)는 약 6m 길이이고 상기 주조 속도에서는 스트랜드(1)를 능동적으로 가열하지 않아야 한다. 그러나 제1 노는 적어도 첫 번째 주조 전에 1,200℃로 상승되어야 한다. 그 밖에, 제1 노는 주조 속도가 상대적으로 더 낮은 경우, 또는 스트랜드(1)의 재료가 상대적으로 더 얇은 경우 액티브 노로서도 구성된다. 또한, 제1 노(80) 내에 위치하는 교정 롤러(51)들이 스트랜드(1)에서 실질적으로 열을 빼앗지 않는다는 점도 상정된다. 약 17m 뒤에 있는 도면부호 84로 표시되어 있는 노 유출구에서 스트랜드(1) 내의 온도는 보상되었고 각각의 횡단면 위치에서는 약 1,200℃가 된다. 그리고 후행하는 3m 구간에는 절단 장치(60)가 위치될 수 있다. 자유로운 열 방출을 통해, 그리고 롤러 접촉을 통해, 스트랜드(1)의 평균 온도는 약 50℃만큼 약 1,150℃로 감소한다. 그 다음 스트랜드(1)는 제2 노(90)에 도달한다. 이 제2 노에서는 새로이 온도 보상이 실행된다. 일반적으로 제1 노(80)보다 더 짧고 본 예시에서는 5m의 길이를 보유하는 제2 노(90)의 하류에서 스트랜드(1) 내의 온도는 다시 경우에 따라 능동적인 가열 없이 보상되었으며, 그리고 스트랜드(1)는 곧바로 후행하는 압연기 내로 유입될 수 있다. 이차 냉각부 이후 온도가 상대적으로 더 낮은 경우, 그리고 장애가 있을 때 충분히 안전 구역들을 구비하도록 하기 위해, 노(80, 90)들은 훨씬 더 길게 구성될 수 있으며, 그리고 절단 장치(60)의 위치는 훨씬 더 하류 쪽에 배치될 수도 있다.

도 2a의 콤팩트 설비에 의존하는 대안 실시예는 도 6a에 도시되어 있다. 설비의 온도 프로파일은 도 6b에서 확인할 수 있다. 도 2b와 유사하게, 도 6b의 그래프에는, 4m/min의 주조 속도에서 1,350㎜ x 40㎜의 슬래브 치수를 갖는 저탄소 소재에 대해 영구 몰드 상의 메니스커스에서 출발하여 이격 간격에 따르는 스트랜드(1)의 표면에서의 온도 프로파일, 코어 내에서의 온도 프로파일, 및 평균 온도가 도시되어 있다. 더 나아가, 개별 컴포넌트들의 구성 및 그 기능들은 그에 타당하게 적용되고 반복적인 기재는 중복의 회피를 위해 배제된다.

모든 실시예의 공통점은, 최종 냉각 세그먼트(30)의 유출구에서부터 절단 장치(60)에 이르기까지 스트랜드(1)의 평균 온도가 예컨대 도 1a 및 도 2a에 따른 설비들을 이용하는 경우보다 더 약하게 강하된다는 점에 있다. 이는 상응하는 온도 프로파일들의 비교에서 분명하게 확인할 수 있다.

긍정적인 결과는 에너지 비용이 상대적으로 더 낮다는 점이다. 이런 점은, 노(80 및/또는 90)가 단지 주조 시작 전에만, 그리고 낮은 주조 속도에서만 가열되기만 하면 되고 그렇지 않으면 수동적인 열 보상을 위해 이용될 수 있을 때 강화된다. 온도는 그렇게 강하게 강하되지 않기 때문에, 상대적으로 더 적은 석출물이 발생하며, 그럼으로써 균열 위험은 감소하고 슬래브들의 기계적 특성들은 향상된다. 산소가 적은 노 환경을 통해 스케일 증가도 감소되며, 이는 상대적으로 더 높은 생산량으로 이어진다. 전체적으로 노는 더 조밀하게 구성되고 그에 따라 생산 홀은 더 짧게 구성될 수 있다. 또한, 평균 스트랜드 온도도 2개의 노(80 및 90) 사이에 절단 장치를 장착할 때(약 3m의 자유로운 열 방출)에도 바로 후행하는 압연기를 위해 충분히 높다.

적용 가능한 점에 한해, 실시예들에서 설명되는 모든 개별 특징들은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 서로 조합될 수 있고, 그리고/또는 교환될 수 있다.

1: 스트랜드
10: 영구 몰드
20: 스트랜드 가이드
30: 냉각 세그먼트
40: 굽힘 영역
41: 굽힘 영역의 롤러들
50: 교정 영역
61: 교정 롤러
60: 절단 장치
70: 노
71: 노 유입구
80: 제1 노
81: 노 유입구
82: 유입구 롤러
84: 노 유출구
85: 제2 방향을 따르는 노 섹션
86: 만곡된 노 섹션
90: 제2 노
T: 스트랜드 또는 박슬래브의 이송 방향

Claims

주조 방향으로 영구 몰드(10)의 하류에 배치되어 제1 방향을 따라서 영구 몰드(10)에 의해 주조된 스트랜드(1)를 안내하는 스트랜드 가이드(20)와; 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 스트랜드(1)를 이동시키고 굽히기 위한 수단들을 구비하여 스트랜드 가이드에 이어지는 굽힘/교정 영역(40, 50)과; 스트랜드(1)를 박슬래브들로 절단하는 절단 장치(60)와; 스트랜드(1) 내에서의 온도 보상을 위해 제공되는 제1 노(80)를; 포함하여 박슬래브를 연속 주조하기 위한 장치에 있어서,
상기 제1 노(80)는 아치형으로 적어도 부분적으로 상기 굽힘/교정 영역(40, 50)에 걸쳐서, 그리고 부분적으로는 제2 방향을 따라서 연장되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제1항에 있어서, 상기 스트랜드 가이드(20)의 영역 내에 상기 스트랜드(1)를 냉각하기 위한 하나 또는 복수의 냉각 세그먼트(30)가 제공되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(80)는 10°와 80° 사이의 범위에서 만곡되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 35㎜와 90㎜ 사이의 두께를 갖는 박슬래브들을 주조하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제4항에 있어서, 상기 장치는 40㎜ 내지 60㎜의 두께를 갖는 박슬래브들을 주조하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절단 장치(60)는 상기 제1 노(80)의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(80)의 하류에 제2 노(90)가 제공되며, 이 두 노 사이에는 상기 절단 장치(60)가 제공되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 굽힘/교정 영역(40, 50)은 벤딩 롤러(41)들을 포함한 굽힘 영역(40)과 교정 롤러(51)들을 포함한 교정 영역(50)으로 구성되며, 상기 벤딩 롤러(41)들 및/또는 상기 교정 롤러(51)들 중 하나 또는 복수의 롤러는 상기 제1 노(80) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(80)로의 유입구(81)의 상류에 분사수의 제거를 위한 워터 블레이드가 제공되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 노(80)의 유입구(81) 상의 영역은, 스트랜드가 상기 제1 노(80)의 옆을 지나 안내될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 노(80)의 유입구(81) 상의 영역은, 더미 스트랜드 및/또는 손상 시의 스트랜드(1)가 상기 제1 노(80)의 옆을 지나 안내될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제10항에 있어서, 상기 노(80)의 상류 영역은 이동 가능하게, 그리고/또는 회동 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 또는 복수의 내열성 카메라가 상기 제1 노(80) 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 굽힘/교정 영역(40, 50) 내에서 하나 또는 복수의 롤러가 이동 가능한 것을 특징으로 하는 박슬래브 연속 주조 장치.