KR960010243B1 - 강의 연속 주조 장치 - Google Patents

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Description

강의 연속 주조 장치

제1도는 본 발명의 연속 주조용 주형을 표시하는 개략 평면도.

제2도는 연속 주조시의 주형을 표시하는 부분 단면도.

제3도는 유도 가열의 원리를 표시하는 개략 설명도.

제4도는 특성 함수의 특징을 표시하는 선도.

제5도는 특성 함수의 특징을 표시하는 또다른 선도.

제6도는 발열량의 각(角) 주파수에 대한 의존성을 표시하는 선도.

제7도는 (7)식의 수치 한정의 근거를 표시하는 선도.

제8도는 (8)식의 수치 한정의 근거를 나타내고, 일정한 발열 효율을 부여하는 ε와 η의 관계를 표시하는 선도.

제9도는 일정한 열공급량을 부여하기 위하여 요하는 입력 전력량과 주파수의 관계를 지수 표시로 나타낸 그래프.

제10도는 종래의 주형의 두께를 구하는 그래프.

제11도는 본 발명의 가열용 유도 코일을 내장한 주형의 한 실시예를 측면 단면도.

제12도는 본 발명의 가열용 유도 코일의 구조를 나타내는 부분 단면 사시도.

제13도는 본 발명의 효과를 나타내는 선도.

제14도 및 제15도는 본 발명의 효과를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 주형4 : 가열용 유도 코일

5 : 침지노즐6 : 용강

7 : 메니스커스8 : 백업 프레임.

본 발명은 강의 연속 주조 프로세스에 있어서, 주형내의 용강(molten steel) 표면을 유도 가열하고 뛰어난 표면성상(表面性狀)의 주편을 제조할 수 있는 강의 연속 주조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 강의 연속 주조 프로세스에서 얻어지는 주편의 표면성상은, 주형내에서 용강이 응고 개시하는 소위 초기 응고의 상태에 강하게 영향받고 있다.

이 초기 응고 현상을 지배하는 요인으로서는, (1) 주형의 진동 조건, (2) 주형과 주편과의 마찰(윤활) 조건, (3) 용강 표면의 메니스커스(meniscus) 근방에서의 발열 조건, (4) 주형내에서의 용강 유동 등을 들 수 있다.

실제의 초기 응고 현상에는, 이들 요인이 복잡하게 서로 관련하고 있지만, 그중에서도 메니스커스부의 열적 조건을 제어하는 것이 중요하고, 이것을 적절하게 행함으로써 양호한 표면성상의 주편을 얻을 수 있다고 생각되고 있다. 열적 조건을 바꾸는 방법에는, 주형의 재질을 변경함으로써 발열량을 바꾸는 방법과, 외부에서 메니스커스부를 가열하는 방법을 들 수 있다.

종래의 연속 주조용 주형에는 구리제의 주형 냉각판이 사용되고 있다. 예를 들면 일본국 특공소 57-21408호에 개시되어 있는 바와 같이 구리제 주형 냉각판의 배면에 가열용 유도 코일이 배치되어 있다.

이 경우에, 구리의 전기 전도도가 높기 때문에 용강을 효과적으로 가열하기 위하여는, 가열용 유도 코일에

a. 저주파를 사용한다.

b. 고주파를 사용하는 경우는 구리판의 두께를 가능한한 얇게 할(1mm 정도) 필요가 있다.

그러나 용강을 가열하기 위하여 저주파를 사용하면, 주형내의 용강을 교반하기 위하여 몰드 파우더를 감아넣어서 품질저하를 초래하는 문제가 있다.

또 구리판의 두께를 얇게 하면, 용손하여 용강과 주형 냉각수가 접촉하고, 수증기 폭발을 일으키는 위험성이 있다. 주형의 재질을 변경함으로써 열적조건을 바꾸는 기술로서는, 일본국 특개평 3-264143호 공보에 공시되어 있는 바와 같이, 주형재로서 열전도율이 낮고, 열간 강도가 높은 Ni-Cr-Fe계 합금을 사용하는 기술이 있다.

이 경우의 문제점은, 메니스커스부의 열적조건을 적극적으로 제어할 수 없다고 하는 점에 있다. 예를 들면 주형에 주입하는 용강의 온도나 주조 속도 등 주조 조건 그 자체에 따라서, 메니스커스부의 열적조건이 좌우된다고 하는 점에서는 종래의 구리제 주형을 사용하는 것과 하등의 변하는 바가 없다.

주형내의 용강 표면을 가열하는 방법으로서는, 아크가열 등이 제안되어 있지만, 가장 현실적인 기술은 일본국 특개소 56-68565호에 제안되어 있는 평형(平衡) 코일에 의한 유도 가열이다.

상기 공보에 개시되어 있는 기술에 의하면, 주조 조건과는 독립적으로 메니스커스부에의 입열을 제어할 수 있고, 이 평형 코일을 주형내의 용탕면 바로위에 설치하고, 교류 전류를 인가함으로써 표면을 균일하게 가열할 수가 있다는 것이 나타나 있다. 이 가열용 코일에는 고주파 전류를 흘리기 때문에 도체의 주울 발열에 의하여 코일에 용손이 생길 우려가 있지만, 이 용손을 방지하기 위하여 통상은 코일에 냉각수를 흘리고 있다.

이 용탕면 바로위에 설치한 평형 코일에 의한 유도 가열 방법에도 이하와 같은 문제점이 있다.

(1) 가열효율을 높이기 위하여는, 가열용 코일을 용강 표면에 접근시킬 필요가 있지만, 용강면의 상승에 따라, 코일이 용강내로 침지하고, 코일이 손상되기도 하고, 그 때문에 냉각수가 누설되고, 용강과 접촉하여 수증기 폭발을 일으킨다는 안전상의 문제가 있기 때문에, 접근시킬 수 없다.

(2) 용강 표면 바로위에는 탕면 레벨을 측정하기 위하여 와류식 탕면 레벨센서를 설치하는 것이 통상적이지만, 가열 코일에 의하여 센서가 가열되고, 손상될 위험성이 있다.

(3) 침지 노즐의 교환시나 턴디시(tundish)의 교환시에는 코일 손상 방지를 위하여 해체할 필요가 있다.

(4) 용강 표면에는 보온, 비금속 개재물 흡수, 주형과 주편 사이의 윤활 등을 목적으로 하여, 몰드 파우더를 존재시키고 있고, 조업중 일정량 이상의 몰드 파우더를 확보하기 위하여, 상부로부터 상시 보급되고 있지만, 가열용 유도 코일은 그러한 악조건하에 놓이기 때문에, 보수관리를 엄격하게 할 필요가 있다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 주형의 외측에 배설된 유도 가열용 코일에 의하여, 주형내 용강 표면을 효율좋게 가열할 수 있는 강의 연속 주조 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 주형의 재질 및 두께, 유도 코일, 주형내의 용강과의 관계를 철저하게 해명함으로써 이하의 주형을 갖는 연속 주조장치를 개발한 것이다.

즉, 본 발명은 한쌍의 장변(長邊) 프레임과 한쌍의 단변(短邊) 프레임으로 이루어지는 수직형 연속 주조용 주형의 외면에 백업 프레임으로 에워싸인 가열용 유도 코일을 배설하고, 침지 노즐에서 상기 주형내로 공급되는 용강을 상기 가열용 유도 코일에 의하여 주형 냉각판 배면에서 용강 표면 상부로부터 유도 가열하는 연속 주조 장치에 있어서, 하기식을 만족시키는 동시에, 재질이 Ni-Cr-Fe계 합금으로 이루어지는 주형을 사용한 강의 연속 주조 장치이다.

ξ²=σ₁/σ₂≤4

1/10≤η=(2μο·σ²·ω)^0.5·d≤10

여기에서 ε : 전기 전도도의 비율

σ¹: 주형의 전기 전도도

σ₂: 용강의 전기 전도도

μο : 진공중 투자율

d : 주형의 두께

ω : 전자파의 각 주파수

η : 용강중에의 자장 침입 깊이와 d와의 비율이다.

기타의 본 발명의 구성은, 그 변형예와 함께 이하의 상세한 설명에서 명백해질 것이다. 먼저 본 발명의 원리에 관하여 설명한다.

일반적으로 코일에 교류 전류를 흘리면, 이것에서 전자파가 발생하고, 공간을 전파하여 간다. 그때에 발생하는 자장의 세기(Bo)는 코일에 흐르는 전류의 크기(Io)에 비례하고, 다음의 (1)식으로 나타내진다. 또한 α는 비례 계수이고, 코일 형상에 의하여 정하여지는 값이다. 또 μο는 진공중의 투자율이고, 4π×10^-7H/m의 값을 갖는다.

Bo = αμοIο …………………………………………………… (1)

여기에서, 제1도 및 제2도에 표시하는 바와 같이, 주형(1)의 외측에 배치된 가열용 유도 코일(4)에 의하여 이 주형(1)내의 용강(6)을 가열함에 있어서, 두께 d, 전기 전도율 σ₁의 주형(1)을 통해 전기 전도율 σ₂의 용강(6)으로 전자파를 입사하고, 가열하는 경우를 생각한다.

이때, 입사되는 전자파는 제3도에 도시된 바와 같이 주형 표면 및 주형(1)과 용강(6)이 접하는 면에서 일부가 반사되고, 또 주형(1)내에서 일부가 흡수되기 때문에 최종적으로 용강(6)에 도달하는 전자파는 약해진다. 용강에 도달한 전자파는 그곳에서 유도 전기를 발생시키고 주울열을 용강(6)에 공급하게 된다.

상기 주울열을 q바(편의상 (2)식의 좌변을 이와같이 표현한다)로 하면, 이 주울열 q바는 금속중의 전자파 전자파 원리에 의하여 다음의 (2)∼(5)식으로 주어지는 거시 명백해 졌다. 또한 X는 주형(1)과 용강(6)이 접하는 점으로부터의 거리이다.

q=(2/μο)Bo²ω×g(ξ,η)exp{-(2)^0.5kx}……………………………… (2)

g(ε,η)=4/{(ξ+1)²exp (ξη)+(ξ-1)²exp (-ξη)+2(1-ξ₂)cosξη}…(3)

ξ=(σ₁/ σ₂)^0.5, η=(2)^0.5kd ……………………………………………… (4)

k =(μοσ₂ω)^0.5……………………………………………………………… (5)

상기 (5)식에 있어서, ω는 전자파의 각주파수이고, 주파수 f와는 다음의 (6)식의 관계에 있다.

ω=2πf……………………………………………………………………………(6)

상기 (2)∼(6)식에서 알 수 있는 바와 같이, 발생하는 열량 q바는, 주형의 주께 d, 주형의 전기 전도도 σ₁, 전자파의 각주파수(ω)에 대해서 복잡하게 의존해 있고, 그 의존성은 특성 함수 g(ξ,η)에 의하여 표시된다.

제4도는 η=0.01, 0.1, 1 및 10의 각 경우에 관하여 g(ξ,η)을 ξ의 함수로 간주하여 나타낸 그래프이고, 제5도는, 반대로 ξ=0.1, 0.5 1, 2의 각 경우에 관하여 g(ξ,η)을 η의 함수로 간주하여 표시한 그래프이다.

상기 제4도 및 제5도에 표시한 바와 같이, ξ,η가 증가함에 따라서, g(ξ,η)는 감소한다. 따라서, 가열 효율을 높이기 위해서는, 주형의 전기 전도도 σ₁을 작게 하고 주형의 두께 d를 작게하면 좋다는 것을 알 수 있다.

한편, 발열량 q바의 각주파수 ω에 대한 의존성은 η에 관한 η²g(ξ,η)로 표시되고, 예를 들면 ξ=1의 경우에는 제6도에 나타내는 그래프와 같이 된다. 이 제 6도의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, η가 어느 특정치 ηο에서 최대가 되고, 발열량 q바에는 최적한 각주파수 ω가 존재하는 것을 알 수 있다.

전술한 이론계산의 결과에 따라, 주형(1)의 전기 전도도 σ₁와 두께 d, 가열용 유도 코일에 흘리는 전류의 각주파수 ω에 대해서, 다음의 (7) 및 (8)식의 조건을 만족시키도록 설정하는 것이 바람직함을 판명했다.

ξ²=σ₁/ σ₂≤4 ………………………………………………………………… (7)

1/10≤η=(2μοσ₂ω)^0.5·d≤10…………………………………………… (8)

또, 주형은 구리보다도 전기 전도도가 낮고, 또한 내열성이 뛰어난 재료여야 하는 것에서, 주형 (1)의 재질로서는, Ni-Cr-Fe계 합금이 최적이다.

다음에, 상기 (7)의 식의 수치 한정에 대해서 설명한다. 제7도는, 상기 제6도에 표시한 최대 발열량을 부여하는 ηο의 값과 발열 효율 g(ξ,η)가 0.1, 0.5, 0.9인 경우의 η의 값을 ξ에 대한 함수로서 동일 그래프에 표시한 것이다. 이 제7도에서 알 수 있는 바와 같이, ξ≥2에서는 최대 발열량이 얻어지도록 η을 설정하면, 발열 효율이 10% 이하가 된다. 또, ξ가 증가함에 따라서 발열 효율은 ξ²에 반비례 하여 급감한다. 따라서, 발열량과 효율의 양쪽의 관점에서 보면, ξ≤2, 즉 ξ²≤4임이 필요해 진다.

또한, ξ의 하한치는 특히 설정할 필요는 없다. 단, 구태여 설정하려고 한다면, 금속의 전기 전도도는, 10⁵Ω^-1m^-1속에 들어가기 때문에, 금속주형에 의한 용강의 주조하고 하는 것을 명확히 하면,로 할 수 있다.

이어서, 상기 (8)식의 수치 한정에 대해서 설명한다. 제8도는, 발열량이 일정, 즉 η²g(ξ,η)=일정으로 되는 ξ,η을 나타낸 것이다.

이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, η〈 (1/10)에서는, η²g(ξ,η)〈10^-2이 되고, 발열량은 작아진다. 한편 η〉10에서는 ξ이 작은때에는 η²g(ξ,η)도 커지지만, 조금이라도 ξ가 커지면, 급격히 η²g(ξ,η)는 감소하고 발열량이 작아진다. 즉 η〉10인 경우의 발열량은 ξ에 대해서 민감하다. 따라서, 발열량이 충분히 얻어지고, 또한 ξ에 대해서 그다지 변화하지 않는다(민감하지 않다)고 하는 2개의 관점에서 생각해 보면, (1/10)≤η≤10이 바람직하다.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 의하면 주형의 재질 및 두께를 적절히 설정하는 동시에, 재질로소 Ni-Cr-Fe계 합금을 사용함으로써 주형의 외측에 가열용 유도 코일을 배설하고, 이 코일을 사용하여 효율좋게 용강 표면에 열에너지를 공급하는 것이 가능해진다.

여기에서 주형의 두께에 대해서 검토해 본다.

교류자계에 의한 유도 가열을 하는 경우의 효율에 대해서, 종래는 진공중(또는 공기중)에 주형(두께 : d, 전기 전도도 : σ₁)을 배치한때, 주파수 f의 전자파가 어느 정도 투과할 수 있는가를 평가하고 있었다.

하나의 지표로서 침투 깊이 δ와, 주형의 두께 d가 d≤δ이면, 전자파가 유효하게 투과하고 있다고 생각된다. 이 사고 방식으로 f, d, σ₁의 관계를 나타낸 것이 제10도이다.

예를 들면 Cu(σ₁=2×10⁷Ω^-1m^-1)의 경우에는 주파수가 1KHz일때, 침투 깊이 δ는 약 4mm가 되고, 주파수가 10KHz에서는 δ는 1.1mm이므로, 주형의 두께는 그 이하여야 한다.

이상의 평가는 전자파의 투과성만을 논점으로 하고 있지만, 실제로는 주형내에는 용강이 있고, 용강도 또한 도전성이기 때문에, 그속에서의 감쇠를 고려할 필요가 있다.

또한 목적으로 하고 있는 것은, 전자파의 투과성은 아니고 용강의 가열이며, 용강내에서의 발열량을 논의 해야 한다.

제9도는 상기 (2)식에서 얻어진 일정한 발열량 q바를 얻기 위하여 필요한 전력 p와 주파수 f의 관계를 지수 표시한 그래프이다.

주형의 재질은 실시예에 있는 Cu, 인코넬 Inconel 718의 2종류이고, 주형 두께는 4mm, 25mm의 2종류를 도시하고 있다.

Cu인 경우, 25mm 두께에 비해서 4mm 두께로 함으로써 현저하게 전력을 낮출 수 있다. 또한, 저전지 전도도 재질(Inconel 718)을 사용함으로써 1자리 이상 낮출 수 있음을 알 수 있다.

또 제9도에 화살표시하고 있는 바와 같이, 전자파의 투과성이라고 하는 관점에서는, 예측조차할 수 없었던 최적 주파수의 존재가, 가열이라고 하는 관점을 받아들인 본 발명의 사고방식에 의하여 명확히 되었다.

제9도에 나타낸 바와 같이, 주파수의 범위는 1∼10KHz가 바람직하다.

다음에 백업 프레임중에 설치된 가열중 유도 코일에 의하여 백업 프레임 자신이 가열용손되는 것을 방지하기 위하여, 코일 설치부의 재질을 부분적으로 비자성 스테인레스강으로 한다. 이 경우에, 또한 그 두께 D를

로 하면 바람직하다. 단

μ : 비자성 스테인레스강의 투자율(≒ 4π×10^-7H/m)

σ : 비자성 스테인레스강의 전기 전도도

f : 고주파 주파수

본 발명의 실시예의 측면 단면도를 제11도에 나타낸다.

본 발명에 의하면, 제11도에 표시한 바와 같이 가열용 유도 코일(4)을 주형(1)을 지지하는 백업 프레임(8)내의 메니스커스(7)의 레벨에 나사(10) 등으로 조립한다. 따라서, 용강(6)의 표면 바로 위로부터 가열하는 종래의 기술에 있어서의 코일의 손상, 수증기 폭발의 위험성, 침지 노즐(5) 또는 턴디시 교환시의 코일해체 작업, 몰드 파우더에 의한 오염 등의 문제를 해결할 수 있다.

한편, 주형 배면으로부터 고주파 가열을 하는 경우에는, 주형내에서 전자파가 흡수되고, 용강 표면으로 팰요한 열공급을 하는데에는, 전력을 필요이상으로 올려야 한다.

주형의 전기 전도도를 σ, 투자율을 μ, 두께를 d, 전자파의 주파수를 f로 하면, 전자파의 투과율 ηt는,

………………………………………………… (9)

로 표시된다. 따라서 주형의 재질로서는, 전기 전도도 σ가 작은것이 좋고 또한 두께 d를 작게 한다고 하는 관점에서 열간 강도가 높은 것이 바람직하다. 그 예로서 Ni-Cr-Fe계 합금을 들 수 있다.

한편, 유도 가열은, 코일을 조립해 넣은 백업 프레임에 대해서도 동일하게 생긴다. 통상, 백업 프레임의 재질에는 탄소강이 선택된다. 탄소강의 전기 전도도는 10⁷Ω^-1m^-1정도이지만, 비투자율(진공의 투자율에 대한 투자율비)가 7000 정도로 극히 크다. 이 때문에 백업 프레임의 가열용 유도 코일에 접하는 면의 표면이 가열되어 용해할 위험이 있다. 그리서, 이 가열용 유도 코일에 접하는 면을 비투자율이 1 정도인 비자성재로 에워싸도록 하고, 그 중에서 전자파를 서서히 감쇄시켜서, 백업 프레임의 가열용손을 방지한다. 그예로서, 비자성 스테인레스강(SUS 304등)(9)을 사용한다. 이 때에, 비자성 스테인레스강(9)의 두께 D는,

…………………………………………………………… (10)

로 하는 것이 좋다. 여기에 μ,σ는 비자성 스테인레스강의 투자율 및 전기 전도도이다.

여기에서, 식 (10)의 한정이유에 대해 설명한다.

비자성 스테인레스강(9)중에서는 전자파가 다음식(10-1)과 같이 감쇄한다.

………………………………………………… (10-1)

E_(X)는 비자성 스테인레스강(9)의 가열용 유도 코일(4)측의 표면으로부터, 거리 x만큼 떨어진 위치에서의 비자성 스테인레스강(9)내의 전자파의 강도이고, E_O는 비자성 스테인레스강(9)의 가열용 유도 코일(4)측의 표면에서의 전자파의 강도를 나타낸다. 이로부터 백업 프레임측에서의 전자파의 강도 E_B는, 비자성 스테인레스강(9)의 두께를 D로 하면,

…………………………………………………………(10-2)

로 된다.

백업 프레임 측에서의 발열량은 E_B의 2승에 비례하므로, 식 (10-2)의 값이 작을수록 좋다. 그때의 한계치로서, 전자파의 표피깊이라고 하는 길이 차원의 양을 이용하여,로 하면 전자파가 차단되어 백업프레임에서의 발열량을 떨어뜨릴 수 있다.

또 주형내의 용강을 효율좋게 가열하기 위해서는, 코일의 용강면측을 제외한 상하 및 배면의 3면을 에워싸는 강자성재 벽체를 설치하고, 용강면측에의 고주파 자계 강도를 세게한다. 강자성재 벽체로서 규소강판의 박판을 사용하고, 각 박판 사이를 절연하여 적층시킨 다중 적층체인 것을 사용한다. 가열용 유도 코일의 형상은, 제12도에 표시한 바와 같이, 중공의 구리 파이프(11)를 서로 절연재(13)로 절연하고, 1개 이상을 다발지은 구조로 하고, 속에 냉각수를 흘려서 냉각하는 한편, 용강에 면하는 측이외, 즉 상하 및 배면의 ⊃자형을 한 강자성재 벽체(12)로 에워싸고, 발생하는 전자계를 용강측에 집중시킨다. 이때, 사용하는 강자성재로서는, 규소강판을 들 수 있다. 단, 단순히 규소강판으로 에워싸는 것만으로는, 고주파에 의하여 유도 전류가 규소강판측에도 발생하고, 주울 발열이 생켜서 효율이 저하하기 때문에, 규소강판을 얇게 하고, 서로 절연재(13)로 절연하면서 적층시키고, 유도 전류가 흐르지 않도록 하는 편이 좋다.

(실시예)

이하, 도면을 이용하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제1도는, 본 발명에 따른 한 실시예에 적용하는 연속 주조용 주형을 나타내는 개략 평면도이다.

상기 주형(1)은, 한쌍의 장변 프레임(2)과 한쌍의 단면 프레임(3)으로 이루어지고 그 주위에 가열용 유도코일(4)이 배설되고 있고, 이 코일(4)에 의하여 주형(1)내의 용강(6)을 유도 가열가능하게 되어 있다. 또한, 도면중 부호 5는 침지 노즐이다. 또, 측면 구조는 상기 제2도와 실질적으로 동일하다.

사용한 연속 주조기의 주형 사이즈는, 폭 1200mm×두께 260mm이고, 주조 처리량(through put)은 4.0ton/min이다. 주형으로서는, 표 1에 표시한 조성 및 전기 전도도를 갖는 본 발명의 4종류의 주형재 M1, M3, M4, M5 및 종래의 주형재 M2로 이루어지는 것을 사용했다.

용강의 전기 전도도 σ₂는 7×10⁵Ω^-1m^-1이고, 각 주형재의 전기 전도도 σ₁은 본 발명 주형 M1이 9×10⁵Ω^-1m^-1, M3, M4 및 M5가 8×10⁵Ω^-1m^-1이고, 종래 주형 M2가 6× 10⁷Ω^-1m^-1이다. 따라서, 주형재 M1∼M5에 관해서 상기 (4)식에서 주어지는 ξ의 값은 M1, M3, M4, M5는 각각 1.1이고 M2는 9.3이다.

표 2는 또다른 실시 조건을 정리한 것이다. 이 표 2에서 종래법 번호 4를 제외한 실시번호 1∼7에서는 가열용 유도 코일에 흘리는 전류의 주파수 8KHz로 했다. 이 값은, 재료 M1, M3, M4, M5로 이루어지는 주형에 관하여, 실시 번호 1의 주형의 두께의 경우에 상기 제6도에 표시한 최대 효율을 부여하는 주파수에 일치시킨 것이다. 동표에는 (7)식, (8)식의 계산 결과를 합하여 나타내었다.

제13도는 종래법 번호 4를 제외한 실시 번호 1∼7의 경우의 각각에 대해서, 코일에 의한 유도 가열을 개시한 후의 용강 표면 온도의 변화를 시간 경과에 따라 측정한 결과를 나타낸 것이다.

상기 제13도에서 명백한 바와 같이, 전지 전도도가 높은 재료 M1, M3, M4, M5로 이루어지는 주형을 사용한 경우에는 용강을 가열할 수 있지만, 전지 전도도가 높은 재료 M2로 이루어지는 주형을 사용한 경우에는 거의 가열되지 않았다. 또, 주형의 두께가 두꺼워지면 가열 효율이 저하했다(본 발명 2).

[표1]

[표2]

다음에, 실시번호 1∼7에서 제조한 주편 표면의 슬래그 조각(slag patch)의 개수를 조사한 경과를 제14도에, 블로홀(blow hole)의 개수를 조사한 결과를 제15도에 각각 지수 표시로 나타냈다.

여기에서, 슬래그 조각이란, 연속 주조기 주형의 용강 표면의 보온 및 산화 방지와 주형/주편 사이의 윤활을 목적으로 투입되는 몰드 파우더가 주편 표층부에 포착된 것이다. 또, 블로홀이란, 침지 노즐의 폐쇄 방지를 위하여 침지 노즐내에 불어넣은 Ar등의 기포가 주편 표층부에 포착된 것이다.

이상의 결과에서 명백한 바와 같이, 주형의 전기 전도도가 낮고 또한 두께가 작은 실시 번호1(본 발명1), 실시 번호 5(본 발명3), 실시 번호(본 발명 4), 실시 번호 7(본 발명 5)의 경우에 특히 효율좋게 용강표면을 가열할 수 있고, 주편의 표면성상을 현저하게 개선할 수 있음이 판명되었다.

이상 설명과 같이, 본 발명에 의하면 가열용 유도 코일을 사용하여 연속 주조용 주형내의 용강의 표면을 유도 가열하는 장치에 있어서, 주형의 제질 및 두께를 적절하게 설정하는 동시에, 제질로서 Ni-Cr-Fe제합금을 사용함으로써 주형의 외측에 가열용 코일을 설치하고, 이 코일을 사용하여 효율좋게 용강 표면에 열에너지를 공급하는 것이 가능해지고 그 결과, 표면 성상이 뛰어난 주편을 확실하게 제조하는 것이 가능해진다.

또 백업 프레임이 가열 용해하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 주형 바로위에서 유도 가열하는 경우의 위험성 및 보수·관리의 문제가 해결되었다.

Claims (6)

1. 한쌍의 장변 프레임(2)와 한쌍의 단변 프레임(3)으로 이루어지는 수직형 연속 주조형 주형(1)의 외면에, 백업 프레임(8)으로 에워싸인 가열용 유도 코일(4)을 배설하고, 침지 노즐(5)로부터 상기 주형(1)내로 공급되는 용강(6)을 상기 가열용 유도 코일(4)에 의하여, 용강 표면 상부로부터 유도 가열하는 연속 주조장치에 있어서, 하기식을 만족시키는 동시에, 재질이 Ni-Cr-Fe계 합금으로 이루어지는 주형을 사용한 강의 연속 주소 장치

   ξ²=σ₁/ σ₂≤4

   1/10≤η=(2μο·σ_2·ω)^0.5·d≤10

   여기에서 ξ : 전기 전도도의 비율

   σ₁ : 주형의 전기 전도도

   σ₂: 용강의 전기 전도도

   μο : 진공중 투자율

   d : 주형의 두께

   ω : 전자파의 각 주파수

   η : 용강중에의 자장 침입 깊이와 d와의 비율이다.
2. 제1항에 있어서, 가열용 유도 코일(4)의 주파수가 1∼10KHz인 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 주형(1)의 외면에 위치하는 백업 프렘임(8)의 가열용 유도 코일(4)에 접하는 개소만, 비자성 스테인레스강제로 구성한 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조 장치.
4. 제3항에 있어서, 비자성 스테인레스강의 두께 D가 하기식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조 장치.

   단 μ : 비자성 스텐인레스강의 투자율

   σ : 비자성 스테인레스강의 전기 전도도

   f : 고주파 주파수
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 주형(1)의 외면에 위치하는 백업 프레임(8)내에 배설된 가열용 유도 코일(4)의 용강면측을 제외한 상하 및 배면의 주위 3면을 강자성재 벽체(12)로 에워싼 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 강자성재 벽체(12)가 규소 강판 박판과 절연재(13)와의 다중 적층체인 것을 특징으로 하는 강의 연속 주소 장치.