KR19990062772A - 금속 연속 주조용 주형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각되는 폭이 넓은 측벽 및 폭이 좁은 측벽을 구비하고 주조 방향을 따라 깔때기의 형태로 주조 슬랩의 판형으로 점차 축소되는 탕입 구역이 마련된 금속 연속 주조용 주형에 관한 것이다. 그러한 주형은 폭이 넓은 측벽의 내부 윤곽선은 깔때기 구역에서 주형 상단 가장자리부와 깔때기 구역의 출구와를 연결하는 직선을 따라 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

금속 연속 주조용 주형

본 발명은 냉각되는 폭이 넓은 측벽 및 폭이 좁은 측벽을 구비하고 주조 방향을 따라 깔때기의 형태로 주조 슬랩의 판형으로 점차 축소되는 탕입 구역이 마련된 금속 연속 주조용 주형에서의 그 깔때기의 기하 형상에 관한 것이다.

탕입 구역의 치수는 대체로 주조하려는 슬랩의 횡단면, 주조 관의 치수 및 주조 관이 용해 금속 중에 잠기는 깊이에 의해 결정된다.

폭이 넓은 측벽이 깔때기의 형태로 형성되기 때문에, 주조 방향으로 슬랩 횡단면이 점차 축소될 뿐만 아니라 슬랩 횡단면의 형태도 변경된다. 그 때문에, 평탄한 벽을 구비한 종래의 연속 주조 주형에서와는 대조적으로 깔때기 주형을 통과할 때에는 슬랩 외각에 추가적인 변형이 강요되고, 그로 인해 결함이 발생될 수 있다.

연속 주조 주형의 깔때기형 탕입 구역의 수평 윤곽선 또는 수직 윤곽선의 구성에 의해 슬랩에 강요되는 변형을 양호하게 분산시켜 주물 제품의 결함 발생을 저지시킬 수 있는 방안이 공지되어 있다.

폭이 좁은 측벽의 경사에 의해 슬랩의 수축률을 조정하는 형식의 평탄한 벽을 구비한 종래의 주형과는 대조적으로, 깔때기형 탕입 구역을 구비한 연속 주조 주형에서는 주형 횡단면의 축소율의 추이가 매우 중요하다.

높이 방향을 따라 하나 이상의 부분에서 주형 횡단면의 축소율이 슬랩의 수축률보다 더 커지게 되면, 그 부분에서 슬랩 외각에 추가적인 변형이 강요된다. 또한, 그 경우에는 슬랩 외각과 주형 벽과의 사이의 균일한 접촉이 더 이상 보장되지 않는다. 슬랩 외각의 온도가 과도하게 높거나 낮은 구역도 생기게 되어 결함이 발생될 확률이 높아진다.

축소율이 지나치게 작은 경우에는 슬랩 외각이 부분적으로 주형 벽으로부터 떨어진다. 그러한 구역에서는 강력한 재가열로 인해 결함을 유발하는 높은 열 응력이 발생된다.

결함으로서는 균열, 협착 및 조직 이상 등이 있다. 그러한 결함은 형성된 슬랩 외각의 응고 및 냉각 과정 중에 비교적 높은 수축률을 나타내는 성향이 강한 강일수록 더욱 심하다.

EP 0 268 910은 탕입 구역에 있는 폭이 넓은 측벽을 제 1 부분에서 서로 평행하게 연장시키고, 그에 연이은 부분에서 주조 판형의 두께로 축소시키는 방안을 개시하고 있는데, 그 제 1 부분은 주조 작업 시에 설정하려는 주조 경면의 아래에 있는 제 1 슬랩 외각 형성 구역에까지 이른다. 그러한 형식으로, 주조 경면의 아래에서도 얇은 슬랩 외각이 변형을 받음이 없이 안내된다.

EP 0 552 501은 폭이 넓은 측벽이 폭이 좁은 측벽 쪽으로, 그리고 주조 방향을 따라 주조 밴드의 판형으로 축소되는 깔때기형 탕입 구역을 형성하는 강 밴드 연속 주조용 주형을 개시하고 있다. 깔때기형 탕입 구역은 측방 원호에 의해, 그리고 그에 접하는 중앙 원호와의 접점에서 규정된다. 슬랩 외각의 마찰 및 마모를 줄이고 인장 응력 및 만곡 응력을 감소시키기 위해, 측방 원호의 반경은 주형 상단 가장자리부로부터 아래쪽으로 100 ㎜ 이상에 이르는 부분에서 일정하게 형성된다.

DE 39 07 351 A1은 주형의 탕입 깔때기의 내벽의 윤곽선을 접선 방향으로 접하는 3개의 원호에 의해 형성하고, 그 원호를 슬랩의 통과 방향으로 그 반경을 점차 증가시켜서 주형의 내벽의 윤곽선으로 이행시키는 방안을 개시하고 있다. 그러한 형식으로, 금속 주조 슬랩의 변형이 최대한의 연장 길이에 걸쳐 분산되고, 금속 주조 슬랩의 슬랩 외각에서 형성되는 협착 및 균열이 방지된다. 그와 같이 형성된 탕입 구역에서는 주형의 내벽의 윤곽선을 형성하는 원호의 반경이 동일하거나 동일하지 않은 비율로 증가되는 것에 의해 슬랩 외각의 변형이 최대한으로 균일하게 분산된다.

전술된 선행 기술로부터 출발된 본 발명의 목적은 슬랩 외각과 주형 벽과의 사이의 마찰 및 마모를 양호하게 감소시키고, 특히 비교적 높은 수축 성향을 나타내는 강의 슬랩 외각을 형성할 때에 강의 수축률에 꼭 들어맞는 주형 횡단면의 축소율에 의해 슬랩 표면의 해로운 결함을 현저히 감소시키는 연속 주조 주형의 또 다른 깔때기 기하 형상을 제공하는 것이다.

도 1은 중심 축선을 따라 본 발명에 따른 주형의 폭이 넓은 측벽의 4개의 상이한 깔깨기형 내부 윤곽선(4, 4', 4, 4')을 나타낸 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 주형의 폭이 넓은 측벽의 내부 윤곽선 및 2개의 직선형 내부 윤곽선(5, 6)에 대해 주형의 길이를 따라 수평 깔때기 윤곽선과 그에 대응하는 수평 평행 벽 윤곽선과의 길이 차를 나타낸 도표,

도 3은 도 1에 도시된 본 발명에 따른 주형의 폭이 넓은 측벽의 내부 윤곽선 및 2개의 직선형 내부 윤곽선(5, 6)에 대해 주형 횡단면의 주조 방향으로의 축소율을 나타낸 도표,

도 4는 깔때기형 탕입 구역을 구비한 연속 주조 주형의 5개의 상이한 주형 횡단면의 주조 방향으로의 축소율의 추이를 나타낸 도표,

도 5는 도 4에 도시된 깔때기형 탕입 구역을 구비한 연속 주조 주형의 주형 횡단면의 주조 방향으로의 축소율의 추이에 대해 주형의 길이를 따라 수평 깔때기 윤곽선과 그에 대응하는 수평평행 벽 윤곽선과의 길이 차를 나타낸 도표,

도 6은 도 4에 도시된 깔때기형 탕입 구역을 구비한 연속 주조 주형의 주형 횡단면의 주조 방향으로의 축소율의 추이에 대해 중심 축선을 따라 볼록한 깔때기형 내부 윤곽선을 나타낸 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 주형 상단 가장자리부

2 : 깔때기 구역

3 : 주형 하단 가장자리부

4, 4', 4, 4' : 깔때기형 내부 윤곽선

A, B : 탕입 구역

C : 평행 벽 구역

본 발명은 깔때기 구역의 수평 윤곽선이 미리 주어져 있을 경우에 주형 횡단면의 주조 방향으로의 축소율의 추이가 수직 윤곽선의 구성에 의해 미리 결정될 수 있다는 인식에 기초한 것이다.

본 발명의 목적은 본 발명에 따라 폭이 넓은 측벽의 내부 윤곽선이 깔때기 구역에서 주형 상단 가장자리부와 탕입 구역의 출구와를 연결하는 직선을 따라 볼록하게 형성되도록 함으로써 달성된다.

볼록한 배부 윤곽선은 일정한 진로 뿐만 아니라 가변적인 곡률을 구비할 수 있다.

본 발명의 구성에 따르면, 폭이 넓은 측벽의 볼록한 내부 윤곽선은 주형 출구까지 연장된다.

주형의 하단 부분이 평행 벽 구역을 구비하는 경우, 볼록한 윤곽선이 단부에 위치된 하단 원호에 의해 연속적인 진로로 직선형 구역으로 이행되도록 하는 것에 의해 깔때기 구역과 그에 연이은 평행 벽과의 사이에서 특히 마찰이 없는 이행이 실현된다.

본 발명의 또 다른 세부 구성, 특징 및 장점은 이후의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 잘 파악될 수 있을 것이다.

도 1에 도시된 주형의 폭이 넓은 측벽의 4개의 상이한 깔때기 윤곽선은 주조 방향을 따라 깔때기 형태로 주조 슬랩의 판형으로 점차 축소되는 탕입 구역(A 또는 B) 및 그에 연이은 평행 벽 구역(C)을 구비한다. 그러한 주형 구역 또는 주형 출구는 평행한 유출면 또는 유출 채널을 구비해서는 안 된다. 하단 주형 구역 또는 하단 주형 출구는 폭이 넓은 측벽 당 1 내지 15 ㎜이 미세한 만곡부를 구비할 수 있다.

깔때기 구역(A)에서는 폭이 넓은 측벽(4)의 깔때기 윤곽선이 주형 상단 가장자리부(1)와 주형 하단 가장자리부(3)와를 연결하는 직선을 따라 볼록하게 형성된다.

깔때기 구역(B)에서는 폭이 넓은 측벽의 깔때기 윤곽선(4' 또는 4 또는 4')이 주형 상단 가장자리부(1)와 평행 벽 구역(2)의 기점과를 연결하는 직선을 따라 볼록하게 형성된다. 그 경우, 폭이 넓은 측벽의 내부 윤곽선은 각각의 부분(a', a, a')에서 원호형, 정현파 형태 또는 다각형 진로를 구비하는 것을 알 수 있다.

또한, 도 1은 볼록 부분(a', a, a')이 연속적인 진로로 각각의 평행 벽 구역(b', b, c')으로 이행되는 것을 나타내고 있다.

깔때기 기하 형상에 관한 본 발명의 핵심적 조치는 각각의 볼록 부분(A, a', a, a')이 일정한 진로 뿐만 아니라 가변적인 곡률을 구비할 수 있다는 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 수직 배부 윤곽선에 대해 다음의 파라미터에 의거하여 연속 주조 주형의 주형 횡단면의 주조 방향으로의 축소율을 나타낸 것이다:

깔때기 폭 950 ㎜. 주형 판의 상단 가장자리부에서의 깔때기 깊이 45 ㎜, 깔때기 길이 900 ㎜, 정현파 형태의 수평 윤곽선.

도 2 및 도 3에서는 깔때기 구역의 볼록한 여러 수직 내부 윤곽선에서의 길이 차 및 주형 횡단면의 축소율의 결과를 찾아볼 수 있다.

도 1 내지 도 3은 탕입 구역의 파라미터를 변경시키기 않을 경우에 탕입 구역에 볼록한 수직 내부 윤곽선을 도입함에 의해 상부 주형 구역에서는 큰 축소율이, 그리고 하부 주형 구역에서는 작은 축소율이 유도되는 본 발명의 핵심적인 특징을 지시하고 있다.

그 때문에, 본 발명은 특별히 비교적 매우 높은 수축 성향을 나타내는 펄라이트계 탄소강 및 오스테나이트계 스테인레스강의 연속 주조를 위한 과부하가 걸리는 주형에 사용하려고 예정된 것이다.

도 6은 전술된 파라미터를 수반하는 연속 주조 주형의 볼록한 여러 수직 내부 윤곽선을 실시예로서 도시하고 있다. 그러한 깔때기 윤곽선은 도 4에 미리 주어진 수축률 추이 또는 도 5에 도시된 상응하는 길이 변동에 의거한 것이다. 미리 주어진 각각의 수축률 추이는 강 합금 특성과 주조 파라미터의 조합에 의해 주어지는 바와 같고, 이론적 고찰 및 실제의 경험에 의해 조사될 수 있는 것이다.

도 1 내지 도 6에 나타낸 관계를 통해, 탕입 구역의 수평 윤곽선에 상관이 없이 주형 횡단면의 주조 방향으로의 축소율이 폭넓은 한도로 가변적으로 설정될 수 있고, 그 결과 통상적으로 주조하려는 강의 특성 및 예컨대 주조 속도와 같은 다른 주조 파라미터에 의존하는 슬랩의 수축률 추이에 꼭 들어맞게 조절될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (8)

1. 냉각되는 폭이 넓은 측벽 및 폭이 좁은 측벽을 구비하고 주조 방향을 따라 깔때기의 형태로 주조 슬랩의 판형으로 점차 축소되는 탕입 구역이 마련된 금속 연속 주조용 주형에 있어서,

   폭이 넓은 측벽의 내부 윤곽선은 깔때기 구역에서 주형 상단 가장자리부(1)와 깔때기 구역(2)의 출구와를 연결하는 직선을 따라 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 연속 주조용 주형.
2. 제 1 항에 있어서, 폭이 넓은 측벽의 깔때기 윤곽선은 깔때기 구역에서 주형 상단 가장자리부(1)와 주형 수직 부분(2)의 기점과를 연결하는 직선을 따라 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 연속 주조용 주형.
3. 제 1 항에 있어서, 폭이 넓은 측벽의 깔때기 윤곽선은 깔때기 구역에서 주형 상단 가장자리부(1)와 주형 하단 가장자리부(3)와를 연결하는 직선을 따라 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 연속 주조용 주형.
4. 제 3 항에 있어서, 폭이 넓은 측벽의 내부 윤곽선은 서로 평행하게 연장되지 않는 것을 특징으로 하는 금속 연속 주조용 주형.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 폭이 넓은 측벽의 내부 윤곽선은 하나 이상의 부분 구역에서 원호형, 다각형 또는 삼각 함수 형태의 진로를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 연속 주조용 주형.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 폭이 넓은 측벽의 내부 윤곽선은 일정한 진로 뿐만 아니라 가변적인 곡률을 구비하는 것을 특징으로 하는 주형.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 폭이 넓은 측벽의 볼록한 내부 윤곽선은 단부에 위치된 원호에 의해 연속적인 진로로 바람직하게는 평행한 하단 벽 부분으로 이행되는 것을 특징으로 하는 금속 연속 주조용 주형.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 하나의 항에 따른 깔때기 형태를 구비하는 주형을 비교적 매우 높은 수축 성향을 나타내는 펄라이트계 탄소강 및 오스테나이트계 스테인레스강에 사용하는 방법.