KR960003712B1 - 벨트식 연속 주조기 및 주조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

벨트식 연속 주조기 및 주조방법

제1도는 본 발명에 의한 벨트식 연속 주조기의 전체 구성을 나타내는 파단 사시도.

제2도는 제1도에서의 선 Ⅱ-Ⅱ에 연한 단면을 나타내고, 3개의 풀리와 벨트에 의해서 둘러싸인 내부의 냉각 및 벨트 지지장치의 구조를 나타내는 도면.

제3도는 제2도에서의 선 Ⅲ-Ⅲ에 연한 단면도이고, 본 발명의 제1실시예에서의 단변주형 및 단변 누름블럭의 구동기구를 나타내는 개략도.

제4a도는 제3도에서의 선 Ⅳa-Ⅳa에 연한 단면도이며, 누름블럭을 나타내는 도면.

제4b도는 제3도에서의 선 Ⅳb-Ⅳb에 연한 단면도로서, 유체통과부의 단면을 나타내는 도면.

제4c도와 제4d도는 제4b도에서의 선 Ⅳc-Ⅳc 및 선 Ⅳd-Ⅳd에 각각 연하는 평행의 단면도로서, 냉각 가열실의 내부구조를 나타내는 도면.

제5a도는 제3도에서의 선 Ⅴa-Ⅴa에 연한 단면도로서, 벨트를 누르고 있는 누름블럭부를 표시하는 도면.

제5b도는 제3도에서의 선 Ⅴb-Ⅴb에 연한 단면도로서, 유체통과부의 단면을 나타내는 도면.

제5c도는 제5b도에서의 선 Ⅴc-Ⅴc에 연하고, 벨트와 평행이 되는 단면도이며, 냉각ㆍ가열실의 내부구조를 나타내는 도면.

제6도는 제3도에서의 단변 서포트(support)부의 일부를 변경한 형태를 나타내는 도면.

제7도는 본 발명의 제2실시예에서의 단변주형과 쓰로틀 밸브(throttle valve) 작동기구를 나타내는 개략도이며, 제2도에서의 선 Ⅲ-Ⅲ에 연하여서 바라본 도면.

제8a도는 제7도에서의 선 Ⅷa-Ⅷa에 연한 단면도로서, 단변이 눌러져 있지 않은 상태를 나타내는 도면.

제8b도는 수로내의 정수압 분포를 나타내는 도면.

제9a도는 제7도에서의 선 Ⅸa-Ⅸa에 연한 단면도로서, 단변이 눌려있는 상태를 나타내는 도면.

제9b도는 수로내의 정수압 분포를 나타내는 도면.

제10도는 제7도에서의 단변 서포트의 일부를 변경한 형태를 나타내는 도면.

제11a도는 본 발명의 제3실시예에서의 단변주형, 벨트 지지기구 및 냉각ㆍ가열매체 공급기구의 개략도로서, 제2도에서의 선 Ⅸa-Ⅸa에 연한 도면.

제11b도는 제11a도에서의 선 Ⅸb-Ⅸb에 연한 단면도.

제12도는 냉각부를 배면으로부터 본 도면이며, 최대 주조폭으로 설정된 상태를 나타내는 도면.

제13도는 제12도와 유사한 도면이며, 최소 주조폭으로 설정된 상태를나타내는 도면.

제14a, 14b 및 14c도는 벨트 지지원판의 하나를 확대해서 표시한 도면이며, 제14b도는 제12도에서의 선 XⅣb-XⅣb에 연한 단면도이고, 제14c도는 제12도에서의 선 XⅣc-XⅣc에 연한 단면도.

제15, 16 및 17도는 시믈레이션 테스트에 의해 얻어진 데이타의 그래프로서, 벨트에 주는 장력, 사이드 히터(side heater) 및 프리히터(per-heater)의 효과를 나타내는 그래프.

제18도는 전자유도 가열장치에 의하여 벨트 단부를 가열하는 실시예를 나타내는 도면.

제19도는 벨트의 최대 변형량에 대한, 벨트에 가하는 장력 및 벨트단부 가열의 효과를 나타내는 그래프.

제20도는 벨트의 최대 변형량과 주물편의 품질(내부 균열의 길이)의 관계를 나타내는 도면.

제21도는 벨트단부를 전자유도 가열장치에 의하여, 벨트단부보다 내부쪽을 증기로 가열하는 실시예를 나타내는 도면.

제22도는 제21도에 표시하는 실시예의 효과를 나타내는 그래프.

제23도는 벨트단부 가열장치를 사용하지 않는 경우의 실시예를 나타내는 도면.

제24도는 단변블럭의 온도를 높게 함으로써, 주물편 내부 균열 길이에 미치는 효과를 나타내는 그래프.

제25도는 쌍벨트 방식의 연속 주조기를 나타내는 개략도.

제26도는 본 발명에 대한 대책을 강구하지 않은 경우에서의 주조시에 생기는 벨트변형을 나타내는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 턴디쉬(tundish) 3 : 풀리(pulley)

4 : 벨트 5 : 단변주형

7 : 금속박대 9 : 단변 누름블럭

13 : 액츄에이터(actuator) 14 : 냉각ㆍ가열실

21 : 구동기구 22 : 제어밸브

37 : 구획판 55 : 단변블럭

118 : 벨트누름블럭

본 발명은 제조되는 금속박대의 폭을 자유로히 변경할 수 있는 벨트식 연속 주조기에 관한 것이며, 특히 벨트의 변형을 방지할 수 있는 벨트식 연속 주조기 및 주조 방법에 관한 것이다.

최근, 용강등의 용융금속으로부터 최종 형상에 가까운 수 mm 내지 수십 mm 정도의 두께를 가지는 금속박대를 직접적으로 제조하는 연속 주조방법이 주목을 끌고 있다. 이 방법을 따를 경우, 종래와 같은 다단계에 걸치는 압연공정을 생략할 수 있기 때문에, 공정 및 설비의 간략화를 도모할 수 있다. 또한, 각 공정간에서 소재를 기공온도로 가열하는 공정이 본질적으로 불필요하게 되므로, 에너지 절약효과도 기대할 수 있다. 이와 같은 연속 주조의 하나로, 쌍벨트 방식이 있다.

이 쌍벨트식 연속 주조기에 있어서는, 턴디쉬(tundish)내의 용융금속을 노즐로부터 주조 공간으로 공급한다. 이 주조 공간은 풀리(fulley)에 걸어서 주행하는 강철 따위의 내열성 재료로 된 한쌍의 벨트가 상대하는 간격의 양측부를 단변주형으로 칸막이 하여 형성되고 있다. 이 주조 공간에 부어 넣은 금속은, 냉각함에 의해서 냉각응고되고, 금속박대로 되어서 반출된다.

이때, 벨트와 단변주형과의 사이에 간격이 있으면, 그곳에 용융금속이 스며 들어서, 주물 바아가 형성된다. 그래서, 벨트를 단변주형에 누르는 것이 필요하게 된다.

그런데, 단변주형에는 다음과 같은 두가지 종류가 있다.

첫째, 주조되는 금속의 이동 방향으로 이동하지 않는 단변주형과, 둘째, 주조되는 금속의 이동과 동기해서 이동하는 무단 연결형 단변주형이 있으며, 이들을 총칭하여 단변주형이라 하는데, 상기 두 종류를 구별하여 표현하는 경우에는 전자를 고정 단변주형, 후자를 동기이동 단변주형이라 한다.

고정 단변주형을 사용해서 주조금속의 폭을 변경하는 경우에는, 단변주형 벨트의 폭방향을 향해서 즉, 벨트이동 방향으로 직각으로 확대 및 축소한다.

또 동기이동 단변주형을 사용해서 주조금속의 폭을 변경하는 경우에는, 동기이동 단변주형의 가대와 함께 벨트폭 방향을 향해서 확대 및 축소하는 방법과, 동기이동 단변주형을 구성하는 냉각용 블럭을 벨트의 이동방향으로 순차 벨트 사이에 삽입할 때에, 벨트의 폭방향의 확대 혹은 축소된 위치로 변경하여, 블럭을 삽입하는 방법이 있다. 후자의 경우, 블럭단체에서는 벨트폭 방향으로 이동하는 것은 아니나, 위치가 변경된 블럭군의 삽입에 의해서 주변의 폭은 변경된다.

이와 같이 각종 폭 변경방법이 있으나, 본 발명에서는 간단히 하기 위해서, 단변주형의 폭방향 이동이라고 칭한다.

본 발명자들은, 이 단변주형의 누름기구를 개발하여, 이것을 일본국 특개소 61-99541호 공보로서 출원하였다. 이 장치에 있어서는, 단변주형을 벨트의 폭방향에 따라 이동 가능하도록 배치하고, 냉각함 양측의 단변 누름블럭 이외에 냉각함 내부에도 단변 누름블럭을 배치하고 있다. 이 단변 누름블럭은, 로드를 통해서 압출장치의 구동력을 전함으로써 벨트에 대하여 진퇴자재로 되어 있다. 이와 같은 단변 누름블럭을 냉각함의 폭방향으로 복수개 설치함으로써, 제조되는 금속박대의 폭을 변경시킬 수 있다.

즉, 최대폭의 금속박대를 제조하는 경우에는, 외측의 단변누름블록으로 주조공간의 양측부를 구획한다.

이때, 벨트와 냉각함과의 사이의 간격 전체에 걸쳐서 냉매를 공급한다. 폭이 작은 금속박대를 제조하는 경우에는, 단변주형을 벨트폭 방향의 내부장소로 이동시키고, 그 장소에 있는 단변 누름블럭을 벨트에 누름으로써 주조공간을 형성하고 있다. 그리고, 벨트의 폭방향에 관해서 단변 누름블럭보다 내측에 있는 벨트와 냉각함과의 사이에 냉매를 공급하고, 그 외측의 간격에 대한 냉매의 공급을 정지하고 있다. 또한, 벨트와 대향하는 냉각함의 면에는, 복수의 리브(rib)가 돌출하는 상태로 설치되어 있으며, 이는 용융금속의 정압에 의해서 벨트가 냉각함에 지나치게 근접하는 것을 방지함과 동시에, 소정의 냉매 유로를 확보하기 위한 것이다.

또한, 금속박대를 주조하고 있을 때에, 벨트의 전표면중에서, 용융금속과 접촉하는 부분은 큰 열유속을 받기 때문에, 벨트 자체의 온도가 중앙부에서 기타 부분보다 높아진다. 그 결과, 벨트가 중앙부에서 열팽창하고, 벨트의 변형이 생긴다는 것이 알려져 있다. 이 변형을 방지하는 방법으로서, 벨트의 전면을 균일한 온도로 하는 것이 유효하다. 예컨데, 미합중국 특허 (A)3937270(일본국 특허공보 57-61502)에 있어서는, 벨트의 주름의 원인은 주조입측에서의 콜드 프레이밍(cold framing)에 있다고 보아, 그 대책으로서, 벨트 온도를 사전에 높여둘 것을 제안하고 있다. 또, 일본국 실개소 59-58550호 공보에서는, 벨트폭 방향의 양단부를 가열하여, 중앙부와 같은 온도로 하는 것을 제안하고 있다.

또한, 1종의 벨트주형으로 폭이 다른 주물편을 주조하는 경우에는 미합중국 특허 (A)3937270(일본국 특허 공보 57-61502)에서 벨트 양단부의 수량을 변경할 것도 제안하고 있다.

그러나, 제조되는 금속박대의 주조를 계속하면서, 그 폭을 변경하는 경우에 폭 변경에 따라서, 냉각부와 비냉각부를 금속박대의 주조폭 변경에 추종해서 변경하는수단은, 아직까지 제안되지 않고 있다.

특히, 주조의 과정, 즉 주조중에 주조를 중단함이 없이 주조의 폭을 변경하는 경우에는, 이 문제는 중요하게 된다. 즉, 주조되는 금속의 폭이 변경되었을 때에는, 그와 때를 같이 하여, 벨트의 배면에 있는 냉각수의 벨트폭 방향의 범위도 변경할 필요가 있으며, 또한 적극적으로 벨트 양단부의 가열범위도 동시에 변경할 필요가 있으나, 이 수단은 아직까지 제안된 바가 없다.

또한, 벨트의 폭방향 온도분포를 조정하거나, 양단부를 가열하여도, 벨트의 변형을 금속박대에 악영향을 미치지 않을 정도로 억제하는 것은 어렵다는 것을 알았다. 그 이유는 벨트의 온도분포에는 벨트폭 방향과 두께 방향의 2개의 온도분포가 있으며, 상기 제안된 방법으로는 벨트폭 방향의 온도분포는 균일하게 할 수 있으나, 벨트 두께 방향의 온도분포는 균일하게 할 수 없기 때문이다. 즉, 상기의 제안된 방법으로는, 벨트 폭 방향 변형은 방지할 수 있으나, 벨트 길이방향의 변형은 방지가 불가능하다.

그 대응책으로서 미합중국 특허 (A)3878883(일본국 특허공보 59-4225)에서는, 벨트를 당겨서 벨트단면 1평방인치당 8000 내지 20000파운드의 장력을 부여하는것을 제안하고 있다.

그러나, 이 방법으로도 주물편 폭의 변경을 수반하는 주조를 행할 때에는 충분한 벨트의 주름발생방지가 불가함을 알았다.

본 발명은 단변주형을 이동 가능하도록 한 형식의 쌍벨트 방식의 연속 주조기에서 단변주형의 이동에 동기시켜 단변 누름블럭의 진퇴 및 냉매와 가열매체와의 사이의 구획의 이동을 자동적으로 행하게 함으로써, 제조되는 금속박대의 폭 변경을 쉽게 함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 그와 같은 주조중에서의 벨트의 변형을 실질적으로 무해한 정도까지 감소시켜서 품질이 우수한 금속박대를 제조함을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 한쌍의 벨트와 이 한쌍의 벨트 사이에서 열탕잔류부를 형성하는 한쌍의 단변주형등을 가지며, 이 열탕잔류부에 주입된 용융금속을 냉각응고시켜서 금속박대를 제조하는 벨트식 연속 주조기에 있어서, 상기 단변주형은 상기 한쌍의 벨트 사이에 그 벨트의 폭방향으로 이동 가능하도록 배치되며, 상기 한쌍의 벨트 각각의 배면에서, 상기 벨트의 폭방향 단면 근처에 배치되고, 또한 그 폭방향에서 구획된 복수의 냉각 ㆍ가열실과, 벨트폭 방향 중앙부 부근에 배치된 냉각함과 상기 벨트의 배면을 누를 수 있는 복수의 누름수단과, 피스톤으로 양분된 내부 공간의 한쪽이 냉각수 공급원에, 다른 한쪽이 벨트 단면용 가열매채 공급원에 접속되며, 또한 상기 내부 공간에는 축선방향을 따라 상기 복수의 냉각ㆍ가열실에 각각 연결되어 있는 복수의 분기유로(branch channel)가 갖추어진 유체공급 피스톤 헤더(header)와, 상기 복수의 냉각ㆍ가열실에 각각 연결되는 복수의 배수측 분기유로가로 설비된 배수 피스톤 헤더와 이동된 상기 단변주형에 대해서 상기 벨트를 누르도록 상기 복수의 누름수단중의 적어도 한개를 선택작동시키는 제어장치등을 가짐을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조기가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면 한쌍의 벨트와, 이 한쌍의 벨트 사이에서 열탕잔류부를 형성하는 한쌍의 단변주형을 가지는 연속 주조기에 의해서, 그 열탕잔류부에 주입된 용융금속을 냉각ㆍ응고하여 금속박대를 제조하는 벨트식 연속 주조 방법에 있어서, 상기 벨트에 10kgf/mm²이상의 장력을 부여하고, 또한 상기 벨트의 양 단부를 100℃ 내지 250℃로 가열함을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조방법이 제공된다.

본 발명의 벨트식 연속 주조기에 있어서는 단변주형의 벨트의 폭방향에 관한 이동에 대응시켜서 피스톤을 이동시킴으로써, 목표 판폭에 상응하는 위치에서 단변주형을 누르고, 또한 벨트의 가열할 부분을 분리하는 작업이 자동적으로 행하여진다. 이와 같이 하여, 벨트의 변형을 방지하면서 각종의 판폭을 가지는 고 품질의 금속박대를 용이하게 제조할 수 있다. 또, 본 발명의 벨트식 연속 주조방법에 있어서는, 벨트의 폭방향의 온도분포를 균일하게 할 수 있기 때문에 벨트의 폭방향 변형이 방지되고 또한 벨트에 장력을 부여함으로써, 벨트의 길이방향 변형을 억제할 수 있다. 상기 목적, 구성 및 효과는 이하의 설명에서 한층 더 명백해진다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 쌍벨트식 연속 주조기에 적용한 실시예를 참조로 본 발명의 특징을 구체적으로 설명한다.

제25도는 벨트식 연속 주조기를 일반적으로 표시하는 도면이며, 턴디쉬(1)에 주입된 용융금속은 노즐(2)을 통해서 풀리(3)에 걸쳐진 벨트(4)와 도시되지 않은 단변주형(5)으로 구성되는 주조공간에 주입된다. 벨트(4)의 배면에는 냉각함(6)이 있으며 일반적으로는 냉각수에 의하여 벨트를 냉각시키고, 용융금속을 응고시키고 있다. 완전히 응고 또는 쉘(shell)만 응고한 금속은, 주형의 하부로부터 금속박대(7)가 되어서 연속적으로 빠져 나간다.

제1도는 제25도를 구체화한 본 발명에 의한 벨트식 연속 주조기의 전체구성을 설명하기 위한 파단 사시도이며, 도면에서 쌍벨트식 연속 주조기의 한쪽의 벨트 유닛(unit)과 한쪽의 동기이동 단변주형(5)을 도시하고 있다. 제2도는 벨트 배면의 냉각장치부를 설명하기 위해 제1도에서의 선 Ⅱ-Ⅱ에 연한 단면을 나타낸다. 이들 양 도면에서, 냉각함(6)은 상단의 분류 냉각부(6a)와 패드 냉각부(6b)로 구성되어 있다.

분류 냉각부(6a)는, 용융금속 정압이 낮기 때문에 벨트 배면으로부터 가압해서 누르는 것을 피하고, 또한 높은 발열효과를 얻기 위하여 분류노즐(111)로부터 분출되는 제트 수류에 의해 벨트 배면을 냉각한다. 또한, 벨트의 평면을 유지하기 위하여 핀롤(119)로 벨트를 배면으로부터 지지하고 있다.

패드 냉각부(6b)는 용융금속의 정압에 대항하면서 발열하기 위해 패드 구조로 하고, 수로(25)내로 압력을 가진 냉각수를 유입시키고 있다. 수로의 두께를 일정하게 유지하기 위하여 냉각 패드핀(12)으로 벨트를 접동지지하고 있다. 그러나, 용융금속의 정압의 대부분은 패드내 냉각수의 정압에 의하여 지지하기 때문에, 상기 냉각 패드핀(12)에는 큰 힘이 걸리지 않는다.

벨트(4)는 상류측 풀리(52), 하류측 풀리(53) 및 스티어링 풀리(steering pulley : 54)에 걸쳐지고, 장력용 실린더(61)에 의해서 일정한 장력을 받으며, 또한 상기 풀리중의 하나로부터 구동력을 받아서 회전한다.

한편, 단변주형(5)은, 벨트와 동기해서 회전시키기 위하여, 다수의 단변블럭(55)을 연이어서 연결한 구조로 가이들(58)를 따라 주행하고, 상류측 스프로킷(sprocket : 56) 또는 하류측 스프로킷(57)에 의하여 구동되고 있다.

이 단변은, 가이드(58)를 폭방향으로 이동시킴으로써 주형(51)의 폭을 변경시킬 수가 있다. 이 단변주형(5)과 벨트(4)와의 사이에 틈이 있으면 용융금속이 들어가서 바가 생기므로, 이 틈을 없애기 위해 단변주형의 벨트를 누르기 위해 분류 냉각기(6a)에는 벨트 누름블럭(118)이 있고, 패드 냉각부(6b)에는, 벨트를 누르기 위한 기구(59)가 있다.

제3도는 본 발명의 제1실시예에서의 단변주형 및 단변 누름블럭의 이동기구 및 냉각수와 가열매체의 공급장치를 나타내는 평면도이며, 제4도 및 5도는 그 측면도이다.

제3도와 제4도, 제5도에 표시하는 바와 같이, 단변주형(5)은 폭방향을 따라서 복수개 설치된 단변 누름블럭(9)에 의해서 벨트(4)의 배면으로부터 눌리고, 주입된 용융금속의 누출을 방지하고 있다. 그리고 제조되는 금속박대(7)의 폭을 변경할 경우에, 액츄에이터(13)에 의해서 폭방향으로 들어가거나 나온다. 이 이동한 단변주형(5)의 위치에 대응해서, 단변 누름블럭(9)이 진퇴한다.

이 단변 누름블럭(9)은 폭방향으로 구획된 냉각ㆍ가열실(14)중에 배치되고, 주조 방향으로 긴 판상의 것이다. 그리고, 로드(rod : 10)를 통해서 냉각ㆍ가열실(14)의 외부로 유도되고, 스프링(15)(제4, 5도 참조)에 의해서 벨트(4)로부터 분리되는 방향으로 밀려 올라간다. 로드(10)의 두부는, 단변 누름블럭(9)의 갯수와 동수의 편심캠(16)을 가지는 캠축(17)에 접하고 있다. 이 편심캠(16)은, 단변 누름블럭(9)의 갯수(n)로 360도를 나눈 각도 360/n로서 등간격으로 둘레방향으로 배치되어 있다. 이에 의하여, 캠축(17)을 회전시킬때, 외측으로부터 내측으로, 또는 역방향으로 단변 누름블럭(9)이 순차적으로 나가고 들어간다.

또한, 캠축(17)의 축받이(18)는 스프링(19)을 통해서 고정 프레임(frame)에 부착되어 있으므로, 누름작동중의 단변 누름블럭(9)이 벨트(4)의 변위 및 이상하중에 의해서 밀려올라갈 때의 완충이 되고 있다. 이 캠축(17), 유니버셜조인트(20)를 통해서 구동기구(21)에 연결되어 있으며, 이에 의해서 필요로 하는 회전각이 주어진다.

냉각ㆍ가열실(14)은, 제4, 5도와 같이 주조 방향으로 복수단으로 나뉘어져 배치되어 있으며, 용융금속의 정압 증가분을 분산시켜서 지지하고 있다.

냉각수의 흐르는 경로를 실선(―)으로, 가열매체의 흐르는 경로를 타선(…)으로, 또한 도시하는데 있어서 구획판(37), 수로판(38, 38a) 및 누름블럭(9)의 이면을 지나는 경로를 일점쇄선(―ㆍ―)으로 표시한다.

이것은 이하에 설명하는 각 실시예에 대하여 공통이다. 각 냉각ㆍ가열실(14)에는, 압력제어 밸브(22)를 통해서, 공급측 피스톤 헤더(23)로부터 폭방향으로 분할된 냉각ㆍ가열실(14)의 분기유로(24)를 경유하여 냉각수가 공급된다. 이 냉각수는, 벨트(4)의 배면에 있는 수로(25)를 하방으로부터 상방으로 진행하면서 벨트(4)를 냉각시킨다. 그리고, 배수측 분기유로(26)를 거쳐서 배수측 피스톤 헤터(27)에 모아져서, 나가는 쪽 압력제어 밸브(28)를 거쳐 계통 밖으로 배출된다.

수로(25)를 흐르는 냉각수는 벨트(4)로부터 필요한 발열이 얻어지도록 유로내의 유속과, 수로두께가 결정되고, 또한 용융금속의 정압보다 약 10% 낮은 압력으로 들어오는 측의 압력제어 밸브(22)와, 나가는 측 압력조절 밸브(28)에 의해서 설정된다.

피스톤 헤더(23, 27)는, 각각의 피스톤(29, 30)에 의해서 폭방향으로 분할되어 있다. 그리고, 내측을 전술한 냉각수의 공급ㆍ배출계로 하고, 외측을 증기등의 가열매체의 공급ㆍ배출계로 하고 있다. 가열매체의 공급ㆍ배출은, 냉각수의 공급ㆍ배출과 같이, 가열매체용 압력제어 밸브(31), 공급측 피스톤 헤더(23), 분기유로(24), 수로(25), 배수측 분기유로(26), 배수측 피스톤 헤더(27) 및 가열매체용의 나가는 측 압력제어 밸브(32)를 경유해서 이루어진다.

가열매체와 냉각매체를 벨트(4)의 폭방향을 따라 구획하기 때문에, 해당하는 단변 누름블럭(9)을 벨트(4)에 압착시킨다. 이때, 가열매체 및 냉각매체의 양자간의 압력차가 크면, 단변 누름블럭(9)과 벨트(4)와의 사이의 약간의 간격, 냉각ㆍ가열실간의 프레임과 벨트(4) 사이의 개소(제6도의 A점)로부터 냉각수 또는 반대로 가열매체가 누출되어, 가열 및/또는 냉각을 불량하게 하는 요인이 생긴다. 따라서, 가열매체와 냉각매체와의 사이의 압력차는, 냉각매체인 냉각수의 압력을 기준으로 하여 가열매체의 압력을 80% 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 가열매체의 압력 하한은, 필요량의 가열매체를 흐르게 하는데 적합한 수치로 한다.

한편, 가열매체의 압력을 높이면, 벨트(4)가 휘어진다. 그래서, 벨트단부(4a) 근방을 확대하여 표시한 제6도에서 보는 바와 같이, 단변주형(5)을 지지하는 단변주형 지지부재(5a)에 접동용 돌기(5c)를 형성하고, 이것을 벨트(4)면에 닿도록 함으로써 벨트(4)가 처지는 것을 방지하는데 효과가 있다. 또한, 이 접동용 돌기(5c)에 윤활배관(5b)을 통해서 윤활제를 공급하고, 벨트(4)에 대한 접동용 돌기(5c)의 접동을 원활히 할 수가 있다. 또한, 냉각ㆍ가열실(14)의 외측판(14a)의 벨트(4)측 선단에 시일(seal)재(11)를 장착하면, 벨트(4)의 단면으로부터 가열매체가 분출하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 냉각수와 가열매체와의 사이에 압력차에 의한 누출을 적게 하기 위하여, 단변 누름블럭(9)과 피스톤(29, 30)에 각각 시일(33a, 33b, 33c)이 장착되어 있다.

이들 피스톤(29, 30)은, 각각의 액츄에이터(34, 35)에 의해서 들어가고 나온다. 액츄에이터(34, 35)의 구동은, 액츄에이터(13) 및 구동기구(21)와 동기해서 행해지도록, 제어장치(36)에 의해서 제어된다. 이에 의하여, 제조되는 금속박대의 폭에 대응해서 출입되는 단변주형(5)에 따라서 단변 누름블럭(9)이 전진하고, 그 전진한 단변 누름불럭(9)에 대응해서 피스톤(29, 30)의 위치가 조정된다. 따라서, 단변 누름블럭(9)으로부터 벨트폭 방향의 냉각ㆍ가열실(14)에 대한 냉각수의 공급 및 벨트의 폭방향에서의 외측의 냉각ㆍ가열실(14)에 대한 가열매체의 공급이 자동적으로 행해진다.

제7도, 제8도 및 제9도를 참조하여, 본 발명의 제2실시예를 설명한다.

제7도는, 단변주형 및 냉각수 정압 상승기구 그리고 냉각수와 가열매체의 공급장치를 나타내는 평면도이며, 제8도 및 제9도는 그 측면도이다.

단변주형(5)은 제조되는 금속박대(7)의 폭을 변경할 때에, 액츄에이터(13)에 의해서 폭방향으로 출입된다. 냉각매체는, 압력제어 밸브(22)를 통과해서 공급 피스톤 헤터(23) 및 분기유로(24)를 경유하여, 벨트(4)의 배면에 있는 냉각ㆍ가열실(14)을 하방에서 상방으로 전진하면서 벨트(4)를 냉각시킨다. 그리고, 배수측 분기유로(26)를 경유해서 배출 피스톤 헤터(27)에 모아져서, 나가는 축 압력제어 밸브(28)를 거쳐서 계의 외부로 배출된다.

수로(25)를 흐르는 냉각수는 벨트(4)로부터의 필요한 발열을 얻을 수 있도록 유로내의 유속과, 수로 두께가 결정되고 또한 용융금속의 정압에 대략 가까운 수치가 되도록 압력제어 밸브(22), 나가는 측 입력제어밸브(28)에 의해서 제어되고 있다.

한편, 단변주형의 위치에 상당하는 냉각ㆍ가열실(14)은 배수측 분기유로(26)의 쓰로틀 밸브(throttle valve : 39)를 조임으로써 냉각수 유속의 일부를 압력 에너지로 변환시켜 정압을 늘이고, 벨트(4)를 단변주형(5)에 압착시킨다. 이 관계는 제8b도, 제9b도에서 수로내 압력분포로서 표시되어 있다. 제8b도는, 단변을 누를 필요가 없는 부분으로서, 쓰로틀 밸브(39)가 열려 있는 경우이며, 제9b도는 단변을 누를 필요가 있는 부분으로서 쓰로틀 밸브(39)가 닫혀 있기 때문에, 공급압력 그 자체가 걸려 있다. 여기서 ②부에서 압력이 갑자기 내려가는 것은, 수로의 들어가는 측 노즐(25a)로서 조임으로써 압력손실을 크게 하고 있기 때문이다.

각각의 냉각ㆍ가열실(14)은 수로 시일(33d)에 의해서 격리되어 있다. 쓰로틀 밸브(39)는 레버(40)를 통해서 편심캠(16)에 접하고 있으며, 캠의 회전에 따라서 개폐된다.이 편심캠(16)은, 폭변경 필요 유로수 n으로 369도를 제한 각도 θ=360/n식 순차로 물려서 배치되어 있으며, 캠축(17)을 회전시킬 때, 외측으로부터 내측으로 또는 역방향으로 쓰로틀 밸브(39)가 순차적으로 개폐된다. 이 캠축(17)은 구동기구(21)에 연결되어 있으며, 이에 의해서 필요로 하는 회전각이 부여된다.

냉각ㆍ가열실(14)은 제2, 8 및 9도와 같이 주조 방향으로 복수단으로 나뉘어져 배치되어 있으며, 용융금속의 정압 증가분을 분산시켜서 지지하고 있다.

피스톤 헤더(23, 27)는, 각각의 피스톤(29, 30)에 의하여 폭방향으로 분할되어 있다. 그리고, 내측을 전술한 냉각수의 공급ㆍ배출계로 하고, 외측을 예컨데 증기 따위의 가열매체의 공급ㆍ배출계로 하고 있다.

가열매체의 공급과 배출은, 냉각수의 공급 및 배출처럼, 가열매체용 압력제어 밸브(31, 32), 공급 피스톤 헤더(23), 분기유로(24), 수로(25), 배출측 분기유로(26), 배출 피스톤 헤더(27) 및 가열매체용 압력제어 밸브(32)를 경유해서 행해진다.

가열매체의 압력을 올리면, 벨트(4)가 휘어진다. 따라서, 벨트 단부 근방을 확대하여서 도시한 제10도에 있는 바와 같이, 단변주형(5)을 지지하는 단변주형 지지부재(5a)에 접동용 돌기(5c)를 형성하고, 이것을 벨트(4)면에 닿도록 함으로써 벨트(4)가 휘는 것을 방지하는 것이 효과적이다. 또한, 이 접동용 돌기(5c)에 윤활 배관(5b)을 통해서 윤활제를 공급하여 벨트(4)에 대한 접동용 돌기(5c)의 접동을 원활히 할 수가 있다. 또한, 냉각ㆍ가열실(14)의 외측판(14a)의 벨트(4)측 선단에 시일재(6a)를 장착하여, 벨트(4)의 단면으로부터 가열매체가 분출하는 것을 방지하고 있다.

피스톤(29, 30)은, 각각의 액츄에이터(35, 34)에 의해서 출입한다. 액츄에이터(35, 34)의 구동은, 액츄에이터(13) 및 구동기구(21)와 동기하도록 제어장치(36)에 의해서 제어된다. 이에 의해서, 제조되는 금속박대의 폭에 대응하여 출입하는 단변주형(5)에 따라서 냉각ㆍ가열실(14)의 쓰로틀 밸브(39)가 조여지고, 그 조여진 냉각ㆍ가열실(14)에 대응하여 피스톤(29, 30)의 위치가 조정된다. 따라서, 냉각수의 냉각기능과 가압기능의 분리 및 냉각수와 가열매체의 분리가 자동적으로 행해진다.

제11도는 본 발명의 제3실시예에서의 단변주형(5), 누름블럭(109) 및 벨트 지지용 원판롤군(112)을 나타내는 평면도이며, 제12 및 13도는 그 배면도이다.

본 실시예에 있어서는, 상기 단변주형(5)과 벨트(4)를 밀착시키기 위하여, 그 벨트의 폭방향으로 이동가능한 누름블럭(118)을 상기 벨트(4)의 배면에 배치함과 동시에, 상기 벨트의 평판도를 유지하기 위한 원판롤군(112)을 상기 벨트의 배면에 배치하고 있다. 이 누름블럭(118)은 단변주형(5)과 동기해서 이동하고, 상기 원판롤군(12)은 이 누름블럭의 이동에 따라서 자동적으로 상기 벨트의 폭방향으로 전개 및 축소가능하게 되어 있다. 제11도와 12도에서는, 주조폭이 최대의 상태를 나타내며, 제13도는 주조폭이 최소의 상태를 나타낸다.

제14b도는 제12도의 선 XⅣb-XⅣb에 연하는 단면도이고, 제14c도는 제12도의 선 XⅣc-XⅣc에 연한 단면도이다. 단변주형(5)은, 구동장치(113)에 의해서 폭방향으로 이동하고, 그와 동기해서 구동장치(117)에 따라 이동하는 누름블럭(118)에 의해서 벨트(4)의 배면으로부터 눌려진다.

원판롤군(112)의 원판은 각각 단독으로 축(114)에 끼워져 있으나, 축(114)에는 축방향으로 키(key) 홈(115)이 가공되어 있고, 그 속에 키(116)가 미끄럼가능하게 들어 있다. 이들 키(116)에는 양단에 갈고리 모양의 돌기가 있어, 원판을 장착한 보스(boss : 119)의 내측으로 돌출한 걸림부(119b)를 통해서 양쪽 이웃의 원판을 연결하고 있다(제14a도 참조).

키홈(G_1,G₂)내의 키(K_1,K₂)는 원판(R₁, R_2,R_3,R₄)을 연결하고 있으며, 일정 간격(P₁) 이상으로 열리지 않는 구조이다. 마찬가지로, 홈(G₃, G₄)내의 키(K₃, K₄)는 원판(R_2,R_3,R₄, R₅)을 연결하고 있으며, 따라서 원판(R₁∼R₅)은 키의 길이에 따라서 구속된 최대폭 W으로 전개하고 있다.

가장 외측의 원판(R₁)은 누름블럭(118)에 폭방향으로 구속 브래킷(bracket : 118a)으로 구속되어 있으나, 회전가능한 구조로 되어 있으며, 누름블럭(118)과 동기해서 폭방향으로 슬라이딩한다.

폭을 축소하는 경우, 이동한 단변주형(5)에 대응하는 위치까지 구동장치(117)로 누름블럭(118)을 이동시킨다. 이때 각 보스(112a)는 폭방향으로 축(114)을 따라 슬라이딩하고, 보스부가 이웃의 보스와 접촉하는 W까지 폭을 축소할 수가 있다. 키(K₁∼K₂)는 보스와 상대적으로 슬라이딩하여 보스내에 수납된다. 제13도는 이때의 상태를 나타낸다.

폭을 넓히는 경우에는, 반대로 누름블럭(118)을 구동장치(117)로 끌어내면, R₁, R₂, R₃, R₄의 순으로 키(K₁, K₂, K₃, K₄)에 의해서 순차적으로 보스가 끌려 나와서 필요한 폭으로 원판롤을 전개할 수 있다.

여기에서, 각 보스간의 거리는 최대 최소의 범위에서 반드시 균일하게 되지는 않으나, 이에 대해서는 원판 사이가 최대 최소의 범위에서 벨트의 평탄도에 영향을 주지 않도록 원판간격과 보스의 길이를 정한다.

이상과 같은 방법으로, 단변주형(5)의 이동에 따라 원판롤군(112)을 자동적으로 전개 및 축소할 수 있다.

원판 피치(pitch : P₁), 회전 보스길이(P₂) 및 최대폭(W)과 최소폭(w)의 차는 다음과 같이 결정한다.

(W-w)/2=P₁(n-1)-P₂(n-1)=(n-1)(P₁-P₂)

원판 및 키는 냉각수 속에 침지되어 있으므로 녹슬지 않는 강과 같은 부식하지 않는 재질을 선택하며, 먼지나 물의 침임을 막기위해 시일용 고무로 된 가요성 장치(120)로 원판 사이를 시일링하는 것이 효과적이다. 축(114)은 키(116)에 의해 원판과 연결되어 있으므로 함께 회전하고, 단축 축받이(121)와 중간 축받이(122)에 의해 지지되고 있다. 누름블럭(118)과 축(114) 사이는 부시(bush :118b)에 의하여 슬라이딩하면서 회전할 수 있다. 누름블럭(118)은 내마모성의 접동부재(109b)를 가지는 구조로 하고 있으며, 스프링(109a)에서 벨트(4)에 눌려지면서 벨트(4)와의 사이에서 접동한다. 따라서, 벨트(4)를 누르는 힘의 반력은 축(114)에 전달되고, 축받이(121, 122)를 통해서 프레임(123)으로 지지된다.

또한, 단변(5)의 이동에 다라 누름블럭(118)의 내측에는 냉각수를, 또 외측에는 가열매체를 유입시키기 위해서 실시예 1, 2와 같이 피스톤 헤더(110)를 가지고 있다. 피스톤(110a)은 액츄에이터(110b)에 의해서 단변(5)의 이동에 추종된다.

이에 의해서, 냉각용 유량조정밸브(124) 및 가열매체용 유량조정밸브(124a)를 통해서 온 유체는, 피스톤을 경계로 하여 분류관(111)을 거쳐서 밸브부에 분출된 분류(111a)로 되어 벨트를 냉각시킨다.

벨트주형에 있어서는, 벨트가 용융금속과 접촉할 때 온도가 높아져서 변형되는 것이 주편 품질과의 관계에서 중요하며, 벨트 변형을 방지하는 수단을 개발하는 것이 중요하다.

우선 처음에 쌍벨트식 연속 주조기의 벨트변형 거동을 상세히 조사하기 위하여, 벨트 주형의 한쪽 유니트만을 사용하고, 그 유니트 냉각수를 모두 제거한 다음, 다시 벨트 표면을 전기 가열로 가열하고, 그 가열벨트상의 폭을 여러가지로 변경하면서, 벨트가 뜨는 높이를 접촉형 변위기로 조사하여 행하였다.

벨트 주형의 높이는 3.0mm(들어오는 측의 롤과 나가는 측의 롤 중심간의 거리)이며, 벨트의 폭은 1500mm, 1800mm, 2200mm, 2500mm로서, 벨트 두께는 1.2mm였다. 벨트 장력은 벨트 단면적 평균에서 5와 15kgf/mm²였으며, 벨트를 2m/min로 이동시키면서 시험을 하였다.

상기 시험벨트의 폭방향 소정 부분의 2개소를 단변주형이 존재하는 장소로 보고, 폭방향 100mm씩 2개소에서 벨트길이 방향으로 벨트가 들어가는 측 롤로부터 나오는 측 롤까지의 범위를 별도로 준비한 벨트 누름 공구로 벨트의 변위를 억제하였다. 벨트가 있는 공구의 부위는 가열되지 않았다.

이 공구사이의 벨트의 부위를 주조폭으로 간주하고, 들어가는 측 롤 밑의 500mm로부터 나가는 측 롤까지의 벨트의 길이방향 거리(2.5m)를 주조금속과 접촉하는 범위로 보아, 이 범위를 벨트온도 130∼150℃로 전열기의 입력을 조절하면서 조정하였다.

나가는 측 롤 직후에서는 벨트에 20℃의 물을 뿜어, 벨트를 냉각하였다. 또한, 들어가는 측 롤의 직전에는, 전열기를 사용하여 시험조건에 맞추어서, 비가열의 경우(벨트 온도 20℃)와, 가열의 경우(벨트 온도130∼150℃)로 구분하였다.

또한, 벨트 양단부에는 전열기를 설치하고, 시험조건에 맞추어서, 비가열의 경우(비제어)와 가열의 경우(130∼150℃)로 구분하였다.

시험결과의 2개를 제15도와 제16도에 표시하였다.

제15도는, 벨트폭이 1500mm의 경우이며, 제16도는 벨트폭이 2500mm의 경우이다.

이들 그림에 있어서, ①은 벨트장력 5kgh/mm²의 경우이며, ②는 벨트장력 15kgf/mm²의 경우이다. 어느 경우나, 벨트의 예열 및 벨트 단부의 가열은 하지 않았다. ③은 장력 15kgf/mm²로 하고, 벨트 단부의 가열을 한 조건의 경우이며, ④는 ③의 조건에 부가해서, 들어가는 롤 앞에서 벨트를 예열한 경우이다. 각각의 경우에 대해서, 주조폭으로 예상한 부분의 폭크기와 벨트 변위량이 표시되어 있다.

제16도는 벨트 폭 2500mm의 경우로서 ①∼④는 상기와 같다. 벨트 폭 1500mm에서 주조폭이 1000mm일때, 즉 벨트의 양 사이드에 250mm씩의 콜드프레임이 있는 조건일 때(제15도 ①의 x표) 벨트 변위는 최대가 되어, 13.5mm였다. 이것은 벨트장력이 5kgf/mm²로 하면 벨트 변위는 9.0mm로 감소하고, 또한, 벨트 양단부에 가열을 하면 ③과 같이 벨트 변위는감소하고, 그리고 이에 부가해서 벨트 예열을 하면 ④와 같이 벨트 변위는 감소한다. 벨트폭이 2500mm의 경우도 거의 같은 결과를 나타냈다.

벨트폭이 1800 및 2200mm의 경우에 대해서도 같은 시험을 행하였다. 이들 결과에서, 벨트폭보다 500mm만큼 주조폭이 좁은 경우의 결과를 종합해서, 제17도에 도시하였다.

제17도 중에는 ⑤의 선이 표시되어 있는데, 이것은 후술하는 시험결과로부터 주편 품질에서 본 벨트 변위량의 허용 한계치를 인용하여 표시하였다. 즉, 벨트 변위량이 3mm 이하면 양호한 주편이 얻어진다. 이 그림에서, ③과 ⑤의 선의 관계로부터 벨트폭은 주조폭에 500mm의 예비폭을 두는 조건하에서, 주조폭 1200mm 미만에서는 벨트단부의 가열에 의해서, 벨트 변위량 3mm 이하로 억제 가능한데 대해서, 주조폭 1200mm 이상이 되면 벨트단부 가열에 부가해서, 벨트가 들어가는 측 롤에 들어가기 전에 가열하여 두는 것, 즉 예열이 벨트 변위량을 3mm 이하로 억제하는데 필수 조건임을 알았다.

제18도는, 제4실시예에서의 벨트단부의 가열수단을 나타내는 그림이다. 본 실시예에 있어서는, 벨트(4)의 폭방향의 b의 범위에 대하여, 단변주형 누름블럭(9)과 시일재(11)와 단부 가열용의 유도가열 코일(41)을 배설한다. 이 유도가열 코일(41)의 벨트폭 방향 치수는, 벨트(4)의 b부의 치수나, 온도차를 없애는데 필요한 가열폭 치수 따위에 의해서 적절한 치수를 정하면 되며, 본 실시예에서는 120mm로 하였다. 또 유도가열 코일(41)의 벨트길이 방향의 치수는, 500mm로 하고, 이 유도가열 코일(41)을, 벨트(4)의 양 단부에 벨트길이 방향으로 4개 배설하였다. 유도가열 코일(41)에는, 도시하지 않은 전원으로부터 소정의 전류가 공급되고, 이에 의해서 벨트(4)의 양 단부가 가열된다.

이와 같은 구성의 장치를 사용해서, 벨트주형 길이가 3.0m인 벨트식 연속 주조기에서 벨트(4)에 장력을 부여하면서, 보통강 조성을 가지는 1550℃의 용강으로부터 폭 600mm로 두께 50mm의 강철대를 제조하였다. 여기에서 벨트(4)로서는, 폭 1040mm로 두께 1.5mm의 스틸밴드를 사용하고, 그 양단으로부터 120mm까지의 범위를 평균온도에서 120℃로 가열하였다. 제19도는 이때에 벨트(4)에 부여한 장력과 벨트(4)의 최대 변위량과의 관계를 그래프화한 것이다. 그리고, 벨트(4)의 변형량은 와류식 변위계에 의하여 측정하고, 그 폭방향에 연한 최대의 변형량을 제19도의 종축으로 하고 있다.

제19도에서 명백한 바와 같이, 벨트(4)의 양 단부를 가열하면서, 장력을 부여함으로써, 벨트(4)의 변형을 대폭적으로 억제가 가능하다. 이 벨트(4)의 변형은, 금속박대 내부에 생기는 균열에도 영향을 주는 것이다. 제20도는 이 벨트(4)의 변형과 내부 균열의 길이와의 관계를 나타낸 그래프이다.

이와 같이, 벨트(4)의 변형에 따라 내부 균열이 커지는 것은, 그 변형에 의해서 응고 쉘의 생성ㆍ성장조건이 흐트러져서, 국부적인 응력이 집중하기 쉬운 개소가 응고 쉘에 생기기 때문인 것으로 생각된다. 이 내부 균열의 비대화는, 벨트(4)의 변형량을 3mm 이하로 함으로써 억제된다. 그리고, 이 변형량 3mm 이하는, 제19도에서 명백한 바와 같이 벨트(4)에 부여하는 장력을 10kgf/mm²이상으로 함으로써 얻어진다. 본 발명에서의 장력의 하한은, 이와 같이 해서 정해진 것이다.

또, 벨트(4)의 양 단부의 가열온도는 100℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 양단부의 가열온도가 100℃ 미만에서는, 상기 벨트폭 방향의 온도차를 적게 할 수 없고, 폭방향 변형을 방지하는 효과가 적다. 한편, 벨트 양 단부의 가열온도가 250℃를 넘으면, 상기 장력이 부여된 상태에서 스틸벨트 자체가 항복할 염려가 있으므로, 가열온도의 상한을 250℃로 하는 것이 바람직히다.

더우기, 유도가열 코일(41)의 벨트길이 방향의 치수는, 코일 설계상 적당한 갯수로 할 수 있다. 또한, 이 유도가열 코일(41)은, 벨트(4)의 양 단부에 벨트길이 방향으로 적당한 간격을 두고, 복수로 배설할 수도 있다.

여기에서, 벨트로서 50kgf/mm²이상의 항장력을 갖는 스테인레스강이나, 니켈함유강이나 고크롬함유강, 그의 고합금강등의 벨트를 사용하는 것도 가능하다.

이상은 주편폭 600mm의 경우였으나, 다음으로 주편폭이 넓은 경우, 즉 1900mm 폭의 주조시험을 했다. 벨트 주형으로 사용한 벨트폭은 2480mm이며, 그 판두께는 1.2mm이었다. 벨트 단부의 구조는, 제21도에 도시되어 있다. 즉, 벨트 단부로부터 100mm의 부분은, 전자유도 가열코일(41)에 의해 100∼120℃로 가열되어서, 그것에 있는 30mm는 시일재(11)에 접하며, 그것에 있는 50mm는 벨트 배면의 냉각ㆍ가열실(14)로 증기를 통하여, 110∼120℃로 가열되어, 그것에 있는 90mm는 110∼120℃로 온도제어된 동체의 단변주형과 접해, 그것에 있는 1900mm가 주조금속과 접하게끔 되어 있다. 단변주형과 접하는 벨트중, 벨트 끝에 가까운 쪽의 50mm의 부분 이면은 증기가열로 110∼120℃로 가열되어, 단변주형과 접하는 벨트중 용융금속과 접하는 벨트에 가까운 부분 40mm의 벨트 이면은, 냉각수로 냉각된다. 또, 용융금속과 접하는 부분의 벨트 이면은 냉각수에 의해 냉각된다.

또한, 벨트가 들어가는 쪽 롤로 들어가기 전에 제2도에 표시한 벨트 프리히터(60)로 벨트를 120∼140℃로 가열한 경우와, 가열하지 않은경우를 시험조건으로 하였다. 상기 조건하에서, 벨트장력을 변수로 하면서, 강철의 주조시험을 실시하여 벨트의 변위를 전술한 방법과 같은 방법으로 측정했고, 또 주편의 내부균열의 발생량을 조사하였다. 벨트의 최대 변위량의 측정결과는 제22도에 도시되어 있다.

이 도면에 있어서, ①은 프리히터(pre-heater)에 의한 가열을 실시하지 않을 경우이고, ②는 프리히터를 사용한 경우이다. 프리히터를 사용해서, 벨트를 120∼140℃로 예열하여, 벨트장력을 8kgf/mm²이상으로 함으로써 벨트의 최대 변위량을 3mm 이하로 억제할 수 있다. 이렇게 함으로써, 주편의 내부균열의 길이도 작게 억제할 수 있었다.

이상은, 에지히터(edge heater) 및 프리히터를 사용하는 예를 표시했으나, 벨트폭이 1500mm 이하에서, 주조폭이 벨트폭보다 200mm만큼 좁은 조건, 즉 벨트 양 단부에 각각 100mm 폭의 단변주형이 존재하는 조건의 경우에는 상기 에지히터도, 프리히터도 필요하지 않다.

제23도에는 이 예의 주형단부의 구성이 도시되어 있다. 주편폭은 1500mm이며, 주편주형과 인접하는 냉각ㆍ가열실에는, 냉각수를 흘리는 조건으로 하고 있다. 이때, 벨트의 변위는 제15도의 선 ②의 주조폭 1300mm에 있어서, 벨트 변위량은 2.6mm임을 표시했으나, 이것과 거의 동등의 수치를 얻어서 주편품질상 허용되는 크기였다. 단변주형의 가열에 있어서의 제약조건을 제5실시예로 설명한다.

벨트식 연속 주조기로 강철을 주조했다. 벨트 주형에 사용한 벨트폭은 1900mm, 두께는 1.2mm이고, 벨트 양 단부 각각 100mm는 전자유도 가열에 의해 100∼120℃로 가열되어서, 그것에 있는 30mm는 시일재에 접해, 그 내측 각각 50mm는 벨트 이면을 120℃의 과열증기로 가열하여 더욱더 그것에 있는 각각 90mm의 벨트 부분을 동제의 동기이동 단변에 접하는 조건하에 있고, 또 벨트장력은 15kgf/mm²이고, 주조금속의 폭은 1360mm, 두께는 50mm이었다.

한편, 단변주형 냉각장치의 수량을 여러가지로 달리해 사전에 단변주형의 주조부 장입직전의 표면온도를 접촉 온도계로 측정하여 단변온도를 조업조건에서 측정할 수 있도록 했다.

이상의 준비를 행한 후, 단변주형의 냉각조건을 여러가지로 실시해서 주편품질과의 관계를 조사한 바, 제24도에 표시한 것과 같은 결과를 얻었다.

이 결과에서 주변 내부균열의 길이를 1.5mm 이하로 하기 위해서는, 단변주형 온도를 100℃ 이상으로 할 필요가 있다. 단변온도가 100℃ 이하의 경우에는, 벨트가 단변주형에 의하여 냉각되고, 벨트에 주름이 생기므로, 주편품질이 불량해지는 것이며, 또 단변온도가 150℃ 이상이 되면, 점차로 단변주형의 손상이 커진다는 것을 알았다.

따라서, 단변주형 온도는 100∼150℃가 적합한 범위임을 알았다.

다음에 폭가변 단변주형을 사용해 강을 주조하고, 주조 도중에 주편폭을 변경한 예를 실시예 6를 참조로 설명한다.

벨트식 연속 주조용 주형에 있어서, 상부 냉각구조를 분류냉각 구조(6a)로 하고, 하부 냉각구조를 패드 냉각구조(6b)로 한 주형을 사용하여, 각각 벨트의 냉각부 폭과 가열부 폭을 용융금속의 주조폭에 따라서 변경할 수 있도록 하고, 또한 상부롤의 직전에 가스 가열설비(60)를 설치하여, 주조부에 들어가기 전에 벨트 전폭을 150∼170℃로 가열할 수 있도록 하고, 또 벨트의 양 단부 100mm는 전자유도 가열법으로 100∼150℃로 가열할 수 있도록 하였다.

또, 벨트와 동기해서 이동하는 단변주형은, 단변 냉각수량을 조절하여 120∼150℃가 되도록 단변주형의 온도를 리턴공정에서 조절하였다.

이 주조기를 사용하여 용강을 주조하였다. 주조한 주편의 단면 사이즈는, 주조의 전반 30분간은 2060mm 폭에서 두께 50mm로 주조하고, 후반 30분간은 1660mm 폭에서 두께 50mm로 하였다.

2060mm 폭 주편의 주조시에, 벨트의 단부로부터 100mm 부가 전자유도 가열범위이며, 그 다음 30mm는 시일재에 접하고, 또 그 다음의 90mm는 동체의 동기이동 단변과 접하는 조건하에 있으며, 1660mm 폭 주편의 주조시에는, 벨트의 단부로부터 100mm 부가 전자유도 가열범위이고, 그 다음 30mm는 시일재에 접하고, 또 그 다음 200mm는 가열ㆍ냉각실에 공급된 증기로 가열되는 범위이며, 다시 그 다음의 90mm는 동기이동 단변과 접하는 조건하에 있다. 벨트의 전폭은 2500mm였다.

시험결과를 표1에 표시하였다. 이와 같이, 주조의 도중에서 주조폭을 변경하였음에도 불구하고, 프리히터, 에지히터, 벨트이면 증기가열, 단변주형온도 고온제어, 벨트고장력 부여라는 조업조건에 따라, 주조폭 2060mm의 경우에도 1660mm의 경우에도 양호한 주편을 얻을 수 있었다.

이 결과는, 앞서 벨트 변형의 예비실험에서 얻은 결과, 즉 벨트 폭이 2500mm의 경우에는, 제16도에서 주조폭 1660∼2060mm의 범위에서는 벨트 단부 가열만으로는 벨트 변위량이 5∼6mm로 크고, 벨트변위 억제에는 불충분하나, 다시 예가열을 함으로써 바람직한 범위까지 저감할 수 있다는 결과와 일치하였다.

[표 1]

◎ 양호

× 불량

Claims (16)

1. 한쌍의 벨트(4)와, 이 한쌍의 벨트 사이에서 열탕잔류부를 형성하는 한쌍의 단변주형(5)을 가지며, 이 열탕잔류부로 주입된 용융금속을 냉각 및 응고해서 금속박대를 제조하는 벨트식 연속 주조기에 있어서, 상기 단변주형(5)은, 상기 한쌍의 벨트(4) 사이에서 그 벨트의 폭방향으로 이동가능하게 배치되고 또 상기 한쌍의 벨트의 각각의 배면에서 상기 벨트의 폭방향 단면 가까이 배치되며, 또한 그 폭방향으로 구획이 지어진 복수의 냉각ㆍ가열실(14)과, 벨트폭 방향 중앙부 부근에 배치된 냉각함(6)과, 상기 벨트의 배면을 누르는 복수의 누름수단과, 피스톤(29, 30)으로 양분된 내부공간의 일방이 냉각수 공급원에 타방이 벨트 단면용가열매체 공급원에 연결되고, 또한 상기 내부공간에는 축선방향에 따라 상기 복수의 냉각ㆍ가열실(14)로 각각 연이어 통하여 있는 복수의 분기유로(24)가 비치된 유체공급 피스톤 헤더(23)와, 상기 복수의 냉각ㆍ가열실(14)로 각각 연이어 통하여 있는 복수의 배수측 분기유로(26)가 비치된 배수 피스톤 헤더(27)와, 그리고 이동된 상기 단변주형(5)에 대해서 상기 벨트(4)를 누르도록 상기 복수의 누름수단중의 적어도 한개를 선택 작동시키는 제어장치(36)를 갖는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조기.
2. 제1항에 있어서, 상기 단변주형(5)과 상기 피스톤(29, 30)을 동기해서 이동시킴과 동시에, 이동된 상기 단변주형에 대해서, 상기 누름수단을 동기해서 작동시키는 제어장치(36)를 갖는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조기.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 누름수단은, 상기 복수의 냉각ㆍ가열실(14) 각각에 배치된 단변 누름블럭(9)을 구비하며, 제조되는 금속박판대의 폭에 따라 선택되는 단변 누름블럭을 작동시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조기.
4. 제1항에 있어서, 상기 냉각ㆍ가열실(14)은, 주조방향으로 복수단으로 분리되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조기.
5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 누름수단은, 상기 복수의 냉각ㆍ가열실(14) 각각의 유체출구에 배치된 복수의 쓰로틀 밸브(39)로 구성되며, 이들 밸브중 하나이상이 선택적으로 작동되어 상기 단변주형에 대응하는 위치에 있는 상기 냉각ㆍ가열실내의 정압을 높임으로써, 상기 벨트를 상기 단변주형에 압축시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조기.
6. 한쌍의 벨트(4)와, 이 한쌍의 벨트 사이에서 열탕잔류부를 형성하는 한쌍의 단변주형(5)을 가지며, 이 열탕잔류부에 주입된 용융금속을 냉각 및 응고시켜 금속박대를 제조하는 벨트식 연속 주조기에 있어서, 상기 단변주형은 상기 한쌍의 벨트 사이에서 그 벨트의 폭방향으로 이동가능하게 배치되고, 상기 벨트의 평탄도를 유지하기 위해서 상기 벨트 각각의 배면에 배치된 원판롤(112)군과, 각각의 벨트의 배면에서 벨트폭 방향으로 배치되어 벨트폭 방향으로 분할해서 냉각 및 가열이 되는 복수의 냉각ㆍ가열매체 분배기와, 피스톤으로 양분된 내부공간의 한쪽이 냉각수 공급원에, 다른 쪽이 벨트 단면용 가열매체 공급원에 접속되며, 또한 상기 내부 공간에는 축선방향에 따라 상기 복수의 냉각ㆍ가열매체 분배기에 각각 연결되어 있는 복수의 분기유로가 배치된 유체공급 피스톤 헤더(23)와, 그리고 이동된 상기 단변주형에 추종해서 상기 원판롤군을 전개 및 축소시키는 제어장치를 가지며, 이 원판롤군은 상기 이동단변의 이동에 추종해서 자동적으로 상기 벨트의 폭방향으로 전개 및 축소가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조기.
7. 주형의 상부 냉각구조를 청구항 제6항에 기재된 원판롤(112)군을 갖는 구조로 하고, 하부 냉각구조를 청구항 제1항에 다른 구조로 하는 것을 특징으로 하는 용강 주조용의 벨트식 연속 주조기.
8. 제1항에 있어서, 한쌍의 벨트(4)와 이 한쌍의 벨트 사이에서 열탕잔류부를 형성하는 한쌍의 단부주형(5)을 가지며, 이 열탕잔류부에 주입된 용융금속을 응고 및 냉각시켜서 금속박대를 제조하는 벨트식 연속 주조기에 있어서, 주조되는 금속과 동기해서 이동하는 한쌍의 동기이동 단변과, 그 동기이동 단변의 온도는 100∼150℃로 제어하기 위한 냉각기구와 제어구를 갖는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조기.
9. 한쌍의 벨트(4)와, 이 한쌍의 벨트 사이에서 열탕잔류부를 형성하는 한쌍의 단변주형(5)을 가지며, 이 열탕잔류부에 주입된 용융금속을 냉각 및 응고시켜서 금속박대를 제조하는 벨트식 연속 주조 방법에 있어서, 상기 벨트에 10kgf/mm²이상의 장력을 부여하고, 상기 벨트의 양단부를 100℃ 내지 250℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조 방법.
10. 제9항에 있어서, 주조폭이 1200mm 미만의 주편을 제조하는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조 방법.
11. 제9항에 있어서, 주조폭이 1200mm 이상인 주편을 제조함에 있어, 상기 벨트가 용융금속과 접촉을 시작하기 전에, 벨트를 100℃ 내지 250℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조방법.
12. 제9항, 제10항 또는 제11항에 있어서, 단변주형을 100~150℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조방법.
13. 한쌍의 벨트(4)와, 이 벨트 사이에서 열탕잔류부를 형성하는 한쌍의 단변주형(5)을 가지며, 이 열탕잔류부에 주입된 용융금속을 냉각 및 응고시켜 금속박대를 제조하는 벨트식 연속 주조방법에 있어서, 상기 단변주형을 한쌍의 벨트 사이에 그 벨트의 폭방향으로 이동가능하게 배치하고, 상기 각각의 벨트의 배면에서 상기 단변주형의 이동에 추종해서, 냉각매체를 주편과 접하는 벨트 이면에 가열매체를 주편과 접하지 않는 벨트 이면으로 공급하도록 하며, 또한 상기 벨트를 강(steel)으로 만들어 벨트에 10kgf/mm²이상의 장력을 부여하며, 또한 상기 벨트 양 단부의 상기 가열매체로 가열된 온도를 100℃ 내지 250℃로 하는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 벨트(4)가 용융금속과 접촉을 시작하기 전에, 벨트를 100℃ 내지 250℃로 가열하여 주조폭이 1200mm 이상의 주편을 제조하는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조방법.
15. 제6항에 있어서, 한쌍의 벨트(4)와 이 한쌍의 벨트 사이에서 열탕잔류부를 형성하는 한쌍의 단변주형(5) 등을 가지며, 이 열탕잔류부에 주입된 용융금속을 응고 및 냉각시켜서 금속박대를 제조하는 벨트식 연속 주조기에 있어서, 주조되는 금속과 동기해서 이동하는 한쌍의 동기이동 단변과, 그 동기이동 단변의 온도를 100∼150℃로 제어하기 위한 냉각기구와 제어구를 갖는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조기.
16. 제7항에 있어서, 한쌍의 벨트(4)와 이 한쌍의 벨트 사이에서 열탕잔류부를 형성하는 한쌍의 단변주형(5) 등을 가지며, 이 열탕잔류부에 주입된 용융금속을 응고 및 냉각시켜서 금속박대를 제조하는 벨트식 연속 주조기에 있어서, 주조되는 금속과 동기해서 이동하는 한쌍의 동기이동 단변과, 그 동기이동 단변의 온도를 100∼150℃로 제어하기 위한 냉각기구와 제어구를 갖는 것을 특징으로 하는 벨트식 연속 주조기.

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