KR101410183B1 - 벌크형 몰드 플럭스 공급방법 - Google Patents

Abstract

용강 탕면 온도 분포를 균일하게 할 수 있는 벌크형 몰드 플럭스 공급방법이 소개된다.
본 발명의 벌크형 몰드 플럭스 공급방법은, 몰드로 공급된 용강 표면 형상 및 크기에 대응되는 벌크형 몰드 플럭스를 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

벌크형 몰드 플럭스 공급방법 {METHOD FOR SUPPLYING BULK TYPE MOLD FLUX}

본 발명은 벌크형 몰드 플럭스 공급방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 벌크형 몰드 플럭스 공급방법에 관한 것이다.

일반적으로 강의 연속주조 공정은 턴디쉬로부터 공급되는 용강이 몰드를 통과, 수냉되면서 응고하기 시작하여, 벤더와 스트랜드를 지나는 동안 응고 완료되어 주편이 제조된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 턴디쉬로부터 침지노즐(1)을 통해 몰드(2)로 용강(8)이 공급되는바, 용강(8)은 몰드(2) 내부를 순환하는 냉각수에 의해 냉각, 응고되어 응고층(3)을 형성하게 된다.

한편, 연속주조시 몰드(2)와 응고층(3) 간의 윤활제로 첨가되는 몰드파우더는 주조 중 분말층(4), 소결층(5), 용융층(6)의 3개 층으로 구분된다.

용융층(6)은 용강과 접촉하는 층이고, 중간층(5)은 반용융 상태의 층이며, 가장 상부측에 형성되는 분말층(4)은 원래 파우더 상태를 유지하게 된다.

몰드 파우더는 CaO-SiO₂-Al₂O₃-Na₂O-F 등의 조성을 갖는 혼합물로 연속주조 과정 중 몰드(2) 내 용강(8) 상으로 연속적으로 투입되어 중요한 역할을 수행하는바, 용강(8) 표면을 피복함으로써 용강(8)을 보온하고, 용강(8)이 대기에 의해 산화되는 것을 방지함과 동시에, 용융된 몰드 슬래그가 주편과 몰드(2) 사이로 스며들어 윤활 역할을 하게 된다. 나아가, 용강(8) 중 부상하는 비금속 개재물을 흡수, 제거하는 기능도 하게 된다.

이와 같이, 연속주조 중 몰드 파우더는 매우 중요한 기능을 수행하는바, 조업 뿐만 아니라 제품 품질에도 결정적인 영향을 미치게 된다.

몰드 파우더는 분말 형태와 과립 형태가 존재한다.

분말 형태는 분말 형태의 몰드 파우더 원료들을 미세하게 파쇄하여 사용하는 것으로 평균입자는 약 20 ~ 30㎛ 정도이다. 그러나 이러한 미세한 몰드 파우더 입자는 조업 중 다량의 분진을 발생시켜, 작업 중 그것 자체가 손실될 뿐만 아니라 작업자가 그것을 흡입하게 되어 인체에 악 영향을 끼치는 문제점이 존재한다.

따라서, 최근에는 이러한 입자를 물에 혼합한 후에 스프레이 방식으로 분사하기도 하는데, 이때에는 그 입자 크기를 200 ~ 300㎛정도의 과립형으로 만들어 사용하게 된다. 이러한 과립형 몰드 파우더는 입자가 균일하고 크기 때문에 분진이 발생하지 않는 이점이 있다.

그러나, 과립형 몰드 파우더는 제조 공정이 복잡하고, 균일한 입자의 과립을 사용함으로써 수율이 감소하여 제조비용이 상승하는 문제점이 존재한다.

상술한 것 이외에, 분말형 또는 과립형 몰드 플럭스를 사용하는 경우, 발생 가능한 다양한 문제점을 설명한다.

연속 주조 도중에 일정한 양의 몰드 파우더를 용강(8) 표면에 지속적으로 공급해야 하는데, 이때 사용되는 몰드 플럭스 공급장치는 파이프를 이용하여 용강(8)의 좌, 우측에서 공급되는바, 특정 영역으로만 몰드 파우더가 집중되기 때문에 몰드 파우더 층의 두께 분포가 불균일하다는 단점이 존재한다.

이러한 불균일한 몰드 플럭스층은 용강(8)의 온도 불균일 문제를 초래하고, 이로 인해 플래그 베어층(7)이 형성되는바, 용융층(6)으로의 몰드 플럭스 유입이 감소됨으로써 몰드(2)와 응고층(3) 간의 윤활 기능을 저하시킨다.

이때 몰드(2)와 응고층(3)간의 윤활이 저하되면 오실레이션 마크의 불균일 및 주편 디프레션과 같은 주편 표면 결함이 발생되며, 이러한 결점이 심각할 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 주편 표면에 크랙이 형성되어 열연 후 심각한 표면 결함을 유발시키게 되는 것이다.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

한국등록특허 제10-0676062호(2007.1.23.) 한국등록특허 제10-1114422호(2012.2.2.)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 용강 탕면 온도 분포를 균일하게 할 수 있는 몰드 플럭스 공급방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 몰드 플럭스 공급방법은, 몰드로 공급된 용강 표면 형상 및 크기에 대응되는 벌크형 몰드 플럭스를 공급하는 것을 특징으로 한다.

침지노즐에 간섭되는 것을 방지할 수 있도록 상기 몰드 플럭스는 분할된 것을 특징으로 한다.

분말형 몰드 플럭스를 공급받아 저장하는 준비과정; 상기 분말형 몰드 플럭스를 공급받아 금형을 이용하여 벌크형 몰드 플럭스로 압축하는 성형과정; 압축 성형된 벌크형 몰드 플럭스를 몰드 내 용강 표면으로 공급하는 공급과정을 포함한다.

상기 성형과정은, 공급받은 분말형 몰드 플럭스를 가열하여 표층을 소결함으로써 일정한 형태로 유지시킴과 동시에, 성형된 벌크형 몰드 플럭스를 분할하는 것을 특징으로 한다.

분할된 벌크형 몰드 플럭스는, 상기 침지노즐을 중심으로 대칭되도록 성형되는 것을 특징으로 한다.

상기 준비과정에서는, 몰드내 용강 탕면 온도 분포를 계측하고, 상기 성형 과정에서는, 상기 준비과정에서 계측된 용강 탕면 온도 분포를 기초로 상기 몰드 플럭스 두께를 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 아래와 같은 다양한 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 몰드 파우더층이 균일화되어 이를 통한 열전달이 균질화됨으로써 탕면의 균일한 온도 분포를 유지할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 탕면이 균일한 온도 분포를 유지함으로써 용강의 안정적인 유동이 가능하다는 이점이 있다.

셋째, 슬래그베어층의 과도한 성장을 억제함으로써, 몰드와 응고층 간의 윤활을 원활하게 제공할 수 있는 이점이 있다.

넷째, 주편 표면 품질이 개신되는 이점이 있다.

도 1은 연속주조 중인 몰드 내 상황을 나타낸 도면,
도 2는 종래 주편 표면 결함 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 몰드 플럭스 공급 과정을 나타낸 도면,
도 4a는 본 발명의 분할된 벌크형 몰드 플럭스를 나타내 도면,
도 4b는 본 발명의 다양한 형상의 벌크형 몰드 플럭스를 나타낸 도면,
도 5a 및 도 5b는 종래 및 본 발명의 몰드 내 용강, 몰드 플럭스 상태를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 벌크형 몰드 플럭스 공급방법을 설명한다.

도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 벌크형 몰드 플럭스 공급방법은, 몰드로 공급된 용강 표면 형상 및 크기에 대응되는 벌크형 몰드 플럭스(B)를 공급하는 것을 특징으로 한다.

이러한 몰드 플럭스는, 그것을 공급하는 과정에서 침지노즐(1)에 의해 간섭되는 것을 방지할 수 있도록 분할된 형태로 제공되는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명의 벌크형 몰드 플럭스 공급방법은, 준비과정과, 성형과정 및 공급과정으로 구체화될 수 있다.

준비과정은, 분말형의 몰드 플럭스를 공급받아 저장하는 과정이다. 분말형 몰드 플럭스는 호퍼(10) 등 저장소에 저장된 상태로 준비과정을 진행한다.

준비과정이 완료되면, 공급기(20)를 이용하여 분말형 몰드 플럭스를 금형(30)으로 공급하여 벌크형으로 압축, 성형하는 성형과정이 진행된다. 금형(30)은 상부금형(30a)과 하부금형(30a)을 포함하며, 제조하고자 하는 벌크형 몰드 플럭스(B)의 형상에 따라 금형(30) 내부의 캐비티 형상도 결정된다.

성형과정에서는, 공급받은 분말형 몰드 플럭스를 가열하여 표층을 소결함을써, 몰드 플럭스를 특정 형상으로 유지하며, 나아가, 성형된 벌크형 몰드 플럭스(B)를 분할하는 과정도 동시에 진행할 수 있다.

성형과정이 진행된 이후에는 압축된 벌크형 몰드 플럭스(B)를 몰드 내 용강 탕면으로 공급하느 공급과정이 진행되는데, 이러한 과정은 이송로봇(40) 등을 이용하여 진행될 수 있다.

압축된 벌크형 몰드 플럭스(B)는 용강 탕면으로 공급시 침지노즐(1)과의 간섭을 피하기 위해 분할형으로 제조되어 공급되는 것이 바람직한바, 그 크기 및 형상은 침지노즐(1)을 중심으로 대칭되도록 성형되는 것이 바람직하다.

따라서, 침지노즐(1)을 중심으로 좌, 우측 몰드 플럭스의 형상이 대칭되므로, 종래 침지노즐(1) 영역에서의 몰드 플럭스 비대칭에 의해 발생되는 다양한 문제점들을 해결할 수 있는 이점이 있다.

한편, 실제 몰드 내에서의 온도 분포는 침지노즐(1)에서 유입되는 용강이 몰드의 단면에 부딪히고, 그러한 용강의 흐름에 의해 탕면의 온도 분포는 불균일한 분포를 갖게 되는데, 이러한 불균일한 온도 분포는 몰드 플럭스의 용융 속도를 변화시키게 된다.

이로 인해 소결층 및 분말층의 두께 불균일도가 더욱 증가하게 되는 것이다.

따라서, 용강 탕면의 온도 분포에 따라 벌크형 몰드 플럭스(B)의 두께를 달리할 필요성이 있다.

이를 위해 준비과정에서는 몰드 내의 용강 탕면 온도 분포를 미리 계측하고, 미리 계측된 온도 분포에 따라 성형과정에서 몰드 플럭스 두께를 조절함으로써, 용강 탕면 온도 분포에 부합하는 몰드 플럭스를 제조하는 것이 바람직하다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 용강 탕면 온도가 균일할 경우에는 벌크형 몰드 플럭스(B)의 두께를 일정하게 제조하고, 양 쪽의 온도 분포가 높을 경우 또는 온도 분포에 급격한 변화가 있을 경우에는 그 두께를 달리하여 제조한다.

또한 침지노즐(1) 주위의 온도가 높거나 침지노즐(1) 영역의 보온을 목적으로 할 경우에는 일정한 경사를 갖는 벌크형 몰드 플럭스(B)를 제공함으로써 탕면의 온도 분포를 균일하게 할 수 있을 것이다.

도 5a는 종래 분말형 또는 과립형 몰드 플럭스 투입시 몰드(2) 내 상태를 나타낸 도면이고, 도 5b는 본 발명의 벌크형 몰드 플럭스(B) 투입시 몰드(2) 내 상태를 나타낸 도면이다.

도 5a 도시된 바와 같이, 종래 분말 또는 과립 형태의 몰드 플럭스 투입시, 분말층(4)은 불균일한 두께 분포를 갖게 되어 결국에는 불균일한 열 유속이 유발되고, 슬래그베어(7)가 형성되는 것은 물론, 그 크기가 증대되어 몰드(2)와 응고층(3) 사이의 용융 플럭스의 유입을 저하시키는 결과를 초래하게 된다.

반면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면 벌크형 몰드 플럭스(B) 고상층(9)이 균일화되어 열전달이 균질화되며, 탕면 전반에 걸쳐 균일한 온도 분포를 유지할 수 있게 됨과 동시에, 몰드(2)와 몰드 플럭스층이 만나는 몰드(2) 내측 가장자리에 성장하는 슬래그베어(7)의 과도한 성장을 억제할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 : 호퍼 20 : 공급기
30 : 금형 40 : 이송로봇

Claims (6)

1. 몰드로 공급된 용강 표면 형상 및 크기에 대응되는 벌크형 몰드 플럭스를 공급하는 것을 특징으로 하는, 벌크형 몰드 플럭스 공급방법
   
2. 청구항 1에 있어서,
   침지노즐에 간섭되는 것을 방지할 수 있도록 상기 몰드 플럭스는 분할된 것을 특징으로 하는, 벌크형 몰드 플럭스 공급방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   분말형 몰드 플럭스를 공급받아 저장하는 준비과정;
   상기 분말형 몰드 플럭스를 공급받아 금형을 이용하여 벌크형 몰드 플럭스로 압축하는 성형과정;
   압축 성형된 벌크형 몰드 플럭스를 몰드 내 용강 표면으로 공급하는 공급과정을 포함하는, 벌크형 몰드 플럭스 공급방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 성형과정은, 공급받은 분말형 몰드 플럭스를 가열하여 표층을 소결함으로써 일정한 형태로 유지시킴과 동시에, 성형된 벌크형 몰드 플럭스를 분할하는 것을 특징으로 하는, 벌크형 몰드 플럭스 공급방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   분할된 벌크형 몰드 플럭스는, 침지노즐을 중심으로 대칭되도록 성형되는 것을 특징으로 하는, 벌크형 몰드 플럭스 공급방법.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 준비과정에서는, 몰드내 용강 탕면 온도 분포를 계측하고,
   상기 성형과정에서는, 상기 준비과정에서 계측된 용강 탕면 온도 분포를 기초로 상기 몰드 플럭스 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는, 벌크형 몰드 플럭스 공급방법.
   

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