KR20110138612A - 몰드파우더 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고품질의 주편 생산을 위한 몰드파우더 공급장치를 위하여, 몰드파우더를 수용할 수 있는 몰드파우더 챔버와, 유입구를 통해 상기 몰드파우더 챔버에서 공급되는 몰드파우더를 내부 공동(空洞)을 통해 일단의 배출구로 이송시켜 상기 배출구에서 배출되도록 할 수 있는 공급관을 포함하는 피더부와, 상기 피더부의 적어도 일부분의 온도를 조절할 수 있는 온도조절부를 구비하는, 몰드파우더 공급장치를 제공한다.

Description

몰드파우더 공급장치{Mold powder supplier}

본 발명은 몰드파우더 공급장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고품질의 주편 생산을 위한 몰드파우더 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 몰드파우더 공급장치는 고온에서 형성된 용융금속을 몰드를 통과시키고 냉각시켜 주편을 제조하는 공정인 주조공정에서 몰드파우더를 공급하는 장치이다.

주조공정은 고로의 용융금속을 주조기의 몰드로 투입하여 주편을 형성하는데, 예컨대 연속주조공정의 경우 용융금속을 연속주조기의 몰드로 연속적으로 투입하고 응고시켜 슬래브(slab), 블룸(bloom) 또는 빌레트(billet) 등의 주편을 제조한다. 구체적으로 설명하면, 연속주조 공정은 노즐을 통해 턴디쉬의 용융금속을 수냉 몰드로 공급하고 몰드에도 냉각수를 공급하여 몰드를 냉각시킴으로써 공급된 용융금속을 1차로 응고시키고, 몰드를 빠져나온 응고층을 2차로 살수 응고시켜 완전히 응고시킴으로써 주편을 제조하는 공정이다.

이러한 제조공정에서 용융금속을 몰드로 투입할 시 아직 냉각되지 않은 용융금속이 공기 등과 접촉하는 것을 방지할 필요가 있으며, 이를 위해 몰드파우더 공급장치가 몰드파우더를 몰드 내의 용융금속 상면에 뿌린다. 그러나 종래의 몰드파우더 공급장치를 이용하여 몰드파우더를 뿌릴 시, 제조된 주편 등의 품질이 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 고품질의 주편 생산을 위한 몰드파우더 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 몰드파우더를 수용할 수 있는 몰드파우더 챔버와, 유입구를 통해 상기 몰드파우더 챔버에서 공급되는 몰드파우더를 내부 공동(空洞)을 통해 일단의 배출구로 이송시켜 상기 배출구에서 배출되도록 할 수 있는 공급관을 포함하는 피더부와, 상기 피더부의 적어도 일부분의 온도를 조절할 수 있는 온도조절부를 구비하는, 몰드파우더 공급장치를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 온도조절부는 상기 피더부의 적어도 일부분을 가열할 수 있는 가열부를 포함하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 가열부는 상기 공급관의 적어도 일부를 감싸는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 가열부는 상기 배출구 인근을 포함하여 상기 공급관의 일부를 감싸는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 가열부는 상기 공급관의 일부를 감싸며, 상기 공급관의 상기 가열부가 감싸는 부분은, 상기 공급관의 상기 유입구와 상기 배출구 중 상기 배출구 쪽으로 치우친 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 온도조절부는 상기 가열부를 냉각시킬 수 있는 냉각부를 더 포함하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 피더부는, 상기 공급관의 공동 내에 위치하며 회전에 의해 몰드파우더를 일 방향으로 이송시킬 수 있는 스크류를 포함하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 온도조절부는 상기 스크류의 적어도 일부분을 가열할 수 있는 가열부를 포함하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스크류의 상기 가열부가 가열할 수 있는 부분은, 상기 스크류의 상기 유입구 방향과 상기 배출구 방향 중 상기 배출구 방향 쪽으로 치우친 것으로 할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 몰드파우더 공급장치에 따르면, 고품질의 주편 생산을 위한 몰드파우더 공급장치를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드파우더 공급장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부분을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 내부에 배치될 수 있는 구성요소의 일부분을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 1의 몰드파우더 공급장치를 이용하여 주편을 생산하는 것을 개략적으로 도시하는 개념도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드파우더 공급장치를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부분을 개략적으로 도시하는 사시도이다.

본 실시예에 따른 몰드파우더 공급장치는 도시된 것과 같이 몰드파우더 챔버(10)와, 피더부(20)와, 온도조절부(30)를 구비한다. 몰드파우더 챔버(10)는 몰드에 주입된 용융금속(용탕)의 상면에 뿌려질 몰드파우더를 수용할 수 있다. 피더부(20)는 유입구(21)를 통해 몰드파우더 챔버(1)에서 공급되는 몰드파우더를 내부 공동(空洞)을 통해 일단의 배출구(23)로 이송시키고, 이 배출구(23)에서 배출되도록 할 수 있다. 몰드파우더는 피더부(20)의 배출구(23)에서 배출되어 몰드에 주입된 용융금속(용탕)의 상면에 뿌려질 수 있다. 온도조절부(30)는 피더부(20)의 적어도 일부분의 온도를 조절할 수 있다.

물론 부가적인 구성요소로서 피더부(20)를 지지하기 위한 베이스프레임(41), 베이스프레임(41)에서 연장되어 몰드파우더 챔버(10)를 지지하는 지지프레임(43), 장치의 작동 등을 제어하기 위한 콘트롤패널(50) 등을 더 구비할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

전술한 바와 같이, 턴디쉬의 용융금속이 수냉 몰드로 공급되면 수냉 몰드에 의하여 응고층이 생성된다. 이때 몰드 내 용융금속의 상면(탕면)에서 초기 응고층이 과도하게 성장하면, 탕면의 기포나 개재물이 포집되어 주편의 결함이 될 수 있다. 일반적으로 중고탄 및 고합금강의 경우는 중심편석을 억제하기 위하여 용융금속의 과열도를 낮추는데, 이에 따라 초기 응고층이 과도하게 성장하거나 탕면이 응고되는 데켈 현상이 발생하여 주편의 표면 품질이 저하할 가능성이 높다. 또한, 응고층과 몰드 간의 부착을 방지하기 위해서 몰드를 진동시키는데, 이로 인해 몰드 진동마크가 발생할 수 있다. 초기 응고층이 과도하게 성장하면 이러한 진동마크가 깊어지고 주편이 연주기내에서 굽혀지거나 펴지면서 응력이 가해져서 크랙 발생의 원인이 된다.

반면 초기 응고층의 성장이 과도하게 억제되면, 응고층이 몰드에 부착되어 응고층이 찢어지는 브레이크아웃(breakout) 사고가 발생할 수도 있다. 따라서 적절하게 초기 응고층이 형성되도록 해야 한다. 초기 응고층의 응고를 제어하기 위해서는 주조 속도 및 용융금속 과열도 등을 조절하는 방법 등이 있으나, 이러한 것들은 용이하게 제어할 수 없는 변수이다.

그러나 본 실시예에 따른 몰드파우더 공급장치를 이용하게 되면, 탕면의 온도를 예측하여 몰드파우더를 적절하게 가열함으로써, 탕면에 적절한 크기의 초기 응고층을 형성시킬 수 있다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

몰드파우더를 몰드 내의 용융금속 상면에 뿌릴 시 상온 상태의 몰드파우더를 뿌리게 되면 고온 상태의 용융금속 상면에서 몰드파우더가 급격하게 용융되며, 이 과정에서 용융금속과 공기의 접촉을 차단하는 역할을 제대로 수행할 수 없게 된다는 문제점이 있다. 물론 몰드파우더를 용융금속 상면에 과량 뿌림으로써 용융금속과 공기와의 접촉 차단을 시도할 수는 있지만, 이 경우 용융되지 않은 몰드파우더가 용융금속 내에 들어가 결국 최종 제품인 주편의 품질을 저하시킬 수도 있는 등의 문제점이 있었다.

그러나 본 실시예에 따른 몰드파우더 공급장치의 경우 온도조절부(30)가 피더부(20)의 적어도 일부분의 온도를 조절할 수 있는바, 피더부(20)의 온도를 조절함으로써 그 내부에서 이송되는 몰드파우더의 온도를 조절함으로써, 몰드파우더가 용융금속의 상면에 투하되기 전 적절한 온도가 되도록 하여 상기와 같은 문제점 발생을 방지할 수 있다.

물론 피더부(20)가 아닌 몰드파우더 챔버(10)의 온도를 조절하는 것을 고려할 수도 있는데, 이 경우 몰드파우더 챔버(10) 내에서 온도가 조절된 몰드파우더가 피더부(20)의 공급관을 통과하는 과정에서 온도가 가변하여, 최종적으로 몰드파우더가 배출구에서 배출되어 용융금속 상면에 투하될 시에는 몰드파우더의 온도가 의도하지 않은 온도가 될 수 있다는 문제점이 있다. 그러나 본 실시예에 따른 몰드파우더 공급장치의 경우에는 온도조절부(30)가 피더부(20)의 적어도 일부분의 온도를 조절하는바, 결국 피더부(20) 내의 몰드파우더가 용융금속의 상면에 투하되기 직전에 몰드파우더의 온도를 조절하는 것이 되어 몰드파우더 온도의 정밀한 제어가 용이하게 된다.

또한, 연속주조공정의 경우 전술한 바와 같이 용융금속을 연속주조기의 몰드로 연속적으로 투입하고 응고시켜 주편을 제조하는바, 따라서 몰드파우더 역시 계속적으로 몰드 내의 용융금속 상면에 투하되게 된다. 따라서 몰드파우더 챔버(10)로 지속적으로 몰드파우더를 공급해야 하는바, 몰드파우더 챔버(10)의 온도를 조절할 경우에는 새로이 공급되는 몰드파우더에 의해 그 온도 제어가 정확하게 이루어지지 않을 수도 있다는 문제점이 있다. 그러나 본 실시예에 따른 몰드파우더 공급장치의 경우, 온도조절부(30)가 피더부(20)의 온도를 조절하므로 그러한 문제점 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

나아가, 몰드파우더 챔버(10)의 경우 크기가 크고 내부에 저장된 몰드파우더의 양도 많아 몰드파우더 챔버(10) 자체의 온도를 조절하는 것 자체가 용이하지 않을 뿐만 아니라 에너지 소모가 많은 반면, 본 실시예에 따른 몰드파우더 공급장치의 경우 온도조절부(30)가 온도를 조절하는 부분이 피더부(20)의 적어도 일부로서 피더부(20) 내의 몰드파우더 양은 몰드파우더 챔버(10) 내의 몰드파우더 양에 비해 그 양이 매우 소량이므로 온도를 조절하는 것이 용이할 뿐만 아니라 온도를 조절함에 있어 소모되는 에너지양도 획기적으로 저감할 수 있다.

그리고 주조 속도, 주조 폭, 용융금속 과열도 및 몰드파우더 공급속도에 따라 전술한 바와 같은 초기 응고층의 크기도 변하게 되는데, 본 시스템은 주조조건에 따라서 몰드파우더의 가열온도를 조업시에 예측하고 정밀하게 제어할 수 있으므로, 초기 응고층을 적절한 크기로 제어할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 실시예에 따른 몰드파우더 공급장치에 있어서, 온도조절부(30)는 피더부(20)의 적어도 일부분을 가열할 수 있는 가열부(31)를 포함할 수 있다. 이 가열부(31)는 예컨대 피더부(20)의 적어도 일부를 감싸는 코일히터일 수 있다. 물론 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 가열부(31)는 다른 가열방식을 채용할 수도 있다.

한편, 몰드파우더 공급장치의 사용을 중지할 경우에는 가열부(31)의 온도를 낮춰 냉각시킬 필요가 있다. 따라서 필요에 따라 온도조절부(30)가 가열부(31)를 냉각시킬 수 있는 냉각부(33)를 더 포함할 수도 있다. 냉각부(33)는 예컨대 도 2에 도시된 것과 같이 냉각수 유입부(33a)와 냉각수 배출부(33b)를 가지며, 유입된 냉각수가 가열부(31)의 내부 및/또는 외부를 경유하며 가열부(31)를 냉각시키는 것일 수 있다.

가열부(31)는 공급관의 적어도 일부를 감쌀 수 있는데, 이는 공급관 내의 몰드파우더의 온도를 제어하기 위해서는 공급관 전부를 다 감싸야만 하는 것은 아니기 때문이다. 물론 필요에 따라 공급관 전부를 다 감쌀 수도 있으나, 몰드파우더 공급장치 자체의 제조비용의 절감 등을 고려하면 공급관의 일부만을 감쌀 수도 있다. 이 경우, 가열부(31)는 배출구(23) 인근을 포함하여 공급관의 일부를 감싸는 것일 수 있다. 전술한 바와 같이 가열부(31)는 공급관(피더부)을 가열하여 그 내부의 몰드파우더의 온도를 제어하는데, 이는 몰드 내의 용융금속 상면에 투하되기 직전의 몰드파우더의 온도가 적절한 온도가 되도록 하기 위함이다. 따라서 몰드파우더가 용융금속 상면에 투하되기 직전에 위치하는, 공급관의 배출구(23) 인근을 포함한 부분을 가열부(31)가 감싸도록 함으로써, 용융금속 상면에 투하되는 몰드파우더의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.

여기서 가열부(31)가 공급관의 배출구(23) 인근을 포함하여 공급관의 일부를 감싼다는 것은, 예컨대 도 2에 도시된 것과 같이 배출구(23) 부분을 노출시킨 것 역시 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 즉, 공급관의 가열부(31)가 감싸는 부분이, 공급관의 유입구(21)와 배출구(23) 중 배출구(23) 쪽으로 치우치면 족하다. 몰드파우더가 유입구(21)를 통해 유입된 직후보다는 몰드파우더가 배출구(23)를 통해 배출되기 직전에 몰드파우더의 온도를 적절히 제어하는 것이, 용융금속 상면에 투하되기 직전의 몰드파우더 온도를 적절하게 유지함에 있어서 효과적이기 때문이다.

한편, 도 2에 도시된 것과 같이 가열부(31)가 배출구(23) 부분까지 연장되지는 않는 것이 바람직할 수도 있다. 배출구(23)에서 배출되는 몰드파우더는 몰드 내 용융금속 상면에 투하되는데, 이는 배출구(23)가 용융금속 상부에 위치하는 것을 의미할 수 있다. 용융금속 상부에 위치한 배출구(23)까지 가열부(31)가 연장되면, 용융금속의 온도는 매우 높기 때문에 주조공정에서 몰드파우더 공급장치를 사용하는 도중 가열부(31)가 손상될 수도 있다. 따라서 가열부(31)가 배출구(23) 부분까지 연장되지는 않도록 함으로써 그 손상을 방지할 수 있다.

한편, 피더부(20)는, 공급관의 내부 공동(空洞) 내에 위치하며 회전에 의해 몰드파우더를 일 방향으로 이송시킬 수 있는, 도 3에 도시된 것과 같은 스크류(27)를 포함할 수도 있다. 이 스크류(27)의 회전에 의해 몰드파우더가 배출구 방향으로 이송될 수 있다. 물론 이러한 스크류(27)를 회전시키기 위한 제어모터(25)를 더 구비할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

전술한 실시예들에 따른 몰드파우더 공급장치가 이러한 스크류를 구비할 경우, 스크류로 이송되는 도중의 몰드파우더를 가열하면서 동시에 스크류에 의해 몰드파우더가 서로 섞이게 되는바, 이에 따라 몰드파우더의 온도분포를 균일하게 할 수 있으며, 온도를 국부적으로 가열할 수 있어 효과적인 가열시스템을 구축할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 온도조절부의 가열부가 공급관을 감싸는 형태가 아니라, 공급관 내의 스크류(27)의 적어도 일부분을 가열하도록 할 수도 있다. 예컨대 스크류(27)의 중심축을 따라 유도코일 등을 삽입함으로써 가능하다. 스크류(27)의 회전에 의해 공급관 내의 몰드파우더가 배출구 방향으로 이송될 뿐만 아니라, 공급관 내에서 몰드파우더가 교반되는 효과도 얻을 수 있다. 이 과정에서 가열부가 스크류(27)의 적어도 일부분을 가열하게 되면 몰드파우더가 교반되면서 교반된 몰드파우더가 직접 접촉하는 스크류(27)로부터 열을 전달받게 되므로, 에너지 소모량을 줄이면서도 효과적으로 몰드파우더의 온도를 제어할 수 있다.

물론, 이 경우에도 스크류(27)의 가열부가 가열할 수 있는 부분은, 스크류(27)의 유입구(21) 방향과 배출구(23) 방향 중 배출구(23) 방향 쪽으로 치우치도록 할 수 있다. 그 효과는 전술한 바와 같다.

도 4는 도 1의 몰드파우더 공급장치를 이용하여 주편을 생산하는 것을 개략적으로 도시하는 개념도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 래들(미도시)로부터 용융금속을 공급받아 이를 턴디쉬(1)에 임시로 저장한다. 그리고 턴디쉬(1)에 저장된 용융금속(1a)을 침지노즐(2)을 통해 몰드(3)로 주입한다. 이때 몰드(3)로 주입된 용융금속(3a)의 상면이 공기와 접촉하는 것을 차단하기 위하여, 전술한 바와 같은 실시예 및/또는 그 변형예에 따른 몰드파우더 공급장치(100)를 이용하여 몰드(3) 내 용융금속(3a) 상면에 몰드파우더를 뿌려, 몰드파우더층(4)을 형성한다. 이 몰드파우더층(4)은 일부는 녹고 일부는 파우더 및/또는 이와 유사한 형태로 존재하게 된다. 이 층(4)의 일부는 몰드(3) 내 용융금속(3a)과 몰드(3) 사이에 개재되어 윤활역할 등을 하기도 하고, 일부는 몰드(3) 내 용융금속(3a)의 열이 몰드(3) 상부로 방출되어 응고되지 않도록 하는 역할 등을 하기도 한다. 몰드(3) 내 용융금속(3a)은 이후 몰드(3)와의 접촉부부터 응고되어 응고쉘을 형성하는 과정을 통해, 몰드(3)의 형상에 대응하는 주편 등이 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 턴디쉬 1a: 용탕
2: 침지노즐 3: 몰드
3a: 용탕 4: 몰드파우더
10: 몰드파우더 챔버 20: 피더부
21: 유입구 23: 배출구
25: 제어모터 27: 스크류
30: 온도조절부 31: 가열부
33: 냉각부 41: 베이스프레임
43: 지지프레임 50: 콘트롤패널
100: 몰드파우더 공급장치

Claims (9)

1. 몰드파우더를 수용할 수 있는 몰드파우더 챔버;
   유입구를 통해 상기 몰드파우더 챔버에서 공급되는 몰드파우더를 내부 공동(空洞)을 통해 일단의 배출구로 이송시켜 상기 배출구에서 배출되도록 할 수 있는 공급관을 포함하는 피더부; 및
   상기 피더부의 적어도 일부분의 온도를 조절할 수 있는 온도조절부;를 구비하는, 몰드파우더 공급장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도조절부는 상기 피더부의 적어도 일부분을 가열할 수 있는 가열부를 포함하는, 몰드파우더 공급장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가열부는 상기 공급관의 적어도 일부를 감싸는, 몰드파우더 공급장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 가열부는 상기 배출구 인근을 포함하여 상기 공급관의 일부를 감싸는, 몰드파우더 공급장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 가열부는 상기 공급관의 일부를 감싸며, 상기 공급관의 상기 가열부가 감싸는 부분은, 상기 공급관의 상기 유입구와 상기 배출구 중 상기 배출구 쪽으로 치우친, 몰드파우더 공급장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 온도조절부는 상기 가열부를 냉각시킬 수 있는 냉각부를 더 포함하는, 몰드파우더 공급장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 피더부는, 상기 공급관의 공동 내에 위치하며 회전에 의해 몰드파우더를 일 방향으로 이송시킬 수 있는 스크류를 포함하는, 몰드파우더 공급장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 온도조절부는 상기 스크류의 적어도 일부분을 가열할 수 있는 가열부를 포함하는, 몰드파우더 공급장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 스크류의 상기 가열부가 가열할 수 있는 부분은, 상기 스크류의 상기 유입구 방향과 상기 배출구 방향 중 상기 배출구 방향 쪽으로 치우친, 몰드파우더 공급장치.

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