KR20200036589A

KR20200036589A - 주조 모사 장치 및 주조 모사 방법

Info

Publication number: KR20200036589A
Application number: KR1020180116419A
Authority: KR
Inventors: 김성줄; 정태인; 박준표; 이순규; 이상필
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-07
Also published as: JP7111896B2; CN112789673B; KR102171086B1; JP2022502262A; WO2020067714A1; CN112789673A

Abstract

본 발명은 식별 가능한 제 1 액상물과 제 2 액상물의 혼합 상태를 확인할 수 있는 주조 모사 장치로서, 제 1 및 제 2 액상물의 수용이 가능한 용기, 용기 내부로 제 1 액상물을 토출하는 제 1 토출구가 마련된 제 1 노즐, 제 1 토출구의 하측에 위치하도록 마련되어, 용기 내부로 제 2 액상물을 토출하는 제 2 토출구가 마련된 제 2 노즐, 제 1 노즐과 제 2 노즐의 나열 방향으로 연장 형성되어, 제 1 토출구와 제 2 토출구 사이에 위치하도록 용기 내부에 설치되며, 제 1 토출구로부터 토출된 제 1 액상물이 하측으로 통과할 수 있는 개구가 마련된 유동 저항부를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따른 주조 모사 장치 및 주조 모사 방법에 의하면, 서로 다른 조성의 제 1 용강과 제 2 용강을 이용하여 복층 주편을 주조하는데 있어서, 제 1 액상물과 제 2 액상물의 혼합 상태를 파악하여, 제 1 용강과 제 2 용강의 혼합 상태를 예측할 수 있다.

Description

주조 모사 장치 및 주조 모사 방법{CASTING SIMULATOR AND FOR SIMULATION METHOD FOR CASTING}

본 발명은 주조 모사 장치 및 주조 모사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종 액상물의 혼합 정도를 확인할 수 있는 주조 모사 장치 및 주조 모사 방법에 관한 것이다.

표층부와 중심부의 조성이 다른 복층 주편을 제조하는 주조 장치는 용강을 전달받아 용강을 일정한 형상으로 초기 응고시키는 주형, 각기 다른 조성의 용강을 주형으로 공급하는 제 1 및 제 2 노즐, 주형 내에 직류 자장을 발생시키는 자장 발생부를 포함한다.

제 1 및 제 2 노즐은 주형으로 서로 다른 성분의 용강을 공급하는 수단으로, 수평 방향으로 나열되어 상호 이격배치된다. 예컨대, 주형의 한 쌍의 단변부의 나열 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된다.

그리고 제 1 노즐과 제 2 노즐은 그 연장 길이가 서로 다르도록 마련되는데, 제 1 용강을 토출하는 제 1 노즐의 길이가 제 2 용강을 토출하는 제 2 노즐에 비해 짧다. 따라서 주형 내부에서 제 1 용강이 제 2 용강의 상측 위치에서 토출된다.

이하, 상술한 주조 장치를 이용한 복합 주편 제조 방법에 대해 간략히 설명한다.

먼저, 제 1 노즐을 통해 주형으로 제 1 용강을 공급하면, 제 1 용강이 응고됨으로써, 주형의 내벽면을 따라 제 1 응고셸이 형성된다. 그리고, 제 1 응고셸에 의해 둘러싸인 공간으로 제 2 노즐을 통해 제 2 용강을 공급한다. 이에, 제 2 노즐로부터 공급된 제 2 용강이 응고되며, 제 1 응고셸의 내벽면을 따라 제 2 응고셸이 형성되기 시작한다. 이러한 제 1 용강 및 제 2 용강의 공급 및 응고에 의해 표층부와 중심부의 조성이 다른 복층 구조의 주편이 주조된다.

또한, 주형 내부에서 제 2 응고셸에 의해 구획된 공간에는 제 1 용강과 제 2 용강 사이의 경계 영역이 존재하며, 경계 영역을 기준으로 제 1 용강풀과 제 2 용강풀로 분단된다.

한편, 제 2 노즐을 통해 토출된 제 2 용강의 적어도 일부는 제 1 용강의 응고에 의해 형성된 제 1 응고셸에 충돌하며, 이에 따라 하향류 및 상승류 중 적어도 하나가 형성된다. 이들 중, 상승류가 형성되면, 제 2 용강풀의 용강이 제 1 용강풀로 이동하거나, 제 1 용강풀의 용강이 제 2 용강풀로 이동하여, 제 1 용강과 제 2 용강 간의 혼합이 발생된다. 이러한 용강의 혼합은 복층 주편의 품질을 저하시키는 요인이 된다.

상술한 바와 같이 제 1 용강과 제 2 용강 간의 혼합 유무, 혼합량 등은 주조 속도, 제 1 및 제 2 노즐을 통한 제 1 용강 및 제 2 용강 각각의 주입량, 제 1 및 제 2 노즐 각각에서의 토출구의 높이, 제 1 및 제 2 노즐로부터의 용강의 토출 방향 등 다양한 공정 변수에 따라 달라진다.

이에, 복층 주편을 주조하기에 앞서, 제 1 용강과 제 2 용강의 혼합을 최소화할 수 있는 주조 조건을 도출할 필요가 있다.

일본공개특허 1995-314092

본 발명은 이종 액상물의 혼합 정도를 확인할 수 있는 주조 모사 장치를 제공한다.

본 발명은 식별 가능한 제 1 액상물과 제 2 액상물의 혼합 상태를 확인할 수 있는 주조 모사 장치로서, 상기 제 1 및 제 2 액상물의 수용이 가능한 용기; 상기 용기 내부로 제 1 액상물을 토출하는 제 1 토출구가 마련된 제 1 노즐;

상기 제 1 토출구의 하측에 위치하도록 마련되어, 상기 용기 내부로 제 2 액상물을 토출하는 제 2 토출구가 마련된 제 2 노즐; 상기 제 1 노즐과 제 2 노즐의 나열 방향으로 연장 형성되어, 상기 제 1 토출구와 제 2 토출구 사이에 위치하도록 상기 용기 내부에 설치되며, 상기 제 1 토출구로부터 토출된 제 1 액상물이 하측으로 통과할 수 있는 개구가 마련된 유동 저항부;를 포함한다.

각각이 상기 유동 저항부와 교차하도록 연장 형성되며, 상기 제 1 노즐과 제 2 노즐의 나열 방향으로 상호 이격 설치된 한 쌍의 격막부를 포함하고, 상기 유동 저항부가 상기 한 쌍의 격막부 사이를 연결하도록 설치된다.

상기 유동 저항부는 복수개로 구비되어, 상기 한 쌍의 격막부 사이에서 다단으로 이격 배치되며, 복수의 상기 유동 저항부 중, 최상단의 유동 저항부는 상기 제 1 토출구와 제 2 토출구 사이에 위치하며, 최하단의 유동 저항부는 상기 제 2 노즐의 하측에 위치된다.

상기 제 1 노즐의 길이가 상기 제 2 노즐의 길이에 비해 짧고, 상기 제 1 노즐의 상단의 높이와 상기 제 2 노즐의 상단의 높이가 동일하도록 설치된다.

상기 용기는, 상기 제 1 및 제 2 액상물의 수용이 가능한 내부 공간을 가지며, 상측 및 하측이 개구된 바디; 및 상기 바디의 하측 개구를 폐쇄하도록 설치되며, 상기 바디 내 제 1 및 제 2 액상물을 외부로 배출시키며, 상기 제 1 및 제 2 액상물의 배출 유량을 조절할 수 있는 배출부;를 포함한다.

상기 용기는 상기 바디의 상측 개구의 적어도 일부를 폐쇄하도록 설치되며, 상기 제 1 노즐과 제 2 노즐의 나열 방향으로 연장 형성되어, 상기 제 1 노즐 및 제 2 노즐이 상하 방향으로 관통할 수 있는 거치 개구가 마련된 거치대를 포함한다.

상기 한 쌍의 격막부 각각은 그 연장 방향의 양 끝단이 상기 바디의 내벽면과 접하고, 상기 한 쌍의 격막부 각각은 그 연장 방향에서 마주보는 상기 바디의 내벽면과 이격되도록 설치된다.

상기 한 쌍의 격막부 각각의 양 끝단과 마주하는 상기 바디의 내벽면에는 상기 한 쌍의 격막부 각각의 양 끝단이 삽입되어 체결되는 체결홈이 마련된다.

상기 체결홈은 복수개로 마련되어, 상기 한 쌍의 격막부의 나열 방향으로 나열 배치된다.

상기 한 쌍의 격막부 각각의 양 끝단에는 내측으로 함몰된 체결홈이 마련되고, 상기 한 쌍의 격막부 각각의 양 끝단과 마주하는 상기 바디의 내벽면에는 상기 한 쌍의 격막부 각각의 양 끝단에 마련된 체결홈으로 삽입 가능한 돌출 부재가 마련된다.

상기 돌출 부재는 복수개로 마련되어, 상기 한 쌍의 격막부의 나열 방향으로나열 배치된다.

상기 한 쌍의 격막부 각각 및 이들과 이격되어 마주보는 상기 용기의 내벽면을 연결하도록 설치되는 제 1 지지 부재를 포함한다.

상기 제 1 지지 부재는 상기 격막부의 연장 방향의 중심에 위치되거나, 상기 격막부의 연장 방향의 양 가장자리에 위치된다.

상기 한 쌍의 격막부 각각으로부터 내측으로 연장 형성되고, 그 상부에 상기 유동 저항부가 안착되는 제 2 지지 부재를 포함한다.

상기 제 2 지지 부재는 상기 격막부의 연장 방향의 중심에 위치되거나, 상기 격막부의 연장 방향의 양 가장자리에 위치된다.

상기 제 1 및 제 2 노즐 각각으로 제 1 및 제 2 액상물을 공급하며, 상기 제 1 및 제 2 액상물의 공급 유량을 조절할 수 있는 액상물 공급부를 포함한다.

본 발명은 서로 다른 조성의 제 1 용강과 제 2 용강을 응고시켜, 복층 구조의 주편을 주조하는 주조 조업에서, 제 1 용강과 제 2 용강의 혼합 상태를 예측할 수 있는 주조 모사 방법으로, 제 1 액상물을 용기 내부에 위치된 유동 저항부의 상측 위치에서 토출시켜 공급하는 제 1 액상물 공급 과정; 상기 제 1 액상물과 식별되는 제 2 액상물을 상기 유동 저항부의 하측에서 토출시켜 공급하는 제 2 액상물 공급 과정; 및 상기 제 1 액상물과 제 2 액상물 간의 경계 영역의 두께 및 높이 중 적어도 하나를 파악하여, 상기 제 1 용강과 제 2 용강의 혼합 상태를 예측하는 과정;을 포함한다.

상기 유동 저항부의 상측으로 토출된 제 1 액상물 중 일부는 상기 유동 저항부에 마련된 개구를 통해 상기 유동 저항부의 하측으로 이동되고, 나머지는 상기 유동 저항부의 연장 방향으로 흘러 상기 유동 저항부의 외측으로 이동한다.

상기 제 1 액상물이 상기 유동 저항부의 외측으로 이동하는데 있어서, 각각이 상기 유동 저항부와 교차하도록 상하 방향으로 연장 형성되며, 상기 유동 저항부의 양측에 위치되도록 이격 배치된 한 쌍의 격막부의 외측으로 이동한다.

상기 용기의 하측으로 상기 제 1 액상물 및 제 2 액상물을 배출하는 과정을 포함한다.

상기 제 1 액상물을 공급하는데 있어서, 제 1 토출구를 구비하는 제 1 노즐을 이용하여 상기 제 1 액상물을 토출하고, 상기 제 2 액상물을 공급하는데 있어서, 제 2 토출구를 구비하는 제 2 노즐을 이용하여 상기 제 2 액상물을 토출하며,

상기 제 1 액상물과 제 2 액상물 간의 경계 영역의 두께 및 높이 중 적어도 하나를 파악하는데 있어서, 상기 제 1 및 제 2 노즐을 통한 제 1 및 제 2 액상물의 토출 유량, 제 1 및 제 2 노즐의 길이, 제 1 및 제 2 토출구의 높이, 제 1 및 제 2 토출구의 형상, 상기 용기의 하측으로 배출되는 제 1 및 제 2 액상물의 배출 유량, 상기 유동 저항부의 높이, 상하방향으로의 상기 유동 저항부의 설치 갯수 중 적어도 하나에 따른 상기 제 1 액상물과 제 2 액상물 간의 경계 영역의 두께 및 높이 중 적어도 하나를 파악한다.

상기 제 1 액상물과 제 2 액상물은 채도, 명암 및 온도 중 적어도 어느 하나가 상이하다.

본 발명의 실시형태에 따른 주조 모사 장치 및 주조 모사 방법에 의하면, 서로 다른 조성의 제 1 용강과 제 2 용강을 이용하여 복층 주편을 주조하는데 있어서, 제 1 액상물과 제 2 액상물의 혼합 상태를 파악하여, 제 1 용강과 제 2 용강의 혼합 상태를 예측할 수 있다.

또한, 제 1 액상물과 제 2 액상물 간의 경계 영역의 두께를 최소화하고, 경계 영역의 적절한 높이가 나타나는 주조 모사 장치의 최적의 조건을 도출하고, 이를 복층 주편을 주조하는 주조 장치 및 주조 조업에 적용함으로써, 제 1 용강과 제 2 용강 간의 혼합을 최소화하고, 품질이 향상된 복층 주편을 주조할 수 있다.

도 1은 복층 구조의 주편을 주조하는 일반적인 주조 장치의 요부를 도시한 도면
도 2는 복층 구조의 주편을 주조하기 위한 일반적인 주형을 상측에서 바라본 상면도
도 3은 일반적인 복층 구조의 주편의 상면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주조 모사 장치를 도시한 입체도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주조 모사 장치를 도시한 정면도
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주조 모사 장치를 용기의 상측에서 바라본 상면도
도 7은 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도
도 8은 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도
도 9는 제 1 실시예의 제 3 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도
도 10은 제 1 실시예의 제 4 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도
도 11은 제 1 실시예의 제 5 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도
도 12는 제 1 실시예의 제 6 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도
도 13은 제 1 실시예의 제 7 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 주조 모사 장치를 도시한 정면도

이하, 본 발명의 실시예에 따른 주편 제조 방법 및 제조 장치를 첨부된 도면을 참조하여 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.

도 1은 복층 구조의 주편을 주조하는 일반적인 주조 장치의 요부를 도시한 도면이다. 도 2는 복층 구조의 주편을 주조하기 위한 일반적인 주형을 상측에서 바라본 상면도이다. 도 3은 일반적인 복층 구조의 주편의 상면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 주조 장치는 용강을 전달받아 용강을 일정한 형상으로 초기 응고시키는 주형(10), 각기 다른 조성의 용강을 주형으로 공급하는 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b), 주형(10) 내에 직류 자장을 발생시키는 자장 발생부(30)를 포함한다.

또한, 도시되지는 않았지만, 주형(10)의 상측에 위치되어 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b) 각각으로 공급하기 위한 용강을 일시 저장하는 턴디시, 주형(10)의 하부에 구비되어 주형(10)으로부터 인발된 미응고 주편을 냉각시키면서 일련의 성형 작업을 수행하도록 복수의 세그먼트(segment)가 연속적으로 배열되는 냉각대를 포함한다.

주형(10)은 턴디쉬로부터 용강을 전달받고, 용강을 일정한 형상으로 초기 응고시킨다. 주형(10)은 예컨대 그 횡단면의 형상이 직사각형일 수 있다. 즉, 주형(10)은 각각이 일 방향으로 연장 형성되며, 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 장변부(11) 및 각각이 장변부(11)와 교차 또는 직교하는 방향으로 연장 형성되며, 그 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 단변부(12)를 포함한다. 그리고, 주형(10)의 단변부(12) 및 장변부(11) 각각의 내부에는 용강을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 유로가 마련되어 있다.

이하, 주형(10) 장변부(11)의 연장 방향을 X 축 방향, 단변부(12)의 연장 방향을 Y 축 방향이라고 정의한다. 이에, 한 쌍의 장변부(11)의 나열 방향은 Y 축 방향이고, 한 쌍의 단변부(12)의 나열 방향은 X축 방향이 된다.

제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b)은 주형(10)으로 서로 다른 성분의 용강을 공급하는 수단으로, 수평 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된다. 예컨대, 주형의 한 쌍의 단변부(12)의 나열 방향 또는 장변부(11)의 연장 방향 또는 Y 축 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된다.

그리고, 제 1 노즐(20a)과 제 2 노즐(20b)은 용강이 토출되는 토출구의 높이가 서로 다르다. 즉, 제 1 노즐(20a)의 토출구(이하, 제 1 토출구(21a))의 높이가 제 2 노즐(20b)의 토출구(이하, 제 2 토출구(21b))의 높이에 비해 높다. 다른 말로 하면, 제 2 노즐(20b)의 제 2 토출구(21b)의 높이가 제 1 노즐(20a)의 제 1 토출구(21a)의 높이에 비해 낮다.

이를 위해, 제 1 노즐(20a)과 제 2 노즐(20b)은 서로 다른 길이로 형성될 수 있는데, 제 1 노즐(20a)의 연장 길이가 제 2 노즐(20b)의 연장 길이에 비해 짧을 수 있고, 제 1 노즐(20a) 및 제 2 노즐(20b) 각각의 하부에 토출구가 마련될 수 있다. 그리고 제 1 노즐(20a) 및 제 2 노즐(20b) 각각의 상단은 주형(10)의 상측에 위치된 턴디시에 연결되는데, 그 상단의 높이가 같도록 연결된다. 이에, 제 1 토출구(21a)의 높이가 제 2 토출구(21b)의 높이에 비해 높게 위치하게 된다.

이하에서는 제 1 노즐(20a)로 공급되는 용강을 제 1 용강(M1)이라 명명하고, 제 2 노즐(20b)로 공급되는 용강을 제 2 용강(M2)이라 명명한다.

턴디시는 상술한 바와 같이 주형으로 제 1 및 제 2 용강(M1, M2)을 공급하는 수단이다. 이때, 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b)에 서로 다른 강종의 용강을 공급해야 하므로, 제 1 노즐(20a)과 제 2 노즐(20b)의 나열 방향으로 턴디시 내부 공간을 분할하도록 격벽이 마련될 수 있다. 그리고 턴디시 내부에서 격벽의 일측 공간에 제 1 노즐(20a)이 연통 가능하도록 연결되고, 격벽의 타측 공간에 제 2 노즐(20b)이 연통 가능하도록 연결될 수 있다.

이하, 상술한 주조 장치에 의한 복층 구조의 주편 주조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 제 1 노즐(20a)을 통해 주형(10)으로 제 1 용강(M1)을 공급하면, 제 1 용강(M1)이 응고됨으로써 응고셸(이하 제 1 응고셸(C1))이 형성된다. 이때, 주형(10)의 내벽에 냉매가 흐르는 유로가 매설되어 있으므로, 주형(10)의 내벽의 온도가 가장 낮다. 따라서, 제 1 용강(M1)이 공급되면 주형(10)의 내벽면을 따라 제 1 응고셸(C1)이 형성된다. 그리고, 제 1 응고셸(C1)이 주형 내벽면을 따라 형성되므로, 제 1 응고셸(C1)에 의해 둘러싸인 공간이 형성되는데, 이 공간으로 제 2 노즐(20b)을 통해 제 2 용강(M2)을 공급한다. 다른 말로 하면, 제 2 노즐(20b)로부터 토출되는 제 2 용강(M2)은 제 1 응고셸(C1)에 의해 구획된 공간을 매립하도록 공급된다. 그리고 제 2 노즐(20b)로부터 공급된 제 2 용강(M2)이 응고되어 응고셸(이하, 제 2 응고셸(C2))이 형성되는데 있어서, 제 1 용강(M1)의 공급되는 초기에는 제 1 응고셸(C1)의 내벽면을 따라 형성된다.

또한, 주형(10) 내부에 있어서 상대적으로 상측으로 공급되는 제 1 용강(M1)과 상대적으로 하측으로 배출되는 제 2 용강(M2) 사이에 경계면 또는 경계 영역(IF)이 형성되어 있고, 경계 영역(IF)을 기준으로 제 1 용강풀과 제 2 용강풀로 분단된다.

여기서, 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2)의 경계 영역(IF)이 형성되는 것은, 제 1 용강(M1)이 이동하는 유로와 제 2 용강(M2)이 이동하는 유로가 일부 상이하고, 그 유로의 체적이 상이하며, 제 1 용강(M1) 공급량과 제 2 용강(M2) 공급량이 상이하기 때문이다.

제 1 노즐(20a)로부터 토출된 제 1 용강(M1)의 일부는 자장 발생부(30)의 하측으로 이동하나, 나머지 일부는 상기 자장 발생부(30)의 자장에 의해 그 이동이 차단되어 자장 발생부(30)의 연장 방향의 외측으로 이동한다. 즉, 제 1 용강(M1)은 자장 발생부(30)의 하측과 자장 발생부(30)의 외측 방향으로 분기되어 이동한다.

그리고, 제 2 노즐(20b)로부터 토출된 제 2 용강(M2)은 자장 발생부(30)의 하측으로 토출되며, 제 1 용강(M1) 토출량에 비해 제 2 용강(M2) 토출량이 2배 이상이다.

이렇게, 제 1 용강(M1)은 적어도 일부가 자장 발생부(30)의 외측 영역으로 이동하고, 제 2 용강(M2)은 자장 발생부(30)의 하측으로 모두 이동하므로, 그 유로가 일부 다르다.

그리고, 제 1 용강(M1)이 자장 발생부(30)의 외측 방향으로 이동하여, 주변 내벽면에 제 1 응고셸(C1)이 형성되며, 제 1 응고셸(C1)에 의해 구획된 공간 중 자장 발생부(30)의 하측으로 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2)이 모두 공급되므로, 자장 발생부(30)의 하측 공간에는 제 1 용강(M1)량에 비해 제 2 용강(M2)량이 많다.

따라서, 자장 발생부(30) 근처 또는 상기 자장 발생부(30)와 대응하는 위치에 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2) 간의 계면 또는 경계 영역(IF)이 형성된다.

이러한 제 1 용강(M1) 및 제 2 용강(M2)의 공급 및 응고에 의해 표층부(SF)와 중심부(SC)의 조성이 다른 복층 구조의 주편이 주조된다. 즉, 제 1 용강(M1)의 응고에 의해 형성되며 외각을 이루는 표층부(SF)와, 표층부(SF)의 내측에 위치하며, 제 2 용강(M2)의 응고에 의해 형성된 중심부(SC)를 포함하는 주편(S)이 제조된다.

한편, 제 2 노즐(20b)을 통해 토출된 제 1 용강(M1)의 적어도 일부는 제 1 용강(M1)의 응고에 의해 형성된 제 1 응고셸(C1)에 충돌하며, 이에 따라 하향류 및 상승류 중 적어도 하나가 형성된다. 이들 중, 상승류가 형성되면, 제 2 용강풀의 제 2 용강(M2)이 제 1 용강풀로 이동하거나, 제 1 용강풀의 제 1 용강(M1)이 제 2 용강풀로 이동하여, 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2) 간의 혼합이 발생된다. 이러한 용강의 혼합은 복층 주편(S)의 품질을 저하시키는 요인이 된다.

상술한 바와 같은 제 1 용강과 제 2 용강 간의 혼합을 저감시키기 위해, 주형 외측에서 제 1 노즐과 제 2 노즐 사이에 위치하도록 자장 발생부를 설치한다. 자장 발생부는 주형의 길이 방향(X 축 방향)을 따라 균일한 자속 밀도 분포를 갖는 직류 자장을 주형의 폭 방향(Y 축 방향)으로 인가하도록 설치된다. 자장 발생부에 의해 인가되는 자장에 의해 주형 내부에 용강 상승류의 역방향으로 힘이 발생되며, 이에 따라 용강 상승류에 제동이 걸린다. 따라서, 제 2 노즐(20b)로부터 토출된 제 2 용강(M2)의 상승류에 의한 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2)의 혼합을 저감시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2) 간의 혼합 유무, 혼합량 등은 주조 속도, 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b)을 통한 제 1 용강(M1) 및 제 2 용강(M2) 각각의 주입량, 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b) 각각의 토출구(21a, 21b)의 높이, 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b)로부터의 용강의 토출 방향 등 다양한 공정 변수에 따라 달라진다. 그리고, 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b)로부터의 용강의 토출 방향은 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b) 각각에 형성되는 토출구(21a, 21b)의 형상 및 위치에 따라 가변된다.

따라서, 본 발명에서는 복층 주편(S)을 주조하는 주조 장치에서 변수로 작용하는 주조 조건을 적용하여 주조 모사 또는 시뮬레이션 할 수 있는 주조 모사 장치를 제공한다. 즉, 주조 조건에 따른 제 1 액상물과 제 2 액상물의 혼합 유무 및 혼합 상태를 확인할 수 있는 주조 모사 장치를 제공한다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주조 모사 장치에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주조 모사 장치를 도시한 입체도이다. 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주조 모사 장치를 도시한 정면도이다. 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주조 모사 장치를 용기의 상측에서 바라본 상면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주조 모사 장치는, 액상물의 수용이 가능한 내부 공간을 가지는 용기(1000), 각각이 용기(1000)의 상부를 관통하도록 삽입되고, 용기(1000)의 수평 방향으로 나열되도록 상호 이격 설치되어, 용기(1000) 내부로 서로 다른 액상물을 공급하는 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b), 각각이 용기(1000)의 상하 방향 및 일 수평 방향으로 연장 형성되고, 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b), 격막부(3000a, 3000b)와 교차 또는 직교하는 방향으로 연장 형성되어 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이를 연결하도록 설치되며, 제 1 노즐(2000a)의 토출구(이하, 제 1 토출구(2210a))과 제 2 노즐(2000b)의 토출구(이하, 제 2 토출구(2210b)) 사이에 위치되는 적어도 하나의 유동 저항부(4000)를 포함한다.

여기서, 제 1 액상물과 제 2 액상물은 서로 다른 색을 가지는 액상물 일 수 있다. 예컨대, 제 1 액상물(A1)은 빨간색(red)이고, 제 2 액상물(A2)은 파란색(blue)일 수 있다.

제 1 액상물과 제 2 액상물을 서로 다른 색을 가지는 액상물에 한정되지 않고, 식별 가능한 다양한 액상물의 적용이 가능하다. 예컨대, 색(채도) 외에, 명암, 온도 중 적어도 어느 하나가 상이한 액상물의 적용이 가능하다.

주조 모사 장치는 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b) 각각으로 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)을 공급하는 액상물 공급부(5000), 용기(1000)의 하측에 위치되어 상기 용기(1000)로부터 배출된 액상물(A1, A2)을 일시 수용하는 집수조(6000)를 포함한다.

용기(1000)는 액상물의 수용이 가능한 내부 공간을 가지고 상측 및 하측 각각에 개구가 마련된 바디(1100), 바디(1100)의 상부에 설치되며, 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b) 각각의 거치가 가능하도록 상기 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)이 관통 가능한 개구가 마련된 거치대, 용기(1000)의 하부에 연결되어 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 배출 및 배출 유량을 제어할 수 있는 배출부(1300)를 포함한다.

바디(1100)는 주조 장치의 주형(10)과 대응하는 형상인 것이 바람직하며, 예컨대 그 횡단면의 형상이 직사각형일 수 있다. 즉, 바디(1100)는 각각이 일 방향으로 연장 형성되며, 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 제 1 벽체(1110), 각각이 제 1 벽체(1110)와 교차 또는 직교하는 방향으로 연장 형성되며, 그 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 제 2 벽체(1120)를 포함한다. 이때 제 1 벽체(1110)의 연장 길이가 제 2 벽체(1120)의 연장 길이에 비해 길 수 있다.

이하, 제 1 벽체(1110)의 연장 방향을 X 축 방향 또는 바디(1100)의 길이 방향으로 정의하고, 제 2 벽체(1120)의 연장 방향을 Y 축 방향 또는 바디(1100)의 폭 방향으로 정의한다. 이에, 한 쌍의 제 1 벽체(1110)의 나열, 이격 방향은 Y 축 방향이고, 한 쌍의 제 2 벽체(1120)의 나열, 이격 방향은 X 축 방향이 된다.

여기서, 제 1 벽체(1110)는 주형(10)의 장변부(11)와 대응되고, 제 2 벽체(1120)는 주형(10)의 단변부(12)와 대응되는 구성일 수 있다.

바디(1100)의 상측은 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)의 관통이 가능하도록 개구되어 있다. 물론 바디(1100)는 그 상부 전체가 개구되어 있지 않고 일부가 개구되어 있을 수 있는데, 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)의 나열 방향으로 연장 형성된 형상이면 족하다.

그리고, 바디(1100)는 외부에서 내부의 상태 파악이 가능하도록 투광성 재질을 가질 수 있다.

거치대(1200)는 바디(1100)의 상측 개구를 커버하도록 설치되며, 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)의 관통이 가능하도록 개구(이하, 거치 개구(1210))가 마련되어 있다. 즉, 거치대(1200)의 거치 개구(1210)는 바디(1100)의 상측 개구와 연통되도록 형성된다.

또한, 거치 개구(1210)는 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)의 관통 및 거치뿐만 아니라, 필요시에 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b) 각각의 위치가 변경 가능하도록 형성된다. 즉, 거치 개구(1210)는 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)의 나열 방향으로 연장 형성된 슬릿 형상일 수 있다.

배출부(1300)는 바디(1100) 내부로 공급된 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)을 배출시키는 수단이다. 이러한 배출부(1300)는 바디(1100)의 하측 개구를 폐쇄하도록 설치되며, 액상물의 통과가 가능한 복수의 배출공(1311) 마련된 배출 부재(1310), 액상물을 수용할 수 있는 내부 공간을 가지며, 배출 부재(1310)가 위치된 상측이 개구된 형상인 수용 부재(1320), 수용 부재(1320)의 하부에 연결되어 액상물을 외부로 배출시키는 배출 포트(1330)을 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 배출 포트(1330)의 연장 경로 상에 설치되어 수용 부재(1320)와 배출 라인의 연통 및 액상물의 배출 유량을 조절할 수 있는 밸브 및 배출 라인의 연장 경로 상에 설치된 유량계를 더 포함할 수 있다.

배출 부재(1310)는 바디(1100)의 하측 개구와 대응하는 형상 및 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 각각이 배출 부재(1310)를 두께(또는 높이) 방향으로 관통하도록 복수의 배출공(1311)이 마련되며, 복수의 배출공(1311)은 배출 부재(1310)의 연장 방향으로 상호 이격되도록 마련된다.

집수조(6000)는 액상물의 수용이 가능한 내부 공간을 가지는 형상으로 배출부(1300)의 하측에 대응 위치되며, 배출 부재(1310)가 위치된 방향 상측이 개구되어 있다.

제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b) 각각은 용기(1000) 내부로 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2) 각각을 공급하는 수단이다. 그리고 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)은 용기(1000)의 일 수평 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된다. 예컨대, 상대적으로 긴 길이를 가지는 제 1 벽체(1110)의 연장 방향 또는 한 쌍의 제 2 벽체(1120)의 나열 방향 또는 용기의 길이 방향 또는 X 축 방향으로 나열 배치될 수 있다.

따라서, 거치 개구(1210)는 제 1 벽체(1110)의 연장 방향 또는 한 쌍의 제 2 벽체(1120)의 나열 방향 또는 용기(1000)의 길이 방향 또는 X 축 방향으로 연장 형성될 수 있다.

제 1 노즐(2000a)에 마련되며 제 1 용강(M1)이 토출되는 제 1 토출구(2210a)의 높이는 제 2 노즐(2000b)에 마련되며 제 2 용강(M2)이 토출되는 제 2 토출구(2210b)에 비해 높게 위치된다. 다른 말로 하면, 제 1 토출구(2210a)이 제 2 토출구(2210b)에 비해 거치대(1200)에 더 인접하게 위치되도록 마련된다.

이를 위해, 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)은 서로 다른 길이로 형성될 수 있는데, 제 1 노즐(2000a)의 연장 길이가 제 2 노즐(2000b)의 연장 길이에 비해 짧고, 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)의 상단의 높이는 상호 동일하도록 장착될 수 있다. 이에, 제 1 노즐(2000a)의 하단의 높이가 제 2 노즐(2000b)의 하단에 비해 높게 위치된다. 그리고, 제 1 및 제 2 토출구(2210a, 2210b) 각각은 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)의 하부 영역의 측벽 및 바닥면 중 적어도 어느 하나의 위치에 마련될 수 있는데, 제 1 토출구(2210a)의 높이가 제 2 토출구(2210b)에 비해 높도록 마련된다. 따라서, 제 1 액상물(A1)은 제 2 액상물(A2)의 상측으로 토출된다.

제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b) 각각은 거치 개구(1210)를 상하 방향으로 관통하면서 거치대(1200)의 상부면에 거치 가능한 구조이다.

보다 구체적으로 설명하면, 제 1 노즐(2000a)은 거치 개구(1210)의 상측에서 거치대 상부면에 거치 가능한 제 1 헤드(2100a) 및 제 1 헤드(2100a)로부터 하측 방향으로 연장 형성되며 하부에 용강이 토출되는 제 1 토출구(2210a)이 마련된 제 1 주입 부재(2200a)를 포함한다. 그리고 제 1 헤드(2100a) 및 제 1 주입 부재(2200a) 각각의 내부에는 제 1 액상물(A2)이 흐를 수 있도록 상호 연통되며 상하 방향으로 연장된 공간 즉, 통로가 마련되어 있다. 또한, 제 1 주입 부재(2200a) 하부 영역의 측벽 및 바닥면 중 적어도 어느 하나의 위치에 제 1 토출구(2210a)이 마련된다.

여기서, 제 1 헤드(2100a)의 직경은 거치 개구(1210)의 폭 방향 길이에 비해 크도록 마련되고, 제 1 주입 부재(2200a)의 직경은 거치 개구(1210)의 폭 방향 길이에 비해 작도록 마련된다. 따라서, 제 1 노즐(2000a)의 제 1 주입 부재(2200a)는 거치 개구(1210)를 관통하여 거치대(1200)의 하측에 위치될 수 있고, 제 1 헤드(2100a)는 거치 개구(1210)를 관통하지 못하고 거치대(1200)의 상부에 지지될 수 있다. 이러한 구조에 의해 제 1 노즐(2000a)이 거치대(1200)에 거치된다.

제 2 노즐(2000b)은 상술한 제 1 노즐(2000a)과 유사 또는 동일한 구조 및 구성을 갖는다. 즉, 제 2 노즐(2000b)은 거치 개구(1210)의 상측에서 거치대 상부면에 거치 가능한 제 2 헤드(2100b) 및 제 2 헤드(2100b)로부터 하측 방향으로 연장 형성되며 하부에 용강이 토출되는 제 2 토출구(2210b)이 마련된 제 2 주입 부재(2200b)를 포함한다. 그리고 제 2 헤드(2100b) 및 제 2 주입 부재(2200b) 각각의 내부에는 제 2 액상물(A2)이 흐를 수 있도록 상호 연통되며 상하 방향으로 연장된 공간 즉, 통로가 마련되어 있다. 또한, 제 2 주입 부재(2200b) 하부 영역의 측벽 및 바닥면 중 적어도 어느 하나의 위치에 제 2 토출구(2210b)이 마련된다.

여기서, 제 2 헤드(2100b)의 직경은 거치 개구(1210)의 폭 방향 길이에 비해 크도록 마련되고, 제 2 주입 부재(2200b)의 직경은 거치 개구(1210)의 폭 방향 길이에 비해 작도록 마련된다. 따라서, 제 2 노즐(2000b)의 제 2 주입 부재(2200b)는 거치 개구(1210)를 관통하여 거치대(1200)의 하측에 위치될 수 있고, 제 2 헤드(2100b)는 거치 개구(1210)를 관통하지 못하고 거치대(1200)의 상부에 지지될 수 있다. 이러한 구조에 의해 제 2 노즐(2000b)이 거치대에 거치된다.

액상물 공급부(5000)는 용기(1000)의 하측에서 일 방향으로 나열 배치되며, 각각에 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 일시 수용이 가능한 제 1 및 제 2 하부 수조(5100a, 5100b), 용기(1000)의 상측에 위치되어 일 방향으로 나열 배치되며, 제 1 및 제 2 하부 수조(5100a, 5100b)로부터 제공된 제 1 및 제 2 액상물(A2)의 일시 수용이 가능한 제 1 및 제 2 상부 수조(5200a, 5200b), 제 1 및 제 2 하부 수조(5100a, 5100b)에 각기 연결되어 액상물을 배출시키는 제 1 및 제 2 배출 라인(5300a, 5300b), 일단이 제 1 배출 라인(5300a)과 연결되고 타단이 제 1 상부 수조(5200a)를 향하도록 연장 형성된 제 1 이송 라인(5400a), 일단이 제 2 배출 라인(5300b)과 연결되고 타단이 제 2 상부 수조(5200b)를 향하도록 연장 형성된 제 2 이송 라인(5400b), 제 1 상부 수조(5200a)와 제 1 노즐(2000a)을 연결하여 제 1 노즐(2000a)로 제 1 액상물(A1)을 공급하는 제 1 공급 라인(5500a), 제 2 상부 수조(5200b)와 제 2 노즐(2000b)을 연결하여 제 2 노즐(2000b)로 제 2 액상물(A2)을 공급하는 제 2 공급 라인(5500b)을 포함한다.

또한, 액상물 공급부(5000)는 제 1 상부 수조(5200a)와 제 1 하부 수조(5100a)를 연결하여 제 1 상부 수조(5200a) 내 제 1 액상물(A1)을 제 1 하부 수조(5100a)로 회수하는 제 1 회수 라인(5600a), 제 2 상부 수조(5200b)와 제 2 하부 수조(5100b)를 연결하여 제 2 상부 수조(5200b) 내 제 2 액상물(A2)을 제 2 하부 수조(5100b)로 회수하는 제 2 회수 라인(5600b)을 포함할 수 있다.

또한, 액상물 공급부(5000)는 제 1 및 제 2 배출 라인(5300a, 5300b), 제 1 및 제 2 이송 라인(5400a, 5400b), 제 1 및 제 2 공급 라인(5500a, 5500b), 제 1 및 제 2 회수 라인(5600a, 5600b) 각각의 연장 경로 상에 설치된 밸브를 포함할 수 있다.

제 1 및 제 2 하부 수조(5100a, 5100b) 각각은 상측이 개방된 형태일 수 있다. 그리고 제 1 및 제 2 하부 수조(5100a, 5100b) 각각의 하부에는 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2) 각각의 배출이 가능하며, 제 1 및 제 2 배출 라인(5300a, 5300b)과 각기 연결된 구멍 즉, 배출구가 마련되어 있다.

제 1 및 제 2 상부 수조(5200a, 5200b) 각각은 상측이 개방된 형태일 수 있다. 그리고 제 1 및 제 2 상부 수조(5200a, 5200b) 각각의 하부에는 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2) 각각의 배출이 가능하며, 제 1 및 제 2 공급 라인(5500a, 5500b)과 각기 연결된 구멍 즉, 공급구가 마련되어 있다.

또한, 제 1 및 제 2 상부 수조(5200a, 5200b) 각각의 측벽 상부에는 액상물의 배출이 가능한 회수 구멍이 마련된다. 즉, 회수 구멍은 액상물이 외부로 넘치는 것을 방지하기 위해 마련된 것으로, 액상물이 회수 구멍 높이까지 채워지면, 액상물이 상기 회수 구멍을 통해 배출되고, 회수 라인(5600a, 5600b)을 통해 하부 수조로 회수된다.

한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 각각은 바디(1100)의 상하 방향 및 일 수평 방향으로 연장 형성된다. 여기서, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 각각이 일 수평 방향으로 연장되는 방향은 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)이 나열된 방향과 교차 또는 직교하는 방향, 용기의 폭 방향 또는 Y 축 방향이다.

상술한 바와 같이, 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)은 용기(1000)의 길이 방향 또는 제 1 벽체(1110)의 연장 방향 또는 한 쌍의 제 2 벽체(1120)의 이격 방향으로 나열 배치된다. 이에, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 각각은 용기(1000)의 폭 방향 또는 제 2 벽체(1120)의 연장 방향 또는 한 쌍의 제 1 벽체(1110)의 이격 방향으로 연장 형성된다. 그리고, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b)는 그 연장 방향과 교차하는 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된다.

격막부(3000a, 3000b)의 하단은 바디(1100)의 하단까지 연장되도록 형성되는데, 다른 말로 하면, 격막부(3000a, 3000b)의 하단은 용기(1000)의 배출 부재(1310)와 접하도록 연장 형성된다. 그리고, 격막부(3000a, 3000b)의 상단은 바디(1100)의 상단에 비해 그 높이가 낮도록 연장 형성된다.

상술한 바와 같은 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 각각은 용기(1000) 내부에 설치되는데, 수평 연장 방향의 양 끝단은 용기(1000)의 내벽면과 연결되도록 설치된다. 즉, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b)의 양 끝단은 한 쌍의 제 1 벽체(1110)의 내벽면과 연결되도록 설치된다.

그리고, 격막부(3000a, 3000b)는 그 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향에서의 양 측면에 있어서, 용기(1000)의 내측면과 마주보는 일측면이 용기(1000)의 내측면과 이격되도록 설치된다. 즉, 격막부(3000a, 3000b)의 양 측면 각각이 대향하는 면인 제 2 벽체(1120)의 내측면과 이격되도록 설치된다. 이때, 격막부(3000a, 3000b)와 제 2 벽체(1120)의 내측면 간의 이격거리가 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 간의 이격 거리에 비해 좁도록 설치한다. 또한, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이의 이격 거리는 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b) 간의 이격 거리에 비해 넓다. 다른 말로 하면, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이에 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)이 위치되도록 한다.

여기서, 격막부(3000a, 3000b)와 제 2 벽체(1120)의 내벽면 사이의 공간은 상측에 위치된 제 1 노즐(2000a)로부터 토출된 제 1 액상물(A1)이 흐르는 유로가 된다. 그리고, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이의 공간은 상측에 위치된 제 1 노즐(2000a)로부터 토출된 제 1 액상물(A1)과 하측에 위치된 제 2 노즐(2000b)로부터 토출된 제 2 액상물(A2)이 유동 또는 수용되는 공간이 된다.

여기서, 격막부(3000a, 3000b)와 제 2 벽체(1120)의 내벽면 사이의 공간은 주조 장치의 주형(10) 내부에서 제 1 용강(M1)이 응고되는 영역 또는 제 1 응고셸(C1)이 형성되는 영역에 대응한다. 그리고, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이에서 제 2 노즐(2000b)의 하측 공간은 주조 장치의 주형(10) 내부에서 제 2 용강(M2)이 응고되는 영역 또는 제 2 응고셸(C2)이 형성되는 영역에 대응한다.

제 1 실시예에 따른 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 각각은 하나의 일체형으로 마련된다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 복수개로 마련되어 다단으로 적층되도록 설치될 수 있다.

유동 저항부(4000)는 제 1 액상물(A1)의 이동을 방해 또는 저지하는 수단이거나, 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)의 혼합을 저감시키기 위한 수단이다.

이러한 유동 저항부(4000)는 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)의 나열 방향으로 연장 형성되어, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이를 연결하도록 설치된다. 또한, 유동 저항부(4000)는 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이의 공간을 상하 방향으로 분할하도록, 제 1 노즐(2000a)의 제 1 토출구(2210a)과 제 2 노즐(2000b)의 제 2 토출구(2210b) 사이에 위치되도록 설치된다. 보다 바람직하게는 제 1 노즐(2000a)의 하단과 제 2 노즐(2000b)의 하단 사이에 위치되도록 설치된다.

상술한 바와 같이 유동 저항부(4000)가 제 1 토출구(2210a)과 제 2 토출구(2210b) 사이에 위치되어야 하므로, 제 2 노즐(2000b)의 하부는 유동 저항부(4000)를 관통하도록 설치된다. 이를 위해, 유동 저항부(4000)에는 제 2 노즐(2000b), 보다 구체적으로는 제 2 주입 부재(2200b)가 관통될 수 있는 관통구가 마련된다.

또한, 유동 저항부(4000)에는 그 상측으로 토출된 제 1 액상물(A1)이 하측으로 이동할 수 있도록 복수의 개구(4100)가 마련된다. 즉, 복수의 개구(4100) 각각은 유동 저항부(4000)의 두께 방향으로 관통하도록 형성되며, 유동 저항부(4000)의 연장 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된다.

여기서, 유동 저항부(4000)의 개구(4100)는 그 하측에서 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 간의 혼합 여부, 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 간의 경계 영역(IF)의 위치, 혼합 정도를 확인하기 위하여, 제 1 액상물(A1)의 통과가 가능하도록 마련한 것이다.

상술한 바와 같은 유동 저항부(4000)는 제 1 노즐(2000a)로부터 토출된 제 1 액상물(A1)의 적어도 일부를 하측으로 통과시키면서, 일부는 그 이동을 차단하여 격막부(3000a, 3000b)가 위치된 외측으로 흐를 수 있도록 저항체로 작용한다.

즉, 제 1 노즐(2000a)로부터 토출된 제 1 액상물(A1)의 일부는 유동 저항부(4000)에 마련된 개구(4100)를 통과하여 상기 유동 저항부(4000)의 하측으로 이동되고, 다른 일부는 유동 저항부(4000)의 상부면에 의해 그 이동이 차단된다. 그리고 유동 저항부(4000)에 의해 그 이동이 차단된 제 1 액상물(A1)은 상기 유동 저항부(4000)의 외측 방향으로 흐르고, 이후 격막부(3000a, 3000b)와 제 2 벽체(1120)의 내측벽 사이의 공간으로 이동된다.

이렇게, 유동 저항부(4000)가 제 1 액상물(A1)의 적어도 일부가 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이의 공간으로 공급되는 것을 방해 또는 차단하므로, 유동 저항부(4000)는 다른 말로 하면, 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)의 혼합을 저감시키는 구성 요소로 작용한다.

한편, 복층 주편(S)을 주조하는 주조 장치에 있어서는, 주형(10)의 외측에 설치된 자장 발생부(30)가 제 1 액상물과 제 2 액상물의 혼합을 저감시키는 구성 요소이다. 따라서, 제 1 실시예에 따른 주조 모사 장치에 있어서, 유동 저항부(4000)는 주조 장치의 자장 발생부(30)와 대응하는 구성 요소이다.

또한, 상술한 바와 같이, 유동 저항부(4000)의 상측에 위치된 제 1 노즐(2000a)로 부터 토출된 제 1 액상물(A1)은 상기 유동 저항부(4000)에 마련된 개구(4100)를 통해 하측으로 이동하고, 제 2 노즐(2000b)의 제 2 토출구(2210b)는 유동 저항부(4000)의 하측에 위치하기 때문에, 상기 유동 저항부(4000)의 하측으로 바로 토출된다. 이렇게, 유동 저항부(4000)의 하측으로 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)이 모두 공급되므로, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이에서 유동 저항부(4000)의 하측 공간에는 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)이 모두 수용된다.

따라서, 유동 저항부(4000)의 하측 공간에서 상하 방향으로 제 1 액상물(A1)과 제 2 융융물(A2) 간의 경계 영역(IF)이 형성된다.

여기서, 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)은 서로 다른 색을 가지므로, 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 그리고 경계 영역(IF)의 식별이 가능하다.

물론, 제 1 액상물과 제 2 액상물은 색 외에 명암 및 온도 중 적어도 하나가 다르도록 마련될 수 있다. 이때, 제 1 액상물, 제 2 액상물이 명암이 다른 경우, 제 1 액상물, 제 2 액상물 및 경계 영역은 명암을 통해 식별이 가능하다.

또한, 제 1 액상물, 제 2 액상물이 온도가 다른 경우, 제 1 액상물, 제 2 액상물 및 경계 영역은 온도를 통해 식별이 가능한데, 예컨대 열화상 카메라로 촬영된 화상 이미지 또는 영상을 통해 식별이 가능하다.

여기서, 제 1 융융물(A1)과 제 2 융융물(A2)의 경계 영역(IF)이 형성되는 것은, 제 1 융융물(A1)이 이동하는 유로와 제 2 융융물(A2)이 이동하는 유로가 일부 상이하고, 그 유로의 체적이 상이하며, 제 1 융융물(A1) 공급량과 제 2 융융물(A2) 공급량이 상이하기 때문이다.

제 1 노즐(2000a)로부터 토출된 제 1 융융물(A1)의 일부는 유동 저항부(4000)의 하측으로 이동하나, 나머지 일부는 상기 유동 저항부(4000)에 의해 그 이동이 차단되어 유동 저항부(4000)의 연장 방향의 외측으로 이동한다. 즉, 제 1 융융물(A1)은 유동 저항부(4000)의 하측과 유동 저항부(4000)의 외측 방향으로 분기되어 이동한다.

그리고, 제 2 노즐(2000b)로부터 토출된 제 2 액상물(A2)은 유동 저항부(4000)의 하측으로 토출되며, 제 1 액상물(A1) 토출량에 비해 제 2 액상물(A2) 토출량이 2배 이상이다.

이렇게, 제 1 액상물(A1)은 적어도 일부가 유동 저항부(4000)의 외측 영역으로 이동하고, 제 2 액상물(A2)은 유동 저항부(4000)의 하측으로 모두 이동하므로, 그 유로가 일부 다르다.

그리고, 유동 저항부(4000)의 하측으로 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)이 모두 공급되므로, 유동 저항부(4000)의 하측 공간에는 제 1 액상물(A1)량에 비해 제 2 액상물(A2)량이 많다.

따라서, 유동 저항부(4000)의 하측에는 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 간의 계면 또는 경계 영역(IF)이 형성된다.

경계 영역(IF)은 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 간의 혼합량이 적을수록 그 두께가 얇고, 반대로 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 간의 혼합량이 많을수록 그 두께가 두껍다.

경계 영역의 두께 및 그 위치는 유동 저항부(4000)의 높이에 따라 달라질 수 있다. 이에, 주조 모사 장치의 유동 저항부(4000)의 높이에 따른 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)의 경계 영역(IF)의 두께, 경계 영역(IF)의 위치(또는 높이)를 파악 또는 분석함으로써, 주조 장치의 자장 발생부(30)의 높이에 따른 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2)의 경계 영역(IF)의 두께, 경계 영역(IF)의 상하 방향에서의 위치 변화를 예측할 수 있다.

또한, 경계 영역(IF)의 두께, 경계 영역(IF)의 상하 방향에서의 위치는 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)을 통한 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2) 각각의 토출 유량, 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)의 길이, 제 1 및 제 2 토출구(2210a, 2210b)의 높이, 제 1 토출구(2210a) 및 제 2 토출구(2210b)의 형상 및 용기(1000) 하측으로 배출되는 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 배출 유량, 유동 저항부(4000)의 높이 중 적어도 하나에 따라 달라진다.

여기서, 주조 모사 장치의 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)은 복층 구조의 주편을 주조하는 주조 장치의 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b)과 대응되는 구성이다.

이에, 주조 모사 장치의 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)로부터의 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 토출 유량, 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)의 길이, 제 1 및 제 2 토출구(2210a, 2210b)의 높이, 제 1 및 제 2 토출구(2210a, 2210b)의 형상에 따른 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)의 경계 영역(IF)의 두께, 경계 영역(IF)의 위치(또는 높이)를 파악 또는 분석함으로써, 주조 장치의 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b)로부터의 제 1 및 제 2 용강(M1, M2)의 토출 유량, 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b)의 길이, 제 1 및 제 2 토출구(21a, 21b)의 높이, 제 1 및 제 2 토출구(21a, 21b)의 형상에 따른 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2)의 경계 영역(IF)의 두께, 경계 영역(IF)의 상하 방향에서의 위치 변화를 예측할 수 있다.

또한, 주조 모사 장치의 배출부(1300)를 통해 용기(1000) 외부로 배출되는 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 배출 유량은 주조 장치를 이용한 복층 구조의 주편(S) 주조시에 주형(10) 하측으로 주편이 인발되는 속도와 대응되는 조건이다.

이에, 주조 모사 장치의 용기(1000) 하측으로 배출되는 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 배출 유량에 따른 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)의 경계 영역(IF)의 두께, 경계 영역(IF)의 상하 방향에서의 위치를 파악 또는 분석함으로써, 주조 장치의 주형(10)으로부터 주편(S)의 인발 속도에 따른 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2)의 경계 영역(IF)의 두께, 경계 영역(IF)의 상하 방향에서의 위치 변화를 예측할 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같은 주조 모사 장치를 이용한 여러번의 시뮬레이션을 통해, 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 간의 혼합을 최소화시킬 수 있는 조건을 도출할 수 있다. 즉, 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 간의 혼합을 최소화시킬 수 있는 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)로부터의 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 토출 유량, 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)의 길이, 제 1 및 제 2 토출구(2210a, 2210b)의 높이, 제 1 및 제 2 토출구(2210a, 2210b)의 형상, 자장 발생부(30)의 높이 중 적어도 하나의 조건을 도출할 수 있다.

그리고, 이를 복층 구조의 주편(S)을 주조하는 주조 장치를 구성 또는 주조하는데 적용함으로써, 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2) 간의 혼합을 최소화시킬 수 있다.

도 7은 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도이다. 도 8은 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도이다. 도 9는 제 1 실시예의 제 3 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도이다. 도 10은 제 1 실시예의 제 4 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도이다. 도 11은 제 1 실시예의 제 5 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도이다. 도 12는 제 1 실시예의 제 6 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도이다. 도 13은 제 1 실시예의 제 7 변형예에 따른 주조 모사 장치를 상측에서 바라본 상면도이다.

상술한 제 1 실시예에 따른 격막부(3000a, 3000b)는 도 6에 도시된 바와 같이 그 연장 방향의 양 끝단이 바디(1100)의 내측면 보다 구체적인 예로 제 1 벽체(1110)의 내측면에 연결되도록 설치된다.

하지만, 이에 한정되지 않고, 도 7에 도시된 제 1 실시예의 제 1 변형예와 같이 격막부(3000a, 3000b)의 양 끝단 각각이 바디(1100)의 내측면에 삽입되어 체결되는 구조로 설치될 수 있다. 이를 위해 바디(1100)의 내측면, 보다 구체적인 예로 한 쌍의 제 1 벽체(1110) 각각의 내측면에는 그 내측 방향으로 함몰된 홈(이하, 체결홈(1111))이 마련될 수 있다. 그리고, 격막부(3000a, 3000b)의 양 끝단이 체결홈(1111)에 삽입되도록 설치될 수 있다.

체결홈(1111)은 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)의 나열 방향으로 나열되도록 복수개로 마련될 수 있다. 그리고, 격막부(3000a, 3000b)는 바디(1100)와 분리, 해제 및 체결이 가능하며, 복수의 체결홈(1111) 중 어느 하나에 격막부(3000a, 3000b)를 체결함으로써, 격막부(3000a, 3000b)의 위치를 조절할 수 있다.

또한, 제 1 변형예와 반대 구조로 격막부와 바디(1100)가 상호 체결될 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 제 1 실시예의 제 2 변형예와 같이, 바디(1100)의 내측면, 보다 구체적인 예로 한 쌍의 제 1 벽체(1110) 각각의 내측면으로부터 상기 바디(1100)의 내부 공간을 향해 연장되도록 돌출 부재(1112)가 형성되고, 격막부(3000a, 3000b)의 양 끝단 각각에 돌출 부재(1112)의 삽입이 가능한 홈(이하, 체결홈(3100a, 3100b))이 마련될 수 있다.

돌출 부재(1112)는 제 1 노즐(2000a)과 제 2 노즐(2000b)의 나열 방향으로 나열되도록 복수개로 마련될 수 있다. 이에, 바디(1100)의 내부에서 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 각각의 위치를 조절할 수 있다.

상술한 제 1 실시예, 제 1 및 제 2 변형예에 따른 격막부(3000a, 3000b)는 그 연장 방향의 양 끝단이 이들과 대향 위치된 제 1 벽체(1110)의 내측면과 연결되어 지지되는 구조이다.

하지만, 이에 한정되지 않고, 도 9에 도시된 제 1 실시예의 제 3 변형예와 같이, 격막부(3000a, 3000b)의 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향의 양측면인 일측면 및 타측면 중 용기(1000)의 내측면과 대향하는 일측면과 이와 대향하는 제 2 벽체(1120) 사이에 격막부(3000a, 3000b)를 지지하는 지지 부재(이하, 제 1 지지 부재(3200a, 3200b))가 설치될 수 있다.

보다 구체적으로 제 1 지지 부재(3200a, 3200b)는 격막부(3000a, 3000b)의 연장 방향의 중심에 위치되어, 격막부(3000a, 3000b)의 일측면과 제 2 벽체(1120)의 내측면을 연결하도록 설치될 수 있다. 이에 격막부(3000a, 3000b)가 보다 견고하게 바디(1100)에 지지되며, 이로 인해 제 1 실시예에 비해 융융물 공급에 따른 저항성이 증가된다.

제 3 변형예에서는 제 1 지지 부재(3200a, 3200b)가 격막부(3000a, 3000b)의 연장 방향 중심에 위치되는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 도 10에 도시된 제 4 변형예 및 도 13에 도시된 제 7 변형예와 같이 격막부(3000a, 3000b)의 연장 방향의 양 가장자리에 위치되도록 마련될 수 있다.

상술한 제 1 실시예 및 제 1 내지 제 4 변형예에서는 유동 저항부(4000)는 격막부(3000a, 3000b)의 상단에 지지되거나, 격막부(3000a, 3000b)의 타측면과 연결되도록 설치된다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 격막부(3000a, 3000b)에 유동 저항부(4000)를 지지하기 위한 별도의 지지 부재(제 2 지지 부재(3300a, 3300b))가 장착될 수 있다.

예컨대, 도 11에 도시된 제 5 변형예와 같이, 격막부(3000a, 3000b)의 타측면에 제 2 지지 부재(3300a, 3300b)가 장착될 수 있으며, 이 제 2 지지 부재(3300a, 3300b) 상부에 유동 저항부(4000)가 안착 또는 장착된다. 여기서 제 2 지지 부재(3300a, 3300b)는 제 1 지지 부재(3200a, 3200b)와 마주 보도록 설치되는 것이 효과적이다.

제 5 변형예에서는 제 2 지지 부재(3300a, 3300b)가 격막부(3000a, 3000b)의 연장 방향 중심에 위치되는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 도 12 및 도 13에 도시된 제 6 및 제 7 변형예와 같이 격막부(3000a, 3000b)의 연장 방향의 양 가장자리에 위치되도록 마련될 수 있다.

도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 주조 모사 장치를 도시한 정면도이다.

상술한 제 1 실시예는 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이에 하나의 유동 저항부(4000)가 구비된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 도 14에 도시된 제 2 실시예와 같이, 상하 방향으로 이격되도록 2개 이상의 유동 저항부가 마련될 수 있다.

이하에서는 상대적으로 상측에 위치된 유동 저항부를 제 1 유동 저항부(4000a), 상대적으로 하측에 위치된 유동 저항부를 제 2 유동 저항부(4000b)라 명명한다.

제 1 유동 저항부(4000a)는 제 1 실시예와 같이 제 1 노즐(2000a)의 제 1 토출구(2210a)과 제 2 노즐(2000b)의 제 2 토출구(2210b) 사이에 위치된다. 그리고, 제 2 유동 저항부(4000b)는 제 2 노즐(2000b)의 하측에 위치된다. 이에, 한쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이의 공간에 제 1 유동 저항부(4000a)와 제 2 유동 저항부(4000b) 사이의 공간이 마련된다.

이러한 변형예에 의하면, 제 1 유동 저항부(4000a)의 하측으로 이동된 제 1 액상물(A1) 및 제 2 액상물(A2)의 적어도 일부는 제 2 유동 저항부(4000b)에 의해 그 이동이 차단된다.

이에, 제 1 실시예에 비해 제 1 유동 저항부(4000a)(제 1 실시예의 유동 저항부에 대응)의 하측에서 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 간의 경계 영역(IF)이 보다 명확하게 구분될 수 있다. 따라서, 제 2 실시예에 의하면 제 1 실시예에 비해 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)의 경계 영역 위치 및 두께 확인이 보다 용이한 장점이 있다.

상술한 제 1 실시예, 제 1 내지 제 7 변형예 및 제 2 실시예는 다양한 조합으로 변형 가능하다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주조 모사 장치를 이용하여 제 1 액상물과 제 2 액상물의 혼합 및 혼합 정도를 파악하는 과정에 대해 설명한다.

먼저, 서로 다른 색을 가지는 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)을 마련한다. 이때 제 1 액상물(A1)은 빨간색(red)이고, 제 2 액상물(A2)은 파란색(blue)일 수 있다.

그리고 용기(1000) 내부로 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2) 각각을 공급한다.

보다 구체적으로 설명하면, 먼저 제 1 하부 수조(5100a) 내의 제 1 액상물(A1)을 제 1 배출 라인(5300a) 통해 외부로 배출시킨 후, 제 1 이송 라인(5400a)을 통해 제 1 상부 수조(5200a)로 공급한다. 제 1 상부 수조(5200a) 내로 공급된 제 1 액상물(A1)은 제 1 공급 라인(5500a)을 통해 제 1 노즐(2000a)로 이송된 후, 상기 제 1 노즐(2000a)을 통해 용기(1000) 내부로 토출된다.

또한, 제 2 하부 수조(5100b) 내의 제 2 액상물(A2)을 제 2 배출 라인(5300b)을 통해 외부로 배출시키면, 제 2 액상물(A2)이 제 2 이송 라인(5400b)을 통해 제 2 상부 수조(5200b)로 공급된다. 제 2 상부 수조(5200b) 내로 공급된 제 2 액상물(A2)은 제 2 공급 라인(5500b)을 통해 제 2 노즐(2000b)로 이송된 후, 상기 제 2 노즐(2000b)을 통해 용기(1000) 내부로 토출된다.

제 1 노즐(2000a)의 제 1 토출구(2210a)로 토출된 제 1 액상물(A1)의 일부는 유동 저항부(4000)에 마련된 복수의 개구(4100)을 통해 하측으로 이동되고, 나머지는 유동 저항부(4000)의 상부면에 의해 그 이동이 차단된다. 이에 제 1 액상물(A1)의 일부는 유동 저항부(4000)의 외측 방향으로 흘러 격막부(3000a, 3000b)와 제 2 벽체(1120) 사이의 이격 공간으로 이동된다.

그리고, 제 2 노즐(2000b)의 제 2 토출구(2210b)는 유동 저항부(4000)의 하측에 위치하고 있기 때문에, 제 2 액상물(A2)은 모두 유동 저항부(4000)의 하측으로 공급된다.

이에, 한 쌍의 격막부(3000a, 3000b) 사이의 공간에서 유동 저항부(4000)의 하측 공간에는 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)이 모두 수용되게 된다. 그리고, 유동 저항부(4000)의 하측에서 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 간의 경계 영역이 형성된다.

이때, 용기(1000)는 투광성이고, 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2)은 서로 다른 색을 가지고 있으므로, 작업자가 용기(1000)의 외측에서 내부의 상태를 육안을 확인할 수 있다. 작업자는 제 1 액상물(A1)과 제 2 액상물(A2) 간의 경계 영역의 위치 및 경계 영역의 두께를 확인한다.

이때, 경계 영역(IF)의 위치 및 경계 영역(IF)의 두께는 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)을 통한 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 토출 유량, 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)의 길이, 제 1 토출구(2210a) 및 제 2 토출구(2210b)의 높이, 제 1 토출구(2210a) 및 제 2 토출구(2210b)의 형상, 용기(1000)의 하측으로 배출되는 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 배출 유량, 유동 저항부(4000)의 높이, 유동 저항부(4000)의 갯수에 따라 달라진다.

따라서, 작업자는 주조 모사 장치를 이용한 실험시에, 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)을 통한 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 토출 유량, 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)의 길이, 제 1 및 제 2 토출구(2210a, 2210b)의 높이, 제 1 및 제 2 토출구(2210a, 2210b)의 형상, 용기(1000)의 하측으로 배출되는 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 배출 유량, 유동 저항부(4000)의 높이, 유동 저항부(4000)의 갯수 중 적어도 하나의 조건을 가변시키고, 그 가변 조건 각각에 따른 경계 영역(IF)의 위치 및 경계 영역(IF)의 두께를 확인한다.

그리고, 경계 영역(IF)의 위치가 적절하고, 경계 영역(IF)의 두께를 최소화할 수 있는 조건을 도출한다. 즉, 경계 영역(IF)의 위치가 적절하고, 경계 영역(IF)의 두께를 최소화할 수 있는 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)을 통한 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 토출 유량, 제 1 및 제 2 노즐(2000a, 2000b)의 길이, 제 1 및 제 2 토출구(2210a, 2210b)의 높이, 제 1 및 제 2 토출구(2210a, 2210b)의 형상, 용기(1000)의 하측으로 배출되는 제 1 및 제 2 액상물(A1, A2)의 배출 유량, 유동 저항부(4000)의 높이, 유동 저항부(4000)의 갯수에 대한 최적 조건을 도출한다.

이후, 이들의 최적 조건은 복층 주편(S)을 주조하는 주조 장치를 이용한 주조 조업시에 적용할 수 있다.

보다 구체적으로, 주조 모사 장치의 최적 조건을 주조 장치의 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b)을 통한 제 1 및 제 2 용강(M1, M2)의 토출 유량, 제 1 및 제 2 노즐(20a, 20b)의 길이, 제 1 및 제 2 토출구(21a, 21b)의 높이, 제 1 및 제 2 토출구(21a, 21b)의 형상, 주편(S)의 인발 속도, 자장 발생부(30)의 높이, 자장 발생부(30) 높이 중 적어도 하나에 적용한다.

따라서, 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2) 간의 혼합이 최소화되도록 주조를 실시할 수 있고, 이에 제 1 용강(M1)과 제 2 용강(M2) 간의 혼합에 따른 불량이 저감 또는 최소화된 복층 주편을 주조할 수 있다.

1000: 용기 1100: 바디
1200: 거치대 1300: 배출부
2000a: 제 1 노즐 2000b: 제 2 노즐
2100a: 제 1 토출구 2100b: 제 2 토출구
3000a, 3000b: 격막부 4000: 유동 저항부
4100: 개구
A1: 제 1 액상물 A2: 제 2 액상물
IF: 경계 영역

Claims

식별 가능한 제 1 액상물과 제 2 액상물의 혼합 상태를 확인할 수 있는 주조 모사 장치로서,
상기 제 1 및 제 2 액상물의 수용이 가능한 용기;
상기 용기 내부로 제 1 액상물을 토출하는 제 1 토출구가 마련된 제 1 노즐;
상기 제 1 토출구의 하측에 위치하도록 마련되어, 상기 용기 내부로 제 2 액상물을 토출하는 제 2 토출구가 마련된 제 2 노즐;
상기 제 1 노즐과 제 2 노즐의 나열 방향으로 연장 형성되어, 상기 제 1 토출구와 제 2 토출구 사이에 위치하도록 상기 용기 내부에 설치되며, 상기 제 1 토출구로부터 토출된 제 1 액상물이 하측으로 통과할 수 있는 개구가 마련된 유동 저항부;
를 포함하는 주조 모사 장치.
청구항 1에 있어서,
각각이 상기 유동 저항부와 교차하도록 연장 형성되며, 상기 제 1 노즐과 제 2 노즐의 나열 방향으로 상호 이격 설치된 한 쌍의 격막부를 포함하고,
상기 유동 저항부가 상기 한 쌍의 격막부 사이를 연결하도록 설치된 주조 모사 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 유동 저항부는 복수개로 구비되어, 상기 한 쌍의 격막부 사이에서 다단으로 이격 배치되며,
복수의 상기 유동 저항부 중, 최상단의 유동 저항부는 상기 제 1 토출구와 제 2 토출구 사이에 위치하며, 최하단의 유동 저항부는 상기 제 2 노즐의 하측에 위치되는 주조 모사 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제 1 노즐의 길이가 상기 제 2 노즐의 길이에 비해 짧고,
상기 제 1 노즐의 상단의 높이와 상기 제 2 노즐의 상단의 높이가 동일하도록 설치된 주조 모사 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 용기는,
상기 제 1 및 제 2 액상물의 수용이 가능한 내부 공간을 가지며, 상측 및 하측이 개구된 바디; 및
상기 바디의 하측 개구를 폐쇄하도록 설치되며, 상기 바디 내 제 1 및 제 2 액상물을 외부로 배출시키며, 상기 제 1 및 제 2 액상물의 배출 유량을 조절할 수 있는 배출부;
를 포함하는 주조 모사 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 용기는 상기 바디의 상측 개구의 적어도 일부를 폐쇄하도록 설치되며, 상기 제 1 노즐과 제 2 노즐의 나열 방향으로 연장 형성되어, 상기 제 1 노즐 및 제 2 노즐이 상하 방향으로 관통할 수 있는 거치 개구가 마련된 거치대를 포함하는 주조 모사 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 한 쌍의 격막부 각각은 그 연장 방향의 양 끝단이 상기 바디의 내벽면과 접하고,
상기 한 쌍의 격막부 각각은 그 연장 방향에서 마주보는 상기 바디의 내벽면과 이격되도록 설치된 주조 모사 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 한 쌍의 격막부 각각의 양 끝단과 마주하는 상기 바디의 내벽면에는 상기 한 쌍의 격막부 각각의 양 끝단이 삽입되어 체결되는 체결홈이 마련된 주조 모사 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 체결홈은 복수개로 마련되어, 상기 한 쌍의 격막부의 나열 방향으로 나열 배치된 주조 모사 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 한 쌍의 격막부 각각의 양 끝단에는 내측으로 함몰된 체결홈이 마련되고,
상기 한 쌍의 격막부 각각의 양 끝단과 마주하는 상기 바디의 내벽면에는 상기 한 쌍의 격막부 각각의 양 끝단에 마련된 체결홈으로 삽입 가능한 돌출 부재가 마련된 주조 모사 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 돌출 부재는 복수개로 마련되어, 상기 한 쌍의 격막부의 나열 방향으로나열 배치된 주조 모사 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 한 쌍의 격막부 각각 및 이들과 이격되어 마주보는 상기 용기의 내벽면을 연결하도록 설치되는 제 1 지지 부재를 포함하는 주조 모사 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 제 1 지지 부재는 상기 격막부의 연장 방향의 중심에 위치되거나, 상기 격막부의 연장 방향의 양 가장자리에 위치되는 주조 모사 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 한 쌍의 격막부 각각으로부터 내측으로 연장 형성되고, 그 상부에 상기 유동 저항부가 안착되는 제 2 지지 부재를 포함하는 주조 모사 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 제 2 지지 부재는 상기 격막부의 연장 방향의 중심에 위치되거나, 상기 격막부의 연장 방향의 양 가장자리에 위치되는 주조 모사 장치.
청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 노즐 각각으로 제 1 및 제 2 액상물을 공급하며, 상기 제 1 및 제 2 액상물의 공급 유량을 조절할 수 있는 액상물 공급부를 포함하는 주조 모사 장치.
서로 다른 조성의 제 1 용강과 제 2 용강을 응고시켜, 복층 구조의 주편을 주조하는 주조 조업에서, 제 1 용강과 제 2 용강의 혼합 상태를 예측할 수 있는 주조 모사 방법으로,
제 1 액상물을 용기 내부에 위치된 유동 저항부의 상측 위치에서 토출시켜 공급하는 제 1 액상물 공급 과정;
상기 제 1 액상물과 식별되는 제 2 액상물을 상기 유동 저항부의 하측에서 토출시켜 공급하는 제 2 액상물 공급 과정; 및
상기 제 1 액상물과 제 2 액상물 간의 경계 영역의 두께 및 높이 중 적어도 하나를 파악하여, 상기 제 1 용강과 제 2 용강의 혼합 상태를 예측하는 과정;
을 포함하는 주조 모사 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 유동 저항부의 상측으로 토출된 제 1 액상물 중 일부는 상기 유동 저항부에 마련된 개구를 통해 상기 유동 저항부의 하측으로 이동되고, 나머지는 상기 유동 저항부의 연장 방향으로 흘러 상기 유동 저항부의 외측으로 이동하는 주조 모사 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 제 1 액상물이 상기 유동 저항부의 외측으로 이동하는데 있어서,
각각이 상기 유동 저항부와 교차하도록 상하 방향으로 연장 형성되며, 상기 유동 저항부의 양측에 위치되도록 이격 배치된 한 쌍의 격막부의 외측으로 이동하는 주조 모사 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 용기의 하측으로 상기 제 1 액상물 및 제 2 액상물을 배출하는 과정을 포함하는 주조 모사 방법.
청구항 20에 있어서,
상기 제 1 액상물을 공급하는데 있어서, 제 1 토출구를 구비하는 제 1 노즐을 이용하여 상기 제 1 액상물을 토출하고,
상기 제 2 액상물을 공급하는데 있어서, 제 2 토출구를 구비하는 제 2 노즐을 이용하여 상기 제 2 액상물을 토출하며,
상기 제 1 액상물과 제 2 액상물 간의 경계 영역의 두께 및 높이 중 적어도 하나를 파악하는데 있어서,
상기 제 1 및 제 2 노즐을 통한 제 1 및 제 2 액상물의 토출 유량, 제 1 및 제 2 노즐의 길이, 제 1 및 제 2 토출구의 높이, 제 1 및 제 2 토출구의 형상, 상기 용기의 하측으로 배출되는 제 1 및 제 2 액상물의 배출 유량, 상기 유동 저항부의 높이, 상하방향으로의 상기 유동 저항부의 설치 갯수 중 적어도 하나에 따른 상기 제 1 액상물과 제 2 액상물 간의 경계 영역의 두께 및 높이 중 적어도 하나를 파악하는 주조 모사 방법.
청구항 17 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 액상물과 제 2 액상물은 채도, 명암 및 온도 중 적어도 어느 하나가 상이한 주조 모사 방법.