KR20100085748A

KR20100085748A - 수직형 반연속 주조 장치 및 이를 이용한 주조 방법

Info

Publication number: KR20100085748A
Application number: KR1020090005202A
Authority: KR
Inventors: 오경식; 이주동; 최병용; 박기웅; 황호순
Original assignee: 주식회사 포스코; 주식회사 포스코아이씨티; 포스코특수강 주식회사; 주식회사 포스코건설; 포스코신기술연구조합
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2010-07-29
Also published as: KR101053975B1

Abstract

본 발명은 수직형 반연속 주조 장치 및 이를 이용한 주조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정형 냉각주형으로 대형 주괴를 연주 생산하기 위한 수직형 반연속 주조 장치 및 이를 이용한 주조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 수직형 반연속 주조 장치는 용강이 유입되는 냉각주형과, 상기 냉각주형의 하측으로 인발되는 주편을 지지하는 지지부와, 상기 냉각주형의 직하에 마련되어 상기 주편을 냉각시키는 2차 응고부와, 상기 냉각주형의 외측에서 주조중 주형내 용강을 교반함과 동시에 인발되는 상기 주편을 따라 상하로 구동되어 상기 냉각주형내 용강 및 상기 주편의 탑부를 교반 및 가열하는 자장인가부와, 상기 주편의 일측에 마련되고 상기 주편을 밀어 상기 지지부의 정반과 분리시키는 분리부 및 상기 분리부와 마주보는 상기 주편의 타측에 마련되어 상기 주편을 회전 및 수평 이송시키는 회전이송부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 수직형 반연속 주조 방법은 지지부의 정반을 냉각주형의 하부로 삽입시키는 단계와, 상기 냉각주형으로 용강을 유입하는 단계와, 상기 냉각주형의 외측에서 자장인가부를 통해 주형내 용강부를 교반하는 단계와, 상기 지지부의 정반이 하강하면서 상기 냉각주형의 하측으로 주편이 인발되는 단계와, 상기 주편이 상기 냉각주형의 직하에 마련된 2차 응고부를 통과하는 단계 및 상기 2차 응고부를 통과한 상기 주편의 탑부로부터 0에서 1000㎜ 위치의 높이로 상기 자장인가부가 이동하여 상기 주편 탑부를 교반 및 가열하는 단계와, 상기 주편이 2차 응고부를 통과한 단계 이후에 응고가 완료되면 상기 주편을 일측에서 밀어 상기 지지부의 정반에서 분리시키는 단계와, 분리된 상기 주편을 수평하게 회전시키고 수평 이송하는 단계 및 상기 수평 이송된 주편을 일정한 길이로 절단하는 단계를 포함한다.

연속주조, 반연속주조, 용강, 정반, 중심편석, 캐비티, EMS

Description

수직형 반연속 주조 장치 및 이를 이용한 주조 방법{Semi-continuous casting equipment of vertical type and casting method therewith}

연속주조(Continuous casting)는 일정한 형상의 주형에 용강을 연속하여 주입하고, 주형 내에서 반응고된 용강의 주조 시편(이하 '주편'이라 한다)을 주형의 하측으로 연속적으로 인발하여 슬래브(slab), 블롬(bloom), 빌렛(billet) 등과 같은 여러 가지 형상의 반제품을 제조하는 주조 방식이다.

그리고, 이와 구분되는 반연속주조(Semi-continuous casting)는 주편의 크기가 대형화되어 연속주조가 곤란한 경우 사용되며, 주형에 일정한 양의 용강을 연속적으로 주입하고 주형으로부터 연속적으로 일정한 크기의 주편을 인발한 후, 연주기내에 정체시켜 반응고된 주편을 완전 응고시킨 후 반제품을 제조하는 주조 방식이다.

반연속주조 방식을 사용하는 종래의 수직형 반연속 주조 장치를 살펴보면 다 음과 같다. 도 1은 종래의 수직형 반연속 주조 장치와 주편 탑부의 가열장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 수직형 반연속 주조 장치는 턴디쉬(Tundish; 미도시)로부터 주형(10)으로 용강이 유입되며, 주형(10)의 직하에 마련된 가이드롤(70) 및 냉각노즐(80)을 통과하면서 주편(S)이 냉각 및 인발된다. 주편(S)의 하단면에는 정반(well block 또는 well plate; 32)이나 더미바(dummy bar)가 결합되어 주편(S)을 지지하며, 정반 구동수단(30)에 의하여 주편(S)의 인발 방향을 따라서 상하로 구동된다.

종래의 수직형 반연속 주조 장치에서는 주조완료 후, 주편 탑부의 선응고를 방지할 목적으로 주편 탑부를 가열함으로써 주편(S)의 응고(B영역)에 따른 주편 탑부의 선응고를 방지하여 주편(S)의 응고에 따른 수축을 최소화하고 주편의 실수율을 향상시킨다. 그런데, 종래 수직형 반연속 주조 장치에서는 주편 탑부를 가열하기 위해서 주형(10)의 하측으로 인발되었던 주편(S)을 주형(10)의 상부로 상승시키고, 플라즈마(P) 또는 아크를 사용하는 가열장치(90)를 통해 주편(S)의 탑부를 가열한다. 이때, 종래의 주편 탑부의 가열장치(90)는 주편(S)의 상부를 덮는 가열커버(96)와, 가열커버(96)에 삽입되는 전극(92) 및 가열커버(96)의 내부를 불활성 가스분위기로 조성하는 가스투입관(94) 등이 포함된다.

이처럼 종래의 수직형 반연속 주조 장치는 주편(S)을 상승시킴에 따라 주형 표면에 손상을 일으키며, 주편(S)이 불연속적으로 냉각되어 품질이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 가열장치(90)가 주형(10)의 상부에 위치하여 주상 공간을 협소하 게 만드는 문제점도 있다.

위와 같은 종래의 수직형 반연속 주조 장치의 문제점을 해결하고자 턴디쉬와 가열장치를 주형의 상부에서 주행이 가능한 일체형의 대차로 구성하는 방식이 제안되었으나, 우선 턴디쉬와 가열장치를 일체로 구성하여야 하기 때문에 제조 비용이 상승되며, 주기적인 용강의 공급을 위해 턴디쉬카 및 가열대차 등의 복수의 주행 대차를 운용하기 때문에 주상 공간이 협소해지는 문제점이 있다. 또한, 대차의 유지 및 보수에 따른 비용과 정비시간이 추가적으로 소요되어 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.

한편, 주편의 내부품질을 향상시키기 위하여 주편에 테이퍼 형상을 주는 가변형 주형을 사용하는 종래의 수직형 반연속 주조 장치는 주형 주위의 기계적인 구조가 복잡하여 이에 따른 유지 및 보수가 어려우며, 가변형 주형에 의해 제조된 테이퍼진 주편을 단조, 압연 등의 후공정에 사용하기 위하여 재가공이 이루어져 가공비를 상승시켰다.

그리고, 전술한 모든 종래 기술에 따른 수직형 반연속 주조 장치에서는 응고 완료된 주편과 정반을 분리하는 공정에서 주편의 일부분을 절단토치 등을 사용하여 분리함으로써 주편의 실수율을 저하시키며, 분리된 정반을 주조 장치내 재설치하는 과정으로 인하여 조업의 편의성 및 생산성이 저하되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고정형 냉각주형으로 대형 주괴를 연주 생산하는 수직형 반연속 주조 장치 및 이를 이용한 주조 방법을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직형 반연속 주조 장치는 용강이 유입되는 냉각주형과, 상기 냉각주형의 하측으로 인발되는 주편을 지지하는 지지부와, 상기 냉각주형의 직하에 마련되어 상기 주편을 냉각시키는 2차 응고부 및 상기 냉각주형의 외측에서 주조중 상기 냉각주형내 용강을 교반함과 동시에 인발되는 상기 주편을 따라 상하로 구동되어 상기 냉각주형내 용강 및 상기 주편의 탑부를 교반 및 가열하는 자장인가부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 수직형 주조 장치에는 상기 주편의 일측에 마련되고 상기 주편을 밀어 상기 지지부의 정반과 분리시키는 분리부와, 상기 분리부와 마주보는 상기 주편의 타측에 마련되어 상기 주편을 회전 및 수평 이송시키는 회전이송부를 더 포함한다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직형 주조 방법은 지지부의 정반을 냉각주형의 하부로 삽입시키는 단계와, 상기 냉각주형으로 용강을 유입하는 단계와, 상기 냉각주형의 외측에서 자장인가부를 통해 주형내 용강을 교반하는 단계와, 상기 지지부의 정반이 하강하면서 상기 냉각주형의 하측으로 주편이 인발되는 단계와, 상기 주편이 상기 냉각주형의 직하에 마련된 2차 응고부를 통과하는 단계 및 상기 2차 응고부를 통과한 상기 주편의 탑부로부터 0에서 1000㎜ 위치의 높이로 상기 자장인가부가 이동하여 상기 주편 탑부를 교반 및 가열하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 수직형 반연속 주조 방법은 상기 주편이 2차 응고부를 통과한 단계 이후에 응고가 완료되면 상기 주편을 일측에서 밀어 상기 지지부의 정반에서 분리시키는 단계와, 분리된 상기 주편을 수평하게 회전시키고 수평 이송하는 단계 및 상기 수평 이송된 주편을 일정한 길이로 절단하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면 고정형 냉각주형을 사용하여 냉각주형의 표면 손상을 방지하고, 주편의 불연속적인 냉각을 방지하여 주편의 내부 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 가변형 냉각주형과 달리 구조가 간단하여 유지 및 보수가 용이하며, 제조된 주편을 후공정에서 재가공하여 사용해야 하는 부담을 제거하여 가공성을 향상시킬 수 있다.

또한, 주편 상부를 가열하기 위한 별도의 가열장치 및 주행 대차 설비를 구비하지 않아 유지 및 보수비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 응고가 완료된 주편을 정반으로부터 용이하게 분리시킬 수 있어서 조업시간이 단축되며, 주편의 실수율이 향상될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 수직형 반연속 주조 장치는 연주 공정의 생산성을 향상시키는 동시에 내부 품질이 우수한 대형 주편을 제조할 수 있는 효과가 있다.

이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 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. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 반연속 주조 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 수직형 반연속 주조 장치에 발열보온부를 결합시킨 상태를 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 반연속 주조 장치(100)는 용강(molten steel; M)이 내측으로 유입되어 1차 냉각되는 고정형 냉각주형(110)과, 상기 냉각주형(110)의 하측으로 인발되는 주편(S)을 지지하는 지지부(130)와, 상기 냉각주형(110)의 직하에 마련되어 상기 주편(S)을 냉각시키는 2차 응고부(170)와, 상기 냉각주형(110)의 외측에서 상기 주편(S)을 따라 상하로 구동되며 상기 냉각주형내 용강(M)을 교반하고 상기 주편(S)의 탑부를 교반 및 가열하는 자장인가부(Electro magnetic stirrer; 120)와, 상기 주편(S)의 일측에 마련되고 상기 주편(S)을 밀어 상기 지지부(130)의 정반(132)과 분리시키는 분리부(140)와, 상기 분리부(140)와 마주보는 상기 주편(S)의 타측에 마련되어 상기 주편(S)을 회전 및 수평 이송시키는 회전이송부(150) 및 상기 수평 이송된 주편(S')을 일정한 길이로 절단하는 절단부(160)를 포함한다.

냉각주형(110)은 액상의 용강을 통과시켜 일정한 형태로 응고시키는 상하 관통된 장방형의 틀이다. 본 실시예에 사용된 냉각주형(110)은 틀 형태가 변형되지 않는 고정형을 사용하여 냉각주형(110)의 하측으로 인발되는 주조 시편(이하 '주편'이라 한다; S)의 단면적이 수직 방향을 따라 항상 일정하게 형성된다. 물론, 냉각주형(110)의 형상은 제조하고자 하는 주편에 따라 다양한 형상 및 크기로 변형될 수 있다.

냉각주형(110)은 냉각수가 순환되는 냉각수관(미도시)이 내부에 마련된 수냉몰드(water-cooled mold)로서 냉각주형(110)으로 주입된 용강을 1차 냉각하여 응고 영역(B)과 비응고 영역(A)이 공존하는 반응고 상태로 변환시킨다. 이러한 냉각주형(110)의 일측에는 냉각주형(110)과 주편(S)이 서로 들러붙는 스티킹(sticking) 현상을 방지하고 인발을 효율적으로 수행하기 위하여 냉각주형(110)을 수직 방향으로 진동시키는 주형진동장치(미도시)가 결합된다. 한편, 냉각주형(110)과 주편(S)사이의 마찰력을 감소시키기 위하여 몰드 플럭스(mold flux) 또는 오일(oil) 등을 냉각주형(110) 내에 도포할 수 있다.

지지부(130)는 냉각주형(110)의 하측으로 인발되는 주편(S)을 수직으로 지지하며, 하강하는 속도를 조절하여 주편(S)의 인발 속도를 조정할 수 있다. 이러한 지지부(130)는 주편(S)의 하부면을 받쳐주는 정반(132)과, 정반(132)이 안착되는 이동플레이트(134) 및 이동플레이트(134)의 하부에 결합되어 이동플레이트(134)를 구동시키는 주편구동부(136)을 포함한다. 주편구동부(136)는 모터를 사용하는 기어 방식, 벨트나 풀리 방식, 실린더 방식 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 본 실시예에서는 유압 피스톤을 사용한 실린더 방식을 사용하였다.

정반(132)은 용강(M)이 유입되기 전 냉각주형(110)의 내측으로 몸체의 일부 또는 전체가 삽입된 상태로 유지되며, 용강(M)의 유입에 의해서 점차 하강한다. 정반(132)이 냉각주형(110)의 내측에 삽입된 상태에서 정반(132)의 외주면과 냉각주형(110)사이의 에어갭(Air gap)을 실링(sealing)하여 용강(M)이 유입될 때 정반(132)과 냉각주형(110)의 미세한 이격 공간으로 새지 않게 된다. 정반(132)의 상부면에는 주편(S)의 응고가 완료된 후 주편(S)과 정반(132)과의 분리가 용이하도록 특정 형상의 홈 등이 형성되며, 이러한 정반(132)의 상면에는 특정 성분의 화학 약품이 도포될 수 있다.

자장인가부(120)는 지면에 대해 수직 방향으로 연장되는 가이드(122)와, 가이드(122)의 연장된 길이 방향을 따라 상하로 이동되는 이동부재(124)와, 이동부재(124)의 일측에 결합되어 내측으로 냉각주형(110)이 삽입되며, 용강(M)의 선단부 및 주편(S)의 탑부에 자장을 인가하는 자장인가장치(126) 및 자장인가장치(126)의 구동을 제어하는 자장인가제어부(미도시)와, 이동부재(124)에 전동식 또는 유압식으로 구동력을 공급하는 이동부재구동부(미도시) 및 이동부재(124)의 위치를 제어하는 위치제어부(미도시)를 포함한다. 이동부재(124)의 일측에는 이동부재(124)의 높이를 검출하는 위치센서(미도시)가 결합되며 이 검출값을 통해 제어부는 가이드(122) 상에서 이동부재(124)의 위치를 정확하게 제어할 수 있다.

자장인가장치(126)는 이동부재(124)의 일측에 직접 결합될 수 있으며, 보다 안정적인 결합을 위해 자장인가장치(126)가 안착되는 자장인가장치 받침플레이트(128)을 추가적으로 포함시킬 수도 있다. 자장인가장치 받침플레이트(128)에도 냉각주형(110)이 삽입될 수 있도록 자장인가장치(126)와 동일한 형상의 관통구가 형성된다. 자장인가장치(126)는 단면 형상이 장방형으로 형성될 수 있으며, 이외에도 원형 또는 타원형 등으로 자유롭게 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 자장인가장치(126)를 원통형으로 형성하였다.

자장인가장치(126)가 냉각주형(110)의 외측에 위치한 경우에는 주형내 용강(M)에 자장을 인가하여 미응고된 용강을 교반시키고, 냉각주형(110)의 하부로 주편(S)이 빠져나오면 자장인가장치(126)도 주편(S)의 탑부로부터 점차 하강하여 주편내 미응고 용강에 자장을 인가시킨다. 즉, 주편(S)내 미응고된 영역(A)에 물리적인 교반이 일어나게 하는 동시에 가열시킴으로써 주편의 탑부가 갑작스럽게 응고(이하 '선응고'라고 한다)하는 것을 방지한다. 본 실시예에서 자장인가장치(126)는 주편(S)의 탑부로부터 0에서 1000㎜의 범위에서 하강된다.

이러한 자장인가장치(126)를 통해 용강(M) 및 주편(S)의 공극률(porosity) 또는 기공의 발생을 최소화하고, 그 내부에 중심편석, V편석 또는 역V편석의 발생을 저감시켜 내부 품질을 향상시킨다. 또한, 주편(S) 탑부의 미응고 영역(A)이 선응고됨을 방지함으로써 수축공동(shrinkage cavity)을 최소화하여 주편(S)의 실수율이 향상된다.

본 발명에서는 자장인가부(120)의 교반 및 가열의 효과가 미흡할 경우에 그 효과를 보다 극대화시키기 위하여 도 3에 도시된 것처럼 냉각주형(110)으로의 용 강(M)의 유입이 완료된 후, 냉각주형(110)의 내측으로 용강(M) 선단의 상부를 덮는 발열보온부(190)를 추가로 결합할 수 있다.

발열보온부(190)는 용강(M)의 선단 상부에 삽입되어 주형내 응고층 선단과 자동용접되어 상하로 연결된 스틸캔(192)과, 스틸캔(192)의 개방된 상부를 덮는 보온덮개(heat insulation cover; 198)를 포함한다. 보온덮개(198)로 스틸캔(192)의 상부를 덮기 전, 스틸캔(192)의 내부에는 발열재(pyrogen material; 194) 및 보온재(196)가 순차적으로 적재된다. 스틸캔(192)은 재질 특성상 용강(M)으로 삽입되면 용강(M)의 초기 응고층과 스틸캔(192)의 하부가 자동 용접된다.

발열보온부(190)는 주편(S) 탑부의 주위로의 열손실을 방지함과 동시에 스틸캔(192)의 내부에 적재되는 발열재(192)를 통해 추가 열을 주편(S)에 제공하여 주편(S)의 선응고를 방지한다.

도 4는 본 발명에 따른 수직형 주조 장치의 일실험예를 나타낸 그래프이다.

도 4를 참조하면, 도 4의 그래프는 본 발명에 따른 수직형 주조 장치(100, 100')에서 자장인가부(120)에 의한 교반 및 가열 실시 여부와, 발열보온부(190)의 결합 여부에 따른 주편(S)의 수축공동의 깊이 및 주편 실수율에 대한 일실험예를 나타낸다. 본 발명에 따른 일실험예에서 사용된 주편(S)의 크기는 가로와 세로의 길이가 각각 700㎜이며, 인발되는 수직 길이는 충분히 길게 형성되었다. 또한, 자장인가부(120)에서 가해주는 유도 가열량은 100㎾/㎡이며, 발열보온부(190)에 적재된 발열재(194)는 약 30㎏가 사용되었다.

용강(M)과 주편(S)에 교반 및 가열을 실시한 경우가 이를 실시하지 않은 경 우보다 약 30% 정도 실수율이 향상되었으며, 발열보온부(190)를 자장인가부(120)와 함께 적용한 경우가 자장인가부(120) 만을 적용한 경우보다 약 4% 정도의 실수율이 향상되었다.

위와 같은 실험 결과를 통해 자장인가부(120)에 의한 교반 및 가열의 효과가 발열보온부(190)에 의한 효과보다 더 크다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 우수한 내부 품질을 가지는 대형 주괴를 연속 주조 공정을 통해 생산하는데 있어서, 자장인가부(120)와 발열보온부(190)의 적용이 필요함을 확인할 수 있었다.

2차 응고부(170)는 자장인가부(120) 및 지지부(130)의 상하 구동에 방해되지 않도록 냉각주형(110)의 직하에 설치된다. 2차 응고부(170)는 주편(S)을 하측으로 통과시키면서 물리적으로 주편(S)의 팽창을 방해하고, 주편(S)을 지면에 수직인 방향으로 안내하는 다수의 풋롤(foot roll; 172)과, 풋롤(172)을 통과한 주편(S)에 냉각수를 분사 또는 살포하여 주편(S)을 2차 냉각시키는 다수의 냉각노즐(cooling nozzle; 174)을 포함한다.

2차 응고부(170)를 통과한 주편(S)은 내부에 미응고된 용강이 존재하기 때문에 일정시간 최종응고를 위해서 연주기내에 정체한다. 최종응고가 완료되면, 주편(S)의 일측에 위치하는 분리부(140)가 동작한다. 여기에서 주편(S)의 일측이라 함은 주편(S)의 좌측 또는 우측의 방향을 의미한다.

분리부(140)는 응고 완료된 주편(S)을 일측에서 힘을 가해 밀어줌으로써 주편(S)을 지지부(130)의 정반(132)으로부터 분리시킨다. 분리부(140)는 지면에 대하여 수직 방향으로 일정한 간격으로 이격되고, 지면에 대하여 수평 방향으로 구동되 는 다수의 유압 푸싱장치(142)가 사용된다. 본 실시예에서와 같이 정반(132)에서 주편(S)을 일측으로 밀어 자동 분리시킴으로써 절단토치 등으로 정반을 절단하여 분리시키지 않기 때문에 주편 실수율의 저감을 방지하며, 정반의 회수시간을 없애고, 주조 준비시간을 단축시킬 수 있다.

회전이송부(150)는 지지부(130)의 정반(132)에서 분리된 주편(S')을 받는 회전형 롤러테이블(152)과, 회전형 롤러테이블(152)을 수평 방향으로 회전시키는 틸팅장치(154) 및 회전형 롤러테이블(152)과 수평 방향으로 연장되는 이송 롤러테이블(156)을 포함한다. 최초의 상태에서 회전형 롤러테이블(152)은 수직인 상태로 대기하고 있으며, 주편(S)이 일측으로 밀려나오면 이를 건네받고, 이와 동시에 틸팅장치(154)에 의해 회전형 롤러테이블(152)의 기울기가 조절되어 주편(S')이 지면에 대해 수평하게 놓여진다. 수평하게 회전된 회전형 롤러테이블(152)의 연장된 길이방향 설치된 이송 롤러테이블(156)의 동작을 통해 주편(S')이 수평 이송된다.

수평 이송된 주편(S')은 후공정에서 요구되는 크기로 절단되도록 이송 롤러테이블(156) 상에 설치된 절단부(160)를 통과한다. 주편(S')의 일단에 발열보온부(190)가 결합된 경우에도 절단부(160)를 통해 제거된다.

도 5는 본 발명에 따른 수직형 주조 장치의 동작 상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 주조 방법을 나타낸 순서도이다.

도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 수직형 주조 방법을 살펴보면 다음과 같다.

주조 개시 전 단계로서, 냉각주형의 하측방향에서 정반이 상승하여 냉각주형 의 내부로 삽입된다.(S610)

이후, 턴디쉬로부터 냉각주형으로 용강이 유입되고, 유입된 용강은 냉각주형 내에서 1차 냉각된다.(S620) 냉각주형 내에서의 1차 냉각에 의해서 용강은 응고 영역과 미응고 영역이 공존하는 반응고된 상태로 유지된다.

냉각주형으로 용강이 유입되면, 냉각주형의 일측에 마련된 자장인가부를 통해 냉각주형으로 자장을 인가하여 냉각주형내 용강을 교반시킨다.(S630)

냉각주형 내 용강의 유입이 완료된 시점에 작업자의 선택에 따라서 냉각주형 내 용강의 상부를 덮는 발열보온부를 추가적으로 결합시킬 수 있다.(S635)

냉각주형의 하부에 삽입된 지지부가 하강하면서 냉각주형의 하측으로 주편이 인발된다.(S640)

이후, 인발된 주편이 2차 응고부를 통과하면서 2차 냉각된다.(S650)

주편의 탑부가 하강하면서 냉각주형의 일측에 위치하였던 자장인가부도 하강하여 주편 탑부의 미응고 용강에 자장을 인가하여 주편을 교반 및 가열시킨다.(S660)

이후, 시간의 경과에 의해 주편의 응고가 완료되면 자장인가부가 냉각주형쪽으로 상승하며, 주편을 일측에서 밀어내 정반과 분리시킨다. 분리된 주편은 지면에 수평하게 회전되고 수평 방향으로 이송된다.(S670)

수평 이송된 주편은 절단토치 등의 수단에 의해 일정한 크기로 절단된다.(S680) 주편에 발열보온부를 결합시킨 경우에는 발열보온부가 주편에서 제거된다.

이상과 같이 전술한 본 발명에 따른 수직형 반연속 주조 장치 및 주조 방법을 통해 대형 주괴를 연주 공정을 통해 생산하는데 있어서, 실수율 및 내부품질을 향상시킬 수 있으며 조업시간을 대폭 단축시킬 수 있다.

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

도 1은 종래의 수직형 주조 장치와 주편 탑부의 가열장치의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 주조 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 수직형 주조 장치에 발열보온부를 결합시킨 상태를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 수직형 주조 장치의 일실험예를 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 수직형 주조 장치의 동작 상태를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 주조 방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100, 100' : 수직형 주조 장치 110 : 냉각주형

120 : 자장인가부 130 : 지지부

132 : 정반 140 : 분리부

150 : 회전이송부 160 : 절단부

170 : 2차 응고부 172 : 풋롤

174 : 냉각노즐 190 : 발열보온부

Claims

용강이 유입되는 냉각주형과;

상기 냉각주형의 하측으로 인발되는 주편을 지지하는 지지부와;

상기 냉각주형의 직하에 마련되어 상기 주편을 냉각시키는 2차 응고부; 및

상기 냉각주형의 외측에서 상기 주편을 따라 상하로 구동되며 상기 냉각주형내 용강을 교반하거나 용강 주입완료 후 상기 주편의 탑부를 교반 및 가열하는 자장인가부;

를 포함하는 수직형 반연속 주조 장치.
용강이 유입되는 냉각주형과;

상기 냉각주형의 하측으로 인발되는 주편을 지지하는 지지부와;

상기 냉각주형의 직하에 마련되어 상기 주편을 냉각시키는 2차 응고부와;

상기 주편의 일측에 마련되고 상기 주편을 밀어 상기 지지부와 분리시키는 분리부; 및

상기 분리부와 마주보는 상기 주편의 타측에 마련되어 상기 주편을 회전 및 수평 이송시키는 회전이송부;

를 포함하는 수직형 반연속 주조 장치.
제 1항에 있어서,

상기 주편의 일측에 마련되고 상기 주편을 밀어 상기 지지부와 분리시키는 분리부와, 상기 분리부와 마주보는 상기 주편의 타측에 마련되어 상기 주편을 회전 및 수평 이송시키는 회전이송부를 더 포함하는 수직형 반연속 주조 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 냉각주형으로 유입된 상기 용강의 선단 상부를 덮는 발열보온부를 더 포함하는 수직형 반연속 주조 장치.
제 4항에 있어서,

상기 발열보온부는 상기 용강의 선단 상부에 삽입되고 내측으로 발열재 및 보온재가 적재되는 상하 관통된 스틸캔과, 상기 스틸캔의 개방된 상부를 덮는 보온덮개를 포함하는 수직형 반연속 주조 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 냉각주형은 냉각수가 순환되는 냉각수관이 내측에 구비되며, 일측으로 상기 냉각주형을 상하 진동시키는 주형진동장치가 결합되는 수직형 반연속 주조 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 지지부는, 상기 주편의 하단을 받쳐주는 정반과; 상기 정반이 안착되는 이동플레이트; 및 상기 이동플레이트의 하부에 결합되어 상기 이동플레이트를 구동시키는 주편구동부;를 포함하는 수직형 반연속 주조 장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 자장인가부는, 지면에 대해 수직 방향으로 연장되는 가이드와; 상기 가이드의 연장된 길이 방향을 따라 상하로 이동되는 이동부재와; 상기 이동부재의 일측에 결합되어 내측으로 상기 냉각주형이 삽입되며, 상기 냉각주형내 용강 및 상기 주편 탑부에 자장을 인가하는 자장인가장치와; 상기 자장인가장치의 구동을 제어하는 자장인가제어부와; 상기 이동부재에 구동력을 공급하는 이동부재구동부; 및 상기 이동부재의 위치를 제어하는 위치제어부;를 포함하는 수직형 반연속 주조 장치.
제 8항에 있어서,

상기 이동부재의 일측에는 위치센서가 부착되는 수직형 반연속 주조 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 2차 응고부는, 상기 냉각주형의 하측으로 인발되는 상기 주편의 팽창을 방지하고 상기 주편의 인발 방향을 가이드하는 다수의 풋롤과; 상기 주편에 냉각수를 분사시키는 다수의 냉각노즐;을 포함하는 수직형 반연속 주조 장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 분리부는 지면에 대하여 수직 방향으로 정렬되며 지면에 대하여 수평 방향으로 구동되는 다수의 유압 푸싱장치를 포함하는 수직형 반연속 주조 장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 회전이송부는, 상기 지지부에서 분리된 상기 주편을 전달받는 회전형 롤러테이블과; 상기 회전형 롤러테이블을 회전시키는 틸팅장치; 및 회전된 상기 회전형 롤러테이블과 수평 방향으로 연장되는 이송 롤러테이블;을 포함하는 수직형 반연속 주조 장치.
지지부의 정반을 냉각주형의 하부로 삽입시키는 단계와;

상기 냉각주형으로 용강을 유입하는 단계와;

상기 냉각주형의 외측에서 자장인가부를 통해 상기 냉각주형내 용강을 교반하는 단계와;

상기 지지부의 정반이 하강하면서 상기 냉각주형의 하측으로 주편이 인발되는 단계와;

상기 주편이 상기 냉각주형의 직하에 마련된 2차 응고부를 통과하는 단계; 및

상기 2차 응고부를 통과한 상기 주편의 탑부와 동일한 높이로 상기 자장인가부가 이동하여 상기 주편 탑부를 교반 및 가열하는 단계;

를 포함하는 수직형 반연속 주조 방법.
지지부의 정반을 냉각주형의 하부로 삽입시키는 단계와;

상기 냉각주형으로 용강을 유입하는 단계와;

상기 지지부의 정반이 하강하면서 상기 냉각주형의 하측으로 주편이 인발되는 단계와;

상기 주편이 상기 냉각주형의 직하에 마련된 2차 응고부를 통과하는 단계와;

상기 주편이 상기 2차 응고부의 하측에서 응고가 완료되는 단계와;

상기 주편을 일측에서 밀어 상기 지지부에서 분리시키는 단계와;

분리된 상기 주편을 수평하게 회전시키고 수평 이송하는 단계; 및

상기 수평 이송된 주편을 일정한 길이로 절단하는 단계;

를 포함하는 수직형 반연속 주조 방법.
제 13항에 있어서,

상기 주편이 응고부를 통과한 단계 이후에 응고가 완료되면 상기 주편을 일측에서 밀어 상기 지지부에서 분리시키는 단계와; 분리된 상기 주편을 수평하게 회전시키고 수평 이송하는 단계; 및 상기 수평 이송된 주편을 일정한 길이로 절단하는 단계;를 더 포함하는 수직형 반연속 주조 방법.
제 13항 내지 제 15항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 냉각주형에 상기 용강의 유입이 완료되면, 상기 냉각주형의 내측으로 상기 용강 선단의 상부를 덮는 발열보온부를 결합하는 단계를 더 포함하는 수직형 반연속 주조 방법.