KR101742081B1 - 주편, 더미바 및 주조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주편, 더미바 및 주조방법에 관한 것으로서, 주편은, 더미바와 접촉 연결되며 주조방향으로 하향 경사진 상부면을 구비하는 초기주편부와, 초기주편부를 제외한 나머지의 정상주편부를 포함하는 주편이고, 더미바는, 주조방향으로 이동 가능하도록 제공되는 더미바 몸체와, 더미바 몸체의 상부에 연결되며 상하부가 개방된 주형의 내부에 삽입되어 바닥면을 형성하는 더미바 헤드와, 하부로 갈수록 주형의 내부가 좁아지도록 더미바 헤드의 상부에서 주형의 내부에 경사면을 형성하는 경사면 형성블록을 포함하는 더미바이며, 주조방법은, 상하부가 개방된 주형의 내부에 바닥면을 형성하고 바닥면과 교차하는 경사면을 형성하여 주형을 마련하는 과정과, 주형의 내부에 용융물을 주입하며 주편으로 응고시키는 과정과, 주편을 주조방향으로 인발하는 과정과, 주편을 경압하하는 과정을 포함하는 주조방법으로서, 정상주편부를 손실 없이 전부 정상 경압하할 수 있어 그 내부 품질을 향상시킬 수 있는 주편, 더미바 및 주조방법이 제시된다.

Description

주편, 더미바 및 주조방법{Slab, Dummy bar and Method for casting}

본 발명은 주편, 더미바 및 이에 적용되는 주조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주편을 손실 없이 정상 경압하할 수 있어 주편의 내부 품질을 향상시킬 수 있는 주편, 더미바 및 주조방법에 관한 것이다.

연속주조설비는 제강설비로부터 정련된 용강을 공급받아 이를 다양한 형상의 주편으로 주조하는 설비이다. 연속주조설비는 정련된 용강을 공급받아 내부에 임시 저정하는 턴디쉬, 턴디쉬로부터 정련된 용강을 공급받아 주편 형상으로 응고시키는 주형 및 주형으로부터 연속하여 인발되는 주편을 2차 냉각시키며 일련의 성형 작업을 수행하는 냉각대를 포함한다.

정련된 용강은 턴디쉬에 임시 저장되어 개재물이 부상 분리된 이후 주형으로 공급되어 1차 냉각되며, 1차 냉각된 반응고 상태의 주편은 냉각대를 통과하며 응고가 완료되고, 냉각 및 압하되어 주편으로 연속하여 주조된다.

한편, 주편이 냉각대를 통과하며 응고 및 냉각되는 중에, 농화된 용강이 주편의 중심부에 잔류하여 중심편석으로 생성되고, 액상의 용강이 고상의 응고쉘로 응고되며 부피가 변화하여 기공이 형성된다. 이렇게 형성된 주편 중심부의 편석과 기공은 주편의 내부 품질을 저하시키는 주요 결함 요인이다. 따라서, 주편의 응고 말기에 주편을 두께방향으로 경압하 하여, 주편의 중심부 편석과 기공을 제거한다.

예를 들어, 냉각대의 전체구간 중 주편의 응고가 완료되는 소정 구간에 위치하는 적어도 하나의 세그먼트를 경압하하고자 하는 주편의 두께에 해당하는 기울기만큼 주조방향으로 하향 경사지게 배치하여 경압하구간을 마련하고, 이에 주편을 통과시킨다. 주편은 주조방향으로 하향 경사지게 배치된 세그먼트를 통과하며 두께방향으로의 일정한 속도로 경압하된다. 이러한 경압하에 의하여, 주편의 내부에 형성된 기공을 압착 제거하고, 주편의 내부에 잔류하는 농화된 용강을 주형측으로 밀어올려 주편의 중심부에 편석이 생성되는 것을 억제한다.

한편, 주편은 주조 초기에 더미바에 결합된 상태에서 주조방향으로 인출되며 응고 및 냉각된다. 더미바에 결합된 주편의 일 부분 예컨대 초기주편부는 더미바쪽으로 열이 빠르게 이동되어 초기주편부를 제외한 주편의 나머지 부분 예컨대 정상주편부보다 온도가 낮고, 따라서, 강도 또한 정상주편부보다 높다. 이러한 저온 및 고강도의 초기주편부가 정상 경압하 조건의 기울기로 이미 하강된 경압하구간의 세그먼트를 통과하게 되면, 경압하구간의 세그먼트롤을 손상시키게 된다.

따라서, 종래에는 경압하구간의 세그먼트를 초기주편부의 두께보다 넓게 벌린 상태에서 저온 고강도의 초기주편부를 먼저 통과시킨 후에, 상대적으로 고온인 정상주편부가 통과할 때부터, 경압하구간의 세그먼트를 일정한 시간동안 서서히 경사지게 하강시키며 주편을 경압하하였다.

이때, 경압하구간의 세그먼트가 원하는 각도까지 경사지게 배치되어 최종적으로 정상 경압하 기울기에 놓일 때까지 일정한 시간이 소요되며, 이 시간 동안에는 주편이 정상 경압하되지 못하는 문제점이 있다. 주편이 정상경압하되지 못하는 부분은 초기주편부의 하류측으로 통상 4 내지 10 미터에 이르며, 이 부분의 주편은 정상 경압하된 주편의 나머지 부분에 비하여 중심 편석 및 기공이 열위하다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 주편의 주조 초기 예컨대 연속주조의 시작 시점에서 주편의 초기주편부를 정상 경압하할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

KR 10-2013-0049033 A

본 발명은 주편의 정상주편부를 손실 없이 정상 경압하할 수 있어 주편의 내부 품질을 향상시킬 수 있는 주편, 더미바 및 주조방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 주편은, 주형에 주입되는 용융물을 더미바로 인발하여 주조되는 주편으로서, 상기 더미바와 접촉 연결되는 초기주편부; 및 상기 초기주편부를 제외한 나머지의 정상주편부;를 포함하고, 상기 초기주편부는 주조방향으로 하향 경사진 상부면을 구비한다.

상기 초기주편부의 상부면 경사각은 상기 초기주편부가 통과되는 냉각대의 전체구간 중 경압하구간에서의 상기 냉각대의 경압하각에 대응할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 더미바는, 주형에 주입되는 용융물을 주조방향으로 인발하는 더미바로서, 상기 주조방향으로 이동 가능하도록 제공되는 더미바 몸체; 상기 더미바 몸체의 상부에 연결되며, 상하부가 개방된 상기 주형의 내부에 삽입되어 바닥면을 형성하는 더미바 헤드; 및 하부로 갈수록 상기 주형의 내부가 좁아지도록 상기 더미바 헤드의 상부에서 상기 주형의 내부에 경사면을 형성하는 경사면 형성블록;을 포함한다.

상기 경사면의 상부는 상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 어느 하나의 내부면과 경압하각으로 접하고, 상기 경사면의 하부는 상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 상기 어느 하나의 내부면에서 이격될 수 있다.

단변방향으로 상기 경사면 형성블록을 절단한 절단면은 직각삼각형의 형상을 가질 수 있다.

상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 어느 하나의 내부면과 상기 경사면의 상부와의 사잇각은 상기 더미바 헤드가 통과되는 냉각대의 전체구간 중 경압하구간에서의 상기 냉각대의 경압하각에 대응할 수 있다.

상기 경사면 형성블록은, 상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 어느 하나의 내부면과 주조방향으로 경사지게 마주보며, 상기 용융물이 응고되는 블록 전면부; 상기 블록 전면부의 상부와 경압하각을 이루며 연결되고, 상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 다른 하나의 내부면과 대향되는 블록 후면부; 상기 더미바 헤드의 상부면과 대향되고, 상기 블록 전면부의 하부와 상기 블록 후면부의 하부를 연결하는 블록 밑면부; 및 상기 주형의 내부면들 중 단변방향으로 연장되는 내부면들에 각각 대향되며, 상기 블록 전면부와 블록 후면부와 블록 밑면부를 연결하는 한 쌍의 블록 측면부;을 포함할 수 있다.

상기 경사면 형성블록의 상부의 단변방향의 두께는 0㎜에 수렴하고, 상기 경사면 형성블록의 하부의 단변방향의 두께는 0㎜ 초과 15㎜이하일 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 주조방법은, 용융물을 주입받아 주편으로 주조하는 방법으로서, 상하부가 개방된 주형의 내부에 바닥면을 형성하고, 상기 바닥면과 교차하는 경사면을 형성하여, 주형을 마련하는 과정; 상기 주형의 내부에 용융물을 주입하며 주편으로 응고시키는 과정; 상기 주편을 주조방향으로 인발하는 과정; 및 상기 주편을 경압하하는 과정;을 포함한다.

상기 주형을 마련하는 과정은, 상하부가 개방된 주형의 내부 하측에 더미바 헤드를 위치시켜 바닥면을 형성하는 과정; 및 상기 더미바 헤드의 상측에 경사면 형성블록을 위치시켜 경사면을 형성하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 주편을 주조방향으로 인발하는 과정은, 상기 주편을 냉각대의 전체구간을 따라 인발하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 주편을 경압하하는 과정은, 상기 냉각대의 전체구간 중 경압하구간 또는 상기 경압하구간의 이전위치에서 상기 주편의 초기주편부로부터 상기 경사면 형성블록을 제거하는 과정; 상기 주편의 초기주편부를 상기 경압하구간을 통과시키며 주조방향으로 인발하는 과정; 및 상기 주편의 초기주편부를 제외한 나머지의 정상부편부를 상기 경압하구간을 통과시키며 주조방향으로 인발하여 경압하하는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 주편의 정상주편부를 손실 없이 정상 경압하할 수 있어 정상주편부의 전체 영역에서 주편의 내부 품질을 향상시킬 수 있다. 예컨대 정련된 강을 주편으로 주조하는 연속주조공정에 적용되는 경우, 주형에 경사면 형성블록을 삽입하여 더미바와 연결된 초기주편부의 형상을 제어한 후, 경압하구간을 통과시킨다. 즉, 초기주편부가 경압하구간의 기울어진 세그먼트를 원활하게 통과하도록 초기주편부에 경사진 상부면을 마련하고, 경사진 상부면을 가지는 초기주편부를 경압하구간에 통과시키게 되면, 경압하구간의 세그먼트를 별도의 압하 없이 정상 경압하 기울기로 신속하게 위치시킬 수 있다. 이후, 정상주편부가 경압하구간을 통과할 때 손실이나 지연 없이 정상주편부의 전체를 경압하할 수 있다.

이처럼 주편을 주조하는 초기에 초기주편부 직후부터 정상주편부의 전체를 정상 경압하할 수 있어 정상주편부의 일부가 비정상 경압하되는 것을 방지할 수 있고, 이에, 정상주편부의 일부에 중심부 편석과 기공이 발생하는 것을 억제 또는 방지할 수 있어, 내부 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 냉각대의 경압하구간을 통과하는 주편의 단변방향으로의 단면형상을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 더미바 및 이를 구비하는 주조설비를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 주조과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 주조방법을 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 주조과정을 종래와 비교하여 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장되거나 확대될 수 있으며, 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, '주조방향'은 주형 하측으로 연속하여 인발되는 주편이 만곡형 냉각대를 통과하며 이동될 때의 주편의 이동 방향을 의미한다. 이처럼 '주조방향'은 인발되는 주편을 기준으로 하여 결정되는 방향이다. 또한, '단변방향'은 주조방향에 교차하는 소정의 방향으로 주편을 절단하였을 때의 주편의 단면형상에서의 단변과 나란한 방향을 의미한다. 또한, '장변방향'은 주조방향에 교차하는 소정의 방향으로 주편을 절단하였을 때의 주편의 단면형상에서의 장변과 나란한 방향을 의미한다. 이처럼 '단변방향'과 '장변방향'은 주조방향에 교차하는 소정의 방향(또는 소정의 평면)으로 주편을 절단하였을 때의 주편의 단면형상을 기준으로 하여 결정되는 방향이다.

한편, 상기의 방향 정의는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 제한을 위한 것이 아니다. 상술한 각각의 방향은 각 방향이 가지는 의미와 균등한 범위 내에서 위와 다른 방식으로 다양하게 정의될 수 있다. 예를 들어, 주조방향은 주편의 길이방향일 수 있고, 단변방향은 주편의 두께방향일 수 있으며, 장변방향은 주편의 폭방향일 수 있다.

도 1은 냉각대의 경압하구간을 통과하는 주편의 단변방향으로의 단면형상을 도시한 개략도이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 주편을 설명한다. 주편은 주형에 주입되는 용융물 예컨대 정련된 강을 더미바로 인발하여 주조되는 슬래브(slab)나 블룸(bloom)이나 빌릿(billet) 등의 다양한 주편일 수 있다.

주조방향으로 인발되는 주편(10)의 상부와 하부에는 각각 응고층(S1)이 형성되고, 응고층(S1) 사이에는 미응고층(S2)이 형성되며, 응고층(S1)과 미응고층(S2) 사이에는 고액 공존층(S3)이 형성된다. 주편(10)이 냉각대를 통과하며 냉각되는 동안 응고층(S1)이 주편(10)의 내부로 점차 성장하여, 주편(10)이 냉각대의 전체구간 중 경압하구간을 통과하는 시점에서 또는 통과하는 동안 주편(10) 내부의 응고가 완료된다. 주편(10)이 경압하구간을 통과하는 소정의 시간 동안, 또는, 주편(10)의 응고가 완료되는 시점 이후의 소정 시간동안 주편(10)을 경압하 두께(ΔT)로 경압하하여 주편(10)의 중심 편석을 저감시킨다. 이로부터 내부 품질이 우수한 주편(10)을 주조할 수 있다.

한편, 주편(10)은 주조 중인 주편(10)의 전단부에 위치하여 더미바와 접촉 연결되는 초기주편부(11)와, 초기주편부(11)를 제외한 나머지의 정상주편부(12)를 포함할 수 있다. 초기주편부(11)는 더미바측으로 열이 손실되기 때문에, 정상주편부(12)에 비하여 온도가 낮고, 이에, 정상주편부(12)에 비하여 강도가 크다. 따라서, 주편(10)의 초기주편부(11)는 정상주편부(12)에 비하여 경압하 하기가 어렵다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 초기주편부(11)는 주조방향으로 하향 경사진 상부면을 구비할 수 있다. 이처럼 주편(10)의 전단부는 주조방향을 향하여 단변방향으로의 너비 즉, 두께가 점점 작아지는 형상일 수 있다. 이때, 초기주편부(11)의 상부면 경사각은 주편(10)이 통과되는 냉각대의 전체구간 중 경압하구간에서의 냉각대의 경압하각에 대응할 수 있다.

상기한 바와 같이, 초기주편부(11)의 형상은 더미바와 연결된 부분의 두께가 얇고, 더미바에서 멀어질수록 두께가 일정한 기울기로 두꺼워진다. 이때 초기주편부(11)의 상부면의 기울기는 경압하구간의 세그먼트의 기울기와 동일하고, 초기주편부(11)의 더미바와 연결된 부분의 두께는 최대 경압하 적용시의 주편 압하량과 동일할 수 있다.

초기주편부(11)의 경사진 상부면에 의하여, 초기주편부(11)가 냉각대의 경압하구간을 통과하는 동안 주편에 별도의 압하력을 가하지 않고서도, 경압하구간의 세그먼트가 정상 경압하 기울기각으로 하향 경사지게 위치할 수 있다. 따라서, 상대적으로 강도가 큰 초기주편부(11)가 경압하구간을 통과한 직후부터 연속하여 경압하구간을 통과하는 정상주편부(12)를 손실 없이 경압하할 수 있다.

이처럼 정상주편부(12)를 손실 없이 정상 경압하할 수 있어, 정상주편부(12)의 내부 품질을 향상시킬 수 있고, 전체 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 더미바 및 이를 가지는 주조설비를 도시한 개략도이다. 이하에서는, 상술한 주편을 주조 가능하도록 구조가 개선된 더미바와 이를 구비하는 주조설비를 설명한다.

도 2를 참조하면, 주조설비는 용융물 예컨대 정련된 강을 주입받아 주편으로 주조하는 설비로서, 정련된 강이 담기는 턴디쉬(100), 턴디쉬(100)의 하부 일측에 구비되는 침지노즐(200), 침지노즐(200)의 하부에 구비되며 상하부가 개방되는 주형(300), 주형(300)의 하측에서 주조방향으로 연장되며 주편의 주조경로를 형성하는 냉각대(400), 냉각대(400)를 통과하여 주조방향으로 연장되고 주형(300)에 삽입되어 바닥면을 형성하는 더미바(500)를 포함한다.

턴디쉬(100)는 소정의 용적을 가지는 용기의 형상으로, 철피로 외벽이 형성되고 그 내부는 내화물로 보호된다. 침지노즐(200)은 턴디쉬(100)의 하부 출강구를 관통하여 장착되어 턴디쉬(100)의 내부에 연결된다.

주형(300)은 상하부가 개방되는 중공의 블록 형상으로 형성될 수 있고, 턴디쉬(100)의 하측에서 침지노즐(200)의 하부를 감싸도록 위치한다. 주형(300)은 턴디쉬(100)로부터 정련된 강을 주입받아 주편으로 응고시킨다.

한편, 주형(300)은 주편의 연속적인 인발을 위하여 상하부가 개방되며, 바닥면이 형성되지 않는다. 따라서, 주형(300)으로 주입되는 초기 용강이 주형(300)의 내부에 소정 시간 수용되어 주편으로 응고될 수 있도록 주조 초기에 더미바(500)를 주형(300)에 삽입하여 바닥면을 형성한다.

냉각대(400)는 주형(300)으로부터 연속하여 인발되는 주편을 냉각시키며 일련의 성형 작업을 수행한다. 냉각대(400)는 복수의 세그먼트를 구비하고, 세그먼트는 주조방향으로 연속하여 배열되어 주조경로를 형성한다.

한편, 냉각대(400)의 전체구간 중 경압하구간에 위치하는 세그먼트의 상부 세그먼트는 경압하 기울기각으로 하향 경사지게 배치된다. 이때, 세그먼트의 경압하 기울기각이 클수록 압하량 및 압하 속도를 증가시킬 수 있고, 경압하 기울기각을 다양하게 선택하여 경압하 속도를 제어할 수 있다. 이상적인 경압하 기울기각은 주편 내에서 농화된 용강이 일정한 압하 속도에서 유동 흐름의 변동 요인없이 주형측으로 이동될 수 있는 경압하 기울기각이다.

주편은 세그먼트에 각각 구비되는 복수개의 세그먼트롤에 안내되며 2차 냉각 및 압하되며 연속하여 주조된다. 주조가 완료된 주편은 절단부에서 절단된 후, 후공정으로 이송된다.

본 발명의 실시 예에 따른 더미바(500)는 주형(300)에 주입되는 용융물 예컨대 용강을 주조방향으로 인발하는 더미바로서, 주조방향으로 이동 가능하도록 제공되는 더미바 몸체(510), 더미바 몸체(510)의 상부에 연결되며 상하부가 개방된 주형(300)의 내부에 삽입되어 바닥면을 형성하는 더미바 헤드(520), 상부에서 하부로 갈수록 주형(300)의 단변방향으로의 내부가 좁아지도록 더미바 헤드(520)의 상부에서 주형(300)의 내부에 경사면을 형성하는 경사면 형성블록(540)을 포함한다.

더미바 몸체(510)는 블록 형상으로 형성되며, 복수개 구비되어 주조방향으로 연속하여 배열되고 미도시된 링크 구조에 의하여 핀 결합되어 서로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 더미바 몸체(510)는 더미바 헤드(520)를 주조방향으로 이동시키는 역할을 한다.

한편, 더미바 몸체(510)의 구조 및 작동 방식에는 공지의 기술이 적용될 수 있으므로, 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위하여, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

더미바 헤드(520)는 주형(300)의 내부에 삽입되어 바닥면을 형상 가능한 형상으로 형성되는 블록 형상의 하부 헤드(521) 및 주형(300) 내에서 응고되는 주편과 주형(300)의 바닥면을 형성하고 있는 하부 헤드(521)를 용이하게 체결시키도록 하부 헤드(521)의 상부에서 주형(300)의 내부면들 중 어느 하나를 향하는 방향으로 굴곡지게 돌출되는 고리 형상의 상부 헤드(522)를 포함할 수 있다.

주형(300)으로 주입되는 초기 용강은 더미바 헤드(520)에 의하여 주형(300) 내에 담겨 더미바 헤드(520)를 경계로 응고되고, 이어서 더미바 헤드(520)의 인출과 함께 인출되어 주조방향으로 안내되며 응고 및 냉각될 수 있다. 이와 같은 과정으로 주편의 인발되면 이후 더미바 헤드(520)는 냉각대(400)의 하류 일측에 별도로 마련되는 미도시된 분리장치에 의하여 타격되어 주편으로부터 분리된다.

한편, 더미바 헤드(520)와 주형(300) 사이에는 예컨대 와이어(531)가 구비될 수 있고, 더미바 헤드(520)의 상부에는 예컨대 칩(532) 및 코일(533)이 구비될 수 있다. 와이어(531)는 주형(300)과 더미바 헤드(520) 사이를 실링하는 역할을 하며, 예컨대 페이퍼 와이어일 수 있고, 주형(300)과 더미바 헤드(520) 사이를 실링하기 용이한 두께로 제작되어 주형(300)과 더미바 헤드(520) 사이의 틈새에 끼워져 용강의 유출을 방지한다. 칩(532) 및 코일(533)은 금속 재질의 다양한 칩 및 코일일 수 있으며, 더미바 헤드(520)의 상부를 덮도록 배치되고, 용강의 주입 시에 용강과의 접촉면을 넓게 하여 주형(300) 내부의 초기 용강을 보다 빠르게 응고시킨다. 또한, 칩(532)과 코일(533)에 의하여 주편의 인출 후에 더미바 헤드(520)를 주편으로부터 용이하게 분리할 수 있다. 한편, 칩(532) 및 코일(533)로 형성된 층의 두께는 실제보다 과장된 크기로 도면 상에 도시되었다.

경사면 형성블록(540)은 주형(300) 내에 삽입되는 치구로서, 주편의 초기주편부가 냉각대의 경압하구간을 정상적으로 경압하되며 통과할 수 있도록 초기 용강이 주형(300) 내로 주입되어 주편으로 응고될 때, 응고되는 주편의 형상을 경압하 가능한 형상으로 제어하는 역할을 한다. 이를 위하여 경사면 형성블록(540)은 블록 전면부(541), 블록 후면부(542), 블록 밑면부(543) 및 블록 측면부(544)로 둘러 쌓인 쐐기 형상의 블록일 수 있다. 예를 들어, 단변방향으로 경사면 형성블록(540)을 절단한 절단면은 직각삼각형의 형상을 가질 수 있다.

블록 전면부(541)는 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 어느 하나의 내부면과 주조방향으로 경사지게 마주보는 경사면 형성블록(540)의 전면으로, 용융물이 응고되는 면이다. 블록 후면부(542)는 블록 전면부(541)의 상부와 경압하각(θ)을 이루며 연결되고, 주형(300)의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 다른 하나의 내부면과 대향되는 경사면 형성블록(540)의 후면으로, 주형(300)의 장변판과 접촉되는 면이다. 블록 밑면부(543)는 더미바 헤드(520)의 상부면과 대향되고, 블록 전면부(541) 하부와 블록 후면부(542) 하부를 연결하는 경사면 형성블록(540)의 밑면으로, 더미바 헤드(520)의 상부에 놓인 칩(532) 및 코일(533)에 접촉하는 면이다. 블록 측면부(544)는 주형의 내부면들 중 단변방향으로 연장되는 내부면들에 각각 대향되며, 블록 전면부(541)와 블록 후면부(542)와 블록 밑면부(543)의 장변방향으로의 가장자리를 연결하는 경사면 형성블록(540)의 한 쌍의 측면이다.

경사면 형성블록(540)의 장변방향으로의 너비는 주형(300)의 내부의 장변방향으로의 너비와 같을 수 있고, 단변방향으로의 너비 예컨대 두께는, 도 2에서 볼 때, 상부에서 하부로 갈수록 두께가 선형적으로 변화하며 두꺼워질 수 있다.

경사면 형성블록(540)의 상부의 단변방향으로의 두께는 0㎜에 수렴할 수 있고, 경사면 형성블록(540)의 상부에서 블록 전면부(541)와 블록 후면부(542)가 이루는 사잇각인 경압하각(θ)은 냉각대의 경압하구간을 형성하는 세그먼트의 경압하 기울기각 예컨대 냉각대 경압하각(θ0)일 수 있다. 경사면 형성블록(540)의 하부의 두께(d)는 경압하구간에서의 초기주편부의 최대 경압하에 적용되는 압하량 예컨대 경압하두께(d0)일 수 있다. 예컨대 주형(300)의 내부의 단변방향으로의 너비가 300㎜ 내지 400㎜일 경우, 경사면 형성블록(540)의 하부의 단변방향으로의 두께는 0㎜ 초과 15㎜이하일 수 있다.

이러한 경사면 형성블록(540)에 의하여 주형(300) 내에 마련되는 경사면의 상부는 주형(300)의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 어느 하나의 내부면과 경압하각으로 접하고, 경사면의 하부는 주형(300)의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 상술한 어느 하나의 내부면에서 이격될 수 있다.

또한, 주형(300)의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 어느 하나의 내부면과 경사면 형성블록(540)에 의하여 주형(300) 내에 마련되는 경사면의 상부와의 사잇각은 더미바 헤드가 통과되는 냉각대의 전체구간 중 경압하구간에서의 상기 냉각대의 경압하각에 대응할 수 있다.

한편 경사면 형성블록의 재질은 주형의 재질과 동일한 재질 즉, 열전도율이 높은 재질일 수 있으며, 예컨대 구리 합금 재질일 수 있다. 이에 의하여 초기 용강은 응고 시에 고온의 열을 주형(300)측으로 용이하게 전달하며 응고될 수 있다.

경사면 형성블록(540)은 주형(300)의 내부에서 초기주편부가 응고되는 동안 주형(300)의 바닥면에 경사지게 교차하는 경사면을 형성하고, 이후, 인발되는 초기주편부와 함께 인발된다. 이후, 냉각대의 경압하구간 또는 그 이전의 소정 위치에서 초기주편부로부터 분리되어 냉각대의 외부로 제거된다. 경사면 형성블록(540)에 의하여 형상이 제어된 초기주편부가 경압하구간을 통과하는 경우, 경압하구간의 세그먼트가 정상 경압하 기울기로 신속하게 위치할 수 있으며, 따라서, 초기주편부의 직후부터 정상 경압하가 적용될 수 있고, 이에 내부의 품질이 향상될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 주조과정을 도시한 공정이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조방법의 순서도이다. 이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 더미바 및 주조설비에 적용되는 주조방법을 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 주조방법은 용융물을 주입받아 주편으로 주조하는 방법으로서, 상하부가 개방된 주형의 내부에 바닥면을 형성하고 바닥면과 교차하는 경사면을 형성하여 주형을 마련하는 과정, 주형의 내부에 용융물을 주입하며 주편으로 응고시키는 과정, 주편을 주조방향으로 인발하는 과정 및 주편을 경압하하는 과정을 포함한다.

우선, 상하부가 개방된 주형(300)의 내부 하측에 더미바 헤드(520)를 위치시켜 바닥면을 형성하고, 더미바 헤드(520)의 상측에 경사면 형성블록(540)을 위치시켜 경사면을 형성한다(S100). 이때, 주형 내에 바닥면을 형성한 이후, 와이어(531)로 바닥면을 실링하고, 칩(532) 및 코일(533)을 바닥면에 덮어 마련한다.

이후, 주형(300)의 내부에 용융물 예컨대 용강을 주입하여 주편으로 응고시킨다(S200). 주형(300)으로 주입되는 초기 용강은 더미바 헤드(520)에 의하여 제공되는 바닥면과 경사면 형성블록(540)에 의하여 제공되는 경사면을 경계로 하여 초기주편부로 응고되며, 이에, 초기주편부에 경사진 상부면이 형성될 수 있다.

이후, 더미바(500)를 당겨 주편을 주조방향으로 인발한다(S300). 주형(300)으로부터 연속하여 인발되는 주편은 냉각대의 전체구간을 따라 인발되며 응고 및 냉각되어 주편으로 주조된다.

이의 과정에서, 주편의 정상주편부를 손실 없이 경압하한다(S400).

먼저, 냉각대(400)의 전체구간 중 경압하구간 또는 경압하구간 이전의 소정 위치에서 주편의 초기주편부(11)로부터 경사면 형성블록(540)을 제거한다. 예컨대 주편이 주조방향으로 인발되어 초기주편부가 냉각대의 경압하구간의 위치 또는 그 이전의 소정 위치에 도달하면, 냉각대의 전체구간의 세그먼트들 중 초기주편부가 지지되고 있는 세그먼트를 개방하고, 경사면 형성블록(540)를 장변방향으로 타격하여 초기주편부로부터 제거한다. 다음으로, 개방된 세그먼트를 원위치시킨 후, 주편의 인발을 계속한다. 이후, 주편의 초기주편부를 냉각대의 경압하구간을 통과시키며 주조방향으로 인발한다. 이때, 초기주편부의 상부면이 정상 경압하각으로 경사져있기 때문에, 초기주편부가 경압하구간을 통과하는 동안 경압하구간의 세그먼트는 별도의 압하 없이도 정상 경압하 기울기로 경사지게 위치할 수 있다. 이후, 연속하여 주편의 초기주편부를 제외한 나머지의 정상부편부를 주조방향으로 인발하며 정상 경압하 각도로 위치하고 있는 경압하구간의 세그먼트를 통과시켜 정상 경압하한다.

상기의 과정으로 주편의 정상주편부는 그 시작위치부터 손실 없이 정상 경압하될 수 있다. 이의 전체 과정을 도 3에 도시하였다.

이후, 주편을 연속하여 인발하고, 냉각대의 소정 위치에서 더미바 헤드를 주편으로부터 분리하고, 주편의 연속주조를 계속하여 진행한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 주조과정을 종래와 비교하여 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로 도 5는 종래의 방식으로 주편을 연속주조하는 과정을 도시한 모식도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 연속주조를 도시한 모식도이다.

이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 주조과정을 종래와 비교하여 설명한다. 도 5를 보면, 종래에는 주편의 주조 시에 경압하구간의 세그먼트를 넓게 벌린 상태에서 상대적으로 저온 고강도의 초기주편부를 그대로 통과시키고, 이후, 정상주편부가 통과되는 동안 경압하구간의 세그먼트를 경압하 기울기로 상당 시간 동안 천천히 하강시키며 주편을 주조한다. 이는 상대적으로 저온 고강도의 초기주편부가 경압하구간의 세그먼트를 통과하는 동안에는 경압하구간의 세그먼트를 정상 경압하각으로 하강시킬 수 없기 때문이다. 이에, 초기주편부에 연결되는 정상주편부의 앞부분 일부가 비정상 경압하된다. 따라서, 비정상 경압하되는 주편의 일부에서 중심 편석이 생성되어 그 품질이 저하된다. 반면, 도 6을 보면, 본 발명의 실시 예에서는 초기주편부가 경압하각으로 기울어진 상부면을 가지기 때문에, 초기주편부가 경압하구간의 세그먼트를 통과하는 동안 경압하구간의 세그먼트를 정상 경압하각으로 하강 위치시킬 수 있다. 따라서, 주편을 초기주편부 직후의 정상주편부부터 손실 없이 정상 경압하할 수 있고, 이에 초기주편부 직후의 정상주편부부터 중심 편석 및 기공 생성이 억제 또는 방지될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따르면 주편의 정상주편부를 손실 없이 모두 정상 경압하할 수 있어 주편의 내부 품질을 향상시킬 수 있다. 예컨대 정련된 강을 주편으로 주조하는 연속주조공정에 적용되는 경우, 주형에 경사면 형성블록을 삽입하여 더미바와 연결된 초기주편부의 형상을 제어한 후, 경압하구간을 통과시키며 초기주편부 직후의 정상주편부부터 바로 정상 경압하한다. 즉, 초기주편부가 경압하구간의 기울어진 세그먼트를 원활하게 통과하도록 초기주편부에 경사진 상부면을 마련하고, 경사진 상부면을 이용하여 초기주편부가 경압하구간을 통과하는 동안 경압하구간의 세그먼트를 정상 경압하 기울기로 위치시킬 수 있다. 이후 경압하구간의 세그먼트가 정상 경압하 기울기로 위치해 있으므로, 정상주편부가 경압하구간을 통과하며 정상 경압하가 이루어질 수 있다. 이처럼 주편을 주조하는 초기에 초기주편부의 직후부터 정상주편부 전체를 정상 경압하할 수 있어 정상주편부의 일부가 비정상 경압하되는 것을 방지할 수 있고, 이에, 정상주편부의 일부에 중심부 편석과 기공이 발생되는 것을 억제 또는 방지할 수 있어, 정상주편부의 내부 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 턴디쉬 300: 주형
400: 냉각대 500: 더미바
510: 더미바 몸체 520: 더미바 헤드
540: 경사면 형성블록

Claims (12)

1. 주형에 주입되는 용융물을 더미바로 인발하여 주조되는 주편으로서,
   상기 더미바와 접촉 연결되는 초기주편부; 및
   상기 초기주편부를 제외한 나머지의 정상주편부;를 포함하고,
   상기 초기주편부는 주조방향으로 하향 경사진 상부면을 구비하며,
   상기 초기주편부의 상부면 경사각은 상기 초기주편부가 통과되는 냉각대의 전체구간 중 경압하구간에서의 상기 냉각대의 경압하각에 대응하는 주편.
2. 삭제
3. 주형에 주입되는 용융물을 주조방향으로 인발하는 더미바로서,
   상기 주조방향으로 이동 가능하도록 제공되는 더미바 몸체;
   상기 더미바 몸체의 상부에 연결되며, 상하부가 개방된 상기 주형의 내부에 삽입되어 바닥면을 형성하는 더미바 헤드; 및
   하부로 갈수록 상기 주형의 내부가 좁아지도록 상기 더미바 헤드의 상부에서 상기 주형의 내부에 경사면을 형성하는 경사면 형성블록;을 포함하고,
   상기 경사면의 상부는 상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 어느 하나의 내부면과 경압하각으로 접하고,
   상기 경사면의 하부는 상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 상기 어느 하나의 내부면에서 이격되는 더미바.
4. 삭제
5. 청구항 3에 있어서,
   단변방향으로 상기 경사면 형성블록을 절단한 절단면은 직각삼각형의 형상을 가지는 더미바.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 어느 하나의 내부면과 상기 경사면의 상부와의 사잇각은 상기 더미바 헤드가 통과되는 냉각대의 전체구간 중 경압하구간에서의 상기 냉각대의 경압하각에 대응하는 더미바.
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 경사면 형성블록은,
   상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 어느 하나의 내부면과 주조방향으로 경사지게 마주보며, 상기 용융물이 응고되는 블록 전면부;
   상기 블록 전면부의 상부와 경압하각을 이루며 연결되고, 상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 다른 하나의 내부면과 대향되는 블록 후면부;
   상기 더미바 헤드의 상부면과 대향되고, 상기 블록 전면부의 하부와 상기 블록 후면부의 하부를 연결하는 블록 밑면부; 및
   상기 주형의 내부면들 중 단변방향으로 연장되는 내부면들에 각각 대향되며, 상기 블록 전면부와 블록 후면부와 블록 밑면부를 연결하는 한 쌍의 블록 측면부;을 포함하는 더미바.
8. 청구항 3 또는 청구항 5 또는 청구항 7에 있어서,
   상기 경사면 형성블록의 상부의 단변방향으로의 두께는 0㎜에 수렴하고, 상기 경사면 형성블록의 하부의 단변방향으로의 두께는 0㎜ 초과 15㎜이하인 더미바.
9. 용융물을 주입받아 주편으로 주조하는 방법으로서,
   상하부가 개방된 주형의 내부에 바닥면을 형성하고, 상기 바닥면과 교차하는 경사면을 형성하여, 주형을 마련하는 과정;
   상기 주형의 내부에 용융물을 주입하며 주편으로 응고시키는 과정;
   상기 주편을 주조방향으로 인발하는 과정; 및
   상기 주편을 경압하하는 과정;을 포함하고,
   상기 경사면은 상부가 상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 어느 하나의 내부면과 경압하각으로 접하고, 하부가 상기 주형의 내부면들 중 장변방향으로 연장되는 상기 어느 하나의 내부면에서 이격되도록 형성되는 주조방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 주형을 마련하는 과정은,
    상하부가 개방된 주형의 내부 하측에 더미바 헤드를 위치시켜 바닥면을 형성하는 과정; 및 상기 더미바 헤드의 상측에 경사면 형성블록을 위치시켜 경사면을 형성하는 과정;을 포함하는 주조방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 주편을 주조방향으로 인발하는 과정은, 상기 주편을 냉각대의 전체구간을 따라 인발하는 과정;을 포함하는 주조방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 주편을 경압하하는 과정은,
    상기 냉각대의 전체구간 중 경압하구간 또는 상기 경압하구간의 이전위치에서 상기 주편의 초기주편부로부터 상기 경사면 형성블록을 제거하는 과정;
    상기 주편의 초기주편부를 상기 경압하구간을 통과시키며 주조방향으로 인발하는 과정; 및
    상기 주편의 초기주편부를 제외한 나머지의 정상부편부를 상기 경압하구간을 통과시키며 주조방향으로 인발하여 경압하하는 과정;을 포함하는 주조방법.

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