KR20110085001A - 두꺼운 슬래브를 제조하기 위한 방법 및 연속 주조 플랜트 - Google Patents

두꺼운 슬래브를 제조하기 위한 방법 및 연속 주조 플랜트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 주조 플랜트에서 1,000㎜를 초과하는 주물 폭 및 360㎜를 초과하는 주물 두께를 갖는 강으로 된 두꺼운 슬래브를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 강 스트랜드가 360 내지 450㎜의 두께 범위 내에서 주조될 때에도 낮은 균열 발생률 및 우수한 내부 품질을 갖는 고품질의 강 스트랜드 및 슬래브의 제조를 보장하는 방법 단계들 및 플랜트 구성이 제안된다.

Description

두꺼운 슬래브를 제조하기 위한 방법 및 연속 주조 플랜트{METHOD AND CONTINUOUS CASTING PLANT FOR MANUFACTURING THICK SLABS}
본 발명은 연속 주조 플랜트(continuous casting plant)에서 1,000㎜를 초과하는 주물 폭 및 360㎜를 초과하는 주물 두께(cast thickness)를 갖는 강으로 된 두꺼운 슬래브(slabs)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 방법을 실시하기 위한 연속 주조 플랜트에 관한 것이다.
주조된 강 스트랜드(cast steel strand)가, 연속 주조 주형으로부터 발생한 후, 먼저 구부러진 후 하류에 배치된 스트랜드 가이드(strand guide) 내에서 다시 직선화되는 연속 주조 플랜트에서 강 스트랜드를 주조하는 것은 스트랜드의 두께가 증가할수록 점점 더 어려워진다. 변형 과정 중에 스트랜드 셸(strand shell) 내에서 일어나는 인장 및 압축 응력은 강 스트랜드의 표면 영역 및 스트랜드 가장자리(rim)에 형성되는 균열을 초래한다. 따라서, 종래에는 360㎜를 초과하는 스트랜드 두께 범위를 갖는 강 스트랜드가 주조되고 이러한 두께 범위 내에서 슬래브가 제조되도록 하는 소수의 연속 주조 플랜트만이 존재해 왔다.
현재는 그에 대응하게 두꺼운 대형 플레이트(thick heavy plates)의 후속 제조를 위해 360 내지 450㎜의 두께 범위 내의 슬래브를 위한 가공 산업의 일부에 대해 증가하는 수요가 존재한다.
인접하는 굽힘 및 직선화(straightening) 구역을 갖는 길고 수직한 스트랜드 가이드 부를 갖는 "수직 플랜트 또는 직각 굽힘 플랜트(vertical plant or perpendicular bending plant)"-유형의 연속 주조 플랜트는 Dr.-Ing. Klaus Harste등의 간행물 "Construction of a new vertical caster at Dillinger Huttenwerke"; MPT International 4/1998; pp. 112 - 122로부터 공지되어 있다. 그 배치도가 도 8에 도시되는 이러한 주조 플랜트에 의해 1,400 내지 2,200㎜의 주물 폭 및 230 내지 400㎜의 주물 두께를 갖는 강 스트랜드가 주조될 수 있다. 주조 플랜트는 스트랜드가 완전히 응고되었을 때, 강 스트랜드의 후속하는 굽힘 및 직선화를 실시할 수 있도록 하기 위해, 이 부분에서의 집중적인 스트랜드 냉각을 위한 냉각 수단을 갖춘 매우 길고 수직한 스트랜드 가이드를 갖는다. 이러한 플랜트 설계는 약 45㎜의 연속 주조 플랜트의 높은 전체 높이와, 그에 따라 특히 필요한 기반 시설을 포함하는 높은 투자 비용 및 어려운 유지 보수 조건을 초래한다. 400㎜의 주물 두께에서, 얻을 수 있는 주조 속도는 약 0.3m/분이며, 그 결과 스트랜드 당 생산성이 비교적 낮다. 그러나 낮은 주조 속도는 또한 직선화될 주조된 강 스트랜드가 충분히 높은 온도에서 유지되지 못하게 하며, 그에 따라 강 스트랜드는 통상적으로 600 내지 850℃의 온도 범위에서 발생하는 연성 문제(ductility problems)를 방지하기 위해, 임계 온도(critical temperature) 아래에서 집중 냉각(intensive cooling)에 의해 유지되어야 한다.
DE 31 12 947 A1은 200 내지 300㎜의 두께 범위 내에 있는 스트랜드 두께를 갖는 강 스트랜드를 주조하기 위한 바우형(bow-type) 연속 주조 플랜트를 이미 개시하였으며; 이 주조 플랜트를 사용하여 고품질 슬래브가 제조될 수 있다. 이러한 바우형 연속 주조 플랜트에서, 금속 스트랜드는 곡률 반경을 갖는 바우형 주형 내에서 성형되며, 이 곡률 반경은 2.0 내지 4.9m의 범위 이내이며, 후속 스트랜드 가이드의 제1 구역에서의 곡률 반경에 대응한다. 후속하는 매우 긴 직선화 구역(straightening zone)에서, 강 스트랜드는 다시 직선화되며; 강 스트랜드의 사다리꼴 횡단면이 불가피하게 형성된다. 스트랜드의 두께가 더 두꺼워지고 바우형 주형 내의 곡률 반경이 더 작아질수록, 횡단면의 이러한 뒤틀림(distortion)이 더 커져서, 대형 플레이트 압연기(heavy plate rolling mill)에서의 후속 압연에 품질 문제를 초래한다.
그러므로 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 방지하고, 강으로 된 두꺼운 슬래브를 제조하는 방법 및 이 방법을 실시하기 위한 연속 주조 플랜트를 제안하여, 우수한 내부 품질, 낮은 균열에 대한 가능성 및 넓은 형 유지성(extensive retention of format)을 갖는 360㎜를 초과하는 주물 두께로 고품질의 강 스트랜드 및 슬래브를 제조하는 것을 보장하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 생산성의 주조 플랜트의 투자 및 운영 비용을 낮추는 것이다.
360㎜를 초과하는 주물 두께 및 1,000㎜를 초과하는 주물 폭을 갖는 강으로 된 두꺼운 슬래브를 제조하는 방법에서, 본 발명을 뒷받침하는 목적은 하기의,
- 적어도 길이 방향 범위(longitudinal extent)의 부분 영역에 걸쳐서 출력측(output side) 상에서 구부러지도록 배향되는 주형 공동(mold cavity)을 갖는 바우형 주형(bow-type mold) 내에서 여전히 액체인 코어(core)를 가지는 강 스트랜드(steel strand) 주조 단계로서, 주조된 강 스트랜드가 압인된 주형의 호 반경(impressed mold arc radius)을 갖는 곡선형 형상으로 상기 바우형 주형을 떠나는, 강 스트랜드 주조 단계,
- 상기 주형의 호 반경에 의해 결정되는 주조 방향으로부터 수평한 운반 방향으로 상기 주조된 강 스트랜드를 편향시키고, 상기 강 스트랜드가 바우형 주형으로부터 나오는 지점으로부터 분할 수단(dividing means)에 들어가는 지점까지 연장하는 스트랜드 가이드 내에서 상기 강 스트랜드를 지지하고 안내하는 단계,
- 9.0 내지 15.0m의 스트랜드 가이드 호 반경 상의 상기 스트랜드 가이드의 원호 가이드(circular arc guide) 내에서 상기 강 스트랜드를 안내하는 단계,
- 상기 코어가 상기 스트랜드 가이드 내의 직선화 구역에서 여전히 액체이거나 부분적으로 액체인 동안, 상기 스트랜드 가이드 호 반경으로부터 직선형 강 스트랜드(straight steel strand)로 상기 주조된 강 스트랜드를 구부리는(bending back) 단계,
- 상기 스트랜드 가이드 내에서 상기 주조된 강 스트랜드를 연속적으로 냉각시키는 단계로서, 상기 주조된 강 스트랜드는 상기 스트랜드 가이드 내의 냉각 수단을 사용하여 상기 주조된 강 스트랜드의 광폭측에 냉각제를 적용함으로써 조절된 방식으로(in a regulated manner) 냉각되는, 냉각 단계,
- 상기 스트랜드 가이드의 직선화 구역 내에서 강 스트랜드의 표면 온도를 각각의 강의 등급의 연성 저점(ductility trough) 위로 유지시키는 단계,
- 상기 직선화 구역에서의 구부림 위상(bending-back phase) 중에 상기 주조된 강 스트랜드의 고체 스트랜드 셸(solid strand shell)의 비율을 상기 스트랜드 두께의 절반의 95% 이하로 유지하는 단계 및
- 상기 강 스트랜드를 분할 수단에서 미리 결정된 길이의 슬래브로 분할하는 단계의 조합에 의해 이루어진다.
곡선형 디자인 및 그로 인해 감소된 수직 길이로 인해, 바우형 주형은 주형안으로 강 용융물(steel melt)을 도입시키고 균일한 스트랜드 셸 형성을 위한 직선형 주형으로부터 공지되어 있는 우수한 조건들을 갖지 못한다. 그럼에도 불구하고, 직선형 주형과 달리, 주형 바로 다음의 또는 주형으로부터 가까운 거리에 있는 굽힘 구역에서 스트랜드를 구부릴 필요성이 대부분 또는 전적으로 방지될 수 있다. 이는 스트랜드의 표면 영역 또는 가장자리에 균열 형성의 위험성을 감소시킨다.
또한, 바우형 주형을 갖는 플랜트는 동일한 스트랜드 가이드 호 반경의 직선형 주형을 갖는 플랜트보다 더 낮은 전체 높이를 갖는다.
제안된 방법에서 사용되는 바우형 주형은 직선형 입구부 및 곡선형 출구부(curved outlet portion)를 갖도록 실시될 수 있으며, 출구부는 미리 결정된 주형 굽힘 반경에 대응하는 곡률을 나타낸다. 이에 대한 대안으로, 바우형 주형의 공동(cavity)은 전체에 걸쳐서 구부러지도록 일정한 주형의 호 반경을 구비할 수도 있다. 이들 실시예에 대한 변형예도 가능하다.
주조된 강 스트랜드의 주형의 호 반경이, 강 스트랜드가 바우형 주형으로부터 나오는 지점에서, 스트랜드 가이드 내의 원호 가이드의 스트랜드 가이드 호 반경에 대응하는 경우, 주조된 강 스트랜드는 굽힘력(bending forces) 없이 상기 바우형 주형으로부터 상기 스트랜드 가이드로 통과된다.
360㎜를 초과하는 주물 두께, 특히 360㎜ 내지 450㎜의 두께 범위 내의 주물 두께를 갖는 주조된 강 스트랜드 또는 슬래브에 대해 유리한 제조 조건은 상기 주조된 강 스트랜드가 9.0m 내지 15.0m의 주형의 호 반경을 갖는 바우형 주형 내에서 제조되고, 상기 스트랜드 가이드의 후속하는 원호 가이드 내에서 추가 변형 없이 상기 호 반경으로 유지되며, 상기 스트랜드 가이드 내의 후속하는 직선화 구역에서 9.0m 내지 15.0m의 호 반경(R)으로부터 다시 직선화되는 경우에 얻어진다.
대안적인 실시예에 따르면, 상기 주조된 강 스트랜드의 주형의 호 반경은, 상기 강 스트랜드가 상기 바우형 주형으로부터 나오는 지점에서, 상기 스트랜드 가이드 내의 스트랜드 가이드 호 반경보다 크거나 작을 수 있으며, 상기 주조된 강 스트랜드는, 상기 스트랜드 가이드 내의 굽힘 구역에서, 상기 강 스트랜드가 상기 바우형 주형으로부터 나오는 지점에서 상기 주조된 강 스트랜드의 주형의 호 반경으로부터 상기 스트랜드 가이드 내의 스트랜드 가이드 호 반경으로 구부러질 수 있다. 이 실시예는, 특정한 간격에 걸쳐서, 주형 출력측 주형의 호 반경에 대응하는 압인된 곡률을 그 위에 갖는 바우형 주형으로부터 강 스트랜드가 발생한 후, 주조된 강 스트랜드를 일정하게 유지하고, 그 후 굽힘 구역 내의 스트랜드 가이드의 호 반경으로 스트랜드의 굽힘을 실행하거나, 강 스트랜드가 바우형 주형으로부터 발생한 직후에도 이러한 굽힘 과정을 실행할 수 있는 가능성을 열어둔다. 어떤 경우든, 굽힘 과정은 스트랜드 셸의 두께가 여전히 낮은(low) 동안 낮게(low) 유지된다.
굽힘 구역에서 미리 결정된 곡률 반경으로 주조된 강 스트랜드를 굽히고 직선화 구역에서 주조된 강 스트랜드를 구부리는 것은 공지된 연속 슬래브 주조 플랜트의 설계에 대응하며, 따라서 성공적인 것으로 입증되었다. 두꺼운 슬래브의 주조에 대해 강 스트랜드가 액체이거나 부분적으로 액체인 코어를 갖는 시점에서 이들 과정이 모두 일어나는 것이 본질적이거나, 그에 따라 스트랜드 가이드 내에서 강 스트랜드의 냉각을 조절할 필요가 있다. 스트랜드의 두께가 증가할수록, 냉각에 대한 요구의 엄중함이 증가하며, 냉각은 높은 온도 레벨에서 스트랜드 폭 및 스트랜드 길이에 걸쳐서 가능한 균일한 온도 분포 내에서, 스트랜드의 균일한 탄성을 보장하고 온도 차의 결과로서 균열이 형성되는 것을 방지하도록 반드시 반영되어야 한다.
플랜트의 조절에 의해 미리 정해지는 희망 온도 프로파일은 스트랜드 가이드의 직선화 구역으로 들어가는 강 스트랜드의 표면 온도에 의해 결정된다. 이는 표면 영역을 포함하는 강 스트랜드를 연성 저점(ductility trough) 위에 있는 온도 범위 내에서 유지하고, 그에 따라 또한 표면 균열을 형성하는 경향을 최소화하기 위한 것이다.
바우형 주형을 갖는 플랜트는 동일한 스트랜드 가이드 호 반경에서 직선형 주형을 갖는 플랜트보다, 주조 레벨로부터 직선형 구역까지 더 짧은 스트랜드 길이를 갖는다. 스트랜드가 동일한 주조 속도로 이러한 거리에 걸치도록 요구되는 시간은 그에 따라서 또한 직선형 주형을 갖는 비교 가능한 플랜트에서보다 더 짧다. 냉각에 사용할 수 있는 시간이 더 짧기 때문에, 표면 온도를 비교적 더 높은 레벨로 유지할 수 있다. 이는 표면 균열을 형성하는 경향을 최소화한다.
편의상, 주조된 강 스트랜드의 고체 스트랜드 셸의 비율은 직선화 구역에서의 구부림 위상(bending-back phase) 중에 스트랜드 두께의 절반의 95% 이하이다.
적절한 개발예에 따르면, 소프트 리덕션(soft reduction) 또는 동적 소프트 리덕션(dynamic soft reduction)을 사용하는 강 스트랜드의 두께 감소는 스트랜드의 완전한 고체화시점에 가까운 바람직하게는 부분적으로 고체화된 코어 구역의 완전한 혼합을 얻으려 하는데 사용된다. 이에 따라, 슬래브의 코어 영역에 개선된 텍스처 구조(textured structure)가 얻어지며, 라인 분리에 대한 경향 및 또한 다공성이 방지된다. 따라서, 스트랜드 가이드 롤을 부착하기 위한 장치를 사용하여, 여전히 액체이거나 부분적으로 액체인 강 스트랜드 코어를 갖는 영역에서 주조된 강 스트랜드에 소프트 리덕션, 특히 동적 소프트 리덕션이 실행된다.
본 발명의 적절한 개발예에 따르면, 상기 주조된 강 스트랜드는, 상기 스트랜드 가이드 내의 굽힘 구역에서, 9.0m 내지 15.0m의 호 반경으로 구부러지고, 상기 스트랜드 가이드의 후속하는 원호 가이드 내에서 추가 변형 없이 상기 호 반경으로 유지되며, 상기 스트랜드 가이드 내의 후속하는 직선화 구역에서 9.0m 내지 15.0m의 호 반경으로부터 다시 직선화된다. 특히 360㎜ 내지 450㎜의 주물 두께에 대해, 이 호 반경은, 스트랜드 가이드의 이들 영역에서, 가능한 정확하게 조절되며 동시 냉각되는 주조된 강 스트랜드 상에 균열의 최소화 및 최상의 표면 품질을 제공한다.
본 발명의 적절한 개발예에 따르면, 주조된 강 스트랜드의 냉각중에, 상기 냉각제의 분사(jets)가 상기 강 스트랜드에 충돌하는 위치는 상기 강 스트랜드의 운반 경로를 따라 상기 경로에 수직한 평면에서 온도 프로파일의 연속적인 결정(continuous determination)을 기초로 조절된다.
편의상, 상기 강 스트랜드가 상기 직선화 구역을 떠날 때까지 상기 스트랜드 가이드 내에서 상기 강 스트랜드에 적용되는 냉각제의 양은 상기 강 스트랜드의 운반 경로를 따라 상기 경로에 수직한 평면에서 미리 정해진 온도 프로파일에 따라 조절된다. 이는 강 스트랜드의 표면에 걸쳐서 온도 분포 정밀성의 추가의 증가를 얻기 위한 것이다. 정해진 온도 프로파일은 주조될 강의 등급의 연성 특성(ductility properties)을 고려한다.
냉각 조건의 보다 광범위한 안정화(extensive stabilization)는 주위가 냉각된 스트랜드 가이드 롤(peripherally cooled strand guide rolls)을 포함하는(involving) 스트랜드 가이드 내에서의 건조 작업 후에 또는 부분 고온 작업시 조절된 방식으로 냉각되는 경우에 얻어진다. 이는 냉각제의 적용 강도를 차원화(dimensioning)할 때 본질적인 요소로서 스트랜드 가이드 롤의 냉각을 고려하거나, 스트랜드 가이드 롤의 요구 조건을 갖는 개별적인 영역에서 냉각제의 적용 강도를 조정(align)할 필요성을 배제한다. 이는 스트랜드 표면 온도가 적어도 강 스트랜드가 구부러질 때까지의 범위 내에서, 매우 높은 레벨로 유지될 수 있음을 의미한다. 이 경우, 스트랜드 가이드 롤은 스트랜드 가이드 롤의 내부 냉각에 의해 거의 독점적으로 냉각되며, 냉각제는 편의상 롤 케이싱의 표면에 가능한 가까운 냉각제 채널을 통하여 롤 케이싱 영역 내에서 안내된다.
주형 및 바로 아래의 영역에서, 비금속 요소, 예를 들면 주조 분말의 미립자의 증착 속도를 최적화하기 위해, 상기 강 스트랜드의 액체 코어의 강 용융물(melt)의 유동 운동이 상기 주형 내의 또는 스트랜드 가이드의 영역 내의 전자기 수단에 의해 영향을 받는 경우 유리하다. 주형 내의 배스 레벨 표면(bath level surface)에 대한 비금속 동반 물질(non-metallic accompanying substances)의 강화된 상승(intensified rising) 외에도, 분리되는 경향의 감소 및 강 용융물의 의미 있는 충분한 혼합이 존재한다.
바람직하게 기재된 두꺼운 강 스트랜드 제조 방법은 강 스트랜드가 360㎜ 내지 450㎜의 두께 범위 내에 놓이는 주물 두께로 주조되는 경우에 사용된다.
1,000㎜를 초과하는 주물 폭 및 360㎜를 초과하는 주물 두께, 바람직하게 360㎜ 내지 450㎜의 주물 두께를 갖는 강으로 된 두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트에서, 최초에 정해진 목적은 하기의:
- 적어도 길이 방향 범위의 부분 영역에 걸쳐서 출력측(output side) 상에서 구부러지도록 배향되며, 액체 코어를 갖는 강 스트랜드를 제조하기 위한 출력측 주형의 호 반경을 갖는 주형 공동(mold cavity)을 갖는 바우형 주형(bow-type mold),
- 상기 주형의 호 반경에 의해 결정되는 주조 방향으로부터, 상기 주형에서 분할 수단까지 연장하는 수평한 운반 방향으로, 상기 주조된 금속 스트랜드를 지지하고 안내하는 스트랜드 가이드,
- 9.0 내지 15.0m의 스트랜드 가이드 호 반경 상에서 상기 강 스트랜드를 안내하기 위한 상기 스트랜드 가이드 내의 원호 가이드,
- 상기 코어가 여전히 액체이거나 부분적으로 액체인 동안 상기 스트랜드 가이드 호 반경으로부터 직선형 강 스트랜드(straight steel strand)로 상기 주조된 강 스트랜드를 구부리기 위한 상기 스트랜드 가이드 내의 직선화 구역,
- 조절된 방식으로 상기 강 스트랜드를 연속적으로 냉각시키기 위한 상기 스트랜드 가이드 내의 냉각 수단으로서, 상기 강 스트랜드의 운반 경로를 따라 상기 경로에 수직한 평면에서 온도 프로파일을 연속적으로 결정하도록 내부에서 수학적 모델이 기록되는(filed) 중앙 연산 유닛(central computing unit)에 의해 제어되고 중앙 연산 유닛에 연결되는, 냉각 수단, 및
- 상기 강 스트랜드를 미리 결정된 길이의 슬래브로 분할하는 분할 수단의 조합에 의해 이루어진다.
이러한 유형의 연속 주조 플랜트의 핵심 특징은 하류에 배치되는 스트랜드 가이드, 원호 가이드 및 직선화 구역을 갖는 바우형 주형의 조합이며, 직선화 구역은 코어가 액체인 동안 강 스트랜드를 조절된 방식으로 냉각하기 위한 냉각 수단과 함께, 주조된 강 스트랜드의 성형, 운반 및 직선화를 보장하며, 이때 청구된 두께 범위 내의 슬래브 또는 주조된 강 스트랜드에 대해 엄격한 품질이 요구된다.
바우형 주형을 떠나는 강 스트랜드의 스트랜드 셸의 굽힘 응력은 바우형 주형의 출력측 주형의 호 반경이 스트랜드 가이드 내의 원호 가이드의 스트랜드 가이드 호 반경에 대응하는 경우에 방지된다.
360㎜를 초과하는 주물 두께, 특히 360 내지 450㎜의 두께 범위 내의 주물 두께를 갖는 슬래브 또는 주조된 강 스트랜드의 제조를 위한 주조 플랜트의 투자 및 운영 비용 및 야금 요구조건(metallurgical requirements)의 최적화는 스트랜드 가이드 내의 원호 가이드의 스트랜드 가이드 호 반경이 9.0 내지 15.0m인 경우에 얻어진다. 따라서, 주형의 호 반경에 대해 선택된 값은 이러한 바람직한 범위 내에서 스트랜드 가이드 호 반경의 선택된 값에 대응한다.
바우형 주형의 다른 실시예에 따르면, 출력측 주형의 호 반경은 스트랜드 가이드 내의 원호 가이드의 스트랜드 가이드 호 반경보다 크거나 작다. 바우형 주형 뒤에는 코어가 여전히 액체인 동안 미리 결정된 스트랜드 가이드 호 반경으로 주조된 강 스트랜드를 굽히도록 스트랜드 가이드 내에 굽힘 구역이 배치된다.
이 실시예에서 주조 플랜트의 투자 및 운용 비용 및 야금 요구조건의 최적화는 상기 바우형 주형의 출력측 주형의 호 반경이 상기 스트랜드 가이드 호 반경에 대해 정해진 값을 포함하지 않고 8.0 내지 20.0m이며, 상기 스트랜드 가이드 내의 원호 가이드의 스트랜드 가이드 호 반경이 9.0 내지 15.0m인 경우에 얻어진다.
두 경우 모두, 주조 플랜트의 전체 높이는 낮게 유지되며, 예를 들면 200 내지 250㎜의 주조 두께를 갖는 주물 스트랜드에 대해 표준인 품질 요구 조건이 거의 충족된다.
스트랜드 가이드 내의 냉각 수단은 복수의 냉각 구역을 구비하며, 상기 냉각 구역은 주물 폭에 걸쳐서, 서로 독립적으로 조절될 수 있고/있거나 높이 조정 가능한 스프레이 노즐 및 활성 가능한 조정 수단(activatable adjusting means)을 갖는다. 스트랜드 가장 자리의 온도의 의미 있는 영향은 그에 따라 폭에 따른 냉각수 양의 조절 및/또는 강 스트랜드의 표면으로부터의 스프레이 노즐의 거리의 변화 및 그에 따른 강 스트랜드의 가장자리로부터 냉각제의 분사의 측면 거리의 변화에 의해 가능하다.
강 스트랜드의 액체 코어의 강 용융물의 유동 운동에 영향을 주기 위해, 예를 들면 교반 코일(stirring coil)과 같은 하나 또는 그보다 많은 전자기 수단이 주형 내에 또는 아치형 스트랜드 가이드의 영역 내에 배치된다.
편의상, 주위가 냉각되는 스트랜드 가이드 롤이 강 스트랜드를 지지하고 안내하기 위해 스트랜드 가이드 내에 배치된다. 이들 주위가 냉각되는 스트랜드 가이드 롤의 사용은 고온 강 스트랜드와 직접적으로 선형 접촉하며 그 방사열에 노출되는 스트랜드 가이드 롤 및 주조된 금속 스트랜드의 상이한 냉각 요구조건의 기본적인 분리(basic uncoupling)를 가져온다.
본 발명의 추가 특장점은 하기의 도면이 참조하는 비제한적이며 예시적인 실시예에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 분명해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연속 주조 플랜트의 종단면도이고;
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연속 주조 플랜트의 종단면도이며;
도 3은 스트랜드 가이드 내의 냉각 수단의 스프레이 노즐의 배열을 도시하며;
도 4는 독립적으로 조절 가능한 냉각 구역을 갖는 냉각 수단의 추가 실시예를 도시한다.
도 1은 400㎜의 주물 두께를 위한 액체 강으로 된 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트의 구조적 구성의 개략적 종단면도이다.
연속 주조 플랜트는 곡선형으로 배향되는 공동(1a)을 갖는 바우형 주형(1)을 갖는다. 바우형 주형은 광폭측 벽 및 협소한측 벽을 갖는, 진동하며 내부가 냉각되는 조정 가능한 주형으로서 실시되며, 스트랜드 폭을 상이하게 하고 해당되는 경우 스트랜드 두께를 상이하게 하는 강 스트랜드의 주조를 허용한다. 주형(1)은 주조된 강 스트랜드의 액체 코어 내의 강 용융물의 유동 운동에 영향을 미치기 위해, 전자기 브레이크 또는 교반 코일과 같은 전자기 수단(2)을 구비한다.
주형(1)은 분할 수단(4)까지 연장하는 스트랜드 가이드(3)에 인접하며, 분할 수단은 강 스트랜드를 슬래브로 분할하기 위한 토치 절단기(torch cutting machine)로 실시된다. 스트랜드 가이드 내에서, 주조된 강 스트랜드는 폭이 좁은 코르셋(corset) 내의 광폭측 벽에서 구동되고 비구동되는 스트랜드 가이드 롤(5)에 의해 지지하고 안내되며, 수평한 운반 방향(T)으로 주형의 호 반경(RK)에 의해 결정되는 주조 방향(G)으로부터 전환된다. 강 스트랜드의 양 측면상에 배치된 스트랜드 가이드 롤(5)의 그룹은 스트랜드 가이드 구획(strand guide segment; 6) 내에서 결합된다.
스트랜드 가이드(3)는 특정한 기능을 갖는 다수의 연속 부분(successive portions)을 포함하며, 그 구성은 실질적으로 공지되어 있다. 주형(1)으로부터 나오는 강 스트랜드는, 원호 가이드(9) 내의 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)을 갖는 원호를 따라 이 호 반경이 유지되는 동안, 굽힘 응력의 적용 없이 운반된다. 스트랜드 가이드의 호 반경(RSt)은 이 경우 주형의 호 반경(RK)에 대응하며, 그에 따라 굽힘 하중(bending loads) 없이 운반을 보장한다. 또한, 바우형 주형(1)에 바로 인접하는 스트랜드 가이드(3)의 제1 부분에서, 스트랜드는 강 스트랜드의 협소한 측면에서도 스트랜드 가이드 롤(5)에 의해 지지된다. 원호 가이드(9) 뒤에 오는 직선화 구역(10)에서, 강 스트랜드는 구부러지고 직선화된다. 그 후, 스트랜드 가이드는 수평한 스트랜드 가이드(11) 내에서 분할 수단(4)까지 이송된다.
이러한 구조적 구성은 스트랜드 가이드의 기재된 부분들 사이 및 부분들 내에서 그에 따라 특허청구범위의 보호 범주를 벗어나지 않고, (도시되지 않고 기재되지 않은) 다양한 추가의 수단에 의해 보충될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 연속 주조 플랜트의 가능한 추가 실시예를 도시한다. 이 경우에도, 스트랜드 가이드(3)는 특정한 기능을 갖는 다수의 연속 부분을 포함한다. 아치형 스트랜드 지지 수단(7)에서, 바우형 주형(1)으로부터 나오는 강 스트랜드는 주형의 호 반경(RK)에 따라 굽힘 응력의 적용 없이 안내되고 지지된다. 또한, 스트랜드 지지 수단(7)의 제1 영역에서, 스트랜드는 강 스트랜드의 협소한 측면에서도 스트랜드 가이드 롤(5)에 의해 지지된다. 후속하는 굽힘 구역(8)에서, 강 스트랜드는 주형의 호 반경(RK)으로부터 후속하는 원호 가이드(9)의 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)으로 점차 구부러진다. 원호 가이드(9)에서, 강 스트랜드는 스트랜드 가이드 호 반경을 유지하면서 전방으로 운반된다. 강 스트랜드는 도 1에 따른 실시예에서와 같이 전방으로 운반된다.
스트랜드 가이드(3)에서, 강 스트랜드의 (파선으로 지시된) 액체 코어는 조절된 냉각을 받는다. 냉각 수단(12)은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 스프레이 노즐(13)을 포함하며, 스프레이 노즐은 스트랜드 가이드 롤(5) 사이에 위치될 수 있으며, 운반 방향(T)에 수직한 평면(N) 내에서 적어도 부분 영역에서 독립적으로 조절 가능하다. 각각의 냉각 구역(Z) 내에는 주물 폭(B)에 걸쳐서 도 3에 도시된 바와 같이 관련 조정 수단(14)을 갖는 높이 조정 가능한 스프레이 노즐(13), 또는 도 4에 도시된 바와 같이 물의 양을 조절하기 위한 제어 밸브(18)를 갖는 스프레이 노즐(13)이 제공된다. 조정 수단(14) 또는 제어 밸브(18)는 연산 유닛(computing unit; 15)에 의해 작동된다.
스트랜드 가이드 롤(5)을 부착하기 위한 특정한 장치(17)가 분할 수단(4)과 직선화 구역(10) 사이에 배치되는 하나 또는 그보다 많은 스트랜드 가이드 구획(6)과 결합된다. 이들 구획은 소프트 리덕션 구역(soft reduction zone; 16)을 형성한다. 이들 구획에서 스트랜드 가이드 롤은 쐐기형으로 강 스트랜드에 부착될 수 있으며, 그에 따라 강 스트랜드의 코어 구역 내의 야금 특성 향상 및 금속 스트랜드의 두께의 낮은 감소를 허용한다.
1 바우형 주형
1a 주형 공동
2 전자기 수단
3 스트랜드 가이드
4 분할 수단
5 스트랜드 가이드 롤
6 스트랜드 가이드 구획
7 스트랜드 지지 수단
8 굽힘 구역
9 원호 가이드
10 직선화 구역
11 수평한 스트랜드 가이드
12 냉각 수단
13 스프레이 노즐
14 스프레이 노즐 조정 수단
15 연산 유닛
16 소프트 리덕션 구역
17 스트랜드 가이드 롤을 부착하기 위한 장치
18 제어 밸브
RK 주형의 호 반경
RSt 스트랜드 가이드 호 반경
G 주조 방향
T 운반 방향
Z 냉각 구역
B 주물 폭

Claims (21)

  1. 연속 주조 플랜트에서 1,000㎜를 초과하는 주물 폭 및 360㎜를 초과하는 주물 두께를 갖는 강으로 된 두꺼운 슬래브를 제조하는 방법에 있어서,
    - 적어도 길이 방향 범위의 부분 영역에 걸쳐서 출력측 상에서 구부러지도록 배향되는 주형 공동(1a)을 갖는 바우형 주형(1) 내에 여전히 액체인 코어를 가지는 강 스트랜드 주조 단계로서, 주조된 강 스트랜드가 압인된 주형의 호 반경(RK)을 갖는 곡선형 형상으로 상기 바우형 주형을 떠나는 강 스트랜드 주조 단계,
    - 상기 주형의 호 반경(RK)에 의해 결정되는 주조 방향으로부터 수평한 운반 방향으로 주조된 강 스트랜드를 편향시키고, 상기 강 스트랜드가 바우형 주형으로부터 나오는 지점으로부터 분할 수단(4)에 들어가는 지점까지 연장하는 스트랜드 가이드(3) 내에서 상기 강 스트랜드를 지지하고 안내하는 단계,
    - 9.0 내지 15.0m의 스트랜드 가이드 호 반경(RSt) 상의 상기 스트랜드 가이드(3)의 원호 가이드(9) 내에서 상기 강 스트랜드를 안내하는 단계,
    - 상기 코어가 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 직선화 구역(10)에서 여전히 액체이거나 부분적으로 액체인 동안, 상기 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)으로부터 직선형 강 스트랜드로 상기 주조된 강 스트랜드를 구부리는 단계,
    - 상기 스트랜드 가이드(3) 내에서 상기 주조된 강 스트랜드를 연속적으로 냉각시키는 단계로서, 상기 주조된 강 스트랜드는 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 냉각 수단(12)을 사용하여 상기 주조된 강 스트랜드의 광폭측에 냉각제를 적용함으로써 조절된 방식으로 냉각되는, 냉각 단계,
    - 상기 스트랜드 가이드(3)의 직선화 구역(10) 내에서 강 스트랜드의 표면 온도를 각각의 강의 등급의 연성 저점 위로 유지시키는 단계,
    - 상기 직선화 구역(10)에서의 구부림 위상 중에 상기 주조된 강 스트랜드의 고체 스트랜드 셸의 비율을 상기 스트랜드 두께의 절반의 95% 이하로 유지하는 단계, 및
    - 상기 강 스트랜드를 분할 수단(4)에서 미리 결정된 길이의 슬래브로 분할하는 단계의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주조된 강 스트랜드는 굽힘력 없이 상기 바우형 주형으로부터 상기 스트랜드 가이드로 통과되고, 상기 주조된 강 스트랜드의 상기 주형의 호 반경(RK)은, 상기 강 스트랜드가 상기 바우형 주형으로부터 나오는 지점에서, 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)에 대응하는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 주조된 강 스트랜드는 9.0m 내지 15.0m의 주형의 호 반경(RK)을 갖는 바우형 주형 내에서 제조되고, 상기 스트랜드 가이드의 후속하는 원호 가이드(9) 내에서 추가 변형 없이 상기 호 반경으로 유지되며, 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 후속하는 직선화 구역(10)에서 9.0m 내지 15.0m의 호 반경(R)으로부터 다시 직선화되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 주조된 강 스트랜드의 상기 주형의 호 반경(RK)은, 상기 강 스트랜드가 상기 바우형 주형으로부터 나오는 지점에서, 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)보다 크거나 작으며, 상기 주조된 강 스트랜드는, 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 굽힘 구역(8)에서, 상기 강 스트랜드가 상기 바우형 주형으로부터 나오는 지점의 상기 주조된 강 스트랜드의 주형의 호 반경(RK)으로부터 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)으로 구부러지는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 주조된 강 스트랜드는, 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 상기 굽힘 구역(8)에서, 9.0m 내지 15.0m의 호 반경(R)으로 구부러지고, 상기 스트랜드 가이드(3)의 후속하는 원호 가이드(9) 내에서 추가 변형 없이 상기 호 반경으로 유지되며, 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 후속하는 직선화 구역(10)에서 9.0m 내지 15.0m의 호 반경(R)으로부터 다시 직선화되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 주조된 강 스트랜드의 냉각 중에, 상기 냉각제의 분사가 상기 강 스트랜드에 충돌하는 위치는, 상기 강 스트랜드의 운반 경로를 따라 상기 경로에 수직한 평면에서, 온도 프로파일의 연속적인 결정을 기초로 조절되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트랜드가 상기 직선화 구역(10)을 떠날 때까지 상기 스트랜드 가이드(3) 내에서 상기 강 스트랜드에 적용되는 냉각제의 양은, 상기 강 스트랜드의 운반 경로를 따라 상기 경로에 수직한 평면에서, 각각의 강의 등급의 연성 특성을 고려하여 미리 정해진 온도 프로파일에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  8. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조된 강 스트랜드는 주위가 냉각된 스트랜드 가이드 롤(5)을 포함하는 건조 작업 후에 또는 부분 고온 작업시 조절된 방식으로 냉각되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  9. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    스트랜드 가이드 롤을 부착하기 위한 장치(17)를 사용하여, 여전히 액체이거나 부분적으로 액체인 강 스트랜드 코어를 갖는 영역에서 상기 주조된 강 스트랜드에 소프트 리덕션, 특히 동적 소프트 리덕션이 실행되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  10. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트랜드의 액체 코어의 강 용융물의 유동 운동은 상기 주형(1) 내의 또는 상기 강 스트랜드의 수직한 가이드의 후속 영역 내의 전자기 수단(2)에 의해 영향받는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  11. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트랜드는 360㎜ 내지 450㎜의 주물 두께로 주조되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  12. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트랜드는 0.5 내지 1.0m/분의 주조 속도로 주조되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브 제조 방법.
  13. 1,000㎜를 초과하는 주물 폭 및 360㎜를 초과하는 주물 두께를 갖는 강으로 된 두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트에 있어서:
    - 적어도 길이 방향 범위의 부분 영역에 걸쳐서 출력측 상에서 구부러지도록 배향되며, 액체 코어를 갖는 강 스트랜드를 제조하기 위한 출력측 주형의 호 반경(RK)을 갖는 주형 공동(1a)을 갖는 바우형 주형(1),
    - 상기 주형의 호 반경(RK)에 의해 결정되는 주조 방향으로부터, 상기 주형(1)에서 분할 수단(4)까지 연장하는 수평한 운반 방향으로, 상기 주조된 금속 스트랜드를 지지하고 안내하는 스트랜드 가이드(3),
    - 9.0 내지 15.0m의 스트랜드 가이드 호 반경(RSt) 상에서 상기 강 스트랜드를 안내하기 위한 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 원호 가이드(9),
    - 상기 코어가 여전히 액체이거나 부분적으로 액체인 동안 상기 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)으로부터 직선형 강 스트랜드로 상기 주조된 강 스트랜드를 구부리기 위한 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 직선화 구역(10),
    - 조절된 방식으로 상기 강 스트랜드를 연속적으로 냉각시키기 위한 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 냉각 수단(12)으로서, 상기 강 스트랜드의 운반 경로를 따라 상기 경로에 수직한 평면에서 온도 프로파일을 연속적으로 결정하도록 수학적 모델이 기록되는 중앙 연산 유닛(15)에 연결되어 이에 의해 제어되는, 냉각 수단(12), 및
    - 상기 강 스트랜드를 미리 결정된 길이의 슬래브로 분할하는 분할 수단(4)의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 바우형 주형의 상기 출력측 주형의 호 반경(RK)은 상기 스트랜드 가이드 내의 원호 가이드의 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)에 대응하는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 출력측 주형의 호 반경(RK)은 상기 스트랜드 가이드 내의 원호 가이드의 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)보다 크거나 작고, 상기 코어가 여전히 액체인 동안 상기 주조된 강 스트랜드를 상기 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)으로 굽히기 위해, 상기 바우형 주형의 뒤에, 굽힘 구역(8)이 상기 스트랜드 가이드 내에 배치되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 바우형 주형의 출력측 주형의 호 반경(RK)은 상기 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)에 대해 정해진 값을 포함하지 않고 8.0 내지 20.0m이며, 상기 스트랜드 가이드(3) 내의 원호 가이드의 스트랜드 가이드 호 반경(RSt)은 9.0 내지 15.0m인 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 스트랜드 가이드 내의 냉각 수단(12)은 복수의 냉각 구역(Z)을 구비하며, 상기 냉각 구역은 주물 폭(B)에 걸쳐서, 서로 독립적으로 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트.
  18. 제13 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트랜드 가이드(3) 내의 냉각 수단(12)은 높이 조정 가능한 스프레이 노즐(13) 및 활성 가능한 조정 수단(activatable adjusting means; 14)을 구비하는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트.
  19. 제13 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트랜드의 액체 코어의 강 용융물의 유동 운동에 영향을 미치는 전자기 수단(2)이 상기 강 스트랜드의 수직한 가이드의 영역 내의 스트랜드 지지 수단(7)에 또는 상기 주형(1)에 배치되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트.
  20. 제13 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트랜드를 지지하고 안내하기 위해 상기 스트랜드 가이드(3) 내에 주위가 냉각된 스트랜드 가이드 롤(5)이 배치되는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트.
  21. 제13 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 스트랜드 가이드 구획(strand guide segment; 6)이 여전히 액체이거나 부분적으로 액체인 강 스트랜드 코어를 갖는 영역에서 상기 분할 수단(4)과 상기 직선화 구역(10) 사이의 상기 강 스트랜드 상에 소프트 리덕션, 특히 동적 소프트 리덕션을 실행하기 위해 스트랜드 가이드 롤을 부착하기 위한 조절 가능한 수단(17)을 구비하는 것을 특징으로 하는
    두꺼운 슬래브를 제조하는 연속 주조 플랜트.
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