KR101392835B1 - 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판에 관한 것으로서, 용강의 주형이 되며, 몰드의 몸체를 이루는 몰드 동판; 상기 몰드 동판의 내부를 따라 유로(流路)를 형성하여, 유로를 통해 냉각수를 순환시키는 냉각수 슬릿; 및 상기 냉각수 슬릿의 유로 표면을 코팅하는 코팅부를 포함하되, 상기 코팅부는, 상기 유로 표면 중에서 상기 용강을 향하는 측면을 코팅하여, 균일한 온도 분포를 가지는 몰드 동판을 제공하는 효과를 가진다.

Description

코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판{MOLD COPPER SHEET EQUIPPED WITH COATED COOLANT SLIT}

본 발명은 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 몰드 동판의 내부 표면을 따라 냉각수 슬릿을 구비하되, 몰드 표면에서의 온도 불균일을 낮추어 용강의 응고 불균일을 저감시키기 위해, 냉각수 슬릿 내부에 열전달율이 낮은 소재로 코팅하는 기술 분야이다.

철강 연속 주조 공정에 있어서, 연속 주조시에 발생하는 주편의 응고 불균일은 주편의 오실레이션 마크(oscillation mark)를 형성하여, 철강 제품의 품질을 떨어트리는 문제점을 야기시킨다.

이러한 응고 불균일 현상은 몰드(mold) 내에서 온도의 불균일이 하나의 원인으로 밝혀져 있으며, 이를 위해 몰드내 온도 불균일 현상을 방지하기 위한 다수의 기술들이 개발되어져 왔다.

몰드 내 온도 불균일 현상을 방지하기 위한 기술로는 몰드 표면을 가공하거나 몰드 표면에 전도도가 낮은 물질로 코팅하여 열 전달율 자체를 떨어트리거나, 몰드 표면에 요철을 형성하여 몰드 플럭스와 동판 사이에 공기층을 형성시키거나 요철 내에 열전달율이 낮은 물질을 삽입하여, 열 전달율을 떨어트리는 기술들이 시도되어져 왔다.

몰드 동판 표면 즉, 용강이 수용되는 표면에 세라믹 물질로 코팅하는 기술은 구리 동판과 세라믹 물질이 접착이 유지되기 힘든 문제로 세라믹 층의 균열 또는 동판 표면으로부터의 이탈 등의 문제점이 발생하였다.

몰드 동판 표면에 요철을 생성시킨 후, 공기층을 형성하는 방법은 공기층의 두께 및 분포 비율을 개별적으로 제어할 수 없는바 몰드의 열특성 제어가 불가능한 문제점이 존재하였다.

또한, 몰드 표면에 요철을 생성시킨 후, 열전달율이 낮은 물질을 삽입하는 기술의 경우는 주조시 마찰력에 의한 삽입 물질의 이탈 현상이 발생하며, 이러한 이탈 현상으로 인해 몰드 전열 특성이 달라지는 문제점까지 발생하였다.

본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결과제를 가진다.

첫째, 몰드 내 온도 불균일 형상을 방지할 수 있는 몰드 동판을 제공하고자 한다.

둘째, 몰드 내 동판의 냉각의 속도를 제어할 수 있는 몰드 동판을 제공하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판은 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.

본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판은 내부 표면이 코팅된 냉각수 슬릿을 구비하는 몰드 동판으로서, 용강의 주형이 되며, 몰드의 몸체를 이루는 몰드 동판; 상기 몰드 동판의 내부를 따라 유로(流路)를 형성하여, 유로를 통해 냉각수를 순환시키는 냉각수 슬릿; 및 상기 냉각수 슬릿의 유로 표면을 코팅하는 코팅부를 포함하되, 상기 코팅부는, 상기 유로 표면 중에서 상기 용강을 향하는 측면을 코팅하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판의 상기 코팅부는, 상기 몰드 동판의 열전도도 이하의 열전도도를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판의 상기 코팅부는, 세라믹 또는 내열 고무로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판의 상기 냉각수 슬릿은, 내부에 6m/s 내지 7m/s의 유속으로 냉각수를 순환시키되, 상기 코팅부는, 상기 냉각수의 유속을 버틸 수 있는 전단 응력을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판은 상기 냉각수 슬릿에 연결되어, 상기 냉각수 슬릿에 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프; 상기 몰드 동판 표면에 위치하여 상기 몰드 동판 표면의 온도를 감지하는 복수 개의 온도 센서; 및 상기 온도 센서로부터 온도 정보를 수신하여, 상기 냉각수의 순환 속도를 조절하도록 상기 냉각수 펌프를 제어하는 펌프 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판의 상기 코팅부는, 7mm의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 냉각수 슬릿의 내부에 용강을 향하는 방향에 열전도도가 낮은 물질로 코팅함으로써 균일한 온도 분포를 가지는 몰드 동판을 제공하는 효과를 가진다.

둘째, 냉각수의 유속의 제어로 냉각 속도를 제어할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명이 실시되는 몰드의 사시도와 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판의 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 코팅부로 코팅되지 않은 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판 표면의 온도 분포(도 2(a))와 코팅부로 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판 표면의 온도 분포(도 2(b))를 도시한 온도 분포도이다.
도 3은 코팅부의 두께에 따른 온도 편차를 도시한 도포두께 대 온도 편차 그래프이다.

본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판을 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명이 실시되는 몰드의 사시도와 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판의 단면을 도시한 단면도이다. 도 2는 코팅부로 코팅되지 않은 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판 표면의 온도 분포(도 2(a))와 코팅부로 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판 표면의 온도 분포(도 2(b))를 도시한 온도 분포도이다. 도 3은 코팅부의 두께에 따른 온도 편차를 도시한 도포두께 대 온도 편차 그래프이다.

본 발명에 따른 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판은 몰드 동판(1); 냉각수 슬릿(10); 및 코팅부(11)를 포함한다.

몰드 동판(1)은 용강의 주형이 되며, 몰드의 몸체를 이룬다.

냉각수 슬릿(10)은 몰드 동판(1)의 내부를 따라 유로(流路)를 형성하여, 유로를 통해 냉각수를 순환시킨다. 냉각수 슬릿(10)은 내부에 냉각수(12)를 순환시킴으로써, 몰드 동판(1)에 수용된 용강을 응고시키게된다.

코팅부(11)는 냉각수 슬릿(10)의 유로 표면을 코팅하는데, 도 1에 도시된 바와 같이 몰드 동판에서 용강이 접하는 측면(1F)을 향하는 부분에 코팅하게 된다.

이는 고체 내에서 열전달율은 물체의 열 전도도에 의해서 결정되는데, 이러한 열전달율은 형상의 변환 또는 타 물질의 추가로 바꿀 수 있다. 따라서, 냉각수(11)에 의한 냉각은 냉각수 슬릿(10)이 위치한 몰드 동판(1)의 부분이 냉각수 슬릿(10)이 위치하지 않은 부분보다 빠르게 되는데, 이러한 온도 불균일은 냉각수 슬릿(10) 내부에 코팅부(11)를 코팅시킴으로써 저하시킬 수 있기 때문이다.

따라서, 도 2(a)에서와 같이, 냉각수(12)에 의한 직접적인 몰드 표면(1F)의 냉각과 그렇지 못한 몰드 표면(1F)의 냉각의 편차를 방지하기 위하여, 냉각수 슬릿(10) 내부에 코팅을 가하는 것이다.

도 2를 참조하면, 도 2(a)는 낮은 열전도도로 코팅되지 않은 냉각수 슬릿에 의해 냉각된 경우의 몰드 표면의 온도 편차를 도시하는데, 냉각수 슬릿이 위치한 몰드 표면의 온도와 냉각수 슬릿과 냉각수 슬릿 사이에 위치한 몰드 표면의 온도 편차가 최대 12까지 나타나는 것을 알 수 있다. 반면, 도 2(b)는 낮은 열전도도로 코팅된 냉각수 슬릿(10)에 의해 냉각된 경우의 몰드 표면의 온도 편차를 도시하고 있다. 도 2(b)를 참조하면, 도 2(a)에 비하여 온도 편차가 7도 정도로 낮아진 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른, 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판의 코팅부(11)는 상술한 이유도 몰드 동판(1)의 열전도도 보다 낮은 열 전도도를 가지는 것이 중요하며, 본 발명을 실시함에 있어서는 코팅부(11)를 세라믹 또는 내열 고무를 사용하여 코팅부(11)를 구현하였다.

냉각수 슬릿(10) 내부에 흐르는 냉각수(12)는 유속을 보통 6~7m/s를 가지는데 이러한 유속에 의해 코팅부(11)가 이탈되지 않도록 코팅부(11)는 전단 응력을 구비함이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 코팅부(11)의 도포 두께(가로축)이 증가함에 따라 온도 편차도 줄어드는 것을 관찰할 수 있다. 다만, 여기서 일반적으로 몰드 플럭스의 전도도로 알려져 있는 1W/㎡를 적용하였다. 도 3의 경우, 도포 두께가 5mm 내지 8mm 이상이 되면, 온도 편차의 감소율은 급속히 떨어지는바 이들 두께가 가장 바람직하며, 본 발명을 실시함에 있어서는 7mm 두께의 코팅부(11)를 사용하였다.

본 발명에 따른, 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판은 냉각수 펌프(미도시); 온도 센서(미도시); 및 펌프 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

냉각수 펌프는 냉각수 슬릿과 연결되어 냉각수 슬릿에 냉각수를 펌핑하는 구성이다. 냉각수 펌프의 경우, 냉각수를 6m/s 내지 7m/s로 순환시켜줄 수 있어야함은 물론이며, 펌핑의 속도를 제어할 수 있는 구성임이 바람직하다.

온도 센서는 몰드 동판의 표면에 위치하여, 몰드 동판의 표면 온도를 감지하되, 몰드 동판의 각 위치에 따른 온도 분포를 감지해야 하는바 복수 개로 이루어짐이 바람직하다.

온도 센서는 몰드 동판(1)에 수용되는 용강이 가지는 온도의 모든 범위를 측정할 수 있어야하며, 주편의 품질에 영향을 주지 않을 정도의 크기임이 바람직하다.

펌프 제어부는 온도 센서로부터 온도 정보를 수신하여, 냉각수의 순환 속도를 조절하도록 냉각수 펌프를 제어하여, 냉각 효율을 조절한다. 즉, 냉각의 속도를 높이기 위해서는 냉각수 펌프 가동력을 높여 냉각수의 순환이 빨리되도록 하며, 냉각의 속도를 줄이기 위해서는 냉각수 펌프 가동력을 낮춘다.

또한, 펌프 제어부는 목적하고자 하는 냉각의 온도까지 몰드 동판(1)의 온도를 조절할 수도 있는바, 냉각하고자 하는 온도까지 몰드 동판(1)이 냉각되면 냉각수 펌프의 가동을 멈추기도 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.

1: 몰드 동판
1F: 몰드 동판에서 용강이 수용되는 측면
1S: 몰드 동판에서 용강이 수용되는 측면의 반대 측면
10: 냉각수 슬릿
11: 코팅부
12: 냉각수

Claims (6)

1. 내부 표면이 코팅된 냉각수 슬릿을 구비하는 몰드 동판에 있어서,
   용강의 주형이 되며, 몰드의 몸체를 이루는 몰드 동판;
   상기 몰드 동판의 내부를 따라 유로(流路)를 형성하여, 유로를 통해 냉각수를 순환시키는 냉각수 슬릿;
   상기 냉각수 슬릿의 유로 표면을 코팅하는 코팅부;
   상기 냉각수 슬릿에 연결되어, 상기 냉각수 슬릿에 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프;
   상기 몰드 동판 표면에 위치하여 상기 몰드 동판 표면의 온도를 감지하는 복수 개의 온도 센서; 및
   상기 온도 센서로부터 온도 정보를 수신하여, 상기 냉각수의 순환 속도를 조절하도록 상기 냉각수 펌프를 제어하는 펌프 제어부를 포함하되,
   상기 코팅부는,
   상기 유로 표면 중에서 상기 용강을 향하는 측면을 코팅하는 것을 특징으로 하는, 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 코팅부는,
   상기 몰드 동판의 열전도도 이하의 열전도도를 가지는 것을 특징으로 하는, 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 코팅부는,
   세라믹 또는 내열 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 냉각수 슬릿은,
   내부에 6m/s 내지 7m/s의 유속으로 냉각수를 순환시키되,
   상기 코팅부는,
   상기 냉각수의 유속을 버틸 수 있는 전단 응력을 가지는 것을 특징으로 하는, 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 코팅부는,
   5mm 내지 8mm의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 코팅된 냉각수 슬릿이 구비된 몰드 동판.
   

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