KR20140028308A - 연속주조 주편의 표면처리장치 및 이를 이용한 연속주조 주편의 표면처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주편의 표면결함을 제거하기 위해 용융시 주편의 에지부분으로부터 용융액이 흘러내림을 방지하고, 이로 인해 주편과 제품의 품질을 향상시킬 수 있도록 한 연속주조 주편의 표면처리장치 및 이를 이용한 연속주조 주편의 표면처리방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 연속주조 주편의 표면처리장치는 주편의 에지부분을 가열하여 용융시킬 수 있는 토치부; 및 상기 에지부분이 용융되어 흘러내림을 방지하도록 상기 에지부분을 향하여 가스를 분사시킬 수 있는 가스가이드를 포함하는 연속주조 주편의 표면처리장치가 제공된다.

Description

연속주조 주편의 표면처리장치 및 이를 이용한 연속주조 주편의 표면처리방법{APPARATUS FOR IMPROVING SURFACE OF CAST STRIP AND SURFACE IMPROVING METHOD THEREOF}

본 발명은 연속주조 주편의 표면처리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속주조 주편의 표면처리장치 및 이를 이용한 연속주조 주편의 표면처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조(continuous casting)는 소성가공의 소재인 슬래브(slab), 빌렛(billet) 등의 주편을 성형하는 방법으로서, 용해금속을 주형에 연속적으로 주입하고, 이를 응고시켜서 주편을 생산하게 된다.

이와 같은 연속주조로 제조된 주편은 주조과정에서 표면에 스크래치(scratch), 크랙(crack) 등과 같은 표면결함(oscillation mark)이 발생할 수 있다. 이러한 표면결함은 주편의 품질을 저하시키고, 주편을 그대로 압연하여 코일(coil) 등을 생산할 경우 그대로 잔존하여 최종 제품의 불량을 야기한다. 따라서, 연속주조 공정에서는 주편의 표면결함을 해결하고자 많은 노력을 기울이고 있다.

종래에는 연속주조로 제조된 주편의 표면결함을 제거하기 위해서, 스카핑(scarfing) 공정을 거치게 되는데, 이러한 스카핑 공정은 산도 토치(Torch)에 의하여 표면에 존재하는 결함들을 산화제거 하게 된다

그러나 종래의 주편에 대한 표면결함을 제거하기 위하여, 주편의 표면에 대한 용융과정을 수반시, 용융부분이 주편의 에지부분인 경우에는 용융액이 흘러내림으로써 주편의 품질을 저하시키고, 이를 압연과정에 의하여 최종 제품으로 생산시 품질을 현저하게 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 포함하여, 야기될 수 있는 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 주편의 표면결함을 제거하기 위해 용융시 주편의 에지부분으로부터 용융액이 흘러내림을 방지하고, 이로 인해 주편과 최종 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 연속주조 주편의 표면처리장치 및 이를 이용한 연속주조 주편의 표면처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따른 연속주조 주편의 표면처리장치가 제공된다. 상기 연속주조 주편의 표면처리장치는 주편의 에지부분을 가열하여 용융시킬 수 있는 토치부; 및 상기 에지부분이 용융되어 흘러내림을 방지하도록 상기 에지부분을 향하여 가스를 분사시킬 수 있는 가스가이드를 포함할 수 있다.

상기 연속주조 주편의 표면처리장치에 있어서, 상기 주편이 상기 토치부에 대하여 상대적으로 이송될 수 있도록 하는 이송부를 더 포함할 수 있다.

상기 연속주조 주편의 표면처리장치에 있어서, 상기 토치부는, 플라즈마를 발생시킬 수 있는 토치를 포함할 수 있다.

상기 연속주조 주편의 표면처리장치에 있어서, 상기 가스가이드는, 불활성가스를 공급받아 분사시킬 수 있다.

상기 연속주조 주편의 표면처리장치에 있어서, 상기 가스가이드는, 상기 주편의 측면을 향하여 측방향으로 가스를 분사시킬 수 있다.

상기 연속주조 주편의 표면처리장치에 있어서, 상기 가스가이드는, 상기 에지부분의 일부 또는 전부에 대하여 가스를 분사시킬 수 있다.

상기 연속주조 주편의 표면처리장치에 있어서, 상기 토치부는, 상기 주편에서 양측의 에지부분 각각을 가열하여 용융시킬 수 있도록 설치되고, 상기 가스가이드는, 상기 양측의 에지부분 각각을 향하여 가스를 분사시킬 수 있도록 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따른 연속주조 주편의 표면처리방법이 제공된다. 상기 연속주조 주편의 표면처리방법은 주편이 에지부분의 가열을 위한 부재에 대하여 상대적으로 이송될 수 있도록 하는 단계; 및 상기 에지부분이 가열되도록 하고, 상기 에지부분이 가열에 의해 용융되어 흘러내림을 방지하도록 상기 에지부분을 향하여 가스가 분사되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 연속주조 주편의 표면처리방법에 있어서, 상기 에지부분의 가열은, 상기 에지부분이 플라즈마를 발생시키는 토치부에 의해 가열되도록 할 수 있다.

상기 연속주조 주편의 표면처리방법에 있어서, 상기 가스의 분사는, 상기 에지부분에 인접하도록 이격되게 설치되는 가스가이드에 의해 상기 에지부분을 향하여 가스가 분사되도록 할 수 있다.

상기 연속주조 주편의 표면처리방법에 있어서, 상기 가스가이드는, 불활성가스를 공급받아 분사시킬 수 있다.

본 발명에 따른 연속주조 주편의 표면처리장치 및 이를 이용한 연속주조 주편의 표면처리방법에 의하면, 주편의 표면결함을 제거하기 위해 용융시 주편의 에지부분으로부터 용융액이 흘러내림을 방지하고, 이로 인해 주편과 최종 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 연속주조 주편의 표면처리장치 및 이를 이용한 연속주조 주편의 표면처리방법을 구현할 수 있다. 한편 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연속주조 주편의 표면처리장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 연속주조 주편의 표면처리장치를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 연속주조 주편의 표면처리장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속주조 주편의 표면처리방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연속주조 주편의 표면처리장치를 도시한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연속주조 주편의 표면처리장치(100)는 주편(10)의 에지부분(11)을 가열하기 위한 토치부(110)와, 주편(10)의 에지부분(11)을 향하여 가스를 분사하기 위한 가스가이드(120)를 포함할 수 있다.

주편(10)은 연속주조(continuous casting)에 의해 제조될 수 있는데, 이를 위해 일례로 용탕을 몰드 내로 주입시킴으로써 응고되도록 하여 슬라브(slab) 형상의 주편을 형성하도록 하고, 이를 절단기(미도시)에 의해 일정 크기로 절단하게 된다. 이러한 주편(10)은 주조과정에서 발생한 표면결함이 제거되기 위하여, 이송부(130)에 의해 토치부(110)에 대하여 상대적으로 이송된다. 한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연속주조 주편의 표면처리장치(100)는 이후의 실시예와 마찬가지로, 주편(10)의 생산을 위한 연속주조 장치에 포함되거나, 연속주조 장치와는 별도로 이루어질 수 있다.

이송부(130)는 본 실시예에서처럼 주편(10)이 길이방향을 따라 정해진 경로로 이송되도록 하거나, 다른 예로서 토치부(110)를 주편(10)의 길이방향을 따라 이송되도록 할 수 있으며, 이와 같이 토치부(110)나 주편(10) 중 어느 하나를 이송시킴으로써 주편(10)이 토치부(110)에 대하여 상대적으로 이송되도록 할 수 있는데, 또 다른 예로서, 토치부(110)와 주편(10)을 각각 반대방향으로 이송시킴으로써 주편(10)이 토치부(110)에 대하여 상대적으로 이송되도록 할 수 있다.

이송부(130)는 주편(10)을 이송시키고자 하는 경우, 주편(10)의 이송 경로를 따라서 나란하도록 다수로 배열되는 이송롤러(미도시)에 의해 주편(10)을 이송시키거나, 컨베이어 시스템 또는 회전모터나 리니어모터의 구동력을 이용한 이송스테이지 등에 의해서 주편(10)을 이송시킬 수 있다. 여기서, 이송롤러는 벨트나 기어 등을 이용하여 모터의 구동력을 전달받아 회전함으로써 상부에 놓여진 주편(10)을 이송시키도록 한다. 또한 이송부(130)는 주편(10)을 대신하여 토치부(110)를 이송시키고자 하는 경우, 회전모터의 회전력을 직선운동으로 전환시킨 이송장치 또는 리니어모터나 실린더 등의 액추에이터를 이용하여 토치부(110)를 이송시킬 수 있다. 이와 같이 이송부(130)는 주편(10) 또는 토치부(110)의 이송을 위하여 다양한 구조와 방식을 가진 이송 장치가 사용될 수 있다.

토치부(110)는 주편(10)의 표면에서 에지부분(11)을 가열하여 용융시킬 수 있도록 하는데, 본 실시예에서처럼, 열원으로서 플라즈마(plasma)를 발생시킬 수 있는 토치를 포함함으로써, 플라즈마에 의해 주편(10)의 에지부분(11)을 가열 및 용융시킴으로써 용융 후의 재응고에 의해 주편(10)의 주조 과정에서 필수적으로 발생한 표면결함을 제거할 수 있도록 한다. 이러한 토치부(110)의 형상, 배치 구조, 종류 등은 다양한 변형 실시가 가능하고, 주편(10)의 에지부분(11)을 고열로 용융시켜서 표면결함을 제거할 수 있다면, 플라즈마 이외에도 레이저(laser), 아크(arc), TIG(Tungsten Inert Gas) 등을 열원으로서 사용할 수 있다.

가스가이드(120)는 주편(10)의 에지부분(11)에 인접하도록 이격되게 설치될 수 있고, 토치부(110)에 의해 가열 및 용융되는 주편(10)의 에지부분(11)이 용융되어 흘러내림을 방지하도록 에지부분(11)을 향하여 가스를 분사시킬 수 있도록 하는데, 토치부(110)에 의해 용융되는 에지부분(11)을 향하여 가스를 분사시킬 수 있는 위치에 브라켓으로 고정되거나, 장치의 프레임에 고정될 수 있고, 이와 달리, 리지드(rigid)한 가스공급라인(121)에 연결됨으로써 원하는 위치에 고정될 수도 있다. 또한 가스가이드(120)는 주편(10)과의 상대적인 이송을 위하여 이송부(130)에 의해 토치부(110)와 함께 이송되는 경우, 위치나 형상 변경이 가능한 플렉시블(flexible)한 가스공급라인(121)을 통해서 고압의 가스를 공급받을 수 있다. 이와 같이 가스가이드(120)는 주편(10)과의 이격에 의해 고온 상태의 주편(10) 근처에서의 사용을 가능하도록 하고, 주편(10)의 에지부분(11)이 용융되어 흘러내리고자 하는 경우, 가스의 분사에 의해 용융부분을 급속히 냉각시킴으로써 흘러내림을 방지할 수 있도록 한다.

가스가이드(120)는 본 실시예에서처럼 주편(10)에서 에지부분(11)의 일부에 대하여 가스를 분사시키기 위한 크기 및 구조를 가질 수 있고, 에지부분(11)의 용융부위를 따라 균일하게 가스를 분사시킬 수 있도록 에지부분(11)에 대향하는 측에 에지부분(11)의 길이방향을 따라서 가스의 분사홀 내지 분사노즐이 서로 간격을 두고서 다수로 마련될 수 있다. 또한 가스가이드(120)는 주편(10)의 에지부분(11)으로부터 용융액이 흘러내림을 효과적으로 저지하기 위하여, 주편(10)의 측면을 향하여 측방향으로 가스를 분사시키도록 분사홀 내지 분사노즐이 마련될 수 있다. 여기서 측방향은 반드시 수평일 필요는 없으며, 주편(10)의 에지부분(11)으로부터 용융액의 흘러내림을 저지할 수 있다면, 상방 또는 하방의 경사방향도 이에 포함될 수 있다.

가스가이드(120)는 외부의 가스공급부(122)로부터 가스공급라인(121)을 통해서 가스를 공급받아 분사하게 되는데, 이때 주편(10)의 표면처리과정에서 주편(10)에 미치는 영향을 최소화하도록 가스공급부(122)로부터 불활성가스, 예컨대 아르곤(Ar)이나 질소(N₂) 등의 가스를 공급받아 분사시킬 수 있다. 이러한 가스가이드(120)에 의한 가스의 분사는 가스공급라인(121) 상에 설치되는 밸브(123)의 개폐 조작에 의해 제어될 수 있다. 여기서 밸브(123)는 메뉴얼 밸브이거나, 장치의 제어부로부터 기설정된 프로그램에 의하여 출력되는 제어신호에 의해 동작하는 솔레노이드밸브 등과 같은 제어밸브일 수 있다.

한편 도 2에 도시된 바와 같이, 가스가이드(220)는 토치부(210)에 의해 가열 및 용융되어지는 주편(10)의 에지부분(11) 전부에 대하여 가스를 분사시킬 수 있고, 이를 위해 일례로, 에지부분(11)에 나란하도록 바 형태로 이루어질 수 있고, 길이방향을 따라 미도시된 가스의 분사홀 내지 분사노즐이 간격을 두고서 다수로 마련될 수 있다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 토치부(310)는 주편(10)의 표면에서 에지부분(11)에 대한 처리 효율을 높일 수 있도록 주편(10)에서 양측의 에지부분(11) 각각을 가열하여 용융시킬 수 있도록 설치될 수 있는데, 이때, 가스가이드(320)는 이러한 주편(10) 양측의 에지부분(11) 각각을 향하여 가스를 분사시킬 수 있도록 설치되며, 일례로 주편(10)을 사이에 두고 서로 대향되도록 설치되는 한 쌍으로 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 연속주조 주편의 표면처리방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 연속주조 주편의 표면처리방법은 일례로, 주편의 상대적 이송 단계(S10)와, 주편의 에지부분 가열 및 가스 분사 단계(S20)를 포함할 수 있는데, 연속주조 공정과 연속적으로 수행되거나, 연속주조 공정과는 별도로 수행될 수 있으며, 도 1에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연속주조 주편의 표면처리장치(100) 위주로 설명하기로 한다.

주편의 상대적 이송 단계(S10)에 의하면, 주편(10)에 대한 표면처리를 위하여, 주편(10)이 에지부분(11)의 가열을 위한 부재에 대하여 상대적으로 이송되도록 한다(S11). 이를 위해, 일례로 이송부(130)에 의해 주편(10)을 정해진 경로를 따라 이송시킬 수 있으며, 다른 예로서 이송부(130)가 에지부분(11)의 가열을 위한 부재를 주편(10)의 상측을 따라 이송시킬 수도 있다. 여기서 에지부분(11)의 가열을 위한 부재는 주편(11)의 표면에서 폭방향 전체에 걸쳐서 가열을 수행하도록 하는 가열유닛이거나, 본 실시예에서처럼 주편(10)의 에지부분(11) 상측에 설치되는 토치부(110)로 이루어질 수 있다.

토치부(110)는 앞서 설명한 바와 같이, 열원으로서 플라즈마(plasma)를 발생시킬 수 있는 토치를 포함함으로써, 플라즈마에 의해 주편(10)의 에지부분(11)을 가열 및 용융시킴으로써 용융 후의 재응고에 의해 주편(10)의 주조 과정에서 필수적으로 발생한 표면결함을 제거할 수 있도록 한다. 이러한 토치부(110)의 형상, 배치 구조, 종류 등은 다양한 변형 실시가 가능하고, 주편(10)의 에지부분(11)을 고열로 용융시켜서 표면결함을 제거할 수 있다면, 플라즈마 이외에도 레이저(laser), 아크(arc), TIG(Tungsten Inert Gas) 등을 열원으로서 사용할 수 있다.

주편(10)이 에지부분(11)의 가열을 위한 부재, 예컨대 토치부(110)에 대하여 상대적으로 이송되면(S10), 주편의 에지부분 가열 및 가스 분사 단계(S20)를 수행하는데, 이는 주편(10)의 에지부분(11)이 가열되도록 하고, 에지부분(11)이 가열에 의해 용융되어 흘러내림을 방지하도록 에지부분(11)을 향하여 가스가 분사되도록 하는 단계이다.

주편의 에지부분 가열 및 가스 분사 단계(S20)는 본 실시예에서처럼 주편의 에지부분 가열 단계(S21)와 주편의 에지부분에 대한 가스 분사 단계(S22)를 포함할 수 있다. 여기서 주편의 에지부분 가열 단계(S21)는 본 실시예에서처럼 주편의 에지부분에 대한 가스 분사 단계(S22) 이전에 실시될 수 있으나, 이와 달리, 주편의 에지부분에 대한 가스 분사 단계(S22) 이후에 실시될 수 있거나, 주편의 에지부분에 대한 가스 분사 단계(S22)와 동시에 실시될 수 있음은 물론이다.

주편(10)의 상대적 이송 후, 주편(10)의 에지부분(11)이 가열되도록 할 수 있는데(S21), 에지부분(11)의 가열은 일례로 에지부분(11)이 플라즈마를 발생시키는 토치부(110)에 의해 가열되도록 할 수 있다.

또한 주편(10)의 에지부분(11)이 가열에 의해 용융되어 흘러내림을 방지하도록 에지부분(11)을 향하여 가스가 분사되도록 할 수 있다(S22). 이로 인해 에지부분(11)이 고온에 의해 용융되더라도 분사되는 가스에 의해 급속히 냉각됨으로써 용융액의 흘러내림이 방지된다. 여기서 에지부분(11)에 대한 가스의 분사는 에지부분(11)에 인접하도록 이격되게 설치되는 가스가이드(120)에 의해 에지부분을 향하여 가스가 분사되도록 할 수 있다. 여기서 가스가이드(120)는 주편(10)에 이격됨으로써 고온 상태의 주편(10) 부근에서도 사용이 가능해지고, 주편(10)에 대한 영향을 제거 내지 최소화하도록 아르곤(Ar), 질소(N2) 등의 가스와 같은 불활성가스를 외부의 가스공급부(122)로부터 가스공급라인(121)을 통해서 공급받아 분사시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 연속주조 주편의 표면처리장치 및 이를 이용한 연속주조 주편의 표면처리방법에 따르면, 주편의 표면결함을 제거하기 위해 용융시 주편의 에지부분으로부터 용융액이 흘러내림을 방지하고, 이로 인해 주편과 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 주편 11 : 에지부분
110,210,310 : 토치부 120,220,320 : 가스가이드
121 : 가스공급라인 122 : 가스공급부
123 : 밸브 130 : 이송부

Claims (11)

1. 주편의 에지부분을 가열하여 용융시킬 수 있는 토치부; 및
   상기 에지부분이 용융되어 흘러내림을 방지하도록 상기 에지부분을 향하여 가스를 분사시킬 수 있는 가스가이드;
   를 포함하는, 연속주조 주편의 표면처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주편이 상기 토치부에 대하여 상대적으로 이송될 수 있도록 하는 이송부를 더 포함하는, 연속주조 주편의 표면처리장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 토치부는,
   플라즈마를 발생시킬 수 있는 토치를 포함하는, 연속주조 주편의 표면처리장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 가스가이드는,
   불활성가스를 공급받아 분사시키는, 연속주조 주편의 표면처리장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 가스가이드는,
   상기 주편의 측면을 향하여 측방향으로 가스를 분사시키는, 연속주조 주편의 표면처리장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 가스가이드는,
   상기 에지부분의 일부 또는 전부에 대하여 가스를 분사시킬 수 있는, 연속주조 주편의 표면처리장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 토치부는,
   상기 주편에서 양측의 에지부분 각각을 가열하여 용융시킬 수 있도록 설치되고,
   상기 가스가이드는,
   상기 양측의 에지부분 각각을 향하여 가스를 분사시킬 수 있도록 설치되는, 연속주조 주편의 표면처리장치.
8. 주편이 에지부분의 가열을 위한 부재에 대하여 상대적으로 이송될 수 있도록 하는 단계; 및
   상기 에지부분이 가열되도록 하고, 상기 에지부분이 가열에 의해 용융되어 흘러내림을 방지하도록 상기 에지부분을 향하여 가스가 분사되도록 하는 단계;
   를 포함하는, 연속주조 주편의 표면처리방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 에지부분의 가열은,
   상기 에지부분이 플라즈마를 발생시키는 토치부에 의해 가열되도록 하는, 연속주조 주편의 표면처리방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 가스의 분사는,
    상기 에지부분에 인접하도록 이격되게 설치되는 가스가이드에 의해 상기 에지부분을 향하여 가스가 분사되도록 하는, 연속주조 주편의 표면처리방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 가스가이드는,
    불활성가스를 공급받아 분사시키는, 연속주조 주편의 표면처리방법.

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