KR100478661B1 - 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강을 슬라브로 만드는 연속 주조 공정에서 사용되는 쉬라우드 노즐(Shroude Nozzle)을 지지해 주기 위하여 사용하는 서포트(Support)에 관한 것으로 특히, 열적인 변형이 최소화되는 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 방법은, 로 노즐(low nozzle)을 통해 쉬라우드 노즐로 용강을 공급하기 직전, 상온 이상의 예열된 불활성 가스를 먼저 일정량 취입하여, 쉬라우드 노즐 뿐만 아니라 그 주변의 분위기를 산화 분위기에서 불활성 분위기로 치환하는 동시에 쉬라우드 노즐을 포함한 로 노즐을 예열시키며, 래들로부터 턴디쉬로 용강이 유입될 때 상온 이하의 차가운 불활성 가스를 일정량 계속적으로 취입시켜 쉬라우드 노즐 서포트를 냉각시키는 것이다.

본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 및 방법에 의하여 쉬라우드 노즐 서포트의 열적인 변형이 최소화되어 그 사용 수명이 연장됨에 따라 슬라브의 제조 원가를 줄일 수 있다.

Description

쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 및 방법{Heat-changing Prevention Structure and Method of Support for Shroude Nozzle}

본 발명은 용강을 슬라브로 만드는 연속 주조 공정에서 래들 내에 담겨져 있는 용강이 턴디쉬로 유입되는 통로 역할을 하는 쉬라우드 노즐(Shroude Nozzle)을 지지해 주기 위하여 사용하는 서포트(Support)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열적인 변형이 최소화되는 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 용강(8)을 주편 슬라브로 제조하는 연속 주조 공정에서는, 용강이 담겨져 있는 래들(1)로부터 주조 전 일시적으로 용강을 담아 버퍼 역할을 해 주는 턴디쉬(2)가 활용된다.

상기와 같이 래들(1)에서 턴디쉬(2)로 용강(8)이 유입되는데, 상기 용강은 래들(1)에서 쉬라우드 노즐(5)을 통하여 턴디쉬(2)로 유입되며, 상기 턴디쉬(2)로 유입된 용강은 침적 노즐(3)을 통해 몰드(4)로 유입된다.

상기한 쉬라우드 노즐(5)은 도 2와 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 쉬라우드 노즐 디바이스(11)에 의해 지지되는데, 상기 쉬라우드 노즐 디바이스(11)에는 쉬라우드 노즐(5)을 지지하기 위한 쉬라우드 디바이스 포크 암(11a, 11b)이 구비되며, 상기 쉬라우드 디바이스 포크 암(11b)에 상기 쉬라우드 노즐 디바이스(11)가 내재된다.

상기에서 도 2는 쉬라우드 노즐이 쉬라우드 노즐 디바이스에 의해 지지되고 있는 상태를 나타낸 것이며, 도 3은 쉬라우드 노즐이 쉬라우드 노즐 디바이스에 의해 지지되고 있지 않은 상태를 나타낸 것이다.

이하, 종래의 쉬라우드 노즐 서포트에 대하여 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4와 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 쉬라우드 디바이스 포크 암(11b)의 쉬라우드 서포트 걸침홈(11c)에 삽입되어 위치되는 쉬라우드 노즐 서포트(15)는, 쉬라우드 노즐(5)의 환형 돌출턱인 헤드부(5a)가 직접적으로 안착되어 걸쳐지는 곳으로서, 원형 링의 형태에서 일측부가 개폐식으로 터져 있는 형상을 갖는다.

상기한 종래의 쉬라우드 노즐 서포트(15)는 연속 주조 시, 용강이 갖는 고온의 열을 흡수한 쉬라우드 노즐(5)로부터 전도된 고온의 열에 의하여, 상기 쉬라우드 노즐이 들어가는 통로인 유입구(100)의 간격이 열변형에 의하여 확장(100a)(도 5c에 도시)되므로 그 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 열변형에 기인하여 쉬라우드 노즐 서포트(15)에 크랙이 발생되어 상기 쉬라우드 노즐 서포트를 조기에 교체하여야 함에 따라 연속 주조시 사용되는 기자재의 사용비요 증가되므로, 결국 슬라브(slab) 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다.

그리고 또한, 래들의 직하부에 있는 로 노즐(Low Nozzle)(6)(도 1 내지 도 3에 도시)과 쉬라우드 노즐(5)간의 틈새 발생과 상기 쉬라우드 노즐(5)과 쉬라우드 노즐 서포트(15)간의 틈새 발생 및 크랙의 발생으로 인하여, 대기 중의 공기가 2차적으로 용강에 혼입되어 결국 용강의 재산화로 슬라브의 품질을 떨어뜨리는 품질악화의 문제를 발생시켰다.

이상과 같은 문제점 이외에도 종래의 쉬라우드 노즐 서포트는 열적인 변형에 따른 품질상의 문제로 사용 수명이 짧아 새로운 것으로 수시 교체해야 하는 작업이 파생되어 작업자의 작업 피로도를 급증시키고 연속 주조 작업의 불안정을 초래해 연속 주조 작업의 작업성을 저하시키는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 연속주조 작업시 쉬라우드 노즐을 지지하는 쉬라우드 노즐 서포트의 열적인 변형을 최소화하여 그 사용 수명을 늘림으로써, 연속 주조 작업에 사용되는 기자재의 사용 비용을 줄여 슬라브의 제조 원가를 줄일 수 있는 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 및 열변형 방지 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은, 연속 주조 작업시, 래들 내의 용강이 턴디쉬로 유입될 때 대기 중의 2차 공기가 유입되는 것을 최소화하므로써, 용강의 무산화로 인한 슬라브의 품질을 높일 수 있는 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 및 열변형 방지 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

그리고 또한 본 발명은, 연속 주조 작업시, 쉬라우드 노즐 서포트의 교환 주기를 연장시킴에 따라 이로 인한 작업 횟수가 감소되므로 작업자의 작업 피로도를 격감시켜 주고, 나아가 연속 주조 작업의 안정성을 향상시킬 수 있는 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 및 열변형 방지 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조는, 용강을 주편 슬라브로 만드는 연속 주조 공정에서 사용되는 쉬라우드 노즐 서포트에 있어서, 쉬라우드 노즐 서포트의 내부에는 쉬라우드 노즐의 헤드부가 안착될 수 있도록 안착턱이 형성되고, 외측면에는 2개의 지지축이 형성되며, 상기 지지축의 하단부에는 상부 및 하부 골이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조는, 용강을 주편 슬라브로 만드는 연속 주조 공정에서 사용되는 쉬라우드 노즐 서포트에 있어서, 쉬라우드 노즐 서포트의 상부면에는, 래들 직하부에 위치한 로 노즐과 쉬라우드 노즐의 틈새로 2차 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 불활성 가스가 취입되는 다공성 홀이 다수 형성되며, 쉬라우드 노즐 서포트 내부의 안착턱 상부면에는, 쉬라우드 노즐과 쉬라우드 노즐 서포트의 틈새로 2차 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 불활성 가스가 취입되는 다공성 홀이 다수 형성되는 것을 특징으로 하며, 쉬라우드 노즐 서포트에 형성된 쉬라우드 노즐 유입구가 열변형에 의해 쉽게 확장되지 못하도록 하는 확장방지부재가 설치되는 바, 쉬라우드 노즐 서포트의 상부면에는 확장방지부재가 끼워지는 2개의 홀이 형성되고, 확장방지부재의 양 선단에도 2개의 홀과 동일하게 형성되어 일치하는 2개의 홀이 형성되며, 홀들은 서로 일치된 후 볼트에 의하여 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 방법은, 로 노즐(low nozzle)을 통해 쉬라우드 노즐로 용강을 공급하기 직전, 상온 이상의 예열된 불활성 가스를 먼저 일정량 취입하여, 쉬라우드 노즐 뿐만 아니라 그 주변의 분위기를 산화 분위기에서 불활성 분위기로 치환하는 동시에 쉬라우드 노즐을 포함한 로 노즐을 예열시키며, 래들로부터 턴디쉬로 용강이 유입될 때 상온 이하의 차가운 불활성 가스를 일정량 계속적으로 취입시켜 쉬라우드 노즐 서포트를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6a는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 중 서포트를 나타내는 평면도, 도 6b는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 중 서포트를 나타내는 단면도, 도 6c는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 중 서포트에 쉬라우드 노즐이 결합된 상태를 나타내는 결합 상태도, 도 6d는 도 6c의 우측면을 나타내는 사시도, 도 7a는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 중 서포트를 나타내는 사시도, 도 7b는 도 7a의 일부분을 절단하여 나타내는 부분 절단 사시도로서, 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 내부에는 쉬라우드 노즐(5)의 헤드부(5a)가 안착될 수 있도록 안착턱(52)이 형성되고, 외측면에는 2개의 지지축(51a,51b)이 형성되며, 상기 지지축((51a,51b)의 하단부에는 상부 및 하부 골 (54a,54b)이 형성된다.

또한, 상기 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 상부면에는, 래들 직하부에 위치한 로 노즐(6)(도 1 내지 도 3에 도시)과 쉬라우드 노즐(5)의 틈새로 2차 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 불활성 가스가 취입되는 다공성 홀(55)이 다수 형성되며, 상기 쉬라우드 노즐 서포트(50) 내부의 안착턱(52) 상부면에는, 쉬라우드 노즐(5)과 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 틈새로 2차 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 불활성 가스가 취입되는 다공성 홀(56)이 다수 형성된다.

그리고 또한, 도 8a에 도시된 바와 같이, 쉬라우드 노즐 서포트(50)에 형성된 쉬라우드 노즐(5)이 들어가는 통로(100)(도 5c에 도시)가 열변형에 의해 쉽게 확장되지 못하도록 하는 확장방지부재(72)가 설치되는 바, 상기 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 상부면에는 상기 확장방지부재(72)가 끼워지는 2개의 홀(70a, 71a)이 형성되고, 상기 확장방지부재(72)의 양 선단에도 상기 2개의 홀(70a, 71a)과 동일하게 형성되어 일치하는 2개의 홀(70b, 71b)이 형성되며, 상기 홀(70a, 71a, 70b, 71b)들은 서로 일치된 후 볼트(70c, 71c)에 의하여 연결된다.

이때 상기 확장방지부재(72)는 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 재질보다 다소 인장강도가 낮은 재질로 형성된다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트를 이용하여 무산화 주조 방법을 이룰 수 있는데, 이는 연속 주조 작업 초기에 로 노즐(low nozzle)(6)을 통해 쉬라우드 노즐(5)로 용강을 공급하기 직전에 상온 이상으로 예열된 불활성 가스(아르곤 가스)를 먼저 일정량 취입시켜, 쉬라우드 노즐뿐 아니라, 그 주변의 분위기를 산화 분위기에서 불활성으로 치환하여 줌과 동시에 상기 쉬라우드 노즐을 포함한 노즐을 예열시켜 준다.

그리고, 래들(1)로부터 턴디쉬(2)로 용강(8)이 유입될 때에는 상온 이하의 차가운 불활성 가스를 일정량 계속적으로 취입시켜, 쉬라우드 노즐 서포트(50)를 냉각시킴에 따라 열적인 변형을 방지해 주게 된다.

참고적으로, 열에 의한 쉬라우드 노즐 서포트의 변형을 방지해 주는 상기한 구성의 확장방지부재(72)는 상기 쉬라우드 노즐 서포트가 열적인 변형으로 확장되는 것을 최소화해 주는 역할을 할 뿐 아니라, 상기 쉬라우드 노즐 서포트가 벌어지기 시작하면 상기 확장방지부재에 먼저 이상 징후가 감지되므로, 작업자가 육안으로도 용이하게 쉬라우드 노즐 서포트의 변형을 감지할 수 있게 하는 역할도 수행한다.

이하, 도 7a 내지 도 8c를 참고로 하여 상기한 구성을 갖는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 작용에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

쉬라우드 노즐(5)의 헤드부(5a)가 종래의 쉬라우드 노즐 서포트의 상단부에 안착되는 것과는 달리, 본 발명에 따른 쉬라우드 노즐 서포트(50)는, 상기 쉬라우드 노즐 헤드부(5a)가 상기 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 내부에 형성된 안착턱(52)에 안착되어 밀폐식으로 처리됨으로써, 상기 쉬라우드 노즐(5)과 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 틈새로 대기 중의 2차 공기가 유입되는 것이 최소화되게 된다.

또한, 래들(1) 직하부의 로 노즐(6)과 쉬라우드 노즐(5)의 틈새로 대기 중의 2차 공기가 용강에 혼입되는 것이 방지되는데, 이는 도 7b에 도시된 바와 같이, 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 상부면에 형성된 다공성 홀(55)로부터 분출되는 불활성 가스에 의해 상기 대기 중의 2차 공기가 차단되기 때문이다.

한편, 본 발명에 따른 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 외측면에 형성된 지지축 (51a, 51b) 하단부의 상부 및 하부 골(54a, 54b)은 상기 쉬라우드 노즐 서포트(50)가 공기와 접하는 면적이 많게 하여 냉각효과를 높이는 것이며, 또한 이로 인한 열변형을 최소화시킴에 따라, 크랙이나 열변형의 발생 정도를 감소시키게 된다.

즉, 상기한 바와 같이 취입되는 불활성 가스에 의해 전도되는 열을 냉각시키고, 쉬라우드 노즐 서포트의 외부 또한 대기 중의 공기와 접하는 표면적을 늘려줌으로써, 쉬라우드 노즐(5)의 통로부가 확장되는 현상을 방지하게 되며, 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 내부 및 외부에 크랙이 발생되는 문제점을 감소시킨다는 것을 의미하는 것이다.

참고적으로, 본 발명에 따른 쉬라우드 노즐 서포트의 활용에 있어서, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같은 확장방지부재(72)의 부설은 쉬라우드 노즐 서포트가 변형되는 것을 완벽하게 차단하기 위한 안전장치의 수단으로의 기능을 행하여, 쉬라우드 노즐 서포트의 확장을 방지함과 동시에, 작업자가 쉬라우드 노즐 서포트가 확장되는 것을 육안으로 용이하게 확인할 수 있도록 하는 역할도 수행한다.

이는, 상기 확장방지부재(72)의 재질이 쉬라우드 노즐 서포트의 재질보다 다소 인장강도가 낮은 재질로 형성되어, 쉬라우드 노즐 서포트가 변형되기 직전, 상기 확장방지부재의 변형이 먼저 이루어짐에 따라, 쉬라우드 노즐 서포트의 안으로 취입되는 불활성 가스의 량과 온도를 유동적으로 조절하며 작업을 할 수 있도록 하는 부대기능도 제공하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트에 의하여 연속 주조 작업 시 쉬라우드 노즐을 지지해 주는데 사용되는 상기 쉬라우드 노즐 서포트의 열적인 변형이 최소화 되고, 이로 인한 사용 수명이 연장되어 연속 주조 작업에 사용되는 기자재의 사용비가 감소되며, 궁극적으로 슬라브(Slab)의 제조 원가가 감소된다.

또한, 연속 주조 작업 시 대기 중의 2차 공기가 용강으로 유입되는 것이 최소화되어, 용강의 무산화로 인하여 슬라브의 품질이 향상된다.

그리고 또한, 연속 주조 작업 시 쉬라우드 노즐 서포트의 교환 작업 횟수가 줄게 되어, 작업자의 작업 피로도가 격감되며, 나아가 연속 주조 제반 작업의 안정성이 높아져 작업 능률이 향상된다.

도 1은 일반적인 연속 주조 작업시 용강의 흐름을 나타내는 개략도

도 2는 일반적인 쉬라우드 노즐이 쉬라우드 노즐 디바이스에 의해 지지되고 있는 상태를 나타내는 개략도

도 3은 일반적인 쉬라우드 노즐이 쉬라우드 노즐 디바이스에 의해 지지되고 있지 않은 상태를 나타내는 개략도

도 4는 종래의 쉬라우드 노즐과 서포트의 결합상태를 나타내는 사시도

도 5a는 종래의 쉬라우드 노즐 서포트 및 쉬라우드 노즐 디바이스의 분리상태를 나타내는 분리 사시도

도 5b는 종래의 쉬라우드 노즐과 서포트의 분리상태를 나타내는 분리 사시도

도 5c는 종래의 쉬라우드 노즐 서포트의 변형 상태를 나타내는 사시도

도 6a는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 중 서포트를 나타내는 평면도

도 6b는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 중 서포트를 나타내는 단면도

도 6c는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 중 서포트에 쉬라우드 노즐이 결합된 상태를 나타내는 결합 상태도

도 6d는 도 6c의 우측면을 나타내는 사시도

도 7a는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 중 서포트를 나타내는 사시도

도 7b는 도 7a의 일부분을 절단하여 나타내는 부분 절단 사시도

도 8a는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 중 서포트와 확장방지부재의 분리상태를 나타내는 분리 상태도

도 8b는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조 중 서포트와 확장방지부재의 결합상태를 나타내는 결합 상태도

도 8c는 본 발명의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조와 쉬라우드 노즐이 결합된 상태를 나타내는 결합 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 래들 2 : 턴디쉬

5 : 쉬라우드 노즐 6 : 로 노즐

8 : 용강 11 : 쉬라우드 노즐 디바이스

50 : 쉬라우드 노즐 서포트 52 : 안착턱

54a : 상부 골 54b : 하부 골

55, 56 : 다공성 홀 72 : 확장방지부재

Claims (4)

1. 삭제
2. 용강을 주편 슬라브(slab)로 만드는 연속 주조 공정에서 사용되는 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 내부에는 쉬라우드 노즐(5)의 헤드부(5a)가 안착될 수 있도록 안착턱(52)이 형성되고, 외측면에는 2개의 지지축(51a,51b)이 형성되며, 상기 지지축((51a,51b)의 하단부에는 상부 및 하부 골(54a,54b)이 형성되는 종래의 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조에 있어서,

   상기 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 상부면에는, 래들(1) 직하부에 위치한 로 노즐(6)과 쉬라우드 노즐(5)의 틈새로 2차 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 불활성 가스가 취입되는 다공성 홀(55)이 다수 형성되며, 상기 쉬라우드 노즐 서포트(50) 내부의 안착턱(52) 상부면에는, 상기 쉬라우드 노즐(5)과 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 틈새로 2차 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 불활성 가스가 취입되는 다공성 홀(56)이 다수 형성되는 것을 특징을 하는 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 쉬라우드 노즐 서포트(50)에 형성된 쉬라우드 노즐(5) 유입구(100)가 열변형에 의해 쉽게 확장되지 못하도록 하는 확장방지부재(72)가 설치되는 바, 상기 쉬라우드 노즐 서포트(50)의 상부면에는 상기 확장방지부재(72)가 끼워지는 2개의 홀(70a, 71a)이 형성되고, 상기 확장방지부재(72)의 양 선단에도 상기 2개의 홀(70a, 71a)과 동일하게 형성되어 일치하는 2개의 홀(70b, 71b)이 형성되며, 상기 홀(70a, 71a, 70b, 71b)들은 서로 일치된 후 볼트(70c, 71c)에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 구조.
4. 로 노즐(6)을 통해 쉬라우드 노즐(5)로 용강(8)을 공급하기 직전, 상온 이상의 예열된 불활성 가스를 먼저 일정량 취입하여, 상기 쉬라우드 노즐(5) 뿐만 아니라 그 주변의 분위기를 산화 분위기에서 불활성 분위기로 치환하는 동시에 상기 쉬라우드 노즐(5)을 포함한 상기 로 노즐(6)을 예열시키며, 래들(1)로부터 턴디쉬(2)로 용강(8)이 유입될 때 상온 이하의 차가운 불활성 가스를 일정량 계속적으로 취입시켜 쉬라우드 노즐 서포트(50)를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 쉬라우드 노즐 서포트의 열변형 방지 방법.