KR100398622B1 - 비직선형으로구성된연속주조용슬라이딩게이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 턴디쉬로부터 몰드로 용강을 공급할 때 용강의 유량을 조절하기 위한 슬라이딩 게이트에 관한 것으로, 특히.상부 게이트 및 하부 게이트에 용강이 통과하게 되는 부분의 형상을 직선이 아닌 경사면 또는 곡면으로 구성하여 사용빈도가 가장 높은 개구 상태에서는 상부 및 하부 게이트가 일직선 또는 호형곡면을 이루도록 하여서 된 것임.

Description

비직선형으로 구성된 연속 주조용 슬라이딩 게이트

본 발명은 연속주조시에 사용되는 턴디쉬(turndish)와 몰드의 사이에 위치하여 몰드 내부로 용강을 공급하는 통로역할을 하는 슬라이딩 게이트에 관한 것으로, 특히 용강이 통과하는 통로의 형상을 변형하여 공급되는 용강의 용량을 제어함과 동시에 공급되는 용강의 와류발생을 최소로 함으로써 용강이 균일하게 공급될 수 있도록 하는 슬라이딩 게이트에 관한 것이다.

연속주조, 즉 연주 시에는 전로 등과 같은 용강 제조 설비로부터 몰드 내로 용강을 공급하여 필요한 형태로 용강을 제조하게 된다. 전로 등에서 제조된 용강은 통상 턴디쉬라는 용강 공급체를 통하여 몰드 부근으로 운반되어 몰드의 내부로 용강을 공급하게 되는데, 턴디쉬로부터 몰드의 내부로 용강을 전달하기 위해서는 내화성 재료로 구성된 게이트를 통과하게 된다. 게이트는 턴디쉬로부터 몰드 내로 용강을 전달하는 통로역할을 함과 동시에, 턴디쉬로부터 몰드 내부로 공급되는 용강의 유량을 조절하는 역할도 동시에 하게된다.

턴디쉬로부터 몰드 내부로 공급되는 용강의 유량을 제어하는 방법으로는 게이트 내부에 스토퍼를 설치하여 턴디쉬로부터 몰드 내부로 공급되는 용강의 유량을 단속적으로 조절하는 방법과 게이트를 상하로 분리한 후 이들 상하 게이트들이 상대이동을 하도록 하여 게이트의 개구도를 조절하는 슬라이딩 게이트를 사용하는 방법이 사용되어왔다. 상기한 방법 중 스토퍼를 사용하는 방식은 용강의 유량을 정확하게 제어하기가 곤란하고 취급이 복잡하며, 또한 설치에 있어서 비교적 큰공간을 필요로 하기 때문에 최근에는 슬라이딩 게이트 방식을 많이 사용하고 있다.

슬라이딩 게이트를 사용하여 용강의 유량을 제어함에 있어서는, 통상 상부 또는 하부 게이트를 다른 게이트에 대하여 이동시킴으로써 양자 사이의 개구도를 조절하는 방식을 사용하고 있다. 그런데 용강이 통과하는 게이트의 형상이 직선형으로 구성됨에 따라 게이트가 완전히 개구되지 않은 상태에서는 상부 게이트와 하부 게이트의 사이의 단차가 발생하고 이 부분에서는 용강이 흐르지 못하고 정체되어 있거나 또는 용강이 게이트의 면과 충돌하는 영역이 발생하게 된다. 이러한 영역이 발생하게 되면 용강의 흐름이 정체되거나 또는 용강의 흐름에 와류가 발생하여, 용강이 몰드 내로 유입될 때 균일한 흐름상태를 갖지 못하게 되어 주조물의 품질이 저하된다. 또한, 용강의 정체 현상이 발생되게 되면 용강의 응고현상이 나타날 수 있어 장기간 사용 후에는 게이트가 폐색되는 문제점도 발생하게 된다.

이러한 문제점은 일반적으로 슬라이딩 게이트의 개구상태를 완전 개구 상태가 아닌 약 70 - 80%의 개구상태에서 가장 많이 사용한다는 점에서 매우 심각하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 따른 슬라이딩 게이트의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용강이 턴디쉬와 같은 용강 공급체로부터 슬라이딩 게이트를 통과하여 몰드 내로 공급될 때, 용강의 정체구간이 발생하지 않고 따라서 용강의 응고에 따른 게이트의 폐색현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 용강이 게이트를 통과할 때 와류가 발생하지 않도록 하여 몰드 내로 용강을 균일하게 공급할 수 있도록 하는 슬라이딩 게이트를 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 용강 개폐장치의 구성을 각각 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 우측에 도시된 종래 기술에 따른 슬라이딩 게이트의 구성을 상세히 도시한 단면도.

도 3은 슬라이딩 게이트의 개구 동작을 설명하기 위한 부분 평면도.

도 4는 도 2에 도시한 종래 기술에 따른 슬라이딩 게이트의 용강흐름을 나타내기 위한 도 2와 유사한 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 슬라이딩 게이트의 구성을 나타내기 위한 도 2와 유사한 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도 2 및 도 5와 유사한 단면도.

도 7은 도 6에 도시한 실시예에 있어서 용강의 흐름상태를 나타내기 위한 도 6과 유사한 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 턴디쉬 12 : 스토퍼

14 : 몰드 16 : 노즐

20 : 슬라이딩 게이트 22 : 상부 게이트

24 : 하부 게이트 26 : 하부노즐

28 : 침지노즐 30 : 웰블럭

32 : 상부 노즐

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 상호 상대적으로 활주하여 조절 가능한 개구부를 형성하는 상부 게이트 및 하부 게이트로 이루어진 슬라이딩 게이트에 있어서, 용강이 통과하는 상하 게이트의 수직면을 게이트의 부분 개구시 상호 연속되는 곡선을 이루도록 용강의 통로를 곡면으로 형성하여서 된 슬라이딩 게이트를 제공하게 된다.

상기 게이트의 수직면에 형성되는 곡면 형상은 게이트가 약 70% 정도 개구되었을 때 연속된 곡면을 이루도록 하는 것이 좋은데, 이는 상기한 개구정도가 가장 사용빈도수가 많은 개구상태이기 때문이다.

이와 같이 본 발명에 따라 용강이 통과하게 되는 게이트의 수직면을 곡면으로 구성함으로써 용강의 정체현상 또는 게이트의 특정 면과 용강이 충돌하거나, 또는 용강이 흐르지 못하고 정체되는 부분이 발생됨에 따른 문제점들을 해소할 수 있게 된다. 물론 본 발명에 따른 슬라이딩 게이트의 경우에 있어서도 용강의 통로가 완전 곡면이 되도록 하는 개구도 보다 적게 개구될 경우에는 종래의 슬라이딩 게이트의 경우에 있어서와 유사한 문제점이 발생될 소지도 있으나, 그렇다 하더라도 그 문제점은 용강의 통로가 곡선 또는 경사면을 이루고 있기 때문에 이러한 문제 발생의 여지는 상당한 정도로 감소되게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.

도 1은 턴디쉬로부터 몰드로 공급되는 용강의 유량을 제어하는 방식을 나타낸 단면도이다. 도면의 좌측은 스토퍼를 이용하는 방식으로서, 턴디쉬(10) 내에 저장되어 있는 용강은 스토퍼(12)가 상승되어 턴디쉬(10) 내부와 몰드(14) 사이에 노즐(16)을 통하여 유로가 형성됨에 따라 턴디쉬(10)로부터 몰드(14) 내부로 공급되게 된다. 이때 공급되는 용강의 양은 스토퍼(12)의 상승정도에 따라 제어되는데, 이러한 방식은 용강의 공급 유량을 정확하게 제어할 수 없을 뿐만 아니라 단속적인 제어에 의하여 용강 응고에 따른 노즐의 폐색문제도 발생하게 된다. 또한 스토퍼를 사용하는 방법은 턴디쉬 상부에 스토퍼의 상하 이동을 제어하기 위한 장치를 마련하여야 하기 때문에 설치공간을 비교적 많이 차지하게 된다. 이러한 이유로 하여 근년에는 스토퍼를 사용하는 방식은 많이 사용하지 않고 있다.

도 1의 우측에 도시된 부분은 종래 기술에 따른 슬라이딩 게이트(20)를 사용하여 턴디쉬 내의 용강이 몰드 내로 공급되는 것을 제어하는 방식을 나타낸 것이다. 종래 기술에 따른 슬라이딩 게이트(20)의 상세한 구조는 도 2에 상세히 도시되어 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 기술에 따른 슬라이딩 게이트(20)는 턴디쉬(10)의 저부와 연결된 상부 게이트(22)와, 침지노즐(28)과 일체로 연결되어 있는 하부노즐(26)에 연결되어 있는 하부 게이트(24)로 구성되어 있다. 턴디쉬(10)의 저부와 상부 게이트(22) 사이에는 도시된 바와 같이 웰블럭(30)과 상부 노즐(32)이 마련되어 있다.

도 2에 도시된 종래 기술에 따른 슬라이딩 게이트(20)의 작동상의 문제점을도 3 및 도 4를 참조로 하여 설명한다.

도 3은 슬라이딩 게이트(20)의 상부 게이트(22)와 하부 게이트(24)가 상호 상대이동을 함으로써 개구부의 개구도를 조절하는 상태를 나타낸 것이며, 도 4는 슬라이딩 게이트(20)가 부분 개구될 경우에 용강의 흐름이 균일하게 유지되지 못하는 상태를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 슬라이딩 게이트의 개구도는 상하 게이트를 상대이동 시킴으로써 조절하나, 통상의 경우 개구도는 약 70 - 80% 정도이며, 완전 개구 상태에서 조업하는 경우는 흔치 않다.

슬라이딩 게이트(20)의 개구도가 통상의 작업상태인 약 70 - 80% 정도일 경우에는 상부 게이트와 하부 게이트 사이에 단차가 발생되어 용강의 통로가 불연속적이게 된다. 이러한 단차가 발생하는 모서리 부분은 4에 도시된 바와 같이 용강의 흐름이 정상 상태를 이루지 못하게 되어 도면에 흑색으로 표시한 바와 같이 사각지대(dead zone)가 발생하게 되며, 용강자체의 흐름이 난류상태가 되어 노즐(26 및 28)을 통과할 때 와류가 발생될 수 있어 결국 몰드 내로 공급되는 상태가 불량하게 된다. 또한, 전술한 바와 같이 사각지대가 발생하게 되면 용강의 일부가 이에 부착되어 응고되고 또한 그 크기가 시간이 경과함에 따라 증가되어 결국은 게이트의 통로를 폐색시키게 된다.

이러한 결과는 명백히 바람직하지 못한 것으로서 가능한 한 상기와 같은 문제점을 해결하여야만 한다.

도 5는 본 발명에 따라 게이트의 용강접촉면, 즉 용강의 통로가 되는 슬라이딩 게이트의 부분을 비직선형으로 처리한 일 실시예를 도시한 단면도이다. 본 도면에 있어서 종래 기술에 따른 슬라이딩 게이트와 유사한 부분에는 동일한 참조번호를 사용하였다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 상부 및 하부 게이트(22,24)의 용강흐름면, 즉 용강의 통로를 형성하게 되는 면(42 및 44)을 각각 경사지게 형성하여 게이트(22,24)를 상대 이동시켜 게이트를 개방할 시 상부노즐(32)과 상부 및 하부 게이트에 의하여 형성되는 개구가 연속면을 이루도록 한다. 상부 및 하부 게이트(22,24)에 형성되는 경사면(42,44)의 형상과 각도는 상부 및 하부 게이트가 상대이동을 하여 개구를 형성할 시 가장 사용빈도가 많은 약 70∼80%의 개구시 상호 연속면을 이루도록 하는 것이 좋다.

물론 게이트(22,24)의 용강 흐름면의 형상을 도 5에 도시된 바와 같이 경사면으로 구성하여도 게이트가 상기한 70 ∼ 80%의 적정 개구도를 유지하지 못할 경우에는 게이트의 경사면(42,44) 사이에 단차가 형성되어 종래 기술에서와 같은 문제점이 발생될 수도 있으나, 이 경우에도 상부 노즐(32)로부터 유입되는 용강의 흐름이 상부 게이트(22)의 경사면(42)에 의하여 수직류가 아닌 경사류로 유도되기 때문에 도 4에 도시된 바와 같은 사각지대의 발생가능성은 종래에 비하여 감소하게 된다. 즉, 게이트(22,24)가 부분적으로 개구되거나 또는 완전히 개구되어 상부 게이트(22)와 하부 게이트(24)사이에 단차가 발생되더라도 상부 게이트(22)로부터 공급되는 용강의 흐름이 경사면을 따라서 유도되므로 용강의 흐름과 직접 충돌하게되는 하부 게이트(24)의 노출된 상부면에서의 용강의 흐름이 직경방향으로 대향되어있는 사각부분, 즉 하부 게이트(24)가 상부 게이트(22)에 대하여 상대적으로 후퇴되어 있는 부분으로도 향하게 되므로 종래 기술에 따른 슬라이딩 게이트 구조에 비하여 사각부분(dead zone)의 발생이 작아지게 된다. 또한, 상부 및 하부 게이트(22,24)의 경사면에 의하여 유도되는 용강의 경사류는 용강이 몰드 내로 유입될 시 교반효과를 증대시키게 되므로 몰드 내에서 용강이 균일하게 분포될 수 있도록 하는 효과도 아울러 제공하게 된다.

상부 및 하부 게이트(22,24)의 용강 흐름면에 마련된 경사부의 경사각은 각각의 게이트(22,24)의 수직방향 두께에 따라 가변적이기는 하나, 대략 수평면에 대하여 30 - 60 °의 각도를 갖도록 하는 것이 좋다. 그러나, 상부 및 하부 게이트(22,24)에 마련된 경사면의 경사각은 최적의 개구도, 즉 사용빈도가 가장 많은 개구도를 이룰시 상호 연속된 면을 이루도록 하는 것이 좋으나, 경우에 따라서는 상부 및 하부 게이트(22,24)의 경사면(42,44)의 경사각을 상호 상이하게 할 수도 있다. 즉 상부 게이트(22)의 경사면(42)의 경사각을 하부 게이트(44)의 경사면(44)의 경사각보다 크게 하여 상부 게이트(22)의 저부면과 하부 게이트(24)의 상부면 사이에 사각지대가 형성될 가능성을 보다 감소시킬 수 도 있으며, 또는 상부 게이트 및 하부 게이트의 경사면(42,44)의 각도를 상기한 바와는 역으로 구성하여 용강의 유동속도를 증가시키도록 할 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따라 상부 및 하부 게이트(22,24)의 용강접촉면에 호형 안내면을 형성한 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서는 도 5에 도시된 실시예에서와는 달리 상부 게이트(22)와 하부 게이트(24)의 용강의 통로를 구성하는 부분을 도 5에 도시한 실시예에서와는 달리 직선 경사면이 아닌 만곡면을 이루도록 하여, 적절한 개구도, 예컨대 70%의 개구상태일 때 상호 협력하여 호형곡면을 이루도록 되어있다. 도 6에서는 상부 게이트(22)의 경사면(42)이 상기한 호형곡면의 일부를 구성하도록 용강의 흐름 통로에 대하여 곡면을 이룬 상태로 편위되어 있고, 하부 게이트(24)의 경사면(44)은 호형곡면의 잔여부를 형성하도록 용강의 흐름통로에 대하여 곡면을 이룬 상태로 편위되어 있다. 이와 같이 구성된 경사면(42 및 42)은 상부 및 하부 게이트(22,24)가 상호 상대이동을 하여 적정 개구를 형성할 시 상호 협력하여 대략 반원형의 돌출부를 형성하여 용강의 통로를 곡선으로 형성하게 된다. 이와 같이 용강의 통로가 곡선으로 형성되면 최적 개구도에 있어서는 앞서 설명된 실시예와 마찬가지로 종래 기술에서 문제가 되었던 사각지대의 문제점을 해결할 수 있게 된다.

도 6에 도시된 실시예에서 상부 및 하부 게이트(22,24)가 상호 상대이동을 하여 적정 개구를 형성할 시 이루어지는 호형곡면의 곡률은 상부 및 하부 게이트의 수직방향으로의 전체 두께의 1 내지 2배가 되도록 하는 것이 좋다. 만일 상기한 호형곡면의 곡률이 너무 클 경우에는 본 발명에서 목적하는 소정의 효과를 이루기가 곤란하며, 곡률이 너무 작을 경우에는 용강의 흐름이 너무 지체되어 예기치 못한 단점을 초래할 수도 있다.

도 7은 도 6에 도시된 실시예에서 용강의 흐름을 나타내기 위한 단면도이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 턴디쉬로부터 공급되는 용강은 슬라이딩 게이트(20)를 통과할 시 직선류에서 경사류로 변환되어 사각지대의 발생가능성을 감소시킴과 동시에 용강의 흐름이 하부 게이트(24)의 상부면에 충돌됨으로 하여 발생될 수도 있는 난류 상태의 흐름을 정상류로 제어할 수 있게된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 슬라이딩 게이트(20)를 구성하는 상부 게이트(22) 및 하부 게이트(24)의 용강흐름 통로를 구성하는 면을 곡면 또는 경사면으로 형성함으로써, 종래 기술에 따른 슬라이딩 게이트에서 문제가 되었던 사각지대의 발생에 따른 문제점 및 용강의 흐름자체가 난류가 됨으로써 야기되었던 문제점들을 해결할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 용강 공급체로부터 강재를 제조하기 위한 몰드 내로 용강을 공급할 시 용강의 흐름을 개폐하는 슬라이딩 게이트에 있어서,

   상기 슬라이딩 게이트를 구성하는 상부 게이트 및 하부 게이트의 용강 흐름면을 경사면으로 구성하여 상부 및 하부 게이트가 상호 상대 이동을 하여 최적 개구 상태를 이룰 시 상호 연속된 경사면을 이루도록 구성된 것을 특징으로 하는 슬라이딩 게이트.