연속 주조 몰드: 강철 품질과 생산 효율의 핵심

연속 주조 몰드

연속 주조 공정에서 용강은 레들에서 턴디시를 거쳐 몰드로 흐릅니다. 몰드는 연속 주조 공정의 심장부로서 공정 효율과 스트랜드 품질에 매우 중요한 역할을 합니다. 최종 주조 형상과 스트랜드 표면 품질이 몰드에서 결정됩니다. 몰드 내 조건이 올바르지 않으면 스트랜드 품질을 나중에 보정할 수 없습니다. 몰드에 들어가면 용강은 수냉식 구리 몰드 벽에 닿아 응고되어 고체 쉘을 형성합니다. 몰드는 기본적으로 고순도 구리 합금으로 제작된 수냉식 내벽을 포함하는 개방형 박스 구조입니다. 블룸, 빌렛, 라운드 빔 블랭크, 슬래브, 박판 등 다양한 반제품을 주조하기 위해 다양한 형상과 크기의 박스를 사용할 수 있습니다.

제강 과정에서 용강 정련이 완료되면 레들에 담긴 용강은 보통 연속 주조기로 보내집니다. 강은 레들에서 턴디시로, 다시 턴디시에서 수냉식 구리 몰드로 부어져 얇은 응고 강철 쉘의 형성을 유도합니다(그림 1). 용기 간 흐름은 중력에 의해 구동됩니다. 턴디시와 몰드 사이에서 이 구동력은 턴디시 내 용강 상면과 몰드 내 용강 레벨 사이의 액체 강 헤드에 비례합니다. 몰드로의 유입 유량은 메터링 노즐, 스토퍼 로드, 슬라이드 게이트로 제어합니다. 몰드 내 금속 레벨인 '메니스커스'는 주조 제품의 표면 품질에 매우 중요합니다. 몰드 내 모든 파라미터를 정확하게 제어하고 일관된 조건을 유지하는 것이 주조 제품 표면 품질에 필수적입니다.

그림 1 강철 슬래브 연속 공정 몰드 영역 개요도

몰드의 주된 기능은 액체 코어의 금속 압력을 견딜 수 있을 만큼 충분히 강한 고체 쉘을 생성하고 안정화하여, 2차 스프레이 냉각 구역 진입부에서 액체 상을 가두는 것입니다. 몰드 시스템이 제대로 작동하지 않으면 브레이크아웃이 발생하여 뜨거운 액체 강철 코어가 터져 나와 기계 위로 용강이 쏟아지는 매우 위험한 상황이 초래될 수 있습니다.

주조 속도 및 메니스커스 제어

금속 유속은 턴디시의 스토퍼 로드, 슬라이드 게이트, 또는 슈라우드 바로 위 메터링 노즐을 사용하여 인도율을 제어함으로써 슬래브 주조 속도와 맞춥니다. 빌렛은 보통 고정 메터링 노즐로 주조하며, 강 유량 변화에 따라 스트랜드 속도를 조정합니다. 양호한 주조 제품 표면 품질을 위해서는 액체 강철 메니스커스 레벨을 설정값의 ±5mm 이내, 통상 ±3mm 이내의 엄격한 범위 내에서 정확하게 제어하는 것이 매우 중요합니다. 레벨 측정은 여러 방법으로 달성할 수 있습니다.

스트랜드와 몰드 벽 사이에 상대 운동이 있으므로 어떤 형태의 윤활이 필요합니다. 몰드와 뜨거운 액체 상 사이의 직접 접촉을 방지하기 위해 윤활유 또는 윤활 플럭스의 얇은 막을 사이에 개재시킵니다. 이는 몰드를 잠재적으로 위험하게 하거나 손상시킬 수 있는 직접 접촉을 방지합니다.

슬래브 몰드 내 용강은 보통 주조 분말(캐스팅 파우더) 층으로 덮여 있어 강철을 재산화로부터 보호하고 개재물을 흡수합니다. 분말은 낮은 융점을 가지며 용강 위로 흘러내려 몰드 윤활과 열전달 제어에 도움을 줍니다. 또한 용강의 재산화를 방지하고, 자유 표면을 열적으로 절연하며, 표면으로 부상할 수 있는 개재물을 흡수하는 역할도 합니다. 유채기름은 빌렛 주조 시 몰드에 들러붙는 것을 방지하기 위해 사용되어 왔으나, 현재는 합성 오일로 대체되었습니다.

연속 주조의 발전과 보급은 몰드를 단순한 용강 용기에서 품질과 생산 목표 달성을 위한 핵심 구성요소로 변화시켰습니다. 수명을 늘리고 열교환 특성을 개선하는 점점 더 정교한 소재의 선택과 최적 테이퍼에 대한 연구가 결합되어, 몰드를 현대 기술의 최전선에 있는 객체로 만들었습니다. 그 특성은 각 연속 주조기마다 고유하므로 기술적 개선을 위해 지속적으로 개발되고 있습니다.

몰드의 열역학적 및 기계적 거동

연속 주조 중 구리 몰드 플레이트는 강철 제품의 형상과 초기 응고를 제어하며, 여기서 품질이 생성되거나 상실됩니다. 엄격한 치수 공차 내에서 신뢰할 수 있고 균열 없는 몰드를 유지하는 것은 안전과 생산성에도 필수적입니다. 몰드 유지보수 관련 비용은 주조기 운영 비용의 상당 부분을 차지합니다. 따라서 몰드의 열적 및 기계적 거동을 이해하는 것이 중요합니다.

엄격한 치수 공차 내에서 신뢰할 수 있고 균열 없는 몰드를 유지하는 것은 안전과 생산성에도 필수적입니다. 따라서 복잡한 열적 및 기계적 거동을 더 잘 이해하기 위한 연구가 수행되어 왔습니다. 구리 플레이트 전체에 극심한 온도 구배가 발생하여 몰드의 기하학적 왜곡을 초래합니다. 또한 고온에서의 장시간 작동은 크리프를 발생시킵니다. 이 결과적인 크리프는 주조 시퀀스의 초기 및 최종 과도 상태에서 몰드가 겪는 수많은 실온 가열 및 냉각 사이클로 인한 열 피로 현상과도 연관되어 있습니다. 또한 스트랜드와 몰드 사이에서 마찰 현상이 발생할 수 있습니다. 응고 강철과 몰드 사이의 마찰은 기본적으로 미끄러짐 마찰(소량의 점착 마찰 포함)입니다. 이러한 손상은 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다.

몰드 소재 및 성능 요구사항

몰드와 몰드 소재가 충족해야 할 성능 요구사항은 특정 용도와 관련된 응력 수준에 따라 달라집니다. 이러한 응력 수준은 주로 기계와 주조 파라미터에 의해 미리 결정됩니다. 즉, 몰드 유형과 구조에 따라 다양한 주조 형상이 필요합니다. 새로운 몰드를 설계할 때는 높은 제품 품질, 최적 주조 속도, 원활한 주조 작업, 긴 몰드 수명을 달성하기 위해 올바른 프로파일을 선택해야 합니다.

메니스커스 위치에서 용강과 몰드 사이의 초기 매우 짧은 밀착 접촉 후, 완전히 형성된 쉘이 생성됩니다. 쉘이 존재하면 보통 응고 강철 쉘과 몰드 벽 사이에 장벽이 형성됩니다. 이 장벽은 액체 또는 고체 주조 플럭스, 에어 갭, 또는 이들의 조합일 수 있습니다. 신생 쉘이 형성되면 두께가 증가하기 시작합니다. 그러나 초기에는 두께가 매우 작고 쉘 온도가 높기 때문에 쉘이 매우 유연합니다. 따라서 몰드는 스트랜드의 필요한 단면을 유지하기 위해 쉘을 지지해야 합니다. 이 지지는 몰드 둘레와 길이를 따라 연속적으로, 쉘이 상대적으로 자립할 수 있을 만큼 충분히 오랫동안 제공되어야 합니다.

최근 개발된 넷셰이프에 가까운 주조 공정에서는 몰드 소재에 대한 요구사항이 높습니다. 여기서는 매우 높은 주조 속도를 달성하고 액체 강철의 훨씬 더 높은 비율이 충분히 안정한 스트랜드 쉘을 형성하기 위해 응고되어야 합니다. 결과적인 극한 온도는 더 높은 강도 수준의 몰드를 요구합니다. 동시에 주조 롤 등에서 높은 교번 열응력이 발생할 수 있습니다. 몰드에 부과되는 이 다양한 요구사항은 고도로 개발된 소재와 시스템 전문 지식으로 충족되어야 합니다.

관통 수냉식 구리 몰드는 연속 주조기의 핵심 요소입니다. 몰드 설계 및 소재 요구사항과 관련된 문제에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 여러 가지 설계가 사용되어 왔는데, 얇은 벽 튜브형 몰드, 솔리드 몰드, 플레이트 몰드 등이 있습니다. 플레이트 몰드는 좋은 몰드 수명을 제공하고 솔리드 구리 블록으로 몰드를 제작할 필요를 없애주는 것으로 밝혀졌습니다.

몰드 수명 및 열응력 관리

최적의 성능을 보장하기 위해 몰드는 평균 작동 온도에서 가능한 한 오랫동안 원래 사양을 유지해야 하며, 무엇보다 적절한 열전달 능력을 가져야 합니다. 주로 메니스커스 영역의 열면에서 발생하는 열응력은 몰드의 다소 빠르고 영구적인 변형을 초래하여 수명을 단축시킵니다. 이 현상의 심각성은 몰드 내 온도 수준, 열면과 냉면 사이의 온도 차이, 메니스커스 영역과 그 바로 아래 영역 사이의 온도 차이와 관련이 있습니다. 각 작동 조건에 대한 적절한 해결책은 몰드 소재를 올바르게 선택하는 데 달려 있습니다.

강철, 황동, 구리가 몰드에 사용되어 왔지만, 가장 뛰어난 소재는 침전 경화를 촉진하거나 재결정 온도를 높이는 소량의 합금 원소를 첨가한 거의 순수한 구리입니다. 두 효과 모두 몰드 수명을 연장하는 것으로 보입니다. 인기 있는 몰드 소재로는 DHP(탈산 고인) 구리, CuAg, CuCrZr, CuNiBe, CuNiP 등이 있습니다. 몰드 수명 연장을 위해 코팅이 적용됩니다.

DHP 구리 소재의 특성은 널리 알려져 있습니다. DHP 구리는 오늘날 빌렛 연속 주조용 몰드 제조에 가장 널리 사용되는 소재로, 열류가 보통 적당하고 몰드 두께가 과하지 않은 경우에 적합합니다.

은 함유 구리 소재는 구리에 0.10% 은을 첨가하여 얻습니다. 이는 재결정 온도를 약 100°C 높입니다. 이 합금은 메니스커스 온도가 300°C에 도달하거나 초과하는 블룸 및 슬래브 주조용 몰드 제조에 사용됩니다. 이러한 고온은 벽의 상당한 두께와 몰드 내 높은 열류 때문입니다. 이 소재가 300°C에서 장기간 노출되어도 초기 경도(HB 80 이상)를 유지한다는 사실은 반복적인 마모로 최소 규격 두께에 도달하기 전에 플레이트를 재가공할 수 있게 합니다. 은 함유 구리는 약한 연속 주조, 고속 주조, 최적화되지 않은 냉각 조건, 냉각수 온도 차이 등 특수 조건에서 빌렛을 생산하는 몰드에도 널리 사용됩니다.

높은 열전도도를 가진 구리 합금의 고온 기계적 특성을 개선하기 위해 야금 전문가들은 구조적으로 경화된 합금으로 눈을 돌렸습니다. 이들 구리 합금에 사용되는 주요 원소는 일반적으로 온도 변화에 따라 용해도가 변하는 Be, Cr, Co, Cd, Fe, Mg, Mn, Ni, Nb, P, Si, Sn, Ti, Zr 등입니다. 이들 원소의 포화 고용체에서 여러 합금을 얻을 수 있지만, 결과가 오염 문제, 높은 비용, 과도한 열전도도 손실 등 산업적 요구사항과 항상 호환되는 것은 아닙니다. 따라서 실제로 사용 가능한 합금의 수는 상당히 줄어듭니다. 원소 첨가 비율은 높은 경도와 높은 열전도도를 조화시킬 필요성에 의해 추가로 제한됩니다. CuCrZr(구리-크로뮴-지르코늄) 합금은 위에서 언급한 모든 요구사항을 충족하며, 고온에서 장기간 노출되어도 경도를 유지하는 우수한 특성 때문에 사용됩니다.

연속 주조 공정의 추가 개발에서 괄목할 만한 성공은 몰드 조정을 수행해야 할 필요성을 크게 증가시켰으며, 이는 연속 주조 기술이 이 분야 관계자들의 기대를 충족할 수 있게 합니다. 현재 이 도전에 대응하여, 기존 소재 범위가 새로운 합금(CuNiP)으로 확대되었습니다. 이 합금의 화학적 조성은 개별 용도에 따라 변경할 수 있어, 각 사용자의 특정 요구사항을 충족하도록 각 몰드 유형을 맞춤화할 수 있습니다. 이 합금은 열전도도와 고온 기계적 저항을 올바르게 결합하여 몰드 전체 둘레의 온도 변화 문제를 최소화합니다. 이는 응고 피부와 몰드 자체 모두에서 과도한 열응력 없이 응고 조건에 분명한 이점을 제공합니다. 이 새로운 합금의 제어된 열전도도는 일반적으로 세 가지 변수, 즉 (i) 윤활막 두께, (ii) 열류, (iii) 고체 피부 수축과 연관된 냉각 조건의 임계 상태를 상당히 감소시킵니다. 결과적으로 과도한 열응력과 균열 문제가 모두 해소됩니다.

몰드 코팅 기술

뜨거운 용강과 접촉하는 구리 몰드 표면은 더 단단한 작업 표면을 제공하고 주조 스트랜드 표면에 구리가 묻어나는 것을 방지하기 위해 자주 도금됩니다. 이는 주조 제품 표면의 표면 균열 발생을 촉진할 수 있습니다. 일반적으로 크로뮴과 니켈 코팅이 사용되며, 향상된 밀착성을 위해 중간층으로 니켈을 사용하기도 합니다. 크로뮴 코팅 기술은 상당히 발전했습니다. 이제 다양한 필요에 적합한 두께의 증착이 모든 수준에서 완전히 만족스러운 결과를 보장합니다.

현재 금속 및 세라믹 도금 모두 가능합니다. 세라믹 도금은 몰드 수명을 늘릴 수 있지만 높은 비용과 낮은 열교환으로 인해 널리 사용되지는 않습니다. 반대로 금속 도금은 니켈 또는 크로뮴 기반입니다. 취약성과 낮은 내마모성에도 불구하고 크로뮴이 몰드 도금에 가장 널리 사용되는 금속 원소입니다.

일반적으로 압출 구리 몰드 튜브 코팅에는 Ni-Cr 특수 코팅이 사용됩니다. 이 코팅은 니켈과 크로뮴의 이중층 코팅으로 구성됩니다. 압출 구리 열면과 접촉하는 성분은 니켈 합금으로, 그 위에 경질 크로뮴 층이 오버레이됩니다. 이 접근법은 4피스 플레이트 몰드 생산에서 얻은 경험에서 파생되었습니다. 따라서 크로뮴과 구리 사이에 니켈 층을 적용하여 몰드 수명을 크게 늘리는 기본 공정은 특히 몰드의 메니스커스 영역에서 크로뮴 코팅의 균열 형성을 방지하는 데 특히 유용합니다. 니켈 합금은 실제로 크로뮴의 거의 2배에 달하는 열팽창 계수를 가지기 때문입니다. 따라서 니켈 합금 코팅은 주조 공정 중 메니스커스 영역에서 발생하는 구리의 더 큰 팽창을 더 잘 견딜 수 있습니다.

지금까지 단일 압출 몰드 튜브의 내면을 니켈 도금하는 것은 특히 니켈 코팅의 균일성과 표면 품질 측면에서 기술적 문제가 있어 특히 어려웠습니다. 개발된 Ni-Cr 코팅 공정의 등장으로 몰드 튜브 열면의 모서리와 평면 모두에서 매끄럽고 일관된 니켈 도금 표면을 얻을 수 있게 되었습니다. 여러 제철소에서의 비교 현장 테스트는 Ni-Cr 코팅된 몰드 튜브의 평균 수명이 기존 크로뮴 코팅된 몰드 튜브에 비해 현저히 증가했음을 확인했습니다.

압출 단일 몰드 튜브의 사용 중단이 내부 치수의 마모 조건에 의해 결정된다는 것은 잘 알려진 운영 사실입니다. 해결하지 않으면 이러한 마모 조건은 응고 문제나 최종 주조 제품의 결함으로 이어질 수 있습니다. 또한 몰드 튜브의 모서리가 몰드 튜브 내 다른 영역보다 더 빨리 마모된다는 것도 잘 알려진 사실로, 이는 모서리에서 일어나는 급속한 응고의 함수입니다. 이 문제를 해결하기 위해 특정 기하학적 특성을 가진 크로뮴 코팅 적용 방법이 개발되었는데, 모서리에서 크로뮴 두께를 더 두껍게 합니다.

이 독특한 도금 형상은 평면의 적절한 응고에 필요한 열전달 특성을 보존하면서 모서리 마모를 더 잘 견디는 코팅을 제공합니다. 비교 실험실 및 현장 테스트는 이 새롭고 독특한 코팅 형상이 모서리 마모 문제를 상당히 해결함을 확인했습니다.

크로뮴 코팅은 여전히 블룸 및 빔 블랭크용 플레이트 몰드에 널리 사용되며, 기술은 잘 알려져 있습니다. 슬래브 주조용 플레이트 몰드는 일반적으로 니켈 코팅되며, 다양한 두께와 구성을 가집니다. 니켈 코팅의 내구성을 높이기 위해 얇은 크로뮴 층을 때때로 적용하기도 합니다.

두 가지 다른 경도 구성으로 제공되는 니켈 외에도, 최근 새로운 니켈-코발트 합금이 시도되었으며 이들은 더 나은 내마모성을 제공합니다. 위에서 설명한 표준 솔루션 중 하나를 선택하는 것은 전적으로 각 사용자가 채택하는 특정 작동 조건과 몰드의 유지보수 및 재가공 요구사항에 달려 있습니다. 비교 테스트를 통해 사용자는 가용성과 비용 효율성을 높이는 최적의 코팅 두께를 확립해야 하며, 이는 결국 더 긴 몰드 수명을 보장합니다.

몰드 최적화 파라미터

몰드 최적화를 위해 고려해야 할 파라미터는 (i) 주조 강철 화학성분, (ii) 몰드 플럭스, (iii) 주조 속도, (iv) 몰드 테이퍼, (v) 벽 두께, (vi) 냉각 조건(수질, 유량, 유속), (vii) 스트랜드 가이드 조정, (viii) 진동 장치 조정, (ix) 폭 변경 등입니다. 따라서 각 개별 사례를 세심하게 살펴 미세 조정해야 합니다.

연속 주조 몰드에 가장 적합한 길이는 510mm~915mm 범위로, 단면 크기에 관계없이 일정한 것으로 보입니다. 그림 2는 몰드 길이에 따른 주조 속도를 보여줍니다. 이 놀라운 결과는 더 작은 단면에서 더 높은 열제거율이 달성되고 더 높은 주조 속도에서 가능하기 때문에 설명될 수 있습니다. 또한 작은 단면에서는 몰드에서 나가는 응고 쉘의 팽창이 덜 심각하므로 더 얇은 쉘을 허용할 수 있습니다. 더 높은 주조 속도에서는 슬래브 몰드의 좁은 면에서 특히 높은 열제거율을 유지하기 위해 몰드에 더 큰 테이퍼를 사용하는 것이 필요합니다.

그림 2 몰드 길이와 주조 속도

몰드 구조 유형

연속 주조 몰드 배열에는 일반적으로 세 가지 대안이 적용됩니다. (i) 슬래브 및 대형 블룸용 플레이트 몰드(그림 3), (ii) 빌렛, 소형 블룸, 라운드용 튜브 몰드(그림 4), (iii) 빔 블랭크와 같은 복잡한 형상용 드릴링된 냉각 채널이 있는 블록 몰드. 콤팩트 스트립 생산의 박판 주조에는 깔때기 형상 몰드가 사용됩니다(그림 4). 플레이트 몰드와 튜브 몰드가 대중적인 몰드 유형이며, 블록 몰드와 깔때기 몰드는 몰드 제작에 사용되는 구리 양과 가공 범위가 커서 비용이 많이 듭니다.

플레이트 몰드 제작에는 슬래브 주조, 이후 열간 압연(또는 단조), 냉간 압연이 포함됩니다. 전체 플레이트는 초음파 검사를 받습니다. 100% 테스트를 통과한 플레이트만 고정밀 CNC 기계로 가공하여 기술 사양에 명시된 가장 엄격한 공차를 준수합니다. 이 단계에는 플레이트 몰드가 해당 구성으로 설계된 경우 스틸 스터드 용접도 포함됩니다. 마지막으로 필요시 전기 아연 도금 내마모 코팅을 적용한 후 최종 검사를 위해 플레이트 몰드를 보냅니다.

플레이트 몰드에서 몰드 플레이트는 구리로 제작되며 일반적으로 30~60mm 두께입니다. 이들은 워터 재킷에 장착됩니다. 이 플레이트 조립체들은 주조 제품의 단면을 정의하는 몰드의 필요한 면을 형성하기 위해 함께 클램핑됩니다. 냉각은 구리 플레이트 뒤쪽의 기계 가공된 슬롯에서의 수냉으로 달성됩니다. 구리 플레이트의 고정은 보통 볼트로 구리 플레이트에 고정하여 수행합니다.

몰드는 보통 폐회로 수냉 시스템을 사용합니다. 냉각수는 구리 플레이트의 냉면 기계 가공 슬롯을 따라 순환합니다. 물은 몰드 프레임을 통해 몰드 하부의 분배 챔버로 라우팅된 다음 냉각 슬롯을 따라 몰드 상부로 올라가 수집 챔버로 들어가고, 몰드 프레임을 통해 수처리 플랜트로 돌아갑니다. 냉각 슬롯은 구리 또는 후면 워터 재킷에 위치할 수 있습니다.

메니스커스에서 쉘의 초기 응고가 발생하면 강철은 액체에서 고체로의 상 변화와 관련된 체적 수축을 겪습니다. 따라서 스트랜드 단면은 메니스커스에서의 초기 응고 후 수축합니다. 응고 물질의 수축을 따르고 새로 생성된 스트랜드를 지지하기 위해 몰드 플레이드에는 테이퍼진 스트랜드 단면과 폭이 있습니다. 테이퍼는 원래 단순 선형 프로파일을 따랐습니다. 오늘날에는 제품 수축을 더 밀접하게 따르는 다중 또는 포물선 프로파일과 같은 훨씬 더 복잡한 테이퍼가 적용되고 있습니다. 슬래브 좁은 면의 전형적인 값은 미터당 0.9~1.2%, 넓은 면은 미터당 0.35~0.45%입니다.

그림 2 연속 주조 슬래브 몰드

튜브 몰드 생산은 원형 단면의 봉 주조로 시작합니다. 이들은 이후 열간 압출 또는 단조됩니다. 압출 튜브는 기술 사양에 요구되는 기하학적 및 기계적 특성(테이퍼 포함)을 달성하기 위해 냉간 인발 및 성형됩니다. 생산 주기에서 단연코 가장 중요한 이 후자 단계에는 잘 갖춰진 강력하고 최상의 프레스를 사용해야 합니다. 성형은 각 몰드에 특화된 특수 강철 장비로 수행되며 CNC 기계로 제작됩니다. 마지막으로 튜브 몰드는 가공된 후 내부에 크로뮴 도금되어 검사 및 측정을 위해 보내집니다.

튜브 몰드에서는 몰드 구리 둘레에 불연속성이 없으며, 몰드는 구리 튜브로 형성됩니다. 따라서 개별 플레이트를 함께 클램핑할 필요가 없습니다. 워터 재킷이 튜브 전체 둘레에 배치됩니다. 몰드 튜브를 워터 재킷 중앙에 위치시키는 것이 필요합니다. 튜브는 일반적으로 소형 빌렛용 10~12mm 두께, 대형 단면 라운드 주조용 최대 30~40mm 두께입니다.

튜브 몰드에서는 튜브 전체 둘레를 둘러싼 물 환형 공간에 의해 냉각이 달성됩니다. 환형 공간의 두께는 전체 둘레에 걸쳐 물의 균일한 흐름과 따라서 균일한 열전달을 달성하기 위해 균일해야 합니다. 보통 물은 플레이트 몰드와 거의 같은 방식으로 몰드 하부에서 상부로 흐릅니다. 튜브 몰드는 플레이트 몰드보다 얇은 구리를 사용하므로, 핵비등을 억제하기 위해 더 높은 물 유속에서 작동해야 합니다. 전형적인 유속은 11~13m/s 영역일 수 있습니다.

튜브 몰드에서도 새로 정의된 쉘/스트랜드 단면의 수축을 보상하기 위해 튜브 냉각면에 테이퍼가 적용됩니다. 빌렛 주조의 경우 주조 속도가 상당히 높습니다(최대 6m/분), 수축이 더 현저합니다. 포물선 테이퍼가 쉘/스트랜드 단면을 잘 지지하기 위해 유익하게 적용되어 왔습니다.

과거에 복잡한 테이퍼가 적용되지 않고 더 높은 주조 속도와 결합되었을 때, 빌렛의 매우 얇은 쉘은 수축하여 몰드 모서리 영역에서 떨어져 나갔습니다. 이는 열전달 감소와 모서리에서 쉘 성장의 지연을 초래했고, 이는 잠재적인 브레이크아웃 조건이나 모서리 근처 균열과 같은 품질 문제의 위험을 초래했습니다. 최신 복잡한 단면은 모서리에서 쉘 떨어짐 효과를 줄여 더 균일한 쉘 성장을 제공하는 것을 목표로 합니다. 튜브 몰드의 경우 수명 제한 요인은 보통 메니스커스 근처 왜곡으로 인한 테이퍼 손실입니다.

그림 4 튜브 및 깔때기 몰드

박판 주조에서 가장 혁신적인 기술은 액체 코어 감소 개념(LCR)입니다. 깔때기 형상 몰드는 이 개념의 첫 번째 구현입니다. 럭비 선수가 상상했을 가능성이 있는 이 형상은, 청정 Al-킬드 탄소강 주조에 필수적인 기술인 침지 노즐을 수용하도록 설계되었습니다.

진동 몰드가 거의 보편적으로 채택되었지만, 효율적인 윤활 시스템과 함께 고정 몰드도 성공적으로 사용될 수 있습니다. 진동은 보통 정현파 운동으로, 단순한 기계적 장치로 쉽게 달성할 수 있습니다. 비교적 짧은 스트로크와 높은 주파수를 사용하여 각 진동에서 '네거티브 스트립' 기간을 짧게 제공하는데, 이때 몰드 하강 평균 속도가 주조 방향의 스트랜드 인출 속도보다 큽니다. 진동 주파수는 50cpm(분당 사이클)에서 60cpm에서 250~300cpm으로 증가하고 있으며, 진동 자국이 얕아지고 균열이 감소하며 컨디셔닝 요구사항이 줄어드는 이점이 있습니다.