KR101209640B1 - 고속냉각수단이 구비된 수평연속주조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 수평연속주조장치는, 용탕을 가압하여 주조품을 형성하는 주조수단과, 상기 주조수단으로부터 빠져나온 주조품 주위에 냉각수를 순환시켜 직/간접적으로 냉각하는 고속냉각수단과, 상기 냉각된 주조품의 이송을 강제하는 이송수단과, 상기 주조품을 설정된 길이만큼 절단하는 절단수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

고속냉각수단이 구비된 수평연속주조장치 {A horizontality casting equipment having a high speed cooling device}

본 발명은 수평연속주조장치 및 이를 이용한 주조품 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속적으로 형성된 주조품의 외측과 내측의 급속 냉각을 위한 간접냉각수단과 직접냉각수단을 포함하는 고속냉각수단을 구비하고, 냉각된 주조품을 일정 속도 및 길이만큼 이송하는 이송수단과, 냉각된 주조품을 일정 간격으로 절단하기 위한 절단수단을 구비하여 연속적인 주조품의 제조가 가능하도록 한 고속냉각수단이 구비된 수평연속주조장치 및 이를 이용한 주조품 제조방법에 관한 것이다.

주조(鑄造, casting)는 주물을 만들기 위하여 실시되는 작업으로, 주물의 원료가 되는 금속을 녹여 용탕으로 만든 후, 주물과 대응되는 성형부가 구비된 주형에 용탕을 장입하여 응고시키는 과정을 실시하게 된다.

근래에는 주조를 이용하여 연속적인 주조품(casting product)을 제조한 후 일정 간격으로 절단하고, 후속 공정을 실시함으로써 주물을 제조하는 공정이 사용되어지고 있다.

첨부된 도 1은 종래 기술에 의한 연속주조장치의 구성을 보인 개략도로서, 간략히 살펴보면, 내화단열재로 이루어진 턴디쉬(Tundish)(11)내에 일정수준 용탕(2')을 채운 후, 턴디쉬(11) 하부에 위치한 주입구를 통해 몰드 내부로 용탕을 공급해 주고 냉각주형(Water Jacket)(3')에서 분사하는 냉각수에 의해 용탕을 냉각시켜 냉각주형(12)을 주조하도록 구성된다.

그러나, 이러한 구성에서는 주조시 냉각수가 몰드 내부로 유입됨에 따른 알용탕의 폭발가능성을 내재하고 있어 주조 작업시 안전성에 문제점이 있었다.

이에 따라 첨부된 도 2와 같이 개선된 기술이 개시되었다.

도 2는 종래 기술에 의한 연속주조장치의 다른 구성을 보인 개략도로서, 몰드(4)의 단부 외측에 냉각주형(3)을 구비하여 용탕의 간접적인 냉각이 가능하도록 구성하고, 구비된 온도감지기(9)에서 측정된 온도에 따라 모터(도시되지 않음)의 회전속도를 제어하여 주조품(12)의 이송 속도가 제어될 수 있도록 구성하였다.

그러나, 이러한 종래의 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 냉각수의 유입에 의한 용탕의 폭발을 미연에 차단하기 위해 간접적으로 냉각하기 위한 냉각주형을 구비하였으나, 냉각효율이 저하되어 균질한 주조품의 생산이 어려운 문제점이 있다.

즉 주조품의 외면부만 급속하게 냉각함으로써 냉각 불균일에 의한 균열 등의 품질 문제를 야기하게 된다.

또한, 냉각 속도가 느려 생산성이 저하되고, 불량율이 증가하게 되므로 제조 원가를 상승시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연속적으로 형성된 주조품의 외측과 내측의 급속 냉각을 위한 간접냉각수단과 직접냉각수단을 포함하는 고속냉각수단을 구비하고, 냉각된 주조품을 일정 속도 및 길이만큼 이송하는 이송수단과, 냉각된 주조품을 일정 간격으로 절단하기 위한 절단수단을 구비하여 연속적인 주조품의 제조가 가능하도록 한 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치 및 이를 이용한 주조품 제조방법을 제공하는 것에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치는, 용탕을 가압하여 주조품을 형성하는 주조수단과, 상기 주조수단으로부터 빠져나온 주조품 주위에 냉각수를 순환시켜 직/간접적으로 냉각하는 고속냉각수단과, 상기 냉각된 주조품의 이송을 강제하는 이송수단과, 상기 주조품을 설정된 길이만큼 절단하는 절단수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 고속냉각수단은, 상기 주조수단으로부터 빠져나온 주조품의 외측에 냉각수를 간접적으로 순환시켜 냉각하는 간접냉각수단과, 상기 간접냉각수단에서 1차로 냉각된 주조품의 외면에 냉각수를 직접적으로 접촉시켜 냉각하는 직접냉각수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 주조수단 일측에는, 내부에 수용된 용탕을 선택적으로 배출하는 배출구가 구비되며, 상기 배출구는 간접냉각수단 내부와 연통하는 것을 특징으로 한다.

상기 간접냉각수단은, 상기 배출구를 통해 빠져나온 용탕을 내부로 수용하여 형상화하는 주형과, 상기 주형 외측에서 냉각수를 순환시켜 상기 주형을 냉각하는 간접냉각기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 간접냉각기는, 서로 연통하는 제1입수부와 제1배수부가 구비되어 내부로 냉각수가 경유하도록 하는 간접냉각바디와, 상기 간접냉각바디 내부를 구획하여 냉각수의 흐름 방향을 안내하는 간접냉각구획부와, 상기 주형과 접촉하고 상기 제1입수부로 유입된 냉각수와 열교환하여 상기 주형을 냉각하는 간접냉각부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 간접냉각구획부 일측에는, 상기 제1입수부와 제1배수부를 연통시켜 냉각수와 간접냉각부의 접촉을 가능하게 하는 제1분사구멍이 구비됨을 특징으로 한다.

상기 제1분사구멍은 다수로 구비되며, 상기 다수 제1분사구멍은 간접냉각구획부에 방사상으로 형성됨을 특징으로 한다.

상기 주형의 일단부는 간접냉각기보다 외측으로 돌출된 것을 특징으로 한다.

상기 직접냉각수단은, 서로 연통하는 제2입수부와 제2배수부가 구비되어 내부로 냉각수가 경유하도록 하는 직접냉각바디와, 상기 직접냉각바디 내부를 구획하여 냉각수의 흐름 방향을 안내하는 직접냉각구획부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 직접냉각구획부 일측에는, 상기 제2입수부로 유입된 냉각수를 관통시켜 상기 주조품 외면에 직접 분사되도록 안내하는 제2분사구멍이 다수 구비됨을 특징으로 한다.

상기 직접냉각구획부는 일방향으로 갈수록 외형 크기가 증가하는 것을 특징으로 한다.

상기 직접냉각바디 내부에서 상기 주조품과 냉각수의 이동 방향은 동일한 것을 특징으로 한다.

상기 절단수단은, 상기 주조품의 이송 방향과 교차하는 방향으로 커터를 왕복 운동하여 주조품을 절단하는 것을 특징으로 한다.

상기 절단수단 일측에는, 상기 이송수단과 절단수단의 이격 거리를 조절하기 위한 거리조절기가 구비됨을 특징으로 한다.

상기 주조품은 10 내지 100㎜의 외경을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 주조품은 비대칭 단면형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 주형은 다수개로 구비되며, 상기 다수 주형은 주조수단 내부와 연통하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 수평연속주조장치를 이용한 주조품 제조방법은, 수평연속주조장치의 일 구성인 주조수단 내부에 용탕을 준비하는 용탕준비단계와, 상기 용탕을 가압하여 주조품을 형성하는 주조품형성단계와, 상기 주조품과 간접냉각수단의 일 구성인 간접냉각부와 접촉시켜 간접적으로 냉각하는 간접냉각단계와, 상기 간접냉각수단에서 1차로 냉각된 주조품의 외면에 냉각수를 직접적으로 접촉시켜 냉각하는 직접냉각단계와, 냉각된 주조품을 절단수단으로 절단하는 절단단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 간접냉각단계는, 상기 주조품형성단계에서 형성된 주조품을 간접냉각부 내부로 안내하는 안내과정과, 상기 간접냉각부 내부로 안내된 주조품을 냉각하는 간접냉각과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 절단단계 이전에는, 상기 주조품을 절단수단으로 일정 거리만큼 이송하는 이송단계가 실시됨을 특징으로 한다.

위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치에서는, 주조수단에서 소정의 단면을 갖도록 연속적으로 형상화된 주조품을 간접냉각수단과, 직접냉각수단의 순차적 작용에 의해 냉각되도록 구성하였다.

따라서, 주조품의 균질화가 가능하며, 냉각속도를 단축하여 생산성을 높일수 있는 이점이 있다.

또한, 냉각된 주조품을 소정의 거리만큼 이송하기 위한 이송수단과, 이송수단에 의해 이송된 주조품을 절단하는 절단수단을 구비하여 공정 사이클을 줄일 수 있으며, 안전성이 향상되는 이점이 있다.

도 1 은 종래 기술에 의한 수평연속주조장치의 구성을 보인 개략도.
도 2 는 종래 기술에 의한 수평연속주조장치의 다른 구성을 보인 개략도.
도 3 은 본 발명에 의한 수평연속주조장치의 구성을 보인 전체 구성도.
도 4 는 본 발명에 의한 수평연속주조장치에서 일 구성인 간접냉각수단과 직접냉각수단의 사용 상태도.
도 5a 는 본 발명에 의한 수평연속주조장치의 일 구성인 간접냉각수단의 세부 구성을 보인 상세도.
도 5b 는 본 발명에 의한 수평연속주조장치를 이용하여 제조 가능한 주조품의 형상을 나타낸 종단면도.
도 5c 는 본 발명에 의한 수평연속주조장치에서 일 구성인 주형의 다른 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 6 은 본 발명에 의한 수평연속주조장치의 일 구성인 직접냉각수단의 세부 구성을 보인 상세도.
도 7 은 본 발명에 의한 수평연속주조장치의 일 구성인 이송수단의 세부 구성을 보인 상세도.
도 8 은 본 발명에 의한 수평연속주조장치의 일 구성인 절단수단의 세부 구성을 보인 상세도.
도 9 는 본 발명에 의한 수평연속주조장치를 이용한 주조품 제조방법을 나타낸 공정 순서도.
도 10 은 본 발명에 의한 수평연속주조장치를 이용한 주조품 제조방법에서 일 단계인 간접냉각단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도.

이하에서는 본 발명에 의한 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치(이하 '수평연속주조장치'라 칭함)의 구성을 첨부된 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 수평연속주조장치의 구성을 보인 전체 구성도가 도시되어 있다.

도면과 같이 수평연속주조장치는 용탕에 압력을 가하여 주조품(B)을 연속적으로 제조할 수 있도록 구성된 것으로, 상기 주조품(B)은 다수회의 냉각과정 이후 절단됨으로써 일정 길이를 갖도록 완성된다.

그리고, 상기 수평연속주조장치는 소경봉이나 파이프와 같은 주조품(B)를 연속적으로 고속 생산이 가능하며, 상기 주조품(B)은 10 내지 100㎜의 외경을 갖는 범위 내에서 고속 냉각 및 생산이 가능하다.

즉, 상기 주조품(B)의 외경이 10㎜미만인 경우에는 작은 체적을 주조하게 되므로 생산성이 저하되어 바람직하지 못하고, 100㎜를 초과하는 경우에는 주조품(B)의 외부와 내부를 조직을 제어하는데 어려움이 있다.

따라서, 상기 주조품(B)은 10 내지 100㎜의 외경을 갖는 범위 내에서 실시 가능하다.

그리고, 상기 주조품(B)은 다양한 형상의 단면을 갖도록 구성 가능하다. 즉, 상기 주조품(B)은 원형의 중공 또는 중실 형상을 갖도록 구성할 수도 있으며, 필요에 따라서는 비대칭 형상의 단면을 갖도록 생산될 수도 있음은 자명하다.

이를 위해 상기 수평연속주조장치는, 용탕을 가압하여 주조품(B)을 형성하는 주조수단(100)과, 상기 주조수단(100)으로부터 빠져나온 주조품(B)의 외측에 냉각수를 순환시켜 직/간접적으로 냉각함으로써 고속냉각이 가능하도록 하는 고속냉각수단(D)과, 상기 주조품(B)의 이송을 강제하는 이송수단(400)과, 상기 주조품(B)을 설정된 길이만큼 절단하는 절단수단(500)을 포함하여 구성된다.

상기 주조수단(100), 고속냉각수단(D), 이송수단(400) 및 절단수단(500)은 도면과 같이 일직선 상에 위치하도록 배치되어 연속적으로 제조된 주조품(B)을 길이 방향으로 이송하면서 냉각 및 절단할 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 수평연속주조장치에는 상기 주조수단(100), 고속냉각수단(D), 직접냉각수단(300), 이송수단(400) 및 절단수단(500)의 동작을 제어하기 위한 제어수단(600)이 구비된다.

일예로, 상기 절단수단(500)은 이송수단(400)으로부터 이격된 거리가 선택적으로 조절 가능하도록 구성되며, 이를 위해 상기 절단수단(500)에는 실린더가 적용되어 선택적으로 길이 신축에 의해 이격 거리 조절이 가능한 거리조절기(520)가 구비되는데, 상기 제어수단은 이러한 거리조절기(520)의 길이를 제어하여 절단수단(500)의 위치를 직선방향으로 제어함으로써 주조품(B)의 절단 길이를 제어 가능하다.

이하 첨부된 도 4를 참조하여 상기 주조수단(100)과, 고속냉각수단(D)의 결합 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명에 의한 수평연속주조장치에서 일 구성인 간접냉각수단(200)과 직접냉각수단(300)의 사용 상태도가 도시되어 있다.

도면과 같이, 상기 주조수단(100)은 용탕이 수용되는 공간을 형성하는 턴디쉬(110)가 내부에 구비되고, 상기 턴디쉬(110)의 외측에는 단열부재(120)가 구비된다.

그리고, 상기 턴디쉬(110)의 내부 하측에는 배출구(130)는 턴디쉬(110) 내부에 수용된 용탕이 외부로 배출될 수 있도록 천공된 것으로, 상기 고속냉각수단(D)의 좌측 단부와 접촉하여 서로 연통하도록 구성됨으로써 상기 고속냉각수단(D) 내부로 용탕을 안내하게 된다.

즉, 상기 고속냉각수단(D)은 주조품(B)의 외측에 냉각수를 간접적으로 순환시켜 냉각하는 간접냉각수단(200)과, 상기 간접냉각수단(200)에서 1차로 냉각된 주조품(B)의 외면에 냉각수를 직접적으로 접촉시켜 냉각하는 직접냉각수단(300)을 포함하여 구성된다.

상기 간접냉각수단(200)은 주조수단(100)으로부터 용탕을 제공받아 다양한 형상을 가지는 주조품(B)을 연속적으로 성형하게 되며, 이와 동시에 상기 주조품(B)을 1차로 냉각하는 역할을 동시에 수행한다.

즉, 상기 간접냉각수단(200)은 상기 배출구(130)를 통해 빠져나온 용탕을 내부로 수용하여 주조품(B)으로 형상화하는 주형(220)과, 상기 주형(220) 외측에서 냉각수를 순환시켜 주형(220)을 냉각하는 간접냉각기(240)를 포함하여 구성된다.

상기 주형(220)과 간접냉각기(240)의 구성은 아래에서 상세히 하기로 하며, 상기 직접냉각수단(300)의 구성을 개략적으로 살펴본다.

상기 직접냉각수단(300)은 간접냉각수단(200)을 통과하면서 간접 냉각 방식에 의해 1차로 냉각된 주조품(B)을 직접 냉각 방식으로 냉각하기 위한 구성으로, 내부로 냉각수가 경유하도록 하는 직접냉각바디(320)와, 상기 직접냉각바디(320)의 내부를 구획하여 냉각수의 흐름 방향을 안내하는 직접냉각구획부(340)를 포함하여 구성된다.

상기 직접냉각바디(320)는 외부로부터 냉각수를 제공받아 직접냉각구획부(340) 내부로 공급하도록 구성되며, 상기 직접냉각구획부(340) 내부로 공급된 냉각수는 주조품(B)의 외면과 직접적으로 접촉한 후 직접냉각바디(320) 외측으로 빠져나감으로써 냉각수에 의한 주조품(B)의 직접적인 냉각이 가능하게 된다.

이하 첨부된 도 5a를 참조하여 상기 간접냉각수단(200)의 상세 구성을 설명한다.

도 5a에는 본 발명에 의한 수평연속주조장치의 일 구성인 간접냉각수단(200)의 세부 구성을 보인 상세도가 도시되어 있다.

도면과 같이, 상기 간접냉각수단(200)은 주형(220)의 내부 형상과 대응되는 주조품(B)을 형성하며, 상기 주형(220)에 의해 형상화된 주조품(B)을 간접냉각기(240)에 의해 1차로 냉각하는 작용을 수행한다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 주형(220)은 내부가 동일한 단면 형상을 갖도록 관 형상을 가지며, 좌측단은 전술한 배출구(130) 내부에 삽입되어 용탕의 누설이 방지되도록 한다.

그리고, 상기 주형(220)의 좌측단 내부는 우측으로 갈수록 점차 내경이 좁아지도록 경사지게 형성되어 용탕의 유입을 용이하게 한다.

따라서, 상기 간접냉각수단(200)은 주형(220)의 내부 형상을 통해 주조품(B)의 외형을 형성한 후 냉각이 실시될 수 있도록 하기 위해, 상기 주형(220)의 좌측단부는 간접냉각기(240)의 좌측 보다 더 외측으로 돌출된 형상을 갖게 된다.

상기 주형(220)의 외측에는 간접냉각기(240)가 구비된다. 상기 간접냉각기(240)는 주형(220)의 외면에 순환하는 냉각수를 접촉시켜 주형(220)을 냉각함으로써 상기 주형(220) 내부를 따라 이동하는 주조품(B)이 상대적으로 차가운 주형(220)에 전도되도록 하여 냉각시키게 된다.

이를 위해 상기 간접냉각기(240)는 서로 연통하는 제1입수부(242)와 제1배수부(243)가 구비되어 내부로 냉각수가 경유하도록 하는 간접냉각바디(241)와, 상기 간접냉각바디(241) 내부를 구획하여 냉각수의 흐름 방향을 안내하는 간접냉각구획부(244)와, 상기 주형(220)과 접촉하고 상기 제1입수부(242)로 유입된 냉각수와 열교환하여 상기 주형(220)을 냉각하는 간접냉각부(246)를 포함하여 구성된다.

상기 간접냉각바디(241)는 제1입수부(242)와 제1배수부(243)가 서로 연통되도록 소정의 공간을 형성하는 것으로, 상기 간접냉각부(246)와 간접냉각바디(241)의 결합에 의해 냉각수가 순환할 수 있도록 하는 공간을 형성하게 된다.

따라서, 상기 간접냉각바디(241) 내부로 유입되는 냉각수의 누설을 방지하기 위해 상기 간접냉각기(240)에는 다수이 씰러(S)가 구비됨이 바람직하다.

그리고, 상기 간접냉각구획부(244)는 간접냉각바디(241) 내부에서 대략 '

' 형상을 갖도록 구비되어 냉각수의 유동 방향을 안내하게 된다.

즉, 상기 간접냉각구획부(244)는 좌측 상부에 위치한 제1입수부(242)를 통해 유입되는 냉각수가 간접냉각구획부(244)를 관통한 후 우측 방향으로 이동하도록 안내하고, 이후 상기 제1배수부(243)를 통해 간접냉각기(240) 외부로 냉각수가 배수되도록 안내한다.

그리고, 상기 간접냉각구획부(244)의 좌측단은 간접냉각바디(241)의 내부 벽면과 연결되고, 우측단부는 이격된 상태를 유지하도록 구성된다.

또한, 상기 간접냉각구획부(244)에는 제1입수부(242)와 제1배수부(243)를 연통시켜 냉각수의 유동을 가능하게 하는 제1분사구멍(245)이 구비된다. 따라서, 상기 간접냉각수획부는 제1분사구멍(245)에 의해 냉각수의 유동 방향과 주조품(B)의 유동 방향을 우측 방향으로 일치시킬 수 있게 된다.

상기 제1분사구멍(245)은 간접냉각구획부(244)에 다수개로 천공 형성되어 상기 제1입수부(242)를 통해 유입된 냉각수가 간접냉각부(246)의 외면으로 고르게 분배되도록 하고, 빠른 속도로 분사되도록 하여 냉각효율이 극대화될 수 있도록 구성된다.

따라서, 상기 제1분사구멍(245)은 다수개로 구비되되, 상기 간접냉각구획부(244)에 방사상으로 배치됨이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 고속냉각수단(D)은 고압의 냉각수를 다량 순환시켜 주조품을 고속으로 냉각할 수 있게 되므로, 주조품(B)의 생산성을 높일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 간접냉각수단(200)에는 시간당 100ton의 냉각수가 요구되며, 이러한 대량의 냉각수는 5.8㎏/㎤의 냉각수 양정으로 순환하였다.

또한 상기 직접냉각수단(300)에는 시간당 13ton의 냉각수가 요구되며, 이러한 대량의 냉각수는 2.2㎏/㎤의 냉각수 양정으로 순환하였다.

이러한 실시예에 따라 분당 1.4m의 알루미늄합금(Al-18wt%Si) 주조품을 제조할 수 있었다.

이하 상기 주형(220)의 다양한 실시예에 따른 주조품(B)의 형상을 첨부된 도 5b를 참조하여 설명한다.

첨부된 도면과 같이 상기 주조품(B)은 주형(220)의 내부 형상을 원형으로 구성하여 원형의 단면을 갖도록 제조될 수도 있으며, 도시되진 않았으나, 주형(220)의 내부 일측에 원형의 단면을 가지는 바(bar)와, 상기 바(bar)를 지지하는 지지와이어를 구비하여 중앙부가 비어있는 관형상의 주조품(B)을 제조할 수도 있다.

또한, 상기 주형(220)의 내부 형상을 대략 "

"형상을 갖도록 천공시켜 이와 대응하는 단면 형상의 주조품(B)을 제조할 수도 있을 것이다.

그리고, 상기 주형(220)은 첨부된 도 5c와 같이 구성할 수도 있다. 즉, 상기 턴디쉬(110)에 다수의 주형(220)을 구비하여 상기 턴디쉬(110) 내부 공간에 다수의 주형(220) 내부가 서로 연통하도록 배열함으로써 상기 주조품(B)을 동시에 다수개 제조할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 간접냉각바디(241)의 우측 중앙은 개구되어 주조품(B)의 우측 방향 움직임을 안내하게 되며, 이렇게 개구된 부위는 상기 직접냉각수단(300)의 중심과 동심원을 이루도록 배치된다.

이하 상기 직접냉각수단(300)의 상세 구성을 첨부된 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6에는 본 발명에 의한 수평연속주조장치의 일 구성인 직접냉각수단(300)의 세부 구성을 보인 상세도가 도시되어 있다.

도면과 같이, 상기 직접냉각수단(300)은 간접냉각수단(200)을 경유하면서 1차로 간접냉각된 주조품(B) 외면에 냉각수를 직접적으로 접촉시켜 냉각하기 위한 구성으로, 전술한 바 같이 직접냉각바디(320)와 직접냉각구획부(340)를 포함하여 구성된다.

상기 직접냉각바디(320)는 간접냉각수단(200)으로부터 이송되어온 주조품(B)이 내부로 유입된 후 우측 방향으로 관통할 수 있도록 중앙부가 천공된 형상을 가지며, 상기 직접냉각바디(320)의 내부 중앙부에는 직접냉각구획부(340)가 구비된다.

상기 직접냉각구획부(340)는 우측 방향으로 갈수록 외형의 크기가 증가하도록 구성되며, 외면에는 다수의 제2분사구멍(342)이 방사상으로 배치되도록 천공 형성된다.

따라서, 상기 직접냉각바디(320) 내부에 냉각수가 유입되면 제2분사구멍(342)을 통해 직접냉각구획부(340) 내부로 냉각수의 고른 유입이 가능하게 되며, 주조품(B)의 효과적인 냉각이 가능하게 된다.

한편, 상기 직접냉각바디(320)의 외면에는 제2입수부(322)와 제2배수부(324)가 구비된다.

상기 제2입수부(322)와 제2배수부(324)는 직접냉각수단(300) 내부로 냉각수의 유입이 가능하게 하는 역할과, 주조품(B)과의 접촉에 의해 열교환되어 데워진 냉각수가 직접냉각수단(300) 외부로 배수되도록 하는 역할을 각각 맡게 된다.

이러한 역할을 수행하기 위해, 상기 제2입수부(322)는 직접냉각바디(320)의 좌측 상부 외주면에 구비되고, 제2배수부(324)는 직접냉각바디(320)의 우측 하부 외주면에 구비된다.

따라서, 상기 제2입수부(322)를 통해 공급되는 냉각수는 낙하하면서 제2분사구멍(342)을 통해 분산되어 하측 방향으로 분사되며, 상기 직접냉각구획부(340) 내부로 유입된 냉각수는 주조품(B)의 외면과 접촉하여 열교환한 후 우측 방향으로 유동하여 상기 제2배수부(324)를 통해 외부로 배수된다.

이하 첨부된 도 7을 참조하여 이송수단(400)의 상세 구성을 설명한다.

도 7은 본 발명에 의한 수평연속주조장치의 일 구성인 이송수단(400)의 세부 구성을 보인 상세도이다.

도면과 같이 상기 이송수단(400)은 주조품(B)의 외면에 마찰력을 제공하면서 회전하는 롤러(410)에 의해 주조품(B)을 이송하는 구성이다.

이를 위해 상기 이송수단(400)은 구동롤러(412) 및 자유롤러(414)를 포함하는 롤러(410)와, 상기 구동롤러(412)에 회전력을 제공하는 모터(420)와, 상기 모터(420) 및 롤러(410)의 하중을 지지하는 프레임(430)과, 상기 프레임(430)의 상측에서 선택적으로 길이가 신축하여 상기 자유롤러(414)를 승강하는 승강기(440)를 포함하여 구성된다.

상기 모터(420)는 전원 인가시에 선택적으로 회전력을 발생하고, 이러한 회전력을 축결합된 구동롤러(412)에 제공하도록 구성된다.

그리고, 상기 자유롤러(414)는 승강기(440) 및 프레임(430)에 의해 하중이 지지된 상태로 구동롤러(412)의 상측에 위치하게 된다.

상기 승강기(440)는 자유롤러(414)의 위치를 상/하 방향으로 변환하여 다양한 외경의 주조품(B)을 이송할 수 있도록 구성되며, 이를 위해 상기 자유롤러(414)와 구동롤러(412)의 중앙부에는 주조품(B)의 외형 일부와 대응되는 형상을 갖는 홈이 함몰 형성된다.

그리고, 상기 승강기(440)는 선택적으로 길이가 가변하는 가압실린더(442)와, 상기 가압실린더(442)의 길이 변화시에 연동하여 승/하강하고, 상기 자유롤러(414)가 회전 가능하도록 지지하는 지지블럭(444)와, 상기 지지블럭(444)의 양측에 결합되고, 상기 프레임(430)의 상면을 관통하여 슬라이딩함으로써 상기 지지블럭(444)의 상/하 방향 움직임을 가이드하는 가이드(446)를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 모터(420)가 발생한 회전동력이 구동롤러(412)에 제공되어 구동롤러(412)가 회전하고, 상기 가압실린더(442)의 길이가 증가하여 자유롤러(414)의 외면이 주조품(B)의 외주면을 가압한 상태가 되면, 상기 주조품(B)은 롤러(410)의 회전력과 마찰력에 의해 도 7에서 볼 때 전방 또는 후방으로 이송될 수 있다.

이하 첨부된 도 8을 참조하여 절단수단(500)의 상세 구성을 설명한다.

도 8은 본 발명에 의한 수평연속주조장치의 일 구성인 절단수단(500)의 세부 구성을 보인 상세도이다.

도면과 같이, 상기 절단수단(500)은 이송수단(400)으로부터 이격된 상태에서 주조품(B)을 일정 길이만큼 통과시킨 후 커터(540)를 이용하여 주조품(B)의 절단이 가능하도록 하는 구성이다.

그리고, 상기 절단수단(500)은 필요에 따라 이송수단(400)으로부터 이격된 거리가 조절되어 주조품(B)의 절단 길이를 조절할 수 있다.

즉, 상기 절단수단(500)에는 전술한 바와 같이 거리조절기(도 3의 도면부호 520)가 구비되고, 거리조절기(520)의 길이 신축에 따라 이송수단(400)과의 이격 거리를 조절할 수 있다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 절단수단(500)은, 거리조절기(520)와, 커터(540)와, 상기 커터(540)에 회전동력을 제공하는 밸트조립체(550)와, 상기 밸트조립체(550)의 위치를 이동시켜 커터(540)를 원호 범위 내에서 회전시킴으로써 상기 커터(540)와 주조품(B)이 접촉하도록 하는 커터이동기(560)와, 상기 커터(540)와 주조품(B)이 접촉시에 주조품(B)의 움직임을 제한하기 위한 고정구(570)를 포함하여 구성된다.

상기 커터(540)는 도 8에서 볼 때 주조품(B)의 운동 방향에 대하여 교차하는 방향, 보다 구체적으로는 직교하는 방향으로 움직여져 주조품(B)을 절단하도록 구성되며, 이러한 작용을 위해 상기 밸트조립체(550)는 절단수단(500)의 좌측 하부를 기준으로 회전 가능하게 구성되고, 상기 커터이동기(560)는 절단수단(500)의 우측 하부에 우측단부가 결합된 상태로 타단부가 밸트조립체(550)의 일측과 결합된다.

그리고, 상기 커터이동기(560)는 길이가 신장됨에 따라 상기 밸트조립체(550)를 반시계 방향으로 회전시키게 되며, 밸트조립체(550)의 회전에 의해 상기 커터(540)는 주조품(B)과 접촉할 수 있게 된다.

상기 커터(540)와 주조품(B)이 접촉시에 상기 주조품(B)은 커터(540)와의 간섭에 의해 외측 방향으로 움직일 수 있는데, 이러한 움직임을 방지하기 위해 상기 고정구(570)가 구비된다.

상기 고정구(570)는 주조품(B)을 하방향으로 가압하여 주조품(B)의 움직임을 제한할 수 있도록 구성된 것으로, 본 발명의 실시예에서는 이탈방지실린더(572)와 가압블럭(574)이 적용되었다.

이하 상기와 같이 구성되는 수평연속주조장치를 이용하여 주조품(B)을 제조하는 방법을 첨부된 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다.

도 9에는 본 발명에 의한 수평연속주조장치를 이용한 주조품(B) 제조방법을 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있고, 도 10에는 본 발명에 의한 수평연속주조장치를 이용한 주조품(B) 제조방법에서 일 단계인 간접냉각단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있다.

첨부된 도면과 같이, 상기 주조품(B)을 제조하는 방법은, 상기 주조수단(100) 내부에 용탕을 준비하는 용탕준비단계((100)와, 상기 용탕을 가압하여 주조품(B)을 형성하는 주조품형성단계(S200)와, 상기 주조품(B)과 간접냉각수단(200)의 일 구성인 간접냉각부(246)와 접촉시켜 간접적으로 냉각하는 간접냉각단계(S300)와, 상기 간접냉각수단(200)에서 1차로 냉각된 주조품(B)의 외면에 냉각수를 직접적으로 접촉시켜 냉각하는 직접냉각단계(S400)와, 냉각된 주조품(B)을 절단수단(500)으로 절단하는 절단단계(S600)로 이루어진다.

상기 간접냉각단계는, 상기 주조품형성단계(S200)에서 형성된 주조품(B)을 간접냉각부(246) 내부로 안내하는 안내과정(S320)과, 상기 간접냉각부(246) 내부로 안내된 주조품(B)을 냉각하는 간접냉각과정(S340)으로 이루어지는데, 상기 주형(220)의 좌측단이 간접냉각기(240)의 좌측단보다 외측으로 돌출되고, 상기 주조수단(100) 내부로 주형(220)이 삽입되도록 구성됨으로써 상기 안내과정(S320)과 간접냉각과정(S340)은 간접냉각수단(200)에 의해 동시 실시가 가능하다.

그리고, 상기 절단단계(S600) 이전에는 이송단계(S500)가 실시된다. 상기 이송단계(S500)는 이송수단(400)을 이용하여 냉각된 주조품(B)을 절단수단(500)으로 안내하는 과정으로, 상기 이송단계(S500)는 거리조절기(520)의 길이 신장에 의해 주조품(B)의 길이 조절이 가능함은 전술한 바 있다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

100. 주조수단 110. 턴디쉬
130. 배출구 200. 간접냉각수단
220. 주형 240. 간접냉각기
241. 간접냉각바디 242. 제1입수부
243. 제1배수부 244. 간접냉각구획부
245. 제1분사구멍 246. 간접냉각부
300. 직접냉각수단 320. 직접냉각바디
322. 제2입수부 324. 제2배수부
340. 직접냉각구획부 342. 제2분사구멍
400. 이송수단 410. 롤러
412. 구동롤러 414. 자유롤러
420. 모터 430. 프레임
440. 승강기 442. 가압실린더
444. 지지블럭 446. 가이드
500. 절단수단 520. 거리조절기
540. 커터 550. 밸트조립체
560. 커터이동기 570. 고정구
572. 이탈방지실린더 574. 가압블럭
B . 주조품 D . 직접냉각수단
S. 씰러 S100. 용탕준비단계
S200. 주조품형성단계 S300. 간접냉각단계
S320. 안내과정 S340. 간접냉각과정
S400. 직접냉각단계 S500. 이송단계
S600. 절단단계

Claims (20)

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4. 배출구가 구비되어 가압된 용탕을 배출하는 주조수단과; 상기 배출구를 통해 빠져나온 용탕을 내부로 수용 및 형상화하여 주조품을 형성하는 주형과, 상기 주형 외측에서 냉각수를 순환시켜 주조품의 열이 전도된 주형을 냉각함으로써 주조품을 간접적으로 냉각하는 간접냉각기로 이루어진 간접냉각수단과, 서로 연통하는 제2입수부와 제2배수부가 구비되어 냉각수가 경유하는 직접냉각바디와, 상기 직접냉각바디 내부를 구획하여 냉각수의 흐름 방향을 안내하는 직접냉각구획부로 이루어져 간접냉각수단에서 1차 냉각된 주조품과 냉각수를 직접 접촉시켜 냉각하는 직접냉각수단을 포함하는 고속냉각수단과; 냉각된 주조품의 이송을 강제하는 이송수단과; 상기 주조품을 설정된 길이만큼 절단하는 절단수단을 포함하여 구성되며,
   상기 직접냉각구획부 일측에는,
   상기 제2입수부로 유입된 냉각수를 관통시켜 상기 주조품 외면에 직접 분사되도록 안내하는 제2분사구멍이 다수 구비되고,
   상기 직접냉각구획부는 주조품의 진행 방향으로 갈수록 외형 크기가 증가하는 것을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 간접냉각기는,
   서로 연통하는 제1입수부와 제1배수부가 구비되어 내부로 냉각수가 경유하도록 하는 간접냉각바디와,
   상기 간접냉각바디 내부를 구획하여 냉각수의 흐름 방향을 안내하는 간접냉각구획부와,
   상기 주형과 접촉하고 상기 제1입수부로 유입된 냉각수와 열교환하여 상기 주형을 냉각하는 간접냉각부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 간접냉각구획부 일측에는,
   상기 제1입수부와 제1배수부를 연통시켜 냉각수와 간접냉각부의 접촉을 가능하게 하는 제1분사구멍이 구비됨을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1분사구멍은 다수로 구비되며,
   상기 다수 제1분사구멍은 간접냉각구획부에 방사상으로 형성됨을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 간접냉각기는 주형보다 짧게 구성되어 주형의 외면 일부를 냉각하는 것을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
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12. 제 5 항에 있어서, 상기 직접냉각바디 내부에서 상기 주조품과 냉각수의 이동 방향은 동일한 것을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
13. 제 4 항에 있어서, 상기 절단수단은,
    상기 주조품의 이송 방향과 교차하는 방향으로 커터를 왕복 운동하여 주조품을 절단하는 것을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 절단수단 일측에는,
    상기 이송수단과 절단수단의 이격 거리를 조절하기 위한 거리조절기가 구비됨을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
15. 제 4 항에 있어서, 상기 주조품은 10 내지 100㎜의 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
16. 제 4 항에 있어서, 상기 주조품은 비대칭 단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
17. 제 4 항에 있어서, 상기 주형은 다수개로 구비되며, 상기 다수 주형은 주조수단 내부와 연통하는 것을 특징으로 하는 고속냉각수단을 구비한 수평연속주조장치.
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