KR20030036751A - 금속을 상방으로 연속 주조하기 위한 냉각 방법 및 장치 - Google Patents
금속을 상방으로 연속 주조하기 위한 냉각 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
금속을 상방으로 연속 주조하는 실질적으로 수직의 연속 주조에 있어, 특히 비철금속의 와이어, 봉, 관을 연속 주조함에 있어 주조제품을 냉각하는 방법으로서, 노 내부의 용융물에 주조 노즐 및 1차 냉각기를 적어도 부분적으로 삽입하여 이들 주조 노즐 및 1차 냉각기를 통하여 금속의 주조를 행하고, 주조되는 제품을 1차 냉각으로서 주조 노즐의 내부에서 일차적으로 냉각시키는 방법이 개시된다. 이 방법에 있어서는, 상기 1차 냉각에 부가하여, 주조되는 제품의 표면상에 냉각제 분사구(6)에 의해 냉각제를 분사하는 적어도 하나의 또다른 냉각단계를 통해, 상기 주조되는 제품(3,3')을 노(1)벽의 외부에서 냉각시키되, 상기 냉각제가 노 내부의 용융물에 흐르지 않도록 한다.
Description
본 발명은, 청구항 1 의 전제부에 기재된 바와 같은 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 청구항 6 의 전제부에 기재된 바와 같은 장치에 관한 것이다.
용융물의 자유 표면으로부터 상방으로의 연속 주조를 행하는 종래의 수직 상방 연속 주조법은, 핀란드 특허 제46693호 및 대응 미국 특허 제3,746,077호로부터 공지되어 있다. 종래의 연속 주조장치는, 주조 노즐에 연결된 1차 냉각기, 및 2차 냉각기 또는 재냉각기를 포함한다. 예컨대, 와이어를 구리 와이어 주조품용으로 가장 일반적인 직경인 8mm 의 직경으로 주조하는 경우, 냉각기의 총길이는 2m 정도일 수 있다. 금속의 결정화 및 1차 냉각은 1차 냉각기, 특히 노즐부에서 행해지는데, 이 노즐부의 길이는 냉각기의 총길이의 약 1 내지 5% 이다. 2차 냉각은 1차 냉각기의 상부에서 그리고 별도의 2차 냉각기에서 행해진다. 1차 냉각기의 상부 및 2차 냉각기는, 외부 쉘, 별도의 냉각수 분배 파이프, 및 내부 파이프로 이루어진다. 냉각제, 즉 흐르는 물은 내부 파이프의 외측에 위치하고, 주조되는 와이어, 봉, 또는 관은 내부 파이프의 내측에 위치한다. 빌렛(billet)이 방해없이 이동되도록 하기 위해서는, 내부 파이프와 상기 주조되는 와이어 사이에 클리어런스가 확보되어야 한다. 결국, 상기 내부 파이프와 상기 주조되는 와이어 사이의 틈새에서는 열전달이 발생하게 된다.
주조되는 제품의 성질로 인하여 생산 레벨이 비교적 제한되는 경우에 종래의 수직 주조법을 이용함에 있어서는, 생산 라인의 투자비용을 비교적 낮추는 것이 중요시되고 있다. 그러나, 생산 라인의 투자비용은 주조율을 증가시킴으로써 상대적으로 한층 더 낮출 수 있는데, 이 경우, 필요한 권취기 및 냉각기의 수를 줄일 수 있다. 그러나, 이러한 주조율의 증가에 있어서는 2차 냉각의 비효율성이 장애가 되고 있다. 빌렛이 냉각기로부터 빠져 나올 때에 그 빌렛의 온도가 너무 고온인 경우에는, 빌렛이 표면에 산화를 일으켜 흑화현상이 발생하게 되므로, 이후에 추가 정련이 허용가능한지는 고려되지 않는다. 예컨대, 직경 8mm 의 탈산화 주조 와이어의 최대 주조율은, 냉각기가 완전하고 냉각수가 충분히 냉하고 용융물의 품질이 허용가능한 것인 경우에, 약 5 내지 6 m/min 이다. 2차 냉각의 개선에 장애가 되는 것들중 하나는, 빌렛이 자유롭게 이동될 수 있도록 하여야 하기 때문에 내부 파이프를 너무 조밀하게 구성할 수 없다는 것이며, 두번째로는, 주조되는 와이어의 직경이 비교적 작기 때문에 냉각기의 길이를 훨씬 더 길게 하는 것은 이롭지 않다는 것이다. 길고 가느다란 와이어는 주조기계에 의해 부여된 임팩트 형태를 쉽게 잃어버리는데, 이는 와이어의 품질에 중대한 영향을 끼친다.
본 발명의 목적은, 종래의 상방 연속 주조에 있어서의 주조율을 증가시킬 수 있는 냉각 해결방안을 달성하는데 있다. 본 발명의 또다른 목적은, 이미 사용되고 있는 종래의 UPCAST장치의 냉각효율과 생산용량을 증가시킬 수 있는 냉각 해결방안을 달성하는데 있다.
본 발명은, 냉각제 분사구를 주조되는 제품을 직접 향하도록 하되, 그 냉각제가 냉각기 및/또는 용융물에 되돌아오지 않도록, 주조기계의 상부 부분을 구성하는 개념에 착안한 것이다.
본 발명의 실질적인 특징은 첨부된 청구의 범위에서 명확히 알 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 실질적인 특징은, 1차 냉각에 부가하여, 주조되는 제품의 표면상에 냉각제 분사구에 의해 냉각제를 분사하는 적어도 하나의 또다른 냉각단계를 통해, 상기 주조되는 제품을 노벽의 외부에서 냉각시키되, 상기 냉각제가 노 내부의 용융물과 접촉하지 않도록 하는 것에 있다. 냉각제를 직접적으로 분사하게 되면, 제품의 온도가 충분하게 낮아져, 유해한 산화현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 이러한 직접적인 2차 냉각은 주조율을 증가시킬 수 있으며, 따라서 종래의 설비와 비교하여 냉각기계 및 권취기계의 수가 저감된 더 효과적인 주조장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 냉각장치를 부가함으로써, 종래의 UPCAST장치의 냉각효율과 생산용량을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시형태는, 냉각제를 회수하여 재활용하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 냉각 사이클은 폐쇄형이고, 냉각수에는 첨가제가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 일 실시형태에 의하면, 냉각제는, 냉각제 분사구의 연결부에 위치한 수집 웅덩이와 같은 수집장치에 의해 회수된다. 이러한 수집 웅덩이에 의하면, 냉각제의 재순환을 매우 효과적으로 행할 수 있다. 또한, 이러한 수집 웅덩이는 냉각제 분사액이 노 안으로 흘러들어가는 것을 방지한다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 일 실시형태에 의하면, 냉각제 분사구는, 굽힘 롤러와 같은 주조제품 안내장치가 있는 지점에서 주조제품을 향하도록 하여 설치된다. 따라서, 매우 효과적인 냉각 충돌이 달성된다. 다른 한편으로는, 굽힘 롤러의 연결부에 대한 냉각제 분사구의 고정 지점을 매우 적당한 지점에서 달성하는 것이 가능하다.
본 발명의 또다른 유리한 실시형태는, 주조되는 제품을, 1차 냉각기와 냉각제 분사구간의 거리의 적어도 일부에 있어 차폐 가스에 의해 에워싸는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 따르면, 주조율이 증가하는 한편, 주조되는 제품이 1차 냉각기와 냉각제 분사구 사이에서 산화되는 것이 방지된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 예를 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 배치구성을 적용한 수직 주조장치를 도시한 것이다.
도 2 는 본 발명에 따른 장치의 상세도이다.
도 3 은 본 발명의 또다른 실시형태를 도시한 것이다.
도 4 는 본 발명에 따른 장치의 다이어그램이다.
도 1 은 용해 및 주조 노(1), 이 노 안으로 부분적으로 삽입된 실질적으로 수직의 1차 냉각기(2)를 포함하는 종래의 수직 상방 주조장치를 도시한 것으로, 노의 용융물내에는 주조 노즐이 적어도 부분적으로 삽입되어 있다. 용융물은 주조 노즐 및 1차 냉각기내에서 고화되고, 와이어, 봉, 또는 관과 같은 형성된 주조제품(3,3')은 드로잉 장치(4)의 드로잉 롤러에 의해 안내장치(5), 예컨대 굽힘롤러를 거쳐 끌어당겨진다. 주조제품 및 그 진행 경로는 도면에 파선으로 도시되어 있다. 화살표는 주조제품의 방향을 가리킨다. 도면에 도시된 장치는, 노벽의 외부에 위치하는 적어도 하나의 냉각제 분사구(6)를 포함하는데, 이 냉각제 분사구로부터 분사된 냉각제는 노 안으로 유입될 수 없다. 도면에 도시된 배치구성에 있어서는, 1차 냉각에 부가하여, 주조되는 제품(3,3')의 표면상을 향하여 냉각제 분사구(6)에 의해 냉각제를 분사하는 적어도 하나의 또다른 냉각단계를 통해 상기 주조되는 제품을 노(1)벽의 외부에서 냉각시키되, 상기 냉각제가 노 내부의 용융물에 흘러들어가는 것이 방지되도록 하고 있다. 도 2 는 도면에 따른 냉각장치의 상세도를 도시한 것으로, 냉각제 분사구(6)는 2개의 개별 주조제품(3,3')을 냉각하도록 배치되어 있다. 일반적으로, 도 2 에 도시된 방향에서는, 수개의 주조제품(3,3')이 차례로(나란히) 위치할 수 있다. 명확성을 이유로, 냉각제 분사구(6)를 위한 부착물은 도면에서 생략하였다. 냉각제 분사구는 보통은 굽힘 롤러(5)의 지지 구조물(14)의 크로스-브라킷에 고정된다.
일반적으로 본 발명에 따른 배치구성의 냉각제는 회수되어 재사용된다. 냉각제는, 냉각제 분사구(6)의 연결부에 위치한 수집 웅덩이와 같은 수집장치(7)에 의해 수집된다.
냉각제 분사구(6)는 보통은 주조제품(3,3')마다 적어도 하나의 분사구가 존재하도록 하여 배치된다. 본 발명의 유리한 일 실시형태에 따르면, 냉각제 분사액은 안내장치(5), 즉 굽힘 롤러가 있는 지점에서 주조제품(3,3)을 향하도록 되어 있다.
도 3 은, 주조되는 제품을, 1차 냉각기와 냉각제 분사구간의 거리의 적어도 일부에 있어 차폐 가스에 의해 에워싸는 것을 도시한 것이다. 이 경우, 장치에는 케이싱 튜브와 같은 차폐 가스 공간(8)이 설치된다. 일반적으로, 각 주조제품(3,3')에는 그 자신의 차폐 가스 공간이 설치되는데, 이러한 차폐 가스 공간에는 공급장치(9)로부터 차폐 가스가 유입된다. 차폐 가스, 예컨대 질소는 냉각제 분사 이전의 주조제품의 산화를 방지한다.
도 4 는 냉각제 탱크(10)를 포함하는 냉각장치의 다이어그램을 도시한 것으로, 이 냉각제 탱크로부터는 바람직하게는 밸브장치(12)를 구비한 분사구(6)에 냉각제가 펌프장치(11)에 의해 재순환된다. 냉각제의 일부는 분사구(6)로부터 수집장치(7), 예컨대 수집 웅덩이에 흐르게 되는데, 냉각제는 이 수집 웅덩이로부터 냉각제 탱크(10)에 복귀된다. 보통은 탱크에는, 탱크내의 냉각제의 온도를 조절하기 위해 열교환기(13)가 설치된다. 냉각제의 순환은 폐쇄형이기 때문에, 일반적으로는 물로 구성되는 냉각제에 첨가제를 사용하는 것이 가능하다.
Claims (10)
- 금속을 상방으로 연속 주조하는 실질적으로 수직의 연속 주조에 있어, 특히 비철금속의 와이어, 봉, 관을 연속 주조함에 있어 주조제품을 냉각하는 방법으로서, 노 내부의 용융물에 주조 노즐 및 1차 냉각기를 적어도 부분적으로 삽입하여 이들 주조 노즐 및 1차 냉각기를 통하여 금속의 주조를 행하고, 주조되는 제품을 1차 냉각으로서 주조 노즐의 내부에서 일차적으로 냉각시키는 방법에 있어서, 상기 1차 냉각에 부가하여, 주조되는 제품의 표면상에 냉각제 분사구(6)에 의해 냉각제를 분사하는 적어도 하나의 또다른 냉각단계를 통해, 상기 주조되는 제품(3,3')을 노(1)벽의 외부에서 냉각시키되, 상기 냉각제가 노 내부의 용융물에 흘러들어가지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 냉각방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 냉각제를 회수하여 재사용하는 것을 특징으로 하는 냉각방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각제를, 상기 냉각제 분사구(6)의 연결부에 위치한 수집 웅덩이와 같은 수집장치(7)에 의해 수집하는 것을 특징으로 하는 냉각방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각제 분사구(6)를,굽힘 롤러와 같은 주조제품 안내장치(5)가 있는 지점에서 주조제품(3,3')을 향하도록한 것을 특징으로 하는 냉각방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 주조되는 제품(3,3')을, 1차 냉각기와 냉각제 분사구간의 거리의 적어도 일부에 있어 차폐 가스에 의해 에워싸는 것을 특징으로 하는 냉각방법.
- 금속을 상방으로 연속 주조하는 실질적으로 수직의 연속 주조에 있어, 특히 비철금속의 와이어, 봉, 관을 연속 주조함에 있어 주조제품을 냉각하는 장치로서, 노(1) 내부의 용융물에 주조 노즐 및 1차 냉각기가 적어도 부분적으로 삽입되어 이들 주조 노즐 및 1차 냉각기를 통하여 금속의 주조가 행하여 지고, 주조되는 제품은 1차 냉각으로서 주조 노즐의 내부에서 일차적으로 냉각되는 장치에 있어서, 상기 장치는 노(1)벽의 외부에 위치하여 상기 주조되는 제품을 냉각하는 적어도 하나의 냉각제 분사구(6)를 포함하고, 이 냉각제 분사구로부터 분사된 냉각제는 노 내부로의 유입이 저지되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 냉각제 분사구(6)의 연결부에는 수집 웅덩이와 같은 수집장치(7)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 각 주조제품(3,3')에 대하여 하나 이상의냉각제 분사구(6)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
- 제 6 항 내지 제 8 항에 있어서, 상기 냉각제 분사구(6)로부터의 분사액은, 굽힘 롤러와 같은 주조제품 안내장치(5)가 있는 지점에서 주조제품(3,3')을 향하여 부딪치는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
- 제 6 항 내지 제 9 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 차폐 가스 공간(8)을 포함하고, 상기 주조되는 제품(3,3')은 1차 냉각기(2)와 냉각제 분사구(6)간의 거리의 적어도 일부에 있어 상기 차폐 가스 공간을 통해 진행하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
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