KR20100080841A - 스트랜드 또는 스트립 주조 시에 제조되는 용융 금속의 응고 공정을 균일화하기 위한 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 특히 스트랜드 또는 스트립 주조 시에 제조되는 용융 금속(10)의 응고 공정을 균일화하기 위한 방법에 있어서, 용융 금속(10)이 특히 전자기 교반 공정으로 처리되고, 흐름 방향에서 특히 전자기 교반 공정이 이루어지는 위치의 전방에서는 자기장이 그 전방 위치에 위치하는 금속에 인가되는, 상기 균일화 방법에 관한 것이다. 이와 관련하여 본 발명에 따라, 응고 공정 중에 적어도 하나의 자기장이 용융 금속(10)의 영역 중 이미 외부가 스트랜드로 응고된 영역(11)에 인가된다. 그 외에도 본 발명은 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

스트랜드 또는 스트립 주조 시에 제조되는 용융 금속의 응고 공정을 균일화하기 위한 방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR EQUALIZING THE SOLIDIFICATION PROCESS OF A FUSIBLE METAL, PARTICULARY PRODUCED BY MEANS OF STRAND OR STRIP CASTING}

본 발명은, 특히 스트랜드 또는 스트립 주조 시에 제조되는 용융 금속의 응고 공정을 균일화하기 위한 방법으로서, 용융 금속이 특히 전자기 교반 공정으로 처리되고, 흐름 방향에서 특히 전자기 교반 공정이 이루어지는 위치의 전방에서는 자기장이 그 전방 위치에 위치하는 금속에 인가되는, 상기 균일화 방법에 관한 것이다. 그 외에도 본 발명은 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.

기본적으로 응고 공정 중에 예컨대 주조 스트립의 밑면에서 냉각되어 함께 이동하는 컨베이어 벨트 상에서는 일반적으로 윗면 및 협폭 측면들에서보다 더욱 많은 열 방출이 발생한다. 그 결과 주조 스트립의 횡단면에 걸쳐서 불균일한 온도 프로파일이 형성되며, 이런 온도 프로파일은 추가의 냉각 공정에서 스트립 내부에, 스트립의 왜곡을 초래할 수 있는 응력을 야기한다. 그로 인해 컨베이어 벨트 상에서 주조 스트립의 접촉은 특히 폭방향으로 일정하지 못하고, 주조 스트립의 열 방출은 폭에 걸쳐서 불균일하며, 이런 점들은 다시 불균일한 응고 구조를 초래한다.

이와 관련하여 종래 기술로부터는 액상 용강의 영역에서 전자기 교반 공정을 이용하는 다양한 방법 및 장치가 공지되었으며, 이에 대해서는 실례로서 다음과 같은 특허 공보가 참조된다.

US 4 933 005는 유도 교반 방법에 관한 것이며, 이 경우 용융 금속은 통상 용융 금속에서 난류를 생성하는 세기로 전자기에 의해 교반되며, 흐름 방향에서 전자기 교반 공정이 이루어지는 위치의 전방에서는, 정적 자기장이 상기 전방 위치에서 적어도 난류를 최소의 정도로 감소시키기에 충분한 세기로 용융 금속에 인가된다.

설명한 방법의 목적은, 특히 스트랜드 주조 시 몰드 내 교반 공정과 레이들 또는 그 외 용기에서 이루어지는 정전기 교반 공정에서와 같이, 자유 표면이 존재하고 메니스커스에서의 변형 및 표면 간섭이 최소의 정도로 감소되어야 하는 그런 위치에서, 유도 교반의 적용을 향상시키는 것에 있다.

JP 06182502는 개별 금속 스트립 형식의 연속 주조 장치에 관한 것이며, 여기서는 용융 금속 영역의 왜곡을 방지하고 거친 면이 없는 평평한 표면을 보유한 금속 스트립을 확보하기 위해, 용융 금속 영역 위쪽에 정전기 브레이크를 배치하고, 더욱 정확하게는 금속 스트립의 견인측에 상기 정전기 브레이크를 배치할 뿐 아니라, 이 위치에서 용융 금속 영역을 출탕하는 점이 제안된다. 주조 용기로부터 용융 금속을 금속 스트립 상에 출탕하는 시점에, 용융 금속 영역의 표면 상에 이루어지는 용융 금속의 출탕 흐름에 의해 왜곡이 발생하게 된다. 이와 같은 왜곡을 방지하기 위해, 용융 금속 영역 위쪽에 전자기 브레이크가 배치되고, 더욱 정확하게는 금속 스트립의 견인측뿐 아니라 용융 금속의 출탕 지점에 그 전자기 브레이크가 배치된다. 이와 같은 장치를 통해 전자기 브레이크에서 바라볼 때 금속 스트립의 방향으로 왜곡은 방지되고, 평평한 용융 금속이 형성된다. 그렇게 함으로써, 용융 금속 영역에 왜곡이 발생하지 않으면서 응고된 셸(shell)이 형성되기 때문에, 응고된 셸의 표면 상에 평평한 표면 형태가 달성되며, 더욱 정확하게는 거친 면은 발생하지 않는다.

그러나 앞서 설명한 두 특허 공보와 관련하여 전체적으로, 그 공보들로부터 공지된 방법 및 장치 각각으로는 앞서 설명한 문제를 마찬가지로 방지하지 못한다는 사실을 확인하였다.

본 발명의 목적은, 공지된 방법 및 장치에 있어서, 지금까지 알려진 장점을 유지하면서, 설명한 단점들이 방지될 수 있도록 하며, 특히 스트랜드의 기하 정밀도의 최적화, 야금 구간의 개선된 제어, 및 주조 속도의 개선된 적응이 달성되는 방식으로, 상기 방법 및 장치를 개량 또는 추가 개발하는 것에 있다.

상기 목적은 방법과 관련하여 본 발명에 따라, 응고 공정 중에, 용융 금속의 영역 중 이미 외부에서 스트랜드로 응고된 영역에 적어도 하나의 전자기장이 인가됨으로써 달성된다. 그렇게 함으로써 간단하게 이미 외부에서 스트랜드로 응고된 용융물에 대한 전자기장의 작용에 의해 자연스럽게 발생하는 온도 프로파일이 여전히 액상인 코어에서 균일화된다. 액상 코어 내에 에너지의 균일한 분포를 통해 스트랜드 셸의 안쪽에는 항상 최대 가능한 온도가 존재한다. 그 결과 셸의 두께 성장은 지연되며, 열 방출은 증가한다. 보다 높은 열 방출을 바탕으로 주조 스트립은 더욱 빠르게 응고된다. 전체적으로 액상 코어의 횡단면에 걸쳐 균일한 온도장이 생성됨으로써, 스트랜드 셸은 교반 공정의 개시 시점에 다시 약간 가열되고, 그로 인해 스트랜드 셸의 두께 성장이 지연되며, 그럼으로써 상대적으로 더욱 오래 고온 상태로, 그리고 상대적으로 더욱 얇게 유지되는 셸은 이후에 비로소 기계적 성질을 취하게 된다. 그렇게 함으로써 셸은, 상대적으로 보다 오랜 시간 동안, 냉각하는 컨베이어 벨트 상에 평평하게 놓이고, 그에 따라 상대적으로 더욱 균일하게 열을 방출하며, 이런 점들은 내부 응력과 가장자리에서 발생할 수 있는 융기를 감소시킨다.

본 발명의 방법의 바람직한 실시예에 따라, 전자기장은, 실질적으로 용융 금속의 밑면에서 이미 외부가 스트랜드로 응고된 영역에 인가된다. 이런 위치에서는 대개 윗면과 협폭 측면에서보다 더욱 높은 열 방출이 이루어진다.

본 발명의 방법의 추가 특징이자, 그 방법과 관련한 마지막 특징에 따라, 전자기 교반 공정의 위치는 주조 방향으로 그에 적합하게 조정된다.

장치와 관련하여 본 발명의 기초가 되는 목적은 본 발명에 따라, 본원의 장치는 응고 공정 중에 용융 금속의 영역 중 이미 외부에서 스트랜드로 응고된 영역에 적어도 하나의 전자기장을 인가할 수 있도록 형성됨으로써 달성된다. 여기서 발생하는 장점과 관련해서는 반복되는 설명을 피하기 위해 본 발명의 방법과 관련하여 앞서 설명한 장점이 참조된다.

본 발명의 장치의 바람직한 실시예에 따라, 상기 장치는, 실질적으로 용융 금속의 밑면에서 이미 외부가 스트랜드로 응고된 영역에 적어도 하나의 전자기장을 인가할 수 있도록 형성된다.

본 발명의 장치의 마지막 특징에 따라, 전자기장 교반 공정의 위치는 주조 방향으로 적합하게 조정되는 방식으로 제공된다.

본 발명의 추가 장점 및 상세 내용은 종속항들과, 도면에 도시된 본 발명의 실시예가 더욱 상세하게 설명되는 다음의 실시예 설명으로부터 교시된다. 여기서 앞서 언급한 특징들의 조합 이외에도, 그 특징들은 단독으로, 또는 다른 조합 방식으로 발명의 본질을 형성한다.

본 발명에 의하면, 종래기술의 단점들이 방지될 수 있는 개량된 응고 공정 균일화 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래 기술과 비교하여 본 발명에 따른 방법을 적용하는 조건에서 액상 금속 및 스트랜드 셸에서 나타나는 온도 프로파일을 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 2는 도 1의 왼쪽 부분 영역을 확대하여 도시한 그래프이다.
도 3은 용융 금속의 응고 구간을 주조 방향에서 보고 도시한 개략도이다.

본 발명에 따른 방법은 특히 스트랜드 또는 스트립 주조 시에 제조되고 도면에 전체적으로 도면 부호 10으로 표시되는 용융 금속의 응고 공정을 균일화하는데 이용된다. 여기서 용융 금속(10)은 전자기 교반 공정으로 처리되고, 흐름 방향에서 전자기 교반 공정이 이루어지는 위치의 전방에서는 자기장이 그 전방 위치에 위치하는 금속에 인가된다. 이와 관련하여 본 발명의 방법에 따라, 응고 공정 중에 용융 금속(10)의 영역 중 이미 외부에서 스트랜드로 응고된 영역(11)에 적어도 하나의 전자기장이 인가된다.

이와 같은 본 발명의 구성을 통해, 앞서 설명한 장점들이 제공된다. 이와 같은 장점으로는, 특히 액상 코어의 횡단면에 걸쳐 균일한 온도장이 생성됨으로써, 스트랜드 셸(12)은 교반 공정의 개시 시점에 다시 약간 가열되고, 그로 인해 그 스트랜드 셸의 두께 성장이 지연되며, 그럼으로써 상대적으로 더욱 오래 고온 상태로, 그리고 상대적으로 더욱 얇게 유지되는 셸(12)은 이후에 비로소 기계적 성질을 취하게 된다는 점을 들 수 있다. 그렇게 함으로써 셸(12)은 상대적으로 오랜 시간 동안 냉각하는 컨베이어 벨트 상에 평평하게 놓이고, 상대적으로 더욱 균일하게 그 컨베이어 벨트로 열을 방출하며, 이런 점은 내부 응력과 가장자리에서 발생할 수 있는 융기를 감소시킨다. 이에 대해서는 도 1 및 도 2에 종래 기술과 비교하여 본 발명에 따른 방법을 적용하는 조건에서 용융 금속(10) 및 스트랜드 셸(12)에서 나타나는 온도 프로파일이 도시되어 있다. 여기서 도 1 및 도 2로부터, 금속(10)의 응고된 영역(11)과 그로 인한 스트랜드 셸(12)의 두께(d₂)는 본질적으로 응고 지연 시 금속(10)의 응고된 영역(13)과 그로 인한 스트랜드 셸(12)의 두께(d₁)보다 더욱 두껍다. 또한, 도 1 및 도 2에는 용융 금속(10)과 스트랜드 셸(12)에서 나타나는 온도 프로파일이 도시되어 있고, 온도(

_{교반기 사용})는 교반 공정을 이용할 때의 온도를 나타내고, 온도(

_{교반기 미사용})는 교반 공정을 이용하지 않을 때의 온도를 나타낸다. 이를 통해, 교반 공정을 이용하지 않을 때의 온도가 분명히 더욱 강하게 상승하고, 그 결과 교반 공정을 이용할 때의 온도보다 더욱 높은 수준에 있음을 알 수 있다.

여기서 본 발명의 방법의 바람직한 실시예에 따라, 전자기장은, 실질적으로 용융 금속(10)의 밑면에서 이미 외부가 스트랜드로 응고된 영역(11)에 인가된다. 또한, 전자기 교반 공정의 위치는 주조 방향으로 그에 적합하게 조정된다.

그 외에도 도 3은 화살표 A로 지시되는 주조 방향에서 바라보면서 용융 금속(10)의 응고 구간을 도시하고 있다. 여기서 응고 구간(E_N)은 보통의 응고 구간이며, 응고 구간(E_V)은 교반 공정 시에 단축된 응고 구간이다. 여기서 제공되는 응고 구간의 단축은 교반 구간의 길이에 따라 결정된다.

또한, 본 발명은 도면 자체에는 도시하지 않았지만, 앞서 설명한 방법, 특히 용융 금속(10)에 대한 전자기 교반 공정을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 응고 공정 중에, 바람직하게는 용융 금속(10)의 밑면에서, 그 용융 금속(10)의 영역 중 이미 외부가 스트랜드로 응고된 영역(11)에 적어도 하나의 전자기장을 인가할 수 있도록 형성된다. 또한, 전자기 교반 공정의 위치는 주조 방향으로 적합하게 조정되는 방식으로 제공된다.

10: 용융 금속
11: 용융 금속의 응고된 영역
12: 스트랜드 셸
13: 응고 지연 시에 응고된 영역
A: 주조 방향
E_N: 정상 응고 구간
E_V: 단축된 응고 구간

Claims (6)

1. 스트랜드 또는 스트립 주조 시에 제조되는 용융 금속(10)의 응고 공정을 균일화하기 위한 방법으로서, 상기 용융 금속(10)은 특히 전자기 교반 공정으로 처리되고, 흐름 방향에서 특히 전자기 교반 공정이 이루어지는 위치의 전방에서는 자기장이 그 전방 위치에 위치하는 금속에 인가되는, 상기 균일화 방법에 있어서,
   상기 응고 공정 중에 적어도 하나의 전자기장이 상기 용융 금속(10)의 영역 중 이미 외부가 스트랜드로 응고된 영역(11)에 인가되는 것을 특징으로 하는 응고 공정 균일화 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전자기장은, 실질적으로 상기 용융 금속(10)의 밑면에서 이미 외부가 스트랜드로 응고된 영역(11)에 인가되는 것을 특징으로 하는 응고 공정 균일화 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전자기 교반 공정의 위치는 주조 방향으로 그에 적합하게 조정되는 것을 특징으로 하는 응고 공정 균일화 방법.
4. 특히 스트랜드 또는 스트립 주조 시에 제조되는 용융 금속(10)의 응고 공정을 균일화하기 위한 장치로서,
   특히 상기 용융 금속(10)에 대한 전자기 교반 공정을 실행하기 위한 수단과, 흐름 방향에서 특히 전자기 교반 공정이 이루어지는 위치의 전방에 위치하는 금속에 자기장을 인가하기 위한 수단을 포함하는 상기 균일화 장치에 있어서,
   상기 균일화 장치는 상기 응고 공정 중에 상기 용융 금속(10)의 영역 중 이미 외부가 스트랜드로 응고된 영역(11)에 적어도 하나의 전자기장을 인가할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 응고 공정 균일화 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 균일화 장치는 실질적으로 상기 용융 금속(10)의 밑면에서 이미 외부가 스트랜드로 응고된 영역(11)에 적어도 하나의 전자기장을 인가할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 응고 공정 균일화 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 전자기 교반 공정의 위치는 주조 방향으로 그에 적합하게 조정되는 방식으로 제공되는 것을 특징으로 하는 응고 공정 균일화 장치.
   

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