KR102115890B1

KR102115890B1 - 주조 장치 및 주조 방법

Info

Publication number: KR102115890B1
Application number: KR1020180090790A
Authority: KR
Inventors: 한기수; 이해범; 박우택; 이정수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2020-05-27
Also published as: KR20200015227A

Abstract

본 발명은 주조 장치 및 주조 방법에 관한 것으로서, 용강의 이동 경로로 사용되는 제1유로가 형성되고, 저면에 상기 제1유로의 외측을 둘러싸는 실링홈이 형성되는 제1노즐; 내부에 용강의 이동 경로로 사용되는 제2유로가 형성되고, 상부가 상기 제1노즐의 저면에 접촉하도록 상기 제1노즐의 하부에 배치되는 제2노즐; 상기 실링홈에 실링 가스를 공급하기 위한 실링 가스 공급부; 상기 실링홈에 입자 상태의 실링제를 공급하기 위한 실링제 공급부; 상기 실링홈에 공급되는 실링 가스의 압력을 측정하도록 상기 실링 가스 공급부에 구비되는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 결과를 이용하여 상기 실링제 공급부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고, 주조 중 노즐 조립체로 외기가 유입되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.

Description

주조 장치 및 주조 방법{Apparatus for casting and method thereof}

본 발명은 주조 장치 및 주조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬라이딩 게이트와 침지 노즐 사이로 공급되는 가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있는 주조 장치 및 주조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 주편은 주형에 수용된 용강이 냉각대를 거쳐 냉각되면서 제조된다. 예컨대, 연속주조공정은 일정한 내부 형상을 갖는 주형에 용강을 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬라브, 블룸, 빌렛, 빔 블랭크 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정이다.

이러한 연속주조공정은 턴디쉬와 주형 및 주편을 냉각하고 압하하는 2차 냉각대를 포함하는 연속주조장치를 이용하여 수행될 수 있다. 여기에서 턴디쉬에 수용된 용강은 턴디쉬 하부에 구비되는 노즐 조립체를 통해 주형으로 공급될 수 있다. 노즐 조립체는 턴디쉬 하부에 구비되어 용강을 배출시키는 상부 노즐과, 상부 노즐 하부에 구비되는 침지 노즐을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 주형으로 공급되는 용강량은 스토퍼나 슬라이딩 게이트를 통해 조절될 수 있다.

그 중 슬라이딩 게이트는 주로 상부 플레이트, 중간 플레이트 및 하부 플레이트로 구성되는 3판식이 사용될 수 있다. 이와 같은 슬라이딩 게이트는 각각의 플레이트에 개구가 형성되어 있으며, 중간 플레이트를 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에서 왕복 이동시킴으로써 중간 플레이트의 개구와 상, 하부 플레이트의 개구 간의 중첩 정도를 조절할 수 있다. 이러한 구성을 통해 슬라이딩 게이트는 상부 노즐과 침지 노즐 사이에서 상부 플레이트와 하부 플레이트에 각각 형성되는 개구가 중간 플레이트에 형성되는 개구에 의해 개방되는 면적을 조절함으로써 주형으로 공급되는 용강량을 제어할 수 있다.

한편, 슬라이딩 게이트와 침지 노즐은 독립적인 구조물로 슬라이딩 게이트와 침지 노즐의 연결부위를 완전하게 실링(sealing)하기 어려운 문제점이 있다. 이에 침지 노즐과 접촉하는 하부 플레이트의 저면에 개구를 둘러싸도록 유로를 형성하고, 유로에 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 주입하여 하부 플레이트와 침지 노즐 사이에 일정 크기의 압력을 부여하여 외기를 차단하는 실링하는 방법이 사용되고 있다. 그런데 주조 중 고온의 용강에 의한 열충격으로 하부 플레이트에 크랙이 발생하는 현상이 발생하게 된다. 이로 인해 유로로 주입되는 불활성 가스가 크랙을 따라 누설되어 하부 플레이트와 침지 노즐 사이에 불활성 가스에 의해 형성된 압력이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 하부플레이트와 침지노즐 사이로 열균열이 발생하면서 조인트 실링 압력이 저하되고, 이로 인해 탕면 변동이 발생하여 주편의 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

KR

2004-0028189

A

KR

2012-0026720

A

본 발명은 슬라이딩 게이트와 침지 노즐 사이로 공급되는 가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있는 주조 장치 및 주조 방법을 제공한다.

본 발명은 주조를 중단하지 않고 슬라이딩 게이트와 침지 노즐 사이를 실링할 수 있는 주조 장치 및 주조 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 주조 장치는, 용강의 이동 경로로 사용되는 제1유로가 형성되고, 저면에 상기 제1유로의 외측을 둘러싸는 실링홈이 형성되는 제1노즐; 내부에 용강의 이동 경로로 사용되는 제2유로가 형성되고, 상부가 상기 제1노즐의 저면에 접촉하도록 상기 제1노즐의 하부에 배치되는 제2노즐; 상기 실링홈에 실링 가스를 공급하기 위한 실링 가스 공급부; 상기 실링홈에 입자 상태의 실링제를 공급하기 위한 실링제 공급부; 상기 실링홈에 공급되는 실링 가스의 압력을 측정하도록 상기 실링 가스 공급부에 구비되는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 결과를 이용하여 상기 실링제 공급부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 제1노즐은, 슬라이딩 게이트를 포함하고, 상기 제2노즐은 침지 노즐을 포함하며, 상기 실링홈은 상기 침지 노즐의 상부면과 접촉하는 상기 슬라이딩 게이트의 하부 플레이트의 저면에 형성될 수 있다.

상기 실링 가스 공급부는, 실링 가스를 저장할 수 있는 공간을 제공하는 실링 가스 저장기; 및 상기 실링 가스 저장기와 상기 실링홈을 연결하는 제1공급배관;을 포함하고, 상기 실링제 공급부는 상기 제1공급배관에 연결될 수 있다.

상기 측정부는 상기 제1공급배관에 연결될 수 있다.

상기 실링제 공급부는, 상기 실링제를 수용할 수 있는 공간을 제공하는 실링제 저장기; 상기 실링제 저장기와 상기 제1공급배관을 연결하는 제2공급배관; 및 상기 제2공급배관에 구비되는 제1밸브;를 포함할 수 있다.

상기 실링제 공급부는, 상기 실링제 저장기와 상기 제1밸브 사이에 제2밸브를 구비하고, 일측은 상기 제1공급배관에 연결되고, 타측은 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 사이의 제2공급배관에 연결되는 바이패스 배관을 포함하며, 상기 바이패스 배관의 일측은 상기 실링 가스의 이동방향에 대해서 상기 제2공급배관의 전방에 배치되는 제1공급배관에 연결할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 측정부에서 측정된 결과에 따라 상기 제1밸브와 상기 제2밸브의 동작을 선택적으로 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 주조 방법은, 노즐 조립체를 이용하여 턴디쉬에 수용된 용강을 주형에 공급하면서 주편을 주조하는 방법으로서, 상기 노즐 조립체에 주입하기 위한 실링 가스와 실링제를 마련하는 과정; 상기 노즐 조립체의 적어도 일부에 실링 가스를 주입하는 과정; 상기 노즐 조립체에 공급되는 실링 가스의 압력을 측정하는 과정; 측정된 실링 가스의 압력에 따라 상기 노즐 노립체에 상기 실링제의 투입 여부를 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 실링 가스와 실링제를 마련하는 과정에서, 상기 실링 가스는 불활성 가스를 포함하고, 상기 실링제는 탄소 함유 입자를 포함할 수 있다.

상기 실링제는 그라파이트 및 탄소 나노 튜브 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 노즐 조립체는, 상기 턴디쉬의 하부에 연결되는 상부 노즐; 상기 상부 노즐의 하부에 구비되는 침지 노즐 및 상기 상부 노즐과 상기 침지 노즐 사이에 구비되는 슬라이딩 게이트를 포함하고, 상기 실링 가스를 주입하는 과정은, 상기 상부 노즐과 상기 슬라이딩 게이트 사이 및 상기 슬라이딩 게이트와 상기 침지 노즐 사이 중 적어도 어느 하나에 주입할 수 있다.

상기 실링제의 투입 여부를 결정하는 과정은, 상기 측정된 실링 가스의 압력값이 기 설정된 압력 범위에 포함되면, 상기 노즐 조립체에서 상기 실링 가스의 누설이 발생하지 않는 것으로 판단하여 상기 실링제를 투입하지 않는 것으로 결정하고, 상기 노즐 조립체에 실링 가스만 주입할 수 있다.

상기 실링제의 투입 여부를 결정하는 과정은, 상기 측정된 실링 가스의 압력값이 기 설정된 압력 범위보다 작으면, 상기 노즐 조립체에서 상기 실링 가스의 누설이 발생하는 것으로 판단하여 상기 실링제를 투입하는 것으로 결정하고, 상기 노즐 조립체에 실링 가스와 실링제를 주입하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 노즐 조립체에 실링 가스와 실링제를 주입하는 과정은, 상기 실링제를 상기 노즐 조립체에 형성되는 크랙에 누적시켜 크랙을 메우는 과정을 포함할 수 있다.

상기 실링 가스의 압력을 지속적으로 측정하고, 상기 노즐 조립체에 실링 가스와 실링제를 주입한 이후 측정된 실링 가스의 압력값이 기 설정된 압력 범위에 포함되면, 상기 노즐 조립체에서 상기 실링 가스가 누설되는 부분이 상기 실링제에 의해 실링된 것으로 판단하여 상기 실링제의 투입을 중단할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 주조 중 노즐 조립체에 공급되는 실링 가스가 외부로 누설을 억제 혹은 방지할 수 있다. 즉, 열충격에 의해 노즐 조립체에 크랙 등과 같은 결함이 발생하는 경우 노즐 조립체에 주입되는 실링 가스에 실링제를 투입하여 결함을 제거함으로써 실링 가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 노즐 조립체로 외기가 유입되어 용강에 혼입되는 것을 방지할 수 있어, 이를 이용하여 제조되는 주편의 품질 저하를 억제 혹은 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 슬라이딩 게이트의 하부 플레이트의 구조를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치를 구성하는 노즐 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 주조 장치를 구성하는 노즐 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조방법을 보여주는 순서도.
도 6은 하부 플레이트에 주입되는 실링 가스의 압력 변화를 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주조방법으로 슬라이딩 게이트의 하부 플레이트와 침지 노즐 사이를 실링하는 상태를 보여주는 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 슬라이딩 게이트의 하부 플레이트의 구조를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치를 구성하는 노즐 장치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 주조 장치를 구성하는 노즐 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

먼저, 도 1을 참조하여 주조 장치의 구성에 대해서 설명한다.

주조 장치는 용강이 수용되는 턴디쉬(10)와, 턴디쉬(10) 하부에 구비되어 턴디쉬(10)에서 공급되는 용강을 1차적으로 냉각시켜 주편을 주조하는 주형(20)을 포함한다. 또한, 도시되어 있지는 않지만, 주형(20) 하부에 구비되어 주형(20)에서 인발된 주편을 냉각시키고 압하하는 2차 냉각대(미도시)를 포함한다.

턴디쉬(10)의 하부에는 용강을 주형에 공급하는 노즐 조립체가 구비될 수 있다. 노즐 조립체는 턴디쉬(10)의 하부에 연결되는 상부 노즐(30)과, 상부 노즐(30)의 하부에 연결되는 침지 노즐(50)을 포함할 수 있다. 침지 노즐(50)은 상측이 상부 노즐(30)의 하부에 연결되어 주형(20) 측으로 연장되도록 구비되며 그 하측은 주형(20) 내 용강에 침지된다. 침지 노즐(50)은 내부에 용강의 이동 경로로 사용되는 유로인 내공부(52)가 형성될 수 있으며, 하부에는 용강을 주형(20)으로 토출시키는 토출구(54)가 형성될 수 있다. 또한, 침지 노즐(50)은 내공부(미도시)에 내열성 및 내식성이 우수한 코팅층(미도시)이 형성될 수 있으며, 외측에 슬래그 라인부(미도시)가 형성될 수 있다. 그리고 상부 노즐(30)과 침지 노즐(50)의 사이에는 주형으로 공급되는 용강량을 조절하기 위해 슬라이딩 게이트(40)를 구비할 수 있다.

슬라이딩 게이트(40)는 상부 플레이트(42)와, 상부 플레이트(42) 하부에 구비되는 하부 플레이트(46) 및 상부 플레이트(42)와 하부 플레이트(46) 사이에 구비되는 중간 플레이트(44)를 포함할 수 있다. 이때, 중간 플레이트(44)에는 중간 플레이트(44)를 수평방향으로 왕복 이동시킬 수 있는 구동기(48)가 연결되어, 상부 플레이트(42)와 하부 플레이트(46) 사이에서 이동할 수 있다.

상부 플레이트(42)와 중간 플레이트(44) 및 하부 플레이트(46)에는 용강의 이동 경로로 사용되는 제1개구(42a), 제2개구(44a) 및 제3개구(46a)가 각각 형성될 수 있다. 제1개구(42a)와 제3개구(46a)는 상부 노즐(30)에 형성된 유로(32)와 연통되는 위치, 즉, 유로(32)의 하부에 배치될 수 있다. 그리고 중간 플레이트(44)는 구동기(48)의 작동에 의해 상부 플레이트(42)와 하부 플레이트(46) 사이에서 이동하면서 제2개구(44a)를 제1개구(42a) 및 제3개구(46a)와 중첩시키거나, 제1개구(42a) 및 제3개구(46a)로부터 회피시킬 수 있다. 이에 제1개구(42a), 제2개구(44a) 및 제3개구(46a)를 연통시켜 용강이 이동하는 유로인 유통로를 형성함으로써 용강을 배출시키거나 제1개구(42a)와 제3개구(46a) 사이를 차단하여 용강이 배출되는 것을 방지할 수 있다.

슬라이딩 게이트(40)의 유통로가 개방되면, 용강은 유통로를 따라 이동하여 침지 노즐(50)을 거쳐 주형(20)으로 주입될 수 있다.

한편, 침지 노즐(50)은 그 상부면이 슬라이딩 게이트(40)의 하부 플레이트(46)의 저면에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이때, 침지 노즐(50)과 슬라이딩 게이트(40)는 독립적인 구조물로 그 사이에 별도의 연결부재를 구비하지 않고, 용강이 유출되지 않도록 하부 플레이트(46)의 저면과 침지 노즐(50)의 상부면이 서로 밀착되도록 배치될 수 있다.

그런데 하부 플레이트(46)와 침지 노즐(50)이 서로 밀착되어 있더라고, 그 계면을 통해 외기가 유입되어 용강으로 혼입되는 문제점이 있다. 이에 하부 플레이트(46)의 저면에 제3개구(46a)의 외측을 따라 소정 깊이의 실링홈(47)을 형성하고, 실링홈(47)에 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 주입하여 외기의 혼입을 방지하고 있다.

그런데 제1개구(42a), 제2개구(44a) 및 제3개구(46a)의 주변은 용강과 직접 접촉하게 된다. 주조 중 각각의 개구(42a, 44a, 46a) 주변은 고온의 용강과 지속적으로 접촉하게 되면서 열충격에 의해 크랙이 발생하게 된다. 그리고 개구(42a, 44a, 46a) 주변에 발생한 크랙은 주조가 진행됨에 따라 개구(42a, 44a, 46a)의 외측으로 전파되고, 심한 경우에는 플레이트 전체에 걸쳐 크랙이 발생할 수도 있다. 이로 인해 하부 플레이트(46)에 형성된 실링홈(47)에도 크랙이 전파되어 실링홈(47) 주변으로 크랙이 발행할 수 있다. 실링홈(47) 주변에 크랙이 발생하면 실링홈(47)으로 주입되는 불활성 가스가 크랙을 따라 누설되어 하부 플레이트(46)와 침지 노즐(50) 간에 실링이 제대로 되지 않아 그 계면을 통해 외기가 유입되어 용강으로 혼입되는 문제점이 있다.

이에 본 발명에서는 실링홈에 크랙이 발생하는 경우 주조를 중단하거나 하부 플레이트를 교체하지 않고 실링홈에 주입되는 불활성 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있는 주조 장치 및 주조방법을 제시한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치에 대해서 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치는, 용강의 이동 경로로 사용되는 제1유로가 형성되고 저면에 제1유로의 외측을 둘러싸는 실링홈(47)이 형성되는 제1노즐과, 용강의 이동 경로로 사용되고 제1유로와 연통되는 제2유로가 형성되며 상부가 제1노즐의 저면에 접촉하도록 제1노즐의 하부에 배치되는 제2노즐과, 실링홈(47)에 실링 가스를 공급하기 위한 실링 가스 공급부(60)와, 실링홈(47)에 입자 상태의 실링제를 공급하도록 실링 가스 공급부(60)에 연결되는 실링제 공급부(70)와, 실링홈(47)에 공급되는 실링 가스의 압력을 측정하도록 실링 가스 공급부(60)에 구비되는 측정부(90) 및 측정부(90)에서 측정된 결과를 이용하여 실링제 공급부(70)의 동작을 제어하는 제어부(80)를 포함할 수 있다. 여기에서 제1노즐은 상대적으로 상부측에 구비되는 노즐이고, 제2노즐은 제1노즐보다 하부측에 구비되는 노즐일 수 있다. 예컨대 제1노즐이 상부 노즐(30)인 경우에는 제2노즐은 슬라이딩 게이트(40)일 수 있고, 제1노즐이 슬라이딩 게이트(40)인 경우에는 제2노즐이 침지 노즐(50)일 수 있다. 이하에서는 제1노즐이 슬라이딩 게이트(40)이고, 제2노즐이 침지 노즐(50)인 경우에 대해서 설명한다.

앞에서 설명한 바와 같이, 슬라이딩 게이트(40)는 상부 플레이트(42)와, 상부 플레이트(42) 하부에 구비되는 하부 플레이트(46) 및 상부 플레이트(42)와 하부 플레이트(46) 사이에 구비되는 중간 플레이트(44)를 포함할 수 있고, 하부 플레이트(46)의 하부에는 침지 노즐(50)이 구비될 수 있다. 이때, 하부 플레이트(46)와 침지 노즐(50) 사이를 실링하기 위해서 도 2에 도시된 것처럼 하부 플레이트(46)의 저면에 유로, 예컨대 제3개구(46a)의 외측을 둘러싸도록 실링홈(47)을 형성하고, 실링 가스 공급부(60)를 통해 실링홈(47)에 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 주입할 수 있다. 실링홈(47)은 하부 플레이트(46)의 저면에 제3개구(46a)와 이격되도록 형성되며, 오목하게 함몰되도록 형성될 수 있다. 실링홈(47)은 침지 노즐(50)의 상부면과 접촉하는 영역에 형성될 수 있다.

하부 플레이트(46)에는 실링 가스 공급부(60)에서 공급되는 실링 가스를 실링홈(47)에 주입하기 위한 주입로(49)가 형성될 수 있다. 이때, 주입로(49)는 하부 플레이트(46)의 내부를 가로지르도록 형성될 수 있으며, 실링 가스 공급부(60)와 연결되는 주입로(49)의 일측은 하부 플레이트(46)의 일측 측면에 형성될 수 있고, 실링 가스가 배출되는 주입로(49)의 타측은 실링홈(47)과 연통되도록 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 실링홈(47)에 실링 가스를 공급하기 위한 실링 가스 공급부(60)는 실링 가스를 저장할 수 있는 공간을 제공하는 실링 가스 저장기(62)와, 실링 가스 저장기(62)와 하부 플레이트(46), 즉 하부 플레이트(46)에 형성되는 주입로(49)의 일측을 상호 연결하는 제1공급배관(64)을 포함할 수 있다. 그리고 제1공급배관(64)에는 실링 가스의 유량 또는 유속을 조절하기 위한 밸브(미도시)가 구비될 수도 있다.

실링홈(47)에 주입되는 실링 가스에 실링제를 투입하기 위한 실링제 공급부(70)는 실링제를 저장할 수 있는 공간을 제공하는 실링제 저장기(72)와, 실링제 저장기(72)와 제1공급배관(64)을 연결하는 제2공급배관(74) 및 실링제의 투입량을 조절하기 위해 제2공급배관(74)에 구비되는 제1밸브(76)를 포함할 수 있다. 이때, 제1밸브(76)는 제2공급배관(74)의 내부를 개방 또는 폐쇄할 수 있는 볼밸브, 로터리 밸브 및 솔레노이드 밸브 등 다양한 종류의 밸브가 사용될 수 있다.

예컨대 실링 가스에 실링제를 투입하는 경우, 제1밸브(76)를 개방하면 실링제 저장기(72)에 수용되는 실링제가 하중에 의해 낙하하면서 제2공급배관(74)을 통해 제1공급배관(64)으로 유입되고, 제1공급배관(64)을 따라 이동하는 실링 가스와 혼합되면서 실링홈(47)으로 공급될 수 있다.

한편, 도 4를 참조하면, 실링제 공급부(70)는 실링제 저장기(72)와 제1밸브(76) 사이에 제2공급배관(74)의 내부를 개방 또는 폐쇄할 수 있는 제2밸브(77) 및 제1공급배관(64)과 제2공급배관(74)을 연결하는 바이패스 배관(78)을 포함할 수 있다. 이때, 바이패스 배관(78)은 일측이 제1밸브(76)와 제2밸브(77)의 사이에서 제2공급배관(74)에 연결되고, 타측은 실링 가스의 이동 방향에 대해서 제2공급배관(74)의 전방, 예컨대 하부 플레이트(46)에 인접한 쪽에 배치되는 제1공급배관(64)에 연결될 수 있다.

이 경우, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 제1밸브(76)는 폐쇄하고 제2밸브(77)를 개방하여 실링제 저장기(72)로부터 실링제를 배출시켜 제1밸브(76)와 제2밸브(77) 사이에 임시로 저장할 수 있다. 이후, 실링제를 투입해야 하는 경우에는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 제2밸브(77)는 폐쇄하고 제1밸브(76)를 개방하면 제1공급배관(64)을 따라 이동하는 실링 가스 중 일부가 제2공급배관(74)으로 유입되고, 제2공급배관(74)으로 유입된 실링 가스는 제1밸브(76)와 제2밸브(77) 사이의 제2공급배관(74)에 임시로 저장되어 있던 실링제와 함께 바이패스 배관(78)을 통해 제1공급배관(64)으로 배출될 수 있다.

측정부(90)는 제1공급배관(64)에 구비되어 제1공급배관(64)을 따라 이동하는 실링 가스의 압력을 측정할 수 있다. 예컨대 실링홈(47)에 크랙 등이 발생하여 실링홈(47)으로 주입된 실링 가스 중 일부가 크랙으로 누설되는 경우, 제1공급배관(64) 내에서 측정되는 실링 가스의 압력은 기 설정된 실링 가스의 압력보다 감소할 수 있다. 반면, 실링홈(47)에 크랙이 발생하지 않는 경우, 즉 실링홈(47)에서 실링 가스의 누설이 발생하지 않는 경우에는 제1공급배관(64)에서 측정되는 압력은 일정하게 유지될 수 있다.

제어부(80)는 측정부(90)에서 측정된 압력값과 기 설정된 압력범위를 상호 비교하고, 비교 결과에 따라 제1밸브(76) 및 제2밸브(77)를 제어하여 실링제를 실링 가스가 이동하는 제1공급배관(64)에 선택적으로 투입할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법에 대해서 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조방법을 보여주는 순서도이고, 도 6은 하부 플레이트에 주입되는 실링 가스의 압력 변화를 보여주는 그래프이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주조방법으로 슬라이딩 게이트의 하부 플레이트와 침지 노즐 사이를 실링하는 상태를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은, 노즐 조립체를 이용하여 턴디쉬에 수용된 용강을 주형에 공급하면서 주편을 주조하는 방법으로서, 노즐 조립체에 주입하기 위한 실링 가스와 실링제를 마련하는 과정(S110)과, 노즐 조립체의 적어도 일부에 실링 가스를 주입하는 과정(S111)과, 노즐 조립체에 공급되는 실링 가스의 압력을 측정하는 과정(S112)과, 측정된 실링 가스의 압력값과 기 설정된 실링 가스의 압력 범위를 비교하고 비교 결과에 따라 노즐 조립체에 실링제의 투입 여부를 결정하는 과정(S114)을 포함할 수 있다. 여기에서 노즐 조립체는 턴디쉬(10)에 연결되는 상부 노즐(30)과, 상부 노즐(30)의 하부에 구비되는 슬라이딩 게이트(40) 및 슬라이딩 게이트(40)의 하부에 구비되는 침지 노즐(50)을 포함할 수 있으며, 실링 가스와 실링제는 슬라이딩 게이트(40)와 침지 노즐(50) 사이에 주입하는 예에 대해서 설명한다.

먼저, 실링 가스는 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 그리고 실링제는 그라파이트, 탄소 나노 튜브 등과 같은 탄소 함유 물질을 포함할 수 있다. 여기에서 실링제는 주조 중 열충격에 의해 하부 플레이트(46)의 실링홈(47)에 형성되는 크랙으로 유입되어 크랙을 메우는 역할을 할 수 있다. 실링제는 하부 플레이트(46)에 형성된 크랙으로 유입될 수 있도록 미세한 입자 형태로 마련될 수 있다.

이후, 턴디쉬(10)에 수용된 용강을 노즐 조립체를 통해 주형(20)에 공급하면서 주편을 주조할 수 있다. 이때, 용강을 주형(20)에 공급하기 전, 실링 가스 공급부(60)를 통해 하부 플레이트(46)의 실링홈(47)에 실링 가스를 주입할 수 있다.

주조를 실시하면서, 제1공급배관(64)에 설치된 측정부(90)를 통해 제1공급배관(64)에서 실링 가스의 압력을 측정할 수 있다. 실링 가스의 압력 측정은 주조가 진행되는 동안 지속적으로 수행될 수 있으며, 측정된 결과는 제어부(80)로 전달될 수 있다.

주조 중 제어부(80)에서는 측정부(90)에서 측정된 압력값과 기 설정된 압력 범위를 상호 비교할 수 있다.

측정부(90)에서 측정된 압력값과 기 설정된 압력 범위를 비교한 결과, 측정된 압력값이 기 설정된 압력 범위에 포함되는 경우에는 실링홈(47)으로 주입된 실링 가스가 누설되지 않는 것으로 판단하여 실링홈(47)으로 실링 가스만 지속적으로 주입할 수 있다.

반면, 측정부(90)에서 측정된 압력값과 기 설정된 압력 범위를 비교한 결과, 측정된 압력값이 기 설정된 압력 범위보다 작은 경우에는 실링홈(47)으로 주입된 실링 가스가 크랙 등을 통해 누설되는 것으로 판단할 수 있다. 이와 같이 실링홈(47)에서 실링 가스가 누설되는 경우에는 도 6에 실선으로 표시된 것처럼 시간이 경과함에 따라 측정부(90)에서 측정되는 압력이 지속적으로 감소하고, 이로 인해 하부 플레이트(46)와 침지 노즐(50)의 계면을 통해 외기가 유입되는 문제점이 있다. 따라서 제어부(80)는 실링제 공급부(70)의 밸브를 제어하여 실링제 저장기(72)에 저장되어 있는 실링제를 실링 가스가 이동하고 있는 제1공급배관(64)으로 투입할 수 있다. 제1공급배관(64)으로 투입된 실링제는 실링 가스와 혼합되면서 실링홈(47)으로 공급될 수 있다.

도 7을 참조하면, 실링홈(47)으로 공급된 실링제는 실링 가스와 함께 크랙으로 유입되고, 실링 가스는 외부로 배출되며 실링제는 크랙에 잔류하며 누적될 수 있다. 이에 실링홈(47)에 형성되는 크랙은 실링제에 의해 메워져 크랙을 통해 실링 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 실링제에 의해 크랙이 메워지면 크랙을 통해 누설되는 실링 가스의 양이 점점 감소하게 된다. 실링홈(47)에서 누설되는 실링 가스의 양이 감소하면, 도 6에서 점선으로 표시된 것처럼 측정부(90)에 의해 측정되는 실링 가스의 압력값은 점차 증가하게 된다. 제어부(80)에서는 측정부(90)에서 측정된 압력값과 기 설정된 압력 범위를 지속적으로 비교하고, 비교 결과 측정된 압력값이 기 설정된 압력 범위를 초과하면, 실링제 공급부(70)의 밸브를 제어하여 제1공급배관(64)으로 실링제의 투입을 중단시킬 수 있다.

주조가 완료될 때까지 이와 같은 과정을 지속적으로 반복해서 수행함으로써 슬라이딩 게이트(40)와 침지 노즐(50)의 계면에서 실링 가스가 누설되는 것을 방지하고, 이를 통해 용강을 오염시키는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 턴디쉬 20: 주형
30: 상부 노즐 40: 슬라이딩 게이트
50: 침지 노즐 60: 실링 가스 공급부
70: 실링제 공급부 80: 제어부
90: 측정부

Claims

용강의 이동 경로로 사용되는 제1유로가 형성되고, 저면에 상기 제1유로의 외측을 둘러싸는 실링홈이 형성되는 제1노즐;
내부에 용강의 이동 경로로 사용되는 제2유로가 형성되고, 상부가 상기 제1노즐의 저면에 접촉하도록 상기 제1노즐의 하부에 배치되는 제2노즐;
상기 실링홈에 실링 가스를 공급하기 위한 실링 가스 공급부;
상기 실링홈에 입자 상태의 실링제를 공급하기 위한 실링제 공급부;
상기 실링홈에 공급되는 실링 가스의 압력을 측정하도록 상기 실링 가스 공급부에 구비되는 측정부; 및
상기 측정부에서 측정된 결과를 이용하여 상기 실링제 공급부의 동작을 제어하는 제어부;
를 포함하고,
상기 실링 가스 공급부는,
실링 가스를 저장할 수 있는 공간을 제공하는 실링 가스 저장기; 및
상기 실링 가스 저장기와 상기 실링홈을 연결하는 제1공급배관;을 포함하고,
상기 실링제 공급부는 상기 제1공급배관에 연결되는 주조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1노즐은,
슬라이딩 게이트를 포함하고,
상기 제2노즐은 침지 노즐을 포함하며,
상기 실링홈은 상기 침지 노즐의 상부면과 접촉하는 상기 슬라이딩 게이트의 하부 플레이트의 저면에 형성되는 주조 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 측정부는 상기 제1공급배관에 연결되는 주조 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 실링제 공급부는,
상기 실링제를 수용할 수 있는 공간을 제공하는 실링제 저장기;
상기 실링제 저장기와 상기 제1공급배관을 연결하는 제2공급배관; 및
상기 제2공급배관에 구비되는 제1밸브;를 포함하는 주조 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 실링제 공급부는,
상기 실링제 저장기와 상기 제1밸브 사이에 제2밸브를 구비하고,
일측은 상기 제1공급배관에 연결되고, 타측은 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 사이의 제2공급배관에 연결되는 바이패스 배관을 포함하며,
상기 바이패스 배관의 일측은 상기 실링 가스의 이동방향에 대해서 상기 제2공급배관의 전방에 배치되는 제1공급배관에 연결하는 주조 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는,
상기 측정부에서 측정된 결과에 따라 상기 제1밸브와 상기 제2밸브의 동작을 선택적으로 제어하는 주조 장치.
노즐 조립체를 이용하여 턴디쉬에 수용된 용강을 주형에 공급하면서 주편을 주조하는 방법으로서,
상기 노즐 조립체에 주입하기 위한 실링 가스와 실링제를 마련하는 과정;
상기 노즐 조립체의 적어도 일부에 실링 가스를 주입하는 과정;
상기 노즐 조립체에 공급되는 실링 가스의 압력을 측정하는 과정;
측정된 실링 가스의 압력에 따라 상기 노즐 조립체에 상기 실링제의 투입 여부를 결정하는 과정;을 포함하고,
상기 실링 가스와 실링제를 마련하는 과정은,
불활성 가스를 포함하는 실링 가스와, 탄소 함유 입자를 포함하는 실링제를 마련하는 과정을 포함하는 주조 방법.
삭제
청구항 8에 있어서,
상기 실링제는 그라파이트 및 탄소 나노 튜브 중 적어도 어느 하나를 포함하는 주조 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 노즐 조립체는,
상기 턴디쉬의 하부에 연결되는 상부 노즐;
상기 상부 노즐의 하부에 구비되는 침지 노즐 및
상기 상부 노즐과 상기 침지 노즐 사이에 구비되는 슬라이딩 게이트를 포함하고,
상기 실링 가스를 주입하는 과정은,
상기 상부 노즐과 상기 슬라이딩 게이트 사이 및 상기 슬라이딩 게이트와 상기 침지 노즐 사이 중 적어도 어느 하나에 주입하는 주조 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 실링제의 투입 여부를 결정하는 과정은,
상기 측정된 실링 가스의 압력값이 기 설정된 압력 범위에 포함되면, 상기 노즐 조립체에서 상기 실링 가스의 누설이 발생하지 않는 것으로 판단하여 상기 실링제를 투입하지 않는 것으로 결정하고, 상기 노즐 조립체에 실링 가스만 주입하는 주조 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 실링제의 투입 여부를 결정하는 과정은,
상기 측정된 실링 가스의 압력값이 기 설정된 압력 범위보다 작으면, 상기 노즐 조립체에서 상기 실링 가스의 누설이 발생하는 것으로 판단하여 상기 실링제를 투입하는 것으로 결정하고, 상기 노즐 조립체에 실링 가스와 실링제를 주입하는 과정을 포함하는 주조 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 노즐 조립체에 실링 가스와 실링제를 주입하는 과정은, 상기 실링제를 상기 노즐 조립체에 형성되는 크랙에 누적시켜 크랙을 메우는 과정을 포함하는 주조 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 실링 가스의 압력을 지속적으로 측정하고,
상기 노즐 조립체에 실링 가스와 실링제를 주입한 이후 측정된 실링 가스의 압력값이 기 설정된 압력 범위에 포함되면, 상기 노즐 조립체에서 상기 실링 가스가 누설되는 부분이 상기 실링제에 의해 실링된 것으로 판단하여 상기 실링제의 투입을 중단하는 주조 방법.