스틸 빌렛의 연속 주조

강철 빌릿의 연속 주조

강철의 연속 주조는 액체 강철이 연속적으로 금속 가닥으로 응고되는 과정입니다. 스트랜드의 치수에 따라 이러한 반제품을 슬라브, 블룸 또는 빌렛이라고 합니다. 강철 빌렛은 한 변이 일반적으로 150mm 이하인 정사각형 단면을 가지고 있습니다. 경단면 압연기, 봉강 압연기, 선재 압연기의 압연 원료입니다. 강철 빌릿은 특정 제품의 단조에도 사용됩니다.

연속 주조 공정은 철강 생산의 생산성을 높이기 위해 1950년대에 발명되었습니다. 이전에는 여전히 장점과 장점이 있지만 생산성 요구 사항을 항상 충족하지는 않는 잉곳 주조만 사용할 수 있었습니다. 그 이후로 연속 주조는 수율, 품질 및 비용 효율성을 향상시키기 위해 더욱 발전되었습니다.

철강의 연속 주조는 이제 기존의 잉곳 주조 방법을 대체하는 모든 철강 생산자가 선택하는 방법입니다. 많은 장점으로 구별되는 이 과정은 많은 개선을 거쳤으며 경험적으로나 수학적으로나 광범위한 연구의 대상이었으며 지금도 마찬가지입니다. 강 빌렛의 연속 주조는 철강 산업에서 채택되는 연속 주조 유형 중 하나로 강 빌렛을 연속적으로 동시에 생산합니다. 이러한 유형의 공정은 건전하고 연속적인 빌렛을 생산하기 위해 작동 매개변수를 잘 제어해야 합니다. 이 공정은 제강로에서 뜨거운 액강을 국자에 붓는 것으로 시작하여 2차 제강에서 철강 화학이 조정되는 국자로 시작하여 분배기(tundish)로 붓고 분배기에서 주조 금형. 강철의 응고는 많은 연구를 거친 영역인 간접 냉각에 의해 구리 주조 금형에서 시작됩니다. 주조된 빌렛은 금형에서 물 스프레이로 2차 냉각됩니다.

철강 빌릿 생산은 1960년대에 증가했습니다. 이 때 미니 밀 개념은 전기 제강과 연속 주조 및 린 조직 구조를 결합하여 수익성 있는 새로운 철강 생산 문화를 창출함으로써 진화했습니다. 빌릿 생산자는 수익성이 높지만 고품질 연속 주조 제품 생산에 뒤처져 있습니다.

1980년대에 실시된 조사에 따르면 금형 설계와 빌렛의 연속 주조 작업이 표준화되지 않았고 회사마다 다른 작업을 수행하고 있는 것으로 나타났습니다. Brimacombe와 동료들은 1970년대 후반에 빌렛 몰드의 내부 작업을 탐구하기 시작했고 수학적 모델과 공장 내 측정의 도움을 받아 몰드 설계, 작동 매개변수 및 빌렛 품질 간의 연결을 확립했습니다. 이러한 노력으로 인해 빌릿 주조는 표준 설계 및 작동 매개변수로 이동하여 주조 빌릿 품질이 크게 향상되었습니다. 이것은 1994년에 실시된 새로운 조사에 의해 밝혀졌으며, 빌릿 생산자들이 엄격한 품질 요구 사항을 충족함으로써 자동차 부문에 특수 바 품질의 빌릿을 성공적으로 공급하기 시작했음을 알게 되었습니다. 그 이후로 빌렛 주조기 공급업체는 빌렛의 연속 주조를 위한 주조 속도를 재검토하여 생산성 향상을 목표로 하는 여러 가지 새로운 개발을 일으켰습니다. 빌릿에 대한 고속 주조 기술의 일반적인 특징은 금형 길이의 증가입니다.

현재 매우 다양한 빌렛 연속 주조기를 사용할 수 있습니다. 이 기계는 굽힘 반경이 다르며 단일 가닥에서 8개 가닥까지 있으며 최대 6m/분의 주조 속도를 가집니다. 반경이 6m인 단일 가닥 빌렛 주조기가 그림 1에 표시되어 있는 반면에 2개의 8스탠드 빌렛 주조기가 그림 2에 표시되어 있습니다.

그림 1 싱글 스트랜드 빌릿 캐스터

그림 2 8가닥 빌렛 주조기

강철 빌렛의 연속 주조 과정은 다음과 같습니다. 

강철 국자

액강은 제강설비에서 강국의 빌렛 주조기로 이송됩니다. 이 이송 동안 액체강의 청정도, 조성 및 온도를 제어할 수 있는 기회가 있습니다. 이러한 기회를 사용할 수 없으면 빌렛 주조 기계로 전달되는 액강이 더럽고 너무 뜨겁거나 너무 차갑습니다. 그러면 고품질 빌렛을 주조하는 것이 훨씬 더 어려운 작업입니다.

액강을 빌렛 주조기로 이송하는 동안 주요 문제는 공기, 노 슬래그 및 레이들 내화 라이닝으로부터의 산소(O2) 흡수입니다. 각 이송 단계에서 O2 픽업을 최소화해야 합니다. 강국의 슬래그 오버플로는 태핑 종료 시 제강로에서 방지되어야 합니다. 국자에 있는 강재의 표면은 (i) 공기로부터의 O2 흡수 방지, (ii) 비금속 개재물의 흡수, (iii) 열 최소화를 위해 합성 슬래그로 덮일 필요가 있습니다. 손실. 일부 공장에서는 강철 국자를 국자 덮개로 맨 위에 덮습니다. 또한 주조하는 동안 강철 국자는 강철이 턴디쉬에 부어질 때 O2 픽업을 방지하기 위해 내화 튜브가 장착되어 있습니다. 레이들에서 턴디쉬로의 강철 흐름은 슬라이드 게이트 밸브로 제어됩니다. 일부 공장에서는 강철 국자의 무게가 로드 셀의 도움을 받아 지속적으로 측정됩니다.

일반적으로 불활성 아르곤(Ar) 가스로 액체 강철을 헹구어 강철의 온도를 균질화합니다. 액강의 온도 제어는 주물 구조를 제어하고 래들 및 턴디쉬에서 스컬 형성, 브레이크 아웃 등과 같은 작동 문제를 방지하는 데 중요합니다. Ar 헹굼의 유속 및 기간은 다음과 같아야 합니다. 강철에서 배출되는 가스는 특별한 조치를 취하지 않는 한 공기와 접촉하기 때문에 통제됩니다.

턴디쉬

Tundish는 강철 빌릿의 연속 주조 중에 많은 역할을 해야 합니다. 빌렛 주조기의 여러 가닥으로 강철을 배출하는 분배기 역할을 합니다. 그것은 또한 강철 국자보다 일정하고 낮은 정수 헤드를 가지므로 주형으로의 액체 강철의 흐름 제어를 용이하게 합니다. 이것은 주로 캐스터를 시작하는 동안 중요합니다. 턴디시는 주형에 액체강을 붓기 시작하기 전에 정상 정상 상태 수준으로 강철로 채워질 수 있기 때문입니다. 턴디쉬에서 발생할 수 있는 또 다른 중요한 현상은 주조 제품의 청정도에 도움이 되는 개재물의 부유입니다. 또한 tundish는 포함 형태 제어를 위한 칼슘(Ca)과 같은 제제의 첨가를 위한 반응기로도 사용할 수 있습니다.

위의 기능 때문에 턴디쉬의 모양과 크기는 주로 유체 흐름 제어의 필요성에 의해 결정됩니다. 열 크기, 주조 빌릿의 치수, 스트랜드 수, 스트랜드 간격 및 주입 속도가 플랜트마다 다르기 때문에; 독특한 최적의 턴디쉬 디자인은 존재하지 않습니다. 그러나 다음은 잘 설계된 턴디쉬의 주요 기능입니다.

• 턴디쉬 디자인은 내포물의 플로트 아웃을 최대화하는 것입니다. 다른 완화 요소가 크기를 제한하더라도 이 턴디쉬 볼륨은 커야 합니다. 예를 들어, 조성이 다른 열을 순서대로 주조하는 경우 주조 작업을 중단하지 않고 혼합강이 등급을 벗어나 항복 손실을 나타낼 수 있으므로 턴디쉬에서 '혼합' 강의 부피를 최소화해야 합니다. .
• 강재의 품질 확보를 위해 각 가닥으로 흐르는 강재의 체류시간은 동일해야 합니다.
• 턴디쉬를 통한 강철의 단락은 최소화되어야 합니다. 즉, 가능한 한 플러그 흐름이 달성되어야 합니다.
• 턴디쉬의 흐름 패턴은 강재의 대부분이 표면 가까이로 이동할 수 있도록 하기 위한 것입니다. 턴디쉬에서 사용할 수 있는 시간에 부력만으로 내포물이 이동할 수 있는 거리는 작기 ​​때문에 이것은 중요합니다.
• 강재의 체류 시간을 효과적으로 줄이기 때문에 Dead volume을 최소화해야 합니다.
• 특히 턴디쉬에서 금형으로 개방 스트림이 쏟아지는 경우 유입되는 레이들 스트림의 난류를 차단해야 합니다. 난류는 턴디쉬 흐름의 거칠기와 금형 풀의 가스 동반에 영향을 줍니다.
• 턴디쉬의 깊이는 노즐 웰에서 와류를 방지하기 위해 약 500mm를 초과하여 충분해야 슬래그가 몰드 풀에서 아래로 떨어질 수 있습니다.

최적의 턴디쉬 설계를 결정하려면 댐 및 둑과 같은 내부 흐름 제어 장치의 모양, 치수, 위치 및 크기에 대한 사양이 필요합니다. 이는 일반적으로 물 모델 및/또는 수학적 모델을 광범위하게 사용하여 달성됩니다.

생산성과 품질에 영향을 미치는 턴디쉬 디자인의 또 다른 측면은 액강의 재산화 방지입니다. 따라서 공기 중 O2가 흡수되는 것을 방지하기 위해 개재물 흡수 능력이 있는 피복 슬래그가 적용됩니다. 턴디쉬에서 금형으로 흐르는 강철은 내화 튜브 또는 불활성 가스 덮개를 통과하여 추가로 보호됩니다. 후자는 금형 캐비티가 내화 튜브를 수용하기에 너무 작은 작은 섹션 빌렛을 주조할 때 사용됩니다. 더 낮은 품질의 빌릿을 주조하기 위해 강철은 일반적으로 재산화에 대한 우려 없이 공기를 통해 부어집니다. 턴디쉬에는 강철에 불활성인 내화물이 늘어서 있습니다. 또한 예를 들어 Ca 또는 알루미늄(Al)과 같은 강철의 탈산화제는 내화 라이닝을 구성하는 산화물과 반응하지 않아야 합니다. 일부 공장에서는 턴디시를 예열하여 특정 유형의 안감에 있는 휘발성 성분을 제거하여 강철에 수소를 공급할 수 있고 강철 온도를 더 잘 제어할 수도 있습니다.

턴디쉬 작동의 주요 문제는 알루미나(Al2O3)와 같은 고체 함유물에 의해 주입 노즐이 막히는 것입니다. 개재물이 노즐의 직경에 비해 작더라도 일반적으로 경계층을 통해 내화물에 부착되고 결국 연속적인 축적에 의해 노즐을 가로질러 브리지를 형성하여 흐름을 질식시킵니다. 이 문제는 더 작은 직경의 노즐을 필요로 하는 작은 빌렛의 주조에서 심각합니다. 더 큰 노즐을 사용하여 더 큰 섹션을 주조할 때 Ar은 과도한 축적을 방지하기 위해 종종 노즐을 통해 지속적으로 플러싱됩니다. 개재물이 액체 상태인 경우 노즐 막힘은 문제가 되지 않습니다. 따라서 Al 킬드강을 빌릿으로 문제 없이 주조하기 위해 Ca가 정확한 양으로 첨가되어 칼슘 알루미네이트 개재물이 생성됩니다.

턴디쉬 노즐을 통한 주입 속도는 주조되는 단면 크기에 따라 다른 기술로 달성됩니다. 더 큰 섹션의 경우 턴디쉬와 주형 사이에 내화 튜브를 사용하여 스토퍼 로드 또는 슬라이드 게이트 밸브가 일반적으로 흐름을 제어하는 ​​데 사용되며 일정한 메니스커스 수준과 주조 속도를 달성하기 위한 자동 흐름 제어가 일반적으로 사용됩니다. 개방 스트림 주입이 있는 더 작은 섹션 빌릿의 경우 일반적으로 턴디쉬에 대한 흐름 제어가 없습니다. 그런 다음 적절한 노즐 직경을 선택하고 턴디쉬에서 특정 강철 정수압 헤드를 유지하여 유량을 조정합니다. 그런 다음 주조 속도를 변경하여 메니스커스 레벨 제어를 얻습니다. 턴디쉬의 액강 헤드 유지 보수는 수동으로 또는 로드 셀로 턴디쉬의 무게를 계속 측정하고 신호를 국자의 슬라이드 게이트 밸브에 연결하여 수행됩니다.

일반적으로 액강의 열을 가하는 데 필요한 시간은 약 1시간 정도이며, 이는 빌렛 주조기에 열을 공급하는 데 필요한 시간은 30~40분에서 최대 2시간 정도에 맞춰야 합니다.

금형

금형은 주조기의 '심장'입니다. 또한 열 제거를 위한 기본 장치이기도 합니다. 주형의 기능은 (i) 액강에서 과열을 제거하고, (ii) 충분한 두께의 단단한 껍질을 성장시키고, (iii) 브레이크아웃 없이 주형 아래에 액체 풀을 포함하고, (iv) 초기 성장에서 껍질을 지원합니다. 금형은 열 제거를 지배하기 때문에 금형의 설계 및 작동은 주조 빌렛의 내부 및 표면 품질에 큰 영향을 미칩니다. 특히 주조 빌렛이 압연을 위한 재가열로에서 열간 장전되는 경우 표면 균열이 산화되어 압연 중에 산화물 이음매의 결함이 형성되기 때문에 표면 균열이 없는 것이 매우 중요합니다.

금형은 직선형일 수도 있고 반경 4m 내지 15m의 곡률을 가질 수도 있다. 곡선 형은 주조기의 높이와 자본 비용을 줄이기 위해 곡선 스트랜드와 함께 사용됩니다. 직선형은 주조 제품의 함유물 분포를 돕습니다. 곡면형의 경우 내경면에 인접한 응고전면에 의해 부유물 부유물이 우선적으로 포획되어 띠를 형성할 수 있다. 이것은 스트레이트 몰드에서 발생하지 않기 때문에 내포물이 더 고르게 분포됩니다. 이러한 우려가 유효한 정도는 주형에 들어가는 강철의 청결도와 주조 빌렛에 필요한 품질 요구 사항에 따라 다릅니다. 어쨌든 직선형 주형을 떠나는 주강은 일반적으로 캐스터 높이를 줄이기 위해 수평 방향으로 점차적으로 구부러집니다. 그러나 일부 공장에서는 주형과 하위 주형 영역이 직선이므로 주물 제품에 균열이 발생할 수 있는 기계적 굽힘력이 가해지지 않습니다. 곡선형 몰드의 경우 강철 가닥을 길이로 자르기 전에 수평 위치로 곧게 펴야 합니다.

금형이 직선이든 곡선이든 상관없이 금형의 기본 디자인은 동일합니다. 튜브 몰드는 강 빌릿의 연속 주조에 사용됩니다. 이 금형은 강철 배플 내부에 동심원으로 위치한 구리(Cu) 튜브로 구성되어 있으며 냉각수는 둘 사이의 고리를 통해 흐릅니다. Cu 튜브의 벽 두께는 약 6mm에서 20mm 범위입니다. 더 큰 섹션에는 더 두꺼운 벽 튜브 몰드가 사용됩니다. 몰드 튜브는 다양한 등급의 Cu 합금으로 제작됩니다. 인, 은(은 베어링) 또는 크롬과 지르코늄을 포함하는 Cu 합금은 일반적으로 몰드 튜브에 사용되는 재료입니다.

주조하는 동안 금형에 윤활제를 바르고 왕복운동을 하여 강철이 Cu에 달라붙어 단단한 외피가 파열되는 것을 방지합니다. 진동하는 몰드는 일반적으로 사인파 형태를 따르며, 주파수와 진폭은 하향 스트로크 동안 1초도 안 되는 동안 몰드가 하향 스트랜드보다 더 빠르게 움직이도록 조정됩니다. 이 '음의 스트립' 기간은 스트랜드 표면의 진동 표시 형성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌습니다. 일반적으로 사용되는 윤활제는 주조되는 단면 크기에 따라 다릅니다.

100mm 사각 빌렛과 같이 턴디쉬에서 금형까지 개방 스트림으로 강철을 주입하는 작은 섹션의 경우 유채씨유 또는 합성유가 사용됩니다. 오일은 금형 상단의 오일링 플레이트로 펌핑되어 금형 벽 내부로 스며듭니다. 액체강과 접촉하여 열분해되는 오일의 정확한 윤활 작용은 매우 명확하지 않습니다. 더 큰 섹션을 주조할 때 강철은 잠긴 입구 노즐을 통해 주형으로 도입됩니다. 이 경우 윤활은 메니스커스에 주물 분말을 추가하여 수행되며, 여기서 메니스커스는 강철과 접촉하고 용융되어 응고 쉘과 진동 금형 사이의 틈으로 끌어 당겨집니다. 일반적으로 산화물, 탄소 및 불화칼슘으로 구성된 분말의 조성은 용융 범위와 점도를 제어하도록 조정됩니다. 또한 구성에 따라 열전도율과 몰드/스틸 갭의 몰드 분말 층 두께가 달라지며, 이는 몰드에 의한 열 추출 속도에 영향을 미칩니다.

식물성 오일, 합성 오일, 블렌드 오일 등 다양한 오일을 사용할 수 있습니다. 오일의 인화점이 핵심적인 속성이지만, 최대 열면 온도에 대한 끓는점 범위가 근본적으로 고려하는 것이 더 의미가 있습니다. 윤활유의 공급 속도는 일반적으로 125mm 정사각형 빌렛의 경우 금형 주변 mm당 분당 0.014~0.17(전형적인 값 0.05) 밀리리터의 범위입니다. 그러나 산업 위생, 빌릿 품질 및 비용면에서 달성 가능한 유속은 낮을수록 좋습니다.

빌렛 주조기의 금형과 관련하여 중요한 점은 다음과 같다.

• 스트랜드 표면의 열은 (i) 몰드와 스트랜드를 분리하는 에어 갭, (ii) 몰드 벽, (iii) 몰드 냉각과 같은 일련의 열 저항을 통해 몰드 냉각수로 전달됩니다. 물 인터페이스. 이 중 공극은 열 흐름에 대한 가장 큰 저항을 구성하며 전체 저항의 84%를 차지합니다. 금형에서 열 제거 패턴은 주로 갭 형성의 역학에 따라 달라집니다. 몰드와 스트랜드 사이의 간격은 여러 변수의 복잡한 기능입니다. 또한 갭 치수는 종방향(후퇴) 및 횡방향 모두에서 변하여 불균일한 열 제거 패턴을 초래합니다. 간격 형성의 역학에 대해 상당한 조명을 받았지만 여전히 잘 이해되지 않는 현상입니다.
• 금형의 시간 평균 온도 프로파일을 연구하는 동안 다른 위치의 온도 프로파일이 유사하여 금속 수준 바로 아래에 피크가 있고 그 이후에 급격한 온도 감소가 있음이 분명합니다. 온도 강하는 에어 갭 증가, 쉘 두께 및 몰드 변형으로 인해 몰드 아래로 거리가 멀어질수록 열 제거가 감소하기 때문에 직접적으로 발생합니다. 또한 오프 코너 위치의 온도가 상응하는 중간 면 위치보다 훨씬 더 추운 것을 알 수 있습니다. 2차원 열의 흐름으로 인해 모서리에서 틈이 먼저 형성되고 면 전체로 퍼지는 경향이 있기 때문입니다.
• 열유속은 메니스커스 레벨에서 최고조에 달하고 그 이후에는 에어 갭의 폭이 증가하기 때문에 감소합니다. 강철의 탄소 수준은 델타-감마 위상 전달과 관련된 수축으로 인해 금형 열 전달에 중요한 역할을 합니다.
• 빌렛 주조에 사용되는 튜브 몰드 어셈블리는 설계가 간단하지만 몰드가 전체 길이에 걸쳐 지지되지 않기 때문에 작동 중 열 변형에 더 취약합니다. 작동 중에 몰드 튜브는 불균일한 열 제거 패턴을 받고 불균일한 온도 분포를 얻습니다. 빌렛 몰드는 온도 변화에 따라 변형되며 열역학적 거동은 여러 품질 문제와 관련이 있습니다. 또한 몰드 지지 시스템의 물리적 구속 및 몰드 튜브 자체의 형상과 결합된 차등 열팽창으로 인해 발생하는 응력의 크기로 인해 작동 중 전체 왜곡의 일부가 영구적이라는 것이 밝혀졌습니다. 네거티브 테이퍼 및 피크 벌지 및 금형 상단에 대한 위치에 영향을 미치는 요인에는 냉각수 속도, 수질, 금속 수준, 금형 상단에 대한 구속 위치, 벽 두께 및 유형이 포함됩니다. 몰드 튜브 지원.
• 공정 변수는 열 전달에 뚜렷한 영향을 미칩니다. 강의 탄소 함량, 금형 테이퍼, 주입 방식, 윤활 및 주조 속도는 열 전달에 영향을 미치는 주요 공정 변수입니다.
• 열추출 외에 금형 진동과 윤활은 연속 주조의 기본입니다. 강철 고착, 찢어짐 및 균열을 제거하려면 금형 쉘 마찰을 최소화해야 합니다. 오실레이터는 강철이 금형 벽에 달라붙는 것을 방지하기 위해 빌렛 금형을 왕복하는 간단한 기계입니다. 금형은 일반적으로 사인파 모드로 진동하며 일반적인 스트로크 및 진동 주파수 매개변수는 각각 10mm 및 2Hz입니다. 스티킹 및 오실레이션 마크 깊이를 최소화하기 위한 금형 진동 매개변수는 스트로크 및 음의 스트립 시간입니다. 네거티브 스트립 시간은 몰드가 스트랜드 철회 속도보다 빠르게 아래쪽으로 이동하는 기간으로 정의됩니다. 몰드 리드는 네거티브 스트립 동안 몰드가 쉘을 지나 이동하는 거리입니다. 빌렛 주조의 경우 권장되는 몰드 리드 및 음의 스트립 시간 값은 각각 3-4mm 및 0.12-0.15초입니다. 네거티브 스트립 시간이 0.1초 미만이고 몰드 리드가 2-3mm 미만인 주조기는 특히 메니스커스가 변동하는 경우 몰드 쉘이 고착되기 쉽습니다. 5mm보다 큰 몰드 리드는 더 깊고 불균일한 진동 표시에 기여할 수 있습니다.
• 연속 주조된 빌렛의 표면은 금형 왕복운동으로 인해 메니스커스에 주기적으로 형성되는 진동 표시가 있는 것이 특징입니다. 각 진동 표시는 강철의 국부적인 함몰이므로 강철/금형 간격의 폭을 국부적으로 증가시킵니다. 결과적으로, 열 제거는 발진 마크 부근에서 국부적으로 감소합니다. 오실레이션 마크의 깊이에 따라, 국부적으로 감소된 쉘 두께, 브레이크아웃 또는 가로 표면 균열이 나타날 수 있습니다. 가닥 표면의 진동 표시의 피치는 진동 주기의 주파수와 연결됩니다.
• 고형화 쉘의 수축을 보상하는 금형의 안쪽 테이퍼는 테이퍼가 없는 경우에 따라 단일 테이퍼 및 이중 테이퍼로 다양합니다. 일부 공장에서는 테이퍼가 없는 주형을 사용하는 것뿐만 아니라 일정량의 마모 후에 관 수명을 연장하기 위해 주형 관을 뒤집는 일반적인 관행이 있었습니다. 그러나 이제 몰드 테이퍼가 진동 표시의 깊이와 균일성에 강한 영향을 미치고 결과적으로 정사각형과 모서리를 벗어난 내부 균열에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 또한 메니스커스의 몰드 테이퍼는 강철의 국부적 및 전체적 열 제거에 큰 영향을 미치며 몰드 변형, 오일 윤활 및 빌릿 표면 품질에 대한 결과를 가져오는 것으로 나타났습니다. 측정된 열 제거, 냉각 고체 강철의 수축 및 금형 변형의 축 프로파일을 기반으로 한 계산에 따르면 이중 테이퍼가 바람직하며 높은 C 열보다 낮은 C 열(, 0.16%)에서 덜 심각합니다.
• 금형 변형 계산에 따르면 최소 벽 두께는 100mm에서 150mm 사이의 빌렛 섹션에 대해 약 13mm이고 200mm 정사각형의 경우 약 20mm로 증가해야 합니다. 벽 두께가 20mm보다 크면 금형이 오일로 윤활되는 경우 달라붙는 문제가 발생할 수 있습니다. 두꺼운 벽으로 인해 메니스커스 근처의 금형 뜨거운 면 온도가 일반적으로 220°C ~ 350°C인 오일의 끓는 범위를 초과할 수 있기 때문입니다. deg C. 내부 모서리 반경과 관련하여 작동 경험에 따르면 약 3mm에서 4mm 값이 세로 균열을 최소화하는 데 도움이 됩니다.
• 메니스커스 레벨(Cu 몰드 튜브 상단에서)은 최적으로 100mm ~ 150mm입니다. 얕은 메니스커스는 몰드 튜브의 최대 열팽창 영역이 일반적으로 튜브를 제자리에 고정하는 키퍼 플레이트에 가깝게 만듭니다. 외부 몰드 튜브 이동에 대한 키퍼 플레이트의 저항은 소성 변형 및 바람직하지 않은 영구 튜브 왜곡을 생성합니다. 지나치게 깊은 메니스커스 레벨은 금형에서 응고되는 껍질의 체류 시간을 불필요하게 단축시킵니다.
• (i) Cu 튜브의 수냉식 면은 핵 생성을 억제하기 위해 물의 끓는점에 비해 충분히 차가워야 하기 때문에 일반적으로 10-11미터/초 이상의 높은 수속을 유지하는 것이 바람직합니다. 끓는점, (ii) Cu 튜브의 뜨거운 표면은 메니스커스 근처 윤활유의 끓는점 범위를 초과해서는 안되며, (iii) Cu의 온도는 온도에서의 시간에 의해 결정되는 연화 특성을 초과하지 않아야 합니다. 특정 Cu 등급은 금형의 영구적인 변형으로 이어지기 때문입니다.
• 세 가지 유형의 금형 지지대가 사용됩니다. 그것들은 (i) 4면 모두의 슬롯에 끼워진 키퍼 플레이트에 의한 지지, (ii) 몰드 튜브 상단 근처의 두 측면에 있는 키퍼 플레이트, (iii) 몰드 튜브의 상단과 하단에 있는 지지입니다. 얕은 금속 레벨과 결합된 두 번째 지지대는 튜브 주변에 균일하지 않은 금형 분포를 생성합니다. 이는 차례로 첫 번째 및 세 번째 유형의 지원에 비해 정사각형을 벗어나는 데 도움이 됩니다.
• 냉각수의 품질은 매우 중요합니다. 20마이크로미터의 침전물도 금형 튜브 온도에 치명적인 영향을 미칩니다. 이것은 Cu에 비해 침전물이 튜브에서 냉각수로의 열 흐름에 큰 열 저항을 도입하기 때문입니다. 열악한 수질의 가장 즉각적인 결과는 영구적인 곰팡이 변형입니다. 몰드 튜브의 4면 모두에서 침전물의 심각도가 동일하지 않다는 것을 종종 볼 수 있습니다. 이는 수로 치수의 변화로 인해 금형 외주 주변에서 냉각수 속도가 변하기 때문입니다. 문제의 근본 원인은 냉각수 채널의 치수를 결정하는 워터 재킷, 금형 튜브, 금형 하우징 및 기타 조립 부품과 같은 구성 요소의 허용 오차입니다.

2차 냉각

빌렛 주조기의 주형 아래에서 움직이는 강철 가닥은 물 스프레이 뱅크에 의해 냉각됩니다. 2차 냉각의 목적은 형상 결함, 표면 균열 또는 내부 균열을 일으킬 수 있는 충분한 크기의 인장 응력을 발생시키지 않고 금형에서 시작된 열 제거 및 응고를 계속하는 것입니다.

스프레이 노즐은 일반적으로 각 단계의 중앙에 위치하는 수직 헤더 또는 라이저에 부착됩니다. 빌렛 주조 기계에 사용되는 스프레이 노즐은 중공 원뿔형 노즐도 때때로 사용되지만 대부분의 경우 원뿔형 패턴(원뿔형 또는 정사각형)을 생성합니다. 풋롤이 자주 위치하는 금형 바로 아래에는 V 패턴을 제공하는 면당 하나 또는 두 개의 노즐이 자주 사용됩니다. 스프레이 챔버의 길이는 최소 0.5m에서 최대 5m까지 다양합니다. 일반적으로 물 분무는 압력 분무 원리에 따라 작동합니다. 즉, 물은 오리피스나 노즐을 통해 압력을 받아 물방울로 분해됩니다. 빌렛 주조기의 2차 냉각 시스템 설계는 주로 품질 고려 사항에 따라 달라지며 물을 사용한 분무 냉각에 의한 열 전달에 영향을 미치는 요인에 대한 지식이 필요합니다. 2차 냉각의 설계는 세 가지 중요한 측면, 즉 (i) 빌릿의 결함 생성에 대한 분무 냉각의 영향, (ii) 수압과 같은 변수에 의존하는 분무로 인한 열 제거, 격리 거리, 노즐 유형, 물가 표면 온도 및 물 플럭스, (iii) (ii)에서 언급된 스프레이 매개변수의 함수로서 스프레이 영역에 대한 물 분포.

연속 주조 빌렛의 스프레이 관련 결함은 중간 균열, 마름모꼴 및 대각선 균열입니다. 스프레이 냉각이 결함 형성에 미치는 영향은 아래에 설명되어 있습니다.

• 분무 냉각의 축 방향 프로파일에 따라 변화하는 열 구배 때문에 응고 쉘에 큰 인장 변형이 발생할 수 있습니다. 스프레이 챔버 후 빌릿의 재가열은 중간 균열의 원인입니다.
• 분무 냉각의 강도는 쉘을 통한 국부적 온도 분포에 영향을 미치며, 이는 차례로 강철의 고온 기계적 특성과 액체 코어의 강정압으로 인한 팽창을 견디는 쉘의 능력을 변경합니다.
• 스프레이를 통과할 때 고체 쉘의 횡방향 슬라이스의 온도 변동은 고온 연성을 감소시킬 수 있는 질화알루미늄(AlN)과 같은 상의 침전에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 조건에서 셸에 교정 중과 같이 큰 인장 응력이 가해지면 가로 균열과 같은 결함이 발생할 수 있습니다.

물 분무에 의한 열 제거율과 분무 변수 사이에는 관계가 있습니다. 스프레이 열전달 계수는 노즐 유형, 노즐에서 스트랜드까지의 거리, 수압, 수온 및 강재의 표면 온도와 같은 많은 변수의 영향을 받습니다. 이러한 노즐 유형 중 노즐에서 스트랜드까지의 거리 및 수압은 가장 중요한 분무 변수인 분무수 유속(리터/제곱미터초)에 영향을 미칩니다. 반면에 강철의 수온과 표면 온도는 열 전달에 직접적인 영향을 미칩니다. 표면 온도가 1200°C ~ 700°C 범위인 일반적인 연속 주조 조건에서 표면 온도는 열전달 계수에 작은 영향을 미치는 반면 분무수 플럭스는 열전달 계수에 가장 큰 영향을 미칩니다.

2차 냉각 후 주조 빌렛은 절단부로 이동하여 유압 전단기 또는 절단 토치로 주조 빌렛을 원하는 길이로 절단합니다.