KR102206292B1 - 연속 주조 장치 및 방법 - Google Patents

연속 주조 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102206292B1
KR102206292B1 KR1020190082620A KR20190082620A KR102206292B1 KR 102206292 B1 KR102206292 B1 KR 102206292B1 KR 1020190082620 A KR1020190082620 A KR 1020190082620A KR 20190082620 A KR20190082620 A KR 20190082620A KR 102206292 B1 KR102206292 B1 KR 102206292B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
continuous casting
mold
molten metal
liquidus
Prior art date
Application number
KR1020190082620A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210006690A (ko
Inventor
조훈
김선기
신제식
최경환
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020190082620A priority Critical patent/KR102206292B1/ko
Publication of KR20210006690A publication Critical patent/KR20210006690A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102206292B1 publication Critical patent/KR102206292B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/166—Controlling or regulating processes or operations for mould oscillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

본 발명은 연속 주조 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 의한 연속 주조 장치의 일 양태는, 본 발명의 실시예에 의한 연속 주조 장치의 일 양태는, 용융 금속을 고형 금속으로 연속적으로 주조하는 연속 주조 장치에 있어서: 상기 연속 주조 장치는, 용융 금속이 유동되는 탕도; 상기 탕도로부터 전달된 용융 금속이 냉각되어 고형 금속이 주조되는 몰드; 상기 몰드 내부의 용융 금속의 온도를 감지하는 온도 감지부; 상기 몰드 내부의 용융 금속에 조사되는 초음파를 발생시키는 제2초음파 발생부; 상기 제1초음파 발생부를 이동시키는 이동부; 및 상기 온도 감지부가 감지한 온도에 따라서 상기 몰드 내부의 액상선의 위치를 계산하고, 계산된 액상선의 위치에 따라서 상기 제2초음파 발생부의 위치가 가변되도록 상기 이동부를 제어하는 제어부; 를 포함한다.

Description

연속 주조 장치 및 방법{CONTINUOUS CASTING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 연속 주조 장치 및 방법에 관한 것이다.
주조란, 용융 금속을 냉각하여 고형 금속을 제조하는 금속 가공법으로, 특히, 용융 금속이 냉각되어 고형 금속이 연속적으로 제조되는 것을 연속 주조라 칭한다. 연속 주조의 경우에는, 용융 금속의 교반 및 결정립 미세화를 위하여 초음파가 조사된다. 이와 같은 초음파는, 고형 금속의 제조를 위하여 몰드의 내부에서 냉각되는 용융 금속에 조사될 수 있다.
그러나, 이와 같은 종래 기술에 의한 연속 주조 장치의 경우에는 다음과 같은 문제점이 발생한다.
일반적으로, 몰드의 내부에는, 용융 금속이 존재하는 액상 영역과 고형 금속이 존재하는 고상 영역 사이에 용융 금속과 고형 금속이 공존하는 고액 공존 영역(Mushy Zone)이 존재한다. 그리고, 몰드의 내부에서는, 실질적으로 고액 공존 영역에서 생성되는 수지상결정(dendrite)이 초음파에 의하여 파괴되고, 파괴된 수지상결정이 결정립으로 성장함으로써, 결정립 미세화가 이루어진다. 따라서, 고액 공존 영역에 초음파가 조사되도록 초음파 발생부의 위치, 실질적으로 높이가 결정되는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 종래에는, 단순히 몰드의 내부에서 용융 금속에 초음파를 조사하는 것이 지나지 않으므로, 초음파에 의한 결정립 미세화라는 효과를 극대화하지 못하는 단점이 있다.
대한민국 공개특허 제2017-0100221호(명칭: 미세조직 미세화를 위한 직접 냉각 주조 장치) 일본 공개특허 제2013-66919호(명칭: 알루미늄 합금 주조 소재의 제조 방법) 일본 등록특허 제5565115호(명칭: 알루미늄 합금 제조 방법) 일본 공개특허 제2016-117090호(명칭: 알루미늄 합금 주조 방법) 일본 등록특허 제5413815호(명칭: 알루미늄 합금 제조 방법 및 주조 장치)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 보다 효율적으로 용융 금속에 초음파를 조사하여 결정립 미세화를 통한 주조 품질의 향상이 이루어질 수 있도록 구성되는 연속 주조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 연속 주조 장치의 일 양태는, 용융 금속을 고형 금속으로 연속적으로 주조하는 연속 주조 장치에 있어서: 상기 연속 주조 장치는, 용융 금속이 유동되는 탕도; 상기 탕도로부터 전달된 용융 금속이 냉각되어 고형 금속이 주조되는 몰드; 상기 몰드 내부의 용융 금속의 온도를 감지하는 온도 감지부; 상기 몰드 내부의 용융 금속에 조사되는 초음파를 발생시키는 제2초음파 발생부; 상기 제1초음파 발생부를 이동시키는 이동부; 및 상기 온도 감지부가 감지한 온도에 따라서 상기 몰드 내부의 액상선의 위치를 계산하고, 계산된 액상선의 위치에 따라서 상기 제2초음파 발생부의 위치가 가변되도록 상기 이동부를 제어하는 제어부; 를 포함한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 온도 감지부는, 상기 몰드 내부의 고상 영역에 대하여 상이한 거리에 위치되는 액상 영역 상의 감지점의 온도를 감지하는 2개 이상으로 구성된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 제어부는, 상기 온도 감지부가 감지한 온도와 기저장된 용융 금속의 액상선 온도를 비교하여 액상선의 위치를 계산한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 제어부는, 상기 제2초음파 발생부가 액상선에 인접되게 위치되도록 상기 이동부를 제어한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 제어부는, 실시간 또는 기설정된 시간 간격으로, 상기 온도 감지부가 감지한 온도에 따라서 상기 몰드 내부의 액상선의 위치를 계산하고, 계산된 액상선의 위치에 따라서 상기 제2초음파 발생부의 위치가 가변되도록 상기 이동부를 제어한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 탕도의 일측에는, 상기 몰드로의 용융 금속의 전달을 위한 개구부가 형성되고, 상기 온도 감지부는, 상기 개구부를 통하여 상기 몰드 내부로 인입된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 탕도의 일측에는, 상기 몰드로의 용융 금속의 전달을 위한 개구부가 형성되고, 상기 제2초음파 발생부는, 상기 개구부의 직상방에 해당하는 상기 탕도의 내부에 위치되어 상기 제2초음파 발생부에서 발생된 초음파가 상기 개구부를 통하여 상기 몰드 내부의 용융 금속에 조사된다.
본 발명의 실시예에 의한 연속 주조 방법의 일 양태는, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 연속 주조 장치를 사용하여 용융 금속을 고형 금속으로 연속적으로 주조하는 연속 주조 방법에 있어서, 상기 연속 주조 방법은, 온도 감지부가, 탕도로부터 전달된 용융 금속이 냉각되어 고형 금속이 주조되는 몰드 내부의 용융 금속의 온도를 감지하는 온도 감지 단계; 제어부가, 상기 온도 감지 단계에서 감지된 온도에 따라서 상기 몰드 내부의 액상선의 위치를 계산하는 액상선 위치 계산 단계; 및 상기 제어부가, 상기 액상선 위치 계산 단계에서 계산된 액상선의 위치에 따라서 상기 몰드 내부의 용융 금속에 조사되는 초음파를 발생시키는 제2초음파 발생부의 위치가 가변되도록 이동부를 제어하는 위치 조정 단계; 를 포함한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 온도 감지 단계에서, 상기 온도 감지부는, 상기 몰드 내부의 고상 영역에 대하여 상이한 거리에 위치되는 액상 영역 상의 2개 이상의 감지점의 온도를 감지한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 액상선 위치 계산 단계에서, 상기 제어부는, 상기 온도 감지부가 감지한 온도와 기저장된 용융 금속의 액상선 온도를 비교하여 액상선의 위치를 계산한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 위치 조정 단계에서, 상기 제어부는, 상기 제2초음파 발생부가 액상선에 인접되게 위치되도록 상기 이동부를 제어한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 온도 감지 단계, 액상선 위치 계산 단계, 및 이동 단계는 실시간 또는 기설정된 시간 간격으로 반복하여 수행된다.
본 발명의 실시예에 연속 주조 장치 및 방법에서는, 온도 감지 수단에 의하여 감지된 온도로부터 추정된 액상선의 위치에 인접하도록 초음파 발생부의 위치가 가변된다. 특히, 본 발명의 실시예에서는, 몰드 내부로 전달되는 용융 금속의 온도 또는 유동 속도에 따른 액상선의 위치 가변에 따라서 초음파 발생부의 위치를 가변할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 고액 공존 영역으로 충분한 초음파가 조사됨으로써, 수지상결정의 파괴 및 결정립으로의 성장이 따른 결정립 미세화가 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 연속 주조 장치를 보인 종단면도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 의한 연속 주조 장치를 보인 종단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 연속 주조 방법을 보인 플로우 챠트.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 연속 주조 방법을 보인 플로우 챠트.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 의한 연속 주조 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 연속 주조 장치를 보인 종단면도이고, 도 2는 본 발명의 제2 내지 제5실시예에 의한 연속 주조 장치의 요부를 보인 확대도이다.
도 1을 참도하면, 본 발명의 제1실시예에 의한 연속 주조 장치는, 용융 금속을 고형 금속으로 연속적으로 주조하기 위한 것으로, 상기 연속 주조 장치는, 탕도(100), 몰드(200), 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320) 및 제1초음파 발생부(400)를 포함한다. 또한, 상기 연속 주조 장치는, 온도 감지부(500), 제2초음파 발생부(600), 이동부(700) 및 제어부(800)를 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 탕도(100)는, 용융 금속이 유동되는 곳으로, 예를 들면, 기설정된 길이로 길게 형성될 수 있다. 상기 탕도(100)의 상류측 단부에서는, 예를 들면, 턴디시(tundish)(미도시)로부터 기설정된 양의 용융 금속을 전달받는다. 그리고 상기 탕도(100)의 하류측 단부에서는, 상기 탕도(100)를 유동한 용융 금속이 상기 몰드(200)로 전달된다. 이를 위하여 상기 탕도(100)의 하류측 단부에는 개구부(110)가 형성된다.
상기 몰드(200)는, 상기 개구부(110)를 통하여 상기 탕도(100)로부터 전달된 용융 금속이 냉각되어 고형 금속이 주조되는 곳이다. 예를 들면, 상기 몰드(200)는, 상하면이 개방되는 중공의 다면체 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 탕도(100)에서 상기 몰드(200)의 개방된 상면을 통하여 상기 몰드(200) 내부로 전달되는 용융 금속이 냉각되면서 연속적으로 고형 금속이 제조되어 상기 몰드(200)의 하면을 통하여 외부로 인출될 수 있다.
그리고 상기 몰드(200)의 하면에는, 고형 금속을 지지하기 위한 지지대(210)가 구비될 수 있다. 물론, 상기 몰드(200) 내부에서 주조된 고형 금속이 상기 몰드(200)의 하면에서 인출되면서 별도의 압연기 등에 의하여 연속적으로 압연될 수도 있을 것이다.
또한, 상기 몰드(200)의 외면에는, 냉각부(220)가 구비될 수 있다. 상기 냉각부(220)는, 공냉식 또는 수냉식으로 상기 몰드(200) 내부의 용융 금속을 냉각시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320)는, 상기 탕도(100) 상에 용융 금속이 상기 탕도(100)를 유동하는 방향으로 기설정된 간격으로 이격되게 배치되어 용융 금속의 유동을 간섭한다. 이때, 상기 제1유동 간섭 부재(310)는, 용융 금속이 상기 탕도(100)를 유동하는 방향으로 상기 제2유동 간섭 부재(320)에 비하여 상류측 배치된다. 본 실시예에서는, 상기 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320)가, 용융 금속이 상기 탕도(100)를 유동하는 방향에 직교되는 방향으로 배치된다.
그리고 상기 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320)에는, 제1 및 제2연통 개구(301)(302)가 형성된다. 이때 상기 제1연통 개구(301)는, 상기 제1유동 간섭 부재(310)의 하단부에 형성되고, 상기 제2연통 개구(302)는, 상기 제2유동 간섭 부재(320)의 상단부에 형성된다.
따라서, 상기 제1연통 개구(301)를 통하여 상기 탕도(100)에서 상기 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320) 사이에 해당하는 공간(300S)으로 용융 금속이 유입되고, 상기 제2연통 개구(302)를 통하여 상기 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320) 사이에 해당하는 공간(300S)에서 상기 탕도(100)로 용융 금속이 인출될 것이다. 그런데, 상기 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320)의 배치 및 상기 제1 및 제2연통 개구(301)(302)의 위치를 고려하면, 상기 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320) 사이에 해당하는 공간(300S)에서는, 용융 금속의 유동이 와류를 형성할 것이다. 따라서, 상기 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320) 사이에 해당하는 공간(300S)에서는, 상기 탕도(100)에 비하여 용융 금속이 머무르는 시간이 증가될 수 있다.
이하에서는, 상기 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320) 사이에 해당하는 공간(300S)을 와류 형성 공간(300S)이라 칭한다. 따라서, 상기 와류 형성 공간(300S)은, 상기 제1 및 제2연통 개구(301)(302)에 의하여 상기 탕도(100)와 연통된다고 할 수 있다.
다음으로, 상기 제1초음파 발생부(400)는, 상기 제1 및 제2유동 간섭 부재(310)(320) 사이의 공간(300S), 상기 와류 형성 공간(300S)을 유동하는 용융 금속에 조사되는 초음파를 발생시킨다. 상기 제1초음파 발생부(400)에는, 실질적으로 초음파가 조사되는 팁부(410)가 구비된다. 그런데, 상술한 바와 같이, 실질적으로 상기 와류 형성 공간(300S)에서는 용융 금속이 머무르는 시간이 상대적으로 증가됨으로써, 상기 제1초음파 발생부(400)에서 발생하는 초음파에 의하여 용융 금속이 보다 효율적으로 진동되고, 이에 의하여 용융 금속 중의 가스가 보다 효율적으로 제거될 수 있다.
다음으로, 상기 온도 감지부(500)는, 상기 몰드(200) 내부의 용융 금속의 온도를 감지한다. 실질적으로, 상기 온도 감지부(500)는, 상기 몰드(200) 내부의 액상선(L1)의 위치를 계산하기 위하여 용융 금속이 존재하는 액상 영역(10)의 온도를 감지한다. 특히, 본 실시예에서는, 상기 온도 감지부(500)가, 상기 몰드(200) 내부의 고형 금속이 존재하는 고상 영역(20)에 대하여 상이한 거리에 위치되는 액상 영역(10) 상의 감지점(P1)(P2)의 온도를 감지하는 2개 이상으로 구성된다. 도 1에는, 상기 온도 감지부(500)가 2개로 구성되는 것으로 도시되었으나, 상기 온도 감지부(500)는, 3개 이상으로 구성될 수도 있다. 그리고 상기 온도 감지부(500)는, 상기 개구부(110)를 통하여 상기 몰드(200) 내부로 인입된다.
그리고 상기 제2초음파 발생부(600)는, 상기 몰드(200) 내부의 용융 금속에 조사되는 초음파를 발생시킨다. 실질적으로 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파는, 액상 영역(10)에 존재하는 용융 금속에 조사될 것이다. 상기 제2초음파 발생부(600)는, 상기 개구부(110)의 직상방에 해당하는 상기 탕도(100)의 내부 위치되고, 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생된 초음파가 상기 개구부(110)를 통하여 상기 몰드(200) 내부의 용융 금속에 조사될 수 있다. 상기 제2초음파 발생부(600)에도, 초음파가 조사되는 팁부(610)가 구비된다.
상기 이동부(700)는, 상기 제2초음파 발생부(600)를 이동시킨다. 실질적으로 상기 이동부(700)는, 상기 몰드(200) 내부에서의 상기 제2초음파 발생부(600)의 높이가 가변되도록 상기 제2초음파 발생부(600)를 승강 또는 하강시킬 수 있다.
한편, 상기 제어부(800)는, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 액상선(L1)의 위치를 계산하고, 계산된 액상선(L1)의 위치에 따라서 상기 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 상기 이동부(700)를 제어한다. 물론, 상기 제어부(800)가 초음파를 발생시키기 위하여 상기 제1 및 제2초음파 발생부(400)(600)를 제어할 수도 있다.
보다 상세하게는, 상기 제어부(800)는, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도(T)와 기저장된 용융 금속의 액상선 온도(TL)를 비교하여 액상선(L1)의 위치를 계산한다. 다시 말하면, 상기 몰드(200) 내부에는, 용융 금속이 존재하는 액상 영역(10)와 고형 금속이 존재하는 고상 영역(20), 및 액상 영역(10)과 고상 영역(20) 사이에 용융 금속과 고형 금속이 공존하는 고액 공존 영역(Mushy Zone)(30)이 존재하고, 액상 영역(10) 및 고상 영역(20)과 고액 공존 영역(30)과의 경계가 각각 액상선(L1) 및 고상선(L2)으로 정의된다. 그런데, 고형 금속에 비하여 용융 금속의 온도가 상대적으로 높으므로, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도(T)와 용융 금속의 액상선 온도(TL)와의 차이로부터, 감지점(P1)(P2)과 액상선(L1)의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들면, 감지점(P1)(P2), 즉, 제1 및 제2감지점(P1)(P2)에서 각각 감지한 온도가 665℃와 655℃이고, 제1 및 제2감지점(P1)(P2)이 4cm의 높이차를 가질 수 있다. 그리고 용융 금속이 A5052합금의 경우에는 기저장된 액상선 온도(TL)가 650℃이므로, 상기 감지점(P1)(P2)에서 감지한 온도차 및 높이차에 따른 비를 고려하여 계산하면, 액상선(L1)의 위치가 제2감지점(P2)의 하방 3cm로 계산될 수 있을 것이다.
다음으로, 상기 제어부(800)는, 상기 팁부(610)와 액상선(L1) 사이의 거리가 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파의 유효 도달 거리 이하가 되도록 상기 이동부(700)를 제어한다. 다시 말하면, 상기 제어부(800)는, 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생된 초음파가 상기 고액 공존 영역(30)에 최대한 도달할 수 있도록 상기 제2초음파 발생부(600)의 위치를 조정하는 것이다.
또한, 상기 제어부(800)는, 실시간 또는 기설정된 시간 간격으로, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 액상선(L1)의 위치를 계산하고, 계산된 액상선(L1)의 위치에 따라서 상기 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 상기 이동부(700)를 제어한다. 이는, 상기 탕도(100)를 유동하여 상기 몰드(200)에 전달되는 용융 금속의 시간에 따른 온도 및 유속에 따라서 액상선(L1)의 위치가 가변됨을 고려한 것이다. 다시 말하면, 시간의 경과에 따라서 상기 탕도(100)를 유동하여 상기 몰드(200)에 전달되는 용융 금속의 온도가 저하되면, 상대적으로 고형 금속이 제조되는 시간이 감소되므로, 액상선(L1)의 높이가 높아질 것이다. 또한, 시간의 경과에 따라서 상기 탕도(100)를 유동하여 상기 몰드(200)에 전달되는 용융 금속의 유속이 감소되면, 상대적으로 제조되는 고형 금속의 양이 감소되므로, 액상선(L1)의 높이가 낮아질 것이다. 따라서, 본 실시예에서는, 상기 제어부(800)가 실시간 또는 기설정된 시간 간격으로, 액상선(L1)의 위치 계산 및 이에 따른 상기 제2초음파 발생부(600)의 위치 가변을 반복한다.
실험예 1
아래의 [표 1]은, 비교예 1과 제조예 1에 의한 최종 주조물(직경 180mm, 높이 40mm)에 생성되는 공극 개수를 비교한 것이다. A5052 합금에 대하여 주조를 수행하였고, 상기 제2초음파 발생부(600)에 4.5kW가 인가되어 17,7~18.0kHz의 초음파가 발생되었다.
비교예 1 제조예 1
기공 개수(개) 3 0
여기서, 비교예 1은, 높이의 가변없이 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파가 상기 몰드(200)의 내부로 조사되는 경우이다. 그리고 제조예 1은, 본 발명의 실시예 1과 동일한 조건으로 수행되었다. [표 1]을 참조하면, 비교예 1에 비하여 제조예 1의 경우가, 최종 주조물에 생성되는 기공의 개수가 저감됨을 확인할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제2실시예에 의한 연속 주조 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 의한 연속 주조 장치를 보인 종단면도이다. 본 실시예의 구성 요소 중 상술한 본 발명의 제1실시예의 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는, 도 1의 도면 부호를 원용하고, 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서는, 제어부(800)가, 온도 감지부(500)가 감지한 온도에 따라서 몰드(200) 내부의 용융 금속 및 고형 금속 사이의 경계선(L)의 위치를 계산한다. 그리고 상기 제어부(800)가, 계산된 경계선(L)의 위치에 따라서 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 이동부(700)를 제어한다. 다시 말하면, 합금(alloy)의 경우에는, 상술한 바와 같이, 상기 몰드(200)의 내부에 액상 영역(10), 고상 영역(20) 및 고액 공존 영역(Mushy Zone)(30)이 존재하므로, 액상 영역(10)과 고액 공존 영역(30)과의 경계가 액상선(L1)으로 정의될 수 있다. 그러나, 순금속(pure metal)의 경우에는, 용융 금속과 고형 금속이 공존하는 고액 공존 영역(30)이 존재하지 않으므로, 액상선(L1)의 정의가 불가능하다. 따라서, 순금속의 경우에는, 상기 제어부(800)가 용융 금속 및 고형 금속 사이의 경계선(L)의 위치를 계산하고, 이에 따라서 상기 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 제어한다.
따라서, 상기 제어부(800)는, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도(T)와 기저장된 고형 금속의 온도(TS)를 비교하여 경계선(L)의 위치를 계산할 수 있다. 그리고 상기 제어부(800)는, 상기 제2초음파 발생부(600)의 팁부(610)와 경계선(L) 사이의 거리가 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파의 유효 도달 거리 이하가 되도록 상기 이동부(700)를 제어할 것이다.
실험예 2
아래의 [표 2]는, 비교예 2와 제조예 2에 의한 최종 주조물(직경 180mm, 높이 40mm)에 생성되는 공극 개수를 비교한 것이다. 비교예 2 및 제조예 2에서는, 알루미늄에 대하여 주조를 수행하였고, 상기 제2초음파 발생부(600)에 4.5kW가 인가되어 10분동안 17,7~18.0kHz의 초음파가 발생되었다.
비교예 2 제조예 2
기공 개수(개) 4 0
여기서, 비교예 2는, 높이의 가변없이 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파가 상기 몰드(200)의 내부로 조사되는 경우이다. 그리고 제조예 2는, 본 발명의 제2실시예와 동일한 조건으로 수행되었다. [표 2]를 참조하면, 비교예 1에 비하여 제조예 2의 경우가, 최종 주조물에 생성되는 기공의 개수가 저감됨을 확인할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제1실시예에 의한 연속 주조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 연속 주조 방법을 보인 플로우 챠트이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 연속 주조 방법은, 온도 감지 단계(S100), 액상선 위치 계산 단계(S210) 및 위치 조정 단계(S300)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 온도 감지 단계(S100)에서는, 온도 감지부(500)가, 탕도(100)로부터 전달된 용융 금속이 냉각되어 고형 금속이 주조되는 몰드(200) 내부의 용융 금속의 온도를 감지한다. 상술한 바와 같이. 상기 온도 감지 단계(S100)에서는, 상기 온도 감지부(500)가, 상기 몰드(200) 내부의 고형 금속이 존재하는 고상 영역(20)에 대하여 상이한 거리에 위치되는 액상 영역(10) 상의 2개 이상의 감지점(P1)(P2)의 온도를 감지한다.
그리고 상기 액상선 위치 계산 단계(S210)에서는, 제어부(800)가, 상기 온도 감지 단계(S100)에서 감지된 온도에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 액상선(L1)의 위치를 계산한다. 이때 상기 제어부(800)는, 실시간 또는 기설정된 시간 간격으로, 액상선(L1)의 위치를 계산할 수 있다.
마지막으로, 상기 위치 조정 단계(S300)에서는, 상기 제어부(800)가, 상기 액상선 위치 계산 단계(S210)에서 계산된 액상선(L1)의 위치에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 용융 금속에 조사되는 초음파를 발생시키는 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 이동부(700)를 제어한다. 실질적으로 상기 위치 조정 단계(S300)에서, 상기 제어부(800)는, 상기 제2초음파 발생부(600)의 팁부(610)와 액상선(L1) 사이의 거리가 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파의 유효 도달 거리 이하가 되도록 상기 이동부(700)를 제어한다. 따라서, 상기 위치 조정 단계(S300)에서는, 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생된 초음파가 상기 몰드(200) 내부의 고액 공존 영역(30)에 충분하게 도달할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는, 상기 몰드(200)의 내부에서 특히, 고액 공존 영역(30)에서 생성되는 수지상결정이 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파에 의하여 효율적으로 파괴되고, 이에 의하여 파괴된 수지상결정이 결정립으로 성장하는 결정립 미세화가 효율적으로 이루어질 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제2실시예에 의한 연속 주조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 연속 주조 방법을 보인 플로우 챠트이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 연속 주조 방법은, 온도 감지 단계(S100), 경계선 위치 계산 단계(S220) 및 위치 조정 단계(S300)를 포함한다. 즉, 본 실시예에서는, 상술한 본 발명의 제1실시예에 의한 연속 주조 방법과 상이하게, 경계선(L)의 위치를 감지한다.
즉, 상기 경계선 위치 계산 단계(S220)에서는, 제어부(800)가, 상기 온도 감지 단계(S100)에서 감지된 온도에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 경계선(L)의 위치를 계산한다. 다시 말하면, 본 실시예에서는, 액상선(L1)이 정의되지 않는 순금속의 경우도, 초음파에 의한 수지상결정의 파괴 및 이에 따른 결정립 미세화의 효율성이 증진될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
100: 탕도 200: 몰드
310, 320: 제1 및 제2유동 간섭 부재 400: 제1초음파 발생부
500: 온도 감지부 600: 제2초음파 발생부
700: 이동부 800: 제어부

Claims (22)

  1. 용융 금속을 고형 금속으로 연속적으로 주조하는 연속 주조 장치에 있어서:
    상기 연속 주조 장치는,
    용융 금속이 유동되는 탕도(100);
    상기 탕도(100)로부터 전달된 용융 금속이 냉각되어 고형 금속이 주조되는 몰드(200);
    상기 몰드(200) 내부의 용융 금속의 온도를 감지하는 온도 감지부(500);
    상기 몰드(200) 내부의 용융 금속에 조사되는 초음파를 발생시키는 제2초음파 발생부(600);
    상기 제2초음파 발생부(600)를 이동시키는 이동부(700); 및
    상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 액상 영역(10) 및 고액 공존 영역(Mushy Zone)(30) 사이의 액상선(L1)의 위치를 계산하고, 계산된 액상선(L1)의 위치에 따라서 상기 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 상기 이동부(700)를 제어하는 제어부(800); 를 포함하는 연속 주조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 감지부(500)는, 상기 몰드(200) 내부의 고상 영역(20)에 대하여 상이한 거리에 위치되는 액상 영역(10) 상의 감지점의 온도를 감지하는 2개 이상으로 구성되는 연속 주조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부(800)는, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도(T)와 기저장된 용융 금속의 액상선 온도(TL)를 비교하여 액상선(L1)의 위치를 계산하는 연속 주조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2초음파 발생부(600)에는 초음파가 조사되는 팁부(610)가 구비되고,
    상기 제어부(800)는, 상기 팁부(610)와 액상선(L1) 사이의 거리가 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파의 유효 도달 거리 이하가 되도록 상기 이동부(700)를 제어하는 연속 주조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(800)는, 실시간 또는 기설정된 시간 간격으로, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 액상선(L1)의 위치를 계산하고, 계산된 액상선(L1)의 위치에 따라서 상기 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 상기 이동부(700)를 제어하는 연속 주조 장치.
  6. 용융 금속을 고형 금속으로 연속적으로 주조하는 연속 주조 장치에 있어서:
    상기 연속 주조 장치는,
    용융 금속이 유동되는 탕도(100);
    상기 탕도(100)로부터 전달된 용융 금속이 냉각되어 고형 금속이 주조되는 몰드(200);
    상기 몰드(200) 내부의 용융 금속의 온도를 감지하는 온도 감지부(500);
    상기 몰드(200) 내부의 용융 금속에 조사되는 초음파를 발생시키는 제2초음파 발생부(600);
    상기 제2초음파 발생부(600)를 이동시키는 이동부(700); 및
    상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 용융 금속 및 고형 금속 사이의 경계선(L)의 위치를 계산하고, 계산된 경계선(L)의 위치에 따라서 상기 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 상기 이동부(700)를 제어하는 제어부(800); 를 포함하는 연속 주조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 온도 감지부(500)는, 상기 몰드(200) 내부의 고상 영역(20)에 대하여 상이한 거리에 위치되는 액상 영역(10) 상의 감지점의 온도를 감지하는 2개 이상으로 구성되는 연속 주조 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부(800)는, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도(T)와 기저장된 고형 금속의 온도(TS)를 비교하여 경계선(L)의 위치를 계산하는 연속 주조 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2초음파 발생부(600)에는 초음파가 조사되는 팁부(610)가 구비되고,
    상기 제어부(800)는, 상기 팁부(610)와 경계선(L) 사이의 거리가 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파의 유효 도달 거리 이하가 되도록 상기 이동부(700)를 제어하는 연속 주조 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(800)는, 실시간 또는 기설정된 시간 간격으로, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 경계선(L)의 위치를 계산하고, 계산된 경계선(L)의 위치에 따라서 상기 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 상기 이동부(700)를 제어하는 연속 주조 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 탕도(100)의 일측에는, 상기 몰드(200)로의 용융 금속의 전달을 위한 개구부(110)가 형성되고,
    상기 온도 감지부(500)는, 상기 개구부(110)를 통하여 상기 몰드(200) 내부로 인입되는 연속 주조 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 탕도(100)의 일측에는, 상기 몰드(200)로의 용융 금속의 전달을 위한 개구부(110)가 형성되고,
    상기 제2초음파 발생부(600)는, 상기 개구부(110)의 직상방에 해당하는 상기 탕도(100)의 내부에 위치되어 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생된 초음파가 상기 개구부(110)를 통하여 상기 몰드(200) 내부의 용융 금속에 조사되는 연속 주조 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 연속 주조 장치를 사용하여 용융 금속을 고형 금속으로 연속적으로 주조하는 연속 주조 방법에 있어서,
    상기 연속 주조 방법은,
    온도 감지부(500)가, 탕도(100)로부터 전달된 용융 금속이 냉각되어 고형 금속이 주조되는 몰드(200) 내부의 용융 금속의 온도를 감지하는 온도 감지 단계(S100);
    제어부(800)가, 상기 온도 감지 단계(S100)에서 감지된 온도에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 액상 영역(10) 및 고액 공존 영역(Mushy Zone)(30) 사이의 액상선(L1)의 위치를 계산하는 액상선 위치 계산 단계(S210); 및
    상기 제어부(800)가, 상기 액상선 위치 계산 단계(S210)에서 계산된 액상선(L1)의 위치에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 용융 금속에 조사되는 초음파를 발생시키는 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 이동부(700)를 제어하는 위치 조정 단계(S300); 를 포함하는 연속 주조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 온도 감지 단계(S100)에서,
    상기 온도 감지부(500)는, 상기 몰드(200) 내부의 고상 영역(20)에 대하여 상이한 거리에 위치되는 액상 영역(10) 상의 2개 이상의 감지점의 온도를 감지하는 연속 주조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 액상선 위치 계산 단계(S210)에서,
    상기 제어부(800)는, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도(T)와 기저장된 용융 금속의 액상선 온도(TL)를 비교하여 액상선(L1)의 위치를 계산하는 연속 주조 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 위치 조정 단계(S300)에서,
    상기 제어부(800)는, 상기 제2초음파 발생부(600)에 구비되어 초음파가 조사되는 상기 팁부(610)와 액상선(L1) 사이의 거리가 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파의 유효 도달 거리 이하가 되도록 상기 이동부(700)를 제어하는 연속 주조 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 온도 감지 단계(S100), 액상선 위치 계산 단계(S210), 및 이동 단계(S300)는 실시간 또는 기설정된 시간 간격으로 반복하여 수행되는 연속 주조 방법.
  18. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 연속 주조 장치를 사용하여 용융 금속을 고형 금속으로 연속적으로 주조하는 연속 주조 방법에 있어서,
    상기 연속 주조 방법은,
    온도 감지부(500)가, 탕도(100)로부터 전달된 용융 금속이 냉각되어 고형 금속이 주조되는 몰드(200) 내부의 용융 금속의 온도를 감지하는 온도 감지 단계(S100);
    제어부(800)가, 상기 온도 감지 단계(S100)에서 감지된 온도에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 용융 금속 및 고형 금속 사이의 경계선(L)의 위치를 계산하는 경계선 위치 계산 단계(S220); 및
    상기 제어부(800)가, 상기 경계선 위치 계산 단계(S220)에서 계산된 경계선(L)의 위치에 따라서 상기 몰드(200) 내부의 용융 금속에 조사되는 초음파를 발생시키는 제2초음파 발생부(600)의 위치가 가변되도록 이동부(700)를 제어하는 위치 조정 단계(S300); 를 포함하는 연속 주조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 온도 감지 단계(S100)에서,
    상기 온도 감지부(500)는, 상기 몰드(200) 내부의 고상 영역(20)에 대하여 상이한 거리에 위치되는 액상 영역(10) 상의 2개 이상의 감지점의 온도를 감지하는 연속 주조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 경계선 위치 계산 단계(S220)에서,
    상기 제어부(800)는, 상기 온도 감지부(500)가 감지한 온도(T)와 기저장된 고형 금속의 온도(TS)를 비교하여 경계선(L)의 위치를 계산하는 연속 주조 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 위치 조정 단계(S300)에서,
    상기 제어부(800)는, 상기 제2초음파 발생부(600)에 구비되어 초음파가 조사되는 상기 팁부(610)와 경계선(L) 사이의 거리가 상기 제2초음파 발생부(600)에서 발생되는 초음파의 유효 도달 거리 이하가 되도록 상기 이동부(700)를 제어하는 연속 주조 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 온도 감지 단계(S100), 경계선 위치 계산 단계(S220), 및 이동 단계(S300)는 실시간 또는 기설정된 시간 간격으로 반복하여 수행되는 연속 주조 방법.
KR1020190082620A 2019-07-09 2019-07-09 연속 주조 장치 및 방법 KR102206292B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190082620A KR102206292B1 (ko) 2019-07-09 2019-07-09 연속 주조 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190082620A KR102206292B1 (ko) 2019-07-09 2019-07-09 연속 주조 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210006690A KR20210006690A (ko) 2021-01-19
KR102206292B1 true KR102206292B1 (ko) 2021-01-22

Family

ID=74237163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190082620A KR102206292B1 (ko) 2019-07-09 2019-07-09 연속 주조 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102206292B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113909458A (zh) * 2021-09-16 2022-01-11 江苏星火特钢有限公司 一种超声扰动细化高温合金铸件定向凝固组织的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012091177A (ja) 2010-10-25 2012-05-17 Jfe Steel Corp 連続鋳造設備のタンディッシュ上ノズルの亀裂発生検知方法および亀裂発生検知装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52146331A (en) 1976-05-29 1977-12-06 Fuji Koeki Corp Synthetic resin baseball bat
JPS59191545A (ja) * 1983-04-15 1984-10-30 Nippon Steel Corp 超音波振動モ−ルド制御方法
KR20110073788A (ko) * 2009-12-24 2011-06-30 재단법인 포항산업과학연구원 알루미늄 전자기 연속 주조 모니터링 방법 및 모니터링 장치
JP5565115B2 (ja) 2010-06-07 2014-08-06 日本軽金属株式会社 アルミニウム合金の製造方法
JP2013066919A (ja) 2011-09-25 2013-04-18 Nissan Motor Co Ltd アルミニウム合金鋳造素材の製造方法
KR101320353B1 (ko) * 2011-09-28 2013-10-23 현대제철 주식회사 침지형 초음파 발생장치
JP2016117090A (ja) 2014-12-24 2016-06-30 株式会社Uacj アルミニウム合金の鋳造方法
KR20170100221A (ko) 2016-02-25 2017-09-04 조선대학교산학협력단 미세조직 미세화를 위한 직접 냉각 주조 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012091177A (ja) 2010-10-25 2012-05-17 Jfe Steel Corp 連続鋳造設備のタンディッシュ上ノズルの亀裂発生検知方法および亀裂発生検知装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210006690A (ko) 2021-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5755438B2 (ja) 金属の鋳造機のコントロール装置及び方法
JP5443622B2 (ja) 金属温度補償を伴う複合インゴットの鋳造
KR101264232B1 (ko) 쌍롤식 박판 주조기의 에지댐 수평 진동 제어 장치 및 그 제어 방법
KR102206292B1 (ko) 연속 주조 장치 및 방법
JP2011507705A (ja) 超音波印加を用いた鋼の凝固組織の制御方法
KR102197175B1 (ko) 연속 주조 장치
US9796016B2 (en) Method for continuously casting slab containing titanium or titanium alloy
JP2010253481A (ja) 連続鋳造鋳片の表面割れ防止方法
KR20120044429A (ko) 슬라브 냉각 제어장치 및 그 방법
KR101754510B1 (ko) 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는 주괴의 연속 주조 방법
JP3199382B2 (ja) 半製品の製造方法及び装置
JP5490888B2 (ja) ストリップ鋳造によって鋼ストリップを製造するための方法および装置
JP5896811B2 (ja) チタンまたはチタン合金からなる鋳塊の連続鋳造用の鋳型およびこれを備えた連続鋳造装置
RU2712683C1 (ru) Кристаллизатор для непрерывного литья заготовки
US7753986B2 (en) Titanium processing with electric induction energy
CN109070165A (zh) 跨带温度变化控制
KR20110075770A (ko) 스폰지 티타늄 제조장치
RU2691481C1 (ru) Способ получения непрерывнолитого слитка из сталей и сплавов с пониженной технологической пластичностью
KR20130041927A (ko) 스트립 주조용 용탕 공급 시스템
US9925582B2 (en) Method for continuously casting slab containing titanium or titanium alloy
JPH11192539A (ja) 耐内部欠陥に優れたクロム含有溶鋼の連続鋳造方法
TW201818038A (zh) 具溫控設計的坩堝裝置及其溫控方法
WO2016092526A1 (en) Mold for continuous casting and relating continuous casting method
RU2440213C1 (ru) Способ вторичного охлаждения непрерывнолитых заготовок
JP5263096B2 (ja) 連続鋳造鋳片の製造方法及び連続鋳造設備

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20190709

PA0201 Request for examination
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20200825

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20210112

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20210118

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20210118

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1501 Laying open of application
PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20241223

Start annual number: 5

End annual number: 5