KR102210202B1 - 주조 장치 및 주조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주조 장치 및 주조 방법에 관한 것으로서, 몰드에 용강을 주입하는 과정; 상기 용강을 응고시켜 주편을 주조하고, 상기 몰드로부터 주편을 인발하는 과정; 상기 용강의 주입을 종료하는 과정; 및 상기 몰드 내부의 주편 말단부를 평탄화시키는 과정;을 포함하고, 주편 말단부에 내부 결함이 발생하는 것을 저감시킬 수 있다.

Description

주조 장치 및 주조 방법{Casting apparatus and casting method}
본 발명은 주조 장치 및 주조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주편 말단부의 결함을 저감시킬 수 있는 주조 장치 및 주조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연속주조는 몰드에 용강을 연속적으로 주입하고, 몰드 내에서 표면이 응고된 용강을 연속적으로 몰드의 하측으로 인발하여 슬라브, 블룸 및 빌렛 등과 같은 다양한 형상의 주편을 제조하는 공정이다.
연속주조의 주조 말기에는 몰드에 공급되는 용강의 주입이 종료되고, 이에 따라 몰드에서 응고되어 생산되는 주편 말단부가 형성되는데, 주편 말단부가 연속적으로 몰드의 하부로 인출되어 가이드 롤에 의해 인발되는 경우에 주편 내부의 미응고 용강에 의한 조업사고가 발생하게 된다. 그래서 주조 말기에는 주편의 말단부가 몰드에서 인출되면 주편의 인발을 일시적으로 정지시켜 주편 말단부의 미응고 용강이 충분히 응고되는 시간을 부여하여 조업사고를 방지한다.
하지만, 주편의 말단부가 몰드에서 인출되어 정체되어 있는 동안에 주편 말단부는 몰드의 냉각능과 대기와의 접촉으로 인해 주편 내부 영역의 미응고 용강보다 탑부(top area; 인발 방향의 반대 방향으로 주편의 최상단면)의 미응고 용강이 선 응고된 다음, 주편 내부의 미응고 용강이 응고된다. 이에 따라 주편 말단부의 내부에는 응고수축에 의해 함몰되는 파이프(pipe)와 같은 내부 결함이 발생된다. 이렇게 내부 결함이 발생된 주편 말단부는 연속주조 완료 후 절단되어 스크랩으로 처리되고 있다. 그런데 파이프의 길이가 길어지면 절단되는 주편 말단부의 길이가 증가하기 때문에 결과적으로는 주편의 실수율이 저하되고, 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.
KR 10-0605680 B KR 10-1642905 B
본 발명은 주편 말단부에 내부 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있는 주조 장치 및 주조 방법을 제공한다.
본 발명은 주편의 실수율을 향상시키고, 제조 비용을 절감할 수 있는 주조 장치 및 주조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조 장치는, 몰드의 내부에 삽입 가능하고, 상기 몰드의 내부에 수용되는 주편 말단부의 적어도 일부와 접촉 가능하도록 구비되는 가압부; 및 상기 가압부를 하강시키기 위한 동력을 제공하는 구동부;를 포함할 수 있다.
상기 가압부는, 적어도 상기 몰드의 내부 면적보다 작은 면적을 갖도록 형성되는 가압 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 가압부는, 상기 몰드 내부에서 발생하는 가스를 배출시키기 위해 상하방향으로 연장되고, 상기 가압 플레이트를 관통하도록 구비되는 배기관을 포함할 수 있다.
상기 가압 플레이트는 상기 몰드 내부에서 발생하는 가스를 배출시키도록 상기 가압 플레이트를 관통하는 배기공을 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 적어도 일부가 상하방향으로 이동 가능한 구동수단; 및 상기 몰드에 상기 구동수단을 지지시키기 위한 지지수단;을 포함할 수 있다.
상기 구동수단은, 중공형으로 형성되고, 상하방향으로 이동 가능한 구동축; 및 상기 구동축의 내부에 유체를 공급하기 위한 유체 공급기;를 포함할 수 있다.
상기 구동축은, 상부 및 하부가 개방되는 중공형으로 형성되고, 상하방향으로 연장되도록 상기 지지수단에 지지되는 제1축; 상기 제1축의 내부와 연통되도록 상부는 개방되고 하부는 폐쇄되는 중공형으로 형성되고, 상기 제1축을 따라 이동 가능하도록 적어도 일부가 상기 제1축의 내부에 삽입되는 제2축; 및 상기 제1축의 상부를 밀폐하기 위한 덮개;를 포함할 수 있다.
상기 지지수단은, 상기 몰드의 상부를 커버할 수 있고, 상기 구동수단을 지지하기 위한 지지플레이트; 및 상기 지지플레이트를 상기 몰드에 고정하기 위한 고정부재;를 포함하고, 상기 제1축은 상기 지지플레이트에 지지될 수 있다.
상기 지지플레이트에는 상기 배기관을 삽입시키기 위한 관통구가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조 방법은, 몰드에 용강을 주입하는 과정; 상기 용강을 응고시켜 주편을 주조하고, 상기 몰드로부터 주편을 인발하는 과정; 상기 용강의 주입을 종료하는 과정; 및 상기 몰드 내부의 주편 말단부를 평탄화시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 평탄화시키는 과정은, 상기 몰드 내부의 용강이 응고되기 이전에 수행할 수 있다.
상기 평탄화시키는 과정은, 상기 몰드 내부에 삽입 가능한 가압 플레이트를 마련하는 과정; 및 상기 몰드의 내부에 가압 플레이트를 삽입하는 과정; 및 상기 가압 플레이트를 가압하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 가압 플레이트를 가압하는 과정은, 상기 주편 말단부의 미응고 용강을 유동시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 평탄화시키는 과정은, 상기 용강에서 발생하는 가스를 상기 몰드 외부로 배출시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 평탄화시키는 과정 이후에, 상기 가압 플레이트와 상기 주편 말단부를 상기 몰드에서 인발하는 과정을 포함하고, 상기 가압 플레이트는 상기 주편 말단부에 융착시켜 상기 몰드에서 인발할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 주편 말단부에 내부 결함이 발생하는 것을 저감시킬 수 있다. 즉, 주조 말기에 주편 말단부를 가압하여 주편 말단부에 파이프 등과 같은 내부 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 주조 후 절단되는 주편 말단부의 길이가 감소하기 때문에, 주편의 실수율을 향상시킬 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 주조 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치의 분해 사시도.
도 3은 가압부의 다양한 변형 예를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치를 몰드에 적용한 상태를 보여주는 사시도 및 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법을 순차적으로 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 파이프를 제거한 주편 말단부를 몰드에서 인출하는 상태를 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 주편 제조 방법 및 제조 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 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.
본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치는, 주조 말기에 몰드 내부에 삽입되어 주편 말단부에 형성되는 파이프 등과 같은 내부 결함을 제거할 수 있다. 즉, 주조 말기에 몰드 내부로 용강의 주입이 완료되면, 주편의 인발을 일시적으로 정지시켜 주편 말단부의 미응고 용강이 충분히 응고되는 시간을 부여한다. 이때, 주편 말단부는 외부와 내부의 온도 차이로 인해 주편 말단부의 내부가 함몰되는 내부 결함이 발생할 수 있다. 이에 본 발명의 실시 예에서는 몰드 내부에 주입되어 있는 용강이 냉각되면서 응고 수축되는 부분으로 미응고 용강을 이동, 즉 평탄화시킴으로써 주편 말단부에 파이프 등과 같은 내부 결함이 발생하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 이와 같은 주편 말단부의 평탄화는 용강이 완전히 응고되기 이전에 수행될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치는, 연속주조방법, 수직형 반연속주조방법 등 다양한 주조방법에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 주조 장치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치의 분해 사시도이고, 도 3은 가압부의 다양한 변형 예를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치를 몰드에 적용한 상태를 보여주는 사시도 및 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치는, 몰드(10)의 내부에 삽입 가능하고, 몰드(10)의 내부에 구비되는 주편 말단부의 적어도 일부와 접촉 가능하도록 구비되는 가압부(100) 및 가압부(100)를 상하방향으로 이동시키기 위해 가압부의 적어도 일부와 접촉 가능하도록 가압부(100)의 상부에 구비되는 구동부(200)를 포함할 수 있다.
가압부(100)는 적어도 주편의 횡방향 단면 형상 또는 몰드(10)의 횡 방향 단면 형상과 동일하거나 유사한 형상을 갖는 가압 플레이트(110)를 포함할 수 있다. 예컨대 주편 또는 몰드(10)의 횡방향 단면 형상이 원형인 경우, 가압 플레이트(110)는 원형으로 형성될 수 있고, 주편 또는 몰드(10)의 횡방향 단면 형상이 사각형인 경우, 가압 플레이트(110)는 사각형으로 형성될 수 있다. 이는 가압 플레이트(110)를 주편 말단부에 접촉시켜 주편 말단부를 평탄화시키기 위함이다.
가압 플레이트(110)는 몰드(10) 내부에 삽입되어, 몰드(10)의 길이 방향, 예컨대 하부방향 또는 주편이 인발되는 방향을 따라 이동할 수 있도록, 몰드(10)의 횡방향 단면 면적보다 작게 형성될 수 있다. 가압 플레이트(110)는 고온의 용강과 직접 접촉하기 때문에 주편 말단부를 평탄화시키는 동안 용융되지 않을 정도로 충분한 두께를 갖도록 형성할 수 있다. 또한, 가압 플레이트(110)는 주편과 동일하거나 유사한 재질로 형성될 수 있다. 이는 가압 플레이트(110)는 주편 말단부에 융착되어 몰드(10)에서 인발되는데, 주편 말단부를 평탄화시키더라도 주편 말단부의 어느 정도는 절단될 수 있다. 이때, 주편 말단부를 절단할 때 가압 플레이트(110)도 함께 절단되기 때문에 절단된 주편 말단부와 함께 스크랩으로 사용될 수 있도록 주편 또는 주편 말단부와 동일하거나 유사한 재질로 형성하는 것이 좋다.
가압부(100)는 용강에서 발생하는 가스를 배출시키기 위한 배기관(120)을 포함할 수 있다. 배기관(120)은 가압 플레이트(110)를 관통하며, 상하방향으로 연장되도록 가압 플레이트(110)에 연결될 수 있다. 이때, 배기관(120)은 가압 플레이트(110)에서 주조 말기 미응고 용강이 존재하는 주편 말단부의 중심부에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 배기관(120)은 주편 말단부를 평탄화시키기 위해 가압 플레이트(110)를 하강시켰을 때 적어도 몰드(10) 외부로 노출될 수 있을 정도의 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 이는 용강에서 발생하는 가스를 몰드(10) 외부로 원활하게 배출시키기 위함이다.
이와 같이 가압 플레이트(110)에 배기관(120)을 연결하여 용강에서 발생하는 가스를 몰드(10) 외부로 배출시킬 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 가압부의 형상을 다양하게 변형하여 용강에서 발생하는 가스를 몰드(10) 외부로 배출시킬 수도 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, 가압부(100)는 배기공(112)이 형성된 가압 플레이트(110)를 포함할 수 있다. 이 경우, 배기공(112)은 가압 플레이트(110)에서 주조 말기 미응고 용강이 존재하는 주편 말단부의 중심부에 대응하는 위치에 복수 개로 형성될 수 있다. 이와 같이 가압 플레이트(110)에 배기공(112)을 형성하면, 주편 말단부를 평탄화시키는 과정에서 미응고 용강 상부에 존재하는 몰드 플럭스나 슬래그가 몰드(10) 외부로 유출될 수 있는 위험을 방지할 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 가압부(100)는 배기공(112)이 형성된 가압 플레이트(110)와 가압 플레이트(110)를 관통하며 상하방향으로 연장되는 배기관(120)을 포함할 수 있다. 이때, 배기공(112)은 배기관(120)의 외측에 형성될 수 있고, 복수개가 이격되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 주편 말단부를 평탄화시키는 과정에서 미응고 용강에 의해 배기공(112)과 배기관(120) 중 어느 하나가 막히더라도 용강에서 발생하는 가스를 원활하게 배출시킬 수 있다. 예컨대 미응고 용강에 의해 배기관(120)이 막히면 배기공(112)으로 가스를 배출시킬 수 있다. 또는, 배기공(112) 중 일부가 막히면 나머지 배기공(112)과 배기관(120)으로 가스를 배출시킬 수 있다.
구동부(200)는 가압 플레이트(110)를 이동시키기 위한 구동수단(210, 220)과, 구동수단(210, 220)을 몰드(10)에 지지시키기 위한 지지수단(230)을 포함할 수 있다.
구동수단(210, 220)은 상하방향으로 연장되도록 구비되는 구동축(210)과, 구동축(210)을 상하방향으로 이동시키기 위한 동력을 제공하는 유체 공급기(220)를 포함할 수 있다.
구동축(210)은 상부 및 하부가 개방되는 중공형으로 형성되고, 상하방향으로 연장되는 제1축(212)과, 제1축(212)의 내부와 연통되도록 상부는 개방되고 하부는 폐쇄되는 중공형으로 형성되고, 적어도 일부가 제1축(212)의 내부로 삽입되는 제2축(214) 및 제1축(212)의 상부를 밀폐하기 위한 덮개(216)를 포함할 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 제1축(212)은 상부(212a)가 외측으로 절곡되고, 하부(212b)는 내측으로 절곡되도록 형성될 수 있다. 이때, 제1축의 상부(212a)는 후술하는 지지수단(230)의 지지 플레이트(232)에 형성된 삽입구(235)에 삽입한 경우, 지지 플레이트(232)에 지지되는 부분이다. 그리고 제1축의 하부(212b)는 제1축(212)의 내부에 제2축(214)을 삽입했을 때, 제2축(214)이 이탈하는 것을 방지하기 위한 부분이다.
그리고 제2축(214)은 제1축(212)의 상부측을 통해 제1축(212)의 내부로 삽입될 수 있도록 제2축(214)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 제1축(212)의 내부에서 제2축(214)이 이탈하는 것을 방지하기 위해서, 제2축의 상부(214a)는 내측으로 절곡된 제1축의 하부(212b)와 접촉 가능하도록 외측으로 절곡되어 형성될 수 있다. 이 경우, 제2축의 상부(214a)는 제1축(212)의 내부에 삽입 가능하고, 제1축(212)의 내주면에 접촉한 상태에서 제1축(212)의 길이방향으로 이동할 수 있도록 제1축(212)의 내경과 유사한 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 이는 제2축(214)을 상하방향으로 이동시키기 위해서 제1축(212)과 제2축(214)의 내부에 불활성 가스 등과 같은 유체를 주입하여 압력을 증가시켜야 한다. 그러나 유체가 제1축(212)과 제2축(214)의 접촉 부위로 누설되면 제1축(212)과 제2축(214)의 내부 압력을 원활하게 증가시키기 어렵고, 이로 인해 제2축(214)을 이동시키기 어려워지기 때문이다.
덮개(216)는 제1축(212)과 제2축(214)의 내부를 밀폐시킬 수 있도록, 제1축의 상부(212a)에 연결될 수 있다. 이때, 덮개(216)는 볼트 등과 같은 제1고정부재(218)를 통해 외측으로 절곡된 제1축의 상부(212a)에 연결될 수 있다. 그리고 덮개(216)에는 유체 공급기(220)와 연결하기 위한 주입구(217)가 형성될 수 있다. 덮개(216)와 제1축(212)의 연결부위에는 유체의 누설을 억제 혹은 방지하기 위하여 오링 등과 같은 기밀부재(미도시)를 배치할 수도 있다.
이와 같은 구성을 갖는 구동축(210)은 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다.
유체 공급기(220)는 유체를 저장하기 위한 공간을 제공하는 저장기(222)와, 구동축(210)의 덮개(216)에 형성된 주입구(217)를 상호 연결하는 공급배관(224) 및 구동축(210)에 공급되는 유체의 양을 조절하기 위해 공급배관(224)에 구비되는 밸브(226)를 포함할 수 있다. 구동축(210)은 오일, 가스 등과 같이 다양한 유체를 이용하여 작동될 수 있다. 오일은 매우 고온인 작업 환경에서 사용하기 적합하지 않기 때문에, 유체로서 가스를 사용하는 것이 좋다. 유체로서 가스를 사용하는 경우, 제1축(212)과 제2축(214) 사이로 가스가 누설되면 용강이 산화될 수 있으므로 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 사용하는 것이 좋다. 구동축(210)이 2개로 구비되는 경우, 공급배관(224)은 저장기(222)와 2개의 구동축(210)을 독립적으로 연결할 수도 있고, 도 1에 도시된 것처럼 저장기(222)와 2개의 구동축(210)을 서로 연결할 수도 있다. 전자의 경우, 각각의 공급배관(224)에 밸브(226)를 설치하여 구동축(210) 각각에 공급되는 유체의 양을 독립적으로 조절할 수있다.
지지수단(230)은 몰드(10)의 상부를 커버할 수 있는 지지 플레이트(232)와, 지지 플레이트(232)를 몰드(10)에 고정시키기 위한 제2고정부재(234)를 포함할 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 지지 플레이트(232)는 몰드(10)의 상부에 안착되어 몰드(10) 상부를 덮을 수 있는 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 지지 플레이트(232)는 가압 플레이트(110)보다 큰 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 지지 플레이트(232)에는 용강에서 배출되는 가스를 몰드(10) 외부로 배출시키기 위한 관통구(233)와, 구동수단(210, 220)의 제1축(212)을 삽입할 수 있는 삽입구(235)가 형성될 수 있다.
관통구(233)는 지지 플레이트(232)의 중심부에 형성될 수 있다. 이때, 지지 플레이트(232)의 중심부는 주조 말기 미응고 용강이 존재하는 주편 말단부의 중심부에 대응할 수 있으며, 배기관(120)이 형성되는 위치에 대응하는 영역일 수 있다. 가압부(100)가 배기관(120)을 포함하여 형성되는 경우, 관통구(233)에는 배기관(120)이 삽입될 수 있다. 이 경우, 주편 말단부를 평탄화시키기 위해 가압 플레이트(110)를 하강시키면, 배기관(120)이 관통구(233)에 삽입된 상태를 유지하기 때문에 가압 플레이트(110)가 어느 한 쪽으로 치우쳐지는 것을 방지할 수 있다. 반면, 가압부(100)가 배기관(120)을 포함하지 않는 경우, 즉 도 3의 (a)에 도시된 것처럼 배기공(112)이 형성된 가압 플레이트(110)만을 포함하는 경우, 배기공(112)으로 배출되는 가스가 관통구(233)를 통해 몰드(10) 외부로 배출될 수 있다.
삽입구(235)는 관통구(233)의 양쪽에 하나씩 형성될 수 있다. 이는 주편 말단부를 평탄화시키기 위하여 가압 플레이트(110)의 수평을 유지한 상태로 하강시키기 위함이다. 이에 각각의 삽입구(235)에 구동축(210)을 각각 삽입하여 고정시킬 수 있다. 이때, 구동축(210)은 제1축(212)을 삽입구(235)에 삽입하여 지지 플레이트(232)에 안착시킨 다음, 제1축(212) 내부에 제2축(214)을 삽입하고, 제1축(212)의 상부에 덮개(216)를 배치시킨 후, 제1고정부재(218)로 덮개(216), 제1축(212)의 상부 및 지지 플레이트(232)를 관통시킴으로써 지지 플레이트(232)에 고정시킬 수 있다. 여기에서는 제1축(212)이 지지 플레이트(232)와 독립적인 구조물로 형성된 것으로 설명하지만, 제1축(212)은 지지 플레이트(232)와 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1축(212)은 지지 플레이트(232)에 형성된 삽입구(235)의 하부로 연장되도록 형성될 수 있다.
제2고정부재(234)는 지지 플레이트(232)를 몰드(10)에 고정시키는데 사용될 수 있다. 지지 플레이트(232)를 몰드(10)에 고정시키지 않고, 구동축(210), 즉 제2축(214)을 하강시키면 가압 플레이트(110)와 접촉은 가능하지만 가압 플레이트(110)를 하부로 이동시키기 어려운 문제가 있다. 따라서 주편 말단부를 평탄화시키기 위해서 구동축(210)이 고정되어 있는 지지 플레이트(232)를 몰드(10)에 안착시킨 다음, 제2고정부재(234)를 이용하여 지지 플레이트(232)를 몰드(10)에 고정 또는 결합시킬 필요가 있다. 그리고 주편 말단부의 평탄화가 완료된 이후에는, 다음 공정을 위해서 제2고정부재(234)를 지지 플레이트(232) 및 몰드(10)로부터 분리하여, 지지 플레이트(232)와 구동축(210)을 몰드(10)에서 분리 또는 해체시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법을 순차적으로 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법으로 파이프를 제거한 주편 말단부를 몰드에서 인출하는 상태를 보여주는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조방법은, 몰드(10)에 용강을 주입하는 과정과, 용강을 응고시켜 주편을 주조하고, 몰드(10)로부터 주편을 인발하는 과정과, 용강의 주입을 종료하는 과정 및 몰드 내부의 주편 말단부를 평탄화시키는 과정을 포함할 수 있다.
먼저, 정련이 완료된 용강을 몰드(10)에 주입할 수 있다. 몰드(10)에 주입된 용강은 몰드(10)의 냉각능에 의해 냉각되면서 응고셀을 형성하면서 주편으로 주조될 수 있다. 주편은 몰드(10)의 하부로 인발되고, 몰드(10) 하부에 구비되는 냉각대를 지나가면서 냉각수에 의해 냉각 및 압하될 수 있다.
한편, 몰드(10)에 용강의 주입이 종료되면, 몰드(10) 내부에 주입되어 있는 용강, 즉 주편 말단부의 미응고 용강이 충분히 응고될 수 있도록 주편의 인발을 일시적으로 정지시킬 수 있다.
주편의 인발이 정지되면, 몰드(10)에 용강을 주입하기 위한 침지 노즐(미도시)을 몰드(10) 상부에서 제거하고, 주편 말단부를 평탄화시킬 수 있다. 이때, 주편 말단부를 평탄화시키는 과정은 몰드(10) 내부의 용강이 완전히 응고되기 이전에 수행하는 것이 바람직하다.
주편 말단부를 평탄화시키기 위해서, 몰드(10) 내부에 가압 플레이트(110)를 삽입할 수 있다(도 5의 (a) 참조). 이때, 배기관(120)이 몰드(10) 상부로 노출되도록 가압 플레이트(110)를 몰드(10) 내부에 삽입할 수 있다. 용강의 주입이 완료되고 주편의 인발이 정지되면, 주편 말단부의 탑부는 표면부터 냉각되면서 주편 말단부의 내부에 파이프가 형성되기 시작한다. 이 경우 주편 말단부의 용강은 완전히 응고된 상태이기 때문에 가압 플레이트(110)를 몰드(10)에 삽입하면, 가압 플레이트(110)의 저면이 주편 말단부의 탑부와 접촉하게 되고, 가압 플레이트(110)의 하중에 의해 주편 말단부의 탑부에 압력이 가해져 주편 말단부의 탑부가 어느 정도 평탄화될 수 있다.
이후, 몰드(10) 상부에 구동축(210)이 연결되어 있는 지지 플레이트(232)를 안착시키고, 제2고정부재(234)를 이용하여 지지 플레이트(232)를 몰드(10)에 고정시킬 수 있다(도 5의 (b) 참조).
다음, 유체 공급기(220)의 밸브(226)를 개방하여 저장기(222)에 저장되어 있는 유체, 예컨대 아르곤 가스를 공급배관(224)을 통해 구동축(210) 내부로 주입할 수 있다(도 5의 (c) 참조). 이렇게 아르곤 가스와 같은 불활성 가스를 구동축(210)에 주입하면, 구동축(210)에서 아르곤 가스가 유출되더라도 주편 말단부의 미응고 용강이 산화되는 것을 방지할 수 있다. 구동축(210) 내부로 아르곤 가스가 주입되면, 구동축(210) 내부 압력이 높아져 구동축(210)을 구성하는 제2축(214)이 하부로 이동하여 구동축(210)이 신장하게 된다. 이렇게 구동축(210)이 신장하면 구동축(210)의 하부, 예컨대 제2축(214)의 하부가 가압 플레이트(110)의 상부면에 접촉하여 가압 플레이트(110)를 가압하게 된다. 이때, 지지 플레이트(232)에는 2개의 구동축(210)이 연결되는데, 2개의 구동축(210)이 동일한 거리로 이동 또는 동일한 길이로 신장할 수 있도록, 2개의 구동축(210)에 아르곤 가스를 독립적으로 주입할 수도 있다.
이와 같이 구동축(210)을 이용하여 가압 플레이트(110)를 가압하면, 주편 말단부의 미응고 용강이 유동하여 주편 말단부가 평탄화될 수 있다. 즉, 구동축(210)을 이용하여 가압 플레이트(110)를 가압하면, 가압 플레이트(110)의 저면에 접촉되어 있던 주편 말단부의 탑부가 무너져 내려 주편 말단부의 내부에 존재하는 미응고 용강으로 혼입될 수 있다. 그리고 주편 말단부와 가압 플레이트(110) 사이의 공간에 미응고 용강이 유입되면서 주편 말단부가 평탄화될 수 있다.
이와 같이 주편 말단부를 평탄화시키는 과정에서 미응고 용강에서 발생하는 가스는 가압 플레이트(110)에 연결되어 있는 배기관(120)이나 배기공(112)을 통해 몰드(10) 외부로 배출될 수 있다. 또한, 주편 말단부가 평탄화된 이후 미응고 용강 중 일부는 배기관(120)이나 배기공(112)으로 유입될 수 있다. 주편 말단부를 평탄화시킨 이후, 가압 플레이트(110)는 주편 말단부에 융착되어, 주편 말단부와 함께 몰드(10)에서 인발될 수 있다. 이렇게 배기관(120)이나 배기공(112)으로 유입된 미응고 용강은 응고되어 가압 플레이트(110)와 주편 말단부 간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 따라서 주편 말단부가 냉각대를 따라 이동할 때 주편 말단부에서 가압 플레이트(110)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
주편 말단부가 평탄화되면, 유체 공급기(220)의 밸브(226)를 폐쇄하여 구동축(210)으로 아르곤 가스의 공급을 차단할 수 있다. 그리고 제2고정부재(234)를 지지 플레이트(232) 및 몰드(10)로부터 분리하고, 지지 플레이트(232) 및 구동축(210)을 몰드(10)에서 제거할 수 있다(도 5의 (d) 참조). 이때, 구동축(210)으로 아르곤 가스의 공급이 차단되면, 구동축(210) 내부에 주입되어 있던 아르곤 가스 중 적어도 일부는 제1축(212)과 제2축(214)의 연결부위 또는 접촉부위를 통해 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제1축(212)과 제2축(214)은 서로 밀착되도록 연결되어 있기는 하지만, 그 내부를 완전히 밀폐시킬 수 없다. 따라서 구동축(210) 내부로 주입된 아르곤 가스 중 일부는 구동축(210) 외부로 유출되기 때문에, 구동축(210) 내부 압력이 낮아져서 제2축(214)이 제1축(212) 내부에서 이동 가능한 상태로 될 수 있다. 이에 따라 다음 공정에서 주편 말단부를 평탄화시키는 경우, 구동축(210)에 아르곤 가스를 주입하여 가압 플레이트(110)를 가압하는데 다시 사용할 수 있다.
그리고 일시적으로 정지했던 주편의 인발을 시작하여 주편 말단부와 가압 플레이트(110)를 몰드(10)에서 인발할 수 있다(도 6 참조). 여기에서는 몰드(10)에서 지지 플레이트(232) 및 구동축(210)을 제거한 후 주편의 인발을 다시 시작하는 것으로 설명하였으나, 지지 플레이트(232) 및 구동축(210)을 몰드(10)에 설치한 상태로 주편의 인발을 다시 시작할 수도 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
10: 몰드 100: 가압부
110: 가압 플레이트 120: 배기관
200: 구동부 210: 구동축
220: 유체 공급기 230: 지지수단

Claims (15)

  1. 주편을 몰드 하부로 인발하면서 제조하는 주조 장치로서,
    몰드의 내부에 삽입 가능하고, 상기 몰드의 내부에 수용되는 주편 말단부의 적어도 일부와 접촉 가능하도록 구비되는 가압부; 및
    상기 가압부를 하강시키기 위한 동력을 제공하고, 상기 몰드에 설치 가능하며, 상기 가압부에 접촉할 수 있도록, 일부가 내부 압력에 의해 신장 가능한 구동부;를 포함하는 주조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부는,
    적어도 상기 몰드의 내부 면적보다 작은 면적을 갖도록 형성되는 가압 플레이트를 포함하는 주조 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 몰드 내부에서 발생하는 가스를 배출시키기 위해 상하방향으로 연장되고, 상기 가압 플레이트를 관통하도록 구비되는 배기관을 포함하는 주조 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 가압 플레이트는 상기 몰드 내부에서 발생하는 가스를 배출시키도록 상기 가압 플레이트를 관통하는 배기공을 포함하는 주조 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 구동부는,
    적어도 일부가 상하방향으로 이동 가능한 구동수단; 및
    상기 몰드에 상기 구동수단을 지지시키기 위한 지지수단;을 포함하는 주조 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동수단은,
    중공형으로 형성되고, 상하방향으로 이동 가능한 구동축; 및
    상기 구동축의 내부에 유체를 공급하기 위한 유체 공급기;를 포함하는 주조 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 구동축은,
    상부 및 하부가 개방되는 중공형으로 형성되고, 상하방향으로 연장되도록 상기 지지수단에 지지되는 제1축;
    상기 제1축의 내부와 연통되도록 상부는 개방되고 하부는 폐쇄되는 중공형으로 형성되고, 상기 제1축을 따라 이동 가능하도록 적어도 일부가 상기 제1축의 내부에 삽입되는 제2축; 및
    상기 제1축의 상부를 밀폐하기 위한 덮개;를 포함하는 주조 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 지지수단은,
    상기 몰드의 상부를 커버할 수 있고, 상기 구동수단을 지지하기 위한 지지플레이트; 및
    상기 지지플레이트를 상기 몰드에 고정하기 위한 고정부재;를 포함하고,
    상기 제1축은 상기 지지플레이트에 지지되는 주조 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 지지플레이트에는 상기 배기관을 삽입시키기 위한 관통구가 형성되는 주조 장치.
  10. 몰드에 용강을 주입하는 과정;
    상기 용강을 응고시켜 주편을 주조하고, 상기 몰드로부터 주편을 인발하는 과정;
    상기 용강의 주입을 종료하는 과정; 및
    상기 몰드 내부의 주편 말단부를 평탄화시키는 과정;을 포함하고,
    상기 평탄화시키는 과정은,
    상기 몰드에 삽입 가능한 가압 플레이트를 마련하는 과정;
    상기 몰드의 내부에 상기 가압 플레이트를 삽입하는 과정;
    상기 가압 플레이트를 하강시키기 위한 구동수단을 상기 몰드에 고정시키는 과정;
    상기 구동수단을 신장시켜 상기 가압 플레이트에 접촉시키는 과정; 및
    상기 구동수단으로 상기 가압 플레이트를 하강시켜 상기 주편의 말단부를 가압하는 과정;을 포함하는 주조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 평탄화시키는 과정은,
    상기 몰드 내부의 용강이 응고되기 이전에 수행하는 주조 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 가압 플레이트를 가압하는 과정은,
    상기 주편 말단부의 미응고 용강을 유동시키는 과정을 포함하는 주조 방법.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평탄화시키는 과정은,
    상기 용강에서 발생하는 가스를 상기 몰드 외부로 배출시키는 과정을 포함하는 주조 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 평탄화시키는 과정 이후에,
    상기 몰드에서 상기 구동수단을 분리하는 과정을 포함하는 주조 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 평탄화시키는 과정 이후에,
    상기 가압 플레이트와 상기 주편 말단부를 상기 몰드에서 인발하는 과정을 포함하고,
    상기 가압 플레이트는 상기 주편 말단부에 융착시켜 상기 몰드에서 인발하는 주조 방법.
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