KR100578481B1

KR100578481B1 - 연주기용 냉각수 분사노즐 교환장치

Info

Publication number: KR100578481B1
Application number: KR1020050036187A
Authority: KR
Inventors: 김병길; 최흥태; 원치영
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2006-05-10

Abstract

본 발명은 연속주조 장치의 턴디시에서 주형으로 공급된 용강을 슬라브로 성형시키는 과정에서 주형의 직하단에서 냉각수를 분사하여 슬라브를 냉각시키는 장치인 냉각수 분사노즐의 막힘 상태를 감지하고, 상기 냉각수 분사노즐을 용이하게 교환할 수 있는 연주기용 냉각수 분사노즐 교환장치에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 슬라브를 냉각시키는 냉각수가 분사되도록 내측 중앙에 냉각수 분사관(13)이 마련되고, 그 냉각수 분사관(13)의 외측 둘레면에는 에어 분사관(14)이 마련되며, 상기 에어 분사관(14)의 내부에는 스프링(17)을 매개로 탄력 설치된 피스톤(18)이 마련된 냉각수 분사노즐(10); 상기 냉각수 분사노즐(10) 내부의 압력이 증가될 때 배출되는 에어에 의해서 동작되는 표시판(26)이 마련되고, 그 표시판(26)을 동작시키는 에어가 배출되는 연결관(21)이 마련된 감지부(20); 상기 감지부(20)의 연결관(21)을 통하여 배출되는 에어에 의해서 동작되어 냉각수 분사노즐(10)을 분리시키는 노즐 분리부(30); 및 상기 노즐 분리부(30)에 의해서 분리된 냉각수 분사노즐(10)을 교환시킬 수 있도록 냉각수 분사노즐(10)을 회전시키는 회전부(40)를 포함하여서 된 것이다.

슬라브, 분사노즐, 냉각수, 교환, 실린더

Description

연주기용 냉각수 분사노즐 교환장치{Cooling water injection nozzle exchange apparatus for continuous casting mill}

도1은 일반적인 연주기를 나타낸 개략도.

도2는 일반적인 연주기의 주형을 나타낸 단면도.

도3은 일반적인 연주기의 슬라브 냉각노즐을 나타낸 개략도.

도4는 종래의 냉각수 분사노즐이 설치된 노즐빔을 나타낸 측면도.

도5는 본 발명에 따른 냉각수 분사노즐을 나타낸 단면도.

도6은 본 발명에 따른 냉각수 분사노즐 교환장치를 나타낸 단면도.

도7은 본 발명에 따른 냉각수 분사노즐 교환장치의 작동상태를 나타낸 단면도.

도8은 도7의 'A' 부분 확대 단면도.

도9는 도7의 'B' 부분 확대 단면도.

도10은 도7의 C - C 선 단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10 : 냉각수 분사노즐 11 : 제1하우징

11a : 제2하우징 12 : 노즐팁

13 : 냉각수 분사관 14 : 에어 분사관

15 : 플랜지 16 : 고정부재

17, 24, 33 : 스프링 18, 32 : 피스톤

20 : 감지부 21 : 연결관

22 : 고정링 23 : 격판

25 : 고정핀 26 : 표시판

30 : 노즐 분리 31 : 실린더

35 : 이동부재 35a : 결합홈

40 : 회전부 41 : 베이스

42 : 커버 43 : 구동모터

44 : 구동기어 45 : 회전축

45a : 안내홈 46 : 종동기어

47 : 안내바 48 : 고정바

49 : 고정플레이트

본 발명은 연주기용 냉각수 분사노즐 교환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속주조 장치의 턴디시에서 주형으로 공급된 용강을 슬라브로 성형시키는 과정에서 주형의 직하단에서 냉각수를 분사하여 슬라브를 냉각시키는 장치인 냉각수 분사노즐의 막힘 상태를 감지하고, 상기 냉각수 분사노즐을 용이하게 교환할 수 있는 연주기용 냉각수 분사노즐 교환장치에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조장치는 도1 내지 도3에 나타낸 바와 같이 래들(미도시)로 부터 공급되는 용강(110)을 수용하는 용기인 턴디시(100)와, 턴디시(100)에 수용된 용강이 배출되는 침지노즐(112)과, 상기 용강을 소정의 형태로 성형하는 주형(120)과, 그 주형(120)에서 성형된 슬라브(130)를 안내하는 가이드롤(123) 및 상기 슬라브(130)에 냉각수를 분사 살수하는 냉각수 분사노즐(155) 등으로 구성된다.

여기서, 냉각수 분사노즐(155)은 1차 정련과정을 거친 용강(110)을 턴디시(100)에서 주형(120)으로 공급받아 직사각형의 형상인 슬라브(130)로 성형시키는 과정에서 주형(120)의 직하단부터 가이드 롤(123)이 존재하는 벤더(800) 설비 내부 각각의 개소에 위치하여, 성형되어 인발되는 고온의 슬라브(130)에 냉각수를 분사 살수하여 슬라브를 냉각시킨다.

도4는 종래의 냉각수 분사노즐을 나타낸 측면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 종래의 노즐빔(150)에는 에어를 공급하는 에어 공급관(151)과 냉각수를 공급하는 냉각수 공급관(161)이 설치되어 있고, 상기 에어 공급관(151)에는 니플(152)과 연결관(153)이 설치되어 있으며, 상기 연결관(153)은 고정나사(154)를 매개로 냉각수 분사노즐(155)에 연결되어 있다.

상기의 냉각수 분사노즐(155)을 사용하여 슬라브(130)를 냉각하는 과정에서 일정량의 냉각수를 지속적이고 균일하게 분사하는 것이 슬라브(130)의 품질에 많은 영향을 미친다.

그러나 상기 냉각수 분사노즐(155)에 사용되는 냉각수는 일정한 순환과정을 거쳐 재 사용되며, 연속주조 과정에서 발생되는 각종 스케일 또는 슬러지 등이 순환과정에서 여과되고 있으나, 미세한 이물질들이 냉각수에 함유된 상태로 냉각수 분사노즐을 통하여 분사되기 때문에 종종 냉각수 분사노즐(155)과 에어 공급용 연결관(153)의 교차지점이 막히는 현상이 발생한다.

이러한 막힘 현상은 냉각수가 분사되지 않는 구간은 응고 지연으로 인한 슬라브(130)의 벌징(bulging) 현상 즉, 폭 방향으로 작용하는 철정압(ferro-static pressure)에 의해 가이드 롤(123) 사이에서 슬라브(130)가 부풀어오르는 현상이 발생된다.

이러한 벌징 현상으로 슬라브(130)의 내부 결함이나 중심편석이 발생하게되고, 벌징이 발생하면 응고 전이층 내의 농화용강이 중심으로 압축되어 나타나게 되며, 상기 편석은 농화용강이 압축된 후에 보다 저농도의 용강이 공급되기 때문에 부편석부를 동반하는 결함 등이 발생하여 최종 제품의 품질에 악영향을 미치는 요인으로 작용하였다.

따라서, 상기한 문제점을 해소하기 위해서는 정기적으로 스프레이노즐의 점검과 교환 작업을 실시해야 한다. 종래에는 냉각수 펌프를 가동시켜 소량의 냉각수를 냉각수 분사노즐을 통하여 분사시켜 분사여부와, 분사되는 형태를 판단하여 냉각수 분사노즐의 막힘 여부를 판단하였다.

냉각수 분사노즐이 막혔을 때는 냉각수 공급을 중단하고, 막힘이 발생된 냉각수 분사노즐(155)이 부착된 노즐빔(150)을 설비에서 탈착시켜 렌치, 스페너 등의 공구로 냉각수 분사노즐(155)을 노즐빔(150)으로부터 분리하여 냉각수 분사노즐 (155)을 청소하거나, 새로운 냉각수 분사노즐로 교환하여 재조립하는 방법이 사용되었다.

그러나 상기와 같이 소량의 냉각수가 분사되고 있는 상태에서 점검작업이 이루어져 냉각수를 공급시키는 작업자와 점검하는 작업자 등 최소 2명 이상이 필요하였고, 설비내의 조명이 매우 어두운 관계로 육안으로서 막힘 여부를 판단하는 것이 매우 어려운 실정이다.

또한, 막힌 냉각수 분사노즐을 교환할 때 노즐빔(150)이 설비에 장착된 상태에서는 공구로서는 교환작업이 불가능하고 노즐빔(150) 내에 하나의 냉각수 분사노즐(155)을 교환하더라도 노즐빔(150) 전체를 설비에서 탈착시켜 교환 작업을 실시해야 함으로 작업이 번거롭고, 냉각수 분사노즐 교환에 시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 냉각수 분사노즐의 폐색시 대기 위치에 있는 상기 냉각수 분사노즐이 즉시 자동으로 교환이 가능하도록 하여 주편에 대한 냉각능력을 향상시킬 수 있는 노즐의 크리닝이 가능하며 막힘 감지 기능을 구비한 냉각수 분사노즐 교환 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 슬라브를 냉각시키는 냉각수가 분사되도록 내측 중앙에 냉각수 분사관이 마련되고, 그 냉각수 분사관 의 외측 둘레면에는 에어 분사관이 마련되며, 상기 에어 분사관의 내부에는 스프링을 매개로 탄력 설치된 피스톤이 마련된 냉각수 분사노즐; 상기 냉각수 분사노즐 내부의 압력이 증가될 때 배출되는 에어에 의해서 동작되는 표시판이 마련되고, 그 표시판을 동작시키는 에어가 배출되는 연결관이 마련된 감지부; 상기 감지부의 연결관을 통하여 배출되는 에어에 의해서 동작되어 냉각수 분사노즐을 분리시키는 노즐 분리부; 및 상기 노즐 분리부에 의해서 분리된 냉각수 분사노즐을 교환시킬 수 있도록 냉각수 분사노즐을 회전시키는 회전부를 포함하여서 된 것이다.

이하 본 발명을 나타낸 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도5는 본 발명에 따른 냉각수 분사노즐을 나타낸 단면도이고, 도6은 본 발명에 따른 냉각수 분사노즐 교환장치를 나타낸 단면도이며, 도7은 본 발명에 따른 냉각수 분사노즐 교환장치의 작동상태를 나타낸 단면도이고, 도8은 도7의 'A' 부분 확대 단면도이며, 도9는 도7의 'B' 부분 확대 단면도이고, 도10은 도7의 C - C 선 단면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 슬라브를 냉각시키는 냉각수가 분사되는 냉각수 분사노즐(10)과, 상기 냉각수 분사노즐(10)의 내부에 유입된 이물질에 의해서 냉각수 분사노즐(10) 내부의 압력이 증가됨을 감지하는 감지부(20)와, 상기 감지부(20)를 통하여 공급되는 에어에 의해서 동작되어 냉각수 분사노즐(10)을 분리시키는 노즐 분리부(30)와, 상기 노즐 분리부(30)에 의해서 분리된 냉각수 분사노즐(10)을 교환하는 회전부(40)로 구성되어 있다.

상기 냉각수 분사노즐(10)은 제1하우징(11) 및 제2하우징(11a)이 분리 결합 가능하도록 나사 결합되어 있고, 상기 제1하우징(11)의 선단부에는 노즐팁(12)이 결합되어 있되, 그 노즐팁(12)에는 냉각수가 분사되는 분사공(12a)이 형성되어 있다.

한편, 상기 제1하우징(11)과 제2하우징(11a)의 내부에는 냉각수 분사관(13)이 끼워져 있고, 그 냉각수 분사관(13)의 외측 둘레면에는 고정부재(16)가 마련되어 있으며, 상기 냉각수 분사관(13)의 외측 둘레면에는 에어 분사관(14)이 설치되어 있고, 상기 냉각수 분사관(13) 및 에어 분사관(14)의 단부에는 플랜지(15)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 냉각수 분사관(13)의 중앙부에 설치된 고정부재(16)에는 스프링(17)이 탄력 설치되어 있고, 상기 냉각수 분사관(13)의 중앙부 외측 둘레면에는 피스톤(18)이 스프링(17)을 매개로 탄력 설치되어 있다.

상기 감지부(20)는 제1하우징(11)의 외측 둘레면에 연결관(21)이 결합되어 있고, 상기 연결관(21)의 내부에는 고정링(22)이 설치되어 있으며, 상기 고정링(22)에는 스프링(24)을 매개로 탄력 설치된 격판(23)이 끼워져 있다.

그리고 상기 격판(23)에는 고정핀(25)이 끼워져 있되, 그 고정핀(25)의 상단부는 연결관(21)의 외측으로 돌출되어 있으며, 그 상단부에는 표시판(26)이 설치되어 있다.

상기 노즐 분리부(30)는 감지부(20)의 연결관(21)이 연결되는 실린더(31)가 마련되어 있고, 상기 실린더(31)의 내부에는 피스톤(32)이 스프링(33)을 매개로 탄력 설치되어 있으며, 상기 피스톤(32)에 연결된 로드(34)의 선단부에는 이동부재 (35)가 결합되어 있고, 그 이동부재(35)의 일면에는 결합홈(35a)이 형성되어 있다.

상기 회전부(40)는 베이스(41)가 마련되어 있고, 그 베이스(41)에는 노즐 분리부(30)를 지지하는 커버(42)가 설치되어 있으며, 상기 커버(42)의 내측에는 구동기어(44)가 마련된 구동모터(43)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 베이스(41)에는 회전축(45)이 끼워져 있되, 그 회전축(45)의 일단에는 구동기어(44)에 기어 결합되는 종동기어(46)가 설치되어 있고, 상기 회전축(45)의 외측면에는 복수개의 안내홈(45a)이 길이방향으로 형성되어 있다.

상기 안내홈(45a)에는 스프링(45b)을 매개로 탄력 설치된 안내바(47)가 끼워져 있되, 그 안내바(47)의 일단에는 냉각수 분사노즐(10)을 고정하는 고정플레이트(49)가 결합되어 있고, 타단에는 결합홈(35a)에 선택적으로 끼워지는 고정바(48)가 결합되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉각수 분사노즐(10)을 통하여 냉각수가 분사되지 않을 경우에는 노즐팁(12)에 형성된 분사공(12a)에 이물질이 유입되지 않도록 도5에 나타낸 바와 같이 냉각수 분사관(13)의 선단부가 분사공(12a)에 결합되게 된다.

이러한 상태에서 냉각수가 공급되면 상기 냉각수 분사관(13)은 스프링(17)을 압축하면서 도면상 우측으로 이동되어 노즐팁(12)에 형성된 분사공(12a)을 개방시키게 되므로 냉각수 공급관(13a)을 통하여 공급되는 냉각수와 에어 공급관(14a)을 통하여 공급되는 에어가 냉각수 분사노즐(10)의 선단부에 설치된 노즐팁(12)의 분사공(12a)을 통하여 분사되어 슬라브를 냉각시키게 되는 것이다.

상기 냉각수에 포함된 이물질이 분사공(12a)을 차단하게 되면 냉각수 분사노즐(10) 내부의 압력이 상승하게 되고, 그 상승되는 압력에 의해서 감지부(20)에 설치된 격판(23)은 스프링(24)을 압축시키면서 상승되는 것이고, 상기 격판(23)에 설치된 고정핀(25) 및 표시판(26)이 함께 상승되어 냉각수 분사노즐(10) 내부의 압력이 상승됨을 표시하게 되는 것이며, 이때 냉각수 공급관(13a) 및 에어 공급관(14a)은 차단하는 것이다.

한편, 상기 격판(23)이 상부로 이동됨에 따라서, 연결관(21)의 내부에는 에어가 이동되는 것이고, 그 연결관(21)을 통하여 이동된 에어는 노즐 분리부(30)에 설치된 실린더(31)의 내부로 공급된다.

상기 실린더(31)의 내부에 에어가 공급되면 피스톤(32)은 스프링(33)을 압축시키면서 이동되는 것이고, 이때 피스톤(32)에 설치된 로드(34) 및 이동부재(35)가 함께 이동되므로 상기 이동부재(35)의 결합홈(35a)에 끼워진 고정바(48)가 이동된다.

상기 고정바(48)가 이동되면 회전축(45)에 끼워진 안내바(47)는 안내홈(45a)에 안내를 받으면서 이동되고, 상기 안내바(47)의 선단부에 고정플레이트(49)를 매개로 설치된 냉각수 분사노즐(10)은 도7에 나타낸 바와 같이 분리되는 것이며, 이때 안내바(47)는 스프링(45b)을 인장시키게 된다.

이와 같이 냉각수 분사노즐(10)이 분리된 후 구동모터(43)를 작동시키면, 그 구동모터(43)의 회전력은 구동기어(44) 및 종동기어(46)를 통하여 전달되므로 상기 종동기어(46)가 설치된 회전축(45)이 회전하게 되는 것이다.

상기 회전축(45)이 회전되면 고정바(48)는 결합홈(35a)에서 분리되므로 상기 결합홈(35a)이 형성된 이동부재(35)는 스프링(33)의 복원력에 의해서 초기 상태로 이동됨과 동시에 인장되어 있던 스프링(45b)의 복원력 의해서 안내바(47)는 초기상태로 이동된다.

한편, 상기 회전축(45)이 회전되면 하부에 설치된 냉각수 분사노즐(10)이 상부로 이동되고, 그 냉각수 분사노즐(10)에 연결된 고정바(48)의 선단부는 결합홈(35a)에 끼워지게 되어 냉각수 분사노즐(10)의 교환 작업이 완료되는 것이다.

따라서, 냉각수 공급관(13a) 및 에어 공급관(14a)을 개방시키면 냉각수 분사노즐(10)의 선단부에는 냉각수가 분사되어 슬라브를 냉각시키게 되는 것이다.

그리고, 상술한 과정을 통하여 분리된 냉각수 분사노즐(10)은 고정플레이트(49)에서 분리시킨 후 수리하거나 신품의 냉각수 분사노즐(10)을 고정플레이트(49)에 결합하는 것이다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명은 연속주조 공정시 스프레이노즐의 폐색으로 발생할 수 있는 냉각수 미분사로 설비의 고착이 미연에 방지되고, 상기 냉각수 분사노즐의 폐색시 대기 위치에 있는 상기 냉각수 분사노즐이 즉시 자동으로 교환되므로 주편의 냉각능력을 향상시킬 수 있게되는 특유의 효과가 있다.

또한 노즐 막힘으로 인해 슬라브 표면의 불균일한 냉각과 내부의 응고지연으로 인한 BULGING 현상으로 주편의 내부결함이나 중심편석에 의한 결함을 방지하고, 특히 슬라브 및 설비의 균일 냉각으로 롤러의 고착으로 인한 주편 긁힘 현상을 방 지하여 후 공정에서의 그라인딩 작업을 감소시켜 작업생산성을 향상시킬 수 있게되는 특유의 효과가 있다.

Claims

슬라브를 냉각시키는 냉각수가 분사되도록 내측 중앙에 냉각수 분사관(13)이 마련되고, 그 냉각수 분사관(13)의 외측 둘레면에는 에어 분사관(14)이 마련되며, 상기 에어 분사관(14)의 내부에는 스프링(17)을 매개로 탄력 설치된 피스톤(18)이 마련된 냉각수 분사노즐(10);

상기 냉각수 분사노즐(10) 내부의 압력이 증가될 때 배출되는 에어에 의해서 동작되는 표시판(26)이 마련되고, 그 표시판(26)을 동작시키는 에어가 배출되는 연결관(21)이 마련된 감지부(20);

상기 감지부(20)의 연결관(21)을 통하여 배출되는 에어에 의해서 동작되어 냉각수 분사노즐(10)을 분리시키는 노즐 분리부(30); 및

상기 노즐 분리부(30)에 의해서 분리된 냉각수 분사노즐(10)을 교환시킬 수 있도록 냉각수 분사노즐(10)을 회전시키는 회전부(40)를 포함함을 특징으로 하는 연주기용 냉각수 분사노즐 교환장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각수 분사노즐(10)은 분리 가능하도록 마련된 제1하우징(11) 및 제2하우징(11a)과, 상기 제1하우징(11)의 선단부에 결합된 노즐팁(12)과, 상기 제1하우징(11)과 제2하우징(11a)의 내부에 끼워지고 외측 둘레면에 고정부재(16)가 구비된 냉각수 분사관(13)과, 상기 냉각수 분사관(13)의 외측 둘레면에 마련된 에어 분사관(14)과, 상기 냉각수 분사관(13) 및 에어 분사관(14)의 단부를 지지하는 플랜지(15)와, 상기 냉각수 분사관(13)의 중앙부에 스프링(17)을 매개로 탄력 설치된 피스톤(18)을 포함함을 특징으로 하는 냉각수 분사노즐 교환장치.
제2항에 있어서, 상기 감지부(20)는 제1하우징(11)의 외측 둘레면에 결합된 연결관(21)과, 상기 연결관(21)의 내부에 설치된 고정링(22)과, 상기 고정링(22)에 선택적으로 끼워지도록 스프링(24)을 매개로 탄력 설치된 격판(23)과, 상기 격판(23)에 끼워지고 상단부에는 표시판(26)이 구비된 고정핀(25)을 포함함을 특징으로 하는 냉각수 분사노즐 교환장치.
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 분리부(30)는 감지부(20)의 연결관(21)이 연결되는 실린더(31)와, 상기 실린더(31)의 내부에 스프링(33)으로 탄력 설치된 피스톤(32)과, 상기 피스톤(32)에 연결된 로드(34)의 선단부에 결합되고 일면에는 결합홈(35a)이 형성된 이동부재(35)를 포함함을 특징으로 하는 냉각수 분사노즐 교환장치
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전부(40)는 노즐 분리부(30)를 지지하는 커버(42)가 일면에 설치된 베이스(41)와, 상기 커버(42)의 내측에 설치되고 회전축에는 구동기어(44)가 마련된 구동모터(43)와, 상기 구동기어(44)에 기어 결합되는 종동기어(46)가 일단에 설치되고 베이스(41)에 회전 가능하게 끼워진 회전축(45)과, 상기 회전축(45)의 외측면에 길이방향으로 형성된 복수개의 안내 홈(45a)과, 상기 안내홈(45a)에 이동 가능하게 끼워지고 일단에는 냉각수 분사노즐(10)을 고정하는 고정플레이트(49)가 결합되고 타단에는 결합홈(35a)에 선택적으로 끼워지는 고정바(48)가 결합된 안내바(47)를 포함함을 특징으로 하는 냉각수 분사노즐 교환장치.