KR102326865B1 - 주조 설비 및 주조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융물의 유동을 제어하여 청정도를 확보함으로써 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비는 주편을 주조하는 주조 설비로서, 용융물을 수용할 수 있으며, 폭 방향의 길이 조절이 가능한 내부 공간을 가지는 몰드, 상기 몰드의 외측에 폭 방향을 따라 설치되는 복수의 자기장 발생부 및 상기 복수의 자기장 발생부에 선택적으로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하고, 상기 전력 공급부는 상기 몰드의 주조 폭 외측에 배치되는 적어도 일부의 자기장 발생부에는 전력을 공급하지 않을 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비는 주편을 주조하는 주조 설비로서, 용융물을 수용할 수 있으며, 폭 방향의 길이 조절이 가능한 내부 공간을 가지는 몰드, 상기 몰드의 외측에 폭 방향을 따라 설치되는 복수의 자기장 발생부 및 상기 복수의 자기장 발생부에 선택적으로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하고, 상기 전력 공급부는 상기 몰드의 주조 폭 외측에 배치되는 적어도 일부의 자기장 발생부에는 전력을 공급하지 않을 수 있다.
Description
본 발명은 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융물의 유동을 제어하여 청정도를 확보함으로써 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연속 주조 공정에서는 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 제조한다. 이렇게 제조되는 주편의 표면 품질 및 내부 품질은 다양한 요인에 의해 영향을 받으며, 특히 주편의 표면 품질은 몰드 내 용강의 유동에 큰 영향을 받는다.
연속 주조 공정에서 침지 노즐을 이용하여 몰드에 용융물을 주입하는 경우, 침지 노즐의 토출구에서 토출된 용융물은 제트류를 형성하며 몰드의 폭 방향으로 유동하게 된다. 몰드의 폭 방향으로 유동하는 용융물은 몰드의 내면, 예컨대 단변 플레이트의 내면에 충돌하여 일부는 상승류를 형성하고, 일부는 하강류를 형성하게 된다.
상승류는 서로 반대 방향에서 이동하는 용융물 및 침지 노즐과 충돌하여 침지 노즐 주변의 탕면 근처에서 와류(vortex)를 형성하여 탕면의 유동을 불안정하게 할 수 있다. 또한, 하강류는 유속에 따라 개재물의 이동 거리가 달라지게 되어, 하향류의 유속이 빠른 경우 개재물이 응고 셀에 침투되어 주편의 표면 결함을 유발하는 문제가 있다.
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 하강류를 제어함으로써 개재물의 이동 거리를 제어함으로써 주편의 표면 결함이 발생하는 것을 억제하고 있다.
그런데, 몰드는 고객의 요구를 만족하기 위하여 다양한 주조 폭으로 주편을 주조하도록 마련되고, 자기장 발생기는 일반적으로 몰드의 최대 주조 폭에 맞추어 자기장을 발생시킨다. 이 경우, 감소된 주조 폭으로 주편을 제조하게 되면 자기장 발생기가 불필요한 자기장을 발생시켜 전력이 낭비되고 제조 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 용융물의 유동을 제어할 수 있는 주조 설비 및 주조 방법을 제공한다.
본 발명은 전력 효율을 향상시킬 수 있는 주조 설비 및 주조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비는 주편을 주조하는 주조 설비로서, 주편을 주조하는 주조 설비로서, 용융물을 수용할 수 있으며, 폭 방향의 길이 조절이 가능한 내부 공간을 가지는 몰드; 상기 몰드의 외측에 폭 방향을 따라 설치되는 복수의 자기장 발생부; 및 상기 복수의 자기장 발생부에 선택적으로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부;를 포함하고, 상기 전력 공급부는 상기 몰드의 주조 폭 외측에 배치되는 적어도 일부의 자기장 발생부에는 전력을 공급하지 않을 수 있다.
상기 몰드는, 폭 방향으로 연장되고 두께 방향으로 이격 배치되는 한 쌍의 고정 플레이트와, 상기 한 쌍의 고정 플레이트 사이에서 폭 방향으로 이동 가능하게 마련되는 한 쌍의 이동 플레이트를 포함하고, 상기 전력 공급부는, 상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 배치되는 적어도 일부의 자기장 발생부에는 전력을 공급하지 않을 수 있다.
상기 복수의 자기장 발생부는, 이동자장을 발생시키기 위하여 상기 고정 플레이트의 상부에 폭 방향을 따라 마련되는 복수의 이동자장 발생기; 및 정자장을 발생시키기 위하여 상기 고정 플레이트의 하부에 폭 방향을 따라 마련되는 복수의 정자장 발생기;를 포함하고, 상기 전력 공급부는, 상기 복수의 이동자장 발생기 및 복수의 정자장 발생기 중 적어도 한 그룹 내에서 선택적으로 전력을 공급할 수 있다.
상기 전력 공급부는, 상기 복수의 이동자장 발생기에 교류 전류를 공급하기 위한 제1 전류 공급기; 상기 복수의 이동자장 발생기와 제1 전류 공급기 사이에 각각 마련되는 복수의 제1 스위치; 상기 복수의 정자장 발생기에 직류 전류를 공급하기 위한 제2 전류 공급기; 상기 복수의 정자장 발생기와 제2 전류 공급기 사이에 각각 마련되는 복수의 제2 스위치; 및 상기 복수의 제1 스위치 및 복수의 제2 스위치를 각각 제어하기 위한 제어기;를 포함할 수 있다.
각 고정 플레이트는, 상기 각 고정 플레이트의 폭 방향의 중심부에 마련되는 제1 영역 및 상기 제1 영역의 양측에 배치되는 제2 영역으로 구획되고, 상기 복수의 자기장 발생부는 상기 제2 영역에 서로 이격되도록 설치될 수 있다.
상기 내부 공간에 용융물을 공급하기 위하여 마련되는 노즐;을 더 포함하고, 상기 노즐은 적어도 일부가 상기 제1 영역에 두께 방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기 제2 영역은 폭 방향을 따라 복수의 구간으로 구획되고, 상기 복수의 이동자장 발생기는 구획된 복수의 구간의 중심부에 각각 마련될 수 있다.
상기 복수의 정자장 발생기는 상기 제2 영역을 따라 폭 방향으로 연장되어 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은, 몰드의 내부 공간의 폭 방향의 길이를 조절하는 과정; 상기 내부 공간에 용융물을 주입하는 과정; 및 상기 몰드에 폭 방향을 따라 설치된 복수의 자기장 발생부 중 적어도 일부를 선택하는 과정; 및 선택된 자기장 발생부에 전력을 공급하여 상기 용융물의 유동을 제어하는 과정;을 포함한다.
상기 폭 방향의 길이를 조절하는 과정은, 상기 몰드에 마련된 한 쌍의 이동 플레이트를 폭 방향으로 이동시키는 과정;을 포함하고, 상기 복수의 자기장 발생부 중 적어도 일부를 선택하는 과정은, 상기 한 쌍의 이동 플레이트 내측에 배치되는 자기장 발생부를 선택하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 복수의 자기장 발생부 중 적어도 일부를 선택하는 과정은, 상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 배치되는 자기장 발생부를 선택하지 않는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 복수의 자기장 발생부 중 적어도 일부를 선택하는 과정은, 상기 용융물을 주입하는 노즐의 양측으로 배치된 복수의 이동자장 발생기 및 상기 노즐의 하측에 배치된 복수의 정자장 발생기 중 적어도 한 그룹 내에서 적어도 일부를 선택할 수 있다.
상기 복수의 자기장 발생부 중 적어도 일부를 선택하는 과정은, 상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 인접 배치되는 자기장 발생부를 더 선택하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 인접 배치되는 자기장 발생부를 더 선택하는 과정은, 상기 폭 방향의 길이를 조절하는 과정에서, 상기 한 쌍의 이동 플레이트가 상기 한 쌍의 이동 플레이트 내측에 인접 배치되는 자기장 발생부보다 상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 인접 배치되는 자기장 발생부에 더 가깝게 위치하는 경우에 이루어질 수 있다.
상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 인접 배치되는 자기장 발생부를 더 선택하는 과정은, 상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 인접 배치되어 이동자장을 발생시키는 자기장 발생부를 더 선택할 수 있다.
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은, 선택된 상기 한 쌍의 이동 플레이트 내측에 배치되는 자기장 발생부 중, 가장자리에 배치되는 자기장 발생부가 상대적으로 큰 세기의 자기장을 발생시키도록 전력을 공급하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 불필요한 자기장을 발생시키지 않아 전력 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 다양한 주조 폭으로 주편을 주조하는 경우, 최대 주조 폭을 기준으로 설치된 복수의 자기장 발생부 중 선택된 주조 폭에 따라 자기장을 발생시킬 필요가 있는 자기장 발생부에만 전력을 공급하여 자기장을 발생시킴으로써 전력의 낭비를 방지할 수 있다.
또한, 자기장 발생부에 선택적으로 전력을 공급하는 경우에도 자기장 강도를 저하시키지 않을 수 있어 제조되는 주편의 품질을 향상시킬 수 있으며, 불필요한 자기장에 의하여 주조 설비에 포함된 다양한 센서가 오작동하는 것을 방지하여 주조 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 선 A-A'에 따른 주조 설비의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 선 B-B'에 따른 주조 설비의 단면도.
도 4는 이동 자장 발생기를 이용하여 용융물의 유동을 제어하는 예를 보여주는 도면.
도 5는 정자장 발생기를 이용하여 용융물의 유동을 제어하는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비의 단면도.
도 7 내지 도 9는 주조 폭에 따라 전력 공급부가 선택적으로 전류를 공급하는 모습을 나타내는 도면.
도 10은 모든 이동자장 발생기에 교류 전류를 인가한 상태에서 자기장 강도를 나타내는 그래프.
도 11은 일부 이동자장 발생기에 교류 전류를 인가한 상태에서 자기장 강도를 나타내는 그래프.
도 12는 자기장 강도의 저하가 발생하는 것을 보상하여 전류를 공급하는 모습을 나타내는 도면.
도 13은 정자장 발생기에 직류 전류를 인가한 상태에서 자기장 강도를 나타내는 그래프.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 용융물의 유동을 제어하는 상태를 보여주는 도면.
도 15는 몰드의 폭 방향으로 정자장 미인가 영역 형성 여부에 따른 몰드 내 2차 상승류의 유동 해석 결과를 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 선 A-A'에 따른 주조 설비의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 선 B-B'에 따른 주조 설비의 단면도.
도 4는 이동 자장 발생기를 이용하여 용융물의 유동을 제어하는 예를 보여주는 도면.
도 5는 정자장 발생기를 이용하여 용융물의 유동을 제어하는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비의 단면도.
도 7 내지 도 9는 주조 폭에 따라 전력 공급부가 선택적으로 전류를 공급하는 모습을 나타내는 도면.
도 10은 모든 이동자장 발생기에 교류 전류를 인가한 상태에서 자기장 강도를 나타내는 그래프.
도 11은 일부 이동자장 발생기에 교류 전류를 인가한 상태에서 자기장 강도를 나타내는 그래프.
도 12는 자기장 강도의 저하가 발생하는 것을 보상하여 전류를 공급하는 모습을 나타내는 도면.
도 13은 정자장 발생기에 직류 전류를 인가한 상태에서 자기장 강도를 나타내는 그래프.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 용융물의 유동을 제어하는 상태를 보여주는 도면.
도 15는 몰드의 폭 방향으로 정자장 미인가 영역 형성 여부에 따른 몰드 내 2차 상승류의 유동 해석 결과를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장되어 도시될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비는, 용융물을 수용할 수 있으며, 폭 방향의 길이 조절이 가능한 내부 공간(I)을 가지는 몰드(100), 상기 몰드(100)의 외측에 폭 방향을 따라 설치되는 복수의 자기장 발생부(200, 300) 및 상기 복수의 자기장 발생부(200, 300)에 선택적으로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부(400)를 포함한다.
몰드(100)는 용융물, 예컨대 용강을 수용할 수 있는 내부 공간(I)을 제공하기 위한 복수의 플레이트(110, 120)를 포함할 수 있다. 즉, 몰드(100)는 폭 방향으로 연장되고 두께 방향으로 이격 배치되는 한 쌍의 고정 플레이트(110)와, 한 쌍의 고정 플레이트(110) 사이에서 폭 방향으로 이동 가능하게 마련되는 한 쌍의 이동 플레이트(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 고정 플레이트(110)의 수평 방향 길이는 고정 플레이트(110)의 폭이라 하고, 그 방향은 고정 플레이트(110)의 폭 방향이라 한다. 이때, 고정 플레이트(110)의 폭 방향은 몰드(100)의 폭 방향을 의미할 수 있다. 그리고, 고정 플레이트(110)의 상하 방향 길이는 고정 플레이트(110)의 길이라 하고, 그 방향은 고정 플레이트(110)의 길이 방향이라 한다. 이때, 고정 플레이트(110)의 길이 방향은 몰드(100)의 길이 방향 또는 주편의 인발 방향을 의미할 수 있다. 또한, 이동 플레이트(120)의 수평 방향 길이는 이동 플레이트(120)의 폭이라 하고, 그 방향은 이동 플레이트(120)의 폭 방향이라 한다. 이때, 이동 플레이트(120)의 폭 방향은 몰드(100)의 두께 방향을 의미할 수 있다.
이러한 고정 플레이트(110), 예컨대 제1 고정 플레이트(111)와 제2 고정 플레이트(113)는 서로 이격되도록 마주보도록 배치되고, 이동 플레이트(120), 예컨대 제1 이동 플레이트(121)와 제2 이동 플레이트(123)는 제1 고정 플레이트(111)와 제2 고정 플레이트(113)의 양쪽에 접촉하도록 배치된다. 여기서, 제1 고정 플레이트(111), 제2 고정 플레이트(113), 제1 이동 플레이트(121) 및 제2 이동 플레이트(123)에 의하여 용융물을 수용할 수 있는 내부 공간(I)이 형성된다. 이때, 내부 공간(I)의 상부 및 하부는 개방될 수 있고, 고정 플레이트(110)와 이동 플레이트(120)는 접촉 부위로 용융물이 유출되지 않게 서로 밀착될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 제1 이동 플레이트(121) 및 제2 이동 플레이트(123)에는 제1 이동 플레이트(121) 및 제2 이동 플레이트(123)를 횡 방향으로 이동시키기 위한 구동 수단이 설치될 수 있다. 이와 같은 구동 수단으로는 유압 실린더 등을 사용할 수 있으며, 구동 수단에 의하여 제1 이동 플레이트(121) 및 제2 이동 플레이트(123)는 서로 가까워지거나 서로 멀어지는 방향으로 이동하여 그 간격이 조절될 수 있다. 이와 같은 제1 이동 플레이트(121) 및 제2 이동 플레이트(123)의 이동에 의하여, 제조하고자 하는 주편의 폭 방향으로의 길이에 맞추어 내부 공간(I)의 폭 방향으로의 길이가 조절된다.
이와 같은 고정 플레이트(110)와 이동 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.
몰드(100)의 상부에는 용융물을 내부 공간(I)으로 주입하기 위한 노즐(130)이 구비될 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. 예를 들어, 노즐 몸체(132)는 상부가 개방되고 하단은 폐쇄되며, 내부에는 용융물이 이동할 수 있는 통로를 형성할 수 있도록 내공부가 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 이동 플레이트(120)와 대향하는 노즐 몸체(132)의 하부 측면에 형성될 수 있다.
자기장 발생부(200, 300)는 몰드(100)의 외측에 폭 방향을 따라 설치된다. 즉, 자기장 발생부(200, 300)는 고정 플레이트(110)의 외측 면에 폭 방향을 따라 복수 개가 배열되도록 설치되어 용융물에 자기장을 인가할 수 있다. 여기서, 복수의 자기장 발생부는, 이동자장을 발생시키기 위하여 고정 플레이트(110)의 상부에 폭 방향을 따라 마련되는 복수의 이동자장 발생기(300) 및 정자장을 발생시키기 위하여 고정 플레이트(110)의 하부에 폭 방향을 따라 마련되는 복수의 정자장 발생기(200)를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 선 A-A'에 따른 주조 설비의 단면도이다.
이동자장 발생기(300)는 고정 플레이트(110)의 상부, 예컨대 용융물의 탕면과 노즐(130)의 하단 사이에 구비되어, 시간에 따라 변화하는 자기장을 발생시킨다. 도 2를 참조하면, 이동자장 발생기(300)는 적어도 고정 플레이트(110)의 폭 방향으로 이격되도록 복수 개로 구비될 수 있다. 복수의 이동자장 발생기(300)는, 예를 들어 고정 플레이트(110)의 상부에 구비되는 제1 이동자장 발생기(310)와, 제1 이동자장 발생기(310)와의 사이에 노즐(130)이 배치되도록 제1 이동자장 발생기(310)와 이격되어 배치되는 제2 이동자장 발생기(320)와, 제2 이동자장 발생기(320)와 마주보도록 배치되는 제3 이동자장 발생기(330)와, 제3 이동자장 발생기와의 사이에 노즐(130)이 배치되도록 제3 이동자장 발생기(330)와 이격되어 배치되는 제4 이동자장 발생기(340)을 포함할 수 있다.
즉, 제1 이동자장 발생기(310)와 제2 이동자장 발생기(320)는 제1 고정 플레이트(111)의 외측에 구비되어, 몰드(100)의 폭 방향으로 이동자장이 인가되는 이동자장 인가 영역과 이동자장이 인가되지 않는 이동자장 미인가 영역을 형성할 수 있다. 또한, 제3 이동자장 발생기(330)와 제4 이동자장 발생기(340)는 제2 고정 플레이트(113)의 외측에 구비되어, 몰드(100)의 폭 방향으로 이동자장 인가 영역과 이동자장 미인가 영역을 형성할 수 있다. 이러한 제1 이동자장 발생기(310), 제2 이동자장 발생기(320), 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 발생기(340) 각각은 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 복수 개로 마련될 수 있다. 여기에서는 각각의 이동자장 발생기가 4개로 마련되는 예에 대하여 설명한다.
예컨대, 제1 이동 자장 발생기(310)는 몰드(100)의 두께 방향으로 연장되고, 몰드(100)의 폭방향을 따라 서로 나란하게 배치되는 제1-1 이동 자장 발생기(310a), 제1-2 이동 자장 발생기(310b), 제1-3 이동 자장 발생기(310c) 및 제1-4 이동 자장 발생기(310d)를 포함할 수 있으며, 제1-1 이동 자장 발생기(310a)는 1번 코어(312a) 및 상기 1번 코어(312a)의 외측에 감겨지는 1번 코일(314a)을 포함하고, 제1-2 이동 자장 발생기(310b)는 2번 코어(312b) 및 상기 2번 코어(312b)의 외측에 감겨지는 2번 코일(314b)을 포함하고, 제1-3 이동 자장 발생기(310c)는 3번 코어(312c) 및 상기 3번 코어(312c)의 외측에 감겨지는 3번 코일(314c)을 포함하며, 제1-4 이동 자장 발생기(310d)는 4번 코어(312d) 및 상기 4번 코어(312d)의 외측에 감겨지는 4번 코일(314d)을 포함할 수 있다. 이는, 제2 이동 자장 발생기(320), 제3 이동 자장 발생기(330) 및 제4 이동 자장 발생기(340)도 마찬가지로 적용된다. 도 2에서 322a 내지 322d와 324a 내지 324d는 제2 이동자장 발생기(320)의 코어와 코일을 의미하고, 332a 내지 332d와 334a 내지 334d는 제3 이동자장 발생기(330)의 코어와 코일을 의미하며, 342a 내지 342d와 344a 내지 344d는 제4 이동자장 발생기(340)의 코어와 코일을 의미한다. 이동 자장 발생기(300)에 교류 전류가 공급되어 시간에 따라 변화하는 자기장을 발생시키는 구체적인 내용에 대하여는 전력 공급부(400)와 관련하여 후술하기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 선 B-B'에 따른 주조 설비의 단면도이다.
정자장 발생기(200)는 몰드(100)의 폭 방향 외측에 구비되어, 용융물에 시간에 따라 변화하지 않는 자기장을 인가할 수 있다. 이때, 정자장 발생기(200)는 노즐(130)의 하단보다 하부에 구비되어, 토출구(134)에 토출되는 용융물의 하향류의 유동을 제어할 수 있다. 또한, 정자장 발생기(200)는 하향류가 형성되는 몰드(100)의 폭 방향으로 양쪽 가장자리부에 형성되어, 정자장 인가 영역을 형성할 수 있다. 정자장 발생기(200)는 몰드(100)의 폭 방향으로 정자장을 인가하여, 몰드(100)의 폭 방향 가장자리부에 형성되는 용융물의 하향류의 유속을 감속시킬 수 있다. 여기에서 정자장은 직류 전원을 이용하여 형성된 자기장으로, 자기장 영역에 있는 유체의 흐름이나 전체적인 거동을 억제함으로써 유체의 유속을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 이와 같이 정자장 발생기(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.
도 3을 참조하면, 정자장 발생기(200)는 노즐(130)의 하단보다 하부에서 고정 플레이트(110)의 폭방향으로 구비되는 복수의 정자장 발생기를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 정자장 발생기는 제1 정자장 발생기(210)와, 제1 정자장 발생기(210)와의 사이에 노즐(130)이 배치되도록, 제1 정자장 발생기(210)와 이격되어 배치되는 제2 정자장 발생기(220)와, 제2 정자장 발생기(220)와 마주보도록 배치되는 제3 정자장 발생기(230) 및 제3 정자장 발생기(230)와의 사이에 노즐(130)이 배치되도록 제3 정자장 발생기(230)와 이격되어 배치되고, 제1 정자장 발생기(210)와 마주보도록 배치되는 제4 정자장 발생기(240)를 포함할 수 있다. 제1 정자장 발생기(210)와 제2 정자장 발생기(220)는 제1 고정 플레이트(111)의 외면에 서로 이격되도록 배치될 수 있고, 제3 정자장 발생기(230)와 제4 정자장 발생기(240)는 제2 고정 플레이트(113)의 외면에 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 정자장 발생기(210)와 제2 정자장 발생기(220)의 이격 거리(D), 예컨대 제1 거리와, 제3 정자장 발생기(230)와 제4 정자장 발생기(240)의 이격 거리(D), 예컨대 제2 거리는 동일한 크기를 가질 수 있다. 이는 정자기 미인가 영역이 몰드(100)의 폭방향으로 중심부에 형성되도록 하기 위함이다. 제1 거리와 제2 거리는 주조하고자 하는 주편의 폭에 따라 변경될 수 있으며, 주편의 전체 폭을 100이라 할 때 제1 거리와 제2 거리는 4 내지 36 정도의 범위로 조절될 수 있다. 또는, 주편의 전체 폭을 100이라 할 때 제1 거리와 제2 거리는 10 내지 25나, 15 내지 20 정도의 범위로 조절될 수 있다. 이때, 제1 거리와 제2 거리가 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, 제1 거리와 제2 거리가 제시된 범위보다 지나치게 긴 경우에는,몰드(100)의 폭 방향으로 양쪽 가장자리에서 유속이 저감된 하향류가 몰드(100)의 중심부로 충분하게 이동하지 못하고, 이에 따라 2차 상승류의 유속도 저감되어 개재물을 상측으로 부상시키기 어려운 문제가 있다.
이에 따라 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)를 몰드(100)의 폭을 따라 이동 가능하도록 구비함으로써, 주편의 폭에 따라 제1 거리와 제2 거리를 적절하게 조절하여 용융물에 함유되는 개재물을 효율적으로 제거할 수 있다. 이때, 제1 거리 및 제2 거리는 주조 속도에 영향을 받을 수 있으며, 예컨대 주편의 폭이 1100㎜ 이하이고, 주조 속도가 0.7 내지 2.8m/min인 경우에는 제1 거리와 제2 거리를 50 내지 250㎜ 정도로 조절할 수 있다. 또한, 주편의 폭이 1100 내지 1500㎜이고, 주조 속도가 0.7 내지 2.8m/min인 경우에는 제1 거리와 제2 거리를 100 내지 350㎜ 정도로 조절할 수 있고, 주편의 폭이 1500 내지 1900㎜이고, 주조 속도가 0.7 내지 2.8m/min인 경우에는 제1 거리와 제2 거리를 100 내지 500㎜ 정도로 조절할 수 있다.
먼저, 제1 정자장 발생기(210)는 제1 고정 플레이트(111)의 일측에 치우쳐지도록 구비되고, 제2 정자장 발생기(220)는 제1 정자장 발생기(210)와 이격되고, 제1 고정 플레이트(111)의 타측에 치우쳐지도록 구비될 수 있다. 이때, 제1 정자장 발생기(210)는 제1 코어(212)와 제1 코어(212)의 외측에 감겨지는 제1 코일(214)을 포함할 수 있다. 제2 정자장 발생기(220)는 제2 코어(222)와 제2 코어(222)의 외측에 감겨지는 제2 코일(224)을 포함할 수 있다. 여기에서 몰드(100)의 일측 또는 고정 플레이트(110)의 일측은 제1 이동 플레이트(121)가 위치한 방향을 의미하고, 몰드(100)의 타측 또는 고정 플레이트(110)의 타측은 제2 이동 플레이트(123)가 위치한 방향을 의미할 수 있다.
제1 코어(212)와 제2 코어(222)는 몰드(100)의 폭 방향으로 서로 이격되도록 몰드(100)의 외측에 구비될 수 있다. 제1 코어(212)와 제2 코어(222)는 일방향으로 연장되는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대 제1 코어(212)와 제2 코어(222)는 몰드(100)의 폭 방향으로의 길이가 몰드(100)의 폭 방향으로 길이보다 긴 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1 코어(212)와 제2 코어(222)는 제1 고정 플레이트(111)의 폭방향의 일부를 따라 연장되도록 제1 고정 플레이트(111)의 외면에 일렬로 배치될 수 있다. 이때, 제1 코어(212)와 제2 코어(222)는 그 사이에 노즐(130)이 배치될 수 있도록 노즐(130)이 배치되는 몰드(100)의 폭 방향으로 중심부에서 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
그리고 제1 코일(214)은 제1 코어(212)의 외측에 제1 코어(212)가 연장되는 방향, 예컨대 몰드(100)의 폭방향으로 감겨질 수 있다. 또한, 제2 코일(224)은 제2 코어(222)의 외측에 제2 코어(222)가 연장되는 방향, 예컨대 몰드(100)의 폭방향으로 수평 방향으로 감겨질 수 있다.
또한, 제3 정자장 발생기(230)는 제2 고정 플레이트(113)의 타측에 치우쳐지도록 구비되고, 제4 정자장 발생기(240)는 제3 정자장 발생기(230)와 이격되고, 제2 고정 플레이트(113)의 일측에 치우쳐지도록 구비될 수 있다. 이때, 제3 정자장 발생기(230)는 제2 정자장 발생기(220)와 대향하는 위치, 예컨대 마주보도록 배치할 수 있고, 제4 정자장 발생기(240)는 제1 정자장 발생기(210)와 마주보도록 배치할 수 있다. 제3 정자장 발생기(230)는 제3 코어(232)와 제3 코어(232)의 외측에 감겨지는 제3 코일(234)을 포함할 수 있다. 제4 정자장 발생기(240)는 제4 코어(242)와 제4 코어(242)의 외측에 감겨지는 제4 코일(244)을 포함할 수 있다. 제3 코어(232)와 제4 코어(242)는 몰드(100)의 폭 방향으로 서로 이격되도록 몰드(100)의 외측에 구비될 수 있다. 제3 코어(232)와 제4 코어(242)는 제2 장변 플레이트(113)의 폭방향의 일부를 따라 연장되도록 제2장변 플레이트(113)의 외면에 일렬로 배치될 수 있다. 이때, 제3 코어(232)와 제4 코어(242)는 그 사이에 노즐(130)이 배치될 수 있도록 노즐(130)이 배치되는 몰드(100)의 폭 방향으로 중심부에서 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
그리고, 제3 코일(234)은 제3 코어(232)의 외측에 제3 코어(232)가 연장되는 방향인 몰드(100)의 폭방향으로 감겨질 수 있다. 또한, 제4 코일(244)은 제4 코어(242)의 외측에 제4 코어(242)가 연장되는 방향인 몰드(100)의 폭 방향으로 감겨질 수 있다. 이러한, 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에 직류 전류가 공급되어 정자장을 발생시키는 구체적인 내용에 대하여는 전력 공급부(400)와 관련하여 후술하기로 한다.
전력 공급부(400)는 복수의 자기장 발생부(200, 300)에 전력을 공급한다. 여기서, 전력 공급부(400)로부터 공급되는 전력은 전류를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 복수의 자기장 발생부(200, 300)는 복수의 이동자장 발생기(300) 및 복수의 정자장 발생기(200)를 포함하는 바, 전력 공급부(400)는 복수의 이동자장 발생기(300)에 교류 전류를 공급하기 위한 제1 전류 공급기(430) 및 복수의 정자장 발생기(200)에 직류 전류를 공급하기 위한 제2 전류 공급기(420)을 포함할 수 있다. 또한, 전력 공급부(400)는 복수의 이동자장 발생기(300)와 제1 전류 공급기(430) 사이에 각각 마련되는 복수의 제1 스위치(미도시), 복수의 정자장 발생기(200)와 제2 전류 공급기(420) 사이에 각각 마련되는 복수의 제2 스위치(미도시) 및 복수의 제1 스위치와 복수의 제2 스위치를 각각 제어하고, 제1 전류 공급기(430)와 제2 전류 공급기(420)로부터 공급되는 전류를 제어하기 위한 제어기(450)을 더 포함할 수 있다.
제1 전류 공급기(430)는 제1 이동자장 발생기(310), 제2 이동자장 발생기(320), 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 발생기(340)와 전기적으로 연결되어 교류 전류를 공급할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 전류 공급기(430)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, 제1 전류 공급기(430)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.
1번 코일 | 2번 코일 | 3번 코일 | 4번 코일 | |
0° | S | - | N | - |
90° | - | S | - | N |
180° | N | - | S | - |
270° | - | N | - | S |
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 제1 이동자장 발생기(310)에는 코일들이 배열된 방향, 다시 말해서 몰드(100)의 폭 방향으로 자기장이 이동하는, 이동자장이 형성될 수 있다. 제2 이동자장 발생기(320), 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 발생기(340)는 제1 이동자장 발생기(310)와 같은 방법으로 이동자장을 형성할 수 있다. 이에 따라 몰드(100)의 폭 방향을 따라 이동자장 인가 영역과 이동자장 미인가 영역이 형성될 수 있다.
제1 전류 공급기(430)는 자기장 방향이 몰드(100)의 폭 방향으로 형성되도록제1 이동자장 발생기(310), 제2 이동자장 발생기(320), 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제1 전류 공급기(430)는 몰드(100) 내에서 토출류의 유속을 제어함으로써 상승류에 의해 형성되는 수평 방향 흐름을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제1 전류 공급기(430)는 자기장 방향이 토출류의 이동 방향과 유사한 수평 방향, 즉 몰드(100)의 폭 방향을 따라 형성되도록 제1 이동자장 발생기(310), 제2 이동자장 발생기(320), 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이 경우, 제1 전류 공급기(430)는 각각의 이동자장 발생기(310, 320,330, 340)의 적어도 일부가 서로 다른 방향으로 이동 자장이 형성되도록 교류 전류를 공급할 수 있다. 예컨대 제1 전류 공급기(430)는 제1 고정 플레이트(111)의 외측에 구비되는 제1 이동자장 발생기(310)와 제2 이동자장 발생기(320)에 동일한 방향, 예컨대 제3 방향의 이동자장이 형성되고, 제2 고정 플레이트(113)의 외측에 구비되는 제3 이동자장 발생기(330)와 제4 이동자장 발생기(340)에 동일한 방향, 예컨대 제4 방향의 이동자장이 형성되도록 교류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제3 방향과 제4 방향은 서로 반대 방향일 수 있다. 또는, 제1 전류 공급기(430)는 서로 마주보도록 구비되는 제1 이동자장 발생기(310)와 제4 이동자장 발생기(340)에서 동일한 방향, 예컨대 제3 방향의 이동자장이 형성되고, 서로 마주보도록 구비되는 제2 이동자장 발생기(320)와 제3 이동자장 발생기(330)에서 동일한 방향, 예컨대 제4 방향의 이동자장이 형성되도록 교류 전류를 공급할 수도 있다. 이때, 제1 이동자장 발생기(310), 제2 이동자장 발생기(320), 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 발생기(340)에 의해 형성되는 자기장 방향은 노즐(130)의 토출구(134)에서 토출되는 토출류의 유속에 따라 변경될 수 있다.
도 4는 이동자장 발생기(300)에 전류를 공급하여 용융물의 유동을 제어하는 예를 보여주는 도면이다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 토출류의 유속이 지나치게 빠른 경우에는 용융물의 탕면 부근에서 수평 방향 흐름의 유속이 빨라지게 된다. 이 경우, 제1 전류 공급기(430)는 토출류의 이동 방향과 반대 방향으로 이동자장이 형성되도록 제1 이동자장 발생기(310), 제2 이동자장 발생기(320), 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제1 전류 공급기(430)는 이동자장의 방향이 몰드(100)의 가장자리에서 중심부쪽으로 형성되도록 제1 이동자장 발생기(310), 제2 이동 자장발생기(320), 제3 이동 자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 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.
반면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 토출류의 유속이 지나치게 느린 경우에는 용융물의 탕면 부근에서 수평 방향 흐름의 유속이 저감될 수 된다. 이 경우, 제1 전류 공급기(430)는 토출류의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동자장이 형성되도록 제1 이동자장 발생기(310), 제2 이동자장 발생기(320), 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 발생기(340)에 교류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제1 전류 공급기(430)는 이동자장의 방향이 몰드(100)의 중심부에서 가장자리쪽으로 형성되도록 제1 이동자장 발생기(310), 제2 이동자장 발생기(320), 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 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.
한편, 제1 전류 공급기(430)는 몰드(100)의 둘레 방향으로 회전하는 형태의 이동자장을 형성하도록 제1 이동자장 발생기(310), 제2 이동자장 발생기(320), 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 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 이동자장의 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 이동자장 발생기(310, 320, 330, 340)에 공급되는 교류 전류의 전류량 조절을 통해 변경될 수 있다.
이와 같은 방법으로 복수의 이동자장 발생기(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.
제2 전류 공급기(420)는 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전류 공급기(420)는 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급할 수 있다. 제2전류 공급기(420)는 제어기(450)의 제어를 통해 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에 직류 전류를 동시에 공급할 수도 있고, 선택적으로 공급할 수도 있다. 제2 전류 공급기(420)는 자기장 방향이 몰드(100)의 두께 방향으로 형성되도록 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제2 전류 공급기(420)는 몰드(100)의 폭방향으로 중심부, 예컨대 노즐(130)의 양쪽에서 자기장 방향이 서로 반대 방향으로 형성되도록 직류 전류를 공급할 수 있다. 즉, 제2 전류 공급기(420)는 몰드(100)의 일측에서 자기장 방향이 제1 정자장 발생기(210)에서 제4 정자장 발생기(240) 쪽으로 형성되고, 몰드(100)의 타측에서 자기장 방향이 제3 정자장 발생기(230)에서 제2 정자장 발생기(220) 쪽으로 형성되도록 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제어기(450)는 자기장의 세기 또는 강도를 조절하기 위해, 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에 공급되는 전류량을 조절하도록 제2 전류 공급기(420)를 제어할 수도 있다.
여기에서는 몰드(100)의 폭방향으로 노즐(130)의 일측, 예컨대 몰드(100)의 일측에 형성되는 자기장 방향을 제1 방향이라 하고, 몰드(100)의 폭 방향으로 노즐(130)의 타측, 예컨대 몰드(100)의 타측에 형성되는 자기장 방향을 제2 방향이라 한다. 예컨대 제1 정자장 발생기(210)와 제4 정자장 발생기(240) 사이에 형성되는 자기장 방향은 제1 방향이라 하고, 제2 정자장 발생기(220)와 제3 정자장 발생기(230) 사이에 형성되는 자기장 방향은 제2 방향이라 한다. 이때, 제1 방향과 제2 방향은 서로 반대 방향일 수 있다. 그리고 제1 코어(212), 제2 코어(222), 제3 코어(232) 및 제4 코어(242)에서 몰드(100)와 마주보는 방향을 일측이라 하고, 몰드(100)의 외측을 향하는 방향은 타측이라 한다. 이에 제2 전류 공급기(420)는 서로 마주보는 제1코어(212)의 일측과 제4코어(242)의 일측이 서로 반대 극성을 갖도록 직류 전류를 공급할 수 있다. 그리고, 제2 전류 공급기(420)는 서로 마주보는 제2코어(222)의 일측과 제3코어(232)의 일측이 서로 반대 극성을 갖도록 직류 전류를 공급할 수 있다. 이때, 제2 전류 공급기(420)는 제1 코어(212)의 일측과 제2 코어(222)의 일측이 서로 반대 극성을 갖도록 직류 전류를 공급할 수 있고, 제3 코어(232)의 일측과 제4 코어(242)의 일측이 서로 반대 극성을 갖도록 직류 전류를 공급할 수 있다.
예컨대 제2 전류 공급기(420)는 제1 코어(212)의 일측과 제3 코어(232)의 일측이 N극을 갖고, 제2 코어(222)의 일측과 제4 코어(242)의 일측이 S극을 갖도록 직류 전류를 공급할 수 있다. 이 경우, 제2 전류 공급기(420)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, 제1 정자장 발생기(210)에서 발생하는 정자기장은 자기장 방향이 제1 코어(212)의 타측에서 제1 코어(212)의 일측을 향하고, 제4 정자기장 발생기(240)에서 발생하는 정자기장은 자기장 방향이 제4 코어(242)의 일측에서 제4 코어(242)의 타측을 향하도록 형성될 수 있다. 몰드(100)의 일측에는 제1 정자장 발생기(210)에서 제4 정자장 발생기(240) 쪽, 예컨대 제1 방향을 갖는 자기장이 형성될 수 있다. 그리고 제3 정자장 발생기(230)에서 발생하는 정자기장은 자기장 방향이 제3 코어(232)의 타측에서 제3 코어(232)의 일측을 향하고, 제2 정자기장 발생기(220)에서 발생하는 정자기장은 자기장 방향이 제2 코어(222)의 일측에서 제2 코어(22)의 타측을 향하도록 형성될 수 있다. 몰드(100)의 일측에는 제3 정자장 발생기(230)에서 제2 정자장 발생기(220) 쪽, 예컨대 제2 방향을 갖는 자기장이 형성될 수 있다. 여기에서는 제1 방향은 제1 정자장 발생기(210)에서 제4 정자장 발생기(240) 쪽이고, 제2 방향은 제3 정자장 발생기(230)에서 제2 정자장 발생기(220) 쪽을 의미하는 것으로 설명하지만, 제1 전류 공급기(250)에서 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급하는 상태에 따라 제1 방향과 제2 방향은 변경될 수 있다. 단, 이 경우에도 제1 방향과 제2 방향은 서로 반대일 수 있다.
도 5는 복수의 정자장 발생기(200)에 전류를 공급하여 용융물의 유동을 제어하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 노즐(130)을 이용하여 몰드(100)에 용융물을 주입할 수 있다. 몰드(100)에 용융물을 주입하기 이전에 몰드(100)의 폭 방향으로 중심부에 노즐(130)을 위치시킬 수 있다. 그리고 정자장 발생기(200)를 이용하여 몰드(100)의 폭 방향으로 정자장 인가 영역과 정자장 미인가 영역을 형성하여 몰드(100)의 길이 방향으로 용융물의 유동을 제어하면서, 주편을 인발할 수 있다. 이때, 몰드(100)의 폭 방향으로 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.
용융물의 유동은 다음과 같이 제어될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 전류 공급기(420)를 통해 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급하면, 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240) 각각은 정자장을 형성할 수 있다. 이때, 노즐(130)을 중심으로 서로 어긋나도록 배치되는 제1 정자장 발생기(210)와 제3 정자장 발생기(230)는 동일한 극성을 가질 수 있고, 서로 어긋나도록 배치되는 제2 정자장 발생기(220)와 제4 정자장 발생기(240)는 동일한 극성을 가질 수 있다. 예컨대 제1 코어(212)의 일측과, 제3 코어(232)의 일측은 동일한 극성, 예컨대 N극을 형성하고, 제2 코어(222)의 일측과 제4 코어(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 제1 정자장 발생기(210)와 제4 정자장 발생기(240) 사이에서 자기장이 상쇄되어 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이는 서로 마주보는 제1 코어(212)의 일측과 제4 코어(242)의 일측이 서로 반대 극성을 갖기 때문이다. 또한, 서로 마주보는 제2 정자장 발생기(220)와 제3 정자장 발생기(230) 사이에도 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이는 서로 마주보는 제2 코어(222)의 일측과 제3 코어(232)의 일측이 서로 반대 극성을 갖기 때문이다. 또한, 서로 인접하는 제1 정자장 발생기(210)와 제2 정자장 발생기(220)의 사이, 제3 정자장 발생기(230)와 제4 정자장 발생기(240) 사이에도 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이에 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 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.
이와 같이 몰드(100)의 외측에 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)를 설치하여, 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)가 배치되는 영역에는 정자장 인가 영역을 형성하고, 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기 및 제4 정자장 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.
여기에서는 제1 코어(212) 및 제2 코어(222), 제3 코어(232)와 제4 코어(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 폭 방향으로 정자장 미인가 영역과 정자장 인가 영역을 형성할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비의 단면도이다. 본 발명의 변형 예에 따른 주조 설비는 제1 정자장 발생기(210)와 제2 정자장 발생기(220)를 제1연결 코어(272)로 연결하고, 제3 정자장 발생기(230)와 제4 정자장 발생기(240)를 제2 연결 코어(274)로 서로 연결한 것을 제외하고, 앞서 설명한 실시 예의 주조 설비와 거의 동일한 구조로 형성될 수 있다.
제1 연결 코어(272)는 제1 정자장 발생기(210)의 제1 코어(212)와 제2 정자장 발생기(220)의 제2 코어(222)를 몰드(100)의 폭 방향을 따라 서로 연결할 수 있다. 이때, 제1 연결 코어(272)는 제1 코어(212)의 타측과 제2 코어(222)의 타측을 서로 연결할 수 있고, 몰드(100)를 구성하는 제1 고정 플레이트(111)의 외면과 이격되도록 배치될 수 있다. 제2 연결 코어(274)는 제3 정자장 발생기(230)의 제3 코어(232)와 제4 정자장 발생기(240)의 제4 코어(242)를 몰드(100)의 폭 방향을 따라 서로 연결할 수 있다. 이때, 제2 연결 코어(274)는 제3 코어(232)의 타측과 제4 코어(242)의 타측을 서로 연결할 수 있고, 몰드(100)를 구성하는 제2 고정 플레이트(113)의 외면과 이격되도록 배치될 수 있다.
이와 같이 제1 연결 코어(272)로 제1 코어(212)와 제2 코어(222)를 연결하고, 제2 연결 코어(274)로 제3 코어(232)와 제4 코어(242)를 연결하고, 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에 직류 전류를 공급하면, 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 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 제1 코어(212)와 제3 코어(232)의 일측에 S극이 형성되고, 제2 코어(222)의 일측과 제4 코어(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 제4 자기장 발생기(240)에서 제1 자기장 발생기(210) 쪽으로 향하는 자기장과, 제2 자기장 발생기(220)에서 제3 자기장 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 제1 정자장 발생기(210)와 제4 정자장 발생기(240) 사이에서 자기장이 상쇄되어 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이는 서로 마주보는 제1 코어(212)의 일측과 제4 코어(242)의 일측이 서로 반대 극성을 갖기 때문이다.
또한, 서로 마주보는 제2 정자장 발생기(220)와 제3 정자장 발생기(230) 사이에도 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이는 서로 마주보는 제2 코어(222)의 일측과 제3 코어(232)의 일측이 서로 반대 극성을 갖기 때문이다. 또한, 서로 인접하는 제1 정자장 발생기(210)와 제2 정자장 발생기(220)의 사이, 제3 정자장 발생기(230)와 제4 정자장 발생기(240) 사이에도 자기장이 인가되지 않거나 자기장 세기가 매우 약한 구간이 형성될 수 있다. 이에 제1 정자장 발생기(210), 제2 정자장 발생기(220), 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 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.
이와 함께 제1 코어(212)와 제2 코어(222)를 연결하는 제1 연결 코어(272)에는 제1 정자장 발생기(210)에서 제2 정자기 발생기(220) 쪽으로 향하는 자기장 방향을 갖는 정자기장이 형성될 수 있고, 제2 연결 코어(274)에는 제3 정자기 발생기(230)에서 제4 정자기 발생기(240) 쪽으로 향하는 자기장 방향을 갖는 정자장이 형성될 수 있다. 이때, 제1 연결 코어(272)와 제2 연결 코어(274)에 형성되는 정자장의 자기장 방향은 서로 반대 방향을 갖도록 형성될 수 있다.
이에 따라 정자장의 자기장 방향은 몰드(100)의 폭 방향 및 두께 방향을 따라 회전하는 형태로 형성될 수 있다. 이에 몰드(100)의 폭 방향으로 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.
상기의 내용은 모두 주조되는 주편이 최대 폭을 가지는 경우를 예로 들어 설명한 것이다. 그러나, 몰드(100)는 고객의 요구를 만족하기 위하여 다양한 주조 폭으로 주편을 주조하도록 마련되고, 종래에는 좁은 주조 폭으로 주편을 주조하는 경우에도 전력 공급부(400)가 자기장을 발생시키기 위한 복수의 자기장 발생부(200, 300) 모두에 전류를 공급하였다. 이 경우, 주편을 주조하기 위한 몰드(100)의 내부 공간(I) 외측에 불필요한 자기장을 발생시켜 전력이 낭비되고 제조 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 전력 공급부(400)가 복수의 자기장 발생부에 선택적으로 전류를 공급한다. 이때, 전력 공급부(400)는 몰드(100)의 주조 폭 외측에 배치되는 적어도 일부의 자기장 발생부(200, 300)에는 전력을 공급하지 않을 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부(400)는 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123) 외측에 배치되는 적어도 일부의 자기장 발생부(200, 300)에는 전류를 공급하지 않을 수 있다. 즉, 전력 공급부(400)는 복수의 자기장 발생부 중 몰드(100)의 내부 공간과 두께 방향으로 중첩되지 않는 적어도 일부의 자기장 발생부에는 전류를 공급하지 않는다. 이는, 복수의 이동자장 발생기(300) 및 복수의 정자장 발생기(200) 중 적어도 한 그룹 내에서 선택적으로 전력을 공급함으로써 수행될 수 있으며, 이하에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 7은 최대 주조 폭으로 주편을 주조하는 경우 전력 공급부(400)가 전류를 공급하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7보다 감소된 주조 폭으로 주편을 주조하는 경우 전력 공급부(400)가 전류를 공급하는 모습을 나타내는 도면이며, 도 9는 도 8보다 감소된 주조 폭으로 주편을 주조하는 경우 전력 공급부(400)가 전류를 공급하는 모습을 나타내는 도면이다.
여기서, 몰드(100)의 고정 플레이트(111, 113)는 복수의 영역으로 구획될 수 있다. 예를 들어, 각 고정 플레이트(111, 113)는 각 고정 플레이트(111, 113)의 폭 방향의 중심부에 마련되는 제1 영역(DA) 및 상기 제1 영역(DA)의 양측에 배치되는 제2 영역으로 구획될 수 있다. 여기서, 제1 영역(DA)은 전술한 정자장 발생기 사이의 이격 거리(D)만큼의 폭을 가지며, 고정 플레이트(111, 113)의 폭 방향의 중심부에 마련된다. 이때, 노즐(130)의 하단부는 제1 영역(DA)과 두께 방향으로 중첩되도록 몰드(100)의 내부 공간(I)에 배치될 수 있다. 또한, 제2 영역은 제1 영역(DA)의 양측에 배치되며, 제2 영역에는 복수의 이동자장 발생기(300)와 복수의 정자장 발생기(200)가 서로 이격되도록 설치될 수 있다. 이때, 제2 영역의 상부에는 복수의 이동자장 발생기(300)가 배치되고, 제2 영역의 하부에는 복수의 정자장 발생기(200)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 영역의 상부는 노즐(130)의 양측에 위치하는 영역을 의미할 수 있으며, 이와 같은 제2 영역의 상부는 복수의 구간으로 구획되어, 구획된 각 구간의 중심부에는 복수의 이동자장 발생기(300)가 각각 마련될 수 있다. 또한, 제2 영역의 하부에는 복수의 정자장 발생기(200)가 제2 영역을 따라 폭 방향으로 연장되어 마련될 수 있다.
예를 들어, 제1 고정 플레이트(111)의 상부에는 도 7에 도시된 바와 같이 노즐(130)의 좌측에 좌측으로부터 제1-1 이동자장 발생기(310a), 제1-2 이동자장 발생기(310b), 제1-3 이동자장 발생기(310c) 및 제1-4 이동자장 발생기(310d)가 배치되고, 노즐(130)의 우측에 우측으로부터 제2-1 이동자장 발생기(320a), 제2-2 이동자장 발생기(320b), 제2-3 이동자장 발생기(320c) 및 제2-4 이동자장 발생기(320d)가 배치된다. 이때, 1-1 이동자장 발생기(310a), 제1-2 이동자장 발생기(310b), 제1-3 이동자장 발생기(310c) 및 제1-4 이동자장 발생기(310d)가 배치되는 제2 영역의 상부가 구획된 구간은 ST1 구간, ST2 구간, ST3 구간, ST4 구간이라 정의할 수 있다. 또한, 노즐(130)의 우측에 배치된 제2 이동자장 발생기(320)의 경우에도 제1 이동자장 발생기(310)와 동일하게 제2-1 이동자장 발생기(320a), 제2-2 이동자장 발생기(320b), 제2-3 이동자장 발생기(320c) 및 제2-4 이동자장 발생기(320d)가 배치되는 제2 영역의 상부가 구획된 구간을 ST1 구간, ST2 구간, ST3 구간, ST4 구간으로 정의할 수 있다.
또한, 제1 고정 플레이트(111)의 하부에는 도 7에 도시된 바와 같이 노즐(130)의 하부 좌측에 제1 정자장 발생기(210)가 배치되고, 노즐(130)의 하부 우측에 제2 정자장 발생기(220)이 배치된다. 여기서, 제1 정자장 발생기(210) 및 제2 정자장 발생기(220)은 각각 제2 영역을 따라 폭 방향으로 연장되어 마련될 수 있으며, 제1 정자장 발생기(210) 및 제2 정자장 발생기(220)가 배치되는 제2 영역의 하부는 SB1 구간으로 정의할 수 있다. 여기서, 노즐(130)의 좌측과 우측에서 구간을 동일하게 설정한 것은 일반적으로 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)는 서로 가까워지거나 멀어지도록 동시에 이동하기 때문이며, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)의 이동 방식에 따라 노즐(130)의 좌측과 우측의 구획된 구간은 상이할 수도 있음은 물론이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 최대 주조 폭으로 주편을 주조하는 경우, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)는 제1-1 이동자장 발생기(310a)와 제2-1 이동자장 발생기(320a)가 배치되는 ST1 구간의 외측에 위치한다. 이때, 제1 이동자장 발생기(310) 및 제2 이동자장 발생기(320)는 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)에 의하여 폭 방향으로의 길이가 조절되는 내부 공간에 두께 방향으로 전부 중첩되는 상태가 된다. 따라서, 제어기(450)는 제1 스위치를 모두 연결(ON)하여 제1 전류 공급기(430)가 제1 이동자장 발생기(310) 및 제2 이동자장 발생기(320)에 모두 교류 전류를 공급하도록 제어하여 내부 공간으로 자기장을 발생시키게 된다. 이 경우, 도 7에 도시되지는 않았으나 제2 고정 플레이트(113)에 설치되는 제3 이동자장 발생기(330) 및 제4 이동자장 발생기(340)에도 제1 전류 공급기(430)에 의하여 모두 교류 전류가 공급됨은 물론이다.
또한, 이 경우 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)는 제1 정자장 발생기(210) 및 제2 정자장 발생기(220)가 배치되는 SB1 구간의 외측에 위치한다. 따라서, 제어기(450)는 제2 스위치를 모두 연결(ON)하여 제2 전류 공급기(420)가 제1 정자장 발생기(210) 및 제2 정자장 발생기(220)에 모두 직류 전류를 공급하도록 제어하여 내부 공간으로 자기장을 발생시키며, 제2 고정 플레이트(113)에 설치되는 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에도 제2 전류 공급기(420)에 의하여 모두 직류 전류가 공급됨은 물론이다.
여기서, 도 7 내지 도 9에는 노즐(130)의 일측에 하나의 정자장 발생기가 설치되는 모습을 도시하였으나, 정자장 발생기는 이동자장 발생기와 같이 노즐(130)의 일측에서 복수 개로 분할되어 마련될 수도 있다. 이 경우, 정자장 발생기도 이동자장 발생기와 동일하게 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123) 내측에 배치되는 일부의 정자장 발생기에만 직류 전류가 공급될 수 있음은 물론이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 감소된 주조 폭으로 주편을 주조하는 경우, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)는 제1-2 이동자장 발생기(310b)와 제2-2 이동자장 발생기(320b)가 배치되는 ST2 구간의 외측에 배치될 수 있다. 이때, 제1-1 이동자장 발생기(310a)와 제2-1 이동자장 발생기(320a)는 내부 공간에 두께 방향으로 중첩되지 않는다. 따라서, 전력 낭비를 방지하기 위하여 제어기(450)는 제1 스위치를 작동하여 제1-1 이동자장 발생기(310a)와 제2-1 이동자장 발생기(320a)에는 제1 전류 공급기(430)가 연결되지 않도록(OFF) 제어할 수 있다.
한편, 이 경우 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)는 제1 정자장 발생기(210) 및 제2 정자장 발생기(220)가 배치되는 SB1 구간에 일부 중첩되도록 배치된다. 따라서, 제어기(450)는 제2 스위치를 모두 연결(ON)하여 제2 전류 공급기(420)가 제1 정자장 발생기(210) 및 제2 정자장 발생기(220)에 모두 직류 전류를 공급하도록 제어하여 내부 공간으로 자기장을 발생시킬 수 있으며, 제2 고정 플레이트(113)에 설치되는 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에도 제2 전류 공급기(420)에 의하여 모두 직류 전류가 공급됨은 물론이다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 더욱 감소된 주조 폭으로 주편을 주조하는 경우, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)는 제1-3 이동자장 발생기(310c)와 제2-3 이동자장 발생기(320c)가 배치되는 ST3 구간의 외측에 배치될 수 있다. 이때, 제1-1 이동자장 발생기(310a), 제1-2 이동자장 발생기(310b), 제2-1 이동자장 발생기(320a) 및 제2-2 이동자장 발생기(320b)는 내부 공간에 두께 방향으로 중첩되지 않는다. 따라서, 전력 낭비를 방지하기 위하여 제어기(450)는 제1 스위치를 작동시켜 제1-1 이동자장 발생기(310a), 제1-2 이동자장 발생기(310b), 제2-1 이동자장 발생기(320a) 및 제2-2 이동자장 발생기(320b)에는 제1 전류 공급기(430)가 연결되지 않도록(OFF) 제어할 수 있다.
한편, 이 경우 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)는 제1 정자장 발생기(210) 및 제2 정자장 발생기(220)가 배치되는 SB1 구간에 역시 일부 중첩되도록 배치된다. 따라서, 제어기(450)는 제2 스위치를 모두 연결(ON)하여 제2 전류 공급기(420)가 제1 정자장 발생기(210) 및 제2 정자장 발생기(220)에 모두 직류 전류를 공급하도록 제어하여 내부 공간으로 자기장을 발생시키며, 제2 고정 플레이트(113)에 설치되는 제3 정자장 발생기(230) 및 제4 정자장 발생기(240)에도 제2 전류 공급기(420)에 의하여 모두 직류 전류가 공급됨은 물론이다.
이와 같이, 전력 공급부(400)는 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 각각 위치하는 구간과, 상기 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 각각 위치하는 구간 사이의 구간에 설치된 자기장 발생부만을 선택하여 전류를 공급할 수도 있으나, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 각각 위치하는 구간의 외측 구간에 인접 배치되는 자기장 발생부를 더 선택할 수도 있다.
도 10은 제1-1 이동자장 발생기(310a), 제1-2 이동자장 발생기(310b), 제1-3 이동자장 발생기(310c) 및 제1-4 이동자장 발생기(310d)에 모두 교류 전류를 인가한 상태에서의 자기장 강도를 나타내는 그래프이다. 도 10의 자기장 강도 그래프는 발생하는 자기장 강도의 최소값을 0으로 하고, 최대값을 1로 하는 가우스 인덱스(Gauss Index)를 나타낸다. 또한, 자기장 강도 그래프는 노즐(130)의 일측 영역, 즉, 노즐(130)의 좌측 영역 또는 우측 영역에 대한 자기장 강도를 부분적으로 나타낸 것이며, 그래프에서 주조 폭이 0인 지점은 노즐이 배치되는 영역을 의미한다.
제1-1 이동자장 발생기(310a), 제1-2 이동자장 발생기(310b), 제1-3 이동자장 발생기(310c) 및 제1-4 이동자장 발생기(310d)에 모두 교류 전류가 인가되면, 노즐에 인접한 ST4 구간은 낮은 자기장 강도를 가지며, ST3, ST2 구간으로 이어지면서 자기장의 강도가 상승하게 된다. 여기서, 가장 자기장 강도가 높은 지점은 ST2 구간에 있을 수 있고, ST1 구간으로 가면서 자기장이 다시 감소하는 형태를 가진다. 이때, 몰드(100)의 최외측, 즉 ST1 구간의 끝단은 ST3, ST2 구간의 자기장 인덱스의 평균 값(GA)으로부터 25% 정도 자기장 강도가 낮아진다.
도 11은 제1-3 이동자장 발생기(310c) 및 제1-4 이동자장 발생기(310d)에 교류 전류를 인가한 상태에서의 자기장 강도를 나타내는 그래프이다. 제1-3 이동자장 발생기(310c) 및 제1-4 이동자장 발생기(310d)에 교류 전류가 인가되면, 자기장 강도는 ST3 구간의 대략 중앙부로부터 감소하게 되어, ST3 구간의 끝단이 전술한 자기장 인덱스의 평균 값(GA)으로부터 25% 정도 자기장 강도가 낮아지게 된다.
이와 같이, 자기장 강도가 낮아지게 되는 경우, 제3 이동자장 발생기(310c)에 인가되는 교류 전류를 제어하여 제3 이동자장 발생기(310c)가 다른 이동자장 발생기, 즉 제4 이동자장 발생기(310d)보다 상대적으로 큰 세기의 자기장을 발생시키도록 전력을 공급할 수 있다.
또한, 이와 같이 ST3 구간의 끝단에서 자기장 강도의 저하가 발생하는 것을 보상하기 위하여, ST2 구간에 배치되는 제1-2 이동자장 발생기(310b)에 추가적으로 전류를 공급하여 자기장을 발생시킬 수도 있으며, 이는 ST2 구간의 끝단에서 자기장 강도의 저하가 발생하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 12는 이와 같이 자기장 강도의 저하가 발생하는 것을 보상하여 전류를 공급하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 ST4 구간에 위치하거나, ST3 구간의 중심보다 내측에 위치하는 경우, 즉 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 제1-3 이동자장 발생기(310c) 보다 제1-4 이동자장 발생기(310d)에 더 가깝게 배치되는 경우, 제1 전류 공급기(430)는 ST4 구간에 배치된 제1-4 이동자장 발생기(310d)와 ST3 구간에 배치된 제1-3 이동자장 발생기(310c)에만 전류를 공급한다. 이는, ST3 구간은 제1-3 이동자장 발생기(310c)에 의하여 이미 전체적으로 자기장이 인가되고, ST3 구간의 중심까지는 자기장 강도의 저하가 발생하지 않기 때문이다.
그러나, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 ST3 구간에서 ST3 구간의 중심보다 외측에 위치하는 경우, 즉 즉 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 제1-4 이동자장 발생기(310d) 보다 제1-3 이동자장 발생기(310c)에 더 가깝게 배치되는 경우, 제1 전류 공급기(430)는 ST2 구간에 배치된 제1-2 이동자장 발생기(310b)에 추가적으로 전류를 공급한다. 즉, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 ST3 구간의 중심보다 외측에 위치하는 경우에는 제1-3 이동자장 발생기(310c)에 의하여 자기장이 인가되는 경우에도 ST3 구간의 끝단에서 자기장 강도의 저하가 발생하므로, 제1-2 이동자장 발생기(310b)에 추가적으로 전류를 공급하여 자기장을 발생시킴으로서 자기장 강도의 저하를 방지할 수 있다. 이는, 도 12에 도시된 바와 같이 ST2 구간 및 ST1 구간에서도 동일하게 적용될 수 있다.
여기서, 이와 같은 추가적인 전류의 공급은 이동자장을 발생시키는 경우에만 적용될 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 13은 제1 정자장 발생기(210)에 직류 전류를 인가한 상태에서의 자기장 강도를 나타내는 그래프이다.
제1 정자장 발생기(210)에 직류 전류가 인가되면, 노즐(130)에 인접한 위치에서는 낮은 자기장 강도를 가지는 것은 이동자장의 경우와 유사하다. 그러나, 정자장을 발생시키는 경우에는 이동자장을 발생시키는 경우와 다르게, 제1 정자장 발생기(210)가 배치되는 SB1 구간에서 전체적으로 균일한 자기장 강도를 가진다. 이는 공급되는 전류가 직류 전류이기 때문인 것으로, 정자장을 발생시키는 경우 SB1 구간의 끝단에서는 자기장 강도의 저하가 거의 발생하지 않게 된다. 따라서, 정자장을 발생시키는 경우에는 한 쌍의 이동 플레이트(131, 133) 외측에 배치되는 정자장 발생기에 추가적으로 전류를 공급하여 자기장을 발생시킬 필요성이 없게 된다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은 전술한 주조 설비에 의하여 수행되는 바, 주조 설비와 관련하여 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은 몰드(100)의 주조 폭을 조절하는 과정, 몰드(100)에 용융물을 주입하는 과정 및 상기 주조 폭 내에서만 자기장을 발생시키는 과정을 포함한다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법에서는 다양한 주조 폭으로 주편을 주조하는 경우, 최대 주조 폭을 기준으로 설치된 복수의 자기장 발생부(200, 300) 중 선택된 주조 폭에 따라 자기장을 발생시킬 필요가 있는 자기장 발생부(200, 300)에만 전류를 공급하여 자기장을 발생시킴으로써 전력의 낭비를 방지할 수 있다.
여기서, 자기장을 발생시킨다 함은 몰드(100)의 내부 공간(I)에 자기장을 발생시키는 것을 의미한다. 또한, 주조 폭 내에서만 자기장을 발생시키는 것은 주조 폭 외측에서 자기장이 전혀 발생되지 않는 것뿐만 아니라, 매우 약한 자기장이 발생하는 경우, 예를 들어 주조폭 외측에서 0 내지 100 Gauss의 자기장이 발생하는 경우도 포함될 수 있음은 물론이다.
한편, 자기장을 발생시키는 과정은 주조 폭 내에서 이동자장을 발생시키는 과정 및 주조 폭 내에서 이동자장이 발생하는 부분의 하부에 정자장을 발생시키는 과정을 포함할 수 있으며, 이는 각각 고정 플레이트(131, 133)의 상부와 하부에 설치된 이동자장 발생기(300) 및 정자장 발생기(200)에 의하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은 몰드(100)의 내부 공간(I)의 폭 방향의 길이를 조절하는 과정, 상기 내부 공간(I)에 용융물을 주입하는 과정 및 상기 몰드(100)에 폭 방향을 따라 설치된 복수의 자기장 발생부(200, 300) 중 적어도 일부를 선택하는 과정 및 선택된 자기장 발생부(200, 300)에 전력을 공급하여 상기 용융물의 유동을 제어하는 과정을 포함할 수 있다.
내부 공간의 폭 방향으로의 길이를 조절하는 과정은 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)를 폭 방향으로 이동시켜 이루어질 수 있다. 즉, 몰드(100)는 내부 공간을 제공하기 위하여 폭 방향으로 연장되고 두께 방향으로 이격 배치되는 한 쌍의 고정 플레이트(110)와, 한 쌍의 고정 플레이트(110) 사이에서 폭 방향으로 이동 가능하게 마련되는 한 쌍의 이동 플레이트(120)를 포함할 수 있는데, 내부 공간의 폭 방향으로의 길이를 조절하는 과정은 주조하고자 하는 주편의 폭에 맞추어 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)를 폭 방향으로 서로 가까워지거나 멀어지게 이동시켜 이루어질 수 있다.
용융물을 주입하는 과정은 노즐(130)을 이용하여 몰드(100)의 내부 공간(I)에 용융물을 주입한다. 여기서, 몰드(100)에 용융물을 주입하기 이전에 몰드(100)의 폭 방향으로 중심부에 노즐(130)을 위치시킬 수 있다.
복수의 자기장 발생부(200, 300) 중 적어도 일부를 선택하는 과정은 몰드(100)에 폭 방향을 따라 설치된 복수의 자기장 발생부(200, 300) 중 적어도 일부를 선택한다. 즉, 복수의 자기장 발생부(200, 300) 중 적어도 일부를 선택하는 과정은 몰드(100)에 폭 방향을 따라 설치된 복수의 자기장 발생부 중 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생부를 선택한다. 여기서, 자기장 발생부를 선택하는 과정은 몰드(100)에 폭 방향을 따라 설치된 복수의 이동자장 발생기(300) 중에서 이동자장을 발생시키기 위한 이동자장 발생기(300)를 선택할 수 있으며, 몰드(100)에 폭 방향을 따라 설치된 복수의 정자장 발생기(200) 중에서 정자장을 발생시키기 위한 정자장 발생기(200)를 선택할 수 있다.
또한, 자기장 발생부(200, 300)를 선택하는 과정은, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)의 내측에 배치되는 자기장 발생부(200, 300)를 선택할 수 있다. 이를 위하여, 자기장 발생부를 선택하는 과정은, 각 고정 플레이트(111, 113)를 복수의 영역으로 구획하고, 구획된 영역 내에서 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 각각 위치하는 구간과, 상기 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 각각 위치하는 구간 사이의 구간에 설치된 자기장 발생부를 선택할 수 있다. 여기서, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 각각 위치하는 구간은 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)의 내측 면(121a, 123a)이 각각 위치하는 구간일 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 이동자장 발생기(300)를 기준으로 할 때, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)의 내측 면(121a, 123a)이 ST1 구간에 위치하는 경우, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)의 내측 면(121a, 123a)이 위치하는 ST1 구간뿐만 아니라, ST1 구간 사이의 구간인 ST2, ST3, ST4 구간에 설치된 이동자장 발생기를 모두 선택할 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)의 내측 면(121a, 123a)이 ST2 구간에 위치하는 경우, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)의 내측 면(121a, 123a)이 위치하는 ST2 구간과 ST2 구간 사이의 구간인 ST3, ST4 구간에 설치된 이동자장 발생기를 선택할 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)의 내측 면(121a, 123a)이 ST3 구간에 위치하는 경우, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)의 내측 면(121a, 123a)이 위치하는 ST3 구간과 ST3 구간 사이의 구간인 ST4 구간에 설치된 이동자장 발생기를 선택할 수 있다.
한편, 정자장 발생기(200)를 기준으로 할 때, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)의 내측 면(121a, 123a)이 SB1 구간에 위치하는 경우 SB1 구간에 설치된 정자장 발생기를 선택할 수 있다. 여기서, 도 7 내지 도 9에는 노즐(130)의 일측에 하나의 정자장 발생기가 설치된 모습을 도시하였으나, 정자장 발생기가 이동자장 발생기와 같이 분할되어 마련되는 경우, 이동자장 발생기와 동일하게 일부의 정자장 발생기가 선택될 수도 있음은 물론이다.
여기서, 자기장 발생부(200, 300)를 선택하는 과정은, 전술한 바와 같이, 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 배치되는 자기장 발생부(200, 300)을 선택하지 않을 수도 있으나, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123) 외측에 인접 배치되는 자기장 발생부(200, 300)를 더 선택하는 과정을 포함할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 이동자장을 발생시키는 경우에는 최종적으로 교류 전류가 인가되어 이동자장을 발생시키는 영역의 끝단에서 자기장 강도의 저하가 발생하므로, 이 경우 추가적인 자기장 발생부를 더 선택할 수 있다. 이때, 추가로 자기장을 발생시킬 필요가 있는지는 전술한 폭 방향의 길이를 조절하는 과정에서 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 상기 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123) 내측에 인접 배치되는 자기장 발생부보다 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123) 외측에 인접 배치되는 자기장 발생부(200, 300)에 더 가깝게 위치하는 경우에 이루어질 수 있다.
즉, 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 각각 위치하는 구간의 중심보다 외측에 상기 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 각각 위치하는 경우 추가로 자기장을 발생시킬 필요가 있는 것으로 판단하며, 이때에는 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123)가 각각 위치하는 구간의 외측으로 가장 가까운 구간에 설치된 자기장 발생부를 하나씩 더 선택할 수 있다.
이후, 선택된 자기장 발생부(200, 300)에 전력을 공급하여 용융물의 유동을 제어하며 주편을 주조한다. 여기서, 선택된 자기장 발생부에 전력을 공급하는 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. 또한, 자기장 발생부(200, 300)에 공급되는 전력은 전류를 포함할 수 있으며, 이동자장 발생부(300)에는 교류 전류가 공급되고, 정자장 발생부(200)에는 직류 전류가 공급될 수 있다.
또한, 용융물의 유동을 제어하는 과정은 자기장 강도의 저하가 발생하는 것을 보상하기 위하여, 선택된 상기 한 쌍의 이동 플레이트(121, 123) 내측에 배치되는 자기장 발생부 중, 가장자리에 배치되는 자기장 발생부가 상대적으로 큰 세기의 자기장을 발생시키도록 전력을 공급하는 과정을 포함할 수도 있음은 전술한 바와 같다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 용융물의 유동을 제어하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 14의 (a)는 정자장 발생기(200)를 이용하여 하향류와 2차 상승류의 유동을 제어하기 이전에 몰드(100) 내에서 용융물의 유동 상태를 보여주는 도면이고, 도 5의 (b)는 몰드(100)의 폭 방향 전체를 따라 정자장을 인가한 경우 용융물의 유동 상태를 보여주는 도면이고, 도 5의 (c)는 정자장 발생기(200)를 이용하여 몰드(100)의 폭방향을 따라 정자장 인가 영역과 정자장 미인가 영역을 형성한 경우 용융물의 유동 상태를 보여주는 도면이다.
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 14에서 MF는 몰드 플럭스를 의미하고, MS는 몰드 플럭스가 용해된 몰드 슬래그를 의미할 수 있다.
도 14의 (a)를 참조하면, 정자장 발생기(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 발생기(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.
도 14의 (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.
반면, 도 14의 (c)를 참조하면, 정자장 발생기(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.
도 15는 몰드(100)의 폭방향으로 정자장 미인가 영역 형성 여부에 따른 몰드(100) 내 2차 상승류의 유동 해석 결과를 보여주는 도면이다. 도 15의 (a)는 몰드의 폭방향 전체에 걸쳐 정자장을 인가한 경우 용융물의 유동 상태를 보여주는 도면이고, 도 15의 (b)는 몰드의 폭방향으로 중심부에 정자장 미인가 영역을 형성한 경우 용융물의 유동 상태를 보여주는 도면이다.
도 15의 (a)를 참조하면, 몰드의 폭방향 전체에 걸쳐 정자장을 인가한 경우, 2차 상승류가 거의 형성되지 않는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 15의 (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.
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.
한편, 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 발생기(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.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 불필요한 자기장을 발생시키지 않아 전력 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 다양한 주조 폭으로 주편을 주조하는 경우, 최대 주조 폭을 기준으로 설치된 복수의 자기장 발생부 중 선택된 주조 폭에 따라 자기장을 발생시킬 필요가 있는 자기장 발생부에만 전력을 공급하여 자기장을 발생시킴으로써 전력의 낭비를 방지할 수 있다.
또한, 자기장 발생부에 선택적으로 전력을 공급하는 경우에도 자기장 강도를 저하시키지 않을 수 있어 제조되는 주편의 품질을 향상시킬 수 있으며, 불필요한 자기장에 의하여 주조 설비에 포함된 다양한 센서가 오작동하는 것을 방지하여 주조 안정성을 확보할 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 몰드 200: 정자장 발생기
210: 제1 정자장 발생기 220: 제2 정자장 발생기
230: 제3 정자장 발생기 240: 제4 정자장 발생기
300: 이동자장 발생기 310: 제1 이동자장 발생기
320: 제2 이동자장 발생기 330: 제3 이동자장 발생기
340: 제4 이동자장 발생기 430: 제1 전류 공급기
420: 제2 전류 공급기 450: 제어기
210: 제1 정자장 발생기 220: 제2 정자장 발생기
230: 제3 정자장 발생기 240: 제4 정자장 발생기
300: 이동자장 발생기 310: 제1 이동자장 발생기
320: 제2 이동자장 발생기 330: 제3 이동자장 발생기
340: 제4 이동자장 발생기 430: 제1 전류 공급기
420: 제2 전류 공급기 450: 제어기
Claims (16)
- 주편을 주조하는 주조 설비로서,
용융물을 수용할 수 있으며, 폭 방향의 길이 조절이 가능한 내부 공간을 가지는 몰드;
상기 몰드의 외측에 폭 방향을 따라 설치되는 복수의 자기장 발생부; 및
상기 복수의 자기장 발생부에 선택적으로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부;를 포함하고,
상기 전력 공급부는,
상기 몰드의 주조 폭 외측에 배치되는 적어도 일부의 자기장 발생부에는 전력을 공급하지 않는 주조 설비. - 청구항 1에 있어서,
상기 몰드는,
폭 방향으로 연장되고 두께 방향으로 이격 배치되는 한 쌍의 고정 플레이트와, 상기 한 쌍의 고정 플레이트 사이에서 폭 방향으로 이동 가능하게 마련되는 한 쌍의 이동 플레이트를 포함하고,
상기 전력 공급부는,
상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 배치되는 적어도 일부의 자기장 발생부에는 전력을 공급하지 않는 주조 설비. - 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 자기장 발생부는,
이동자장을 발생시키기 위하여 상기 고정 플레이트의 상부에 폭 방향을 따라 마련되는 복수의 이동자장 발생기; 및
정자장을 발생시키기 위하여 상기 고정 플레이트의 하부에 폭 방향을 따라 마련되는 복수의 정자장 발생기;를 포함하고,
상기 전력 공급부는,
상기 복수의 이동자장 발생기 및 복수의 정자장 발생기 중 적어도 한 그룹 내에서 선택적으로 전력을 공급하는 주조 설비. - 청구항 3에 있어서,
상기 전력 공급부는,
상기 복수의 이동자장 발생기에 교류 전류를 공급하기 위한 제1 전류 공급기;
상기 복수의 이동자장 발생기와 제1 전류 공급기 사이에 각각 마련되는 복수의 제1 스위치;
상기 복수의 정자장 발생기에 직류 전류를 공급하기 위한 제2 전류 공급기;
상기 복수의 정자장 발생기와 제2 전류 공급기 사이에 각각 마련되는 복수의 제2 스위치; 및
상기 복수의 제1 스위치 및 복수의 제2 스위치를 각각 제어하기 위한 제어기;를 포함하는 주조 설비. - 청구항 3에 있어서,
각 고정 플레이트는,
상기 각 고정 플레이트의 폭 방향의 중심부에 마련되는 제1 영역 및 상기 제1 영역의 양측에 배치되는 제2 영역으로 구획되고,
상기 복수의 자기장 발생부는 상기 제2 영역에 서로 이격되도록 설치되는 주조 설비. - 청구항 5에 있어서,
상기 내부 공간에 용융물을 공급하기 위하여 마련되는 노즐;을 더 포함하고,
상기 노즐은 적어도 일부가 상기 제1 영역에 두께 방향으로 중첩되도록 배치되는 주조 설비. - 청구항 5에 있어서,
상기 제2 영역은 폭 방향을 따라 복수의 구간으로 구획되고,
상기 복수의 이동자장 발생기는 구획된 복수의 구간의 중심부에 각각 마련되는 주조 설비. - 청구항 5에 있어서,
상기 복수의 정자장 발생기는 상기 제2 영역을 따라 폭 방향으로 연장되어 마련되는 주조 설비. - 몰드의 내부 공간의 폭 방향의 길이를 조절하는 과정;
상기 내부 공간에 용융물을 주입하는 과정; 및
상기 몰드에 폭 방향을 따라 설치된 복수의 자기장 발생부 중 적어도 일부를 선택하는 과정; 및
선택된 자기장 발생부에 전력을 공급하여 상기 용융물의 유동을 제어하는 과정;을 포함하는 주조 방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 폭 방향의 길이를 조절하는 과정은,
상기 몰드에 마련된 한 쌍의 이동 플레이트를 폭 방향으로 이동시키는 과정;을 포함하고,
상기 복수의 자기장 발생부 중 적어도 일부를 선택하는 과정은,
상기 한 쌍의 이동 플레이트 내측에 배치되는 자기장 발생부를 선택하는 과정;을 포함하는 주조 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 복수의 자기장 발생부 중 적어도 일부를 선택하는 과정은,
상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 배치되는 자기장 발생부를 선택하지 않는 과정;을 포함하는 주조 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 복수의 자기장 발생부 중 적어도 일부를 선택하는 과정은,
상기 용융물을 주입하는 노즐의 양측으로 배치된 복수의 이동자장 발생기 및 상기 노즐의 하측에 배치된 복수의 정자장 발생기 중 적어도 한 그룹 내에서 적어도 일부를 선택하는 주조 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 복수의 자기장 발생부 중 적어도 일부를 선택하는 과정은,
상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 인접 배치되는 자기장 발생부를 더 선택하는 과정;을 포함하는 주조 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 인접 배치되는 자기장 발생부를 더 선택하는 과정은,
상기 폭 방향의 길이를 조절하는 과정에서, 상기 한 쌍의 이동 플레이트가 상기 한 쌍의 이동 플레이트 내측에 인접 배치되는 자기장 발생부보다 상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 인접 배치되는 자기장 발생부에 더 가깝게 위치하는 경우에 이루어지는 주조 방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 인접 배치되는 자기장 발생부를 더 선택하는 과정은, 상기 한 쌍의 이동 플레이트 외측에 인접 배치되어 이동자장을 발생시키는 자기장 발생부를 더 선택하는 주조 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 용융물의 유동을 제어하는 과정은,
선택된 상기 한 쌍의 이동 플레이트 내측에 배치되는 자기장 발생부 중, 가장자리에 배치되는 자기장 발생부가 상대적으로 큰 세기의 자기장을 발생시키도록 전력을 공급하는 과정;을 포함하는 주조 방법.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06170497A (ja) * | 1992-12-07 | 1994-06-21 | Nippon Steel Corp | 溶融金属の連続鋳造装置 |
JP2004042065A (ja) * | 2002-07-09 | 2004-02-12 | Nippon Steel Corp | 電磁攪拌装置 |
JP2008055431A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Jfe Steel Kk | 鋼の連続鋳造方法 |
JP2010221275A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Jfe Steel Corp | 連続鋳造装置及び連続鋳造方法 |
KR101176816B1 (ko) | 2009-11-10 | 2012-08-24 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 강의 연속 주조 방법 |
-
2020
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06170497A (ja) * | 1992-12-07 | 1994-06-21 | Nippon Steel Corp | 溶融金属の連続鋳造装置 |
JP2004042065A (ja) * | 2002-07-09 | 2004-02-12 | Nippon Steel Corp | 電磁攪拌装置 |
JP2008055431A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Jfe Steel Kk | 鋼の連続鋳造方法 |
JP2010221275A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Jfe Steel Corp | 連続鋳造装置及び連続鋳造方法 |
KR101176816B1 (ko) | 2009-11-10 | 2012-08-24 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 강의 연속 주조 방법 |
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