KR102307684B1 - 주조 설비 및 주조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것으로서, 용융물을 일시적으로 수용할 수 있는 용기의 외측에 공간을 형성하도록 상기 용기에 연결되는 차단부; 상기 공간의 내부 압력을 조절하기 위해 적어도 일부가 상기 차단부에 연결되는 압력 발생부; 및 상기 압력 발생부의 동작을 제어하기 위한 제어부;를 포함하고, 용기와 용기에 설치되는 온도 측정기 등의 구조물의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

주조 설비 및 주조 방법{Casting apparatus and method thereof}

본 발명은 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 주편의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 주조 설비 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 연속주조공정에서 주편은 주형 내에서 1차 냉각되고, 주형을 통과한 후 주편에 물 등의 냉각매체가 분사되어 2차 냉각되는 과정을 거쳐 응고가 진행된다.

한편, 연속주조공정으로 제조되는 주편의 표면 품질 및 내부 품질은 최종 제품의 품질을 결정하는 주요 인자로서, 특히 주편의 표면 품질은 주형 내 초기 응고 양상에 따라 큰 영향을 받는다. 따라서 주형에 열전대 등과 같은 온도 측정기를 설치하고, 온도 측정기에서 측정된 온도를 통해 주형의 전열 특성을 감시하고 있다. 이러한 온도 측정기는 주형의 외면에 설치되기 때문에 주변 환경에 그대로 노출되어 있다. 이로 인해 온도 측정기는 주형에 수용되는 용강과, 주형을 빠져나온 주편의 열에 그대로 노출되고, 주편에 분사된 냉각 매체가 기화하면서 발생하는 증기에 그대로 노출되어 쉽게 손상되거나 고장나는 현상이 발생하고 있다.

이렇게 온도 측정기가 손상되거나 고장나면, 온도 측정기를 교체 또는 수리하기 위해 주형을 교체해야 하므로 작업 부하가 발생하고, 주편의 생산성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 주형의 전열 특성을 정확하게 감시하기 어렵기 때문에 응고셀 위로 미응고된 용강이 유출되는 브레이크 아웃(Break-out) 등과 같은 조업 사고가 발생할 수 있다. 이 경우 유출된 용강으로 설비가 손상되어 설비 보수를 위한 비용 발생과 함께 조업 중단으로 인한 생산성 저하가 불가피하다.

KR 10-2004-0023812 A

본 발명은 온도 측정기 및 주형의 수명을 연장시킬 수 있는 주조 설비 및 주조 방법을 제공한다.

본 발명은 주편의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 주조 설비 및 주조 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 주조 설비는, 용융물을 일시적으로 수용할 수 있는 용기의 외측에 공간을 형성하도록 상기 용기에 연결되는 차단부; 상기 공간의 내부 압력을 조절하기 위해 적어도 일부가 상기 차단부에 연결되는 압력 발생부; 및 상기 압력 발생부의 동작을 제어하기 위한 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 차단부는, 상기 압력 발생부와 연결하기 위한 연결구가 형성되고, 상기 용기의 외면의 적어도 일부를 커버할 수 있는 차단 플레이트; 및 상기 차단 플레이트를 상기 용기에 연결하기 위한 고정부재;를 포함할 수 있다.

상기 용기의 외면에는 적어도 하나의 온도 측정기를 설치하기 위한 오목홈이 형성되고, 상기 차단 플레이트는 상기 오목홈을 커버하도록 상기 용기에 연결될 수 있다.

상기 용기는, 용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 내부 몸체와, 상기 내부 몸체의 외면의 적어도 일부와 접촉 가능하고 상기 내부 몸체를 지지하기 위한 외부 몸체를 포함하고, 상기 차단 플레이트는 상기 내부 몸체와의 사이에 공간을 형성하도록 상기 외부 몸체에 연결될 수 있다.

상기 내부 몸체의 외면에는 적어도 하나의 온도 측정기가 구비되고, 상기 외부 몸체는 상기 온도 측정기를 노출시킬 수 있는 개구를 포함하고, 상기 차단 플레이트는 상기 개구를 커버하도록 상기 외부 몸체에 연결될 수 있다.

상기 압력 발생부는, 가스를 저장하기 위한 저장기; 상기 공간에 가스를 주입하기 위해 상기 저장기와 상기 연결구를 연결하는 연결배관; 및 가스의 유량을 조절하기 위해 상기 연결배관에 구비되는 조절 밸브;를 포함할 수 있다.

상기 차단부는 상기 용기와 상기 차단 플레이트 사이를 밀폐시키기 위한 밀폐 부재를 포함하고, 상기 차단 플레이트는, 상기 공간에 주입된 가스를 배출시키기 위한 배기구를 포함할 수 있다.

상기 차단 플레이트는 상기 용기의 외면과 마주보는 내면에 확산 부재를 포함할 수 있다.

상기 용기는 주형을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 주조 방법은, 용기를 마련하는 과정; 상기 용기의 외면의 적어도 일부에 공간을 형성하는 과정; 및 상기 공간이 상기 공간의 외부보다 높은 압력을 갖도록 압력을 조절하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 공간을 형성하는 과정 이전에, 상기 용기의 외면에 적어도 하나의 온도 측정기를 설치하는 과정을 포함하고, 상기 공간을 형성하는 과정은 적어도 상기 온도 측정기가 설치된 영역을 외부와 차단하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 압력을 조절하는 과정은, 상기 공간에 가스를 주입하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 압력을 조절하는 과정은, 상기 공간에 가스를 주입하는 과정; 및 상기 공간에 가스를 주입하면서 상기 공간에 주입된 가스를 배출시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 압력을 조절하는 과정은, 상기 용기의 외부에 가스의 흐름을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 용기는 주형을 포함하고, 상기 주형에 용강을 주입하는 과정; 상기 주형으로 주입된 용강을 냉각시키는 과정; 상기 주형에서 주편을 인발하는 과정; 및

상기 주편에 냉각 매체를 분사하는 과정;을 포함하고, 상기 압력을 조절하는 과정은 상기 주편에 분사된 냉각 매체의 증기를 상기 주형에서 회피하는 방향으로 이동시키는 과정을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 주형에 설치된 온도 측정기가 이물질에 의해 열화되거나 손상되는 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다. 따라서 온도 측정기 및 온도 측정기가 설치되는 주형의 사용 수명을 연장할 수 있고, 온도 측정기 및 주형의 교체로 인해 발생하는 설비 운영 비용을 절감할 수 있다.

또한, 주조 중 주형의 전열 특성을 정확하게 감시할 수 있기 때문에 브레이크 아웃 등과 같은 조업 사고가 발생하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 이를 통해 조업을 안정적으로 진행할 수 있고, 주편 품질 및 생산성 저하를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비를 보여주는 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비를 보여주는 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 선A-A'에 따른 주조 설비의 단면도.
도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 선B-B'에 따른 주조 설비의 단면도.
도 6은 차단 플레이트의 다양한 변형 예를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 주편을 주조하는 상태를 보여주는 도면.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 주형 및 이를 이용한 주조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 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 주조 설비를 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비를 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 선A-A'에 따른 주조 설비의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비는, 용융물을 일시적으로 수용할 수 있는 용기의 외측에 공간을 형성하도록 용기에 연결되는 차단부(300)와, 공간의 내부 압력을 조절하기 위해 적어도 일부가 차단부(300)에 연결되는 압력 발생부(400) 및 압력 발생부(400)의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 용기는 다양한 종류의 원료를 수용할 수 있는 공간을 제공하는 다양한 형태의 용기를 포함할 수 있으며, 여기에서 용기는 용강 등의 용융물을 수용 또는 일시적으로 수용할 수 있는 주형(100)인 예에 대해서 설명한다.

주형(100)은 내부에 용융물을 일시적으로 수용할 수 있는 공간을 제공하기 위한 내부 몸체(110)와, 내부 몸체(110)의 외면의 적어도 일부와 접촉 가능하고, 내부 몸체(110)를 지지하기 위한 외부 몸체(120)를 포함할 수 있다. 여기에서 주형(100)은 내부 몸체(110)와 외부 몸체(120)를 포함하는 것으로 설명하지만, 하나의 구조체로 형성될 수도 있다.

내부 몸체(110)는 복수의 플레이트(112, 114)와, 냉각매체를 순환시키기 위해 복수의 플레이트(112, 114) 각각의 내부에 형성되는 유로(116, 도 3 참조)를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 플레이트(112, 114)는 열전도도가 좋은 구리(Cu) 등의 금속 재질로 제작될 수 있고, 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍의 장변 플레이트(112)와, 장변 플레이트(112)의 양쪽에 접촉하도록 배치되는 한 쌍의 단변 플레이트(114)를 포함할 수 있다. 이와 같이 장변 플레이트(112)와 단변 플레이트(114)는 서로 접촉하도록 배치되어, 내부 몸체(110)를 형성하고, 내부 몸체(110)는 그 내부에 용융물, 예컨대 용강을 수용할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 이때, 장변 플레이트(112)와 단변 플레이트(114)의 접촉 부위는 용융물이 유출되지 않게 서로 밀착될 수 있다. 여기에서는 내부 몸체(110)가 복수의 플레이트(112, 114)를 서로 밀착시켜 구성된 것으로 설명하지만, 내부 몸체(110)는 하나의 구조체로 형성될 수도 있다.

장변 플레이트(112)는 내부 몸체(110)의 내벽을 형성하는 제1플레이트(112a)와, 내부 몸체(110)의 외벽을 형성하는 제2플레이트(112b)를 포함할 수 있다. 제1플레이트(112a)의 외면에는 냉각 매체의 이동 경로로 사용하기 위한 오목홈이 형성될 수 있다. 이에 제1플레이트(112a)의 외면과 제2플레이트(112b)의 내면을 서로 밀착시킨 후 결합시키면, 장변 플레이트(112) 내부에 냉각 매체가 이동할 수 있는 유로(116)가 형성될 수 있다. 또한, 장변 플레이트(112)에는 유로(116)에 냉각 매체를 공급하고, 유로(116)에서 냉각매체를 배출시키기 위한 통공들(미도시)이 형성될 수 있다.

이러한 장변 플레이트(112)는 내부 몸체(110)의 벽체를 형성할 수 있다.

단변 플레이트(114)는 내부 몸체(110)의 내벽을 형성하는 제3플레이트(114a)와, 내부 몸체(110)의 외벽을 형성하는 제4플레이트(114b)를 포함할 수 있다. 단변 플레이트(114)는 장변 플레이트(112)와 수평방향의 길이가 서로 다를 뿐, 기본적인 구조는 거의 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.

이와 같이 형성되는 내부 몸체(110)는 상하방향이 개방되는 중공형으로 형성될 수 있고, 외부 몸체(120)에 삽입되어 지지될 수 있다.

외부 몸체(120)는 내부 몸체(110)를 삽입시키기 위한 제1개구(123)가 형성되는 상부 프레임(122)과, 내부 몸체(110)를 안착시키기 위한 하부 프레임(124)을 포함할 수 있다. 상부 프레임(122)과 하부 프레임(124)은 금속 소재로 형성되는 내부 몸체(110)를 안정적으로 지지하고, 고온다습한 작업 환경에서 견딜 수 있는 철, 스테인레스 스틸 등의 금속 소재로 형성될 수 있다. 상부 프레임(122)은 사각형상의 제1개구(123)가 형성되는 사각 틀 형태로 형성될 수 있고, 하부 프레임(124)은 사각형상의 제2개구(126)가 형성되는 사각 틀 형태로 형성될 수 있다. 이때, 하부 프레임(124)은 내부 몸체(110)를 안착시킬 수 있도록 적어도 일부, 예컨대 하부가 내측으로 절곡되도록 형성될 수 있다. 그리고 상부 프레임(122)은 수평방향으로 배치되고, 하부 프레임(124)은 상하방향으로 배치되도록 상부 프레임(122)에 연결될 수 있다.

하부 프레임(124)은 내부 몸체(110)의 장변 플레이트(112)와 나란한 방향으로 배치될 수 있고, 하부 프레임(124)에 형성된 제2개구(126)는 장변 플레이트(112)의 적어도 일부를 노출시킬 수 있다. 제2개구(126)는 내부 몸체(110)에 수용되는 용융물의 열을 발산시키고, 장변 플레이트(112)에 설치되는 다양한 구조물, 예컨대 온도 측정기 등의 유지보수를 위해 형성될 수 있다. 여기에서 하부 프레임(124)을 장변 플레이트(112)와 나란한 방향으로 배치하는 이유는 주편의 폭을 조절하는 경우 단변 플레이트(114)를 이동시키기 위한 구동기(미도시)를 설치하기 위함이다.

내부 몸체(110)는 제1개구(123)를 통해 외부 몸체(120) 내부로 삽입될 수 있고, 외부 몸체(120)에 삽입되어 하부 프레임(124) 상에 안착될 수 있다. 그리고 내부 몸체(110)는 외부 몸체(120) 내부에 삽입된 후, 별도의 체결부재(미도시)를 통해 외부 몸체(120)와 결합될 수 있다. 이때, 내부 몸체(110)의 외면, 예컨대 장변 플레이트(112)의 외면은 하부 프레임(124)과 밀착될 수 있다. 이렇게 내부 몸체(110)와 외부 몸체(120)를 결합하면, 하부 프레임(124)이 장변 플레이트(112)의 외면의 적어도 일부를 둘러싸는 형상으로 배치되어, 제2개구(126)가 형성되는 영역에 오목홈이 형성될 수 있다.

주형(100)에는 온도 측정기(200)가 설치될 수 있다. 온도 측정기(200)는 내부 몸체(110)의 외면에 설치될 수 있는데, 내부 몸체(110)에 용융물을 주입했을 때 용융물의 탕면 부근에 설치될 수 있다. 이때, 온도 측정기(200)는 장변 플레이트(112)의 외면에 형성되는 삽입홈(미도시)에 삽입되도록 설치될 수 있다. 또한, 온도 측정기(200)는 온도 측정 결과를 외부에 구비되는 제어부(미도시)에 전달할 수 있도록, 장변 플레이트(112)의 외면을 따라 형성되는 배선(210)에 의해 제어부에 연결될 수 있다. 온도 측정기(200)는 내부 몸체(110)의 장변 플레이트(112)에 수평방향으로 적어도 하나의 열을 형성하도록 복수 개로 설치될 수 있다. 예컨대 온도 측정기(200)는 내부 몸체(110)에 수용되는 용융물의 탕면 부근에 2개의 열을 형성하도록 설치될 수 있다. 온도 측정기(200)는 제2개구(126)가 형성되는 영역, 즉 하부 프레임(124)에 의해 형성되는 오목홈 내에 설치될 수 있다. 이때, 주형(100)이 하나의 구조체로 형성되는 경우, 주형(100)의 외면에 오목홈을 형성하고, 오목홈 내에 온도 측정기(200)를 설치할 수 있다.

차단부(300)는 주형(100)의 외측에 주형(100)의 적어도 일부와 접촉 가능하도록 구비될 수 있다. 차단부(300)는 주형(100)의 외면의 적어도 일부를 커버할 수 있는 차단 플레이트(310)와, 차단 플레이트(310)를 주형(100)에 연결하기 위한 고정부재(320)를 포함할 수 있다. 이때, 차단 플레이트(310)는 주형(100)의 외면, 예컨대 외부 몸체(120)를 형성하는 하부 프레임(124)에 연결될 수 있다. 차단 플레이트(310)는 고온다습한 작업환경에서 견딜 수 있는 철, 스테인레스 스틸 등과 같은 금속 소재로 형성될 수 있다. 차단 플레이트(310)는 하부 프레임(124)에 형성되는 제2개구(126)를 커버할 수 있도록 제2개구(126)보다 큰 면적을 갖도록 형성될 수 있으며, 제2개구(126)와 유사한 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 차단 플레이트(310)는 고정부재(320)를 이용하여 주형(100)의 외면에 연결되어 주형(100)과의 사이에 공간을 형성할 수 있다. 이때, 차단 플레이트(310)에는 압력 발생부(400)와 연결하기 위한 연결구(312)와, 고정부재(320)의 적어도 일부를 삽입하기 위한 제1고정구(315)가 형성될 수 있다. 그리고 하부 프레임(124)에는 제1고정구(315)와 대응하는 위치에 고정부재(320)의 적어도 일부를 삽입하기 위한 제2고정구(125)가 형성될 수 있다. 도면에서는 차단 플레이트(310)의 중심부에 한 개의 연결구(312)를 형성한 것으로 도시하고 있으나, 필요에 따라 복수 개로 형성될 수도 있다. 앞서 설명한 바에 의하면, 주형(100)의 외면에는 장변 플레이트(112)가 배치되는 쪽에서 내부 몸체(110)의 외면과 하부 프레임(124)에 의해 오목홈이 형성될 수 있다. 이에 주형(100)의 외면에 차단 플레이트(310)를 연결하면 주형(100)과 차단 플레이트(310)의 사이, 즉 내부 몸체(110)와 차단 플레이트(310) 사이에 공간(I)을 형성할 수 있다.

압력 발생부(400)는 주형(100)과 차단 플레이트(310) 사이, 또는 내부 몸체(110)와 차단 플레이트(310) 사이에 형성되는 공간(I)에 압력을 발생시킬 수 있다. 즉, 압력 발생부(400)는 주형(100)과 차단 플레이트(310) 사이에 형성되는 공간(I)의 압력과 외부의 압력의 차이를 발생시킬 수 있다. 압력 발생부(400)는 공간(I)의 압력을 외부 압력, 예컨대 대기압보다 높게 조절할 수 있다. 이는 공간(I)의 압력을 외부의 압력보다 높게 조절함으로써 공간(I)의 외부에서 발생하는 다양한 이물질이 공간(I)으로 유입되는 것을 방지하기 위함이다.

압력 발생부(400)는 가스를 저장하기 위한 저장기(미도시)와, 가스의 이동 경로를 형성하고, 저장기와 공간(I)을 연결하기 위한 연결배관(410) 및 가스의 유량을 조절하기 위해 연결배관(410)에 구비되는 조절 밸브(420)를 포함할 수 있다. 이때, 가스는 에어, 불활성 가스 등을 포함할 수 있는데, 공간(I)으로 주입된 가스는 외부로 배기되기 때문에 고가인 불활성 가스를 사용하는 것보다 에어를 사용하는 것이 좋다.

제어부는 주형(100)과 차단 플레이트(310) 사이에 형성되는 공간에 적절한 압력을 형성하도록, 압력 발생부(400)의 조절 밸브(420)를 조절할 수 있다.

이러한 구성을 통해 압력 발생부(400)는 주형(100)과 차단 플레이트(310) 사이에 형성되는 공간(I)에 가스를 공급하여, 공간(I)의 압력을 외부 압력보다 높게 형성할 수 있다. 이때, 주형(100)과 차단 플레이트(310)는 금속 재질로 형성되기 때문에 차단 플레이트(310)를 주형(100)에 밀착시켜 연결하더라도, 공간(I)으로 주입된 가스는 주형(100)과 차단 플레이트(310)의 접촉 부위, 즉 외부 몸체(120)의 하부 프레임(124)과 차단 플레이트(310)의 접촉 부위를 통해 외부로 유출될 수 있다. 이렇게 외부로 유출되는 가스는 주조 시 발생하는 증기, 분진 등과 같은 이물질의 이동 방향을 변경시켜, 공간(I)으로 유입되는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 예컨대 주형(100)에서 인발된 주편에 냉각매체를 분사하는 경우, 주편(S)의 열에 의해 냉각매체가 기화되어 증기가 발생할 수 있다. 증기는 상승하여 주형(100) 쪽으로 이동할 수 있다. 이때, 주형(100)과 차단 플레이트(310) 사이의 공간(I)으로 유입된 가스가 주형(100) 외부로 빠져나오면서 증기를 밀어내는 효과를 나타내어 증기가 공간(I)으로 유입되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.

이와 같이 공간(I)으로 유입된 가스를 주형(100)과 차단 플레이트(310) 사이로 배출시킬 수도 있으나, 차단 플레이트(310)에 가스를 배출시킬 수 있는 경로를 형성하여 공간(I)으로 주입된 가스를 배출시킬 수도 있다.

도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 선B-B'에 따른 주조 설비의 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비는, 주형(100)의 외측에 주형(100)의 적어도 일부와 접촉 가능하도록 구비되고, 주형(100)과의 사이에 공간을 형성하는 차단부(300)와, 공간에 외부와 압력 차이를 발생시키기 위한 압력 발생부(400) 및 압력 발생부(400)의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비는 차단부(300)의 구성을 제외하고, 앞서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비와 거의 동일한 구성을 가질 수 있다.

차단부(300)는 주형(100)의 외측에 주형(100)의 적어도 일부와 접촉 가능하도록 구비되는 차단 플레이트(310') 및 주형(100)과 차단 플레이트(310')의 사이에 구비되는 밀폐 부재(330)를 포함할 수 있다. 이때, 차단 플레이트(310')에는 주형(100)과 차단 플레이트(310') 사이에 가스를 공급하기 위해 압력 발생부(400)와 연결하기 위한 연결구(312)와, 공간(I)으로 공급된 가스를 배출시키기 위한 적어도 하나의 배기구(318)가 형성될 수 있다.

밀폐 부재(330)는 차단 플레이트(310')를 주형(100)의 외면에 밀착시켜 주형(100)과 차단 플레이트(310')의 접촉 부위로 가스가 유출되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 밀폐 부재(330)는 주형(100), 즉 외부 몸체(120)의 하부 프레임(124)과 차단 플레이트(310') 사이에 형성될 수도 있으나, 주형(100)의 외면에 연결되는 차단 플레이트(310')의 가장자리를 따라 형성될 수도 있다.

한편, 차단 플레이트(310')에는 한 개의 배기구(318)가 형성될 수도 있고, 복수 개가 형성될 수도 있다. 차단 플레이트(310')에 복수 개의 배기구(318)를 형성하는 경우에는, 차단 플레이트(310)의 둘레 방향으로 이격되도록 형성할 수 있다. 이때, 배기구(318)는 다양한 위치에 형성될 수 있으나, 공간(I)의 가장자리 영역을 따라 형성되는 것이 좋다. 이는 연결구(312)를 통해 주입된 가스를 공간(I) 전체 영역에 걸쳐 이동시킴으로써 공간(I) 내부 온도를 효과적으로 저감시키기 위함이다. 또한, 공간(I) 내부로 주입된 가스가 배기구(318)를 통해 배출될 때 차단 플레이트(310')의 가장자리 영역으로 배출되도록 하여, 조업 시 발생하는 이물질이 공간(I)으로 유입되는 것을 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있다. 이에 더하여 배기구(318)를 통해 가스를 배출시키면 실시 예에서와 같이 주형(100)과 차단 플레이트(310')의 접촉 부위를 통해 가스를 배출시킬 때보다 배출되는 가스의 유속을 증가시킬 수 있기 때문에 이물질이 공간(I)으로 유입되는 것을 더 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있다. 또한, 배기구(318)는 수평방향으로 형성될 수도 있으나, 차단 플레이트(310, 310')의 가장자리방향으로 경사지도록 형성하면, 조업 시 발생하는 이물질이 공간(I)으로 유입되는 것을 더욱 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있다.

도 6은 차단 플레이트의 다양한 변형 예를 보여주는 도면으로서, 선C-C' 및 선D-D'에 따른 차단 플레이트의 단면 구조를 보여주고 있다. 도 6을 참조하면, 주형(100)과 마주보는 차단 플레이트(310, 310')의 내면에는 다양한 형상의 확산부재(313a, 313b)가 형성될 수 있다. 이러한 확산부재(313a, 313b)는 주형(100)과 차단 플레이트(310, 310') 사이의 공간(I)으로 주입된 가스를 공간(I) 내부 전체에 걸쳐 균일하게 확산시킬 수 있다. 확산부재(313a)는 도 6의 (a)에 도시된 것처럼 요홈 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 확산부재(313a)는 연결구(312)를 중심으로 방사형으로 형성될 수도 있고, 격자 형태로 형성될 수도 있다. 이 경우, 연결구(312)를 통해 주입된 가스는 요홈 형상의 확산부재(313a)를 따라 유동하여 연결구(312)에서 멀리 이격된 영역까지 쉽게 확산될 수 있다.

또는, 확산부재(313b)는 도 6의 (a)에 도시된 것처럼, 차단 플레이트(310, 310')의 내면에 돌기 형상, 예컨대 엠보싱 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 연결구(312)를 통해 공간(I) 내부로 주입된 가스는 돌기 형상의 확산부재(313b) 사이로 이동하면서 공간(I) 전체에 걸쳐 확산될 수 있다. 또한, 돌기 형상의 확산부재(313b)는 공간(I)으로 주입된 가스는 돌기 형상의 확산부재(313b)에 의해 난류(亂流)를 형성하여, 공간(I) 내부에서 다양한 방향으로 유동하면서 확산될 수 있다. 여기에서는 차단 플레이트(310, 310')의 내면에 요홈, 돌기 등과 같은 요철 구조를 형성하여 확산부재(313a, 313b)로 사용하는 것으로 설명하였으나, 차단 플레이트(310, 310')의 내면에 별도의 구조물을 부착하여 확산부재로 사용할 수도 있다. 즉, 확산부재(313a, 313b)는 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법에 대해서 설명한다.

도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비를 이용하여 주편을 주조하는 상태를 보여주는 도면이다. 여기에서는 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비를 이용하여 주편을 주조하는 예에 대해서 설명하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비를 이용하여 주편을 주조하는 경우에도 동일한 원리가 적용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은, 용기를 마련하는 과정과, 용기의 외면의 적어도 일부에 공간을 형성하는 과정 및 공간이 공간의 외부보다 높은 압력을 갖도록 압력을 조절하는 과정을 포함할 수 있다. 여기에서 용기는 용융물을 냉각시켜 응고물, 즉 주편을 형성할 수 있는 주형(100)을 포함할 수 있고, 용융물은 용강을 포함할 수 있다.

먼저, 외면에 온도 측정기(200)가 설치된 주형(100)을 마련할 수 있다. 이때, 온도 측정기(200)는 주형(100)을 구성하는 내부 몸체(110)의 외면에 설치될 수 있다.

주형(100)이 마련되면, 주형(100)의 외면, 예컨대 온도 측정기(200)가 설치된 방향의 외면에 차단 플레이트(310')를 연결할 수 있다. 이에 주형(100)과 차단 플레이트(310') 사이에는 공간(I)이 형성되고, 온도 측정기(200)는 차단 플레이트(310')에 의해 외부와 차단될 수 있다. 또한, 주형(100)에 차단 플레이트(310')를 연결한 후, 차단 플레이트(310')에 형성된 연결구(312)에 압력 발생부(400)의 배관(410)을 연결할 수 있다.

이후, 정련이 완료된 용강을 주형(100)에 주입할 수 있다. 주형(100)으로 주입된 용강은 유로(116)로 공급되는 냉각매체에 의해 냉각될 수 있다. 이에 용강은 주형(100)의 내면, 즉 내부 몸체(110)의 내면과 접촉하는 부분부터 응고되어 응고물, 즉 응고셀 또는 주편(S)으로 주조되고, 주편(S)은 주형(100)의 하부로 인발될 수 있다. 도 7에서 M은 몰드 플럭스를 나타낸다.

주편(S)이 주형(100) 하부로 인발되면, 주편에 냉각 매체를 분사하여 주편을 냉각시킬 수 있다. 이때, 주편(S)은 매우 고온이기 때문에, 주편(S)에 분사된 냉각 매체는 주편(S)의 열에 의해 기화되어 증기를 형성할 수 있다. 이렇게 발생한 증기는 상승하면서 주형(100) 주변으로 확산될 수 있다.

이와 같이 주편(S)을 주조하면서, 압력 발생부(400)를 통해 주형(100)과 차단 플레이트(310') 사이에 형성되는 공간(I)에 가스, 예컨대 에어를 공급함으로써 공간(I)의 압력을 조절할 수 있다. 공간(I)에 에어를 공급하면, 공간(I)의 압력이 공간(I) 외부의 압력, 예컨대 대기압보다 높아지게 된다. 이렇게 공간(I)의 압력이 높아지면, 공간(I)의 압력보다 낮은 압력을 갖는 외부의 다양한 이물질이 공간(I)으로 유입되는 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다.

또한, 공간(I)으로 주입된 가스는 차단 플레이트(310')에 형성된 배기구(318)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 이때, 차단 플레이트(310)에 배기구가 형성되지 않은 경우에는 주형(100)과 차단 플레이트(310) 사이로 가스가 배출될 수 있다. 공간(I)으로 주입된 가스는 주형(100)에 공급된 용강의 열에 의해 가열되어 팽창함으로써 비교적 빠른 속도로 공간(I)에서 배출될 수 있다. 이때, 가스는 공간(I)에서 배출되면서 주형(100) 주변에서 이동 또는 유동하는 이물질을 주형(100)으로부터 회피하는 방향으로 밀어내기 때문에 이물질이 공간(I)으로 유입되는 것을 더욱 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있다.

이렇게 주형(100)과 차단 플레이트(310') 사이의 공간(I)으로 이물질이 유입되는 것을 억제 혹은 방지함으로써 주형(100)에 설치된 온도 측정기(200)가 이물질과 접촉하여 열화 또는 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 공간(I)으로 공급되는 가스에 의해 공간(I) 내부의 온도를 낮출 수 있기 때문에 주형(100)에 공급된 용강의 열에 의한 온도 측정기(200)의 성능 저하를 억제할 수 있다. 따라서 주편을 주조하는 동안 온도 측정기(200)가 작동하지 않거나 오동작하는 것을 방지하여, 주조 중 발생할 수 있는 브레이크 아웃 등과 같은 조업 사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

100: 주형 110: 내부 몸체
112: 장변 플레이트 114: 단변 플레이트
120: 외부 몸체 200: 온도 측정기
300: 차단부 310: 차단 플레이트
320: 고정부재 400: 압력 발생부

Claims (15)

1. 용융물을 일시적으로 수용할 수 있는 주형의 외측에 공간을 형성하도록 상기 주형에 연결되는 차단부;
   상기 공간의 내부 압력을 조절하기 위해 적어도 일부가 상기 차단부에 연결되는 압력 발생부; 및
   상기 압력 발생부의 동작을 제어하기 위한 제어부;를 포함하고,
   상기 압력 발생부는 상기 공간으로 가스를 공급할 수 있고,
   상기 차단부는 이물질이 상기 공간으로 유입되는 것을 차단하도록 상기 공간으로 공급되는 가스 중 일부를 상기 공간의 외부로 배출시킬 수 있도록 형성되는 주조 설비.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 차단부는,
   상기 압력 발생부와 연결하기 위한 연결구가 형성되고, 상기 주형의 외면의 적어도 일부를 커버할 수 있는 차단 플레이트; 및
   상기 차단 플레이트를 상기 주형에 연결하기 위한 고정부재;를 포함하는 주조 설비.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 주형의 외면에는 적어도 하나의 온도 측정기를 설치하기 위한 오목홈이 형성되고,
   상기 차단 플레이트는 상기 오목홈을 커버하도록 상기 주형에 연결되는 주조 설비.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 주형은,
   용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 내부 몸체와, 상기 내부 몸체의 외면의 적어도 일부와 접촉 가능하고 상기 내부 몸체를 지지하기 위한 외부 몸체를 포함하고,
   상기 차단 플레이트는 상기 내부 몸체와의 사이에 공간을 형성하도록 상기 외부 몸체에 연결되는 주조 설비.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 내부 몸체의 외면에는 적어도 하나의 온도 측정기가 구비되고,
   상기 외부 몸체는 상기 온도 측정기를 노출시킬 수 있는 개구를 포함하고, 상기 차단 플레이트는 상기 개구를 커버하도록 상기 외부 몸체에 연결되는 주조 설비.
6. 청구항 3 또는 5에 있어서,
   상기 압력 발생부는,
   가스를 저장하기 위한 저장기;
   상기 공간에 가스를 주입하기 위해 상기 저장기와 상기 연결구를 연결하는 연결배관; 및
   가스의 유량을 조절하기 위해 상기 연결배관에 구비되는 조절 밸브;를 포함하는 주조 설비.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 차단부는 상기 주형과 상기 차단 플레이트 사이를 밀폐시키기 위한 밀폐 부재를 포함하고,
   상기 차단 플레이트는,
   상기 공간에 주입된 가스를 배출시키기 위한 배기구를 포함하는 주조 설비.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 차단 플레이트는 상기 주형의 외면과 마주보는 내면에 확산 부재를 포함하는 주조 설비.
9. 삭제
10. 주형을 마련하는 과정;
    상기 주형의 외면의 적어도 일부에 공간을 형성하는 과정; 및
    상기 공간이 상기 공간의 외부보다 높은 압력을 갖도록 압력을 조절하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 압력을 조절하는 과정은,
    상기 공간에 가스를 주입하는 과정; 및
    상기 공간으로 이물질이 유입되는 것을 차단하기 위해 상기 공간에 가스를 주입하면서 상기 공간에 주입된 가스를 배출시키는 과정;을 포함하는 주조 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 공간을 형성하는 과정 이전에,
    상기 주형의 외면에 적어도 하나의 온도 측정기를 설치하는 과정을 포함하고,
    상기 공간을 형성하는 과정은 적어도 상기 온도 측정기가 설치된 영역을 외부와 차단하는 과정을 포함하는 주조 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 압력을 조절하는 과정은,
    상기 공간에 가스를 주입하는 과정을 포함하는 주조 방법.
13. 삭제
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 압력을 조절하는 과정은,
    상기 주형의 외부에 가스의 흐름을 형성하는 과정을 포함하는 주조 방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 주형에 용강을 주입하는 과정;
    상기 주형으로 주입된 용강을 냉각시키는 과정;
    상기 주형에서 주편을 인발하는 과정; 및
    상기 주편에 냉각 매체를 분사하는 과정;을 포함하고,
    상기 압력을 조절하는 과정은 상기 주편에 분사된 냉각 매체의 증기를 상기 주형에서 회피하는 방향으로 이동시키는 과정을 포함하는 주조 방법.

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