KR101330292B1 - 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법 - Google Patents

연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101330292B1
KR101330292B1 KR1020110136035A KR20110136035A KR101330292B1 KR 101330292 B1 KR101330292 B1 KR 101330292B1 KR 1020110136035 A KR1020110136035 A KR 1020110136035A KR 20110136035 A KR20110136035 A KR 20110136035A KR 101330292 B1 KR101330292 B1 KR 101330292B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
vibration
mold
molten steel
inert gas
Prior art date
Application number
KR1020110136035A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130068708A (ko
Inventor
김구화
정해권
이정현
이상민
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
Priority to KR1020110136035A priority Critical patent/KR101330292B1/ko
Publication of KR20130068708A publication Critical patent/KR20130068708A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101330292B1 publication Critical patent/KR101330292B1/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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D37/00—Controlling or regulating the pouring of molten metal from a casting melt-holding vessel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/22—Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/58—Pouring-nozzles with gas injecting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/62—Pouring-nozzles with stirring or vibrating means

Landscapes

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

Abstract

본 발명은, 턴디쉬 바닥에 설치된 노즐(nozzle)을 통해 주형에 용강을 주입하는 연속주조 공정에서 주형 내 탕면레벨을 안정화시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 턴디쉬에서 몰드로 공급되는 용강의 유량을 제어하도록 노즐에 장착된 밸브; 상기 밸브에 불활성 가스를 주입하는 가스 공급부; 상기 밸브에 진동을 인가하는 진동자를 상기 밸브에 장착한 진동 인가부; 및 상기 가스 공급부와 진동 인가부의 작동 시점을 판단하여 가스 공급부를 통해서 불활성 가스를 주입하고, 진동 인가부를 통하여 진동을 밸브에 인가시키는 연산부;를 포함하여 주형에 공급되는 불활성 가스의 기포의 크기를 미세화시킴으로써 주형 내 탕면레벨을 안정화시키고, 주편의 품질을 향상시키는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치 및 이를 이용한 탕면레벨 안정화 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 연속주조 공정에서 주형으로 공급되는 용강공급량을 조절하는 밸브에 불활성 가스를 공급하고, 밸브에 수십Hz ~ 수kHz 주파수의 진동을 인가함으로써 용강내의 거대 기포를 미세화하여 탕면을 안정화하고, 주편의 품질을 향상시키며, 노즐막힘을 방지하여 연속주조 조업을 장시간 가능하게 함으로써 연속주조 작업의 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Description

연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법{METHOD TO STABILIZE A MOLD LEVEL IN CONTINUOUS CASTING}
본 발명은 턴디쉬 바닥에 설치된 노즐(nozzle)을 통해 주형에 용강을 주입하는 연속주조 공정에서 주형 내 탕면레벨을 안정화 하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 용강공급량을 조절하는 밸브에 불활성 가스를 공급하고, 주조작업중에 진동을 인가시킴으로써 거대 기포를 미세화하여 탕면을 안정화하고, 주편의 품질을 향상시키며, 노즐막힘을 방지하여 연속주조 조업을 장시간 가능하게 함으로써 작업 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연속주조 공정은 턴디쉬의 바닥에 설치된 토출구와 노즐을 통해 주형에 용강을 공급하여 주형모양의 단면을 갖는 금속 주편을 연속적으로 만드는 공정이다.
이와 같은 연속주조 공정에서 용강공급 량은 유로에 장착되어 밸브로 조절하는데, 이를 통하여 주조작업을 안전하게 하고, 건전한 주편을 제조하기 위해서 주형에 용강을 공급하는 유로의 건전성 확보는 필수적이다.
이와 같은 연속주조작업에서 도 1에 도시된 바와 같이, 용강(5)이 담긴 턴디쉬(10)의 하부에는 노즐(20)이 위치되고, 상기 노즐(20)의 상부에 부착된 슬라이더게이트 밸브(30)는 주형의 레벨을 일정하게 유지하기 위해 주형에 공급하는 용강량을 조절하는 역할을 한다.
노즐(20)의 하부에 위치되는 주형(40) 내 탕면 레벨은 조업 안정성 및 주편의 품질을 평가하는 지표로 사용되므로, 조업자는 주조가 완료될 때까지 탕면 레벨의 변동량이 최소가 되게 유지하는 것이 바람직하다.
그러나 주조 시간이 길어지면 밸브(30)와 노즐(20)에 산화물이 부착되어 용강이 흐를 수 있는 경로를 차단하게 되므로, 노즐(20)에 불활성 가스를 주입하여 용강에 있는 산화물이 밸브(30)나 노즐(20)의 표면에 접촉하는 기회를 줄여 산화물이 부착되는 것을 방지한다.
특히 제강공정에서 용존산소를 줄이기 위한 탈산제로 알루미늄을 사용하는 알루미늄 탈산강에는 알루미나성 산화물(개재물)이 용강 내에 잔존한다.
따라서, 용탕공급 조절 장치로 밸브(30)를 사용하는 연주기는 알루미나성 산화물이 밸브(30)와 노즐(20)의 내벽에 부착되어 용강의 유로 단면적을 줄여 정상적인 주조조업을 장시간 유지하기 어렵다.
따라서 유로의 건전성 확보를 위해 밸브(30)에 가스 공급부(50)를 통해서 불활성 가스, 예를 들면 아르곤(Ar) 불활성 가스를 주입하여 주조하는 방법이 대한민국 특허공개번호 제KR2009-0077882호에 개시되어 널리 사용되고 있다.
또한 대한민국 특허공개번호 제KR2008-0058746호에서는 기공이 함유된 내화물이 포함된 구조물을 통하여 용강내로 불활성 가스를 주입하는 기술이 제시되어 있다.
이와 같은 종래 기술에서 주입 불활성 가스의 기포(60)가 클 경우, 산화물 부착은 방지할 수 있으나, 도 2의 좌측에 도시된 바와 같이 거대 기포(62)는 유동과 탕면(70)이 불안정하여 주편의 품질을 크게 떨어뜨린다. 또한 탕면 안정화를 위한 주형(40)의 레벨 제어에서도 레벨 계측의 오류를 발생시켜 탕면을 불안정 제어하는 요인이 되기도 한다.
이와 같이 불활성 가스를 주입하는 현재까지 적용된 기술로는 불활성 가스를 주입하는 량이 많거나 용강중 불활성 가스 기포가 너무 클 경우, 용강의 유동이 악화되어 주편의 품질을 저하하는 요인이 된다. 그렇지만 노즐(20)의 막힘을 방지하여 생산성을 놓이기 위해서는 충분한 많은 량의 불활성 가스를 공급하여야 한다.
이와 같은 불활성 가스는 그 주입량이 많아도 기포(60)의 크기가 작을 경우에는 용강의 유동은 안정되게 유지할 수 있고, 노즐막힘도 방지하여 주편(80)의 품질을 향상할 뿐만 아니라 생산성도 크게 향상시킬 수 있다.
이와 같이 노즐(20)을 통해 용강내로 유입되는 기포(60)를 미세화하는 방법은 내화물에 함유된 기공의 크기를 줄이는 방법과, 불활성 가스의 량을 줄이는 방법, 노즐내의 유동 형태를 변경하는 방법, 전기장을 인가하는 방법, 자기장을 인가하는 방법 등이 있으나 이러한 방법들은 여전히 조업상황에서 한계점을 여전히 극복하지 못하고 있다.
한편, 대한민국 특허공개번호 제KR2011-0072781호에서는 용강중에 초음파를 인가하여 기포를 미세화하는 방법이 최근에 발명되었는데, 이의 경우는 금속에 초음파 에너지를 전달하므로 수십kHz의 초음파 전달이 가능하다.
또한 이와 같은 종래 기술은 래이들에 활용할 수 있는 기포 크기 범위이며, 연주기의 노즐(20)에 적용할 경우, 기포의 크기가 너무 크므로 유동장을 교란할 수 있다.
또한 내화물의 구조체에 진동을 가해야 하므로 초음파 대역의 주파수는 거의 전달이 불가능하고, 기포의 크기도 훨씬 작아야 하므로 상기의 종래 기술을 연주기 노즐에 적용할 수 없다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 것으로서, 연주기 노즐내로 다량의 불활성 가스를 주입하는 경우, 큰 기포에 의한 탕면 불안정을 해결할 수 있고, 주형 내 탕면 레벨을 안정화시킬 수 있는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 용강공급량을 조절하는 밸브에 불활성 가스를 공급하고, 동시에 수십Hz ~ 수kHz 주파수의 진동을 인가함으로써 거대 기포를 미세화하여 주형 내 탕면레벨을 안정화시키고, 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 턴디쉬 바닥에 설치된 노즐(nozzle)을 통해 주형에 용강을 주입하는 연속주조 공정에서 주형 내 탕면레벨을 안정화시키는 장치에 있어서, 턴디쉬에서 몰드로 공급되는 용강의 유량을 제어하도록 노즐에 장착된 밸브; 상기 밸브에 불활성 가스를 주입하는 가스 공급부; 상기 밸브에 진동을 인가하는 진동자를 상기 밸브에 장착한 진동 인가부; 및 상기 가스 공급부와 진동 인가부의 작동 시점을 판단하여 가스 공급부를 통해서 불활성 가스를 주입하고, 진동 인가부를 통하여 진동을 밸브에 인가시키는 연산부;를 포함하여 주형에 공급되는 불활성 가스의 기포의 크기를 미세화시킴으로써 주형 내 탕면레벨을 안정화시키고, 주편의 품질을 향상시키는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 연산부에 전기적으로 연결된 조업인자 수집부를 추가 포함하고, 상기 조업인자 수집부는 턴디쉬 위치, 불활성 가스 유량, 밸브 개도 등의 조업인자들을 수집하고 이를 연산부에 전달시키는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치를 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 밸브는 상,하부판의 사이에서 중간판이 좌우로 움직여서 판사이에 용강이 흐를 수 있는 공간을 조절함으로써 주형에 공급되는 용강량을 조절하는 슬라이더게이트 밸브로 이루어지고, 상기 가스 공급부의 불활성 가스는 상기 중간판과 하부판 사이로 유입되며, 상기 진동 인가부의 진동자는 하부판의 일측에 장착되고, 진동전원 공급장치를 통해 전원을 공급받아서 진동하는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 턴디쉬 바닥에 설치된 노즐(nozzle)을 통해 주형에 용강을 주입하는 연속주조 공정에서 주형 내 탕면레벨을 안정화시키는 방법에 있어서, 용강 유량을 슬라이더게이트 밸브로 제어하면서 턴디쉬에서 몰드로 용강을 공급하는 단계; 연산부에서 주조 조업인자를 취득하는 단계; 상기 밸브에 불활성 가스를 주입하는 단계;와 상기 밸브에 진동을 인가하는 단계;를 포함하여 주형에 공급되는 불활성 가스의 기포의 크기를 미세화시킴으로써 주형 내 탕면레벨을 안정화시키고, 주편의 품질을 향상시키는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 연산부에서 주조 조업인자를 취득하는 단계는 턴디쉬 주조위치, 불활성 가스 유량, 밸브 개도 등의 조업인자들을 조업인자 수집부가 수집하고, 이를 연산부에 전달하며, 상기 연산부에서 상기 조업인자들에 근거하여 상기 가스 공급부와 진동 인가부의 작동 시점을 판단하고, 가스 공급부를 통해서 불활성 가스를 주입하며, 진동 인가부를 통하여 진동을 밸브에 인가시키는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 밸브에 진동을 인가하는 단계는 진동전원 공급장치를 통해 진동 인가부의 진동자가 밸브의 일측에서 진동 주파수를 20Hz~5kHz로, 진폭을 0.01~0.5mm로 인가시키는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 가스 공급부의 불활성 가스 주입과 상기 진동 인가부의 진동자 작동은 동시적으로 이루어지는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치 및 방법에 의하면, 연속주조 공정에서 주형으로 공급되는 용강공급량을 조절하는 밸브에 불활성 가스를 공급하고, 밸브에 수십Hz ~ 수kHz 주파수의 진동을 인가함으로써 용강내의 거대 기포를 미세화하여 탕면을 안정화하고, 주편의 품질을 향상시키며, 노즐막힘을 방지하여 연속주조 조업을 장시간 가능하게 함으로써 연속주조 작업의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 우수한 효과를 얻게 된다.
도 1은 종래의 기술에 따른 연속주조 공정을 도시한 측면도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 연속주조 공정에서 거대 기포에 의한 탕면 불안정을 도시한 설명도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치에 구비된 진동자가 밸브의 하부판에 장착된 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치에 의해서 용강으로 가해진 진동에 의해서 기포가 미세화되는 과정을 나타낸 설명도이다
도 6은 본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법을 단계적으로 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치 및 방법에 의하여 얻어진 작은 크기의 기포에 의한 탕면 안정 상태를 도시한 설명도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(10)에서 주형(40)으로 공급되는 용강(5)의 유량을 제어하도록 노즐(20)에 장착된 밸브(30)를 구비하고, 상기 밸브(30)에 불활성 가스를 주입하는 가스 공급부(110)와, 상기 밸브(30)에 진동을 인가하는 진동자(122)를 상기 밸브(30)에 장착한 진동 인가부(120)를 구비한다.
또한 상기 가스 공급부(110)와 진동 인가부(120)의 작동 시점을 판단하여 가스 공급부(110)를 통해서 불활성 가스를 주입하고, 진동 인가부(120)를 통하여 진동을 밸브(30)에 인가시키는 연산부(150)를 포함하고 있다.
이와 같은 연산부(150)는 연속주조 현장의 제어 컴퓨터(미 도시)에 내장되는 것으로서, 조업인자 수집부(160)에 전기적으로 연결되어 있다.
그리고 상기 조업인자 수집부(160)는 턴디쉬 위치, 불활성 가스 유량, 밸브 개도 등의 조업인자들을 수집하고 이를 조업 데이터로서 연산부(150)에 전달시키게 된다.
본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치(100)가 적용되는 밸브(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상,하부판(32,34)의 사이에서 중간판(36)이 좌우로 움직여서 판사이에 용강(5)이 흐를 수 있는 공간을 조절함으로써 주형에 공급되는 용강량을 조절하는 슬라이더게이트 밸브(30)이다.
이와 같은 밸브(30)는 상부판(32)과 중간판(36) 사이는 용강(5)이 흐르는 부위에서 대기압보다 큰 양압이 걸리며, 중간판(36)과 하부판(34) 사이는 대기압보다 작은 음의 압력이 걸린다.
따라서 상기 밸브(30)에 불활성 가스를 주입하는 가스 공급부(110)는 공급하는 불활성 가스의 압력이 같을 때, 대부분의 불활성 가스는 중간판(36)과 하부판(34) 사이의 가스 주입관(38)을 통하여 내부로 유입되고, 하부판(34)의 아래 A 부분에는 크기가 거대 기포(62)가 형성된 후 노즐(20)로 공급된다.
상기와 같이 노즐(20) 내면에 거대 기포(62)가 형성되면 거대 기포(62), 용강(5), 고체인 노즐(20)이 만나는 선에서 표면 및 계면장력에 의해 평형상태가 유지된다.
여기서, 계면장력을 줄여 기포(60)가 쉽게 밸브(30)나 노즐(20)에서 떨어지게 함으로써 주형(40)에 공급되는 기포(60)의 크기를 줄이는 것이 본 발명의 주된 작용 중 하나다.
앞에서 기술한 바와 같이 용강(5)이 공급되는 경로에 불활성 가스가 공급되어 용강(5)중 기포(60)가 발생하는 곳은 하부판(34)의 A 부분이다. 따라서 A 부분과 접한 곳에 물리적 작용을 가하여 기포(60)를 미세화 하게 된다.
도 5는 본 발명의 작용을 나타내는 개념도로, 도 4의 A 부분에 해당하는 하부판(34)에 진동자(122)를 부착한 예이다.
즉, 상기 진동 인가부(120)의 진동자(122)는 하부판(34)의 일측에 장착되고, 진동전원 공급장치(170)를 통해 전원을 공급받아서 진동하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치(100)를 이용한 본 발명의 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법(200)에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법(200)은 도 6에 도시된 바와 같이, 용강(5) 유량을 슬라이더게이트 밸브(30)로 제어하면서 턴디쉬(10)에서 주형(40)으로 용강(5)을 공급하는 단계(S1)가 이루어진다.
그리고 다음으로는 연산부(150)에서 주조 조업인자를 취득하는 단계(S2)가 이루어진다.
이와 같은 주조 조업인자를 취득하는 단계(S2)는 턴디쉬 주조위치, 불활성 가스 유량, 밸브 개도 등의 조업인자들을 조업인자 수집부(160)가 수집하고, 이를 연산부(150)에 전달한다.
또한 다음으로는 상기 밸브(30)에 불활성 가스를 주입하는 단계(S3)가 이루어진다. 이와 같이 상기 밸브(30)에 불활성 가스를 주입하는 단계(S3)는 통상적으로 가스 공급부(110)를 이용하여 상기 밸브(30)의 중간판(36)과 하부판(34) 사이에 위치된 가스 주입관(38)을 통하여 공급하게 된다.
한편, 이와 같이 불활성 가스를 주입하게 되면, 상기 연산부(150)에서는 상기 조업인자들에 근거하여 이후에 설명되는 진동 인가부(120)의 작동 시점을 판단하고, 진동 인가부(120)를 통하여 진동을 밸브(30)에 인가시키게 된다.
즉, 상기 연산부(150)는 조업인자 수집부(160)에서 수집된 이와 같은 조업 인자들을 이용하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 턴디쉬 주조위치를 판별하는 단계(S2a)가 이루어지는데, 먼저 턴디쉬(10)의 주조위치 판별은 턴디쉬(10)가 주조위치에 도달하였는지를 별도의 주조위치 확인센서(미 도시)를 통하여 확인할 수 있다.
그리고 다음으로는 단계(S3)에서와 같이, 불활성 가스가 주입되는 지를 확인하게 되며, 이는 불활성 가스 유량이 0 L/Min 이상인지를 판별함으로써 이루어진다. 즉 불활성 가스가 상기 밸브(30) 내로 공급되는 지를 판별하며, 이는 가스 공급부(110)의 가스 유량계(미 도시)를 통하여 현재의 불활성 가스 유량을 실시간으로 파악할 수 있다.
또한 다음으로는 밸브 개도가 열였는지를 판별하는 단계(S3a)가 이루어진다. 예를 들면, 밸브(30)의 개도가 0 mm 이상이면, 연속 주조 작업이 이루어지는 것으로 판단하게 된다. 이와 같은 밸브(30)의 개도는 별도의 밸브 구동장치(미 도시)를 확인하여 이루어질 수 있다.
이와 같이 연산부(150)에 의해서 조업 인자들의 판별이 완료되고, 현재 불활성 가스가 공급되어 주조작업이 이루어지고 있다고 판단되면, 다음으로 상기 밸브(30)에 진동을 인가하는 단계(S4)가 이루어진다.
이때, 상기 밸브(30)에 진동을 인가하는 단계(S4)는 진동전원 공급장치(170)를 통해 전원을 공급함으로써 진동 인가부(120)의 진동자(122)가 밸브(30)의 하부판(34) 일측에서 진동 주파수를 20Hz~5kHz로, 진폭을 0.01~0.5mm로 인가시키게 된다.
이와 같이 본 발명의 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법(200)에서 진동이 부여되는 밸브(30) 내의 기포(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 그 주위를 둘러 싼 용강(5)과 하부판(34)이 이루는 접촉각이 용강(5)과 하부판(34)의 계면장력에 영향을 받는다.
이러한 기포(60)와 밸브(30) 벽간의 접촉력(Wa)은 식(1)과 같이 표현할 수 있다.
식(1) Wa = sL(1+cosθ)
여기서 sL은 용강(5)의 표면장력이고, 접촉각(θ)은 용강(5)의 특성, 밸브 하부판(34)의 재질, 표면상태, 물리적 환경에 의해 결정된다.
이와 같은 기포(60)가 밸브(30) 벽에서 떨어지려면 접촉각(θ)이 거의 180도가 되어야 하고, 180도에 가까울수록 용강(5) 유동에 의해 떨어질 확률이 높다.
그러나, 용강(5)과 하부판(34)의 계면장력이 클 경우, 접촉각(θ)이 작아지게 되므로 동일 불활성 가스 주입압력, 동일 용강(5) 유량에 대해 기포(60)가 밸브(30)로부터 떨어지는 시간이 오래 걸려 기포(60)의 크기가 크다.
따라서 본 발명은 하부판(34)을 진동시켜서 계면장력을 줄이고, 밸브(30) 표면에 붙어 형성된 기포(60)가 빠른 시간내에 떨어지게 하여 기포(60)의 크기를 줄일 수 있다.
상기 용강(5)과 접하는 밸브(30)의 하부판(34)은 내화물로 구성되어 있으므로 금속에 비해 기공을 다량 유포하고 있다. 따라서 초음파 영역의 고주파수와, 작은 진동 진폭을 가할 경우에는 밸브(30)의 내면까지 초음파가 전달되지 못한다.
따라서 이 경우는 수십 ~ 수kHz 영역의 진동을 가해 계면장력을 줄이는 것이 효과적이다. 대신 진동의 진폭은 수십 마이크로미터 정도로 크게 해야 기포(60)를 떨어지게 할 정도의 계면장력 감소효과가 있는 진동 에너지가 된다.
본 발명에서는 바람직하게는 진폭을 0.01~0.5mm 크기로 했으며, 진동 주파수는 20Hz~5kHz를 적용하였다.
상기 진동 주파수가 20 Hz일 경우 진폭이 약 0.1mm 이상이 되어야 하며, 진동 주파수가 5 kHz일 경우 진폭이 약 0.01mm 이상이 되어야 한다. 다만 진폭이 너무 클 경우는 밸브(30)의 하부판(34)의 마모를 초래할 수 있다.
한편, 기포(60)가 부착되는 밸브(30)에 진동을 가하면 충격파(shock wave)가 용강(5)을 통과하여 기포(60)에 전달되므로 용강(5)으로 떨어진 기포(60)도 충격파에 의해 미세화되는데 이는 본 발명의 두 번째 작용이다.
이와 같이 진동에 의한 충격파가 용강(5) 중으로 전달될 때는 충격파 전단에 압력이 크게 증가한다. 이 충격파가 기포(60)를 만나면 기포(60)는 불안정한 진동을 하는데, 초기에는 충격파의 파면과 평행하게 기포(60)가 찌그러지다가 압력이 낮아지면, 파면에 수직하게 그 모양이 길쭉해지고, 결국 기포(60)는 둘 이상으로 나누어지게 된다. (참조: Kovalev, V.G. "On the Breakup of Gas Bubbles in a Liquid under the Action of a Finite-Amplitude Pressure Wave", Technical Physics 44, no. 1 (1999): 25-27.)
이와 같은 현상이 초당 수십~수천번 일어나므로 용강(5)을 공급하는 노즐(20) 내의 기포(60)는 상당수준 미세화 된다.
한편, 상기 밸브(30)의 하부판(34)에 가하는 진동은 용강(5)이 공급되기 직전부터 작용을 시작하거나, 용강(5)이 공급되는 도중에 작용을 시작하여도 무관하다.
그러나 용강(5)이 공급되지 않은 상태에서 진동을 인가할 경우 하부판(34)의 마모가 심하므로, 주조상황을 모니터링하고, 조업인자를 수집하여 진동 인가부(120)를 작동하는 것이 설비의 장수명화에 유리하다.
예를 들면, 본 발명에서는 바람직하게는 용강(5) 주입을 통한 주조작업이 이루어지면, 상기 가스 공급부(110)의 불활성 가스 주입과 상기 진동 인가부(120)의 진동자(122) 작동은 동시적으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 동시적으로 불활성 가스를 주입하고, 진동을 인가시킴으로써 용강(5)내의 거대 기포(62)는 작은 크기로 미세화된다.
이와 같이 본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치 및 방법에 의하면, 연속주조 공정에서 주형(40)으로 공급되는 용강(5)의 공급량을 조절하는 밸브(30)에 불활성 가스를 공급하고, 밸브(30)에 진동 주파수 20Hz~5kHz, 진폭 0.01~0.5mm의 진동을 인가함으로써 용강(5)내의 거대 기포(62)를, 도 7에 도시된 바와 같은 작은 크기의 기포(60)로 미세화할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치 및 방법에 의하면, 탕면을 안정화하고, 주편의 품질을 향상시키며, 노즐의 막힘을 방지하여 연속주조 조업을 장시간 가능하게 함으로써 연속주조 작업의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 설계적인 단순한 수정 또는 변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.
5: 용강 10: 턴디쉬
12: 몰드 20: 노즐
30: 밸브 32,34: 상,하부판
36: 중간판 38: 가스 주입관
40: 주형 50: 가스 공급부
60: 기포 62: 거대 기포
70: 탕면 80: 주편
100: 연속주조에서 탕면레벨 안정화 장치
110: 가스 공급부 120: 진동 인가부
122: 진동자 150: 연산부
160: 조업인자 수집부 170: 진동전원 공급장치
200: 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법
S1: 몰드로 용강을 공급하는 단계
S2: 주조 조업인자를 취득하는 단계
S2a: 턴디쉬 주조위치를 판별하는 단계
S3: 밸브에 불활성 가스를 주입하는 단계
S3a: 밸브 개도가 열였는지를 판별하는 단계
S4: 밸브에 진동을 인가하는 단계
θ: 접촉각

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 턴디쉬 바닥에 설치된 노즐(nozzle)을 통해 주형에 용강을 주입하는 연속주조 공정에서 주형 내 탕면레벨을 안정화시키는 방법에 있어서,
    용강 유량을 슬라이더게이트 밸브로 제어하면서 턴디쉬에서 몰드로 용강을 공급하는 단계;
    연산부에서 주조 조업인자를 취득하는 단계;
    상기 밸브에 불활성 가스를 주입하는 단계;와
    상기 밸브에 진동을 인가하는 단계;를 포함하여 주형에 공급되는 불활성 가스의 기포의 크기를 미세화시킴으로써 주형 내 탕면레벨을 안정화시키고, 주편의 품질을 향상시키는 것임을 특징으로 하는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연산부에서 주조 조업인자를 취득하는 단계는 턴디쉬 주조위치, 불활성 가스 유량 및 밸브 개도의 조업인자들을 조업인자 수집부가 수집하고, 이를 연산부에 전달하며, 상기 연산부에서 상기 조업인자들에 근거하여 상기 가스 공급부와 진동 인가부의 작동 시점을 판단하고, 가스 공급부를 통해서 불활성 가스를 주입하며, 진동 인가부를 통하여 진동을 밸브에 인가시키는 것임을 특징으로 하는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 밸브에 진동을 인가하는 단계는 진동전원 공급장치를 통해 진동 인가부의 진동자가 밸브의 일측에서 진동 주파수를 20Hz~5kHz로, 진폭을 0.01~0.5mm로 인가시키는 것임을 특징으로 하는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 가스 공급부의 불활성 가스 주입과 상기 진동 인가부의 진동자 작동은 동시적으로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법.
KR1020110136035A 2011-12-16 2011-12-16 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법 KR101330292B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110136035A KR101330292B1 (ko) 2011-12-16 2011-12-16 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110136035A KR101330292B1 (ko) 2011-12-16 2011-12-16 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130068708A KR20130068708A (ko) 2013-06-26
KR101330292B1 true KR101330292B1 (ko) 2013-11-15

Family

ID=48864274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110136035A KR101330292B1 (ko) 2011-12-16 2011-12-16 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101330292B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024112549A1 (en) * 2022-11-23 2024-05-30 Ajf, Inc. Vibratory system and method for molten steel transfer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970005457A (ko) * 1995-07-20 1997-02-19 김만재 턴디쉬 노즐의 제어방법 및 그 장치
KR20020051470A (ko) * 2000-12-22 2002-06-29 이구택 연속주조기용 용융금속 공급장치
KR20040032302A (ko) * 2002-10-09 2004-04-17 주식회사 포스코 침지노즐의 막힘 방지 방법
KR100817146B1 (ko) 2001-09-07 2008-03-27 주식회사 포스코 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치 및 그 방지방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970005457A (ko) * 1995-07-20 1997-02-19 김만재 턴디쉬 노즐의 제어방법 및 그 장치
KR20020051470A (ko) * 2000-12-22 2002-06-29 이구택 연속주조기용 용융금속 공급장치
KR100817146B1 (ko) 2001-09-07 2008-03-27 주식회사 포스코 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치 및 그 방지방법
KR20040032302A (ko) * 2002-10-09 2004-04-17 주식회사 포스코 침지노즐의 막힘 방지 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130068708A (ko) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101330292B1 (ko) 연속주조에서 탕면레벨 안정화 방법
KR101321852B1 (ko) 스토퍼 장치 및 스토퍼 장치 제어 방법
KR101387329B1 (ko) 용강 레벨 제어장치 및 이를 이용한 연속 주조방법
JPH1110301A (ja) 高精度流量制御ストッパー装置およびそれを用いた連続鋳造方法と装置
JP4815821B2 (ja) アルミキルド鋼の連続鋳造方法
JP2004001057A (ja) 薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズル
KR101201768B1 (ko) 슬라이딩 게이트 어셈블리 및 이의 제어 방법
JP3826034B2 (ja) 偏流防止浸漬ノズル及びスライディングノズル装置
KR100817146B1 (ko) 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치 및 그 방지방법
KR102133091B1 (ko) 래들의 슬라이딩 게이트 제어 장치 및 그 방법
KR101310985B1 (ko) 래들 로의 불활성 가스 공급 장치
JPH06102251B2 (ja) 薄板鋳造における溶湯流量の制御方法
JPS62197257A (ja) 連続鋳造における溶鋼の注入方法
US20170261265A1 (en) Apparatus and method for manufacturing copper alloy material
KR20140129902A (ko) 연속주조 노즐 및 그 제어 방법
KR101974335B1 (ko) 노즐 주입구 지금 제거 장치 및 이를 이용하는 노즐 주입구 지금 제거방법
KR100957949B1 (ko) 연주 턴디쉬 용강레벨 계산에 의한 연속 주조 방법
JPH0259154A (ja) 連続鋳造における浸漬ノズルの閉塞検知方法
KR101581550B1 (ko) 용강 내 가스분포 예측 방법
KR20130002509A (ko) 턴디쉬 스톱퍼의 개재물 부착 및 생성 방지장치
KR20130075950A (ko) 연속주조용 노즐의 막힘 방지방법
KR101529194B1 (ko) 턴디쉬 스토퍼
KR20230093868A (ko) 노즐 모니터링 장치 및 방법
JP2001001120A (ja) 連続鋳造方法
KR101353213B1 (ko) 연속주조용 노즐

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161114

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171114

Year of fee payment: 5