KR19980080236A - 강철로 이루어진 철괴를 주조하기 위한 압출 주조 금형 및 침지 주조의 최적 형태 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바람직하게는 얇은 철괴형태 및 측정범위가 40 내지 150 x 500 내지 3,300mm인 철괴형태를 주조속도 10m/min 이하에서 주조분말을 사용하여 주조하기 위한 진동 금형에 관한 것이다:

본 발명에 따른 침지 주조를 갖는 금형은 다음과 같은 특징에 의해 특징 지워진다:

· 주조방향에서 중앙 대칭적인 평면형의 오목한 넓은 측면판은 각각 깔때기에 의해 부분적으로 중앙 대칭적으로 존재하고,

· 깔때기는 제공되는 침지 주조 형태에서 전체적인 금형 폭에 걸쳐 동일한 형태의 열 스트림의 조절을 보장한다.

이러한 금형의 특징은 자유로이 선택되는 침지 주조의 특징과 관련하여 다음을 실현시킬 수 있다:

· 최대의 목적하는 주조수율(예를 들어 24시간),

· 높은 주조속도에서 결함이 없는 철괴표면 자체 및 균열에 민감한 강철제품 및

· 금형의 형태에 따라 예를 들어 500 내지 1,800mm의 더욱 큰 폭 조절영역

Description

강철로 이루어진 철괴를 주조하기 위한 압출 주조 금형 및 침지 주조의 최적 형태

본 발명은 바람직하게는 침지 주조 및 압출 주조분말을 갖는 강철로 이루어진 철괴를 압출 주조하기 위한 진동 금형에 관한 것이다.

압출 주조를 최대 10m/min의 주조속도에서 수행하여 특히 두께의 범위가 20 내지 250mm, 바람직하게는 40 내지 150mm(얇은 철괴)이고 너비의 범위가 500 내지 3,300mm, 바람직하게는 500 내지 1,800mm인 형태를 수득한다.

깔때기(funnel) 또는 트로프(trough)를 사용하여 개방되는 지금까지 공지된 철괴 금형 및 얇은 철괴 금형은 다음과 같은 부류의 장점과 단점이 있다.

특허문헌 DE 제 887 990호에는 직사각형의 금형 출구를 갖는 깔때기 금형이 기술되어 있는데, 이 금형은 하나의 형태로 구성되어 있고 넓은 측면과는 독립적인 좁은 측면을 나타내지 않는다. 이러한 금형은 좁은 측면의 원추형이 상이한 압출 주조속도 및 너비 방향으로의 압출물의 수축량에 따른 강철품질에서 금형의 높이에 대해 조절되거나 상이한 압출 폭으로 주조하는 것을 허용하지 않는다. 또한 압출 성형틀이 금형에서 고정되어 있어서, 제거할 때는 압출 성형틀을 파괴해야 하는 위험이 있다.

특허문헌 DE 제34 00 220호에는 넓은 측면벽 및 좁은 측면벽이 있는 깔때기 금형이 기술되어 있는데, 깔때기 형태의 주조 도입영역의 측면에 적어도 주조되는 밴드의 두께 또는 얇은 철괴에 상응하는 평행 영역이 배치되어 있다. 상술한 특허문헌 DE 제 887 990호에 따른 금형의 단점은 이러한 금형으로 제거된다.

특허문헌 JOS 제58-86906호에는 침지 주조형태와는 독립적으로 오목하게 형성되고 금형 출구에 나머지 오목부를 나타내는 금형이 기술되어 있다. 동시에 오목부는 금형의 폭에 대해 철괴의 수축보다 더욱 큰 금형 길이에 대해 복구되어, 좁은 측면의 오목부는 부정적으로 나타나고, 금형 출구에서 압출 폭은 압출 패널영역에서의 폭보다 크다. 이외에 이러한 해결방법은 압출분말의 용융을 위한 압출 패널에서 활성 압출두께가 동일하지 않기 때문에 압출폭에 걸쳐 동일한 형태의 광재형성을 보장하지 않는다. 이러한 동일하지 않은 광재형성은 특허문헌 DE 제36 27 991호에서도 알려져 있다.

특허문헌 DE 제41 31 829호에는 가장 가벼운 철괴 폭의 범위에서 오목하게 형성된 4-판-얇은 철괴 금형이 기술되어 있다. 이러한 개구부는 압출 패널영역 및 철괴 중앙부에서 철괴폭 1,000mm당 최대 12mm에 이른다.

그러한 금형 형태는 침지 파이프의 외부영역에 대해 단지 좁게 형성된(최대 2 x 0.25 철괴두께 + 12mm), 금형의 넓은 측면과 침지 파이프 사이의 영역에서 주조 광재의 결핍 및 신규 용융물의 결핍이 발생하는 단점이 있는데, 용융물은 더욱 향상된 열 스트림 및 수축억제를 유도할 뿐만 아니라 압축 성형틀과 침지 압출물 사이에 과냉각 및 브릿지 형성을 유도한다. 이러한 단점으로 인해 철괴의 중앙영역에서 철괴의 표면에 세로방향으로 균열이 형성되는 경향이 높아진다.

특허문헌 DE 제44 03 045호 및 DE 제44 03 050호에는 오목한 금형 형태와 외부 및 내부 침지 주조형태 사이의 관계에 대해 전혀 언급되지 않은 오목한 금형 형태가 기술되어 있다. 최적화 되지 못한 이러한 형태는 금형의 폭 및 높이에 걸쳐 열 스트림을 방해하고 주조 패널에서 및 주조 패널 하부에서 강철의 흐름을 방해하여 다시 세로방향으로 균열을 형성하는 위험이 촉진된다.

유럽 특허원 제0 109 357 A1호에는 오목한 금형 형태를 선택함에 있어서 침지 주조 또는 침지 파이프를 고려하지 않고 있다. 또한, 이 문헌은 전자기장의 사용하에 알루미늄을 주조하기 위한 금형에 관한 것으로서, 즉 압출 성형틀을 형성함에 있어서 압출물은 금형과 접촉하지 않는다.

이와 관련하여 주조 분말은 사용되지 않으며, 금형은 진동하지 않는다. 또한 연속적으로 주조되는 것이 아니라 일종의 블록 주조 금형으로 증진되어 주조된다.

그러한 얇은 철괴금형 이외에 예를 들어 200 x 200mm의 직사각형 형태를 갖는 전형적인 철괴금형이 있다. 주조속도가 단지 최대 2m/min이고 열 스트림 및 이에 의한 수축률이 단지 약 1MW/m²및 약 1%인 것과는 별도로 그러한 표준 금형 시스템은 압축 성형틀과 금형 사이에서 예를 들어 두께 1 내지 2mm의 상대적으로 두꺼운 광재 필름에도 불구하고 다음과 같은 결점을 나타낸다:

· 침지 파이프의 영역에서 압출폭에 걸쳐 동일하지 않은 광재의 형성,

· 침지 파이프 이외의 영역에 대해 침지 파이프의 영역에서 강철의 과냉각,

· 평행한 금형 형태 및 특히 넓은 철괴의 치수에서 평행한 금형 형태에 의해 수평 방향으로의 압출 성형틀의 수축억제.

본 발명의 과제는 정의된 침지 주조에 있어서,

· 주조수율

· 내부형태 및 외부형태

· 유동 단면

· 배출 개구부의 크기 및 배열 및

· 벽의 두께(최대 주조시간, 연속주조에 있어서의 용융 수)와 관련하여 다음과 같은 필요조건을 고려하는 금형 형태를 발견하는 것이다:

· 철괴의 폭에 걸쳐 동일한 형태의 광재 형성,

· 동일한 형태 및 고요한 상의 움직임,

· 철괴의 폭에 걸쳐 압출 성형틀의 거의 마찰이 없고 동일한 형태의 수축,

· 금형을 사용하여 상이한 철괴폭의 주조(더욱 큰 조절 범위),

· 좁은 측면의 상이한 원추형 설비의 중지 및 조절에 의한 조정.

도 1은 2개의 변형 침지주조를 갖는 깔때기 금형의 부감도,

도 2는 깔때기 형태가 상이한 깔때기 금형의 측면도,

도 3은 2개의 출구형태를 갖는 금형 출구에서의 깔때기 금형의 부감도,

도 4는 3개의 상이한 깔때기 형태 및 2개의 변형 침지주조를 갖는 깔때기 금형의 측면도.

그러한 과제는 당해 분야의 숙련가들에게는 노골적으로 자명하진 않은 청구 범위의 특징부에 의해 해결된다. 그러한 과제의 해결방법은 예를 들어 수직 금형, 수직 방향전환 금형 또는 원형으로 굽은 금형과 같은 금형의 형태와는 관계되지 않는다.

다음과 같은 본 발명의 실시양태에 따른 설명을 구체적으로 나타내기 위해 도면을 사용한다.

본 발명을 파악하기 위해 수행되는 시도 및 전체적인 주조방법은 예를 들어 최대 24시간의 목적하는 긴 주조시간에 걸쳐 균열 위험이 없는 주조 및 연속 주조를 위해 및 부족한 것이 없는 주조표면을 제조하기 위한 최대 10m/min의 주조속도에서 목적하는 주조수율을 위한 침지 주조의 설비/설치(형태)와 관련하여 금형의 형태가 실질적으로 중요함을 나타낸다.

도 1 내지 도 4에 있어서 본 발명의 특징과 함께 본 발명을 예를 들어 기술한다.

금형의 넓은 측면(1)은 전체적인 금형의 높이(3)에 걸쳐 중앙축(2)에 대해 대칭적인 오목한 직선형 및 평면 형태(1.1)를 나타낸다. 이러한 직선형의 오목한 형태는 주조 패널영역(6)에서 깔때기(5)의 가장자리(5.1) 및 금형(7)의 상부 테두리에까지 넓은 측면의 조절영역에 걸쳐 연장된다. 마름모 형태에 상응하는 이러한 금형(1.2)의 오목하고 평평한 개구부는 직사각형의 금형에 비해 좁은 측면(1,3)의 두께 또는 좁은 측면 영역에서의 주조 두께의 최대 약 4%에 상응해야 한다.

최적으로 폭을 조절하고 원추형을 조정하기 위해 넓은 측면(1)은 좁은 측면(1.3)상에 수압식으로 위치 및 동력의 조절이 이루어져야 한다.

주조 패널에서 깔때기(5)의 형태(5.2)는 침지 주조(8)의 형태(8.1)에 상응하고 바람직하게는 절반의 침지 주조두께(8.2)의 140% 및 침지 주조두께(8.2.1)의 70%의 개구부(5.3.)를 나타낸다.

목적하는 최대 주조시간(예를 들어 24시간의 연속주조) 및 예를 들어 5t/min과 같이 t/min으로 나타낸 주조수율에 의해 한정되고 이로써 개구부의 단면(8,3,1)과 함께 침지 주조 개구부(8.3)에서 예를 들어 1m/sec의 최적의 유동속도와 관련되는 침지주조 자체는 예를 들어 9,000mm²와 같은 목적하는 내부 유동단면(8.4), 예를 들어 30mm와 같은 목적하는 침지 주조벽의 두께(8.5) 및 예를 들어 7,000mm²와 같은 개구부의 단면(8.3.1)을 나타낸다.

사실상 주조수율 및 목적하는 최대 주조시간에 의해 결정되는 침지 주조형태는 주조 패널영역(6)에서뿐만 아니라 주조 패널의 하부에서도 깔때기(5)의 형태를 결정한다. 바람직하게는 주조 패널영역에서 깔때기(5.3)의 개구부가 대략 침지 주조(8.2)의 절반에 상응하고 깔때기의 폭(5.4)은 대략 침지 주조의 폭(8.6)에 상응하여 욕의 패널에서 동일한 형태의 광재 두께(10)에 대해 주조분말을 형성하고 이로써 압출 성형틀과 금형의 넓은 측면(1) 사이에서 동일한 형태의 광재필름(11)이 형성된다. 주조 패널영역에서 깔때기의 개구부는 각각 전체적인 침지 주조두께(8.3.1)의 70%의 최대 넓은 측면에 이른다. 내화성 물질의 특정 열 전도도가 강철 약 50, 광재 약 1 및 Cu 약 360W/。K에 대해 약 7 내지 10W/。K이고 비교적 미미한 이러한 전도도는 특히 직각 금형의 경우 압출물의 과냉각을 유도한다. 깔때기에 의한 금형의 개구부는 침지 주조(8)와 금형벽(1) 사이에서 과냉각되고, 침지 주조재료의 미미한 열 전도도에 의해 정의되며 깔때기 개구부(5.3)가 침지 파이프 두께의 50%보다 큰 경우 이를 보상한다.

주조 패널영역(6)에서 넓은 측면의 중앙에 위치하는 깔때기 형태(5.2)에서 직선형 및 평면형의 그러한 오목한 넓은 측면형태는 세 종류로 회수될 수 있는데, 이들은 사실상 주조 패널 하부의 침지 주조형태(5.2)에 의해 결정된다.

오목한 평면형 넓은 측면형태(1.1)에서 깔때기의 회수는 커버의 곡선(13)에 의해 설명된다. 따라서 일정한 부분의 금형의 높이(13.1)-바람직하게는 75%-에 걸쳐 예를 들어 1,200mm의 전체적인 금형의 높이(3)에서 회수될 수 있다. 또한 짧은 금형 또는 민감한 강철제품에 있어서도 깔때기 형태는 더욱 유연하게 회수될 수 있다.

전체적인 금형의 높이(3) 또는 심지어 금형의 출구(14)에까지 이르는 커버의 곡선(13.2)은 금형의 출구에서 잔여 깔때기(15)가 직선형의 오목한 넓은 측면형태(1.1)를 중앙 대칭적으로 위치시킴으로써 실현될 수 있다.

압출물은 커버의 곡선(13.1 또는 13.2)에 걸쳐 금형의 높이(3)의 내부에서 깔때기의 회수의 경우 볼록한 중앙 대칭형(1.1)의 직선형 단면형태로 압출 가이드(16)의 말단으로부터 롤러에까지 유도될 수 있거나 압출 가이드(16)의 영역에서 직사각형의 형태로 형성된다.

금형의 출구(4)에서 잔여 깔때기(15)에 상응하는 잔여 구형을 나타내는 볼록한 압출형태의 경우, 형태는 압출 가이드의 말단으로부터 수득되거나 부분적으로 수득되거나 직사각형의 형태로 회수될 수 있다.

특정한 깔때기 형태를 갖는 이러한 종류의 본 발명에 따른 금형은 금형 및 압출 가이드에서 압출물의 중심화를 위해 및 고도의 주조성능(균열의 억제)을 위해 다음과 관련된 최적의 조건 이외에 특히 주조속도가 10m/min이다:

· 유동

· 욕의 운동

· 광재유도

· 열 유동 및

· 수축억제

얇은 철괴 및 철괴의 주조에 있어서 특히 주조속도가 높은 이러한 매우 복잡한 과정은 청구의 범위에 기술된 특징부를 참조한다. 본 발명은 선행 기술분야에 대해 얇은 철괴의 주조뿐만 아니라 철괴의 주조에 있어서도 다음과 같은 구체적인 특징의 이점을 유도한다:

- 오목한 직선형 및 평면형 넓은 측면형태의 특징에 의해 유도되는 이점

· 수평방향으로 압출 성형틀의 마찰결핍 수축,

· 전체적인 압출 폭과는 관계없이 최소 깔때기 형태에 의한 최대의 폭 조절영역(예를 들어 500 내지 2,000mm),

· 주조하는 동안의 폭 조절,

· 주조하는 동안의 압출 성형틀의 원추형 조절 또는 조정

· 세로방향 균열이 없는 철괴표면.

- '깔때기'의 특징에 의해 유도되는 이점

· 다음과 관련된 침지 주조형태의 자유로운 선택,

- 최대 주조수율(t/min)

- 침지 주조시 및 침지 주조의 개구부에서 유동 단면에 의한 유동속도(m/s)

- 침지 주조벽의 두께(광재소모 1mm/h에서 30mm)의 자유로운 선택에 의한 최대 주조시간/연속주조(예를 들어 24시간)

· 동일한 형태의 욕 패널 운동, 요동의 억제,

· 전체적인 금형의 폭에 걸쳐 압출 성형틀에 대한 금형 중앙의 욕 패널에서 동일한 형태의 온도구배,

· 압출 성형틀과 침지 주조벽 사이에서 브릿지 형성의 위험이 없음,

· 욕 패널의 폭에 걸쳐 동일한 형태의 광재의 용융,

· 압출 성형틀과 넓은 측면-금형판 사이에서 동일한 형태의 광재 필름의 형성,

· 금형의 폭에 걸쳐 동일한 형태의 열 스트림 밀도,

· 특히 수평방향으로 금형의 폭에 걸쳐 압출 성형틀의 동일한 형태의 수축율,

· 포정 강철과 같은 세로방향의 균열에 민감한 강철제품에 있어서 더욱 양호하고 균열이 없는 철괴의 표면,

· 금형 및 압출 가이드에서 강철의 중심화,

· 높은 주조성능 또는 미미한 절단,

· 오목한 중앙 대칭성 철괴의 제조 가능성

Claims (15)

1. 침지 주조 및 압출 주조분말을 갖는 강철로 바람직하게 이루어진 철괴를 압출 주조하기 위한 진동 금형장치에 있어서:

   · 내부 유동단면(8.4), 벽 두께(8.5), 출구 단면(8,3,1) 및 폭(8.6) 및 두께(8.2.1)를 갖는 외부 단면형태(8.1)를 갖는 침지 주조(8)

   · 직선형이고 금형의 길이에 걸쳐 평평한 중앙 대칭성의 넓은 측면판(1)의 오목한 형태(1.1),

   · 자유롭게 움직이는 좁은 측면(1.3),

   · 적어도 주조 패널영역(6)에서 침지 주조(8)의 외부 단면형태(8.1)에 상응하고 금형의 출구방향으로 적어도 부분적으로 회수되는, 넓은 측면에 도입되는 중앙 대칭성 깔때기(5)를 포함하고 있는 것을 특징으로하는 진동금형장치.
2. 제 1 항에 있어서, 직선형 및 평면형의 오목한 영역(1.1)이 넓은 측면판(1)에서 좁은 측면두께(1.3)의 4%의 최대 개구부(1.2)를 형성하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 깔때기(5)가 적어도 외부 침지 주조형태(8.1)의 주조 패널영역(6)에 나타나는 것을 특징으로 하는 금형장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 주조 패널영역(6)에서 깔때기의 개구부(5.3)가 침지 주조두께(8.2.1)의 최대 70% 및 침지 주조두께(8.2)의 절반의 최대 140%를 형성하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 깔때기 형태(5.2)가 금형에서 완전히 회수되고(13.1 및 13.2) 금형이 금형의 출구(14)에서 직선형의 오목한 형태(1.1)를 나타내는 것을 특징으로 하는 금형장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 대칭적이고 직선형인 볼록한 단면을 갖는 압출물이 압출 가이드(16)에서 적어도 부분적으로 제조되어 존재하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 대칭적이고 직선형인 볼록한 단면을 갖는 압출물이 압출 가이드(16)에서 직사각형 형태로 전환되는 것을 특징으로 하는 금형장치.
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 깔때기 형태(5.2)가 금형에서 단지 금형의 출구(14)에 이르는 부분(13.3)에 대해 회수되고 압출물이 잔여 깔때기 형태(15)에 상응하는 직선형의 중앙 대칭성의 볼록한 구 형태를 나타내는 것을 특징으로 하는 금형장치.
9. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 중앙 대칭성의 볼록한 단면(15)을 갖는 압출물이 압출 가이드(16)에서 적어도 부분적으로 제조되어 존재하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
10. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 8 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 중앙 대칭성의 볼록한 단면(15)을 갖는 압출물이 압출 가이드(16)에서 직사각형 형태로 전환되는 것을 특징으로 하는 금형장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 좁은 측면(1.3) 및 이를 위한 압출폭 조절영역이 직선형의 오목한 넓은 측면형태와 깔때기(5) 사이에서 최소한 통로(5.1)에 이르기까지 이를 수 있는 것을 특징으로 하는 금형장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 깔때기(5)의 최소 폭(5.4)이 500mm를 나타내는 것을 특징으로 하는 금형장치.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 넓은 측면 금형판(1)이 위치 조절 및 동력 조절되어 좁은 측면(1.3)에 이르는 것을 특징으로 하는 금형장치.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 침지 주조(8)가 20,000mm²이하, 바람직하게는 약 9,000mm²의 내부 유동단면(8.4), 20mm 내지 40mm, 바람직하게는 30mm의 침지 주조벽 두께(8.5) 및 침지 주조-출구에서 15,000mm²이하 바람직하게는 약 7,000mm²의 전체적인 개구부 단면(8.3.1)을 나타내는 것을 특징으로 하는 금형장치.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 제공될 수 있는 주조수율과 관련하여 침지 주조 개구부 및 침지 주조 개구부들(8.3)이 침지 주조 개구부(들)(8.3)에 대해 2m/sec, 바람직하게는 약 1m/sec의 유동속도에 맞춰지는 방식으로 단면이 최적화 되는 것을 특징으로 하는 금형장치.