KR20140108752A - 연속주조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 열처리 설비 없이 내, 외층간 복합 성능을 갖는 소재를 제작할 수 있는 연속주조 장치에 관하여 개시한다.
이를 위하여 본 발명은 용강주입부로부터 연속적으로 주입되는 용강을 1차성형물로 성형하여 배출경로를 따라 배출하는 제1연주부와, 배출경로 상에 배치되며, 외부로부터 제공되는 용강을 배출되는 1차성형물 둘레에 연속적으로 공급하여 2차성형물을 성형하고, 성형한 1,2차성형물을 갖는 소재를 배출경로를 따라 배출하는 제2연주부를 포함하는 연속주조 장치를 제공한다.

Description

연속주조 장치{APPARATUS FOR CONTINUOUS CASTING}

본 발명은 연속주조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 열처리 설비 없이 내, 외층간 복합 성능을 갖는 소재를 제작할 수 있는 연속주조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조 장치는 용강을 주편(slab) 등의 반제품으로 제조하기 위해 이용된다.

이러한 연속주조 장치는 용강이 몰드를 통과하면서 응고층이 형성되도록 한 후에 양측으로 다수 배열된 연주기 롤 사이로 통과할 때, 냉각수를 분사시켜 주편의 표면을 냉각시키는 제조공정을 갖는다.

이때, 연속주조에 의해 만들어진 주편은 전체적으로 한 가지 제강 성분만을 갖기 때문에, 내, 외층간 복합 성능을 갖기 위해서는 별도의 열처리 공정이 요구된다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 특2003-0081044호(공개일자 2003년 10월 17일)가 있으며, 상기 선행문헌에는 '연속주조방법, 연속주조장치 및 연속주조주편'에 관하여 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 별도의 열처리 설비 없이 내, 외층간 복합 성능을 갖는 소재를 제작할 수 있는 연속주조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 사상을 따르면, 용강주입부로부터 연속적으로 주입되는 용강을 1차성형물로 성형하여 배출경로를 따라 배출하는 제1연주부; 및 상기 배출경로 상에 배치되며, 외부로부터 제공되는 용강을 배출되는 상기 1차성형물 둘레에 연속적으로 공급하여 2차성형물을 성형하고, 성형한 상기 1,2차성형물을 갖는 소재를 배출경로를 따라 배출하는 제2연주부;를 포함하는 연속주조 장치를 제공한다.

상기 제1연주부는, 상기 용강주입부로부터 배출되는 용강을 상기 배출경로로 배출하는 제1턴디쉬(tundish); 및 상기 배출경로 상에 전, 후단이 관통된 형태로 배치되며, 상기 제1턴디쉬로부터 배출되는 용강을 공급받아 상기 용강을 응고시켜 1차성형물로 성형하여 배출하는 제1몰드;를 포함한다.

상기 제2연주부는, 외부로부터 제공받은 용강을 상기 1차성형물의 둘레에 공급하는 제2턴디쉬; 및 상기 배출경로 상에 전, 후단이 관통된 형태로 배치되며, 상기 1차성형물과, 상기 1차성형물의 둘레에 공급되는 상기 용강을 응고시켜 2차성형물을 갖는 소재로 성형하여 배출하는 제2몰드;를 포함한다.

상기 제1몰드는 상기 1차성형물로 성형하는 제1관통홀을 가지고, 상기 제2몰드는 상기 2차성형물로 성형하는 제2관통홀을 가지며, 상기 제2관통홀은 상기 제1관통홀보다 큰 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 소재의 1,2차성형물은, 서로 다른 응고 시점을 갖는 것이 바람직하다.

상기 제2몰드에는, 상기 소재를 표면 처리하는 몰드 파우더(mold powder)가 투입되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 배출경로 상에 배치되어, 상기 소재의 이동을 안내하는 가이드 롤;을 더 포함할 수 있다.

본 발명인 연속주조 장치는, 별도의 열처리 설비 없이 내, 외층간 복합 성능을 갖는 소재를 제작할 수 있는 효과를 제공한다.

이에 따라, 본 발명인 연속주조 장치는, 작업의 효율을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치의 구성 간 작동관계를 설명하기 위해 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치에 있어서, 제1,2몰드를 설명하기 위해 도시한 도면,
도 4는 도 2에 표시된 A-A' 단면을 도시한 도면임.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연속주조 장치에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치(100)는 용강이 연속적으로 주편(이하, 소재)의 가닥으로 응고되는 과정을 실시하기 위한 구성으로 이루어진다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치(100)는, 철도 차량이나 전차의 이송경로인 레일(rail)용 소재를 제조하기 위해 주로 이용될 수 있다.

여기서, 상기 레일에 있어 중요한 특성은 크게, 마모 저항성(Abrasion Resistance)과, 피로 저항성(Fatigue Resistance)을 들 수 있다.

이는 상기 레일이 기차 휠(wheel)과의 지속적인 마찰을 통해 표면이 닳아 없어지거나, 표면 부위에 크랙(crack)이 발생하는 것을 방지하기 위해서이다.

이러한 레일의 표면은 피로 저항성이 우수하고, 레일의 내부는 마모 저항성이 우수해야, 레일의 마모 및 피로 성능을 향상시킬 수 있다.

이를 위하여, 레일의 표면은 피로 저항성이 우수한 베이나이트(bainite) 물성을 갖고, 레일의 내부는 마모 저항성이 우수한 페라이트(ferrite)의 물성을 갖는 것이 바람직하다.

즉, 상기 레일은 내, 외층이 복합 성능을 가지도록 제조되어야 내구성이 좋아질 수 있다.

이를 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치(100)는, 내, 외층이 복합 성능을 갖는 레일용 소재를 제작하기 위한 구성으로 이루어진다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치(100)는, 제1턴디쉬(112) 및 제1몰드(114)를 포함하는 제1연주부(110)와, 제2턴디쉬(122) 및 제2몰드(124)를 포함하는 제2연주부(120)와, 가이드 롤(130)과, 압하 롤(140)을 포함한다.

여기서, 상기 제1턴디쉬(112)와 상기 제2턴디쉬(122)는 용강주입부(10)로부터 용강을 주입받는 형태로 이루어지며, 도시된 바와 같이 서로 다른 위치 및 시점에서 용강을 배출한다.

상기와 같은 구성들은 후술되는 도면을 통해 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치의 구성 간 작동관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치(100)는 크게, 제1연주부(110)와, 제2연주부(120)를 포함한다.

먼저 제1연주부(110)는, 용강주입부(10)로부터 연속적으로 주입되는 용강(20)을 1차성형물(30)로 성형한다. 그리고 제1연주부(110)는 상기 1차성형물(30)을 배출경로(60)를 따라 배출한다.

여기서 상기 용강주입부(10)는 레이들(ladle)과 같이 용강(20)을 이동시키고 담는 기능을 갖는다.

상기 제1연주부(110)는, 제1턴디쉬(112)와, 제1몰드(114)를 포함한다.

상기 제1턴디쉬(112)는, 상기 용강주입부(10)로부터 배출되는 용강(20)을 상기 배출경로(60)로 배출한다.

이때, 상기 제1턴디쉬(112)는 상기 용강주입부(10)로부터 용강(20)을 공급받아, 용강(20)의 공급량을 제어하는 완충 기능을 갖는다.

즉, 상기 제1턴디쉬(112)에 용강(20)이 채워지게 되면, 일정량의 용강(20)을 상기 배출경로(60)로 배출시킨다.

상기 제1몰드(114)는, 상기 배출경로(60) 상에 전, 후단이 관통된 형태로 배치된다. 이러한 제1몰드(114)는 상기 제1턴디쉬(112)로부터 배출되는 용강(20)을 공급받는다.

그 후에, 상기 제1몰드(114)는 상기 공급받은 용강(20)을 응고시켜 1차성형물(30)로 성형한다. 그리고 상기 제1몰드(114)는 상기 1차성형물(30)을 후단인 배출경로(60)로 배출한다.

다음으로 상기 제2연주부(120)는, 상기 배출경로(60) 상에 배치된다. 이러한 제2연주부(120)는, 외부로부터 제공되는 용강(20)을 상기 제1몰드(114)로부터 배출되는 1차성형물(30) 둘레에 연속적으로 공급하여 2차성형물(40)을 성형한다.

이때, 상기 제2연주부(120)는 상기 성형한 1,2차성형물(30, 40)을 갖는 소재(50)를 형성하며, 상기 소재(50)를 상기 배출경로(60)를 따라 배출한다.

여기서 상기 1,2차성형물(30, 40)은 서로 다른 응고 시점을 갖는다. 즉, 상기 1차성형물(30)은 마모 저항성이 우수한 페라이트의 물성을 갖고, 상기 2차성형물(40)은 피로 저항성이 우수한 베이나이트 물성을 갖는다.

이에 따라, 상기 1,2차성형물(30, 40)을 갖는 상기 소재(50)는 서로 다른 복합 성능(물성)을 갖는다.

상기 제2연주부(120)는 제2턴디쉬(122)와, 제2몰드(124)를 포함한다.

상기 제2턴디쉬(122)는, 외부로부터 제공받은 용강(20)을 상기 1차성형물(30)의 둘레에 공급한다.

여기서 상기 제2턴디쉬(122)는, 상기 제1턴디쉬(122)와 별도로 용강(20)이 주입되어야 한다.

이때, 상기 제2턴디쉬(122)에는 상기 용강주입부(10)로부터 용강(20)이 주입될 수 있다. 다만, 상기 제2턴디쉬(122)는 상기 제1턴디쉬(122)에 주입되는 용강(20)과는 별도의 위치 및 시점에서 용강(20)이 주입되는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 제2턴디쉬(122)는 전술된 바와 같이 외부로부터 용강(20)을 공급받아, 용강(20)의 공급량을 제어하는 완충 기능을 갖는다.

즉, 상기 제2턴디쉬(122)에 용강(20)이 채워지게 되면, 일정량의 용강(20)을 상기 노즐(122a)을 통해 상기 1차성형물(30)의 둘레에 공급한다.

이때, 제2턴디쉬(122)는 별도의 노즐(122a)을 통해 용강(20)을 상기 1차성형물(30)의 둘레에 공급한다.

상기 제2몰드(124)는, 상기 배출경로(60) 상에 전, 후단이 관통된 형태로 배치된다. 이러한 제2몰드(124)는 상기 1차성형물(30)과, 상기 1차성형물(30)의 둘레에 공급되는 상기 용강(20)을 응고시켜 2차성형물(40)을 갖는다.

이에 따라, 상기 제2몰드(124)는 상기 1,2차성형물(30, 40)을 갖는 소재(50)가 성형되고, 상기 소재(50)를 후단인 배출경로(60)로 배출한다.

이때, 상기 제2몰드(124)에는 상기 소재(50)가 상기 배출경로(60)로 배출되기 전에 상기 소재(50)를 표면 처리하는 몰드 파우더(mold powder)가 투입된다.

여기서 상기 몰드 파우더는, 상기 제2몰드(124)에만 투입되고, 상기 제1몰드(114)에는 투입되지 않는다.

만약, 상기 제1몰드(114)에도 몰드 파우더가 투입된다면 소재(50) 내, 외층(1,2차성형물 : 30, 40)의 결합력이 약화되고, 서로 혼입된 몰드 파우더를 기점으로 소재(50)에 크랙(crack)이 생성될 수 있다.

따라서, 상기 몰드 파우더는, 상기 제2몰드(124)에만 투입되고, 상기 제1몰드(114)에는 투입되지 않는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치(100)는, 배출경로(60) 상에 배치되어 상기 소재(50)의 이동을 안내하는 가이드 롤(130)과, 상기 가이드 롤(130)의 후단에 설치되어, 상기 소재(50)를 압하하는 압하 롤(140)이 더 포함된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조 장치에 있어서, 제1,2몰드를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 4는 도 2에 표시된 A-A' 단면을 도시한 도면이다.

여기서 하기의 설명에서는 도 3 및 도 4에 도시된 도면을 설명하지만, 원활한 내용설명과 그에 따른 이해를 돕기 위해 도 2의 도면도 참조하는 것이 바람직하다.

먼저 도 3을 참조하면, 제1몰드(114)와 제2몰드(124)는 전, 후단이 관통된 형태로 이루어지며, 상기 제1몰드(114)가 전단에 배치되고, 상기 제2몰드(124)가 상기 제1몰드(114)의 후단에 배치된다.

여기서, 상기 제1몰드(114)는 용강(20)을 1차성형물(30)로 성형하는 제1관통홀을 가진다. 그리고 상기 제2몰드(124)는 상기 1차성형물(30)의 둘레에 2차성형물(40)로 성형하는 제2관통홀을 가진다.

이때, 상기 제2관통홀의 크기(D2)는 상기 제1관통홀의 크기(D1)보다 크다. 이는, 도 4에 도시된 것처럼 1,2차성형물(30, 40)의 두께(t1, t2)와 관계가 있다.

즉, 상기 제1몰드(114)에서 1차성형물(30)이 안정적으로 형성된 후, 상기 제2몰드(124)에서 상기 1차성형물(30)의 둘레에 용강(20)이 공급되어 2차성형물(40)이 형성된다.

이때, 상기 1차성형물(30)의 두께가 얇은 경우, 1차성형물(30)의 둘레에 상기 용강(20)이 공급 시 파괴될 수 있다.

이와 마찬가지로, 상기 1차성형물(30)의 둘레에 성형되는 상기 2차성형물(40)의 두께(t1, t2)가 얇을 경우, 상기 2차성형물(40) 형성 시 파괴될 수 있다.

따라서 상기 1,2차성형물(30, 40)이 파괴되지 않도록, 상기 제1,2몰드(114, 124)의 크기는 서로 다르게 형성되어야 한다.

즉, 상기 1,2차성형물(30, 40)에 요구되는 두께 조건을 충족하도록, 상기 제2몰드(124)의 제2관통홀 크기(D2)는 상기 제1몰드(114)의 제1관통홀 크기(D1)보다 크게 형성된다.

이때, 상기 제1,2관통홀의 크기는 작업 환경에 따라 가변될 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명인 연속주조 장치는 별도의 열처리 설비 없이 내, 외층간 복합 성능을 갖는 소재를 제작할 수 있다.

이에 따라, 본 발명인 연속주조 장치를 이용하면 작업의 효율을 향상시키고, 제조비용을 절감할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10 : 용강주입부 20 : 용강
30 : 1차성형물 40 : 2차성형물
50 : 소재 60 : 배출경로
100 : 연속주조 장치 110 : 제1연주부
112 : 제1턴디쉬 114 : 제1몰드
120 : 제2연주부 122 : 제2턴디쉬
124 : 제2몰드 130 : 가이드 롤
140 : 압하 롤

Claims (7)

1. 용강주입부로부터 연속적으로 주입되는 용강을 1차성형물로 성형하여 배출경로를 따라 배출하는 제1연주부; 및
   상기 배출경로 상에 배치되며, 외부로부터 제공되는 용강을 배출되는 상기 1차성형물 둘레에 연속적으로 공급하여 2차성형물을 성형하고, 성형한 상기 1,2차성형물을 갖는 소재를 배출경로를 따라 배출하는 제2연주부;를 포함하는 연속주조 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1연주부는,
   상기 용강주입부로부터 배출되는 용강을 상기 배출경로로 배출하는 제1턴디쉬(tundish); 및
   상기 배출경로 상에 전, 후단이 관통된 형태로 배치되며, 상기 제1턴디쉬로부터 배출되는 용강을 공급받아 상기 용강을 응고시켜 1차성형물로 성형하여 배출하는 제1몰드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2연주부는,
   외부로부터 제공받은 용강을 상기 1차성형물의 둘레에 공급하는 제2턴디쉬; 및
   상기 배출경로 상에 전, 후단이 관통된 형태로 배치되며, 상기 1차성형물과, 상기 1차성형물의 둘레에 공급되는 상기 용강을 응고시켜 2차성형물을 갖는 소재로 성형하여 배출하는 제2몰드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1몰드는 상기 1차성형물로 성형하는 제1관통홀을 가지고, 상기 제2몰드는 상기 2차성형물로 성형하는 제2관통홀을 가지며, 상기 제2관통홀은 상기 제1관통홀보다 큰 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 연속주조 장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 소재의 1,2차성형물은,
   서로 다른 응고 시점을 갖는 것을 특징으로 하는 연속주조 장치.
   
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 제2몰드에는,
   상기 소재를 표면 처리하는 몰드 파우더(mold powder)가 투입되는 것을 특징으로 하는 연속주조 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   배출경로 상에 배치되어, 상기 소재의 이동을 안내하는 가이드 롤;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조 장치.

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