KR100447465B1 - Method and device for casting of metal - Google Patents
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Abstract
Description
금속 또는 금속 합금의 주조를 위한 연속 또는 반연속 주조과정 동안, 고온 금속 용융물이 주조 방향으로 양단부가 개방되어 있는 냉각된 주형에 주입된다. 상기 주형은 수냉식이 바람직하다.During a continuous or semi-continuous casting process for casting a metal or metal alloy, the hot metal melt is injected into a cooled mold having open ends at both ends in the casting direction. The mold is preferably water-cooled.
주형을 통과하는 동안, 용융물이 수냉식 주형에 의해 냉각되면서, 주물 스트랜드가 형성된다. 주물 스트랜드가 주형을 떠날 때, 주물 스트랜드는 잔류 용융물 주위에 응고된 자체-지지 표면층을 구비한다. 용융물은 하나 이상의 태핑 젯(tapping jets), 주형내에 있는 용융물의 상부면 아래로 개방된 주조관 또는 주형 내부로 개방된 채널과 같은 수 많은 방법에 의해 주형에 주입될 수 있다.While passing through the mold, the molten material is cooled by the water-cooled mold, and the cast strand is formed. When the cast strand leaves the mold, the cast strand has a self-supporting surface layer which solidifies around the residual melt. The melt may be injected into the mold by a number of methods, such as one or more tapping jets, a casting tube that opens below the top surface of the melt in the mold, or a channel that opens into the mold interior.
용융물을 주형에 주입하는 방법에 상관없이 고온 용융물의 유입을 제동하는 목적의 일부는 슬래그 입자 또는 다른 금속입자를 함유한 고온 용융물이 제어되지 않고 유입되는 것을 방지하는 것이며, 목적의 다른 일부는 주물 스트랜드의 비응고 부분에서 발생하는 고온 용융물의 제 2 유동을 제어함으로써 응고 과정 뿐 만 아니라 주물 스트랜드의 비응고 부분에서 열분포를 제어하는 것이다.Regardless of how the melt is injected into the mold, a part of the purpose of braking the hot melt is to prevent uncontrolled ingress of hot melt containing slag particles or other metal particles, To control not only the solidification process but also the thermal distribution in the non-solidified portion of the cast strand.
주물 스트랜드의 비응고 부분에서의 제어되지 않은 용융물의 유입은, 품질 및 제조 기술 양 측면에서 문제가 된다. 유입 용융물이 제어되지 않는 방식으로 주형 내부로 유입된다면, 그 충격으로 유입 용융이 스트랜드의 비응고 부분의 내부 깊이 관통하게 됨으로써, 용융물내에 함유된 입자를 분리하기가 어려워진다. 입자들이 상부면으로 분리되는 대신, 응고물 전면에 부착하게 된다. 또한 자체-지지 표면층이 약화되어, 용융물이 주형내에 형성되어 있는 표면층을 파괴시킬 위험이 증가하게 된다.The inflow of uncontrolled melt in the non-solidified portion of the cast strand is problematic in terms of both quality and manufacturing technology. If the incoming melt is introduced into the mold in an uncontrolled manner, the impact causes the incoming melt to penetrate the internal depth of the uncooled portion of the strand, making it difficult to separate the particles contained in the melt. Instead of separating the particles into a top surface, they attach to the surface of the solidification product. In addition, the self-supporting surface layer is weakened, increasing the risk of the melt destroying the surface layer formed in the mold.
예를 들어, 유입되는 용융물을 제동 및 분할하기 위해, 용융물 유입 경로에 하나 이상의 정자계 또는 저주파 주기자계가 배치되는 구성이 스웨덴 특허출원 제 SE 436 251 호 공보에 공지되어 있다. 전술한 바와 같이, 만약 고온 용융물이 제동되지 않은 상태로 주물 스트랜드의 비응고 부분의 내부 깊이 관통하게 된다면, 품질 및 제조 측면에서 문제가 발생하게 된다. 응고 과정이 제어되지 않는다는 점에서도 제어되지 않은 제 2 유동이 품질 및 제조 기술 측면에 문제를 발생시킬 수 있다. 상부면, 즉 메니스커스를 향해 고온 용융물의 상부로 흐르는 제 2 유동이 매우 약화된다면, 메니스커스가 응결될 위험이 있다. 메니스커스가 완전히 또는 부분적으로 응고되기 때문에, 응결된 메니스커스는 제조 기술상의 문제를 수반하게 된다. 이러한 응고는 표면 결함의 형태로 주물 스트랜드의 품질에 반영될 수도 있다.For example, in order to braking and dividing an incoming melt, a configuration in which one or more static or low frequency periodic magnetic fields are arranged in the melt inflow path is known from Swedish Patent Application No. SE 436 251. As described above, if the hot melt passes through the inner depth of the non-solidified portion of the cast strand without braking, problems arise in terms of quality and manufacturing. The uncontrolled second flow may cause problems in terms of quality and manufacturing technology in that the coagulation process is not controlled. If the second flow through the upper surface, i.e. the meniscus, towards the upper portion of the hot melt, is very weak, there is a risk that the meniscus will condense. Since the meniscus is completely or partially coagulated, the condensed meniscus is accompanied by problems in the production technique. Such solidification may be reflected in the quality of the cast strand in the form of surface defects.
메니스커스에서 온도가 저하됨으로써, 용융물의 상부면에 공급되는 주조 분말의 용해율이 저하되는 경우, 표면 품질은 메니스커스 근처의 너무 낮은 용융물의 온도에 의해 나쁜 영향을 받기 때문에 용융물/주물 스트랜드에 대한 보호가 열악하고, 주형을 통과하는 동안 주형 내벽에 부착하게 된다.If the temperature in the meniscus lowers the dissolution rate of the cast powder supplied to the top surface of the melt, the surface quality is adversely affected by the temperature of the melt which is too low near the meniscus, And is attached to the mold inner wall while passing through the mold.
용융물이 주형에 부착됨으로써, 표면 결함이 발생하게 되며, 최악의 경우에는, 주물 스트랜드의 응고된 자체 지지층이 파열될 수도 있다. 이러한 파열로 인해, 용융물이 스트랜드의 셸을 파괴하게 되어, 주물 스트랜드를 넘어 주형의 하부로 흘러나올 수 있다. 따라서, 주조 과정이 중단되게 되어, 재가동 하기 전에 주조 장치에서 흘러나온 금속을 청소하는 작업에 시간을 소비해야 한다.Attachment of the melt to the mold results in surface defects and in the worst case the coagulated self-supporting layer of the cast strand may be ruptured. This rupture can cause the melt to break the shell of the strand and flow over the cast strand to the bottom of the mold. Therefore, the casting process is interrupted, and time must be spent cleaning the metal flowing out of the casting apparatus before restarting.
만약 상승 유동이 너무 강하면, 난류로 인해 상부면상으로 웨이브가 형성되어, 상부면으로부터 용융물 내부로 슬래그가 유입됨으로써, 품질 특히 금속내에 원하지 않은 비금속 입자가 존재하는 형태의 문제가 발생하게 된다.If the ascending flow is too strong, the turbulence will form a wave on the upper surface and the slag will flow into the melt from the upper surface, resulting in a problem of the quality, especially the presence of unwanted non-metallic particles in the metal.
본 발명의 목적은, 주조 방향으로 양단부가 개방되어 있으면서 고온의 금속 용융물이 주입되는 주형내에서 주조 금속이 하나 이상의 정자계 또는 저주파 주기자계에 의해 제동 및 분할될 때, 금속이 주조되는 동안, 바람직하지 않은 유동 현상 및 난류가 메니스커스에서 발생될 위험이 없이, 메니스커스, 즉 용융물의 상부에서 금속의 온도를 충분히 높게 유지하면서, 용융물/주형 및 주물 스트랜드/주형 속의 온도를 충분히 높게 유지하면서, 또한 용융물/주형 및 주물 스트랜드/주형 각각 사이에서 윤활 조건을 우수하게 하여, 품질 및 생산성에 대해 현저한 향상을 이루고자 하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a metal mold, in which when cast metal is braked and divided by at least one static magnetic or low frequency periodic magnetic field in a mold into which a hot metal melt is injected while both ends are opened in the casting direction, The temperature of the melt / mold and the cast strand / mold is maintained at a sufficiently high temperature while maintaining a sufficiently high temperature of the metal at the top of the meniscus, i.e., the melt, without the risk of undesirable flow and turbulence from occurring in the meniscus , And also to improve the lubrication conditions between the melt / mold and the cast strand / mold, thereby achieving a remarkable improvement in quality and productivity.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법을 실행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide an apparatus for carrying out the method.
본 발명은 냉각된 주형에서 금속 또는 금속 합금의 연속 또는 반연속 주조를 하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for continuous or semicontinuous casting of a metal or metal alloy in a cooled mold.
본 발명은, 주조 방향으로 양단부가 개방되어 있는 냉각된 주형에 고온 금속 용융물의 제 1 유동이 공급되어 금속이 주형내에서 주조되는 동안 이러한 용융물의 제 1 유동이 하나 이상의 정자계(static magnetic field) 또는 저주파 주기자계(periodic low-frequency magnetic field)에 의해 제동 및 분할되어, 용융물의 상부면, 즉 메니스커스(meniscus)에서, 금속의 온도가 충분히 높게 유지되도록 한다. 본 발명은 또한, 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention is based on the idea that a first flow of a hot metal melt is supplied to a cooled mold having open ends at both ends in the casting direction so that the first flow of such melt, while the metal is cast in the mold, Or a periodic low-frequency magnetic field so that the temperature of the metal remains high enough on the top surface of the melt, i.e., the meniscus. The invention also relates to an apparatus for carrying out the method.
계속해서, 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여, 바람직한 실시예에 의해 상세하게 설명되고, 예증될 것이다. 도 1 은 연속 또는 반연속 주조용 종래 주형에서의 주조에 제공된 본 발명의 실시예를 도시하며, 도 2 는 주조시, 소위 압탕 주조시, 금속으로 부분적으로 충전되어 있으며, 단열 슬리브로 보완된 주형에서의 주조에 제공된 본 발명의 실시예를 도시하고 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Fig. 1 shows an embodiment of the invention provided in a casting in a conventional mold for continuous or semicontinuous casting, Fig. 2 shows a mold which is partially filled with metal during casting, The embodiment of the invention provided in the casting in Fig.
주조 방향으로 양 단부가 개방되어 있으면서, 고온 금속 용융물의 제 1 유동이 공급되는 주형내에서 금속을 주조하는 동안, 본 발명에 따라, 금속 용융물이 유입되는 제 1 유동은 주조방향을 가로질러 작용하는 정자계 또는 저주파 주기자계에 의해 제동 및 분할되며, 메니스커스에 인접한 용융물의 바람직한 온도 제어 및 주조 조건은 메니스커스, 즉 용융물 상부 표면에 인접한 용융물에 작용하는 교번 자계(magnetic alternating field)를 인가하는 유도성 히터를 제공함으로써 얻을 수있다. 여기서, 유도성 히터는 단상 또는 다상으로 구성될 수 있다.During the casting of the metal in the mold in which the first flow of the hot metal melt is fed, with both ends open in the casting direction, according to the invention, the first flow into which the metal melt flows, acts across the casting direction The preferred temperature control and casting conditions for the melt adjacent to the meniscus are braked and divided by a magnetostatic or low frequency periodic magnetic field, and the conditions of casting are such that a magnetic alternating field acting on the melt adjacent to the melt surface, And the like. Here, the inductive heater may be composed of a single-phase or a multi-phase.
교번자계, 바람직하게는, 고주파 교번 자계가 용융물에 작용해서, 용융물내에 열을 발생시킴으로써, 메니스커스에 인접한 용융물의 온도가 동시에 제어될 수 있도록 하거나 또는 대체적으로 고주파 교번 자계가 용융물에 작용하는 압축력을 발생시킨다. 압축력에 의해, 주형 벽과 용융물 사이에는 압력이 감소되어, 윤활 조건이 크게 향상될 수 있다.An alternating magnetic field, preferably a high frequency alternating magnetic field, acts on the melt to generate heat in the melt so that the temperature of the melt adjacent to the meniscus can be controlled simultaneously, or alternatively, the high frequency alternating magnetic field causes the compressive force . By the compressive force, the pressure between the mold wall and the melt is reduced, and the lubrication condition can be greatly improved.
따라서, 주물 스트랜드의 표면 특성이 향상되고, 표면특성의 저하를 가져오지 않으면서도 주조 속도가 향상될 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점은 대개, 본 발명에 따라, 압축력과 정자계 또는 저주파 주기자계에 의한 제동을 결합함으로써 가능하게 된다. 만약 고주파 자계만이 용융물상에 작용하는 압축력을 발생시키도록 인가된다면, 적어도 강철과 같은 중금속 또는 금속 합금을 주조할 때, 주형 방향의 용융물 표면이 불안정하게 될 위험이 있다.Therefore, there is an advantage that the surface characteristics of the cast strand are improved and the casting speed can be improved without deteriorating the surface characteristics. This advantage is usually made possible by the combination of compressive force and braking by a magnetostatic or low frequency periodic magnetic field, in accordance with the present invention. If only a high frequency magnetic field is applied to generate a compressive force acting on the melt, there is a risk that the melt surface in the mold direction will become unstable when casting at least heavy metals or metal alloys such as steel.
유입 용융물의 제동 뿐만 아니라 용융물 표면을 안정화시키는 하나 이상의 정자계 또는 저주파 주기자계 및 이러한 안정된 표면에 작용하는 압축력과 용융물내의 열 양방 또는 어느 일방을 발생시키는 하나 이상의 고주파 자계를 결합함으로써, 연속 또는 반연속 주조에 있어서 종래에 비해 품질 및 제조 기술이 크게 향상된다.By combining one or more static or low frequency periodic magnetic fields that stabilize the surface of the melt as well as the braking of the incoming melt and one or more high frequency magnetic fields that generate either or both of the heat in the melt and the compressive force acting on the stable surface, Quality and manufacturing technology are significantly improved in casting compared to the prior art.
본 발명의 제 1 실시예에 따라, 용융물내에 발생하는 제 2 유동을 제어하기 위해 주형내의 주물 스트랜드의 비응고 부분에 작용하는 하나 이상의 정자계 또는 저주파 주기자계를 제공함으로써, 온도 분포는 더욱 제어될 수 있다. 즉, 이러한 정자계 또는 저주파 주기자계가 인가되어 용융물내에 발생하는 제 2 유동 경로에 작용해서, 주물 스트랜드의 비응고 부분에서 온도 분포를 제어하게 된다. 따라서, 안전하고 신뢰할 만한 주조 공정이 유지될 수 있기 때문에, 예를 들어, 주물 구조 및 함유물과 같은 품질, 또한 유용성 및 주조 속도와 같은 생산성이 향상되게 된다.According to a first embodiment of the present invention, by providing one or more static or low frequency periodic magnetic fields acting on the non-solidified portion of the cast strand in the mold to control the second flow generated in the melt, the temperature distribution is further controlled . That is, such a magnetostatic or low-frequency periodic magnetic field is applied to act on the second flow path occurring in the melt to control the temperature distribution in the non-solidified portion of the cast strand. Thus, since a safe and reliable casting process can be maintained, for example, productivity such as casting structure and content, as well as productivity and casting speed, is improved.
본 발명에 따라 유입 용융물의 제동 뿐만 아니라 용융물의 표면을 안정화시키는 하나 이상의 정자계 또는 저주파 주기자계 및 이러한 안정된 표면에 작용하는압축력과 용융물내의 열 양방 또는 어느 일방을 발생시키는 하나 이상의 고주파자계를, 소위 압탕 주조(hot-top casting)의 유입구 단부에 배치하거나 또는 주형의 유입구 단부에 직접 연결되어 있는 단열 슬리브와 함께 결합시켜 제공함으로써, 온도 분포의 제어가 똑같이 향상되었다.In accordance with the present invention there is provided a method of controlling at least one static or low frequency periodic magnetic field that stabilizes the surface of a melt as well as braking of the incoming melt and at least one high frequency magnetic field that generates both a compressive force acting on the stable surface and / The control of the temperature distribution is equally improved by providing it at the inlet end of the hot-top casting or in combination with the insulating sleeve directly connected to the inlet end of the mold.
주조시, 단열 슬리브에는 용융 금속이 적어도 부분적으로 충전되며, 슬리브내에 존재하는 용융물의 온도 제어를 위해, 유도성 히터가 슬리브 높이로 배치되어 있다. 히터가 하나 이상의 교번 자계를 단열 슬리브내에 존재하는 용융 금속에 인가함으로써, 이러한 교번 자계는 단열 슬리브내에 존재하는 용융 금속의 메니스커스에 인접한 용융물에 작용한다. 따라서 단열 슬리브내에 존재하는 용융물내에 열이 발생하고, 용융물내의 온도가 제어될 수 있게 된다. 동시에 또는 부수적으로, 고주파 교번 자계는 용융물에 작용하는 압축력을 발생시키며 이러한 압축력이 슬리브의 벽과 용융물 사이에서 압력을 감소시킴으로써, 윤활 조건이 크게 향상된다.During casting, the insulating sleeve is at least partially filled with molten metal, and an inductive heater is disposed at the sleeve height for temperature control of the melt present in the sleeve. By applying one or more alternating magnetic fields to the molten metal present in the insulating sleeve, such alternating magnetic fields act on the melt adjacent to the meniscus of molten metal present in the insulating sleeve. Thus, heat is generated in the melt existing in the insulating sleeve, and the temperature in the melt can be controlled. At the same time or incidentally, the high frequency alternating magnetic field generates a compressive force acting on the melt, and this compressive force significantly reduces the pressure between the walls of the sleeve and the melt, thereby greatly improving the lubricating conditions.
따라서, 주물 스트랜드의 표면 특성을 향상시키고, 스트랜드의 주물 구조를 향상시키며, 또한 품질이 저하될 위험 없이 주조 속도를 향상시키기 위해 압탕 주조에 의해 제시된 장점들의 효용성이 현저하게 높아지게 된다. 따라서, 이러한 장점들은 주로 용융물의 표면을 안정화시키는 하나 이상의 정자계 또는 저주파 주기자계와 이러한 안정된 표면에 작용하는 고주파 자계에 의해 발생된 압축력을 결합시킴으로써, 얻을 수 있다.Thus, the utility of the advantages presented by the cast-iron casting to significantly improve the surface properties of the cast strand, improve the cast structure of the strand, and improve the casting speed without the risk of degrading the quality is significantly increased. Thus, these advantages can be achieved by combining at least one static or low frequency periodic magnetic field that stabilizes the surface of the melt and a compressive force generated by a high frequency magnetic field acting on the stable surface.
만약 고주파 자계만이 용융물에 작용하는 압축력을 발생시키는데 사용된다면, 적어도 강철과 같은 중금속, 또는 금속 합금을 주조할 때, 슬리브 방향의 용융물 표면에서의 압력 감소가 안정되지 않게 되어, 특정 지점, 특정 시점에서 파괴될 수 있으므로 우수하고 균일한 윤활이 위협받게 된다. 주형내의 용용물에 작용하는 하나 이상의 정자계 또는 저주파 주기자계와 단열 슬리브내의 용융물에 작용하는 하나 이상의 고주파 자계를 결합함으로써, 이러한 종류의 종래 주형에 비해 품질 및 제조 기술적 측면에서 큰 향상이 이루어질 수 있게 된다.If only a high frequency magnetic field is used to generate a compressive force acting on the melt, the pressure reduction at the surface of the melt in the sleeve direction becomes unstable when casting at least a heavy metal such as steel or a metal alloy, So that excellent and uniform lubrication is threatened. By combining one or more static or low frequency periodic magnetic fields acting on the solids in the mold with one or more high frequency magnetic fields acting on the melt in the insulating sleeve, a significant improvement in terms of quality and manufacturing techniques can be achieved do.
따라서, 단열 슬리브에 존재하는 용융물이 응고되는 것을 피할 수 있게 되며, 특히, 응고된 표면충이 형성되어, 슬리브의 벽면에 부착하는 것을 피할 수 있게 된다.Thus, it is possible to avoid the coagulation of the melt present in the insulating sleeve, in particular to form a solidified surface charge, thereby avoiding adhesion to the wall surface of the sleeve.
특히, 중요한 점은 용융물이 응고되어 슬리브로부터 냉각된 주형까지의 이행부에 부착되는 것을 방지할 수 있다는 것이다. 또한, 이러한 점은 유입 제 1 금속 유동이 과잉 온도 상태가 됨으로써 달성될 수도 있지만, 이러한 방법은 제어하기 매우 어렵고 위험한 주형/슬리브 내의 상태를 제공하여, 표면 결함, 불량한 주물 구조 및 범람과 같은 파국적인 결과로 이어질 수 있다.In particular, an important point is that the melt can be prevented from solidifying and sticking to the transition from the sleeve to the cooled mold. This also may be achieved by the incoming first metal flow being in an overtemperature state, but this approach provides a state in the mold / sleeve that is very difficult and dangerous to control, which can lead to catastrophic failure such as surface defects, poor casting structures, Results.
상기의 두 실시예는 주조시, 용융물의 온도 분포 및 특히, 연속 또는 반연속 주조 과정에서 냉각된 주형에 인접한 용융물에서 초기 응고 단계와 결합된 온도분포의 제어를 더욱 향상시키기 위해, 결합되는 것이 바람직할 수 있다.The above two embodiments are preferably combined to further improve the temperature distribution of the melt during casting and, in particular, the control of the temperature distribution associated with the initial solidification step in the melt adjacent to the cooled mold in a continuous or semi-continuous casting process can do.
도 1 및 2 에 도시된 본 발명의 실시예에서, 주조 방향으로 양단부가 개방된 주형(12)에는 고온 용융물의 제 1 유동이 유입된다. 연속 또는 반연속 주조 과정 동안, 하나 이상의 주물 스트랜드가 주형(12) 내에 형성되며, 여기서, 주형(12)은 대개 수냉식 구리 주형이다.In the embodiment of the present invention shown in Figs. 1 and 2, the first flow of the hot melt is introduced into the mold 12, which is open at both ends in the casting direction. During the continuous or semi-continuous casting process, one or more cast strands are formed in the mold 12, wherein the mold 12 is usually a water-cooled copper mold.
정자계 또는 저주파 주기자계가 주물 스트랜드(11)의 비응고 부분(13)에 작용하도록 구성되어 주형(12)내로 흐르는 용융물을 제동 및 분할시키며, 보통 비금속 입자를 함유하고 있는 고온 용융물의 제 1 유동이 주물 스트랜드(ll)의 내부로 깊이 관통하는 것을 방지하여, 스트랜드의 비응고 부분(13)의 유동을 제어한다.A magnetostrictive or low frequency periodic magnetic field is applied to the non-solidified portion (13) of the cast strand (11) to braking and splitting the melt flowing into the mold (12), the first flow of the hot melt Penetrates deeply into the interior of the cast strand 11 and controls the flow of the non-solidified portion 13 of the strand.
정자계 또는 저주파 주기자계를 인가하기 위해, 자극은 영구 자석 또는 도면에 도시된 바와 같이 직류 또는 저주파 교류가 제공되는 유도성 코일로 구성될 수 있다. 자극은 코어(14a, 14b, 14c, 14d)와 이 코어(14a, 14b, 14c, 14d) 주위로 배열된 와인딩(15a, 15b, 15c, 15d)을 구비하고 있으며, 자기 복귀로(16a, 16b)가 자극들을 외부 회로로서 함께 연결하기 위해 코어(14a, 14b, 14c, 14d) 에 인접하여 배치되어, 코어(14a, 14b, 14c, 14d) 및 복귀로(16a, 16b)가 자극들 사이에 작용하는 자계와 함께 폐자기 회로를 형성하게 된다.To apply a magnetostatic or low frequency periodic magnetic field, the magnetic pole may consist of a permanent magnet or an inductive coil provided with a direct current or a low frequency alternating current as shown in the figure. The magnetic poles include the cores 14a, 14b, 14c and 14d and the windings 15a, 15b, 15c and 15d arranged around the cores 14a, 14b, 14c and 14d, 14b, 14c, 14d and return paths 16a, 16b are arranged between the poles 14a, 14b, 14c, 14d to connect the poles together as external circuits, And forms a closed magnetic circuit together with a working magnetic field.
인가된 제 1 정자계 또는 저주파 주기자계는 유입 고온 용융물의 제 1 유동을 제동 및 분할시켜 슬래그가 용융물내로 유입될 위험을 감소시키고 동시에 비금속 입자들을 분리하기에 우수한 조건을 제공한다.The applied first or lower frequency periodic magnetic field brakes and splits the first flow of the incoming hot melt to provide an excellent condition for reducing the risk of slag entering the melt and at the same time separating the non-metallic particles.
분할의 결과로, 제 2 유동이 발생하며, 주물 스트랜드(11)내의 비응고 부분(13)에서 용융물의 순환이 다소 제어된다. 제 2 정자계 또는 저주파 주기자계는 제 2 유동 발생을 제어하며, 무엇보다도, 메니스커스, 즉 용융물의 상부면(17)에 충분한 열공급을 보장하기 위해, 또한 메니스커스(17)가 응고되는 것을 방지하기 위해, 충분히 강한 유동이 메니스커스(17) 가까이 발생해야 할 필요가 있다. 이러한 유동은 주조 분말과 다른 비금속 입자들이 용융물 속으로 이끌려 들어갈 위험이 있을 정도로 강하지 않게 제어된다.As a result of the splitting, a second flow occurs and the circulation of the melt in the non-solidified portion 13 in the cast strand 11 is somewhat controlled. The second magnetostatic or low frequency periodic magnetic field controls the generation of the second flow, and above all, to ensure sufficient heat supply to the meniscus, i.e., the top surface 17 of the melt, and also to ensure that the meniscus 17 coagulates It is necessary that a sufficiently strong flow should occur near the meniscus 17. This flow is controlled so that the cast powder and other non-metallic particles are not strong enough to be drawn into the melt.
비금속 입자가 용융물 속으로 이끌려 들어갈 위험이 없도록 충분한 양의 열이 메니스커스(17)에 인접한 용융물에 공급되도록 하기 위해서는, 본 발명에 따라, 저주파 정자계에는 메니스커스(17) 높이로 주형 가까이 배치된 유도성 히터(18)가 정자계를 보완하며, 이러한 유도성 히터(18)는 단상 또는 다상 히터이다.In order to ensure that a sufficient amount of heat is supplied to the melt adjacent to the meniscus 17 so that there is no danger of the non-metallic particles being drawn into the melt, in accordance with the present invention, The placed inductive heater 18 complements the static system, and the inductive heater 18 is a single or multi-phase heater.
교번 자계, 바람직하게는 고주파 교번 자계가 용융물내에 작용할 때, 열이 용융물내에 발생되어 메니스커스에 인접한 용융물 온도가 제어될 수 있게 된다. 동시에 또는 부가적으로, 고주파 교번 자계는 용융물(13)에 작용하는 압축력을 발생시킨다. 이 압축력은 주형(12)의 벽과 용융물(13) 사이의 압력을 감소시켜, 윤활 조건을 현저하게 향상시킨다.When an alternating magnetic field, preferably a high frequency alternating magnetic field, acts in the melt, heat is generated in the melt so that the temperature of the melt adjacent to the meniscus can be controlled. At the same time or additionally, the high frequency alternating magnetic field generates a compressive force acting on the melt 13. This compressive force reduces the pressure between the wall of the mold 12 and the melt 13, thereby significantly improving the lubrication conditions.
하나의 고주파 자계만이 용융물에 작용하는 압축력을 발생시키기 위해 인가된다면, 적어도 강철과 같은 중금속 또는 금속 합금을 주조하는 동안, 주형에 대해용융물 표면(20)이 충분히 안정적이지 못하므로, 압력 감소가 적절하게 이루어지지 않는다. 도 1에 도시한 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 제 1 정자계 및 고주파 자계와 하나 이상의 부가 정자계 또는 저주파 주기자계를 결합해서 용융물내에서 발생하는 제 2 유동을 제어하고, 용융물의 표면(20)을 안정화시킴으로써, 고주파 자계에 의해 발생되는 압축력이 안정된 표면(20)에 작용하고, 따라서, 연속 또는 반연속 주조용 종래 기술에 비해, 품질 및 생산 기술적 관점에서의 바람직한 향상이 이루어 질 수 있다.If only one high frequency magnetic field is applied to generate a compressive force acting on the melt, the melt surface 20 is not sufficiently stable with respect to the mold during casting of at least a heavy metal such as steel or a metal alloy, . According to a first embodiment of the present invention shown in Fig. 1, the first and second high-frequency magnetic fields and at least one additional stationary or low-frequency periodic magnetic field are combined to control a second flow occurring in the melt, The compressive force generated by the high frequency magnetic field acts on the stable surface 20 and thus a favorable improvement in terms of quality and production technology can be achieved compared to the conventional technique for continuous or semi-continuous casting have.
정자계 또는 저주파 주기자계와 하나 이상의 고주파 자계의 결합은 주물 스트랜드(11)의 표면 특성을 향상시키고 표면 특성을 악화시키지 않으면서, 주조 속도를 향상시킬 수 있다.The combination of the magnetostatic or low frequency periodic magnetic field and the at least one high frequency magnetic field can improve the casting speed without increasing the surface characteristics of the cast strand 11 and deteriorating the surface characteristics.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 도 2 에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에는 주형의 유입구 단부쪽에 단열 슬리브(19)가 보완되어 있다. 냉각된 주형에 인접한 단열 슬리브(19)는 대개 구리, 알루미늄 또는 이러한 금속을 기재로 한 합금들의 압출 블랭크와 같은 취약한 블랭크의 반연속 주조에 사용된다.According to another embodiment of the present invention, in the second embodiment of the present invention shown in Fig. 2, an insulating sleeve 19 is supplemented at the inlet end of the mold. The insulating sleeve 19 adjacent to the cooled mold is usually used for semi-continuous casting of fragile blanks, such as copper, aluminum or extrusion blanks of alloys based on such metals.
대개, 이러한 형태의 복수의 블랭크는 용광로 또는 중간 컨테이너로부터 탭(tap)된 용융물을 주조 테이블에 위치된 복수의 수냉식 주형에 도입하여, 주조 테이블상에서 주조 된다. 이때 단열 슬리브는 주조 방향으로 냉각된 주형(12)에 걸쳐 주형(12)의 연장부로서 위치되어 있다.Typically, a plurality of such blanks are cast on a casting table by introducing a molten material from a blast furnace or intermediate container into a plurality of water-cooled molds located in the casting table. At this time, the insulating sleeve is positioned as an extension of the mold 12 over the casting mold 12 in the casting direction.
따라서, 주물 스트랜드의 구조를 모니터하고, 표면 특성을 향상시키며, 또한 주조 속도를 상승시킬 가능성을 증대시킨다. 그러나, 상술한 사항을 달성하기위해서는, 우수한 정밀도 및 장치 작동차의 기술 뿐만 아니라 우수하고 반복가능한 특성을 갖는 단열 슬리브(19)의 장착이 요구된다.Thus, the structure of the cast strand is monitored, the surface properties are improved, and the possibility of increasing the casting speed is increased. However, in order to achieve the foregoing, it is required to mount the heat insulating sleeve 19 having excellent precision and repeatable characteristics as well as a technique of the apparatus operating vehicle.
임계점(crit ical point )은 용융물이 슬리브(19)내에서 응고되는 것을 방지하며, 또한 응고된 표면막이 슬리브(19)에 부착하는 것을 방지한다. 만약 응고된 표면층이 슬리브(19)내에 균일하게 형성된다면, 표면 특성의 바람직한 개량이 어려워지고, 만약 용융물이 슬리브(19)로부터 냉각된 주형(12)까지의 이행부에 부착하는 표면충내에 응고한다면, 위험한 결과가 발생할 것이다.The critical point prevents the melt from solidifying in the sleeve 19 and also prevents the coagulated surface membrane from sticking to the sleeve 19. [ If the solidified surface layer is uniformly formed in the sleeve 19, the desired improvement of the surface properties becomes difficult and if the melt solidifies in the surface charge adhering to the transition from the sleeve 19 to the mold 12 cooled, Dangerous consequences will arise.
주물 스트랜드(11)가 주형(12) 아래로 계속 하강한다면, 표면막이 찢어져, 종방향으로 표면 결함이 발생한다; 최악의 경우에는, 응고된 표면층이 찢어져 주형 아래로 흘러 들어 가게 된다. 표면 결함이 확대되는 또 다른 이유는 슬리브(19)와 주형(12)사이에 있 는 이행부에서 응고된 한 조각의 표면층이 이행부에 부착되어, 주물 스트랜드(11)를 따라 스크래치를 확대시키기 때문이다.If the cast strand 11 continues to fall below the mold 12, the surface film tears and surface defects occur in the longitudinal direction; In the worst case, the solidified surface layer tears and flows down the mold. Another reason for the enlargement of the surface defects is that a surface layer of one piece solidified at the transition between the sleeve 19 and the mold 12 adheres to the transition and enlarges the scratches along the cast strand 11. [
도 2 에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따라, 단열 슬리브(19) 높이로 유도성 히터(18)를 배치함으로써, 상술한 위험한 상황은, 대개 슬리브내의 용융물에 작용하는 고주파 자계가 열을 발생시켜, 단열 슬리브(19) 내의 용융물(13)의 온도가 제어되고, 용융물이 액상으로 유지됨으로써, 방지될 수 있다.In accordance with the second embodiment of the present invention shown in Figure 2, by disposing the inductive heater 18 at the height of the insulating sleeve 19, the abovementioned dangerous situation is caused by the high frequency magnetic field, which usually acts on the melt in the sleeve, So that the temperature of the melt 13 in the heat insulating sleeve 19 is controlled and the melt can be prevented from being kept in a liquid state.
동시에, 용융물(13)에, 바람직하게는 슬리브(19)에 맞대어 있는 용융물(13)에 작용하는 압축력이 발생하게 된다. 특히, 정자계 또는 저주파 주기자계와 결합해서, 용융물(13)과 슬리브(19) 사이에, 또한 용융물(13)과 주형(12) 사이에 압축력이 감소됨으로써, 이러한 압축력은 용융물(13)과 슬리브(19), 용융물(13)과 주형(12) 및 주물 스트랜드(11)와 주형(12) 사이에 향상된 윤활 조건을 제공할 수 있게 된다.At the same time, compressive forces acting on the melt 13, preferably on the melt 13 against the sleeve 19, are generated. In particular, the compressive force is reduced between the melt 13 and the sleeve 19, and between the melt 13 and the mold 12, in combination with the magnetostatic or low frequency periodic magnetic field, It is possible to provide an improved lubrication condition between the mold 19 and the melt 13 and between the mold 12 and the cast strand 11 and the mold 12.
따라서, 정자계가 표면을 안정화시켜 고주파 자계에 의해 인가되는 압축력이 시간 및 공간적으로 균일하게 작용하게 된다. 따라서, 본 발명에 따라, 주형의 상부 용융부에 작용하는 고주파 자계와 정자계 또는 저주파 주기자계를 결합시켜, 제 1 응고 표면층의 형성은 제어수단에 의해 슬리브(19)로부터 주형(12)으로 이동됨과 동시에 윤활 조건은 향상되어 진다.Therefore, the static magnetic field stabilizes the surface, and the compressive force applied by the high-frequency magnetic field acts uniformly in time and space. Therefore, according to the present invention, the high-frequency magnetic field acting on the upper fused portion of the mold is combined with the static or low-frequency periodic magnetic field so that the formation of the first solidified surface layer is moved from the sleeve 19 to the mold 12 The lubrication condition is improved.
따라서, 응고 표면이 슬리브(19)의 벽에 형성되어 부착하게 되는 위험이 방지되며, 또한 용융물이 슬리브(19)로부터 냉각된 주형(12)까지의 이행부에 응고되어 부착하는 것도 방지된다.Thus, the risk of the solidifying surface being formed and adhered to the wall of the sleeve 19 is prevented, and also the melt is prevented from clotting and adhering to the transition from the sleeve 19 to the mold 12 cooled.
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