연속 캐스팅: 궁극의 가이드

연속 주조는 금속 가공의 획기적인 발전이라고 할 수 있습니다. 연속 주조에서는 액체 금속 재료를 매우 짧은 시간에 반가공으로 변경할 수 있습니다. 생산성 향상, 낭비 최소화, 제품 품질 유지 등 많은 기술, 공장 관리 또는 조달 수준의 전문가들이 연속 주조에 대한 인터넷 검색어를 통해 관련성을 많이 찾을 수 있습니다. 본 핸드북은 연속 주조의 정의, 역사, 범주, 프로세스, 이점, 용도, 제품 품질 평가 또는 프로젝트 관련 직원을 위한 조언을 포함하되 이에 국한되지 않는 연속 주조에 대한 포괄적인 세부 정보를 제공하고자 합니다.

연속 캐스팅이란 무엇인가요?

연속 주조는 용융 금속을 추가 가공을 위해 반제품 철강 제품으로 응고시키는 공정입니다.
메이어 핵맨

사실 연속 주조는 뜨거운 액체 금속을 고체 반제품 슬래브, 빌릿, 블룸으로 주조하는 고급 금속 가공 기술입니다. 기본적으로 ‘잉곳 주조'와는 다른데, 잉곳 주조에서는 뜨거운 액체 금속을 금형에 주조하여 로트 단위로 주조하는 반면, 연속 주조에서는 수냉식 금형에 뜨거운 액체 금속을 연속적으로 투입하기 때문입니다.

금형에서 나오는 과정에서 금속의 외층은 경화되고 코어는 반액체로 남게 됩니다. 떨어질 때 가닥이 식으면서 조각이 형성되어 압연, 단조 등 다양한 용도에 필요한 크기로 쉽게 절단할 수 있습니다.

현재 연속 주조 기술에는 온도, 유량, 금형 진동, 2차 냉각 등 고도로 발전된 제어 시스템이 포함됩니다. 이를 통해 미세 구조 형성 및 분리, 보이드 및 균열 결함을 제어할 수 있습니다.

연속 주조는 일반적으로 강철, 알루미늄, 구리 및 기타 비철 합금에 적용됩니다. 철강의 경우 이 기술을 통해 슬래브를 판재와 시트로, 빌릿을 봉, 바, 블룸으로, 구조적 형상으로 제조할 수 있게 되었습니다. 알루미늄과 구리 합금의 주요 장점은 향상된 강도 특성, 전기 전도성, 냉간 가공성입니다.

연속 캐스팅의 역사

이 연속 주조가 탄생하게 된 배경에는 이 생산 공정이 현재 전 세계에서 금속 생산에 가장 많이 사용되는 이유에 대한 이해가 깔려 있습니다. 초기 개발은 19세기 중반에 시작되었으며, 회전하는 부품 사이에 용융된 금속을 응고시키기 위해 실험적인 작업을 수행했습니다.

1950년대에는 일본과 유럽의 제철소에서 대규모 연속 주조 공정이 가동되기 시작했습니다. 이 경우 수냉식 금형, 롤러 인출 및 유량 제어가 중요한 개발 사항입니다. 연속 주조는 잉곳 주조 공정에 비해 재료와 에너지 낭비가 적습니다.

사용 가능한 기술

1960년대와 1970년대에 금형 진동, 2차 냉각 구역, 자동화가 도입되면서 주조의 품질이 향상되고 결함이 감소하여 다가닥 주조도 실용화되었습니다. 이는 연속 주조 공정을 통한 대량 생산과 자동차 생산 목적의 합금 제작에도 도움이 되었습니다.

20세기 말에는 연속 주조가 전 세계적인 관행이 되었습니다. 실제로 현대식 공장은 용융 금속의 생성 및 응고 과정부터 매일 수천 톤의 금속을 생산하는 금속 성형까지 완전히 자동으로 이루어집니다.

연속 캐스팅의 유형

연속 주조에는 다양한 방법이 있습니다. 무엇보다도 최종 제품의 모양에 따라 달라집니다. 이러한 지식은 제조업체가 적절한 장비와 기술을 선택할 수 있도록 해주기 때문에 매우 중요합니다.

슬래브 연속 주조

연속 주조는 넓은 제품 슬래브를 생산하고 이를 다시 시트, 플레이트 또는 코일로 압연하는 공정입니다. 이러한 슬래브는 건설, 조선 및 자동차 제조에 사용됩니다.

슬래브 주조에 사용되는 이 롤러는 추가 가공할 제품의 두께와 폭을 일정하게 유지하면서 높은 출력을 낼 수 있습니다.

빌렛 연속 주조

빌렛 주조는 바, 막대 및 여러 보강재를 위한 정사각형 또는 거의 정사각형에 가까운 섹션을 형성하도록 설계되었습니다. 대부분의 경우 빌릿 주조는 여러 가닥으로 작업하므로 작업 효율을 높일 수 있습니다. 빌렛 주조는 강하고 크기가 균일하며 경제적인 재료를 만들 수 있습니다.

블룸 앤 빔 블랭크 캐스팅

블룸은 빔과 레일을 만들기 위한 중간 크기의 주물입니다. 빔 블랭크는 I형 및 H형 빔을 만들기 위한 그물 모양에 가까운 주조물입니다. 이러한 주조 기술은 중간 가공이 적지만 치수와 특성의 높은 정확도를 보장합니다.

연속 캐스팅 프로세스

금속 주조에는 용융 금속 준비 공정부터 스트랜드 절단 공정까지 생산될 금속의 최종 품질을 결정하는 데 관여하는 여러 연속 주조 공정이 있으며, 금속 주조와 관련된 여러 공정 중에서도 용융 금속 준비 공정이 가장 중요합니다.

용융 금속 준비

첫 번째 공정은 기본적으로 용광로에서 재료가 녹을 때까지 가열하는 제련으로 구성됩니다. 그 다음 공정은 기본적으로 용융된 금속에서 황, 인 및 가스를 제거하는 것을 목표로 하는 정련으로 구성됩니다. 대부분의 경우 화학적 변화는 금속의 강도, 연성, 부식, 가공 용이성 등에 악영향을 미칠 수 있으며, 특히 다양한 유형의 금속이 생산되는 상황에서는 더욱 그렇습니다.

그런 다음 용융 금속은 주조에 적합한 가장 적절한 온도에서 열처리를 거칩니다. 그런 다음 주조된 금속을 툰디쉬에 붓습니다. 툰디쉬는 쏟아지는 분수/래들과 금형 사이에 내화물로 채워진 용기를 말합니다. 툰디쉬의 주요 기능은 금형 내 금속 흐름 속도를 조절하는 것 외에도 인클루전 부유, 온도 균질화 및 금속 흐름 제어를 지원하는 것입니다. 이 모든 기능은 주조 금속의 표면 마감 품질과 내부 청결도를 결정하는 데 매우 중요합니다.

금형 응고 및 2차 냉각

툰디쉬에서 나오는 뜨거운 금속은 물로 냉각된 구리 주형을 통과하여 슬래그 없는 제품인 슬래브, 빌릿 또는 블룸의 형태를 결정합니다. 강철과 금형 표면의 접촉으로 인해 강철은 금형 표면의 결과로 빠르게 냉각 및 경화되기 시작하여 외피를 형성합니다. 이 외피는 강철이 금형에서 나올 때 강철의 액체 코어를 함께 고정하여 이탈로부터 보호하기 때문에 강도가 필요합니다.

가닥이 금형에서 나오면 2차 냉각 구역으로 들어가 물 분무, 에어 미스트 냉각 또는 냉각 재킷으로 열을 제거할 수 있습니다. 2차 냉각 단계의 목적은 바깥쪽 가장자리에서 안쪽 부분으로 응고를 일으키는 것입니다. 그러나 제어되지 않은 냉각은 표면 균열, 공극, 분리 또는 왜곡과 같은 여러 가지 주조 결함을 일으킬 수 있습니다.

스트랜드 - 스트랜드 추출 및 절단

가닥이 일종의 기계적 강도를 갖게 되면 롤러의 도움을 받아 주조기에서 정기적으로 꺼내집니다. 캐스터의 유형에 따라 곡선 또는 직선 방향으로 이동하는 과정에서 이 가닥은 롤러에 의해 지지됩니다. 가닥의 응고 속도와 함께 작동하려면 인출 속도에 조화가 있어야 합니다. 형성된 스트랜드가 런아웃 테이블로 이동하면 기계식 가위, 산소 연소 토치 및 레이저와 같은 기계를 사용하여 일정한 길이로 절단됩니다.

연속 캐스팅의 장점

전통적인 잉곳 주조 기법에 비해 엄청난 이점을 제공합니다.

효율성 및 생산성 향상

연속 공정으로 반복적인 취급, 재가열 또는 일괄 처리가 필요하지 않습니다. 자동화는 보다 일관된 품질로 프로세스의 효율성을 향상시킵니다.
금속 수율 향상 및 폐기물 감소. 그물 모양에 가까운 주조는 트리밍 손실, 스크랩 손실, 기계 가공 손실을 크게 줄여줍니다. 수율은 비용 절감을 결정짓는 요소로, 다음과 같은 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.

에너지 절약

연속 주조는 용융, 응고, 성형과 같은 모든 작업이 한 번에 이루어지기 때문에 에너지 집약적인 재가열 사이클의 필요성을 최소화하여 지속 가능성을 보장합니다. 제어된 응고는 결함이 적은 균일한 미세 구조를 생성합니다. 치수 정확도와 매끄러운 표면 마감을 위해 후처리가 덜 필요합니다.