KR20200061188A - 주조 몰드 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주조 몰드 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 주조 몰드 장치는 용강을 수용하는 수용공간을 구비하는 몰드유닛; 및 상기 몰드유닛의 상기 수용공간에 구비되어 상기 용강을 냉각하는 내부냉각유닛;을 포함할 수 있다.

Description

주조 몰드 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법{MOLD APPARATUS FOR CONTINUOUS CASTING PROCESS AND CONTINUOUS CASTING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 주조 몰드 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(Ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(Tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드로 공급하여 일정한 크기의 주편을 생산하는 설비이다.

상기 연속주조기는 용강을 저장하는 래들, 턴디쉬, 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 스트랜드로 형성하는 연속주조기용 몰드 및 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 스트랜드를 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.

구체적으로 도 1에서 보이듯, 턴디시(10)에 수용된 용강은 상기 턴디시(10)에 연결된 침지노즐(20)을 통해 수냉식 동판을 포함하는 몰드(30)로 공급되어 냉각된다.

이때, 몰드(30)와 용강의 접촉면에는 응고셀(1)이 형성되는데 초기에 형성된 응고셀(1)은 매우 여린 성질을 갖는다. 또한, 응고셀(1)은 몰드(30)의 중심방향에 존재하는 응고되지 않은 용강으로부터 지속적으로 열을 전달받게 된다.

따라서, 이러한 응고셀(1)은 터짐(Breakout)현상 즉, 브렉아웃현상이 발생할 가능성이 높다는 문제가 있다.

KR 10-1892838 B1 (2018.08.22)

본 발명은 용강을 균일하게 냉각하고, 응고셀이 받는 열부하를 감소시키는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 브렉아웃현상이 발생하지 않도록 하며, 연속 주조 효율 및 안전성을 확보하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명은 주조 몰드 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 주조 몰드 장치는 용강을 수용하는 수용공간을 구비하는 몰드유닛; 및 상기 몰드유닛의 상기 수용공간에 구비되어 상기 용강을 냉각하는 내부냉각유닛;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 내부냉각유닛은, 상기 수용공간으로 상기 용강이 투입되는 방향에 평행하게 상기 수용공간에 배치된 제1 냉각수단; 및 상기 제1 냉각수단에 연결되고, 상기 수용공간에서 상기 제1 냉각수단에 수직한 방향으로 배치된 제2 냉각수단;을 포함하고, 상기 용강은, 상기 수용공간에서 유동될 시에 상기 제1,2 냉각수단에 의해 냉각될 수 있다.

또한, 상기 몰드유닛은, 상기 수용공간을 형성하고, 상기 용강과 접촉하는 동판부재; 및 상기 동판부재에 연결되어 상기 내부냉각유닛을 지지하는 지지수단;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지수단은, 상기 동판부재에 고정되고, 상기 제1 냉각수단에 연결된 지지프레임;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 냉각수단은, 상기 지지프레임에 연결되어 상기 수용공간 방향으로 연장된 적어도 하나의 제1 냉각라인;을 포함하고, 상기 제2 냉각수단은, 상기 제1 냉각라인에 연결된 제2 냉각라인;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 내부냉각유닛은, 상기 제1 냉각라인 및 상기 제2 냉각라인의 내부에 냉각재를 순환시키는 순환수단;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 내부냉각유닛은, 상기 제1 냉각라인에 연결되어 상기 제1 냉각라인 및 상기 제2 냉각라인을 이동시키는 액추에이터;를 더 포함할 수 있다.

한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 주조 몰드 장치를 이용하여 연속 주조하도록, 상기 주조 몰드 장치의 상기 수용공간에 용강을 공급하는 용강공급단계; 및 상기 동판부재의 외부로 주편이 인출되는 시점에 상기 내부냉각유닛을 상기 용강에 침지시키는 내부냉각단계;를 포함하는 연속 주조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 용강을 균일하게 냉각하고, 응고셀이 받는 열부하를 감소시킬 수 있다.

또한, 브렉아웃현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 연속 주조의 효율성 및 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 통상의 연속 주조 몰드를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 주조 몰드 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 주조 몰드 장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 주조 몰드 장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 주조 몰드 장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 연속 주조 방법을 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.

이하에 첨부된 도면에 도시된 X축은 몰드유닛의 폭방향, Y축은 몰드유닛의 길이방향, Z축은 몰드유닛의 높이방향이 될 수 있다.

도 2에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주조 몰드 장치(100)는 용강을 수용하는 수용공간(111)을 구비하는 몰드유닛(110) 및 상기 몰드유닛(110)의 상기 수용공간(111)에 구비되어 상기 용강을 냉각하는 내부냉각유닛(120)을 포함할 수 있다.

내부냉각유닛(120)은 몰드유닛(110)의 내부에 존재함으로써 몰드유닛(110)에 근접하게 존재하는 용강과, 상기 몰드유닛(110)으로부터 상대적으로 멀리 존재하는 용강 사이의 냉각 불균일을 해소하는 효과를 창출한다.

내부냉각유닛은 몰드유닛(110)의 내면으로부터 일정거리 이격될 수 있는데 보다 구체적으로는 X축 및 Y축으로 상기 몰드유닛(110)의 내면으로부터 이격될 수 있다.

따라서, 상기 수용공간(111)의 외곽측에 존재하는 용강은 몰드유닛(110)에 의해 냉각될 수 있을 뿐만 아니라, 몰드유닛(110)의 수용공간(111)의 중심부에 존재하는 용강도 상기 내부냉각유닛에 의해 냉각될 수 있으므로 응고 불균일 현상을 해소할 수 있다.

일 실시 예에서 도 3에서 보이듯, 상기 내부냉각유닛(도 2의 120)은 상기 수용공간(111)으로 상기 용강이 투입되는 방향 즉, Z축 반대방향에 평행하게 상기 수용공간(111)에 배치된 제1 냉각수단(121) 및 상기 제1 냉각수단(121)에 연결되고, 상기 수용공간(111)에서 상기 제1 냉각수단(121)에 수직한 방향 즉, X축 방향에 평행하게 배치된 제2 냉각수단(122)을 포함할 수 있다.

또한 일 실시 예에서, 상기 몰드유닛(110)은 상기 수용공간(111)을 형성하고, 상기 용강과 접촉하는 동판부재(112) 및 상기 동판부재(112)에 연결되어 상기 내부냉각유닛(도 2의 120)을 지지하는 지지수단(113)을 포함할 수 있다.

동판부재(112)는 각각 장변과 단변을 형성하는 두 쌍으로 구비될 수 있고, 그 재질은 구리(Cu)를 포함하는 재질로 되어 냉각의 효율성을 향상시킬 수 있다.

상기 지지수단(113)은 동판부재(112)에 고정된 지지프레임(113a)을 포함할 수 있고, 상기 지지프레임(113a)에는 상기 내부냉각유닛(도 2의 120)이 설치될 수 있다.

보다 상세하게, Z축에 평행하도록 설치된 제1 냉각수단(121)은 상호 이격된 한 쌍의 제1 냉각라인(121a)을 포함할 수 있고, 한 쌍의 상기 제1 냉각라인(121a)은 상기 지지프레임(113a)에 체결부재(121b)에 의해 고정될 수 있다.

그리고, 상기 제2 냉각수단(122)은 상기 제1 냉각라인(121a) 사이를 연결하는 제2 냉각라인(122a)을 포함할 수 있다.

한 쌍의 상기 제1 냉각라인(121a) 및 상기 제2 냉각라인(122a)은 내부에 유체가 유동할 수 있는 공간을 구비하며, 유체가 유동할 수 있는 그 공간들은 상호 연결되도록 구비될 수 있다.

이때, 한 쌍의 상기 제1 냉각라인(121a)의 위치 및 상기 제2 냉각라인(122a)의 위치는 수용공간(111)에서의 용강의 유동방향(D)을 고려하여 채택되어 적용될 수 있으며, 용강은 유동방향(D)을 따라 유동되면서 상기 제1 냉각라인(121a) 및 상기 제2 냉각라인(122a)에 의해 냉각되므로 연속 주조의 효율성이 향상될 수 있다.

이때, 상기 제1 냉각라인(121a)의 위치 및 상기 제2 냉각라인(122a)의 위치는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며, 용강의 유동방향(D)을 고려하여 적절히 채택되어 적용될 수 있다.

또한, 한 쌍의 상기 제1 냉각라인(121a) 및 상기 제2 냉각라인(122a)의 재질은 용강의 온도 이상을 견딜 수 있는 금속 또는 세라믹을 포함하는 재질로 구비될 수 있다. 그러나 이 또한 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자에 의해 적절히 선택되어 적용될 수 있다.

또한, 일 실시 예에서는 도 4에서 보이듯, 상기 내부냉각유닛(도 2의 120)은 상기 제1 냉각라인(121a) 및 상기 제2 냉각라인(122a)의 내부에 냉각재를 순환시키는 순환수단(125)을 더 포함할 수 있다.

냉각재는 유체 특히, 냉각수가 사용될 수 있으나, 이 또한 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며, 용강의 특징 또는 주조 조건 등을 고려하여 적절히 선택되어 적용될 수 있다.

순환수단은 제1 냉각라인(121a)에 배관에 의해 연결되어 순환을 위한 일정 압력을 제공하는 순환부재(125a)를 포함할 수 있다.

또 다른 한편, 도 5에서 보이듯, 본 발명에 따른 상기 내부냉각유닛(도 2의 120)은 상기 제1 냉각라인(121a)에 연결되어 상기 제1 냉각라인(121a) 및 상기 제2 냉각라인(122a)을 이동시키는 액추에이터(127)를 더 포함할 수 있다.

액추에이터는 상기 지지프레임(113a)에 대하여 일정거리 이격된 곳에 위치된 실린더몸체(127a) 및 상기 실린더몸체(127a)에서 신장 또는 수축되게 구비되는 피스톤로드(127b)를 포함하는 실린더로 구비될 수 있으나, 이 또한 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니다.

이러한 경우, 상기 피스톤로드와 상기 지지프레임(113a)의 연결부에는 베어링 등의 구동가이드부재가 추가로 구비될 수 있다.

이와 같은 액추에이터에 따르면 수용공간(111) 내에서 제1 냉각라인(121a) 및 제2 냉각라인(122a)을 이동시킬 수 있으므로 제1 냉각라인(121a) 및 제2 냉각라인(122a)의 위치를 주조환경에 적합하게 세팅할 수 있어 주조 작업의 효율성을 향상시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 액추에이터에 의한 자동제어를 실시할 수 있으므로 작업자의 수작업을 배제하여 작업자의 안전성을 확보할 수 있다.

아울러, 응고셀(101)과 이격된 수용공간(111)의 중심부에서도 용강을 냉각할 수 있어 용강의 응고 불균일을 해소할 수 있고, 브렉아웃현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 도 6에서 보이듯, 상기 주조 몰드 장치(도 2의 100)의 상기 수용공간(도 2의 111)에 용강을 공급하는 용강공급단계(S210) 및 상기 동판부재(도 3의 112)의 외부로 주편이 인출되는 시점에 상기 내부냉각유닛(도 2의 120)을 상기 용강에 침지시키는 내부냉각단계(S220)를 포함할 수 있다.

동판부재(도 3의 112)에 용강이 공급되는 초기에는 용강의 비산으로 인해 내부냉각유닛(도 2의 120)을 용강에 침지시키기 어려우므로, 용강이 동판부재(도 3의 112)의 수용공간(도 2의 111)에 일정 레벨 도달한 이후, 주편의 인출이 시작되는 시점에 내부냉각유닛(도 2의 120)을 용강에 침지시켜 용강의 중심부를 냉각하기 시작하면 용강 냉각의 효율을 향상시킬 수 있고, 용강의 균일한 냉각을 도모할 수 있다.

또한, 상기 내부냉각유닛(도 2의 120)의 용강으로의 침지여부, 침지시간, 침지깊이 등을 제어하여 응고셀의 두께를 제어할 수도 있다.

따라서 본 발명에 따르면 응고셀의 적절한 두께를 형성하여 브렉아웃현상 저감에 기여할 수 있다.

이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시 예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10 : 턴디시 20 : 침지노즐
30 : 몰드 100 : 주조 몰드 장치
1, 101 : 응고셀 110 : 몰드유닛
111 : 수용공간 112 : 동판부재
113 : 지지수단 113a : 지지프레임
120 : 내부냉각유닛 121 : 제1 냉각수단
121a : 제1 냉각라인 122 : 제2 냉각수단
122a : 제2 냉각라인 125 : 순환수단
125a : 순환부재 127 : 액추에이터
127a : 실린더몸체 127b : 피스톤로드

Claims (8)

1. 용강을 수용하는 수용공간을 구비하는 몰드유닛; 및
   상기 몰드유닛의 상기 수용공간에 구비되어 상기 용강을 냉각하는 내부냉각유닛;
   을 포함하는 주조 몰드 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 내부냉각유닛은,
   상기 수용공간으로 상기 용강이 투입되는 방향에 평행하게 상기 수용공간에 배치된 제1 냉각수단; 및
   상기 제1 냉각수단에 연결되고, 상기 수용공간에서 상기 제1 냉각수단에 수직한 방향으로 배치된 제2 냉각수단;을 포함하고,
   상기 용강은,
   상기 수용공간에서 유동될 시에 상기 제1,2 냉각수단에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 주조 몰드 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 몰드유닛은,
   상기 수용공간을 형성하고, 상기 용강과 접촉하는 동판부재; 및
   상기 동판부재에 연결되어 상기 내부냉각유닛을 지지하는 지지수단;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조 몰드 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 지지수단은,
   상기 동판부재에 고정되고, 상기 제1 냉각수단에 연결된 지지프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조 몰드 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 냉각수단은,
   상기 지지프레임에 연결되어 상기 수용공간 방향으로 연장된 적어도 하나의 제1 냉각라인;을 포함하고,
   상기 제2 냉각수단은,
   상기 제1 냉각라인에 연결된 제2 냉각라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조 몰드 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 내부냉각유닛은,
   상기 제1 냉각라인 및 상기 제2 냉각라인의 내부에 냉각재를 순환시키는 순환수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주조 몰드 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 내부냉각유닛은,
   상기 제1 냉각라인에 연결되어 상기 제1 냉각라인 및 상기 제2 냉각라인을 이동시키는 액추에이터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주조 몰드 장치.
   
8. 주조 몰드 장치를 이용하여 연속 주조하도록,
   제7항의 상기 주조 몰드 장치의 상기 수용공간에 용강을 공급하는 용강공급단계; 및
   상기 동판부재의 외부로 주편이 인출되는 시점에 상기 내부냉각유닛을 상기 용강에 침지시키는 내부냉각단계;
   를 포함하는 연속 주조 방법.
   

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