KR100526861B1 - 연속주조용 몰드의 설치각 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 턴디쉬로부터 공급되는 용강이 접촉하는 동판의 설치경사각을 조정하도록 상기 동판의 배면의 하부를 지지하는 스핀들과, 상기 스핀들의 후방을 지지하는 제1스크류가 내장되어 있는 케이싱과, 상기 케이싱의 측면에 형성된 절개부를 통해서 상기 제1스크류에 치합하는 제2스크류와, 상기 제1스크류를 전후방향으로 이동시키기 위한 구동수단이 구비된 연속주조용 몰드의 설치경사각 조정장치는 상기 스핀들이 관통가능한 관통구가 전방면에 형성되어 있고, 유체가 유입되는 제1유입구와 제2유입구가 전방과 후방에 각각 형성되어 있으며, 상기 관통구를 통하여 유입된 상기 스핀들의 단부가 결합되는 피스톤이 내장되어 있는 유압실린더; 상기 유압실린더와 상기 케이싱 사이에 개재되어 상기 동판에 인가되는 상기 용강의 철정압을 측정하는 로드셀; 상기 유압실린더의 유입구를 통하여 유입되는 유체의 유입량을 조절하는 유체공급수단;을 더 포함하여, 상기 구동수단이 가동하면 상기 제2스크류와 치합된 상기 제1스크류를 이동시켜 상기 스핀들이 상기 동판의 배면을 지지한 상태에서 상기 용강이 상기 몰드를 통과할 때 상기 로드셀에 의해서 측정되는 상기 용강의 철정압에 따라서 상기 유입구에 유입되는 유체의 유입량을 조절하는 것을 특징으로 하므로, 몰드를 통과하는 용강이 응고되어 생산되는 슬라브 내부의 미응고 용강으로부터 인가되는 철정압을 로드셀에 의해서 측정하여 측정된 철정압이 상대적으로 작은 경우에는 동판의 경사각을 완만하게 유지하도록 유압실린더에 유체를 공급하는 반면에 철정압이 상대적으로 큰 경우에는 동판의 경사각을 급격하게 유지하도록 유압실린더 내부의 유체를 유출시킴으로써 몰드로부터 배출되는 슬라브가 벌징되고 이러한 벌징부위를 통해서 슬라브 내부의 미응고 용강이 유출되는 것을 방지하고 또한 몰드의 동판이 손상 또는 마모되는 것을 방지한다.

Description

연속주조용 몰드의 설치각 보정장치{Apparatus for correcting the installing angle of the mold in the continuous casting}

본 발명은 제철소 연속주조용 몰드의 설치경사각을 조정하기 위한 장치에 관한 것이고, 더 상세하게는 턴디쉬로부터 낙하하는 용강의 철정압을 측정하여 몰드의 동판과 주편쉘 사이의 간격을 보정할 수 있는 연속주조용 몰드의 설치경사각 보정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 연속주조공정은 주조 크래인(C; teeming crane)으로 용강 래들(1)을 연속적으로 교체하면서 턴디쉬(2)를 통하여 용강(3)을 몰드(10)에 주입하여 수요가에서 요구하는 크기의 슬라브(4)를 연속적으로 생산하는 공정이다. 이때, 몰드(10)에는 크롬이 코팅되어 있고 용강(3)이 직접 접촉하는 각형의 동판(10a)이 제공되고, 동판(10a)은 냉각수가 공급되는 워터자켓(10b)에 의하여 용강의 고열로부터 보호된다. 미설명부호 5는 턴디쉬카이이고, 6은 슬라브(4)를 소정길이로 절단하는 절단기이고, 20은 침지노즐이다.

턴디쉬(2)로부터 공급되는 고온의 용강(3)은 몰드의 동판(10a)을 통과하면서 응고되며, 이러한 응고과정에서 슬라브의 폭방향 크기가 수축된다. 따라서, 작업자는 슬라브의 수축되는 정도를 보정할 수 있도록 사전에 강종별 및/또는 몰드의 사용횟수 또는 수명 등을 고려하여 동판(10a)의 하부에 위치하는 폭조정장치(100)를 조작함으로써 동판(10a)의 설치경사각을 조정한다. 그러나, 이와 같은 동판의 설치경사각 조정은 근본적으로 이론과 계산에 의하여 이루어지므로, 현장조업과 차이를 보이고 있으며 또한 작업자에 따라서 상당한 차이를 나타낸다.

따라서, 동판(10a)의 설치경사각 조정이 적절하지 못한 경우에는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 슬라브의 벌징(bulging) 현상 또는 용강의 유출사고를 야기시킨다. 예를 들어, 동판(10a)의 설치경사각이 작은 경우에 수축량이 많은 용강이 통과하면서 응고되어 형성되는 슬라브(4)의 응고쉘(4a)과 동판(10a) 사이에 에어갭(30)이 형성된다. 그 결과, 몰드 파우더의 윤활작용 불량과 슬라브 표면에 대한 냉각능력이 떨어져서 응고쉘(4a)의 강도가 약해지므로, 몰드(10)로부터 배출되는 슬라브(4)가 스트랜드, 즉 측면지지롤(11)에 의해 충분히 지지되지 못한다.

이 경우에 슬라브 내부의 미응고상태의 용강(4b)으로부터 외부로 작용하는 철정압(31-a)에 의해서 슬라브(4)의 표면이 부풀어 오르는 벌징(32)을 야기시킨다. 그리고, 이러한 벌징부위에 철정압이 과도하게 작용하면 응고쉘(4a)은 파열되어 용강이 슬라브 외부로 유출(도 6의 도면번호 32a 참조)되므로 대형 설비사고 또는 작업자의 안전사고를 야기시킨다.

한편, 이러한 벌징을 방지하기 위하여, 동판의 설치경사각을 크게 설정한 경우에 동판의 하단이 배출되는 슬리브의 응고쉘에 의해서 심하게 마모되어 몰드의 수명을 단축시키므로 주조품의 비용을 상승시키고 또한 슬리브의 코너크랙을 유발시켜 제품의 품질을 저하시킨다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고온의 용강이 몰드를 통과하면서 응고되어 슬라브로 주조될 때 응고쉘 내부의 용강으로부터 작용하는 철정압을 측정하고 이러한 철정압의 데이타를 분석하여 몰드동판의 설치경사각을 보정하여 슬라브의 응고쉘과 동판 사이에 에어갭이 형성되는 것을 방지함으로써 슬라브의 벌징현상을 방지하고 또한 동판이 마모되는 것을 방지할 수 있는 연속주조용 몰드의 설치경사각 보정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 턴디쉬로부터 공급되는 용강이 접촉하는 동판의 설치경사각을 조정하도록 상기 동판의 배면의 하부를 지지하는 스핀들과, 상기 스핀들의 후방을 지지하는 제1스크류가 내장되어 있는 케이싱과, 상기 케이싱의 측면에 형성된 절개부를 통해서 상기 제1스크류에 치합하는 제2스크류와, 상기 제1스크류를 전후방향으로 이동시키기 위한 구동수단이 구비된 연속주조용 몰드의 설치경사각 조정장치는 상기 스핀들이 관통가능한 관통구가 전방면에 형성되어 있고, 유체가 유입되는 제1유입구와 제2유입구가 전방과 후방에 각각 형성되어 있으며, 상기 관통구를 통하여 유입된 상기 스핀들의 단부가 결합되는 피스톤이 내장되어 있는 유압실린더; 상기 유압실린더와 상기 케이싱 사이에 개재되어 상기 동판에 인가되는 상기 용강의 철정압을 측정하는 로드셀; 상기 유압실린더의 유입구를 통하여 유입되는 유체의 유입량을 조절하는 유체공급수단;을 더 포함하여, 상기 구동수단이 가동하면 상기 제2스크류와 치합된 상기 제1스크류를 이동시켜 상기 스핀들이 상기 동판의 배면을 지지한 상태에서 상기 용강이 상기 몰드를 통과할 때 상기 로드셀에 의해서 측정되는 상기 용강의 철정압에 따라서 상기 유입구에 유입되는 유체의 유입량을 조절하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 7 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고, 동일 구성은 동일 도면번호를 채택한다.

연속주조설비의 몰드(10)의 사면에는 크롬도금처리된 동판(10a)이 설치되고, 동판(10a)은 워터쟈켓(10b)을 유동하는 냉각수에 의해서 용강(3)의 고열로부터 보호된다. 몰드(10)의 장변 각각에는 동판이 고정설치되는 반면에 몰드의 단변 각각에는 동판이 폭방향으로 이동가능하게 설치되어 슬라브의 폭방향 크기를 변경시킬 수 있도록 한다. 그리고, 몰드(10)의 단변에 설치된 동판의 배면상부에는 수요가가 원하는 크기의 슬라브를 주조하기 위한 폭조정장치(100)가 제공된다.

이때, 동판 배면의 상부에 설치된 폭조정장치(100)는 워터자켓(10b)을 통해서 동판(10a)의 배면을 지지하는 스핀들(60; spindle)과, 스핀들(60)을 전후방향으로 이동시키기 위한 제1스크류(55)가 내장되어 있는 케이싱(56)을 갖는다. 상기 케이싱(56)의 상부에는 상기 제1스크류(55)를 전후방향으로 이동시키기 위한 구동수단으로 모터(51)가 설치되는데, 상기 모터(51)는 상기 제1스크류(55)에 치합하는 제2스크류(52a)와 축결합되도록 설치된다.따라서, 상기 케이싱(56)의 상부에 위치하는 모터(51)가 작동하면 감속기(52)에 내장되어 있는 제2스크류(52a)를 통해 제1스크류(55)가 전후방향으로 이동함에 따라 스핀들(60)이 전후진하게 됨으로써 몰드(10)의 폭방향 길이를 조정하게 된다.

한편, 동판 배면의 하부에 설치된 본 발명에 따른 몰드의 설치경사각 조정장치(50)의 기본구조 및 작동은 폭조정장치(100)의 구조 및 작동과 유사하다. 단지, 설치경사각 조정장치(50)는 동판(10a)의 설치경사각을 조정하는 기능을 추가로 작용한다는 점에서 폭조정장치(100)와 상이하다.

즉, 본 발명에 따른 몰드의 설치경사각 조정장치(50)는 스핀들(60)과 케이싱(56) 사이에서 순차적으로 설치되어 있는 피스톤(75)이 내장되어 있는 유압실린더(70)와, 몰드(10)를 통과하는 슬리브(4)으로부터 동판(10a)에 인가되는 철정압을 측정하는 로드셀(80)을 포함한다.

유압실린더(70)의 전방면에는 스핀들(60)이 관통가능한 관통구가 형성된다. 관통구를 관통하여 유입된 스핀들(60)의 단부는 유압실린더(70) 내부에 왕복이동이 가능하게 내장되어 있는 피스톤(75)에 결합된다. 스핀들(60)이 관통구를 관통하여 왕복이동할 때 실린더(70) 내부의 유압상태를 유지하도록 상기 관통구에는 밀봉부재(미도시)가 설치된다. 따라서, 하기에 설명되는 바와 같이 유체가 실린더(70) 내부에 공급되어 소정의 유압이 유지된 상태에서 스핀들(60)이 상기 관통구를 관통하여 왕복이동하여도 상기 밀봉부재에 의해서 실린더(70) 내부의 유압상태는 유지된다. 피스톤(75)의 전방에 위치하는 유압실린더(70)의 측면에는 추후에 설명하는 유체가 소통가능한 유입구가 형성되어 있고 피스톤(75)의 후방에 위치하는 유압실린더(70)의 측면에도 유체가 소통가능한 유입구가 형성된다.

따라서, 동판(10a)의 상부에 설치된 폭조정장치(100)를 구성하는 모터(51)와, 동판(10a)의 하부에 설치된 본 발명에 따른 설치경사각 조정장치(50)를 구성하는 모터(51)를 가동시키면, 감속기(52)의 제2스크류(52a)에 치합하고 있는 케이스(56) 내부의 제1스크류(55)가 회전함에 따라 스핀들(60)이 전후방향으로 이동하여 몰드단변에 설치된 동판(10a)의 설치위치를 가변시킨다. 이와 같은 제1스크류(55)의 회전을 정지시키면 스핀들(60)은 소정 길이로 연장된 상태에서 정지되어 동판(10a)을 소정의 경사각으로 유지하여 고정시킨다.

이 후에, 턴디쉬(2)로부터 용강(3)을 몰드(10)에 공급하여 통과시켜서 소정 크기의 슬리브(4)를 제작한다. 이러한 소정 크기의 슬리브(4)는 측면지지롤(11)에 의해 지지된 상태로 배출되어 후속공정으로 이송된다. 이때, 슬리브(4) 내부의 미응고 용강(4b)으로부터 화살표 방향(31-a)을 따라서 인가되는 철정압은 스핀들(60)을 통해서 로드쉘(80)에 의해 일정한 값으로 측정된다. 이러한 철정압의 측정값은 제어장치인 피엘씨(90; P.L.C.)에 전송되어 피엘씨(90)에 저장되어 있는 설정값과 비교된다.

이와 같은 피엘씨(90)의 비교 결과 상기 철정압의 측정값이 상기 설정값보다 낮게 되면, 이는 몰드(10)를 통과하면서 응고되는 용강(3)의 수축율이 동판(10a)의 설치경사각 이상으로 커지게 되어 슬리브(4)의 응고쉘(4a)과 동판(10a) 사이에 공기갭(30)이 형성되어 있다는 것을 의미한다. 이러한 상태에서, 슬리브(4)가 몰드(10)로부터 배출되는 경우에 슬리브의 벌징(32)이 형성되므로, 이를 방지하기 위하여 하기에 설명되는 바와 같이 상기 유입구를 통하여 유압실린더(70)에 유체를 공급하여 스핀들(60)을 연장시킴으로써 동판(10a)의 설치경사각이 완만해지도록 한다.

즉, 수요가가 원하는 크기로 몰드(10)의 폭조정이 완료되어 동판(10a) 상부를 지지하는 폭조정장치(100)가 고정된 상태에서, 작업자는 본 발명에 따른 몰드의 설치경사각 조정장치(50)를 조작하면서 용강의 수축율에 따른 경사각을 설정하여 연속주조를 실시한다. 이때, 응고되는 용강이 수축되는 비율을 계산하여 몰드상부의 전체폭에 대한 약 1.0% ~ 1.3% 정도의 수축율을 유지하도록 설치경사각 조정장치를 조작함으로써 동판(10a)의 경사각을 설정한다.

몰드(10)를 통한 연속주조공정이 정상적으로 진행되지만 때에 따라서는 도 8에 도시된 바와 같이 몰드단변의 동판(10a)중 한 쪽의 설치경사각이 부족하거나 또는 과냉으로 용강의 수축량이 큰 경우에 슬리브(4)의 응고쉘(4a)과 동판(10a) 사이에 에어갭(30)이 발생된다. 이때, 피엘씨(90)에 의하여 로드셀(80)로부터 전송되는 미응고 용강(10b)의 철정압을 비교분석하고 그 결과 슬라브 표면의 응고쉘(4a)이 동판(10a)에 밀착되어 있지 못한 상태, 즉 정상적인 주조공정이 이루어지지 않는다고 판단되면 유체가 제1유압라인(72a)을 통해서 피스톤(75)의 후방에 위치하는 제2유입구를 경유하여 유압실린더(70) 내부로 유입되는 반면에 피스톤(75)의 전방에 위치하는 제1유입구를 경유하여 유압실린더(70) 내부의 유체가 제2유압라인(72b)을 통해서 배출되도록 유체공급수단(77)을 조작한다.

그 결과, 피스톤(75)이 유압실린더(70)의 전방으로 이동하여 스핀들(60)을 연장시킴으로써 동판(10a)의 경사각을 완만하게 설정하여 슬리브의 응고쉘(4a)과 동판(10a) 사이에 에어갭(30)이 발생되지 않도록 한다. 이때, 로드셀(80)에 정상적인 철정압이 전해지면 유압실린더(70)의 작동을 멈춘다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유압실린더(70)에 내장된 피스톤(75)은 스핀들(60)의 후방단이 결합되는 제1판부재(75a)와, 제1판부재(75a)의 후방면에 결합된 완충부재(63)와, 완충부재(63)의 후방에 결합된 제2판부재(75b)로 구성된다. 완충부재(63)는 스프링으로 이루어진다. 따라서, 완충부재(63)의 완충작용에 의하여 상술된 바와 같은 주조중 유압실린더(70)의 작동에 의한 동판(10a)의 경사각은 완만하게 교정되어 동판(10a)과 슬라브(4) 사이의 마찰력을 최소화시킨다.

또한, 완충부재(63)는 동판(10a)의 경사각이 상대적으로 크게 주어진 경우에 슬라브(4)의 미응고 용고(4b)로부터 인가되는 철정압에 대응하여 힘의 균형을 유지하도록 작용함으로써 동판(10a)의 마모나 손상을 최소화시킨다.

한편, 완충부재(63)의 완충작용이 수행되지 못할 정도로 동판(10a)의 경사각이 크게 주어져서 로드셀(80)에 의해서 측정되는 철정압이 큰 경우에는 피엘씨(90)는 제1유압라인(72a)을 통해서 유압실린더(70) 내부의 유체가 유출되도록 하는 반면에 제2유압라인(72b)을 통해 유압실린더(70) 내부로 유체를 공급함으로써 동판(10a)의 경사각을 급격하게 유지하여 동판(10a)에 과도한 철정압이 인가되는 것을 예방한다.

본 발명에 따르면, 몰드를 통과하는 용강이 응고되어 생산되는 슬라브 내부의 미응고 용강으로부터 인가되는 철정압을 로드셀에 의해서 측정하여 철정압이 상대적으로 작은 경우에는 동판의 경사각을 완만하게 유지하고 철정압이 상대적으로 큰 경우에는 동판의 경사각을 급격하게 유지하도록 유압실린더 내부의 유압을 유지시킴으로써 슬라브의 벌징부위를 통해서 슬라브 내부의 미응고 용강이 유출되는 것을 방지하고 또한 몰드의 동판이 손상 또는 마모되는 것을 방지한다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

도 1은 일반적인 연속주조설비의 도면;

도 2는 일반적인 연속주조공정을 도시한 도면;

도 3은 종래 실시예에 따라서 동판이 폭조정장치에 의해 지지되는 상태를 도시한 도면;

도 4는 종래 실시예에 따른 연속주조공정시 동판과 응고쉘 사이에 에어갭이 형성되는 상태를 도시한 도면;

도 5는 에어갭 형성부위를 확대도시한 도면;

도 6은 에어갭 형성에 따른 문제점을 도시한 도면;

도 7은 본 발명에 따른 몰드의 설치경사각 조정장치가 동판배면의 하부를 지지하는 상태를 도시한 도면;

도 8은 도 7에 표시된 선 A-A를 취한 단면도;

도 9는 도 7의 부분도면;

도 10은 본 발명에 따른 몰드의 설치경사각 조정장치의 작동상태를 도시한 도면;

도 11은 본 발명에 따라서 슬라브가 생산되는 상태를 도시한 도면;

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 몰드의 설치경사각 조정장치를 도시한 구성도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

50 : 설치경사각 조정장치

55 : 제1스크류

56 : 케이싱

60 : 스핀들

70 : 유압실린더

72a, 72b : 유압라인

75 : 피스톤

80 : 로드셀

Claims (4)

1. 턴디쉬로부터 공급되는 용강이 접촉하는 동판의 설치경사각을 조정하도록 상기 동판의 배면의 하부를 지지하는 스핀들과, 상기 스핀들의 후방을 지지하는 제1스크류가 내장되어 있는 케이싱과, 상기 케이싱의 측면에 형성된 절개부를 통해서 상기 제1스크류에 치합하는 제2스크류와, 상기 제1스크류를 전후방향으로 이동시키기 위해 상기 제2스크류와 축결합되는 구동수단이 구비된 연속주조용 몰드의 설치경사각 조정장치에 있어서,

   상기 스핀들이 관통가능한 관통구가 전방면에 형성되어 있고, 유체가 유입되는 유입구가 측면에 형성되어 있으며, 상기 관통구를 통하여 유입된 상기 스핀들의 단부가 결합되는 피스톤이 내장되어 있는 유압실린더;

   상기 유압실린더와 상기 케이싱 사이에 개재되어 상기 동판에 인가되는 상기 용강의 철정압을 측정하는 로드셀;

   상기 유압실린더의 유입구를 통하여 유입되는 유체의 유입량을 조절하는 유체공급수단을 더 포함하며,

   상기 구동수단이 가동하면 상기 제2스크류와 치합된 상기 제1스크류를 이동시켜 상기 스핀들이 상기 동판의 배면을 지지한 상태에서 상기 용강이 상기 몰드를 통과할 때 상기 로드셀에 의해서 측정되는 상기 용강의 철정압에 따라서 상기 유입구에 유입되는 유체의 유입량을 조절하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드의 설치경사각 조정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유압실린더에 내장된 피스톤은 상기 스핀들의 후방단이 결합된 제1판부재와, 상기 제1판부재의 후방면에 결합된 완충부재와, 상기 완충부재의 후방에 결합된 제2판부재로 구성된 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드의 설치경사각 조정장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유압실린더의 유입구는 상기 피스톤의 전방에 위치하는 제1유입구와, 상기 피스톤의 후방에 위치하는 제2유입구로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드의 설치경사각 조정장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 스핀들이 상기 유압실린더의 관통구에 기밀상태로 관통하도록 상기 관통구에는 밀봉부재가 제공된 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드의 설치경사각 조정장치.