KR100520876B1 - 연속 주조를 위한 용강 유량 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 주조 공정 중 턴디쉬에서 몰드로 용강을 공급할 때 용강의 미세 유량 조절을 하는 연속 주조를 위한 용강의 유량 조절장치에 관한 것으로, 연속 주조 공정 중 턴디쉬에서 몰드로 용강을 장입하도록 턴디쉬의 저면에 설치된 침지노즐 상부에 스토퍼 로드가 수직으로 설치되어 용강의 유량을 조절하는 스토퍼 로드를 구비하는 스토퍼 장치에 있어서, 상기 침지노즐(15)의 상부에는 하부로 갈수록 유로의 단면이 축소되어 스토퍼 로드(13)가 삽입되는 상부 블록(16)을 턴디쉬(11)의 저면에서 일정 높이까지 돌출되게 설치하고, 상기 상부 블럭(16)의 내주면에 다수개의 유량 조절용 홈(17)을 형성시키고, 상기 유량 조절용 홈(17)은 헬리컬(Helical) 나사 형태로 형성시킴을 특징으로 하여, 침지노즐 내 용강의 회전 운동이 가능해지고 이로 인해 침지노즐의 막힘을 방지할 수 있으며, 스토퍼 로드의 상하 이동을 통해 용강의 미세 유량 조절을 하는 효과가 있다.

Description

연속 주조를 위한 용강 유량 조절장치{Control device of ingot steel flux in continuous casting process}

본 발명은 연속 주조를 위한 용강의 유량 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 턴디쉬에서 몰드로 용강을 공급할 때 용강의 미세 유량 조절을 하고, 침지노즐 내 회전 흐름을 야기시켜 침지노즐 막힘을 최소화하고, 특히 내화물간 섭동이 없도록 한 용강의 유량 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 턴디쉬에서 몰드로의 용강 공급은 침지노즐을 통해 이루어지며, 이때 침지노즐을 통해 공급되는 용강의 유량은 스토퍼 로드의 상승 및 하강량을 조절함으로써 조절한다.

종래의 스토퍼 로드는 도 1a의 종래 스토퍼 로드의 사용 상태를 나타내는 측단면도에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(1) 출구의 침지노즐(5) 상부에 침지노즐(5)의 외경 크기와 비슷한 스토퍼 로드(3)를 부착하고, 스토퍼 로드(3)의 상하 이동시 동반되는 용강(2) 흐름 단면적 변화를 통해 용강(2)의 유량 조절을 하는 방식을 취하고 있었다.

그러나 스토퍼 로드(3)의 스트로크 변화시 용강(2) 흐름을 위한 유량 단면적이 서서히 변화하지 않고 급격히 변화하기 때문에 이에 따라 용강(2) 유량의 미세 조절을 거의 불가능하며, 침지노즐(5) 상부 또는 스토퍼 로드(3) 하부에 지금 부착시 용강(2)의 흐름을 완전히 막지 못하는 등의 문제점이 있었다.

최근에 용강의 미세 유량 조절이 가능한 스토퍼 장치가 개발되고 있으며, 일본 특개평 11-010301에 의하면 스토퍼 로드 하부에 원기둥을 부착하여 미세 유량 조절을 하는 방법이 제시되고 있다. 또한 이와 유사하게 스토퍼 로드 하부의 형상 변경을 통해 미세 유량 조절을 시도하고 있다.

그러나 이러한 스토퍼 장치의 경우에도 스토퍼 로드 하부의 형상이 약화되어 강한 용강류에 의해 소손되는 문제점이 발생된다.

또한 도 1b의 종래의 다른 스토퍼 로드의 사용 상태를 나타내는 측단면도에 도시된 바와 같이, 종래의 다른 스토퍼 로드는 스토퍼 로드(3) 하부에 용강(2) 흐름이 가능하도록 유량 조절용 홈이 구비되고, 스토퍼 로드(3)의 상하 이동을 통해 용강(2) 유량을 미세 조절한다.

그러나 이러한 종래의 다른 스토퍼 로드는 스토퍼 로드(3) 하부의 형상을 복잡하게 변경하여야 하므로 내열성이 취약하게 되고, 스토퍼 로드(3)의 상하 이동시 내화물간 섭동이 필요하나 현재까지 이러한 상태에서 내구성이 뒷받침되는 내화물이 개발이 수반되어야 한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 스토퍼 로드 하부의 구조를 변경하는 대신 스토퍼 로드 외부의 형상을 변경하여 스토퍼 로드 하부 부위의 내구성을 향상시키고, 내화물간 섭동이 필요치 않으면서도 스토퍼 로드의 상하 이동을 통하여 용강의 미세 유량 조절을 가능하게 하는 연속 주조를 위한 용강의 유량 조절장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속 주조를 위한 용강의 유량 조절장치는, 연속 주조 공정 중 턴디쉬에서 몰드로 용강을 장입하도록 턴디쉬의 저면에 설치된 침지노즐 상부에 스토퍼 로드가 수직으로 설치되어 용강의 유량을 조절하는 스토퍼 로드를 구비하는 스토퍼 장치에 있어서, 상기 침지노즐(15)의 상부에는 하부로 갈수록 유로의 단면이 축소되어 스토퍼 로드(13)가 삽입되는 상부 블록(16)을 턴디쉬(11)의 저면에서 일정 높이까지 돌출되게 설치하고, 상기 상부 블럭(16)의 내주면에 다수개의 유량 조절용 홈(17)을 형성시키고, 상기 유량 조절용 홈(17)은 헬리컬(Helical) 나사 형태로 형성시킴을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명에 의한 유량 조절장치-의 측단면도이고, 도 2b는 도 2a에 표시된 A-A'의 단면도이고, 도 2c는 본 발명을 구성하는 상부 블록에 형성된 유량 조절용 홈을 나타내는 투시도이다.

도면 중 11은 턴디쉬, 12는 용강, 13은 스토퍼 로드, 14는 스토퍼 로드 상하 이송장치, 15는 침지노즐, 16은 상부 블록, 17은 유량 조절용 홈이다.

본 발명은 도 2a에 도시된 바와 같이, 도 1b의 종래의 스토퍼 장치를 구성하는 스토퍼 로드(3b)와는 달리 그 형태를 변형시키지 않고 일반적인 스토퍼 로드(3a)를 사용한다.

그러나 본 발명은 침지노즐(15)의 상부에는 하부로 갈수록 유로의 단면이 축소되며, 스토퍼 로드(13)의 하부가 삽입되도록 턴디쉬(11)의 저면에서 일정한 높이의 상부 블록(16)을 돌출되게 설치한다.

상기 상부 블록(16)의 내주면에는 용강(12)이 흘러내리도록 형성된 다수개의 유량 조절용 홈(17)이 형성되어 있으며, 이 상부 블록(16)에 스토퍼 로드(13)의 하강시 스토퍼 로드(13)의 하부가 삽입됨으로써 용강(12)의 미세 유량 조절이 가능하게 된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 스토퍼 로드(13) 하부의 100mm 정도가 상기 상부 블록(16)에 삽입되면 주조 말기의 턴디쉬(11)에 잔탕의 문제가 발생하지 않고 용강(12)의 미세 유량 조절이 가능하다.

또한 스토퍼 로드(13)가 상하 운동할 때 스토퍼 로드(13)와 상부 블록(16) 사이의 갭(Gap)은 용강(12)의 유량 조절에 영향을 주지 않으면서도 내화물간 섭동이 불필요할 정도로 주는 것으로, 상기 갭은 0.5mm 정도 이상으로 하면 내화물간 섭동을 고려할 필요가 없다. 만약 상기 갭이 0.5mm 미만이 되면 용강의 응고가 발생하는 문제점이 발생하게 된다.

다음으로 도 2b에 도시된 바와 같이, 유량 조절용 홈(17)을 침지노즐(17)의 상부 블록(16)에 형성된 원주 방향으로 단면이 확대되는 사다리꼴 형태의 유량 조절용 홈(17)을 이용하여 공급하게 된다.

이때 도 2c에 도시된 바와 같이, 유량 조절용 홈(17)의 형태를 헬리컬(Helical) 나사 형태로 구성하면 침지노즐(15) 내에서 용강(12)의 회전 운동을 유발시킬 수 있다.

용강(12)이 회전 운동하게 되면 용강(12)보다 가벼운 개재물은 침지노즐(15) 내에 부착되지 않으므로 노즐 막힘을 방지하는 작용을 하게 된다.

본 발명의 실시예에 의하면 용강(12)의 회전 운동을 유도하기 위해서는 4~6개의 유량 조절용 홈(17)이 원주 방향으로 균등히 배분되는 것이 바람직하다.

용강량의 미세 조절은 스토퍼 로드(14)의 상하 구동시 변화되는 유량 조절용 홈(17)의 크기 변화에 의해 가능해진다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 의한 침지노즐(15)을 종래의 침지노즐과 일체형으로 또는 분리형으로 구성하여 턴디쉬(11)의 저면에 장착한 다음, 침지노즐(15)의 상부에 스토퍼 로드(13)를 설치한다.

다음으로 턴디쉬(11)와 침지노즐(15)을 예열한 다음, 스토퍼 로드(13)를 침지노즐(15)의 상부 블록(16)까지 하강시키고 래들을 개공시킨다. 이때 상부 블록(16)의 구멍에 아르곤 가스를 공급하게 되면 상부 블록(16)의 구멍에서 용강(12)이 응고되는 현상이 방지된다.

턴디쉬(11)의 일정 위치까지 용강(12)을 공급한 후 스토퍼 로드(13)를 상승시키면 용강(12)은 유량 조절용 홈(17)을 통해 침지노즐(15)로 공급되고, 침지노즐(15) 내 용강(12)의 회전 운동이 발생하게 되어 노즐의 막힘을 방지할 수 있다.

스토퍼 로드(13)에 의한 미세 용강의 유량 조절은 스토퍼 로드가 상하로 구동될 때 유량 조절용 홈(17)의 크기 및 용강(12) 흐름을 위한 저항 감소로 가능해진다.

도 3은 본 발명에 의한 침지노즐과 종래의 침지노즐의 스트로크 변화에 따른 유량을 비교한 그래프로서, 종래의 스토퍼 장치와 본 발명에 의한 스토퍼 장치를 1/2로 축소하여 제작한 모델을 실험하였다.

실험 조건은 Froude 수를 만족시키는 조건을 선택하였으며, 종래의 스토퍼 로드와 본 발명에 의한 스토퍼 로드 사용시 스트로크 변화에 따라 턴디쉬(11) 내를 흐르는 용강(12)의 정상상태 유량값을 측정하였으며, 스토퍼 로드(13)의 스크로크 변화에 따른 동일 턴디쉬 높이에서의 유량값을 나타내는 것이다.

상기와 같이 실험한 결과 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 스토퍼 로드 사용의 경우 스트로크 변화에 따라 유량값이 급격히 변화하는데 반하여, 본 발명에 의한 스토퍼 로드를 사용한 경우 유량값이 기울기가 완만한 1차함수 곡선을 따라 변화하고 있다. 즉, 미세 유량 조절이 가능하다는 것을 나타낸다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 연속 주조를 위한 용강의 유량 조절장치를 사용하면, 스토퍼 로드 하부의 구조를 변경하지 않기 때문에 스토퍼 로드 하부 부위가 취약해 지는 문제가 없을 뿐만 아니라, 내화물간 섭동이 필요치 않으며, 또한 용강 유입용 홀을 헬리컬(Helical) 형태로 구성하기 때문에 침지노즐 내 용강의 회전 운동이 가능해지고 이로 인해 침지노즐의 막힘을 방지할 수 있으며, 스토퍼 로드의 상하 이동을 통해 용강의 미세 유량 조절을 가능하게 하는 효과가 있게 된다.

도 1a는 종래 스토퍼 로드의 사용 상태를 나타내는 측단면도.

도 1b는 종래의 다른 스토퍼 로드의 사용 상태를 나타내는 측단면도.

도 2a는 본 발명에 의한 연속 주조를 위한 용강의 유량 조절장치의 측단면도.

도 2b는 도 2a에 표시된 A-A'의 단면도.

도 2c는 본 발명을 구성하는 상부 블록에 형성된 유량 조절용 홈을 나타내는 투시도.

도 3은 본 발명에 의한 침지노즐과 종래의 침지노즐의 스트로크 변화에 따른 유량을 비교한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 턴디쉬 12 : 용강

13 : 스토퍼 로드 15 : 침지노즐

16 : 상부 블록 17 : 유량 조절용 홈

Claims (1)

1. 연속 주조 공정 중 턴디쉬에서 몰드로 용강을 장입하도록 턴디쉬의 저면에 설치된 침지노즐 상부에 스토퍼 로드가 상하 운동하도록 수직으로 설치되어 용강의 유량을 조절하는 장치에 있어서,

   상기 침지노즐(15)의 상부에는 턴디쉬(11)의 저면에서 일정 높이까지 돌출되며 스토퍼 로드(13)가 삽입되도록 내주 면이 형성된 상부 블록(16)이 설치되고,

   상기 상부 블록(16)의 내주면은 상부에서 하부로 갈수록 유로의 단면이 축소되며, 내주면에는 원주방향으로 단면이 확대되는 사다리꼴 형태의 다수개의 유량 조절용 홈(17)이 헬리컬(Helical) 나사 형태로 형성됨을 특징으로 하는 연속 주조를 위한 용강의 유량 조절장치.