KR102310701B1 - Casting apparatus and casting method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것으로서, 노즐을 이용하여 몰드에 용융물을 주입하는 과정; 상기 몰드의 폭방향으로 정자장 인가 영역과 정자장 미인가 영역을 형성하여, 상기 몰드의 길이 방향으로 상기 용융물의 유동을 제어하는 과정; 및 주편을 인발하는 과정;을 포함하고, 이를 통해 용기 내에 수용된 용융물의 유동을 국부적으로 제어함으로써 용융물의 청정도를 확보하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. The present invention relates to a casting equipment and a casting method, the process of injecting a melt into a mold using a nozzle; controlling the flow of the melt in the longitudinal direction of the mold by forming a static field applied region and a static magnetic field unapplied region in the width direction of the mold; And the process of drawing the slab; includes, and through this, by locally controlling the flow of the melt accommodated in the container, it is possible to secure the cleanliness of the melt to improve the quality of the product.
Description
본 발명은 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융물의 유동을 제어하여 용융물의 청정도를 확보함으로써 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a casting facility and a casting method, and more particularly, to a casting facility and a casting method capable of improving the quality of a product by controlling the flow of the melt to secure the cleanliness of the melt.
일반적으로, 연속주조공정은 일정한 내부 형상을 갖는 몰드에 용강을 주입하고, 몰드 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 몰드의 하측으로 인발하여 슬라브, 블룸, 빌렛, 빔 블랭크 등과 같은 다양한 형상의 주편을 제조할 수 있다. 이렇게 제조되는 주편의 표면 품질 및 내부 품질은 다양한 요인에 의해 영향을 받으며, 특히 주편의 표면 품질은 몰드 내 용강의 유동에 큰 영향을 받는다. In general, the continuous casting process injects molten steel into a mold having a certain internal shape, and continuously draws the solid reacted slab in the mold to the lower side of the mold to produce slabs, blooms, billets, beam blanks, etc. of various shapes. can do. The surface quality and internal quality of the cast steel produced in this way are affected by various factors, and in particular, the surface quality of the cast steel is greatly affected by the flow of molten steel in the mold.
연속주조공정에서 침지 노즐을 이용하여 몰드에 용융물을 주입하는 경우, 침지 노즐의 토출구에서 토출된 용융물은 제트류를 형성하며 몰드의 폭방향으로 유동하게 된다. 몰드의 폭방향으로 유동하는 용융물은 몰드의 내면, 예컨대 단변 플레이트의 내면에 충돌하여 일부는 상승류를 형성하고, 일부는 하향류를 형성하게 된다. 그리고 상승류는 용융물의 탕면 부근에서 몰드의 중심부, 예컨대 침지 노즐이 설치된 쪽으로 이동하게 된다. 이렇게 몰드의 중심부 쪽으로 이동한 용융물은 서로 반대 방향에서 이동하는 용융물 및 침지 노즐과 충돌하여 침지 노즐 주변의 탕면 근처에서 와류(vortex)를 형성하여 탕면의 유동을 불안정하게 한다. 이때, 상승류의 유속이 빠를수록 용융물의 탕면 유동이 더욱 불안정해지고, 이로 인해 용융물의 탕면 상부에 위치하고 있는 몰드 슬래그나 몰드 플럭스 등과 같은 이종의 물질이 용융물 중으로 혼입되는 문제가 있다. When the melt is injected into the mold using the submerged nozzle in the continuous casting process, the melt discharged from the outlet of the submerged nozzle forms a jet stream and flows in the width direction of the mold. The melt flowing in the width direction of the mold collides with the inner surface of the mold, for example, the inner surface of the short side plate to form an upward flow and a part to form a downward flow. And the upward flow moves to the center of the mold, for example, to the side where the immersion nozzle is installed in the vicinity of the hot water surface of the melt. As such, the melt moving toward the center of the mold collides with the melt moving in opposite directions and the immersion nozzle to form a vortex near the molten water surface around the immersion nozzle, thereby destabilizing the flow of the molten water. At this time, the faster the flow rate of the upward flow is, the more unstable the flow of the molten material is, so that there is a problem in that different materials such as mold slag or mold flux located above the molten material are mixed into the melt.
또한, 하향류는 몰드의 가장자리부를 따라 하향 유동하다가 몰드의 중심부에서 상승하는 2차 상승류를 형성하게 된다. 이때, 용강에 함유된 개재물들은 하향류를 따라 주조 방향을 따라 이동하다가 2차 상승류를 따라 부상되어 몰드 슬래그나 몰드 플럭스로 유입되어 제거될 수 있다. 그런데 하향류의 유속에 따라 개재물의 이동 거리가 달라지고, 하향류의 유속이 빠른 경우에는 개재물이 응고셀에 침투되어 이후 제조된 주편의 표면 결함을 유발하는 문제가 있다. In addition, the downflow flows downward along the edge of the mold and forms a secondary upward flow that rises from the center of the mold. In this case, the inclusions contained in the molten steel may be removed by moving in the casting direction along the downward flow, floating along the secondary upward flow, and flowing into the mold slag or the mold flux. However, the movement distance of the inclusions varies depending on the flow rate of the downflow, and when the flow rate of the downflow is fast, there is a problem in that the inclusions penetrate into the solidification cell and cause surface defects of the subsequently manufactured slab.
이러한 문제를 해결하기 위하여 몰드에 자기장 발생기를 설치하여 몰드 내 용강의 유동을 제어하는 방법이 사용되고 있다. 이 방법으로 용강의 탕면 부근에서 상승류를 제어하여 용강 중으로 몰드 플럭스가 유입되는 것을 억제하고, 침지 노즐의 하부에서 하향류를 제어함으로써 개재물의 이동 거리를 제어함으로써 주편의 표면 결함이 발생하는 것을 억제하고 있다. 그런데 하향류를 제어하는 과정에서 하향류에 의해 발생하는 2차 상승류의 형성도 억제되는 현상이 발생하고 있다. 이로 인해 하향류를 따라 주조 방향으로 이동한 개재물이 제대로 부상되지 않고 용강 중에 잔류하여 여전히 주편의 품질을 저하시키는 문제가 있다. In order to solve this problem, a method of controlling the flow of molten steel in the mold by installing a magnetic field generator in the mold is used. In this way, by controlling the upward flow in the vicinity of the molten steel molten steel, the inflow of the mold flux into the molten steel is suppressed, and by controlling the downward flow in the lower part of the immersion nozzle, the movement distance of inclusions is controlled, thereby suppressing the occurrence of surface defects of the cast steel. are doing However, in the process of controlling the downflow, the formation of the secondary upflow caused by the downflow is also suppressed. For this reason, there is a problem in that the inclusions moving in the casting direction along the downflow do not float properly and remain in the molten steel, thereby still reducing the quality of the cast steel.
본 발명은 용융물의 유동을 제어할 수 있는 주조 설비 및 주조 방법을 제공한다. The present invention provides a casting equipment and a casting method capable of controlling the flow of a melt.
본 발명은 용융물 중에 함유되는 개재물을 원활하게 제거할 수 있고, 용융물 중으로 이종의 물질이 혼입되는 것을 억제하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 주조 설비 및 주조 방법을 제공한다.The present invention provides a casting equipment and a casting method capable of smoothly removing inclusions contained in a melt and improving the quality of a product by suppressing mixing of different substances into the melt.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조 설비는, 주편을 주조하는 주조 설비로서, A casting facility according to an embodiment of the present invention is a casting facility for casting a cast slab,
내부에 용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 몰드; 상기 몰드에 상기 용융물을 공급하기 위해 상기 몰드의 상부에 구비되는 노즐; 상기 몰드의 폭방향으로 양쪽 가장자리부에서 자기장의 방향을 서로 다른 방향으로 제어하도록, 상기 몰드의 폭 방향 외측에 구비되는 정자장 발생부; 및 상기 정자장 발생부의 동작을 제어할 수 있는 제어부;를 포함할 수 있다.a mold providing a space for accommodating the melt therein; a nozzle provided on the mold to supply the melt to the mold; a static magnetic field generator provided outside the mold in the width direction to control directions of magnetic fields in different directions at both edge portions in the width direction of the mold; and a control unit capable of controlling the operation of the static magnetic field generator.
상기 몰드는 이격되어 구비되는 한 쌍의 장변 플레이트와, 상기 한 쌍의 장변 플레이트의 양쪽을 각각 연결하는 한 쌍의 단변 플레이트를 포함하고, 상기 정자장 발생부는, 상기 몰드의 폭방향으로 중심부에서 이격되도록 상기 노즐의 하부에 상기 장변 플레이트의 폭방향으로 구비되는 복수의 정자장 발생기; 및 상기 몰드의 폭방향으로 상기 노즐의 양쪽에서 상기 몰드의 두께 방향으로 통과하는 자기장을 형성하도록, 상기 복수의 정자장 발생기에 직류 전류를 공급할 수 있는 제1전류 공급기;를 포함할 수 있다.The mold includes a pair of long side plates spaced apart from each other and a pair of short side plates connecting both sides of the pair of long side plates, respectively, and the static magnetic field generator is spaced apart from the center in the width direction of the mold. a plurality of static magnetic field generators provided at a lower portion of the nozzle in the width direction of the long side plate; and a first current supply capable of supplying a direct current to the plurality of static magnetic field generators to form a magnetic field passing through both sides of the nozzle in the thickness direction of the mold in the width direction of the mold.
상기 복수의 정자장 발생기 각각은, 상기 장변 플레이트의 폭방향의 일부를 따라 연장되고, 서로 이격되도록 배치되는 코어; 및 상기 코어의 외측에 감겨지는 코일을 포함할 수 있다.Each of the plurality of static magnetic field generators may include: a core extending along a portion of a width direction of the long side plate and disposed to be spaced apart from each other; and a coil wound on the outside of the core.
상기 복수의 정자장 발생기는, 제1정자장 발생기; 상기 제1정자장 발생기와 사이에 상기 노즐이 배치되도록, 상기 제1정자장 발생기의 일측에 이격되어 배치되는 제2정자장 발생기; 상기 제2정자장 발생기와 마주보도록 배치되는 제3정자장 발생기; 및 상기 제3정자장 발생기와 사이에 상기 노즐이 배치되도록, 상기 제3정자장 발생기의 일측에 이격되어 배치되고, 상기 제1정자장 발생기와 마주보도록 배치되는 제4정자장 발생기;를 포함하고, 상기 제1전류 공급기는, 상기 몰드의 두께 방향으로 서로 마주보는 방향에 서로 반대 극성을 형성하고, 상기 몰드의 폭방향으로 서로 반대 극성을 형성하도록, 상기 제1정자장 발생기, 상기 제2정자장 발생기, 상기 제3정자장 발생기 및 상기 제4정자장 발생기에 직류 전류를 공급할 수 있다. The plurality of static magnetic field generators may include: a first static magnetic field generator; a second static magnetic field generator spaced apart from one side of the first static magnetic field generator such that the nozzle is disposed between the first static magnetic field generator; a third static magnetic field generator disposed to face the second static magnetic field generator; and a fourth static magnetic field generator disposed to be spaced apart from one side of the third static magnetic field generator such that the nozzle is disposed between the third static magnetic field generator and facing the first static magnetic field generator. , the first current supplier forms opposite polarities in a direction opposite to each other in the thickness direction of the mold, and forms opposite polarities in a width direction of the mold, the first static magnetic field generator and the second static magnetic field A direct current may be supplied to the field generator, the third static magnetic field generator, and the fourth static magnetic field generator.
상기 제1정자장 발생기와 상기 제2정자장 발생기는 제1거리만큼 이격되고, 상기 제3정자장 발생기와 상기 제4정자장 발생기는 제2거리만큼 이격되며, 상기 제1거리와 상기 제2거리는 동일한 크기를 가질 수 있다.The first static magnetic field generator and the second static magnetic field generator are spaced apart from each other by a first distance, the third static magnetic field generator and the fourth static magnetic field generator are spaced apart by a second distance, and the first static field generator and the second static magnetic field generator are spaced apart from each other by a second distance. The distances may have the same size.
상기 주편의 전체 폭을 100이라 할 때, 상기 제1거리와 상기 제2거리는 4 내지 36일 수 있다. When the total width of the slab is 100, the first distance and the second distance may be 4 to 36.
상기 제1정자장 발생기, 상기 제2정자장 발생기, 상기 제3정자장 발생기 및 상기 제4정자장 발생기 중 적어도 어느 하나는 상기 몰드의 폭방향을 따라 이동 가능하도록 구비될 수 있다. At least one of the first static magnetic field generator, the second static magnetic field generator, the third static magnetic field generator, and the fourth static magnetic field generator may be movable along a width direction of the mold.
상기 제1정자장 발생기와 상기 제2정자장 발생기를 연결하기 위한 제1연결 코어; 및 상기 제3정자장 발생기와 상기 제4정자장 발생기를 연결하기 위한 제2연결코어;를 포함할 수 있다.a first connection core for connecting the first static magnetic field generator and the second static magnetic field generator; and a second connection core for connecting the third static magnetic field generator and the fourth static magnetic field generator.
상기 정자장 발생부는 상기 몰드의 둘레 방향으로 회전하는 형태의 자기장을 형성할 수 있다. The static magnetic field generator may form a magnetic field that rotates in a circumferential direction of the mold.
상기 정자장 발생부의 상부에 구비되고, 상기 용융물의 유동을 제어하기 위해 이동 자장을 형성할 수 있는 이동 자장 발생부를 포함하고, 상기 제어부는 이동 자장의 세기 및 방향 중 적어도 어느 하나를 조절하도록 상기 이동 자장 발생부의 동작을 제어할 수 있다. and a moving magnetic field generator provided above the static magnetic field generator and capable of forming a moving magnetic field to control the flow of the melt, wherein the controller moves the moving magnetic field to adjust at least one of the strength and direction of the moving magnetic field. The operation of the magnetic field generator can be controlled.
상기 이동 자장 발생부는 상기 노즐의 양쪽에서 상기 몰드의 폭방향으로 이동 자장을 형성할 수 있는 복수의 이동 자장 발생기를 포함할 수 있다.The moving magnetic field generator may include a plurality of moving magnetic field generators capable of forming a moving magnetic field in the width direction of the mold at both sides of the nozzle.
상기 이동 자장 발생기는 정자장 발생기와 나란하게 배치되고, 상기 용융물의 유동을 상기 정자장 발생기와 서로 다른 방향으로 제어할 수 있다.The moving magnetic field generator may be disposed in parallel with the static magnetic field generator, and may control the flow of the melt in different directions from the static magnetic field generator.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조 방법은, 노즐을 이용하여 몰드에 용융물을 주입하는 과정; 상기 몰드의 폭방향으로 정자장 인가 영역과 정자장 미인가 영역을 형성하여, 상기 몰드의 길이 방향으로 상기 용융물의 유동을 제어하는 과정; 및 주편을 인발하는 과정;을 포함할 수 있다. A casting method according to an embodiment of the present invention includes a process of injecting a melt into a mold using a nozzle; controlling the flow of the melt in the longitudinal direction of the mold by forming a static field applied region and a static magnetic field unapplied region in the width direction of the mold; and the process of drawing the slab; may include.
상기 용융물을 주입하는 과정 이전에, 상기 몰드의 폭방향으로 중심부에 상기 노즐을 배치하는 과정을 포함하고, 상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은, 상기 몰드의 폭방향으로 중심부에 정자장 미인가 영역을 형성하고, 상기 정자장 미인가 영역의 양쪽에 상기 정자장 인가 영역을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.Before the process of injecting the melt, comprising the process of arranging the nozzle at the center in the width direction of the mold, and the process of controlling the flow of the melt includes, in the width direction of the mold, a non-static field area at the center and forming the static magnetic field applied area on both sides of the static magnetic field unapplied area.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은, 상기 노즐보다 하부에 상기 정자장 인가 영역과 상기 정자장 미인가 영역을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.The process of controlling the flow of the melt may include forming the static field applied region and the static magnetic field unapplied region below the nozzle.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은, 상기 몰드의 두께 방향을 따라 정자장을 형성하는 과정을 포함하고, 상기 정자장 인가 영역을 형성하는 과정은 상기 몰드의 폭방향으로 상기 노즐의 양쪽에서 자기장 방향이 서로 반대 방향으로 형성되도록 정자장을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.The process of controlling the flow of the melt includes forming a static magnetic field along a thickness direction of the mold, and the forming of the static field application region includes a magnetic field direction from both sides of the nozzle in a width direction of the mold. It may include a process of forming a static field so that these are formed in opposite directions.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은, 상기 노즐이 배치되는 상기 몰드의 폭방향으로 중심부의 일부에 상기 정자장 미인가 영역을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.The process of controlling the flow of the melt may include forming the static magnetic field unapplied region in a portion of a central portion in a width direction of the mold in which the nozzle is disposed.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은, 상기 정자장 미인가 영역이 0 내지 100Gauss의 자기장을 갖도록 상기 정자장 인가 영역의 범위를 제어하는 과정을 포함할 수 있다.The process of controlling the flow of the melt may include controlling the range of the static magnetic field applied region so that the static magnetic field unapplied region has a magnetic field of 0 to 100 Gauss.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은, 상기 주편의 폭에 따라 상기 정자장 인가 영역 사이의 거리를 조절하는 과정을 포함할 수 있다.The process of controlling the flow of the melt may include the process of adjusting the distance between the static field application areas according to the width of the cast steel.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은, 상기 몰드의 폭방향으로 양쪽 가장자리부에 상기 정자장 인가 영역을 형성하여 상기 용융물의 하향류의 유속을 감속시키고, 상기 정자장 인가 영역 사이에 상기 정자장 미인가 영역을 형성하여 상기 용융물의 상승류를 형성하는 과정을 포함할 수 있다.In the process of controlling the flow of the melt, the static magnetic field application regions are formed at both edges of the mold in the width direction to reduce the flow velocity of the downward flow of the melt, and the static magnetic field is not applied between the static magnetic field application regions. It may include forming a region to form an upward flow of the melt.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은, 상기 몰드의 폭방향으로 이동 자장 인가 영역과 이동 자장 미인가 영역을 형성하여, 상기 몰드의 폭 방향으로 상기 용융물의 유동을 제어하는 과정을 더 포함할 수 있다.The process of controlling the flow of the melt may further include controlling the flow of the melt in the width direction of the mold by forming a moving magnetic field application area and a moving magnetic field non-applying area in the width direction of the mold.
상기 몰드의 폭 방향으로 상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은, 상기 용융물의 탕면과 상기 노즐의 하단 사이에 이동 자장 인가 영역과 이동 자장 미인가 영역을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.The process of controlling the flow of the melt in the width direction of the mold may include forming a moving magnetic field applied region and a moving magnetic field non-applied region between the molten water surface and the lower end of the nozzle.
상기 이동 자장 인가 영역을 형성하는 과정은, 상기 몰드의 폭방향으로 상기 노즐의 양쪽에서 상기 몰드의 폭방향으로 이동 자장을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.The forming of the moving magnetic field application region may include forming a moving magnetic field in the width direction of the mold at both sides of the nozzle in the width direction of the mold.
상기 이동 자장 인가 영역을 형성하는 과정은, 상기 이동 자장의 자기장 세기 및 방향 중 적어도 어느 하나를 조절하는 과정을 포함할 수 있다.The forming of the moving magnetic field application region may include adjusting at least one of a magnetic field strength and a direction of the moving magnetic field.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 용기 내에 수용된 용융물의 유동을 국부적으로 제어할 수 있다. 즉, 몰드의 폭방향으로 정자장을 선택적으로 인가하여 몰드의 길이방향으로 용융물의 유동을 선택적으로 제어할 수 있다. 따라서 용융물 중에 함유되는 개재물이 용융물을 따라 하측으로 이동하는 거리를 저감시키는 동시에, 상측으로 부상을 용이하게 하여 개재물에 의한 제품의 품질 저하를 억제할 수 있다. 또한, 몰드의 폭방향으로 이동 자장을 형성하여, 용융물의 탕면 부근에서 용융물의 유동을 제어함으로써 용융물에 몰드 플럭스나 몰드 슬래그 등과 같은 이종의 물질이 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해 용융물의 청정도를 확보하여 용융물의 이용하여 제조되는 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to locally control the flow of the melt contained in the vessel. That is, it is possible to selectively control the flow of the melt in the longitudinal direction of the mold by selectively applying a static magnetic field in the width direction of the mold. Accordingly, it is possible to reduce the distance at which the inclusions contained in the melt move downward along the melt, and at the same time facilitate the upward movement, thereby suppressing deterioration in product quality due to the inclusions. In addition, by forming a moving magnetic field in the width direction of the mold to control the flow of the melt in the vicinity of the molten metal surface, it is possible to suppress mixing of different materials such as mold flux or mold slag into the melt. Through this, the cleanliness of the melt can be secured and the quality of products manufactured using the melt can be improved.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 선A-A'에 따른 주조 설비의 단면도.
도 3은 정자장 발생부를 이용하여 용융물의 유동을 제어하는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 용융물의 유동을 제어하는 상태를 보여주는 도면.
도 6은 몰드의 폭방향으로 정자장 미인가 영역 형성 여부에 따른 몰드 내 2차 상승류의 유동 해석 결과를 보여주는 도면.
도 7은 도 1에 도시된 선B-B'에 따른 주조 설비의 단면도.
도 8은 이동 자장 발생부를 이용하여 용융물의 유동을 제어하는 예를 보여주는 도면. 1 is a perspective view of a casting facility according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a cross-sectional view of the casting plant along the line A-A' shown in Fig. 1;
3 is a view for explaining the principle of controlling the flow of the melt using a static magnetic field generator.
4 is a cross-sectional view of a casting facility according to a modified example of the present invention.
5 is a view showing a state of controlling the flow of the melt by the casting method according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the flow analysis results of the secondary upward flow in the mold according to whether or not a static magnetic field is not applied in the width direction of the mold.
Fig. 7 is a cross-sectional view of the casting plant along the line B-B' shown in Fig. 1;
8 is a view showing an example of controlling the flow of a melt using a moving magnetic field generator.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art will be completely It is provided to inform you. In the description, the same reference numerals are assigned to the same components, and the sizes of the drawings may be partially exaggerated in order to accurately describe the embodiments of the present invention, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 선A-A'에 따른 주조 설비의 단면도이다. 1 is a perspective view of a casting facility according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the casting facility along the line A-A' shown in FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비는, 내부에 용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 몰드(100)와, 몰드(100)에 용융물을 공급하기 위해 적어도 일부가 몰드(100)의 내부에 삽입되도록 구비되는 노즐(130)과, 몰드(100)의 폭방향으로 양쪽 가장자리부에서 자기장의 방향을 서로 다른 방향으로 제어하도록, 몰드(100)의 폭 방향 외측에 구비되는 정자장 발생부(200) 및 정자장 발생부(200)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(400)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the casting equipment according to an embodiment of the present invention, a
몰드(100)는 내부에 용융물, 예컨대 용강을 수용할 수 있는 공간을 제공하기 위한 복수의 플레이트(110, 120)를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 플레이트(110, 120)는 장변 플레이트(110)와 단변 플레이트(120)를 포함할 수 있다. The
이러한 장변 플레이트(110), 예컨대 제1장변 플레이트(111)와 제2장변 플레이트(113)는 서로 이격되도록 마주보도록 배치되고, 단변 플레이트(120), 예컨대 제1단변 플레이트(121)와 제2단변 플레이트(123)는 제1장변 플레이트(111)와 제2장변 플레이트(113)의 양쪽에 접촉하도록 배치되어, 내부에 용융물을 수용할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 이때, 몰드(100)의 상부 및 하부는 개방될 수 있고, 장변 플레이트(110)와 단변 플레이트(120)는 접촉 부위로 용융물이 유출되지 않게 서로 밀착될 수 있다. The
여기에서 장변 플레이트(110)의 수평방향 길이는 장변 플레이트(110) 폭이라 하고, 그 방향은 장변 플레이트(110)의 폭 방향이라 한다. 이때, 장변 플레이트(110)의 폭 방향은 몰드(100)의 폭 방향을 의미할 수 있다. 그리고 장변 플레이트(110)의 상하방향 길이는 장변 플레이트(110)의 길이라 하고, 그 방향은 장변 플레이트(110)의 길이 방향이라 한다. 이때, 장변 플레이트(110)의 길이 방향은 몰드(100)의 길이 방향 또는 주편의 인발 방향을 의미할 수 있다. 또한, 단변 플레이트(120)의 수평 방향 길이는 단변 플레이트(120)의 폭이라 하고, 그 방향은 단변 플레이트(120)의 폭 방향이라 한다. 이때, 단변 플레이트(120)의 폭 방향은 몰드(100)의 두께 방향을 의미할 수 있다. Here, a horizontal length of the
이와 같은 장변 플레이트(110)와 단변 플레이트(120)의 내부에는 냉각 매체가 이동하는 유로(미도시)가 형성되어 있어, 몰드(100)로 주입된 용융물은 유로를 따라 이동하는 냉각 매체에 의해 냉각될 수 있다. 이에 용융물은 몰드(100)의 내면과 접촉하는 부분부터 응고되어 응고셀 또는 주편으로 주조되고, 몰드(100)의 하부로 인발될 수 있다. A flow path (not shown) through which a cooling medium moves is formed inside the
노즐(130)은 몰드(100)의 상부에 구비되어, 몰드(100)에 용융물을 주입할 수 있다. 노즐(130)은 적어도 일부, 예컨대 하부가 몰드(100) 내부로 삽입되도록 배치되어, 몰드(100) 상부에 구비되는 턴디시(미도시)에 수용된 용융물을 몰드(100) 내부로 주입할 수 있다. 노즐(130)은 용융물이 이동할 수 있는 내공부를 갖는 노즐 몸체(132)와, 용융물이 내공부에서 외측, 즉 몰드(100)로 이동할 수 있는 토출구(134)를 포함할 수 있다. 이때, 노즐 몸체(132)는 상부가 개방되고 하단은 폐쇄되며, 내부에는 용융물이 이동할 수 있는 통로를 형성할 수 있도록 내공부(미도시)가 형성될 수 있다. 그리고 토출구(134)는 몰드(100) 내부로 용융물을 토출시킬 수 있도록 노즐 몸체(132)의 하부 측면에 적어도 2개 이상, 예컨대 2개 또는 4개로 형성될 수 있다. 이때, 토출구(134)는 몰드(100)의 폭 방향으로 용융물을 토출시킬 수 있도록 단변 플레이트(120)와 대향하는 노즐 몸체(132)의 하부 측면에 형성될 수 있다. The
정자장 발생부(200)는 몰드(100)의 폭방향 외측에 구비되어 용융물에 자기장, 예컨대 정자기장을 인가할 수 있다. 이때, 정자장 발생부(200)는 노즐(130)의 하단보다 하부에 구비되어, 토출구(134)에 토출되는 용융물의 하향류의 유동을 제어할 수 있다. 또한, 정자장 발생부(200)는 하향류가 형성되는 몰드(100)의 폭방향으로 양쪽 가장자리부에 형성되어, 정자장 인가 영역을 형성할 수 있다. 정자장 발생부(200)는 몰드(100)의 폭방향으로 정자장을 인가하여, 몰드(100)의 폭방향 가장자리부에 형성되는 용융물의 하향류의 유속을 감속시킬 수 있다. 여기에서 정자장은 자기장 발생기에 직류전원을 이용하여 형성된 자기장으로, 자기장 영역에 있는 유체의 흐름이나 전체적인 거동을 억제함으로써 유체의 유속을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 이와 같이 정자장 발생부(200)에 의해 몰드(100)에 정자장이 인가되면, 정자장에 의해 하향류의 이동이 억제되고, 하향류의 유동 속도가 저감될 수 있다. 따라서 하측 방향으로 개재물의 이동 거리가 단축되어, 용융물 내에서 개재물의 침투 깊이가 저감될 수 있다. The static
종래에도 몰드에 정자장 발생부를 설치하여, 하향류를 제어하는 방법이 사용되었다. 이 경우, 몰드의 폭방향 전체를 따라 정자장을 인가하도록 몰드에 정자장 발생부를 설치했기 때문에 하향류의 유속을 저감시킬 수 있었다. 그러나 정자장이 몰드의 폭방향 전체를 따라 형성되는 정자장에 의해 용융물의 유동이 억제되어 2차 상승류도 저감되어, 용융물에 함유되는 개재물을 상측으로 부상시켜 제거하기 어려운 문제가 있었다.Conventionally, a method of controlling downflow by installing a static magnetic field generator in a mold has been used. In this case, since the static field generator was provided in the mold to apply the static field along the entire width direction of the mold, the flow rate of the downflow could be reduced. However, the flow of the melt is suppressed by the static field formed along the entire width direction of the mold, and the secondary upward flow is also reduced, so there is a problem in that it is difficult to remove the inclusions contained in the melt by floating upwards.
이에 본 발명에서는 정자장 발생부(200)를 이용하여 몰드(100)의 폭방향을 따라 정자장 인가 영역과 정자장 미인가 영역을 선택적으로 형성함으로써 정자장 인가 영역에서는 자기장을 이용하여 하향류의 유속을 감소시키고, 정자장 미인가 영역에서는 자기장에 의한 영향을 최소화하여 2차 상승류가 형성되도록 할 수 있다. Accordingly, in the present invention, a static magnetic field applied region and a static magnetic field non-applied region are selectively formed along the width direction of the
정자장 발생부(200)는 몰드(100)의 폭방향으로 양쪽에서 자기장의 방향을 몰드(100)의 두께 방향으로 서로 다른 방향, 예컨대 서로 반대 방향이 되도록 정자장을 형성할 수 있다. 이에 정자장 발생부(200)는 몰드(100)의 폭방향으로 양쪽 가장자리에 정자장 인가 영역을 형성하고, 몰드(100)의 폭방향으로 중심부에는 정자장 인가 영역에 형성되는 자기장의 세기가 상쇄되는 영역, 즉 정자장 미인가 영역을 형성할 수 있다. 이에 정자장 인가 영역에서 침투 깊이가 저감된 개재물이 정자장 미인가 영역에서 형성되는 2차 상승류에 의해 상측으로 쉽게 부상할 수 있으므로, 개재물에 의한 주편 표면의 결함을 억제할 수 있다. The static
이러한 정자장 발생부(200)는 정자장 인가 영역이 형성되는 몰드(100)의 폭방향으로 양쪽 가장자리에서는 몰드(100)의 길이 방향으로 형성되는 하향류의 유속을 저감시킬 수 있고, 정자장 미인가 영역이 형성되는 몰드(100)의 폭방향으로 중심부에서는 몰드(100)의 길이 방향으로 형성되는 2차 상승류의 유속을 증가시키거나 2차 상승류가 원활하게 형성되도록 할 수 있다. The static
여기에서 정자장 인가 영역은 정자장 발생부(200)에 의해 정자장 또는 자기장이 형성되는 영역으로, 용융물의 유동을 인가할 수 있을 정도의 세기의 정자장 또는 자기장이 인가되는 영역을 의미할 수 있다. 그리고 정자장 미인가 영역은 용융물의 유동에 영향을 미치지 않을 정도의 세기를 갖는 정자장 또는 자기장이 인가되거나, 정자장 또는 자기장이 전혀 인가되지 않는 영역을 의미할 수 있다. 예컨대 정자장 미인가 영역은 0 내지 100Gauss 정도의 정자기장 또는 자기장이 인가되는 영역을 의미할 수 있다. Here, the static magnetic field application region is a region where a static magnetic field or a magnetic field is formed by the static
도 2를 참조하면, 정자장 발생부(200)는 노즐(130)의 하단보다 하부에서 장변 플레이트(110)의 폭방향으로 구비되는 복수의 정자장 발생기(210, 220, 230, 240)와, 복수의 정자장 발생기(210, 220, 230, 240)에 직류 전류를 공급할 수 있는 제1전류 공급기(250)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the static
복수의 정자장 발생기(210, 220, 230, 240)는 제1정자장 발생기(210)와, 제1정자장 발생기(210)와 사이에 노즐(130)이 배치되도록, 제1정자장 발생기(210)와 이격되어 배치되는 제2정자장 발생기(220)와, 제2정자장 발생기(220)와 마주보도록 배치되는 제3정자장 발생기(230) 및 제3정자장 발생기(230)와 사이에 노즐(130)이 배치되도록 제3정자장 발생기(230)와 이격되어 배치되고, 제1정자장 발생기(210)와 마주보도록 배치되는 제4정자장 발생기(240)를 포함할 수 있다. 제1정자장 발생기(210)와 제2정자장 발생기(220)는 제1장변 플레이트(111)의 외면에 서로 이격되도록 배치될 수 있고, 제3정자장 발생기(230)와 제4정자장 발생기(240)는 제2장변 플레이트(113)의 외면에 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 이때, 제1정자장 발생기(210)와 제2정자장 발생기(220)의 이격 거리(D), 예컨대 제1거리와, 제3정자장 발생기(230)와 제4정자장 발생기(240)의 이격 거리(D), 예컨대 제2거리는 동일한 크기를 가질 수 있다. 이는 정자기 미인가 영역이 몰드(100)의 폭방향으로 중심부에 형성되도록 하기 위함이다. 제1거리와 제2거리는 주조하고자 하는 주편의 폭에 따라 변경될 수 있으며, 주편의 전체 폭을 100이라 할 때 제1거리와 제2거리는 4 내지 36 정도의 범위로 조절될 수 있다. 또는, 주편의 전체 폭을 100이라 할 때 제1거리와 제2거리는 10 내지 25나, 15 내지 20 정도의 범위로 조절될 수 있다. 이때, 제1거리와 제2거리가 제시된 범위보다 지나치게 짧은 경우에는 2차 상승류가 형성될 공간을 충분히 확보할 수 없다. 이에 2차 상승류가 거의 형성되지 않거나, 2차 상승류가 형성되더라도 비교적 좁은 영역에서 형성되기 때문에 용융물에 함유되는 개재물을 충분하게 제거하기 어려운 문제가 있다. 반면, 제1거리와 제2거리가 제시된 범위보다 지나치게 긴 경우에는,몰드(100)의 폭방향으로 양쪽 가장자리에서 유속이 저감된 하향류가 몰드(100)의 중심부로 충분하게 이동하지 못하고, 이에 따라 2차 상승류의 유속도 저감되어 개재물을 상측으로 부상시키기 어려운 문제가 있다. The plurality of static
이에 따라 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)를 몰드(100)의 폭을 따라 이동 가능하도록 구비함으로써 주편의 폭에 따라 제1거리와 제2거리를 적절하게 조절하여 용융물에 함유되는 개재물을 효율적으로 제거할 수 있다. 이때, 제1거리 및 제2거리는 주조 속도에 영향을 받을 수 있으며, 예컨대 주편의 폭이 1100㎜ 이하이고, 주조 속도가 0.7 내지 2.8m/min인 경우에는 제1거리와 제2거리를 50 내지 250㎜ 정도로 조절할 수 있다. 또한, 주편의 폭이 1100 내지 1500㎜이고, 주조 속도가 0.7 내지 2.8m/min인 경우에는 제1거리와 제2거리를 100 내지 350㎜ 정도로 조절할 수 있고, 주편의 폭이 1500 내지 1900㎜이고, 주조 속도가 0.7 내지 2.8m/min인 경우에는 제1거리와 제2거리를 100 내지 500㎜ 정도로 조절할 수 있다. Accordingly, the first static
먼저, 제1정자장 발생기(210)는 제1장변 플레이트(111)의 일측에 치우쳐지도록 구비되고, 제2정자장 발생기(220)는 제1정자장 발생기(210)와 이격되고, 제1장변 플레이트(111)의 타측에 치우쳐지도록 구비될 수 있다. 이때, 제1정자장 발생기(210)는 제1코어(212)와 제1코어(212)의 외측에 감겨지는 제1코일(214)을 포함할 수 있다. 제2정자장 발생기(220)는 제2코어(222)와 제2코어(222)의 외측에 감겨지는 제2코일(224)을 포함할 수 있다. 여기에서 몰드(100)의 일측 또는 장변 플레이트(110)의 일측은 제1단변 플레이트(121)가 위치한 방향을 의미하고, 몰드(100)의 타측 또는 장변 플레이트(110)의 타측은 제2단변 플레이트(123)가 위치한 방향을 의미할 수 있다. First, the first static
제1코어(212)와 제2코어(222)는 몰드(100)의 폭방향으로 서로 이격되도록 몰드(100)의 외측에 구비될 수 있다. 제1코어(212)와 제2코어(222)는 일방향으로 연장되는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대 제1코어(212)와 제2코어(222)는 몰드(100)의 폭방향으로의 길이가 몰드(100)의 폭 방향으로 길이보다 긴 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1코어(212)와 제2코어(222)는 제1장변 플레이트(111)의 폭방향의 일부를 따라 연장되도록 제1장변 플레이트(111)의 외면에 일렬로 배치될 수 있다. 이때, 제1코어(212)와 제2코어(222)는 그 사이에 노즐(130)이 배치될 수 있도록 노즐(130)이 배치되는 몰드(100)의 폭방향으로 중심부에서 서로 이격되도록 배치될 수 있다. The
그리고 제1코일(214)은 제1코어(212)의 외측에 제1코어(212)가 연장되는 방향, 예컨대 몰드(100)의 폭방향으로 감겨질 수 있다. 또한, 제2코일(224)은 제2코어(222)의 외측에 제2코어(222)가 연장되는 방향, 예컨대 몰드(100)의 폭방향으로 수평방향으로 감겨질 수 있다. In addition, the
또한, 제3정자장 발생기(230)는 제2장변 플레이트(113)의 타측에 치우쳐지도록 구비되고, 제4정자장 발생기(240)는 제3정자장 발생기(230)와 이격되고, 제2장변 플레이트(113)의 일측에 치우쳐지도록 구비될 수 있다. 이때, 제3정자장 발생기(230)는 제2정자장 발생기(220)와 대향하는 위치, 예컨대 마주보도록 배치할 수 있고, 제4정자장 발생기(240)는 제1정자장 발생기(210)와 마주보도록 배치할 수 있다. 제3정자장 발생기(230)는 제3코어(232)와 제3코어(232)의 외측에 감겨지는 제3코일(234)을 포함할 수 있다. 제4정자장 발생기(240)는 제4코어(242)와 제4코어(242)의 외측에 감겨지는 제4코일(244)을 포함할 수 있다. 제3코어(232)와 제4코어(242)는 몰드(100)의 폭방향으로 서로 이격되도록 몰드(100)의 외측에 구비될 수 있다. 제3코어(232)와 제4코어(242)는 제2장변 플레이트(113)의 폭방향의 일부를 따라 연장되도록 제2장변 플레이트(113)의 외면에 일렬로 배치될 수 있다. 이때, 제3코어(232)와 제4코어(242)는 그 사이에 노즐(130)이 배치될 수 있도록 노즐(130)이 배치되는 몰드(100)의 폭방향으로 중심부에서 서로 이격되도록 배치될 수 있다. In addition, the third static
그리고 제3코일(234)은 제3코어(232)의 외측에 제3코어(232)가 연장되는 방향인 몰드(100)의 폭방향으로 감겨질 수 있다. 또한, 제4코일(244)은 제4코어(242)의 외측에 제4코어(242)가 연장되는 방향인 몰드(100)의 폭방향으로 감겨질 수 있다. In addition, the
이러한 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)는 제1전류 공급기(250)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1전류 공급기(250)는 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급할 수 있다. 제1전류 공급기(250)는 제어부(400)의 제어를 통해 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에 직류 전류를 동시에 공급할 수도 있고, 선택적으로 공급할 수도 있다. 제1전류 공급기(250)는 자기장 방향이 몰드(100)의 두께 방향으로 형성되도록 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제1전류 공급기(250)는 몰드(100)의 폭방향으로 중심부, 예컨대 노즐(130)의 양쪽에서 자기장 방향이 서로 반대 방향으로 형성되도록 직류 전류를 공급할 수 있다. 즉, 제1전류 공급기(250)는 몰드(100)의 일측에서 자기장 방향이 제1정자장 발생기(210)에서 제4정자장 발생기(240) 쪽으로 형성되고, 몰드(100)의 타측에서 자기장 방향이 제3정자장 발생기(230)에서 제2정자장 발생기(220) 쪽으로 형성되도록 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 자기장의 세기 또는 강도를 조절하기 위해, 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에 공급되는 전류량을 조절하도록 제1전류 공급기(250)를 제어할 수도 있다. The first static
여기에서는 몰드(100)의 폭방향으로 노즐(130)의 일측, 예컨대 몰드(100)의 일측에 형성되는 자기장 방향을 제1방향이라 하고, 몰드(100)의 폭방향으로 노즐(130)의 타측, 예컨대 몰드(100)의 타측에 형성되는 자기장 방향을 제2방향이라 한다. 예컨대 제1정자장 발생기(210)와 제4정자장 발생기(240) 사이에 형성되는 자기장 방향은 제1방향이라 하고, 제2정자장 발생기(220)와 제3정자장 발생기(230) 사이에 형성되는 자기장 방향은 제2방향이라 한다. 이때, 제1방향과 제2방향으로 서로 반대 방향일 수 있다. 그리고 제1코어(212), 제2코어(222), 제3코어(232) 및 제4코어(242)에서 몰드(100)와 마주보는 방향을 일측이라 하고, 몰드(100)의 외측을 향하는 방향은 타측이라 한다. 이에 제1전류 공급기(250)는 서로 마주보는 제1코어(212)의 일측과 제4코어(242)의 일측이 서로 반대 극성을 갖도록 직류 전류를 공급할 수 있다. 그리고 제1전류 공급기(250)는 서로 마주보는 제2코어(222)의 일측과 제3코어(232)의 일측이 서로 반대 극성을 갖도록 직류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제1전류 공급기(250)는 제1코어(212)의 일측과 제2코어(222)의 일측이 서로 반대 극성을 갖도록 직류 전류를 공급할 수 있고, 제3코어(232)의 일측과 제4코어(242)의 일측이 서로 반대 극성을 갖도록 직류 전류를 공급할 수 있다. Here, the direction of the magnetic field formed on one side of the
예컨대 제1전류 공급기(250)는 제1코어(212)의 일측과 제3코어(232)의 일측이 N극을 갖고, 제2코어(222)의 일측과 제4코어(242)의 일측이 S극을 갖도록 직류 전류를 공급할 수 있다. 이 경우, 제1전류 공급기(250)에서 각각의 정자장 발생기(210, 220, 230, 240)에 직류 전류를 형성하면, 각각의 정자장 발생기(210, 220, 230, 240)에 정자기장이 형성될 수 있다. 각각의 정자장 발생기(210, 220, 230, 240)에서는 자기장 방향이 S극에서 N극 쪽으로 향하는 정자기장이 형성될 수 있다. 이때, 제1정자장 발생기(210)에서 발생하는 정자기장은 자기장 방향이 제1코어(212)의 타측에서 제1코어(212)일측을 향하고, 제4정자기장 발생기(240)에서 발생하는 정자기장은 자기장 방향이 제4코어(242)의 일측에서 제4코어(242)의 타측을 향하도록 형성될 수 있다. 몰드(100)의 일측에는 제1정자장 발생기(210)에서 제4정자장 발생기(240) 쪽, 예컨대 제1방향을 갖는 자기장이 형성될 수 있다. 그리고 제3정자장 발생기(230)에서 발생하는 정자기장은 자기장 방향이 제3코어(232)의 타측에서 제3코어(232)일측을 향하고, 제2정자기장 발생기(220)에서 발생하는 정자기장은 자기장 방향이 제2코어(222)의 일측에서 제2코어(22)의 타측을 향하도록 형성될 수 있다. 몰드(100)의 일측에는 제3정자장 발생기(230)에서 제2정자장 발생기(220) 쪽, 예컨대 제2방향을 갖는 자기장이 형성될 수 있다. 여기에서는 제1방향은 제1정자장 발생기(210)에서 제4정자장 발생기(240) 쪽이고, 제2방향은 제3정자장 발생기(230)에서 제2정자장 발생기(220) 쪽을 의미하는 것으로 설명하지만, 제1전류 공급기(250)에서 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급하는 상태에 따라 제1방향과 제2방향은 변경될 수 있다. 단, 이 경우에도 제1방향과 제2방향은 서로 반대일 수 있다. For example, in the first
도 3은 정자장 발생부를 이용하여 용융물의 유동을 제어하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining the principle of controlling the flow of the melt using the static magnetic field generator.
먼저, 노즐(130)을 이용하여 몰드(100)에 용융물을 주입할 수 있다. 몰드(100)에 용융물을 주입하기 이전에 몰드(100)의 폭방향으로 중심부에 노즐(130)을 위치시킬 수 있다. 그리고 정자장 발생부(200)를 이용하여 몰드(100)의 폭방향으로 정자장 인가 영역과 정자장 미인가 영역을 형성하여 몰드(100)의 길이 방향으로 용융물의 유동을 제어하면서, 주편을 인발할 수 있다. 이때, 몰드(100)의 폭방향으로 정자장 인가 영역과 정자장 미인가 영역을 형성하는 과정은 몰드(100)에 용융물을 주입하기 이전부터 수행될 수도 있고, 몰드(100)에 용융물을 주입한 이후 수행될 수도 있으며, 몰드(100)에 용융물을 주입함과 동시에 수행될 수도 있다. First, the melt may be injected into the
용융물의 유동은 다음과 같이 제어될 수 있다. The flow of the melt can be controlled as follows.
도 3을 참조하면, 제1전류 공급기(250)를 통해 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급하면, 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240) 각각은 정자장을 형성할 수 있다. 이때, 노즐(130)을 중심으로 서로 어긋나도록 배치되는 제1정자장 발생기(210)와 제3정자장 발생기(230)는 동일한 극성을 가질 수 있고, 서로 어긋나도록 배치되는 제2정자장 발생기(220)와 제4정자장 발생기(240)는 동일한 극성을 가질 수 있다. 예컨대 제1코어(212)의 일측과, 제3코어(232)의 일측은 동일한 극성, 예컨대 N극을 형성하고, 제2코어(222)의 일측과 제4코어(242)의 일측은 동일한 극성, 예컨대 S극을 형성할 수 있다. 그리고 각각의 정자장 발생기(210, 220, 230, 240)에서 형성되는 정자장은 각각의 코어(212, 222, 232, 242)를 따라 S극에서 N극 쪽으로 향하는 자기장 방향을 갖게 된다. 이때, 각각의 코어(212, 222, 232, 242) 주변의 자기장도 S극에서 N극 쪽으로 향하는 자기장 방향을 갖게 되는데, 각각의 코어(212, 222, 232, 242)의 주변에 형성되는 자기장의 방향에 의해 몰드(100)의 두께 방향으로 자기장이 형성될 수 있다. 또한, 자기장은 각각의 코어(212, 222, 232, 242)에서 멀어질수록 자기장 세기가 점차 감소하게 된다. 이에 서로 마주보는 제1정자장 발생기(210)와 제4정자장 발생기(240) 사이에서 자기장이 상쇄되어 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이는 서로 마주보는 제1코어(212)의 일측과 제4코어(242)의 일측이 서로 반대 극성을 갖기 때문이다. 또한, 서로 마주보는 제2정자장 발생기(220)와 제3정자장 발생기(230) 사이에도 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이는 서로 마주보는 제2코어(222)의 일측과 제3코어(232)의 일측이 서로 반대 극성을 갖기 때문이다. 또한, 서로 인접하는 제1정자장 발생기(210)와 제2정자장 발생기(220)의 사이, 제3정자장 발생기(230)와 제4정자장 발생기(240) 사이에도 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이에 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에서 각각 발생되는 정자장 사이, 예컨대 몰드(100)의 두께 방향으로 중심부 및 몰드(100)의 폭 방향으로 중심부에 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간, 즉 정자장 미인가 영역이 형성될 수 있다. 여기에서 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약하다는 것은 자기장 세기가 0 내지 100Gauss 이하인 경우를 의미할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a first static
이와 같이 몰드(100)의 외측에 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)를 설치하여, 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)가 배치되는 영역에는 정자장 인가 영역을 형성하고, 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기 및 제4정자장 발생기(240) 사이에는 정자장 미인가 영역을 선택적으로 형성할 수 있다. 따라서 정자장 인가 영역에서는 자기장을 이용하여 용융물의 하향류의 유속을 저감시킬 수 있고, 정자장 미인가 영역에서는 자기장의 영향을 최소화하여 2차 상승류를 원활하게 형성시킬 수 있다. 이때, 주조하고자 하는 주편의 폭에 따라 정자장 미인가 영역의 폭을 조절할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 이에 주편의 폭에 따라 정자장 미인가 영역의 폭을 조절하여 2차 상승류를 원활하게 형성시킬 수 있다. As described above, the first static
여기에서는 제1코어(212) 및 제2코어(222), 제3코어(232)와 제4코어(242)를 몰드(100)의 폭방향으로 이격시켜 형성하는 예에 대해서 설명하여, 몰드(100)의 폭방향으로 정자장 미인가 영역과 정자장 인가 영역을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나 몰드(100)의 폭방향으로 정자장 미인가 영역과 정자장 인가 영역을 형성할 수도 있다. Here, an example in which the
도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비의 단면도이다. 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비는 제1정자장 발생기(210)와 제2정자장 발생기(220)를 제1연결 코어(272)로 연결하고, 제3정자장 발생기(230)와 제4정자장 발생기(240)를 제2연결 코어(274)로 서로 연결한 것을 제외하고, 앞서 설명한 실시 예의 주조 설비와 거의 동일한 구조로 형성될 수 있다. 4 is a cross-sectional view of a casting facility according to a modified example of the present invention. In the casting facility according to a modified example of the present invention, the first static
제1연결 코어(272)는 제1정자장 발생기(210)의 제1코어(212)와 제2정자장 발생기(220)의 제2코어(222)를 몰드(100)의 폭방향을 따라 서로 연결할 수 있다. 이때, 제1연결 코어(272)는 제1코어(212)의 타측과 제2코어(222)의 타측을 서로 연결할 수 있고, 몰드(100)를 구성하는 제1장변 플레이트(111)의 외면과 이격되도록 배치될 수 있다. 제2연결 코어(274)는 제3정자장 발생기(230)의 제3코어(232)와 제4정자장 발생기(240)의 제4코어(242)를 몰드(100)의 폭방향을 따라 서로 연결할 수 있다. 이때, 제2연결 코어(274)는 제3코어(232)의 타측과 제4코어(242)의 타측을 서로 연결할 수 있고, 몰드(100)를 구성하는 제2장변 플레이트(113)의 외면과 이격되도록 배치될 수 있다. The
이와 같이 제1연결 코어(272)로 제1코어(212)와 제2코어(222)를 연결하고, 제2연결 코어(274)로 제3코어(232)와 제4코어(242)를 연결하고, 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급하면, 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에 각각 정자장이 형성될 수 있다. 이 경우, 몰드(100)의 외측에서 몰드(100)의 폭방향을 따라 정자장이 형성될 수 있고, 몰드(100)의 두께 방향을 따라 정자장이 형성될 수 있다. 예컨대 제1코어(212)와 제3코어(232)의 일측에 S극이 형성되고, 제2코어(222)의 일측과 제4코어(242)의 일측에 N극이 형성될 수 있다. 이 경우, 각각의 정자장 발생기(210, 220, 230, 240)에서 형성되는 정자장은 각각의 코어(212, 222, 232, 242)를 따라 S극에서 N극 쪽으로 향하는 자기장 방향을 갖게 된다. 이때, 각각의 코어(212, 222, 232, 242) 주변의 자기장도 S극에서 N극 쪽으로 향하는 자기장 방향을 갖게 되는데, 각각의 코어(212, 222, 232, 242)의 주변에 형성되는 자기장의 방향에 의해 몰드(100)의 두께 방향으로 자기장이 형성될 수 있다. 몰드(100)의 두께 방향으로 자기장 방향이 제4자기장 발생기(240)에서 제1자기장 발생기(210) 쪽으로 향하는 자기장과, 제2자기장 발생기(220)에서 제3자기장 발생기(230) 쪽으로 향하는 자기장이 형성될 수 있다. 또한, 자기장은 각각의 코어(212, 222, 232, 242)에서 멀어질수록 자기장 세기가 점차 감소하게 된다. 이에 서로 마주보는 제1정자장 발생기(210)와 제4정자장 발생기(240) 사이에서 자기장이 상쇄되어 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이는 서로 마주보는 제1코어(212)의 일측과 제4코어(242)의 일측이 서로 반대 극성을 갖기 때문이다. In this way, the
또한, 서로 마주보는 제2정자장 발생기(220)와 제3정자장 발생기(230) 사이에도 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이는 서로 마주보는 제2코어(222)의 일측과 제3코어(232)의 일측이 서로 반대 극성을 갖기 때문이다. 또한, 서로 인접하는 제1정자장 발생기(210)와 제2정자장 발생기(220)의 사이, 제3정자장 발생기(230)와 제4정자장 발생기(240) 사이에도 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이에 제1정자장 발생기(210), 제2정자장 발생기(220), 제3정자장 발생기(230) 및 제4정자장 발생기(240)에서 각각 발생되는 정자장 사이, 예컨대 몰드(100)의 두께 방향으로 중심부 및 몰드(100)의 폭 방향으로 중심부에 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간, 즉 정자장 미인가 영역이 형성될 수 있다. In addition, even between the second static
이와 함께 제1코어(212)와 제2코어(222)를 연결하는 제1연결 코어(272)에는 제1정자장 발생기(210)에서 제2정자기 발생기(220) 쪽으로 향하는 자기장 방향을 갖는 정자기장이 형성될 수 있고, 제2연결 코어(274)에는 제3정자기 발생기(230)에서 제4정자기 발생기(240) 쪽으로 향하는 자기장 방향을 갖는 정자장이 형성될 수 있다. 이때, 제1연결 코어(272)와 제2연결 코어(274)에 형성되는 정자장의 자기장 방향은 서로 반대 방향을 갖도록 형성될 수 있다.In addition, in the
이에 따라 정자장의 자기장 방향은 몰드(100)의 폭방향 및 두께 방향을 따라 회전하는 형태로 형성될 수 있다. 이에 몰드(100)의 폭방향으로 양쪽에 형성되는 정자장 사이에는 몰드(100)의 폭방향을 자기장 세기가 매우 약하거나 자기장이 없는 영역이 형성될 수 있다. 또한, 몰드(100)의 두께 방향으로 양쪽에 형성되는 자기장 사이에는 몰드(100)의 두께 방향을 따라 자기장 세기가 매우 약하거나 자기장이 없는 영역이 형성될 수 있다. 이에 몰드(100)의 두께 방향을 따라 형성되는 자기장이 접하는 영역과, 폭 방향을 따라 자기장이 접하는 영역이 서로 교차하는 위치, 예컨대 몰드(100)의 중심부에 자기장 세기가 매우 약하거나 자기장이 없는 영역, 즉 정자장 미인가 영역이 형성될 수 있다. Accordingly, the magnetic field direction of the static field may be formed to rotate along the width direction and the thickness direction of the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 용융물의 유동을 제어하는 상태를 보여주는 도면이다. 5 is a view showing a state of controlling the flow of the melt by the casting method according to an embodiment of the present invention.
도 5의 (a)는 정자장 발생부(200)를 이용하여 하향류와 2차 상승류의 유동을 제어하기 이전에 몰드(100) 내에서 용융물의 유동 상태를 보여주는 도면이고, 도 5의 (b)는 몰드(100)의 폭방향 전체를 따라 정자장을 인가한 경우 용융물의 유동 상태를 보여주는 도면이고, 도 5의 (c)는 정자장 발생부(200)를 이용하여 몰드(100)의 폭방향을 따라 정자장 인가 영역과 정자장 미인가 영역을 형성한 경우 용융물의 유동 상태를 보여주는 도면이다. Figure 5 (a) is a view showing the flow state of the melt in the
노즐(130)의 토출구(134)를 통해 토출된 용융물(M)의 토출류는 몰드(100)의 폭방향으로 몰드(100)의 양쪽 내면에 충돌한 후 상승류와 하향류를 형성할 수 있다. 도 5에서 MF는 몰드 플럭스를 의미하고, MS는 몰드 플럭스가 용해된 몰드 슬래그를 의미할 수 있다. The discharge flow of the melt M discharged through the
도 5의 (a)를 참조하면, 정자장 발생부(200)를 이용하여 용융물의 유동을 제어하지 않은 경우, 하향류의 유속이 비교적 빠르기 때문에 개재물의 이동 거리, 즉 침투 깊이가 매우 깊은 것을 알 수 있다. 이 경우, 정자장 발생부(200)를 이용하여 용융물의 유동을 제어하지 않기 때문에 2차 상승류가 원활하게 형성되는 것을 알 수 있다. 그러나 용융물에 함유된 개재물이 하향류에 의해 몰드(100)의 길이 방향, 즉 주편의 인발 방향을 따라 멀리 이동하여 2차 상승류에 의해 상측으로 충분하게 부상되지 못해 다량의 개재물이 용융물에 그대로 잔류하는 것을 나타내고 있다. Referring to (a) of FIG. 5 , when the flow of the melt is not controlled using the static
도 5의 (b)를 참조하면, 몰드(100)의 폭방향 전체를 따라 자기장을 인가하는 경우, 자기장에 의해 하향류의 유속이 저감되어 하측으로 개재물의 이동 거리가 짧아진 것을 알 수 있다. 또한, 자기장에 의해 2차 상승류의 형성이 억제되어 2차 상승류가 제대로 형성되지 못해, 하향류에 의해 몰드(100)의 길이 방향, 즉 주편의 인발 방향으로 이동한 개재물이 상측으로 부상되지 못하고 용융물 중에 그대로 잔류하는 것을 알 수 있다. Referring to (b) of FIG. 5 , when a magnetic field is applied along the entire width direction of the
반면, 도 5의 (c)를 참조하면, 정자장 발생부(200)를 이용하여 용융물의 유동을 제어한 경우, 정자장 인가 영역인 몰드(100)의 폭방향으로 양쪽에서는 하향류의 유속이 저감되어 하측으로 개재물의 이동 거리가 짧아진 것을 알 수 있다. 또한, 정자장 미인가 영역인 몰드(100)의 폭방향으로 중심부에는 정자장 미인가 영역이 형성되어 2차 상승류가 충분하게 형성됨으로써 용융물에 함유된 개재물이 원활하게 상측으로 부상되어 제거되는 것을 알 수 있다. On the other hand, referring to (c) of FIG. 5 , when the flow of the melt is controlled using the static
도 6은 몰드의 폭방향으로 정자장 미인가 영역 형성 여부에 따른 몰드 내 2차 상승류의 유동 해석 결과를 보여주는 도면이다. 도 6의 (a)는 몰드의 폭방향 전체에 걸쳐 정자장을 인가한 경우 용융물의 유동 상태를 보여주는 도면이고, 도 6의 (b)는 몰드의 폭방향으로 중심부에 정자장 미인가 영역을 형성한 경우 용융물의 유동 상태를 보여주는 도면이다. 6 is a view showing the flow analysis results of the secondary upward flow in the mold according to whether or not a static magnetic field is not applied in the width direction of the mold. Fig. 6 (a) is a view showing the flow state of the melt when a static magnetic field is applied over the entire width direction of the mold, and Fig. 6 (b) is a view showing a non-static field applied region at the center in the width direction of the mold. It is a diagram showing the flow state of the melt.
도 6의 (a)를 참조하면, 몰드의 폭방향 전체에 걸쳐 정자장을 인가한 경우, 2차 상승류가 거의 형성되지 않는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 6의 (b)를 참조하면, 몰드의 폭방향으로 중심부에 정자장 미인가 영역을 형성한 경우, 정자장이 인가되지 않은 몰드의 폭방향으로 중심부에서 2차 상승류가 원활하게 형성되는 것을 확인할 수 있다. Referring to (a) of FIG. 6 , it can be seen that when a static field is applied over the entire width direction of the mold, the secondary upward flow is hardly formed. On the other hand, referring to (b) of FIG. 6 , when the non-static field is formed at the center in the width direction of the mold, the secondary upward flow is smoothly formed at the center in the width direction of the mold to which the static field is not applied. can be checked
이와 같이 몰드의 폭방향을 따라 정자장 인가 영역과 정자장 미인가 영역을 선택적으로 형성함으로써 몰드 내에서 용융물의 유동을 국부적으로 제어하여 용융물의 청정도를 확보할 수 있다. 또한, 이러한 용융물을 이용하여 주조된 주편의 품질을 향상시킬 수 있다. As described above, by selectively forming the static field applied region and the static magnetic field unapplied region along the width direction of the mold, the flow of the melt can be locally controlled in the mold to secure the cleanliness of the melt. In addition, it is possible to improve the quality of the cast slab by using such a melt.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비는 정자장 발생부(200)의 상부에서 용융물의 유동을 제어하기 위해 몰드(100)의 외측에서 정자장 발생부(200)의 상부에 구비되는 이동 자장 발생부(300)를 포함할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 이동 자장의 세기 및 방향 중 적어도 어느 하나를 조절하도록 이동 자장 발생부(300)의 동작을 제어할 수 있다. On the other hand, in the casting facility according to an embodiment of the present invention, a moving magnetic field provided on the top of the static
노즐(130)에서 토출되는 용융물의 일부는 단변 플레이트(120)에 충돌한 후 상향 이동하는 상승류를 형성할 수 있다. 그리고 상승류는 용융물의 탕면 부근에서 이동 방향이 전환되어 몰드(100)의 폭방향으로 중심부 측으로 수평 이동하게 된다. 이렇게 몰드(100)의 폭방향의 중심부 측으로 이동하는 용융물의 흐름, 예컨대 수평 방향 흐름은 노즐(130) 및 그 반대 방향에서 이동해 오는 용융물의 흐름과 충돌하여 노즐(130) 부근에서 와류를 형성할 수 있다. 이때, 수평 방향 흐름의 유속이 지나치게 빠른 경우, 용융물 상부의 몰드 플럭스나 몰드 슬래그 등과 같은 이종의 물질이 용융물에 혼입되는 문제가 있다. 반면, 수평 방향 흐름의 유속이 지나치게 느린 경우에는 몰드(100) 내에서 용융물의 온도가 불균일해질 수 있다. 따라서 이동 자장 발생부(300)를 이용하여 용융물의 탕면 부근에서 용융물의 수평 방향 유동을 제어함으로써 용융물 내부로 몰드 플럭스나 몰드 슬래그 등의 이종 물질이 혼입되는 것을 억제하고, 몰드(100) 내 용융물의 온도를 균일하게 제어할 수 있다. 이와 같은 용융물의 수평 방향 흐름의 유속은 노즐(130)의 토출구(134)에 토출되는 용융물의 유속, 즉 토출류의 유속에 영향을 받게 된다. 따라서 이동 자장 발생부(300)를 이용하여 토출류의 유속을 제어함으로써 용융물의 탕면 부근에 형성되는 용융물의 수평 방향 흐름의 유속을 제어할 수 있다. A portion of the melt discharged from the
도 7은 도 1에 도시된 선B-B'에 따른 주조 설비의 단면도이다. Fig. 7 is a cross-sectional view of the casting plant along the line B-B' shown in Fig. 1;
이동 자장 발생부(300)는 정자장 발생부(200)의 상부, 예컨대 용융물의 탕면과 노즐(130)의 하단 사이에 구비되어, 정자장 발생부(200)와는 용융물의 유동을 서로 다른 방향으로 제어할 수 있다. 도 7을 참조하면, 이동 자장 발생부(300)는 적어도 장변 플레이트의 폭방향으로 이격되도록 구비되는 복수의 이동 자장 발생기(310, 320, 330, 340)와, 복수의 이동 자장 발생기에 교류 전류를 선택적으로 공급할 수 있는 제2전류 공급기(350)를 포함할 수 있다. 복수의 이동 자장 발생기(310, 320, 330, 340)는 제1정자장 발생기(210)의 상부에 제1정자장 발생기(210)와 나란하게 구비되는 제1이동 자장 발생기(310)와, 제1이동 자장 발생기(310)와 사이에 노즐(130)이 배치되도록 제1이동 자장 발생기(310)와 이격되어 배치되고, 제2정자장 발생기의 상부에 제2정자장 발생기(220)와 나란하게 구비되는 제2이동 자장 발생기(320)와, 제2이동 자장 발생기(320)와 마주보도록 배치되고, 제3정자장 발생기(230)의 상부에 제2정자장 발생기(230)와 나란하게 구비되는 제3이동 자장 발생기(330) 및 제3이동 자장 발생기(330)와 사이에 노즐(130)이 배치되도록 제3이동 자장 발생기(330)와 이격되어 배치되고, 제4정자장 발생기(240)의 상부에 제4정자장 발생기(240)와 나란하게 구비되는 제4이동 자장 발생기(340)를 포함할 수 있다. 즉, 제1이동 자장 발생기(310)와 제2이동 자장 발생기(320)는 제1장변 플레이트(111)의 외측에 구비되어, 몰드(100)의 폭방향으로 이동 자장 인가영역과 이동 자장 미인가 영역을 형성할 수 있다. 또한, 제3이동 자장 발생기(330)와 제4이동 자장 발생기(340)는 제2장변 플레이트(113)의 외측에 구비되어, 몰드(100)의 폭방향으로 이동 자장 인가영역과 이동 자장 미인가 영역을 형성할 수 있다. 이러한 제1이동 자장 발생기(310), 제2이동 자장 발생기(320), 제3이동 자장 발생기(330) 및 제4이동 자장 발생기(340) 각각은 복수 개의 코어와, 코어의 외측에 감겨지는 코일을 포함할 수 있다. 각각의 이동 자장 발생기(310, 320, 330, 340)는 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 코어를 포함할 수 있으며, 여기에서는 각각의 이동 자장 발생기(310, 320, 330, 340)가 4개의 코어를 포함하는 예에 대해서 설명한다. The moving
예컨대 제1이동 자장 발생기(310)는 몰드(100)의 두께 방향으로 연장되고, 몰드(100)의 폭방향을 따라 서로 나란하게 배치되는 1번 코어(312a), 2번 코어(312b), 3번 코어(312c) 및 4번 코어(312d)와, 각각의 코어(312a, 312b, 312c, 312d)의 외측에 감겨지는 1번 코일(314a), 2번 코일(314b), 3번 코일(314c) 및 4번 코일(314d)을 포함할 수 있다. 그리고 제2전류 공급기(350)는 1번 코일(314a), 2번 코일(314b), 3번 코일(314c) 및 4번 코일(314d)과 전기적으로 연결되어, 각각의 코일(314a, 314b, 314c, 314d)에 교류 전류를 선택적으로 공급할 수 있다. 이 경우, 제2전류 공급기(350)는 아래의 표 1에 나타낸 바와 같이, 0°, 90°, 180° 및 270°도의 위상차에서 각각의 코일(314a, 314b, 314c, 314d)이 S극과 N극을 가질 수 있도록 각각의 코일(314a, 314b, 314c, 314d)에 코사인(cosine) 형태의 전류를 인가할 수 있다.For example, the first moving
표 1을 참조하면, 위상이 0°인 교류 전원이 1번 코일(314a)과 3번 코일(314c)에 공급되면, 1번 코일(314a)은 S극을 가지고, 3번 코일(314c)은 N극을 가질 수 있다. 그리고 위상이 90°인 교류 전원이 2번 코일(314b)과 4번 코일(314d)에 공급되면, 2번 코일(314b)은 S극을 가지고, 4번 코일(314d)은 N극을 가질 수 있다. 위상이 180°인 교류 전원이 1번 코일(314b)과 3번 코일(314d)에 공급되면, 1번 코일(314b)은 N극을 가지고, 3번 코일(314d)은 S극을 가질 수 있다. 또한, 위상이 270°인 교류 전원이 2번 코일(314b)과 4번 코일(314d)에 공급되면, 2번 코일(314b)은 N극을 가지고, 4번 코일(314d)은 S극을 가질 수 있다. 이러한 방식으로 각각의 코일에 교류 전원이 공급되면, 각각의 코일의 극성이 공급되는 교류 전류의 위상에 따라 주기적으로 변하게 된다. 이에 제1이동 자장 발생기(310)에는 코일들이 배열된 방향, 다시 말해서 몰드(100)의 폭방향으로 자기장이 이동하는, 즉 이동 자장이 형성될 수 있다. Referring to Table 1, when AC power having a phase of 0° is supplied to the No. 1
제2이동 자장 발생기(320), 제3이동 자장 발생기(330) 및 제4이동 자장 발생기(340)는 제1이동 자장 발생기(310)와 같은 방법으로 이동 자장을 형성할 수 있다. 이에 따라 몰드(100)의 폭방향을 따라 이동 자장 인가영역과 이동 자장 미인가 영역이 형성될 수 있다. 도 7에서 322a 내지 322d와 324a 내지 324d는 제2이동 자장 발생기(320)의 코어와 코일을 의미하고, 332a 내지 332d와 334a 내지 334d는 제3이동 자장 발생기(330)의 코어와 코일을 의미하며, 342a 내지 342d와 344a 내지 344d는 제4이동 자장 발생기(340)의 코어와 코일을 의미한다.The second moving
제2전류 공급기(350)는 자기장 방향이 몰드(100)의 폭 방향으로 형성되도록제1이동 자장 발생기(310), 제2이동 자장 발생기(320), 제3이동 자장 발생기(330) 및 제4이동 자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제2전류 공급기(350)는 몰드(100) 내에서 토출류의 유속을 제어함으로써 상승류에 의해 형성되는 수평 방향 흐름을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제2전류 공급기(350)는 자기장 방향이 토출류의 이동 방향과 유사한 수평 방향, 즉 몰드(100)의 폭방향을 따라 형성되도록 제1이동 자장 발생기(310), 제2이동 자장 발생기(320), 제3이동 자장 발생기(330) 및 제4이동 자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이 경우, 제2전류 공급기(350)는 각각의 이동 자장 발생기(310, 320,330, 340)의 적어도 일부가 서로 다른 방향으로 이동 자장이 형성되도록 교류 전류를 공급할 수 있다. 예컨대 제2전류 공급기(350)는 제1장변 플레이트(111)의 외측에 구비되는 제1이동 자장 발생기(310)와 제2이동 자장 발생기(320)에 동일한 방향, 예컨대 제3방향의 이동 자장이 형성되고, 제2장변 플레이트(113)의 외측에 구비되는 제3이동 자장 발생기(330)와 제4이동 자장 발생기(340)에 동일한 방향, 예컨대 제4방향의 이동 자장이 형성되도록 교류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제3방향과 제4방향을 서로 반대 방향일 수 있다. 또는, 제2전류 공급기(350)는 서로 마주보도록 구비되는 제1이동 자장 발생기(310)와 제4이동 자장 발생기(340)에서 동일한 방향, 예컨대 제3방향의 이동 자장이 형성되고, 서로 마주보도록 구비되는 제2이동 자장 발생기(320)와 제3이동 자장 발생기(330)에서 동일한 방향, 예컨대 제4방향의 이동 자장이 형성되도록 교류 전류를 공급할 수도 있다. 이때, 제1이동 자장 발생기(310), 제2이동 자장 발생기(320), 제3이동 자장 발생기(330) 및 제4이동 자장 발생기(340)에 의해 형성되는 자기장 방향은 노즐(130)의 토출구(134)에서 토출되는 토출류의 유속에 따라 변경될 수 있다. The second
도 8은 이동 자장 발생부를 이용하여 용융물의 유동을 제어하는 예를 보여주는 도면이다. 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 토출류의 유속이 지나치게 빠른 경우에는 용융물의 탕면 부근에서 수평 방향 흐름의 유속이 빨라지게 된다. 이 경우, 제2전류 공급기(350)는 토출류의 이동 방향과 반대 방향으로 이동 자장이 형성되도록 제1이동 자장 발생기(310), 제2이동 자장 발생기(320), 제3이동 자장 발생기(330) 및 제4이동 자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제2전류 공급기(350)는 이동 자장의 방향이 몰드(100)의 가장자리에서 중심부쪽으로 형성되도록 제1이동 자장 발생기(310), 제2이동 자장 발생기(320), 제3이동 자장 발생기(330) 및 제4이동 자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이에 따라 노즐(130)의 토출구(134)에서 토출되서 형성되는 토출류의 유속이 감속되어 용융물의 탕면이 안정적으로 제어될 수 있다. 8 is a view showing an example of controlling the flow of a melt using a moving magnetic field generator. As shown in (a) of FIG. 8 , when the flow velocity of the discharge flow is too fast, the flow velocity of the flow in the horizontal direction is increased in the vicinity of the molten water surface. In this case, the second
반면, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 토출류의 유속이 지나치게 느린 경우에는 용융물의 탕면 부근에서 수평 방향 흐름의 유속이 저감될 수 된다. 이 경우, 제2전류 공급기(350)는 토출류의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동 자장이 형성되도록 제1이동 자장 발생기(310), 제2이동 자장 발생기(320), 제3이동 자장 발생기(330) 및 제4이동 자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제2전류 공급기(350)는 이동 자장의 방향이 몰드(100)의 중심부에서 가장자리쪽으로 형성되도록 제1이동 자장 발생기(310), 제2이동 자장 발생기(320), 제3이동 자장 발생기(330) 및 제4이동 자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이에 따라 노즐(130)의 토출구(134)에서 토출되서 형성되는 토출류의 유속이 가속되어 하향류, 상승류 및 2차 상승류 등과 같은 유동이 원활하게 형성됨으로써 몰드(100) 내 용융물의 온도를 균일하게 제어할 수 있다. On the other hand, when the flow velocity of the discharge flow is too slow as shown in FIG. In this case, the second
한편, 제2전류 공급기(350)는 몰드(100)의 둘레 방향으로 회전하는 형태의 이동 자장을 형성하도록 제1이동 자장 발생기(310), 제2이동 자장 발생기(320), 제3이동 자장 발생기(330) 및 제4이동 자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이와 같이 몰드(100)의 둘레 방향을 따라 회전하는 이동 자장을 형성하면, 용융물의 탕면 부근에서 용융물의 온도가 균일하지 않거나 낮아진 경우, 용융물을 교반시켜 용융물 부근에서 용융물의 온도를 균일하게 제어할 수 있다. 여기에서는 자기장의 방향, 즉 이동 자장의 방향을 제어함으로써 용융물의 토출류 및 수평 방향의 흐름을 제어하는 것으로 설명하였으나, 필요에 따라서는 자기장 방향과 자기장 세기 중 적어도 어느 하나를 변경하여 용융물의 유동을 제어할 수 있다. 이때, 자기장 세기는 각각의 이동 자장 발생기(310, 320, 330, 340)에 공급되는 교류 전류의 전류량 조절을 통해 변경될 수 있다.Meanwhile, the second
이와 같은 방법으로 이동 자장 발생부(300)를 이용하여 몰드(100) 내에서 용융물의 토출류 및 수평방향 흐름을 제어함으로써 용융물의 탕면을 안정화시켜 용융물의 탕면 상부에 배치되는 몰드 슬래그나 몰드 플럭스 등과 같은 이종의 물질이 용융물로 혼입되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. In this way, by controlling the discharge flow and the horizontal flow of the melt in the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and common knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims Those having the above will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
100: 몰드 200: 정자장 발생부
210: 제1정자장 발생기 220: 제2정자장 발생기
230: 제3정자장 발생기 240: 제4정자장 발생기
250: 제1전류 공급기 300: 이동 자장 발생기
310: 제1이동 자장 발생기 320: 제2이동 자장 발생기
330: 제3이동 자장 발생기 340: 제4이동 자장 발생기
350: 제2전류 공급기 400: 제어부100: mold 200: static magnetic field generating unit
210: first static magnetic field generator 220: second static magnetic field generator
230: third sperm field generator 240: fourth sperm field generator
250: first current supply 300: moving magnetic field generator
310: first moving magnetic field generator 320: second moving magnetic field generator
330: third moving magnetic field generator 340: fourth moving magnetic field generator
350: second current supply 400: control unit
Claims (24)
내부에 용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 몰드;
상기 몰드에 상기 용융물을 공급하기 위해, 상기 몰드의 폭방향으로 중심부에 배치되도록 상기 몰드의 상부에 구비되는 노즐;
상기 몰드의 폭방향으로 양쪽 가장자리부에서 자기장의 방향을 서로 다른 방향으로 제어하도록, 상기 몰드의 폭 방향 외측에 구비되는 정자장 발생부;
상기 정자장 발생부의 상부에 구비되고, 상기 용융물의 유동을 제어하도록, 상기 몰드의 폭 방향 외측에 구비되는 이동 자장 발생부; 및
상기 정자장 발생부와 상기 이동 자장 발생부의 동작을 제어할 수 있는 제어부;를 포함하고,
상기 이동 자장 발생부는, 이동 자장을 형성할 수 있고, 용융물의 탕면과 상기 노즐의 하단 사이에 배치되는 복수의 이동 자장 발생기를 포함하고,
상기 정자장 발생부는, 상기 몰드의 폭방향으로 중심부에서 이격되도록 상기 노즐의 하단보다 하부에 상기 몰드의 폭방향으로 배치되는 복수의 정자장 발생기를 포함하며,
상기 복수의 정자장 발생기 중 일부는 상기 몰드의 폭방향으로 중심부의 일부에 상기 정자장 미인가 영역을 형성하도록 이격되는 주조 설비.A casting equipment for casting slabs, comprising:
a mold providing a space for accommodating the melt therein;
a nozzle provided in the upper part of the mold to supply the melt to the mold so as to be disposed at the center in the width direction of the mold;
a static magnetic field generator provided outside the mold in the width direction to control directions of magnetic fields in different directions at both edge portions in the width direction of the mold;
a moving magnetic field generator provided above the static magnetic field generator and provided outside the mold in the width direction to control the flow of the melt; and
a control unit capable of controlling the operations of the static magnetic field generator and the moving magnetic field generator;
The moving magnetic field generator includes a plurality of moving magnetic field generators capable of forming a moving magnetic field and disposed between the molten water surface and the lower end of the nozzle,
The static magnetic field generator includes a plurality of static magnetic field generators disposed below the lower end of the nozzle in the width direction of the mold so as to be spaced apart from the center in the width direction of the mold;
Some of the plurality of static magnetic field generators are spaced apart from each other to form the static magnetic field non-applied region in a portion of the central portion in the width direction of the mold.
상기 몰드는 이격되어 구비되는 한 쌍의 장변 플레이트와, 상기 한 쌍의 장변 플레이트의 양쪽을 각각 연결하는 한 쌍의 단변 플레이트를 포함하고,
상기 정자장 발생부는,
상기 몰드의 폭방향으로 상기 노즐의 양쪽에서 상기 몰드의 두께 방향으로 통과하는 자기장을 형성하도록, 상기 복수의 정자장 발생기에 직류 전류를 공급할 수 있는 제1전류 공급기;를 포함하는 주조 설비. The method according to claim 1,
The mold includes a pair of long side plates that are provided to be spaced apart, and a pair of short side plates connecting both sides of the pair of long side plates, respectively,
The static magnetic field generating unit,
and a first current supply capable of supplying a direct current to the plurality of static magnetic field generators so as to form a magnetic field passing in the thickness direction of the mold from both sides of the nozzle in the width direction of the mold.
상기 복수의 정자장 발생기 각각은,
상기 장변 플레이트의 폭방향의 일부를 따라 연장되고, 서로 이격되도록 배치되는 코어; 및
상기 코어의 외측에 감겨지는 코일을 포함하는 주조 설비.3. The method according to claim 2,
Each of the plurality of static magnetic field generators,
a core extending along a portion in the width direction of the long side plate and disposed to be spaced apart from each other; and
A casting facility comprising a coil wound on the outside of the core.
상기 복수의 정자장 발생기는,
제1정자장 발생기;
상기 제1정자장 발생기와 사이에 상기 노즐이 배치되도록, 상기 제1정자장 발생기의 일측에 이격되어 배치되는 제2정자장 발생기;
상기 제2정자장 발생기와 마주보도록 배치되는 제3정자장 발생기; 및
상기 제3정자장 발생기와 사이에 상기 노즐이 배치되도록, 상기 제3정자장 발생기의 일측에 이격되어 배치되고, 상기 제1정자장 발생기와 마주보도록 배치되는 제4정자장 발생기;를 포함하고,
상기 제1전류 공급기는,
상기 몰드의 두께 방향으로 서로 마주보는 방향에 서로 반대 극성을 형성하고, 상기 몰드의 폭방향으로 서로 반대 극성을 형성하도록, 상기 제1정자장 발생기, 상기 제2정자장 발생기, 상기 제3정자장 발생기 및 상기 제4정자장 발생기에 직류 전류를 공급할 수 있는 주조 설비.4. The method according to claim 3,
The plurality of static magnetic field generators,
a first static magnetic field generator;
a second static magnetic field generator disposed to be spaced apart from one side of the first static magnetic field generator such that the nozzle is disposed between the first static magnetic field generator;
a third static magnetic field generator disposed to face the second static magnetic field generator; and
a fourth static magnetic field generator disposed to be spaced apart from one side of the third static magnetic field generator such that the nozzle is disposed between the third static magnetic field generator and disposed to face the first static magnetic field generator;
The first current supply is
The first static magnetic field generator, the second static magnetic field generator, and the third static magnetic field are formed so that opposite polarities are formed in directions facing each other in the thickness direction of the mold and opposite polarities are formed in the width direction of the mold A casting facility capable of supplying a direct current to the generator and the fourth static magnetic field generator.
상기 제1정자장 발생기와 상기 제2정자장 발생기는 제1거리만큼 이격되고, 상기 제3정자장 발생기와 상기 제4정자장 발생기는 제2거리만큼 이격되며,
상기 제1거리와 상기 제2거리는 동일한 크기를 갖는 주조 설비. 5. The method according to claim 4,
the first static magnetic field generator and the second static magnetic field generator are spaced apart by a first distance, and the third static magnetic field generator and the fourth static magnetic field generator are spaced apart by a second distance;
The first distance and the second distance are the same size of the casting equipment.
상기 주편의 전체 폭을 100이라 할 때, 상기 제1거리와 상기 제2거리는 4 내지 36인 주조 설비.6. The method of claim 5,
When the total width of the slab is 100, the first distance and the second distance are 4 to 36 casting equipment.
상기 제1정자장 발생기, 상기 제2정자장 발생기, 상기 제3정자장 발생기 및 상기 제4정자장 발생기 중 적어도 어느 하나는 상기 몰드의 폭방향을 따라 이동 가능하도록 구비되는 주조 설비. 7. The method of claim 6,
at least one of the first static magnetic field generator, the second static magnetic field generator, the third static magnetic field generator, and the fourth static magnetic field generator is provided to be movable along a width direction of the mold.
상기 제1정자장 발생기와 상기 제2정자장 발생기를 연결하기 위한 제1연결 코어; 및
상기 제3정자장 발생기와 상기 제4정자장 발생기를 연결하기 위한 제2연결코어;를 포함하는 주조 설비. 8. The method of claim 7,
a first connection core for connecting the first static magnetic field generator and the second static magnetic field generator; and
and a second connecting core for connecting the third static magnetic field generator and the fourth static magnetic field generator.
상기 정자장 발생부는 상기 몰드의 둘레 방향으로 회전하는 형태의 자기장을 형성할 수 있는 주조 설비.9. The method of claim 8,
The static magnetic field generating unit is a casting facility capable of forming a magnetic field rotating in the circumferential direction of the mold.
상기 제어부는 이동 자장의 세기 및 방향 중 적어도 어느 하나를 조절하도록 상기 이동 자장 발생부의 동작을 제어할 수 있는 주조 설비.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The control unit is a casting facility capable of controlling the operation of the moving magnetic field generator to adjust at least one of the strength and direction of the moving magnetic field.
상기 이동 자장 발생부는 상기 노즐의 양쪽에서 상기 몰드의 폭방향으로 이동 자장을 형성하도록 상기 복수의 이동 자장 발생기에 전류를 선택적으로 공급할 수 있는 제2전류 공급기를 포함하는 주조 설비.11. The method of claim 10,
and a second current supplier capable of selectively supplying currents to the plurality of moving magnetic field generators so that the moving magnetic field generator forms a moving magnetic field on both sides of the nozzle in a width direction of the mold.
상기 이동 자장 발생기는 정자장 발생기와 나란하게 배치되고, 상기 용융물의 유동을 상기 정자장 발생기와 서로 다른 방향으로 제어할 수 있는 주조 설비. 12. The method of claim 11,
The moving magnetic field generator is disposed in parallel with the static magnetic field generator, and is capable of controlling the flow of the melt in a direction different from that of the static magnetic field generator.
상기 노즐을 이용하여 몰드에 용융물을 주입하는 과정;
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정; 및
주편을 인발하는 과정;을 포함하고,
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은,
상기 노즐의 하단보다 하부에서 상기 몰드의 폭방향으로 중심부에 정자장 미인가 영역을 형성하고, 상기 정자장 미인가 영역의 양쪽에 상기 정자장 인가 영역을 형성하여 상기 몰드의 길이 방향으로 용융물의 유동을 제어하는 과정; 및
상기 용융물의 탕면과 상기 노즐의 하단 사이에 상기 몰드의 폭방향으로 이동 자장 인가 영역과 이동 자장 미인가 영역을 형성하여, 상기 몰드의 폭 방향으로 상기 용융물의 유동을 제어하는 과정;을 포함하며,
상기 몰드의 폭방향으로 중심부의 일부에 상기 정자장 미인가 영역을 형성하여 상기 용융물의 상승류를 형성하는 주조 방법.disposing a nozzle at the center in the width direction of the mold;
injecting the melt into the mold using the nozzle;
controlling the flow of the melt; and
The process of drawing the slab; including;
The process of controlling the flow of the melt,
A static field unapplied region is formed at the center in the width direction of the mold at a lower portion than the lower end of the nozzle, and the static magnetic field applied region is formed on both sides of the static magnetic field unapplied region to control the flow of the melt in the longitudinal direction of the mold process; and
A process of controlling the flow of the melt in the width direction of the mold by forming a moving magnetic field application area and a moving magnetic field non-applying area in the width direction of the mold between the molten water surface and the lower end of the nozzle;
A casting method of forming an upward flow of the melt by forming the static magnetic field unapplied region in a portion of a central portion in the width direction of the mold.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은,
상기 몰드의 두께 방향을 따라 정자장을 형성하는 과정을 포함하고,
상기 정자장 인가 영역을 형성하는 과정은 상기 몰드의 폭방향으로 상기 노즐의 양쪽에서 자기장 방향이 서로 반대 방향으로 형성되도록 정자장을 형성하는 과정을 포함하는 주조 방법.14. The method of claim 13,
The process of controlling the flow of the melt,
Including the process of forming a static field along the thickness direction of the mold,
The forming of the static magnetic field application region includes forming a static magnetic field so that magnetic fields are formed in opposite directions from both sides of the nozzle in a width direction of the mold.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은,
상기 정자장 미인가 영역이 0 내지 100Gauss의 자기장을 갖도록 상기 정자장 인가 영역의 범위를 제어하는 과정을 포함하는 주조 방법. 17. The method of claim 16,
The process of controlling the flow of the melt,
and controlling a range of the static magnetic field applied region so that the static magnetic field unapplied region has a magnetic field of 0 to 100 Gauss.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은,
상기 주편의 폭에 따라 상기 정자장 인가 영역 사이의 거리를 조절하는 과정을 포함하는 주조 방법.19. The method of claim 18,
The process of controlling the flow of the melt,
A casting method comprising the step of adjusting the distance between the static field application area according to the width of the cast steel.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은,
상기 몰드의 폭방향으로 양쪽 가장자리부에 상기 정자장 인가 영역을 형성하여 상기 용융물의 하향류의 유속을 감속시키고, 상기 정자장 인가 영역 사이에 상기 정자장 미인가 영역을 형성하여 상기 용융물의 상승류를 형성하는 과정을 포함하는 주조 방법. 20. The method of claim 19,
The process of controlling the flow of the melt,
The static magnetic field applied regions are formed at both edges in the width direction of the mold to reduce the flow velocity of the downward flow of the melt, and the static magnetic field non-applied regions are formed between the static magnetic field applied regions to control the upward flow of the melt. A casting method comprising the process of forming.
상기 이동 자장 인가 영역을 형성하는 과정은, 상기 몰드의 폭방향으로 상기 노즐의 양쪽에서 상기 몰드의 폭방향으로 이동 자장을 형성하는 과정을 포함하는 주조 방법. 21. The method of claim 20,
The forming of the moving magnetic field application region includes forming a moving magnetic field in the width direction of the mold at both sides of the nozzle in the width direction of the mold.
상기 이동 자장 인가 영역을 형성하는 과정은, 상기 이동 자장의 자기장 세기 및 방향 중 적어도 어느 하나를 조절하는 과정을 포함하는 주조 방법. 24. The method of claim 23,
The forming of the moving magnetic field application region includes adjusting at least one of a magnetic field strength and a direction of the moving magnetic field.
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