KR101504815B1 - 연속주조용 몰드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조용 몰드에 관한 것으로, 내측면이 용강 또는 상기 용강 상의 몰드파우더와 접촉되되 상기 내측면의 일부에 안착홈이 구비된 제1 몰드, 상기 제1 몰드의 상기 안착홈에 안착되는 안착부재를 포함하고, 상기 안착부재는 상기 용강 또는 상기 몰드파우더와 접촉되는 내표면에 함입된 형상의 딤플부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 딤플부에 의해 슬래그 베어의 생성을 억제하여 주편 품질을 향상시키는 연속주조용 몰드를 제공한다.

Description

연속주조용 몰드{Mold for continuous casting}

본 발명은 연속주조용 몰드에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 딤플부를 포함하는 안착부재를 구비한 연속주조용 몰드에 관한 것이다.

연속주조법은 강괴응고법에 비해서 수축공이 없으므로 회수율이 100%에 가깝고, 분괴공정의 생략 등에 의해 톤당 2/3정도 에너지 절약이 가능한 응고방법이다. 전로에서 래들로 옮긴 용강은 턴디쉬에 흘려 넣고, 노즐의 개폐에 의해 몰드로의 주입속도를 제어한다.

일반적인 스테인리스강의 연속주조 공정 시 몰드파우더가 사용된다. 몰드파우더는 연속주조 공정에서 몰드 내의 용강이 응고될 때 응고쉘과 몰드가 융착되지 않도록 주조작업을 할 수 있게 하는 일종의 윤활 작용을 한다. 이러한 몰드파우더는 가열 전 분말 형태이며, 연속주조 공정에서 몰드 내의 용강 표면에 투입이 된다. 이때, 1500℃가 넘는 용강 표면에서 비교적 낮은 용융점으로 소결 상태를 거쳐 용융 상태로 몰드와 응고쉘 사이에서 윤활작용을 하게 된다. 또한, 몰드파우더는 윤활작용 이외에도 용강 중 비금속개재물의 흡수제거, 용강의 보온 및 몰드로의 열전달 제어 등 연속주조 시 매우 중요한 역할을 한다.

이러한 몰드파우더는 여러 가지 성분들로 이루어져 있으며, 그 중 카본이 함유될 수 있다. 그러나 몰드파우더 중 카본의 함량이 지나치게 많거나, 몰드파우더의 용융풀 깊이가 얕으면 용강 중으로 카본이 침탄된다. 이에 의해 최종 연주 주편에 흑색 띠흠과 같은 슬래그 베어를 발생시켜 주편 표면에 검은색의 띠 형태로 나타나게 된다. 따라서, 이와 같이 주편 표면에 발생되는 슬래그 베어를 해결하기 위한 해결책이 필요한 실정이다.

본 발명은 슬래그 베어를 저감하여 주편 표면의 품질을 향상시킬 수 있는 연속주조용 몰드를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 연속주조용 몰드는, 내측면이 용강 또는 상기 용강 상의 몰드파우더와 접촉되되 상기 내측면의 일부에 안착홈이 구비된 제1 몰드, 상기 제1 몰드의 상기 안착홈에 안착되는 안착부재를 포함하고, 상기 안착부재는 상기 용강 또는 상기 몰드파우더와 접촉되는 내표면에 함입된 형상의 딤플부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 안착부재는 상기 용강 또는 상기 몰드파우더와 접촉되는 내표면에 상기 용강의 흐름 방향을 따라 형성된 패턴부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 안착부재는 상기 용강이 유입되는 침지노즐에 인접하도록 상기 제1 몰드의 상부에 위치될 수 있다.

또한, 상기 제1 몰드 및 상기 안착부재는 상기 용강 또는 상기 몰드파우더와 접촉하는 내측면에 위치된 코팅층을 포함할 수 있다.

또한, 상기 코팅층은 니켈을 포함하는 제1 코팅층, 및 니켈-보론을 포함하는 제2 코팅층을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 몰드는 구리를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 몰드의 외표면을 둘러싸는 제2 몰드를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 몰드는 스틸을 포함할 수 있다.

또한, 상기 안착부재는 상기 안착홈에 대하여 탈착 가능할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 연속주조용 몰드에 따르면, 제1 몰드의 안착홈에 딤플부를 포함하는 안착부재를 안착시킴으로써, 슬래그 베어의 생성을 억제할 수 있어 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 안착부재에 패턴부를 더 형성하여 더욱 효과적으로 슬래그 베어의 생성을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연속주조용 몰드를 포함하는 연속주조장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 연속주조장치의 연속주조용 몰드와 비교하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 연속주조장치의 연속주조용 몰드의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 연속주조장치의 연속주조용 몰드의 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 연속주조장치의 연속주조용 몰드의 제1 몰드와 안착부재가 결합된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 연속주조용 몰드에 코팅층이 코팅된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 7 내지 도 9는 본 실시예에 따른 연속주조용 몰드의 안착부재의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연속주조용 몰드(10)를 포함하는 연속주조장치의 개략적인 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 연속주조용 몰드(10)를 포함하는 연속주조장치에 대해 살펴보기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 연속주조장치는 래들(20), 턴디쉬(30), 침지노즐(40), 연속주조용 몰드(10), 및 2차 냉각대(70)를 포함할 수 있다. 여기서, 전기로 및 정련로를 거쳐 생산된 용강(60)은 래들(20)에 담겨 연속주조 공정이 시작될 수 있다. 또한, 래들(20)에 담긴 용강(60)은 턴디쉬(30)로 이송되고 침지노즐(40)을 통해 연속주조용 몰드(10)로 주입되고, 연속주조용 몰드(10) 상단에는 연속주조용 몰드(10)와 응고쉘(62; 도 3 참조) 간의 윤활역할을 하는 몰드파우더(50)가 연속적으로 투입될 수 있다. 또한, 연속주조용 몰드(10)를 거쳐 용강(60)의 응고가 시작되면 용강(60)은 연속주조용 몰드(10) 밖으로 배출되며, 2차 냉각대(70)에 의해 응고가 완료된 후 일정한 크기로 절단되어 주편(61)으로 생산될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 연속주조장치의 연속주조용 몰드(10)와 비교하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 연속주조장치의 연속주조용 몰드(10)의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 연속주조용 몰드(10)에 대해 살펴보기로 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 몰드(80) 내의 용강(60) 상에는 용강(60) 표면을 피복하여 산화를 방지하고 용강(60)을 보온하며, 윤활역할을 하는 몰드파우더(50)가 투입될 수 있다. 여기서, 몰드파우더(50)가 투입되면 용강(60)의 복사열로 인하여 분말층(51), 소결층(52), 몰드 슬래그층(53)이 형성되고, 이중 몰드 슬래그층(53)이 응고쉘(62)과 몰드(80) 사이로 흘러들어가 윤활 작용을 함으로써 연속주조가 가능해질 수 있다. 이때, 몰드파우더(50)에는 카본이 포함되어 있을 수 있는데, 카본은 몰드파우더(50)의 용융속도를 제어하고 용강(60)이 대기와의 반응으로 재산화되는 것을 억제하여 안정적인 주조환경과 높은 주편품질을 구현할 수 있다. 그러나, 몰드파우더(50)에 카본이 포함되는 경우 카본이 열에 의해 타면서 슬래그 베어(54)가 생성될 수 있다. 이러한 슬래그 베어(54)는 몰드(80)의 냉각을 불균일하게 조장하여 주편(61) 표면의 품질을 저하시키고, 주편(61)의 디프레션, 스캡, 흑색띠홈 등 다양한 품질 악화 결합을 발생시켜 주편(61)의 실수율 하락과 가공비 상승을 일으키는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 슬래그 베어(54)의 생성을 방지하기 위한 발명으로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 몰드(110), 제2 몰드(120), 및 제1 몰드(110)의 안착홈(111)에 안착되는 안착부재(130)를 포함할 수 있고, 안착부재(130)에 의하여 슬래그 베어(54)의 생성을 방지함으로써 주편(61)의 실수율을 향상시키고 가공비를 하락시킬 수 있다.

도 4는 도 1에 도시한 연속주조장치의 연속주조용 몰드(10)의 평면도이고, 도 5는 도 1에 도시한 연속주조장치의 연속주조용 몰드(10)의 제1 몰드(110)와 안착부재(130)가 결합된 모습을 나타낸 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시한 연속주조용 몰드(10)에 코팅층(112, 113, 133, 134)이 코팅된 모습을 나타낸 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 연속주조용 몰드(10)에 대해 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 연속주조용 몰드(10)는 내측면이 용강(60) 또는 용강(60) 상의 몰드파우더(50)와 접촉되고 안착홈(111)이 형성된 제1 몰드(110), 제1 몰드(110)의 안착홈에 안착되고 딤플부(131)가 형성된 안착부재(130), 및 제1 몰드(110)를 둘러싸도록 구현된 제2 몰드(120)를 포함할 수 있다.

제1 몰드(110)는 내측면이 용강(60) 또는 몰드파우더(50)와 접촉되도록 내부에 형성되고, 제2 몰드(120)는 제1 몰드(110)를 둘러싸도록 외부에 형성될 수 있다.

여기서, 제1 몰드(110)와 제2 몰드(120)는 다른 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 몰드(110)는 내측면이 용강(60)이나 몰드파우더(50)와 접촉되는바 열전도성이 뛰어난 구리 등을 포함할 수 있고, 제2 몰드(120)는 제1 몰드(110)를 보호할 수 있도록 강성 등이 뛰어난 스틸 등을 포함할 수 있다.

한편, 제1 몰드(110)에는 용강(60)이 공급되는 상면 및 용강(60)이 맞닿는 내측면 방향으로 입체적으로 합입된 형상의 안착홈(111)이 구비될 수 있다. 이러한 안착홈(111)은 도 4에 도시된 바와 같이 제1 몰드(110)의 동서남북 네 방향에, 대략적으로 중앙부에 위치될 수 있다.

안착부재(130)는 제1 몰드(110)에 형성된 안착홈(111)에 위치되는 부재로서, 일면이 용강(60) 또는 몰드파우더(50)와 접촉될 수 있다.

여기서, 안착부재(130)는 제1 몰드(110)에 형성된 안착홈(111)에 위치되는바, 일면이 용강(60) 또는 몰드파우더(50)와 접촉되고, 일면과 인접한 상면이 외부로 노출될 수 있으며, 상기 상면은 제1 몰드(110)의 상면과 동일 평면을 이룰 수 있다. 이때, 슬래그 베어는 대체적으로 몰드의 중앙부 및 상부에 집중적으로 생성되는데, 본 실시예에 따른 안착부재(130)는 상기와 같은 안착홈(111)의 배치에 의하여 슬래그 베어가 집중적으로 생성되는 위치에 위치될 수 있다. 즉, 안착부재(130)는 제1 몰드(110) 중 침지노즐(40)에 인접하도록 위치될 수 있다.

한편, 안착부재(130)의 표면 중 용강(60) 또는 몰드파우더(50)와 접촉되는 일면에는 딤플부(131)와 패턴부(132)가 형성될 수 있다. 여기서, 딤플부(131)는 예를 들어 숏 블라스트 공정에 의해 랜덤한 형상으로 다수 형성될 수 있으며, 이에 따라 안착부재(130)의 표면에는 내측으로 함입된 형상의 딤플부(131)가 형성될 수 있다. 이러한 딤플부(131)에 의해 용강(60) 또는 몰드파우더(50)와 접촉되는 안착부재(130)의 표면적을 넓게 할 수 있으며, 연속주조용 몰드(10)를 통과하는 용강(60)을 균일한 온도로써 서냉하여 주편(61)의 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 딤플부(131)가 형성된 안착부재(130)의 표면에는 용강(60)의 흐름방향을 따라 배치되는 패턴부(132), 즉 상부에서 하부 방향으로 연장된 형상의 패턴부(132)가 더 형성될 수 있다. 이러한 패턴부(132)에 의해 안착부재(130)의 일면은 다수의 돌출라인과 오목라인을 포함하여 굴곡진 구조로 구현될 수 있다. 이러한, 패턴부(132)에 의해 용강(60) 또는 몰드파우더(50)와 접촉되는 안착부재(130)의 표면적을 더욱 넓게 할 수 있으며 연속주조용 몰드(10)를 통과하는 용강(60)을 균일한 온도로써 서냉하여 슬래그 베어의 생성을 더욱 효과적으로 방지하고 주편(61)의 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 안착부재(130)는 제1 몰드(110)의 안착홈(111)에 탈착 가능하도록 구현될 수 있으므로 소모품인 안착부재(130)의 교체가 용이할 수 있다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이 안착부재(130)가 위치된 제1 몰드(110)에는 용강(60) 또는 몰드파우더(50)와 접촉되는 일면 방향으로 코팅층(112, 113, 133, 134)이 위치될 수 있다.

여기서, 제1 코팅층(112, 133)과 제2 코팅층(113, 134)은 용강(60)에 열전달을 보다 효율적으로 하기 위한 부재로서, 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층(112, 133)은 Ni을 포함하고 제2 코팅층(113, 134)은 Ni-B를 포함할 수 있는데 제1 몰드(110)의 상부와 하부의 열전달이 달라 이를 보정하기 위함일 수 있다. 또한, 제1 코팅층(112, 133)과 제2 코팅층(113, 134)은 안착부재(130)와 제1 몰드(110)의 구분에 무관하게 형성될 수 있는데, 구체적으로 안착부재(130)의 상부에는 제1 코팅층(133)이, 제1 몰드(110)의 상부에는 제1 코팅층(112)이, 안착부재(130)의 하부에는 제2 코팅층(134)이, 제1 몰드(110)의 하부에는 제2 코팅층(113)이 위치될 수 있다. 또한, 상기와 같은 코팅층(133, 134)은 안착부재(130)의 딤플부(131)나 패턴부(132)의 오목한 부분을 메꿀 정도로 두껍게 구현되는 것은 아니므로, 코팅층(133, 134)이 형성되더라도 용강(60)과 맞닿는 표면은 굴곡진 상태를 유지할 수 있다.

한편, 연속주조용 몰드(10)를 사용하게 되면 특히 안착부재(130)가 위치된 중앙부에는 슬래그 베어 및 응력이 집중될 수 있다. 이러한 경우 안착부재(130)나 안착부재(130)의 표면의 코팅층(112, 113)이 마모될 수 있다. 종래에는 이러한 경우 제1 몰드(110) 전체를 교체하는 것을 고려해야 했으나, 본 실시예에 따른 연속주조용 몰드(10)는 안착부재(130)가 안착홈(111)에 대하여 탈착 가능하게 구현되는바, 안착부재(130)가 마모되는 경우 안착부재(130)만을 간단하게 교체함으로써 주편(61)의 품질을 유지하면서도 가공비를 절감할 수 있으며, 비교적 고가인 제1 몰드(110)의 수명을 향상시킬 수 있다.

도 7 내지 도 9는 본 실시예에 따른 연속주조용 몰드(10)의 안착부재(130)의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 연속주조용 몰드(10)의 안착부재(130)를 제조하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.

먼저, 도 7에 도시한 바와 같이 안착부재(130)에 딤플부(131)를 형성할 수 있다. 이때, 딤플부(131)는 작은 구슬 형상의 부재를 그 표면에 때리는 숏 블라스트 공정에 의해 형성될 수 있으며, 딤플부(131)의 배치는 랜덤하게 구현될 수 있다.

다음, 도 8에 도시한 바와 같이 딤플부(131)가 형성된 안착부재(130)의 일면에 패턴부(132)를 형성할 수 있다. 이때, 패턴부(132)는 기계적 공구에 의한 절삭 공정이나 레이저 등을 이용하여 구현될 수 있으며, 패턴부(132)는 침지노즐(40)이 연장되는 방향을 따라 길게 패턴화되어 구현될 수 있다.

다음, 도 9에 도시한 바와 같이 안착부재(130)에 코팅층(133, 134)을 형성할 수 있다. 이때, 안착부재(130)의 상부에는 Ni을 포함하는 제1 코팅층(133)을 형성할 수 있고, 하부에는 Ni-B를 포함하는 제2 코팅층(134)을 형성할 수 있다. 여기서, 제1 코팅층(133)과 제2 코팅층(134)은 안착부재(130)에 별도로 형성한 후, 제1 몰드(110)의 안착홈(111)에 안착부재(130)를 안착할 수도 있고, 또는 먼저 안착부재(130)를 안착시킨 후 제1 몰드(110) 표면에 함께 코팅층(112, 113, 133, 134)을 형성할 수도 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 연속주조용 몰드는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10 : 몰드 20 : 래들
30 : 턴디쉬 40 : 침지노즐
50 : 몰드파우더 60 : 용강
61 : 주편 110 : 제1 몰드
111 : 안착홈 112, 133 : 제1 코팅층
113, 134 : 제2 코팅층 120 : 제2 몰드
130 : 안착부재 131 : 딤플부
132 : 패턴부

Claims (9)

1. 내측면이 용강 또는 상기 용강 상의 몰드파우더와 접촉되되 상기 내측면의 일부에 안착홈이 구비된 제1 몰드;
   상기 제1 몰드의 상기 안착홈에 안착되는 안착부재;
   를 포함하고,
   상기 안착부재는,
   상기 용강 또는 상기 몰드파우더와 접촉되는 내표면에 함입된 형상의 딤플부를 포함하며,
   상기 용강이 유입되는 침지노즐과 인접한 상기 제1 몰드의 모서리에 위치하도록 상기 안착홈에 안착되되 상기 안착홈에 대하여 탈착 가능한 연속주조용 몰드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 안착부재는 상기 용강 또는 상기 몰드파우더와 접촉되는 내표면에 상기 용강의 흐름 방향을 따라 형성된 패턴부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드.
3. 제1항에 있어서,
   상기 안착부재는 상기 제1 몰드의 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 몰드 및 상기 안착부재는 상기 용강 또는 상기 몰드파우더와 접촉하는 내측면에 위치된 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드.
5. 제4항에 있어서,
   상기 코팅층은 니켈을 포함하는 제1 코팅층, 및 니켈-보론을 포함하는 제2 코팅층을 포함하고,
   상기 제1 코팅층은 상기 제1 몰드 및 상기 안착부재의 상기 내측면 중 상부영역에 위치되고, 상기 제2 코팅층은 상기 내측면 중 하부영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 몰드는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 몰드의 외표면을 둘러싸는 제2 몰드;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 몰드는 스틸을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드.
9. 삭제

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