KR20090033214A - 전자기 교반을 이용한 편평 금속 제품의 연속 주조 방법 및그 연속 주조 방법을 실행하는 설비 - Google Patents

Abstract

특히 강으로 만들어진 슬래브 또는 긴 횡단면의 다른 금속 제품의 연속 주조를 위한 방법이 제공되며, 이 방법에서 용융 금속은 냉각된 주형 (10) 으로 부어지고, 외부에서 응고된 제품 (14) 은 주형으로부터 연속적으로 추출되어 상기 주형 (10) 의 하류에 있는 2차 냉각 구역 (12) 에서 안내된다. 주로 등축인 응고를 나타내는 주조 제품을 얻기 위해, 주형 (10) 으로부터 추출된 제품 (14) 은 구획 0 으로 편입되는 적어도 2개의 교반기 롤 (24) 에 의하여 2차 냉각 구역 (12) 의 구획 0 (20) 에서 전자기적으로 교반된다.

주조 제품, 지지 롤, 교반기 롤, 2차 냉각 구역, 구역 0, 베이스플레이트

Description

전자기 교반을 이용한 편평 금속 제품의 연속 주조 방법 및 그 연속 주조 방법을 실행하는 설비 {PROCESS FOR THE CONTINUOUS CASTING OF FLAT METAL PRODUCTS WITH ELECTROMAGNETIC STIRRING AND IMPLEMENTATION INSTALLATION}

본 발명은 금속, 특히 강의 연속 주조의 분야에 관한 것이다. 더욱 특히 긴 횡단면의 편평 제품, 즉 슬래브 및 다른 유사 제품의 연속 주조에 관한 것이며, 상기 연속 주조 동안에 용융된 주조 금속에 작용하는 이동 자기장은 얻어지는 주조 제품의 질 및/또는 주조 공정 자체의 조건이나 성능 특성을 향상시키는데 사용된다.

연속 주조 작업은 용융 금속을 아래쪽으로 바닥이 없는 주형 안으로 붓는 것으로 구성됨이 여기에 간략하게 상기될 것이며, 이 주형은 본질적으로 금속 주형 본체로 구성되고 이 본체는 일반적으로 주조 금속을 위한 통로를 규정하는 편평 제품의 주조를 위해 조립된 플레이트로 구성된다. 몇 밀리미터 두께에 걸쳐 외부에서 이미 응고된 제품을 이 주형의 베이스를 통해 연속적으로 추출하기 위해 벽은 물의 순환에 의해 강력하게 냉각된다. “2차 냉각” 구역이라고 불리는 곳에서 주형의 하류에서 강하되는 동안 응고는 표면으로부터 진행되어 제품의 중심선에 마침내 다다르며, 이 구역에서 지지 및 가이드 롤(이하 지지 롤이라고 함)에 의해 인 도되는 주조 제품에는 그의 완전한 응고에 필요한 열을 추출하기 위해 물이 뿌려진다. 이렇게 얻어진 응고 제품은 그리고나서 잘라지고, 고객에게 운반되기 전에 압연되거나 또는 현장에서 플레이트 제품, 시트 제품 등으로 전환된다.

편평 금속 제품, 및 그에 슬래브라 불리는 긴 횡단면의 경우, 그것이 연속 주조 설비의 2차 냉각 구역에서 용융 금속의 전자기 교반에 영향을 미친다는 것이 오랜 시간동안 알려져 왔다.

개략적으로, 전자기 교반은, 알려져 있듯이, 슬래브에 하나 이상의 이동 자기장(즉, 공간에서 규정된 방향으로 최대 강도가 시간에 따라 이동하는 자기장)을 가하는 것으로 구성되며, 용융 금속에 대한 자기장의 작용은 따라서 그 향(sense)과 방향에 있어 자기장의 변위와 일치하는 금속의 동반으로 나타난다.

편평 제품을 주조하는 경우, 액체 금속은 일반적으로 선형으로 이동하는 자기장, 소위 이동 자장을 이용하여 동반되며, 제품의 넓은 면에 평행하게 수평 병진 운동을 겪는다.

이동 자기장은 다상의 선형 인덕터에 의해 만들어지며, 다상의 선형 인덕터는 슬래브와의 전자기 커플링을 최대화하기 위해 슬래브와 가능한 가까이 위치된다.

이 목적으로, “박스형 교반기” 라고 불리는 방안에서 지지 롤 뒤에, 또는 2차 냉각구역에서 “교반기 롤” 또는 “인-롤 교반기” 라고 불리는 방안에서는 지지 롤의 내부에 인덕터가 설치될 수 있다(이 목적으로 지지 롤은 중공으로 만들어짐).

상기 두 방안은 1980년대 초기부터 시장에 함께 존재하였으며 주조 금속의 내부 건실을 향상시키기 위해 시작 바로부터 사용되어 왔다. 이는 교반에 의해서, 외부로부터 제품의 중심선을 향해 그리고 중심선 바로 가까이로 “수지상” 유형의 자연적인 결정 성장이 “등축” 구조라고 불리는 더 미세한 비방향성 응고 구조의 개발의 이익에 방해가 되기 때문이다.

따라서 이는 중심 다공성에의 감소 및 축선 방향의 거시적 편석 (macrosegregation) 의 동시적인 감소를 가져온다(유럽 특허 0 097 561 호 참조). 내부 건실의 이러한 향상은 무거운 플레이트 제품이 되도록 낮은 변형비로 압연되는 강 등급에 필수적으로 요구된다.

강 슬래브 주조기의 2차 냉각 구역에서 얻어지는 제품의 내부 건실에 관한 최적의 교반을 달성하기 위해, 단일의 국부적인 위치에서 뿐만 아니라 반대로 야금학적 길이에 걸쳐 적어도 두번의 교반, 즉 단계적인 교반이 필요하다는 것을 발견하였다.

전술한 유럽 특허 0 097 561 B2 는 주조 강 슬래브를 연속적으로 전자기적으로 교반하는 방법을 기재하며, 여기서 단계적 교반기 롤의 쌍에 의해 생성되는 다수의 이동 자기장은 야금학적 길이, 즉 1 내지 2 미터가 되는 상부 쌍 및 하부 쌍 사이의 공간에 걸쳐 작용하게 된다. 따라서, 총 4개의 교반기 롤의 한 세트에 기초하여, 주형에 가장 가까이 있는 교반기 롤의 쌍은 주형 내에서 액체 금속의 자유 표면의 약 5 내지 7m 아래에 위치되며, 응고 웰(well)의 바닥에 가능한 가까이 위치되는 교반기 롤의 두번째 쌍은 이 바닥으로부터 4 내지 6m에 위치된다. 롤 의 전력 공급원은 더욱 조절되어 상부 쌍에 의해 만들어지는 자기장은 반대 방향으로 이동하여 하부 쌍에 의해 만들어지는 자기장의 전력 공급원으로 이동한다.

그 교시에 따르면, 교반기 롤은 2차 냉각 구역의 영역에, 주조기의 “하부 구획”이라고 불리는 곳에 설치된다. 교반기 롤은 보통 이 지점에 제공되는 지지 롤로 대체되며, 따라서 이 2차 냉각 구역에서, 외형, 특히 인접한 롤의 직경과 같은 또는 모든 경우에 대략적으로 같은 외부 직경을 가지며, 전형적으로 적어도 230mm의 직경을 갖는다.

단계적 교반은 원칙적으로 2개의 박스형 교반기로 수행될 수도 있겠지만, 일반적으로 교반기 롤로 수행된다. 그러나, 슬래브 표면으로부터의 교반기의 거리 때문에 약 5배의 전력을 필요로 하기 때문에, 박스형 교반기가 훨씬 더 비싸며, 따라서 박스형 인덕터로의 단계적인 교반은 엄청나게 비싸다.

2차 냉각 구역에서의 전자기적 교반 기술은 무거운 플레이트 제품의 질을 향상시키기 위해 세계적으로 매우 널리 사용되었지만, “가벼운 기계적 감소” 라고 불리는 경쟁적 기술로 1990년대에 대체되었다. 이는 사실, 슬래브의 넓은 면의 각 측의 응고면을 서로 다가가도록 힘을 가하여 중심 다공성 및 중심 편석을 전자기 교반에 의한 것 보다 더욱 효과적으로 줄이기 위해, 주조기에서의 가벼운 압연 단계에 비교될 수 있다.

결과적으로, 2차 구역에서의 전자기 교반은 스테인레스 강 및 실리콘 강, 및 다른 야금 목적의 경우를 제외하고 현재 더 이상 실제적으로 사용되지 않는다. 이는 압연 또는 인발(drawing) 후에 얻어지는 제품에 대해, 파형 표면에 의해 나타 나는 “엮임(roping)” 또는 “이랑(ridging)” 유형의 표면 결점이 종종 발견되는 이러한 강 등급들의 연속 주조에의 특정 문제가 있기 때문이다. 그러한 표면은 스테인레스 강의 경우 및 실리콘 강의 경우에 시각적으로 불만족스러우며, 변압기 또는 모터 요크를 위한 적층물의 제조에 밀집의 문제를 만들어낸다.

그러나, 이 엮임 및 이랑 문제는 슬래브가 매우 높은 부분, 즉 등축 유형의 적어도 약 50% 를 갖는 응고 구조를 갖는다면 제거될 수 있다고 이미 알려져 있다. 이론적으로, 지극히 낮은 단계의 과열로 금속을 주조함으로써 그러한 결과를 얻을 수 있지만, 실제로 연속 주조에 있어 이는 불가능하며 따라서 신속하게 이 과열을 추출하기 위해 전자기적 교반이 요구된다.

다공성 및 축선 방향 편석이 최소화되어야 하는 무거운 플레이트 제품과 반대로, 여기서의 목적은 등축 응고 부분의 정도를 최대화하는 것이다. 이것이 교반기가 주조기의 구획 0 의 주형에 가능한 가까워지기 위해 2차 냉각 구역에서 정상부를 향해 들어올려져야 하는 이유이다.

“구획 0”은 주형의 하부 롤을 바로 떠나는 주조 제품을 받아들이는 구획임을 생각할 것이다. 이는 주형 출구로부터 약 3 내지 4m 의 거리에 걸쳐 연장되는 야금학적 길이의 특정 부분을 규정한다. 단단한 한벌의 작은 직경(전형적으로 약 150mm)의 지지 롤에 의해 형성된 이 부분은 주조기 제조자에 의해 특히 중요하다고 여겨진다. 이는 특히 접촉 모선(generatrices) 사이의 작은 간격 및 슬래브에 대한 기계적 지지의 규칙성에 관한 것이며, 여전히 상대적으로 얇은 그의 응고된 금속 쉘은 이 지점에서 높은 철정(ferrostatic) 압력이 작용하기 때문에 두 개의 연속적인 기계적 지지 롤 사이의 공간에 팽창의 위험을 갖는다.

그러므로, 이 지지 롤 뒤에 위치되는 박스형 인덕터에 의한 전자기 교반이 제안되는 한편, 실질적으로 더 큰 직경의 교반기 롤을 설치에 있어 지지 롤의 간격의 불연속을 포함하는 것은 구획 0 에서 슬래브를 지지하는 롤의 규칙성 및 작은 간격을 국부적으로 변형시키지 않기 위한 것이다.

그러나, 박스형 교반은 인덕터와 슬래브 사이에 존재하는 어떤 금속 구조가 작용하는 자기장에 스크린을 형성하지 않도록 비자성 강으로 만들어지도록 요구한다. 이는 기존의 주조기에서 교반을 도입할 때 변형되는 구획 0, 또는 새로운 주조기를 제조할 때 더욱 비싼 특별히 설계된 구획 0 을 포함한다. 또한, 구획 0 에서의 지지 롤의 약 150mm의 작은 직경에도 불구하고, 슬래브 및 박스형 인덕터 사이의 거리는 그 구조가 이 롤의 중간 베어링을 지지하는 지지 롤 뒤의 기계적 구조 때문에 270 내지 250mm 아래로 줄어들 수 없다. 상기 이미 설명하였듯이, 인덕터와 주조 제품 사이에 부과된 거리는 그 둘 사이의 전자기적 커플링을 크게 감소시키며, 보상으로서 전력의 큰 증가를 요구한다.

스테인레스 강 및 실리콘 강의 경우에 최신 기술은 (i) 슬래브 두께의 약 50% 또는 그 이상인 등축 구역 폭을 얻기 위한 주조기의 구획 0 에서의 국부적인 교반; (ii) 상기 롤의 직경 및 위치를 국부적으로 변형시키지 않기 위해 작은 지지 롤 뒤에서의 박스형 인덕터의 사용; (iii) 결과적으로, 단계적인 교반이 더 양호한 결과를 가져올지라도 비용 문제로 인해 단일의 비단계적인 교반 작업으로 교반을 한정하는 것; 및 (iv) 주어진 구획 0 을 위해 교반기의 위치를 변화시키는 것의 불 가능성으로 특징지어진다.

본 발명의 목적은 구획 0 에서 전자기적 교반을 수행함에 있어서, 상기에 언급된 단점을 갖지 않는 해법을 제안하는 것이다.

이 목적으로, 본 발명의 하나의 주제는 주조 제품의 넓은 면의 폭을 가로질러 이동하는 자기장에 의한 전자기 교반을 이용한 편평 금속 제품의 연속 주조 방법이며, 이 방법은 주로 등축인 응고 구조를 갖는(즉, 슬래브의 폭의 50% 이상에 걸쳐) 주조 제품을 얻을 목적으로, 상기 전자기 교반은 구획 0 을 구성하는 한벌의 지지 롤 사이에 삽입되고 같은 방향으로 이동하는 자기장을 발생시키는 적어도 2개의 교반기 롤에 의해 주조기의 2차 냉각 구역의 구획 0 에서 수행된다.

이렇게 주로 등축인 내부 응고 구조는 압연 동안에 금속의 거동을 향상시키며 엮임 또는 이랑 유형의 결함을 방지하고, 이에 의해 본 발명에 따른 방법이 페라이트계 스테인레스 강 또는 실리콘 강으로 만들어진 편평 제품의 연속 주조에 특히 적합하게 된다. 그러나, 상기 방법은 물론 일반적으로 탄소 강에도 적용될 수 있다.

슬래브의 응고 구조에 대한 영향 이외에, 구획 0 에서의 교반은 주조시 금속의 과열의 더 양호한 제어를 가능케 한다는 점에서 유리하다.

실질적으로 더 작은 직경의 지지 롤을 대체하는 교반기 롤을 구획 0 에서 사용함으로써, 본 발명에 따른 방법은 주조 동안에 슬래브의 표면과의 접촉 모선의 수를 최대화하여 상기 슬래브의 기계적 지지를 최대화하기 위해(이는 슬래브 지지의 불연속성을 암시하는 지지 롤 직경의 불연속성이 엄연히 슬래브의 과도한 팽창을 가져오는 것을 의미하며, 이는 응고된 쉘에서 관찰되는 균열의 원인이다.), 구획 0 을 작은 롤만으로 구성하는 통상의 관행과는 대조적인 것이다.

본 발명은 산업상 작업에서, 긴 횡단면의 제품을 연속적으로 주조하는 당업자의 원칙에 반하여, 연속 주조 과정을 어떤 방식으로도 훼손하지 않고 그리고 특히 균열을 생성하지 않고, 작은 지지 롤을 교반기 롤로 대체하여 결과적으로 슬래브의 지지의 불연속성을 도입함으로써, 주조기의 구획 0 에 인덕터를 도입할 수 있음을 밝혔다. 명백하게 슬래브의 팽창이 국부적으로 더 높아지더라도 균열의 형성을 방지하는 것은 교반에 의해 야기되는 액체 금속의 운동의 효과인 것으로 보인다.

본 발명의 기초 변형에 따르면, 교반기 롤은 쌍으로 사용된다.

슬래브를 가로지르는 자기장의 집중을 촉진시키기 위해, 한 쌍을 구성하는 2개의 교반기 롤은 같은 레벨에 위치될 것이며, 서로 마주보고, 각각은 슬래브의 넓은 면에 존재한다. 그러나, 주조 방향을 따른 교반의 작용의 길이의 증가를 촉진하기 위해 교반기 롤은 나란하게 위치될 것이며, 슬래브의 같은 넓은 면을 지지하기 위해 하나가 다른 것의 위에 직접 인접한다.

다른 변형에 따르면, 매우 높은 교반력이 특정 적용에 요구되는 경우, 2개의 이웃하는 쌍의 교반기 롤이 사용되며, 따라서 2개의 롤은 나란하게 하나가 다른 하나의 위에 위치되며, 슬래브의 두 넓은 면의 각각에 위치한다.

바람직한 변형에 따르면, 교반기 롤의 직경은 나란히 위치된 2개의 교반기 롤이 3개의 연속적인 지지 롤을 거의 대체하도록 선택될 것이다. 이 중요한 배치로 인하여, 3개의 연속된 롤(대체되는 롤들)을 제외하고 모든 지지 롤의 위치(슬래브의 각 측에서의 위치)가 변화되지 않도록 유지하고 구획 0 의 총 길이를 일정하게 유지할 수 있도록, 어떠한 전술한 실시형태라도 같은 구획 0 에 도입할 수 있게 된다.

예로서, 180mm의 중심간 간격으로 배치되는 150mm 직경의 지지 롤(즉, 두 롤 사이에 30mm의 자유 간격이 있음)에 있어서, 3 x 150mm + 2 x 30mm, 즉 510mm 의 간격이 직경이 2 x D + 30mm = 510mm, 따라서 D = 240mm 인 2개의 교반기 롤을 설치하기 위해 이용될 것이다.

선택된 예에서의 교반기 롤의 240mm 직경의 선택은 따라서 마주보는 쌍 또는 나란한 쌍, 아니면 구획 0 의 길이 및 다른 통상적인 지지 롤의 위치를 변화시키지 않고 함께 그룹을 이룬 2쌍의 교반기 롤을 설치할 수 있도록 구획 0 을 변형할 수 있게 한다.

교반기 롤의 외부 직경 D 의 선택은 대략 식 2D + e = 3d + 2e (e는 두 롤 사이의 간격이며, 이는 교반기 롤 및 지지 롤에 있어서 대략 동일하고, d는 지지 롤의 직경임) 에 의해 주어질 것이다.

연속 주조기의 작동자는 마주보거나 나란한 한쌍의 교반기 롤 또는 2개의 그룹지어진 쌍의 선택에 따라 쉽게 야금학적 결과를 최적화할 수 있기 때문에, 교반 구성의 선택에 있어서의 유연성은 본 발명의 하나의 특히 중요한 양태이다.

본 발명의 다른 주제는 편평 제품의 연속 주조를 위한 설비이며, 이는 주형 및 이 주형의 하류에 있는 2차 냉각 구역을 포함하고, 여기서 2차 냉각 구역의 구획 0 은 이 구획을 구성하는 보통의 지지 롤 사이에 삽입되는 적어도 2개의 교반기 롤을 포함한다.

바람직한 실시형태에 따르면, 마주보거나 나란한 2개의 교반기 롤 또는 각각의 넓은 면에서 쌍으로 그룹지어진 4개의 교반기 롤을 설치할 수 있도록 교반기 롤의 직경은 상기 설명된 식, 즉 2D + e = 3d + 2e 에 따라 선택된다.

교반 효과는 구획 0 에서의 교반기의 위치, 즉 주형과 교반기 사이의 거리에 강하게 의존함이 판명되었다. 최적의 위치는 슬래브의 응고 프로파일에 따라 선택될 것이며, 이 응고 프로파일 자체는 주조 속도, 냉각 강도, 강의 과열 등과 같은 주조 조건에 의존한다. 예를 들어, 주조 속도가 낮을 때, 구획 0 의 가장 높은 부분에 교반기를 설치하는 것이 바람직할 것이다. 이 위치에서 상기 구획에 교반기를 설치하기 위해 위치를 선택하고 구획 0 을 적합하게 한 후에(여기서 박스형 교반기인지 또는 교반기 롤인지는 거의 문제가 되지 않음), 응고 프로파일이 변하지 않고 유지되며 또한 선택된 위치가 올바르게 유지되도록 같은 주조 조건을 재현하는 것이 절대적으로 필요할 것이다. 따라서, 주조 파라미터를 수정함에 있어서의 유연성을 잃을 수 있거나, 또는 구획 0 을 변화시키는 것이 다시 한번 필요할 것이다.

따라서, 본 설비의 한 유리한 실시형태에 따르면, 구획 0 의 구조는 같은 구획 0 을 유지하면서 교반기 롤의 위치를 변화시킬 수 있도록 설계된다.

이 목적으로, 각각의 롤이 지지되고 그 베어링이 적절하게 고정되는 표준 주요 지지 빔은 더 이상 사용되지 않지만, 매번 3개의 지지 롤은 지지 베이스플레이트에 함께 그룹지어지고, 이 베이스플레이트 자체는 주요 지지 빔에 지지 및 고정된다. 베이스플레이트의 높이는 지지 롤에 대한 베어링 및 그의 베어링을 갖는 교반기 롤의 초과 높이와 같다.

주요 빔에 단단히 고정되는 제거가능한 지지 베이스플레이트의 그러한 구조는 마주보거나 나란하게 위치된 한쌍의 교반기 롤이 사용되는지 또는 2개의 그룹지어진 쌍이 사용되는지에 따라 쌍으로 된 더 큰 직경 롤, 한쌍의 교반기 롤 또는 교반기 롤 및 같은 직경의 더미 롤로 어떠한 3개로 된 지지 롤을 대체할 수 있는 구조적 유연성을 제공한다.

연속 주조기의 작업자가 그의 주조 조건을 수정했을 때 구획 0 에서의 교반기 롤의 위치를 쉽게 최적화할 수 있기 때문에, 위치 선택의 유연성 및 설치의 용이성은 특히 중요하다고 판명될 수 있는 본 발명의 한 양태이다.

본 발명의 다른 특징 및 특성이 도면에 의하여 제공되는 몇몇 실시형태의 다음 상세한 설명으로부터, 그리고 첨부된 도면을 참조하여 더욱 명백해질 것이다.

도 1a 및 도 1b 는 주형 및 2차 냉각 구역의 구획을 갖는 연속 주조기의 상부의 개략적인 사시도이다.

도 2a 및 도 2b 는 지지 롤의 직경 d 및 그 간격에 따라 교반기 롤 및 더미 롤을 위한 직경 D 의 선택을 보여준다.

도 3a 내지 3e 는 더 큰 직경의 함께 그룹을 이룬 4개의 교반기 롤이 삽입된 구획 0 의 한벌의 지지 롤, 및 구획 0 에서 성취될 수 있는 5개의 교반 구성 중의 하나를 각각 보여준다.

도 4 는 본 발명에 따른 베이스플레이트 및 주요 빔으로 나누어지는 그의 지지 구조를 갖는 구획 0 의 설계를 보여준다.

도 1 은 강 슬래브의 연속 주조를 위한 설비를 개략적으로 보여주며, 이는 주형 (10) 및 그의 하류에 있는 2차 냉각 구역 (12) 을 포함한다. 조립된 플레이트로 구성되며, 주형의 넓은 플레이트가 그 외부 표면에 걸쳐 물의 순환에 의해 왕성하게 냉각되는 주형 (10) 은 직사각형의 긴 횡단면의 주조 통로를 규정하며, 제조될 주조된 그대로의 슬래브에 그의 형상을 부여한다. 상기 주형에는 침지 노즐(미도시)에 의하여 용융 금속이 상방에서 공급되며, 외면에서 부분적으로 응고된 슬래브 프리폼 (14) 이 주형 (10) 으로부터 연속적으로 추출된다. 주형을 나갈 때, 슬래브 (14) 는 2차 냉각 구역 (12) 에 들어가며, 여기서 슬래브는 물 제트(미도시)에 의해 냉각되면서, 지지 롤에 의해 안내 및 지지된다.

도 1a 는 단지 보통 "구획 0" 및 "구획 1" 이라고 불리는 영역에 해당하는 2차 냉각 구역 (12) 의 일부분을 보여주는 한편, 또한 도 1b 는 "구획 2" 즉, 약 7 ~ 8m의 야금학적 길이를 보여준다는 것에 유의해야 한다. 이 2차 냉각부 (12) 에서, 슬래브 (14) 는 단지 부분적으로 응고되며 따라서 아직까지는 어느정도 얇은 응고된 쉘 (16) 및 넓은 액체 코어 (18) 를 포함한다.

리마인더로서, 도 1 에서 "20"으로 지시되는 구획 0 은 주형 (10) 바로 아래 에서 약 3m의 길이에 걸쳐 연장되는 2차 냉각 구역 (12) 에 해당한다. 구획 0 은 통상적으로 작은 직경의 가이드 롤 (22) 을 포함하고 이 롤의 직경은 일반적으로 약 150mm 이다. 전형적으로, 슬래브의 넓은 면의 각각에 8개 내지 16개의 가이드 롤이 있다.

구획 1, 2, 등은 따라서 전형적으로 더 큰 직경의 가이드/지지 롤 (23) 을 구비한 구획 0 의 하류의 2차 냉각 영역에 해당한다. 예를 들어, 구획 1 및 2 는 각각 구획 0 에 뒤이어 약 1.5 ~ 2m의 거리에 걸쳐 연장된다.

도 1a 는 주형에 상대적으로 가까운 위치에서 나란히 있으며 스테인레스 강 및 실리콘 강을 교반하는데 사용되는 것과 같은 한쌍의 교반기 롤 (24) 을 보여주며, 이에 의해 본 발명에 따라 두께가 50% 초과인, 큰 등축 응고 부분을 갖는 슬래브 (14) 를 제조할 수 있게 된다.

대조적으로, 도 1b 는 무거운 플레이트 강에 보통 사용되는 상대적으로 낮은 위치에서, 구획 1 에 있는 나란한 한쌍의 교반기 롤 (24) 및 구획 2 에 있는 제 2 쌍 (24) 을 갖는 단계적 교반을 보여준다.

도 1b 는 현대식 주조기를 보여주며, 여기서 주형에는 풋 롤이 제공되고, 주형 및 구획 0 의 제 1 부분은 곧으며 수직이고, 구획 0 은 상대적으로 길며, 2차 냉각 구역 만곡은 구획 0 의 바닥에서 시작된다.

도 1a 는 더 짧은 전체적으로 휘어진 구획 0 을 갖는 구형 설계의 주조기를 보여준다. 이 유형의 주조기는 종종 휘어진 주형을 갖는다.

알려진 바와 같이, 교반기 롤은 개략적으로, 이동장 전자기 인덕터를 포함하 도록 관형으로 만들어진 가이드/지지 롤이며, 따라서 이 인덕터는 슬래브에 매우 가까이 위치된다. 교반기 롤은 전형적으로 230mm 보다 더 큰 직경을 가지며, 따라서 구획 0 의 롤의 직경보다 실질적으로 더 크다. 그러나, 이 교반기 롤의 상세한 설계는 본 발명의 특정 부분을 형성하지 않으며 본 기술분야에서 잘 알려져 있기 때문에, 여기서 상세히 설명되지 않을 것이다. 그들의 설계 및 기술에 대한 더욱 상세한 설명, 특히 인덕터에 관하여서는 예를 들어 EP 0 053 060 호를 참조할 수 있다.

구획 0 교반은 슬래브의 두께 방향으로 주로 액체인 강 부분을 포함하는 위치에서 사용된다. 따라서 이는 주로 등축인 응고를 달성할 수 있게 하며, 응고 두께는 슬래브의 두께의 50% 이상에 해당하고, 이 등축 중심 구역은 두개의 주상(또는 수지상) 구역에 의해 경계지어진다. 주로 등축인 결정질 구조는 페라이트 스테인레스 강 또는 실리콘 강 유형의 강 등급을 사용한 압연 후에 관찰되는 엮임(roping)과 이랑(ridging) 문제를 방지한다.

박스형 교반기(미도시) 대신 교반기 롤을 사용함으로써 인덕터를 슬래브에 더욱 가깝게 배치할 수 있어, 결과적으로 더 양호한 전자기 커플링을 얻으며, 전력 요구를 약 5 팩터만큼 감소시키고 따라서 현저하게 더 적은 비용의 교반을 달성할 수 있다.

이는 단일 박스형 교반기의 비용이 일반적으로 4개의 교반기 롤의 비용보다 더 비싸기 때문이며, 이로써 낮은 비용으로 단계적 교반(구획 0 에 두개의 교반기 롤이 있고 그 다음의 구획 1 또는 구획 2 에 두개의 교반기 롤이 있음)을 사용할 수 있다. 단계적 교반은 단일 교반기보다 더 양호한 결과를 주는데, 왜냐하면 단계적 교반이 2차 냉각 구역에서 액체 강의 더욱 광범위한 운동을 발생시키고, 결과적으로 2차 냉각 구역의 정상부의 더 고온인 강과 바닥의 더 저온인 강 사이의 더 양호한 열 교환을 제공하며, 강의 과열을 더 잘 피할 수 있기 때문이다. 그러므로, 더 양호한 야금학적 결과가 얻어지는 한편, 더 큰 과열로 주조되는 강을 허용할 수 있기 때문에 주조에 있어서의 작업 유연성을 얻는다.

도 2 는 실질적으로 더 큰 직경의 롤을 구획 0 에 삽입하는 것의 어려움을 보여준다. 예로서, 150mm의 직경 및 180mm의 중심간 간격을 갖는 지지 롤 (22) 이 선택되었다. 단일 교반기 롤 (24) 을 한벌의 지지 롤 (22) 에 삽입하기 위해서는 두개의 지지 롤 (22) 을 제거해야 하는데, 이에 의해 지지 간격이 180mm에서 270mm 로 증가된다(도 2a). 한벌의 180mm 간격 중에서 두개의 270mm의 간격은 슬래브 팽창 때문에 금지된다. 한 쌍의 교반기 롤이 마주보도록 구성된 구조에서, 이 간격은 270mm에서 225mm로 감소될 수 있다. 이는 슬래브 팽창의 관점에서 받아들여질 수 있지만, 구획 0 의 길이를 2 x (270-225) = 90mm 만큼 감소시키는 것이 요구되며, 이는 전체 2차 냉각 구역을 재설계할 필요가 있기 때문에 기존의 주조기에는 불가능할 수 있다. 90mm 는 여전히 모든 지지 롤에 걸쳐 분포될 수 있지만, 이는 모든 롤을 재조정하는 것을 요구할 수 있으며, 따라서 새로운 구획 0 을 제조할 필요가 있다. 모든 경우에, 한쌍의 마주보는 교반기 롤의 구성으로 제한될 수 있다.

마주보는 구성 또는 나란한 구성으로 한쌍의 교반기 롤을 사용하거나, 또는 특별한 적용이 추가적인 교반 전력을 요구하는 경우 함께 그룹지어진 두 쌍의 롤을 사용할 수 있는 자유를 갖기를 바란다면, 도 2b 에 보여지듯이 한벌의 지지 롤 (22) 에 두개의 교반기 롤 (24) 을 삽입할 필요가 있다.

따라서 직경은 2D + e ≒ 3d + 2e (D 및 d 는 각각 교반기 롤 (24) 및 지지 롤 (22) 의 직경이며, e 는 롤 사이의 간격이고, 교반기 롤 및 지지 롤에 있어서 거의 동일함) 의 식을 사용하여 선택되어야 한다. 선택된 예에서, 240mm의 직경 D 가 교반기 롤에 대해 얻어진다. 슬래브 지지 간격은 180mm에서 225mm, 270mm 그리고나서 225m 및 180mm로 연속적으로 변화할 것이며, 이는 도 2a 에 보여지는 예의 일련의 180, 270, 270 및 180mm보다 슬래브 팽창에 대해 더욱 양호하다.

요약하면, 교반기 롤의 직경 D 를 상기 식을 사용하여 지지 롤의 직경 d 에 따라 선택함으로써 그리고 이 직경 D 의 4개의 교반기 롤을 삽입함으로써, 같은 구획 0 을 갖는 교반 구성을 변화시킬 수 있는 유연성과 함께 슬래브 팽창에 관한 더 바람직한 상황이 얻어질 것이다.

도 3 은 슬래브의 넓은 면의 각 측에 위치되는 큰 지지 빔 (26) 으로 구성되고 지지 롤 (22) 및 교반기 롤 (24) 의 단부 베어링 또는 더미 롤 (25) 을 지지하는 구획 0 구조를 개략적으로 보여준다. 이는 도 3 에 보여지지 않지만, 지지 롤 (22) 은 그들의 길이를 따른 하나 또는 두개의 위치에서 중간 베어링에 의해 더욱 지지될 수 있다(도 4 참조). 도 3 은 곧은 수직 형상의 구획 0 부분을 보여주지만, 이 부분 또한 휘어져 있을 수 있다고 이해된다.

도 3 은 같은 구획 0 으로 성취될 수 있는 5개의 교반 구성: 두개의 다른 위 치에서 마주보는 한쌍의 교반기 롤 (24) 에 의한 교반(도 3a 및 도 3b); 나란한 한쌍의 교반기 롤에 의한 교반(도 3c 및 도 3d); 및 함께 그룹지어진 두 쌍의 교반기 롤에 의한 교반(도 3e) 을 보여준다. 도 3a 내지 도 3d 에 보여지는 4개의 제 1 구성은 한쌍의 교반기 롤 (24) 에 더하여 같은 직경의 한쌍의 더미 롤 (25) 을 사용한다. 이 방식으로, 슬래브의 두께를 가로질러 집중되거나(도 3a 및 도 3b) 또는 슬래브를 가로질러 감소하지만 더 긴 길이에 걸쳐 적용되는(도 3c 및 도 3d) 자기장 교반, 또는 극히 강력한 교반(도 3e)의 선택에서 매우 큰 유연성이 달성된다.

도 3 은 또한 롤의 베어링을 위한 지지 빔 (26) 에는 더 큰 직경 D 의 롤의 삽입 지점에서 노치(notch) (27) 가 재가공되어야 하며, 일단 이렇게 되면 교반기 롤(및 더미 롤)의 위치가 더 이상 수정될 수 없음을 보여준다.

마지막으로, 도 4 는 주요 지지 빔 (26) 이 (i) 각각이 3개의 지지 롤 (22) 을 함께 그룹짓는 역할을 하는 다수의 베이스플레이트 (28) 및 (ii) 베이스플레이트 (28) 를 지지하고 고정하는 역할을 하는 주요 빔 (29) 으로 나누어지는 구획 0 구조의 설계를 보여준다.

베이스플레이트의 길이가 2개의 교반기 롤 또는 더미 롤에 의해 들어올려지는 베이스플레이트가 없는 공간과 일치한다면, 베이스플레이트의 위치는 새로운 구획 0 을 재건설할 필요 없이 제거/재설치에 의해 베이스플레이트에 대하여 쉽게 변화될 수 있다. 따라서, 작업 조건이 수정되어 주조 조건 및 특히 주조 속도가 변화될 때, 전자기 교반의 위치를 다시 채택하고 야금학적 결과를 최적화할 수 있 을 것이다.

주요 빔 (29) 의 표면과 같이 베이스플레이트 (28) 는 곧은 것으로 나타나 있지만 휘어질 수도 있음에 유의하여야 한다. 또한 베이스플레이트 (28) 의 높이는 노치 (27) 의 깊이와 적어도 같음(교반기 롤 (24) 과 지지 롤 (22) 사이의 롤/베어링 어셈블리의 높이 차와 같음)에 유의해야 한다. 이는 교반기 롤/더미 롤이 주요 빔 (29) 에 직접 고정되는 경우에도 마찬가지다. 교반기 롤/더미 롤이 또한 베이스플레이트에 설치된다면 더 크게 된다.

본 발명은 상기 설명된 예에 제한되지 않으며 다음 청구범위에 의해 주어지는 정의가 존중되도록 제공되는 많은 변형 및 동등물까지 확장됨은 당연하다.

Claims (13)

1. 용융된 금속이 주형 (10) 안으로 부어지고, 외부에서 응고된 주조 제품 (14) 이 주형으로부터 연속적으로 추출되어 한 벌의 지지 롤 (22) 을 사용하여 상기 주형 (10) 의 하류의 2차 냉각 구역 (12) 에서 안내되는 편평 금속 제품의 연속 주조 방법에 있어서,

   주로 등축인 유형의 응고 구조를 갖는 주조 제품을 얻기 위해, 상기 주형 (10) 으로부터 추출된 상기 주조 제품 (14) 은, 적어도 상기 한벌의 지지 롤 (22) 내에 존재하고 같은 방향으로 이동하는 자기장을 발생시키는 적어도 2개의 교반기 롤 (24) 에 의하여 2차 냉각 구역 (12) 의 구획 0 (20) 에 작용하는 이동 자기장에 의해 전자기적으로 교반되어지는 것을 특징으로 하는 편평 금속 제품의 연속 주조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 2개의 교반기 롤 (24) 은 같은 레벨에 위치되며, 서로 마주보고, 각각은 금속 제품 (14) 의 넓은 면에 존재하는 편평 금속 제품의 연속 주조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 2개의 교반기 롤 (24) 은 인접하고, 금속 제품 (14) 의 같은 넓은 면에서 나란한 편평 금속 제품의 연속 주조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 두쌍의 교반기 롤 (24) 이 사용되며, 이들은 같은 레벨에서 그룹지어 위치되고, 각각은 금속 제품 (14) 의 넓은 면에 존재하는 편평 금속 제품의 연속 주조 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교반기 롤 (24) 의 직경 D 는 식: 2D + e ≒ 3d +2e (d는 상기 지지 롤 (22) 의 직경이며, e는 2개의 연속적인 롤 사이의 자유 간격임) 을 대체로 만족시키고, 상기 구획 0 (20) 은 적어도 2개의 교반기 롤 및 많아야 2개의 더미 롤을 포함하여 상기 직경 D의 4개의 롤을 한벌의 지지 롤 (22) 안으로 삽입할 수 있도록 변형되며, 상기 4개의 롤은 같은 레벨에서 그룹지어 위치되며, 주조 제품 (14) 의 각 넓은 면에 2개의 롤이 위치되는 것을 특징으로 하는 편평 금속 제품의 연속 주조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 주조 제품 (14) 은 스테인레스 강 또는 실리콘 강인 편평 금속 제품의 연속 주조 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 구획 0 (20) 에서 교반기 롤 (24) 의 위치는 연속 주조의 적어도 하나의 작업 파라미터에 따라 선택되는 편평 금속 제품의 연속 주조 방법.
8. 주형 (10) 및 여러 벌의 지지 롤로 구성되는 연속된 구획으로 형성되는 2차 냉각 구역 (12) 을 포함하며 편평 금속 제품의 연속 주조를 위한 설비에 있어서, 2차 냉각 구역 (12) 의 구획 0 (20) 은 적어도 2개의 교반기 롤 (24) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 편평 금속 제품의 연속 주조를 위한 설비.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 2개의 교반기 롤 (24) 은 같은 레벨에 위치되며, 서로 마주보고, 각각은 주조 금속 제품 (14) 의 넓은 면에 존재하는 편평 금속 제품의 연속 주조를 위한 설비.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 2개의 교반기 롤 (24) 은 인접하고, 주조 금속 제품 (14) 의 같은 넓은 면에서 나란한 편평 금속 제품의 연속 주조를 위한 설비.
11. 제 8 항에 있어서, 2개의 인접한 교반기 롤 (24) 은 같은 레벨에서 그룹지어 위치되며, 각각은 금속 제품 (14) 의 넓은 면에 존재하는 편평 금속 제품의 연속 주조를 위한 설비.
12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교반기 롤 (24) 의 직경 D 는 식: 2D + e ≒ 3d + 2e (d는 상기 지지 롤 (22) 의 직경이며, e는 2개의 롤 사이의 자유 간격임(e는 교반기 롤 (24) 및 지지 롤 (22) 에 있어서 대략 동일함)) 을 대체로 만족시키고, 상기 구획 0 (20) 은 적어도 2개의 교반기 롤 및 많아야 2개의 더미 롤을 포함하여 상기 직경 D의 4개의 롤을 한벌의 지지 롤 (22) 안으 로 삽입할 수 있도록 변형되며, 상기 4개의 롤은 같은 레벨에서 그룹지어 위치되며, 주조 제품 (14) 의 각 넓은 면에 2개의 롤이 위치되는 것을 특징으로 하는 편평 금속 제품의 연속 주조를 위한 설비.
13. 제 12 항에 있어서, 직경 D 의 4개의 롤 (24, 25) 의 그룹 뒤에 그리고 아래에 위치되는 3개의 지지 롤 (22) 의 적어도 한 세트는 함께 그룹을 지어 있으며, 그 자신은 주요 빔 (29) 에 지지되고, 직경 D 의 4개의 롤 (24, 25) 의 그룹의 위치를 3개의 어떠한 지지 롤의 세트의 위치로 바꿀 수 있도록 제거가능하게 고정되는 중간 베이스플레이트 (28) 에 지지 및 고정되는 것을 특징으로 하는 편평 금속 제품의 연속 주조를 위한 설비.

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