KR20220087172A - 주조 설비 및 주조 방법 - Google Patents

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KR20220087172A KR1020200177615A KR20200177615A KR20220087172A KR 20220087172 A KR20220087172 A KR 20220087172A KR 1020200177615 A KR1020200177615 A KR 1020200177615A KR 20200177615 A KR20200177615 A KR 20200177615A KR 20220087172 A KR20220087172 A KR 20220087172A
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Abstract

본 발명은 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것으로서, 몰드에 용강을 주입하는 단계; 상기 용강을 응고시키고, 주편을 인발하는 단계; 및 상기 몰드의 하부에서 인발되는 주편 중 두께 방향으로 내부까지 고화된 고화부의 이외의 영역인 미고화부를 변형시키는 단계;를 포함하고, 주편 제조 시 설비의 손상을 억제할 수 있다.

Description

주조 설비 및 주조 방법{Casting apparutus and method thereof}
본 발명은 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주편 제조 시 설비의 손상을 억제할 수 있는 주조 설비 및 주조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연속주조는 몰드에 용강을 연속적으로 주입하고, 몰드 내에서 표면이 응고된 용강을 연속적으로 몰드의 하측으로 인발하여 슬라브, 블룸 및 빌렛 등과 같은 다양한 형상의 주편을 제조하는 공정이다.
이러한 연속주조공정에서 주편은 몰드 내에서 1차 냉각되고, 몰드를 통과한 후 주편에 물이 분사되어 2차 냉각되는 과정을 거쳐 응고가 진행된다. 몰드에서 인발된 주편은 소정 구간 수직방향으로 인출된 후, 벤딩되는 구간을 거치며(굽힘, bending process), 이후 수평방향으로 전환되어(교정, unbending process) 수평방향으로 인발이 진행된다. 이때, 주편의 진행 방향이 바뀌면서 굽힘 및 교정을 받을 때, 몰드의 하부에 설치되는 세그먼트들은 주편을 변형시키기 위한 부가적인 부하, 예컨대 변형 부하를 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.
한편, 연속주조공정에서 초기 및 말기에는 몰드에서 용강이 유출되거나, 몰드에서 인발된 주편이 터지는 현상을 방지하기 위하여, 주편의 초기 단부와 말기 단부를 몰드 내에서 충분하게 냉각시킨 다음 몰드에서 인발한다. 이렇게 냉각된 주편의 초기 단부와 말기 단부는 거의 고화된 상태여서, 내부에 미응고 용강이 포함되는 중간부에 비해 온도가 낮아 변형 저항이 크게 상승하게 된다. 이에 주편의 초기 단부와 말기 단부를 굽히는 경우, 가이드 롤에 매우 큰 부하가 가해지게 된다. 또한, 주편을 굽히는 동안 가이드 롤 사이의 간격을 유지하기 위해, 가이드 롤의 간격을 조절하는 유압실린더 등과 같은 간격 조절 장치는 주편의 변형 저항에 상응하는 반력을 생성하게 된다. 이 경우, 간격 조절 장치에서 생성되는 반력에 의해 가이드 롤은 물론, 가이드 롤을 지지하는 베어링, 거더(girder) 등과 같은 부품들이 변형되거나 손상될 수 있다. 이렇게 가이드 롤이나 부품들이 손상되면 주편에 불량이 발생하기 때문에 주조 설비의 수리를 위해 조업을 중단해야 하므로, 생산성이 저하되고, 수리 비용 등으로 인해 생산 비용이 증가하는 문제가 있다.
KR 10-1323292 B KR 10-2009-0021219 A
본 발명은 주편을 안정적으로 주조할 수 있고, 설비의 손상을 억제할 수 있는 주조 설비 및 주조 방법을 제공한다.
본 발명은 주편의 생산성을 향상시키고, 생산 비용을 절감할 수 있는 주조 설비 및 주조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조 설비는, 몰드와, 상기 몰드의 하측에 배치되고 복수의 세그먼트가 연속적으로 배치되어 주편을 제조하는 주조 설비로서, 세그먼트는 주편이 통과하도록 서로 마주보도록 설치되는 복수의 가이드 롤을 포함하고, 가이드 롤에 가해지는 부하에 따라 주편의 두께 방향으로의 안내 간격을 조절하는 조절기를 포함할 수 있다.
상기 조절기는, 상기 복수의 가이드 롤이 서로 마주보도록 배치되는 상부 프레임 및 하부 프레임을 이격되도록 연결하는 타이 로드; 및 상기 타이 로드와 연결되고, 상기 안내 간격을 조절하기 위해 상기 상부 프레임 및 상기 하부 프레임 중 하나에 설치되는 유압실린더;를 포함할 수 있다.
상기 가이드 롤에 가해지는 부하를 측정하기 위한 측정기; 및 상기 측정기에서 측정된 부하에 따라 상기 안내 간격을 조절하도록 상기 유압실린더의 동작을 제어할 수 있는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 측정기는 상기 몰드의 하부에서 주조 방향이 전환되는 영역에 설치될 수 있다.
상기 조절기는, 상기 복수의 가이드 롤이 서로 마주보도록 배치되는 상부 프레임 및 하부 프레임을 이격되도록 연결하는 타이 로드; 및 가이드 롤에 가해지는 부하에 의해 상기 안내 간격을 조절하도록, 상기 타이 로드에 신축 가능하게 설치되는 탄성부재;를 포함할 수 있다.
상기 탄성부재는 압축 스프링(pre-compressed spring)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조 방법은, 주편을 제조하는 주조 방법으로서, 몰드의 하부에 서로 마주보도록 설치되는 가이드 롤 사이의 간격인 롤간 간격을 기준 간격으로 조절하는 단계; 상기 몰드에 용강을 주입하는 단계; 상기 용강을 응고시키고, 주편을 인발하는 단계; 및 상기 가이드 롤에 가해지는 부하에 따라 상기 롤간 간격을 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 롤간 간격은 상기 주편의 진행 방향이 상하방향에서 수평방향으로 전환되는 영역에서 조절될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조 방법은, 주편을 제조하는 주조 방법으로서, 몰드에 용강을 주입하는 단계; 상기 용강을 응고시키고, 주편을 인발하는 단계; 및 상기 몰드의 하부에서 인발되는 주편 중 두께 방향으로 내부까지 고화된 고화부의 이외의 영역인 미고화부를 변형시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 미고화부를 변형시키는 단계는, 상기 주편을 인발하면서 상기 미고화부를 굽히고, 펴는 단계를 포함할 수 있다.
상기 미고화부를 변형시키는 단계는, 상기 몰드의 하부에 서로 마주보도록 설치되는 가이드 롤 사이의 간격인 롤간 간격을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 주편을 인발하는 단계는 상기 가이드 롤에 가해지는 부하를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 부하를 측정하는 단계는 상기 주편의 진행 방향이 상하방향에서 수평방향으로 전환되는 영역의 적어도 하나의 지점에서 측정할 수 있다.
상기 가이드 롤에 가해질 수 있는 기준 부하 범위를 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 롤간 간격을 조절하는 단계는, 측정된 부하가 상기 기준 부하 범위에 포함되면, 상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하고, 측정된 부하가 상기 기준 부하 범위의 최소값보다 작으면, 상기 롤간 간격을 상기 기준 간격과 동일하게 유지할 수 있다.
상기 가이드 롤에 가해지는 부하를 측정하는 단계는, 상기 롤간 간격을 조정하기 위한 타이로드 및 유압 실린더 중 적어도 하나에서 발생하는 압력을 측정할 수 있다.
상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하는 단계는, 상기 주편의 두께 방향으로 상기 가이드 롤과 마주보는 적어도 주편의 일면과 상기 가이드 롤 사이에 공간을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하는 단계는, 상기 롤간 간격을 상기 몰드의 하부에서 인발되는 주편 중 두께 방향으로 내부까지 고화된 고화부의 두께보다 크게 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하는 단계는, 상기 롤간 간격을 주편이 진행하는 방향을 따라 순서대로 조절할 수 있다.
상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하는 단계는, 상기 롤간 간격을 상기 부하가 측정된 지점으로부터 상기 주편이 진행하는 방향을 따라 순서대로 조절할 수 있다.
상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하는 단계 이후에, 롤간 간격을 기준 간격으로 복귀시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 롤간 간격을 복귀시키는 단계는, 롤간 간격을 증가시킨 순서대로 롤간 간격을 기준 간격으로 복귀시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복귀시키는 단계는, 상기 몰드의 하부에서 인발되는 주편 중 두께 방향으로 내부까지 고화된 고화부가 통과한 가이드 롤의 롤간 간격부터 복귀시킬 수 있다.
상기 롤간 간격을 조절하는 단계는, 상기 가이드 롤에 미리 설정된 부하보다 큰 부하가 가해지면, 외부에서 가해지는 외력 없이 상기 롤간 간격을 조절하는 단계를 과정을 포함할 수 있다.
상기 외력 없이 롤간 간격을 조절하는 단계는, 상기 가이드 롤에 가해지는 부하가 상기 가이드 롤을 외측으로 밀어내는 단계를 포함하고, 상기 가이드 롤을 외측으로 밀어내는 단계는 탄성을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 가이드 롤에 가해지는 부하가 상기 가이드 롤에 미리 설정된 부하보다 작아지면, 탄성을 이용하여 상기 가이드 롤을 복귀시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 롤간 간격을 조절하는 단계는, 상기 주편의 초기 단부 및 말기 단부 중 적어도 하나의 진행 방향이 전환될 때 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 주편을 인발하는 과정에서 주조 설비가 손상되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 즉, 주편을 인발하는 과정에서 몰드의 하부에 마련된 가이드 롤의 롤 간격을 조절하여, 주편에서 굽힘 및 교정 위치를 조절함으로써 가이드 롤에 작용하는 부하를 저감시킬 수 있다. 이에 가이드 롤과, 가이드 롤을 지지하는 다양한 부품들이 변형되거나 손상되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 특히, 주조 초기 및 주조 말기에 몰드에서 과냉각되어 인발되는 주편의 초기 단부나 말기 단부에 의해 주조 설비가 손상되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 따라서 주조 설비를 안정적으로 관리할 수 있으므로, 주조 설비의 손상에 의한 조업 중단을 억제할 수 있어, 공정 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 주조 설비의 유지 보수 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 주조 과정을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 주편을 주조할 때, 굽힘부를 형성하는 가이드 롤 중 어느 하나에 작용하는 부하를 측정한 예를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 가이드 롤의 간격을 조절하고, 주편을 굽히는 과정을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법을 보여주는 순서도.
도 6은 주편이 상하방향으로 진행할 때 가이드 롤의 간격을 조절하는 상태를 보여주는 도면.
도 7 및 도 8은 주편의 진행 방향이 변경될 때 가이드 롤의 간격을 조절하는 상태를 보여주는 도면.
도 9는 주편이 수평방향으로 진행할 때 가이드 롤의 간격을 조절하는 상태를 보여주는 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 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. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시 예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 주조 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비는, 몰드(30)와, 몰드(30)의 하측에 배치되고 복수의 세그먼트(50)가 연속적으로 배치된 냉각 라인(40)을 포함하고, 복수의 세그먼트(50) 중 일부는 주조 시 주편(1)에 의해 가해지는 부하에 따라 가이드 롤(100)이 설치되는 상부 프레임(51)과 하부 프레임(52) 사이의 거리를 조절할 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조 설비를 더 상세하게 설명하면 다음과 같다. 주조 설비, 예컨대 연속 주조 설비는 제강공정에서 정련된 용강이 담기는 래들(ladle; 10)과, 래들(10)에 연결되는 주입노즐을 통해 용강을 공급받아 이를 일시 저장하는 턴디시(tundish; 20)와, 턴디시(20)에 저장된 용강을 전달받아 일정한 형상으로 초기 응고시키는 몰드(mold; 30)를 포함한다. 또한, 몰드(30)의 하부에 구비되어 몰드(30)으로부터 인발된 주편(1), 예컨대 미응고 주편(1)을 냉각시키면서 일련의 성형 작업을 수행하도록 복수의 세그먼트(segment; 50)가 연속적으로 배열되는 냉각라인(40)을 포함한다.
세그먼트(50)는 상하로 이격되는 상부 프레임(51) 및 하부 프레임(52)을 포함하고, 상부 프레임(51)과 하부 프레임(52)에는 복수의 가이드 롤 어셈블리(53, 54)가 대향되도록 정렬 배치된다. 또한, 세그먼트(50)에는 상부 프레임(51)과 하부 프레임(52)을 이격된 상태로 상하 연결시키는 타이로드(tie rod; 56)와, 상부 프레임(51)에 설치되고, 타이로드(56)를 피스톤으로 대용하여 상부 프레임(51)과 하부 프레임(52) 사이의 이격 거리를 조절함으로써 주편(1)에 압하력을 가하는 복수의 유압실린더(55)를 포함한다. 이러한 타이로드(56)와 유압실린더(55)는 서로 마주보는 가이드 롤(100) 사이의 거리인 롤간 간격을 조절하기 위한 간격 조절 장치로 사용될 수 있다. 이때, 타이로드(56)의 일단은 하부 프레임(52)에 고정되고, 타이로드(56)의 타단은 상부 프레임(51)을 관통하여 유압실린더(55)의 피스톤에 연결될 수 있다. 그리고 유압실린더(55)는 상부 프레임(51)에 고정설치되며, 롤간 간격을 조절하기 위해 유압실린더(55)를 구동하면, 타이로드(56)는 상부 프레임(51)과 하부 프레임(52)을 연결한 상태를 유지하고 유압실린더(55)의 피스톤이 상하방향으로 이동하면서 상부 프레임(51)과 하부 프레임(52) 사이의 거리가 조절되고, 이를 통해 롤간 간격이 조절될 수 있다. 롤간 간격이란, 상부 프레임(51)에 설치되는 가이드 롤(100)과 하부 프레임(52)에 설치되는 가이드 롤(100) 사이의 거리이며, 서로 마주보는 가이드 롤(100)간 거리를 의미할 수 있다. 또한, 롤간 간격은 몰드(30)서 인발된 주편(1)의 진행 방향이 수직방향에서 수평방향으로 전환하기 이전까지 안내하는 안내 간격과, 주편(1)이 수평방향으로 진행할 때 압하되는 압하 간격을 의미할 수 있다. 여기에서는 롤간 간격이 몰드(30)서 인발된 주편(1)의 진행 방향이 수직방향에서 수평방향으로 전환하기 이전까지 안내하는 안내 간격인 예에 대해서 설명한다. 몰드(30)에서 인발된 주편(1)은 상부 프레임(51)과 하부 프레임(52) 사이의 이격 공간을 통과하면서 가이드 롤(100)과, 가이드 롤을 회전 가능하도록 지지하는 베어링 하우징을 포함하는 복수의 가이드 롤 어셈블리(53, 54)에 의해 안내 및 압하되어 일정한 형상으로 성형된다. 즉, 주편(1)이 이동하는 방향과 교차하는 방향으로 복수의 세그먼트(50)가 정렬 설치되고, 서로 마주 보는 복수의 가이드 롤(100) 사이를 주편(1)이 통과하게 되며, 이때 주편(1) 양측의 가이드 롤(100)이 주편을 압하한다.
이러한 복수의 세그먼트(50) 중 일부의 세그먼트(50)에는 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 측정할 수 있는 측정기(60)가 설치될 수 있다. 이때, 측정기(60)는 몰드(30)의 하부에서 주편이 진행하는 방향이 변경되는 구간을 형성하는 세그먼트(50)에 설치되어, 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 측정할 수 있다. 즉, 주편(1)은 진행하는 방향이 변경될 때 구부러지면서 변형되는데, 주편(1)이 가장 많이 구부러질 때까지 가이드 롤(100)에 가해지는 부하는 점차적으로 증가하게 된다. 이에 측정기(60)는 주편(1)이 변형되기 시작하는 제1지점 또는 제1지점과 주편(1)의 변형이 가장 많이 이루어지는 제2지점 사이에 설치되어, 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 측정할 수 있다. 이는 과부하에 의해 가이드 롤(100)나 다른 부품들이 손상되는 것을 미연에 방지하기 위함이다. 측정기(60)는 유압실린더(55), 타이로드(56) 및 베어링 하우징 중 적어도 하나에 설치되어, 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 측정할 수 있다. 이러한 측정기(60)는 유압실린더(55)에 주입되는 유체의 압력을 측정할 수 있는 압력계와, 타이로드(56)나 베어링 하우징에 가해지는 하중을 측정할 수 있는 로드셀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 주조 설비는 측정기(60)에서 측정된 부하, 예컨대 측정 부하에 따라 유압실린더(55)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(70)를 포함할 수 있다. 제어부(70)는 주조 설비의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 주조 중 측정기(60)에서 측정된 부하에 따라 롤간 간격, 즉 상부 프레임(51)과 하부 프레임(52) 사이의 거리를 조절하도록 유압실린더(55)의 동작을 제어할 수 있다.
이러한 구성을 통해 주조 중 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 측정하고, 측정 결과에 따라 롤간 간격을 조절함으로써 과부하에 의해 설비가 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 세그먼트는 가이드 롤(100)의 롤간 간격을 조절하기 위한 유압실린더를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 상부 프레임과 하부 프레임은 미리 정해진 거리로 이격되도록 타이로드에 의해 연결될 수 있다. 이 경우, 가이드 롤에 미리 설정된 크기의 부하, 예컨대 기준 부하 범위에 포함되는 부하가 가해지면, 롤간 간격 또는 상부 프레임과 하부 프레임 사이의 거리를 증가시킬 수 있도록 타이로드에 탄성부재를 설치할 수 있다. 이때, 탄성부재는 압축 스프링(pre-compressed spring)을 포함할 수 있고, 적어도 타이로드와 상부 프레임 사이 및 타이로드와 하부 프레임 사이 중 적어도 어느 한 곳에 설치되어, 롤간 간격을 조절할 수 있다. 예컨대 주조 중 가이드 롤에 기준 부하 범위보다 작은 부하가 가해지면, 탄성부재는 그 상태를 유지하여 롤간 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 반면, 가이드 롤에 기준 부하 범위에 포함되는 부하가 가해지면, 탄성부재가 타이로드가 연장되는 방향으로 수축하여 롤간 간격을 증가시킬 수 있다. 또한, 이러한 구성에서는 가이드 롤에 가해지는 부하가 저감되면, 탄성부재가 자동으로 복귀(신장)하여 롤간 간격이 증가되기 이전의 간격으로 복귀될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 가이드 롤에 가해지는 부하가 증가하면, 롤간 간격을 자동으로 증가 및 복귀시킬 수 있어, 가이드 롤이 과부하에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가이드 롤에 가해지는 부하가 저감되면, 롤간 간격이 자동으로 복귀되기 때문에 주편에서 두께 불량이 발생하는 구간을 저감시켜 생산성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 세그먼트는 가이드 롤에 가해지는 부하를 측정할 수 있는 측정기와, 측정기에서 측정된 부하에 따라 알람을 발생시킬 수 있는 경보기를 더 포함할 수 있다. 이때, 측정기는 타이로드에 가해지는 부하를 측정할 수 있고, 경보기는 측정기에서 측정된 측정 부하가 기준 부하 범위에 포함되면 알람을 발생시켜 작업자에게 알려줄 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 세그먼트(50)는 몰드(30)의 직하 영역에서 상하방향으로 연장되는 수직부(R1)와, 수직부(R1)의 하부에서 주편(1)에 일정한 곡률을 부여하면서 굽히고 수평방향으로 전환하여 교정하는 영역인 굽힘부(R2) 및 굽힘부(R2)의 하부에 수평방향으로 연장되는 수평부(R3)를 형성한다.
몰드(30)에서 1차 냉각되고, 몰드(30)에서 인발되는 주편(1)은 냉각 라인(40)을 통과하면서 2차 냉각된다. 주편(1)은 몰드(30) 바로 하부의 상하 방향으로 연장되는 수직부(R1)을 통과하며, 이어서 주편(1)을 굽히는 영역, 예컨대 주편(1)을 벤딩시키고 수평 방향으로 전환해서 교정하는 굽힘부(R2)를 거쳐, 수평하게 인발되는 수평부(R3)를 따라 진행하게 된다. 이때, 굽힘부(R2)는 주편(1)을 변형시키는 제1구간(R11)과, 주편(1)의 변형 상태를 유지하는 제2구간(R22) 및 변형된 주편(1)을 교정하는, 즉 굽혀진 주편(1)을 펴는 제3구간(R23)을 포함할 수 있다.
이러한 냉각 라인(40)을 통과할 때, 주편(1)은 세그먼트(50)의 가이드 롤(100)에 의하여 주편(1)의 양측면에서 혹은 주편(1)의 상하에서 압력이 인가되며, 냉각수 분사기(미도시)에 의하여 주편(1)에 냉각수가 분사된다. 도 2를 기준으로, 주편에서 가이드 롤(100)과 접촉하는 일면(오른쪽)을 내면(inside, 1a)이라 하고, 타면(왼쪽)을 외면(outside, 1b)라 한다. 즉, 주편이 굽힘부(R2)를 통과하면서 구부러질 때, 곡률 반경이 작은 오른쪽은 내면(1a), 곡률 반경이 큰 왼쪽은 외면(1b)이라 한다. 그리고 굽힘부(R2)에서 곡률 반경이 작은 오른쪽은 내측, 곡률 반경이 큰 왼쪽은 외측이라 한다.
도 2를 참조하면, 몰드(30)에서 인발되는 주편은 몰드(30)의 폭 즉, 몰드(30)의 양 변 사이의 간격(T0), 예컨대 몰드(30)의 폭에 의해 초기 주편(1)의 두께(T1)가 결정되며, 이러한 주편(1)의 두께(T1)에 맞추어 서로 대향하는 가이드 롤(100)의 롤간 간격, 예컨대 기준 간격(G0)을 제어하고 주편(1)을 압하한다. 통상적으로 기준 간격(G0)은 몰드 폭(T0)과 동일(GO=T0)하게 조절된다. 그런데 가이드 롤(100)은 주편(1)이 수직부(R1)에서 굽힘부(R2)로 진행할 때와, 굽힘부(R2)에서 수평부(R3)로 진행할 때, 주편(1)을 굽히고 펴기 위한 부하, 예컨대 변형 부하를 부가적으로 받게 된다. 특히, 주조 초기에 형성되는 주편(1)의 초기 단부와, 주조 말기에 형성되는 주편(1)의 말기 단부는 몰드(30) 내에서 과냉각되어 두께 방향 또는 두께 방향 및 폭 방향으로 내부까지 고화된 고화부(S1, 도 4참조)를 포함한 상태로 몰드(30)에서 인발된다. 이에 주편(1)의 초기 단부와 말기 단부가 굽힘부(R2)를 통과할 때, 굽힘부(R2)에 설치된 가이드 롤(100)은 고화부를 변형시켜야 하므로, 수직부(R1)와 수평부(R3)에 설치된 가이드 롤(100)보다 더 큰 부하를 받게 된다.
도 3은 가이드 롤에 가해지는 부하를 측정한 예를 보여주는 도면으로서, 주편을 주조할 때, 굽힘부를 형성하는 가이드 롤 중 어느 하나에 가해진 부하를 측정된 예를 보여주고 있다. 여기에서는 가이드 롤에 가해진 부하라고 설명하지만, 세그먼트를 구성하는 타이로드, 베어링 하우징, 유압실린더 등과 같은 부품들에서 측정된 부하일 수도 있다.
도 3을 참조하면, 주조 중 주조 초기와 주조 말기에 굽힘부의 가이드 롤에 매우 큰 부하가 가해지는 것을 알 수 있다. 이는 주편(1)의 초기 단부와 말기 단부는 내부까지 완전히 고화된 고화부(S1)를 포함하는데(도 4 참조), 고화부(S1)는 그 이외의 영역인 미고화부(S2)보다 온도가 상대적으로 낮아 변형 저항이 크기 때문에 가이드 롤(100)에 더 큰 부하를 가하기 때문이다. 여기에서 미고화부(S2)는 외부는 고화되고 내부에는 미응고 용강이 포함된 상태를 의미할 수 있다. 고화부(S1)는 몰드(30)의 상하방향 길이보다 짧은 길이로 형성될 수 있고, 예컨대 약 200 내지 400㎜ 정도의 길이로 형성될 수 있다. 도 3에서는 주편(1)의 초기 단부와 말기 단부가 굽힘부(R2)를 통과할 때 가이드 롤(100)에 매우 큰 부하가 급격하게 가해지는 것으로 보여주고 있다. 전체 주조 시간에 비해 주편(1)의 초기 단부와 말기 단부가 굽힘부(R2)를 통과하는 시간이 짧기 때문에 가이드 롤(100)에 부하가 급격하게 가해지는 것으로 보여지는 것이며, 가이드 롤(100)에 가해지는 부하는 점차적으로 증가하고, 최대치가 된 이후 점차적으로 감소하는 형상을 가질 수 있다.
이에 본 발명의 실시 예에서는 주편의 초기 단부와 말기 단부, 즉 주편의 고화부(S1)가 굽힘부(R2)를 통과할 때, 가이드 롤(100)에 변형 부하를 가하지 않도록 가이드 롤(100)의 간격을 증가시킴으로써 고화부(S1)에 의해 가이드 롤(100)에 가해지는 부하, 예컨대 변형 부하를 저감시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 굽힘부에서 롤간 간격을 조절하고, 주편을 굽히는 과정을 보여주는 도면이다. 도 4의 (a)는 롤간 간격을 증가시키기 이전의 상태를 보여주는 도면이고, 도 4의 (b)는 롤간 간격을 증가시킨 이후의 상태를 보여주는 도면으로, 설명을 위해 과장되어 도시되었다.
도 4의 (a)를 참조하면, 주편(1)은 몰드(30)에서 인발된 후, 수직부(R1)를 통과할 때 주편의 내면(1a)과 외면(1b)은 수직부(R1)를 형성하는 모든 가이드 롤(100)과 접촉한 상태로 진행하게 된다. 이때, 몰드(30) 하부에 설치되는 가이드 롤(100)의 롤간 간격은 주편(1)의 두께(T1)와 동일한 크기로 조절된 상태일 수 있다. 수직부(R1)를 통과한 주편(1)은 초기 단부부터 굽힘부(R2)로 진입하게 되며, 굽힘부(R2)에 설치된 가이드 롤(100)에 의해 굽혀질 수 있다. 굽힘부(R2)에서 주편(1)이 굽혀질 때, 주편(1)과 접촉하는 여러 개의 가이드 롤(100)에 부하가 분산될 수 있다.
굽힘부(R2)를 형성하는 가이드 롤(100) 중, 굽힘부(R2)의 외측에 설치되는 가이드 롤을 주편의 진행 방향으로 RO1 ~ RO7이라 하고, 굽힘부(R2)의 내측에 설치되는 가이드 롤을 주편의 진행 방향으로 RI1 ~ RI7이라 가정한다. 예컨대 굽힘부(R2)로 진입한 주편(1)의 외면(1b)에는 4개의 가이드 롤(RO1 ~ RO4)이 접촉되고, 주편(1)의 내면(1a)에도 4개의 가이드 롤(RI1 ~ RI4)이 접촉할 수 있다. 그리고 주편(1)이 이들 가이드 롤(RO1 ~ RO4, RI1 ~ RI4) 사이를 진행하면서 각각의 가이드 롤(RO1 ~ RO4, RI1 ~ RI4)에 의해 굽혀지게 되고, 가이드 롤(RO1 ~ RO4, RI1 ~ RI4)에 부하가 가해지게 된다. 이때, 주편(1)은 굽힘부(R2)의 외측에 배치되는 가이드 롤에 의해 적어도 두 군데 이상이 지지되고, 굽힘부(R2)의 내측에 배치되는 가이드 롤에 의해 한 군데에서 가압하는 방식으로 굽혀지게 된다. 예컨대 주편(1)의 외면(1b)은 2개의 가이드 롤(RO2, RO4)에 의해 지지되고, 주편(1)의 내면(1a)은 1개의 가이드 롤(RI3)이 주편(1)에 압력을 가하여 굽혀지게 된다. 이 경우, 가이드 롤(RO2, RO4, RI3)에 부하(L11, L12, L13)가 가해지고, 유압실린더(55)는 각각의 가이드 롤(RO2, RO4, RI3)이 서로 마주보는 가이드 롤들과 롤간 간격을 유지할 수 있도록 부하(L11, L12, L13)가 가해는 반대방향에서 주편(1)쪽으로 반력(F11, F12, F13)을 생성할 수 있다.
이와 같이 주편(1)이 굽힘부(R2)를 통과할 때, 주편(1)의 내면(1a)과 외면(1b)은 양쪽 가이드 롤(RO1 ~ RO7, RI1 ~ RI7)에 접촉한 상태로 진행하게 된다. 이에 고체 영역(S1)이 형성된 초기 단부가 굽힘부(R2)를 통과하는 경우, 초기 단부를 굽히기 위해 주편(1)의 진행방향으로 설치되는 가이드 롤마다 과부하가 발생하게 된다. 특히, 고화부(S1)를 굽히기 위해 가이드 롤(RO2, RO4, RI3)이 고체 영역(S1)에만 접촉하는 경우, 가이드 롤(RO2, RO4, RI3)에 더 많은 부하가 인가될 수 있다.
이에 도 4의 (b)에 도시된 것처럼, 주편(1)의 초기 단부가 굽힘부(R2)를 통과할 때, 초기 단부의 고화부(S1)가 변형되지 않도록 굽힘부(R2)에 설치된 가이드 롤(RO1 ~ RO7, RI1 ~ RI7)의 간격을 증가시킬 수 있다. 주조가 완료되면, 초기 단부는 절사되어 스크랩 등으로 처리되는 부분으로, 롤간 간격이 증가하여 두께 불량이 발생하여도 무관하다. 따라서 주편의 초기 단부가 굽힘부(R2)를 통과할 때, 초기 단부, 예컨대 고화부(S1)는 굽혀지지 않도록 가이드 롤의 간격을 증가시킬 수 있다. 가이드 롤의 간격을 증가시킬 때, 굽힘부(R2)의 외측에 설치된 가이드 롤(RO1 ~ RO7)은 고정된 상태를 유지시키고, 굽힘부(R2)의 내측에 설치된 가이드 롤(RI1 ~ RI7)이 이동시킴으로써 가이드 롤의 간격을 조절할 수 있다. 또는, 굽힘부(R2)의 외측 및 내측에 설치된 가이드 롤(RO1 ~ RO7, RI1 ~ RI7)을 모두 이동시킬 수도 있다.
굽힘부(R2)에 설치된 가이드 롤(100)의 롤간 간격을 기준 간격(G0)에서 미리 정해진 길이(D)만큼 증가시켜 G1(G0+D)으로 조절하면, 주편(1)과 굽힘부(R2)의 내측에 설치된 가이드 롤(RI1 ~ RI7) 사이에 공간을 형성할 수 있다. 이때, 기준 간격(G0)은 몰드(30)의 폭(T0)과 동일할 수도 있고, 목표로 하는 주편의 두께(T1) 또는 고화부(S1)의 두께와 동일할 수 있다. 이렇게 주편(1)과 가이드 롤(RO1 ~ RO7, RI1 ~ RI7) 사이에 공간이 형성되면, 롤간 간격이 고화부(S1)의 두께보다 증가하게 되어, 주편(1)의 초기 단부, 특히 고화부(S1)는 가이드 롤들(RO1 ~ RO7, RI1 ~ RI7)에 부하를 가하지 않고, 굽힘부(R2)를 그대로 통과할 수 있다. 또한, 가이드 롤들(RO1 ~ RO7, RI1 ~ RI7)의 간격을 증가시키면, 고화부(S1) 이외의 미고화부(S2)는 철정압에 의해 팽창하여 두께가 증가하게 된다. 이에 미고화부(S2)부터 가이드 롤들(RO1 ~ RO7, RI1 ~ RI7)에 접촉하여 변형이 이루어질 수 있다. 따라서 고화부(S1)보다 변형 저항이 적은 미고화부(S2)부터 변형이 이루어지므로, 가이드 롤들(RO1 ~ RO7, RI1 ~ RI7)에 가해지는 부하(L21, L22, L23)를 저감시킬 수 있다. 또한, 가이드 롤들(RO1 ~ RO7, RI1 ~ RI7)의 간격을 유지하기 위해 유압실린더(55)에서 생성되는 반력(F21, F22, F23)도 저감시킬 수 있다.
이와 같이 주편(1)의 고화부(S1)가 굽힘부(R2)를 통과할 때 가이드 롤(100)의 간격을 증가시켜 주편(1)과 가이드 롤(100) 사이에 공간을 형성할 수 있다. 따라서 고화부(S1)는 변형되지 않고 굽힘부(R2)를 그대로 통과할 수 있고, 고화부(S1) 이외의 미고화부(S2)부터 변형이 이루어질 수 있다. 따라서 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 저감시킬 수 있다. 또한, 주편(1)의 말기 단부가 굽힘부(R2)를 통과할 때 이와 동일한 원리로 굽힘부(R2)에 설치된 가이드 롤(100)의 롤간 간격을 증가시킴으로써 미고화부(S2)까지 변형시키고 말기 단부의 고화부(S1)는 변형되지 않고 굽힘부(R2)를 통과시켜, 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 저감시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법을 보여주는 순서도이고, 도 6은는 주편이 상하방향으로 진행할 때 롤간 간격이 조절된 상태를 보여주는 도면이고, 도 7 및 도 8은 주편의 진행 방향이 변경될 때 롤간 간격이 조절된 상태를 보여주는 도면이고, 도 9는 주편이 수평방향으로 진행할 때 롤간 간격이 조절된 상태를 보여주는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은, 몰드(30)의 하부에 서로 마주보도록 설치되는 가이드 롤(100)의 롤간 간격을 기준 간격(G0)으로 조절하는 단계와, 몰드(30)에 용강을 주입하는 단계와, 용강을 응고시키고, 주편(1)을 인발하는 단계 및 가이드 롤(100)에 가해지는 부하에 따라 롤간 간격을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 여기에서 기준 간격(G0)은 주편(1)을 목표로 하는 두께로 형성할 수 있는 가이드 롤(100)의 간격을 의미하며, 몰드(30)의 폭(T0)과 동일할 수도 있고, 목표로 하는 주편(1)의 두께(T1)와 동일할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은, 몰드(30)에 용강을 주입하는 단계와, 용강을 응고시키고 주편(1)을 인발하는 단계 및 몰드(30)의 하부에서 인발되는 주편(1) 중 두께 방향으로 내부까지 고화된 고화부의 이외의 영역인 미고화부를 단계를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 주편을 제조하기 위한 주조 설비를 준비(S102)할 수 있다.
주조하고자 하는 주편의 두께에 따라 몰드(30)의 하부에 설치되는 가이드 롤(100)의 롤간 간격을 조절할 수 있다. 예컨대 수직부(R1), 굽힘부(R2) 및 수평부(R3)를 형성하는 가이드 롤(100)의 롤간 간격은 몰드(30)의 폭(T0)과 동일한 기준 간격(G0)으로 조절될 수 있다. 그리고 세그먼트(50)에 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 측정하기 위한 측정기(60)를 설치할 수 있다. 측정기(60)는 굽힘부(R2)를 형성하는 세그먼트(50)에 설치될 수 있으며, 세그먼트(50)를 구성하는 베어링 하우징이나, 타이로드(56), 유압실린더(55) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. 측정기(60)는 굽힘부(R2)에서 주편(1)이 변형되는 즉, 굽히는 제1구간(R21, 도 2 참조)에 설치되는 복수의 세그먼트(50) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. 또한, 측정기(60)는 제1구간(R21)에서도 주편(1)이 가장 많이 구부러지기 이전에 설치되는 세그먼트(50)에 형성될 수 있다. 이는 주편(1)이 가장 많이 변형될 때 가이드 롤(100)에 가해지는 부하가 가장 높기 때문에, 가이드 롤(100)에 부하가 최대로 가해지기 이전에 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 측정하여 가이드 롤(100)의 롤간 간격을 증가시킴으로써 가이드 롤(100)이 손상되는 것을 방지하기 위함이다.
그리고 가이드 롤(100)의 간격을 조절하기 위한 기준으로 사용되는 기준 부하 범위를 설정할 수 있다. 기준 부하 범위는 주편(1)을 변형시킬 때 가이드 롤(100)에 손상을 줄 수 있는 최대 부하보다 작고, 주편(1)을 변형시킬 때 가이드 롤(100)에 통상적으로 가해지는 일반 부하보다 클 수 있다. 예컨대 최대 부하를 1이라 하고, 일반 부하를 0.3이라 할 때, 기준 부하 범위는 0.4 내지 0.9 또는 0. 6 내지 0.8 정도로 설정할 수 있다. 이와 같이 기준 부하 범위를 설정하고, 주조 중 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 측정하여, 측정된 부하가 기준 부하 범위에 포함되면, 가이드 롤(100)의 간격을 증가시킬 수 있다. 여기에서 기준 부하 범위는 강종, 주편의 폭, 냉각 조건 등과 같은 주조 조건에 따라 달라질 수 있다. 또한, 가이드 롤(100)에 가해지는 부하가 일반 부하보다 크더라도 가이드 롤(100)이 쉽게 손상되지 않고, 롤간 간격을 조절하는 과정에서 주편 터짐 등과 같은 조업 사고가 발생하는 위험이 있다. 따라서 기준 부하 범위를 적절하게 설정하여 롤간 간격을 조절할 수 있다.
그리고 몰드(30) 내부로 더미바(미도시)를 투입하여 더미바의 테일을 냉각 라인(40)에 배치시키고, 더미바의 헤드는 몰드(30) 내부에 배치시킨 후 몰드(30)와 더미바의 헤드 사이를 실링할 수 있다. 이와 같이 주조 설비를 마련하는 각 과정 또는 단계는 순서는 이에 한정되지 않고, 다양하게 변경될 수 있다.
이후, 정련이 완료된 용강을 몰드(30)에 주입(S104)할 수 있다. 몰드(30)에 주입된 용강은 몰드(30)에서 1차 냉각되고, 더미바의 헤드와 융착되어 주편(1)의 초기 단부를 형성할 수 있다. 몰드(30) 내에 용강을 주입하고, 용강이 어느 정도 냉각되면, 냉각 라인(40)에 설치된 핀치 롤러(미도시)를 이용하여 더미바를 이동시켜 몰드(30)에서 주편을 연속적으로 인발(S106)할 수 있다.
몰드(30) 하부에서 가이드 롤(100)은 미리 조절된 롤간 간격, 예컨대 안내 간격을 유지하며, 몰드(30)에서 인출된 주편(1)을 인발할 수 있다. 몰드(30)에서 인출된 주편(1)의 초기 단부가 수직부(R1)를 거쳐 굽힘부(R2)에 진입하면, 세그먼트(50)에 설치된 측정기(60)를 이용하여 가이드 롤(100)의 부하를 측정(S108)할 수 있다. 측정기(60)는 주조가 시작되면, 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 지속적으로 측정할 수 있으며, 측정된 가이드 롤(100)의 부하, 예컨대 측정 부하를 제어부(70)로 연속적으로 전달할 수 있다.
제어부(70)는 측정 부하가 기준 부하 범위에 포함되는지 여부를 판단(S110)하고, 판단 결과에 따라 롤간 간격을 조절할 수 있다.
측정 부하가 미리 설정된 기준 부하 범위에 도달하지 않은 경우(측정 부하<기준 부하 범위), 즉 측정 부하가 기준 부하 범위의 최소값보다 작으면, 롤간 간격을 그대로 유지(D0)한 상태로, 주편을 그대로 인발할 수 있다. 주편(1)의 초기 단부가 굽힘부(R2)를 통과하는 경우에도 측정 부하가 기준 부하 범위보다 작을 수도 있다.
반면, 측정 부하가 미리 설정된 기준 부하 범위에 포함되면, 유압실린더(55)의 동작을 제어하여 롤간 간격을 기준 간격(G0)보다 크게(D1) 증가(S112)시킬 수 있다. 제어부(70)는 굽힘부(R2)를 형성하는 가이드 롤(100)의 간격을 증가시키도록 유압실린더(55)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(70)는 주편(1)에서 가이드 롤(100)에 과하중을 가하는 영역, 예컨대 초기 단부의 고화부(S1)가 변형되지 않고 굽힘부(R2)를 통과할 수 있도록 유압실린더(55)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(70)는 주편(1)의 진행방향을 따라 롤간 간격을 증가시키도록, 굽힘부(R2)를 형성하는 세그먼트(50) 각각에 설치된 유압실린더(55)의 동작을 제어할 수 있다. 이때, 주편(1)과 가이드 롤(100) 사이에 공간이 형성되고, 고화부(S1)가 가이드 롤(100) 사이를 통과할 수 있게 된다. 즉, 롤간 간격은 고화부(S1)의 두께보다 증가하게 되어, 고화부(S1)가 가이드 롤(100)에 의해 변형되지 않고 가이드 롤(100) 사이를 진행할 수 있게 된다. 제어부(70)는 주편(1)의 초기 단부, 예컨대 고화부(S1)가 가이드 롤(100)에 의한 변형 저항을 받지 않도록, 롤간 간격을 주편(1)의 진행 방향을 따라 순서대로 증가시킬 수 있다. 이 경우, 도 7에 도시된 것처럼, 수직부(R1) 및 수평부(R3)를 형성하는 가이드 롤(100)의 롤간 간격은 기준 간격(G0)을 유지하고, 굽힘부(R2)를 형성하는 가이드 롤(100)의 롤간 간격은 기준 간격(G0)보다 큰 G1(G0+D)로 조절될 수 있다. 예컨대 롤간 간격의 증가량(D)은 1 내지 10㎜, 또는 3 내지 7㎜정도일 수 있으며, 강종, 주조 속도 등과 같은 주조 조건에 따라 변경될 수 있다. 롤간 간격의 증가량(D)이 지나치게 적으면, 주편(1)의 고화부(S1)가 가이드 롤(100) 사이를 원활하게 통과하지 못하고 변형되기 때문에 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 충분하게 저감시킬 수 없다. 반면, 롤간 간격의 증가량(D)이 지나치게 크면, 고화부(S1)는 가이드 롤(100) 사이를 원활하게 통과할 수 있다. 그러나 가이드 롤(100)에 의해 주편(1)에 가해지는 압하력이 급격하게 저감되어 고화부(S1) 이외의 미고화부(S2)가 팽창하여 주편 터짐 등과 같은 조업 사고가 발생할 수 있다. 따라서 롤간 간격을 적절하게 증가시킴으로써 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 저감시키고, 조업을 안정적으로 실시할 수 있다.
그리고 가이드 롤(100)의 롤간 간격을 증가시킬 때, 롤간 간격이 증가하는 속도가 지나치게 느리면, 주편(1)과 가이드 롤(100) 사이에 공간이 충분하게 확보되지 못하기 때문에 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 충분하게 저감시킬 수 없다. 또한, 가이드 롤(100)의 롤간 간격이 증가하는 동안 주편(1)은 지속적으로 진행하기 때문에 증가된 롤간 간격이 주편에 그대로 반영된다. 이에 주편에서 목표 두께보다 두꺼운 영역의 길이가 증가하여, 주조 후 주편에서 절사되는 길이가 증가하기 때문에 생산성이 저하되는 문제가 있다. 반면, 롤간 간격이 증가하는 속도가 지나치게 빠르면, 롤간 간격이 증가하는 영역에서 주편의 두께가 급격하게 증가하게 된다. 이에 몰드(30)에서 용강이 빠져나와 주편(1) 내부로 유입되면서, 몰드(30) 내부의 용강 탕면이 불안정해져 주편의 품질에 영향을 미치는 문제가 있다.
이와 같이 롤간 간격을 증가시킨 상태에서, 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 지속적으로 측정할 수 있다. 그리고 측정 부하가 기준 부하 범위에 포함되는지 여부를 다시 판단(S114)하고, 판단 결과에 따라 롤간 간격을 조절할 수 있다.
측정 부하가 미리 설정된 기준 부하 범위에 포함되면, 롤간 간격을 증가된 상태로 유지(S118)한 상태로, 주편을 그대로 인발할 수 있다. 이는 가이드 롤(100)에 과하중을 가하는 주편(1)의 고화부(S1)가 측정기(60)가 설치된 세그먼트(50)를 아직 통과하지 않음을 의미하는 것으로, 고화부(S1)가 해당 세그먼트(50)를 통과할 때까지 롤간 간격을 증가된 상태(D1)로 유지할 수 있다.
반면, 측정 부하가 미리 설정된 기준 부하 범위를 벗어나 기준 부하 범위의 최소값보다 작아지면, 롤간 간격을 감소시켜 기준 간격(G0)으로 복귀(S116)시킬 수 있다. 이는 가이드 롤(100)에 과하중을 가하는 주편(1)의 고화부(S1)가 측정기(60)가 설치된 세그먼트(50)를 통과한 것을 의미하며, 고화부(S1가 해당 세그먼트(50)를 통과하면, 롤간 간격을 기준 간격(G0)으로 복귀시킬 수 있다. 이는 롤간 간격이 목표로 하는 주편(1)의 두께(T1)보다 크면, 주편(1)의 두께 불량이 발생하기 때문에, 고화부(S1)이 통과한 세그먼트(50)에 설치되는 가이드 롤(100)의 롤간 간격을 신속하게 복귀시키는 것이 좋다. 따라서 주조 후 주편에서 절사되는 길이를 저감시켜 생산량이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 롤간 간격은 도 8에 도시된 것처럼, 주편(1)의 고화부(S1)가 진행하는 방향을 따라 순서대로 복귀시킬 수 있다.
이와 같이 굽힘부(R2)의 롤간 간격을 복귀시킨 다음, 주편을 연속적으로 인발할 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 수평부(R1), 굽힘부(R2) 및 수평부(R3)에서 롤간 간격을 모두 기준 간격(G)이 되도록 한 상태에 주편을 인발할 수 있다. 여기에서는 가이드 롤(100)에 가해지는 부하를 측정하여 롤간 간격을 복귀시키는 것으로 설명하였으나, 강종, 주조 속도, 냉각 속도 등과 같은 주조 조건에 따라 주편(1)에 형성되는 고화부(S1)의 길이와 주조 속도를 이용하여 롤간 간격을 기준 간격(G0)으로 복귀시킬 수도 있다.
롤간 간격을 기준 간격(G0)으로 복귀시킨 후, 주조가 완료되었는지 여부를 확인(S120)할 수 있다. 여기에서는 주편(1)의 초기 단부가 굽힘부(R2)를 통과할 때 가이드 롤(100)에 기준 부하 범위 이상의 부하가 인가된 예에 대해서 설명하였다. 그러나 초기 단부가 굽힘부(R2)를 통과할 때 가이드 롤(100)에 기준 부하 범위보다 작은 부하가 인가되고, 주편의 말기 단부가 굽힘부(R2)를 통과할 때 가이드 롤(100)에 기준 부하 범위에 포함되는 부하가 인가될 수도 있다. 따라서 가이드 롤(100)의 롤간 간격을 기준 간격(G0)으로 복귀시킨 후, 주조가 완료되었는지 여부를 확인하고, 그에 따라 주편의 인발을 지속하거나, 주조를 완료할 수 있다. 이때, 주조 완료 여부는 주조 시간이나 가이드 롤(100)의 간격 조절 횟수 등을 통해 확인할 수 있다.
이후, 몰드(30)에 용강의 주입이 완료되면, 주편의 인발 속도를 감속시키고, 몰드(30)에 주입되어 있는 용강을 냉각시킴으로써 주편(1)의 말기 단부를 형성할 수 있다. 그리고 다시 주편을 인발하여 주편(1)의 말기 단부를 몰드(30)에서 인출할 수 있다.
몰드(30)에서 인출된 주편(1)의 말기 단부는 수직부(R1)를 통과하여, 굽힘부(R2)로 진입할 수 있다. 굽힘부(R2)를 형성하는 세그먼트(50)에 설치된 측정기(60)는 주조 중 가이드 롤(100)의 부하를 지속적으로 측정하는데, 주편(1)의 말기 단부의 고화부가 굽힘부(R2)에 진입하면, 측정 부하가 급격하게 증가하게 된다. 이때, 측정 부하에 따라 롤간 간격을 조절할 수 있으며, 앞서 설명한 방법과 동일한 방법으로 롤간 간격을 조절할 수 있다.
즉, 측정 부하가 기준 부하 범위에 포함되는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 롤간 간격을 조절할 수 있다.
측정 부하가 미리 설정된 기준 부하 범위에 도달하지 않은 경우(측정 부하<기준 부하 범위), 즉 측정 부하가 기준 부하 범위의 최소값보다 작으면, 가이드 롤(100)의 롤간 간격을 기준 간격(G0)으로 유지한 상태로, 주편의 말기 단부를 인발할 수 있다.
반면, 측정 부하가 미리 설정된 기준 부하 범위에 포함되면, 유압실린더(55)의 동작을 제어하여 롤간 간격을 증가시킬 수 있다. 이 경우, 수직부(R1) 및 수평부(R3)를 형성하는 가이드 롤(100)의 롤간 간격은 기준 간격(G0)을 유지하고, 굽힘부(R2)를 형성하는 가이드 롤(100)의 롤간 간격은 기준 간격(G0)보다 크게 조절할 수 있다. 그리고 주편(1)의 말기 단부가 굽힘부(R2)를 통과하면 롤간 간격은 기준 간격(G0)으로 복귀시킬 수도 있고, 증가된 상태로 유지할 수도 있다.
그리고 주편(1)의 말기 단부가 냉각 라인(40)을 완전히 빠져나가면, 주조를 완료한다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
10: 래들 20: 턴디시
30: 몰드 40: 냉각 라인
50: 세그먼트 51: 상부 플레이트
52: 하부 플레이트 53, 54: 가이드 롤 어셈블리
55: 유압실린더 56: 타이로드
60: 측정기 70: 제어부
100: 가이드 롤

Claims (25)

  1. 몰드와, 상기 몰드의 하측에 배치되고 복수의 세그먼트가 연속적으로 배치되어 주편을 제조하는 주조 설비로서,
    세그먼트는 주편이 통과하도록 서로 마주보도록 설치되는 복수의 가이드 롤을 포함하고,
    가이드 롤에 가해지는 부하에 따라 주편의 두께 방향으로의 안내 간격을 조절하는 조절기를 포함하는 주조 설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조절기는,
    상기 복수의 가이드 롤이 서로 마주보도록 배치되는 상부 프레임 및 하부 프레임을 이격되도록 연결하는 타이 로드; 및
    상기 타이 로드와 연결되고, 상기 안내 간격을 조절하기 위해 상기 상부 프레임 및 상기 하부 프레임 중 하나에 설치되는 유압실린더;를 포함하는 주조 설비.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가이드 롤에 가해지는 부하를 측정하기 위한 측정기; 및
    상기 측정기에서 측정된 부하에 따라 상기 안내 간격을 조절하도록 상기 유압실린더의 동작을 제어할 수 있는 제어부;를 더 포함하는 주조 설비.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 측정기는 상기 몰드의 하부에서 주조 방향이 전환되는 영역에 설치되는 주조 설비.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조절기는,
    상기 복수의 가이드 롤이 서로 마주보도록 배치되는 상부 프레임 및 하부 프레임을 이격되도록 연결하는 타이 로드; 및
    가이드 롤에 가해지는 부하에 의해 상기 안내 간격을 조절하도록, 상기 타이 로드에 신축 가능하게 설치되는 탄성부재;를 포함하는 주조 설비.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 탄성부재는 압축 스프링(pre-compressed spring)을 포함하는 주조 설비.
  7. 주편을 제조하는 주조 방법으로서,
    몰드의 하부에 서로 마주보도록 설치되는 가이드 롤 사이의 간격인 롤간 간격을 기준 간격으로 조절하는 단계;
    상기 몰드에 용강을 주입하는 단계;
    상기 용강을 응고시키고, 주편을 인발하는 단계; 및
    상기 가이드 롤에 가해지는 부하에 따라 상기 롤간 간격을 조절하는 단계;를 포함하는 주조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 롤간 간격은 상기 주편의 진행 방향이 상하방향에서 수평방향으로 전환되는 영역에서 조절되는 주조 방법.
  9. 주편을 제조하는 주조 방법으로서,
    몰드에 용강을 주입하는 단계;
    상기 용강을 응고시키고, 주편을 인발하는 단계; 및
    상기 몰드의 하부에서 인발되는 주편 중 두께 방향으로 내부까지 고화된 고화부의 이외의 영역인 미고화부를 변형시키는 단계;를 포함하는 주조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 미고화부를 변형시키는 단계는,
    상기 주편을 인발하면서 상기 미고화부를 굽히고, 펴는 단계를 포함하는 주조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 미고화부를 변형시키는 단계는, 상기 몰드의 하부에 서로 마주보도록 설치되는 가이드 롤 사이의 간격인 롤간 간격을 조절하는 단계를 포함하는 주조 방법.
  12. 청구항 7 또는 11에 있어서,
    상기 주편을 인발하는 단계는 상기 가이드 롤에 가해지는 부하를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 부하를 측정하는 단계는 상기 주편의 진행 방향이 상하방향에서 수평방향으로 전환되는 영역의 적어도 하나의 지점에서 측정하는 주조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 가이드 롤에 가해질 수 있는 기준 부하 범위를 설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 롤간 간격을 조절하는 단계는,
    측정된 부하가 상기 기준 부하 범위에 포함되면, 상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하고,
    측정된 부하가 상기 기준 부하 범위의 최소값보다 작으면, 상기 롤간 간격을 상기 기준 간격과 동일하게 유지하는 주조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 가이드 롤에 가해지는 부하를 측정하는 단계는,
    상기 롤간 간격을 조정하기 위한 타이로드 및 유압 실린더 중 적어도 하나에서 발생하는 압력을 측정하는 주조 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하는 단계는,
    상기 주편의 두께 방향으로 상기 가이드 롤과 마주보는 적어도 주편의 일면과 상기 가이드 롤 사이에 공간을 형성하는 단계를 포함하는 주조 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하는 단계는,
    상기 롤간 간격을 상기 몰드의 하부에서 인발되는 주편 중 두께 방향으로 내부까지 고화된 고화부의 두께보다 크게 조절하는 단계를 포함하는 주조 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하는 단계는,
    상기 롤간 간격을 주편이 진행하는 방향을 따라 순서대로 조절하는 주조 방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하는 단계는,
    상기 롤간 간격을 상기 부하가 측정된 지점으로부터 상기 주편이 진행하는 방향을 따라 순서대로 조절하는 주조 방법.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 롤간 간격을 상기 기준 간격보다 크게 조절하는 단계 이후에,
    롤간 간격을 기준 간격으로 복귀시키는 단계를 포함하는 주조 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 롤간 간격을 복귀시키는 단계는,
    롤간 간격을 증가시킨 순서대로 롤간 간격을 기준 간격으로 복귀시키는 단계를 포함하는 주조 방법.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 복귀시키는 단계는,
    상기 몰드의 하부에서 인발되는 주편 중 두께 방향으로 내부까지 고화된 고화부가 통과한 가이드 롤의 롤간 간격부터 복귀시키는 주조 방법.
  22. 청구항 7 또는 11에 있어서,
    상기 롤간 간격을 조절하는 단계는,
    상기 가이드 롤에 미리 설정된 부하보다 큰 부하가 가해지면, 외부에서 가해지는 외력 없이 상기 롤간 간격을 조절하는 단계를 포함하는 주조 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 외력 없이 롤간 간격을 조절하는 단계는,
    상기 가이드 롤에 가해지는 부하가 상기 가이드 롤을 외측으로 밀어내는 단계를 포함하고,
    상기 가이드 롤을 외측으로 밀어내는 단계는 탄성을 이용하여 수행하는 주조 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 가이드 롤에 가해지는 부하가 상기 가이드 롤에 미리 설정된 부하보다 작아지면, 탄성을 이용하여 상기 가이드 롤을 복귀시키는 단계를 포함하는 주조 방법.
  25. 청구항 7 또는 11에 있어서,
    상기 롤간 간격을 조절하는 단계는,
    상기 주편의 초기 단부 및 말기 단부 중 적어도 하나의 진행 방향이 전환될 때 수행되는 주조 방법.
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