WO2019124858A1 - 유동 제어장치 및 유동 제어방법 - Google Patents

유동 제어장치 및 유동 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2019124858A1
WO2019124858A1 PCT/KR2018/015708 KR2018015708W WO2019124858A1 WO 2019124858 A1 WO2019124858 A1 WO 2019124858A1 KR 2018015708 W KR2018015708 W KR 2018015708W WO 2019124858 A1 WO2019124858 A1 WO 2019124858A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode member
molten metal
molten steel
tundish
flow
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/015708
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박인범
이호열
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Publication of WO2019124858A1 publication Critical patent/WO2019124858A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/103—Distributing the molten metal, e.g. using runners, floats, distributors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations

Definitions

  • the present invention relates to a flow control device and a flow control method, and more particularly, to a flow control device and a flow control method capable of easily controlling the flow of molten metal accommodated in an internal space of a structure, And a flow control method.
  • the continuous casting process is a process in which molten steel stored in the tundish is injected into a mold and solidified.
  • the reaction product in the mold can be cast to the bottom of the mold and cast into a billet, a bloom, a slab, or the like.
  • the molten steel supplied to the mold forms an upward flow and a downward flow while colliding with the wall of the mold.
  • the molten steel bath surface is a point where the initial solidification cell is formed, which greatly affects the stability of the operation and the quality of the cast steel.
  • an electromagnetic applicator was provided in the mold to adjust the strength of the upward flow, so that the flow of the molten steel was indirectly controlled.
  • the flow of molten steel is indirectly controlled, there is a limit in controlling the flow of molten steel in the desired direction.
  • Patent Document 1 KR1998-0062062 A
  • Patent Document 2 KR2009-0073500 A
  • the present invention provides a flow control device and a flow control method capable of flowing molten metal in a region where the flow of molten metal stagnates.
  • the present invention provides a flow control device and a flow control method capable of easily controlling the flow of molten metal to improve the efficiency of a process of processing molten metal.
  • the present invention relates to a flow control device for controlling the flow of molten metal accommodated in a structure having an internal space, comprising: a slag on the molten metal and a plurality of electrode members immersed in the molten metal, And an electric power generator for generating electric power.
  • the electric power generator comprises: a first electrode member at least a part of which is installed so as to be immersible in the molten metal; And a second electrode member spaced apart from the first electrode member and at least a part of which is provided so as to be immersible in the slag on the molten metal.
  • the electric power supply unit may further comprise a power supply unit connected to the first electrode member and the second electrode member, wherein the power supply unit supplies power to the first electrode member and the second electrode member, Can be supplied.
  • the electric power generating unit further includes a control unit capable of controlling the operation of the power supply unit.
  • the first electrode member and the second electrode member are supported so as to be movable up and down, and the control unit can adjust the vertical position of the first electrode member and the second electrode member.
  • the first electrode member and the second electrode member are spaced apart by 10 cm or more to 30 cm or less.
  • the structure includes a tundish capable of retaining molten metal therein, and at least a part of the electric power take-off generator includes at least one of an immersion nozzle installed in the tundish, a dam installed in the tundish, and a weir Is located on one upper side.
  • the structure includes a mold disposed under the tundish to solidify the molten metal, and at least a portion of the pre-tilt generator is positioned between the immersion nozzle installed in the tundish and the inner wall of the mold.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a steel structure, comprising the steps of: preparing molten metal and slag in an inner space of a structure; Causing a molten metal to slip off; And flowing the molten metal by a power take-off.
  • the step of causing the molten metal and the slag to generate a potential difference includes the step of generating a potential difference by applying different voltages to the inside of the molten metal and the inside of the slag.
  • the process of applying different voltages to the interior of the molten metal and to the inside of the slag may include: providing a first electrode member and a second electrode member; Immersing the first electrode member in the molten metal and immersing the second electrode member in a liquid slag on the molten metal; And applying a positive voltage or a negative voltage to the first electrode member and applying a voltage different from a voltage applied to the first electrode member to the second electrode member.
  • the step of flowing the molten metal by the electric power take-off may include flowing the molten metal toward an electrode member to which positive voltage is applied in an electrode member to which a negative voltage is applied.
  • the structure includes a tundish in which an immersion nozzle is installed, and the process of flowing the molten metal includes flowing the molten metal in a direction away from the immersion nozzle in the tundish.
  • a dam and a weir are installed in the tundish to control the flow of the molten metal, and the process of flowing the molten metal includes flowing the molten metal in a direction opposite to the direction of movement of the molten metal passing through the dam and the weir ≪ / RTI >
  • the structure includes a mold into which molten metal is injected by an immersion nozzle, and the process of flowing the molten metal includes flowing the molten metal in a direction away from the immersion nozzle in the mold.
  • the flow of the molten metal controls the flow of the molten metal at the interface between the molten metal and the slag.
  • the flow of molten metal in a desired region can be controlled.
  • the molten metal may be molten steel contained within the tundish.
  • the time during which the molten steel stays in the tundish can be increased, and a sufficient time can be secured for the inclusion of the molten steel in the molten steel. Therefore, the molten steel and the inclusions can be effectively separated.
  • the molten metal may be molten steel accommodated in the mold. This makes it possible to directly control the flow of the molten steel injected into the mold and to easily flow the molten steel in the desired direction. Therefore, the casting process can be stabilized and the quality of the produced cast steel can be improved.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of a casting facility according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates operation of a flow control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 illustrates the flow of molten steel between a first electrode member and a second electrode member in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates operation of a flow control device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a flow control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a flow of molten steel in a tundish according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing the flow of molten steel in a mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a structure of a casting facility according to an embodiment of the present invention.
  • the structure of a casting facility will be described in order to understand the present invention.
  • the casting facility may include a ladle 10, a tundish 20, a mold 30, and a cooling stand 40.
  • the casting equipment may be a continuous casting equipment that continuously injects molten steel into the casting mold 30 and continuously draws the reacted casting product from the lower part of the casting mold 30 to obtain casts such as billets, blooms, slabs and the like.
  • the ladle 10 may be formed in the shape of a cylindrical container.
  • the ladle 10 has an inner space for containing molten steel and the upper part can be opened.
  • the injector 15 may be provided in the lower portion of the ladle 10.
  • the injector 15 may be a shroud nozzle.
  • the injector 15 is extended in the vertical direction to form a path through which molten steel moves inside.
  • An inlet for introducing molten steel is formed in the upper end of the injector 15, and an outlet for discharging molten steel may be formed in the lower end.
  • the molten steel stored in the ladle 10 can be injected into the tundish 20 through the injector 15.
  • the ladle 10 can be supported by the ladle turret, and the ladle turret can replace the ladle 10 disposed above the tundish 20 to continuously supply the molten steel to the tundish 20 .
  • the structure and shape of the ladle 10 are not limited to this and may vary.
  • the tundish 20 may be located below the ladle 10. [
  • the tundish 20 can be formed in the shape of a container in which molten steel can be stored.
  • the upper portion of the tundish 20 may be open and the immersion nozzle 25 may be provided at the lower portion thereof.
  • the immersion nozzle (25) can extend in the vertical direction.
  • the immersion nozzle 25 may have an upper end connected to a lug formed on the bottom surface of the tundish 20 and a lower end extended toward the interior of the mold 30. Accordingly, the molten steel introduced into the immersion nozzle 25 through the lubrication port can be supplied into the mold 30.
  • a stopper (not shown) for opening / closing the lances of the tundish 20 may be installed in the tundish 20 to control the flow rate of molten steel supplied to the mold 30. Accordingly, the operation of the stopper can be controlled to adjust the amount of molten steel supplied to the mold 30 through the immersion nozzle 25.
  • a sliding gate (not shown) may be provided on the tundish 20 and the immersion nozzle 25.
  • the sliding gate can control the opening degree of the moving path of the molten steel formed in the immersion nozzle (25). Accordingly, the operation of the sliding gate can be controlled to adjust the amount of molten steel supplied from the tundish 20 to the mold 30.
  • the mold 30 may be located below the tundish 20.
  • the mold 30 is a frame for determining the appearance of a metal product by solidifying molten steel.
  • the mold 30 may include two long side plates disposed opposite to each other and two short side plates disposed to face each other between the two long side plates.
  • a space for accommodating molten steel between the long side plates and the short side plates is formed, and the upper and lower portions of the mold 30 can be opened.
  • a path through which cooling water circulates may be formed in at least part of the long-side plates and the short-side plates. Accordingly, the molten steel supplied into the mold 30 can be quickly solidified as heat is taken away by the cooling water.
  • the cooling base 40 may be located below the mold 30.
  • the cooling stand 40 may include a plurality of conveying rollers 45 arranged while forming a movement path of the casting and a cooling water injector (not shown) for injecting cooling water into the casting moving by the conveying rollers 45 .
  • the cooling stand 40 can perform a series of molding operations while cooling the casting strip that is pulled out from the mold 30 and moves.
  • the flow control device may be installed above at least one of the tundish 20 and the mold 30.
  • the flow control device can control the flow or flow of molten steel contained in the tundish 20 or the mold 30.
  • the flow rate of molten steel can be increased in the region where the flow rate of the molten steel accommodated in the tundish 20 or the mold 30 is slowed down.
  • molten steel accommodated in the tundish 20 or the mold 30 may be flowed in a desired direction.
  • the stability of the casting process is improved and the quality of the cast steel can be improved.
  • FIG. 2 is a diagram showing the operation of the flow control device according to the embodiment of the present invention.
  • 3 is a view showing the flow of molten steel between the first electrode member and the second electrode member according to the embodiment of the present invention.
  • the flow control device is a flow control device for controlling the flow of molten metal accommodated in a structure having an internal space.
  • the flow control device includes a charge-discharge generator 100.
  • the structure may be at least one of a tundish and a mold, and the molten metal may be molten steel.
  • the flow control device is installed in the tundish 20 will be described as an example.
  • the electric power generator 100 plays a role of generating a slip between the molten steel and the liquid slag floating on the molten steel.
  • the electric power generator 100 can flow molten steel around the interface between the molten steel and the slag. That is, it is possible to control the flow of molten steel in the upper portion of the molten steel accommodated in the turn-off generator 100 in the turn dish 20.
  • the electric power generator 100 also includes a plurality of electrode members which are provided so as to be immersible in slag and molten steel above the molten steel so as to have different polarities.
  • the electric power generator 100 includes a first electrode member 110 and a second electrode member 120.
  • the electric power take-off generator 100 may further include a power supply unit 130 and a control unit 140.
  • the first electrode member 110 is provided so as to be immersible in molten steel.
  • the first electrode member 110 may be an electrode rod extending in the vertical direction.
  • the first electrode member 110 is positioned on the upper side of the tundish 20 and can be supported to be movable up and down. When the first electrode member 110 moves downward, the lower end of the first electrode member 110 is immersed in the molten steel in the tundish 20 to directly contact the molten steel. When the first electrode member 110 moves upward, the tundish 20 can move outside.
  • the second electrode member 120 is provided so that at least a part of the second electrode member 120 is immersed in a liquid slag floating on the molten steel.
  • the second electrode member 120 may be an electrode rod extending in the vertical direction.
  • the second electrode member 120 is positioned above the tundish 20 and can be supported to be movable up and down. When the second electrode member 120 moves downward, the lower end of the second electrode member 120 is immersed in the slag in the upper portion of the molten steel in the tundish 20 to directly contact the slag. When the second electrode member 120 moves upward, .
  • the power supply unit 130 may be connected to the first electrode member 110 and the second electrode member 120.
  • the power supply unit 130 may be located outside the tundish 20.
  • the upper end of the first electrode member 110 may be electrically connected to one side of the power supply unit 130 and the upper end of the second electrode member 120 may be electrically connected to the other side.
  • the power supply unit 130 may apply different voltages to the first electrode member 110 and the second electrode member 120. Accordingly, when the power supply unit 130 applies a positive voltage to the first electrode member 110, a negative voltage can be applied to the second electrode member 120, and the power supply unit 130 can apply a negative voltage to the first electrode member 110, a negative voltage may be applied to the second electrode member 120.
  • the lower end of the first electrode member 110 is located in the molten steel M and the lower end of the second electrode member 120 is located in the slag S of the liquid phase.
  • a voltage difference is generated between the molten steel M and the slag S because the voltages applied to the first electrode member 110 and the second electrode member 120 are different.
  • the flow of molten steel M between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 can be controlled. At this time, molten steel flows at the interface between the molten steel M and the slag S, and the slag S can also flow in the same direction as the molten steel. However, when the voltages applied to the first electrode member 110 and the second electrode member 120 are changed, the flow direction of the molten steel M also changes from the first electrode member 110 to the second electrode member 120 side .
  • the second electrode member 120 may be spaced apart from the first electrode member 110 in the horizontal direction.
  • the second electrode member 120 may be spaced apart from the first electrode member 110 in the width direction of the tundish 20.
  • the electric power generator 100 can control the flow of molten steel while the first electrode member 110 and the second electrode member 120 are separated from each other.
  • the distance L between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 may be 10 cm or more to 30 cm or less.
  • the distance L between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 is less than 10 cm, the distance L between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 is too small
  • the region in which the flow is controlled to be short can be made too small. Therefore, the influence of the flow controlled by the first electrode member 110 and the second electrode member 120 on the flow of molten steel in the other region is reduced, and thus there is no effect of controlling the flow of molten steel.
  • the distance between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 exceeds 30 cm, the distance between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 is too long , The surface tension difference between the molten steel and the slag may not be generated. Accordingly, the flow of molten steel between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 may not be controlled. Accordingly, the distance between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 may be determined to control the flow of molten steel within the range in which the power take-off generator can control the flow of molten steel .
  • the length of the first electrode member 110 may be different from the length of the second electrode member 120 in the vertical direction.
  • the first electrode member 110 may be longer in the vertical direction than the second electrode member 120.
  • the first electrode member 110 and the second electrode member 120 are moved downward by the same distance and at the same height, the lower end of the first electrode member 110 contacts the flux layer F and the slag S And the lower end of the second electrode member 120 can be immersed in the slag S through the flux layer F.
  • the first electrode member 110 and the second electrode member 120 can be moved up and down so that one of them can be easily positioned in the molten steel M in the slag S.
  • the relationship between the lengths of the first electrode member 110 and the second electrode member 120 in the vertical direction is not limited to this, and may vary.
  • the first electrode member 110 and the second electrode member 120 are formed to have the same length in the vertical direction, and the distance that the first electrode member 110 and the second electrode member 120 move up and down may be adjusted differently. For example, the distance that the first electrode member 110 moves up and down relative to the second electrode member 120 may be longer.
  • the first electrode member 110 and the second electrode member 120 are moved downward from the same height, the lower end of the first electrode member 110 passes through the flux layer F and the slag S, And the lower end of the second electrode member 120 may be immersed in the slag S through the flux layer F.
  • the first electrode member 110 and the second electrode member 120 can be moved up and down so that one of them can be easily positioned in the molten steel M in the slag S.
  • the relationship of the movable distance between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 is not limited to this, and may vary.
  • the control unit 140 may be connected to the power supply unit 130.
  • the control unit 140 can control the operation of the power supply unit 130. [ Therefore, the voltage applied to the first electrode member 110 and the second electrode member 120 can be selected by the operation of the control unit 140. That is, the flow direction of the molten steel can be changed by the operation of the control unit 140.
  • the control unit 140 controls the flow direction of molten steel moving from the first electrode member 110 to the second electrode member 120 side to the first electrode member 110 side from the second electrode member 120 Can be changed.
  • control unit 140 may adjust the vertical position of the first electrode member 110 and the second electrode member 120. That is, the operation of the driver for moving the first electrode member 110 and the second electrode member 120 up and down can be controlled.
  • the first electrode member 110 can be immersed in the molten steel by the control unit 140, and the second electrode member 120 can be immersed in the liquid slag.
  • the first electrode member 110 may be immersed in the liquid slag, and the second electrode member 120 may be immersed in the molten steel. Therefore, the roles of the first electrode member 110 and the second electrode member 120 may be changed by the operation of the control unit 140.
  • control unit 140 may adjust the separation distance between the first electrode member 110 and the second electrode member 120. That is, the control unit 140 can control the operation of the supporting device which can move in the horizontal direction while supporting the first electrode member 110 and the second electrode member 120. Accordingly, the control unit 140 can control the size of the region where the flow of molten steel is controlled by adjusting the distance between the first electrode member 110 and the second electrode member 120. Therefore, the distance between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 can be adjusted according to the size of the region where the flow of molten steel in the tundish 20 is required to be controlled.
  • the electric power generator 100 may be positioned above the immersion nozzle 25 installed in the tundish 20.
  • the molten steel is supplied to the tundish 20 by the injector 15 provided in the tundish 20 so that the molten steel in the tundish 20 flows. Therefore, the molten steel reaching the immersion nozzle 25 located at a distance from the injector 15 can be weaker than when the molten steel is supplied to the tundish 20 from the injector 15, The flow of the molten steel bath surface can be stagnated.
  • the electric power generator 100 can control the flow of the molten steel bath surface on the upper side of the immersion nozzle 25. For example, when the immersion nozzle 25 is positioned closer to the wall than the central portion of the tundish 20, the pre-tilt generator 100 is moved in the direction of the center of the tundish 20 from the wall of the tundish 20 The molten steel can flow.
  • the second electrode member 120 to which the negative electrode is applied is positioned between the immersion nozzle 25 and the inner wall of the tundish 20 to immerse the slug in the slag and the first electrode member 110 to which the positive electrode is applied is immersed And can be immersed in the molten steel by being positioned between the nozzle 25 and the central portion of the tundish 20.
  • the molten steel above the tundish 20 can flow in a direction away from the immersion nozzle 25.
  • the time for the molten steel to move to the immersion nozzle 25 is delayed, and the time for which the molten steel remains in the tundish 20 can be increased. Therefore, the inclusion in the molten steel can effectively float within the tundish 20 for a sufficient time.
  • the electric power generator 100 may be located above at least one of the dam 29 and the weir 27 installed in the tundish 20.
  • the dam 29 may be disposed in a path through which molten steel moves. When the molten steel moves inside the tundish 20 and then encounters the dam 29, it can flow upward while being guided upward.
  • the weir 27 may be disposed in a path along which the molten steel moves. When the molten steel moves inside the tundish 20 and meets the weir 27, it can be descended downward while being guided downward.
  • the dam 29 and the weir 27 can delay the time for the molten steel to move in the tundish 20.
  • At least a part of the electric power generator 100 is located above the dam 29 or the weir 27 so that the time for the molten steel to move can be further delayed. That is, when the electric power generator 100 moves the molten steel above the tundish 20 in the direction opposite to the flow direction of molten steel passing through the dam 29 or the weir 27, the time to reach the immersion nozzle 25 The time for which molten steel stays in the tundish 20 can be further extended. Therefore, the inclusion in the molten steel can be effectively lifted and separated within the tundish 20.
  • a plurality of electric takeoff generators 100 may be provided.
  • the plurality of electric power generator 100 can control the flow of molten steel in different areas above the tundish 20.
  • the control unit 140 may selectively apply the positive and negative electrodes to only the desired voltage generator 100 among the plurality of voltage generators 100. Therefore, only the electric power generator 100 positioned in a desired region can be operated to control only the flow of molten steel in a desired region.
  • FIG. 4 is a view showing the operation of the flow control device according to another embodiment of the present invention.
  • a flow control device according to an embodiment of the present invention will be described as being installed in a mold.
  • the flow control device controls the flow of molten metal contained in a structure having an interior space, which may be a mold 30 disposed under the tundish 20 to solidify the molten steel as a molten metal, as shown in FIG.
  • the flow control device for controlling the flow of molten steel in the mold 30 may have the same structure as the flow control device for controlling the flow of molten steel in the tundish 20.
  • the electric power generator 100 may be installed on the upper portion of the mold 30. At least a portion of the electric power generator 100 may be positioned between the immersion nozzle 25 installed in the tundish 20 and the inner wall of the mold 30. [ Therefore, the electric power generator 100 can control the molten steel flow above the mold 30 between the immersion nozzle 25 and the inner wall of the mold 30.
  • the inclusion in the molten steel is floated around the immersion nozzle 25 by the inert gas supplied into the mold 30 through the immersion nozzle 25. [ At this time, the flow of the molten steel can be stagnated around the immersion nozzle 25. Therefore, there is a problem that the inclusions are concentrated around the immersion nozzle 25. Therefore, it is possible to control the flow of the molten steel bath surface around the immersion nozzle 25 by the flow control device.
  • the first electrode member 110 to which a positive voltage is applied is immersed in the molten steel M in the vicinity of the inner wall of the tundish 20, and the second electrode member 120 to which a negative voltage is applied is immersed in the immersion nozzle 25) so as to be immersed in the slag S in the liquid phase. Accordingly, the molten steel can be led in a direction away from the immersion nozzle 25. [ Therefore, the molten steel in the mold 30 can flow from the immersion nozzle 25 to the wall side of the mold 30, and the inclusions floating on the molten steel around the immersion nozzle 25 can be diffused throughout the molten steel bath surface.
  • the flow of molten steel supplied to the mold 30 at the beginning of casting may be adjusted. Accordingly, the flow of molten steel can be quickly activated in a desired direction of the operator. That is, the first electrode member 110 and the second electrode member 120 are immersed in a region where flow control is required in the mold 30, and the first electrode member 110 and the second electrode member 120 The flow of the molten steel bath surface in the mold 30 can be controlled by selecting a voltage.
  • the control unit 140 may control the operation of the power supply unit 130 to determine the voltage applied to the first electrode member 110 and the second electrode member 120, and the first electrode member 110, And the depth of the second electrode member 120 can be determined.
  • a plurality of electric takeoff generators 100 may be provided.
  • the plurality of electric power generator 100 can control the flow of molten steel in different regions on the upper side of the mold 30.
  • the control unit 140 may selectively apply the positive voltage and the negative voltage to only the desired voltage generating generator 100 among the plurality of voltage generating units 100. Therefore, only the electric power generator 100 positioned in a desired region can be operated to control only the flow of molten steel in a desired region.
  • the flow of molten steel can be controlled in a desired region.
  • the flow of molten steel can be activated in the region where the flow stagnates, or the flow direction of molten steel can be controlled. Therefore, the efficiency of the process of processing molten steel can be improved.
  • the present invention is not limited thereto, and various combinations are possible between the embodiments.
  • FIG. 5 is a flow chart showing a flow control method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing a flow of molten steel in a tundish according to an embodiment of the present invention.
  • a flow control method is a flow control method for controlling flow of molten metal accommodated in a structure having an internal space.
  • the flow control method includes a process (S110) of providing a molten metal and a slag in an inner space of a structure, a process (S120) of generating a molten metal between the molten metal and the slag (S120), and a process S130).
  • the structure may be at least one of a tundish and a mold, and the molten metal may be molten steel.
  • the case of controlling the flow of molten steel in the tundish provided with the immersion nozzle will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 1 the case of controlling the flow of molten steel in the tundish provided with the immersion nozzle will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • Different voltages can be applied to the inside of the molten steel and the slag inside to generate a charge transfer between the molten steel and the slag. That is, it is possible to immerse the electrode members which may have different polarities directly to the molten steel and the slag.
  • the first electrode member 110 that can be immersed in molten steel and the second electrode member 120 that can be immersed in the liquid slag can be provided.
  • the first electrode member 110 and the second electrode member 120 are spaced from each other in the horizontal direction and the flow of molten steel between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 can be controlled.
  • the first electrode member 110 is immersed in molten steel, and the second electrode member is immersed in the slag on the molten steel.
  • Any one of the positive voltage and the negative voltage may be applied to the first electrode member 110 and a voltage different from the voltage applied to the second electrode member 120 may be applied to the second electrode member 120.
  • positive voltage may be applied to the first electrode member 110
  • negative voltage may be applied to the second electrode member 120.
  • the molten steel may have positive polarity
  • the liquid slag may have negative polarity. Therefore, a potential difference occurs in the molten steel and the slag.
  • the charge difference between the molten steel and the slag interface is generated by the first electrode member 110 and the second electrode member 120.
  • An electric double layer is formed in which molten steel is excessively charged, and slag in a liquid phase is continuously distributed in excess of the negative charge. Therefore, the marangoni stress is generated due to the difference in surface tension between the molten steel and the slag interface, and the molten steel moves from the second electrode member 120 to the first electrode member 110 side by this force. Accordingly, the flow of the molten steel bath surface between the first electrode member 110 and the second electrode member 120 can be controlled.
  • the flow direction of the molten steel may be changed from the first electrode member 110 to the second electrode member 120 side . That is, among the first electrode member 110 and the second electrode member 120, the molten steel may flow into the electrode member to which positive voltage is applied in the electrode member to which the negative voltage is applied. Accordingly, the flow direction of the molten steel can be easily controlled by changing the voltage applied to the first electrode member 110 and the second electrode member 120.
  • molten steel is supplied to the tundish 20 by the injector 15 installed in the tundish 20, whereby molten steel in the tundish 20 flows. Therefore, molten steel reaching the immersion nozzle 25 located at a distance from the injector 15 can be weaker in flow than when supplied from the injector 15 to the tundish 20, The flow of the molten steel bath surface in the upper region A can be stagnated. Accordingly, the molten steel flows in the tundish 20 in the direction away from the immersion nozzle 25, so that the time for the molten steel to flow into the immersion nozzle 25 can be delayed.
  • the molten steel can flow in the direction of the center of the tundish 20 from the wall of the tundish 20.
  • the second electrode member 120 to which a negative voltage is applied is positioned between the immersion nozzle 25 and the inner wall of the tundish 20 to immerse the slug in the slag, and the first electrode member 110 to which positive voltage is applied is immersed in the immersion nozzle 25) and the central portion of the tundish 20 and immersed in the molten steel. Therefore, the molten steel above the tundish 20 can flow in a direction away from the immersion nozzle 25.
  • the time for the molten steel to move to the immersion nozzle 25 is delayed, the time for which the molten steel remains in the tundish 20 can be increased, and the molten steel can be effectively introduced into the tundish 20 for a sufficient time Float can be separated.
  • the dam (29) and the weir (27) are disposed in a path along which the molten steel moves. At this time, when the electric power generator 100 moves the molten steel above the tundish 20 in the direction opposite to the flow direction of the molten steel passing through the dam 29 or the weir 27, Flow can be disturbed.
  • the flow rate of the molten steel toward the immersion nozzle 25 is lowered, and the time for the molten steel to reach the immersion nozzle 25 is delayed, so that the time for which the molten steel stays in the tundish 20 can be further extended. Therefore, the inclusion in the molten steel can be effectively lifted and separated within the tundish 20.
  • the flow of molten steel can be directly controlled at the interface between the molten steel and the slag. That is, it is possible to control the flow of the molten steel bath surface in the tundish 20 so that the time for which the molten steel stays inside the tundish 20 can be increased, and a sufficient time can be secured for the inclusion of the molten steel inclusions . Therefore, the molten steel and the inclusions can be effectively separated.
  • FIG. 7 is a view showing the flow of molten steel in a mold according to an embodiment of the present invention.
  • the case of controlling the flow of molten steel in the mold will be exemplarily described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 7 is a view showing the flow of molten steel in a mold according to an embodiment of the present invention.
  • the molten steel flow of the molten steel in contact with the slag in the liquid phase by using the first electrode member 110 and the second electrode member 120 between the immersion nozzle 25 provided in the tundish 20 and the inner wall of the mold 30 Can be controlled. That is, the molten steel flow above the mold 30 can be controlled between the immersion nozzle 25 and the inner wall of the mold 30.
  • inclusion in the molten steel floats around the immersion nozzle 25 by argon gas, which is an inert gas supplied into the mold 30 through the immersion nozzle 25.
  • argon gas which is an inert gas supplied into the mold 30 through the immersion nozzle 25.
  • the first electrode member 110 to which the positive voltage is applied is immersed in the molten steel M in the vicinity of the inner wall of the tundish 20 and the second electrode member 120 to which the negative voltage is applied is brought close to the immersion nozzle 25 So that it can be immersed in the slag S in the liquid phase. Accordingly, the molten steel can be led in a direction away from the immersion nozzle 25. [ Therefore, the molten steel in the mold 30 can flow from the immersion nozzle 25 to the wall side of the mold 30, the inclusions floating on the molten steel around the immersion nozzle 25 are not stagnated, .
  • the flow of molten steel supplied to the mold 30 at the beginning of casting may be adjusted.
  • the molten steel supplied through the immersion nozzle 25 collides with the wall of the mold 30 to form an upward flow and a downward flow, which is referred to as a double roll.
  • the bath surface is a point where the initial solidification cell is formed, and can greatly affect the operational stability and the product quality.
  • the flow of molten steel can be controlled to be activated so that the main body can be pulled out stably in the mold 30.
  • the first electrode member 110 and the second electrode member 120 are immersed in a region where flow control is required in the mold 30 and the voltage applied to the first electrode member 110 and the second electrode member 120 is
  • the flow of the molten steel bath surface in the mold 30 can be controlled. Accordingly, the molten steel flow above the mold 30 can be controlled in a desired direction by the operator, and the molten steel can be solidified to form a solidified cell stably.
  • the flow of molten steel can be directly controlled at the interface between the molten steel and the slag. That is, it is possible to directly control the flow of molten steel injected into the mold 30 to directly flow the molten steel in the desired direction. Therefore, the casting process can be stabilized and the quality of the produced cast steel can be improved.
  • control unit 140 control unit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

본 발명은 내부공간을 가지는 구조물에 수용된 용융금속의 유동을 제어하는 유동 제어장치로서, 서로 다른 극성을 가지도록, 상기 용융금속 상부의 슬래그와 상기 용융금속에 침지 가능하게 설치되는 복수개의 전극부재를 구비하는 전하차 발생기를 포함하고, 구조물의 내부공간에 수용된 용융금속의 유동을 용이하게 제어하여, 용융금속을 처리하는 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

Description

유동 제어장치 및 유동 제어방법
본 발명은 유동 제어장치 및 유동 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조물의 내부공간에 수용된 용융금속의 유동을 용이하게 제어하여, 용융금속을 처리하는 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 유동 제어장치 및 유동 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 연속 주조공정은 턴디쉬 내부에 저장된 용강을 주형에 주입하여 응고시키는 공정이다. 주형 내에서 반응고된 주편은 주형의 하부로 인출되어 빌렛, 블룸, 슬라브 등의 주편으로 주조될 수 있다.
용강 내에는 개재물이 존재하는데, 주편의 강도 및 연성에 악영향을 줄 수 있다. 종래에는 턴디쉬 내부에 댐이나 위어를 설치하여 용강이 턴디쉬 내부에 체류하는 시간을 증가시켰다. 이에, 개재물이 용강의 상부로 부상분리되는 시간을 확보하였다. 그러나 댐과 위어만으로 용강이 턴디쉬 내부에 체류하는 시간을 증가시키는데 한계가 있기 때문에, 부상분리되지 않은 개재물이 용강과 함께 주형으로 공급되는 문제가 발생한다.
한편, 주형으로 공급된 용강은 주형의 벽체와 충돌하면서 상향류와 하향류를 형성한다. 주형에서 용강의 탕면은 초기 응고셀이 형성되는 지점으로, 조업 안정성과 주편의 품질에 큰 영향을 준다. 예를 들어, 용강의 탕면 유동이 잘못되면, 용강의 탕면이 얼어붙는 데켈(Deckel), 응고 불균일, 몰드 슬래그 혼입 등의 조업 사고가 발생할 수 있고, 주편의 품질을 저하시킬 수 있다. 이에, 종래에는 주형에 전자기 인가장치를 설치하여, 상향류의 강도를 조절하므로, 용강의 탕면 유동을 간접적으로 제어하였다. 그러나 용강의 탕면 유동을 간접적으로 제어하기 때문에, 용강의 탕면 유동을 원하는 방향으로 제어하는데 한계가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) KR1998-0062062 A
(특허문헌 2) KR2009-0073500 A
본 발명은 용융금속의 유동이 정체되는 영역에서, 용융금속을 유동시킬 수 있는 유동 제어장치 및 유동 제어방법을 제공한다.
본 발명은 용융금속의 유동을 용이하게 제어하여, 용융금속을 처리하는 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 유동 제어장치 및 유동 제어방법을 제공한다.
본 발명은 내부공간을 가지는 구조물에 수용된 용융금속의 유동을 제어하는 유동 제어장치로서, 서로 다른 극성을 가지도록, 상기 용융금속 상부의 슬래그와 상기 용융금속에 침지 가능하게 설치되는 복수개의 전극부재를 구비하는 전하차 발생기를 포함한다.
상기 전하차 발생기는, 적어도 일부가 상기 용융금속에 침지 가능하게 설치되는 제1 전극부재; 및 상기 제1 전극부재와 이격되고, 적어도 일부가 상기 용융금속 상의 슬래그에 침지 가능하게 설치되는 제2 전극부재;을 포함한다.
상기 전하차 발생기는, 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재에 연결되는 전원 공급유닛을 더 포함하고, 상기 전원 공급유닛은 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재에 전위차가 발생하도록 전원을 공급할 수 있다.
상기 전하차 발생기는, 상기 전원 공급유닛의 작동을 제어할 수 있는 제어유닛을 더 포함한다.
상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재는 상하로 이동 가능하게 지지되고, 상기 제어유닛은 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재의 상하방향 위치를 조절할 수 있다.
상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재는 10cm 이상 내지 30cm 이하로 이격된다.
상기 구조물은 내부에 용융금속이 체류할 수 있는 턴디쉬를 포함하고, 상기 전하차 발생기의 적어도 일부가, 상기 턴디쉬에 설치되는 침지노즐, 상기 턴디쉬 내부에 설치되는 댐, 및 위어 중 적어도 어느 하나의 상측에 위치한다.
상기 구조물은 용융금속을 응고시키도록 턴디쉬 하측에 배치되는 주형을 포함하고, 상기 전하차 발생기의 적어도 일부가, 상기 턴디쉬에 설치되는 침지노즐과 상기 주형의 내벽 사이에 위치한다.
본 발명은 구조물의 내부공간에 용융금속과 슬래그를 마련하는 과정; 상기 용융금속과 상기 슬래그 사이에 전하차를 발생시키는 과정; 및 전하차에 의해 상기 용융금속을 유동시키는 과정;을 포함한다.
상기 용융금속과 상기 슬래그 사이에 전하차를 발생시키는 과정은, 상기 용융금속 내부와 상기 슬래그 내부로 서로 다른 전압을 인가하여 전위차를 발생시키는 과정을 포함한다.
상기 용융금속 내부와 상기 슬래그 내부로 서로 다른 전압을 인가하는 과정은, 제1 전극부재와 제2 전극부재를 마련하는 과정; 상기 용융금속에 상기 제1 전극부재를 침지시키고, 상기 용융금속 상부의 액상의 슬래그에 상기 제2 전극부재를 침지시키는 과정; 및 상기 제1 전극부재에 양 전압과 음 전압 중 어느 하나를 인가하고, 상기 제2 전극부재에 상기 제1 전극부재에 인가되는 전압과 다른 전압을 인가하는 과정;을 포함한다.
상기 전하차에 의해 상기 용융금속을 유동시키는 과정은, 음 전압이 인가되는 전극부재에서 양 전압이 인가되는 전극부재 측으로 상기 용융금속을 유동시키는 과정을 포함한다.
상기 구조물은 침지노즐이 설치되는 턴디쉬를 포함하고, 상기 용융금속을 유동시키는 과정은, 상기 턴디쉬 내부에서 상기 용융금속을 상기 침지노즐로부터 멀어지는 방향으로 유동시키는 과정을 포함한다.
상기 턴디쉬 내부에 용융금속의 유동을 제어하도록 댐과 위어가 설치되고, 상기 용융금속을 유동시키는 과정은, 상기 댐과 상기 위어를 통과하는 용융금속의 이동방향과 반대방향으로 용융금속을 유동시키는 과정을 포함한다.
상기 구조물은 침지노즐에 의해 용융금속이 주입되는 주형을 포함하고, 상기 용융금속을 유동시키는 과정은, 상기 주형 내부에서 상기 용융금속을 상기 침지노즐로부터 멀어지는 방향으로 유동시키는 과정을 포함한다.
상기 용융금속을 유동시키는 과정은, 상기 용융금속과 상기 슬래그의 경계면에서 용융금속의 유동을 제어한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 원하는 영역에서 용융금속의 유동을 제어할 수 있다. 이에, 유동이 정체된 영역에서 용융금속의 유동을 활성화시키거나, 용융금속의 유동방향을 조절할 수 있다. 따라서, 용융금속을 처리하는 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 용융금속은 턴디쉬 내부에 수용된 용강일 수 있다. 이에, 턴디쉬 내 용강 탕면의 유동을 제어하면, 용강이 턴디쉬 내부에 체류하는 시간이 증가시킬 수 있고, 용강 내 개재물이 부상분리할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있다. 따라서, 용강과 개재물을 효과적으로 분리시킬 수 있다.
또한, 용융금속은 주형 내부에 수용된 용강일 수도 있다. 이에, 주형 내부로 주입된 용강의 탕면 유동을 직접적으로 제어하여, 주형 내 용강의 탕면을 원하는 방향으로 용이하게 유동시킬 수 있다. 따라서, 주조공정을 안정화시킬 수 있고, 생산되는 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유동 제어장치의 작동을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 전극부재와 제2 전극부재 사이에서 용강의 유동을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동 제어장치의 작동을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유동 제어방법을 나타내는 플로우 차트.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 턴디쉬 내 용강의 유동을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주형 내 용강의 유동을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비의 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명을 이해하기 위해 주조설비의 구조에 대해 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 주조설비는, 래들(10), 턴디쉬(20), 주형(30), 및 냉각대(40)를 포함할 수 있다. 이때, 주조설비는, 용강을 주형(30)에 연속하여 주입하고, 반응고된 주편을 주형(30)의 하부에서 연속하여 인출시켜 빌렛, 블룸, 슬라브 등의 주편을 얻는 연속 주조설비일 수 있다.
래들(10)은 원통형의 용기 모양으로 형성될 수 있다. 래들(10)은 용강을 담을 수 있도록 내부공간을 가지고, 상부가 개방될 수 있다. 래들(10)의 하부에는 주입기(15)가 구비될 수 있다.
예를 들어, 주입기(15)는 쉬라우드 노즐일 수 있다. 주입기(15)는 상하방향으로 연장형성되어 내부에 용강이 이동하는 경로를 형성한다. 주입기(15)의 상단부에는 용강이 유입될 수 있는 입구가 형성되고, 하단부에는 용강이 배출될 수 있는 출구가 형성될 수 있다. 래들(10) 내부에 저장된 용강이 주입기(15)를 통해 턴디쉬(20) 내부로 주입될 수 있다.
이때, 래들(10)은 래들 터렛에 의해 지지될 수 있고, 래들 터렛은 턴디쉬(20) 상측에 배치되는 래들(10)을 교체하여, 턴디쉬(20)에 연속적으로 용강을 공급해줄 수 있다. 그러나 래들(10)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
턴디쉬(20)는 래들(10)의 하측에 위치할 수 있다. 턴디쉬(20)는 용강이 저장될 수 있는 용기 모양으로 형성될 수 있다. 턴디쉬(20)의 상부는 개방되고, 하부에는 침지노즐(25)이 구비될 수 있다.
침지노즐(25)은 상하방향으로 연장될 수 있다. 침지노즐(25)은 상단부가 턴디쉬(20) 바닥면에 형성된 출강구와 연결되고, 하단부가 주형(30)의 내부를 향하여 연장될 수 있다. 이에, 출강구를 통해 침지노즐(25) 내부로 유입된 용강이 주형(30) 내부로 공급될 수 있다.
또한, 주형(30)으로 공급되는 용강의 유량을 제어하기 위해 턴디쉬(20)의 출강구를 개폐하는 스토퍼(미도시)가 턴디쉬(20)에 설치될 수 있다. 이에, 스토퍼의 작동을 제어하여 침지노즐(25)을 통해 주형(30)으로 공급되는 용강의 양을 조절할 수 있다.
또는, 턴디쉬(20)와 침지노즐(25)에는 슬라이딩 게이트(미도시)가 설치될 수도 있다. 슬라이딩 게이트는 침지노즐(25) 내부에 형성된 용강의 이동경로의 개방된 정도를 조절할 수 있다. 이에, 슬라이딩 게이트의 작동을 제어하여 턴디쉬(20)에서 주형(30)으로 용강이 공급되는 양을 조절할 수 있다.
주형(30)은 턴디쉬(20)의 하측에 위치할 수 있다. 주형(30)은 용강을 응고시켜 금속 제품의 외관을 결정하는 틀이다. 주형(30)은 서로 마주보게 배치되는 2개의 장변 플레이트와, 2개의 장변 플레이트 사이에 서로 마주보게 배치되는 2개의 단변 플레이트를 포함할 수 있다. 장변 플레이트들과 단변 플레이트들 사이의 용강이 수용되는 공간이 형성되고, 주형(30)의 상부와 하부는 개방될 수 있다. 장변 플레이트들과 단변 플레이트들 중 적어도 일부의 내부에는 냉각수가 순환하는 경로가 형성될 수 있다. 이에, 주형(30) 내부로 공급된 용강이 냉각수에 의해 열을 빼앗겨 신속하게 응고될 수 있다.
냉각대(40)는 주형(30)의 하측에 위치할 수 있다. 냉각대(40)는 주편의 이동경로를 형성하면서 배치되는 복수개의 이송롤러(45), 및 이송롤러(45)에 의해 이동하는 주편으로 냉각수를 분사하는 냉각수 분사기(미도시)를 포함할 수 있다. 이에, 냉각대(40)는 주형(30)으로부터 인발되어 이동하는 주편을 냉각시키면서 일련의 성형 작업을 수행할 수 있다.
유동 제어장치는 턴디쉬(20) 및 주형(30) 중 적어도 어느 하나의 상측에 설치될 수 있다. 유동 제어장치는 턴디쉬(20)나 주형(30)에 수용된 용강의 유동 또는 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 턴디쉬(20)나 주형(30)에 수용된 용강의 유속이 느려지는 영역에서, 용강의 유속을 증가시킬 수 있다. 또는, 턴디쉬(20)나 주형(30)에 수용된 용강을 원하는 방향으로 유동시킬 수도 있다. 이에, 주조공정의 안정성이 향상되고, 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유동 제어장치의 작동을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 전극부재와 제2 전극부재 사이에서 용강의 유동을 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 유동 제어장치에 대해 더 자세하게 설명하기로 한다.
유동 제어장치는 내부공간을 가지는 구조물에 수용된 용융금속의 유동을 제어하는 유동 제어장치이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 유동 제어장치는 전하차 발생기(100)를 포함한다.
이때, 구조물은 턴디쉬 및 주형 중 적어도 어느 하나일 수 있고, 용융금속은 용강일 수 있다. 하기에서는 유동 제어장치가 턴디쉬(20)에 설치되는 경우를 예시적으로 설명하기로 한다.
전하차 발생기(100)는 용강의 상부에 부유한 액상의 슬래그와, 용강 사이에 전하차를 발생시키는 역할을 한다. 전하차 발생기(100)는 용강과 슬래그 사이의 경계면 주위에서 용강을 유동시킬 수 있다. 즉, 전하차 발생기(100)느 턴디쉬(20) 내부의 수용된 용강 중 상부의 용강 유동을 제어할 수 있다.
또한, 전하차 발생기(100)는, 서로 다른 극성을 가지도록, 용강 상부의 슬래그와 용강에 침지 가능하게 설치되는 복수개의 전극부재를 구비한다. 예를 들어, 전하차 발생기(100)는, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)를 포함한다. 전하차 발생기(100)는 전원 공급유닛(130)과 제어유닛(140)을 더 포함할 수 있다.
제1 전극부재(110)는 적어도 일부가 용강에 침지 가능하게 설치된다. 예를 들어, 제1 전극부재(110)는 상하방향으로 연장되는 전극봉일 수 있다. 제1 전극부재(110)는 턴디쉬(20)의 상측에 위치하여 상하로 이동 가능하게 지지될 수 있다. 이에, 제1 전극부재(110)가 하측으로 이동하면 하단부가 턴디쉬(20) 내부의 용강에 침지되어 용강과 직접 접촉할 수 있고, 상측으로 이동하면 턴디쉬(20) 외측으로 이동할 수 있다.
제2 전극부재(120)는 적어도 일부가 용강 상부에 부유한 액상의 슬래그에 침지 가능하게 설치된다. 예를 들어, 제2 전극부재(120)는 상하방향으로 연장되는 전극봉일 수 있다. 제2 전극부재(120)는 턴디쉬(20)의 상측에 위치하여 상하로 이동 가능하게 지지될 수 있다. 이에, 제2 전극부재(120)가 하측으로 이동하면 하단부가 턴디쉬(20) 내부의 용강 상부의 슬래그에 침지되어 슬래그와 직접 접촉할 수 있고, 상측으로 이동하면 턴디쉬(20) 외측으로 이동할 수 있다.
전원 공급유닛(130)은 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 연결될 수 있다. 전원 공급유닛(130)은 턴디쉬(20)의 외측에 위치할 수 있다. 전원 공급유닛(130)의 일측에는 제1 전극부재(110)의 상단부가 전기적으로 연결되고, 타측에는 제2 전극부재(120)의 상단부가 전기적으로 연결될 수 있다. 전원 공급유닛(130)은 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 서로 다른 전압을 인가할 수 있다. 이에, 전원 공급유닛(130)이 제1 전극부재(110)에 양 전압을 인가하면 제2 전극부재(120)에는 음 전압을 인가할 수 있고, 전원 공급유닛(130)이 제1 전극부재(110)에 음 전압을 인가하면 제2 전극부재(120)에는 양 전압을 인가할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 전극부재(110)의 하단부는 용강(M) 내에 위치하고, 제2 전극부재(120)의 하단부는 액상의 슬래그(S) 내에 위치한다. 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 인가되는 전압이 다르기 때문에, 용강(M)과 슬래그(S)에 전위차가 발생한다.
예를 들어, 용강(M)에 음 전압이 인가되고 액상의 슬래그(S)에 양 전압이 인가되면, 용강(M)과 액상의 슬래그(S) 계면의 전하차가 발생된다. 즉, 슬래그(S)에는 여분의 정전하가, 용강(M)에는 여분의 부전하가 연속적으로 분포하는 전기 이중층(Electric Double Layer)이 형성된다. 따라서, 용강(M)과 슬래그(S) 계면에서의 표면 장력 차이로 인해 마랑고니 스트레스가 발생한다. 즉, 슬래그(S)에서 제2 전극부재(120)가 침지된 측의 표면 장력이, 용강(M)에서 제1 전극부재(110)가 침지된 측의 표면 장력보다 작아질 수 있다. 이에, 표면장력이 작은 쪽에서 큰 쪽으로 당겨지는 힘에 의해 제2 전극부재(120)에서 제1 전극부재(110) 측으로 용강이 이동한다.
즉, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120) 사이에서 용강(M)의 유동이 제어될 수 있다. 이때, 용강(M)과 슬래그(S)의 계면에서 용강이 유동하고, 슬래그(S)도 용강과 같은 방향으로 유동할 수 있다. 그러나 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 인가되는 전압이 서로 바뀌면, 용강(M)의 유동방향도 제1 전극부재(110)에서 제2 전극부재(120) 측으로 변경될 수 있다.
이때, 제2 전극부재(120)는 제1 전극부재(110)와 수평방향으로 이격될 수 있다. 또는, 제2 전극부재(120)는 제1 전극부재(110)와 턴디쉬(20)의 폭방향으로 이격될 수 있다. 전하차 발생기(100)는 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)가 이격된 사이에서 용강의 유동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)의 이격거리(L)는 10cm 이상 내지 30cm 이하일 수 있다. 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)의 이격거리(L)가 10cm 미만이면, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120) 사이의 이격거리(L)가 너무 짧아 유동이 제어되는 영역이 너무 작아질 수 있다. 따라서, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에서 제어되는 유동이, 다른 영역의 용강의 유동에 미치는 영향이 작아져 용강의 유동을 제어하는 효과가 없을 수 있다.
반대로, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)의 이격거리(L)가 30cm를 초과하면, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120) 사이의 거리가 너무 멀어, 용강과 슬래그 사이에 표면장력 차이를 발생시키지 못할 수 있다. 이에, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120) 사이에서 용강의 유동이 제어되지 못할 수 있다. 따라서, 전하차 발생기가 용강의 유동을 제어할 수 있는 범위 내에서 용강의 유동이 제어될 수 있는 영역을 조절하기 위해 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)의 이격거리를 결정할 수 있다.
한편, 제1 전극부재(110)의 상하방향 길이와 제2 전극부재(120)의 상하방향 길이보다 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극부재(110)가 제2 전극부재(120)보다 상하방향으로 더 길게 형성될 수 있다. 이에, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)를 동일한 높이에서 동일한 거리만큼 하측으로 이동시키면, 제1 전극부재(110)의 하단부는 플럭스 층(F)과 슬래그(S)를 통과하여 용강(M) 내에 침지될 수 있고, 제2 전극부재(120)의 하단부는 플럭스 층(F)을 통과하여 슬래그(S)에 침지될 수 있다. 따라서, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)를 상하로 이동시켜 하나는 용강(M) 내에 다른 하나는 슬래그(S) 내에 용이하게 위치시킬 수 있다. 그러나 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)의 상하방향 길이의 관계는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
또는, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)가 상하방향으로 동일한 길이로 형성되고, 상하로 이동하는 거리는 다르게 조절될 수도 있다. 예를 들어, 제1 전극부재(110)가 제2 전극부재(120)보다 상하로 이동하는 거리가 더 길게 형성될 수 있다. 이에, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)를 동일한 높이에서 하측으로 이동시키면, 제1 전극부재(110)의 하단부는 플럭스 층(F)과 슬래그(S)를 통과하여 용강(M) 내에 침지될 수 있고, 제2 전극부재(120)의 하단부는 플럭스 층(F)을 통과하여 슬래그(S)에 침지될 수 있다. 따라서, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)를 상하로 이동시켜 하나는 용강(M) 내에 다른 하나는 슬래그(S) 내에 용이하게 위치시킬 수 있다. 그러나 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)의 이동 가능한 거리의 관계는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제어유닛(140)은 전원 공급유닛(130)과 연결될 수 있다. 제어유닛(140)은 전원 공급유닛(130)의 작동을 제어할 수 있다. 이에, 제어유닛(140)의 작동에 의해 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 인가되는 전압이 선택될 수 있다. 즉, 제어유닛(140)의 작동에 의해 용강의 유동방향이 변경될 수 있다. 예를 들어, 제어유닛(140)은 제1 전극부재(110)에서 제2 전극부재(120) 측으로 이동하는 용강의 유동방향을, 제2 전극부재(120)에서 제1 전극부재(110) 측으로 변경할 수 있다.
또한, 제어유닛(140)은 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)의 상하방향 위치를 조절할 수도 있다. 즉, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)를 상하로 이동시키는 구동기의 작동을 제어할 수 있다. 이에, 제어유닛(140)에 의해 제1 전극부재(110)가 용강에 침지되고, 제2 전극부재(120)가 액상의 슬래그에 침지될 수 있다. 또는, 제1 전극부재(110)가 액상의 슬래그에 침지되고, 제2 전극부재(120)가 용강에 침지될 수도 있다. 따라서, 제어유닛(140)의 작동에 의해 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)의 역할이 변경될 수도 있다.
또한, 제어유닛(140)은 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)의 이격거리를 조절할 수도 있다. 즉, 제어유닛(140)은 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)를 지지하면서 수평방향으로 이동할 수 있는 지지장치의 작동을 제어할 수 있다. 이에, 제어유닛(140)은 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120) 사이의 거리를 조절하여, 용강의 유동이 제어되는 영역의 크기를 조절할 수 있다. 따라서, 턴디쉬(20) 내 용강의 유동 제어가 필요한 영역의 크기에 맞춰, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120) 사이의 이격거리를 조절할 수 있다.
이때, 전하차 발생기(100)는, 턴디쉬(20)에 설치되는 침지노즐(25)의 상측에 위치할 수 있다. 턴디쉬(20)에 설치된 주입기(15)가 턴디쉬(20)에 용강을 공급하는 것에 의해, 턴디쉬(20) 내부의 용강이 유동한다. 따라서, 주입기(15)로부터 먼 거리에 위치한 침지노즐(25)에 도달한 용강은, 주입기(15)에서 턴디쉬(20)로 공급될 때보다 유동이 약해질 수 있고, 침지노즐(25) 상측에서 용강 탕면의 유동이 정체될 수 있다.
전하차 발생기(100)는 침지노즐(25) 상측의 정체된 용강 탕면의 유동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 침지노즐(25)이 턴디쉬(20)의 중심부보다 벽체에 근접하게 위치하는 경우, 전하차 발생기(100)는 턴디쉬(20)의 벽체에서 턴디쉬(20)의 중심부 방향으로 용강을 유동시킬 수 있다. 음의 전극이 인가되는 제2 전극부재(120)는 침지노즐(25)과 턴디쉬(20) 내벽 사이에 위치시켜 슬래그에 침지시키고, 양의 전극이 인가되는 제1 전극부재(110)는 침지노즐(25)과 턴디쉬(20) 중심부 사이에 위치시켜 용강에 침지시킬 수 있다. 즉, 침지노즐(25)과 멀어지는 방향으로 턴디쉬(20) 상부의 용강을 유동시킬 수 있다. 이에, 용강이 침지노즐(25)로 이동하는 시간을 지연시켜, 용강이 턴디쉬(20) 내부에 잔류하는 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 용강 내 개재물이 충분한 시간 동안 턴디쉬(20) 내부에서 효과적으로 부상분리할 수 있다.
또는, 전하차 발생기(100)의 적어도 일부가 턴디쉬(20) 내부에 설치되는 댐(29), 및 위어(27) 중 적어도 어느 하나의 상측에 위치할 수도 있다. 댐(29)은 용강이 이동하는 경로 중에 배치될 수 있다. 용강이 턴디쉬(20) 내부에서 이동하다가 댐(29)을 만나면, 상측으로 유도되면서 상승유동할 수 있다. 위어(27)는 용강이 이동하는 경로 중에 배치될 수 있다. 용강이 턴디쉬(20) 내부에서 이동하다가 위어(27)를 만나면, 하측으로 유도되면서 하강유동할 수 있다. 댐(29)과 위어(27)는 턴디쉬(20) 내에서 용강이 이동하는 시간을 지연시킬 수 있다.
전하차 발생기(100)의 적어도 일부는, 댐(29)이나 위어(27)의 상측에 위치하여, 용강이 이동하는 시간을 더 지연시킬 수 있다. 즉, 댐(29)이나 위어(27)를 통과하는 용강의 유동방향과 반대방향으로 전하차 발생기(100)가 턴디쉬(20) 상부의 용강을 유동시키면, 침지노즐(25)까지 도달하는 시간이 지연되어 용강이 턴디쉬(20) 내부에 체류하는 시간을 더 연장시킬 수 있다. 이에, 턴디쉬(20) 내부에서 용강 내 개재물이 효과적으로 부상분리할 수 있다.
이때, 전하차 발생기(100)는 복수개가 구비될 수 있다. 복수개의 전하차 발생기(100)는 턴디쉬(20) 상측의 서로 다른 영역에서 용강의 유동을 제어할 수 있다. 제어유닛(140)은 복수개의 전하차 발생기(100) 중 원하는 전하차 발생기(100)에만 선택적으로 양극과 음극을 인가할 수 있다. 따라서, 원하는 영역에 위치한 전하차 발생기(100)만 작동시켜, 원하는 영역의 용강 유동만 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동 제어장치의 작동을 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 유동 제어장치가 주형에 설치되는 것을 예시적으로 설명한다.
유동 제어장치는 내부공간을 가지는 구조물에 수용된 용융금속의 유동을 제어하는데, 도 4와 같이 구조물이 용융금속인 용강을 응고시키도록 턴디쉬(20) 하측에 배치되는 주형(30)일 수도 있다. 이때, 주형(30) 내 용강의 유동을 제어하는 유동 제어장치는 턴디쉬(20) 내 용강의 유동을 제어하는 유동 제어장치와 동일한 구조로 형성될 수 있다.
전하차 발생기(100)는 주형(30)의 상부에 설치될 수 있다. 전하차 발생기(100)의 적어도 일부는, 턴디쉬(20)에 설치되는 침지노즐(25)과 주형(30)의 내벽 사이에 위치할 수 있다. 이에, 전하차 발생기(100)가 침지노즐(25)과 주형(30) 내벽 사이에서 주형(30) 상부의 용강 유동을 제어할 수 있다.
침지노즐(25)을 통해 주형(30) 내로 공급된 불활성 가스에 의해 용강 내 개재물이 침지노즐(25) 주위로 부상한다. 이때, 침지노즐(25) 주위에서는 용강의 유동이 정체될 수 있다. 이에, 침지노즐(25) 주위로 개재물이 밀집되는 문제가 있다. 따라서, 유동 제어장치로 침지노즐(25) 주위의 용강 탕면의 유동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 양 전압이 인가되는 제1 전극부재(110)는 턴디쉬(20) 내벽에 근접시켜 용강(M)에 침지시키고, 음 전압이 인가되는 제2 전극부재(120)는 침지노즐(25)에 근접시켜 액상의 슬래그(S)에 침지시킬 수 있다. 이에, 용강이 침지노즐(25)에서 멀어지는 방향으로 유도될 수 있다. 따라서, 주형(30) 내 용강이 침지노즐(25)에서 주형(30)의 벽체 측으로 유동할 수 있고, 침지노즐(25) 주위의 용강 상으로 부유한 개재물이 용강 탕면 전체로 확산될 수 있다.
또는, 주조 초기에 주형(30)으로 공급되는 용강의 유동을 조절할 수도 있다. 이에, 용강의 유동이 작업자가 원하는 방향으로 신속하게 활성화될 수 있다. 즉, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)를 주형(30) 내 유동 제어가 필요한 영역에 침지시키고, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 인가되는 전압을 선택하여 주형(30) 내 용강 탕면의 유동을 제어할 수 있다. 이때, 제어유닛(140)이 전원 공급유닛(130)의 작동을 제어하여 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 인가되는 전압을 결정할 수 있고, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)가 침지되는 위치와 깊이를 결정할 수 있다.
이때, 전하차 발생기(100)는 복수개가 구비될 수 있다. 복수개의 전하차 발생기(100)는 주형(30) 상측의 서로 다른 영역에서 용강의 유동을 제어할 수 있다. 제어유닛(140)은 복수개의 전하차 발생기(100) 중 원하는 전하차 발생기(100)에만 선택적으로 양 전압과 음 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 원하는 영역에 위치한 전하차 발생기(100)만 작동시켜, 원하는 영역의 용강 유동만 제어할 수 있다.
이처럼 원하는 영역에서 용강의 유동을 제어할 수 있다. 이에, 유동이 정체된 영역에서 용강의 유동을 활성화시키거나, 용강의 유동방향을 조절할 수 있다. 따라서, 용강을 처리하는 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 실시 예들 간의 다양한 조합이 가능하다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유동 제어방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 턴디쉬 내 용강의 유동을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유동 제어방법은, 내부공간을 가지는 구조물에 수용된 용융금속의 유동을 제어하는 유동 제어방법이다. 유동 제어방법은, 구조물의 내부공간에 용융금속과 슬래그를 마련하는 과정(S110), 용융금속과 슬래그 사이에 전하차를 발생시키는 과정(S120), 및 전하차에 의해 용융금속을 유동시키는 과정(S130)을 포함한다.
이때, 구조물은 턴디쉬 및 주형 중 적어도 어느 하나일 수 있고, 용융금속은 용강일 수 있다. 하기에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 침지노즐이 설치된 턴디쉬 내부의 용강의 유동을 제어하는 경우를 예시적으로 설명하기로 한다.
용강과 슬래그 사이에 전하차를 발생시키기 위해, 용강 내부와 슬래그 내부로 서로 다른 전압을 인가할 수 있다. 즉, 용강과 슬래그에 직접 서로 다른 극성을 가질 수 있는 전극부재들을 침지시킬 수 있다. 예를 들어, 용강에 침지 가능한 제1 전극부재(110)와 액상의 슬래그에 침지 가능한 제2 전극부재(120)를 마련할 수 있다. 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)는 수평방향으로 서로 이격되며, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120) 사이에서 용강의 유동이 제어될 수 있다.
우선, 용강에 제1 전극부재(110)를 침지시키고, 용강 상부의 슬래그에 제2 전극부재를 침지시킨다. 제1 전극부재(110)에 양 전압과 음 전압 중 어느 하나를 인가하고, 제2 전극부재(120)에 제2 전극부재(120)에 인가되는 전압과 다른 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극부재(110)에 양 전압을 인가하고, 제2 전극부재(120)에 음 전압을 인가할 수 있다. 이에, 용강이 양의 극성을 가질 수 있고, 액상의 슬래그는 음의 극성이 가질 수 있다. 따라서, 용강과 슬래그에 전위차가 발생한다.
즉, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 의해, 용강과 슬래그 계면의 전하차가 발생된다. 용강에는 여분의 정전하가, 액상의 슬래그에는 여분의 부전하가 연속적으로 분포하는 전기 이중층(Electric Double Layer)이 형성된다. 이에, 용강과 슬래그 계면에서의 표면 장력 차이로 인해 마랑고니 스트레스가 발생하고, 이 힘에 의해 제2 전극부재(120)에서 제1 전극부재(110) 측으로 용강이 이동한다. 따라서, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120) 사이에 용강 탕면의 유동이 제어될 수 있다.
또한, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 인가되는 전압이 서로 바뀌면, 용강의 유동방향도 제1 전극부재(110)에서 제2 전극부재(120) 측으로 변경될 수 있다. 즉, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120) 중, 음 전압이 인가되는 전극부재에서 양 전압이 인가되는 전극부재로 용강이 유동할 수 있다. 이에, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 인가되는 전압을 변경하여 용강의 유동방향을 용이하게 제어할 수 있다.
이때, 도 6을 참조하면, 턴디쉬(20)에 설치된 주입기(15)가 턴디쉬(20)에 용강을 공급하는 것에 의해, 턴디쉬(20) 내부의 용강이 유동한다. 따라서, 주입기(15)로부터 먼 거리에 위치한 침지노즐(25)에 도달한 용강은, 주입기(15)에서 턴디쉬(20)로 공급될 때보다 유동이 약해질 수 있고, 침지노즐(25)의 상측영역(A)에서 용강 탕면의 유동이 정체될 수 있다. 이에, 턴디쉬(20) 내부에서 용강을 침지노즐(25)로부터 멀어지는 방향으로 유동시켜, 용강이 침지노즐(25)에 유입되는 시간을 지연시킬 수 있다.
예를 들어, 침지노즐(25)이 턴디쉬(20)의 중심부보다 벽체에 근접하게 위치하는 경우, 턴디쉬(20)의 벽체에서 턴디쉬(20)의 중심부 방향으로 용강을 유동시킬 수 있다. 음 전압이 인가되는 제2 전극부재(120)는 침지노즐(25)과 턴디쉬(20) 내벽 사이에 위치시켜 슬래그에 침지시키고, 양 전압이 인가되는 제1 전극부재(110)는 침지노즐(25)과 턴디쉬(20) 중심부 사이에 위치시켜 용강에 침지시킬 수 있다. 이에, 침지노즐(25)과 멀어지는 방향으로 턴디쉬(20) 상부의 용강을 유동시킬 수 있다. 따라서, 용강이 침지노즐(25)로 이동하는 시간을 지연시켜, 용강이 턴디쉬(20) 내부에 잔류하는 시간을 증가시킬 수 있고, 용강 내 개재물이 충분한 시간 동안 턴디쉬(20) 내부에서 효과적으로 부상분리할 수 있다.
또한, 전하차 발생기(100)의 적어도 일부가 턴디쉬(20) 내부에 설치되는 댐(29), 및 위어(27) 중 적어도 어느 하나의 상측의 용강의 유동을 제어할 수도 있다. 댐(29)과 위어(27)는 용강이 이동하는 경로 중에 배치된다. 이때, 댐(29)이나 위어(27)를 통과하는 용강의 유동방향과 반대방향으로 전하차 발생기(100)가 턴디쉬(20) 상부의 용강을 유동시키면, 침지노즐(25)을 향하는 용강의 유동이 방해를 받을 수 있다. 따라서, 침지노즐(25)을 향하는 용강의 유속이 저하되고, 용강이 침지노즐(25)까지 도달하는 시간이 지연되어 용강이 턴디쉬(20) 내부에 체류하는 시간을 더 연장시킬 수 있다. 이에, 턴디쉬(20) 내부에서 용강 내 개재물이 효과적으로 부상분리할 수 있다.
이처럼 용강과 슬래그의 경계면에서 용강의 유동을 직접적으로 제어할 수 있다. 즉, 턴디쉬(20) 내 용강 탕면의 유동을 제어하여, 용강이 턴디쉬(20) 내부에 체류하는 시간이 증가시킬 수 있고, 용강 내 개재물이 부상분리할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있다. 따라서, 용강과 개재물을 효과적으로 분리시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주형 내 용강의 유동을 나타내는 도면이다. 하기에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 주형 내부의 용강의 유동을 제어하는 경우를 예시적으로 설명하기로 한다.
턴디쉬(20)에 설치되는 침지노즐(25)과 주형(30)의 내벽 사이에서 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)를 이용해 액상의 슬래그와 접촉하는 용강의 탕면 유동을 제어할 수 있다. 즉, 침지노즐(25)과 주형(30) 내벽 사이에서 주형(30) 상부의 용강 유동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 침지노즐(25)을 통해 주형(30) 내로 공급된 불활성 가스인 아르곤 가스에 의해 용강 내 개재물이 침지노즐(25) 주위로 부상한다. 이때, 침지노즐(25) 주위에서는 용강의 유동이 정체되는 영역(B)이 존재하기 때문에, 침지노즐(25) 주위로 개재물이 밀집되는 문제가 있다. 따라서, 침지노즐(25) 주위의 용강 탕면의 유동을 직접 제어할 수 있다.
양 전압이 인가되는 제1 전극부재(110)는 턴디쉬(20) 내벽에 근접시켜 용강(M)에 침지시키고, 음 전압이 인가되는 제2 전극부재(120)는 침지노즐(25)에 근접시켜 액상의 슬래그(S)에 침지시킬 수 있다. 이에, 용강이 침지노즐(25)에서 멀어지는 방향으로 유도될 수 있다. 따라서, 주형(30) 내 용강이 침지노즐(25)에서 주형(30)의 벽체 측으로 유동할 수 있고, 침지노즐(25) 주위의 용강 상으로 부유한 개재물이 정체되지 않고, 용강 탕면 전체로 확산될 수 있다.
또는, 주조 초기에 주형(30)으로 공급되는 용강의 유동을 조절할 수도 있다. 침지노즐(25)을 통해 공급된 용강은 주형(30) 벽체에 부딪쳐 상향류와 하향류를 형성시키는데 이를 더블롤이라 한다. 주형(30)에서 탕면은 초기 응고셀이 형성되는 지점으로 조업 안정성과 제품 품질에 지대한 영향을 미칠 수 있다. 이에, 주형(30)에서 주편이 안정적으로 인발될 수 있도록 용강의 유동을 제어하여 활성화될 수 있다.
제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)를 주형(30) 내 유동 제어가 필요한 영역에 침지시키고, 제1 전극부재(110)와 제2 전극부재(120)에 인가되는 전압을 선택하여 주형(30) 내 용강 탕면의 유동을 제어할 수 있다. 따라서, 작업자가 원하는 방향으로 주형(30) 상부의 용강 유동이 제어될 수 있고, 용강이 응고되면서 안정적으로 응고셀을 형성할 수 있다.
이처럼 용강과 슬래그의 경계면에서 용강의 유동을 직접적으로 제어할 수 있다. 즉, 주형(30) 내부로 주입된 용강의 탕면 유동을 직접적으로 제어하여, 주형(30) 내 용강의 탕면을 원하는 방향으로 용이하게 유동시킬 수 있다. 따라서, 주조공정을 안정화시킬 수 있고, 생산되는 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
[부호의 설명]
10: 래들
15: 주입기
20: 턴디쉬
25: 침지노즐
30: 주형
100: 유동 제어장치
110: 제1 전극부재
120: 제2 전극부재
130: 전원 공급유닛
140: 제어유닛

Claims (16)

  1. 내부공간을 가지는 구조물에 수용된 용융금속의 유동을 제어하는 유동 제어장치로서,
    서로 다른 극성을 가지도록, 상기 용융금속 상부의 슬래그와 상기 용융금속에 침지 가능하게 설치되는 복수개의 전극부재를 구비하는 전하차 발생기를 포함하는 유동 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전하차 발생기는,
    적어도 일부가 상기 용융금속에 침지 가능하게 설치되는 제1 전극부재; 및
    상기 제1 전극부재와 이격되고, 적어도 일부가 상기 용융금속 상의 슬래그에 침지 가능하게 설치되는 제2 전극부재;을 포함하는 유동 제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전하차 발생기는, 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재에 연결되는 전원 공급유닛을 더 포함하고,
    상기 전원 공급유닛은 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재에 전위차가 발생하도록 전원을 공급할 수 있는 유동 제어장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전하차 발생기는, 상기 전원 공급유닛의 작동을 제어할 수 있는 제어유닛을 더 포함하는 유동 제어장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재는 상하로 이동 가능하게 지지되고,
    상기 제어유닛은 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재의 상하방향 위치를 조절할 수 있는 유동 제어장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재는 10cm 이상 내지 30cm 이하로 이격되는 유동 제어장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조물은 내부에 용융금속이 체류할 수 있는 턴디쉬를 포함하고,
    상기 전하차 발생기의 적어도 일부가, 상기 턴디쉬에 설치되는 침지노즐, 상기 턴디쉬 내부에 설치되는 댐, 및 위어 중 적어도 어느 하나의 상측에 위치하는 유동 제어장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조물은 용융금속을 응고시키도록 턴디쉬 하측에 배치되는 주형을 포함하고,
    상기 전하차 발생기의 적어도 일부가, 상기 턴디쉬에 설치되는 침지노즐과 상기 주형의 내벽 사이에 위치하는 유동 제어장치.
  9. 구조물의 내부공간에 용융금속과 슬래그를 마련하는 과정;
    상기 용융금속과 상기 슬래그 사이에 전하차를 발생시키는 과정; 및
    전하차에 의해 상기 용융금속을 유동시키는 과정;을 포함하는 유동 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 용융금속과 상기 슬래그 사이에 전하차를 발생시키는 과정은,
    상기 용융금속 내부와 상기 슬래그 내부로 서로 다른 전압을 인가하여 전위차를 발생시키는 과정을 포함하는 유동 제어방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 용융금속 내부와 상기 슬래그 내부로 서로 다른 전압을 인가하는 과정은,
    제1 전극부재와 제2 전극부재를 마련하는 과정;
    상기 용융금속에 상기 제1 전극부재를 침지시키고, 상기 용융금속 상부의 액상의 슬래그에 상기 제2 전극부재를 침지시키는 과정; 및
    상기 제1 전극부재에 양 전압과 음 전압 중 어느 하나를 인가하고, 상기 제2 전극부재에 상기 제1 전극부재에 인가되는 전압과 다른 전압을 인가하는 과정;을 포함하는 유동 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전하차에 의해 상기 용융금속을 유동시키는 과정은,
    음 전압이 인가되는 전극부재에서 양 전압이 인가되는 전극부재 측으로 상기 용융금속을 유동시키는 과정을 포함하는 유동 제어방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 구조물은 침지노즐이 설치되는 턴디쉬를 포함하고,
    상기 용융금속을 유동시키는 과정은,
    상기 턴디쉬 내부에서 상기 용융금속을 상기 침지노즐로부터 멀어지는 방향으로 유동시키는 과정을 포함하는 유동 제어방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 턴디쉬 내부에 용융금속의 유동을 제어하도록 댐과 위어가 설치되고,
    상기 용융금속을 유동시키는 과정은,
    상기 댐과 상기 위어를 통과하는 용융금속의 이동방향과 반대방향으로 용융금속을 유동시키는 과정을 포함하는 유동 제어방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 구조물은 침지노즐에 의해 용융금속이 주입되는 주형을 포함하고,
    상기 용융금속을 유동시키는 과정은,
    상기 주형 내부에서 상기 용융금속을 상기 침지노즐로부터 멀어지는 방향으로 유동시키는 과정을 포함하는 유동 제어방법.
  16. 청구항 9 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융금속을 유동시키는 과정은,
    상기 용융금속과 상기 슬래그의 경계면에서 용융금속의 유동을 제어하는 과정을 포함하는 유동 제어방법.
PCT/KR2018/015708 2017-12-22 2018-12-11 유동 제어장치 및 유동 제어방법 WO2019124858A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170178513A KR102033631B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 유동 제어장치 및 유동 제어방법
KR10-2017-0178513 2017-12-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019124858A1 true WO2019124858A1 (ko) 2019-06-27

Family

ID=66994920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/015708 WO2019124858A1 (ko) 2017-12-22 2018-12-11 유동 제어장치 및 유동 제어방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102033631B1 (ko)
WO (1) WO2019124858A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000013111A (ko) * 1998-08-04 2000-03-06 이구택 연속주조방법 및 이에 이용되는 연속주조장치
KR20060080595A (ko) * 2002-03-01 2006-07-10 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 주형 내 용강의 유동제어방법 및 연속주조 주편의 제조방법
KR20090126625A (ko) * 2008-06-04 2009-12-09 주식회사 포스코 용강 유동 유도형 턴디쉬 및 이를 이용한 연속주조방법
KR20120120410A (ko) * 2010-03-10 2012-11-01 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 강의 연속 주조 방법 및 강판의 제조 방법
JP2017536240A (ja) * 2014-11-19 2017-12-07 ポスコＰｏｓｃｏ 湯面流動制御装置及びこれを用いた湯面流動制御方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980062062A (ko) 1996-12-30 1998-10-07 김영귀 자동차의 밧데리 취부구조
JP3896908B2 (ja) * 2002-06-21 2007-03-22 住友金属工業株式会社 溶鋼の連続鋳造方法
JP5024296B2 (ja) * 2007-01-25 2012-09-12 住友金属工業株式会社 鋼の連続鋳造方法
KR101302526B1 (ko) 2007-12-31 2013-09-03 주식회사 포스코 주형 내 용강의 유동 제어 방법 및 연속 주조 주편의 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000013111A (ko) * 1998-08-04 2000-03-06 이구택 연속주조방법 및 이에 이용되는 연속주조장치
KR20060080595A (ko) * 2002-03-01 2006-07-10 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 주형 내 용강의 유동제어방법 및 연속주조 주편의 제조방법
KR20090126625A (ko) * 2008-06-04 2009-12-09 주식회사 포스코 용강 유동 유도형 턴디쉬 및 이를 이용한 연속주조방법
KR20120120410A (ko) * 2010-03-10 2012-11-01 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 강의 연속 주조 방법 및 강판의 제조 방법
JP2017536240A (ja) * 2014-11-19 2017-12-07 ポスコＰｏｓｃｏ 湯面流動制御装置及びこれを用いた湯面流動制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190076593A (ko) 2019-07-02
KR102033631B1 (ko) 2019-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017213311A1 (ko) 용융물 처리장치 및 용융물 처리방법
CA1097880A (en) Horizontal continuous casting method and apparatus
WO2014142597A1 (ko) 주조 설비 및 이를 이용한 주조 방법
WO2017047863A1 (ko) 수직형 주조 설비 및 이를 이용한 수직 주조 방법
WO2019124858A1 (ko) 유동 제어장치 및 유동 제어방법
WO2015083876A1 (ko) 용강 처리 장치 및 용강 처리 방법
WO2012074186A1 (ko) 전기로의 슬래그 배출 도어 장치
US5429655A (en) System for removing non-metallic foreign matter in molten metal
AU716170B2 (en) Magnetic brake apparatus for continuous casting mold and continuous casting method using the same
WO2021132821A1 (ko) 주조 설비 및 주조 방법
ATE123431T1 (de) Verfahren für das stranggiessen von stahl.
EP0568699B1 (en) Method of continuously casting steel slabs by use of electromagnetic field
WO2019031661A1 (ko) 주조 설비 및 주조 방법
US3713476A (en) Installation for making ingots and method therefor
JPS61186150A (ja) 電磁場浮遊鋳造法
KR20090073500A (ko) 주형 내 용강의 유동 제어 방법 및 연속 주조 주편의 제조방법
WO2020091288A1 (ko) 용융금속 공급장치 및 용융금속 공급방법
WO2018088753A1 (ko) 주조설비 및 이를 이용한 주조방법
WO2018008814A1 (ko) 주조용 치구 및 이를 이용한 주조방법
WO2019013568A1 (ko) 용융물 처리 장치
JP5125663B2 (ja) スラブ鋳片の連続鋳造方法
WO2019103494A1 (ko) 몰드플럭스, 강재, 및 강재 제조방법
WO2011074847A2 (ko) 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법
US5709835A (en) Heating molten metal
WO2013168983A1 (ko) 청정강 제조 장치 및 이를 이용한 정련 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18891099

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18891099

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1