KR102326867B1

KR102326867B1 - 주조용 치구 및 주조 방법

Info

Publication number: KR102326867B1
Application number: KR1020200136874A
Authority: KR
Inventors: 박성서
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2021-11-16

Abstract

본 발명은 주조용 치구 및 주조 방법에 관한 것으로서, 몰드에 용강을 주입하는 과정; 상기 용강의 상부에 몰드 플럭스를 공급하는 과정; 상기 용강을 응고시키고, 상기 몰드에서 주편을 인발하는 과정; 상기 용강의 주입을 종료하는 과정; 및 상기 몰드 내부의 미응고 용강 중 일부의 유동을 차단하고, 미응고 용강 중 일부와 몰드 플럭스를 분리하는 과정;을 포함하고, 미응고 용강으로 몰드 플럭스의 유입을 차단하여 주편의 말단부의 결함을 저감시킬 수 있다.

Description

주조용 치구 및 주조 방법{Casting tool and casting method}

본 발명은 주조용 치구 및 주조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주편의 말단부의 결함을 저감시킬 수 있는 주조용 치구 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 주편의 말단부가 형성되는데, 주편의 말단부가 연속적으로 몰드의 하부로 인출되어 가이드 롤에 의해 인발되는 경우에 주편 내부의 미응고 용강에 의한 조업사고가 발생하게 된다. 그래서 주조 말기에는 주편의 말단부가 몰드에서 인출되기 이전에, 주편의 인발을 일시적으로 정지시켜 주편의 말단부 내부의 미응고 용강이 충분히 응고되는 시간을 부여하여 조업사고를 방지한다.

하지만, 주편의 말단부가 몰드에서 인출되어 정체되어 있는 동안에 주편의 말단부는 몰드의 냉각능과 대기와의 접촉으로 인해 주편 내부 영역의 미응고 용강보다 탑부(top area; 인발 방향의 반대 방향으로 주편의 최상단면)의 미응고 용강이 먼저 응고된 다음, 주편 내부의 미응고 용강이 응고된다. 이에 따라 주편의 말단부에는 응고수축에 의해 중심부가 함몰되는 파이프(pipe)와 같은 내부 결함이 발생된다. 이렇게 내부 결함이 발생된 주편의 말단부는 연속주조 완료 후 절단되어 스크랩으로 처리되고 있다.

그런데 주편의 말단부에 파이프가 형성되는 과정에서 탑부의 미응고 용강이 주편의 말단부의 중심부 쪽으로 이동하게 되고, 이에 따라 용강 상부에 주입되어 있던 몰드 플럭스가 주편 내부로 유입되는 현상이 발생하게 된다. 이렇게 주편 내부로 유입된 몰드 플럭스는 이물질 또는 주편의 결함으로 작용하기 때문에 주편의 말단부를 절단할 때 실제 파이프의 길이보다 더 길게 절단해야 한다. 따라서 주편의 실수율이 저하되고, 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.

KR

10-2014-0058144

A

본 발명은 주편의 말단부에 내부 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있는 주조용 치구 및 주조 방법을 제공한다.

본 발명은 주편의 실수율을 향상시키고, 제조 비용을 절감할 수 있는 주조용 치구 및 주조 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 주조용 치구는, 몰드의 내부에 삽입 가능하도록 형성되는 지지부; 상기 몰드의 내부에 삽입 가능하고, 상기 지지부보다 하부로 돌출되도록 형성되는 차단부; 및 상기 차단부를 상기 지지부에서 이격되도록 연결하는 연결부;를 포함할 수 있다.

상기 연결부는 상기 차단부와 상기 지지부의 사이에 형성되는 공간과 상기 몰드의 내부 공간을 연통시키는 통로를 가질 수 있다.

상기 차단부의 하면은 상기 몰드의 내면에 대해서 경사지도록 형성될 수 있다.

상기 차단부는 상광하협의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.

상기 차단부는 상부가 개방된 중공형으로 형성될 수 있다.

상기 차단부, 상기 지지부 및 상기 연결부 중 적어도 하나는 상기 몰드에 주입되는 몰드 플럭스보다 큰 비중을 갖는 물질을 포함할 수 있다.

상기 연결부는 상하방향으로 연장되는 프레임 및 통공이 형성된 플레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 지지부는 상기 몰드의 내면과 나란하게 배치되는 틀 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 주조 방법은, 몰드에 용강을 주입하는 과정; 상기 용강의 상부에 몰드 플럭스를 공급하는 과정; 상기 용강을 응고시키고, 상기 몰드에서 주편을 인발하는 과정; 상기 용강의 주입을 종료하는 과정; 및 상기 몰드 내부의 미응고 용강 중 일부의 유동을 차단하고, 미응고 용강 중 일부와 몰드 플럭스를 분리하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 미응고 용강 중 일부의 유동을 차단하는 과정은, 상기 미응고 용강에 주조용 치구의 일부를 접촉시키는 과정; 및 상기 주조용 치구와 접촉하는 미응고 용강에서 상기 몰드 플럭스를 밀어내는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 미응고 용강에 주조용 치구의 일부를 접촉시키는 과정은, 하부로 함몰되는 미응고 용강의 중심부에 상기 주조용 치구의 일부를 삽입하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 미응고 용강 중 일부의 유동을 차단하는 과정은, 상기 몰드 플럭스보다 비중이 큰 주조용 치구를 자중에 의해 하강시키는 과정을 포함할 수 있다.

상기 몰드 플럭스를 분리하는 과정은, 상기 몰드 플럭스를 상기 주조용 치구에 접촉시켜 응고시키는 과정을 포함할 수 있다.

상기 몰드 플럭스를 분리하는 과정은, 상기 몰드 플럭스 중 일부를 상기 주조용 치구를 이용하여 회수하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 몰드 플럭스를 분리하는 과정 이후에, 상기 주조용 치구를 상기 주편의 말단부에 융착시켜 상기 몰드에서 인출하는 과정을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 주편의 말단부에 내부 결함이 발생하는 것을 저감시킬 수 있다. 즉, 주조 말기에 용강 상부에 주입되어 있던 몰드 플럭스가 주편의 말단부의 파이프를 통해 주편 내부로 유입되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 또한, 주편의 말단부에 형성되는 파이프의 길이를 감소시킬 수 있다. 따라서 주조 후 절단되는 주편의 말단부의 길이를 감소시킬 수 있으므로, 주편의 실수율을 향상시킬 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 주조용 치구의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주조용 치구의 평면도.
도 3은 도 2에 도시된 선A-A'에 따른 주조용 치구의 단면도.
도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 주조용 치구의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 선B-B'에 따른 주조용 치구의 단면도.
도 6 내지 9는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법을 순차적으로 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 변형 예에 따른 주조 방법에서 주편의 말단부의 파이프를 차단하는 과정을 보여주는 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시 예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조용 치구의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주조용 치구의 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 선A-A'에 따른 주조용 치구의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조용 치구(100)는, 몰드(10)의 내부에 삽입 가능하도록 형성되는 지지부(120)와, 몰드(10)의 내부에 삽입 가능하고, 지지부(120)보다 하부로 돌출되도록 형성되는 차단부(110) 및 차단부(110)를 지지부(120)의 하부에 이격되도록 연결하는 연결부(130)를 포함할 수 있다.

몰드(10)는 그 상부에 설치되는 턴디쉬(미도시)로부터 용강을 공급받아, 소정의 형상으로 용강을 응고시키기 위해 1차 냉각한다. 이러한 몰드(10)는 소정 거리 이격되어 서로 마주보도록 마련된 2개의 장변(11a, 11b)과, 2개의 장변(11a, 11b) 사이에 소정 거리 이격되어 서로 마주보도록 마련된 2개의 단변(12a, 12b)을 포함한다. 여기서, 장변(11a, 11b) 및 단변(12a, 12b)은 각각 예를 들어 구리를 이용하여 제작할 수 있다. 따라서, 주형(10)는 2개의 장변(11a, 11b) 및 2개의 단변(12a, 12b) 사이에 용강을 수용하는 소정의 공간이 마련된다. 여기에서는 몰드(10)가 2개의 장변(11a, 11b)과 2개의 단변(12a, 12b)을 포함하는 것으로 설명하지만, 모두 동일한 크기의 4개의 변을 포함할 수도 있고, 더 많거나 적은 개수의 변을 포함할 수도 있다. 또는, 몰드(10)는 중공의 원통형 형상으로 형성될 수도 있으며, 몰드(10)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 이후 설명에서 장변(11a, 11b)의 폭방향은 수평방향 또는 주편의 폭방향을 의미하고, 장변(11a, 11b)의 길이방향은 상하방향 또는 주편의 인발방향을 의미한다. 그리고 장변(11a, 11b)의 두께 방향은 주편의 두께 방향을 의미한다.

본 발명의 실시 예에 따른 주조용 치구(100)는, 몰드(10)로 용강의 공급이 완료되면, 몰드(10) 내부에 삽입되어 주편, 즉 주편의 말단부의 상부에 주입된 몰드 플럭스(F)가 주편 내부로 유입되는 것을 억제 혹은 차단할 수 있다. 여기에서는 몰드(10)에 주입된 후, 응고되기 시작한 용강을 주편이라 한다. 이때, 용강은 몰드(10)의 외측에서 내측 방향 및 몰드의 상측에서 하측 방향으로 응고되어 주편을 형성하게 된다. 그리고 주편은 몰드(10)에서 인발되고 몰드(10)의 하부에 설치되는 냉각대에서 응고가 완료될 수 있다. 그리고 주편의 말단부는 몰드(10)에 용강의 주입이 종료되고, 몰드(10) 내부에 수용되어 있는 부분을 의미할 수 있다. 이러한 주편의 말단부는 응고가 완료된 용강, 예컨대 응고셀(Mc)과 미응고 용강(M)을 포함할 수 있다. 응고셀(Mc)은 몰드(10)의 내면을 둘러싸도록 형성되고, 미응고 용강(M)은 응고셀(Mc)에 의해 둘러싸여지며, 몰드(10)의 중심부에 형성될 수 있다. 그리고 몰드 플럭스(F)는 적어도 일부가 용융된 상태로서, 냉각되면 고상의 응고물을 형성할 수 있다. 예컨대, 몰드 플럭스(F)는 전체가 용융된 상태일 수도 있고, 일부는 용융된 상태이고, 일부는 반용융된 상태이며, 일부는 고체 상태일 수도 있다.

차단부(110)는 몰드(10)에 삽입되어, 미응고 용강(M)의 유동을 차단함으로써 주편 내부로 몰드 플럭스(F)가 유입되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 또한, 차단부(110)는 주편의 말단부 상부에 주입되어 있는 몰드 플럭스(F)의 일부를 회수할 수 있다.

차단부(110)는 몰드(10)의 내부로 삽입할 수 있도록, 몰드(10)의 횡방향 단면적보다 작은 면적 또는 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 차단부(110)는 몰드(10)의 횡방향 단면적보다 작게 형성되어, 차단부(110)를 몰드(10) 내부에 삽입했을 때, 차단부(110)의 가장자리는 몰드(10)의 내면과 이격되어, 몰드 플럭스(F)가 이동할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 그리고 차단부(110)는 미응고 용강(M) 중 일부의 유동을 차단할 수 있도록 미응고 용강(M)과 접촉하는 면, 예컨대 차단면을 포함할 수 있다. 몰드(10)에 주입된 용강은 몰드(10)의 외측에서 내측 방향 및 상측에서 하측 방향으로 응고되면서 주편으로 제조될 수 있다. 이와 같이 용강은 응고되면서 수축되기 때문에 주편 말단부의 중심부에는 하부로 함몰되는 파이프가 형성될 수 있다. 이때, 미응고 용강(M)은 몰드(10)의 내면에서 몰드(10)의 중심을 향해 유동하고, 상측에서 하측 방향, 예컨대 주편의 인발방향으로 유동하게 되어, 파이프의 길이가 점차 증가하게 된다. 이와 함께 미응고 용강(M)의 상부에 위치하고 있는 몰드 플럭스(F)가 미응고 용강(M)과 함께 유동하여 주편의 내부로 유입되는 현상이 발생하게 된다. 이에 차단부(110)는 몰드(10)에 삽입되어 미응고 용강(M) 중 일부의 유동을 차단하여 몰드 플럭스(F)가 주편의 내부로 유입되는 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다.

또한, 차단부(110)는 몰드(10) 내부에 주입되어 있는 몰드 플럭스(F)를 회수할 수 있다. 이에 차단부(110)의 상면은 오목하게 함몰되어 몰드 플럭스(F)를 수용할 수 있는 공간, 예컨대 회수 공간(112)을 형성할 수 있다.

이러한 차단부(110)는 상부는 개방되고, 미응고 용강(M)에 삽입될 수 있도록 하부로 돌출되는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 차단부(110)는 주편의 말단부의 미응고 용강(M)에 삽입되어, 그 하면이 미응고 용강(M)에 접촉함으로써 미응고 용강(M)의 흐름을 차단 또는 방해하는 역할을 할 수 있다. 이때, 차단부(110)의 하면은 미응고 용강(M)과 접촉하도록 형성될 수 있으나, 차단부(110)의 크기에 따라 응고가 완료된 응고셀(Mc)과 접촉하도록 형성될 수도 있다. 차단부(110)는 주편의 말단부의 미응고 용강(M) 중심부에 형성되는 파이프의 형상과 유사한 형상, 예컨대 하부로 돌출되는 형상으로 형성되거나, 하부로 갈수록 면적이 감소하는 상광하협(上廣下狹) 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 미응고 용강(M)과 접촉하는 차단부(110)의 하면은 몰드(10)의 내면에 대해서 경사지도록 형성되거나, 몰드(10)의 중심이나 파이프의 중심을 향해 경사지도록 형성될 수 있다. 이러한 차단부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 하부에 첨부(尖部)가 형성된 중공의 사각뿔 형태로 형성될 수 있다. 차단부(110)는 중공의 사각뿔 형태 이외에도 중공의 다각뿔 형태나 원뿔 형태 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 차단부(110)의 하면은 미응고 용강(M)의 유동을 차단하는 차단면이 될 수 있다. 차단부(110)의 하면은 미응고 용강(M)의 유동을 차단하고, 몰드(10)의 일부 영역에서 미응고 용강(M)과 몰드 플럭스(F)를 분리함으로써 미응고 용강(M) 중으로 몰드 플럭스(F)의 유입을 차단할 수 있다.

차단부(110)를 몰드(10) 내부에 삽입하면, 자중에 의해 하강하여 주편의 말단부의 미응고 용강(M)에 삽입될 수 있다. 차단부(110)는 미응고 용강(M)이 응고되면서 수축하는 경우, 자중에 의해 미응고 용강(M)이 수축되는 방향, 예컨대 하부로 이동하여 미응고 용강(M)과 접촉한 상태를 지속적으로 유지할 수 있다. 이에 차단부(110)는 몰드 플럭스(F)의 하부로 가라앉거나 몰드 플럭스(F)를 통과하여 미응고 용강(M)에 접촉할 수 있도록 몰드 플럭스(F)보다 비중이 큰 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 차단부(110)는 자중에 의해 하강할 수도 있고, 차단부(110)는 물론, 차단부(110)와 연결되는 지지부(120) 및 연결부(130)의 하중에 의해 하강할 수도 있다. 차단부(110)는 고온의 몰드(10) 내부에서 몰드 플럭스(F)를 회수해야 하기 때문에, 몰드 플럭스(F)를 회수하는 동안 고온에 견딜 수 있는 물질, 예컨대 철으로 형성될 수 있다. 또한, 차단부(110)는 주편의 말단부에 융착되어 몰드(10)에서 인발된 후, 주편의 말단부와 함께 절단되어, 주편의 말단부와 함께 스크랩으로 사용될 수 있도록 주편과 동일하거나 유사한 재질로 형성하는 것이 좋다.

차단부(110)는 몰드(10)에 삽입되어, 몰드(10) 내부에 주입되어 있는 몰드 플럭스(F) 중 일부를 차단부(110)에 형성되는 회수 공간(112)으로 회수할 수 있다. 차단부(110)가 미응고 용강(M) 내부로 삽입되면, 미응고 용강(M) 및 몰드 플럭스(F)의 레벨이 상승하게 된다. 특히, 차단부(110)를 미응고 용강(M) 내부로 삽입하면, 차단부(110)의 하면이 미응고 용강(M)과 접촉하면서 미응고 용강(M) 상부에 있던 몰드 플럭스(F)를 밀어낼 수 있다. 이에 몰드(10) 내에서 몰드 플럭스(F)의 레벨이 상승하게 된다. 이때, 차단부(110)가 미응고 용강(M)에 삽입된 정도에 따라 미응고 용강(M)의 레벨도 증가할 수 있다. 이렇게 차단부(110)와 접촉하고 있는 미응고 용강(M)에서 밀려난 몰드 플럭스(F)는 차단부(110)와 몰드(10)의 내면 사이의 공간으로 이동하게 되고, 몰드(10) 내에서 레벨이 상승하게 된다. 그리고 몰드 플럭스(F)는 차단부(110)와 지지부(120) 사이의 공간으로 이동하여 차단부(110)의 상면에 형성된 회수 공간(112)에 회수될 수 있다. 따라서 차단부(110)는 몰드(10)에 삽입되어 그 하면이 용강과 접촉했을 때, 상면 또는 상단이 몰드 플럭스(F)의 탕면보다 낮은 위치에 배치될 수 있는 높이로 형성될 수 있다. 이와 같이 몰드(10)에 주입되어 있는 몰드 플럭스(F)를 차단부(110)의 상면에 형성된 회수 공간(112)으로 회수함으로써 몰드(10)에 차단부(110) 또는 주조용 치구(100)를 삽입하는 과정에서 몰드 플럭스(F)가 몰드(10)의 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 차단부(110)는 몰드(10) 내에 주입되어 있는 미응고 용강(M)보다 온도가 낮은 상태로 몰드(10)에 투입될 수 있다. 이에 차단부(110)가 몰드(10) 내부에 투입되어 주편의 말단부의 용강과 접촉하게 되면, 주편의 말단부의 용강의 응고가 촉진되고, 이로 인해 주편의 말단부에 파이프가 형성되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.

지지부(120)는 차단부(110)의 상부에 연결되어, 몰드(10) 내부에서 차단부(110)가 안정적인 자세를 취할 수 있도록 지지할 수 있다. 지지부(120)는 몰드(10)의 상부로 삽입될 수 있고, 몰드(10)의 하부로 주편과 함께 인발될 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 지지부(120)는 몰드(10)의 횡방향 단면 형상 또는 몰드(10)의 횡방향 단면 형상과 유사한 형상을 갖는 틀 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 지지부(120)는 주편의 폭방향으로 몰드(10)의 장변(11a, 11b)보다 짧은 길이를 갖고, 주편의 두께 방향으로 몰드(10)의 단변(12a, 12b)보다 짧은 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같이 지지부(120)를 틀 형상으로 형성하면, 몰드(10) 내부의 열기나 가스를 몰드(10)의 외부로 배출시킬 수 있다. 따라서 주편의 말단부의 응고가 지연되거나 가스에 의한 폭발이 발생하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.

지지부(120)에는 주조용 치구(100)를 운반 또는 이송하기 위해 별도의 치구 또는 운반장치와 연결하기 위한 파지부(140)를 형성할 수 있다. 파지부(140)는 몰드(10)에 주조용 치구(100)를 안정적으로 투입할 수 있도록, 지지부(120)의 상면에 연결될 수 있다. 파지부(140)는 지지부(120)의 상면에 몰드(10)의 장변(11a, 11b)과 나란하게 배치되도록 형성될 수도 있고, 몰드(10)의 단변(12a, 12b)과 나란하게 배치되도록 형성될 수도 있다. 파지부(140)는 주조용 치구(100)를 몰드(10)에 안정적으로 투입하고, 운반할 수 있다면 이에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

지지부(120)와 차단부(110)는 상하방향으로 연장되는 연결부(130)를 통해 서로 이격되도록 연결될 수 있다. 또한, 연결부(130)는 차단부(110)와 지지부(120) 사이에 몰드(10)의 내부 공간과 연통되어, 몰드 플럭스(F)가 이동 또는 유동할 수 있는 통로를 형성할 수 있다. 이러한 연결부(130)는 몰드(10)의 내부 공간과 연통되는 통로를 형성할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 것처럼 연결부(130)는 망상(網狀) 플레이트 형태나 통공이 형성된 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 또는, 도 5에 도시된 것처럼 연결부(130a)는 상하방향으로 연장되는 프레임 형태로 형성될 수도 있다. 이때, 연결부(130)는 지지부(120)와 차단부(110)의 크기, 예컨대 면적에 따라 수직방향으로 연장되도록 배치될 수도 있고, 경사지도록 배치될 수도 있다. 지지부(120)와 연결부(130)는 주편의 말단부가 어느 정도 응고될 때까지 용융되지 않을 정도로 고온에 견딜 수 있는 물질, 예컨대 차단부(110)와 동일한 물질로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 주조용 치구의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 선B-B'에 따른 주조용 치구의 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 주조용 치구(100a)는 차단부(110a)의 형상을 제외하고, 앞서 설명한 실시 예에 따른 주조용 치구(100)와 유사하게 형성을 가질 수 있다.

차단부(110a)는 주편의 말단부의 미응고 용강(M)에 삽입될 수 있는 블록 형상으로 형성될 수 있다. 차단부(110a)는 미응고 용강(M)에 삽입될 수 있도록, 하부로 돌출된 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 차단부(110a)는 주편의 말단부의 중심부, 예컨대 파이프에 삽입되어 파이프를 통해 몰드 플럭스(F)가 유입되는 것을 억제 혹은 차단하기 위하여 파이프와 유사한 형태, 예컨대 하부로 갈수록 면적이 감소하는 형상으로 형성되거나, 몰드(10)의 중심이나 파이프의 중심을 향해 하향 경사지는 경사면을 갖도록 형성될 수 있다. 차단부(110a)는 도 4에 도시된 바와 같이 하부에 첨부(尖部)가 형성된 사각뿔 형태로 형성될 수 있다. 차단부(110a)는 사각뿔 형태 이외에도 다각뿔 형태나 원뿔 형태 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 차단부(110a)를 블록 형태로 형성하면, 차단부(110a)가 자중에 의해 주편의 말단부의 중심부에 형성되는 파이프에 빠르게 삽입되기 때문에, 파이프로 몰드 플럭스(F)가 유입되는 것을 신속하게 차단할 수 있다. 또한, 차단부(110a)는 몰드(10) 내부의 용강보다 낮은 온도를 갖는 상태로 몰드(10)에 투입될 수 있다. 따라서 차단부(110a)에 몰드 플럭스(F)를 수용할 수 있는 공간이 없더라도 고온의 몰드 플럭스(F)가 차단부(110a)와 접촉하게 되면 차단부(110a)의 상부, 예컨대 차단부(110a)와 지지부(120) 사이에서 빠르게 응고하게 된다. 이에 주편의 말단부와 주조용 치구(100a)가 몰드(10)에서 인출되더라도 몰드 플럭스(F)가 몰드(10) 하부의 다른 설비를 오염시키는 현상을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 실시 예 및 변형 예는 상호 조합이 가능하고, 상호 조합을 통해 다양하게 변형될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법에 대해서 설명한다.

도 6 내지 9는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 주조방법은, 몰드(10)에 용강을 주입하는 과정과, 용강의 상부에 몰드 플럭스(F)를 공급하는 과정과, 용강을 응고시키고, 몰드(10)로부터 주편을 인발하는 과정과, 용강의 주입을 종료하는 과정과, 주편의 말단부의 미응고 용강(M) 중 일부의 유동을 차단하고, 유동이 차단된 미응고 용강(M) 상부에서 몰드 플러스를 분리하는 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 응고셀(Mc)을 형성하면서 주편으로 주조될 수 있다. 주편은 몰드(10)의 하부로 인발되고, 몰드(10) 하부에 구비되는 냉각대를 지나가면서 냉각수에 의해 냉각 및 압하될 수 있다.

몰드(10)에 용강의 주입이 종료되면, 몰드(10) 내부에 주입되어 있는 용강, 즉 주편의 말단부의 미응고 용강(M)이 충분히 응고될 수 있도록 주편의 인발을 일시적으로 정지시킬 수 있다.

주편의 인발이 정지되면, 도 6에 도시된 몰드(10)에 용강을 주입하기 위한 침지 노즐(미도시)을 몰드(10) 상부에서 제거하고, 몰드(10)에 삽입할 주조용 치구(100)를 준비할 수 있다. 주조용 치구(100)는 몰드(10) 내부의 주편의 말단부의 미응고 용강(M) 중 일부의 유동을 차단하고, 미응고 용강(M) 상부에서 몰드 플럭스(F)를 분리할 수 있다. 이 과정은 몰드(10) 내부의 용강이 완전히 응고되기 이전에 수행하는 것이 바람직하다. 몰드(10)에 주조용 치구(100)를 삽입하기 이전에는 몰드(10)에 주입된 용강이 응고되면서 중심부가 함몰되는 파이프가 형성될 수 있다. 이때, 용강, 즉 미응고 용강(M)은 몰드(10)의 외측에서 내측 방향 및 상측에서 하측 방향으로 유동하면서 응고될 수 있다.

도 7을 참조하면, 운반 장치(미도시)를 이용하여 주조용 치구(100)를 몰드(10) 내부로 삽입할 수 있다. 몰드(10) 내부에 주조용 치구(100)를 삽입하면, 차단부(110)의 하부의 일부가 몰드 플럭스(F)를 통과하면서 몰드 플럭스(F) 하부의 미응고 용강(M)에 접촉하게 된다. 이 경우, 몰드 플럭스(F)는 주조용 치구(100)가 삽입된 만큼 레벨이 상승하게 된다.

이후, 주조용 치구(100)에서 운반 장치를 분리하면, 주조용 치구(100)는 자중에 의해 하강하게 되고, 도 8에 도시된 것처럼 차단부(110)의 하면이 주편의 말단부의 미응고 용강(M)과 완전하게 접촉하게 된다. 이때, 차단부(110)는 몰드(10)의 중심부, 즉 주편의 말단부의 미응고 용강(M)에 삽입될 수 있다. 차단부(110)는 주편의 말단부에서 미응고 용강(M)의 중심부, 즉 파이프가 형성된 영역에 완전히 삽입될 수 있다. 이렇게 차단부(110)가 미응고 용강(M)에 삽입되면, 차단부(110)의 하면에 의해 미응고 용강(M)의 유동이 차단되고, 차단부(110)의 하면과 접촉하고 있는 미응고 용강(M)의 상부에 있는 몰드 플럭스(F)가 몰드(10)의 내면쪽으로 밀려나게 된다. 그리고 몰드 플럭스(F)의 레벨이 상승하면서, 차단부(110)와 지지부(120)를 연결하고 있는 연결부(130)의 통로를 통해 차단부(110)와 지지부(120) 사이 공간으로 이동하여 차단부(110)의 상면에 형성된 회수 공간(112)으로 회수될 수 있다.

이와 같이 몰드(10) 내부에 주조용 치구(100)를 삽입하면, 주편의 말단부의 미응고 용강(M)에 차단부(110)가 접촉하여, 그 상부에 위치하고 있던 몰드 플럭스(F)를 밀어내서 미응고 용강(M)에서 분리할 수 있다. 또한, 차단부(110)의 하면이 미응고 용강(M)의 유동을 차단함으로써 몰드 플럭스(F)가 미응고 용강(M)으로 유입 또는 혼입되는 것을 차단할 수 있다. 따라서 몰드 플럭스(F)가 미응고 용강(M) 중으로 유입되는 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다. 또한, 주조용 치구(100)와 미응고 용강(M) 간의 온도 차이에 의해 미응고 용강(M)의 응고가 촉진되고, 주조용 치구(100)의 하중에 의해 미응고 용강(M)이 가압됨으로써 주편의 말단부에 형성되는 파이프의 길이를 저감시킬 수 있다. 또한, 주조용 치구(100)와 몰드 플럭스(F)의 온도 차이에 의해, 몰드 플럭스(F)가 응고되어, 이후 주편의 말단부를 몰드(10)에서 인출했을 때 몰드 플럭스(F)가 주변 설비를 오염시키는 현상도 억제할 수 있다.

이후, 도 9에 도시된 바와 같이 일시적으로 정지했던 주편의 인발을 시작하여, 주편의 말단부와 주조용 치구(100)를 몰드(10)에서 인출할 수 있다. 주조용 치구(100)는 주편의 말단부에 융착되어 주편의 말단부와 함께 몰드(10)에서 인출될 수 있다. 그리고 몰드 플럭스(F)는 응고된 상태로 주조용 치구(100)에 부착된 상태로 몰드(10)에서 인출될 수 있다. 몰드(10)에서 인출된 주편의 말단부와 주조용 치구(100)는 냉각대에 설치되는 절단장치(미도시)를 이용하여 절단된 후, 스크랩으로 사용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 변형 예에 따른 주조 방법에서 주편의 말단부의 파이프를 차단하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형 예에 따른 주조용 치구(100a)를 몰드(10)에 삽입하면, 미응고 용강(M)은 차단부(110a)의 하면, 예컨대 차단면과 접촉하게 된다. 이에 미응고 용강(M)의 상부에 있던 몰드 플럭스(F)는 차단부(110a)의 외측으로 이동한 후 차단부(110a)와 지지부(120) 사이의 공간, 예컨대 회수 공간으로 이동할 수 있다. 몰드 플럭스(F)는 차단부(110a)와의 온도 차이에 의해 응고가 촉진되어, 차단부(110a)와 지지부(120) 사이의 회수 공간에서 응고물을 형성할 수 있다. 또한, 차단부(110a)는 블록 형태로서, 그 하중에 의해 미응고 용강(M)을 충분하게 가압할 수 있기 때문에 주편의 말단부에 형성되는 파이프의 길이를 더욱 효과적으로 저감시킬 수 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, 100a: 주조용 치구
110, 110a: 차단부 120: 지지부
130, 130a: 연결부 140: 파지부

Claims

몰드의 내부에 삽입 가능하도록 형성되는 지지부;
상기 몰드의 내부에 삽입 가능하고, 상기 지지부보다 하부로 돌출되도록 형성되는 차단부; 및
상기 차단부를 상기 지지부에서 이격되도록 연결하는 연결부;를 포함하는 주조용 치구.
청구항 1에 있어서,
상기 연결부는 상기 차단부와 상기 지지부의 사이에 형성되는 공간과 상기 몰드의 내부 공간을 연통시키는 통로를 가지는 주조용 치구.
청구항 2에 있어서,
상기 차단부의 하면은 상기 몰드의 내면에 대해서 경사지도록 형성되는 주조용 치구.
청구항 3에 있어서,
상기 차단부는 상광하협의 형태를 갖도록 형성되는 주조용 치구.
청구항 3 또는 4에 있어서,
상기 차단부는 상부가 개방된 중공형으로 형성되는 주조용 치구.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 차단부, 상기 지지부 및 상기 연결부 중 적어도 하나는 상기 몰드에 주입되는 몰드 플럭스보다 큰 비중을 갖는 물질을 포함하는 주조용 치구.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 연결부는 상하방향으로 연장되는 프레임 및 통공이 형성된 플레이트 중 적어도 하나를 포함하는 주조용 치구.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 지지부는 상기 몰드의 내면과 나란하게 배치되는 틀 형상으로 형성되는 주조용 치구.
몰드에 용강을 주입하는 과정;
상기 용강의 상부에 몰드 플럭스를 공급하는 과정;
상기 용강을 응고시키고, 상기 몰드에서 주편을 인발하는 과정;
상기 용강의 주입을 종료하는 과정; 및
상기 몰드 내부의 미응고 용강 중 일부의 유동을 차단하고, 미응고 용강 중 일부와 몰드 플럭스를 분리하는 과정;을 포함하는 주조 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 미응고 용강 중 일부의 유동을 차단하는 과정은,
상기 미응고 용강에 주조용 치구의 일부를 접촉시키는 과정; 및
상기 주조용 치구와 접촉하는 미응고 용강에서 상기 몰드 플럭스를 밀어내는 과정;을 포함하는 주조 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 미응고 용강에 주조용 치구의 일부를 접촉시키는 과정은,
하부로 함몰되는 미응고 용강의 중심부에 상기 주조용 치구의 일부를 삽입하는 과정을 포함하는 주조 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 미응고 용강 중 일부의 유동을 차단하는 과정은,
상기 몰드 플럭스보다 비중이 큰 주조용 치구를 자중에 의해 하강시키는 과정을 포함하는 주조 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 몰드 플럭스를 분리하는 과정은,
상기 몰드 플럭스를 상기 주조용 치구에 접촉시켜 응고시키는 과정을 포함하는 주조 방법.
청구항 11 또는 13에 있어서,
상기 몰드 플럭스를 분리하는 과정은,
상기 몰드 플럭스 중 일부를 상기 주조용 치구를 이용하여 회수하는 과정을 포함하는 주조 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 몰드 플럭스를 분리하는 과정 이후에,
상기 주조용 치구를 상기 주편의 말단부에 융착시켜 상기 몰드에서 인출하는 과정을 포함하는 주조 방법.