KR20000070812A

KR20000070812A - 용융 금속의 주조장치 및 방법과 주조슬랩

Info

Publication number: KR20000070812A
Application number: KR1019997007075A
Authority: KR
Inventors: 사사이가쓰히로; 다께우찌에이이치; 하라다히로시; 하세가와하지메; 도다께히꼬; 후지사끼게이스께
Original assignee: 아사무라 타카싯; 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2000-11-25
Also published as: EP2295168A1; EP0972591B1; EP2295169B1; US20020096308A1; EP1726383A2; CN1098131C; CA2279909A1; CA2279909C; EP0972591A4; US20020092642A1; EP1726383A3; US6443219B1; EP1726383B1; CN1246816A; US6773829B2; JP3372958B2; EP2295168B1; WO1999029452A1; EP0972591A1; EP2295169A1

Abstract

본 발명은 이동 자기장에 의해 용융 금속에 진동을 인가하여 등축 결정립이 증가하고 등축 결정립이 분말 포획에서 야기되는 표면 결함의 발생없이 미세하게 되는 연속 주조방법을 제공한다. 또한 본 발명은 상기 연속 주조방법이 적용되는 장치를 제공한다. 또한 본발명은 상기 방법과 장치에 의해 생산되는 주조슬랩을 제공한다. 용융 금속의 주조방법은 다음과 같은 단계로 구성되는데 몰드에 용융 금속을 붓고, 몰드 내 용탕 부근으로 배열된 전자기 코일에서 발생하는 전자기력을 상기 용융 금속에 인가하여 몰드 내에서 용융 금속을 응고시키고; 몰드 내에서 응고된 혹은 냉각 및 응고 중에 몰드로부터 밑으로 빠져나오는 용융 금속을 상기 전자기 코일에 의해 발생되는 자기장을 이동함에 의해 진동시키는 것으로 이루어지며, 용융 금속은 큰 가속도와 작은 가속도의 빙향 벡터가 같은 방향 또는 반대 방향에서 서로 합해질 때 소정의 유속을 초과하지 않는 범위에서 큰 가속도와 작은 가속도로 가속된다.

Description

용융 금속의 주조장치 및 방법과 주조슬랩{METHOD FOR CASTING MOLTEN METAL, APPARATUS FOR THE SAME, AND CAST SLAB}

철의 연속 주조에 있어서, 응고 구조를 등축결정립(equi-axed crystal)화시켜 응고 과정에서 야기되는 편석을 감소시키는 방법으로 전자기교반이 널리 이용되고 있다. 이 방법의 예로서 일본특허공개공보 50-23338 이 있다. 응고 계면 부근의 용융 철에 강제적으로 전자기교반으로 유동성을 부여하여 프리스매틱(prismatic) 덴드리트(dendrite)가 떨어져나가게 되면 등축결정립 구조를 얻을 수 있다. 등축결정립 비율을 증가시키기 위해서, 현재까지 전자기교반의 조건에 대한 다양한 연구가 시도되어 왔으며, 편석을 어느 정도 감소시켰다.

그러나 종래 몰드 내에서 발생되는 전자기교반에 의하면, 고품질의 제품을 생산할 수 있는 등축결정립 비율이, 등축결정립 구조가 생기기 어려운 강종(예를 들면, 탄소함량이 0.1%이하인 강종)을 생산하는 경우에는 얻어지지 않는 경우도 있었다. 이렇게 등축결정립 구조가 생기기 어려운 강종의 등축결정립 비율을 증가시키기 위해서는 몰드 내에서 발생되는 전자기교반의 추진력(thrust)을 증가시키는 것을 고려해 볼 수 있다. 그러나 이 방법을 적용하게 되면 몰드 내 용융 철의 표면 속도가 증가되고 용융 철의 표면에 분말 포획이 야기된다. 따라서 제품 표면에 결함이 야기된다. 편석이 극도로 제한된 몇몇 강종에 있어서는 등축결정립만을 증가시키게 되면 품질의 요구에 부합할 수 없다. 이러한 강종에 있어서는 등축결정립 구조의 입자 크기가 더욱 미세하게 되어야 한다.

종래에는 다음과 같은 기술이 보고되었는데, 미국특허공보 5,722,480에 공개된 것이다. 전류를 통하게 하고 단속시킴으로써 발생되는 펄스파를 교류 정적 자기장에 인가하여 자기장이 몰드 측벽의 중심부 방향으로 발생되도록 한다. 이 전자기력에 의해 윤활 효과가 발생하고 접촉이 부드럽게 된다. 그러나 상기 기술에 의하면 전류가 항상 흐르는 것은 아니며, 진동파의 가속이 제어되지 않는다. 일본특허공개공보 9-182941 에는 전자기교반의 교반 방향이 주기적으로 바뀌어 유동이 밑으로 전개되지 않으며 저부에 침투물이 확산되는 것을 예방할 수 있는 기술이 공개되어 있다. 그러나 이 기술에 의하면 자기장이 이동됨으로써 앞쪽의 응고 쉘(shell)에는 진동파가 인가되지 않는다. 또한 가속이 제어되지 않기 때문에 응고 구조가 미세하게 될 수 없으며, 침투물이 제거될 수 없고, 메니스커스(meniscus)가 안정화될 수 없다.

한편, 일본특허공개공보 64-71557에 공개된 방법에 의하면, 수평면 상에서 용융 금속을 회전시키는 자기장 발생용 전자기 코일이 교호되어 정적 상태로 존재할 수 있다. 따라서 이 방법에서 메니스커스의 유동 속도는 제로이다. 일본특허공고공보 3-44858에 공개된 방법에 의하면, 주조슬랩의 V-편석과 기공을 방지하기 위하여 주조슬랩이 빠져나오는 방향에 직각을 이루는 면에서 순환 전류가 일어나는 전자기교반에서 교반 방향이 10 내지 30초 간격으로 바뀐다. 일본특허공개공보 54-125132에 공개된 방법에 의하면, 주조온도는 스텐레스강의 융기(ridge)를 방지하기 위해 정해지고, 전자기교반에서 야기되는 긍정적 및 부정적 편석(segrigation)을 예방하기 위해 각각의 위상이 서로 다른 두 전류의 비율이 정해지며, 전류 방향이 바뀌고, 5 내지 50초 동안 소정의 방향에서 전류를 흐르게 한다.

또한, 일본특허공개공보 60-102263에 공개된 방법에 의하면, 저온의 두꺼운 판에 사용되고 있는 9%의 Ni가 함유된 주조강에서 발생되는 결함의 발생을 막기 위해 전자기교반의 교체 시간을 10 내지 30초로 설정한다.

상기 기술에서는 교호 교반이 비교적 긴 간격으로 수행된다. 즉, 상기 기술은 자기장을 이동함으로써 응고 쉘 전면에 진동파를 인가하고 진동파의 가속을 제어하는 기술과는 판이하게 다르다.

따라서, 상기의 문제가 해결되고, 응고 구조가 미세하며, 침투물이 정화되고, 메니스커스가 안정화되는 새로운 기술이 개발되는 것이 바람직하다.

본 발명은 용융 철이 전자기 코일의 작용으로 진동하는 용융 금속의 주조방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 주조방법용 연속 주조장치 및 상기 방법과 장치에 의해 주조된 주조슬랩에 관한 것이다. 특히 본 발명은 용융 철의 주조방법, 상기 용융 철의 주조방법용 주조장치 및 상기 방법과 장치에 의해 주조된 주조슬랩에 관한 것으로, 몰드 내 용융 금속의 응고 과정에서 야기되는 가스와 분말의 포획을 방지할 수 있고, 온도가 일정치 않는 경우에 야기되는 주조석판 표면의 크랙을 방지할 수 있으며, 또한 주조스랩의 내부구조를 우수하게 할 수 있음을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 몰드 내 전자기 코일의 배치의 윤곽을 보여주는 단면도이다.

도 2(a)는 본 발명에 따른 전자기 코일의 전류 패턴을 설명하는 그래프이다.

도 2(b)는 응고 전면에서 진동 유속 패턴을 설명하는 그래프이다.

도 3은 전자시 코일의 주기와 등축 결정립 비율 간의 관계를 보여주는 그래프이다.

도 4는 전자시 코일의 주기와 등축 결정립의 등가적인 원의 직경 간의 관계를 보여주는 그래프이다.

도 5는 가속도 정지 시간이 제공되고, 그 주기는 일 방향 및 반대 방향 동안 0.3초 이하이고 0.03초 이상인 예를 보여주는 그래프이다.

도 6은 일 방향의 가속도가 100cm/s²이고, 반대 방향의 가속도가 100cm/s²인 예를 보여주는 그래프이다.

도 7은 전자기 코일의 주조 방향의 코어 중심에서 응고 쉘 두께의 윤곽을 보여주는 모식도이다.

도 8(a)는 본 발명에 의한 주조슬랩에서 음의 편석대의 말끔한 코너의 전형적인 예를 보여주는 단면도이다.

도 8(b)는 말끔하지 않은 음의 편석대의 경우 가상의 코너를 보여주는 단면도이다.

도 9는 도 8의 음의 편석대의 말끔한 코너를 보여주는 금속판인쇄(metallograph)이다.

본 발명의 목적은 종래 몰드 내에서 발생되는 전자기교반에서 야기하는 문제점들을 해결하는 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 자기장을 이동함으로써 진동이 인가되어, 분말 포획에 의한 표면 결함의 발생없이 등축결정립 비율이 향상되고 등축결정립 구조 자체가 더욱 미세하게 되는 연속 주조방법을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 상기 연속 주조방법이 적용되는 연속 주조장치를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 상기 연속 주조방법과 연속 주조장치에 의해 생산되는 주조슬랩을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전자기력이 용융 금속에 인가되어 용융 금속의 응고가 안정화되며 주조슬랩의 표면성질이 개량될 수 있는 주조방법에서 야기하는 문제점들을 해결하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 몰드에 용융 금속을 붓고, 몰드 내 용탕 부근으로 배열된 전자기 코일에서 발생하는 전자기력을 상기 용융 금속에 인가하여 몰드 내에서 용융 금속을 응고시키고; 몰드 내에서 응고된 혹은 냉각 및 응고 중에 몰드로부터 밑으로 빠져나오는 용융 금속을 상기 전자기 코일에 의해 발생되는 자기장을 이동함에 의해 진동시킴으로써 용융 금속에 번갈아 큰 가속도와 작은 가속도를 인가하는 것으로 이루어지는 용융 금속의 주조방법.

(2) 몰드에 용융 금속을 붓고, 몰드 내 용탕 부근에 배열된 전자기 코일에서 발생하는 전자기력을 상기 용융 금속에 인가하여 몰드 내에서 용융 금속을 응고시키고; 몰드 내에서 응고된 혹은 냉각 및 응고 중에 몰드로부터 밑으로 빠져나오는 용융 금속을 상기 전자기 코일에 의해 발생되는 자기장을 이동함에 의해 주기적으로 진동시킴으로써 용융 금속에 번갈아 큰 가속도와 작은 가속도를 인가하는 것으로 이루어지는 용융 금속의 주조방법.

(3) 몰드에 용융 금속을 붓고, 몰드 내 용탕 부근에 배열된 전자기 코일에서 발생하는 전자기력을 상기 용융 금속에 인가하여 몰드 내에서 용융 금속을 응고시키고; 몰드 내에서 응고된 혹은 냉각 및 응고 중에 몰드로부터 밑으로 빠져나오는 용융 금속을 상기 전자기 코일에 의해 발생되는 자기장을 이동함에 의해 진동시킴으로써 용융 금속이, 고속 및 저속 방향벡터가 같은 방향 혹은 반대 방향에서 서로 결합될 때, 소정의 유동 속도를 초과하지 않는 범위 내에서 큰 가속도 및 작은 가속도로 가속되는 것으로 이루어지는 용융 금속의 주조방법.

(4) 몰드에 용융 금속을 붓고, 몰드 내 용탕 부근에 배열된 전자기 코일에서 발생하는 전자기력을 상기 용융 금속에 인가하여 몰드 내에서 용융 금속을 응고시키고; 몰드 내에서 응고된 혹은 냉각 및 응고 중에 몰드로부터 밑으로 빠져나오는 용융 금속을 상기 전자기 코일에 의해 발생되는 자기장을 이동함에 의해 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동시키는 것으로 이루어지는 용융 금속의 주조방법.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 있어서, 몰드 내에서 행해지는 공정은 냉각 및 응고 공정이며, 또한 슬랩, 블룸(bloom), 중간 두께의 슬랩 또는 빌렛(billet)을 연속적으로 주조하는 연속 주조공정인 용융 금속의 주조방법.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 있어서, 일 방향 및 반대 방향의 진동파의 큰 가속도는 10cm/s²이상이고 일 방향 및 반대 방향의 진동파의 작은 가속도는 10cm/s²이하인 용융 금속의 주조방법.

(7) 상기 (6) 항에 있어서, 진동파의 일 방향의 가속도와 가속 시간 또는 진동파의 일 방향의 가속도와 가속 시간과 가속시간계수(가속도 × 가속시간)는 다음의 식

50cm/s가속시간계수

을 만족하는 용융 금속의 주조방법.

(8) 상기 (6) 항에 있어서, 진동파의 일 방향의 가속도와 가속 시간 또는 진동파의 일 방향의 가속도와 가속 시간과 가속시간계수(가속도 × 가속시간)는 다음의 식

10 가속시간계수

: 용융 금속의 점도 cp

을 만족하는 용융 금속의 주조방법.

(9) 상기 (6) 항에 있어서, 탄소 함량(C)과 가속도의 관계는 다음의 식

[C]0.1% : 30cm/s가속도

0.1%[C]0.35% : -80[C] + 38cm/s가속도

0.35%[C]0.5% : 133.3[C] - 36.7cm/s가속도

0.5%[C] : 30cm/s가속도

을 만족하는 용융 금속의 주조방법.

(10) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 있어서, 일 방향으로 가속되는 과정 및 반대 방향으로 가속되는 과정에서 가속정지시간, 전원정지시간은 0.3초 이하이고 0.03초 이상인 용융 금속의 주조방법.

(11) 상기 (6) 내지 (9) 중 어느 한 항에 있어서, 일 방향 및 반대 방향으로 가속되는 과정에서 가속정지시간, 전원정지시간은 0.3초 이하이고 0.03초 이상인 용융 금속의 주조방법.

(12) 상기 (6) 내지 (9) 중 어느 한 항에 있어서, t1 시간 동안 가속된 후, t2 시간 동안 일정 유속으로 유지하다가, 다시 t3 시간 동안 반대 방향으로 가속되고, t4 시간 동안 일정 유속으로 유지하는 것을 1 주기로 하며, 몰드 내의 용융 금속은 상기 주기를 반복하여 주기적으로 진동되는데, 1 주기의 진동 시간 t1 + t2 + t3 + t4 은 0.2초 이상이고 10초 이하로 결정하는 용융 금속의 주조방법.

(13) 상기 (1) 내지 (8) 또는 (9) 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 금속은 주기적으로 진동되며, 이 용융 금속에 일 방향 및 반대 방향으로 순환류(a rotating flow)가 인가되는 용융 금속의 주조방법.

(14) 상기 (13) 항에 있어서, 일정 시간 동안에 대하여 적분할 때,

일 방향의 (가속시간×가속도)의 적분치일 방향의 (가속시간×가속도)의 적분치

를 만족하고, 양 적분치의 차이에 의해 발생되는 순환류속도는 1m/s 이하인 용융 금속의 주조방법.

(15) 상기 (13) 항에 있어서, 몰드 내의 용융 금속은 t1 시간 동안 가속된 후, t2 시간 동안 일정 유속으로 유지하다가, 다시 t3 시간 동안 반대 방향으로 가속되고, t4 시간 동안 일정 유속으로 유지하는 것을 1 주기로 하며, 몰드 내의 용융 금속은 상기 주기를 반복하여 주기적으로 진동되는데, t1a는 t1시간 내에서 진동 유속이 0이 될 때까지의 시간이고, t1b는 t1시간 내에서 진동 유속이 0이 된 이 후의 시간일 때, t1b + t2t14 + t1a 를 만족하며 시간의 차이에 의해 발생되는 일 방향으로의 순환류속도는 1m/s 이하인 용융 금속의 주조방법.

(16) 상기 (13) 항에 있어서, n 사이클 동안에 주기적으로 진동이 인가되고, 진동 후 순환류 시간 △Tv 동안 일정 방향으로만 가속도가 부여됨으로써 순환류가 발생되며, 사이클 수 n, 순환류 시간 △Tv는 다음의 식

평균 순환류속도1m/s

1사이클 수 n20

0.1순환류 시간 △Tv5초

을 만족하는 용융 금속의 주조방법.

(17) 상기 (13) 항에 있어서, 일 방향의 가속도를 반대 방향의 가속도 보다 크게 하여 순환류를 발생시키고, 평균 순환류속도가 1m/s 이하인 용융 금속의 주조방법.

(18) 상기 (13) 항에 있어서, 이동 자계를 발생시키는 전자기 코일의 전류에 의해 일 방향 순환류를 발생시키는 일 방향의 순환 전류가 진동 중의 전류에 더 중첩되어, 평균 순환류속도가 1m/s 이하인 용융 금속의 주조방법.

(19) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 한 항에 있어서, 용융 금속은 주기적으로 진동하며, 단주기의 진동이 더 부가되는데 이 단주기 진동주파수는 100Hz 이상, 30KHz 이하인 용융 금속의 주조방법.

(20) 상기 (6) 내지 (9) 중 어느 한 항에 있어서, 용융 금속을 몰드 내에 넣어 응고시킬 때 전자기 코일은 몰드 내에 배치되거나 몰드 내 용탕 부근에 배치되고, 몰드 내의 용융 금속은 전자기 코일에 의해 발생된 이동자계에 의해 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동하며, 메니스커스로부터 몰드 밑 1m의 위치까지 배치된 전자기 브레이크를 인가하는 용융 금속의 주조방법.

(21) 상기 (11) 항에 있어서, 용융 금속을 몰드 내에 넣어 응고시킬 때 전자기 코일은 몰드 내 용탕 부근으로 배치되고, 몰드 내의 용융 금속은 전자기 코일에 의해 발생된 이동자계에 의해 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동하며, 메니스커스로부터 몰드 밑 1m의 위치까지 배치된 전자기 브레이크를 전자기 코일의 가속도가 몰드 내에서 정지하는 시간 또는 전원 정지 시간과 동시에 인가하는 용융 금속의 주조방법.

(22) 상기 (6) 내지 (15) 중 어느 한 항에 있어서, 몰드 내 용탕 부근으로 배치된 전자기 코일은 몰드 아래 쪽으로, 몰드 바로 밑으로부터 몰드에서 10m 떨어진 지점까지 배치되는 용융 금속의 주조방법.

(23) 상기 (22) 항에 있어서, 전자기 코일 위로 1m 떨어진 지점으로부터 전자기 코일 밑으로 1m 떨어진 지점까지 배치된 전자기 브레이크를 인가하는 용융 금속의 주조방법.

(24) 상기 (11) 항에 있어서, 몰드 내 용탕 부근으로 배치된 전자기 코일은 몰드 바로 위로부터 몰드 밑으로 10m 떨어진 지점까지 배치되고, 메니스커스로부터 몰드 밑 1m의 위치까지 배치된 전자기 브레이크를 전자기 코일의 가속도가 몰드 내에서 정지하는 시간 또는 전원 정지 시간과 동시에 인가하는 용융 금속의 주조방법.

(25) 상기 (1) 내지 (24) 중 어느 한 항에 사용되는 전자기 코일 장치로서, 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동하는 전자기 구동장치와, 이 전자기 구동 장치를 제어하는 제어부로 구성되는 전자기 코일 장치.

(26) 상기 (1) 내지 (24) 중 어느 한 항에 사용되는 전자기 코일 장치로서, 전자기 코일과, 이 전자기 코일을 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동시키기 위해 전류를 공급하는 전원장치 또는 파형발생방치로 구성되는 전자기 코일 장치.

(27) 상기 (1) 내지 (24) 중 어느 한 항에 사용되는 전자기 코일 장치로서, 용융 금속을 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동시키며 진동 방향이 변할 때 전류를 지령치(a command value)로 증가시키는 기능이 있는 전자기 구동장치와, 전류를 제어하는 전류 제어장치로 구성되는 전자기 코일 장치.

(28) 상기 (1) 내지 (24) 중 어느 한 항에 사용되는 전자기 코일 장치로서, 전자기 구동장치와, 전류를 제어하는 제어부 및 전자기 브레이크로 구성되는 전자기 코일 장치.

(29) 피치(pitch)가 2mm 이하이고 3층 이상의 다층 구조로 이루어진 음의 편석대(segregation zone)와, 다층의 편향 구조로 이루어진 덴드리트 또는 결정 조직대로 구성되는 주조 슬랩.

(30) 피치(pitch)가 2mm 이하이고 3층 이상의 다층 구조로 이루어진 음의 편석대와, 다층의 편향 구조로 이루어진 덴드리트 또는 결정 조직대로 구성되며, 상기 편석대, 덴드리트, 결정 조직대의 두께는 30mm 이하인 주조 슬랩.

(31) 다층 구조의 음의 편석대의 평균적 프로파일에서 음의 편석대의 중앙 음의 편석선(m)의 코너 점(C) 또는 아치상의 음의 편석대의 중앙 음의 편석선(m)의 인접하는 두 변으로부터 외삽하는 가상 코너 점(C´)을 결정하고, 주조슬랩의 안 쪽에 있는 코너 점으로부터 5mm 떨어진 상기 두 인접하는 변 위의 점들(E)로부터 상기 인접하는 두 변으로 평행선을 연장하며, 상기 중앙 음의 편석선(m)과의 교점(F)에서의 쉘 두께 D₁과 주조슬랩 폭 방향 중앙에서의 쉘 두께 D₂사이의 차이가 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 주조슬랩.

(32) 다층상의 편향 구조의 덴드리트 또는 결정 조직대의 평균적 프로파일에 해당하는 덴드리트 또는 결정 조직대의 중앙 선의 코너 점 또는 아치상의 덴드리트 또는 결정 조직대의 중앙 선의 인접하는 두 변으로부터 외삽하는 가상 코너 점을 결정하고, 주조슬랩의 안 쪽에 있는 코너 점으로부터 5mm 떨어진 상기 두 인접하는 변 위의 점들로부터 상기 인접하는 두 변으로 평행선을 연장하며, 상기 중앙 선과의 교점에서의 쉘 두께 D₁과 주조슬랩 폭 방향 중앙에서의 쉘 두께 D₂사이의 차이가 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 주조슬랩.

(33) 주조슬랩은 원형이고, 다층 구조의 음의 편석대의 평균적 프로파일에서 음의 편석대의 중앙 편석선(m) 상의 점에서의 쉘 두께 변동은 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 주조슬랩.

(34) 주조슬랩은 원형이고, 편향 다층 구조의 덴드리트 구조 또는 결정 조직대의 평균적 프로파일에서 덴드리트 또는 결정 조직대의 중앙 선 상의 점에서의 쉘 두께 변동은 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 주조슬랩.

(35) 상기 (31) 내지 (33) 중 어느 한 항에 있어서, 몰드 부근으로 배치된 전자기 코일에 의해 전자기력이 용융 금속에 인가하면서 용융 금속을 몰드 내에 붓고 응고시켜 얻어지는 주조슬랩으로서, 다음의 식(1)에서 정의되는 응고 쉘 두께 D(mm)로 결정되는 주조 방향의 코어 중심위치에서의 응고 쉘 두께 D₀에 대하여 두께 방향에서 D₀+ 15mm의 범위에서 다음의 식(2)에서 정의 되는 피치 P 를 가지는 몰드의 내부 주변 방향으로 형성된 다층 구조로 이루어지는 음의 편석대를 형성하는 것을 특징으로 하는 주조슬랩.

D = k(L/V)ⁿ. . . (1)

D : 응고 쉘 두께

L : 메니스커스에서 전자기 코일의 코어 중심까지 길이

V : 주조속도

k : 응고 계수

n : 상수

P = U × t/2 . . . (2)

U : 응고 속도 (dD/dt (mm/s))

t : 진동 주기

(36) 상기 (31) 내지 (35) 중 어느 한 항에 있어서, 다층 구조로 이루어진 음의 편석대 혹은 다층의 편향 구조로 이루어진 덴드리트 또는 결정조직대의 내측에 등축결정립 비율이 50% 이상인 주조슬랩.

(37) 상기 (32) 내지 (34) 중 어느 한 항에 있어서, 몰드 부근으로 배치된 전자기 코일에 의해 전자기력이 용융 금속에 인가하면서 용융 금속을 몰드 내에 붓고 응고시켜 얻어지는 주조슬랩으로서, 다음의 식(1)에서 정의되는 응고 쉘 두께 D(mm)로 결정되는 주조 방향의 코어 중심위치에서의 응고 쉘 두께 D₀에 대하여 두께 방향에서 D₀+ 15mm의 범위에서 다음의 식(2)에서 정의 되는 피치 P 를 가지며 성장 방향이 규칙적으로 편향되는 덴드리트 또는 결정조직를 형성하는 것을 특징으로 하는 주조슬랩.

D = k(L/V)ⁿ. . . (1)

D : 응고 쉘 두께

L : 메니스커스에서 전자기 코일의 코어 중심까지 길이

V : 주조속도

k : 응고 계수

n : 상수

P = U × t/2 . . . (2)

U : 응고 속도 (dD/dt (mm/s))

t : 진동 주기

도 1은 본 발명에 의한 전자기 코일에 의하여 전자기장이 용융 금속에 인가될 때 몰드 내 용융 금속의 순환 순간을 보여주는 단면도이다. 이와 관련하여 참조 번호 1은 전자기 코일이고, 참조 번호 2는 장 측면 상의 측벽이며, 참조 번호 3은 단 측면 상의 측벽이고, 참조 번호 4는 잠입(immersion) 노즐이다.

본 발명의 첫 번째 특징은 몰드 내 전자기 코일에 의하여 이동 자기장을 발생시켜 몰드 내 용융 금속을 회류시키는 것이며, 또한 이동 자기장에 의해 용융 금속에 일 방향 및 반대 방향으로 가속도를 부여하여 용융 금속이 응고 쉘 전면에서 진동할 수 있게 하는 것이다. 또한 이 진동파의 가속도가 제어된다. 상기 기술은 연속 주조 공정 뿐만 아니라 정지된 몰드를 사용하는 주괴 공정에도 적용된다. 본 실시예에서 전자기 코일로는 선형 모터를 사용한다. 그러나 본 발명은 특정한 실시예에 국한되지 않는다. 이동 자기장이 발생되는 한 어떤 자기장 발생 장치도 사용될 수 있다. 즉, 반드시 선형 자기장이 발생되는 자기장 발생 장치를 사용해야 하는 것은 아니다. 예를 들어 회전 자기장이 발생하는 자기장 발생 방치를 사용할 수도 있고, 용융 금속에 일 방향 및 반대 방향으로 진동을 부여하는 자기장 발생 방치를 사용할 수도 있다.

본 발명의 두 번째 특징으로는 선형 모터의 부하가 일 방향 및 반대 방향으로 증가되고 전류가 연속적으로 공급되어 전류의 빠른 증가를 달성할 수 있다는 것이다. 따라서 전자기력은 소정의 값에 빨리 도달할 수 있다. 따라서 용융 금속에 부여된 가속도를 넓은 범위에서 제어하는 것이 가능하다.

본 발명의 상기 특징에 따르면, 다음에 기술하는 바와 같이 주조슬랩의 내부 성질과 표면 성질을 현저하게 향상시키는 것이 가능하다. 종래의 전자기 교반에 의해 발생되는 용융 금속의 회류 대신에 이동 자기장에 의해 발생되는 진동파를 응고 쉘 전면에 부여하며, 본 발명에서는 가속도가 제어된다. 따라서 프리스매틱 절단력이 증가하여 응고 구조는 더욱 더 미세하게 될 수 있으며, 동시에 슬랩의 내부 성질이 더욱 정제된다. 더욱이 메니스커스의 변화가 가능한 한 작게 억제된다. 즉, 메니스커스 형상 교란에 미치는 영향이 가능한 한 작게 억압될 수 있다. 이렇게 하여 주조슬랩의 내부 및 표면 성질이 현저하게 향상될 수 있다.

일반적으로 종래의 연속 주조에서 행해지는 전자기 교반의 유속은 20 내지 100cm/s이다. 본 발명자들은 상기 유속 범위에서 전자기 교반에 의해 발생되는 등축 결정립 발생 메카니즘을 연구하였다. 연구 결과로서 다음의 사항이 명확해졌다. 전자기 교반은 프리스매틱 덴드리트의 흐름을 상류 쪽으로 기울어지게 하는 효과가 있다. 그러나 이제까지 클 것으로 생각되었던 프리스매틱 덴드리트의 절단 효과는 그렇게 크지 않았다. 프리스매틱 덴드리트의 절단 효과 대신에 응고 쉘과 용융 철 간의 열 전달이 전자기 교반에 의해 용이해졌다. 따라서 용융 철의 과열이 줄어들어 응고 코어가 쉽게 형성되었다. 상기의 지식을 기초로 하여 본 발명자들은 전자기 교반이 수행될 때 용융 철의 과열이 줄어드는 효과를 손상시키지 않고 종래의 방법과 비교하여 프리스매틱 덴드리트의 절단 효과가 현저하게 향상된 방법에 관하여 연구하였다. 연구 결과로서 본 발명자들은 다음의 사항을 찾아내었다. 전자기 코일의 전류가 도 2(a)에 나타나 있듯이 주기적으로 변화하여, 응고 표면에서 왕복하는 진동파를 용융 철에 인가하는 것이 매우 효과적이다. 이렇게 하여 등축 결정립 비율이 향상될 뿐만 아니라 등축 결정립의 입자 크기도 미세해질 수 있다.

전자기 코일의 전류가 도 2(a)에 나타난 패턴에 따라 변화할 때, 응고 쉘의 전면에서 진동 유속은 도 2(b)에 나타난 전류 변화를 따르게 된다. 도 2(b)에 나타난 커브는 도 2(a)에 나타난 커브와 비교하여 다소 무디다. 응고 쉘 전면에서 진동 유속이 상수인 t2 또는 t4 지역에서는 진동류가 프리스매틱 덴드리트를 절단하는 효과가 작다. 그러나 일 방향 가속 지역 t1과 반대 방향 가속 지역 t3에서는 응고 쉘 전면의 진동류에 가속도가 발생한다. 그러므로 일정 유속의 회류와 비교하여 매우 강력한 힘을 프리스매틱 덴드리트에 인가할 수 있다. 상기 효과에 의하여 프리스매틱 덴드리트를 절단하는 효과를 현저하게 향상시킬 수 있다. 또한 응고 쉘 전면에서 진동 유속이 t2 지역에서 종래 방법에 의한 유속과 같아질 때, 응고 쉘과 용융 철의 열 전달을 용이하게 함으로써 용융 철의 과열을 줄이는 효과를 가져올 수 있다. 프리스매틱 덴드리트를 절단하기에 충분히 강력한 힘을 가속 지역 t1과 t3에서 응고 쉘 전면에 인가하므로, 본 발명은 응고 쉘 전면에 포획되는 침투물을 방지하게 되는 세척 효과를 가진다.

종래의 방법에 의하면 많은 양의 침투물이 주조슬랩의 표면층에 포획되고, 응고율이 높으며, 정제 정도가 떨어진다. 그러나 본 발명에 따르면 주조슬랩의 표면으로부터 20mm 떨어진 지역의 평균적인 산소 농도는 슬랩의 내부 보다 낮아질 수 있다. 종래의 전자기 교반에 의해 발생되는 회류는 다음과 같은 문제를 야기한다. 메니스커스가 무질서하게 된다. 회류 속도가 증가하여 등축 결정립 비율이 향상되면 분말 포획이 야기되고 회류가 몰드의 단 측면의 측벽과 충돌하여 강한 하강류가 지속적으로 발생한다. 그러나 응고 쉘 전면에서 왕복하는 진동파가 용융 철에 주어지면 메니스커스의 교란이 발생하는 것과 분말 포획을 방지할 수 있으며, 또한 하강류의 영향을 억제할 수 있다. 따라서, 주조를 안정하게 수행할 수 있다.

이와 더불어, 진동파에 회류가 부가되면 메니스커스의 형상이 안정하게 유지되는 가운데 침투물의 정제와 코어의 발생이 더욱 용이해질 수 있다. 종래의 전자기 교반에 따르면 용질 요소의 음의 편석대가 발생한다. 따라서 주조슬랩의 품질을 보장하기 어렵다. 그러나 본 발명에 따르면 진동파가 응고 쉘 전면 상을 왕복한다. 그러므로 다층 구조의 매우 얇은 음의 편석대가 발생한다. 따라서 음의 편석대는 분산되고, 응고 구조는 미세해질 수 있으며, 동시에 음의 편석을 방지할 수 있다.

도 8(a), 도 8(b) 및 도 9에 나타난 바와 같이 다층 구조의 매우 얇은 음의 편석대가 교반 주기와 일치하게 주조슬랩의 표면으로부터 같은 거리에 주조슬랩의 바깥 주변을 따라서 균일하게 발생한다. 따라서, 크랙이 주조슬랩의 표면에서 진행되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 입계의 산화를 억제시킬 수 있다. 이와 더불어 음의 편석대 사이에 위치한 양의 편석대에서 프리스매틱 결정(덴드리트)의 성장 방향이 각각의 양의 편석대에 대해 교대로 변화한다. 따라서 프리스매틱 결정(덴드리트)이 한 방향으로 성장하는 주조슬랩과 비교해볼 때 크랙이 발생한다는 관점에서 응고 구조가 강하다. 상기 이유로 본 발명의 주조방법에 의하여 표면층이 매우 향상된 기능을 갖는 주조슬랩을 생산하는 것이 가능하다.

다음으로 가속 시간 계수를 설명한다. 액상에서 질점을 고려해보면, 질점 이동에 관하여, 다음과 같이 운동의 법칙으로 기술할 수 있다. 일정 시간동안 어떤 질점의 운동량에 대하여, 그 변화는 가해진 힘의 충격량과 힘이 가해진 시간의 곱과 같다. 따라서 상기 법칙을 진동 상태에서 작용하는 힘의 변화에 적용할 수 있다. 즉, 본 발명에서 정의되는 가속 시간 계수인 (가속도 × 가속 시간)은 진동 파라미터로 사용될 수 있다. 즉, (가속도 × 가속 시간)은 충격량이나 진동 상태를 나타내는 힘의 작용에 있어서의 변화를 표시할 수 있다. 이에 따라 가속 시간 계수를 파라미터로 사용하는 가운데, 용융 상태에서의 유지 시간(t2, t4)과 가속도 부여 시간(t1, t3)을 조절함으로써 진동 상태를 제어하는 것이 가능하다.

효과를 안정하게 제공하기 위하여, 응고 쉘 전면에서 왕복하는 본 발명의 진동은 적당한 주기를 가진다. 상기 주기의 상한 및 하한은 다음과 같이 결정된다.

주조슬랩의 주변 방향으로 균일하게 가속도를 부여하기 위해서, 응고 쉘 전면의 경계층이 벗겨지지 않는 주기 시간에 가속 방향을 바꾸는 것이 필요하다. 이러한 주기 시간은 실험으로 확인된 바에 의하면 5초 보다 짧으며, 일 주기의 진동 시간은, 이하에서 진동 주기로도 언급되는데, 10초 보다 짧다.

반면에 주조슬랩의 주조 방향으로 진동 효과를 나타내기 위하여, 주조슬랩이 전자기 코일의 코어 부분을 통과하는 동안 적어도 일 주기를 부여하는 것이 필요하다. 이 때, 진동 주기는 (코어 길이)/(주조 속도)의 값보다 크지 않다. 따라서 진동 주기의 상한 값은 주조 동작이 주조슬랩의 주변 방향 및 주조 방향으로 안정화 될 수 있는 조건에 의해 결정된다. 주기가 짧은 쪽이 진동 주기의 상한 값이 된다.

본 발명자들은 다음의 사항을 알아내었다. (진동 주기)2/(전자기 코일의 주파수)의 조건이 만족될 때 응고 쉘 전면의 용융 철은 진동이 가속된다. 이동 자기장을 발생시키는 전자기 코일의 주파수는 10Hz 이하이다. 그러므로 진동 주기의 하한 값은 0.2초 이상이 된다.

본 발명에서 참조 점의 변위가 시간에 따라 미분될 때 유속이 얻어지고, 상기 유속을 시간에 따라 미분할 때 가속도가 얻어진다. 가속도는 진동 유속이 0 이 되는 시점에서 진동 유속을 시간에 따라 미분하여 얻을 수도 있다. 다른 방법으로, 가속도는 (최대 진동 유속 - 최소 진동 유속)/t1 또는 (최대 진동 유속 - 최소 진동 유속)/t3 의 값이 될 수도 있다. 참조 점은 몰드의 장 측면의 중심에 폭 1/4의 전면 또는 응고 쉘 전면로부터 20mm 떨어진 지점에 위치하고 있다. 가속 시간 계수의 가속 시간은 t1이 t3에 의해 제한되는 가속 범위 t1 까지는 t1 또는 t3 이다. 평균적인 회류 속도는 가속도에 시간을 곱하고 전체시간에 대하여 적분하여 얻어진 값을 시간에 대하여 평균치를 구해 얻어지는 평균 유속이다. 도 2에는 가속 지역 (t1, t3) 는 높은 가속도 시간이고, 가속도의 절대값이 낮은 가속 지역 (t2, t4) 는 낮은 가속도 지역이다.

다음으로 본 발명의 주조슬랩을 설명한다. 주조슬랩의 첫 번째 특징은 피치가 2mm 이하이고 층 수가 3 이상이며 두께가 30mm이하인 다층 구조로 이루어진 음의 편석대를 가진다는 것이다. 음의 편석대에 관하여 두 가지 경우가 있다. 한 경우는 도 8(a)와 도 9에 나타나 있듯이 음의 편석대의 코너가 주조슬랩의 코너에 대하여 말끔한 경우이다. 또 다른 경우는 도 8(b)에 나타나 있으며, 음의 편석대의 코너가 주조슬랩의 코너에 대하여 말끔하지 않은 경우이다. 먼저 도 8(a)에 나타난 경우에 있어서 중앙 음의 편석선(m)의 코너점(C)은 다층 구조의 음의 편석대의 평균적인 프로파일에서 결정된다. 이웃하는 두 측면에 평행한 평행선이 주조슬랩 안쪽의 코너점으로부터 5mm 간격을 두고 상기 이웃하는 두 측면 상의 점(E)에 그어져 있다. 음의 편석선(m)에 대하여 교차점(F)에서의 쉘 두께 D₁과 주조슬랩의 폭 방향으로 중앙에서의 쉘 두께 D₂의 차이는 3mm 이하로 규정한다.

도 8 (b)에 나타난 경우를 보면 가상 코너점(C´)는 아치상의 음의 편석대의 중앙 음의 편석선 (m)의 이웃하는 두 측면으로부터 외삽하여 결정된다. 이웃하는 두 측면에 평행한 평행선이 주조슬랩 안쪽의 코너 점으로부터 5mm 간격을 두고 상기 이웃하는 두 측면 상의 점(E)에 그어져 있다. 음의 편석선(m)에 대하여 교차점(F)에서의 쉘 두께 D₁과 주조슬랩의 폭 방향으로 중앙에서의 쉘 두께 D₂의 차이는 3mm 이하로 규정한다.

같은 방법으로 덴드리트 또는 편향 구조의 결정 조직대의 평균적인 프로파일에서 덴드리트 또는 결정 조직대의 중앙선의 코너점이 결정되고, 가상 코너점은 arcuate 덴드리트 또는 결정 조직대의 중앙선의 이웃하는 두 측면으로부터 외삽하여 결정되며, 앞에서와 같은 방법으로 규정된다.

반면에 원형 주조슬랩에 대하여 다층 구조의 음의 편석대의 중앙 편석선 (m) 상의 점에서 쉘 두께의 변동 또는 편석 구조의 덴드리트 또는 결정 조직대의 평균적인 프로파일에서 중앙 편석선(m) 상의 점에서 쉘 두께의 변동은 3mm 이하로 규정한다.

다층 구조의 음의 편석대, 편향 구조의 덴드리트 또는 결정 조직대는 더욱 특별하게 규정한다. 즉, 음의 편석대, 편향 구조의 덴드리트 또는 결정 조직대에 관하여는 도 7에 나타난 위치 관계를 기초로, 주조슬랩은 다음의 식(1)에서 정의되는 응고 쉘 두께 D(mm)로 결정되는 주조 방향의 코어 중심위치에서의 응고 쉘 두께 D₀에 대하여 두께 방향에서 D₀+ 15mm의 범위에서 다음의 식(2)에서 정의 되는 피치 P 를 가지는 몰드의 내부 주변 방향으로 형성된 다층 구조로 이루어진 음의 편석대, 편향 구조의 덴드리트 또는 결정 조직대로 구성된다.

D = k(L/V)ⁿ. . . (1)

D : 응고 쉘 두께

L : 메니스커스에서 전자기 코일의 코어 중심까지 길이

V : 주조속도

k : 응고 계수

n : 상수(0.5 내지 1.0)

P = U × t/2 . . . (2)

U : 응고 속도 (dD/dt (mm/s))

t : 진동 주기

이와 관련하여, 본 발명에서는 설치 위치가 몰드 안쪽의 위치에 제한되지 않는다. 연속 주조장치 내의 위치이고 용융 철이 존재하는 한, 본 발명은 어느 위치에서도 원칙적으로 적용된다.

본 발명에서 용융 금속은 특정 금속에 한정되지 않는다. 그러나 본 명세서에서는 본 발명을 철에 대하여 적용한 첨부 도면을 참조하여 설명할 것이다.

실시예 1

본 실시예에서는 전자기 코일에 의해서 발생하는 진동 패턴이 등축 결정립 비율과 등축 결정립의 입자 크기에 미치는 영향을 분명하게 하기 위하여 주파수가 10Hzd인 전자기 코일을 구비한 몰드에 용융 철을 붓는 실험을 수행하였다. 이 실험에서 탄소 함량이 0.35%인 용융 철 50kg을 고주파 용융로에서 용융시키고 구리로 만든 몰드에 부었다. 몰드의 폭은 200mm, 길이는 100mm, 높이는 300mm였다. 용융 철이 몰드 내에 부어진 후 즉시 용융 철은 소정의 진동 패턴으로 몰드 내에서 진동하며 응고 되었다. 주조가 완료된 후 주괴는 측면부에서 절단되어 응고 구조가 드러났다. 그 다음 등축 결정립 지역의 비율(등축 결정립 비율)과 등축 결정립 지역의 등가적인 원의 직경을 계산하였다. 진동 패턴은 다음과 같이 변하였다. 도 2에서 전자기 코일의 전류는 최고 100A에서 최저 -100A로 설정되었다. 일 방향 가속도가 주어지는 코일 전류 증가 시간은 t1, 반대 방향 가속도가 주어지는 코일 전류 감소 시간은 t3 및 최소 코일 전류 유지 시간 t4는 소정의 값으로 설정되었다. 이러한 방법으로 진동 패턴이 변하였다.

도 3은 코일 전류의 변화(t1 + t2 + t3 + t4)의 주기와 등축 결정립 면적 비율간의 관계를 보여주는 그래프이다. 진동 주기가 감소되면 등축 결정립 면적 비율은 증가한다. 그러나 진동 주기가 0.2초 보다 짧아지면 등축 결정립 면적 비율은 갑자기 감소한다. 그 이유는 응고 쉘 전면의 진동 유속이 코일 전류의 주기가 감소될 때 코일 전류를 따라갈 수 없기 때문이다. 도 4는 전자기 코일의 주기와 등축 결정립 지역의 등가적인 원의 직경간의 관계를 보여주는 그래프이다. 응고 쉘 전면 상의 가속도의 절대값(반대 쪽의 가속 지역에서 가속도는 -10cm/s²가 되기 때문)이 10cm/s²보다 작을 때 등축 결정립 지역의 등가적인 원의 직경은 진동 주기에 의존하지 않는다. 따라서, 등축 결정립을 미세하게 하는 효과를 얻기 힘들다. 그러나 응고 쉘 전면 상의 가속도의 절대값이 10cm/s²이상일 때는 10초 보다 작은 진동 주기에서 등축 결정립이 미세해지는 것을 이해할 수 있다. 이러한 동작 조건외에는 등축 결정립을 미세하게 하는 효과를 얻을 수 없는 이유는 다음과 같다. 응고 쉘 전면 상의 진동 유속의 가속도가 10cm/s²보다 작으면 프리스메틱 덴드리트에 미치는 힘이 약하여 결정립을 미세하게 하는 효과를 얻기가 불가능하다. 진동 주기가 10초 보다 작게 되면 응고 쉘 전면에서 경계층이 벗겨져서 가속도에 의한 절단력이 프리스메틱 덴드리트에 작용하기 어렵게 된다. 이러한 견지에서, 등축 결정립을 미세하게 하는 진동 조건이 등축 결정립 비율을 향상시키는 조건 보다 훨씬 까다로움을 알 수 있다.

결과적으로 다음의 사항을 이해할 수 있다. 등축 결정립 비율을 향상시키고 등축 결정립의 입자 크기를 미세하게 하기 위하여 전자기 코일 전류의 주기를 0.2초 이상이고 10초 미만으로 설정한다. 동시에 응고 쉘 전면 상의 가속도의 절대값은 10cm/s²이상의 값으로 설정한다.

이와 관련하여, 본 발명의 가속도에 대해서는 용융 철의 탄소 함량이 효과를 좌우한다. 본 빌명에서 가속도는 다음과 같이 한정된다. C0.1% 이면 가속도는 30 에서 300cm/s , 0.1%C0.35% 이면 가속도는 {-80[C] + 38} 에서 300cm/s , 0.35%C0.5% 이면 가속도는 {133.3[C] - 36.7} 에서 300cm/s , 0.5%C 이면 가속도는 30 에서 300cm/s 이다. 상한 값이 이와 같이 주어진 이유는 이 조건을 초과하는 실험이 확인되지 않았기 때문이다.

상기의 내용은 등축 결정립과 탄소 함량과의 관계에 주의를 기울여 본 발명자들이 실험한 결과로 얻어진 것이다.

실시예 2

본 실시예에서는 연속적인 빌렛 주조용 두 스트랜드(strand) 형의 연속 주조 장치를 사용하였다. 탄소강으로 만들어진 120 평방mm의 주조 빌렛으로서, 탄소함량이 0.35%인 빌렛을 주조 속도 1.2m/min으로 30분간 주조하였다. 턴디시(tundish)의 온도는 1530℃ 이었다. 스트랜드 중 하나에서 종래의 전자기 교반이 형성되었는데 전자기 교반 장치의 코일 전류는 200A의 일정한 값으로 설정하였고, 주파수는 10Hz, 30분 동안 유속은 60cm/s 이었다. 다른 스트랜드 에서는 진동을 인가할 수 있는 본 발명의 전자기 코일이 몰드에 설치되고, 응고 쉘 전면에서 용융 철이 다음의 조건 하에 진동되었다. 코일 전류의 일 주기 진동 시간은 2초(최대 코일전류 200A, 최소 코일전류 -200A, 코일전류 증가 시간 0.8초, 코일전류 감소 시간 0.8초, 최대 코일전류 유지시간 0.2초, 최소 코일전류 유지시간 0.2초), 일 방향 및 반대 방향 가속도는 도 2에 나타난 바와 같이 50cm/s²으로 주어졌다. 주조 빌렛의 측면부가 절단되고 응고 구조가 드러난 후 등축 결정립 면적 비율과 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경을 계산하였다. 주조 빌렛의 표면 품질에 관하여 주조슬랩은 시각적인 검사 라인을 필요로 하므로 각각의 빌렛은 시각적으로 검사되고, 분말에 의해 야기된 결함의 수가 조사되었다.

종래의 전자기 교반이 수행되는 빌렛에 대해서는 등축 결정립 비율이 30%, 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경이 3.0mm이었다. 용융 철의 유속은 분말 포획의 한계 유속을 초과하는 60cm/s였다. 따라서 용융 철의 표면 상의 분말이 포획되었고, 분말에 의해 결함이 야기되었으며 그 수는 빌렛당 5 개였다. 또한 음의 편석대가 형성되었는데, 그 폭은 주조 빌렛의 측면부 표면층에서 대략 20mm였다. 반면에 본 발명의 전자기 코일에 의해 진동이 인가되었을 때 주조 빌렛의 등축 결정립 면적 비율은 50%, 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경은 1.3mm였다. 따라서, 종래의 전자기 교반과 비교할 때 등축 결정립 비율이 증가되었을 뿐 아니라, 등축 결정립의 입자 크기도 미세해졌다. 몰드의 응고 앞 쪽 표면 상의 용융 철이 진동되므로, 분말 포획은 일어나지 않았고, 분말에 의한 결함도 야기되지 않았다. 주조 빌렛의 측면에서 그 피치가 1.5mm인 다층의 음의 편석대가 15mm의 표면층에 형성되었고, 또한 다층의 편향 구조의 덴드리트가 형성되었다.

실시예 3

본 실시예에서는 연속적인 슬랩 주조용 두 스트랜드 형의 연속 주조 장치를 사용하였다. 탄소강으로 만들어진 두께 250mm, 폭 1500mm의 주조 시편으로서, 탄소함량이 0.35%인 시편을 주조 속도 1.8m/min으로 30분간 주조하였다. 턴디시 의 온도는 1550℃ 이었다. 스트랜드 중 하나에서 종래의 전자기 교반이 형성되었는데 전자기 교반 장치의 코일 전류는 500A의 일정한 값으로 설정하였고, 주파수는 2Hz, 30분 동안 유속은 60cm/s 이었다. 다른 스트랜드 에서는 교반을 인가할 수 있는 본 발명의 전자기 코일이 몰드에 설치되었다. 주조의 전반부에서 15분 동안, 응고의 앞 쪽 표면에서 용융 철이 다음의 조건 하에 진동되었다. 코일 전류의 일 주기 진동 시간은 2초(최대 코일전류 400A, 최소 코일전류 -400A, 코일전류 증가 시간 0.8초, 코일전류 감소 시간 0.8초, 최대 코일전류 유지시간 0.2초, 최소 코일전류 유지시간 0.2초), 일 방향 및 반대 방향 가속도는 도 2에 나타난 바와 같이 70cm/s²으로 주어졌다. 주조의 후반부에서 15분 동안, 응고 쉘 전면에서 용융 철이 다음의 조건 하에 진동되었다. 코일 전류의 일 주기 진동 시간은 2.1초(최대 코일전류 400A, 최소 코일전류 -400A, 코일전류 증가 시간 0.8초, 코일전류 감소 시간 0.8초, 최대 코일전류 유지시간 0.2초, 최소 코일전류 유지시간 0.2초), 일 방향 및 반대 방향 가속도에서 가속 정지 시간은 0.05초, 일 방향 및 반대 방향 가속도는 도 5에 나타난 바와 같이 50cm/s²으로 주어졌다. 주조 슬랩의 측면부가 절단되고 응고 구조가 드러난 후 등축 결정립 면적 비율과 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경을 계산하였다. 주조 슬랩의 표면 품질에 관하여 주조슬랩은 시각적인 검사 라인을 필요로 하므로 각각의 슬랩은 시각적으로 검사되고, 분말에 의해 야기된 결함의 수가 조사되었다. 슬랩 표면 상의 진동 표시는 메니스커스의 형상에 따르기 때문에 진동 표시 수준 상의 차이는 동시에 조사되었다.

종래의 전자기 진동이 수행되는 슬랩에 대해서는 등축 결정립 비율이 30%, 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경이 3.0mm이었다. 용융 철의 유속은 분말 포획의 한계 유속을 초과하는 60cm/s였다. 따라서 용융 철의 표면 상의 분말이 포획되었고, 분말에 의해 결함이 야기되었으며 그 수는 슬랩당 5 개였다. 메니스커스가 무질서해졌기 때문에 진동 표시 수준 상의 차이는 3.5mm였다. 또한 음의 편석대가 형성되었는데, 그 폭은 슬랩의 측면부 표면층에서 20mm였다.

반면에 본 발명의 전자기 코일에 의해 진동이 인가되었을 때 가속도 정지 시간의 존재와 상관없이 슬랩의 등축 결정립 면적 비율은 50%, 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경은 1.3mm였다. 따라서, 종래의 전자기 교반과 비교할 때 본 실시예에서의 등축 결정립 비율이 월등할 뿐 아니라, 등축 결정립의 입자 크기도 미세해졌다. 또한 몰드의 응고 앞 쪽 표면 상의 용융 철이 진동되므로, 분말 포획은 일어나지 않았고, 분말에 의한 결함도 야기되지 않았다. 주조 슬랩의 측면에서 그 피치가 진동 주기에 따라 1.5mm인 다층의 음의 편석대가 15mm의 표면층에 형성되었고, 또한 다층의 편향 구조의 덴드리트가 형성되었다. 진동 표시에 관하여 가속도 정지 시간이 주어지지 않은 슬랩의 주조에서는 진동 표시는 5mm였고, 가속도 정지 시간이 주어진 슬랩의 주조에서는 진동 표시는 3mm였다. 두 경우 모두 메니스커스의 형상은 종래의 전자기 교반과 비교하여 균일하였다. 그러나 가속도 정지 시간이 주어진 경우에 좀더 균일하였다. 그 이유는 가속도 정지 시간이 주어지면 가속도가 갑자기 줄어들어 메니스커스가 균일해지기 때문이다. 본 발명에서 가속도 정지시간은 0.3초 이하, 0.03초 이상으로 설정되었다. 그 이유는 다음과 같다. 가속도 정지시간이 0.3초 보다 크게 설정되면 가속 효과가 떨어지고, 가속도 정지시간이 0.03초 보다 작게 설정되면 메니스커스를 균일하게 할 수 없다.

실시예 4

본 실시예에서는 연속적인 슬랩 주조용 두 스트랜드 형의 연속 주조 장치를 사용하였다. 탄소강으로 만들어진 두께 250mm, 폭 1500mm의 주조 시편으로서, 탄소함량이 0.35%인 시편을 주조 속도 1.8m/min으로 30분간 주조하였다. 턴디시 의 온도는 1550℃ 이었다. 스트랜드 중 하나에서 종래의 전자기 교반이 형성되었는데 전자기 교반 장치의 코일 전류는 500A의 일정한 값으로 설정하였고, 주파수는 2Hz, 30분 동안 유속은 60cm/s 이었다. 다른 스트랜드 에서는 교반을 인가할 수 있는 본 발명의 전자기 코일이 몰드에 설치되었다. 응고의 앞 쪽 표면에서 용융 철은 다음의 조건 하에 진동되었다. 코일 전류의 일 주기 진동 시간은 2초(최대 코일전류 400A, 최소 코일전류 -400A, 코일전류 증가 시간 0.4초, 코일전류 감소 시간 0.8초, 최대 코일전류 유지시간 0.3초, 최소 코일전류 유지시간 0.5초), 정상 방향에서 가속도와 반대 방향 가속도는 도 6에 나타난 바와 같이 각각 100cm/s², 50cm/s²으로 주어졌다. 주조 슬랩의 측면부가 절단되고 응고 구조가 드러난 후 등축 결정립 면적 비율과 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경을 계산하였다. 주조 슬랩의 표면 품질에 관하여 주조슬랩은 시각적인 검사 라인을 필요로 하므로 각각의 슬랩은 시각적으로 검사되고, 분말에 의해 야기된 결함의 수가 조사되었다. 이와 더불어 슬랩의 표면층에 침투물의 수를 현미경으로 조사하였다.

종래의 전자기 진동이 수행되는 슬랩에 대해서는 등축 결정립 비율이 28%, 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경이 3.1mm였다. 용융 철의 유속은 분말 포획의 한계 유속을 초과하는 60cm/s였다. 따라서 용융 철의 표면 상의 분말이 포획되었고, 분말에 의해 결함이 야기되었으며 그 수는 슬랩당 6 개였다. 또한 음의 편석대가 형성되었는데, 그 폭은 주조 슬랩의 측면부 표면층에서 대략 20mm였다.

반면에 본 발명의 전자기 코일에 의해 정상 및 반대 방향으로 시간 차이에 따른 진동과 최류가 인가되었을 때 주조슬랩의 등축 결정립 면적 비율은 55%, 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경은 1.3mm였다. 따라서, 종래의 전자기 교반과 비교할 때 본 실시예에서의 등축 결정립 비율이 향상되었을 뿐 아니라, 등축 결정립의 입자 크기도 미세해졌다. 몰드의 응고 앞 쪽 표면 상의 용융 철이 진동되므로, 분말 포획은 일어나지 않았고, 분말에 의한 결함도 야기되지 않았다. 주조 슬랩의 측면에서 그 피치가 진동 주기에 따라 1.5mm인 다층의 음의 편석대가 15mm의 표면층에 형성되었고, 또한 편향 구조의 덴드리트가 형성되었다. 진동 및 회류가 전자기 코일에 의해 용융 철에 동시에 인가되므로 프리스메틱 덴드리트가 더욱 효과적으로 떨어져나간다. 그러므로 단지 진동만이 용융 철에 인가되는 실시예 3과 비교하여 본 실시예에서의 등축 결정립 비율이 향상되었다. 이러한 관계에서 회류가 용융 철에 행해지는 진동에 부가되면 분말 포획이 진동에 의해 억제될 수 있다. 그러나 회류 속도가 1m/s를 초과하면 분말 포획이 야기된다. 따라서 회류 속도는 1m/s를 초과하지 않도록 제한된다.

실시예 5

본 실시예에서는 연속적인 슬랩 주조용 두 스트랜드 형의 연속 주조 장치를 사용하였다. 탄소강으로 만들어진 두께 250mm, 폭 1500mm의 주조 시편으로서, 탄소함량이 0.35%인 시편을 주조 속도 1.8m/min으로 30분간 주조하였다. 턴디시 의 온도는 1550℃ 이었다. 스트랜드 중 하나에서 종래의 전자기 교반이 형성되었는데 전자기 교반 장치의 코일 전류는 500A의 일정한 값으로 설정하였고, 주파수는 2Hz, 30분 동안 유속은 60cm/s 이었다. 다른 스트랜드에서는 교반을 인가할 수 있는 본 발명의 전자기 코일이 몰드에 설치되었다. 응고의 앞 쪽 표면에서 용융 철이 다음의 조건 하에 진동되었다. 코일 전류의 일 주기 진동 시간은 2초(최대 코일전류 400A, 최소 코일전류 -400A, 코일전류 증가 시간 0.8초, 코일전류 감소 시간 0.8초, 최대 코일전류 유지시간 0.2초, 최소 코일전류 유지시간 0.2초), 일 방향 및 반대 방향 가속도는 도 2에 나타난 바와 같이 50cm/s²으로 주어졌다. 응고 앞 쪽 표면에서 용융 철이 진동되는 동안, 메니스커스 보다 1m 낮은 위치에 설치된 전자기 브레이크에 의해 자장 강도가 3000Gauss이고 정지된 자기장에서 용융 철로 자기력이 인가된다. 주조 슬랩의 측면부가 절단되고 응고 구조가 드러난 후 등축 결정립 면적 비율과 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경을 계산하였다. 주조 슬랩의 표면 품질에 관하여 주조슬랩은 시각적인 검사 라인을 필요로 하므로 각각의 슬랩은 시각적으로 검사되고, 분말에 의해 야기된 결함의 수가 조사되었다.

종래의 전자기 교반이 수행되는 슬랩에 대해서는 등축 결정립 비율이 31%, 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경이 2.9mm이었다. 용융 철의 유속은 분말 포획의 한계 유속을 초과하는 60cm/s였다. 따라서 용융 철의 표면 상의 분말이 포획되었고, 분말에 의해 결함이 야기되었으며 그 수는 슬랩당 4 개였다. 또한 음의 편석대가 형성되었는데, 그 폭은 슬랩의 측면부 표면층에서 대략 20mm였다. 반면에 본 발명의 전자기 코일에 의해 진동이 인가되고 전자기 브레이크가 적용되었을 때 주조슬랩의 등축 결정립 면적 비율은 56%, 등축 결정립 면적의 등가적인 원의 직경은 1.3mm였다. 따라서, 종래의 전자기 교반과 비교할 때 등축 결정립 비율이 향상되었을 뿐 아니라, 등축 결정립의 입자 크기도 미세해졌다. 몰드에서 응고 쉘 전면 상의 용융 철이 진동되므로, 분말 포획은 일어나지 않았고, 분말에 의한 결함도 야기되지 않았다. 주조 슬랩의 측면에서 그 피치가 진동 주기에 따라 1.5mm인 다층의 음의 편석대가 15mm의 표면층에 형성되었고, 또한 편향 구조의 덴드리트가 형성되었다. 전자기 코일에 의한 진동에 전자기 브레이크와 함께 인가되므로 단지 진동만 인가되는 실시예 3과 비교하여 등축 결정립 비율이 향상되었다. 그 이유는 전자기 브레이크에 의해 고온의 용융 철이 주조슬랩 내부로 침투하는 것이 방지되고, 전자기 코일의 진동에 의해 발생되었던 등축정(tesseral) 결정 코어가 다시 용융되는 것이 방지되기 때문이다. 이와 관련하여 가속도 정지 시간이 전자기 코일에 의해 발생된 진동에 주어지면 전자기 브레이크를 연속적으로 적용할 필요가 없다. 즉, 가속도 정지 시간과 동시에 전자기 브레이크를 적용할 수 있다.

기술된 바와 같이 전자기 코일에 의해 진동 패턴이 조절되어 용융 금속에 진동을 인가하는 본 발명의 방법에 따르면 강한 힘을 응고 쉘 전면에 인가할 수 있다. 따라서 종래의 방법과 비교할 때 등축 결정립 비율이 증가할 뿐 아니라 등축 결정립의 입자 크기도 미세하게 될 수 있다. 이러한 효과 때문에 응고 구조를 미세하게 하기 위해 유속을 너무 크게 증가시킬 필요가 없다. 따라서 분말 포획에 의한 표면 결함 발생을 막을 수 있다.

이와 관련하여 본 발명이 정지된 몰드에 정지되면 종래 물질의 내부 구조가 현저하게 향상될 수 있다. 따라서 생산성 및 비용이 개선될 수 있다.

Claims

몰드에 용융 금속을 붓고, 몰드 내 용탕 부근으로 배열된 전자기 코일에서 발생하는 전자기력을 상기 용융 금속에 인가하여 몰드 내에서 용융 금속을 응고시키고; 몰드 내에서 응고된 혹은 냉각 및 응고 중에 몰드로부터 밑으로 빠져나오는 용융 금속을 상기 전자기 코일에 의해 발생되는 자기장을 이동함에 의해 진동시킴으로써 용융 금속에 번갈아 여러 가지 가속도를 인가하는 것으로 이루어지는 용융 금속의 주조방법.
몰드에 용융 금속을 붓고, 몰드 내 용탕 부근에 배열된 전자기 코일에서 발생하는 전자기력을 상기 용융 금속에 인가하여 몰드 내에서 용융 금속을 응고시키고; 몰드 내에서 응고된 혹은 냉각 및 응고 중에 몰드로부터 밑으로 빠져나오는 용융 금속을 상기 전자기 코일에 의해 발생되는 자기장을 이동함에 의해 주기적으로 진동시킴으로써 용융 금속에 번갈아 큰 가속도와 작은 가속도를 인가하는 것으로 이루어지는 용융 금속의 주조방법.
몰드에 용융 금속을 붓고, 몰드 내 용탕 부근에 배열된 전자기 코일에서 발생하는 전자기력을 상기 용융 금속에 인가하여 몰드 내에서 용융 금속을 응고시키고; 몰드 내에서 응고된 혹은 냉각 및 응고 중에 몰드로부터 밑으로 빠져나오는 용융 금속을 상기 전자기 코일에 의해 발생되는 자기장을 이동함에 의해 진동시킴으로써 용융 금속이, 고속 및 저속 방향벡터가 같은 방향 혹은 반대 방향에서 서로 결합될 때, 소정의 유동 속도를 초과하지 않는 범위 내에서 큰 가속도 및 작은 가속도로 가속되는 것으로 이루어지는 용융 금속의 주조방법.
몰드에 용융 금속을 붓고, 몰드 내 용탕 부근에 배열된 전자기 코일에서 발생하는 전자기력을 상기 용융 금속에 인가하여 몰드 내에서 용융 금속을 응고시키고; 몰드 내에서 응고된 혹은 냉각 및 응고 중에 몰드로부터 밑으로 빠져나오는 용융 금속을 상기 전자기 코일에 의해 발생되는 자기장을 이동함에 의해 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동시키는 것으로 이루어지는 용융 금속의 주조방법.
제 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 몰드 내에서 행해지는 공정은 냉각 및 응고 공정이며, 또한 슬랩, 블룸, 중간 두께의 슬랩 또는 빌렛을 연속적으로 주조하는 연속 주조공정인 용융 금속의 주조방법.
제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 일 방향 및 반대 방향의 진동파의 큰 가속도는 10cm/s²이상이고 일 방향 및 반대 방향의 진동파의 작은 가속도는 10cm/s²이하인 용융 금속의 주조방법.
제 6 항에 있어서, 진동파의 일 방향의 가속도와 가속 시간 또는 진동파의 일 방향의 가속도와 가속 시간과 가속시간계수(가속도 × 가속시간)는 다음의 식

50cm/s가속시간계수

을 만족하는 용융 금속의 주조방법.
제 6 항에 있어서, 진동파의 일 방향의 가속도와 가속 시간 또는 진동파의 일 방향의 가속도와 가속 시간과 가속시간계수(가속도 × 가속시간)는 다음의 식

10 가속시간계수

: 용융 금속의 점도 cp

을 만족하는 용융 금속의 주조방법.
제 6 항에 있어서, 탄소 함량(C)과 가속도의 관계는 다음의 식

[C]0.1% : 30cm/s가속도

0.1%[C]0.35% : -80[C] + 38cm/s가속도

0.35%[C]0.5% : 133.3[C] - 36.7cm/s가속도

0.5%[C] : 30cm/s가속도

을 만족하는 용융 금속의 주조방법.
제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 일 방향으로 가속되는 과정 및 반대 방향으로 가속되는 과정에서 가속정지시간, 전원정지시간은 0.3초 이하이고 0.03초 이상인 용융 금속의 주조방법.
제 6 항 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 일 방향 및 반대 방향으로 가속되는 과정에서 가속정지시간, 전원정지시간은 0.3초 이하이고 0.03초 이상인 용융 금속의 주조방법.
제 6 항 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, t1 시간 동안 가속된 후, t2 시간 동안 일정 유속으로 유지하다가, 다시 t3 시간 동안 반대 방향으로 가속되고, t4 시간 동안 일정 유속으로 유지하는 것을 1 주기로 하며, 몰드 내의 용융 금속은 상기 주기를 반복하여 주기적으로 진동되는데, 1 주기의 진동 시간 t1 + t2 + t3 + t4 은 0.2초 이상이고 10초 이하로 결정하는 용융 금속의 주조방법.
제 1 항 내지 8 항 또는 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 금속은 주기적으로 진동되며, 이 용융 금속에 일 방향 및 반대 방향으로 순환류가 인가되는 용융 금속의 주조방법.
제 13 항에 있어서, 일정 시간 동안에 대하여 적분할 때,

일 방향의 (가속시간×가속도)의 적분치일 방향의 (가속시간×가속도)의 적분치

를 만족하고, 양 적분치의 차이에 의해 발생되는 순환류속도는 1m/s 이하인 용융 금속의 주조방법.
제 13 항에 있어서, 몰드 내의 용융 금속은 t1 시간 동안 가속된 후, t2 시간 동안 일정 유속으로 유지하다가, 다시 t3 시간 동안 반대 방향으로 가속되고, t4 시간 동안 일정 유속으로 유지하는 것을 1 주기로 하며, 몰드 내의 용융 금속은 상기 주기를 반복하여 주기적으로 진동되는데, t1a는 t1시간 내에서 진동 유속이 0이 될 때까지의 시간이고, t1b는 t1시간 내에서 진동 유속이 0이 된 이 후의 시간일 때, t1b + t2t14 + t1a 를 만족하며 시간의 차이에 의해 발생되는 일 방향으로의 순환류속도는 1m/s 이하인 용융 금속의 주조방법.
제 13 항에 있어서, n 사이클 동안에 주기적으로 진동이 인가되고, 진동 후 순환류 시간 △Tv 동안 일정 방향으로만 가속도가 부여됨으로써 순환류가 발생되며, 사이클 수 n, 순환류 시간 △Tv는 다음의 식

평균 순환류속도1m/s

1사이클 수 n20

0.1순환류 시간 △Tv5초

을 만족하는 용융 금속의 주조방법.
제 13 항에 있어서, 일 방향의 가속도를 반대 방향의 가속도 보다 크게 하여 순환류를 발생시키고, 평균 순환류속도가 1m/s 이하인 용융 금속의 주조방법.
제 13 항에 있어서, 이동 자계를 발생시키는 전자기 코일의 전류에 의해 일 방향 순환류를 발생시키는 일 방향의 순환 전류가 진동 중의 전류에 더 중첩되어, 평균 순환류속도가 1m/s 이하인 용융 금속의 주조방법.
제 1 항 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 금속은 주기적으로 진동하며, 단주기의 진동이 더 부가되는데 이 단주기 진동주파수는 100Hz 이상, 30KHz 이하인 용융 금속의 주조방법.
제 6 항 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 금속을 몰드 내에 넣어 응고시킬 때 전자기 코일은 몰드 내에 배치되거나 몰드 내 용탕 부근에 배치되고, 몰드 내의 용융 금속은 전자기 코일에 의해 발생된 이동자계에 의해 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동하며, 메니스커스로부터 몰드 밑 1m의 위치까지 배치된 전자기 브레이크를 인가하는 용융 금속의 주조방법.
제 11 항에 있어서, 용융 금속을 몰드 내에 넣어 응고시킬 때 전자기 코일은 몰드 내 용탕 부근으로 배치되고, 몰드 내의 용융 금속은 전자기 코일에 의해 발생된 이동자계에 의해 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동하며, 메니스커스로부터 몰드 밑 1m의 위치까지 배치된 전자기 브레이크를 전자기 코일의 가속도가 몰드 내에서 정지하는 시간 또는 전원 정지 시간과 동시에 인가하는 용융 금속의 주조방법.
제 6 항 내지 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 몰드 내 용탕 부근으로 배치된 전자기 코일은 몰드 아래 쪽으로, 몰드 바로 밑으로부터 몰드에서 10m 떨어진 지점까지 배치되는 용융 금속의 주조방법.
제 22 항에 있어서, 전자기 코일 위로 1m 떨어진 지점으로부터 전자기 코일 밑으로 1m 떨어진 지점까지 배치된 전자기 브레이크를 인가하는 용융 금속의 주조방법.
제 11 항에 있어서, 몰드 내 용탕 부근으로 배치된 전자기 코일은 몰드 바로 위로부터 몰드 밑으로 10m 떨어진 지점까지 배치되고, 메니스커스로부터 몰드 밑 1m의 위치까지 배치된 전자기 브레이크를 전자기 코일의 가속도가 몰드 내에서 정지하는 시간 또는 전원 정지 시간과 동시에 인가하는 용융 금속의 주조방법.
제 1 항 내지 24 항 중 어느 한 항에 사용되는 전자기 코일 장치로서, 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동하는 전자기 구동장치와, 이 전자기 구동 장치를 제어하는 제어부로 구성되는 전자기 코일 장치.
제 1 항 내지 24 항 중 어느 한 항에 사용되는 전자기 코일 장치로서, 전자기 코일과, 이 전자기 코일을 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동시키기 위해 전류를 공급하는 전원장치 또는 파형발생방치로 구성되는 전자기 코일 장치.
제 1 항 내지 24 항 중 어느 한 항에 사용되는 전자기 코일 장치로서, 용융 금속을 일 방향 및 반대 방향으로 주기적으로 진동시키며 진동 방향이 변할 때 전류를 지령치로 증가시키는 기능이 있는 전자기 구동장치와, 전류를 제어하는 전류 제어장치로 구성되는 전자기 코일 장치.
제 1 항 내지 24 항 중 어느 한 항에 사용되는 전자기 코일 장치로서, 전자기 구동장치와, 전류를 제어하는 제어부 및 전자기 브레이크로 구성되는 전자기 코일 장치.
피치가 2mm 이하이고 3층 이상의 다층 구조로 이루어진 음의 편석대와, 다층의 편향 구조로 이루어진 덴드리트 또는 결정 조직대로 구성되는 주조 슬랩.
피치가 2mm 이하이고 3층 이상의 다층 구조로 이루어진 음의 편석대와, 다층의 편향 구조로 이루어진 덴드리트 또는 결정 조직대로 구성되며, 상기 편석대, 덴드리트, 결정 조직대의 두께는 30mm 이하인 주조 슬랩.
다층 구조의 음의 편석대의 평균적 프로파일에서 음의 편석대의 중앙 음의 편석선(m)의 코너 점(C) 또는 아치상의 음의 편석대의 중앙 음의 편석선(m)의 인접하는 두 변으로부터 외삽하는 가상 코너 점(C´)을 결정하고, 주조슬랩의 안 쪽에 있는 코너 점으로부터 5mm 떨어진 상기 두 인접하는 변 위의 점들(E)로부터 상기 인접하는 두 변으로 평행선을 연장하며, 상기 중앙 음의 편석선(m)과의 교점(F)에서의 쉘 두께 D₁과 주조슬랩 폭 방향 중앙에서의 쉘 두께 D₂사이의 차이가 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 주조슬랩.
다층상의 편향 구조의 덴드리트 또는 결정 조직대의 평균적 프로파일에 해당하는 덴드리트 또는 결정 조직대의 중앙 선의 코너 점 또는 아치상의 덴드리트 또는 결정 조직대의 중앙 선의 인접하는 두 변으로부터 외삽하는 가상 코너 점을 결정하고, 주조슬랩의 안 쪽에 있는 코너 점으로부터 5mm 떨어진 상기 두 인접하는 변 위의 점들로부터 상기 인접하는 두 변으로 평행선을 연장하며, 상기 중앙 선과의 교점에서의 쉘 두께 D₁과 주조슬랩 폭 방향 중앙에서의 쉘 두께 D₂사이의 차이가 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 주조슬랩.
주조슬랩은 원형이고, 다층 구조의 음의 편석대의 평균적 프로파일에서 음의 편석대의 중앙 편석선(m) 상의 점에서의 쉘 두께 변동은 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 주조슬랩.
주조슬랩은 원형이고, 편향 다층 구조의 덴드리트 구조 또는 결정 조직대의 평균적 프로파일에서 덴드리트 또는 결정 조직대의 중앙 선 상의 점에서의 쉘 두께 변동은 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 주조슬랩.
제 31 항 내지 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 몰드 부근으로 배치된 전자기 코일에 의해 전자기력이 용융 금속에 인가하면서 용융 금속을 몰드 내에 붓고 응고시켜 얻어지는 주조슬랩으로서, 다음의 식(1)에서 정의되는 응고 쉘 두께 D(mm)로 결정되는 주조 방향의 코어 중심위치에서의 응고 쉘 두께 D₀에 대하여 두께 방향에서 D₀+ 15mm의 범위에서 다음의 식(2)에서 정의 되는 피치 P 를 가지는 몰드의 내부 주변 방향으로 형성된 다층 구조로 이루어지는 음의 편석대를 형성하는 것을 특징으로 하는 주조슬랩.

D = k(L/V)ⁿ. . . (1)

D : 응고 쉘 두께

L : 메니스커스에서 전자기 코일의 코어 중심까지 길이

V : 주조속도

k : 응고 계수

n : 상수

P = U × t/2 . . . (2)

U : 응고 속도 (dD/dt (mm/s))

t : 진동 주기
제 31 항 내지 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 다층 구조로 이루어진 음의 편석대 혹은 다층의 편향 구조로 이루어진 덴드리트 또는 결정조직대의 내측에 등축결정립 비율이 50% 이상인 주조슬랩.
제 32 항 내지 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 몰드 부근으로 배치된 전자기 코일에 의해 전자기력이 용융 금속에 인가하면서 용융 금속을 몰드 내에 붓고 응고시켜 얻어지는 주조슬랩으로서, 다음의 식(1)에서 정의되는 응고 쉘 두께 D(mm)로 결정되는 주조 방향의 코어 중심위치에서의 응고 쉘 두께 D₀에 대하여 두께 방향에서 D₀+ 15mm의 범위에서 다음의 식(2)에서 정의 되는 피치 P 를 가지며 성장 방향이 규칙적으로 편향되는 덴드리트 또는 결정조직를 형성하는 것을 특징으로 하는 주조슬랩.

D = k(L/V)ⁿ. . . (1)

D : 응고 쉘 두께

L : 메니스커스에서 전자기 코일의 코어 중심까지 길이

V : 주조속도

k : 응고 계수

n : 상수

P = U × t/2 . . . (2)

U : 응고 속도 (dD/dt (mm/s))

t : 진동 주기