연속 주조 공정: 정의, 단계, 장점 및 산업 응용 분야

연속 캐스팅(CC) 는 현대 야금에서 중추적인 역할을 하며 용융 금속이 빌릿이나 슬래브와 같은 연속적인 반제품으로 응고되는 방식을 변화시키고 있습니다. 기존과 비교 잉곳 캐스팅CC는 훨씬 더 큰 효율성 그리고 제품 일관성 에너지 집약적인 여러 중간 단계를 제거합니다. 따라서 다음과 같은 경우에 선호되는 프로세스입니다. 중간 규모에서 대용량 금속 생산, 생산 슬래브, 꽃및 빌릿 를 후속 압연 및 압출을 위한 공급 원료로 사용합니다.

컨티뉴어스 캐스팅이란?

연속 주조는 수냉식 주조기를 사용하는 산업 공정입니다. 결정화기 (금형)을 사용하여 용융 금속을 지속적으로 응고시켜 반제품을 형성합니다(캐스트 빌렛 또는 반제품 슬래브/플레이트)를 일정한 기하학적 모양으로 만듭니다.

연속 주조와 잉곳 방식의 핵심 차이점은 공정의 연속성입니다. 연속 주조에서는 금속이 연속적으로 부어지고 응고되어 이론적으로 무한히 긴 반제품이 생산되는 반면, 잉곳 방식은 간헐적으로 고정 크기의 잉곳이 생산됩니다. 따라서 연속 주조 공정은 선형적이고 고도로 자동화된 공정입니다.

이 프로세스의 핵심 장비는 연속 주조기(CCM).

프로세스 작동 방식

연속 캐스팅은 연속성 의 흐름과 높은 수준의 자동화 제품 품질과 생산 효율성을 보장합니다. 주요 제어 파라미터로는 안정적인 용융 금속 레벨, 초기 응고(1차 쉘)의 균일성, 인출 속도의 정밀한 제어가 있습니다.

1. 금속 이송 및 흐름 제어

용융 금속은 국자 를 툰디쉬. 툰디쉬는 흐름을 완충하고 붓는 압력과 액체 레벨을 안정시키는 역할을 하며 다음과 같은 중요한 영역입니다. 포함 제거. 액체 금속은 수냉식 결정화기 수중 진입 노즐을 통해 주입합니다. 이 단계의 핵심은 안정적인 액체 레벨 그리고 정밀한 흐름 제어 를 사용하여 원활하게 따르도록 합니다.

2. 몰드 영역 및 초기 응고

이것이 연속 주조 공정의 핵심입니다. 용융 금속이 수냉식 구리와 접촉하여 결정화기열을 빠르게 발산하고 얇고 균일하게 형성합니다. 기본 셸.

결정화 영역에서 다음과 같은 역할이 있습니다. 몰드 플럭스(또는 보호 슬래그)가 중요합니다.. 결정화기 내부의 용융 금속 표면에 적용하면 용융되어 윤활, 절연 및 보호 층을 형성합니다. 용융된 슬래그는 쉘과 금형 벽 사이를 흐르며 다음과 같은 기능을 제공합니다. 윤활 마찰을 줄이기 위해 표면의 슬래그 층은 단열 강철의 산화를 방지하고, 결정적으로 고착(달라붙음) 방지.

또한 결정화기는 약간의 과정을 거쳐야 합니다. 고주파 진동 를 사용하여 주기적으로 1차 셸과 금형 벽 사이의 결합을 끊어 표면 품질을 더욱 최적화합니다.

3. 2차 냉각 및 인출

결정화기를 빠져나오면 주물은 깨지기 쉬운 고형화된 껍질만 남게 됩니다. 그런 다음 프로세스는 보조 냉각 구역일반적으로 물 스프레이를 통해 주물을 강하게 냉각하는 경우( 스프레이 냉각 ) 또는 물에 담글 때까지 완전한 응고 을 달성합니다. 이는 연속 주조 공정에서 매우 중요한 단계입니다.

롤러 지원 그리고 출금 속도 제어 는 응고 길이와 생산 속도를 결정하기 위해 정확해야 합니다. CCM 구조에는 일반적인 곡선형뿐만 아니라 세로형 그리고 가로형.

4. 절단 및 취급

주물이 완전히 응고되면, 주물은 일정한 속도로 롤러 트랙션 시스템으로 이동합니다. 결과적으로 컷 를 화염 절단기나 가위로 미리 정해진 길이로 절단합니다. 절단된 빌릿은 종종 다운스트림 압연 생산 라인으로 바로 보내질 수 있습니다(핫 충전), 재가열 에너지 소비와 시간을 크게 절약할 수 있습니다.

사용된 재료

연속 주조는 여러 금속 시스템에 적용할 수 있는 매우 다재다능한 기술입니다:

• Steel: 주요 적용 재료로는 탄소강, 합금강, 스테인리스강 등이 있습니다. 강철 주조 중, 전자기 교반(EMS) 는 응고 구조를 최적화하고 다음과 같은 내부 결함을 정밀하게 제어하는 데 자주 사용됩니다. 센터 분리.
• 알루미늄: 일반적으로 스트립 주조 또는 트윈 롤 주조와 같은 CC 변형을 사용합니다. 이러한 소재는 다음을 더욱 정밀하게 제어해야 합니다. 열 교환 효율 그리고 불활성 가스 보호 를 사용하여 산화를 억제합니다.
• 구리와 그 합금: 매우 높은 열 전도성를 엄격하게 제어하고 냉각 속도 균열과 내부 응력을 방지하기 위해 필요합니다.

장점

연속 주조는 야금 생산에서 상당한 기술적, 경제적 이점을 제공합니다:

• 높은 금속 수율: 일반적으로 금속 수율 90% 초과 ($>90\%$), 기존 잉곳 방식과 관련된 헤드 및 테일 손실을 크게 줄였습니다.
• 에너지 절약 및 효율성: 잉곳 스트리핑 및 담금로 재가열과 같은 중간 단계를 제거합니다. 특히 다음과 같은 기능을 지원합니다. 핫 충전 는 재가열 에너지 소비를 크게 줄이고 총 생산 주기를 단축합니다.
• 제품 품질 및 일관성: 지속적이고 안정적인 응고 조건이 균일하게 형성됩니다. 세밀한 입자 구조높은 일관성 빌릿 치수 정확도 및 내부 구조에 있어서도 마찬가지입니다.
• 자동화 및 통합: 전체 프로세스는 매우 자동화된고급 디지털 제어 시스템의 통합을 용이하게 하고, 직접적인 다운스트림 압연 라인과의 통합.

제한 사항

이러한 장점에도 불구하고 연속 캐스팅 프로세스에는 본질적인 한계가 있습니다:

• 높은 자본 투자: CCM의 설계, 제조 및 설치 비용은 매우 높습니다.
• 제한된 단면 모양: 주로 빌릿을 생산하는 데 적합합니다. 일정한 단면 (슬래브, 블룸, 라운드)를 사용하여 복잡하거나 일정하지 않은 지오메트리에 적용하기 어렵습니다.
• 좁은 프로세스 창: 주입 온도, 인출 속도 및 냉각 강도와 같은 매개변수에 대한 요구 사항은 매우 엄격하여 정밀하고 안정적인 제어가 필요합니다.
• 낮은 합금 전환 유연성: 서로 다른 합금 또는 사양 간의 전환 및 조정 기간이 상대적으로 길고 청소가 복잡합니다.

애플리케이션

연속 주조 애플리케이션은 모든 주요 금속 재료 산업을 포괄합니다:

• 철강 산업: 대부분의 강철 슬래브, 블룸 및 빌릿 는 CC에서 생산되며 압연 판재, 프로파일 및 선재의 원료로 사용됩니다.
• 알루미늄 산업: 다음과 같은 프로세스에서 널리 사용됩니다. 스트립 캐스팅 알루미늄 호일, 시트 및 플레이트의 공급 원료로 트윈 롤 주조를 사용합니다.
• 구리 및 황동: 연속 생산에 사용 막대, 튜브및 선재 공급 원료 전기 배선에 필요합니다.

비교

컨티뉴어스 캐스팅은 효율성과 볼륨 측면에서 독보적인 위치를 차지하고 있습니다:

• Vs. 잉곳 주조: 컨티뉴어스 캐스팅은 다음과 같은 분야에서 결정적인 이점을 제공합니다. 효율성, 균일성 및 수율.
• Vs. 모래 주조: 모래 주조는 다음과 같은 최종 또는 거의 최종 형상의 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 복잡한 지오메트리CC는 효율적인 생산에 중점을 둡니다. 연속 반제품.
• Vs. 직접 냉각(DC) 캐스팅: DC 주조는 주로 알루미늄 잉곳에 사용됩니다. 용융 금속을 수냉식 주형에 직접 붓고 천천히 가라앉히면서 냉각 속도를 높입니다. 기존 CC와의 근본적인 차이점은 DC는 반연속 또는 배치 잉곳 공정이라는 점입니다.이론적으로 무한한 연속 생산을 달성하는 것이 아닙니다.

결론

연속 주조는 다음과 같은 특성을 통해 뛰어난 현대적 엔지니어링 가치를 보여줍니다. 높은 효율성, 높은 일관성 및 프로덕션 통합. 중간 단계를 없애고 제품 품질을 최적화하며 자원을 절약함으로써 전 세계 야금 산업의 기반 기술이 되었습니다. 따라서 핵심 위치 중대형 금속 생산에 사용됩니다.

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