KR20000029610A - 연속주조용주형의전자브레이크장치및그것을이용한연속주조방법 - Google Patents

Abstract

연속주조용 주형의 대향측면의 배면에 근접하여, 상기 주형의 양측에 대향적으로 배치된 1 쌍의 제 1 및 제 2 상부전자석 (17A 및 17B) 과, 상기 전자석의 아래에 대향적으로 배치된 한쌍의 하부 전자석 (21A 및 21B) 이 제공되어 각 쌍의 전자석 사이에 발생된 정자장을 사용함으로서 상기 주형 (10) 에 공급된 용강류에 대하여 제동을 가하는 전자 브레이크 장치. 상기 장치는 제 1 및 제 2 상부 전자석 (17A 및 17B) 을 구비하는 전자코일 (16A 및 16B) 과 제 1 및 제 2 하부 전자석 (21A 및 21B) 으로 구비되는 전자코일 (20A 및 20B) 에 공급되는 전류를 독립적으로 제어하는 제어수단을 구비한다. 그러므로, 상부 및 하부 전자석의 자기극 사이에 각각 형성된 자기장의 강도는 쉽고 저렴한 가격으로 또한, 주조 중에 임의적으로 변경할 수 있다.

Description

연속주조용 주형의 전자 브레이크 장치 및 그것을 이용한 연속주조 방법 {ELECTROMAGNETIC BRAKING DEVICE FOR CONTINUOUS CASTING MOLD AND METHOD OF CONTINUOUS CASTING BY USING THE SAME}

일반적으로 강편의 연속주조에서는, 도시되지는 않았으나, 턴디쉬(tundish)에 수용된 용강을, 그 저부에 접속시킨 침지 노즐을 경유시켜 연속주조용 주형 내로 도입하는 것으로 이루어지고 있다. 그 경우, 침지 노즐의 배출구에서 분출되는 용강의 유속은 주조 속도에 비하여 현저하게 크므로, 용강 중의 개재물 또는 기포가 깊이 침입하여 응고 셀에 포착된 경우에는, 그것이 원인이 되어 제품에 결함이 발생하는 경우를 피할 수 없다. 또한, 용강의 분류 시에 상향의 흐름이 큰 경우에는, 몰드 메니스커스부가 볼록해져 용융액 표면의 변동을 조장하게 되므로, 이것이 원인이 되어 주편의 품질 또는 주조 조업에 현저한 악영향을 주었다.

이러한 문제를 회피하기 위하여, 예를 들어 일본 공개특허공보 평 3-142049 호에는, 주형의 대향측벽의 배면에 배치한 자극에 의하여, 주형 내의 용강에 정자장을 인가하고, 주형 내의 용강류에 제동을 걸어 상기 문제의 발생을 방지하는 연속 주조기술이 개시되어 있다.

도 6a 는 상기 공보에 개시되어 있는 주조장치의 요부를 나타낸 횡단면도, 도 6b 는 그 일부를 확대하여 나타낸 종단면도이다. 도중의 부호 101 은 내부가 수냉 (水冷) 되어 있는, 대향하는 각 1 쌍의 단변 벽 (101A) 및 장변 벽 (대향측벽) (101B) 으로 이루어지는 연속주조용 주형, 102 는 상기 주형 (101) 내로 턴디쉬 (도시하지 않음) 에서 용강을 공급하는 침지 노즐, 103A, 103B 는 자로를 형성하는 철심 본체, 104A, 104B, 105A, 105B 는 각 철심 본체 (103A, 103B) 에 연결되고, 주형 (101) 의 폭 방향을 따라서 뻗은 상부 및 하부 자극 (철심) 이다. 또한, 106 은 각 자극간에서 발생시키는 정자장의 강도를 조정하는 자장 조정수단으로서, 이 조정수단 (106) 은 서포트 등에 고정된 브래킷 (bracket ; 107) 과, 철심 본체 (103B) 에 고정된 브래킷 (108) 과, 이들 양 브래킷 (107, 108) 을 연결하는 피벗 핀 (109) 과, 서포트에 고정되어 로드 선단이 철심 본체에 계합된 유압 실린더 (110) 로 구성되어 있다. 또한, 도중의 부호 102B 는 침지 노즐 (102) 의 배출구이다.

상기 연속주조용 주형 (101) 에서는, 예를 들어 도 6a 에서 좌측인 A 측의 상부 자극 (104A) 을 N 극으로 하고, B 측의 상부 자극 (104B) 를 S 극으로 할 경우, 상부 자극에서는 A→B 의 자장이 발생하고, 하부 자장에서는 A←B 의 자장이 발생한다. 이러한 자장 중에 용강이 공급되면, 상향의 흐름은 상부의 자장에 의하여, 또한 하향의 흐름은 하부의 자장에 의하여 감속되게 된다. 상기 주형 (101) 에서는, 상부 자극간과 하부 자극간에서 정자장의 강도를 변경시키는 경우, 상기 자장 조정수단 (106) 으로 유압실린더 (110) 를 작동시키고, 철심 본체를 피벗 핀 (109) 을 중심으로 하여 회전시켜 상부 자장의 자극간 거리를 변경시킴으로써 자계의 강도를 변경시키고 있다.

본 발명은 연속주조용 주형의 전자 브레이크 장치 및 그것을 이용한 연속주조 방법, 특히 연속주조에 사용되는 주형 내의 용강(溶鋼)에 정자장을 발생시켜 용강류(溶鋼流)를 제어할 때 적용하기에 적절한, 연속주조용 주형의 전자 브레이크 장치 및 그것을 이용한 연속주조 방법에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명에 관계되는 실시형태의 개략구성을 나타내는 요부 단면도.

도 2 는 자장의 극의 조합을 나타내는 설명도.

도 3 은 실시예에서 얻어진 주편의 품질을 나타내는 선도.

도 4 는 실시예에서 얻어진 주편의 품질을 나타내는 기타의 선도.

도 5 는 본 발명에 관계되는 실시형태의 개략구성을 나타내는 요부 단면도.

도 6 은 종래의 주형의 개략을 나타내는 단면도.

도 7 은 본 발명에 관련되는 실시형태의 개략구성을 나타내는 요부 단면도.

도 8 은 자장의 극의 조합을 나타내는 별도의 설명도.

도 9 는 자장의 극의 조합을 나타내는 별도의 설명도.

＜부호의 설명＞

10 : 연속주조용 주형 12 : 침지 노즐

14A : 자유측 상부 철심 14B : 고정측 상부 철심

16A : 자유축 상부 코일 16B : 고정측 상부 코일

17A : 제 1 상부 전자석 17B : 제 2 상부 전자석

18A : 자유측 하부 철심 18B : 고정측 하부 철심

20A : 자유측 하부 코일 20B : 고정측 하부 코일

21A : 제 1 하부 전자석 21B : 제 2 하부 전자석

22A : 연결부 철심 22B : 연결부 철심

24A : 전류제어장치 24B : 전류제어장치

24C : 전류제어장치 24D : 전류제어장치

Sm : 용강

그러나, 상기 공보에 개시되어 있는 기술에서는, 유압 실린더 (110), 피벗 핀 (109) 을 필요로 하며, 나아가 거리를 정확히 조절하기 위한 위치검출 센서까지도 필요로 하는 점에서, 정자장의 강도를 조정하는 설비를 설치하기 위해서는 넓은 스페이스를 필요로 함과 동시에, 많은 설비의 수를 필요로 한다는 문제가 있다. 또한, 상기 공보에서는 자장을 조정하기 위하여 철심의 일부에 비자성재료를 넣는 방법도 개시되어 있으나, 이 방법에서는 주편의 강의 종류, 폭, 그리고 주조 속도에 맞추어 자장의 강도를 주조 중에 임의로 변경할 수 없을 뿐만 아니라, 그 비자성재료를 교체할 경우에는 시간을 필요로 하는 점에서, 작업능률이 매우 나쁘다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 상하 자극의 자장의 강도를 용이하고도 저렴하게, 또한 주조 중에 임의로 변경할 수 있는 기술을 제공하는 것을 제 1 의 과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기의 제 1 의 과제를 해결함으로써, 고품질의 주조성품을 제조할 수 있도록 하는 것을 제 2 의 과제로 한다.

이하에서, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1, 도 7 은 본 발명에 관계되는 실시형태의 연속주조용 주형의 전자 브레이크 장치의 요부를 모식적으로 나타내는 개략단면도이다. 본 실시형태의 전자 브레이크 장치는 도중의 부호 (10) 로 나타내어지는 연속주조용 주형에 적용되는 것이다. 이 주형 (10) 은 상기 도 6 에 나타낸 것과 실질적으로 동일한 것으로, 그 측벽의 내부에는 냉각수가 유통되도록 되어 있고, 상기 주형 (10) 에는 침지 노즐 (12) 의 배출구 (도시하지 않음) 에서 용강 (Sm) 이 공급되도록 되어 있다. 본 실시형태의 전자 브레이크 장치는, 침지 노즐 (12) 의 배출구보다 약간 위에 위치하는 자유측 (도중 좌측) 의 주형 (10) 의 측벽의 배면에 근접되어 설치된 상부 철심 (14A) 과, 그 주위에 감겨진 상부 전자코일 (16A) 로 이루어지는 제 1 상부 전자석 (17A), 및 동일한 높이 위치의 고정측 (도중 우측) 의 상부 철심 (14B) 과 상부 전자코일 (16B) 로 이루어지는 제 2 상부 전자석 (17B) 을 가지며, 이들 1 쌍의 제 1, 제 2 의 상부 전자석 (17A, 17B) 은 주형 (10) 을 사이에 두고 대향 배치되어 있다.

도 1 에 있어서, 상부 전자석보다 하방에는, 자유측의 하부 철심 (18A) 과 하부 전자코일 (20A) 로 이루어지는 제 1 하부 전자석 (21A), 및 고정측의 하부 철심 (18B) 과 하부 전자코일 (20B) 로 이루어지는 제 2 하부 전자석 (21B) 을 가지며, 이들 1 쌍의 전자석 (21A, 21B) 은 동일하게 대향 배치되어 있다. 또한 상부 철심 (14A, 14B) 과 하부 철심 (18A, 18B) 은, 각각 연결부 철심 (22A, 22B) 을 통하여 일체적으로 형성되고 자기적으로 접속되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 상부 전자석을 각각 구성하는 2 개의 상부 전자코일 (16A, 16B) 에는 상부전류제어장치 (24A) 에서, 또한 제 1 및 제 2 하부 전자석을 각각 구성하는 2 개의 하부 전자코일 (20A, 20B) 에는 하부전류제어장치 (24B) 에서, 각각 개별적으로 전류가 공급됨과 동시에, 각 전류치를 독립시켜 제어할 수 있도록 되어 있다.

즉, 2 개의 상부 전자코일 (16A, 16B) 에는 임의의 크기의 동일한 전류가 공급되고, 또한 2 개의 하부 전자코일 (20A, 20B) 에도 마찬가지로 동일한 전류가 공급된다. 따라서, 1 쌍의 상부 전자석 (17A, 17B) 간의 정자장의 강도와, 1 쌍의 하부 전자석 (21A, 21B) 간의 정자장의 강도는, 각각 임의로 조정할 수 있도록 되어 있다.

다음으로, 도 7 에 있어서, 상부 전자석보다 하방에는 자유측의 하부 철심 (18A) 과 하부 전자코일 (20A) 로 이루어지는 제 1 하부 전자석 (21A), 및 고정측의 하부 철심 (18B) 과 하부 전자코일 (20B) 로 이루어지는 제 2 하부 전자석 (21B) 을 가지며, 이들 1 쌍의 전자석은 동일하게 대향 배치되어 있다. 또한 상부 철심 (14A, 14B) 과 하부 철심 (18A, 18B) 은, 각각 연결부 철심 (22A, 22B) 을 통하여 일체적으로 형성되고 자기적으로 접속되어 있으며, 또한 4 개의 각 전자코일 (16A, 16B, 20A, 20B) 에는 전류제어장치 (24A ~ 24D) 에서 각각 개별적으로 전류가 공급됨과 동시에 각 전류치를 독립적으로 제어할 수 있도록 되어 있다.

다음으로, 본 실시형태의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

도 1 에 있어서, 상부와 하부에 통상적인 정자장을 발생시킬 경우에는, 상기 2 개의 제어장치 (24A 및 24B) 에 의하여, 상부 전자석 (17A, 17B) 및 하부 전자석 (21A, 21B) 에 대한 전류를 각각 독립적으로 제어함으로서, 도 2 에 상하 전자석의 전극의 관계를 모식적으로 나타낸 바와 같이, 자유측의 상부자극이 S 극의 경우에는, 대향되는 고정측의 상부자극은 N 극으로, 자유측의 하부자극은 N 극으로, 고정측의 하부 전극은 S 극으로 한다. 즉, 용강을 사이에 둔 대극 및 동측의 상하 극은 이극 (異極) 으로 한다. 또한, 본 실시형태에서는 용강의 메니스커스부에 있어서의 몰드파우더의 혼입을 방지할 목적으로, 용융액 표면의 변동을 침정(沈靜) 화시키기 위하여 상부의 자계를 강하게 하거나, 용강의 심부에 대한 비금속 개재물의 침입을 방지하는 것을 목적으로, 주형 내의 용강의 하향 흐름에 제동을 가하기 위하여 하부의 자계를 강하게 할 수 있다. 이렇게 목적에 따라 상하 양 전자석에 의한 자계의 강도를 임의로 제어함으로써, 용강 내의 유동을 적절히 제어할 수 있다.

따라서, 본 실시형태의 전자 브레이크 장치를 사용하여, 주편의 폭 또는 강의 종류, 그것에 주조 속도에 맞추어 상부 및 하부의 전자석에 의한 정자장의 강도를 적절히 제어하면서 주조함으로써 주편 품질을 향상시킬 수 있다.

다음으로 도 7 에 있어서는, 상부와 하부에 통상의 정자장을 발생시키는 경우에는, 상기 4 개의 제어장치 (24A ~ 24D) 의 각각에 의하여 각 전자석에 대한 전류를 독립적으로 제어함으로써, 도 2 에 상하 전자석의 자극의 관계를 모식적으로 나타낸 바와 같이, 용강을 사이에 둔 대극 및 동측의 상하 극은 이극으로 한다. 이 경우에는, 대극의 전자코일의 전류치를 동일하게 하는 것이 가장 효율적이다. 또한, 용강의 메니스커스부에 있어서의 몰드파우더의 혼입을 방지할 목적으로, 용융액 표면의 변동을 침정화시키기 위하여, 상부의 자계를 강하게 하거나, 용강의 심부에 대한 비금속 개재물의 침입을 방지할 목적으로, 주형 내의 용강의 하향 흐름에 제동을 가하기 위하여 하부의 자계를 강하게 할 수 있다.

또한, 종래에는 상부 또는 하부의 어느 한 쪽의 자계의 강도를 없애는 것은, 전자석의 코일에 대한 전류치를 제로로 하더라도, 상하 철심이 각각 연결부 철심에 의하여 연결되고 자기적으로 접속되어 있으므로 불가능했다. 그러나, 본 실시형태에 있어서는, 상기의 제어장치 (24A ~ 24D) 에 의하여 대향하는 전극의 전자코일의 일방의 전류의 방향을 반전시키고, 도 8 또는 도 9 에 나타낸 바와 같이 대향하는 자극을 동극으로 하고, 그것을 통하여 자계의 강도를 없앨 수 있다.

따라서, 예를 들어 용융액 표면의 변동에 의한 파우더의 혼입보다는, 표피하의 품질을 안전하게 한 후, 메니스커스부에 있어서의 응고 셀 내면으로 비금속 개재물이 혼입되는 것을 방지하거나, 또는 침지 노즐의 배출구가 폐쇄되지 않도록 강철 중에 불어넣어진 Ar 가스의 기포가 포착되는 것을 방지하기 위하여, 메니스커스부의 용강 유동을 필요로 할 때에는, 상부 전자석간의 자계를 제로로 하면 효과가 있는데, 본 실시형태에 의하면 이러한 제어도 용이하게 할 수 있다.

[실시예]

다음으로, 본 실시형태의 구체예인 실시예에 대하여 설명한다.

상기 도 1, 도 7 에 나타낸 실시형태의 전자 브레이크 장치를 구비한 주형을 사용하여 하기의 조건하에서 연속주조하고, 저탄소 알루미늄 킬드강의 주조 주편을 제조하여, 그 표면품질 및 내부품질에 대하여 조사하였다. 하부 자장의 강도를 2500 가우스로 고정시켜 상부 자장의 강도를 변화시키는 경우의 결과를 도 3 에 나타내고, 반대로 상부 자장을 2500 가우스로 고정시킨 경우의 결과를 도 4 에 나타낸다.

[주조 조건]

주조 속도 2.5 m/min

주편 폭 1400 ㎜

주편 두께 220 ㎜

하부 자장의 강도 2000 ~ 3000 가우스

상부 자장의 강도 2000 ~ 3000 가우스

상기 도 3, 도 4 의 결과에 따라서, 조업 조건에 따라서 자장의 강도를 조정하는 것이 매우 유효하다는 것이 밝혀졌다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면 주형 내의 용강류를 임의로 제동할 수 있으므로, 주입된 용강 분류 (噴流) 에 의하여 비금속 개재물이 용강 풀(pool) 중에 깊이 감겨 들어가거나, 메니스커스부의 용융액 표면의 변동에 따라서 몰드파우더가 용강 중에 감겨들어가는 것을 방지할 수 있게 되므로, 품질이 양호한 주편을 고능률로 제조할 수 있다,

다음으로, 본 발명에 관계되는 별도의 실시형태에 대하여 설명하기로 한다.

도 5 는 본 실시형태의 전자 브레이크 장치의 개략구성을 나타낸 도 1 에 상당하는 단면도이다. 본 실시형태의 전자 브레이크 장치는, 자유측 및 고정측의 어느 쪽에나 상기 도 1 에 나타낸 상하 철심을 자기적으로 접속하는 연결부 철심 (22A, 22B) 이 존재하지 않고, 상부, 하부의 각 철심 (14A, 14B, 18A, 18B) 이 모두 자기적으로 독립되어 있도록 한 것 이외에는, 실질적으로 상기 제 1 실시형태의 전자 브레이크 장치와 동일하다.

본 실시형태에 있어서는, 동측의 상하 철심이 자기적으로 접속되어 있지 않으므로, 상기에서 설명한 실시형태의 경우에 비하여 투입되는 전류에 대하여 발생자계의 강도는 작아지나, 동일한 제어를 행할 수 있음과 동시에, 나아가 상하 전자석의 어느 한 쪽의 정자장을 제로에 가깝게 할 수도 있다.

이상으로 본 발명을 구체적으로 설명했으나, 본 발명은 상기 실시형태에서 나타낸 것으로만 한정되지 않으며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 상하 전자석의 자극간에 있어서의 자장의 강도를 용이하고도 저렴하게, 또한 주조 중에 임의로 변경할 수 있다.

Claims (4)

1. 연속주조용 주형의 대향측벽의 배면에 근접하여, 상기 주형을 사이에 두고 대향 배치된 1 쌍의 상부 전자석과, 그보다 하방에 대향 배치된 1 쌍의 하부 전자석을 가지며,

   이들 각 쌍의 전자석 사이에 정자장을 발생시키고, 상기 정자장에 의하여 상기 주형 내에 공급되는 용강류에 대하여 제동을 가하는 연속주조용 주형의 전자브레이크 장치에 있어서,

   각 전자석을 구성하는 전자코일에 공급하는 전류를, 각각 독립적으로 제어하는 제어수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 주형의 전자 브레이크 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 1 쌍의 상부 전자석을 구성하는 전자코일에 공급하는 전류와, 1 쌍의 하부 전자석을 구성하는 전자코일에 공급하는 전류를, 각각 독립적으로 제어하는 제어수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 주형의 전자 브레이크 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 주형의 대향측벽의 동측 배면에 접근 배치된 상부 전자석과 하부 전자석을 각각 구성하는 상부 철심과 하부 철심이 자기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연속주조용 주형의 전자 브레이크 장치.
4. 제 1, 제 2 및 제 3 항 중 어느 한항에 기재된 상기 전자 브레이크 장치를 사용하여, 침지 노즐의 배출구에서 주형 내에 공급되는 용강 분류를 제동하여 연속적으로 주조하는 것을 특징으로 하는 연속주조 방법.