KR100541593B1 - 용융 금속을 이송하기 위한 주입 튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상단에 평판이 마련되어 있는 관형 부분으로 구성되는 내화 물질의 주입 튜브를 제공하며, 상기 판의 측면 및 하면과, 관형 부분의 상단이 금속 케이스에 의하여 보호되고, 상기 평판은 그 하면이 강성을 증가시키는 기계적 수단에 의해 보강되며, 상기 평판의 강성을 증가시키는 기계적 수단은 튜브의 양측에 배치된 하나 이상의 U형 부품으로 구성되며, 이 U형 부품은 판의 하면을 보호하는 금속 케이스의 부분에 고정식으로 부착된다. 이들 튜브는 종래의 튜브보다 균열 형성에 대해 큰 저항력을 제공한다.

Description

용융 금속을 이송하기 위한 주입 튜브{POURING TUBE FOR TRANSFERRING MOLTEN METAL}

본 발명은 용융 금속을 상부 금속 용기로부터 하부 금속 용기로 이송하기 위한 주입 튜브에 관한 것이다. 구체적으로 말하면, 본 발명은 용융 강을 분배기로부터 잉곳 몰드로, 선택적으로는 주입 레이들(ladle)로부터 분배기로 운반하기 위한 내화 재료로 이루어진 주입 튜브에 관한 것이다.

용융 금속을 하나의 금속 용기로부터 다른 금속 용기로 이송하도록 설계된 주입 튜브는, 그 유효 수명이 주입 시간을 제한할 수 있는 정도로 큰 응력을 받는 마모 부품이다. 이러한 문제를 해결할 수 있도록 튜브의 도입 및 교체를 위한 많은 장치가 최근의 종래 기술(예컨대, 유럽 특허 제192019호 및 제441927호 참고)에 개시되었다. 메니스커스 근처와, 때때로 주입 튜브 내측에서의 침식이 특정 수준에 도달하는 즉시, 마모된 튜브는 주입을 방해하지 않도록 충분히 짧은 시간 내에 새로운 튜브로 교체된다.

이러한 장치에 있어서는, 주입 오리피스(예컨대, 노즐)와 주입 튜브 사이에 삽입된 주입 제트(pouring jet)를 조정하기 위한 기구에 결합된 고정 바닥판의 하부 평면, 또는 노즐과 같은 주입 오리피스의 하부 평면 중 어느 하나에 대하여, 가이드 내에서 활주하도록 설계된 평판이 상단에 마련되어 있는 관형 부품으로 구성된 주입 튜브가 일반적으로 사용된다.

이들 튜브는 일체형 부품일 수도 있고, 여러 내화 부품의 조립체로 구성될 수도 있다.

대부분의 경우에, 금속 케이스가 판의 측면, 판의 하면 및 튜브의 관형 부분의 상단을 보호한다.

전술한 장치가 종래 기술에 부여하는 상당한 잇점과 최근의 몇년 내에 수행된 계속된 개선에도 불구하고, 여전히 여러 문제점이 존재한다.

특히, 주입 튜브에는 관형 부품과, 이 관형 부품의 상단에 위치된 판 사이의 접속부의 레벨에서 균열 또는 미세 균열이 종종 발생된다. 이들 균열 또는 미세 균열은 튜브의 사용 전에, 최초 사용 시에 또는 사용 중에 튜브를 예열함으로써 발생될 수 있다.

어떤 경우에는 이들 균열이 무시할 수 있는 정도의 크기일지라도, 균열은 고려되어야 한다. 튜브 내의 용융 금속의 통과는 실제로 주위 공기의 상당한 흡입을 유도한다. 대기의 산소, 또는 심지어 질소도 용융 금속, 특히 용융 강의 실질적인 오염원이다. 또한, 산소와 매우 높은 온도의 복합 작용하에서, 내화 재료는 산소의 도착 지점에서 상당한 품질 저하, 즉 균열이 발생할 수 있다. 이러한 품질 저하는 내화 재료의 국부적 열화의 원인이 되고, 주입을 정지해야 할 필요가 있게 되는 정도까지 균열을 확대시킨다. 균열 발생에 보다 저항력이 있는 내화 재료가 존재한다. 그러나, 이들 재료는 일반적으로 침식, 부식 등과 같은 다른 현상에 민감하다. 또한, 균열 발생은 열 충격, 기계적 충격, 또는 압력이나 진동과 같이 과도하게 큰 기계 응력의 적용에 의하여 야기될 수 있다. 특히, 튜브를 도입 및 교체하는 장치에 있어서, 판은 그 표면에 수직한 상당한 굽힘 응력을 받는데, 이 굽힘 응력이 관형 부분의 상단에 균열을 형성하는 원인이 될 수 있다. 실제로, 상판은, 그 판이 활주하는 가이드 방향에 평행한 축을 중심으로 한 굽힘에 의하여 변형될 수 있는 것이 관찰된다. 따라서, 전술한 모든 문제를 해결하는 내화 재료의 화학 조성에만 기초하여 절충점에 도달하는 것이 곤란하다.

따라서, 본원의 출원인은 내화 재료의 조성을 변형할 필요 없이 주입 튜브에 균열이 형성되는 것을 감소시키는 수단을 찾고자 하였다. 이미, 유럽 특허 제 601,700호는, 관형 요소로 구성되고 그 상단에 평판이 마련되어 있는 내화 재료의 주입 튜브를 개시하고 있다. 금속 케이스가 상기 주입 튜브의 전체 관형 부분과, 상기 판의 측면 및 하면을 보호한다. 보강 원추체(cone)가 관형 부분의 상단을 둘러싼다.

이러한 보강 원추체는 관형 부분의 상단의 둘레에서 전체 구조물을 균일하게 강화시킨다. 그러나, 전술한 바와 같이, 주입 튜브의 도입 및 교체를 위한 장치에 사용할 경우에, 주입 튜브는 균일하게 분포되지 않은 구속을 겪는 것으로 관찰되었다. 또한, 이러한 큰 장애로 인하여, 유럽 특허 제601,700호에 개시된 바와 같은 원추체 보강 튜브를 주입 튜브의 도입 및 교체를 위한 장치에 사용할 수 없게 된다. 내화 주입 튜브를 위한 다른 보강 수단은 예컨대 WO 8902800 또는 WO 9220480 등의 종래 기술에 공지되어 있으며, 여기서는 금속 재킷 자체가 튜브를 강화하는 것으로 개시되어 있다.

따라서, 본 발명은, 상단에 평판(3)이 마련되어 있고 관형 부분으로 구성되는 내화 재료의 주입 튜브(1)에 관한 것으로, 상기 평판의 측면 및 하면과, 관형 부분(2)의 상단이 금속 케이스(4)에 의해 보호되고, 상기 평판은 그 하면이 강성을 증가시키는 기계적 수단(5)에 의해 보강되는 것인 주입 튜브에 있어서, 상기 강성 증가 수단은 2개 이상의 U자형 금속 부품(6)으로 구성되고, 이들 중 하나 이상의 U형 금속 부품이 튜브(1)의 각 측부에 배치되어 있고, 판(3)의 하면을 보호하는 금속 케이스(4)의 부분 및 관형 부분(2)의 상단에 고정식으로 부착되는 것을 특징으로 한다.

삭제

바람직하게는, 상기 U자형 부품(6)의 부착 수단은 관형 부분(2)의 상단의 양측에서 그 상단에 접촉하게 배치된 2개 이상의 선형 용접부(7)를 포함하고, 이들 용접부는 상기 가이드 방향(활주 방향)에 평행하다. 따라서, 이들 용접부는 U자형 부품(6)의 단부를 관형 부분(2)에 접선 방향으로 판(3)의 하면에 고정식으로 부착한다.

바람직하게는, 각 U자형 부품(6)의 단부 사이의 간극이 판에 수직으로 연장되는 다른 용접부(8)로 채워져서, U자형 부품(6)을 평판(3)의 하면에 부착하는 선형 용접부(7)가 있는 T형 용접부를 형성한다.

이 경우에도, 상기 U자형 부품(6)은 상기 판이 활주하는 가이드 방향에 평행한 축 둘레에서 판의 굽힘을 적어도 제한할 수 있는 것이 바람직하다. 그 결과, U자형 부품(6)은 그들의 측면 분기부(9)가 가이드 방향에 평행하게 배치될 수 있다.

U형 부품(6)의 측면 분기부는, 두 U형 부품의 단부가 서로 근접하게, 심지어는 상호 접촉할 수 있도록 하는 길이를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 실시 형태에 따르면, 판은 두 수직 방향으로 보다 견고하게 된다. U자형 부품(6)은 그들의 측면 분기부가 가이드 방향에 평행하게 배치되는 것이 바람직하며, 이러한 방식으로 상기 판이 활주하는 가이드 방향에 평행 및 수직한 축 둘레에서 판의 굽힘이 제한된다.

이들 부품은 굽힘 응력이 작용하는 부품의 높이를 증가시키는 효과를 가지며, 그에 따라 굽힘 관성을 증가시킨다.

이들 부품은 1 내지 20 ㎝, 바람직하게는 2 내지 8㎝의 높이를 갖는다. 출원인은, 본 발명에 따른 주입 튜브(1)가 종래의 튜브보다 명확하게 균열이 덜 발생되는 것을 측정할 수 있었다.

용융 금속을 분배기로부터 잉곳 몰드로 이송하기 위한 주입 튜브(1)의 경우에, 주입 튜브(1)의 하단에는 용융 금속을 잉곳 몰드로 흐르게 하는 2개의 측방향 개구가 마련되는 경우가 종종 있다. 튜브의 어느 한 측부에 마련된 이들 개구는 잉곳 몰드의 보다 큰 치수에 평행한 축을 따라 잉곳 몰드를 향해 정향되어야 한다. 주입 튜브(1)가 잉곳 몰드에 정확하게 맞물리는 것이 필수적이다. 튜브가 잘못 정향된 경우, 용융 금속이 잉곳 몰드의 벽을 향하여 흐르도록 유도되어, 금속의 응고 영역에서의 실질적인 교란의 원인이 될 수 있다. 이들 교란으로 인하여, 고화하는 슬랩의 표층(skin)이 찢기고, 그에 따라 잉곳 몰드의 아래로 용융 금속이 누출될 수 있다. 주입 튜브(1)의 도입 및 교환을 위한 장치에서 교체 주입 튜브가 잘못 정향하는 것을 방지하도록, 평판(3)의 하면에 역전 방지 장치(anti-inversion device)를 마련하는 것이 제안되었다. 이 장치는 가이드에서 활주하도록 설계된 판의 일부를 비대칭 형태(장방형 또는 타원형)로 되게 하며, 이에 따라 상기 가이드 내의 평판을 원치 않는 방위로 맞물리게 하는 것이 불가능하다. 예컨대, 미국 특허 제5,188,743호가 이러한 시스템을 개시하고 있다. 유리하게는, 평판의 강성을 증가시키는 기계적 수단(5)이 역전 방지 기구로서도 기능한다. 이러한 목적을 위하여, 기계적 수단은, 튜브가 튜브의 도입 및 교체를 위한 장치에서 부정확한 방위로 맞물릴 수 없도록 비대칭으로 주입 튜브(1)의 관형 부분(2)의 둘레에 배치되어 있다.

본 발명의 개발 중에, 본원의 출원인은, 경우에 따라서는 용융 금속의 통과 중에 주입 튜브의 다른 부분에 의하여 도달되는 매우 높은 온도로 인하여, 평판의 강성을 증가시키는 것으로 고려되는 기계적 수단이 연화되어, 무용하게 될 수 있다는 것도 확인하였다. 이러한 문제가 관찰되는 경우, 열 소산 구조(heat-dissipating structure)를 갖는 부품을 사용함으로써 해결될 수 있다. 예컨대, 상기 부품의 하단부는 그들 레벨에서 상당한 공기 순환을 유도하도록 톱니(indent) 형상으로 되거나 총안구(銃眼口, crenel) 형상으로 될 수 있다. 변형 또는 조합에 있어서, 이들 부품의 적어도 일부에는 그들 레벨에서 상당한 공기 순환을 유도하도록 핀(fin)이 마련될 수도 있다.

Claims (13)

1. 상단에 평판(3)이 마련되어 있는 관형 부분(2)으로 구성되며, 용융 금속을 이송하기 위하여 사용되는, 내화 재료로 이루어진 주입 튜브(1)로서,

   상기 평판(3)의 측면 및 하면과, 상기 관형 부분(2)의 상단이 금속 케이스(4)에 의해 보호되고, 상기 평판(3)은 그 하면에서 그 강성을 증가시키는 기계적 수단(5)에 의해 보강되는 것인 주입 튜브(1)에 있어서,

   상기 평판(3)의 강성을 증가시키는 상기 기계적 수단(5)은, 2개의 U자형 부품(6)으로 구성되고; 이들 중 하나 이상의 U자형 부품(6)은, 주입 튜브(1)의 양 측부에 배치되고, 평판(3)의 하면을 보호하는 금속 케이스(4)의 일부 및 관형 부분(2)의 상단에 부착되어 고정되며, 그 측방향 아암(9)이 주입 튜브(1)의 도입 또는 교체를 위한 기구에서 상기 평판(3)이 활주하는 가이드 방향에 평행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 U자형 부품(6)의 부착 수단은, 관형 부분(2)의 상단의 양측에서 그 상단에 접촉하게 배치되는 2개 이상의 선형 용접부(7)를 포함하며; 이들 용접부는, 주입 튜브(1)의 도입 또는 교체를 위한 기구에서 상기 평판(3)이 활주하는 가이드 방향에 평행한 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 U자형 부품(6)은, 주입 튜브(1)의 도입 또는 교체를 위한 기구에서 상기 평판(3)이 활주하는 가이드 방향에 평행한 축을 중심으로 평판(3)의 굴곡을 감소시키거나 없앨 수 있는 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 U자형 부품(6)의 측방향 아암(9)은, 그 단부가 서로 인접하거나 서로 접촉하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
5. 제4항에 있어서,

   상기 U자형 부품(6)의 단부 사이의 간극은, 상기 평판(3)에 수직으로 연장되는 용접부(8)로 채워지는 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
6. 제5항에 있어서,

   평판(3)에 수직으로 연장되는 상기 용접부(8)는, U자형 부품(6)을 평판(3)의 하면에 부착하는 선형 용접부(7)와 함께 T형 용접부를 형성하는 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
7. 삭제
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 평판(3)의 강성을 증가시키는 상기 기계적 수단(5)은, 역전 방지 기구(anti-inversion device)로서도 기능하는 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
9. 제8항에 있어서,

   상기 평판(3)의 강성을 증가시키는 상기 기계적 수단(5)은, 주입 튜브(1)를 도입 또는 교체하기 위한 기구에 튜브가 부정확하게 도입되지 않도록, 주입 튜브(1)의 관형 부분(2)을 중심으로 하여 비대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 평판(3)의 강성을 증가시키는 상기 기계적 수단(5)은, 열을 방출할 수 있는 열 소산 구조(heat-dissipating structure)를 갖는 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
11. 제10항에 있어서,

    상기 평판(3)의 강성을 증가시키는 상기 기계적 수단(5)은, 공기 순환을 유도하도록 그 하단부가 톱니(indent) 형상 또는 총안구(銃眼口, crenel) 형상으로 되는 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
12. 제10항에 있어서,

    상기 평판(3)의 강성을 증가시키는 상기 기계적 수단(5)에는, 공기 순환을 유도하기 위한 냉각 핀(cooling fin)이 마련되는 것을 특징으로 하는 주입 튜브.
13. 삭제

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