KR101977357B1 - 주조방법 및 주조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일측과 타측이 개방된 주형을 마련하는 과정; 상기 주형 내에 더미바의 헤드를 위치시키는 과정; 상기 더미바의 헤드의 가장자리 둘레 중 적어도 일부를 따라 냉각부재를 배치하는 과정; 상기 주형의 일측으로 실링칩을 투입하는 과정; 및 상기 주형의 일측으로 용강을 주입하여 응고시키고, 상기 더미바를 상기 주형에서 인출하여 주편을 인발하는 과정;을 포함하고, 주형 내부를 밀폐시키는데 사용되는 실링칩이 주변 설비로 유입되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.

Description

주조방법 및 주조장치{Casting Method and Casting Apparatus}

본 발명은 주조방법 및 주조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주형 내부를 밀폐시키는데 사용되는 실링칩이 주변 설비로 유입되는 것을 억제하거나 방지할 수 있는 주조방법 및 주조장치에 관한 것이다.

일반적으로 연속 주조공정은 일정한 크기의 주편을 연속적으로 생산하는 공정이다. 래들에서 턴디쉬로 공급된 용강은, 침지노즐을 통해 주형으로 주입된다. 용강은 주형 내에서 냉각되면서 주편으로 제조된다.

주형 내에서 냉각되는 주편은, 세그먼트 설비를 따라 이동하면서 2차로 냉각된다. 주편은 자중만으로 주형에서 세그먼트 설비의 끝단까지 원활하게 이송될 수 없기 때문에, 더미바를 주편의 선단에 연결하여 주형과 세그먼트에서 주편을 인발시킨다.

주조 초기에 더미바의 헤드는, 주형의 하부를 밀폐하여 용강이 유출되지 않게 하면서, 주형 내로 최초로 유입되어 응고되는 용강과 결합될 수 있다. 따라서, 주형 내에서 주편과 더미바가 연결될 수 있고, 더미바를 인출하면 주편의 인발이 이루어질 수 있다. 이후, 주편이 세그먼트를 통과하면 더미바 없이도 주편이 인발될 수 있고, 더미바와 주편을 분리시킬 수 있다.

이때, 더미바의 헤드 부분에 직접 용강이 용착되면, 응고된 주편과 더미바의 헤드 부분의 분리가 어려워진다. 또한, 주형의 하부로 더미바를 삽입한 상태에서 주형 내부로 용강을 바로 주입하면, 주형과 더미바 사이의 틈새로 용강이 흘러내리는 문제가 발생할 수 있다.

종래에는 이러한 문제를 해결하기 위해, 주형의 하부로 더미바를 삽입한 상태에서, 더미바의 헤드 상부로 실링칩을 투입하고, 용강의 응고가 신속히 이루어지도록 실링칩 상에 코일을 안착시켰다. 실링칩이 주형과 더미바 사이의 틈새를 메워 용강이 주형에서 흘러내리는 것을 방지할 수 있고, 용강이 실링칩 및 코일에 용착되어 더미바의 헤드부분과 주편의 분리가 용이해질 수 있다.

그러나 스팁칩 중 일부가 응고되는 용강과 결합되지 못할 수 있다. 이에, 더미바가 인출될 때, 응고되는 용강과 결합되지 못한 실링칩이 주변 설비로 탈락되는 문제가 있다. 이러한 실링칩은 세그먼트 설비 내에 쌓여 고착될 수 있다. 주편으로 유체를 분사하는 노즐에 실링칩이 유입되어 노즐이 막히거나, 노즐을 이동시키는 구동기에 실링칩이 유입되어 노즐을 이동시키지 못하는 문제가 발생할 수도 있다. 따라서, 주편이 정상적으로 처리되지 못해 품질이 저하될 수 있다.

또한, 더미바와 주편을 분리시킬 때, 응고되는 용강과 결합되지 못한 실링칩이 하부로 유출될 수 있다. 이에, 주편으로 분사된 후 회수되는 냉각수로 실링칩이 유입되어 냉각수의 탁도를 저하시키고, 냉각수를 오염시키는 문제도 있다.

KR 2001-0087630 A KR 2007-0109177 A

본 발명은 주형 내부를 밀폐시키는데 사용되는 실링칩이 주형의 주변 설비로 유입되는 것을 억제하거나 방지할 수 있는 주조방법 및 주조장치를 제공한다.

본 발명은 주변 설비의 고장을 방지하면서 주조공정을 원활하게 수행할 수 있는 주조방법 및 주조장치를 제공한다.

본 발명은 일측과 타측이 개방된 주형을 마련하는 과정; 상기 주형 내에 더미바의 헤드를 위치시키는 과정; 상기 더미바의 헤드의 가장자리 둘레 중 적어도 일부를 따라 냉각부재를 배치하는 과정; 상기 주형의 일측으로 실링칩을 투입하는 과정; 및 상기 주형의 일측으로 용강을 주입하여 응고시키고, 상기 더미바를 상기 주형에서 인출하여 주편을 인발하는 과정;을 포함한다.

상기 냉각부재는 복수개가 구비되고,

상기 냉각부재를 배치하는 과정은, 복수개의 냉각부재를 상기 주형과 상기 더미바 헤드의 경계를 따라 배치하는 과정을 포함한다.

상기 냉각부재를 배치하는 과정은, 복수개의 냉각부재를 고정시키는 과정을 포함한다.

상기 더미바 헤드의 일면은, 중심부, 및 상기 중심부를 감싸며 상기 냉각부재가 배치되는 외곽부를 포함하고,

상기 주형의 일측으로 실링칩을 투입하는 과정은, 상기 더미바의 헤드의 중심부로 실링칩을 투입하는 과정을 포함한다.

상기 용강을 응고시키는 과정은, 상기 냉각부재가 배치된 영역부터 내측방향으로 용강을 응고시키는 과정을 포함한다.

상기 주형 내에 더미바의 헤드를 위치시킨 후, 상기 주형과 상기 더미바의 헤드 사이의 틈새를 실링재로 메우는 과정;을 포함한다.

상기 주형의 일측으로 실링칩을 투입한 후, 상기 실링칩 상에 완충부재를 안착시키는 과정을 더 포함한다.

본 발명은 내부에 용강이 수용될 수 있는 공간이 형성되고, 일측과 타측이 개방된 주형; 상기 주형의 타측에 삽입될 수 있는 더미바 헤드를 구비하는 더미바; 및 상기 주형의 내부에서 상기 더미바의 헤드의 가장자리 둘레 중 적어도 일부를 따라 배치되는 냉각부재;를 포함한다.

상기 더미바 헤드에서 상기 냉각부재가 배치되는 일면에 홈이 형성되고,

상기 일면과 상기 홈 사이의 연결부를 커버하도록 설치되는 플레이트를 더 포함한다.

상기 주형 내부에서 상기 냉각부재의 위치를 고정시킬 수 있는 고정부재를 더 포함한다.

상기 냉각부재는, 코일 내부에 또 다른 코일이 배치되는 구조를 가지는 다중코일을 포함한다.

본 발명의 실시 예들에 따르면, 내부를 밀폐시키는데 사용되는 실링칩이 주형의 주변 설비로 유입되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 이에, 주형의 주변 설비가 유입된 실링칩에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 주조공정이 원활하게 진행되어 주조공정의 생산성이 향상될 수 있다.

예를 들어, 주편으로 유체를 분사하는 노즐이 실링칩에 의해 막히거나, 노즐을 이동시키는 구동기가 실링칩에 의해 고장나는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 유체를 주편을 안정적으로 분사하여 주편을 정상적으로 처리할 수 있고, 생산되는 주편의 품질이 저하되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 실링칩은 이송롤러를 구비하는 세그먼트 설비 내에 쌓여 고착되는 것을 방지할 수 있고, 더미바와 주편을 분리시킬 때 실링칩이 하부로 유출되어 냉각수를 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 이에, 설비의 유지보수가 용이해질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조장치의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 더미바 헤드를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각부재가 실링칩이 배치구조 및 더미바헤드와 주형의 연결구조를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각부재가 배치되는 구조를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조방법을 나타내는 플로우 차트.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 과정을 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 더미바 헤드를 나타내는 사시도이다. 우선, 본 발명을 이해하기 위해 주조장치의 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조장치는, 주형(40), 더미바(70), 및 냉각부재를 포함한다. 또한, 주조장치는, 래들(10), 턴디쉬(30), 이송롤러(50), 절단기(60), 분사기(미도시), 플레이트, 실링재, 및 고정부재를 더 포함할 수 있다.

래들(10)은 원통형의 용기 모양으로 형성될 수 있다. 래들(10)은 용강을 담을 수 있도록 내부공간을 가지고, 상부가 개방될 수 있다. 래들(10)의 하부에는 주입기가 구비될 수 있다. 따라서, 래들(10) 내부에 저장된 용강이 턴디쉬(30) 내부로 주입될 수 있다. 이때, 래들(10)은 래들 터렛(20)에 의해 지지될 수 있다.

턴디쉬(30)는 래들(10)의 하측에 위치할 수 있다. 턴디쉬(30)는 용강이 저장될 수 있는 용기 모양으로 형성될 수 있다. 턴디쉬(30)의 상부는 개방되고, 하부에는 침지노즐(35)이 구비될 수 있다. 이에, 래들(10)에서 공급받은 용강이, 턴디쉬(30) 내부에 저장되었다가 침지노즐(35)을 통해 주형(40) 내부로 공급될 수 있다.

침지노즐(35)은 침지노즐(35)은 상하방향으로 연장되고, 내부에 용강이 이동하는 경로를 형성한다. 침지노즐(35)은 상단부가 턴디쉬(30) 바닥면에 형성된 출강구와 연결되고, 하단부가 주형(40)의 내부를 향하여 연장될 수 있다. 침지노즐(35)의 하단부에는 하나 이상의 배출구가 형성된다. 이에, 출강구를 통해 침지노즐(35) 내부로 유입된 용강이 배출구를 통해 주형(40) 내부로 공급될 수 있다.

또한, 침지노즐(35)에는 슬라이딩 게이트가 설치될 수 있다. 슬라이딩 게이트는 침지노즐(35) 내부에 형성된 용강의 이동경로의 개방된 정도를 조절할 수 있다. 이에, 슬라이딩 게이트의 작동을 제어하여 턴디쉬(30)에서 주형(40)으로 용강이 공급되는 양을 조절할 수 있다. 그러나 주형(40)으로 공급되는 용강의 양을 조절하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

주형(40)은 턴디쉬(30)의 하측에 위치할 수 있다. 주형(40)은 용강을 응고시켜 금속 제품의 외관을 결정하는 틀이다. 주형(40)은 서로 마주보게 배치되는 2개의 장변 플레이트와, 2개의 장변 플레이트 사이에 서로 마주보게 배치되는 2개의 단변 플레이트를 포함할 수 있다. 장변 플레이트들과 단변 플레이트들 사이의 용강이 수용되는 공간이 형성되고, 주형(40)의 상부와 하부는 개방될 수 있다. 장변 플레이트들과 단변 플레이트들 중 적어도 일부의 내부에는 냉각수가 순환하는 경로가 형성된다. 이에, 침지노즐(35)을 통해 주형(40) 내부로 공급된 용강이 냉각수에 의해 열을 빼앗겨 신속하게 응고될 수 있다.

이송롤러(50)는 복수개가 구비되어 주형(40)의 하측에 위치한다. 이송롤러(50)들은 주편의 이송경로를 형성한다. 이송롤러(50)들은 주편의 양측에 배치될 수 있고, 주편은 이송롤러들 사이를 이동할 수 있다.

절단기(60)는 주편의 이송경로 상에 배치된다. 절단기(60)는 주편의 상측에 배치되는 토치를 구비할 수 있다. 이에, 절단기(60)는 하측으로 통과하는 주편을 일정한 크기로 절단할 수 있다.

분사기는 주편의 이송경로 상에 배치될 수 있다. 분사기는 이송롤러(50)들 사이에 배치될 수 있고, 주편으로 냉각수나 유체를 분사할 수 있다. 분사기는 구동기(미도시)에 의해 지지되어 주편의 이동방향과 교차하는 방향으로 이동하면서 냉각수나 유체를 분사할 수 있다.

더미바(70)는 주편과 연결되는 더미바 헤드(75)가 선단에 구비되고, 이어서 여러 개의 더미바 몸체들이 연결링크를 통해 연결될 수 있다. 더미바 헤드(75)와 더미바 몸체들은 방향성을 가지면서 결합될 수 있다. 더미바 몸체에서 더미바 헤드(75)를 분리할 때는 더미바 헤드(75)를 수직으로 세운 상태에서 분리작업을 수행할 수 있다.

도 2를 참조하면, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)(또는, 용강과 접촉할 수 있는 접촉면)은 주형(40)의 개방된 하부를 밀폐하여 용강이 유출되지 않도록 할 수 있다. 주형(40) 내에서 주편은 더미바 헤드(75)와 연결되고, 더미바(70)를 인출하면 주편이 인발될 수 있다.

또한, 주형(40) 내로 주입된 용강과 더미바 헤드(75)가 안정적으로 연결되고, 인발 과정에서 더미바 헤드(75)와 주편이 분리되는 것을 방지하기 위해, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)에 연결홈(75b)이 형성될 수 있다. 연결홈(75b)은 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)과 단차진 홈 구조를 가진다.

더미바 헤드(75)의 상부면(75a)과 연결홈(75b)의 단차는 직각일 수도 있고, 기울어진 형태로 형성될 수도 있다. 즉, 연결홈(75b)의 폭이 하측으로 갈수록 작아지게 형성되어 연결홈(75b)에 경사면이 구비될 수도 있다. 그러나 더미바(70)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

이때, 종래에는 주편과 더미바(70)를 연결하기 전에, 주형(40)의 하부로 더미바(70)를 삽입한 상태에서, 더미바 헤드(75)의 상부로 실링칩을 투입하고, 용강의 응고가 신속히 이루어지도록 실링칩 상에 코일을 안착시켰다. 실링칩은 주형(40)과 더미바(70) 사이의 틈새를 메워 용강이 주형(40)에서 흘러내리는 것을 방지할 수 있고, 더미바 헤드(75)와 주편의 분리가 용이해지게 할 수 있다. 그러나 스팁칩 중 일부가 응고되는 용강과 결합되지 못할 수 있다. 이에, 더미바가 인출될 때, 응고되는 용강과 결합되지 못한 실링칩이 주변 설비로 탈락되어, 주변 설비를 손상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따라 냉각부재(110)를 구비하여 실링칩이 주변 설비로 유입되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각부재가 실링칩이 배치구조 및 더미바헤드와 주형의 연결구조를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각부재가 배치되는 구조를 나타내는 평면도이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각부재(110), 플레이트(120), 실링재(130), 및 고정부재에 대해 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 냉각부재(110)는 금속재질로 형성될 수 있다. 냉각부재(110)는 일방향으로 연장되는 다중코일일 수 있다. 예를 들어, 냉각부재(110)는 스프링 모양의 코일 내에 스프링 모양의 또 다른 코일이 삽입되는 이중코일 형태로 형성될 수 있다. 이에, 냉각부재(110)가 이중코일 구조로 형성되기 때문에, 하나의 코일 형태로 형성될 때보다 용강과 접촉하는 면적이 증가할 수 있다. 냉각부재(110)와 접촉하는 용강의 양이 증가하는 만큼 용강이 더 신속하게 냉각되어 응고될 수 있다. 따라서, 주형(40) 내로 용강이 주입하는 시점부터 주형(40)에서 더미바(70)가 인출되기 전까지의 시간 내에 냉각부재(110)와 접촉하는 용강이 응고될 수 있다. 그러나 냉각부재(110)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

또한, 냉각부재(110)는 복수개가 구비될 수 있다. 복수개의 냉각부재(110)는 주형(40)과 더미바 헤드(75)의 경계를 따라 배치할 수 있다. 주형(40)의 내부공간의 평면 형상과, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)의 평면 형상은 직사각형일 수 있다. 이에, 주형(40)과 더미바 헤드(75) 사이에는 4개의 경계선이 존재할 수 있다. 냉각부재(110)는 일방향으로 형성되기 때문에, 경계선들 사이의 코너부에 배치되기 어렵다. 이에, 각 경계선마다 하나의 냉각부재(110)가 배치되어 더미바 헤드(75)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.

이때, 더미바 헤드(75)와 주형(40) 사이의 경계선 길이보다 냉각부재(110)의 길이가 짧게 형성되는 경우, 하나의 경계선에 복수개의 냉각부재(110)가 배치될 수 있다. 복수개의 냉각부재(110)는 경계선의 길이에 맞춰 배치될 수 있다. 따라서, 냉각부재(110)들이 더미바 헤드(75)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.

예를 들어, 도 4의 (a)와 같이 냉각부재(110)들이 더미바 헤드(75)의 둘레 전체를 따라 'ㅁ'자 형태로 배치될 수 있다. 이에, 냉각부재(110)들이 더미바 헤드(75)와 주형(40) 사이의 각 경계선마다 모두 배치될 수 있고, 더미바 헤드(75)의 둘레부터 용강을 신속하게 냉각시켜줄 수 있다. 냉각부재(110)와 인접한 실링칩(140)들이 응고되는 용강과 용이하게 결합되어 주형(40) 내부의 실링칩(140)이 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또는, 도 4의 (b)와 같이 냉각부재(110)들이 더미바 헤드(75)의 연결홈(75b)이 형성된 부분과 주형(40) 사이의 경계선, 및 이 경계선의 일단과 타단에 각각 연결되어 서로 마주보게 배치되는 한 쌍의 다른 경계선에만 배치될 수도 있다. 이에, 냉각부재(110)들이 'ㄷ'자 형태로 배치될 수도 있다. 즉, 실링칩(140)이 쉽게 탈락될 수 있는 영역에만 냉각부재(110)들을 배치시킬 수 있다. 따라서, 냉각부재(110)가 배치되는 영역이 감소하기 때문에, 냉각부재(110)를 준비하고 배치시키는 작업에 소요되는 시간이 감소할 수 있고, 전체 공정의 효율성이 향상될 수 있다. 그러나 냉각부재(110)를 배치시키는 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

플레이트(120)는 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)과 연결홈(75b) 사이의 연결부를 커버하도록 설치될 수 있다. 즉, 플레이트(120)는 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)과 연결홈(75b) 사이에는 배치되는 앵글 플레이트일 수 있다. 플레이트(120)는 'ㄱ'자 형태로 형성될 수 있으며, 일측이 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)과 접촉하고, 타측이 연결홈(75b)의 바닥면을 향하여 연장될 수 있다. 플레이트(120)에서 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)과 접촉하는 부분과, 연결홈(75b)의 바닥면을 향하여 연장된 부분 사이의 각도는 연결홈(75b)과 상부면(75a) 연결되는 각도에 맞춰질 수 있다. 이에, 플레이트(120)가 연결홈(75b)과 상부면(75a)의 연결부를 감싸도록 배치될 수 있다.

또한, 플레이트(120)는 2개가 구비되어 연결홈(75b) 양측에 설치될 수 있고, 더미바 헤드(75)와 주형(40) 사이의 경계선을 따라 배치된 냉각부재(110)들 사이에 플레이트(120)가 위치할 수 있다. 따라서, 냉각부재(110)가 배치되기 어려운 영역에 앵글 플레이트(120)가 배치될 수 있다. 앵글 플레이트(120)는 냉각부재(110)와 함께 주편과 더미바(70)를 용이하게 분리되게 연결해주며, 실링칩(140)이 외부로 배출되는 것을 차단할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 앵글 플레이트(120) 없이 냉각부재(110)만 구비될 수도 있다.

실링재(130)는 주형(40)과 더미바 헤드(75) 간의 결합틈을 막아주는 실런트(Sealant)일 수 있다. 실링재(130)는 비정형 재질의 물질일 수 있다. 예를 들어, 실링재(130)는 진흙일 수 있고, 접착력을 가지고 있어 주형(40)과 더미바 헤드(75) 사이의 틈새에 끼워져 부착될 수 있다. 이에, 실링재(130)는 더미바 헤드(75)의 상부면(75a) 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다.

또한, 실링재(130)가 진흙이기 때문에 용이하게 부숴질 수 있다. 이에, 더미바(70)를 주형(40)의 하부로 인출할 때, 실링재(130)가 깨지면서 더미바(70)가 용이하게 이동할 수 있다. 따라서, 실링재(130)는 더미바(70)가 인출되기 전까지 임시로 주형(40)과 더미바 헤드(75) 사이의 틈새를 차단할 수 있다. 그러나 실링재(130)의 재질은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

고정부재는 주형(40) 내에서 냉각부재(110)의 위치를 고정시키는 역할을 한다. 예를 들어, 실링재(130)가 고정부재로 사용될 수 있다. 즉, 실링재(130)로 냉각부재(110)를 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)에 부착시킬 수 있다. 주입되는 실링재(130)의 양을 증가시켜 일부가 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)으로 넘치도록 할 수 있다. 이에, 더미바 헤드(75)의 둘레를 따라 배치되는 냉각부재(110)가 실링재(130)와 접촉하여 고정될 수 있다. 한편, 별도로 냉각부재(110)와 더미바 헤드(75)의 상부면 사이에 실링재(130)를 설치하여 냉각부재(110)를 고정시킬 수도 있다.

또는, 고정부재는 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)에 냉각부재(110)가 걸릴 수 턱일 수도 있다. 냉각부재(110)는 고정부재에 걸려 위치가 고정될 수 있다. 이에, 주형(40) 내부로 실링칩(140)이 투입되거나 주형(40)에 진동이 발생하더라도, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)에서 냉각부재(110)의 위치가 고정된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 냉각부재(110)의 위치가 변동되어, 더미바 헤드(75)의 가장자리가 아닌 다른 영역부터 용강이 응고되는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 과정을 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 주조방법에 대해 설명하기로 한다.

도 5을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 밀폐방법은, 일측과 타측이 개방된 주형을 마련하는 과정(S110), 주형 내에 더미바의 헤드를 위치시키는 과정(S120), 더미바의 헤드의 가장자리 둘레 중 적어도 일부를 따라 냉각부재를 배치하는 과정(S130), 주형의 일측으로 실링칩을 투입하는 과정(S140), 및 주형의 일측으로 용강을 주입하여 응고시키고, 더미바를 주형에서 인출하여 주편을 인발하는 과정(S150)을 포함한다.

도 2 내지 도 4를 참조해서 설명하면, 주형(40)은 내부공간을 가지며, 상부와 하부가 개방될 수 있다. 이에, 주형(40)의 상측에 배치되는 턴디쉬(30)의 침지노즐(35)이 주형(40) 내부로 용강을 공급할 수 있고, 용강은 주형(40) 내에서 응고되어 주형(40)의 개방된 하부를 통해 주편으로 인출될 수 있다. 그러나 주형(40)이 배치되는 방식은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있고, 주편이 인발되는 방향에 맞춰 더미바(70)의 진행방향도 변경될 수 있다.

주형(40) 내부로 용강을 공급하기 전에, 도 6의 (a)와 같이 주형(40) 내로 더미바(70)를 삽입하여, 주형(40) 내에 더미바 헤드(75)를 위치시킬 수 있다. 주형(40)의 하부가 개방되어 바닥이 없기 때문에, 주조 초기에 주형(40)으로 공급되는 용강이 외부로 노출되지 않도록 막아주는 바닥이 필요하다. 이에, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)은 주형(40) 내 위치시켜, 주형(40)의 하부를 막을 수 있다. 즉, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)이 바닥 역할을 할 수 있다.

그 다음, 도 6의 (b)와 같이 주형(40)과 더미바 헤드(75) 사이의 틈새를 실링재(130)로 메울 수 있다. 더미바 헤드(75)의 평면 면적이, 주형(40)에서 용강이 수용될 수 있는 공간의 평면 면적보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 더미바(70)가 주형(40) 내부로 용이하게 삽입되거나 인출될 수 있도록 더미바(70)의 크기가 주형(40) 내부공간의 크기보다 작게 형성될 수 있다. 이에, 더미바(70)를 주형(40) 내로 삽입시키면, 더미바 헤드(75)와 주형(40) 사이에 틈새가 발생할 수 있다. 따라서, 주형(40) 내부로 장입된 실링칩(140)이 더미바 헤드(75)와 주형(40) 사이의 틈새로 유출되지 않도록, 실링재(130)로 틈새를 메울 수 있다.

예를 들어, 실링재(130)는 진흙일 수 있고, 접착력을 가지고 있어 주형(40)과 더미바 헤드(75) 사이의 틈새에 끼워져 부착될 수 있다. 작업자가 직접 실링재(130)로 주형(40)과 더미바 헤드(75) 사이의 틈새를 메울 수도 있고, 주입장치(미도시)를 이용하여 주형(40)과 더미바 헤드(75) 사이의 틈새로 실링재를 주입할 수도 있다. 이에, 실링재(130)는 더미바 헤드(75)의 상부면(75a) 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다.

그 다음, 도 6의 (c) 및 도 5와 같이 더미바 헤드(75)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부를 따라 냉각부재(110)를 배치할 수 있다. 냉각부재(110)는 용강이 응고되는 시간을 단축시키는 역할을 한다. 즉, 고온의 용강이 저온의 냉각부재(110)와 접촉하여 냉각되면서, 용강이 신속하게 응고될 수 있다.

냉각부재(110)는 복수개가 구비될 수 있다. 복수개의 냉각부재(110)는 주형(40)과 더미바 헤드(75)의 경계를 따라 배치할 수 있다. 예를 들어, 주형(40)의 내부공간의 평면 형상과, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)의 평면 형상은 직사각형일 수 있다. 이에, 주형(40)과 더미바 헤드(75) 사이에는 4개의 경계선이 존재할 수 있다. 냉각부재(110)는 일방향으로 형성되기 때문에, 경계선들 사이의 코너부에 배치되기 어렵다. 이에, 각 경계선마다 하나의 냉각부재(110)가 배치되어 더미바 헤드(75)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.

한편, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)과 연결홈(75b) 사이에는 플레이트(120)를 배치할 수도 있다. 즉, 냉각부재(110)가 배치되기 어려운 영역에 플레이트(120)가 배치될 수 있다. 플레이트(120)는 냉각부재(110)와 함께 주편과 더미바(70)를 용이하게 분리되게 연결해주며, 실링칩(140)이 외부로 배출되는 것을 차단할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 앵글 플레이트(120) 없이 냉각부재(110)만 구비될 수도 있다.

복수개의 냉각부재(110)를 더미바 헤드(75)의 상부면(75a) 상에 배치시킬 때, 냉각부재(110)들을 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 실링재(130)로 냉각부재(110)를 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)에 부착시킬 수 있다. 또는, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)에 냉각부재(110)가 걸릴 수 턱을 형성할 수도 있다. 이에, 주형(40) 내부로 실링칩(140)이 투입되거나 주형(40)에 진동이 발생하더라도, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)에서 냉각부재(110)의 위치가 고정된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 냉각부재(110)의 위치가 변동되어, 더미바 헤드(75)의 가장자리가 아닌 다른 영역부터 용강이 응고되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 냉각부재(110)를 고정시키는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

그 다음, 도 6의 (d)와 같이 주형(40)의 개방된 상부로 실링칩(140)을 투입할 수 있다. 실링칩(140)은 금속 재질로 형성된 칩 모양의 조각들일 수 있다. 예를 들어, 네일 칩 및 그라인더 칩 등의 금속칩이 실링칩(140)으로 사용될 수 있다. 용강은 실링칩(140)에 용착되므로 더미바 헤드(75)와 주편의 분리가 용이해질 수 있다.

이때, 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)은, 중심부, 및 중심부를 감싸며 냉각부재(110)가 배치되는 외곽부를 포함할 수 있고, 실링칩(140)은 더미바 헤드(75)의 중심부로 투입될 수 있다. 즉, 냉각부재(110)에 실링칩(140)이 유입되는 것을 억제하거나 방지하기 위해, 냉각부재(110)가 위치하지 않는 영역으로 실링칩(140)을 투입할 수 있다. 따라서, 냉각부재(110)가 용강을 냉각시키는 효과가 실링칩(140)에 의해 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 실링칩(140)이 수용되는 공간(또는, 중심부)의 적어도 일부를 냉각부재(110)들이 감싸는 구조로 배치될 수 있다.

실링칩(140)이 더미바 헤드(75)의 상부면(75a) 중 일부에만 장입되기 때문에, 상부면(75a) 전체에 실링칩(140)을 공급할 때보다 장입되는 실링칩(140)의 양이 감소할 수 있다. 즉, 실링칩(140)이 장입되어야 하는 영역에 냉각부재(110)가 배치되어, 투입해야 되는 실링칩(140)의 양을 감소시킬 수 있다. 이에, 실링칩(140)과 용강을 결합시키기가 용이해질 수 있다. 따라서, 실링칩(140)이 주변 설비로 유입되는 것을 방지하기가 더 용이해질 수 있다.

또한, 실링칩(140)은 냉각부재(110)의 높이(L)에 맞춰 더미바 헤드(75)의 상부면(75a) 상에 장입될 수 있다. 이에, 실링칩(140)의 상부면과 더미바 헤드(75)의 상부면(75a)이 동일하거나 유사한 높이에 위치할 수 있다.

실링칩(140)이 냉각부재(110)의 높이보다 높게 장입되면, 주형(40) 내로 유입되는 용강에 실링칩(140)이 밀려 냉각부재(110) 내로 유입되기가 쉽다. 따라서, 실링칩(140)의 높이가 냉각부재(110)의 높이 이하가 되도록 주형(40) 내로 장입시킬 수 있다. 실링칩(140)의 높이가 냉각부재(110)의 높이보다 너무 낮게 장입되면, 용강이 더미바 헤드(75)와 직접 접촉하기 쉬워져 주편과 더미바(70)의 분리가 어려워질 수 있다. 이에, 냉각부재(110)의 높이에 맞춰 실링칩(140)을 주형(40) 내로 투입할 수 있다.

그 다음, 도 6의 (e)와 같이 실링칩(140) 상에 완충부재(150)를 안착시킬 수 있다. 완충부재(150)는 코일 또는 스프링 모양으로 형성될 수 있다. 완충부재(150)는 주형(40)의 장변 플레이트의 연장방향으로 연장될 수 있다. 완충부재(150)는 실링칩(140)의 상부면을 커버하도록 하나 또는 복수개가 배치될 수 있다. 완충부재(150)는 주형(40) 내부로 주입된 용강의 응고가 신속하게 진행될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 완충부재(150)는 실링칩(140)보다 상측에 위치하기 때문에, 침지노즐(35)에서 공급되는 용강과 실링칩(140)보다 먼저 접촉할 수 있다. 이에, 완충부재(150)가 침지노즐(35)에서 하측으로 주입되는 용강의 이동을 완충시킬 수 있다. 따라서, 완충부재(150) 하측의 실링칩(140)에 가해지는 충격이 감소하여, 실링칩(140)이 용강에 의해 주형(40) 내부에서 비산되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.

그 다음, 도 6의 (f)와 같이 주형(40)의 일측으로 용강을 주입하여 응고시킬 수 있다. 즉, 침지노즐(35)은 주형(40)의 내부로 진입시킨 상태에서, 침지노즐(35)로 턴디쉬 내부에 저장된 용강을 주형(40) 내부로 주입할 수 있다. 주형(40)의 개방된 하부가 더미바 헤드(75)에 의해 막혀있기 때문에, 주형(40) 내부에 용강이 채워질 수 있고, 주형(40)의 형상에 맞춰 응고될 수 있다.

이때, 용강은 냉각부재(110)가 배치된 영역부터 내측방향으로 응고될 수 있다. 즉, 더미바 헤드(75)의 가장자리 영역부터 용강이 냉각될 수 있다. 용강은 냉각부재(110)에 먼저 용착될 수 있다. 따라서, 실링칩(140)이 배치된 영역을 감싸는 벽체가 형성될 수 있다. 이에, 주편이 주형(40) 외측으로 인발되더라도 실링칩(140)의 주위가 주편의 벽체로 막혀 주변으로 탈락되는 것을 방지할 수 있다.

주형(40) 내에 일정량의 용강이 채워져 응고되면, 더미바(70)를 주형(40)에서 인출하여 주편을 인발할 수 있다. 더미바 헤드(75)의 가장자리 영역에는 냉각부재(110)에 의해 용강이 신속하게 응고되기 때문에, 주편이 인출되기 전에 벽체가 형성될 수 있다. 이에, 더미바 헤드(75)의 중심부에 위치한 실링칩(140)이 용강과 완전히 결합되지 못하더라도, 용강이 응고되면서 형성된 벽체가 실링칩(140)이 비산되거나 주변 설비로 탈락되는 것을 방지할 수 있고, 주변 설비에 실링칩(140)이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이후, 더미바 헤드(75) 중심부에서도 용강이 모두 응고되면서 실링칩(140)과 응고되는 용강이 결합될 수 있다. 따라서, 더미바(70) 외측으로 실링칩(140)이 비산되지 않고, 벽체 내에서 응고되는 용강과 안정적으로 결합될 수 있다.

그 다음, 주편이 더미바(70) 없이도 인발될 수 있게 되면, 더미바 헤드(75)와 주편을 분리시킬 수 있다. 이후, 주편은 이송되면서 절단기에 의해 일정한 크기로 절단될 수 있다.

이처럼, 주형(40)의 내부를 밀폐시키는데 사용되는 실링칩(140)이 주형(40)의 주변 설비로 유입되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 이에, 주형(40)의 주변 설비가 유입된 실링칩에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 주조공정이 원활하게 진행되어 주조공정의 생산성이 향상될 수 있다.

예를 들어, 주편으로 유체를 분사하는 분사기가 실링칩에 의해 막히거나, 분사기를 이동시키는 구동기가 실링칩에 의해 고장나는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 유체가 주편에 안정적으로 분사되어 주편이 정상적으로 처리될 수 있고, 생산되는 주편의 품질이 저하되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 실링칩은 이송롤러를 구비하는 세그먼트 설비 내에 쌓여 고착되는 것을 방지할 수 있고, 더미바와 주편을 분리시킬 때 실링칩이 하부로 유출되어 냉각수를 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 이에, 설비의 유지보수가 용이해질 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

30: 턴디쉬 35: 침지노즐
40: 주형 70: 더미바
75: 더미바 헤드 110: 냉각부재
120: 앵글 플레이트 130: 실링재
140: 실링칩 150: 코일

Claims (11)

1. 일측과 타측이 개방된 주형을 마련하는 과정;
   상기 주형 내에 더미바의 헤드를 위치시키는 과정;
   상기 주형과 상기 더미바의 헤드 사이의 틈새, 및 상기 더미바 헤드의 상부면으로 실런트 형태의 실링재를 공급하는 과정;
   상기 더미바의 헤드의 가장자리 둘레 중 적어도 일부를 따라 냉각부재를 배치하고 고정시키는 과정;
   상기 주형의 일측으로 실링칩을 투입하는 과정; 및
   상기 주형의 일측으로 용강을 주입하여 응고시키고, 상기 더미바를 상기 주형에서 인출하여 주편을 인발하는 과정;을 포함하고,
   상기 냉각부재를 고정시키는 과정은, 상기 냉각부재를 상기 실링재에 접촉시켜 상기 더미바 헤드의 상부면에 부착하는 과정, 및 상기 냉각부재를 상기 더미바 헤드 상부면에 구비되는 턱에 걸어 고정하는 과정을 포함하는 주조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각부재는 복수개가 구비되고,
   상기 냉각부재를 배치하는 과정은,
   복수개의 냉각부재를 상기 주형과 상기 더미바 헤드의 경계를 따라 배치하는 과정을 포함하는 주조방법.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 더미바 헤드의 일면은, 중심부, 및 상기 중심부를 감싸며 상기 냉각부재가 배치되는 외곽부를 포함하고,
   상기 주형의 일측으로 실링칩을 투입하는 과정은,
   상기 더미바의 헤드의 중심부로 실링칩을 투입하는 과정을 포함하는 주조방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 용강을 응고시키는 과정은,
   상기 냉각부재가 배치된 영역부터 내측방향으로 용강을 응고시키는 과정을 포함하는 주조방법.
6. 삭제
7. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4, 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 주형의 일측으로 실링칩을 투입한 후,
   상기 실링칩 상에 완충부재를 안착시키는 과정을 더 포함하는 주조방법.
8. 내부에 용강이 수용될 수 있는 공간이 형성되고, 일측과 타측이 개방된 주형;
   상기 주형의 타측에 삽입될 수 있는 더미바 헤드를 구비하는 더미바;
   상기 주형의 내부에서 상기 더미바의 헤드의 가장자리 둘레 중 적어도 일부를 따라 배치되는 냉각부재; 및
   상기 주형과 상기 더미바의 헤드 사이의 틈새, 및 상기 더미바 헤드의 상부면으로 공급되어 상기 냉각부재를 고정시킬 수 있는 실링재;를 포함하고,
   상기 더미바 헤드의 상부면에 상기 냉각부재가 걸릴 수 있는 턱이 구비되는 주조장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 더미바 헤드에서 상기 냉각부재가 배치되는 일면에 홈이 형성되고,
   상기 일면과 상기 홈 사이의 연결부를 커버하도록 설치되는 플레이트를 더 포함하는 주조장치.
10. 삭제
11. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 냉각부재는, 코일 내부에 또 다른 코일이 배치되는 구조를 가지는 다중코일을 포함하는 주조장치.

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