KR100807680B1 - 침지노즐의 내부 부정압 보상장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 침지노즐의 내부 부정압 보상장치에 관한 것으로, 연결관에 의해 침지노즐과 연결되고 내부에는 아르곤과 유체가 충전된 공급탱크와; 상기 공급탱크과 연통관에 의해 연결되고 그 인접측에 배설된 압력조절탱크와; 상기 연결관상에 고정되고 제어부인 PLC와 전기적으로 연결된 유량조절밸브와; 상기 유량조절밸브의 후측인 공급탱크와 인접하여 연결관상에 공급관에 의해 연결된 아르곤이 충만된 홀딩탱크와; 상기 공급관상에 설치되고 PLC에 의해 개폐제어되는 자동개폐밸브와; 상기 공급탱크의 상단으로부터 일정길이 하향연장되게 배치되고 PLC와 전기적으로 연결된 레벨검지봉과; 상기 압력조절탱크의 상단으로부터 일정길이 연장배치된 고정봉상에 일정간격을 두고 배치되며 상기 PLC와 전기적으로 연결된 제1,2,3,4검출디스크와; 상기 압력조절탱크의 상단에 내외부를 연통시키도록 배치된 벤팅관을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, 연속주조시 턴디쉬에서 몰드로 용강을 주입하는 과정중에 침지노즐 내부의 부정압을 체크하고 그 정도에 따라 아르곤 양을 자동 공급제어할 수 있게 된다.

Description

침지노즐의 내부 부정압 보상장치{DEVICE FOR COMPENSATING INNER NAGATIVE PRESSURE OF SUBMERGED ENTRY NOZZLE}
도 1은 일반적인 연속주조 작업시 용강의 흐름을 보인 개략적인 일부 절개 사시도,
도 2는 침지노즐 내부의 부정압을 확인하기 위한 수모델에 의한 그래프,
도 3는 본 발명 장치를 구성하는 침지노즐의 일부 절개 확대 사시도,
도 4 및 도 5는 본 발명 장치의 구성 및 작동상태를 보인 일부 절개 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 침지노즐 38 : 연결관
40 : 공급탱크 42 : 유량조절밸브
44 : 레벨검지봉 60 : 압력조절탱크
64a,b,c,d : 검출디스크 66 : 벤팅관
80 : 홀딩탱크 84 : 자동개폐밸브
90 : PLC
본 발명은 연속주조시 턴디쉬에서 몰드로 용강을 주입하는 과정중에 침지노즐 내부의 부정압을 체크하고 그 정도에 따라 아르곤 양을 자동 공급제어할 수 있도록 한 침지노즐의 내부 부정압 보상장치에 관한 것이다.
일반적으로, 주조 프로세스는 턴디쉬에 수강된 용강을 몰드 내부로 주입하여 연속적으로 응고시키면서 일정한 크기 및 형태의 괴(SLAB)를 제조하는 과정이다.
즉, 이러한 슬라브 제조과정은 도 1의 도시와 같이, 턴디쉬(1)의 하부에 설치된 상부,중간,하부플레이트(3,4,5)로 이루어지고 이들중 중간플레이트(4)를 전후진시켜 그 개도량을 조절하는 유압실린더(6)를 포함하는 카세트(7)와; 상기 턴디쉬(1)와 몰드(9)를 연결하는 침지노즐(8)에 의해 턴디쉬(1) 내부에 수강된 용강(2)이 몰드(9) 내부로 유도되면서 이루어진다.
이와 같은 주조과정에서 용강(2)의 유속에 의해 침지노즐(8) 내부에는 부정압(NEGATIVE PRESSURE)이 발생하게 되는데, 상기 부정압은 주조속도가 빠를수록 그리고 상기 카세트(7) 내부의 개도량을 조절하는 중간플레이트(4)의 움직임이 클수록 크게 나타나게 된다.
특히, 도 2에서와 같은 수모델 결과 그래프에 따르면, 중간플레이트(4)의 개도가 약 64%일때 부정압이 -1500mmAq 로 가장 크게 발생하며, 이와 같은 부정압에 의해 각 플레이트(3,4,5) 사이의 틈새로 외부공기가 흡입되어 강중의 Al 성분과 결합하여 Al2O3라는 개재물을 형성하게 된다.
상기 개재물은 침지노즐(8)의 내화물과 친화력이 강해 침지노즐(8)의 내벽 및 토출구(10)에 고착되면서 노즐막힘 문제를 유발하게 된다.
종래에는 이를 방지키 위해 침지노즐(8) 내부로 불활성가스, 특히 아르곤을 공급함으로써 외부공기의 유입을 차단하고 있다.
즉, 침지노즐(8) 내부에 적절한 밀도와 기공을 가진 내관을 구비하고 상기 내관에는 불활성가스인 아르곤을 주입하여 외부공기의 흡입을 방지하고 있었다.
그런데, 일정하게 세팅된 상태로 아르곤이 주입되도록 설계되어 있었으므로 침지노즐(8) 내부의 부정압 정도에 상관없이 일정량의 아르곤은 항상 공급되게 되어 부정압이 유발되지 않을 경우에는 아르곤의 과잉공급에 의해 몰드(9) 내부의 용강흐름이 저해되어 개재물의 침투깊이가 깊어져 품질불량을 초래하거나 혹은 부정압이 과도하게 유발될 때에는 아르곤 양이 부족하여 외부공기가 혼입되면서 용강을 재산화시키는 문제를 해결하지는 못하였다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 침지노즐 내부의 부정압 변화에 따라 신축적으로 가변되면서 아르곤의 공급량을 자동 제어토록 하여 제품의 품질결함을 최소화시킬 수 있도록 한 침지노즐의 내부 부정압 보상장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 상기한 목적은 연결관에 의해 침지노즐과 연결되고 내부에는 아르곤과 유체가 충전된 공급탱크와; 상기 공급탱크과 연통관에 의해 연결되고 그 인접측에 배설된 압력조절탱크와; 상기 연결관상에 고정되고 제어부인 PLC와 전기적으로 연결된 유량조절밸브와; 상기 유량조절밸브의 후측인 공급탱크와 인접하여 연결관상에 공급관에 의해 연결된 아르곤이 충만된 홀딩탱크와; 상기 공급관상에 설치되고 PLC에 의해 개폐제어되는 자동개폐밸브와; 상기 공급탱크의 상단으로부터 일정길이 하향연장되게 배치되고 PLC와 전기적으로 연결된 레벨검지봉과; 상기 압력조절탱크의 상단으로부터 일정길이 연장배치된 고정봉상에 일정간격을 두고 배치되며 상기 PLC와 전기적으로 연결된 제1,2,3,4검출디스크와; 상기 압력조절탱크의 상단에 내외부를 연통시키도록 배치된 벤팅관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 침지노즐의 내부 부정압 보상장치를 제공함에 의해 달성된다.
이하에서는, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명을 설명하기 위한 침지노즐의 일부 절개 확대 사시도이다.
도 3에 따르면, 침지노즐(30)은 기존과 같이 이중관 형태로 형성되는 바, 침지노즐(30)의 내부에 내관(32)이 삽설되고, 상기 내관(32)과 외관(34) 사이에는 슬릿형태의 공간(36)이 형성되며, 상기 공간(36)은 연결관(38)과 연통되게 연결된다.
도 4 및 도 5는 본 발명 장치의 구성 및 작동상태를 도시한 일부 절개 설치상태도이다.
도 4 내지 도 5를 참고하면, 원통형상의 공급탱크(40) 및 압력조절탱크(60)가 구비되고, 상기 공급탱크(40)와 압력조절탱크(60)는 그 하단측이 연통관(55)에 의해 상호 연결되며 그 내부에는 일정량의 유체(L)가 충전된다.
상기 각 탱크(40,60)의 상면은 폐쇄되어 있으며, 공급탱크(40)의 상면에는 이를 관통하여 그 길이방향으로 하향연장된 일정길이의 레벨검지봉(44)이 고정설치 된다.
레벨검지봉(44)은 별도 구비된 제어수단인 PLC(90)와 전기적으로 연결된다.
상기 압력조절탱크(60)의 상면에도 이를 관통하여 그 길이방향으로 하향연장된 일정길이의 고정봉(62)이 고정설치되어 있으며, 상기 고정봉(62)에는 일정간격을 두고 각각 상기 PLC(90)와 전기적으로 연결된 제1,2,3,4검출디스크(64a,b,c,d)가 고정된다.
특히, 상기 압력조절탱크(60)의 상면에는 그 내부의 공기를 외부로 벤트(VENT)시키거나 외부공기가 유입될 수 있는 벤팅관(66)이 구비된다.
그리고, 상기 연결관(38)은 상기 공급탱크(40)의 상단 일측에 연통배설된다.
아울러, 상기 연결관(38)에는 유량조절밸브(42)가 설치되며, 상기 유량조절밸브(42)는 상기 PLC(90)와 전기적으로 연결되어 개폐제어될 수 있도록 구비된다.
한편, 상기 공급 및 압력조절탱크(40,60)와 별도로 홀딩탱크(80)가 구비되며, 상기 홀딩탱크(80)는 공급관(82)에 의해 상기 연결관(38)과 연결된다.
상기 공급관(82)은 상기 연결관(38)중 유량조절밸브(42)의 후측, 즉 공급탱크(40)와 인접하여 연결설치된다.
공급관(82)상에는 별도의 자동개폐밸브(84)가 설치되며, 이또한 상기 PLC(90)와 전기적으로 연결된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.
먼저, 주조중 침지노즐(30) 내부의 압력상태가 변화없을 경우에는 자동개폐밸브(84)가 차단되고 유량조절밸브(42)는 개방된 상태에서 공급탱크(40) 내부의 아 르곤 가스만이 필요시 사용된다.
그러나, 순간적으로 부정압이 발생되면서 공급탱크(40) 내부의 아르곤 량이 부족하여 압력이 저하되게 되면 공급탱크(40) 내부에 충전된 유체(L)는 급상승하면서 레벨검지봉(44)과 접촉되게 된다.
레벨검지봉(44)이 유체(L)와 접촉되는 순간 PLC(90)의 통제에 따라 자동개폐밸브(84)가 개방되면서 홀딩탱크(80) 내부의 아르곤이 강제 공급되어 일부는 연결관(38)의 선측을 타고 침지노즐(30)의 내외관(32,34) 사이의 공간(36)으로 충전됨과 동시에 나머지 일부는 연결관(38)의 후측을 타고 공급탱크(40) 내부로 충전되게 된다.
따라서, 침지노즐(30) 내부에서 발생된 부정압은 홀딩탱크(80)로부터 공급된 아르곤에 의해 보상되게 되며, 보상된 후에도 홀딩탱크(80)를 통해 일정압의 아르곤이 공급되고 있으므로 공급탱크(40)에 충전된 유체(L)의 상면을 가압하게 된다.
아르곤의 가압력에 의해 유체(L)는 그 레벨이 하강하면서 연통관(55)을 통해 인접측에 연통설치된 압력조절탱크(60)로 이동되게 되며, 상기 압력조절탱크(60)의 상단은 벤팅관(66)에 의해 대기와 연통되어 있으므로 압력조절탱크(60) 내에 위치된 유체(L)의 상측에 위치되어 이를 가압하던 공기는 대기중으로 배출되게 된다.
이에 따라, 압력조절탱크(60)의 유체(L) 레벨은 점점더 상승하게 되고, 제1,2,3,4검출디스크(64a,b,c,d)와 순차적으로 접촉하게 된다.
각 검출디스크(64a,b,c,d)를 접촉하는 순간 그 검출신호는 PLC(90)로 송출되고, PLC(90)에서는 해당 검출디스크(64a,b,c,d)의 검지시 그에 해당하는 개도각으 로 유량조절밸브(42)를 개방하여 침지노즐(30)측으로의 아르곤 공급량을 제어하게 된다.
상승하던 유체(L)가 제4검출디스크(64d)에 접촉되면, 이를 검지한 PLC(90)는 자동개폐밸브(84)를 폐쇄하여 홀딩탱크(80)로부터 공급되는 아르곤을 차단하게 된다.
이후부터는 순수하게 공급탱크(40) 내부에 충전된 아르곤만으로 침지노즐(30)의 부정압을 보상하게 되는 바, 이 상태에서 부정압의 유발에 따라 압력조절탱크(60)의 검출디스크 레벨이 승하강되면서 조절되게 되며 일정량의 아르곤이 부정압 보상을 위해 소진되어 초기 상태와 같이 공급탱크(40) 내의 유체(L) 레벨이 상승하여 레벨검지봉(44)과 접촉하게 되면 상술한 홀딩탱크(80)의 개방과정을 반복적으로 수행하게 된다.
이와 같이 함으로써 신속하고 용이하게 침지노즐(30) 내부의 부정압을 보상 제어할 수 있게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 침지노즐 내부의 부정압의 정도에 따라 자동적으로 신속한 대응이 이루어져 제품결함을 방지한다.
둘째, 부정압의 정도에 따라 정량적인 아르곤의 투입이 가능하다.
세째, 조업의 안정화를 꾀할 수 있다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 연결관(38)에 의해 침지노즐(30)과 연결되고 내부에는 아르곤과 유체(L)가 충전된 공급탱크(40)와; 상기 공급탱크(40)과 연통관(55)에 의해 연결되고 그 인접측에 배설된 압력조절탱크(60)와; 상기 연결관(38)상에 고정되고 제어부인 PLC(90)와 전기적으로 연결된 유량조절밸브(42)와; 상기 유량조절밸브(42)의 후측인 공급탱크(40)와 인접하여 연결관(38)상에 공급관(82)에 의해 연결된 아르곤이 충만된 홀딩탱크(80)와; 상기 공급관(82)상에 설치되고 PLC(90)에 의해 개폐제어되는 자동개폐밸브(84)를 갖는 침지노즐의 내부 부정압 보상장치에 있어서;
    상기 공급탱크(40)의 상단으로부터 일정길이 하향연장되게 배치되고 PLC(90)와 전기적으로 연결된 레벨검지봉(44)과;
    상기 압력조절탱크(60)의 상단으로부터 일정길이 연장배치된 고정봉(62)상에 일정간격을 두고 배치되며 상기 PLC(90)와 전기적으로 연결되며 검출위치에 따라 상기 유량조절밸브(42)의 개도량을 조절하는 제1,2,3,4검출디스크(64a,b,c,d)와;
    상기 압력조절탱크(60)의 상단에 내외부를 연통시키도록 배치된 벤팅관(66)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 침지노즐의 내부 부정압 보상장치.
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