KR19980702328A - 금속 용융체를 주형에 주입하는 방법 및 장치 - Google Patents

금속 용융체를 주형에 주입하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주조용기에 구비된 침지관을 통하여 수직으로 진동하는 주형에 금속용융체, 특히 용강을 주입하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 주입되는 용융체의 높이가 주형내의 용융체의 높이보다 50 내지 600mm 만큼 높게 제어되고, 주조용기로부터 흘러 나가는 용융체는 주형을 빠져나가는 연속주조의 액상부분에 등 동역학적으로 주입되는 것을 특징으로 한다.
금속의 연속주조물, 특히 얇은 강편을 상기의 방법에 따라 제조하는 장치로서, 수직으로 진동하는 주형 안으로 뻗어 내린 침지관이 부착된 주조용기를 포함하고 상기 침지관의 출구(27)의 횡단면적(AT)은 주형(41)의 유통횡단면(AK)의 자유 내부횡단면적의 0.3배보다 작지 않은 것을 특징으로 하는 장치가 제안된다.

Description

금속 용융체를 주형에 주입하는 방법 및 장치
EP 0 410 273에 의하면 액상 용융물질을 수용하는 대기중에 개방된 제 1 챔버와 금속의 방출을 위한 개구부가 있는 분리벽을 구비한 제 2 챔버가 공지되어 있다. 여기에서 상기 제 2 챔버는 제 1 챔버보다 높은 금속레벨을 나타내도록 제 2 챔버는 밀봉되고 감압장치에 연결되어 있다. 제 2 챔버에서 밸브에 의해 막을 수 있는 출구에 대하여는 보다 상세한 설명이 되어 있지 않다.
DE-OS 2,017,469에 의하면 연속주조용 주형을 구비한 액상 용융금속의 연속주조를 위한 장치로서, 기밀구조이며 차단이 가능하고 배출이 가능한 중간용기가 제시되어 있으며 감압을 조절할 수 있으므로 유출관으로부터 나오는 금속이 실제로 압력을 받음이 없이 주형으로 주입되는 장치가 공지되어 있다.
이상으로 개시된 침지관은, 용강이 변함없이 액상 용기에 밀고 들어가고 이 때 유출관의 출구부분에서 깔때기 모양을 이루게 됨으로써 유출되는 금속의 속도가 더욱 감소하도록 형성된다.
본 발명은 연속 빌릿(billet)을 제조하기 위하여 침지(沈漬)배출구를 구비한 중간용기를 통하여 금속 용융체, 특히 용강을 수직으로 진동하는 주형에 주입하는 방법에 관한 것이며, 또한 그에 필요한 금속빌릿, 특히 얇은 강편(鋼片)을 주조하기 위한 장치로서, 레이들(ladle)로부터 금속용융체가 주입되는 개방형 제 1 챔버와, 바닥에 침지관이 연결되어 수직으로 진동하는 주형 속으로 돌출해 있고 감압장치와 연결되어 있는 제 2 챔버를 구비한 장치에 관한 것이다.
도 1은 챔버가 두 개인 용기를 구비한 주조장치의 단면도이고,
도 2는 개방된 용기를 구비한 주조장치의 단면도이고,
도 3은 침지관의 단면도 및 주형의 평면도이다.
본 발명의 목적은 동역학 에너지면에서 자유롭고 안정된 흐름상태로 용강을 주형에 주입할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명은 특허청구의 범위 제 1항 및 제 10항의 특징에 의하여 상기 목적을 달성한다.
본 발명에 의하면, 주입되는 용융체의 높이가 조절되고 중간용기를 빠져나가는 용융체는 등(等) 동역학적으로(isokinetically) 강편의 액상부분에 주입된다. 용융체의 높이는 주형내의 용융체 높이보다 50 내지 600mm 만큼 높게 제어되고, 중간용기의 제 2 챔버내 용융체의 표면에 감압이 걸리고 그 감압의 크기는 대기압 하에 있는 중간용기 내의 용융체표면의 높이가 주형 내의 용융체 높이보다 약간 높아지는 크기로 제어된다.
제2 실시예에서 용융체의 높이는 유량이 마개에 의해 조절되는 방식으로 조절되며 또한 침지관 내의 흐름이 항상 양압을 나타내도록 조절된다.
액상금속의 유량은 항상 부분응고 빌릿의 유출량에 상응하도록 조절된다. 상기한 방법에 의하여 통상적인 용강이 액상 빌릿의 핵심으로 밀고 들어가지 못하게 된다. 여기에는 특히 용융체표면이 완전히 평탄하게 되고 정확히 균일한 주조매체의 주입이 가능하게 되는 장점이 필연적으로 따른다. 나아가서 빌릿의 껍질은 방해받지 않은 상태로 균일하게 응고되고, 그 결과 표면이 개량될 뿐 아니라 파손되는 경향도 감소된다. 또한 폭에 대한 길이(길이/폭)의 비율이 큰 빌릿의 주조가 가능하게 되고, 따라서 주형 내부에서 바람직하지 않은 교차흐름이 일어나지 않는다.
침지관과 주형의 횡단면은 레벨에 관계없이 대기에 노출되어 있는 환형표면이 일정한 폭을 가지도록 선택된다. 유리한 방법으로는 윤활제에 영향을 주기 위한 조치가 행해질 수 있다. 이를 위해서는 윤활제의 간단한 가열 및 목표로 하는 정량이 특히 중요하다.
본 발명에 의하면 침지관의 출구는 주형의 통과면의 내부 단면적의 0.3배 보다 작지 않은 황단면적을 나타낸다. 열에 의한 침지관 외피의 팽창을 감소시키기 위해서 침지관의 모서리를 둥글게 하는 것이 바람직하며, 더욱 상세하게는 상기 모서리를 이루는 원의 반지름을 침지관 폭의 1/4 보다 크게 한다.
윤활제의 공급을 안정적으로 증대시키기 위해서 주형의 내벽을 따라 침지노즐이 배열되도록 제안한다. 윤활제는 가압 하에 용기내의 필요한 양만큼 주형과 용융체 사이의 원하는 분리점에 주입될 수 있다.
상기 윤활제는 용융체 용기로부터 방출되는 열 뿐 아니라 외부의 에너지에 의해서도 가열될 수 있다. 이를 위하여, 조절가능한 레이저빔을 표면에 조사하고 매우 정확하게 필요한 열에너지를 공급하는 레이저의 사용이 제안된다.
본 발명에 의한 침지관은 원형이거나 각봉강(角捧鋼) 또는 판괴(板塊)와 같은 원하는 형상으로 사용될 수 있다. 특별히 예를 들면 60mm x 1,500mm의 크기를 갖는 박판괴가 적합하다.
본 발명의 실시예는 첨부된 도면에서 설명된다.
도 1에서 용융체(S)는 레이들(11)로부터 중간용기(12)의 제 1 챔버(13)로 흘러 들어간다. 상기 제 1 챔버(13)는 격벽(15)에 의해 제 2 챔버(14)와 분리된다. 상기 제 2 챔버(14)는 밀봉상태로 막을 수 있으며 연결관(32)을 통해 펌프(31)를 구비한 감압장치와 연결되어 있다.
감압을 발생시킴으로써 챔버(14)에 있는 용융체의 높이는 주형(41)에 있는 용융체의 레벨(P41) 보다 단지 약간 위의 높이로 제 1 챔버(13)의 레벨(P13)이 맞추어 지도록 조절된다.
침지관(21)은 제 2 챔버(14)에 고정되고 그 출구(27)는 주형(41)에 있는 용융체(S)에 잠긴다.
대기압에 연결되어 있는 주형(41)내 용융체(S)의 환형표면에 윤활제공급장치(51)의 윤활제용기(55)로부터 노즐(52)을 구비한 공급관(53)을 통해 윤활제(G)가 공급될 수 있다.
나아가서 주형(41)내 용융체(S)의 환형표면에 가열장치(61)를 통해서, 예를 들면 레이저장치(62)에 의해 열에너지가 공급된다.
적어도 부분응고되는 빌릿(E)은 연속주조 롤러(43)을 통하여 진동하는 주형(41)으로부터 이송된다.
도 2는 챔버가 위쪽으로 개방되어 있는 챔버 한 개만으로 되어 있는 주조용기(12)를 구비한 것 외에는 도 1의 경우와 동일한 용융체의 공급과 빌릿의 이송을 위한 주조장치를 나타낸다. 상기 주조용기(12)의 바닥에는 침지관(21)이 고정되어 있다. 침지관(21)의 유출구는 폐쇄요소(16)를 경유하고 이 폐쇄요소는 마개용 막대(17)에 의해 출구가 막히게 되어 있다. 상기 마개용 막대의 수직방향 마개역할에 의해 주조용기(12)를 흘러 나가는 용융체의 양이 조절된다.
상기 침지관(21)에는 흡인관(18)이 연결되어 있고 이 흡인관은 배출장치(19)와 연결되어 있다. 상기 배출장치(19)에 의해 침지관(21)의 내부압력이 영향을 받는데 더욱 상세히는 공급되는 용융체의 스트랜드(strand)가 항상 양압을 나타내도록 영향을 받는다.
도 3에서 윗 부분은 주형(41)내의 용융체(S)에 잠겨 있는 노즐(27)을 구비한 침지관(21)의 단면을 나타낸다. 나아가서 응고된 빌릿(E)의 응고각(凝固殼)이 점차로 형성되는 것을 나타낸다. 화살표는 액상 금속의 유속의 크기와 방향을 가리킨다.
주형(41)의 상부 모서리(42)의 위에는 윤활제(G)가 공급관(53)에 배열된 노즐(52)을 통하여 주입된다. 윤활제로는 통상 주조분말이 사용된다.
상기 침지관(21)과 주형(41) 사이에 형셩되는 용융체(S)의 상부표면에 가열장치(61), 여기서는 레이저장치(62)에 의해 열에너지가 공급되고, 그 표면 위는 주조분말로 덮혀진다.
도 3의 아래부분은 주형(41)의 단면 AA의 평면도를 나타낸다. 이 경우에는 주형(41)의 폭 측면(44, 46)과 길이 측면(45, 47)에 의해 형셩되는 강편에 관한 것이다. 상기 폭 측면(44) 내지 길이 측면(47)은 주형(41)의 횡단면(AK)을 둘러싼다.
이러한 내부 공간에 자유 내부 단면적(AT)을 이루는 폭 측면(22, 24) 및 길이 측면(23, 25)을 구비한 침지관(21)이 침지한다.
상기 침지관(21)의 모서리(26)는 둥글게 만들어지는데, 그 반경(r)은 침지관 폭(B)의 1/4 보다 크다.
상기 침지관(21)과 주형(41)에 의해 형성되는 환형공간으로 노즐(52)이 들어가고 이 노즐들은 정량장치(54)를 거쳐 더 이상 설명되지 않은 윤활제용기(55)에 연결되어 있다. 상기 정량장치(54)는 여러 가지 수효의 공급관(53)에 연결될 수 있다. 한 개, 두 개, 세 개 및 많은 수의 공급관(53)이 도 3에 나타나 있다.

Claims (21)

  1. 주조용기에 구비된 침지관을 통하여 수직으로 진동하는 주형에 금속 용융체, 특히 용강을 주입하는 방법으로서, 주입되는 용융체의 높이가 주형내의 용융체의 높이보다 50 내지 600mm 만큼 높게 제어되고, 주조용기로부터 흘러 나가는 용융체는 주형을 빠져나가는 연속주조의 액상부분에 등 동역학적으로 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    두 개의 챔버를 갖추고 있는 주조용기의 한 부분의 높이를 조절하기 위해서 주조용기 내의 대기에 개방된 용융체 윗면의 레벨이 주형 내의 레벨보다 높은 위치에 있도록, 주형과 연결되어 있는 용융체에 감압이 걸리는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    주조개시의 높이를 조절하기 위해서 공급되는 용융체의 스트랜드에 항상 양압이 걸리는 것과, 유량이 조절되면서 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2항 또는 3항에 있어서,
    용융체는 주형의 내부공간에 담겨 있는 용융체의 횡단면(AK)보다 약간 작은 횡단면(AT)을 갖는 주형의 내부공간으로 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    주형내 용융체의 환형표면은 레벨과 무관하게 대기중에 개방된 상태로 상기 침지관을 일정한 폭으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 침지관을 둘러싸는 용융체의 환형부위에 윤활제가 일정하게 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 윤활제는 액체형태로 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6항 또는 7항에 있어서,
    상기 윤활제는 외부에너지에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 선행 청구항의 어느 하나에 있어서, 상기 윤활제는 압력이 가해지는 상태로 정량적으로 조절가능하게 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 수직으로 진동하는 주형 안으로 뻗어 내린 침지관이 부착된 주조용기를 구비하고 제 1항에 의한 방법을 실행하기 위한, 금속의 연속주조물, 특히 얇은 강편을 주조하는 장치로서,
    상기 침지관(21)의 출구(27)는 주형(41)의 유통횡단면(AK)의 자유 내부횡단면적의 0.3배보다 작지 않은 횡단면적(AT)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 주조용기(12)는 레이들(11)로부터 금속용융체(S)가 주입되고 대기중에 개방된 제 1 챔버(13)와, 밀폐되어 감압장치(31)와 연결되고 밑바닥에는 침지관(21)이 고정되어 있는 제 2 챔버(14)를 갖추는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 침지관(21)은 배출장치(19)와 연결된 흡인관(18)을 구비하는 것을 특징으로 하며,
    상기 침지관(21)의 입구는 폐쇄요소(16)에 의해 닫고 연속식으로 열 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 폐쇄요소(16)는 마개용 막대인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 침지관(21)의 횡단면적(AT)은 주형(41)의 유통횡단면의 자유 내부횡단면적(AK)의 0.9배보다 작지 않은 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 침지관(21)의 모서리(26)는 침지관 폭(B)의 1/4보다 큰 반경(r)을 갖는 원형 곡면인 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 주형(41)의 상부 모서리(42)의 위에는 윤활제공급장치(51)의 노즐(52)이 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 윤활제공급장치(51)는 윤활제(G)의 양을 정량(54)하기 위한 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 14항에 있어서,
    주형의 상부 모서리(42)의 위에는 윤활제(G)를 가열할 수 있는 가열장치(61)가 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 가열장치(61)는 침지관(21)과 주형(41) 사이의 환형표면을 따라 레이저빔을 조사할 수 있는 레이저장치(62)인 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 노즐(52)은 주형의 내벽(41)과 평행한 방향으로 미끄러져 접촉하면서 설치되고 가동중에는 용융쳬(S)에 침지되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 10항에 있어서,
    상기 침지관(21)에는 배출장치(19)와 연결되어 있는 흡인관(18)이 접속되는 것을 특징으로 하는 장치.
    위치목록
    용기
    11 레이들(ladle)
    12 주조용기
    13 제 1 챔버
    14 제 2 챔버
    15 격벽(隔壁)
    16 폐쇄요소
    17 마개용 막대
    18 흡인관(吸引管)
    19 배출장치
    침지배출장치
    21 침지관(沈漬管)
    22,24 폭 측면
    23,25 길이 측면
    26 모서리
    27 출구
    감압장치
    31 펌프
    32 연결관
    빌릿 배출
    41 주형
    42 상부 모서리
    43 연속주조 롤러
    44,46 폭 측면
    45,47 길이 측면
    윤활제공급장치
    51 윤활제공급장치
    52 노즐
    53 공급관
    54 정량장치(定量裝置)
    55 윤활제용기
    가열
    61 가열장치
    62 레이저장치
    AT침지관의 횡단면
    AK주형의 횡단면
    r 모서리(26)의 반지름
    B 침지관의 폭
    G 윤활제
    P 레벨(level)
    S 용융체
    E 응고된 빌릿
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