KR100953295B1

KR100953295B1 - 금속 스트립의 연속 주조 장치

Info

Publication number: KR100953295B1
Application number: KR1020047010256A
Authority: KR
Inventors: 외스트룬드스투레; 시베손파트리크
Original assignee: 오또꿈뿌 오와이제이
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2010-04-20
Also published as: ATE356680T1; JP2005512817A; TWI284573B; KR20040064001A; FI20012582A; US7004226B2; AU2002352288A1; CN1275721C; TW200410775A; EP1458506B1; EA005759B1; EA200400621A1; WO2003055621A1; JP4234602B2; FI114540B; US20050061469A1; EP1458506A1; DE60218895T2; MY127562A; FI20012582A0

Abstract

단부가 개방된 몰드 캐비티(C)의 상단부 및 바닥 단부를 갖는 몰드(10), 턴디쉬(11)와 몰드(10) 사이의 경계면을 지나서 몰드 입구 개구부(E)속으로 용융 금속을 공급하기 위해 몰드 캐비티(C)와 직접 소통하는 배출 개구부(11A)를 갖는 턴디쉬(11), 턴디쉬-몰드 경계면(12)으로 용융 금속이 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 경계면에서 밀봉을 형성하는 밀봉 장치(14), 및 턴디쉬(11)에 용융 금속을 공급하고 그 내부의 용융 금속의 수위를 유지하기 위한 용융 금속 공급 장치(12)를 포함하는 금속 스트립의 연속 수직 주조 장치가 제공되어 있다. 밀봉 장치(14)는 한쌍의 수평면(10A, 11B), 및 그래파이트 시트로 형성되고 상기 표면(10A, 11B)과 일정하게 밀봉 결합하는 밀봉 요소(14A)를 포함하는데, 상기 한쌍의 수평면 중 하나는 입구 개구부(E) 주위의 몰드상에 배치되어 있고, 다른 하나는 배출 개구부(11A) 주위의 턴디쉬(10)상에 배치되어 있다.

Description

금속 스트립의 연속 주조 장치{APPARATUS FOR CONTINUOUS CASTING OF METAL STRIPS}

본 발명은 금속 스트립의 연속 수직 주조 장치에 관한 것이고, 특히: 상단부 및 바닥 단부를 갖는 몰드로서, 상단부에서 몰드 입구 개구부 및 바닥 단부에서 스트립 출구 개구부를 갖는 개방 단부 몰드 캐비티를 구비하는 몰드; 용융 금속을 보유하기 위한 턴디쉬로서, 턴디쉬와 몰드 사이의 경계면을 지나서 몰드 입구 개구부속으로 용융 금속을 공급하기 위해 몰드 캐비티와 직접 소통하는 배출 개구부를 갖는 턴디쉬; 턴디쉬-몰드 경계면으로 용융 금속이 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 경계면에서 밀봉을 형성하는 밀봉 장치; 및 턴디쉬에 용융 금속을 공급하고 그 내부의 용융 금속의 수위를 유지하기 위한 용융 금속 공급 장치를 포함하는 종류의 장치에 관한 것이다.

미국특허 제 3 797 555 A 호에는 그러한 종류의 연속 주조 장치가 개시되어 있다. 이러한 장치의 중요한 특징은 몰드가 이른바 고온 상부를 갖는다는 점이고, 이는 주조 장치내, 즉 턴디쉬내의 용융 금속의 표면 수위가 몰드 캐비티의 냉각벽에 대해 용융 금속의 응고가 개시되는 수위보다 실질적으로 더 높다는 것을 의미한다.

따라서 고온 상부 연속 주조 장치에 있어서, 턴디쉬내의 일부 수위로부터 용융 금속의 응고가 개시되는 몰드 캐비티내의 수위보다 더 낮은 수위로 하향 신장하는 용융 금속의 접촉체가 제공된다. 따라서, 대기가 금속의 응고에 간섭할 수 있는 어떠한 지점도 몰드 캐비티내에는 존재하지 않는다. 고온 상부 주조 기술의 또 다른 장점은 용융 금속의 수위가 몰드내의 어느 지점이 아니라 턴디쉬내에 있음으로 해서 금속 정압력이 높다는 것이다.

주조 장치를 확실하게 작동시키고 높은 품질의 주조물을 유지하기 위해, 턴디쉬-몰드 경계면에서 확실한 밀봉이 제공될 필요가 있고, 즉, 몰드속으로 연속적으로 공급된 용융 금속이 턴디쉬의 배출 개구부를 통해 유동하여 몰드 캐비티속으로 유입되는 지점에서 확실한 밀봉이 제공될 필요가 있다. 몰드 캐비티를 통과하는 응고 금속의 이동을 촉진시키기 위해 몰드가 진동하는 주조 장치에 있어서, 주조 장치에서 확실한 밀봉을 제공하는 것은 특히 어렵다. 또한 확실한 밀봉에 필수적인 넓은 밀봉면을 제공하는 것도 어렵다.

본 발명의 목적은 상술한 종류의 주조 장치내의 턴디쉬-몰드 경계면에 확실한 밀봉 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 초기에 언급된 종류의 연속 주조 장치는 밀봉 장치가: 몰드의 상단부에 형성되며 몰드 입구 개구부를 둘러싸며 밀봉 요소를 지지하는 편평한 상향 수평 상면, 턴디쉬상에 형성되어 턴디쉬의 출구 개구부를 둘러싸는 편평한 하향 표면, 및 그래파이트 시트로 형성되고 몰드상의 수평 상면 및 턴디쉬의 하향 표면과 일정하게 밀봉 결합되며 또한 몰드 입구 개구부 및 턴디쉬의 출구 개구부를 둘러싸는 밀봉 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 장치에 있어서, 턴디쉬-몰드 경계면에서의 밀봉은 한쌍의 편평한 수평면 사이에 개재된 밀봉 요소를 갖는 매우 단순하고 값싼 밀봉 장치에 의해 달성되고, 상기 한쌍의 편평한 수평면중 하나는 턴디쉬상에 배치되어 있고 다른 하나는 몰드상에 배치되어 있다. 턴디쉬 및 이 턴디쉬가 보유하는 금속은 밀봉에 필요한 압력을 가한다. 몰드가 수직 방향으로 진동하면, 턴디쉬는 몰드와 함께 진동하도록 쉽게 배치될 수 있다. 몰드가 또한 수평 방향으로 진동하면, 밀봉 장치의 밀봉 효과를 손상시키지 않고서 턴디쉬와 몰드가 밀봉 요소상에서 서로에 대해 수평 방향으로 미끄러질 수 있기 때문에, 턴디쉬는 수평 방향으로 진동할 필요가 없다.

본 발명은 본 발명에 따른 연속 주조 몰드의 실시형태가 개략적으로 도시되어 있는 첨부 도면을 참고로 하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명을 구체화하는 연속 주조 장치를 도 2의 선 I-I를 따라 도시한 수직 단면도로서, 용융 금속을 공급하기 위한 관련 수단을 갖는 턴디쉬 및 몰드를 포함하는 연속 주조 장치의 단면도이다.

도 1a는 개재된 밀봉 장치 뿐만 아니라 턴디쉬의 하부 및 몰드의 상부를 더 명확하게 도시하기 위해 큰 비율로 도시한 도 1의 부분이다.

도 2는 생략된 몰드 위에 놓여 있는 턴디쉬의 일부를 갖는 도 1에 도시된 장 치의 평면도이다.

도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 도시한 수직 단면도이다.

도면에서 실시예로서 도시된 본 발명의 실시형태에 있어서, 금속 스트립, 특히 구리 및 구리계 합금과 같은 비철 금속 또는 합금 스트립의 수직 주조를 위해 연속 주조 몰드(10)가 사용된다. 몰드(10)에서 주조되는 용융 금속은, 공급 헤드 또는 턴디쉬(11)로부터 몰드 상단부의 직사각형의 기다란 몰드 입구 개구부(E)를 통해 수직 신장 몰드 캐비티(C)속으로 연속적으로 공급된다. 금속이 몰드 캐비티속으로 하향 진행하면서, 금속은 응고하여 몰드의 바닥 단부의 배출 개구부를 통해 배출되는 스트립(S) 형상의 고체 스트랜드를 형성하게 된다. 응고된 스트립(S)은 몰드(10)의 바로 아래에서 인출 롤러(R) 사이를 통과하는데, 이 인출 롤러는 몰드로부터 스트립을 일정한 속도로 인출하도록 작동한다.

턴디쉬(11)는 턴디쉬속으로의 유동을 제어하기 위한 종래의 스토퍼 로드(13)를 포함하는 런더(12; launder)(부분적으로만 도시됨)를 통해 용광로(도시되지 않음)로부터 용융 금속을 수용하므로, 턴디쉬내에서는 실질적으로 일정한 양의 용융 금속이 유지된다. 이러한 유동 제어는 종래의 기술을 사용하여 실시될 수 있기 때문에, 본원에서 설명할 필요는 없다.

특히, 용융 금속은, 턴디쉬(11)의 평면 수평 바닥면(11B)에 형성되며 실질적으로 몰드 입구 개구부(E)와 동일한 공간에 형성되는 직사각형 출구 개구부(11A)를 통해 몰드(10)속으로 공급된다. 이하에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 턴디 쉬(11)는 밀봉 장치(14)를 사이에 두고 몰드(10)의 편평한 수평 상면(10A)상에 놓여 있다. 이 밀봉 장치는 몰드의 상면(10A) 및 턴디쉬(11)의 바닥면(11B), 즉, 출구 개구부(11A)를 둘러싸는 편평한 수평면에 의해 형성된 턴디쉬-몰드 경계면에서 용융 금속이 측방향으로 유출되는 것을 방지한다.

도시된 연속 주조 장치의 작동중에, 몰드(10)는 종래의 구성을 갖는 주조 장치의 한쌍의 장착 블럭(M) 사이에 장착되어 있다. 몰드(10) 자체는 한쌍의 이격된 넓은 측벽(15), 및 그래파이트 바아로 형성되는 한쌍의 좁은 단부벽(16)을 포함하며, 이 단부벽은 측벽(15)의 인접 내부 측면 사이의 간극을 연결하여, 측벽(15)과 단부벽(16)은 함께 몰드 캐비티(C)를 형성한다. 도 2에는, 몰드 캐비티에 의해 형성된 통로를 통해 주조 금속이 이동하는 방향에서 도시된 바와 같이 몰드 캐비티(C)의 직사각형 형상이 명확하게 도시되어 있다.

측벽(15)은 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 각 측벽은 2개의 주요 부분, 즉 평행육면체형의 그래파이트 슬래브 또는 블럭(17) 및 후방판(18)을 포함하는데, 상기 블럭(17)의 내면(17A)은 몰드 캐비티(C)쪽으로 향해 있고 반대쪽 외면(17B)은 몰드 캐비티의 반대쪽으로 향해 있으며, 상기 후방판은 장착 블럭(M)에 고정되어 그래파이트 블럭(17)을 지지 및 보호한다. 후방판(18)은 그래파이트 블럭(17)의 전체 외면을 덮고 또한 블럭의 단부와 결합한다. 그래파이트 블럭(17) 및 그 구조는 신규한 것이기 때문에 이하에서 설명할 것이지만, 후방판(18)은 실질적으로 종래의 형상을 갖기 때문에 본원에서는 더 설명할 필요가 없다.

도시된 연속 주조 장치의 작동중에, 몰드(10)는 적어도 수직 방향, 즉, 도 3 의 이중 화살표(OV)로 표시된 바와 같이 주조되는 금속의 이동 방향으로 진동한다. 바람직하게, 몰드 입구 개구부(E)의 길이 방향에 평행인 몰드(10) 및 턴디쉬의 수평 진동성 상대 운동이 존재하도록 몰드는 또한 이중 화살표(OH)로 표시된 바와 같이 수평 방향으로 진동한다. 진동은 적절한 기구에 의해 실시될 수 있다. 몰드 진동을 위한 여러 종류의 기구가 연속 주조법 기술에 알려져 있다.

턴디쉬(11)가 밀봉 요소(14A)상에 항상 위치되기 때문에, 밀봉 요소(14A)의 밀봉 효과를 상실시키지 않고서 수직 진동을 실시하기 위해 턴디쉬는 주조 장치의 프레임에 대해 수직 방향으로 어느 정도 움직일 수 있어야 한다. 밀봉 요소(14A)에 의해 쉽게 허용되는 몰드(10)와 턴디쉬(11)의 서로에 대한 수평 미끄럼 운동에 의해 수평 진동이 조절될 수 있다.

각 측벽(15)에는 일부를 제외하고는 대부분 종래의 기술인 냉각 시스템이 결합되어 있다. 그 일부는 그래파이트 블럭(17)내에 포함되고, 또한 구리와 같은 금속으로 제조된 평행 냉각제 관(19) 배열체로 이루어진다. 냉각 시스템의 다른 부분(도시되지 않음)은 그래파이트 블럭(17)내의 냉각제 관(19)을 통해 액체 냉각제를 통과시키기 위해 후방판(18)에 결합된 수단을 포함한다. 도면에 도시된 바와 같이, 관은 그래파이트 블럭(17)의 수직 대형면 사이의 대략 중심에 위치된 수직 평면을 따라 그래파이트 블럭(17)의 양 단부 사이에서 수평 방향으로, 즉, 몰드 캐비티(C)를 통해 주조 금속이 이동하는 방향에 대해 횡방향으로 신장되어 있다.

각 측벽(15)의 그래파이트 블럭(17)은 다수의 얇은 스트립형의 기다란 직사 각형 그래파이트 시트 또는 박층체(20)(예를 들어 약 1 mm의 두께)로 형성되어 있는데, 이 박층체는, 넓은 면은 서로 결합되어 있고 또한 이 시트의 좁은 세로면 또는 가장자리는 평행육면체 슬래브형의 직선 적층체 또는 그래파이트 블럭(17)의 넓은 측면을 함께 형성하도록 적층되어 있다. 몰드(10)에 장착된 그래파이트 블럭(17)의 내면(17A)은 몰드 캐비티(C)의 측면중 하나의 측면을 형성한다.

바람직하게, 박층체(20)는 편상 (flaky) 그래파이트, 즉, 박층체가 절단되는 그래파이트 시트의 면에 실질적으로 평행인 평면에서 신장하도록 배향된 조밀한 박편으로 본질적으로 이루어진 그래파이트로 형성된다. 이러한 종류의 그래파이트 시트(호일 또는 판) 는 상업적인 제품으로서 쉽게 입수할 수 있다. 그러한 그래파이트 시트의 특별한 장점은 면에 평행인 방향에서의 열 전도성이 면에 수직인 방향에서의 열 전도성보다 상당히 우수하다는 점이다. 그래파이트 블럭(17)용으로 적절한 상업적으로 입수가능한 그래파이트 시트 제품의 예는, 상품명 SIGRAFLEX-F(호일) 및 SIGRAFLEX-L(판)으로서 Sigri Elektrografit GmbH(Meitingen bei Augsburg, 독일)에 의해 판매되고 있다.

가능한 한 유리한 열 전도성을 달성하기 위해, 박층체를 구성하는 그래파이트의 밀도가 가능한 한 높은 것이 바람직하다. 따라서, 적층체가 형성되기 전에 시트 또는 시트로부터 절단된 박층체에 압연과 같은 조밀화 처리를 실시함으로써, 상업적으로 입수가능한 편상 그래파이트 시트의 밀도를 증가시키는 것이 유리할 수 있다.

박층체(20)를 적층하여 그래파이트 블럭(17)을 형성하기 전에, 냉각제 관(19)의 수용을 위해 박층체에는 구멍이 형성되어 있고, 예를 들어 펀칭에 의해 구멍이 형성되어 있다. 구멍의 크기는 구멍에 관이 정확하게 끼워질 수 있도록 냉각제 관(19)의 크기와 정확하게 일치해야 한다. 그러한 끼워맞춤은 그래파이트로부터 냉각제 관내에서 흐르는 액체 냉각제로의 효과적인 열 전달을 얻는데 필수적이다.

구멍이 형성된 박층체(20)로부터 적층체를 형성하기 위한 한 가지 편리한 방법은, 냉각제 관(19)의 일단부를 단부 부재(도시되지 않음), 바람직하게 대략 박층체(20)의 길이 및 폭을 갖는 직사각형 금속판에 고정하는 것이므로, 관은 정확하게 평행 관계로 신장하고, 그리고 나서 관의 양 단부를 통해 박층체(20)가 미끄러지고 그 후에 관이 서로 인접 결합될 때까지 관을 따라 서로 밀어진다. 적층체를 형성하는데 필요한 모든 박층체(20)가 추가된 경우, 적층체에 유사한 단부 부재가 적용되고, 적층체 및 적층체를 형성하는 박층체(20)를 압축하기 위해 단부 부재를 통해 반대 방향으로 압력이 가해진다. 이러한 압축은 박층체와 냉각제 관(19)과의 접촉을 강화하고, 이에 의해 박층체(20)로부터 관내에서 흐르는 냉각제로의 열 전달이 촉진된다.

그래파이트 블럭(17)과 그 내부에 수용된 냉각제 관(19)과의 상기 결합이 완료된 후에, 밀링 등에 의해 그래파이트 블럭의 넓은 면(17A, 17B)이 기계가공되므로, 그래파이트 블럭은 적절하고 정확한 크기로 축소되어 매끄러운 표면을 가질 것이다. 그리고 나서 그렇게 처리된 블럭(17)은 후방판(18)에 장착되고, 그 다음 그래파이트 블럭(17) 및 후방판(18)에 의해 형성된 측벽(15)을 주조 기계에 설치한 다.

측벽(15) 및 단부벽(16)이 설치된 위치에 있어서, 블럭(17) 및 단부벽(16)의 편평한 수평 상단면은 몰드 입구 개구부(E)의 주위에서 연장하는 상면(10A)을 형성한다. 상면(10A)은 연속 주조 장치의 작동중에 몰드 상면(10A) 및 턴디쉬 바닥면(11B)과 함께 밀봉 장치(14)를 형성하는 평면 밀봉 요소(14A)를 지지하고, 밀봉 요소(14A)의 서로 반대편의 면은 이들 표면과 밀봉 결합된다.

밀봉 요소(14A)는 그래파이트 블럭(17)의 박층체(20)가 형성되는 그래파이트 시트 재료와 유사하거나 또는 동일한 그래파이트 시트 재료로 제조된다. 설명된 실시형태에 있어서, 밀봉 요소(14A)는 단일 시트 또는 단일층만을 포함하지만, 또한 다수의 포개진 시트 또는 층을 포함할 수도 있다.

본래, 주조 장치의 작동중에 밀봉 부재의 면이 몰드 상면(10A) 및 턴디쉬(11)의 바닥면(11B)과 밀봉 결합된 채 밀봉 부재가 적절한 밀봉 위치에 유지되도록, 밀봉 요소(14A)는 상면(10A) 또는 턴디쉬(11)의 바닥면(11B)상에 장착되어야 한다. 밀봉 요소(14A)를 적절한 위치에 유지하기 위한 여러 방법 및 수단이 가능하다. 현재 바람직한 유지 수단은 도 1a에 도시된 수단이며, 또한 이 유지 수단은 밀봉 요소(14A)를 고정 및 유지하기 위해 몰드(10)의 상면(10A)에 고정되는 구리재 프레임(14B)을 포함한다.

상술한 바와 같이, 밀봉 장치(14)는 도시된 밀봉 요소(14A)와 유사한 복수의 밀봉 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 몰드(10)의 상면(10A)상에 위치된 밀봉 요소(14A) 이외에, 작동중에 상술한 밀봉 요소(14A)와 미끄럼가능하고 밀봉적으 로 결합하는 유사한 밀봉 요소가 턴디쉬(11)의 바닥면(11B)에 설치 및 고정될 수 있다.

도시된 실시형태에 있어서, 턴디쉬(11)는 몰드 표면벽(15)의 상부 사이에 형성된 리세스내에 위치되어 있다. 턴디쉬를 이러한 위치에 위치시키는 것은 본 발명에 있어서 특별히 중요하지 않다.

Claims

상단부 및 바닥 단부를 갖는 몰드(10)로서, 상단부에서 몰드 입구 개구부(E) 및 바닥 단부에서 스트립 출구 개구부를 갖는 개방 단부 몰드 캐비티(C)를 구비하는 몰드(10),

용융 금속을 보유하기 위한 턴디쉬(11)로서, 턴디쉬(11)와 몰드(10) 사이의 경계면을 지나서 상기 몰드 입구 개구부(E)속으로 용융 금속을 공급하기 위해 상기 몰드 캐비티(C)와 직접 소통하는 출구 개구부(11A)를 갖는 턴디쉬(11),

턴디쉬-몰드 경계면으로 용융 금속이 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 경계면에서 밀봉을 형성하는 밀봉 장치(14), 및

턴디쉬(11)에 용융 금속을 공급하고 그 내부의 용융 금속의 수위를 유지하기 위한 용융 금속 공급 장치(12)를 포함하는 금속 스트립의 연속 수직 주조 장치에 있어서,

상기 밀봉 장치(14)는,

몰드(10)의 상단부에 형성되며, 상기 몰드 입구 개구부(E)를 둘러싸며, 밀봉 요소(14A)를 지지하는 편평한 상향 수평 상면(10A),

턴디쉬상에 형성되어 턴디쉬의 상기 출구 개구부(11A)를 둘러싸는 편평한 하향 바닥면(11B), 및

그래파이트 시트로 형성되고 몰드(10)상의 상기 상면(10A) 및 턴디쉬(11)의 상기 하향 바닥면(11B)과 항상 밀봉 결합되며, 또한 상기 몰드 입구 개구부(E) 및 턴디쉬(11)의 출구 개구부(11A)를 둘러싸는 밀봉 요소(14A)를 포함하며,

상기 몰드(10) 및 턴디쉬(11)는 밀봉 요소(14A) 상에서 서로에 대해 수평 방향으로 미끄러질 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 수직 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 몰드(10)는 한쌍의 측벽(15)을 포함하고, 각 측벽은 기다란 그래파이트 박층체(20)의 적층체로 형성된 수직 그래파이트 블럭(17)을 포함하고, 상기 블럭의 일단부는 몰드의 상면(10A)의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 수직 주조 장치.
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