KR101642905B1 - 수직형 반연속 주조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 수직형 반연속 주조 방법은 정반을 주형의 하측으로 삽입시키는 과정, 주형 내로 용강을 공급하여, 용강을 1차 냉각시켜 주편을 주조하는 과정, 주편 하부를 지지한 상태로 상기 정반을 하강시켜, 주편을 상기 주형으로부터 인발하는 과정, 주조 말기에 상기 주형으로의 용강 공급을 중단하고, 상기 주형으로부터 주편 말단부를 인발하는 과정, 정반의 하강 동작을 중지시키는 과정 및 주편 말단부에 주조 중인 상기 주편과 동일 조성을 가지는 보충제를 투입하여 응고시키는 과정을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에서는 현재 주조 조업 전에 주조 조업 중에 파이프 결함이 발생되어 절단된 절단부를 종래와 같이 폐기하지 않고, 이를 그 후의 주조 조업에서 파이프 결함을 최소화시키는데 활용할 수 있다. 즉, 파이프 결함이 발생되어 절단된 절단부를 용융 또는 파쇄시켜 보충제를 제조하고, 이를 다음 차지(charge)의 주조 조업에서 파이프 결함이 발생되는 주편 말단부에 투입하여 응고시킨다. 이에 따라, 종래에 비해 파이프 결함 길이를 줄일 수 있어, 주편의 품질이 향상된다. 또한, 잔류하는 파이프 발생 부위는 절단하고, 이를 다음 차지의 조업에 재활용 함으로써, 주편 제조를 위한 원료의 폐기량을 줄일 수 있고, 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

수직형 반연속 주조 방법{Semi-continuous casting method of vettical type}
본 발명은 수직형 반연속 주조 방법에 관한 것으로, 주조 말기에 형성되는 주편 말단부의 결함을 줄일 수 있는 수직형 반연속 주조 방법에 관한 것이다.
연속주조(Continuous casting)는 일정한 형상의 주형에 용강을 연속하여 주입하고, 주형 내에서 반응고된 용강의 주조 시편(이하 '주편'이라 한다)을 주형의 하측으로 연속적으로 인발하여 슬래브(slab), 블롬(bloom), 빌렛(billet) 등과 같은 여러 가지 형상의 반제품을 제조하는 주조 방식이다.
그리고, 반연속주조(Semi-continuous casting)는 주편의 크기가 대형화되어 연속주조가 곤란한 경우 사용되며, 주형에 일정한 양의 용강을 연속적으로 주입하고 주형으로부터 연속적으로 일정한 크기의 주편을 인발한 후, 연주기 내에 정체시켜 반응고된 주편을 완전 응고시킨 후 반제품을 제조하는 주조 방식이다.
반연속주조 방법으로 주편을 제조하는 종래의 수직형 반연속 주조 장치는 턴디쉬(Tundish)로부터 주형으로 용강이 유입되며, 주형의 직하에 마련된 가이드 롤을 통과하면서 분사되는 냉각수에 의해 주편이 냉각 및 인발된다. 주형으로부터 주편을 인발시키기 위해, 주편의 하단면에는 정반이 결합되어, 주편을 지지하며, 정반은 별도의 구동수단에 의해 상하로 구동되며, 하측으로 구동되는 정반에 의해 주편이 주형으로부터 인발된다.
하지만, 주편의 말단부가 주형에서 인출되어 정체되어 응고될 때, 주편 말단부의 내부의 미응고 용강에 비해 주편 말단부의 탑부(top area; 인발 방향의 반대 방향으로 주편의 최상단면)의 미응고 용강이 선 응고된다. 즉, 주편 탑부가 선 응고된 다음 주편 내부의 미응고 용강이 응고되며, 이에 따라 주편 말단부의 내부에서는 응고 수축에 의한 파이프(pipe)와 같은 결함이 발생된다. 그리고, 파이프(pipe) 결함이 발생된 부분은 제품으로 사용할 수 없기 때문에, 주조 완료 후에 파이프 결함이 발생된 주편의 말단부를 절단하고 있다. 따라서, 절단되는 말단부의 길이만큼 주편의 실수율이 감소하는 문제점이 있으며, 절단된 말단부는 폐기되므로, 매 조업시마다 절단된 길이 만큼의 재료가 소모되어 비용적으로도 낭비되는 문제가 있다.
이에, 주편 말단부의 파이프 생성을 억제하기 위해, 일본공개특허 1993-309453에서와 같이 주편의 탑부를 가열시켜 주편 탑부로부터의 선 응고를 방지함으로써, 응고 수축에 의한 파이프의 길이를 감소시키는 방법을 주로 사용하고 있다. 이러한 방법 중 하나는 주형 내 용강을 플라즈마 또는 가스로 가열하는 방법이다. 그런데, 제시된 방법은 주형 내 용강을 플라즈마 또는 가스로 가열하기 때문에, 주형이 손상되는 문제가 발생되고, 이로 인해 설비의 사용 수명을 단축시키는 단점이 있다.
일본공개특허 1993-309453
본 발명은 결함에 의해 절단되는 주편의 절단부에 따른 재료 소모를 줄이고, 비용을 절감할 수 있는 수직형 반연속 주조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 최종 응고 부위에 발생되는 파이프 결함의 길이를 줄일 수 있는 수직형 반연속 주조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 수직형 반연속 주조 방법은 정반을 주형의 하측으로 삽입시키는 과정; 주형 내로 용강을 공급하여, 상기 용강을 1차 냉각시켜 주편을 주조하는 과정; 상기 주편 하부를 지지한 상태로 상기 정반을 하강시켜, 주편을 상기 주형으로부터 인발하는 과정; 주조 말기에 상기 주형으로의 용강 공급을 중단하고, 상기 주형으로부터 주편 말단부를 인발하는 과정; 상기 정반의 하강 동작을 중지시키는 과정; 및 상기 주편 말단부에 주조 중인 상기 주편과 동일 조성을 가지는 보충제를 투입하여 응고시키는 과정;을 포함한다.
상기 보충제는 현 주조 조업 전에 수행된 주조 조업에서의 파이프 결함이 발생된 주편 말단부를 절단한 절단부를 용융 또는 파쇄 처리하여 제조한다.
상기 보충제를 제조하는 과정은, 상기 현 주조 조업 전에 수행된 주조 조업 과정에서 주조된 주편에서, 파이프 결함이 발생된 주편 말단부를 절단하는 과정; 및 상기 주편으로부터 절단되어 상기 파이프 결함을 가지는 절단부를 액상 상태로 용융시키거나 또는 분말 상태로 파쇄시켜, 상기 보충제를 제조하는 과정;을 포함한다.
상기 절단부를 액상 상태로 용융시킨 액상 상태의 보충제를 상기 현 주조 조업에서의 주편의 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입하는 과정; 및 상기 액상 상태의 보충제가 투입된 상기 주편 말단부를 응고시키는 과정;을 포함한다.
상기 액상 상태의 보충제를 주편의 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입하는 과정에 있어서, 상기 주편 말단부 주위에 교반 수단을 설치하여, 투입되는 상기 액상 상태의 주편을 교반시키는 것이 효과적이다.
상기 절단부를 파쇄시킨 분말 상태의 보충제를 상기 현 주조 조업에서의 주편의 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입하는 과정; 상기 주편의 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입된 상기 보충제를 용융시키는 과정; 및 상기 보충제가 투입된 상기 주편 말단부를 응고시키는 과정;을 포함한다.
상기 주편의 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입된 상기 보충제를 용융시키는 과정에 있어서, 상기 주편 말단부 주위에 교반 수단을 설치하여, 상기 용융되는 보충제를 교반시킨다.
본 발명의 실시예들에서는 현재 주조 조업 전에 주조 조업 중에 파이프 결함이 발생되어 절단된 절단부를 종래와 같이 폐기하지 않고, 이를 그 후의 주조 조업에서 파이프 결함을 최소화시키는데 활용한다. 즉, 파이프 결함이 발생되어 절단된 절단부를 용융 또는 파쇄시켜 보충제를 제조하고, 이를 다음 차지(charge)의 주조 조업에서 파이프 결함이 발생되는 주편 말단부에 투입하여 응고시킨다. 이에 따라, 종래에 비해 파이프 결함 길이를 줄일 수 있어, 주편의 품질이 향상된다. 또한, 잔류하는 파이프 발생 부위는 절단하고, 이를 다음 차지의 조업에 재활용 함으로써, 주편 제조를 위한 원료의 폐기량을 줄일 수 있고, 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 반연속 주조 장치를 도시한 도면
도 3은 주편 말단부에 발생되는 파이프 결함을 설명하는 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 반연속 주조 방법을 순차적으로 나타낸 순서도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보충제 제조 방법을 도시한 도면
도 6은 제 1 실시예에 따른 방법으로 제조된 보충제를 주편 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입하는 것을 도시한 도면
도 7은 파이프 결함을 가지는 주편(도 7a), 주편 말단부에 보충제의 투입(도 7b) 및 보충제가 투입된 주편 말단부를 응고시킨 상태(도 7c)를 도시한 도면
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보충제 제조 방법을 도시한 도면
도 9는 제 2 실시예에 따른 방법으로 제조된 보충제를 주편 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입하는 것을 도시한 도면
도 10은 파이프 결함을 가지는 주편(도 10a), 주편 말단부에 보충제의 투입(도 10b), 투입된 보충제를 가열(도 10c) 및 보충제가 투입된 주편 말단부를 응고시킨 상태(도 1d)를 도시한 도면
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 반연속 주조 장치를 도시한 도면이다. 여기서 도 1은 주형으로 용강을 연속적으로 공급하면서 주조하고 있는 상태이고, 도 2는 주형으로의 용강의 주입을 중단하고, 주편을 주형으로부터 인발시킨 상태를 도시한 상태이다. 도 3은 주편 말단부에 발생되는 파이프 결함을 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수직형 반연속 주조 장치는 용강(M)을 임시 저장하는 턴디쉬(100), 턴디쉬(100)로부터 용강을 공급받아 용강을 1차 냉각시키는 주형(300), 주편(S)을 지지하여 상하 이동 가능하며, 주형(300)으로부터 주편(S)을 인발하는 정반(600), 주형(300)의 직하에 마련되어 주형(300)으로부터 인발된 주편(S)을 가이드하면서 주편(S)을 2차 냉각시키는 롤 유닛(500)을 포함한다. 또한, 일단이 턴디쉬(100)에 연결되고 타단이 주형(300) 내로 삽입되도록 설치되어, 턴디쉬(100) 내 용강을 주형으로 공급하는 노즐(200), 주형(300)의 외측에 위치하여 주형(300) 내 용강을 교반하고, 주편(S)의 탑부를 교반 및 가열하는 교반 장치(이하, 제 1 교반 장치(400))를 포함한다.
여기서 주편(S)의 탑부는 정반(600)에 지지 또는 접촉되는 주편(S)의 하부와 반대 방향이다.
턴디쉬(100)는 주형(300)의 용강을 연속적으로 공급하기 위하여, 용강(M)을 임시 저장하는 수단으로서, 내부 공간을 가지며, 주형(300)의 상측에 위치한다. 그리고 이러한 턴디쉬(100)의 하부에는 노즐(200)이 설치된다.
주형(300)은 턴디쉬(100)로부터 공급되는 액상의 용강(M)을 1차적으로 냉각시켜 그 단면이 사각형인 주편(S)을 연속적으로 주조한다. 이러한 주형(300)은 내부 공간을 가지며 상측 및 하측이 개구된 통 형상이며, 그 횡단면의 형상이 사각형이다. 보다 구체적으로 주형(300)은 한 쌍의 단변 및 장변을 갖고, 내부에는 단면이 사각형인 공간을 형성한다. 물론 주형(300)의 형상은 제조하고자 하는 주편(S)의 형상에 따라 다양한 형상 및 크기로 변형될 수 있다.
여기서, 주형(300)은 냉각수가 순환되는 냉각수관(미도시)이 내부에 마련된 수냉 몰드(water-cooled mold)로서, 주형(300)으로 주입된 용강을 1차 냉각하여 응고 영역(B)과 미응고 영역(A)이 공존하는 상태로 변환시킨다.
교반 장치(400)는 주형(300)의 외측 둘레에 설치되어, 주형(300) 내의 용강을 교반 시킨다. 본 발명의 실시예에 따른 교반 장치(400)는 용강에 자장을 형성하여 용강을 교반시키는 전자기 교반 수단(Electro magnetic stirrer; EMS)이다. 이러한 교반 장치(400)에 의해 주형(300) 내 용강이 교반됨에 따라, 주형(300) 내 주편(S)의 초기 응고층을 균일하게 형성할 수 있다.
물론 교반 장치(400)는 상술한 전자기 교반 수단(Electro magnetic stirrer; EMS)에 한정되지 않고, 주형(300) 내 용강 및 미응고 용강을 교반시킬 수 있는 다양한 수단의 적용이 가능하다.
롤 유닛(500)은 주형(300)의 직하에 위치하여 주편(S)을 통과시키면서 물리적으로 주편(S)의 팽창을 방해하고, 주편(S)을 지면에 수직인 방향으로 안내하는 복수의 풋롤(foot roll; (510)), 풋롤(510)의 하측에 위치하여 풋롤(510)을 통과한 주편(S)을 가이드하는 복수의 롤과 냉각수를 분사 또는 살포하여 주편(S)을 2차 냉각시키는 복수의 노즐을 구비하는 가이드부(520)를 포함한다.
정반(600)은 주형(300)의 하측으로 인발되는 주편(S)을 지면에 대해 수직 방향으로 지지하면서 하강하여, 주형(300)으로부터 주편(S)을 연속적으로 인발 한다. 정반(600)은 주형(100)으로 용강이 유입되기 전에 주형(300)의 내측으로 일부 또는 전체가 삽입되도록 하며, 용강이 주형(300)으로 유입되어 1차 응고되기 시작하면, 점차 하강한다. 정반(600)이 주형(300) 내에 삽입된 상태에서 정반(600)의 외주면과 주형의 내벽 사이에 에어갭(air gap) 사이를 실링(sealing)하여, 용강이 주형(300)으로 유입될 때, 정반(600)과 냉각 주형(300)의 미세한 이격 공간으로 새지 않게 된다. 또한, 주편(S)의 응고가 완료된 후 주편(S)과 정반(600)과의 분리가 용이하도록, 정반(600)에는 홈이 형성될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았지만, 정반(600)에는 상기 정반(600)을 상하 방향으로 이동시키는 구동 유닛이 연결된다. 구동 유닛은 예컨대, 정반(600)이 안착되는 이동 부재 및 이동 부재의 하부에 결합되어 이동 부재를 상하 구동시키는 구동부를 포함하는 구성일 수 있다. 그리고, 구동부는 모터를 이용하는 기어 방식, 벨트나 풀리 방식, 실린더 방식 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 유압 피스톤을 사용한다.
전술된 턴디쉬(100), 주형(300), 정반(600) 및 롤 유닛(500)의 구성은 본 발명에서 특정 구성으로 제한할 필요가 없고, 그 다양한 구성 및 작동 방법은 당업자에게 이미 널리 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 주조 말기에는 턴디쉬(100)의 용강(M)을 주형(300)으로 공급하는 주탕을 종료한 상태에서 주형(300)에 남아 있는 용강을 응고시켜 최종 응고 부위인 주편(S) 말단부를 형성한다. 그리고 정반(600) 및 롤 유닛(500)에 의해 최종적으로 주편(S)의 밀단부가 도 2에 도시된 바와 같이 주형(300) 하측으로 인발되며, 이후 주편(S)은 주형(300) 하측 즉, 외측에서 주편(S) 말단부의 응고가 충분히 완료될 때까지, 일시적으로 그 이동을 정지한다. 그런데, 주편(S)이 주형(300)으로부터 완전히 인출 또는 인발되어 정체되어 응고될 때, 주편(S) 말단부의 내부 미응고 용강에 비해 주편(S) 말단부의 탑부(top area; 인발 방향의 반대 방향으로 주편의 최상단면)의 미응고 용강이 선 응고된다. 즉, 주편(S) 탑부가 선 응고된 다음 주편(S) 내부의 미응고 용강이 응고되며, 이로 인해 주편(S) 말단부의 내부에서는 응고 수축에 의한 파이프(pipe)와 같은 결함(P)이 발생된다(도 2 참조). 그리고 파이프 결함(P)이 발생된 부분은 절단된다(도 3 참조).
본 발명의 실시예에서는 파이프 결함(P)이 발생되어 절단된 주편(S) 부위(이하, 절단부)를 이후 진행되는 차지(charge) 또는 이후 주조 조업에 활용하여, 주편 말단부의 파이프 결함을 줄이고, 이에 파이프 결함에 의해 절단되는 절단부의 길이를 줄인다. 그리고, 파이프 결함(P)이 발생되어 절단되는 절단부를 다음 조업에 재활용함에 따라 폐기되는 절단부의 양을 줄여, 재료의 낭비를 감소시키고, 실수율을 증가시킨다. 이때, 본 발명에서는 파이프 결함(P)이 발생되어 절단된 절단부(C)를 별도의 처리를 통해 용융시키거나, 파쇄시킨 후 주편(S) 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입한다. 이하에서는 파이프 결함 발생 위치에 투입하기 위하여 절단부를 용융 또는 파쇄 처리한 처리물을 "보충제(M1)"라 명명한다.
이렇게 투입되는 보충제(M1)는 상술한 바와 같이, 파이프 결함(P)이 발생된 부위를 절단하여 처리한 것이기 때문에, 현 차지의 주편(S)과 동일한 조성을 가진다. 그리고 이러한 보충제(M1)를 동일 조성의 주편(S) 주조 시에 투입함으로써, 조성 차이에 따른 문제 즉, 결함 또는 균열 없이, 주편(S) 말단부의 파이프 결함 부위에 용이하게 투입되어 응고될 수 있다. 그리고, 서로 다른 조성의 주편(S)을 주조할 경우, 각 주편(S) 주조시에 발생되는 절단부를 동일 조성을 가지는 다음 차지의 주편을 주조할 때 재 활용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 반연속 주조 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보충제 제조 방법을 도시한 도면이고, 도 6은 제 1 실시예에 따른 방법으로 제조된 보충제를 주편 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입하는 것을 도시한 도면이다. 도 7은 파이프 결함을 가지는 주편(도 7a), 주편 말단부에 보충제의 투입(도 7b) 및 보충제가 투입된 주편 말단부를 응고시킨 상태(도 7c)를 도시한 도면이다. 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보충제 제조 방법을 도시한 도면이고, 도 9는 제 2 실시예에 따른 방법으로 제조된 보충제를 주편 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입하는 것을 도시한 도면이다. 도 10은 파이프 결함을 가지는 주편(도 10a), 주편 말단부에 보충제의 투입(도 10b), 투입된 보충제를 가열(도 10c) 및 보충제가 투입된 주편 말단부를 응고시킨 상태(도 1d)를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수직형 반연속 주조 방법은 주조를 개시하는 과정(S100), 주조 말기에 주형으로부터 주편(S) 말단부를 인발하는 과정(S200), 파이프 결함(P)이 발생된 주편(S) 말단부 또는 주편(S) 탑부에 보충제(M1)를 투입하는 과정(S300), 보충제(M1)가 투입된 주편(S) 말단부를 응고시키는 과정(S400), 주편(S) 말단부의 응고 완료 후에 제거되지 않은 파이프 결함(P)이 있다면, 파이프 결함(P)이 발생된 부위를 절단하는 과정(S500)을 포함하고, 주편(S)으로부터 절단된 절단부(C)를 별도의 처리 과정을 거쳐 보충제로 제조하는 과정(S600)을 포함하고, 제조된 보충제(M1)는 이후 진행되는 주조 조업에서 주편(S) 말단부의 파이프 결함(P) 발생 위치에 투입되어(S300) 재활용된다.
그리고 절단부(C)를 보충제로 제조하는 과정은, 도 5에 도시된 제 1 실시예에서와 같이 절단부(C)를 용융시켜 액상 상태 또는 용강으로 제조하는 과정 또는 도 8에 도시된 제 2 실시예에서와 같이 절단부(C)를 파쇄시켜 분말 또는 분말 형태로 제조하는 과정을 포함한다. 이때, 제 1 실시예와 같이 제조된 용강 상태의 보충제(M1) 또는 제 2 실시예와 같이 제조된 분말 상태의 보충제(M1) 각각은 도 6 및 도 9와 같이 주편(S) 말단부의 파이프 결함(P) 위치에 투입시킨다. 그리고 도 7 및 도 8과 같은 분말 상태의 보충제(M1)를 투입하는 경우, 상기 분말 상태의 보충제(M1)를 용융시키는 별도의 가열 수단(900)을 마련한다.
이하에서는 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 수직형 반연속 주조 방법을 설명한다.
먼저, 정반(600)을 상승시켜 주형(300)의 내부로 삽입시킨 후, 턴디쉬(100)의 용강(M)을 주형(300)으로 공급하여 주조를 개시한다(S100). 턴디쉬(100)의 용강이 주형(300)으로 공급되면, 상기 주형(300)에서는 유입된 용강을 1차 냉각한다. 그리고 주형(300)으로 용강이 유입되면, 주형(300)의 외측에 마련된 교반 장치(400)를 동작시켜 자장에 의해 주형(300) 내 용강을 교반시킨다. 이러한 주형(300) 내에서 1차 냉각된 주편(S)은 응고 영역(즉, 응고부(B))과 미응고 영역(즉, 미응고부(A))이 공존하는 반응고된 상태로 유지된다.
주형(300) 내에서 주편(S)이 1차 응고되기 시작하면, 주형(300) 하부에 삽입되어 있던 정반(600)을 하강시켜, 주편(S)을 주형으로부터 인발한다. 인발된 주편(S)은 롤 유닛(500)을 통과하면서 분사되는 냉각수에 의해 2차 냉각된다.
상기와 같은 방법으로 연속적으로 주편(S)을 주조하여, 일정 길이로 주편(S)이 주조되면, 턴디쉬(100)의 용강을 주형(300)으로 공급하는 조업을 중단한 상태로 주조 조업을 실시한다. 그리고 주조 말기에는 정반(600)을 더 하강시켜, 도 2에 도시된 바와 같이 주편(S)의 말단부가 주형(300) 하측에 위치하도록 상기 주편(S)을 완전히 인발시킨다(S200).
주편(S) 말단부가 주형(300)으로부터 인발되면 정반(600)의 하강 동작을 중지시킨다. 그리고 주편(S) 말단부 또는 탑부에 형성된 파이프 결함(P) 발생 위치에 이전 차지(charge)의 조업에서 발생된 절단부(C)를 처리하여 제조한 보충제를 투입한다(S300).
여기서, 제 1 실시예에 따른 보충제(M1)는 절단부(C)를 용융시킨 액상 상태, 다른 말로하면 용강일 수 있다. 상기 보충제(M1)의 제조 방법을 설명하면, 이전 차지(charge)의 주편 주조 조업 중에 절단된 절단부(C)를 별도의 가열 장치(700)를 통해 용융시킨다. 상기 가열 장치(700)는 특별히 한정되는 구성의 수단은 아니며, 절단부(C)를 용융시킬 수 있는 다양한 가열 수단이 적용될 수 있다. 예컨대, 가열 장치(700)는 절단부를 수용 또는 내부에 장입될 수 있는 용기(710)와, 상기 용기(710)를 가열할 수 있는 히터(720)를 포함하는 구성일 수 있다. 이러한 가열 장치(700)의 용기(710)에 절단부(C)를 장입하고, 히터(720)를 동작시켜, 절단부(C)의 용융점 이상으로 가열하면, 상기 절단부(C)가 액상 상태가 되도록 용융된다. 이때, 최초의 절단부(C)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 빈 공간인 파이프 결함(P)을 가지고 있는 또는 유지하고 있는 고상 상태이나, 이를 용융시키면, 상기 파이프 결함(P)이 사라진 액상 상태 즉, 용강이 된다.
이렇게 절단부(C)를 용융시켜 제조된 액상 상태의 보충제(M1)가 제조되면, 이를 도 6에 도시된 바와 같이, 현재 조업 중(또는 현 차지의 주조 조업)에 주조되어 인발된 주편(S) 말단부의 파이프 결함(P) 발생 위치에 투입한다(S300, 도 6). 여기서 액상 상태의 보충제(M1)를 투입하는 수단은 별도의 용기(800) 또는 노즐 수단일 수 있다. 또한, 주편(S) 말단부의 외측에는 별도의 교반 수단(이하, 제 2 교반 수단)(410)을 설치하여, 투입되는 보충제(M1)를 교반시키는 것이 효과적이다. 여기서, 주편(S)으로 투입되는 보충제를 교반하는 제 2 교반 수단(410)은 보충제(M1)에 자장을 형성하여 용강을 교반시키는 전자기 교반 수단(Electro magnetic stirrer; EMS)이다.
그리고, 주편(S) 말단부에 보충제가 투입된 주편(S)을 일정 시간 대기 또는 정체시켜 상기 주편(S) 말단부를 응고시킨다(S400, 도 7b, 도 7c). 이때, 주편(S) 말단부에 별도 냉각 처리를 하지 않고, 자연 상태로 응고시키거나, 또는 주편(S) 말단부를 별도의 냉각 처리를 통해 냉각시킬 수 있다. 주편(S) 말단부에 별도의 냉각 처리를 실시하는 경우, 상기 주편(S) 말단부를 롤 유닛(500) 또는 주형(300) 내로 다시 상승시켜 응고시키거나, 인발된 주편(S) 말단부의 주의에 별도의 냉각 수단을 설치하여 응고시킬 수도 있다.
이렇게 주편(S) 말단부에 보충제(M1)를 투입하면, 파이프 결함(P) 위치에 현재 주조 중인 주편(S)과 동일 조성인 보충제가 보충 또는 보강되고, 이를 응고시키면, 보충제(M1)가 투입되기 전에 비해 파이프 결함(P) 길이가 줄어든다. 즉, 보충제를 투입하기 전에 파이프 결함(P)의 길이가 H1이 었다면(도 7a), 보충제(M1) 투입 후, 주편(S) 말단부가 응고되었을 때, 파이프 결함(P)의 길이는 H2로 줄어든다(도 7c).
제 2 실시예에 따른 보충제(M1)는 절단부(C)를 파쇄시킨 분말 또는 미세 입자 상태일 수 있다. 상기 보충제(M1)의 제조 방법을 설명하면, 이전 차지(charge)의 주편 주조 조업 중에 절단된 절단부(C)를 별도의 파쇄 장치를 통해 파쇄시킨다. 이때, 최초의 절단부(C)는 도 8a에 도시된 바와 같이, 빈 공간인 파이프 결함(P)을 가지고 있는 또는 유지하고 있는 고상 상태이나, 이를 파쇄시키면, 상기 파이프 결함(P)이 사라진 분말 상태가 된다. 이렇게 절단부(C)를 파쇄시켜 제조된 분말 상태의 보충제(M1)가 제조되면, 이를 도 9 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 현재 조업 중(또는 현 차지의 주조 조업)에 주조되어 인발된 주편(S) 말단부의 파이프 결함(P) 발생 위치에 투입한다(S300). 이때, 주편(S) 말단부의 외측에 별도의 가열 수단(900)을 설치하여, 투입되는 보충제(M1)를 용융시킨다. 여기서, 주편(S) 말단부에 투입된 분말 상태의 보충제(M1)를 가열하는 가열 수단(900)은 유도 가열에 의한 방식(유도가열장치; EMH, Electro Magnetic Heater)으로 보충제(M1)를 가열하여 용융시키는 수단일 수 있다. 이러한 유도 가열 방식의 가열 수단(900)은 예컨대, 주편(S) 말단부의 외측에서 상기 주편(S) 말단부를 둘러싸도록 설치된 유도 가열 코일과, 상기 가열 코일에 전원을 공급하는 전원 공급부를 구비하는 수단일 수 있다.
또한, 주편(S)의 말단부에 투입된 보충제(M1)를 용융시키는 과정에서, 제 2 교반 수단(410)을 이용하여 용융되는 또는 용융된 보충제(M1)를 교반시키는 것이 효과적이다.
그리고, 주편(S) 말단부에 분말 상태의 보충제(M1)가 투입된 주편(S)을 일정 시간 대기 또는 정체시켜 상기 주편(S) 말단부를 응고시킨다(S400, 도 10c, 10d). 이때, 주편(S) 말단부에 별도 냉각 처리를 하지 않고, 자연 상태로 응고시키거나, 또는 주편(S) 말단부를 별도의 냉각 처리를 통해 냉각시킬 수 있다. 주편(S) 말단부에 별도의 냉각 처리를 실시하는 경우, 상기 주편(S) 말단부를 롤 유닛(500) 또는 주형(300) 내로 다시 상승시켜 응고시키거나, 인발된 주편(S) 말단부의 주의에 별도의 냉각 수단을 설치하여 응고시킬 수도 있다.
이렇게 주편 말단부에 보충제를 투입하면, 파이프 결함(P) 위치에 현재 주조 중인 주편(S)과 동일 조성인 보충제(M1)가 보충 또는 보강되고, 이를 응고시키면, 보충제(M1)가 투입되기 전에 비해 파이프 결함(P) 길이가 줄어든다. 즉, 보충제를 투입하기 전에 파이프 결함 발생 길이가 H1이었다면(도 10a), 보충제(M1) 투입 후, 주편(S) 말단부가 응고되었을 때, 파이프 결함(P) 발생 길이는 H2로 줄어든다(도 10d).
이와 같이 본 발명의 실시예들에서는 현재 주조 조업 전에 주조 조업 중에 파이프 결함이 발생되어 절단된 절단부를 종래와 같이 폐기하지 않고, 이를 그 후의 주조 조업에서 파이프 결함을 최소화시키는데 활용한다. 즉, 파이프 결함이 발생되어 절단된 절단부를 용융 또는 파쇄시켜 보충제를 제조하고, 이를 다음 차지(charge)의 주조 조업에서 파이프 결함이 발생되는 주편 말단부에 투입하여 응고시킨다. 이에 따라, 종래에 비해 파이프 결함 길이를 줄일 수 있어, 주편의 품질이 향상된다. 또한, 잔류하는 파이프 발생 부위는 절단하고, 이를 다음 차지의 조업에 재활용 함으로써, 주편 제조를 위한 원료의 폐기량을 줄일 수 있고, 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
100: 턴디쉬 200: 노즐
300: 주형 600: 정반

Claims (7)

  1. 정반을 주형의 하측으로 삽입시키는 과정;
    상기 주형 내로 용강을 공급하여, 상기 용강을 1차 냉각시켜 주편을 주조하는 과정;
    상기 주편 하부를 지지한 상태로 상기 정반을 하강시켜, 주편을 상기 주형으로부터 인발하는 과정;
    주조 말기에 상기 주형으로의 용강 공급을 중단하고, 상기 주형으로부터 주편 말단부를 인발하는 과정;
    상기 정반의 하강 동작을 중지시키는 과정; 및
    현 주조 조업 전에 주조된 주편을 이용하여 제조되며, 주조 중인 상기 주편과 동일 조성을 가지는 보충제를 현 주조 조업 중인 상기 주편 말단부에 투입하여 응고시키는 과정;
    을 포함하고,
    상기 보충제는 현 주조 조업 전에 수행된 주조 조업에서의 파이프 결함이 발생된 주편 말단부를 절단한 절단부를 용융 또는 파쇄 처리하여 제조한 수직형 반연속 주조 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보충제를 제조하는 과정은,
    상기 현 주조 조업 전에 수행된 주조 조업 과정에서 주조된 주편에서, 파이프 결함이 발생된 주편 말단부를 절단하는 과정; 및
    상기 주편으로부터 절단되어 상기 파이프 결함을 가지는 절단부를 액상 상태로 용융시키거나 또는 분말 상태로 파쇄시켜, 상기 보충제를 제조하는 과정;
    을 포함하는 수직형 반연속 주조 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 절단부를 액상 상태로 용융시킨 액상 상태의 보충제를 상기 현 주조 조업에서의 주편의 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입하는 과정; 및
    상기 액상 상태의 보충제가 투입된 상기 주편 말단부를 응고시키는 과정;
    을 포함하는 수직형 반연속 주조 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 액상 상태의 보충제를 주편의 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입하는 과정에 있어서,
    상기 주편 말단부 주위에 교반 수단을 설치하여, 투입되는 상기 액상 상태의 주편을 교반시키는 수직형 반연속 주조 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 절단부를 파쇄시킨 분말 상태의 보충제를 상기 현 주조 조업에서의 주편의 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입하는 과정;
    상기 주편의 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입된 상기 보충제를 용융시키는 과정; 및
    상기 보충제가 투입된 상기 주편 말단부를 응고시키는 과정;
    을 포함하는 수직형 반연속 주조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 주편의 말단부의 파이프 결함 발생 위치에 투입된 상기 보충제를 용융시키는 과정에 있어서,
    상기 주편 말단부 주위에 교반 수단을 설치하여, 상기 용융되는 보충제를 교반시키는 수직형 반연속 주조 방법.
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