KR20180051917A

KR20180051917A - 주조설비 및 이를 이용한 주조방법

Info

Publication number: KR20180051917A
Application number: KR1020160148865A
Authority: KR
Inventors: 한승민; 최주한; 한상우; 김장훈; 조현진
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2018-05-17
Also published as: WO2018088753A1; US20190262895A1; CN109922905A; EP3539689A1; KR101881971B1; EP3539689A4; JP2019535524A

Abstract

본 발명은 주조설비 및 이를 이용한 주조방법에 관한 것으로서, 턴디쉬를 마련하는 과정; 상기 턴디쉬에 용강을 주입하는 과정; 상기 턴디쉬의 상부에 상기 턴디쉬에 수용되는 용강 탕면 상부의 적어도 일부 영역에 진공을 형성하기 위한 진공형성부재를 설치하는 과정; 상기 용강에 가스를 취입하여 회전류를 형성하는 과정; 및 상기 용강 탕면 상부의 적어도 일부 영역에 진공을 형성하는 과정;을 포함하여, 보다 상세하게는 용강 중 개재물을 효율적으로 제거하고, 용강의 재산화를 억제할 수 있다.

Description

주조설비 및 이를 이용한 주조방법{Casting apparatus and casging method using the same}

본 발명은 주조설비 및 이를 이용한 주조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용강 중 개재물을 효율적으로 제거하고, 용강의 재산화를 억제할 수 있는 주조설비 및 이를 이용한 주조방법에 관한 것이다.

연속 주조 설비는 제강 설비로부터 정련된 용강을 공급받아 주편을 제조하는 설비로서, 용강(molten steel)을 운반하는 래들(Ladle), 래들에서 용강을 공급받아 임시 저장하는 턴디시(Tundish), 턴디시로부터 지속적으로 용강을 공급받으면서 이를 주편(Slab)으로 1차 응고시키는 주형(Mold), 주형으로부터 지속적으로 인발되는 주편을 2차 냉각시키며 일련의 성형 작업을 수행하는 냉각대로 구성된다.

용강은 턴디시에 수강되어 소정 시간 체류되며 개재물이 부상 분리되고 슬래그가 안정화되며 재산화가 방지된다. 이후, 용강은 주형으로 공급되어 주편의 형상으로 초기 응고층을 형성하는데, 이때, 주편의 표면 품질이 결정된다.

주형에서의 주편 표면 품질은 용강의 개재물에 대한 청정도에 의하여, 그 정도가 결정된다. 예컨대 개재물에 대한 용강의 청정도가 좋지 않을 경우, 개재물 자체로 인하여 주편 표면에 결함이 발생할 수 있고, 개재물에 의해 침지노즐이 막히며 용강 흐름에 이상이 발생하여 주편 표면 품질이 저하될 수 있다.

용강은 턴디시에서 용강이 소정 시간 체류하면서 개재물이 부상 분리되는 정도에 따라, 개재물에 대한 청정도가 상당 부분 달라지며, 개재물의 부상 분리되는 정도는 용강 턴디시에서 체류되는 시간에 비례한다.

따라서, 종래에는 턴디시에서의 용강 체류 시간을 길게 하기 위한 방안으로 턴디시 내부에 댐(Dam)이나 위어(Weir)를 구축하여 용강의 흐름을 제어하여 용강의 체류 시간을 조절하였다. 하지만 용강에 혼입된 개재물의 크기가 30㎛ 이하인 경우, 개재물이 부상 분리되기까지 걸리는 시간이 용강의 체류 시간보다 길고, 이러한 이유로 30㎛ 이하의 크기인 개재물은 턴디시의 댐과 위어를 이용하여 제거하기 어려운 문제점이 있다.

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본 발명은 용강 중 개재물을 효율적으로 제거하여 주조 중 노즐 막힘 현상을 억제할 수 있는 주조설비 및 이를 이용한 주조방법을 제공한다.

본 발명은 용강의 재산화를 억제하여 청정도를 확보할 수 있는 주조설비 및 이를 이용한 주조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 주조설비는, 주조설비로서, 턴디쉬에 수용되는 용강의 탕면 상부의 적어도 일부에 공간부를 형성하도록 상기 턴디쉬에 설치되는 커버부재; 상기 공간부에 진공을 형성하도록 상기 커버부재와 연결되는 진공펌프; 및 상기 진공펌프의 동작을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 커버부재는, 상부 및 하부가 개방되는 중공형으로 형성되고, 적어도 일부가 상기 용강에 침지되도록 상하방향으로 구비되는 수직부; 및 상기 수직부의 상부에 연결되어 상기 수직부와의 사이에 공간부를 형성하는 수평부;를 포함하고, 상기 수평부에는 상기 진공펌프와 연결되도록 배기구가 형성될 수 있다.

상기 수평부는 상기 수직부의 상부만 커버하도록 형성될 수 있다.

상기 수평부는 상기 턴디쉬 상부에 안착되도록 형성될 수 있다.

상기 턴디쉬의 내부에는 용강의 유동을 형성하기 위해 상기 턴디쉬의 바닥면과 이격되어 상기 턴디쉬 내부를 가로지르는 구조물이 구비되고, 상기 턴디쉬의 바닥면과 이격되어 상기 구조물의 양쪽에 상기 구조물과 나란하게 배치되는 유도부재가 구비될 수 있다.

상기 유도부재의 상부면은, 상기 구조물의 상부면 높이보다 높은 위치에 구비될 수 있다.

상기 턴디쉬에 가스를 공급하도록 노즐이 구비되고, 상기 노즐은 상기 유도부재의 사이에서 상기 구조물의 일측에 구비될 수 있다.

상기 공간부에서 용강의 탕면 레벨을 측정하기 위한 검지수단을 포함할 수 있다.

상기 검지수단은 거리센서 및 온도센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 주조방법은, 주조방법으로서, 턴디쉬를 마련하는 과정; 상기 턴디쉬에 용강을 주입하는 과정; 상기 턴디쉬의 상부에 상기 턴디쉬에 수용되는 용강 탕면 상부의 적어도 일부 영역에 진공을 형성하기 위한 진공형성부재를 설치하는 과정; 상기 용강에 가스를 취입하여 회전류를 형성하는 과정; 및 상기 용강 탕면 상부의 적어도 일부 영역에 진공을 형성하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 턴디쉬를 마련하는 과정에서, 진공을 형성하기 위한 영역을 정의하는 유도부재를 형성하고, 상기 유도부재는 상기 턴디쉬의 바닥과 이격되어 상기 턴디쉬 내부를 가로지르며 구비되는 구조물의 양쪽에 상기 구조물과 나란하게 형성할 수 있다.

상기 진공형성부재를 설치하는 과정은, 상기 유도부재 사이에 커버부재를 설치하는 과정; 상기 커버부재의 적어도 일부를 상기 용강에 침지시켜 상기 커버부재의 내부에 용강의 탕면과 이격되는 공간부를 형성하는 과정; 및 상기 커버부재에 진공펌프를 연결하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 회전류를 형성하는 과정은, 상기 구조물의 일측에 가스를 취입하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 진공을 형성하는 과정은 상기 진공펌프를 작동하여 상기 공간부를 흡인하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 진공을 형성하는 과정은 상기 커버부재의 적어도 일부가 상기 용강에 침지되면 수행할 수 있다.

상기 진공을 형성하는 과정은, 상기 공간부에서 용강의 탕면 레벨 변동을 측정하는 과정을 포함하고, 상기 용강의 탕면 레벨 변동에 따라 상기 공간부의 진공 정도를 조절할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 주조설비 및 이를 이용한 주조방법에 의하면, 용강의 탕면 변화에 관계없이 용강에 회전류를 지속적으로 형성함으로써 용강 중 개재물을 효율적으로 제거할 수 있다. 즉, 턴디쉬에 수용되는 용강의 탕면 상부의 적어도 일부에 공간부를 형성하고, 공간부 내부를 흡인하여 진공을 형성함으로써 용강 탕면 레벨을 항상 일정하게 유지할 수 있다. 따라서 공간부 외부에서 용강의 탕면 변화에 관계없이 공간부 내에 진공을 형성하여 용강의 탕면 레벨을 일정하게 유지함으로써 턴디쉬 내에서 용강의 체류시간을 증가시켜 용강 중 개재물을 효율적으로 제거할 수 있다.

또한, 회전류를 형성하기 위해 주입되는 가스가 진공이 형성된 공간부를 통해 외부로 배출되기 때문에 가스 배출에 의해 발생하는 나탕이 대기와 접촉하는 것을 방지하여 용강의 재산화를 억제 혹은 방지할 수 있다.

또한, 용강의 청정도를 유지할 수 있어 주조 시 발생할 수 있는 노즐 막힘이나 주편 결함을 억제 혹은 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비의 요부 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비에 적용되는 진공형성부재의 일 예를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비에 적용되는 진공형성부재의 변형예를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비에 용강 탕면 레벨을 측정하는 검지수단을 설치한 예를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비를 이용하여 주조를 실시할 때 용강에 회전류를 형성하는 상태를 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. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비의 요부 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비에 적용되는 진공형성부재의 일 예를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비에 적용되는 진공형성부재의 변형예를 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비에 용강 탕면 레벨을 측정하는 검지수단을 설치한 예를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 주조설비(1), 예컨대 연속주조설비는 정련을 거친 용강을 담는 용기인 래들(ladle)(10)로부터 공급되는 용강(M)을 저장하고 분배하는 역할을 하는 턴디쉬(20), 용강(M)의 유량을 제어하는 스토퍼(미도시) 또는 슬라이딩 플레이트(미도시), 턴디쉬(20) 내 용강(M)을 몰드(30)로 공급하는 침지노즐(32) 및 용강(M)을 응고시켜 주편(S)으로 만드는 몰드(30)를 포함할 수 있다. 그리고 몰드(30) 하부에는 주편(S)을 냉각시키기 위한 냉각라인(50)이 구비될 수 있다.

도 2를 참조하면, 턴디쉬(20)는 상부가 개방되고 하부에 용강이 배출되는 출강구(21)가 형성되는 중공형으로 형성될 수 있다. 턴디쉬(20)의 내부에는 용강의 유동을 형성하기 위해 다양한 구조물이 구비될 수 있다. 이와 같은 구조물은 댐(23), 위어(24) 및 와류방지댐(미도시)을 포함할 수 있다. 이때, 댐(23)은 턴디쉬(20) 바닥면으로부터 상부 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있고, 위어(24)는 턴디쉬(20) 바닥면으로부터 이격되어 구비되며 용강의 수위보다 높고 댐(23)의 높이보다 높은 위치에서, 턴디쉬(20)의 측벽에 턴디쉬(20) 내부를 가로지르도록 형성될 수 있다. 그리고 와류방지댐은 턴디쉬(20)의 하부에서 출강구(21) 측에 구비되어 슬래그가 몰드(30)로 유입되는 것을 방지하기 위해 와류 발생을 억제할 수 있다. 댐(23)과 위어(24)는 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있으며, 댐(23)과 위어(24) 사이에 용강이 이용하는 통로를 형성할 수 있다.

출강구(21)는 턴디쉬(20)의 길이방향으로 양쪽에 각각 하나씩 구비될 수 있고, 턴디쉬(20)의 길이방향으로 중심에는 쉬라우드 노즐(12)이 배치되어 래들(10)에 수용된 용강을 턴디쉬(20)로 주입할 수 있다.

이러한 구성을 통해 쉬라우드 노즐(12)에서 주입되는 용강은 턴디쉬(20) 내에서 위어(24)와 댐(23)에 의해 형성되는 통로를 이동하면서 출강구(21)로 배출될 수 있다. 이와 같이 턴디쉬(20) 내에서 용강의 흐름을 형성하여 턴디쉬(20) 내에서 용강의 체류 시간을 증가시킴으로써 용강 중 개재물을 용강 상부의 슬래그(S)로 포획할 수 있다.

그러나 이와 같은 턴디쉬(20) 구조에서는 쉬라우드 노즐(12)에서 주입되는 용강은 위어(24)와 댐(23)에 의해 형성되는 통로를 단순하게 지나가는 흐름을 형성하기 때문에 용강 중 개재물을 충분하게 제거하기 어려운 문제점이 있다. 따라서 턴디쉬(20)의 하부에 노즐(26)을 설치하고 턴디쉬(20) 내부로 가스, 예컨대 불활성 가스를 취입하여 턴디쉬(20) 내에서 용강의 회전류를 형성할 수 있다. 이때, 노즐(26)은 위어(24)의 일측, 예컨대 쉬라우드 노즐(12)에 인접한 쪽에 형성될 수 있다. 이에 용강은 노즐(26)로부터 공급되는 가스에 의해 위어(24)를 감싸며 이동하는 회전류를 형성함으로써 턴디쉬(20) 내에서 용강의 체류 시간을 더욱 증가시킬 수 있다.

다만, 이 경우 턴디쉬(20) 내부로 주입되는 가스가 용강 외부로 배출되면서 슬래그를 이동시켜 나탕을 형성하기 때문에 용강이 대기와 접촉하여 재산화되는 문제점이 있다. 또한, 래들 교체 시 턴디쉬(20) 내 용강의 탕면 레벨이 감소하기 때문에 턴디쉬(20) 내에서 용강의 회전류가 원활하게 생성되지 않는 문제점도 있다.

이에 본 발명에서는 턴디쉬(20) 내부의 적어도 일부에 진공을 형성할 수 있는 진공형성부재(100)를 설치하여 용강의 탕면 레벨 변동에 관계없이 회전류를 지속적으로 생성하여 용강 중 개재물을 효율적으로 제거할 수 있고, 용강이 대기와 접촉함으로써 발생할 수 있는 재산화를 억제할 수 있다.

진공형성부재(100)를 설치하기 위해서 턴디쉬(20) 내에는 용강의 탕면 레벨을 일정하게 유지하기 위한 영역, 즉 회전류가 형성되는 영역을 정의하는 유도부재(25)가 구비될 수 있다. 진공형성부재(100)를 이용하여 턴디쉬(20) 내 소정 영역에 진공을 형성하는 경우 용강의 탕면 레벨이 위어(24)의 상부보다 낮아지면 진공 상태를 유지하기 어렵기 때문에 턴디쉬(20)에 유도부재(25)를 형성하여 진공형성부재(100)를 설치하기 위한 영역, 즉 회전류가 형성되는 영역을 미리 마련해놓을 수 있다. 예컨대 용강의 탕면 레벨이 위어(24)의 상부보다 높은 경우 진공형성부재(100)를 이용하여 진공을 형성할 수 있지만, 용강의 탕면 레벨이 위어(24)의 상부보다 낮아지는 경우에는 진공형성부재(100)와 용강 탕면 사이에 공간이 형성되어 진공이 해제될 수 있다.

유도부재(25)는 턴디쉬(20) 바닥면으로부터 이격되어 턴디쉬(20) 내부를 가로지르도록 구비되고, 위어(24)의 양쪽에 위어(24)와 이격되어 나란하게 배치되도록 구비될 수 있다. 이때, 유도부재(25)는 그 사이에서 용강의 회전류가 형성될 수 있도록 노즐(26)이 형성된 상부측에 형성될 수 있다. 이에 유도부재(25) 사이에는 위어(24)가 배치될 수 있고, 노즐(26)을 통해 공급되는 가스에 의해 유도부재(25) 사이에서 용강이 위어(26)를 따라 이동하면서 회전류가 형성될 수 있다. 이때, 용강의 회전류가 원활하게 생성되도록 유도부재(25)의 적어도 일측면에는 가이드 부재(25a)가 형성될 수 있다. 가이드 부재(25a)는 유도부재(25)의 일측면에 경사면을 형성하여 용강의 이동 방향을 제어할 수 있다. 도면에서는 하강류가 형성되는 위어(24)의 일측에 구비되는 유도부재(25)에 경사면(25a)이 형성된 것으로 도시하였으나, 상승류가 형성되는 위어(24)의 타측에 구비되는 유도부재(25)에도 경사면이 형성될 수 있다. 다만, 상승류가 형성되는 쪽과 하강류가 형성되는 쪽에 형성되는 경사면의 방향이 상이할 수 있다.

유도부재(25)의 하부는 위어(24)의 상부보다 낮은 위치에 배치되고, 유도부재(25)의 상부는 위어(24)의 상부보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 이에 래들 교체 시와 같이 용강의 탕면 레벨이 감소하는 경우에도 용강은 유도부재(25) 사이에서 위어(24)의 상부보다 높은 탕면 레벨을 유지하며 회전류를 원활하게 생성할 수 있다.

도 3을 참조하면, 진공형성부재(100)는 턴디쉬(20) 내부의 적어도 일부에 공간부(a)를 형성하는 커버부재(110)와, 커버부재(110) 내부를 흡인하도록 커버부재(110)에 연결되는 진공펌프(120)를 포함할 수 있다. 또한, 커버부재(110) 내에서 용강의 탕면 레벨을 측정하기 위한 검지수단(130)과, 검지수단(130)에서 측정된 용강의 탕면 레벨에 따라 진공펌프(120)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

커버부재(110)는 턴디쉬(20)의 폭방향을 따라 배치될 수 있고, 하부는 개방되고 상부에는 배기구(114)가 형성되는 중공형으로 형성될 수 있다. 커버부재(110)는 상하방향으로 연장되는 수직부(111)와 수직부(111)의 상부에 연결되는 수평부(112)를 포함할 수 있다. 이때, 배기구(114)는 수평부(112)에 형성될 수 있으며, 별도의 배기관의 연결되어 진공펌프(120)와 연결될 수 있다.

수직부(111)는 유도부재(25) 사이에 삽입되어 그 하부가 용강에 침지될 수 있고, 용강에 침지된 상태로 커버부재(110) 내부에서 용강의 탕면 상부측으로 공간부(a)를 형성할 수 있을 정도의 길이로 형성될 수 있다. 이러한 구성을 통해 커버부재(110)는 턴디쉬(20) 상부에서 적어도 일부, 예컨대 하부가 용강에 침지되어 그 내부에 공간부(a)를 형성할 수 있다.

또한, 수평부(112)는 수직부(111)의 상부를 연결하여 수평부(112)와 수직부(111) 사이에 공간부(a)를 형성할 수 있다. 수평부(112)는 수직부(111) 내측으로 형성되는 면적 크기에 대응하는 면적을 갖도록 형성되어 수직부(111) 상부만 커버하도록 형성될 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 커버부재(110a)는 턴디쉬(20) 상부를 커버하도록 형성될 수도 있다. 이 경우 수평부(112a)가 턴디쉬(20) 상부에 안착되도록, 즉 턴디쉬(20) 상부를 커버하도록 형성되고, 수직부(111a)는 수평부(112a)의 하부 일부에 상하방향으로 연장되도록 구비될 수 있다.

그리고 커버부재(110)에는 공간부(a)에서 용강의 탕면 레벨을 측정하기 위한 검지수단(130)이 구비될 수 있다. 검지수단(130)은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 수평부(112)에 구비되어 수평부에서 용강 탕면까지 거리를 측정하는 거리센서(130a)가 사용될 수 있다. 또한, 검지수단(130)은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 용강에 침지되는 수직부(111)에 구비되어 용강의 온도를 측정하는 온도센서(130b)가 사용될 수도 있다.

진공펌프(120)는 커버부재(110)에 연결되어 커버부재(110) 내부의 공간부(a)를 흡인하여 공간부(a)에 진공을 형성할 수 있다. 이에 커버부재(110) 내부, 즉 공간부(a)의 압력은 주변 압력보다 낮아져 커버부재(110) 내측에서 용강의 탕면 레벨은 주변, 즉 커버부재(110) 외측의 용강 탕면 레벨보다 높아지게 된다.

제어부는 검지수단(130)에서 측정된 결과를 전달받아 용강의 탕면 레벨에 따라 진공펌프(120)의 동작을 제어하여 공간부(a)에서 용강의 탕면 레벨을 일정하게 조절할 수 있다. 예컨대 래들(10)에서 턴디쉬(20)로 용강이 지속적으로 주입되는 경우, 노즐(26)을 통해 취입되는 가스에 의해 회전류가 원활하게 형성되지만, 래들(10) 교체를 위해 용강의 공급이 일시적으로 중단되면 턴디쉬(20) 내 용강의 탕면 레벨이 낮아질 수 있다. 이에 커버부재(110) 내측에서 용강의 탕면 레벨이 변동에 따라 진공펌프(120)의 동작을 제어하여 공간부(a)의 압력을 적절하게 조절하여 커버부재(110) 내부에서 용강의 탕면 레벨을 일정하게 유지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 주조방법에 대해서 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비를 이용하여 주조를 실시할 때 용강에 회전류를 형성하는 상태를 보여주는 도면이다.

먼저, 정련이 완료된 용강을 래들(10)에 장입하고, 래들(10)을 연속주조설비로 이동하여 래들 터렛에 안착시킨다. 래들 터렛에 래들이 안착되면, 래들(10) 하부의 출강구에 쉬라우드 노즐(12)을 포함하는 노즐 유닛(미도시)을 연결한다.

래들(10)에 노즐 유닛이 연결되면, 턴디쉬(20) 상부에 진공형성부재(100)를 설치하고 래들(10) 하부의 배출구를 개공하여 턴디쉬(20)에 용강을 주입한다.

턴디쉬(20)에 용강이 주입되고, 턴디쉬(20)에 주입된 용강의 탕면 레벨이 회전류가 형성될 정도, 예컨대 위어(24)의 상부까지 다다르면 노즐(26)을 통해 용강으로 가스를 취입할 수 있다. 이때, 턴디쉬(20)로 취입되는 가스는 아르곤(Ar) 등과 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 턴디쉬(20)에 가스가 공급되면 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 턴디쉬(20) 내에서 용강의 회전류가 형성될 수 있다. 용강의 회전류는 유도부재(25) 사이에서 형성될 수 있으며, 노즐(26)이 구비되는 위어(24)의 일측에서는 상승류가 형성되고 위어(24)의 타측에서는 하강류가 형성될 수 있다. 그리고 위어(24)의 타측에서 유도부재(25)와 댐(23) 사이에 형성되는 공간으로 용강이 빠져나가면서 턴디쉬(20)의 출강구(21) 측으로 이동하게 된다.

턴디쉬(20)에 용강이 주입되어 용강의 탕면 레벨이 상승하면 턴디쉬(20)의 설치된 커버부재(110)의 하부, 즉 수직부(111)의 일부가 용강에 침지되고, 이에 커버부재(110) 내측에서 용강의 탕면 상부에 공간부(a)가 형성될 수 있다.

수직부(111)가 용강에 침지되어 커버부재(110) 내부에 공간부(a)가 형성되면, 제어부는 진공펌프(120)를 작동시켜 커버부재(110) 내부를 흡인하여 진공을 형성할 수 있다. 이때, 수직부(111)가 침지되기 전에 진공펌프(120)로 커버부재(110) 내부를 흡인하면 공기가 턴디쉬(20) 내부로 유입될 수 있으므로 커버부재(110)의 수직부(111)가 용강에 침지된 이후에 커버부재(110) 내부를 흡인하여 진공을 형성하는 것이 좋다.

용강에 수직부(111)의 침지 여부는 검지수단(130)을 통해 측정할 수 있다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 검지수단(130)으로 거리센서(130a)를 사용하는 경우, 거리센서(130a)에서 커버부재(110) 내부의 용강 탕면까지의 거리를 측정함으로써 수직부(111)의 침지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 거리센서(130a)에서 측정된 결과를 제어부에 전달하면 제어부에서는 거리센서(130a)에서 측정된 용강 탕면까지의 거리와 기 설정된 거리 측정된 거리를 상호 비교함으로써 수직부(111)의 침지 여부를 판단할 수 있다.

그리고 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 검지수단(130)으로 온도센서(130b)를 사용하는 경우, 수직부(111)에 수직부(111)의 길이방향으로 설치된 복수의 온도센서(130b)를 이용하여 용강에 침지된 수직부(111)의 온도 변화를 검출함으로써 수직부(111)의 침지 여부를 판단할 수 있다.

출강구(21)를 개방하여 턴디쉬(20)의 하부에 출강구(21)와 연통되도록 연결되는 침지노즐(32)을 통해 몰드(30)에 용강을 주입하여 주편을 주조할 수 있다.

주편을 주조하는 동안 턴디쉬(20) 내부에 가스를 지속적으로 주입하여 용강의 회전류를 형성하고, 진공펌프(120)를 통해 커버부재(110) 내부를 흡인하여 진공 상태를 유지할 수 있다. 이에 주조하는 동안 턴디쉬(20) 내에 회전류가 지속적으로 형성될 수 있다. 또한, 회전류를 발생시키는 가스가 진공이 형성된 영역으로 배출되기 때문에 용강이 대기와 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 래들 교체 시 래들이 교체되는 동안 턴디쉬(20)로의 용강 공급이 일시적으로 중단될 수 있다. 이 경우 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 턴디쉬(20) 내 용강이 몰드(30)로 지속적으로 주입되기 때문에 턴디쉬(20) 내 용강의 탕면 레벨을 감소하게 된다. 이렇게 용강의 탕면 레벨이 감소하면 진공펌프(120)를 이용하여 커버부재(110) 내부를 더욱 강하게 흡인하여 내부 진공 형성 정도를 조절할 수 있다. 즉, 턴디쉬(20) 내 용강의 탕면 레벨이 낮아지면, 이에 대응하여 커버부재(110) 내부에서의 용강 탕면 레벨이 낮아질 수 있다. 따라서 검지수단(130)에 의해 측정되는 용강의 탕면 레벨 변화에 따라 진공펌프(120)의 동작을 제어하여 진공 형성 정도를 용강의 탕면 레벨이 낮아지기 전보다 커버부재(110) 내부의 진공 형성 정도를 강하게 하여 커버부재(110) 내부에서의 용강의 탕면 레벨을 일정하게 유지할 수 있다. 이때, 커버부재(110) 내부를 지나치게 강하게 흡인하면 배기구(114)를 통해 용강이 유출될 수 있으므로 탕면 레벨 변동량에 적절하게 진공펌프(120)의 동작을 제어하는 것이 좋다. 또한, 유도부재(25) 사이에서 용강의 탕면 레벨을 일정하게 유지할 수 있기 때문에 탕면 레벨 변동에 관계없이 용강의 회전류를 지속적으로 형성할 수 있다.

이와 같이 턴디쉬(20) 내 용강의 탕면 레벨 변화에 관계없이 유도부재(25) 사이에서, 즉 커버부재(110) 하부에서 형성되는 용강의 회전류를 지속적으로 유지할 수 있다. 이와 같이 주편을 주조하는 동안 턴디쉬(20) 내에서 용강의 회전류를 지속적으로 형성함으로써 턴디쉬(20) 내에서 용강의 체류 시간을 증가시켜 용강 중 개재물을 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 용강의 회전류가 형성되는 영역에서 용강이 대기와 접촉하는 것을 방지함으로써 용강의 재산화를 방지할 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.

10 : 래들 20: 턴디쉬
21: 출강구 22: 노즐
24: 위어 26: 댐
28: 와류방지댐 30: 몰드
32: 침지노즐 50: 냉각라인

Claims

주조설비로서,
턴디쉬에 수용되는 용강의 탕면 상부의 적어도 일부에 공간부를 형성하도록 상기 턴디쉬에 설치되는 커버부재;
상기 공간부에 진공을 형성하도록 상기 커버부재와 연결되는 진공펌프; 및
상기 진공펌프의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 주조설비.
청구항 1에 있어서,
상기 커버부재는,
상부 및 하부가 개방되는 중공형으로 형성되고, 적어도 일부가 상기 용강에 침지되도록 상하방향으로 구비되는 수직부; 및
상기 수직부의 상부에 연결되어 상기 수직부와의 사이에 공간부를 형성하는 수평부;를 포함하고,
상기 수평부에는 상기 진공펌프와 연결되도록 배기구가 형성되는 주조설비.
청구항 2에 있어서,
상기 수평부는 상기 수직부의 상부만 커버하도록 형성되는 주조설비.
청구항 3에 있어서,
상기 수평부는 상기 턴디쉬 상부에 안착되도록 형성되는 주조설비.
청구항 4에 있어서,
상기 턴디쉬의 내부에는 용강의 유동을 형성하기 위해 상기 턴디쉬의 바닥면과 이격되어 상기 턴디쉬 내부를 가로지르는 구조물이 구비되고,
상기 턴디쉬의 바닥면과 이격되어 상기 구조물의 양쪽에 상기 구조물과 나란하게 배치되는 유도부재가 구비되는 주조설비.
청구항 5에 있어서,
상기 유도부재의 상부면은,
상기 구조물의 상부면 높이보다 높은 위치에 구비되는 주조설비.
청구항 6에 있어서,
상기 턴디쉬에 가스를 공급하도록 노즐이 구비되고,
상기 노즐은 상기 유도부재의 사이에서 상기 구조물의 일측에 구비되는 주조설비.
청구항 7에 있어서,
상기 공간부에서 용강의 탕면 레벨을 측정하기 위한 검지수단을 포함하는 주조설비.
청구항 8에 있어서,
상기 검지수단은 거리센서 및 온도센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 주조설비.
주조방법으로서,
턴디쉬를 마련하는 과정;
상기 턴디쉬에 용강을 주입하는 과정;
상기 턴디쉬의 상부에 상기 턴디쉬에 수용되는 용강 탕면 상부의 적어도 일부 영역에 진공을 형성하기 위한 진공형성부재를 설치하는 과정;
상기 용강에 가스를 취입하여 회전류를 형성하는 과정;
상기 용강 탕면 상부의 적어도 일부 영역에 진공을 형성하는 과정;
을 포함하는 주조방법.
청구항 10에 있어서,
상기 턴디쉬를 마련하는 과정에서,
진공을 형성하기 위한 영역을 정의하는 유도부재를 형성하고,
상기 유도부재는 상기 턴디쉬의 바닥과 이격되어 상기 턴디쉬 내부를 가로지르며 구비되는 구조물의 양쪽에 상기 구조물과 나란하게 형성하는 주조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 진공형성부재를 설치하는 과정은,
상기 유도부재 사이에 커버부재를 설치하는 과정;
상기 커버부재의 적어도 일부를 상기 용강에 침지시켜 상기 커버부재의 내부에 용강의 탕면과 이격되는 공간부를 형성하는 과정; 및 상기 커버부재에 진공펌프를 연결하는 과정;을 포함하는 주조방법.
청구항 14에 있어서,
상기 회전류를 형성하는 과정은,
상기 구조물의 일측에 가스를 취입하는 과정을 포함하는 주조방법.
청구항 13에 있어서,
상기 진공을 형성하는 과정은 상기 진공펌프를 작동하여 상기 공간부를 흡인하는 과정을 포함하는 주조방법.
청구항 14에 있어서,
상기 진공을 형성하는 과정은 상기 커버부재의 적어도 일부가 상기 용강에 침지되면 수행하는 주조방법.
청구항 15에 있어서,
상기 진공을 형성하는 과정은,
상기 공간부에서 용강의 탕면 레벨 변동을 측정하는 과정을 포함하고,
상기 용강의 탕면 레벨 변동에 따라 상기 공간부의 진공 정도를 조절하는 주조방법.