KR100325696B1 - 회전식 연속 주조장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전식 연속 주조장치 및 방법에 관한것으로, 이러한 주조 장치는 용해로에서 용융된 용탕을 연속하여 배치되는 주형으로 공급하는 공급수단, 이 공급수단으로 연속하여 주형을 이송시키는 이송수단, 상기 주형에 주입된 용탕의 표면을 일정 시간동안 가열하는 가열수단, 및 상기 주형에 주입된 용탕을 연속하여 냉각시키는 냉각수단을 포함한다. 그리고, 연속 주조 방법은 용해로에서 용탕 주입관에 주입된 용탕을 센서의 작용에 따라 연속하여 회전하는 턴 테이블에 배치된 주형에 일정량만큼 주입하는 단계, 주형의 표면에 존재한 불순물을 제거하는 단계, 주형의 표면에 소정의 온도로 가열하는 일차 및 이차 가열단계, 이차 가열단계를 거친 주형에 용입된 용탕을 공랭시키는 단계, 및 상기 주형에서 응고된 잉곳을 외부로 인출하는 배출단계로 이루어진다. 본 발명의 상기와 같은 구성 및 방법에 따라, 연속 주조가 가능하게 되어 주형에서 형성되는 잉곳의 온도구배는 완만히 되므로 품질이 향상되어 생상되는 잉곳의 상품성이 증대될뿐 만 아니라 생상성 및 작업 효율이 향상되게 된다.

Description

회전식 연속 주조장치 및 그 방법{casting machine of turntable type and casting method of the same}

본 발명은 연속 주조장치에 관한 것으로, 특히 가열 수단을 구비한 턴 테이블을 이용하므로써 연속하여 성형되는 잉곳(ingot)의 품질을 향상시키게 되는 회전식 연속 주조 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 주조공정은 금속을 가열하여 용해된 액상의 재료를 금형에 부어일정한 형태로 응고 성형하는 것으로, 특히 아연 주조 공장의 조합아연 잉곳을 생산할 때에는 통상적으로 수동 방식으로 주조한다. 즉, 용해로에서 용해된 액상의 재료를 주형에 주입한후 작업자가 주형에서 불순물을 제거하고 응고된 잉곳을 주형에서 배출하는 작업을 순차적으로 수행하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래기술에 따른 주조 방법은 잉곳의 상부와 하부의 냉각속도가 상이하여 잉곳의 상부에서는 냉각속도가 신속하게 진행되므로 이에 따라 과냉각이 발생되어 핵생성이 촉진되는데, 결정의 성장속도가 이를 따르지 못하게 된다. 따라서, 상부에서는 표면침하가 발생하고 잉곳의 중심부에는 공극이 형성되어 제품의 결함이 발생하게 된다. 또한, 수동방식으로 인하여 작업효율이 감소되며 균일한 제품을 생산하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 수동방식이 아닌 연속 주조방식으로 주형에서 형성되는 잉곳의 온도구배를 완만히하여 과냉각에의한 제품결함을 예방하고, 품질관리, 작업환경개선 및 인원절감을 통한 생산성 향상을 위한 회전식 연속 주조장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전식 연속 주조장치의 전체적인 약도.

도 2 는 도 1 에 따른 연속 주조장치의 개략적인 평면도.

도 3 은 본 발명에 따른 스러스트 볼 베어링의 개략적인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10:주조장치, 14:용탕 주입관, 16:주형, 18:지지 롤러, 20:모터, 22:감속기, 26,28:냉각수관, 30:가스 버너, 32:턴 테이블, 34:용해로, 40:스러스트 볼 베어링, 52:강구

이러한 상기의 목적은 본 발명에 의하여 쉽게 달성되며, 본 발명의 일면에 따라, 회전식 연속 주조장치는, 용해로에서 용융된 용탕을 연속하여 배치되는 주형으로 공급하는 공급 수단, 이 공급수단으로 연속하여 주형을 이송시키는 이송 수단, 상기 주형에 주입된 용탕의 표면을 일정 시간동안 가열하는 가열수단, 및 상기 주형에 주입된 용탕을 연속하여 냉각시키는 냉각수단으로 이루어진다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 공급 수단은, 상기 용융로와 연결된 용탕 출구 파이프와, 상기 출구 파이프에서 공급되는 용탕을 센서의 작동에 인해 상기 주형에 일정량 만큼 자동으로 공급하는 용탕 주입관으로 구성된다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 상기 이송수단은, 다수의 상기 주형이 상면에 등간격으로 배치된 턴 테이블과, 이 턴 테이블을 일정방향으로 진동없이 회전시키는 구동부재, 상기 턴 테이블을 지면에서 지지하는 지지롤러, 및 턴 테이블의 원활한 회전을 위하여 상기 턴 테이블의 저면에 장착되는 스러스트 볼 베어링을 포함한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 상기 스러스트 볼 베어링은, 상기 턴 테이블을 지면에서 지지 하는 하부 하우징의 상면에 장착된 하부 레이스와, 상기 하부 하우징에 지지되어 일정 방향으로 회전되는 상부 하우징의 하면에 장착된 상부 레이스와, 상기 상하부 레이스의 사이에 개재되고 등간격으로 홀이 형성된 리테이너, 및 상기 리테이너의 홀에 삽입되는 강구로 구성된다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 상기 구동 부재는, 지면에 고정 장착되는 구동 모터, 상기 구동모터와 연결된 감속기, 상기 감속기와 상기 턴 테이블에 치합 연결되는 래칫 기어로 구성된다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 상기 가열수단은, 상기 턴 테이블의 상면에서 일정 거리만큼 상부로 이격되어 일정범위 만큼 턴 테이블을 덮는 지붕, 이 지붕의 전방부에 설치되어 주형의 용탕을 가열시키는 하나 이상의 가스 버너, 및 상기 지붕의 후방부에 설치되어 상기 가스 버너를 통과한 주형의 용탕의 온도를 일정 시간동안 유지시키는 하나 이상의 전기 히터를 포함한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 상기 냉각 수단은, 상기 턴 테이블의 중심에 설치된 주 냉각수관과, 이 주 냉각수관과 상기 턴 테이블에 설치된 다수의 주형에 각각 연결된 보조 냉각수관으로 구성된다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 회전식 연속 주조방법은, 용해로에서 용해된 용탕을 용탕 주입관으로 주입하는 단계, 상기 용탕 주입관에 주입된 용탕을 센서의 작용에 따라 일정방향으로 연속하여 회전하는 턴 테이블의 상면에 등간격으로 배치된 다수의 주형중 하나의 주형에 일정량만큼 주입하는 단계, 상기 용탕이 주입된 주형의 표면에 존재한 불순물을 제거하는 단계, 상기 불순물이 제거된 주형의 표면에 소정의 온도로 가열하는 일차 가열단계, 상기 일차 가열단계를 거친 주형의 표면 온도를 일정 시간동안 유지시키기 위하여 소정의 온도로 상기 주형의 표면을 가열하는 이차 가열단계, 상기 이차 가열단계를 거친 주형에 용입된 용탕을 공랭시키는 단계, 및 상기 주형에서 응고된 잉곳을 외부로 인출하는 배출단계로 이루어 진다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 상기 턴 테이블에 등간격으로 배치된 모든 주형의 저면에는 외부에서 연속하여 공급되는 냉각수의 통로인 냉각 파이프가 장착되어 상기 단계들을 거치는 동안 상기 주형을 연속하여 냉각시키는 단계를 추가로 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하며, 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 연속 주조장치의 전체적인 약도이고, 도 2 는 도 1 에 따른 연속 주조 장치의 개략적인 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 도면 부호 10 으로 도시한 회전식 연속 주조 장치를 크게 보면 공급수단, 이송수단, 가열 수단 및 냉각수단으로 이루어 진다.

즉, 상기 공급 수단은 용해로(34)에서 용융된 용탕을 연속하여 배치되는 주형(16)으로 연속하여 공급하는 수단으로, 상기 용해로(34)와 연결된 용탕 출구 파이프(12)와, 이 출구 파이프(12)에서 공급되는 용탕을 센서(도시 생략)의 작동에 인해 상기 주형(16)에 일정량 만큼 자동으로 공급하는 용탕 주입관(14)으로 구성된다.

상기 이송 수단은 상기 공급수단으로 연속하여 주형을 이송시키는 수단으로, 다수의 상기 주형(16)이 상면에 등간격으로 배치된 턴 테이블(32)과, 이 턴 테이블(32)을 일정방향으로 진동없이 회전시키는 구동부재 및 상기 턴 테이블(32)을 지면에서 지지하는 지지롤러(18) 등으로 구성된다. 또한, 상기 이송 수단은 상기 턴 테이블(32)의 원활한 회전을 위하여 턴 테이블(32)의 저면에 장착되는 스러스트 볼 베어링(40)을 포함하는데, 도 3 을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 스러스트 볼 베어링(40)은 상하부 레이스(46,48), 리테이너(50) 및 강구(52)로 구성된다. 상기 하부 레이스(48)는 상기 턴 테이블(32)을 지면에서 지지하는 하부 하우징(44)의 상면에 장착되고 상부 레이스(46)는 상기 하부 하우징(44)에 지지되어 일정 방향으로 회전되는 상부 하우징(42)의 하면에 장착된다. 게다가, 상기 링형의 리테이너(50)는 상기 상하부 레이스(46,48)의 사이에 개재되고 등간격으로 홀이 형성되어 강구(52)가 리테이너(50)의 홀에 삽입되며, 또한 패킹(54)이 상기 상하부 하우징(42,44)에 장착된다. 따라서, 중심축을 중심으로 일정방향으로 회전하는 상부 하우징(42)은 강구(52)에 의해 점 접촉하게 되므로써 진동없이 원활하게 회전하게 된다.

그리고, 상기 구동 부재는 지면에 고정 장착되는 구동 모터(20), 이 구동모터(20)와 연결된 감속기(22), 이 감속기(22)와 상기 턴 테이블(32)의 내경의 가장자리에 형성된 기어에 치합 연결되는 래칫 기어(24)로 구성되므로 턴 테이블(32)은 일정 방향으로만 원활하게 회전하게 된다.

상기 가열수단은 상기 주형(16)에 주입된 용탕의 표면을 일정 시간동안 가열하는 수단으로, 턴 테이블(32)의 상면에서 일정 거리만큼 상부로 이격되어 일정범위 만큼 턴 테이블(32)을 덮는 지붕(38)과, 가스 버너(30) 및 전기 히터를 포함한다.

상기 가스 버너(30)는 상기 지붕(38)의 전방부에 설치되어 주형(16)의 용탕을 가열시키는 것으로 가열 온도는 기설정해주는 것이 바람직 하다. 또한, 전기 히터(도시 생략)는 상기 지붕(38)의 후방부에 설치되어 상기 가스 버너(30)를 통과한 주형의 용탕의 온도를 일정 시간동안 유지시키는 것으로 경우에 따라 생략해도 무방하다는 것은 당업자도 용이하게 알수 있을 것이다.

상기 냉각 수단은 상기 주형(16)에 주입된 용탕을 연속하여 냉각시키는 수단으로, 상기 턴 테이블(32)의 중심에 설치된 주 냉각수관(26)과, 이 주 냉각수관(26)과 턴 테이블(32)에 설치된 다수의 주형(16)에 각각 연결된 보조 냉각수관(28)으로 구성된다.

본 발명의 상기와 같은 구성에 따른 공정은 다음과 같다.

우선적으로, 용해로(34)에서 용해된 용탕은 용탕 출구 파이프(12)를 통해 용탕 주입관(14)으로 주입된다. 그후, 용탕 주입관(14)에 주입된 용탕은 센서의 작용에 따라 일정방향으로 연속하여 회전하는 턴 테이블(32)의 상면에 등간격으로 배치된 다수의 주형(16)중 하나의 주형에 일정량만큼 주입되게 된다. 다음, 상기 용탕이 주입된 주형의 표면에 존재한 불순물은 수동 및 자동에 의해 제거된 후 지붕(38) 안으로 이송되고 일차적인 가열수단(예컨대, 가스 버너(30))에 의해 용탕의 표면이 일정 온도로 가열되게 된다. 그후, 일차 가열단계를 거친 용탕의 표면 온도를 일정 시간동안 유지시키기 위하여 소정의 온도로 연속하여 회전되는 상기 주형의 용탕의 표면을 가열하는데 전기 히터 등을 이용하게 된다.

그후, 상기 이차 가열단계를 거친 주형에 용입된 용탕은 연속하여 회전되므로써 지붕(38)에서 벗어나고 이에 따라 공랭되어 응고되며, 응고된 잉곳을 외부로 인출함으로써 품질이 양호한 잉곳의 대량 생산이 가능하게 된다.

그리고, 모든 주형(16)의 저면에는 외부에서 연속하여 공급되는 냉각수의 통로인 냉각 파이프(28)가 장착되어 있으므로 상기한 공정을 거치는 동안 주형(16)에 주입된 용탕은 계속하여 저부에서 부터 냉각되게 된다.

본 발명의 상기와 같은 구성 및 그 작동에 따라, 가열수단이 장착된 턴 테이블을 이용하여 연속 주조가 가능하게 되므로써 주형에서 형성되는 잉곳의 온도구배는 완만히되므로 품질이 향상되어 생상되는 잉곳의 상품성이 증대될뿐 만 아니라 생상성 및 작업 효율이 향상되게 된다.

본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (9)

1. 용해로에서 용융된 용탕을 연속하여 배치되는 주형으로 공급하는 공급 수단;

   상기 공급수단으로 연속하여 주형을 이송시키는 이송 수단;

   상기 주형에 주입된 용탕의 표면을 일정 시간동안 가열하는 가열수단; 및

   상기 주형에 주입된 용탕을 연속하여 냉각시키는 냉각수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전식 연속 주조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공급 수단은, 상기 용해로와 연결된 용탕 출구 파이프와, 상기 출구 파이프에서 공급되는 용탕을 센서의 작동에 인해 상기 주형에 일정량 만큼 자동으로 공급하는 용탕 주입관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 연속 주조장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 이송수단은, 다수의 상기 주형이 상면에 등간격으로 배치된 턴 테이블과, 상기 턴 테이블을 일정방향으로 진동없이 회전시키는 구동부재, 상기 턴 테이블을 지면에서 지지하는 지지롤러, 및 상기 턴 테이블의 원활한 회전을 위하여 상기 턴 테이블의 저면에 장착되는 스러스트 볼 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 연속 주조장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 스러스트 볼 베어링은, 상기 턴 테이블을 지면에서지지 하는 하부 하우징의 상면에 장착된 하부 레이스와, 상기 하부 하우징에 지지되어 일정 방향으로 회전되는 상부 하우징의 하면에 장착된 상부 레이스와, 상기 상하부 레이스의 사이에 개재되고 등간격으로 홀이 형성된 리테이너, 및 상기 리테이너의 홀에 삽입되는 강구로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 연속 주조장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 구동 부재는, 지면에 고정 장착되는 구동 모터, 상기 구동모터와 연결된 감속기, 상기 감속기와 상기 턴 테이블에 치합 연결되는 래칫 기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 연속 주조장치.
6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 가열수단은,

   상기 턴 테이블의 상면에서 일정 거리만큼 상부로 이격되어 일정범위 만큼 턴 테이블을 덮는 지붕;

   상기 지붕의 전방부에 설치되어 주형의 용탕을 가열시키는 하나 이상의 가스 버너; 및

   상기 지붕의 후방부에 설치되어 상기 가스 버너를 통과한 주형의 용탕의 온도를 일정 시간동안 유지시키는 하나 이상의 전기 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 연속 주조장치.
7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 냉각 수단은, 상기 턴 테이블의 중심에 설치된 주 냉각수관과, 상기 주 냉각수관과 상기 턴 테이블에 설치된 다수의 주형에 각각 연결된 보조 냉각수관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 연속 주조장치.
8. 용해로에서 용해된 용탕을 용탕 주입관으로 주입하는 단계;

   상기 용탕 주입관에 주입된 용탕을 센서의 작용에 따라 일정방향으로 연속하여 회전하는 턴 테이블의 상면에 등간격으로 배치된 다수의 주형중 하나의 주형에 일정량만큼 주입하는 단계;

   상기 용탕이 주입된 주형의 표면에 존재한 불순물을 제거하는 단계;

   상기 불순물이 제거된 주형의 표면에 소정의 온도로 가열하는 일차 가열단계;

   상기 일차 가열단계를 거친 주형의 표면 온도를 일정 시간동안 유지시키기 위하여 소정의 온도로 상기 주형의 표면을 가열하는 이차 가열단계;

   상기 이차 가열단계를 거친 주형에 용입된 용탕을 공랭시키는 단계; 및

   상기 주형에서 응고된 잉곳을 외부로 인출하는 배출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 연속 주조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 턴 테이블에 등간격으로 배치된 모든 주형의 저면에는 외부에서 연속하여 공급되는 냉각수의 통로인 냉각 파이프가 장착되어 상기 단계들을 거치는 동안 상기 주형을 연속하여 냉각시키는 단계를 추가로 포함 하는 것을 특징으로 하는 회전식 연속 주조방법.