KR20120074598A

KR20120074598A - 연속주조 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20120074598A
Application number: KR1020100136482A
Authority: KR
Inventors: 박성배; 최점용
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-07-06

Abstract

본 발명은 연속 주조 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명에 따른 연속주조 장치는 몰드, 외피금속 및 침지노즐을 포함한다.
몰드는 연속으로 주물을 주조하기 위하여 주물 외형의 공간을 형성한다. 외피금속은 박판형으로 형성되고, 주물의 바깥층에 위치하도록 상기 몰드 내로 공급된다. 침지노즐은 상기 외피금속이 형성하는 내부 공간에 연속적으로 용강을 공급한다.
본 발명에 따른 이종 또는 동종 금속 연속주조 장치는 기존에 비하여 연속주조 작업 속도를 높일 수 있다. 또한 본 발명은 표면 제어가 용이하며, 융점이 다른 이종금속의 경우에도 용이하게 클래드 층이 형성되도록 연속주조를 수행할 수 있다.

Description

연속주조 장치 및 그 방법{Continuous casting apparatus and method thereof}

본 발명은 연속 주조 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 한 금속에 다른 종류 또는 동일 종류의 금속으로 형성되는 클래드층을 형성하는 연속주조 공정과 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 물성치에 관련된 단일 금속 소재의 기계적 특성이나 부식 등과 같은 화학적 특성을 향상시키기 위하여 금속 소재에 다른 금속을 피복시키거나 도금을 수행하게 된다.

기존의 이종금속 주조법으로는 클래드 캐스팅, 퓨전 캐스팅 및 인버스 캐스팅 등이 있다. 클래드 캐스팅은 2개의 침지노즐과 전자기장을 이용하여 이종금속 액상 분리 후에 클래드(Clad) 응고셀을 형성하여 내부 금속을 응고시키고, 퓨전 캐스팅은 2개의 몰드를 사용하여 내부 금속을 먼저 응고시킨 후 Clad 금속을 응고시키며, 인버스 캐스팅은 고상 스트립 금속을 액상 금속층에 통과시켜 응고를 중심부에서 클래드 층으로 진행시킨다.

그러나 클래드 캐스팅은 액상/액상 계면 안정성을 유지하기가 어려우며, 퓨전 캐스팅은 융점이 다른 이종금속을 주조하기가 어렵다. 또한 인버스 캐스팅은 생산속도가 매우 낮고 표면제어가 어려운 단점이 있었다.

이러한 종래의 이종금속 연속주조 방법의 단점을 극복하기 위하여 본 발명을 안출하게 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

이종 또는 동일 재질의 금속을 이용하여 생산속도가 높고 표면제어가 용이한 클래드층이 형성된 연속주조 장치와 그 장치를 제조하는 제조 방법를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 연속주조 장치는 몰드, 외피금속 및 침지노즐을 포함한다.

몰드는 연속으로 주물을 주조하기 위하여 주물 외형의 공간을 형성한다.

외피금속은 박판형으로 형성되고, 주물의 바깥층에 위치하도록 상기 몰드 내로 공급된다.

침지노즐은 상기 외피금속이 형성하는 내부 공간에 연속적으로 용강을 공급한다.

또한 상기 외피금속과 상기 침지노즐을 통하여 공급되는 용강은 동일한 금속일 수 있다.

또한 상기 외피금속을 상기 몰드 내로 이송하는 가이드롤을 구비할 수 있다.

또한 상기 몰드는 횡단면상으로 장변 및 단변을 구비하는 직사각형의 공간부가 형성될 수 있다. 이 때 상기 외피금속은 각각 한 쌍의 장변부 외피금속과 단변부 외피금속을 구비한다. 나아가 상기 몰드의 입구측에 구비되어 상기 장변부 외피금속과 단변부 외피금속을 용접하는 용접부를 포함할 수 있다.

또한 상기 몰드는 한 쌍의 주조롤과 한 쌍의 측면댐을 구비할 수 있다. 한 쌍의 주조롤은 각각의 변이 인접하도록 평행하게 구비되고, 한 쌍의 측면댐은 상기 한 쌍의 주형롤 양단에 구비되어 상기 한 쌍의 주형롤과 함께 박판형 공간부를 형성한다.

나아가 상기 외피금속은 한 쌍의 박판형 금속으로 형성되고, 상기 주조롤에 접하도록 공급될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 연속 주조 방법은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.

제1 단계에서는 주물의 외형을 구성하는 외피금속을 제조한다.

제2 단계에서는 상기 외피금속을 몰드의 외곽으로 연속적으로 공급하여 외피금속 내측에 용강풀을 형성한다.

제3 단계에서는 상기 용강풀 내로 용강을 공급한다.

제4 단계에서는 용강을 상기 몰드 내에서 일시적으로 정체, 응고시키면서 인발한다.

본 발명에 따른 이종 또는 동종 금속 연속주조 장치는 기존에 비하여 연속주조 작업 속도를 높일 수 있다.

또한 본 발명은 표면 제어가 용이하며, 융점이 다른 이종금속의 경우에도 용이하게 클래드 층이 형성되도록 연속주조를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연주기 몰드형 연속주조 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 연주기 몰드형 연속주조 장치를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연속주조 제조방법에 의하여 제조된 슬라브(주물)를 나타내는 단면도이다.
도 4는 스트립 캐스트형 연속주조 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 5는 실시예 2에 따른 스트립 캐스트형 연속주조 장치를 나타내는 종단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 연속주조 방법을 몰드의 형태에 따라 두 가지로 나누어 설명한다. 실시예 1은 연주기 몰드형 연속주조 장치에 관한 것이고, 실시예 2는 스트립 캐스트형 연속주조 장치에 관한 것이다. 이하 상세히 설명한다.

<실시예 1>

도 1 내지 도 3을 참조하여 실시예 1에 의한 연속주조 장치를 설명한다. 도 1은 연주기 몰드형 연속주조 장치를 나타내는 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 연주기 몰드형 연속주조 장치를 나타내는 종단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 연속주조 제조방법에 의하여 제조된 슬라브(주물)를 나타내는 단면도이다.

실시예 1에 의한 연속 주조 장치는 몰드(100), 외피 금속(160, 170), 침지노즐(20) 및 용접부(200)를 포함하고 있다.

몰드(100)는 주물을 제조하기 위하여 주물의 외형을 본 뜬 공간부가 형성되는 주형이다. 본 실시예에서의 몰드(100)는 횡단면상에서 보아 직사각형 모양의 공간부를 형성하고 있다. 몰드(100)는 장변부(110)와 단변부(120)를 구비한다.

외피금속(160, 170)에 대하여 설명한다. 본 실시예에서의 외피금속(160, 170)은 연속적인 박판형상으로 형성된다. 외피금속(160,170)은 장변부 외피(160)와 단변부 외부(170)로 구분된다. 장변부 외피(160)는 한 쌍으로 구비되어 상술한 몰드(100)의 장변부(110)의 양 내측면에 접하도록 각각 공급된다. 또한 단변부 외피(170)는 한 쌍으로 구비되어 상술한 몰드(100)의 단변부(120)의 양 내측면에 접하도록 각각 공급된다. 이러한 방식으로 외피금속(160, 170)은 몰드 내에서 내측면에 접하도록 공급되고, 각 외피금속(160, 170)의 내측에 일정한 직사각형의 공간을 형성하게 된다.

침지노즐(20)에 대하여 설명한다. 용강은 침지노즐(20)을 통하여 외피금속(160, 170)이 형성하는 내부 공간으로 공급된다. 이 때 용강은 외피금속(160, 170)과 동일 또는 동종의 금속으로 공급될 수 있으며, 이종의 금속으로 공급될 수도 있다. 이와 관련하여 본 발명의 작용 부분에서 상세히 설명한다.

용접부(200)에 대하여 설명한다. 용접부(200)는 몰드(100)의 입구측에 구비된다. 용접부(200) 몰드(100) 내측의 장변부(110)와 단변부(120)가 만나는 모서리 마다 하나씩 구비되는 것이 바람직하다. 용접부(200)는 연속적으로 공급되는 장변부 외피금속(160)과 단변부 외피금속(170) 각각을 용접하여 일정한 형태를 유지하도록 한다. 그러나 용접부(200)가 본 발명의 필수 구성은 아니다.

본 실시예에 따른 연속주조 방법을 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이 몰드(100) 내로 먼저 장변부 외피금속(160)과 단변부 외피금속(170)이 공급된다. 장변부 외피금속(160)과 단변부 외피금속(170)이 형성하는 내부 공간으로 침지노즐(20)을 통하여 용강이 공급된다. 다음으로 더미바(미도시) 등을 용강(150) 내에 삽입하는 방법 등으로 용강을 일시적으로 몰드(100) 내에 정체, 응고시켜 연속 주조를 수행하게 된다.

이러한 연속주조 공정을 통하여 도 3의 주물이 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이 주물의 단면을 살펴보면 응고된 용강 외측에 외피금속(160, 170)이 고착된 형태를 구비하게 된다.

<실시예 2>

도 4 및 도 5를 참조하여 실시예 2에 의한 스트립 캐스트형 연속주조 장치를 설명한다. 도 4는 스트립 캐스트형 연속주조 장치를 나타내는 개략적인 사시도이고, 도 5는 실시예 2의 스트립 캐스트형 연속주조 장치를 나타내는 종단면도이다.

본 실시예에 따른 연속주조 장치(10a)는 주조롤(300), 측면댐(310) 및 침지노즐(20)를 포함한다.

본 실시예에서는 트윈롤(twin-roll) 식 스트립 캐스팅 장치를 사용한다. 주조롤(300)은 한 쌍으로 구비된다. 이 때 주조롤(300)은 평행하게 구비되어 두 주조롤(300) 사이에 일정한 간격이 형성되도록 한다.

측면댐(310)은 한 쌍이 구비된다. 측면댐(310)은 한쌍의 주조롤(300)의 양 단면에 접하도록 구비되어, 상술한 한 쌍의 주조롤(300)과 함께 내부에 일정한 공간을 형성하게 된다.

침지노즐(20)은 상술한 한 쌍의 주조롤(300)과 한 쌍의 측면댐(310)이 형성하는 내측의 공간에 용강(150a)을 공급한다.

외피금속(180)은 주조롤(300)의 폭과 같거나 유사한 폭을 갖는 박판형 금속으로 형성된다. 외피금속(180)은 상술한 주조롤(300)의 각 외주면에 접하도록 공급되며, 앞서 설명한 측면댐(310)과 함께 내측에 일정한 공간을 형성하게 된다. 외피금속(180)은 별도의 가이드롤(400) 등을 이용하여 주조롤(300) 사이로 연속적으로 공급될 수 있다.

실시예 2에 따른 연속주조 방법을 설명한다. 먼저 가이드롤(400)이 외피금속(180)을 주조롤(300) 내로 연속적으로 공급한다. 이어서 침지노즐(20)로부터 외피금속(180)과 측면댐(310)이 형성하는 내부 공간으로 용강이 공급된다. 공급된 용강은 두 외피금속(180) 사이에서 냉각을 시작하게 되며, 결과적으로 동일 또는 이종의 금속으로 외피가 형성된 박판형 주편을 얻을 수 있다.

본 발명의 작용 및 기능에 대하여 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 연속 주조 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다. 먼저 제1 단계에서는 주물의 외형을 구성하는 외피금속을 제조하고, 제2 단계에서는 외피금속을 몰드의 외곽으로 연속적으로 공급하여 외피금속 내측에 용강풀을 형성한다. 제3 단계에서는 상기 용강풀 내로 용강을 공급하고, 제4 단계에서는 용강을 상기 몰드 내에서 일시적으로 정체, 응고시키면서 인발하여 연속 주조한다.

이 때 외피금속과 외피금속 내측으로 공급되는 용강은 동일 금속으로 할 수도 있고, 이종 금속으로 할 수도 있다.

이 때 용강과 외피금속의 종류에 관계없이 종래에 사용하던 몰드 파우더를 사용하지 않을 수 있다. 용융상태의 용강은 일정한 점성을 띄게 된다. 용강이 몰드 내로 공급되어 연속적으로 주조되는 경우 용강과 몰드의 윤활, 발열을 제어하기 위한 목적으로 몰드 파우더가 사용된다. 그러나 몰드 파우더를 사용하는 경우 주물 또는 주편의 표면 품질은 떨어지게 된다. 본 실시예에서는 외피 금속을 미리 응고한 상태로 공급하기 때문에 몰드 파우더를 사용하지 않을 수 있으며, 그 결과로서 종래에 비하여 표면 품질이 향상된다.

한편, 용강과 외피 금속을 동일 금속으로 하는 경우에는 미리 제조한 외피 금속을 이용하게 됨으로써 최종 주편 또는 주물의 표면 품질을 향상시킬 수 있게 된다. 즉 미리 표면 품질을 향상시킨 외피 금속을 이용하여 주편 또는 주물의 표면 품질을 개선할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 이종금속 연속 주조 장치 및 그 공정으로 구현될 수 있다.

10, 10a: 연속주조 장치 20: 침지노즐
100: 몰드 110: 장변부 외피금속
120: 단변부 외피금속 150, 150a: 용강
160: 장변부 외피 170: 단변부 외피
180: 외피금속 200: 모서리 용접기
300: 주조롤 310: 측면댐

Claims

연속으로 주물을 주조하기 위하여 주물 외형의 공간을 형성하는 몰드;
박판형으로 형성되고, 주물의 바깥층에 위치하도록 상기 몰드 내로 공급되는 외피금속; 및
상기 외피금속이 형성하는 내부 공간에 연속적으로 용강을 공급하는 침지노즐:을 포함하는 연속주조 장치.
제1항에 있어서,
상기 외피금속과 상기 침지노즐을 통하여 공급되는 용강은 동일한 금속인 연속주조 장치.
제1항에 있어서,
상기 외피금속을 상기 몰드 내로 이송하는 가이드롤을 구비하는 연속주조 장치.
제1항에 있어서,
상기 몰드는 횡단면상으로 장변 및 단변을 구비하는 직사각형의 공간부가 형성되고,
상기 외피금속은 각각 한 쌍의 장변부 외피금속과 단변부 외피금속을 구비하는 연속주조 장치.
제4항에 있어서,
상기 몰드의 입구측에 구비되어 상기 장변부 외피금속과 단변부 외피금속을 용접하는 용접부를 포함하는 연속주조 장치.
제1항에 있어서,
상기 몰드는,
각각의 변이 인접하도록 평행하게 구비되는 한 쌍의 주조롤과;
상기 한 쌍의 주형롤 양단에 구비되어 상기 한 쌍의 주형롤과 함께 박판형 공간부를 형성하는 한 쌍의 측면댐:을 구비하는 연속주조 장치.
제6항에 있어서,
상기 외피금속은 한 쌍의 박판형 금속으로 형성되고, 상기 주조롤에 접하도록 공급되는 연속주조 장치.
주물의 외형을 구성하는 외피금속을 제조하는 제1 단계;
상기 외피금속을 몰드의 외곽으로 연속적으로 공급하여 외피금속 내측에 용강풀을 형성하는 제2 단계;
상기 용강풀 내로 용강을 공급하는 제3 단계; 및
용강을 상기 몰드 내에서 일시적으로 정체, 응고시키면서 인발하는 제4 단계:를 포함하는 연속주조 방법.