KR20000077170A - 연속적인 주물을 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

지속적인 연속주조시 밀도를 높일 때나 주조속도를 높일 때 스트랜드단면이 균질한 주물을 만들기 위해서는 주물의 액체코어가 변형하는 단계는 방법에 있어서 다음과 같은 것이 바람직하다. 변형단계를 롤러쌍(23)으로만 실행하고, 프로세스 변수로써 스트랜드제거력(Z)을 사용하는 것이다. 이 때 실제수치의 비교에 의거하여 롤러쌍의 위치와 액체코어 비율이 정해져 스트랜드는 바로 양 롤러 틈새에서 항상 응고하게 된다.

Description

연속적인 주물을 제조하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING CONTINUOUS CAST PRODUCTS}

본 발명은 연속주물 제조방법으로 주물의 액체코어가 변형되는 절차를 제시한다. 또한 본 발명은 연속주조장치로 주형, 떼어낸 스트랜드를 곡선형태로 가이드하고 지지하는 방법, 주물의 변형을 적게 하기 위해 주조스트랜드 제거통로를 따라 정렬하고 서로 움직일 수 있도록 한 방법에 관한 것이다. 이렇게 변형을 적게 하는 방법은 소프트리덕션(soft reduction)이란 개념으로 알려져 있다.

연속주조시 지속적으로 주조된 스트랜드는 주형 안에 형성된 스트랜드 응고각층 위에 응고하는데 이것은 떼어내는 과정에서 스트랜드 중앙방향으로 응고하기 위한 것이다. 이때 응고전면에 합금성분이 축적하게 된다. 이렇게 축적이 되면 완전히 응고된 스트랜드에 중심부 편석이 생기는데 이것은 스트랜드 단면상에 이질성과 불균형한 특성을 나타내게 한다.

응고과정에 확실히 영향을 미치게 하기 위한 방법으로 전자적으로 휘젓는 방법이 알려져 있는데 이것은 용융물에 유동운동을 부과하는 것이다. 연속주조장치의 2차 냉각단계나 마지막 단계에서 휘저음으로써 구슬모양의 응고구조물을 생성시키고 중심부 편석을 줄일 수 있다.

응고전면에 편석 생성을 막고 코어부 밀도를 높이기 위한 또 다른 방법으로는 소프트리덕션이 있다. 아직 완전히 응고하지 않은 스트랜드와 이로 인해 아직 액체상태인 코어부를 압연하게 하는 방법이다. EP 0 603 330 B1에서 주조산물의 액체상태코어부 변형단계와 연속주물로 된 강판과 괴생성법이 개시되어 있다. 이 변형단계는 아직 완전히 응고되지 않은 영역이 있는 지점과 산물이 완전히 응고된 지점 사이에 있는 주조스트랜드 제거통로에서 일어나는데, 이 때 액체코어 내부에 있는 고체입자의 농도는 각각 10%, 80 %에 해당된다. 이러한 목적을 위해 곡선형의 롤러테이블 구간의 내부 및 외부 세그먼트를 포괄하는 장치가 추천된다. 곡선형 내부에 있는 세그먼트는 외부에 있는 세그먼트에 비해 유동적이다. 세그먼트의 롤러에 수직으로 롤러 케이지의 추가적인 롤러가 있는데 이것은 마찬가지로 주조회전축 방향으로 압축된다.

더 나아가 스스로 조절되는 더 길고 더 가는 액체코어는 더 많은 다공성과 편석으로 이끈다. 이것은 품질저하로 인해서 고속주조의 장점을 이용하는데 한계가 있다.

본 발명의 과제는 편석을 막고 동시에 코어부의 밀도를 높임으로써 스트랜드 횡단면상이 균일한 스트랜드 제품생산을 위한 장치와 방법이다. 이 방법과 장치는 무엇보다도 고속주조시설과 최종 규격에 맞게 된 주형으로 된 시설에도 또한 적용될 수 있다. 이 과제는 청구항1의 특징으로 된 방법과 청구항4의 특징으로 된 장치로 해결된다. 장점이 많은 형태들은 이하의 청구항에 공개되어 있다.

도 1은 주조스트랜드 제거통로를 따라 고정적으로 배치되어 있는 롤러쌍을 갖춘 본 발명에 따른 장치의 제 1실시예의 도면;

도 2는 선택적으로 작동될 수 있는 고정적으로 배치된 제 2의 롤러쌍을 갖춘 도 1에 따른 장치의 변경형태의 도면;

도 3은 주조스트랜드 제거통로를 따라 이동될 수 있으며 교정부분의 상부에 배치되어 있는 롤러쌍을 갖춘 본 발명에 따른 장치의 제 2실시예의 도면;

도 4는 교정부분의 하부에 배치되어 있는 주조스트랜드 제거통로를 따라 이동가능한 롤러쌍을 갖춘 도 3에 따른 장치의 변경형태의 도면;

도 5는 구동롤러쌍과 결합된 본 발명에 따른 방법의 개략도;

도 6은 롤러쌍과 구동롤러쌍을 갖춘 장치의 측면도;

도 7은 도 6에 따른 장치의 분할선 A-A를 따라 취해진 단면도;

도 8은 도 6에 따른 장치의 분할선 B-B를 따라 취해진 단면도;

도 9는 선로를 갖춘 장치의 단면도; 그리고

도 10a, 10b는 2 개의 다른 롤러직경을 갖춘 롤러쌍의 개략도이다.

본 발명의 기본사상은 스트랜드제거력이 주조스트랜드 제거통로를 따라 있는 변형을 일으키는 롤러쌍과 롤러 틈새의 위치에 비례해 액체코어팁의 위치를 조정하는데 이용하는 규칙적인 처리 방법이다. 이로써 액체코어팁은 항상 바로 롤러 틈새에 있게 되며 다시 말해 스트랜드는 양 롤러사이 공간에서 변형단계동안 완전히 응고되는 것이다. 스트랜드제거력은 주어진 롤러 조정력과 변형두께, 소재 고유치에 따른 크기이다. 표준수치는 액체코어팁이 바로 롤러틈새에 있을 때 나오는 스트랜드제거력이다. 실제수치가 표준수치를 벗어날 때는 액체코어팁과 롤러 틈새간의 희망비율을 제 1실시예에서 주조속도를 변경하고 제 2실시예에서는 스트랜드의 롤러쌍 위치를 변경함으로써 조절할 수 있다. 제 3실시예에서는 액체코어팁위치와 롤러쌍과의 비율을 주조속도의 제원과 주조스트랜드 제거통로를 따라 있는 롤러쌍의 이동성을 통해 조절하는 것이 좋다. 전체적으로 보면 가열을 통한 주조온도 변경이나 합금 미동장치에 따라 고상선 온도의 변경을 통해 규칙적인 처리방법에 대해 스스로 인식하고 수정된다.

장치에 맞게 추천되는 것은 롤러의 직경을 400 내지 1,800 mm 사이로 하는 것이다. 구동롤러의 일반 직경에 비해 롤러의 직경을 더 크게 선택함으로써 비교적 편평한 설치각과 짧은 길이를 통해 최적의 소프트리덕션에 이를 수 있고 상기 제거력의 변경을 확실히 인식할 수 있다.

압축된 길이는 편평한 설치각과 함께 동시의 많은 양을 다시 밀어낼 때, 아직 액체코어를 다시 밀어냄으로써 마지막 응고시에 용량감소차이를 확실히 없앨 수 있다. 이러한 장점은 소프트리덕션 시스템에서는 기술수준에 따라 롤러쌍을 많게 하는 것이 분명 가능하지가 않다. 게다가 알려져 있는 다수 롤러시스템에서는 소프트리덕션 없이 일반적인 최종응고와 동일한 것이 두 개의 인접한 롤러쌍 사이에서 응고하게 된다.

장치에 맞게 큰 직경의 롤러를 선택함으로써 스트랜드에 내부손상을 야기하지 않고 실제 작동영역에서 12-15 mm를 감소할 수 있다. 응고전면의 연장은 부드러운 감소조정을 통해 적어진다. 롤러직경은 소프트리덕션부분의 급경사와 그로 인한 연장한계, 밀도를 규정한다.

스트랜드 아래쪽으로 롤러쌍 뒤에 구동롤러쌍이 있으며 그 토크로 스트랜드제거력값이 정해진다.

본 발명에 대한 그 밖의 세부사항과 장점들은 아래에 기술되어 있다.

(실시예)

도 1에서 4까지는 본 발명에 따르는 장치의 제 1 및 제 2실시예의 서로 다른 배열을 보여주고 있다. 도 1에서는 주형(2)과 곡선형의 주조스트랜드 제거통로(3) 가 있는 연속주조장치(1)를 매우 단순화해서 나타내고 있다. 주조스트랜드 제거통로(3)는 통상적으로 냉각부(4)와 냉각부(4)의 하부에 인접하여 배치된 연장하고 교정하는 부분(5)으로 구성되어 있다. 발명대로 소프트리덕션 프로세스는 다량의 롤러쌍이나 롤러 케이지에 의해서가 아니라 고정적으로 배열된 상하 롤러 (7, 8)로 구성된 롤러쌍(6)에 의해 이루어진다. 스트랜드 하부에 감소를 위한 롤러쌍(6) 뒤에 교정을 위한 구동롤러쌍이 상하 구동롤러(10, 11)로 배치되어 있다. 각각의 롤러장치(12, 13)는 매우 간략하게 나타나 있다.

도 2에서는 해당부품이 동일한 관련표시가 되어 있다. 첫 번째 롤러쌍(6)과 구동롤러쌍(15)과 함께 첫 번째 롤러쌍 앞에 고정적으로 주조스트랜드 제거통로에 배열되어 있다. 주조속도의 변경을 통해 액체코어팁의 형성은 스트랜드에 정해져 있고 이로 인하여 최적의 코어부를 압축하고 중심부 편석을 피하기 위해 롤러쌍 사이의 틈새에서 항상 완전응고가 이루어지게 할 수 있다. 두 번째 롤러쌍에서는 선택적으로 첫 번째나 두 번째 롤러쌍이 액체코어팁의 소프트리덕션을 넘겨받는다. 이 때 쌍의 하부롤러(20)는 선택적으로 존재한다.

본 발명의 제 2실시예는 도 3과 4로 설명된다. 여기서는 해당 구동롤러쌍(17)과 함께 주소스트랜드 제거통로를 따라 움직일 수 있는 롤러쌍(16)에 대한 것이다. 이런 위치변경은 롤러쌍 (16', 17')으로 설명된다. 스트랜드 하부의 롤러쌍(16) 뒤에 두 개의 구동롤러쌍(19, 20)으로 이루어진 교정부(18)가 배열되어 있다.

도 4는 교정부(18) 뒤에 배치되어 있는 움직일 수 있는 롤러쌍(21)이 있는 실행형태를 나타낸다. 이 이동로는 발명에 맞게 스트랜드제거력에 따라 제어된다. 이 이동로는 마찬가지로 주조속도에 종속되어 있다. 주조속도가 낮을 때에는 작은 이동로(도 3)로 가능하고 주조속도가 클 때에는 이동로가 더 커야 한다(도 4).

도식화된 도 5는 구동롤러쌍(22)과 결합된 규칙적인 방법을 보여준다. 롤러쌍(23)은 초기두께(D₁)와 감소된 두께(D₂)를 가지고서 주조스트랜드 생산물 상에 배치되어 있다. 상기 롤러쌍은 스페이서부재에 대하여 놓이도록 조절되거나 표준두께로 조절되어 있다. 소프트리덕션롤러의 상위롤러뿐만 아니라 하위롤러(24, 25)도 조정력(P)과 그 이동로에 관련하여 제어될 수 있다(제어장치는 참고번호 26으로 개략적으로 도시되어 있다). 스트랜드를 제거하는데 필요한 힘(Z)은 조정력(P), 두께차이, 소재고유치를 통해 규정되며 중간축(22)의 롤러(27, 28)에 대해 필요한 토크(M_d)가 계산된다. 이 때 표준수치가 액체코어팁(S) 내지 응고종결은 양 롤러(24, 25) 사이의 틈새에서 일어날 때 생기는 제거력이다. 실제수치와 표준수치 사이에 차이가 생길 때에는 주조속도변경이나 롤러쌍(23)의 위치변경을 통해 위치비율을 수정한다.

도 6은 측면에서 소프트리덕션 장치의 구성을 나타낸다. 소프트리덕션과 구동롤러쌍(23, 22)은 공통프레임구조(29) 안에 배치되어 있다. 이동로와 힘의 조정은 롤러회전축(30, 31)에 작용하는 두 개의 유압실린더(32, 33)가 하게 되는데 이것은 도 7의 A-A단면도에 명확히 나타나 있다. 34는 양 롤러(24, 25)사이의 압축코어부를 나타낸다.

도 8은 도 6의 B-B단면도를 보여준다. 양 구동롤러쌍(27, 28)의 위치는 유압실린더(36, 37)를 통해 이루어진다. 롤러(27, 28)는 각각 구동장치(38, 39)로 되어 있고, 구동 토크(M_d)를 그것의 제거력(Z)에 대한 척도로 사용된다. 제 2실시예에 의하면 소프트리덕션과 구동롤러쌍(23, 22)이 있는 상기 프레임구조(29)는 주조스트랜드 제거통로를 따라 이동할 수 있다. 이것은 도 9에 따라 주조스트랜드 제거통로를 따라 이동할 수 있다. 이것은 도 9에 따라 무엇보다도 상기 프레임구조(29)의 양면에 배열되어 있는 구동휠(40, 41)을 통해 이룰 수 있다. 주조스트랜드 제거통로를 따라 있는 선로(42, 43)에는 구동휠이 상기 프레임구조와 연결되어 이동할 수 있다.

도 10a와 10b를 통해 직경이 400 mm인 롤러와 1,500 mm인 롤러를 묘사함으로써 비교적 큰 롤러의 도움으로 제어된 코어부압축을 가능케 한다.

공식 I_d= (d / 2 * Δh) (여기서, I_d= 압축길이, d = 직경, Δh = 두께축소)에 따르면 동일한Δh 및 증가하는 d에 대해 압축길이는 길어지고 압축길이를 가로지르는 접촉각(α)은 더 작아진다는 것이 명백해 진다. 더 많이 눌린 길이와 더 작은 각도는 더 편평한 접촉각을 의미하며 스트랜드 코어부의 응고전면의 팽창이 적어지고 감소구간이 더 길어진다. 이것은 코어부 압축에 유리하게 작용한다. 만족할 만한 코어부 밀도는 직경이 400 내지 1,800 mm인 롤러로 가능하다.

이와 같이 제안된 방법과 장치의 도움으로 강판이나 괴가 소프트리덕션에 예속된다. 특히 특색 있는 직사각형, 정방형 또는 둥근 스트랜드는 코어부에서 압축될 수 있다. 상기 장치는 새 시설에 설치할 수 있고 또 동시에 기존시설에 추가장착도 가능하다.

Claims (9)

1. 주조다이를 떠날 때 액체코어를 가지고 있는 강철의 주조스트랜드를 연속주조에 의해 주조하는 단계,

   변형롤러쌍의 변형틈새를 통하여 주조스트랜드를 가이드하므로써 주조스트랜드의 액체코어를 변형하는 단계로서, 변형롤러쌍(23)의 설정된 조정력(P), 주조스트랜드의 변형두께(ΔD) 및 재료변수로부터 초래되는 스트랜드제거력(Z)을 실제수치로서 결정하는 상기 변형 단계,

   액체코어팁(S)이 변형틈새에 정밀하게 위치될 때 결과로서 발생하는 스트랜드 제거력으로서 한정된 표준수치에 실제수치를 비교하는 단계, 그리고

   실제수치 및 표준수치의 변이에 기초하여 변형틈새 내에서 완전응고가 직접 발생하도록 액체코어팁과 변형틈새 사이의 상대적인 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적인 강철주물을 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 액체코어팁의 위치는 주조속도에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 롤러쌍(23)의 위치는 주조스트랜드의 세로방향으로 상기 롤러쌍을 이동시키므로써 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 주조다이, 상기 주조다이로부터 제거된 주조스트랜드를 곡선형태로 가이드하고 지지하는 수단 및 곡선형태로 가이드하고 지지하는 상기 수단과 나란히 배치되고 변형에 영향을 미치기 위해 서로를 향하여 이동가능하게 형태화된 주조스트랜드의 변형을 수행하기 위한 수단으로서, 400 내지 1,800 mm 사이의 롤러직경의 롤러를 가지고 있으며 그리고 상기 롤러들 사이의 변형틈새를 가지고 있는 적어도 하나의 롤러쌍(7, 14, 16, 21)을 포함하는 상기 변형을 수행하기 위한 수단, 그리고

   완전응고가 변형틈새 내에서 직접 발생하도록 롤러쌍의 위치에서 결정된 스트랜드제거력의 실제수치와 상기 스트랜드제거력의 표준수치의 비교에 바탕을 둔 상기 롤러쌍의 상대위치 및 주조스트랜드의 액체코어팁을 제어하도록 형태화된 제어장치를 포함하는 제 1항의 방법에 따른 강철의 연속주조를 위한 장치
5. 제 4 항에 있어서, 주조스트랜드의 운송방향으로 변형롤러쌍의 하부에 배치된 구동롤러쌍(9, 15, 17)을 더 포함하고 있고, 스트랜트제거력의 실제수치가 상기 구동롤러쌍의 토크로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 4 항 및 5 항에 있어서, 변형롤러쌍(6)과 구동롤러쌍(9)은 곡선형태로 가이드하고 지지하기 위한 상기 수단과 나란히 고정적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 2 개의 변형롤러쌍(14)은 곡선형태로 가이드하고 지지하기 위한 상기 수단과 나란히 운송방향으로 서로로부터 이격되어 위치되어 있고, 상기 2 개의 롤러쌍은 액체코어팁 위치에 기초하여 선택적으로 작동되도록 형태화되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 4 항 및 5 항에 있어서, 변형롤러쌍(18, 21)과 구동롤러쌍(17)은 운송방향에 있어서의 주행거리에 의해 이동되도록 형태화되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 주행거리는 주조스트랜드의 주조속도에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 장치.