KR20050062258A - Method for preventing continuos casting mold from cracking - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속주조 주형에서 주형과 워터재킷을 체결할 때 워터재킷 부분의 체결볼트의 간극(이하, 텐션볼트 간극이라 함)을 적정하게 설정함으로써 주형 표면에 발생하는 인장응력을 최소화하여 주형 표면에 발생하는 주형 크랙을 방지하는 연속주조 주형의 크랙 억제방법에 관한 것이다.The present invention minimizes the tensile stress generated on the surface of the mold by setting the gap of the fastening bolt of the water jacket portion (hereinafter referred to as the tension bolt gap) when the mold and the water jacket are fastened in the continuous casting mold. The present invention relates to a crack suppression method of a continuous casting mold which prevents mold cracking from occurring.
이를 위하여, 본 발명은 연속주조 설비에서 워터재킷이 고정되는 연속주조 주형의 장변부 주형동판에서 발생하는 크랙발생을 억제하는 방법에 있어서, 상기 장변부 주형동판의 외부면에 텐션볼트로 고정되는 워터재킷의 체결홀을 상기 텐션볼트의 직경보다 크게 형성하여 텐션볼트와의 간극이 형성되도록 체결시키는 것을 특징으로 하는 연속주조 주형의 크랙 억제방법을 제공한다.To this end, the present invention in the method for suppressing the occurrence of cracks generated in the long side mold copper plate of the continuous casting mold in which the water jacket is fixed in the continuous casting equipment, the water is fixed to the outer surface of the long side mold copper plate with a tension bolt It provides a crack suppression method of the continuous casting mold, characterized in that the fastening hole of the jacket is formed larger than the diameter of the tension bolt to fasten so as to form a gap with the tension bolt.
이와 같이, 본 발명은 주형동판에 워터재킷을 텐션볼트로 체결할 때 워터재킷과 텐션볼트간의 간극을 적절히 설정함으로써 주형동판에서 발생되는 크랙을 억제할 수 있어 주형동판의 수명을 연장시키는 효과가 있다.As described above, when the water jacket is tightened with the tension bolt on the mold copper plate, the gap between the water jacket and the tension bolt can be set appropriately to suppress cracks generated in the mold copper plate, thereby extending the life of the mold copper plate. .
Description
본 발명은 연속주조 주형의 크랙 억제방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속주조 주형에서 주형과 워터재킷을 체결할 때 워터재킷 부분의 체결볼트의 간극(이하, 텐션볼트 간극이라 함)을 적정하게 설정함으로써 주형 표면에 발생하는 인장응력을 최소화하여 주형 표면에 발생하는 주형 크랙을 방지하는 연속주조 주형의 크랙 억제방법에 관한 것이다.The present invention relates to a crack suppression method of a continuous casting mold, and more particularly, when the mold and the water jacket is fastened in the continuous casting mold, the gap between the fastening bolts (hereinafter, referred to as tension bolt gap) of the water jacket portion is appropriately adjusted. The present invention relates to a crack suppression method of a continuous casting mold, which minimizes tensile stress occurring on the mold surface, thereby preventing mold cracks occurring on the mold surface.
일반적으로, 연속주조에서 공정은 도 1에 도시된 바와 같이 용강(2)이 턴디시((1)로부터 침지노즐(3)을 통해 주형(4)으로 유입되면 주형(4)에서 초기응고층이 형성되면서 응고가 시작되며 주형을 빠져나온 응고층(5)은 2차 냉각대에서 분사노즐을 통해 분사되는 냉각수에 의해 냉각되어 일정한 형상의 슬래브가 만들어지는 공정이다.In general, in continuous casting, the process is performed when the molten steel 2 flows from the tundish (1) into the mold 4 through the immersion nozzle 3 as shown in FIG. 1. Solidification begins to form and the solidification layer (5) exiting the mold is a process in which the slab of a predetermined shape is cooled by the cooling water injected through the injection nozzle in the secondary cooling zone.
이러한 연속주조 공정에서 전체 열전달의 50% 이상이 주형(4)을 통하여 빠져나가기 때문에 안정한 주조공정 및 주편품질은 주형(4)에서 많은 부분이 결정되어 지는 것으로 알려져 있으며, 주형(4)은 주조가 시작되는 탕면근처에서의 열유속량은 2~3MW/㎡에 이르며, 또한 슬래브 주형 두께가 작은 박슬래브 주조시에서는 주조속도가 증가함에 따른 열유속량은 최대 5~6MW/㎡에 이르는 것으로 알려져 있다.In this continuous casting process, since more than 50% of the total heat transfer passes through the mold (4), a stable casting process and cast quality are known to be largely determined in the mold (4). It is known that the heat flux in the vicinity of the starting water surface reaches 2 ~ 3MW / m2, and the heat flux in the case of thin slab casting with small slab mold thickness increases up to 5 ~ 6MW / m2.
이러한 높은 열유속량으로 인해 탕면근처에서 주형의 변형이 가장 심하며, 높은 열유속으로 인해 주형동판에서는 높은 온도구배가 형성됨에 따라서 열응력이 가장 크게 됨에 따라 크랙발생이 가장 많이 발생하는 영역이라 할 수 있다. 이러한 동판 크랙의 발생은 주조가 진행됨에 따라 크랙이 냉각슬롯까지 전파되어 냉각수 유출되면 용강과 냉각수가 접촉하여 대형사고가 발생하게 된다. Due to such a high heat flux, the deformation of the mold is most severe near the surface of the bath, and due to the high heat flux, a high temperature gradient is formed in the mold copper plate, and thus the crack is most likely to occur as the thermal stress is greatest. As the copper crack is generated, as the casting proceeds, the crack propagates to the cooling slot and when the coolant flows out, the molten steel and the coolant come into contact with each other to cause a large accident.
한편, 주형동판의 높은 온도는 주형 변형을 야기해 심한 경우에는 원하는 정확한 슬래브 크기의 주조가 힘들고, 더구나 영구변형이 발생함에 따라 주조가 끝난 후 주형의 개삭량이 많아짐에 따라 주형수명의 단축되는 문제가 발생한다.On the other hand, the high temperature of the mold copper plate causes mold deformation, and in severe cases, it is difficult to cast the exact slab size desired. Moreover, as the permanent deformation occurs, there is a problem of shortening the mold life due to the large amount of cutting of the mold after casting. Occurs.
상기 주형동판과 관련된 연속주조시의 문제 중 주형동판의 크랙을 방지하기 위하여 종래부터 많은 시도가 있어 왔으며, 이하에서는 주평동판 크랙을 저감하는 종래의 방법에 대하여 살펴본다.Many attempts have been made in the past to prevent cracking of a mold copper plate among the problems of continuous casting related to the mold copper plate, and a description will now be made of a conventional method for reducing a cast copper plate crack.
먼저, 탕면근처에서 주형동판의 온도를 낮게 하여 동판에서 발생하는 열응력을 감소하는 가장 용이한 방법은 주형 동판의 두께를 감소시키거나, 용강과 접촉하는 면과 냉각 슬롯과의 거리를 감소시키는 방법이 있다. First, the easiest way to reduce the thermal stress generated in the copper plate by lowering the temperature of the mold copper plate near the water surface is to reduce the thickness of the mold copper plate or to reduce the distance between the surface of the mold copper plate and the cooling slot. There is this.
상기한 양 방법 공히 동판의 온도를 낮추는 효과가 있으나, 동판 수명이 줄어들기 때문에 현실적으로 공정상 적용되기는 힘든 단점이 존재한다. 이 밖에도 탕면부근에 절연물질을 삽입하여 주형동판의 온도를 낮추는 방법(미국특허 제4549599호), 주형 상부는 냉각슬롯을 많게 하고 하부는 작게 함으로써 주형동판의 온도를 줄이는 방법(일본 특허공개1995-124711호), 도금을 하여 내마모성을 증가시키고 동판의 온도를 낮추는 방법(일본 특허공개1998-230348호 및 1997-314288호)등 많은 방법이 제시되고 있다.Both methods have the effect of lowering the temperature of the copper plate, but there is a disadvantage that it is difficult to apply the process in reality because the life of the copper plate is reduced. In addition, a method of lowering the temperature of the mold copper plate by inserting an insulating material near the surface of the bath (US Pat. No. 4,499,599), and a method of reducing the temperature of the mold copper plate by increasing the cooling slot at the upper part of the mold and decreasing the lower part of the mold (Japanese Patent Publication 1995 124711), a method of increasing the wear resistance by plating and lowering the temperature of the copper plate (Japanese Patent Laid-Open Nos. 1998-230348 and 1997-314288) has been proposed.
그러나 이러한 방법은 기존 주형에 비해 추가적인 비용의 상승과 아울러 기본적으로 용강에서 주형으로의 열유속량을 감소시킴에 따라 응고층 형성이 작아 주편의 크랙 발생 내지는 주형의 브레이크 아웃(Break Out)이라는 대형사고 가능성이 존재하고 있는 문제점이 있다. 더구나 생산성을 위해 주조속도가 증가하면서 탕면에서 주형으로 빠져나가는 열유속량이 증가하면서 주형동판의 온도가 증가하면서 상기 방법에 의한 주형동판 온도 저하는 제한적일 수 밖에 없다.However, this method increases the additional cost compared to the existing molds and basically reduces the heat flux from molten steel to the mold, so the formation of solidification layer is small, which may cause cracking of the cast or breakout of the mold. There is a problem that exists. Moreover, as the casting speed is increased for productivity, the temperature of the mold copper plate increases as the heat flux flowing out of the mold surface increases, so that the temperature decrease of the mold copper plate by the above method is limited.
따라서 주형동판의 추가적인 보완없이도 고속주조에서도 주형동판의 변형 및 크랙 발생 억제를 위한 방법이 필요하며, 본 발명에서는 추가적인 시설의 보완 없이도 주형동판에 발생하는 열응력 발생의 측면에서 접근 것이 필요하게 되었다.Therefore, there is a need for a method for suppressing deformation and crack generation of the mold copper plate even at a high speed casting without additional supplementation of the mold copper plate, and in the present invention, it is necessary to approach in terms of thermal stress generated in the mold copper plate without supplementary facilities.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 연속주조 주형과 워터재킷을 체결할 때 워터재킷 부분의 체결볼트의 간극(텐션볼트 간극)을 적정하게 설정함으로써 주형 표면에 발생하는 인장응력을 최소화하여 주형 표면에 발생하는 주형 크랙을 방지하는 연속주조 주형의 크랙 억제방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a tensile stress generated on the mold surface by appropriately setting the gap (tension bolt gap) of the fastening bolt of the water jacket portion when the continuous casting mold and the water jacket are fastened. It is an object of the present invention to provide a crack suppression method of a continuous casting mold that minimizes the cracks on the mold surface.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연속주조 설비에서 워터재킷이 고정되는 연속주조 주형의 장변부 주형동판에서 발생하는 크랙발생을 억제하는 방법에 있어서, 상기 장변부 주형동판의 외부면에 텐션볼트로 고정되는 워터재킷의 체결홀을 상기 텐션볼트의 직경보다 크게 형성하여 텐션볼트와의 간극이 형성되도록 체결시키는 연속주조 주형의 크랙 억제방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a method for suppressing the occurrence of cracks generated in the long side portion mold copper plate of the continuous casting mold in which the water jacket is fixed in the continuous casting equipment, the tension on the outer surface of the long side mold copper plate It provides a crack suppression method of the continuous casting mold to form a fastening hole of the water jacket to be fixed by bolts larger than the diameter of the tension bolt to fasten so as to form a gap with the tension bolt.
또한, 본 발명은 상기 워터재킷과 텐션볼트간에 형성되는 간극을 2~8㎜로 설정하여 주형동판에 워터재킷을 체결게 된다.In addition, in the present invention, the gap formed between the water jacket and the tension bolt is set to 2 to 8 mm to fasten the water jacket to the mold copper plate.
또한, 본 발명은 상기 워터재킷과 텐션볼트간에 형성되는 간극은 주형 탕면에 근접하는 텐션볼트에 적용되도록 하며, 주조속도가 1.0~7.0m/min이면서, 주조되는 주편 두께가 50~300㎜일 때 적용되도록 한다.In addition, the present invention is the gap formed between the water jacket and the tension bolt to be applied to the tension bolt close to the mold bath surface, when the casting speed is 1.0 ~ 7.0m / min, the cast slab thickness is 50 ~ 300mm To be applied.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.
먼저 종래의 연속주조 몰드를 이용하여 연속주조를 실시하는 경우, 일반적으로 주형의 변형 및 응력 발생 특성에 대해서 설명하고자 한다.First, in the case of performing continuous casting using a conventional continuous casting mold, the deformation and stress generation characteristics of the mold will generally be described.
상기 종래기술을 설명하면서 언급하였던 주형의 변형 특성은 주형의 구조와 밀접한 관계가 있다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이, 주형은 전체적으로 동판재질의 장변부 주형동판(8)과 단변부 주형동판(9) 및 워터재킷(14), 그리고 상기 장변주 주형동판(8)과 워터재킷(14)을 연결하는 텐션볼트(11), 그리고 이 모두를 고정시키는 지지대(10, 12)로 구성되어 있다.Deformation characteristics of the mold mentioned in describing the prior art are closely related to the structure of the mold. That is, as shown in Figure 2, the mold as a whole, the long side mold copper plate 8, the short side mold copper plate 9 and the water jacket 14 of the copper plate material, and the long side mold copper plate 8 and the water jacket ( 14) is composed of a tension bolt (11) for connecting, and supports (10, 12) for fixing both.
상기한 장변부 주형동판(8)의 외부면에는 동판을 냉각시키는 냉각슬롯(13)이 다수 형성되어 있어 이를 통해 냉각수가 흘러 주형을 냉각시키고 있다. 또한, 연속주조 중 다양한 주편 폭을 생산하기 위하여, 단변부 주형동판(9)은 장변부 주형동판(8)과 평형하게 움직일 수 있게 구동할 수 있게 되어 있다.A plurality of cooling slots 13 for cooling the copper plate are formed on the outer surface of the long side portion of the mold copper plate 8 so that the coolant flows to cool the mold. In addition, in order to produce various slab widths during continuous casting, the short side mold copper plate 9 can be driven to move in parallel with the long side mold copper plate 8.
또한, 상기 장변부 주형동판(8)의 냉각슬롯(13)에 냉각수를 공급하기 위해 워터재킷(14)이 체결되어 있으며, 이 워터재킷(14)과 주형동판(8)과는 텐션볼트 (11)로 견고하게 고정되어 있다.In addition, a water jacket 14 is fastened to supply cooling water to the cooling slot 13 of the long side mold copper plate 8, and the tension bolt 11 is connected to the water jacket 14 and the mold copper plate 8. It is firmly fixed with).
이러한 워터재킷(14)을 고정시키기 위하여 주형의 장, 단변부 후단에 지지지대(10, 12)가 설치되어 있으며, 이 워터재킷(14)의 재질은 주형과는 달리 강도가 큰 스테인리스 재질이 통상 사용되고 있다.In order to fix the water jacket 14, support zones 10 and 12 are installed at the long and short sides of the mold, and the water jacket 14 is made of stainless steel having a high strength unlike the mold. It is used.
이러한 종래의 주형동판은 주조과정 중 다음과 같은 변형 및 응력특성을 나타내고 있다.This conventional cast copper plate exhibits the following deformation and stress characteristics during the casting process.
도 3은 연속주조 과정에서 용강과 접하고 있는 주형 동판의 변형거동을 도시한 그래프도이다.3 is a graph showing the deformation behavior of the mold copper plate in contact with the molten steel in the continuous casting process.
주조가 시작되면 견고하게 장변부 주형동판(8)은 열을 받아 팽창하여 도 3에 도시된 바와 같은 변형분포를 나타낸다. 즉 주형동판(8)은 온도가 거의 상온상태를 유지하고 있는 강성이 큰 워터재킷(14)과 연결되어 있기 때문에 팽창하여도 워터재킷(14)에 견고하게 구속되어 있어 그 변형량은 크지는 않지만 탕면근처에서 가장 크게 나타난다. When casting is started, the long side mold copper plate 8 is firmly expanded to receive a deformation distribution as shown in FIG. 3. In other words, since the mold copper plate 8 is connected to the water jacket 14 having a large rigidity at which the temperature is almost room temperature, the mold copper plate 8 is firmly constrained to the water jacket 14 even when it is expanded. Largest in the vicinity.
이것은 탕면과 접하고 있는 동판의 온도가 300℃ 이상이고 동판하부로 갈수록 용강으로부터 열유속이 작아져 동판온도가 감소하기 때문에 동판의 변형량은 주형하부로 갈수록 작아지기 때문이다.This is because the temperature of the copper plate in contact with the hot water surface is 300 ° C. or higher, and the heat flux decreases from the molten steel toward the lower part of the copper plate and the copper plate temperature decreases, so that the deformation amount of the copper plate decreases toward the bottom of the mold.
한편 주조작업이 마무리되면 워터재킷(14)의 온도변화는 거의 없지만 주형동판(8)의 온도는 급격히 감소하여 수축하여 도 3에 도시된 바와 같이, 용강과 접하고 있는 동판(8)면이 워터재킷(14) 쪽으로 수축하게 된다.On the other hand, when the casting operation is completed, there is almost no temperature change of the water jacket 14, but the temperature of the mold copper plate 8 decreases rapidly and shrinks, and as shown in FIG. 3, the surface of the copper plate 8 which is in contact with the molten steel is the water jacket. It contracts toward (14).
도 4는 연속주조 과정에서 동판온도분포와 동판과 워터재킷의 변형거동을 도시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating the deformation behavior of the copper plate temperature distribution and the copper plate and water jacket during the continuous casting process.
도 4에 도시된 바와 같이, 주형 변형량이 가장 큰 주형상단 부근에서는 주형동판(8)과 워터재킷(14) 간의 변형량 차이로 인하여 경계면에 미세한 공극(약 0.2㎜ 이하)이 발생하고 있으며, 변형량이 심할 경우 이 공극사이로 냉각수 유출의 위험성이 존재하고 있음을 시사하고 있다.As shown in FIG. 4, minute voids (about 0.2 mm or less) are generated at the interface due to the difference in deformation amount between the mold copper plate 8 and the water jacket 14 near the upper end of the mold having the largest deformation amount. In extreme cases, there is a risk of cooling water leakage between these voids.
도 5는 연속주조 전후의 워터재킷의 변형을 도시한 평면도이다.5 is a plan view showing the deformation of the water jacket before and after continuous casting.
도 5에 도시된 바와 같이, 주형 변형으로 인해 주형의 중앙부는 용강 쪽으로 변형됨에 따라 용강과 접촉하지 않는 단변부 주형동판(9) 바깥 부분의 장변부 주형동판(8)은 용강과 반대방향으로 워터재킷(14)과 함께 변형되고 있다.As shown in Fig. 5, the long side mold copper plate 8 outside the short side mold copper plate 9 which does not come into contact with the molten steel as the center portion of the mold is deformed toward the molten steel due to the mold deformation, the water in the opposite direction to the molten steel. It is deformed together with the jacket 14.
다음으로는 주형동판 크랙 발생에 미치는 응력발생에 대해 서술코져 한다.Next, the stress generation on mold copper plate cracking is described.
도 6은 연속주조 전후의 주형동판 표면에서의 응력분포를 도시한 그래프도이다.6 is a graph showing stress distribution on the surface of a mold copper plate before and after continuous casting.
도 6에 도시된 바와 같이, 주로 주형동판(8)에 발생하는 크랙은 주조길이 방향으로 발생하기 때문에 주조폭 방향으로의 응력의 크기에 따라 영향을 받는다. 우선 주조가 시작되고 주형동판(8)의 온도가 올라가면, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 주형동판(8)이 변형하려 하지만 이러한 주형동판(8)은 워터재킷(14)에 견고하게 고정되어 있기 때문에 워터재킷(14)은 주형동판(8)의 변형을 억제하여 동판변형이 구속되어진다.As shown in Fig. 6, cracks mainly generated in the mold copper plate 8 are affected by the magnitude of the stress in the casting width direction because they occur in the casting length direction. First, when casting starts and the temperature of the mold copper plate 8 rises, as shown in FIG. 3, the mold copper plate 8 tries to deform, but the mold copper plate 8 is firmly fixed to the water jacket 14. As a result, the water jacket 14 suppresses the deformation of the mold copper plate 8 and constrains the copper plate deformation.
따라서 주형동판(8) 표면에서는 압축응력이 발생하게 되고, 주조가 끝나면 이와는 반대로 주형동판(8)은 수축하게 되지만 역시 워터재킷(14)에 의해 구속되어 인장응력이 발생하게 된다. 이러한 주조가 끝나면서 발생하는 인장응력에 의해 크랙이 발생하며, 인장응력값이 클수록 크랙 발생 가능성이 커진다.Therefore, the compressive stress is generated on the surface of the mold copper plate 8, and when the casting is finished, the mold copper plate 8 is contracted, but is constrained by the water jacket 14 to generate tensile stress. Cracks are generated by the tensile stress generated after the casting, and the greater the tensile stress value, the greater the chance of cracking.
따라서 주형온도가 높아서 변형량이 큰 주형탕면에서 압축 및 인장응력 값이 크게 되고, 따라서 주형 탕면에서 크랙발생이 다른 위치보다 크게 되어 일반적인 크랙 발생 양상은 주형의 응력상태와 일치한다.Therefore, the compression and tensile stress values are increased in the mold surface with high deformation temperature due to the high mold temperature. Therefore, the crack generation is larger than other positions in the mold surface, and the general crack generation pattern is consistent with the stress state of the mold.
발생되는 인장응력의 크기에 영향을 미치는 주조인자로서는 주조속도, 용강과열도 등이 있으며, 주조속도 및 용강가열도가 증가하면 동판온도가 상승하여 인장응력이 크게 발생하고 있고, 특히 박슬래브 주조시는 5m/min 이상의 주조속도를 요구하기 때문에 크랙 발생이 심각한 문제로 대두되고 있다.Casting factors affecting the magnitude of tensile stress generated include casting speed, molten steel superheat, etc.As the casting speed and molten steel heating rate increase, the copper plate temperature rises, and tensile stress is greatly generated, especially during thin slab casting. Cracks are a serious problem because they require a casting speed of 5m / min or more.
따라서 본 발명은 주형동판(8) 표면에 걸리는 구속조건을 완화하기 위해 텐션볼트(11)가 삽입되는 워터재킷(14) 위치에서 텐션볼트(11)와 워터재킷(14) 간의 간극(텐션볼트 간극)을 크게 하여 주형동판(8) 변형시 동판이 어느 정도 자유롭게 변형이 가능하도록 하는데 착안하였다. Therefore, in the present invention, the gap between the tension bolt 11 and the water jacket 14 at the position of the water jacket 14 into which the tension bolt 11 is inserted in order to alleviate the constraints on the surface of the mold copper plate 8 (tension bolt gap) It was conceived that the copper plate can be freely deformed to some extent when the mold copper plate 8 is deformed.
따라서 구속조건을 완화시켜 동판 표면의 인장응력 값을 낮게 함으로써 고속주조 시에도 크랙 발생이 억제되게 워터재킷의 형상을 설계하였다.Therefore, the shape of the water jacket was designed so that the occurrence of cracks was suppressed even at high speed casting by lowering the tensile stress value of the copper plate surface by relaxing the constraint.
이하, 본 발명을 작용에 관하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail about an operation.
통상적으로 슬래브 주조시 주형의 장변부 주형동판(8)과 워터재킷(14)의 체결을 용이하기 위해 텐션볼트(11)가 삽입되는 워터재킷(14)의 부위는 텐션볼트(11)의 직경보다 1㎜ 정도 크게 공극을 가공하고 있다.Typically, the portion of the water jacket 14 into which the tension bolt 11 is inserted to facilitate the fastening of the mold copper plate 8 and the water jacket 14 of the mold during slab casting is larger than the diameter of the tension bolt 11. The void is processed about 1 mm large.
즉 주조 중 주형이 변형될 때 주형이 워터재킷(14)에 구속되지 않고 자유롭게 움직일 수 있는 간극은 0.5㎜ 내외이다. 이러한 조건에서 주조속도가 낮아 비교적 탕면에서의 열유속량이 작고 주형 동판온도가 낮은 경우 주형동판에서의 주조전후의 응력값은 도 7에 도시된 바와 같다. 주조 후의 인장응력값이 124㎫로 주형동판의 항복강도가 300㎫보다 낮아 크랙 발생 가능성이 거의 없다.That is, when the mold is deformed during casting, the gap in which the mold can move freely without being restrained by the water jacket 14 is about 0.5 mm. In this condition, when the casting speed is low and the heat flux on the hot water surface is small and the mold copper plate temperature is low, the stress values before and after casting in the mold copper plate are shown in FIG. 7. As the tensile stress value after casting was 124 MPa, the yield strength of the cast copper plate was lower than 300 MPa, so there is little possibility of cracking.
하지만 주조속도가 증가함에 따라 도 8에 도시된 응력분포에서 볼 수 있듯이 주조 후 동판 표면에서의 응력값이 414㎫ 로서, 재료의 항복강도보다 훨씬 크게 되고 따라서 동판 크랙 발생 가능성이 훨씬 커진다.However, as the casting speed increases, as shown in the stress distribution shown in FIG. 8, the stress value at the surface of the copper plate after casting is 414 MPa, which is much larger than the yield strength of the material, and thus the possibility of copper plate cracking is much greater.
도 9는 본 발명이 적용된 연속주조 주형의 체결상태를 도시한 정단면 및 평단면도이다.Figure 9 is a front and planar cross-sectional view showing a fastening state of the continuous casting mold to which the present invention is applied.
이와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 열유속이 가장 큰 탕면부근에 위치에서 워터재킷(14)의 체결홀을 상기 텐션볼트(11)의 직경보다 크게 형성하여 텐션볼트 간극(15)을 종래의 1㎜에서 2~8㎜까지 크게 함으로써 장변부 주형동판(8)과 워터재킷(14)을 체결하여 종래의 체결방식에 대비하여 장변부 주형동판(8)이 변형되면서 상대적으로 워터재킷(14)에 구속되지 않고 자유롭게 변형이 가능하게 하였다.In order to solve this problem, in the present invention, as shown in FIG. 9, the tension bolt gap is formed by forming a fastening hole of the water jacket 14 larger than the diameter of the tension bolt 11 at a position near the hot water surface with the largest heat flux. The long side mold copper plate 8 is deformed relative to the conventional fastening method by fastening the long side mold copper plate 8 and the water jacket 14 by increasing the length from 1 mm to 2 to 8 mm. Therefore, it is possible to freely deform without being constrained by the water jacket 14.
도 10은 본 발명이 적용된 연속주조 주형에서 주조속도 4.0m/min에서의 주조 전후의 주형동판 표면에서의 응력분포를 도시한 그래프도이다.FIG. 10 is a graph illustrating stress distribution on the surface of a mold copper plate before and after casting at a casting speed of 4.0 m / min in a continuous casting mold to which the present invention is applied.
이러한 가공조건에서 주조속도 4m/min.에서의 응력분포를 확인한 결과, 도 10에 도시된 바와 같이, 주조종료시점에 발생하는 응력값이 214㎫로서 재료의 항복강도보다 훨씬 낮아 크랙 발생 가능성이 훨씬 줄어듦을 알 수 있다.As a result of confirming the stress distribution at the casting speed of 4m / min. Under these processing conditions, as shown in FIG. 10, the stress value generated at the end of the casting was 214 MPa, which is much lower than the yield strength of the material, so that the crack is much more likely to occur. It can be seen that the shrinkage.
도 11은 본 발명에 따른 연속주조 주형의 크랙 억제방법에 의하여 형성된 텐션볼트 간극크기에 따른 동판의 응력 및 변형량을 도시한 그래프도이다.11 is a graph showing the stress and strain of the copper plate according to the tension bolt gap size formed by the crack suppression method of the continuous casting mold according to the present invention.
도 11에 도시된 바와 같이, 텐션볼트(11)와 워터재킷(14)의 간극(15)이 커짐에 따라 인장응력값은 작아지고 변형은 커지는 경향을 알 수 있으며, 그 간극(15)이 최소 2㎜ 이상이 되어야 작아지는 인장응력의 효과를 볼 수 있으며, 보다 바람직하게는 4㎜ 이상은 되어야만 인장응력 감소효과를 볼 수 있는 것으로 조사되었다. 또한, 그 간극(15)이 8㎜ 이상이 되면 인장응력값은 크게 낮아 지지 않지만, 변형량이 증가하여 주조시 원하는 크기의 주편 생산에 문제점이 있을 것으로 판단된다.As shown in FIG. 11, as the gap 15 between the tension bolt 11 and the water jacket 14 increases, the tensile stress value decreases and the deformation tends to increase, and the gap 15 has a minimum tendency. It can be seen that the effect of the tensile stress is reduced to 2mm or more, more preferably 4mm or more can be seen to reduce the tensile stress effect. In addition, when the gap 15 is 8 mm or more, the tensile stress value does not significantly decrease, but it is determined that there is a problem in the production of cast steel having a desired size during casting due to an increase in deformation amount.
이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 작용을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention in detail through the preferred embodiment.
[실시예 1]Example 1
탄소함량이 0.04%이고 주조두께 75㎜인 슬래브를 장방형 주형을 이용하여 주조속도 3.5m/min.의 주조조건하에서의 주조시, 텐션볼트 간격을 1㎜(종래예), 4㎜ (발명예 1), 6㎜(발명예 2)로 변경하면서 주조하였다. 장변부 주형동판(8)에 발생하는 크랙 발생여부는 각각의 주조작업 후 육안으로 관찰하였으며,크랙 발생 빈도를 측정하여 표 1에 나타내었다.When casting a slab with a carbon content of 0.04% and a casting thickness of 75 mm using a rectangular mold under casting conditions with a casting speed of 3.5 m / min, the tension bolt spacing is 1 mm (conventional example) and 4 mm (invention example 1). And casting while changing to 6 mm (invention example 2). Crack occurrence occurred in the long side mold copper plate (8) was visually observed after each casting operation, and the frequency of crack generation was shown in Table 1.
표 1에서 알 수 있듯이 텐션볼트(11)와 워터재킷(14)의 간극이 4, 6㎜인 본 발명예의 경우 동판 크랙 발생 빈도가 종래예에 대비하여 50%이상 대폭 저감된 결과를 얻을 수 있었다.As can be seen from Table 1, in the case of the present invention in which the gap between the tension bolt 11 and the water jacket 14 is 4 and 6 mm, the copper crack occurrence frequency was significantly reduced by more than 50% compared to the conventional example. .
[실시예 2]Example 2
탄소함량이 0.04%이고 주조두께 75㎜인 슬래브를 깔때기형 주형을 이용하여 주조속도 4.5m/min.의 주조조건하에서의 주조시, 텐션볼트 간격을 1㎜(종래예), 6㎜ (발명예 3), 8㎜ (발명예 4)로 변경하면서 주조하였다. 장변부 주형동판(8)에 발생하는 크랙 발생여부는 각각의 주조작업 실시 후 육안으로 관찰하였으며 크랙 발생 빈도를 측정하였다. Tension bolt spacing of 1 mm (conventional example) and 6 mm (invention example 3) when casting slab having a carbon content of 0.04% and a casting thickness of 75 mm using a funnel type mold under casting conditions of a casting speed of 4.5 m / min. ) And casting while changing to 8 mm (invention example 4). The crack occurrence in the long side mold copper plate 8 was visually observed after each casting operation and the frequency of crack generation was measured.
표 2에서 알 수 있듯이 텐션볼트 간극이 6, 8㎜인 본 발명예의 경우가 종래예에 대비하여 장변부 주형동판(8)의 크랙 발생빈도가 대폭 저감된 결과를 얻을 수 있었다.As can be seen from Table 2, in the case of the present invention having a tension bolt gap of 6 and 8 mm, the incidence of cracks in the long side mold copper plate 8 was significantly reduced in comparison with the conventional example.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 슬래브의 연속주조시 주형동판과 워터재킷을 텐션볼트로 체결할 때 워터재킷과 텐션볼트간의 간극을 적절히 설정함으로써, 주형동판에서 발생되는 크랙을 억제할 수 있어 주형동판의 수명을 연장시키고, 이로 인하여 주편의 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있으며, 특히 특히 박슬래브 주조시나 주조속도가 빠른 연속주조 공정에 적용시 매우 유용한 효과가 있음을 알 수 있었다.As described above, according to the present invention, when the mold copper plate and the water jacket are tightened with the tension bolt during continuous casting of the slab, the crack generated in the mold copper plate can be suppressed by appropriately setting the gap between the water jacket and the tension bolt. Extending the life of the copper plate, it can be obtained the effect of improving the productivity of the cast steel, in particular, it was found that there is a very useful effect especially when applied to thin slab casting or continuous casting process with high casting speed.
도 1은 연속주조 공정을 도시한 개략도;1 is a schematic view showing a continuous casting process;
도 2는 연속주조 주형의 평면 개략도;2 is a schematic top view of a continuous casting mold;
도 3은 연속주조 과정에서 용강과 접하고 있는 주형 동판의 변형거동을 도시한 그래프도;Figure 3 is a graph showing the deformation behavior of the mold copper plate in contact with the molten steel in the continuous casting process;
도 4는 연속주조 과정에서 동판온도분포와 동판과 워터재킷의 변형거동을 도시한 개념도;Figure 4 is a conceptual diagram showing the deformation behavior of the copper plate temperature distribution and the copper plate and water jacket during the continuous casting process;
도 5는 연속주조 전후의 워터재킷의 변형을 도시한 평면도;5 is a plan view showing a deformation of the water jacket before and after continuous casting;
도 6은 연속주조 전후의 주형동판 표면에서의 응력분포를 도시한 그래프도;6 is a graph showing the stress distribution on the surface of a mold copper plate before and after continuous casting;
도 7은 연속주조속도 1.0m/min에서의 주조 전후의 주형동판 표면에서의 응력분포를 도시한 그래프;7 is a graph showing the stress distribution on the surface of a mold copper plate before and after casting at a continuous casting speed of 1.0 m / min;
도 8은 연속주조속도 4.0m/min에서의 주조 전후의 주형동판 표면에서의 응력분포를 도시한 그래프;8 is a graph showing the stress distribution on the surface of a mold copper plate before and after casting at a continuous casting speed of 4.0 m / min;
도 9는 본 발명이 적용된 연속주조 주형의 체결상태를 도시한 정단면 및 평단면도;Figure 9 is a front and planar cross-sectional view showing a fastening state of the continuous casting mold to which the present invention is applied.
도 10은 본 발명이 적용된 연속주조 주형에서 주조속도 4.0m/min에서의 주조 전후의 주형동판 표면에서의 응력분포를 도시한 그래프도;10 is a graph showing the stress distribution on the surface of a mold copper plate before and after casting at a casting speed of 4.0 m / min in a continuous casting mold to which the present invention is applied;
도 11은 본 발명에 따른 연속주조 주형의 크랙 억제방법에 의하여 형성된 텐션볼트 간극크기에 따른 동판의 응력 및 변형량을 도시한 그래프도이다.11 is a graph showing the stress and strain of the copper plate according to the tension bolt gap size formed by the crack suppression method of the continuous casting mold according to the present invention.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣
1:턴디쉬 2:용강 3:침지노즐 4:주형 5:응고층1: tundish 2: molten steel 3: immersion nozzle 4: mold 5: solidified layer
6:분사노즐 7:가이드 롤 8:장변부 주형동판 9:단변부 주형동판6: Spray nozzle 7: Guide roll 8: Long edge mold copper plate 9: Short edge mold copper plate
10:단변주형 지지대 11:텐션 볼트 12:장변주형 지지대10: Short Deflection Support 11: Tension Bolt 12: Long Deflection Support
13:냉각슬롯 14:워터 자켓 15:텐션볼트 간극13: Cooling slot 14: Water jacket 15: Tension bolt clearance
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2003
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