KR20010101431A - 연속주조시 용융물, 특히 강 용융물의 온도제어 및/또는온도유지를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분배 용기(11) 내에 있는 용융물(10), 특히 강 용융물의 온도를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 용융물의 온도를 측정하여 측정 결과를 요구치 형태의 주어진 온도 범위와 비교하고, 용융물의 온도가 요구되는 범위 내에 유지되도록 열을 공급 및 방출시키는 방법을 특징으로 한다. 용융 온도를 제어하기 위해서는 유체 냉각식 유도 코일(1)이 내부에 설치되는 내화성의 바닥 측이 막힌 성형체(20)가 용융물(10) 내에 잠기도록 설치된다. 유도 전자기장에 연결된 성형체(20)의 벽에서 나오는 열 라인 및/또는 용융물(10)에 대한 직접 연결부를 통하여 열이 전달된다. 유도 코일(1)은 성형체(20)에서 냉각 채널(9)이 개방되었을 때 교환할 수 있도록 설치되며, 상기 성형체의 외부에는 상승, 하강 및 회전이 가능한 머니퓰레이터(16)가 설치된다.

Description

연속주조시 용융물, 특히 강 용융물의 온도제어 및/또는 온도유지를 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING AND/OR MAINTAINING THE TEMPERATURE OF A MELT, PREFERABLY OF A STEEL MELT DURING CONTINUOUS CASTING}

연속주조, 특히 강의 연속주조에서 강의 품질 및 작업에 따라 턴디쉬(tundish)라고도 불리는 분배 용기 내에 있는 용융물의 온도를 가능한 한 균일하게 하고, 좁은 온도장을 유지하는 것이 필요하다. 레이들에서 분배기로 이송할 시 온도손실이 발생할 수 있으며, 또한 분배기 자체에서도 용융물 온도 손실이 발생할 수 있기 때문에 일반적으로 주조시간은 제한되어진다.

상기 시간문제를 극복하기 위하여, 분배 용기내에 있는 용융물의 온도를 조절하는 온도 제어장치를 설치함으로써, 레이들에 있는 다른 용융물의 온도가 분배기내에 위치한 용융물의 온도와 보상될 수 있게 함으로써, 주조시간을 가능한 한 연장시킬 수 있게 된다. 상기 장치의 장점으로는 주조상에 발생할 수 있는 문제를비교적 유연하게 처리할 수 있다는 데 있으며, 턴디쉬 내의 온도를 비교적 균일하게 할 수 있다는 것에 있다. 이로 인하여 연속주조 제품의 높은 품질을 기대할 수 있다. 또한, 강이 거의 액체인 상태에서 주조하는 것이 가능해진다.

분배기 내의 온도를 조절하는 기존의 장치는 예를 들면 주로 분배기의 상부에 위치하는 플라즈마 가열장치이다. 플라즈마 가열장치의 원리는 턴디쉬 충전 스탠드에 수직으로 따르는 아크 전극이 있는 챔버에서 자유로운 금속 표면으로 전달된다. 아크는 아르곤으로 안정화된 플라즈마이다. 챔버 부위에는 댐 및 장벽 혹은 예를 들면 가스 투과성의 다공질 바닥 세척대와 같은 추가 설치 세척장치를 통하여 공급되어야 하는 강에 고온 스폿이 생긴다.

상기 공정의 단점으로는 챔버 내부에 자유로운 용융물 표면이 반드시 필요하고, 챔버 공기와 용융물 사이의 물리적 및 화학적 상호반응이 생기게 된다는 것이다. 게다가, 고온인 아크에 의하여 챔버 내부에 증기와 먼지가 발생하게 된다. 또한, 유도식 턴디쉬 가열장치가 알려져 있는데, 이 가열장치는 장치내 분배기의 구조에 따라 보통 견고하게 플랜지로 연결된 도가니형 유도 코일, 링 형상 유도 코일 및 채널 유도 코일로 구분된다. 상기 링 형상 유도 코일은 도가니형 유도코일에 비하여 그 제작 비용과 점검 비용이 훨씬 많이 소모되는 단점이 있다.

유도 코일의 장점이라면, 용융물과의 비접촉 및 유도된 전자기장에 관련된 용융물 내부에 힘의 발생에 의하여 열을 얻을 수 있으며, 상기의 힘은 용융물의 반죽 운동을 수행하며, 상기 반죽 운동에 의하여 분배기 용기 내부의 온도를 신속하게 열분산시키는 역할을 한다. 상기의 유도식 턴디쉬 가열장치의 단점은, 턴디쉬의 고정으로 인하여 유연성이 저하된다는 것이다. 또한, 점검비용과 수리비용이 많이 든다.

미공개된 특허 DE 197 52 548 A1에는 연속주조 시에 주조 공정의 좁은 온도 한계에서 특히 강 용융물의 온도를 조정하고 유지하는 방법이 알려져 있으며, 상기 방법에서는 가열을 통하여 온도의 저하분을 보상하게 된다. 분배 용기의 배출부에 있는 용융물의 온도를 측정하고 측정 결과를 주어진 하한 온도한계와 비교하고 한계치에 도달하거나 초과할 때 온도가 요구 범위 내에 놓일 때까지 용융물을 계속 가열함으로써 상기 공정을 향상시키게 된다. 또한, 유도식 가열장치에 의한 용융물의 가열방법이 알려져 있지만, 여기에 필요한 부품과 해당하는 장치에 대해서는 알려져 있지 않다.

특허 EP 0 657 236 A1에는 장입 작업을 위하여 유도식 가열기를 설치하여 금속 용융물의 주조를 유도할 수 있는 주조 용기가 알려져 있다. 상기 주조 용기는 조정가능한 간격으로 금속 표면에 평행하게 설치되고, 수직 방향으로 재도입 가능하면서 평탄하고 원주 모양을 띤 유도 코일을 장착함으로써 구성되며, 유도 자기적 교환장의 직접적 연결부에 의하여 용융물이 접촉없이 가열되는 특징이 있다. 유도장의 효율은 용융물에 대한 유도 코일의 간격이 증가하면 심하게 낮아지므로 간격을 가능한 한 적게 유지하여야 한다. 상기에서는 작업에 덮는 슬래그가 필요없고 용융물과 공기가 직접 접촉하게 된다.

전술한 분배 용기는 장입 반응기로서 설계되어 있기 때문에, 연속주조시 연속적 작업에는 부적합하다. 그 외에도 강에 있어서, 공기 주입하의 작업은 강 용융물과 공기간의 즉각적으로 개시되는 물리적 및 화학적 반응으로 인해 불가능하다.

상기 2개의 특허에서는 용융 금속의 가열 장치와 방법만이 알려져 있으며, 용융 온도를 좁은 범위에서 제어하게 된다.

본 발명은 분배 용기내에 있는 용융물, 특히 강 용융물의 온도를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 용융물의 온도를 측정하여 측정 결과를 요구되는 온도 범위와 비교하고, 용융물의 온도가 상기 온도 범위내에 유지되도록 열을 공급 및 방출시키는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 다른 가열봉의 종단면도,

도 2a는 머니퓰레이터와 함께 작용하는 가열봉의 측면도,

도 2b는 다른 머니퓰레이터가 설치된 가열봉의 측면도,

도 3a는 용융물에 잠진 가열봉 및 용융물의 온도 제어용 장치가 달려 함께 작용하는 열전대가 있는 분배기의 측면도,

도 3b는 도 3a에 따른 분배기의 평면도,

도 4a는 다른 형태의 분배기에 대한 측면도,

도 4b는 도 4a에 따른 장치의 평면도,

도 5a는 용탕 주입 플랫폼에 설치된 스탠드를 사용하여 가이드에 잠긴 가열봉이 있는 선택적 분배기 형태를 도 5b의 V-V로 절단하여 도시한 장치의 단면도,

도 5b는 도 5a에 따른 배치의 평면도.

본 발명은 청구항 제1항에 따른 방법을 비롯하여 이를 실시하기 위한 장치를 제공하며, 기존 기술에 따른 단점과 문제점을 해소하여 기술적으로 간단하고 유연성 있게 작동할 수 있도록 하며, 분배 용기 내의 금속 용융물의 온도를 경제적으로 제어할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 용융물을 청구항 제1항에 따른 방법으로 많은 열을 공급 및 배출시켜서 온도가 동일한 범위 내에 놓이도록 함으로써 단점을 해소하고자 한다. 용융 온도를 제어하기 위하여 내화성이며 강이 부착되지 않는 중성의 바닥이 막힌 성형체에 유도 코일을 설치하여 용융물에 담그게 된다. 가열봉으로도 표현하는 장치의 가열성능은 흐르는 유도 코일의 전력으로 제어한다. 유도 코일은 냉각 유체, 주로 공기를 사용하여 내부 및/혹은 외부를 냉각시킨다.

본 발명에 따른 방법에서 열은 성형체의 벽에 있는 열라인을 통하여 용융물에 전달되고, 상기 벽은 유도된 전자기장에 연결된다.

선택적으로, 열은 전자기장의 연결부를 통하여 용융물에 공급될 수 있다. 또한, 열은 열 라인을 사용하여 성형체의 벽을 통하여 용융물에서 방출시킬 수 있다.

본 발명에서는 또한 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 장치도 포함되며, 여기에서 바닥이 막히고 유도식으로 연결될 수 있고 내화성의 성형체는 내부에 놓이는 유도 코일을 교환할 수 있도록 설치되고, 상부 말단부에는 유체로 냉각하는 전원라인을 실시하는 릴리스를 비롯하여 추가되는 냉각 유체를 공급 및 배출하기 위한 연결부가 설치된다.

본 발명에 따른 추가적인 상세 및 특징들을 가진 장치의 배열을 실시예를 도식적으로 나타낸 도면을 참조하여 더 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 도 1에 도시한 가열봉(20)은 유체(45, 45')로 내부를 냉각하고 전류가 흐르는 라인(2)이 있는 유도 코일(1)을 포함하고 있고, 수직 축선 y-y를 따르는 나선부(3)의 수는 코일 길이(L)와 비교하여 내화성 성형체(24)의 나선부 직경(D)에 비하여 상대적으로 적다. 성형체(24)는 막힌 바닥(15)을 가지고 슬리브(24) 형태의 링형 관통구로 형성되고, 수직의 냉각 채널(9)에는 유도 코일(1)을 교환 가능하도록 설치한다. 상부 말단부에는 내부 냉각 전원라인(2)을 적용하기 위한 릴리스(17)를 비롯하여 추가 냉각 유체를 공급 및 배출시키는 연결부(18)와 머니퓰레이터(16)의 로드 아암(23)을 조정하는 정지 부품(14)이 설치된다.

가열봉(20)의 슬리브 및 벽(24)은 유도 코일(1)의 전자기장에 연결될 수 있는 내화성 재료로 구성된다(예, EP 0 526 718 B1과 비교). 열은 벽(20)의 열 라인을 통하여 용융물(10)에 전달된다. 여기에서 용융물(10)에는 직접 연결부를 통한 유도 자기장의 변화를 거쳐서 열이 공급된다. 슬리브 재료(24)의 특수한 특성으로 인하여 용융물은 외부 다른 가열을 비롯하여 주변의 연결 가능한 재료 없이 유도식으로 가열될 수 있다.

도 1에는 또한 이에 포함된 유체 상태의 강 용융물(10)과 상부에 놓인 슬래그 층(22)이 있는 분배기(11)의 단면을 도시하고 있다. 슬리브(24)의 재료는 강 용융물(10)에 대하여 중성으로 작용하며, 추가되는 슬래그 방지 커버(25)가 있는 슬래그 층(22)의 부위에서 기계적 및 화학적 마모가 심해진다. 분배기(11)의 바닥은 내화성 코팅(21)이 설치된 강철 커버로 제작한다. 유도 코일(1)로 제어가 가능하도록 공급되는 교류는 기호 33으로 도시하였다.

또 다른 도면인 도 2a, 도 2b 내지 도 5a, 도 5b는 동일한 구성요소에 동일한 부재번호가 사용되어 도시되어 있다.

도 2a는 슬래그 보호 커버(25)가 있는 가열봉(20)을 비롯하여 머니퓰레이터(16)와 연결된 유체 연결부(18, 33)를 도시하고 있다.

머니퓰레이터(16)에는 회전 및 들어올릴 수 있는 슬리브(43)가 달린 강철 스탠드(32)에 있는 가이드 칼럼(34)이 포함되고, 가열봉(20)과 로드 아암(23)으로 링크되도록 연결되어 있다. 머니퓰레이터(16)에는 유압 부품 형태의 상승 및 하강 장치(26)가 설치되고, 다른 것에는 로드 아암(23)의 진동에 대하여 유압식으로 작동 가능한 장치(27)도 포함된다.

도 2b에 따른 선택적 장치에는 강철 스탠드(32)에 고정된 가이드(35)가 설치되어 가이드 롤러 사이에서 수직 방향으로 움직이도록 하고 진동 가능한 지지부품(36)이 설치되도록 한다. 필요한 상승 및 하강 장치(26, 27)도 도시되어 있다.

도 3 내지 도 5에 따라서 용융물(10)에 잠기는 가열봉(20)과 가열봉 그룹들에는 각각 하나의 열전대(28)가 설치되어, 연산장치(30)의 신호 라인(29)과 연결되어 제어 라인(31)을 통하여 머니퓰레이터(16)의 작동 순서 및 전력(33)이 용융물(10)의 온도 측정치의 크기에 따라서 전자기장을 제어하기 위하여 조정 및 제어된다. 이것은 도 3a에서 해당하는 제어 도면으로 원리적으로 도시하였다. 연산장치(30)는 측정치를 요구치와 비교하고 차이가 나타나는 경우에는 가열봉(20)의가열 성능을 조정한다. 상기로부터 조정 라인(31)이 달린 연산장치(30)를 사용하여 전원라인의 내부 냉각용 냉각 유체 공급부 및 가열봉(20)의 유체 냉각은 냉각 유체 공급라인(39)과 냉각 유체 연결부(18)를 통하여 감시되고 조정되며, 상기에서 과열이 생기는 경우에는 열을 가열봉(20)과 용융물(10)에서 방출시킬 수 있게 된다.

도 3a는 유체 상태 강의 공급구(12) 및 제어 가능한 배출구(13)가 있는 분배기(11)의 긴 형태를 도시한 것이다. 공급구(12)와 배출구(13) 사이에는 최소한 하나의 열전대(28)가 설치되고 신호 라인(29)을 통하여 연산장치와 연결된다. 금속 용융물의 유동 라인을 위하여 분배기 및 턴디쉬(11)에는 관통 가능한 구멍이 있는 중간벽(37)이 설치되고, 여기에서 가열봉(20)이 균일한 열 배출과 공급이 이루어지도록 하여 도 3b의 평면도와 같이 유동 분포가 잘 이루어지도록 한다.

도 4a와 도 4b에는 용융물을 위한 중간 공급구(12)가 있는 분배기(11)의 다른 형태를 비롯하여 2개의 측면에 배치된 제어 가능한 배출구(13)를 도시하고 있다. 각각의 제어 가능한 가열봉(20) 및 가열봉 그룹과 설치된 열전대(28)를 많이 설치함으로써 분배기(11) 내의 용융물 온도를 더욱 정확하게 감시할 수 있다.

도 5a와 도 5b에는 L자 형태의 또 다른 형태의 분배기(11)를 도시하였다. 공급구(12)와 배출구(13) 사이에는 각 2개의 열전대(28)에 2개의 가열봉(20)이 설치되어 있다. 여기서 링크가 가능한 로드 아암(23)을 통하여 머니퓰레이터(16)와 연결되고, 이로 인하여 수직 및 수평 방향으로 상하 및 회전 운동이 가능하도록 설치된다. 머니퓰레이터(16)는 스탠드(41)에 의하여 연속주조장치의 용탕 주입 플랫폼과 고정 연결된다. 도 2a와 도 2b에서와 유사하게 분배기(11) 내에 있는 용융물(10) 내부의 가열봉(20)의 위치를 정하기 위하여 승강장치(26)와 방향전환 장치(27)가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 방법과 도 1 내지 도 5에서 상기 방법을 실시하기 위한 장치는 해당하는 분배기 형태와 다른 용탕 주입 플랫폼 장치의 구조적 조건에 최적으로 맞추어진다. 이로 인하여 이미 설치된 설비를 간단하게 보완하는 것이 가능해진다.

Claims (7)

1. 용융물(10), 특히 강 용융물의 온도를 제어 및/또는 유지하기 위한 방법에 있어서, 용기 내에 있는 용융물(10)의 온도를 측정하여 측정 결과를 요구되는 온도 범위와 비교하고, 용융물(10)의 온도가 요구되는 범위 내에 유지되도록 열을 공급 및 방출시키는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 용융 온도를 제어하기 위하여 내화성이며 튜브 형태이고 바닥이 막힌 성형체(24)에 유도 코일(1)을 설치하여 용융물(10)내에 담그는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열은 유도된 전자기장의 연결부를 통하여 용융물(10)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 열은 튜브 형태의 성형체(24)의 벽으로부터 공급되고, 상기 벽은 유도된 전자기장에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열은 열 라인 및 열 전달부를 통하여 튜브 형태의 성형체(24)의 벽으로부터 용융물(10)에서 방출되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 유도 코일(1)은 냉각 유체(45), 주로 공기를 사용하여 내부 및/또는 외부로부터 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 용융물(10), 특히 강 용융물의 온도를 제어하고 청구항 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 장치에 있어서, 내화성 성형체(24) 내에 다수의 나선부(3)로 이루어져 있는 유체 냉각, 특히 공냉식 유도 코일(1)을 포함하고, 유도식으로 연결 가능하고, 내화성의 바닥이 막힌 튜브(20)로 형성된 성형체(24)가 유도 코일(1)을 교환 가능하도록 설치되고, 상부 말단부에는 유체로 냉각하는 전원라인(2)을 적용하는 릴리스(17)를 비롯하여 경우에 따라서 추가되는 냉각 유체를 공급 및 배출하기 위한 연결부(18)가 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.