KR101518630B1 - 연속 주조용 몰드 및 이를 이용한 용강 냉각방법 - Google Patents

Abstract

연속 주조시 응고쉘이 파손되는 것을 방지함과 동시에 몰드 하부와 응고쉘이 마찰로 인해 마모되는 것을 방지할 수 있는 연속 주조용 몰드에 관한 것이다.
본 발명의 연속 주조용 몰드는, 용강을 냉각시켜 슬라브를 제조하는 연속 주조용 몰드에 있어서, 그 중심부에 용강이 냉각되는 공간이 형성될 수 있도록 서로 마주보며 이격되는 한 쌍의 장변 플레이트 및 한 쌍의 단변 플레이트를 포함하고, 상기 한 쌍의 장변 플레이트 및 단변 플레이트의 상단은 동일한 높이에 위치하며, 상기 한 쌍의 단변 플레이트의 세로 길이는 상기 한 쌍의 장변 플레이트의 세로 길이보다 짧게 형성되며, 상기 한 쌍의 단변 플레이트의 하단은, 상기 한 쌍의 단변 플레이트 및 장변 플레이트를 따라 흐르는 용강이 냉각되면서 응고쉘이 형성된 후 상변태가 시작되는 지점까지 연장 형성되되, 테이퍼 형상이 형성된 보정 플레이트를 더 포함하고, 상기 용강과 접촉되는 상기 한 쌍의 장변 플레이트 및 단변 플레이트의 측면에는 상기 보정 플레이트가 각각 체결되며, 상기 테이퍼 형상은 용강의 중심측으로 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 용강 냉각방법은, 몰드에 용강을 주입하는 공급과정과, 상기 몰드를 이용해 상기 용강을 간접 냉각하여 슬라브를 형성하되, 상기 슬라브의 단변측 냉각구간을 장변측 냉각구간보다 짧게 하여 냉각하는 1차 냉각과정과, 상기 1차 냉각과정이 완료된 슬라브의 장변측은 상기 몰드를 이용하여 간접 냉각하고, 단변측은 냉각수를 집중 분사하여 직접 냉각하는 2차 냉각과정 및 상기 2차 냉각과정이 완료된 슬라브 전체에 냉각수를 분사하며 인발하는 3차 냉각과정을 포함한다.

Description

연속 주조용 몰드 및 이를 이용한 용강 냉각방법{MOLD FOR CONTINUOUS CASTING AND COOLING METHOD OF MOLTEN STEEL USING THE SAME}

본 발명은 연속 주조용 몰드 및 이를 이용한 용강 냉각방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 연속 주조시 몰드와 주편이 마찰되는 것을 방지할 수 있는 연속 주조용 몰드 및 이를 이용한 용강 냉각방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철공장에서는 제선공정 및 제강공정을 거쳐 생산된 용강을 이용하여 연속 주조공정에서 반제품인 주편을 생산하고, 생산된 주편은 압연공정에서 소비자가 원하는 두께의 코일로 생산된다.

도 1은 일반적인 연속 주조장치를 개략적으로 보여주는 개략도이다.

연속 주조공정이 이루어지는 연속 주조장치는 제강공정에서 정련된 용강(1)을 담아 이송하는 래들(10)의 하부에 턴디쉬(30; tundish)가 위치되고, 턴디쉬(30)의 하부에는 용강(1)을 소정의 두께와 폭을 갖는 주편으로 생산하는 몰드(50)가 설치된다.

이때 래들(10)의 저면에는 턴디쉬(30)로 용강(1)을 유출시키는 통로인 쉬라우드 노즐(20)이 설치되고, 턴디쉬(30)의 저면에는 용강(1)을 몰드(50)로 유출시키는 통로인 침지 노즐(40)이 설치된다.

그리고, 래들(10)과 쉬라우드 노즐(20) 사이에는 턴디쉬(30)로 유입되는 용강(1)의 양을 제어하는 래들 슬라이드게이트(60)가 설치되고, 상기 턴디쉬(30)와 침지 노즐(40) 사이에는 몰드(50)로 유입되는 용강(1)의 양을 제어하는 턴디쉬 슬라이드게이트(70)가 설치되며, 몰드(50)의 상부에는 몰드(50) 내 용강 탕면의 레벨을 측정하는 탕면 레벨센서(80)가 구비된다.

이렇게 구성되는 연속 주조장치에서 진행되는 연속 주조공정은 래들(10)에 수용된 용강(1)을 쉬라우드 노즐(20)을 통하여 턴디쉬(30)로 주입하고, 턴디쉬(30)에 주입된 용강(1)을 침지 노즐(40)을 통하여 용강 투입구(150)에 연속적으로 주입시켜 용강(1)을 1차 냉각시키면, 1차 냉각된 주편의 표면에 냉각수를 살수하여 2차 냉각을 하면서 인발시킴에 따라 용강(1)을 응고시켜 주편을 제조하는 것이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 몰드(50)는 제조되는 주편의 두께를 결정하는 한 쌍의 장변 플레이트(110)와, 제조되는 주편의 폭을 결정하는 한 쌍의 단변 플레이트(140)로 구성되어 있으며, 각각의 장변 플레이트(110) 및 단변 플레이트(140) 내부에는 다수 개의 냉각유로가 형성되어 냉각수가 흐르게 된다.

이렇게, 몰드(50) 내에 냉각수가 흐름으로써 몰드(50)와 접촉되는 용강(1)이 급속하게 응고될 뿐만 아니라, 고온의 용강(1)과 접촉하는 몰드(50)가 파손되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

용강 투입구(150)를 통해 공급된 용강(1)은 자중에 의해 몰드(50) 상단에서 하단으로 흐르며 몰드(50) 내에 흐르는 냉각수와 간접적으로 열교환 함으로써 냉각된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 장변 플레이트와 단변 플레이트의 세로 길이는 동일한 길이로 형성되어 액상의 용강(1)이 냉각되기 시작하면 몰드(50)와 접촉한 부분부터 고상의 응고쉘(200)이 형성되기 시작하는데, 몰드(50) 상단에 위치한 용강(1)은 냉각시간이 길지 않아 생성된 응고쉘(200)의 두께가 얇으며, 몰드(50) 하단으로 내려올 수록 누적 냉각시간이 증가하여 응고쉘(200)의 두께가 점차적으로 두꺼워 지게 된다.

이때, 몰드(50) 내에 위치한 용강(1)은 액상과 고상이 동시에 존재하게 되는데 액상의 용강이 고상의 응고쉘(200)로 변하면서 체적이 줄어들게 되고, 그에 따라 액상과 고상 사이에는 인장응력이 발생하게 된다.

이러한 용강(1)은 몰드(50) 상단에서 하단으로 이동하며 냉각될 때 온도 변화에 따라 두번의 상변태를 하면서 수축하게 되는데, 몰드(50) 상단에서의 상변태 시에는 수축률이 크고 몰드(50) 하단에서의 상변태 시에는 상대적으로 수축률이 작게 된다.

하지만, 용강(1)의 냉각시 부피가 수축되는 현상이 발생함에 따라 응고쉘(200)과 몰드(50)가 접하는 부분에 갭(90)이 발생하게 되는데, 몰드(50) 상단 부위에 형성된 갭(90)은 하단 부위에 형성된 갭(90)보다 상대적으로 더 크게 형성된다.

이렇게 응고쉘(200)과 몰드(50) 사이에 갭(90)이 형성되면 응고쉘(200)과 몰드(50)가 비접촉 상태가 되어 용강의 냉각효율이 급격히 떨어지게 되며, 그에 따라 액상의 용강이 가지고 있는 철장력에 의해 응고쉘(200)이 파손되는 현상이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 종래의 "슬라브 연속주조시 단변 몰드 테이퍼 조절방법(등록특허 10-0544658)" 및 "연속주조용 몰드(등록특허 10-0685474)"에 구체적으로 공지되어 있다.

종래의 "슬라브 연속주조시 단변 몰드 테이퍼 조절방법(등록특허 10-0544658)"에서는 슬라브 연속주조시 단변부 몰드 상하부의 테이퍼를 조절할 수 있도록 하여 안정적인 주편 냉각을 통해 주편의 품질향상을 도모하고 몰드의 수명을 연장시킬 수 있는 단변 몰드 테이퍼 조절방법을 제시하였다.

이러한 슬라브 연속주조시 단변 몰드 테이퍼 조절방법은, 중앙제어부에 주조할 주편의 정보를 입력하여 설정하는 단계와, 주조중 몰드에 설치된 몰드온도센서 및 냉각파이프의 출구측에 설치된 냉각수온도센서, 유량계를 통해 몰드의 상하길이방향 온도변화를 검출하여 그 검출값을 컨트롤유니트로 송출하는 단계와, 수신된 검출값을 토대로 중앙제어부에 입력된 설정값과 비교하여 주편과 몰드 간의 간격을 예측하는 단계와, 예측된 간격을 최소화시킬 있도록 컨트롤유니트를 통해 상측 및 하측 몰드가변부재를 작동시켜 몰드의 상하 테이퍼각을 조절함으로써 최적의 주조조건으로 유지하는 단계를 통하여 단변 몰드의 테이퍼각을 용이하게 조절할 수 있다.

또한, 종래의 "연속주조용 몰드(등록특허 10-0685474)"에서는 두개의 장변과 두개의 단변으로 이루어져 소정의 용강투입부를 형성하는 몰드의 모서리부에 라운드부를 각각 형성하는 연속주조용 몰드를 제시 하였다.

이러한 연속주조용 몰드는, 두개의 장변과 두개의 단변 결합으로 이루어져 소정의 용강투입부를 형성하는 몰드에서 용강투입부 내측에 형성되는 모서리부에 라운드부를 각각 형성하고, 몰드의 단변이 이중의 경사 구조를 갖도록 형성함으로써 모서리부의 냉각이 원활하게 이루어져 세로크랙이 발생하는 것을 방지하였다.

하지만, 종래의 "슬라브 연속주조시 단변 몰드 테이퍼 조절방법(등록특허 10-0544658)" 및 "연속주조용 몰드(등록특허 10-0685474)"는 몰드 하부와 응고쉘 사이에 발생되는 마찰로 인해 몰드 하부가 급격히 마모되는 문제점이 있는데, 특히 몰드의 형태가 직사각형임에 따라 장변 플레이트에 비해 단변 플레이트의 하부가 매우 심하게 마모되는 문제점이 있다.

즉, 몰드 상부에 위치한 용강의 수축률보다 하부에 위치한 용강의 수축률이 더 작은데 몰드와 응고쉘이 접하는 전체 부분에 테이퍼를 형성함으로써, 상부보다 하부에서 발생되는 마찰력이 더커지게 되고, 그에 따라 몰드 하부가 상부에 비해 급속도로 마모되는 현상이 발생되어 몰드의 수명이 급격히 줄어들게 되는 것이다.

한국등록특허 10-0544658 (2006. 01. 12) 한국등록특허 10-0685474 (2007. 02. 14)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 연속 주조시 응고쉘이 파손되는 것을 방지함과 동시에 몰드 하부와 응고쉘이 마찰로 인해 마모되는 것을 방지할 수 있는 연속 주조용 몰드 및 이를 이용한 용강 냉각방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속 주조용 몰드는, 용강을 냉각시켜 슬라브를 제조하는 연속 주조용 몰드에 있어서, 그 중심부에 용강이 냉각되는 공간이 형성될 수 있도록 서로 마주보며 이격되는 한 쌍의 장변 플레이트 및 한 쌍의 단변 플레이트를 포함하고, 상기 한 쌍의 장변 플레이트 및 단변 플레이트의 상단은 동일한 높이에 위치하며, 상기 한 쌍의 단변 플레이트의 세로 길이는 상기 한 쌍의 장변 플레이트의 세로 길이보다 짧게 형성되며, 상기 한 쌍의 단변 플레이트의 하단은, 상기 한 쌍의 단변 플레이트 및 장변 플레이트를 따라 흐르는 용강이 냉각되면서 응고쉘이 형성된 후 상변태가 시작되는 지점까지 연장 형성되되, 테이퍼 형상이 형성된 보정 플레이트를 더 포함하고, 상기 용강과 접촉되는 상기 한 쌍의 장변 플레이트 및 단변 플레이트의 측면에는 상기 보정 플레이트가 각각 체결되며, 상기 테이퍼 형상은 용강의 중심측으로 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 한 쌍의 단변 플레이트의 하단 영역에는 상기 응고쉘에 냉각수를 분사할 수 있도록 가로 길이 및 세로 길이 방향을 따라 복수 개의 분사노즐이 이격되어 구비되되, 상기 장변 플레이트의 하단과 동일한 위치까지 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 단변 플레이트의 하단 영역에는 세로 길이 방향을 따라 복수 개의 롤러가 이격되어 구비되되, 상기 장변 플레이트의 하단과 동일한 위치까지 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 단변 플레이트의 하단 영역에는 가로 길이 및 세로 길이 방향을 따라 복수 개의 분사노즐이 이격되어 구비되고, 세로 길이 방향을 따라 복수 개의 롤러가 이격되어 구비되되, 상기 장변 플레이트의 하단과 동일한 위치까지 상기 분사노즐 및 롤러가 교대로 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 용강과 접촉되는 상기 한 쌍의 장변 플레이트 및 단변 플레이트의 측면에는 용강의 중심측으로 테이퍼 형상이 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

한편, 본 발명에 따른 용강 냉각방법은, 몰드에 용강을 주입하는 공급과정과, 상기 몰드를 이용해 상기 용강을 간접 냉각하여 슬라브를 형성하되, 상기 슬라브의 단변측 냉각구간을 장변측 냉각구간보다 짧게 하여 냉각하는 1차 냉각과정과, 상기 1차 냉각과정이 완료된 슬라브의 장변측은 상기 몰드를 이용하여 간접 냉각하고, 단변측은 냉각수를 집중 분사하여 직접 냉각하는 2차 냉각과정 및 상기 2차 냉각과정이 완료된 슬라브 전체에 냉각수를 분사하며 인발하는 3차 냉각과정을 포함한다.

상기 1차 냉각과정은, 상기 용강이 냉각되면서 응고쉘이 형성된 후 상변태가 시작될 때 까지 지속하는 것을 특징으로 한다.

상기 2차 냉각과정과 동시에 상기 슬라브의 단변측을 롤러를 이용하여 가이드하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하기와 같은 다양한 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 몰드의 하부가 급격히 마모되는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 본 발명은 몰드의 수명을 향상시킬 수 있다.

셋째, 본 발명은 구조가 단순하여 유지 관리 비용이 절약된다.

넷째, 본 발명은 응고쉘이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

다섯째, 본 발명은 제조되는 슬라브의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 연속 주조공정을 나타낸 개략도,
도 2는 일반적인 연속 주조용 몰드를 나타낸 사시도,
도 3은 일반적인 도 2의 A'-A" 구간 및 B'-B" 구간을 나타낸 단면도,
도 4는 일반적인 응고쉘 형성을 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 도 2의 A'-A" 구간을 나타낸 단면도,
도 6는 본 발명에 따른 도 2의 B'-B" 구간을 나타낸 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하며, 배경기술에서 설명한 구성의 도면번호는 특별한 언급이 없다면 동일하게 적용된다.

이하에서 설명되는 본 발명의 연속 주조용 몰드 및 이를 이용한 용강 냉각방법에 관한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예로서, 그 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현할 수 있다.

이하에서 설명되는 세로 길이, 가로 길이 및 두께는 도면에 표시된 방향을 따른다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 주조용 몰드는 한 쌍의 장변 플레이트(110) 및 단변 플레이트(140)를 포함한다.

연속 주조용 몰드는 용강(1)을 냉각시키면서 연속으로 슬라브를 제조하기 위한 것으로, 두께 방향을 따라 서로 마주보며 이격되어 구비되는 한 쌍의 장변 플레이트(110)와, 두께 방향을 따라 서로 마주보며 이격되어 구비되되 상기 한 쌍의 장변 플레이트(110) 사이에 한 쌍의 장변 플레이트(110)와 수직하게 배치되며(즉, 가로 길이 방향을 따라 마주보며 이격되어 구비), 그 양측면은 서로 마주보는 장변 플레이트(110)의 측면과 각각 접하는 한 쌍의 단변 플레이트(140)를 포함한다.

이렇게 한 쌍의 장변 플레이트(110)와 한 쌍의 단변 플레이트(140)가 서로 마주보며 이격됨으로써 그 중심부에는 용강(1)이 냉각되기 위한 빈 공간이 형성되며, 몰드 내부에는 몰드의 변형을 방지하고 용강(1)을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르게 된다.

몰드 중심에 형성된 빈 공간으로 액상의 용강(1)이 유입되어 몰드와 접촉하게 되면 냉각되면서 고상의 응고쉘(200)이 형성되기 시작하는데, 이러한 냉각은 몰드 내부에 흐르는 저온의 냉각수에 의한 것으로 간접 냉각에 해당한다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 용강(1)을 냉각시키기 위한 한 쌍의 장변 플레이트(110) 및 단변 플레이트(140)의 상단은 동일한 높이에 위치하며, 한 쌍의 단변 플레이트(140)의 세로 길이는 한 쌍의 장변 플레이트(110)의 세로 길이보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.

이렇게 단변 플레이트(140)의 세로 길이를 장변 플레이트(110)의 세로 길이보다 짧게 형성함으로써, 용강(1)의 냉각시 단변 플레이트(140)의 하부가 단변 플레이트(140)의 상부 또는 장변 플레이트(110)보다 빠르게 마모되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 액상의 용강(1)이 고상의 응고쉘(200)로 변하게 되면 부피가 줄어들게 되고, 그에 따라 응고쉘(200)과 몰드 사이에 갭이 형성될 수 있기 때문에 용강(1)과 접촉되는 한 쌍의 장변 플레이트(110) 및 단변 플레이트(140)의 측면에는 용강(1)의 중심측으로 테이퍼 형상이 하향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 만약, 테이퍼 형상을 형성하지 않으면 응고쉘(200)과 몰드 사이에 형성된 갭에 의해 응고쉘(200)과 몰드가 접촉하지 못하게 되고, 그에 따라 응고쉘(200)의 냉각효과가 현저하게 떨어지게 될 것이다.

한편, 용강(1)의 냉각시 단변 플레이트(140)의 하부가 단변 플레이트(140)의 상부에 비해 빠르게 마모되는 구체적인 이유는, 다음과 같다.

유입된 용강(1)과 몰드가 접촉하여 용강(1)의 냉각이 시작되면, 1차적으로 몰드 상부와 접촉해 있는 용강(1)의 표면에서 고상의 응고쉘(200)이 형성되기 시작한다. 이때, 응고쉘(200)의 두께는 매우 얇으며, 용강(1)의 표면은 고상의 응고쉘(200)로 변했지만 용강(1)의 중심부는 여전히 액상으로 존재하게 된다. 이렇게, 액상의 용강(1) 표면에 고상의 응고쉘(200)이 형성됨으로써 일정한 형상의 틀을 갖는 슬라브의 형체가 갖춰지기 시작한다.(이하에서는 설명의 편의를 위해 고상의 응고쉘(200)과 액상의 용강(1)이 동시에 존재하는 상태를 슬라브라 표현한다.)

몰드 상부에서 냉각되기 시작한 슬라브는 자중에 의해 몰드 하부로 이동하면서 지속적으로 냉각되는데, 몰드 하부로 내려갈 수록 슬라브 표면에 형성된 응고쉘(200)의 두께는 점차적으로 두꺼워지게 되며, 최종적으로는 슬라브 내에 액상의 용강(1)이 완전히 사라질 때 까지 냉각시키게 된다.

하지만, 몰드 내에 위치한 슬라브는 액상과 고상이 동시에 존재하게 되며, 그 세부적인 위치에 따라 액상과 고상의 양이 달라지게 된다.

액상의 용강(1)은 약 1500℃ 이상의 고온 상태이며, 몰드에 의해 냉각됨에 따라 그 온도가 점차적으로 낮아지게 된다. 일반적으로 용강(1)의 온도가 약 1540℃ 미만으로 낮아지게 되면 액상의 용강(1)이 고상의 응고쉘(200)로 변하기 시작하며, 약 1540℃ ~ 1380℃ 사이에서는 델타 페라이트(δ ferrite) 상으로 존재하게 된다.

또한, 온도가 더 낮아져 약 1500℃ ~ 720℃ 사이에서는 감마 오스테나이트(γ austenite) 상으로 존재하게 되며, 약 920℃ 이하에서는 알파 페라이트(α ferrite) 상으로 존재하게 된다.

이때, 각각의 온도 구간은 용강(1)에 유입되는 탄소와 같은 물질들의 종류 및 유입량에 따라 조금씩 달라지게 되며, 그에 따라 각 구간의 온도가 겹쳐지는 부분이 존재하게 된다. 하지만 이러한 온도 구간은 절대적인 구간이 아닌 본 발명이 적용되는 상황에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

온도가 낮아짐에 따라 액상이 고상으로 변하게 되면 부피(체적)가 줄어들게 되는데 그 줄어드는 비율을 수축률이라 한다.

액상의 용강(1)이 냉각되면서 고상의 응고쉘(200)로 변하게 되면 델타 페라이트 상을 가지게 되는데, 델타 페라이트 상은 존재할 수 있는 온도 구간이 약 1540℃ ~ 1380℃ 로써 매우 좁기 때문에 그 부피가 급격히 줄어들게 되며, 이에 따라 응고쉘(200)의 부피 또한 급격히 줄어들게 된다.

슬라브가 몰드 상부에서 하부로 이동하면서 지속적으로 냉각됨에 따라 약 1500℃ ~ 720℃가 되면 델타 페라이트 상이 감마 오스테나이트 상으로 변하게 되는데, 이때를 첫 번째 상변태가 시작되는 지점이라고 한다.(일반적으로 액상에서 고상으로 변하는 것은 상변태라고 하지 않고 응고라고 한다.)

감마 오스테나이트 상은 존재할 수 있는 온도 구간이 약 1500℃ ~ 720℃로써 델타 페라이트 상에 비하여 매우 넓기 때문에 수축률이 크지 않으며, 짧은 시간이 아닌 긴 시간에 걸쳐 형성된다.

슬라브의 온도가 약 920℃ 이하가 되면 감마 오스테나이트 상이 알파 페라이트 상으로 변하게 되는데, 이때를 두 번째 상변태가 시작되는 지점이라고 하며, 알파 페라이트 상은 상온에서도 안정한 상으로 존재하게 된다.

이렇듯, 몰드에 유입된 용강(1)은 고상의 응고쉘(200)이 된 후 두 번의 상변태를 거치게 되며, 첫 번째 상변태가 시작될 때 까지(델타 페라이트 상으로 존재)는 수축률이 매우 크고, 그 이후(감마 오스테나이트 상 또는 알파 페라이트 상으로 존재)로는 수축률이 작아지게 된다.

또한, 슬라브 내에는 액상의 용강(1)과 고상의 응고쉘(200)이 동시에 존재하게 되는데, 액상의 용강(1)은 고상의 응고쉘(200) 부피가 수축되는 것에 반발하는 반발력을 발생시키게 되고, 이에 따라 응고쉘(200) 자체의 부피는 수축되지만 슬라브 전체로 봤을 때는 용강(1) 외부에 위치한 응고쉘(200)이 용강(1)에 의해 몰드 방향을 따라 미세한 팽창을 하게된다.

즉, 몰드 하부에 위치한 슬라브의 수축률이 상부에 비해 매우 적기 때문에 몰드와 슬라브가 강하게 접촉되어 마찰력이 커지는데, 용강(1)에 의한 반발력까지 더해져 슬라브와 몰드 사이에 발생되는 마찰력이 더욱 커지는 것이다.

따라서, 한 쌍의 단변 플레이트(140)의 세로 길이는 한 쌍의 장변 플레이트(110)의 세로 길이보다 짧게 형성하되, 액상의 용강(1)이 고상으로 변한 후 첫 번째 상변태가 시작되는 지점(델타 페라이트 상으로 존재)이 한 쌍의 단변 플레이트(140) 사이에 존재할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 한 쌍의 단변 플레이트(140)의 하단은 한 쌍의 단변 플레이트(140) 및 장변 플레이트(110)를 따라 흐르는 용강(1)이 냉각되면서 응고쉘(200)이 형성된 후 상변태가 시작되는 지점까지 연장 형성되는 것이다.

이렇게 단변 플레이트(140)의 세로 길이를 장변 플레이트(110)의 세로 길이보다 짧게 형성하면 단변 플레이트(140)의 하부에서 발생되는 마모를 방지할 수 있지만, 줄어든 길이 만큼 냉각효과가 감소하게 된다.

따라서, 단변 플레이트(140)를 빠져나온 슬라브에 냉각수를 분사할 수 있도록 한 쌍의 단변 플레이트(140)의 하단 영역에는 장변 플레이트(110)의 하단과 동일한 위치까지 가로 길이 및 세로 길이 방향을 따라 복수 개의 분사노즐(310)이 이격되어 구비되는 것이 바람직하다.

이렇게 분사노즐(310)을 구비함으로써 고온의 슬라브를 직접 냉각할 수 있게 된다.

또한, 한 쌍의 단변 플레이트(140)의 하단 영역에는 장변 플레이트(110)의 하단과 동일한 위치까지 세로 길이 방향을 따라 복수 개의 롤러(320)가 교대로 구비되는 것이 바람직할 것이다.

이렇게 롤러(320)를 구비함으로써, 단변 플레이트(140)를 빠져나온 슬라브의 단변측 응고쉘(200)이 액상의 용강(1)에 의해 팽창하면서 파손되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 슬라브가 일 방향을 따라 이송되도록 가이드 할 수 있다.

또한, 롤러(320)는 별도의 동력 없이 슬라브와 접촉하여 발생되는 마찰력에 의해 회전함에 따라 슬라브 단변측에 무리한 하중이 가해지는 것을 방지하게 된다.

상술한 복수 개의 분사노즐 및 롤러는 별도의 지지대 또는 냉각수가 흐르는 관에 체결되어 구비될 수 있다.

한편, 본 발명은 테이퍼 형상이 형성된 보정 플레이트(330)를 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 상술한 바와 같이 용강(1)과 접촉하는 장변 플레이트(110) 및 단변 플레이트(140)의 측면에 테이퍼 형상을 형성하는 것도 가능하지만, 테이퍼 형상이 형성된 보정 플레이트(330)를 장변 플레이트(110) 및 단변 플레이트(140)의 측면에 탈착 가능하게 체결(이때, 체결된 보정 플레이트(330)의 테이퍼 형상은 용강(1)의 중심측으로 하향 경사지게 형성되어야 한다.)하는 것이 유지 관리 측면에 있어서 더욱 효과적이다.

이렇게, 보정 플레이트(330)를 탈착 가능하게 체결한다는 것을 다양한 기울기의 테이퍼를 가지는 보정 플레이트(330)를 상황에 따라 변경 가능하다는 것으로, 주조하고자 하는 제품이 변경될 때마다 몰드를 변경하는 것이 아닌 보정 플레이트(330)만을 변경하면 되며, 그에 따라 제품의 수 만큼 보유해야 하는 몰드의 수를 획기적으로 감소시킬 수 있을 것이다.

한편, 본 발명에 따른 용강 냉각방법은 공급과정, 1차 냉각과정, 2차 냉각과정 및 3차 냉각과정을 포함하는 것이 바람직하다.

공급과정은 연속 주조를 실시하기 위해 몰드 내에 형성된 빈 공간으로 용강(1)을 주입하는 과정이며, 이렇게 용강(1)을 주입함과 동시에 1차 냉각과정을 실시하게 된다.

1차 냉각과정은 몰드에 유입된 용강(1)을 간접 냉각하여 응고쉘(200)을 형성하는 과정으로, 슬라브의 단변측 냉각구간을 장변측 냉각구간보다 짧게 하여 냉각함으로써 단변 플레이트(140)의 하부가 빠르게 마모되는 것을 방지할 수 있다.

2차 냉각과정은 1차 냉각과정이 완료된 슬라브를 다시 한번 냉각하는 과정으로, 장변측은 1차 냉각과정과 동일하게 몰드를 이용하여 간접 냉각하고, 단변측은 냉각수를 집중 분사하여 직접 냉각한다.

이렇게 단변측을 직접 냉각함으로써 장변측보다 짧은 냉각시간에 따른 냉각효율 저하를 보상할 수 있게 된다.

3차 냉각과정은 2차 냉각과정이 완료된 슬라브 전체에 냉각수를 분사하며 인발하는 과정이며, 이러한 3차 냉각과정에 의해 슬라브 내에 존재하던 액상의 용강(1)이 모두 고상의 응고쉘(200)로 변하게 된다.

한편, 상술한 1차 냉각과정은 용강(1)이 냉각되면서 응고쉘(200)이 형성된 후 상변태가 시작될 때 까지 지속하는 것이 바람직하다.

즉, 상술한 바와 같이 고상의 응고쉘(200)이 냉각되면서 발생하는 두 번의 상변태 중 델타 페라이트 상이 감마 오스테나이트 상으로 변하는 첫 번째 상변태 시점까지 1차 냉각과정을 실시하는 것이다. 이렇게 1차 냉각과정을 실시함에 따라 단변 플레이트(140) 하부가 빠르게 마모되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 2차 냉각과정과 동시에 슬라브의 단변측을 롤러(320)를 이용하여 가이드하는 것이 바람직할 것이다. 이렇게 롤러(320)를 이용하여 단변측을 가이드 함으로써 단변측에 형성된 응고쉘(200)이 용강(1)과 응고쉘(200) 사이에 발생되는 반발력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

1 : 용강 110 : 장변 플레이트
140 : 단변 플레이트 200 : 응고쉘
310 : 분사노즐 320 : 보정 플레이트

Claims (10)

1. 용강을 냉각시켜 슬라브를 제조하는 연속 주조용 몰드에 있어서,
   그 중심부에 용강이 냉각되는 공간이 형성될 수 있도록 서로 마주보며 이격되는 한 쌍의 장변 플레이트 및 한 쌍의 단변 플레이트를 포함하고,
   상기 한 쌍의 장변 플레이트 및 단변 플레이트의 상단은 동일한 높이에 위치하며, 상기 한 쌍의 단변 플레이트의 세로 길이는 상기 한 쌍의 장변 플레이트의 세로 길이보다 짧게 형성되며,
   상기 한 쌍의 단변 플레이트의 하단은, 상기 한 쌍의 단변 플레이트 및 장변 플레이트를 따라 흐르는 용강이 냉각되면서 응고쉘이 형성된 후 상변태가 시작되는 지점까지 연장 형성되되, 테이퍼 형상이 형성된 보정 플레이트를 더 포함하고, 상기 용강과 접촉되는 상기 한 쌍의 장변 플레이트 및 단변 플레이트의 측면에는 상기 보정 플레이트가 각각 체결되며, 상기 테이퍼 형상은 용강의 중심측으로 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는, 연속 주조용 몰드.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 한 쌍의 단변 플레이트의 하단 영역에는 상기 응고쉘에 냉각수를 분사할 수 있도록 가로 길이 및 세로 길이 방향을 따라 복수 개의 분사노즐이 이격되어 구비되되, 상기 장변 플레이트의 하단과 동일한 위치까지 구비되는 것을 특징으로 하는, 연속 주조용 몰드.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 한 쌍의 단변 플레이트의 하단 영역에는 세로 길이 방향을 따라 복수 개의 롤러가 이격되어 구비되되, 상기 장변 플레이트의 하단과 동일한 위치까지 구비되는 것을 특징으로 하는, 연속 주조용 몰드.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 한 쌍의 단변 플레이트의 하단 영역에는 가로 길이 및 세로 길이 방향을 따라 복수 개의 분사노즐이 이격되어 구비되고, 세로 길이 방향을 따라 복수 개의 롤러가 이격되어 구비되되, 상기 장변 플레이트의 하단과 동일한 위치까지 상기 분사노즐 및 롤러가 교대로 구비되는 것을 특징으로 하는, 연속 주조용 몰드.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 용강과 접촉되는 상기 한 쌍의 장변 플레이트 및 단변 플레이트의 측면에는 용강의 중심측으로 테이퍼 형상이 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는, 연속 주조용 몰드.
   
7. 삭제
8. 몰드에 용강을 주입하는 공급과정;
   상기 몰드를 이용해 상기 용강을 간접 냉각하여 슬라브를 형성하되, 상기 슬라브의 단변측 냉각구간을 장변측 냉각구간보다 짧게 하여 냉각하는 1차 냉각과정;
   상기 1차 냉각과정이 완료된 슬라브의 장변측은 상기 몰드를 이용하여 간접 냉각하고, 단변측은 냉각수를 집중 분사하여 직접 냉각하는 2차 냉각과정; 및
   상기 2차 냉각과정이 완료된 슬라브 전체에 냉각수를 분사하며 인발하는 3차 냉각과정을 포함하는, 용강 냉각방법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 1차 냉각과정은, 상기 용강이 냉각되면서 응고쉘이 형성된 후 상변태가 시작될 때 까지 지속하는 것을 특징으로 하는, 용강 냉각방법.
   
10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 2차 냉각과정과 동시에 상기 슬라브의 단변측을 롤러를 이용하여 가이드하는 것을 특징으로 하는, 용강 냉각방법.

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