KR20210063072A

KR20210063072A - 주조기용 더미장치

Info

Publication number: KR20210063072A
Application number: KR1020190151544A
Authority: KR
Inventors: 박철민; 안희동; 박종학; 윤순관
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-06-01
Also published as: KR102265195B1

Abstract

주조기용 더미장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치는 주형 내부로 진입하며 성형되는 주편의 하부를 지지하는 더미블록; 더미블록 상부에 분리와 결합 가능하게 장착되며, 더미블록으로부터 돌출하여 성형되는 주편 하단에 걸리는 하나 이상의 걸림부; 걸림부를 더미블록에 체결하며 주편의 분리 시 걸림부의 움직임을 허용하는 하나 이상의 체결부재; 및 걸림부를 더미블록에 밀착시키는 방향으로 체결부재를 견인하는 적어도 하나의 탄성부재를 포함한다.

Description

주조기용 더미장치{DUMMY DEVICE FOR CASTING MACHINE}

본 발명은 주편의 성형 후 주편으로부터 쉽게 분리될 수 있는 주조기용 더미장치에 관한 것이다.

연속주조(continuous casting)는 주형에 용강을 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주조시편(이하, '주편'이라 함)을 연속적으로 하측으로 인발하여 슬래브(slab), 블룸(bloom), 빌렛(billet) 등 여러 형상의 반제품을 제조하는 기술이다.

이와 구분되는 반연속주조(semi-continuous casting)는 주편의 크기가 커서 연속주조가 곤란한 경우에 이용된다. 반연속주조법을 채용한 수직형 주조기는 주형에 일정한 양의 용강을 반연속적으로 주입하고 주기적으로 일정한 크기의 주편을 하측으로 인발하여 제조한다.

수직형 주조기는 주형 내부에 더미장치를 진입시킨 상태에서 주형 내부로 용강을 공급하면서 주편을 성형한다. 주형 내에서 반응고된 주편은 더미장치의 하강에 따라 하측으로 인발되고, 주형의 하부에 마련된 가이드롤을 통과하면서 분사되는 냉각수에 의해 냉각되면서 응고된다.

수직형 주조기에서 더미장치와 함께 하강한 주편은 틸팅장치에 의해 측방으로 눕혀진 후 이송라인을 따라 배출된다. 이 과정에서 주편은 하단이 더미장치로부터 분리되고, 주편과 분리된 더미장치는 승강장치의 동작에 의해 새로운 주편을 생산하기 위해 주형 쪽으로 상승한다.

더미장치는 상면으로부터 경사지게 돌출하는 하나 이상의 걸림부를 포함한다. 성형되는 주편은 하단이 걸림부에 걸린 상태에서 더미장치가 하강할 때 하측으로 인발될 수 있다.

그러나 종래의 더미장치는 걸림부가 더미장치의 몸체부와 일체로 마련되기 때문에 주편의 배출과정에서 주편을 기울일 때 주편과 더미장치의 분리가 어려웠다. 특히 열변형된 걸림부가 주편의 홈에 낄 경우 주편을 기울이는 과정에서 더미장치의 분리가 어려울 수 있었고, 걸림부의 변형이나 파손이 생길 수 있었다.

본 발명의 일 측면은 성형된 주편으로부터 쉽게 분리될 수 있는 주조기용 더미장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 측면은 주편의 분리과정에서 걸림부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 주조기용 더미장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 측면은 걸림부를 분리하여 교체할 수 있는 주조기용 더미장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 주형 내부로 진입하며 성형되는 주편의 하부를 지지하는 더미블록; 상기 더미블록 상부에 분리와 결합 가능하게 장착되며, 상기 더미블록으로부터 돌출하여 성형되는 주편 하단에 걸리는 하나 이상의 걸림부; 상기 걸림부를 상기 더미블록에 체결하며 주편의 분리 시 상기 걸림부의 움직임을 허용하는 하나 이상의 체결부재; 및 상기 걸림부를 상기 더미블록에 밀착시키는 방향으로 상기 체결부재를 견인하는 적어도 하나의 탄성부재를 포함하는 주조기용 더미장치가 제공될 수 있다.

상기 더미블록은 상기 걸림부가 장착되도록 상면에 형성된 결합홈과, 상기 결합홈으로부터 상기 더미블록 하면까지 관통된 체결홀을 포함할 수 있고, 상기 체결부재는 상기 더미블록 하측으로부터 상기 체결홀로 진입하여 상기 결합홈에 설치된 걸림부에 체결되며, 상기 체결홀에 승강 가능하게 지지될 수 있다.

상기 탄성부재는 상기 더미블록 내부의 상기 체결부재 외면에 설치되며 상기 체결부재를 하방으로 이동시키는 탄성을 부여하는 복수의 스프링와셔를 포함할 수 있다.

상기 걸림부는 상기 결합홈에 대응하는 크기로 마련되고 상기 결합홈에 승강 가능하게 지지되는 장착부; 및 상기 장착부로부터 측방 상측을 향해 경사지게 연장된 경사연장부를 포함할 수 있다.

상기 더미장치는 상기 더미블록 양측에 각각 결합된 상태에서 상기 더미블록과 함께 주형의 내부로 진입해 주편의 하부를 지지하며, 주편 성형 후 상기 더미블록이 주편으로부터 분리될 때 주편에 결합된 상태에서 상기 더미블록으로부터 분리되는 두 사이드블록을 더 포함할 수 있다.

상기 두 사이드블록은 상기 더미블록에 결합된 상태에서 상면이 상기 더미블록 상면과 동일한 높이를 유지할 수 있고, 상기 더미블록에 결합된 걸림부와 동일한 형태의 사이드 걸림부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치는 주편이 더미블록으로부터 분리될 때 걸림부가 주편을 따라 약간 상승하는 방식으로 움직이기 때문에 걸림부가 주편에 낀 현상이 발생하더라도 걸림부가 주편으로부터 쉽게 분리될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치는 주편의 분리과정에서 걸림부에 외력이 작용하더라도 탄성부재가 변형되면서 걸림부의 움직임을 허용하여 걸림부의 충격을 완화하기 때문에 걸림부의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치는 장기간 사용하여 걸림부의 교체가 필요한 경우 걸림부만을 부분적으로 분리해 교체할 수 있기 때문에 유지보수가 용이하고, 유지보수에 따른 시간과 비용을 최소화할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치가 적용된 수직형 주조기를 도시한 것으로, 도 1은 더미장치가 주형으로 진입한 상태, 도 2는 더미장치가 하강하며 주편을 인발하는 상태, 도 3은 주편의 분리를 위해 틸팅장치가 접근하는 상태, 도 4는 틸팅장치에 의해 주편이 분리되는 상태를 나타낸다.
도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ'선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치의 조립 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치가 주편과 분리되는 상태를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치의 단면도로, 주편 성형 시 걸림부의 상태를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치의 단면도로, 주편 분리 시 걸림부의 상태를 나타낸다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조기용 더미장치가 적용된 수직형 주조기를 도시한 것으로, 도 1은 더미장치가 주형으로 진입한 상태, 도 2는 더미장치가 하강하며 주편을 인발하는 상태, 도 3은 주편의 분리를 위해 틸팅장치가 접근하는 상태, 도 4는 틸팅장치에 의해 주편이 분리되는 상태를 나타낸다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 수직형 주조기는 용강을 공급하는 턴디쉬(10), 턴디쉬(10)로부터 용강을 공급받아 용강을 1차 냉각시키며 주편(S)을 성형하는 주형(20), 주형(20)의 외측에 위치하며 주형(20) 내 용강을 교반하는 교반장치(30), 주편(S)의 성형을 위해 주형(20)의 내부로 진입하며 반응고된 주편(S)을 하부로 인발하는 더미장치(100), 더미장치(100)를 승강시키는 승강장치(40), 주형(20)으로부터 하측으로 인발되는 주편(S)을 안내하며 냉각수를 분사하여 주편(S)을 2차 냉각시키는 다수의 가이드롤(50), 성형 후 하측으로 이송된 주편(S)을 기울여 배출시키는 틸팅장치(60), 주편(S)의 배출 시 주편(S)을 틸팅장치(60) 쪽으로 밀어주는 가압장치(70)를 포함할 수 있다.

주형(20)은 턴디쉬(10)로부터 공급되는 용강을 1차 냉각시켜 단면의 형상이 사각형인 주편(S)을 연속적으로 주조한다. 주형(10)은 횡단면의 형상이 사각형인 성형 공간을 가지며 상측과 하측이 개방된 형태다. 주형(10)은 상호 마주하는 한 쌍의 단변과 한 쌍의 장변을 가질 수 있다. 물론 주형(10)은 제조하고자 하는 주편(S)의 형태에 따라 다양한 형상과 크기로 변경될 수 있다.

교반장치(30)는 주형(20) 내의 용강을 교반시켜 주형(20) 내 주편(S)의 초기 응고층을 균일화할 수 있다. 교반장치(30)는 용강에 자장을 형성하여 용강을 교반시키는 전자기 교반장치(Electro magnetic stirrer: EMS)일 수 있다.

다수의 가이드롤(50)은 주형(20)의 하부에 위치하며, 주편(S)을 하측으로 통과시키면서 주편(S)의 측면을 지지해 주편(S)이 팽창하는 것을 방지한다. 가이드롤(50) 중 일부는 주편(S)으로 냉각수를 분사하여 주편(S)을 2차 냉각시키는 냉각수 노즐을 포함할 수 있다.

더미장치(100)는 주형(20)에서 성형되는 주편(S)을 지면에 대해 수직인 방향으로 지지하면서 하강하여 주형(20)으로부터 하측으로 주편(S)을 인발한다. 더미장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 주형(20)으로 용강이 공급되기 전에 주형(20)의 하측으로부터 상승하여 주형(20) 내부로 진입한 상태를 유지한다. 이러한 더미장치(100)는 용강의 주입 초기에 용강이 흘러 내리지 않도록 주형(20)의 하부를 폐쇄하며, 주편(S)의 응고가 진행됨에 따라 도 2의 예처럼 하강하면서 주편(S)을 인발한다.

승강장치(40)는 도 1에 도시한 바와 같이, 그 상부에 결합된 더미장치(100)를 주형(20)의 내부까지 상승시키거나, 도 3에 도시한 바와 같이 더미장치(100)를 주편(S)의 분리를 위한 위치까지 하강시킬 수 있다. 본 실시 예는 유압실린더 형태의 승강장치(40)를 제시하였으나, 승강장치는 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 변경될 수 있다.

틸팅장치(60)는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 성형 후 더미장치(100)와 함께 하강한 주편(S)을 더미장치(100)로부터 전달 받아 측방으로 기울여 수평상태로 배출시킬 수 있다. 틸팅장치(60)는 주편(S)의 길이방향으로 길게 연장되며 수직 또는 수평으로 전환이 가능한 테이블(61), 주편(S)의 지지 및 이송을 위해 테이블(61)에 설치된 다수의 이송롤(62), 테이블(61)을 틸팅시키는 구동부(63)를 포함할 수 있다.

틸팅장치(60)는 도 8에 도시한 바와 같이, 주편(S)을 기울일 때 주편(S)의 하부 양측을 들어 올려 주편(S)을 더미장치(100)로부터 분리시킬 수 있도록 테이블(61)의 하부 양측으로부터 각각 연장된 포크부(64)를 포함할 수 있다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 더미장치(100)는 더미블록(110), 두 사이드블록(120), 복수의 걸림부(130), 복수의 체결부재(140), 복수의 탄성부재(150)를 포함할 수 있다.

더미블록(110)은 마주하는 한쌍의 장변과 한쌍의 단변을 가진 사각블록 형태로 마련될 수 있다. 그리고 더미블록(110)의 단변이 위치하는 양측에는 각각 사이드블록(120)이 결합될 수 있다. 더미블록(110)의 단변 폭은 주형(20) 내부의 단변 폭과 대응하고, 더미블록(110)에 두 사이드블록(120)이 결합된 상태의 장변 폭은 주형(20) 내부의 장변 폭과 대응한다.

더미장치(100)는 도 5에 도시한 바와 같이, 더미블록(110) 양측에 각각 사이드블록(120)이 결합된 상태에서 주형(20)의 내부로 진입함으로써 주형(20)의 하부를 폐쇄할 수 있다. 더미블록(110)은 두 사이드블록(120)과 함께 주형(20)의 내부로 진입하여 성형되는 주편(S)의 하부를 지지할 수 있다.

도 5와 도 6을 참조하면, 더미블록(110)은 하측 중간부분이 승강장치(40)와 연결된 상태를 유지하므로 승강장치(40)의 동작에 의해 승강한다. 양측의 두 사이드블록(120)은 도 8에 도시한 바와 같이, 주편의 성형 후 틸팅장치(60)에 의해 주편(S)이 분리될 때 더미블록(110)으로부터 분리될 수 있다. 두 사이드블록(120)은 주편(S)의 분리과정에서 틸팅장치(60)의 하부 양측에 마련된 두 포크부(64)에 의해 들림으로써 주편(S)과 함께 더미블록(110)으로부터 분리될 수 있다.

더미블록(110)은 도 6에 도시한 바와 같이, 두 사이드블록(120)의 결합을 위해 양쪽 측단에 단차형의 결합홈(111)을 각각 구비하고, 두 사이드블록(120)은 더미블록(110) 양측의 결합홈(111)에 각각 대응하여 결합되는 결합턱(121)을 구비한다. 상호 대응하여 결합되는 결합홈(111)과 결합턱(121)은 더미블록(110)의 단변 폭 방향으로 길게 형성될 수 있다.

두 사이드블록(120)은 도 7에 도시한 바와 같이, 결합턱(121)이 더미블록(110)의 결합홈(111)에 진입하여 결합되기 때문에 더미블록(110)에 장착된 상태에서 더미블록(110)의 승강에도 불구하고 결합된 상태를 유지할 수 있다. 그리고 도 8에 도시한 바와 같이, 틸팅장치(60)에 의해 주편(S)이 분리될 때 주편(S)과 함께 더미블록(110)으로부터 쉽게 분리될 수 있다.

도 6, 도 7, 도 9를 참조하면, 복수의 걸림부(130)는 성형되는 주편(S)의 하단에 걸릴 수 있도록 더미블록(110)의 상면으로부터 돌출하며, 더미블록(110)의 상부에 분리와 결합 가능하게 장착된다. 복수의 걸림부(130)는 각각 더미블록(110)의 장변 폭 방향으로 길게 연장되고, 더미블록(110)의 단변 폭 방향으로 상호 이격되게 배치될 수 있다.

복수의 걸림부(130)는 더미블록(110) 상부에 분리와 결합이 가능하게 장착된다. 따라서 복수의 걸림부(130)는 마모나 손상 시 더미블록(110)으로부터 쉽게 분리하여 교체할 수 있다.

더미블록(110)은 복수의 걸림부(130)를 장착하기 위해 상면에 형성된 복수의 결합홈(112)과, 각 결합홈(112)으로부터 더미블록(110)의 하면까지 관통된 복수의 체결홀(113)을 구비한다.

복수의 체결부재(140)는 머리부(141)를 갖춘 통상의 체결볼트일 수 있다. 복수의 체결부재(140)는 더미블록(110)의 하측으로부터 체결홀(113)로 진입하여 더미블록(110) 상부의 결합홈(112)에 장착된 걸림부(130)에 체결될 수 있다. 복수의 체결부재(140)는 체결이 완료된 상태에서 걸림부(130)의 상하방향 움직임을 허용할 수 있도록 각 체결홀(113)에 승강 가능하게 지지된다.

복수의 탄성부재(150)는 더미블록(110) 내부의 각 체결부재(140) 외면에 적층되는 방식으로 설치되어 체결부재(140)를 하방으로 이동시키는 탄성을 부여하는 스프링와셔일 수 있다. 더미블록(110) 내에는 복수의 탄성부재(150)를 수용하는 수용홈(115)이 마련될 수 있고, 복수의 탄성부재(150)는 체결부재(140)의 외면에 끼워진 상태에서 체결부재(140)와 함께 더미블록(110)에 장착됨으로써 더미블록(110) 내부의 수용홈(115)에 수용될 수 있다.

탄성부재들(150)은 각 체결부재(140)를 더미블록(110)의 하방으로 견인함으로써 평소 더미블록(110) 상부에 설치된 걸림부(130)를 더미블록(110)에 밀착시킬 수 있다. 그리고 도 10에 도시한 바와 같이, 주편(S)이 더미블록(110)으로부터 분리되는 과정에서 주편(S)의 용이한 분리를 위해 걸림부(130)의 상승을 허용할 수 있다.

각 걸림부(130)는 도 9에 도시한 바와 같이, 더미블록(110)의 결합홈(112)에 대응하는 크기로 마련되고 결합홈(112)에 승강 가능하게 지지되는 장착부(131)와, 장착부(131)로부터 측방 상측을 향하여 경사지게 연장된 경사연장부(132)를 포함할 수 있다. 이러한 걸림부(130)는 주편(S)의 하단에 대응하여 형성되는 홈에 걸림으로써 더미장치(100)가 하강할 때 성형된 주편(S)을 하측으로 견인하여 인발할 수 있다.

본 실시 예는 복수의 걸림부(130)와 복수의 체결부재(140)를 갖춘 더미장치(100)를 제시하고 있으나, 더미장치(100)는 걸림부(130)가 하나 이상일 수 있고, 이를 체결하는 체결부재(140) 역시 하나 이상일 수 있다.

도 7을 참조하면, 두 사이드블록(120)은 더미블록(110) 양측에 각각 결합된 상태에서 상면이 더미블록(110)의 상면과 동일한 높이를 유지할 수 있다. 두 사이드블록(120)은 더미블록(110)에 결합된 걸림부(130)와 동일한 형태로 마련된 일체형의 사이드 걸림부들(125)을 포함할 수 있다. 따라서 성형되는 주편(S)의 하단은 더미블록(110)에 의해 지지되는 위치와 두 사이드블록(120)에 의해 지지되는 위치가 동일하게 형성될 수 있다.

다음은 본 실시 예에 따른 더미장치(100)가 채용된 수직형 주조기의 동작을 설명한다.

주형(20)에서 성형된 주편(S)은 도 3에 도시한 바와 같이, 더미장치(100)와 함께 주편(S)의 배출위치까지 하강한다. 이때는 주편(S)이 수직을 유지하므로 더미장치(100)의 걸림부(130)가 주편(S)의 하단에 걸린 상태를 유지한다.

배출위치에 도달한 주편(S)은 도 4와 도 8에 도시한 바와 같이, 틸팅장치(60)의 동작에 의해 기울여지면서 하단이 더미블록(110) 위의 걸림부(130)로부터 분리되고, 더미블록(110)은 승강장치(40) 상부에 고정된 상태를 유지한다. 이때 더미블록(110) 양측에 결합된 두 사이드블록(120)은 틸팅장치(60) 양측의 포크부(64)에 의해 들리게 되므로 주편(S)과 함께 더미블록(110)으로부터 분리된다. 이후 주편(S)은 이송라인으로 배출될 수 있고, 두 사이드블록(120)은 주편(S)으로부터 분리된 후 재 사용될 수 있다.

도 4의 예처럼 주편(S)이 더미블록(110)으로부터 분리될 때는 도 10에 도시한 바와 같이, 더미블록(110) 상부의 복수의 걸림부(130)가 주편(S)을 따라 약간 상승하는 방식으로 움직일 수 있다. 따라서 걸림부(130)의 열변형 등으로 걸림부(130)가 주편(S)에 낀 현상이 발생하더라도 걸림부(130)가 주편(S)으로부터 쉽게 분리될 수 있다.

아울러, 본 실시 예에 따른 더미장치(100)는 주편(S)의 분리과정에서 걸림부(130)에 외력이 작용하더라도 탄성부재(150)가 변형되면서 걸림부(130)의 움직임을 허용해 걸림부(130)에 작용하는 충격이 완화되기 때문에 걸림부(130)의 손상을 방지할 수 있다. 장기간 사용하여 걸림부(130)의 교체가 필요한 경우에는 걸림부(130)만을 부분적으로 분리해 교체할 수 있기 때문에 유지보수가 용이하다. 따라서 유지보수에 따른 시간과 비용을 최소화할 수 있다.

10: 턴디쉬, 20: 주형,
30: 교반장치, 40: 승강장치,
60: 틸팅장치, 100: 더미장치,
110: 더미블록, 120: 사이드블록,
130: 걸림부, 140: 체결부재,
150: 탄성부재.

Claims

주형 내부로 진입하며 성형되는 주편의 하부를 지지하는 더미블록;
상기 더미블록 상부에 분리와 결합 가능하게 장착되며, 상기 더미블록으로부터 돌출하여 성형되는 주편 하단에 걸리는 하나 이상의 걸림부;
상기 걸림부를 상기 더미블록에 체결하며 주편의 분리 시 상기 걸림부의 움직임을 허용하는 하나 이상의 체결부재; 및
상기 걸림부를 상기 더미블록에 밀착시키는 방향으로 상기 체결부재를 견인하는 적어도 하나의 탄성부재;를 포함하는 주조기용 더미장치.
제1항에 있어서,
상기 더미블록은 상기 걸림부가 장착되도록 상면에 형성된 결합홈과, 상기 결합홈으로부터 상기 더미블록 하면까지 관통된 체결홀을 포함하고,
상기 체결부재는 상기 더미블록 하측으로부터 상기 체결홀로 진입하여 상기 결합홈에 설치된 걸림부에 체결되며, 상기 체결홀에 승강 가능하게 지지되는 주조기용 더미장치.
제2항에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 더미블록 내부의 상기 체결부재 외면에 설치되며 상기 체결부재를 하방으로 이동시키는 탄성을 부여하는 복수의 스프링와셔를 포함하는 주조기용 더미장치.
제2항에 있어서,
상기 걸림부는,
상기 결합홈에 대응하는 크기로 마련되고 상기 결합홈에 승강 가능하게 지지되는 장착부; 및
상기 장착부로부터 측방 상측을 향해 경사지게 연장된 경사연장부;를 포함하는 주조기용 더미장치.
제1항에 있어서,
상기 더미블록 양측에 각각 결합된 상태에서 상기 더미블록과 함께 주형의 내부로 진입해 주편의 하부를 지지하며, 주편 성형 후 상기 더미블록이 주편으로부터 분리될 때 주편에 결합된 상태에서 상기 더미블록으로부터 분리되는 두 사이드블록을 더 포함하는 주조기용 더미장치.
제5항에 있어서,
상기 두 사이드블록은 상기 더미블록에 결합된 상태에서 상면이 상기 더미블록 상면과 동일한 높이를 유지하고, 상기 더미블록에 결합된 걸림부와 동일한 형태의 사이드 걸림부를 구비하는 주조기용 더미장치.