KR102179557B1 - Mold and casting method - Google Patents
Mold and casting method Download PDFInfo
- Publication number
- KR102179557B1 KR102179557B1 KR1020180129913A KR20180129913A KR102179557B1 KR 102179557 B1 KR102179557 B1 KR 102179557B1 KR 1020180129913 A KR1020180129913 A KR 1020180129913A KR 20180129913 A KR20180129913 A KR 20180129913A KR 102179557 B1 KR102179557 B1 KR 102179557B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mold
- coating layer
- height
- molten
- flux
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/059—Mould materials or platings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/108—Feeding additives, powders, or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/165—Controlling or regulating processes or operations for the supply of casting powder
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
본 발명은, 내부 공간을 가지는 금속 바디, 및 금속 바디의 내부면을 감싸도록 형성되고, 미리 정해진 탕면 높이에서 하방으로 이격되며 내부면의 하부 영역에 형성되는 코팅층을 포함하는 주형, 및 이를 이용한 주조 방법으로서, 몰드 플럭스의 응고를 방지하여 주편 품질을 향상시킬 수 있는 주형 및 주조 방법이 제시된다.The present invention, a metal body having an inner space, and a mold formed to surround the inner surface of the metal body, spaced downward from a predetermined height of the metal surface, and comprising a coating layer formed on the lower area of the inner surface, and casting using the same As a method, a mold and casting method capable of improving the quality of cast pieces by preventing solidification of the mold flux are proposed.
Description
본 발명은 주형 및 주조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 몰드 플럭스 응고를 방지하여 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 주형 및 주조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mold and a casting method, and more particularly, to a mold and a casting method capable of improving the quality of the cast by preventing the solidification of the mold flux.
연속 주조 설비는 주형에 용강을 연속적으로 주입하여 주편으로 응고시켜 주형으로부터 연속적으로 인발하는 설비이다.The continuous casting facility is a facility that continuously injects molten steel into a mold, solidifies it into a cast iron, and continuously draws it from the mold.
주형은 열전달이 좋은 구리로 제조되며, 내부에 냉각수가 순환된다. 주형에 주입된 용강은 주형에 의해 냉각되며 주편으로 응고될 수 있다. 구체적으로 주형은 각각이 일 방향으로 연장되어 서로 마주보는 한 쌍의 장변판, 각각이 한 쌍의 장변판과 교차하는 방향으로 연장되어 서로 마주보며 한 쌍의 장변판을 연결하도록 설치되는 한 쌍의 단변판을 포함한다. 용강은 한 쌍의 장변판과 단변판에 의해 형성된 공간을 통과하며 응고되어 주편으로 주조된다. 이때, 용강의 탕면에서부터 응고쉘이 형성되고, 하방으로 갈수록 응고쉘이 성장하며 두꺼워진다.The mold is made of copper with good heat transfer, and the coolant is circulated inside. The molten steel injected into the mold is cooled by the mold and can be solidified into a cast iron. Specifically, the mold is a pair of long sides, each extending in one direction, facing each other, and a pair of long sides, each extending in a direction crossing a pair of long sides, facing each other and connecting a pair of long sides. Includes short side plate. The molten steel passes through the space formed by a pair of long and short sides and is solidified and cast into cast iron. At this time, a solidification shell is formed from the hot water surface of the molten steel, and the solidification shell grows and becomes thicker as it goes downward.
주편을 주조하는 동안, 용강의 탕면에 몰드 플럭스가 투입된다. 몰드 플럭스는 주형의 내부면과 주편의 응고쉘 사이로 유입되고, 이들 간의 윤활 및 열전달 속도 제어에 사용된다.During casting of the cast steel, mold flux is injected into the molten steel surface. The mold flux flows between the inner surface of the mold and the solidification shell of the cast, and is used for lubrication and heat transfer rate control between them.
한편, 주형의 내부에서 몰드 플럭스가 과냉각되어 액상에서 고상으로 응고될 수 있다. 이러한 경우, 응고된 몰드 플럭스가 주형의 내부면에 불규칙한 형태의 결정질을 형성할 수 있다. 이에, 고상의 몰드 플럭스에 의하여 주형의 상부에서 하부로 갈수록 주편의 응고가 지연되며 주편이 불균일하게 수축할 수 있다. 이에, 주편에 면세로 크랙이 발생할 수 있고, 면세로 크랙이 심화되어 주편 터짐이 발생할 수 있다.Meanwhile, the mold flux may be supercooled inside the mold to solidify from a liquid phase to a solid phase. In this case, the solidified mold flux may form irregularly shaped crystals on the inner surface of the mold. Accordingly, the solidification of the cast slab is delayed from the top to the bottom of the mold due to the solid mold flux, and the cast slab may shrink unevenly. Accordingly, the duty-free crack may occur in the cast iron, and the crack may be deepened due to the duty-free duty, thereby causing the cast iron to burst.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.The technology that serves as the background of the present invention is published in the following patent documents.
본 발명은 주형의 내부면 및 주편의 응고쉘 사이에서 용융된 몰드 플럭스의 응고를 방지하여 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 주형 및 주조 방법을 제공한다.The present invention provides a mold and a casting method capable of improving the quality of the cast by preventing the solidification of the molten mold flux between the inner surface of the mold and the solidification shell of the cast.
본 발명의 실시 형태에 따른 주형은, 용강을 응고시키는 주형으로서, 내부 공간을 가지는 금속 바디; 및 상기 금속 바디의 내부면을 감싸도록 형성되는 코팅층;을 포함하고, 상기 코팅층은 미리 정해진 탕면 높이에서 하방으로 이격되며, 상기 내부면의 하부 영역에 형성된다.A mold according to an embodiment of the present invention is a mold for solidifying molten steel, comprising: a metal body having an inner space; And a coating layer formed to surround the inner surface of the metal body, wherein the coating layer is spaced downward from a predetermined height of the hot water surface, and is formed in a lower region of the inner surface.
상기 코팅층은 상하 방향으로 하단과 상단의 두께가 다를 수 있다.The coating layer may have different thicknesses at the bottom and the top in the vertical direction.
상기 코팅층은 하단의 두께가 상단의 두께보다 두꺼울 수 있다.The thickness of the coating layer may be thicker than the thickness of the top.
상기 코팅층은 하단에서 상단으로 갈수록 두께가 점진적으로 감소할 수 있다.The thickness of the coating layer may gradually decrease from the bottom to the top.
상기 코팅층의 하단의 두께는 0 초과 3 ㎜ 이하일 수 있다.The thickness of the lower end of the coating layer may be greater than 0 and less than or equal to 3 mm.
상기 탕면 높이와 상기 코팅층의 상단의 높이 차이는 0 초과 200 ㎜ 이내일 수 있다.The difference between the height of the hot water surface and the height of the top of the coating layer may be greater than 0 and within 200 mm.
상기 코팅층은 단열 재질을 포함할 수 있다.The coating layer may include an insulating material.
상기 단열 재질은 이트리아 안정화 지르코니아를 포함할 수 있다.The insulating material may include yttria stabilized zirconia.
상기 코팅층은 합금을 포함할 수 있다.The coating layer may include an alloy.
상기 합금은 니켈 크롬 합금을 포함할 수 있다.The alloy may include a nickel chromium alloy.
상기 코팅층은 상기 코팅층의 전체 중량에 대하여 단열 재질을 5 내지 100 중량% 포함하고, 합금을 0 내지 95 중량% 포함할 수 있다.The coating layer may include 5 to 100% by weight of an insulating material and 0 to 95% by weight of an alloy based on the total weight of the coating layer.
상기 코팅층은 상기 금속 바디보다 열전도도가 낮을 수 있다.The coating layer may have a lower thermal conductivity than the metal body.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조 방법은, 주형에 용강을 주입하고, 상기 용강의 탕면에 몰드 플럭스를 공급하는 과정; 상기 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정; 상기 주편과 상기 주형 사이에 용융된 몰드 플럭스를 유입시키는 과정; 용강의 탕면 높이에서 하방으로 이격되어 상기 주형의 내부면의 하부 영역에 형성된 코팅층에 용융된 몰드 플럭스를 접촉시키는 과정;을 포함한다.A casting method according to an embodiment of the present invention includes the steps of injecting molten steel into a mold and supplying a mold flux to the molten steel surface; Solidifying the molten steel to cast a cast steel; Introducing a molten mold flux between the cast and the mold; And a process of contacting the molten mold flux with the coating layer formed on the lower area of the inner surface of the mold, spaced downward from the height of the molten steel surface.
상기 용융된 몰드 플럭스를 접촉시키는 과정은, 상기 코팅층을 이용하여 상기 주형과 상기 용융된 몰드 플럭스 사이의 열전달을 제어하는 과정; 상기 용융된 몰드 플럭스의 응고를 방지하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of contacting the molten mold flux may include controlling heat transfer between the mold and the molten mold flux using the coating layer; It may include; a process of preventing solidification of the molten mold flux.
상기 열전달을 제어하는 과정에서, 상기 코팅층의 상단에서 하단으로 갈수록 상기 용융된 몰드 플럭스에서 상기 주형의 내부면으로의 열전달량을 감소시키고, 상기 코팅층은 상기 코팅층의 전체 중량에 대해 단열 재질을 5 내지 100 중량%로 포함하고, 합금을 0 내지 95 중량% 포함할 수 있다.In the process of controlling the heat transfer, the amount of heat transfer from the molten mold flux to the inner surface of the mold is reduced from the top to the bottom of the coating layer, and the coating layer is made of 5 to 5 insulating materials for the total weight of the coating layer. It includes 100% by weight, and may include 0 to 95% by weight of the alloy.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 주형의 내부면 및 주편의 응고쉘 사이에서, 주형의 내부면의 하부 영역에 형성된 코팅층을 이용하여, 용융된 몰드 플럭스와 주형의 내부면 간의 열전달량을 조절할 수 있다. 이때, 코팅층의 상단에서 하단으로 갈수록 응고쉘에서 주형의 내부면으로의 열전달량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 용융된 몰드 플럭스가 과냉각되어 액상에서 고상으로 응고되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 주편의 내부면의 하부 영역에 고상의 몰드 플럭스가 불균일한 두께로 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이로부터, 응고쉘을 안정적으로 성장시킬 수 있고, 응고쉘과 주형 사이를 원활하게 윤활할 수 있고, 고상의 몰드 플럭스에 응고쉘이 눌리는 것을 방지할 수 있다. 이에, 주편의 표면 결함 예컨대 면세로 크랙 및 눌림흠이 생성되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the amount of heat transfer between the molten mold flux and the inner surface of the mold can be adjusted by using a coating layer formed on the lower region of the inner surface of the mold between the inner surface of the mold and the solidification shell of the cast steel. . At this time, the amount of heat transfer from the solidification shell to the inner surface of the mold may be reduced from the top to the bottom of the coating layer. Accordingly, it is possible to prevent the molten mold flux from being supercooled to solidify from a liquid phase to a solid phase. That is, it is possible to prevent the solid mold flux from being formed in an uneven thickness in the lower region of the inner surface of the cast steel. From this, it is possible to stably grow the solidification shell, smoothly lubricate between the solidification shell and the mold, and prevent the solidification shell from being pressed against the solid mold flux. Accordingly, it is possible to suppress or prevent the generation of cracks and cracks on the surface of the cast steel, such as by duty free.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 코팅층의 하단에서 상단으로 갈수록 코팅층의 두께를 감소시킬 수 있다. 즉, 코팅층의 하단을 두껍게 하고, 상단을 얇게 할 수 있다. 이에, 주형의 상부 영역에서 하부 영역으로 갈수록 주편이 수축하는 것을 코팅층의 두께 변화로 보상해줄 수 있다. 즉, 주형의 코팅층과 주편의 응고쉘의 접촉을 안정적으로 유지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce the thickness of the coating layer from the bottom to the top of the coating layer. That is, the lower end of the coating layer can be thickened and the upper end can be made thin. Accordingly, shrinkage of the cast slab from the upper region to the lower region of the mold may be compensated for with a change in the thickness of the coating layer. That is, it is possible to stably maintain contact between the coating layer of the mold and the solidification shell of the cast steel.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주형의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주형의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 주편을 주조할 때의 주형의 내부 상태를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 주편을 주조할 때의 주형과 주편 사이의 열전달 경로를 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic diagram of a casting facility according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a mold according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a mold according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an internal state of a mold when casting a cast piece by a casting method according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a heat transfer path between a mold and a cast steel when casting a cast steel.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and will be implemented in various different forms. Only the embodiments of the present invention are provided to complete the disclosure of the present invention and to completely inform the scope of the invention to those of ordinary skill in the relevant field. In order to describe the embodiments of the present invention, the drawings may be exaggerated, and the same reference numerals in the drawings refer to the same elements.
이하, 각종 용강을 주편으로 주조하는 주조 공정을 기준으로 본 발명의 실시 예를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따른 주형은 각종 용융물을 다양한 방식으로 주조하는 각종 처리 공정에도 다양하게 적용될 수 있다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on a casting process of casting various molten steels into cast pieces. However, the mold according to the embodiment of the present invention can be applied in various ways to various treatment processes of casting various melts in various ways.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a casting facility according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비를 설명한다.Referring to Figure 1, a casting equipment according to an embodiment of the present invention will be described.
주조 설비는, 도 1에 도시된 바와 같이, 용강을 공급받아 임시 저장하는 턴디시(tundish)(10), 상하부가 개방된 사각 통체 형태로 형성되고, 턴디시(10)에 저장된 용강을 전달받아 응고시키는 주형(mold)(20), 턴디시(10)의 하부에 연결되고, 주형(20)의 상부에 삽입되며, 턴디시(10)에 임시 저장된 용강을 주형(20)으로 주입하는 침지 노즐(30), 및 주형(20)의 하측에 주조 방향으로 나열되고, 주형(20)으로부터 인발되는 주편(S)을 주조 방향으로 안내하며, 주편(S)을 냉각 및 성형하는 냉각대(40)를 포함한다.The casting facility, as shown in FIG. 1, is formed in a tundish 10 that receives and temporarily stores molten steel, and is formed in a rectangular cylindrical shape with open upper and lower portions, and receives molten steel stored in the tundish 10. An immersion nozzle for solidifying a
용강은 예컨대 탄소강 및 스테인리스강을 포함하여 다양한 강종의 주편을 제조하기 위한 각종 용강일 수 있다.The molten steel may be a variety of molten steel for manufacturing cast pieces of various steel types, including, for example, carbon steel and stainless steel.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 턴디시(10) 내에 수용된 용강을 턴디시 용강으로 따로 구분하고, 주형(20)에 주입되어 주편으로 주조되는 용강을 용강(M)이라고 지칭한다. 그리고 후술하는 응고쉘(C) 및 응고쉘(C) 내의 미응고된 용강(M)을 통칭하여 주편(C, M)이라고 한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the molten steel accommodated in the tundish 10 is separately divided into tundish molten steel, and the molten steel injected into the
용강은 주형(20)의 내부 공간을 통과하면서 응고되어 주편으로 주조될 수 있다. 주형(20)의 내부의 용강(M)의 탕면에서부터 응고쉘(C)이 형성될 수 있다. 응고쉘(C)은 하방으로 갈수록 성장하며 두꺼워진다.The molten steel may be solidified while passing through the inner space of the
주편을 주조하는 동안, 용강(M)의 탕면에 몰드 플럭스(F)가 투입된다. 몰드 플럭스는 주형(20)의 내부면과 주편의 응고쉘(C) 사이로 유입되고, 이들 간의 윤활 및 열전달 속도 제어에 사용된다. 한편, 용강(M)은 주조 중에, 주형(20)의 내부에서 소정 높이로 미리 정해진 탕면 높이에 용강(M)의 탕면이 위치하도록 제어될 수 있다. 예컨대 와전류 레벨계를 이용하여 용강(M)의 탕면 높이를 측정하면서 측정된 용강(M)의 탕면 높이가 미리 정해진 탕면 높이를 유지하도록 침지 노즐(30)에서 용강(M)의 출강량을 조절하거나 냉각대(40)에서 주편의 인발 속도를 조절할 수 있다.During casting of the cast steel, the mold flux (F) is injected into the molten steel (M). The mold flux flows between the inner surface of the
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주형의 모식도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주형의 단면도이다. 이때, 도 3은 도 2의 A-A' 선을 따라 주형을 절단하여 주형의 단면 형상을 보여주는 단면도이다.2 is a schematic diagram of a mold according to an embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view of a mold according to an embodiment of the present invention. In this case, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional shape of the mold by cutting the mold along line A-A' of FIG. 2.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 주형(20)을 상세히 설명한다.With reference to FIGS. 2 and 3, a
본 발명의 실시 예에 따른 주형(20: 21, 22, 23, 24)은 용강(M)을 응고시키는 주형(20)으로서, 내부 공간을 가지는 금속 바디(21, 22), 및 금속 바디(21, 22)의 내부면을 감싸도록 형성되는 코팅층(24)을 포함한다. 코팅층(24)은 미리 정해진 탕면 높이(H0)에서 하방으로 이격되며, 금속 바디(21, 22)의 내부면의 하부 영역에 형성된다.The mold (20: 21, 22, 23, 24) according to an embodiment of the present invention is a
이때, 주형(20)은 냉각 부재(23)를 더 포함할 수 있다. 또한, 코팅층(24)은 단열 재질을 포함할 수 있고, 금속 바디(21, 22)보다 열전도도가 낮을 수 있다. 코팅층(24)은 용사 코팅 방식으로 형성될 수 있다. 코팅층(24)을 형성할 때, 단열 재질을 단독으로 사용할 수 있다. 또는, 코팅층(24)을 형성할 때, 단열 재질과 합금을 혼합하여 사용할 수 있다.In this case, the
탕면 높이(H0)는 주형(20)을 이용한 주조 공정 시 용강(M)의 탕면(meniscus)이 위치하는 소정의 높이를 의미한다. 탕면 높이(H0)는 예컨대 강종, 주조 속도 및 용강 온도를 포함하는 주조 조건에 의하여 미리 정해질 수 있다.The height of the metal surface (H 0 ) means a predetermined height at which the meniscus of the molten steel M is located during the casting process using the
탕면 높이(H0)를 기준으로 주형(20)의 내부면을 구분하여, 탕면 높이(H0)보다 높은 영역을 주형(20)의 상부 영역으로 정하고, 탕면 높이(H0)보다 낮은 영역을 주형(20)의 하부 영역으로 정한다. 탕면 높이(H0)는 주형(20)의 상부 영역과 하부 영역의 계면으로 정한다.On the basis of the bath surface height (H 0), separate the inner surface of the
금속 바디(21, 22)는 내부 공간으로 주입되는 용강(M)을 응고시킬 수 있다. 금속 바디(21, 22)는 한 쌍의 단변판(21), 및 한 쌍의 장변판(22)을 포함할 수 있다. 이때, 한 쌍의 단변판(21)은 각각이 일 방향 예컨대 주편(C, M)의 두께 방향으로 연장되고, 서로 마주보며, 일 방향으로 서로 이격될 수 있다.The
한 쌍의 장변판(22)은 한 쌍의 단변판(21)과 교차하는 방향인 타 방향 예컨대 주편(C, M)의 폭 방향으로 연장되고, 서로 마주보며 타 방향으로 서로 이격되어 한 쌍의 단변판(21)을 연결하도록 설치될 수 있다.A pair of
한 쌍의 단변판(21) 및 한 쌍의 장변판(22)에 의해 금속 바디(21, 22)의 내부 공간이 정의될 수 있다. 용강(M)은 금속 바디(21, 22)의 내부 공간을 통과하며 주편(C, M)으로 주조될 수 있다.The inner space of the
한편, 금속 바디(21, 22)의 내부 공간을 주형(20)의 내부 공간이라 한다. 마찬가지로, 금속 바디(21, 22)의 내부면을 주형(20)의 내부면이라 한다.Meanwhile, the inner space of the
금속 바디(21, 22)의 구조는 상술한 구조 외에도 그 구조가 다양할 수 있다.The structures of the
냉각 부재(23)는 한 쌍의 장변 판(22)의 외부면에 장착될 수 있다. 냉각 부재(23)는 내부에 유로를 구비하고, 유로에 냉각수를 공급받을 수 있다. 예컨대 구리 재질의 금속 바디(21, 22)는 유로를 흐르는 냉각수에 의해 냉각될 수 있다. 금속 바디(21, 22)의 내부 공간을 통과하는 용강(M)은 금속 바디(21, 22)와 열교환을 하며 냉각될 수 있다. The cooling
용강(M)의 탕면에서부터 금속 바디(21, 22)의 내부면을 따라 응고쉘(C)이 형성될 수 있다. 응고쉘(C)은 하방으로 갈수록 성장하며 두꺼워질 수 있다. 이때, 용강(M)의 탕면에는 몰드 플럭스(F)가 투입될 수 있다.A solidification shell (C) may be formed along the inner surfaces of the metal bodies (21, 22) from the hot water surface of the molten steel (M). The solidification shell (C) may grow and thicken as it goes downward. At this time, the mold flux (F) may be injected into the molten steel (M).
몰드 플럭스(F)는 금속 바디(21, 22)의 내부면과 주편(C, M)의 응고쉘(C) 사이로 유입될 수 있다. 몰드 플럭스(F)는 금속 바디(21, 22)의 내부면과 주편(C, M)의 응고쉘(C) 간의 윤활 및 열전달 속도 제어에 사용될 수 있다.The mold flux F may be introduced between the inner surfaces of the
금속 바디(21, 22)의 내부면을 감싸도록 코팅층(24)이 형성될 수 있다. 여기서, 코팅층(24)은 레이저 혹은 화염을 이용한 용사(溶射) 코팅 방식으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 코팅층(24)은 단열 재질 예컨대 세라믹 분말을 코팅재로 사용한 용사 코팅 방식으로 형성되거나, 세라믹 분말 및 합금 분말을 혼합한 분말을 코팅재로 사용한 용사 코팅 방식으로 형성될 수 있다.The
코팅층(24)은 탕면 높이(H0)에서 하방으로 이격되어 금속 바디(21, 22)의 내부면의 하부 영역에 형성될 수 있다. 코팅층(24)은 금속 바디(21, 22)의 내부면과 몰드 플럭스(F) 간의 열전달을 제어할 수 있다. 구체적으로, 코팅층(24)은 몰드 플럭스(F)에서 금속 바디(21, 22)로의 열전달을 저감시킬 수 있다. 여기서, 열전달을 저감시킨다는 것은 열전달 속도 혹은 열전달량을 저감시킨다는 것을 의미한다.The
코팅층(24)이 탕면 높이(H0)에서 하방으로 이격됨에 따라, 응고쉘(C)의 초기 생성이 원활할 수 있다. 즉, 코팅층(24)의 상단을 탕면 높이(H0)에서 하방으로 이격시키면, 탕면 높이(H0)에서 금속 바디(21, 22)의 내부면과 몰드 플럭스(F)가 접촉할 수 있다. 이에, 몰드 플럭스(F)의 냉각이 원활할 수 있고, 이로부터, 용강(M)이 원활하게 응고될 수 있다.As the
즉, 탕면 높이(H0)에서, 몰드 플럭스(F)를 통하여 금속 바디(21, 22)의 내부면과 용강(M)의 탕면이 원활히 열교환할 수 있고, 응고쉘(C)의 초기 생성이 원활할 수 있다.That is, at the height of the hot water surface (H 0 ), the inner surfaces of the
코팅층(24)의 상단 높이부터 하단 높이까지, 코팅층(24)을 통하여 금속 바디(21, 22)의 내부면과 몰드 플럭스(F)가 접촉할 수 있다. 코팅층(24)은 열전도도가 금속 바디(21, 22)보다 낮다.From the top height to the bottom height of the
코팅층(24)이 코팅층(24)의 전체 중량에 대하여 세라믹을 100 중량% 함유할 때, 코팅층(24)의 열전도도는 약 1 W/mK 이다. 그리고 금속 바디(21, 22)의 재질이 구리일 때, 금속 바디(21, 22)는 열전도도가 약 400 W/mK 이다. 열전도도가 낮을수록 열전달이 어렵다. 열전도도가 클수록 열전달이 쉽다.When the
이에, 코팅층(24)의 상단 높이부터 하단 높이까지, 코팅층(24)이 몰드 플럭스(F)에서 금속 바디(21, 22)로의 열전달을 저감시킬 수 있고, 즉, 몰드 플럭스(F)의 냉각을 둔화시킬 수 있다.Thus, from the top height to the bottom height of the
이처럼 금속 바디(21, 22)의 내부면의 하부 영역에서, 코팅층(24)은 몰드 플럭스(F)와 접촉하면서 몰드 플럭스(F)에서 금속 바디(21, 22)로의 열전달을 제어할 수 있다. 더욱 구체적으로, 코팅층(24)은 몰드 플럭스(F)에서 금속 바디(21, 22)로의 열전달을 저하시킬 수 있다.As described above, in the lower region of the inner surfaces of the
코팅층(24)의 두께를 조절하여 열전달을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 코팅층(24)은 상하 방향으로 하단과 상단의 두께가 다를 수 있다. 예컨대 코팅층(24)의 두께가 두꺼울수록 열전달 속도가 느리고, 열전달량이 작을 수 있다. 반면, 코팅층(24)의 두께가 얇을수록 열전달 속도를 빠르고, 열전달량이 클 수 있다. 따라서, 코팅층(24)의 두께를 상하 방향 예컨대 주편(C, M)의 길이 방향으로 다르게 조절함으로써, 금속 바디(21, 22)의 내부면의 하부 영역에서 높이에 따라 열전달을 제어할 수 있다.Heat transfer can be controlled by adjusting the thickness of the
몰드 플럭스(F)에서 금속 바디(21, 22)로의 열전달을 몰드 플럭스(F)의 열전달이라고 지칭한다. 몰드 플럭스(F)에서 금속 바디(21, 22)로의 열전달량을 몰드 플럭스(F)의 열전달량으로 지칭한다.Heat transfer from the mold flux F to the
코팅층(24)은 하단의 두께가 상단의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이에 의하여, 코팅층(24)은 상단보다 하단에서 몰드 플럭스(F)의 열전달을 더욱 저하시킬 수 있다. 코팅층(24)은 상단에서 하단으로 갈수록 두께가 점진적으로 증가할 수 있다. 이에, 코팅층(24)은 상단에서 하단으로 갈수록 몰드 플럭스(F)의 열전달을 점진적으로 크게 저하시킬 수 있다. 즉, 몰드 플럭스(F)의 열전달은 코팅층(24)의 상단에서 상대적으로 크고, 코팅층(24)의 하단에서 상대적으로 작을 수 있다.The
코팅층(24)은 금속 바디(21, 22)의 내부면과 소정 각도로 경사면을 이룰 수 있다. 코팅층(24)의 단면 형상은 직각 삼각형 혹은 둔각 삼각형 형상일 수 있다.The
상술한 형상에 의하여, 주형(20)의 상부 영역에서 하부 영역으로 갈수록 주편(C, M)이 수축하는 것을 코팅층(24)의 두께 변화로 보상해줄 수 있다. 이에, 코팅층(24)과 응고쉘(C)의 접촉을 안정적으로 유지할 수 있다.According to the above-described shape, the shrinkage of the cast pieces C and M from the upper region to the lower region of the
즉, 코팅층(24)은 몰드 플럭스(F)의 열전달을 조절하는 기능과 주편(C, M)의 수축을 보상해주는 기능을 복합적으로 가질 수 있다.That is, the
주편(C, M)의 주조 중에, 금속 바디(21, 22)의 내부면은 하방으로 갈수록 온도가 점차 저하된다. 몰드 플럭스(F)도 금속 바디(21, 22)의 내부면을 따라 하방으로 갈수록 온도가 저하된다. 따라서, 코팅층(24)의 상단에서 하단으로 갈수록 코팅층(24)의 두께를 점진적으로 증가시키면, 몰드 플럭스(F)의 온도 저하를 억제할 수 있다. 이로부터 금속 바디(21, 22)의 내부면의 하부 영역에서 몰드 플럭스(F)가 과냉각되는 것을 막을 수 있다. 이에, 몰드 플럭스(F)가 응고되어 액상에서 고상으로 결정화하는 것을 방지할 수 있다.During casting of the cast pieces C and M, the temperature of the inner surfaces of the
코팅층(24)의 하단의 두께(Db)는 0 초과 3 ㎜ 이하일 수 있다. 코팅층(24)의 상단의 두께는 0 초과일 수 있다. 더욱 구체적으로, 코팅층(24)의 상단의 두께는 0에 근접하는 소정의 두께 값일 수 있다.The thickness D b of the lower end of the
코팅층(24)의 하단의 두께(Db)는 3 ㎜에 가까울수록 효과가 좋다. 즉, 코팅층(24)의 하단의 두께(Db)가 두꺼울수록 몰드 플럭스(F)의 냉각을 억제할 수 있고, 주편(C, M)의 결함 발생을 줄일 수 있다.The closer the thickness (D b ) of the lower end of the
코팅층(24)의 하단의 두께(Db)가 3 ㎜를 초과하면, 금속 바디(21, 22)의 내부 공간에서 주편(C, M)을 원하는 온도까지 냉각하지 못하는 문제점이 있고, 또한, 3 ㎜ 를 초과하는 코팅층(24)의 두께에 의하여 주편(C, M)에 눌림흠이 발생하는 문제점이 있다.If the thickness (D b ) of the lower end of the
코팅층(24)의 상단은 탕면 높이(H0)에서 하방으로 이격된 높이에 위치할 수 있다. 즉, 코팅층(24)의 상단은 탕면 높이(H0)와 금속 바디(21, 22)의 하단 사이에 위치할 수 있다. 코팅층(24)의 하단은 금속 바디(21, 22)의 내부면의 하단과 동일 높이에 위치할 수 있다.The upper end of the
탕면 높이(H0)와 코팅층(24)의 상단의 높이 차이(H)는 0 초과 200 ㎜ 이내일 수 있다. The height difference H between the height of the bath surface H 0 and the top of the
코팅층(24)의 상단 높이가 탕면 높이(H0)이거나, 탕면 높이(H0)보다 높으면, 응고쉘(C)이 원활하게 형성되지 못하는 문제점이 있다.If the top height of the
바람직하게는, 코팅층(24)의 상단의 높이는 탕면 높이(H0)에서 하방으로 100 이하 200 ㎜ 이내일 수 있다. 코팅층(24)의 상단 높이가 탕면 높이(H0)에서 하방으로 200 ㎜ 이격된 높이에 가까울수록 코팅층(24)의 효과가 좋다. 즉, 주편(C, M)의 결함을 효과적으로 감소시킬 수 있다.Preferably, the height of the top of the
코팅층(24)의 상단 높이가 탕면 높이(H0)로부터 하방으로 200 ㎜를 벗어나게 되면, 몰드 플럭스(F)의 열전달을 지연시키기 어렵고, 몰드 플럭스(F)의 응고를 억제하기 어렵다.When the height of the top of the
코팅층(24)은 단열 재질을 포함할 수 있다. 이때, 단열 재질은 세라믹을 포함할 수 있다. 세라믹은 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria-stabilized zirconia, YSZ)를 포함할 수 있다. 이트리아 안정화 지르코니아는 이트리아 안정화 지르코니아의 전체 중량에 대하여 Y2O3를 8 중량% 함유하고, ZrO2를 92 중량%로 함유할 수 있다. 물론, 상술한 함량은 다양할 수 있다. 세라믹은 금속 바디(21, 22)가 몰드 플럭스(F)와 직접 접촉하는 것을 막아주면서 몰드 플럭스(F)의 열전달을 제어하는 역할을 한다. 구체적으로, 세라믹은 몰드 플럭스(F)의 열전달을 저하시키는 역할을 한다.The
코팅층(24)은 합금을 포함할 수도 있다. 이때, 합금은 니켈 크롬 합금을 포함할 수 있다. 니켈 크롬 합금은 금속 바디(21, 22)의 내부면을 보호하는 역할을 한다. 니켈 크롬 합금이 단열 재질과 혼합되는 경우, 니켈 크롬 합금은 코팅층(24) 내의 세라믹 함량을 조절하는 역할을 한다. 한편, 니켈 크롭 합금의 열전도도는 구리의 열전도도보다 이트리아 안정화 지르코니아의 열전도도에 가까울 수 있다. 이에, 코팅층(24) 내의 니켈 크롬 합금은 이트리아 안정화 지르코니아가 몰드 플럭스(F)의 열전달을 저하시키는 역할을 보조할 수 있다. 합금은 니켈 크롭 합금 외에도 스테인리스강이 사용될 수도 있다. 단열 재질 및 합금은 코팅층(24) 내에 균일하게 혼합된 상태로 존재할 수 있다.The
합금을 이용하여 코팅층(24)의 세라믹 함량을 조절할 수 있다. 예컨대 코팅층(24)의 합금이 0 중량% 이면, 세라믹 함량이 100 중량% 이다. 코팅층(24)의 합금이 100 중량% 이면, 세라믹 함량이 0 중량% 이다. 이때, 더욱 바람직하게는, 코팅층(24)은 코팅층(24)의 전체 중량에 대하여 세라믹을 5 내지 100 중량% 포함하고, 합금을 0 내지 95 중량% 포함할 수 있다.The ceramic content of the
코팅층(24)의 세라믹의 함량이 5 중량% 미만이면, 코팅층(24)의 효과가 다소 작을 수 있다. 예컨대 코팅층(24)이 몰드 플럭스(F)가 금속 바디(21, 22)의 내부면의 하부 영역에서 고상으로 응고되는 것을 방지하기 어려워질 수 있다. 코팅층(24)내의 세라믹의 함량이 증가할수록 코팅층(24)의 효과가 커지면서 몰드 플럭스(F)의 열전달을 저하시켜 몰드 플럭스(F)의 응고를 막을 수 있고, 주편(C, M)의 결함 발생을 줄일 수 있다.If the ceramic content of the
세라믹 즉, 이트리아 안정화 지르코니아의 함량이 코팅층(24)의 전체 중량의 100 중량% 일 때 몰드 플럭스(F)의 열전달을 저하시키는 코팅층(24)의 효과가 가장 좋다. 세라믹 함량이 높아질수록 코팅층(24)의 단열 효과가 좋아지는데, 세라믹의 함량이 코팅층(24)의 전체 중량의 5 중량%에 도달할 때까지 세라믹 함량이 증가할수록 코팅층(24)의 효과가 급격하게 증가할 수 있다.When the content of ceramic, that is, yttria-stabilized zirconia is 100% by weight of the total weight of the
이트리아 안정화 지르코니아의 열전도도가 약 1W/mK 이고, 니켈 크롬 합금의 열전도도가 약 11.6W/mK 으로서 이트리아 안정화 지르코니아의 열전도도가 더 작기 때문에, 이트리아 안정화 지르코니아의 함량이 증가할수록 코팅층(24)의 냉각 지연 효과가 증가할 수 있다.Since the thermal conductivity of yttria-stabilized zirconia is about 1 W/mK, and the thermal conductivity of the nickel chromium alloy is about 11.6 W/mK, the thermal conductivity of yttria-stabilized zirconia is smaller.As the content of yttria-stabilized zirconia increases, the coating layer ( 24) cooling delay effect can be increased.
한편, 세라믹의 함량이 코팅층(24)의 전체 중량의 5 중량%에 도달한 이후부터, 세라믹의 함량이 증가할수록 코팅층(24)의 효과의 증가가 상대적으로 둔화될 수 있다.Meanwhile, after the ceramic content reaches 5% by weight of the total weight of the
상술한 바에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 주형(20)은 코팅층(24)을 이용하여 주형(20)의 내부에서 몰드 플럭스(F)가 냉각되는 것을 억제하여, 몰드 플럭스(F)가 액상에서 고상으로 응고되면서 주형(20)의 내부면에 비정질의 고상 물질을 형성하는 것을 방지할 수 있다. 이에, 주형(20)을 이용한 주조 공정에서 주편과 주형(20) 사이의 열전달 제어 및 윤활이 원활하여 주편에 면세로 크랙이 형성되는 것을 방지할 수 있다.According to the above, the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 주편을 주조할 때의 주형의 내부 상태를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 주편을 주조할 때의 주형과 주편 사이의 열전달 경로를 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram illustrating an internal state of a mold when casting a cast piece by a casting method according to an embodiment of the present invention. 5 is a view for explaining a heat transfer path between the mold and the cast steel when casting the cast steel by the casting method according to an embodiment of the present invention.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법을 설명한다.Hereinafter, a casting method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은 상술한 주조 설비 및 주형(20)을 이용한 주조 방법으로서, 주형(20)에 용강(M)을 주입하고, 용강(M)의 탕면에 몰드 플럭스(F: F1, F2, F3)를 공급하는 과정, 용강(M)을 응고시켜 주편(C, M)을 주조하는 과정, 주편(C, M)과 주형(20) 사이에 용융된 몰드 플럭스(F3)를 유입시키는 과정, 및 용강(M)의 탕면 높이(H0)에서 하방으로 이격되어 주형(20)의 내부면의 하부 영역에 형성된 코팅층(24)에 용융된 몰드 플럭스(F3)를 접촉시키는 과정을 포함한다.Casting method according to an embodiment of the present invention is a casting method using the above-described casting equipment and
여기서, 코팅층(24)은 세라믹 및 합금을 포함할 수 있다. 구체적으로, 코팅층(24)은 코팅층(24)의 전체 중량에 대해 세라믹을 5 내지 100 중량%로 포함하고, 합금을 0 내지 95 중량% 포함할 수 있다. 세라믹은 합금보다 열전도도가 작을 수 있다. 합금 예컨대 니켈 크롬 합금의 경우, 열전도도가 약 11.6 W/mK 이다. 반면, 세라믹 예컨대 이트리아 안정화 지르코니아의 경우, 열전도도가 약 1 W/mK 이다. 합금은 주형(20)의 금속 바디(21, 22)보다 열전도도가 작을 수 있다. 코팅층(24)의 두께(d)는 상하 방향으로 상단과 하단의 두께가 다를 수 있다. 이때, 코팅층(24)의 상단 보다 하단이 두꺼울 수 있다. 몰드 플럭스(F)는 융점이 1100℃ 이하인 몰드 플럭스(F)를 사용할 수 있다. 몰드 플럭스(F)는 불소를 포함하지 않을 수 있다.Here, the
주형(20)에 용강(M)을 주입한다. 여기서, 용강(M)의 탕면은 미리 정해진 탕면 높이(H0)를 유지하도록 제어될 수 있다. 용강(M)은 주형(20)에 의해 냉각되며 응고되기 시작하여, 탕면 높이(H0)에서 주형(20)의 내부면을 따라 하방으로 응고쉘(C)이 생성된다. 응고쉘(C)은 주형(20)의 내부면을 따라 하방으로 인발되면서 주편(C, M)의 두께 방향으로 성장하며 두꺼워질 수 있다. 이때, 용강(C, M)은 탕면에 몰드 플럭스(F)가 도포된 상태일 수 있다.Inject molten steel (M) into the mold (20). Here, the hot water surface of the molten steel M may be controlled to maintain a predetermined hot water surface height H 0 . The molten steel (M) is cooled by the mold (20) and begins to solidify, and a solidification shell (C) is generated downward along the inner surface of the mold (20) at the height of the hot water surface (H 0 ). The solidified shell (C) may grow and thicken in the thickness direction of the cast pieces (C, M) while being drawn downward along the inner surface of the mold (20). At this time, the molten steel (C, M) may be in a state in which the mold flux (F) is applied to the hot water surface.
도 4를 참조하면, 몰드 플럭스(F)는 3개의 층을 형성할 수 있다. 그중 상부층은 파우더상 몰드 플럭스(F1)층이고, 중간층은 소결된 몰드 플럭스(F2)층이고, 하부층은 용융된 몰드 플럭스(F3)층이다. 탕면 높이(H0) 부근에서 주형(20)의 내부면에 슬래그 베어가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the mold flux F may form three layers. Among them, the upper layer is a powdery mold flux (F1) layer, the middle layer is a sintered mold flux (F2) layer, and the lower layer is a molten mold flux (F3) layer. A slag bear may be formed on the inner surface of the
주형(20)의 내부에서 용강(M)을 응고시켜 주편(C, M)을 주조하고, 주편을 하방으로 연속하여 인발한다. 이와 함께, 용융된 몰드 플럭스(F3)를 응고쉘(C)과 주형(20) 사이에 유입시킨다.The molten steel (M) is solidified in the inside of the mold (20) to cast the cast steel (C, M), and the cast steel is continuously drawn downward. Along with this, the molten mold flux (F3) is introduced between the solidification shell (C) and the mold (20).
이후, 탕면 높이(H0)에서 하방으로 이격되어 주형(20)의 내부면의 하부 영역에 형성된 코팅층(24)에 용융된 몰드 플럭스(F3)를 접촉시킨다. 이때, 코팅층(24)을 이용하여 주형(20)과 용융된 몰드 플럭스(F3) 사이의 열전달을 제어하는 과정과 용융된 몰드 플럭스(F3)의 응고를 방지하는 과정을 수행한다.Thereafter, the molten mold flux F3 is brought into contact with the
종래에 몰드 플럭스가 응고되면, 열저항 지수가 용융된 몰드 플럭스에 비하여 약 두배 이상 감소할 수 있다. 즉, 열저항 지수가 크게 달라진다. 또한, 몰드 플럭스의 응고량 및 응고된 몰드 플럭스의 위치를 주조 중에 예측하기 어렵다. 이 때문에, 용융된 몰드 플럭스가 응고되는 경우, 주형(20) 내에서 열전달 제어가 어렵다. 이에, 주편(C, M)에 면세로 크랙이 발생할 수 있다.When the conventional mold flux solidifies, the thermal resistance index may decrease by about twice or more compared to the molten mold flux. That is, the thermal resistance index varies greatly. In addition, it is difficult to predict the amount of solidification of the mold flux and the position of the solidified mold flux during casting. For this reason, when the molten mold flux is solidified, it is difficult to control heat transfer within the
반면, 본 발명의 실시 예에서는, 열전달을 제어하는 과정에서, 코팅층(24)의 상단에서 하단으로 갈수록 용융된 몰드 플럭스(F3)에서 주형(20)으로의 열전달량을 감소시키고, 열전달 속도를 감소시킬 수 있다. 이에 의하여, 주조 중에 주형(20)의 내부에서 용융된 몰드 플럭스(F3)가 고상으로 응고되는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, in the process of controlling heat transfer, from the top to the bottom of the
도 5는 주편을 주조할 때의 주형과 주편 사이의 열전달 경로를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a heat transfer path between a mold and a cast steel when casting a cast steel.
도 5의 (a)는 종래와 같이 주형의 내부에 코팅층이 없는 경우의 용강에서 주형으로의 열전달 경로를 보여준다. 코팅층이 없을 때, 플럭스와 주형이 직접 접촉하므로, 플럭스의 일부가 고상으로 응고될 수 있다. 이때, 주형내에서 응고된 플럭스(F4)의 두께 및 위치가 불규칙하고, 이를 정확히 예측하기 어렵다. 이에, 응고된 플럭스(F4)에 의하여 주형 내의 열전달 제어가 어렵다.5A shows a heat transfer path from molten steel to the mold when there is no coating layer inside the mold as in the prior art. In the absence of a coating layer, since the flux and the mold are in direct contact, a part of the flux may solidify into a solid state. At this time, the thickness and position of the solidified flux F4 in the mold is irregular, and it is difficult to accurately predict this. Accordingly, it is difficult to control heat transfer in the mold by the solidified flux F4.
도 5의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 주형의 내부의 열전달 경로를 보여준다. 주형의 내부면에 코팅층이 존재하므로, 플럭스의 냉각이 완화되고, 플럭스가 액상을 유지할 수 있다. 즉, 주형의 내부면에 고상 플럭스가 생성되지 않는다. 코팅층은 두께와 열전도도가 정해지고, 바뀌지 않기 때문에, 주형 내부에서의 열전달 제어가 코팅층에 의해 원활할 수 있다. 즉, 응고쉘(C)의 냉각이 원활할 수 있고, 이에, 주편에서 결함이 생성되는 것을 방지할 수 있다.5B shows a heat transfer path inside a mold according to an embodiment of the present invention. Since the coating layer is present on the inner surface of the mold, cooling of the flux is alleviated, and the flux can maintain a liquid phase. That is, no solid flux is generated on the inner surface of the mold. Since the thickness and thermal conductivity of the coating layer are determined and do not change, heat transfer control inside the mold can be smoothly performed by the coating layer. That is, cooling of the solidification shell (C) can be smooth, and thus, it is possible to prevent the generation of defects in the cast steel.
실험예Experimental example
본 발명의 실시 예에 따른 주형을 이용하여 주조 공정을 수행한다. 이때, 용강은 스테인리스 304강을 사용하였다. 주형에서 코팅층의 두께 및 형성 위치를 아래의 표 1과 같이 각각 다르게 하였다. 그리고 주조 공정이 종료된 후, 주편의 표면 결함을 측정하였다.A casting process is performed using a mold according to an embodiment of the present invention. In this case, stainless steel 304 was used as the molten steel. The thickness and formation position of the coating layer in the mold were different as shown in Table 1 below. And after the casting process was finished, the surface defect of a cast steel was measured.
(mm)Top height
(mm)
(mm)Top thickness
(mm)
(mm)Bottom thickness
(mm)
(중량%)Ceramic content
(weight%)
(중량%)Alloy content
(weight%)
여기서, '~ 0' 는 상단 두께의 근사값이 0 이라는 의미이다. 즉, 실험예6 내지 실험예11은 상단 두께가 대략 0 에 가까울 수 있다. 세라믹 함량은 코팅층의 전체 중량에 대한 이트리아 안정화 지르코니아의 함량이다. 합금 함량은 코팅층의 전체 중량에 대한 니켈 크롬 합금의 함량이다. 결함 감소 효과는 코팅층에 의한 주편의 결함 감소 효과를 의미한다. 주편을 소정의 단위 길이로 절단하고, 절단된 주편의 면세로 크랙의 개수를 확인하는 방식으로 결함 감소 효과를 정량화하였다.Here,'~ 0'means that the approximate value of the top thickness is 0. That is, in Experimental Examples 6 to 11, the top thickness may be close to approximately 0. The ceramic content is the content of yttria stabilized zirconia based on the total weight of the coating layer. The alloy content is the content of the nickel chromium alloy relative to the total weight of the coating layer. The defect reduction effect means the effect of reducing defects in the cast steel by the coating layer. The effect of reducing defects was quantified by cutting the cast into a predetermined unit length and checking the number of cracks with duty free of the cut cast steel.
실험예1 내지 실험예5는 코팅층의 상단 높이, 상단 두께 및 하단 두께를 동일하게 하고, 세라믹 함량과 합금 함량을 다르게 하는 경우의 코팅층에 의한 주편의 결함 감소 효과의 변화를 보여준다.Experimental Examples 1 to 5 show the change in the effect of reducing defects of cast steel by the coating layer when the top height, top thickness, and bottom thickness of the coating layer are the same and the ceramic content and alloy content are different.
표 1 을 보면, 실험예1은 코팅층이 세라믹 예컨대 이트리아 안정화 지르코니아를 포함하지 않은 경우로서, 이때, 코팅층에 의한 주편의 결함 감소 효과가 작은 것을 확인하였다. 실험예2 및 실험예3을 대비하면, 코팅층이 세라믹을 5 중량% 이상 포함할 때, 코팅층에 의한 주편의 결함 감소 효과가 급격히 증가함을 확인할 수 있다. 실험예3 내지 실험예5를 보면, 코팅층의 세라믹의 함량이 5 중량% 를 넘어서는 이후부터 코팅층에 의한 주편의 결함 감소 효과가 둔화됨을 확인할 수 있다. 실험예1 내지 실험예5를 통하여, 본 발명의 실시 예에 따른 코팅층의 세라믹 함량과 합금 함량의 최적 함량을 알 수 있다. 즉, 코팅층은 세라믹을 100 중량% 함유할 때 가장 효과가 좋다.Referring to Table 1, Experimental Example 1 is a case where the coating layer does not contain ceramics such as yttria stabilized zirconia, and at this time, it was confirmed that the effect of reducing defects of the cast steel by the coating layer was small. Comparing Experimental Example 2 and Experimental Example 3, it can be seen that when the coating layer contains 5% by weight or more of ceramic, the effect of reducing defects of the cast steel by the coating layer increases rapidly. In Experimental Examples 3 to 5, it can be seen that the effect of reducing defects of the cast steel by the coating layer is slowed after the ceramic content of the coating layer exceeds 5% by weight. Through Experimental Examples 1 to 5, it is possible to know the optimum content of the ceramic content and the alloy content of the coating layer according to the embodiment of the present invention. That is, the coating layer is most effective when it contains 100% by weight of ceramic.
실험예6 내지 실험예11은 코팅층의 세라믹 함량과 합금 함량을 동일하게 하고, 코팅층의 상단 높이 및 하단 두께를 다르게 하는 경우의 코팅층에 의한 주편의 결함 감소 효과의 변화를 보여준다. 이를 통하여, 코팅층의 상단 높이 및 하단 두께의 최적 수치를 알 수 있다.Experimental Examples 6 to 11 show a change in the effect of reducing defects of cast steel by the coating layer when the ceramic content and alloy content of the coating layer are the same, and the top height and the bottom thickness of the coating layer are different. Through this, it is possible to know the optimum values of the top height and the bottom thickness of the coating layer.
실험예6 및 실험예7을 보면, 코팅층의 상단 높이가 탕면 높이보다 100mm 낮은 경우보다, 코팅층의 상단 높이가 탕면 높이보다 200mm 낮을 때, 코팅층에 의한 주편의 결함 감소 효과가 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 코팅층이 탕면 높이보다는 다소 낮게 위치하는 것이 더 바람직하다. 이때, 실험예7 및 실험예11을 보면, 코팅층의 상단 높이가 탕면 높이에서 200mm 보다 더 낮아지는 경우, 코팅층에 의한 주편의 결함 감소 효과가 오히려 작아짐을 확인할 수 있다In Experimental Examples 6 and 7, it can be seen that when the upper height of the coating layer is 200 mm lower than the height of the hot water surface, the effect of reducing defects of the cast steel by the coating layer is greatly increased than when the upper height of the coating layer is 100 mm lower than the height of the hot water surface. have. That is, it is more preferable that the coating layer is located somewhat lower than the height of the hot water surface. At this time, looking at Experimental Examples 7 and 11, it can be seen that when the upper height of the coating layer is lower than 200mm from the height of the hot water surface, the effect of reducing defects of the cast steel by the coating layer is rather small.
또한, 실험예7 내지 실험예10을 보면, 코팅층의 하단 두께가 증가할수록 코팅층에 의한 주편의 결함 감소 효과가 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이때, 실험예10 및 실험예11을 보면, 코팅층의 하단 두께가 3 mm 를 초과하면 코팅층에 의한 주편의 결함 감소 효과가 오히려 작아짐을 확인할 수 있다.In addition, in Experimental Examples 7 to 10, it can be seen that as the thickness of the lower end of the coating layer increases, the effect of reducing defects of the cast steel by the coating layer increases significantly. At this time, looking at Experimental Examples 10 and 11, it can be seen that when the thickness of the lower end of the coating layer exceeds 3 mm, the effect of reducing defects of the cast steel by the coating layer is rather small.
즉, 코팅층은 주형 내에서 주편의 냉각을 완화시키되, 탕면 높이에서 응고쉘이 원활히 형성될 수 있도록 탕면 높이에서 하측으로 이격되어야 하고, 주편이 주형을 빠져나갈 때 적절한 수준으로는 주편을 냉각시켜 줘야 한다.In other words, the coating layer should be spaced downward from the height of the metal surface so that the solidification shell can be formed smoothly at the height of the metal surface, and cool the cast steel to an appropriate level when the cast steel exits the mold. do.
이를 위한 코팅층의 최적 조건은, 상술한 실험예들을 참조하면, 탕면 높이의 하측으로 200mm 이격된 높이에 코팅층의 상단이 위치하고, 코팅층의 하단은 주형의 하단과 동일 높이로 위치하고, 코팅층의 하단의 두께가 1 내지 3 mm 이고, 코팅층이 세라믹을 100 중량% 함유하는 조건일 수 있다.The optimum conditions for the coating layer for this are, referring to the above-described experimental examples, the top of the coating layer is located at a height 200mm apart from the height of the hot water surface, the bottom of the coating layer is located at the same height as the bottom of the mold, and the thickness of the bottom of the coating layer Is 1 to 3 mm, and the coating layer may contain 100% by weight of ceramic.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.The above embodiments of the present invention are for the purpose of explanation of the present invention and are not intended to limit the present invention. It should be noted that the configurations and methods disclosed in the above embodiments of the present invention will be modified in various forms by combining or intersecting with each other, and such modified examples can also be viewed as the scope of the present invention. That is, the present invention will be implemented in a variety of different forms within the scope of the claims and the technical idea equivalent thereto, and a person in the technical field to which the present invention corresponds can various embodiments within the scope of the technical idea of the present invention. You will be able to understand.
20: 주형 21: 한 쌍의 단변판
22: 한 쌍의 장변판 24: 코팅층
H0: 탕면 높이 C: 응고쉘
F3: 용융된 몰드 플럭스20: mold 21: a pair of short sides
22: a pair of long side plates 24: coating layer
H 0 : Height of the hot water surface C: Coagulation shell
F3: molten mold flux
Claims (15)
내부 공간을 가지는 금속 바디; 및
상기 금속 바디의 내부면을 감싸도록 형성되는 코팅층;을 포함하고,
상기 코팅층은 미리 정해진 탕면 높이에서 상기 금속 바디의 내부의 몰드 플럭스와 상기 금속 바디의 내부면을 접촉시킬 수 있도록, 상기 탕면 높이에서 하방으로 이격되며, 상기 내부면의 하부 영역에 형성되고,
상기 탕면 높이와 상기 코팅층의 상단의 높이 차이는 0 초과 200 ㎜ 이내인 주형.As a mold to solidify molten steel,
A metal body having an inner space; And
Including; a coating layer formed to surround the inner surface of the metal body,
The coating layer is spaced downward from the height of the metal body so as to contact the inner surface of the metal body with the mold flux inside the metal body at a predetermined height of the metal body, and is formed in a lower region of the inner surface,
The mold having a height difference between the height of the bath surface and the top of the coating layer is greater than 0 and within 200 mm.
상기 코팅층은 상하 방향으로 하단과 상단의 두께가 다른 주형.The method according to claim 1,
The coating layer is a mold having different thicknesses at the bottom and the top in the vertical direction.
상기 코팅층은 하단의 두께가 상단의 두께보다 두꺼운 주형.The method according to claim 2,
The coating layer is a mold whose thickness at the bottom is thicker than the thickness at the top.
상기 코팅층은 하단에서 상단으로 갈수록 두께가 점진적으로 감소하는 주형.The method according to claim 2,
The coating layer is a mold whose thickness gradually decreases from the bottom to the top.
상기 코팅층의 하단의 두께는 0 초과 3 ㎜ 이하인 주형.The method according to claim 3 or 4,
The thickness of the lower end of the coating layer is more than 0 and 3 mm or less.
상기 코팅층은 단열 재질을 포함하는 주형.The method according to claim 1,
The coating layer is a mold comprising an insulating material.
상기 단열 재질은 이트리아 안정화 지르코니아를 포함하는 주형.The method of claim 7,
The heat insulating material is a mold containing yttria stabilized zirconia.
상기 코팅층은 합금을 포함하는 주형.The method according to claim 1 or 7,
The coating layer is a mold containing an alloy.
상기 합금은 니켈 크롬 합금을 포함하는 주형.The method of claim 9,
The alloy is a mold comprising a nickel chromium alloy.
상기 코팅층은 상기 코팅층의 전체 중량에 대하여 단열 재질을 5 내지 100 중량% 포함하고, 합금을 0 내지 95 중량% 포함하는 주형.The method according to claim 1,
The coating layer is a mold containing 5 to 100% by weight of an insulating material and 0 to 95% by weight of an alloy based on the total weight of the coating layer.
상기 코팅층은 상기 금속 바디보다 열전도도가 낮은 주형.The method according to claim 1,
The coating layer is a mold having a lower thermal conductivity than the metal body.
주형에 용강을 주입하고, 상기 용강의 탕면에 몰드 플럭스를 공급하는 과정;
상기 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정;
상기 주편과 상기 주형 사이에 용융된 몰드 플럭스를 유입시키는 과정;
용강의 탕면 높이에서 하방으로 이격되어 상기 주형의 내부면의 하부 영역에 형성된 코팅층에 용융된 몰드 플럭스를 접촉시키는 과정;을 포함하고,
상기 탕면 높이에서 상기 용융된 몰드 플럭스와 상기 주형의 금속 바디를 접촉시켜 상기 용융된 몰드 플럭스를 냉각시키며 상기 주편의 응고쉘을 생성하고,
상기 코팅층의 상단 높이부터 하단 높이까지 상기 코팅층을 이용하여 상기 용융된 몰드 플럭스에서 상기 금속 바디로의 열전달을 저하시키는 주조 방법.As a casting method,
Injecting molten steel into a mold and supplying a mold flux to the molten steel surface;
Solidifying the molten steel to cast a cast steel;
Introducing a molten mold flux between the cast and the mold;
Including; a process of contacting the molten mold flux with the coating layer formed on the lower region of the inner surface of the mold, spaced downward from the height of the molten steel,
The molten mold flux is brought into contact with the metal body of the mold at the height of the metal surface to cool the molten mold flux, thereby creating a solidification shell of the cast steel,
Casting method for reducing heat transfer from the molten mold flux to the metal body by using the coating layer from the top height to the bottom height of the coating layer.
상기 용융된 몰드 플럭스를 접촉시키는 과정은,
상기 용융된 몰드 플럭스의 응고를 방지하는 과정;을 포함하는 주조 방법.The method of claim 13,
The process of contacting the molten mold flux,
Casting method comprising; the process of preventing the solidification of the molten mold flux.
상기 열전달을 제어하는 과정에서, 상기 코팅층의 상단에서 하단으로 갈수록 상기 용융된 몰드 플럭스에서 상기 주형의 내부면으로의 열전달량을 감소시키고,
상기 코팅층은 상기 코팅층의 전체 중량에 대해 단열 재질을 5 내지 100 중량%로 포함하고, 합금을 0 내지 95 중량% 포함하는 주조 방법.The method of claim 14,
In the process of controlling the heat transfer, the amount of heat transfer from the molten mold flux to the inner surface of the mold is reduced from the top to the bottom of the coating layer,
The coating layer is a casting method comprising 5 to 100% by weight of an insulating material and 0 to 95% by weight of an alloy based on the total weight of the coating layer.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180129913A KR102179557B1 (en) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | Mold and casting method |
CN201980071519.XA CN112955263A (en) | 2018-10-29 | 2019-10-22 | Crystallizer and casting method |
PCT/KR2019/013911 WO2020091289A1 (en) | 2018-10-29 | 2019-10-22 | Mold and casting method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180129913A KR102179557B1 (en) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | Mold and casting method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200048161A KR20200048161A (en) | 2020-05-08 |
KR102179557B1 true KR102179557B1 (en) | 2020-11-16 |
Family
ID=70463375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180129913A KR102179557B1 (en) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | Mold and casting method |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102179557B1 (en) |
CN (1) | CN112955263A (en) |
WO (1) | WO2020091289A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100749025B1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-08-13 | 주식회사 포스코 | Mold flux and continuous casting method using the same |
JP2009160632A (en) | 2008-01-09 | 2009-07-23 | Mishima Kosan Co Ltd | Mold for continuous casting |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5222567B2 (en) * | 1973-04-30 | 1977-06-18 | ||
JPH0749137B2 (en) * | 1992-09-11 | 1995-05-31 | 三島光産株式会社 | Mold for continuous casting |
KR100347605B1 (en) | 1998-12-14 | 2002-09-18 | 주식회사 포스코 | Spray coating method of performance mold using high temperature wear resistant spray alloy |
DE102005057580A1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-06-06 | Km Europa Metal Ag | Mold for continuous casting of metal |
KR100749024B1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-08-13 | 주식회사 포스코 | Continuous casting method using melting mold flux |
CN100429020C (en) * | 2006-08-25 | 2008-10-29 | 重庆大学 | Protective slag for continuous casting medium thick plate of low alloy high strength steel |
CN201150978Y (en) * | 2008-01-08 | 2008-11-19 | 鞍钢股份有限公司 | Copperplate coating structure of medium thin slab continuous casting crystallizer |
KR101159940B1 (en) * | 2010-01-28 | 2012-06-25 | 한닢테크(주) | Electroplating method of copper plate for continuous casting |
KR101443788B1 (en) * | 2012-08-09 | 2014-09-23 | 주식회사 포스코 | Casting mold |
CN103433448A (en) * | 2013-08-14 | 2013-12-11 | 东北大学 | Method for determining heat flux density of continuous casting crystallizer based on flux film and air gap dynamic distribution |
KR101766856B1 (en) | 2014-10-23 | 2017-08-09 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Method for coating mold of continuous casting apparatus and mold with coating layer |
KR101742077B1 (en) * | 2015-05-04 | 2017-05-31 | 주식회사 포스코 | Mold Flux and the continuous casting method using the same and the casting steel for manufacturing by them |
KR101857996B1 (en) * | 2016-09-07 | 2018-05-17 | 주식회사 포스코 | Continuous casting method of austenitic stainless steel with improved surface defect |
CN106903281A (en) * | 2017-02-21 | 2017-06-30 | 河南蓝火激光科技有限公司 | A kind of wear-resistant gradient of resistance to heat etching coating crystallizer copper plate |
-
2018
- 2018-10-29 KR KR1020180129913A patent/KR102179557B1/en active IP Right Grant
-
2019
- 2019-10-22 CN CN201980071519.XA patent/CN112955263A/en active Pending
- 2019-10-22 WO PCT/KR2019/013911 patent/WO2020091289A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100749025B1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-08-13 | 주식회사 포스코 | Mold flux and continuous casting method using the same |
JP2009160632A (en) | 2008-01-09 | 2009-07-23 | Mishima Kosan Co Ltd | Mold for continuous casting |
JP5222567B2 (en) * | 2008-01-09 | 2013-06-26 | 三島光産株式会社 | Continuous casting mold |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112955263A (en) | 2021-06-11 |
WO2020091289A1 (en) | 2020-05-07 |
KR20200048161A (en) | 2020-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100749027B1 (en) | Continuous casting machine and method using molten mold flux | |
KR100749024B1 (en) | Continuous casting method using melting mold flux | |
KR101224955B1 (en) | Device for controlling cooling of strand and method therefor | |
EP2035169B1 (en) | Mold flux and continuous casting method using the same | |
KR102179557B1 (en) | Mold and casting method | |
KR20120044429A (en) | Device for controlling cooling of slab and method therefor | |
KR20120032917A (en) | Device for controlling cooling of strand and method therefor | |
KR101400044B1 (en) | Method for controlling casting speed in continuous casting | |
KR101159612B1 (en) | Mortar for forming submerged entry nozzle assembly and method for forming submerged entry nozzle assembly using the same | |
KR101159605B1 (en) | Adjustable measuring apparatus for porfile of surface portion in molten steel | |
JP2020157351A (en) | Method for producing casting material | |
KR20200049074A (en) | Mold flux and casting method | |
KR102179558B1 (en) | Mold, apparatus and method for casting | |
KR101466202B1 (en) | Controlling method for surface quality of slab | |
KR101388071B1 (en) | Cooling method of mold for continuous casting | |
KR101921939B1 (en) | Mould Flux | |
KR20130053575A (en) | Mold flux for casting twip with high al content and method for producing twip using the same | |
JPH1058093A (en) | Method for continuously casting steel | |
KR101400040B1 (en) | Control method for molten steel in tundish | |
KR101394441B1 (en) | Continuous casting apparatus | |
KR102210204B1 (en) | Mold flux and casting method using the same | |
KR101015322B1 (en) | Method for continuous casting of high Ti added ferrite stainless steel with excellent surface quality | |
JP2019515797A (en) | Mold flux and casting method using the same | |
KR101130720B1 (en) | Apparatus for prevention of edge skull in twin roll strip casting | |
KR101204935B1 (en) | Preheating burner apparatus for submerged entry nozzle and method for preheating submerged entry nozzle using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |