KR100953623B1 - 연속주조기에서 개재물 부상을 위해 턴디쉬 내부에 설치되는 용강 가이드 틀 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 레이들과 턴디쉬와 용강량 전달 및 조절장치를 포함하는 연속주조기에서, 하부에 상기 용강량 전달 및 조절장치가 위치하는 상기 턴디쉬 내부에 설치되는 용강 가이드 틀로서, 사면이 막혀있고 상하는 개방되는 사각관 구조를 가지며, 전체적인 강도 및 필요한 용강의 높이 확보가 가능하도록 상기 사각관의 하부 및 상부의 일정부분을 일정 시간동안은 용강에 의해 녹아 허물어지지 않을 정도의 두께의 철피로 구성하고, 상기 사각관의 중간 부분을 상기 하부 및 상부보다 얇은 두께의 철피로 구성하되, 상기 중간 부분을 상기 용강량 전달 및 조절장치의 상부 노즐 입구의 회전 방향별로 철피의 두께를 다르게 구성하여, 상기 중간 부분의 가장 얇은 한변의 철피가 녹아 용강이 그 방향으로 유입되도록 하고, 시간차를 두고 상기 중간 부분의 가장 얇은 한변에 이웃하는 두 변의 철피가 차례로 일정한 방향으로 녹아 용강이 유입되도록 하여, 회전류가 발생하도록 구성한 것이다.

회전류, 소용돌이, 상부 노즐, swirl, nozzle, 턴디쉬, 연속 주조, 레이들

Description

연속주조기에서 개재물 부상을 위해 턴디쉬 내부에 설치되는 용강 가이드 틀{Mold mounted tundish to float inclusion in the continuation cast machine}

도1은 일반적인 연속주조기의 모식도.

도2는 일반적인 턴디쉬에서 침지노즐까지의 용강 전달 및 조절장치의 개략도.

도3은 일반적인 편심슬롯 노즐을 안착시킨 상태의 단면도.

도4a 및 도4b는 일반적인 편심슬롯 노즐의 평면도 및 정면도.

도5는 본 발명에 따른 용강 가이드 틀을 설명하기 위한 도면.

본 발명은 연속주조기에서 개재물 부상을 위해 레이들 하부의 턴디쉬 내부에 설치되는 용강 가이드 틀에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 하부와 상부 및 중앙의 두께가 각각 상이하도록 용강 가이드 틀을 제작하여, 상기 용강 가이드 틀을 턴디쉬 내부에 마련함으로써, 초기 회전력을 극대화하여 비금속 개재물의 중심으로의 이동이 용이하고, 초기 턴디쉬 내의 잔류 내화물 및 초기 용강 내의 개재물의 부상 시간을 확보할 수 있는 용강 가이드 틀에 관한 것이다.

연속주조 조업시 턴디쉬(Tundish)로부터 주형(Mold)으로 흐르는 용강이 대기와 접촉함으로 발생하는 산화를 방지하게 하기 위하여 상부 노즐(Upper Nozzle), 슬라이드 게이트(Slide Gate), 침지 노즐(SEN: Submerged Entry Nozzle)등 중간 매개체를 밀폐하여 통과하게 한다. 이 때 용강에 포함된 비중이 가벼운 비금속 개재물이 용강에 밀려나 속도에너지가 없는 노즐벽으로 이동 부착됨으로써, 노즐 막힘이 진행되게 된다. 노즐 막힘이 발생하게 되면 정상 주조 속도에 필요한 유량의 확보가 어려워 봉쑤심(Porking)을 하게 되고, 이러한 조치는 개재물이 한꺼번에 주형으로 혼입되어 주편의 품질 열화를 일으키는 원인이 된다.

도1은 일반적인 연속주조기를 나타낸 도면으로, 연속주조기는 레이들(Ladle, 10), 턴디쉬(Tundish, 20), 턴디쉬(20)와 주형(40)간의 용강량 전달 및 조절 장치(Delivery System, 30), 그리고 주형(Mold, 40)으로 구성된다.

그리고, 상기 연속주조기의 턴디쉬와 주형간의 용강량 전달 및 조절장치(30)는, 도2에 도시된 바와 같이, 턴디쉬 바닥부(1)에서부터 상부노즐(2), 상부 플레이트(Upper Plate, 4), 하부 플레이트(Lower Plate, 5), 하부 노즐(6), 침지 노즐(7)로 구성되고, 상부 플레이트(4)와 하부 플레이트(5)가 슬라이드 게이트(3)를 구성한다. 한편, 전술한 용강량 전달 및 조절장치는 상부 플레이트(4)와 하부 플레이트(5)로 이루어진 2-플레이트 방식으로, 또는 상부 플레이트, 미들 플레이트(Middle Plate), 하부 플레이트로 구성되는 3-플레이트 방식이 있을 수 있다.

용강에 존재하는 비금속 개재물(Non-Metallic Inclusion)이 턴디쉬(20)에서 주형(40)으로 이동할 때, 도2에 나타낸 바와 같이, 상부노즐(2)과 침지노즐(7) 간의 내화물 내벽에 비금속 개재물이 부착되어, 노즐 막힘을 일으키고, 용강이 지나가는 경로를 차단하여 주조(Casting)를 방해하며, 슬라이드 게이트(Slide Gate, 3)에 부착되어 개도율을 상승시킴으로 인해, 유량부족현상을 야기할 뿐만 아니라, 침지 노즐의 위치를 변경시켜 중심이 이동되어 주형내 유동을 방해한다.

이러한 비금속 개재물이 노즐 및 상/하부 플레이트(4, 5)에 부착되는 것을 방지하기 위하여, 도3에 도시된 바와 같이 편심슬롯 노즐을 이용하는 방법이 있다. 상기 편심슬롯 노즐은 상부 노즐 위에 부가하는 장치로, 도4a 및 도4b에 도시된 바와 같이 입구는 θ만큼의 각으로 기울어져 있다. 각 모서리 부분은 R1, R2, R3, R4, R5를 주어, 입구 및 유로에서 역 흐름이 발생하지 않도록 구성하고, 특히 입구 부분은 경사각 θ, R2 등을 이용하여 만곡 경사가 되도록 유도한다. 또한 소용돌이 회전류 발생 시 편심슬롯 노즐 내부의 상부에 정체 영역이 발생하여 비금속 개재물이 집적되는 것을 방지하기 위하여 상부는 φ각을 지닌 원추형이 되도록 한다. 상부 침지노즐에 안착하는 편심슬롯 노즐의 하부에 W만큼 외경을 확대하여 모르타르 등으로 고정이 용이하도록 한다.

이와 같은 편심슬롯노즐을 이용하여 용강에 회전력을 부여함으로써, 비금속 개재물이 노즐의 중심으로 이동되도록 하는 것이다. 그러나 레이들에서 개공을 하여 용강이 턴디쉬를 통하여 상부 노즐로 유입될 초기에는 적은 양이 흐르기 때문에, 회전력이 전혀 없이 조금씩 상부 노즐 입구로 유입되어, 용강중에 포함된 비금 속 개재물이 상부 노즐 입구 및 상부 노즐 벽, 슬라이딩 게이트, 하부노즐에 부착됨으로써, 초기부터 막힘이 발생하여 유량 확보가 어렵게 된다. 이러한 폐단을 막기 위하여 지연 개공을 실시하는데, 상기 지연 개공은 슬라이드 게이트를 열지 않고 용강을 턴디쉬에 일정량 만큼 채운 후, 일정한 높이가 확보되면 슬라이드 게이트를 열어 주조를 시작하는 방식을 말한다.

그러나, 지연 개공을 실시하는 동안 하부노즐을 제외한 상부 노즐 입구 및 상부노즐 벽, 슬라이드 게이트에 비금속 개재물의 부착 현상이 이미 발생하게 된다. 이러한 부착을 방지하기 위한 종래 공지의 기술로서 상부노즐에 불활성 개스인 아르곤을 투입하여 버블을 발생시킴으로써, 개재물의 접근을 막는 동안에 일정한 양의 용강을 확보한 후, 슬라이드 게이트를 개방하는 방법이 있으나, 상기 아르곤 버블이 노즐을 따라 하부로 내려와 주형 내로 유입됨에 따라, 슬라브 표면 직하에 홀이 형성되어 품질에 영향을 미치는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 하부와 상부 및 중앙의 두께가 각각 상이하도록 용강 가이드 틀을 제작하여, 상기 용강 가이드 틀을 턴디쉬 내부에 마련함으로써, 초기 회전력을 극대화하여 비금속 개재물의 중심으로의 이동이 용이하고, 초기 턴디쉬 내의 잔류 내화물 및 초기 용강 내의 개재물의 부상 시간을 확보할 수 있는 용강 가이드 틀을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 레이들과 턴디쉬와 용강량 전달 및 조절장치를 포함하는 연속주조기에서, 상기 용강량 전달 및 조절장치가 위치하는 상기 턴디쉬 내부에 설치되는 용강 가이드 틀로서, 사면이 막혀있고 상하는 개방되는 사각관 구조를 가지며, 전체적인 강도 및 필요한 용강의 높이 확보가 가능하도록 상기 사각관의 하부 및 상부의 일정부분을 일정 시간동안은 용강에 의해 녹아 허물어지지 않을 정도의 두께의 철피로 구성하고, 상기 사각관의 중간 부분을 상기 하부 및 상부보다 얇은 두께의 철피로 구성하되, 상기 중간 부분을 상기 용강량 전달 및 조절장치의 상부 노즐 입구의 회전 방향별로 철피의 두께를 다르게 구성하여, 상기 중간 부분의 가장 얇은 한변의 철피가 녹아 용강이 그 방향으로 유입되도록 하고, 시간차를 두고 상기 중간 부분의 가장 얇은 한변에 이웃하는 두 변의 철피가 차례로 일정한 방향으로 녹아 용강이 유입되도록 하여, 회전류가 발생하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 특별한 조작 없이 지연 개공이 용이하고, 초기 회전력 극대화가 용이하도록 용강량 전달 및 조절장치가 그 하부에 위치하는 턴디쉬 바닥에 마련된다. 즉, 용강량 전달 및 조절장치가 위치한 턴디쉬 바닥에 높이 및 위치에 따라 서로 두께가 상이한 사각모양의 용강 가이드 틀을 설치하여, 용강 속에서 용해되는 시간이 위치 및 방향별로 다르게 하여 방향에 의한 초기 회전력을 발생하게 하고, 높이에 의하여 용강량을 확보함으로써, 회전력 발생 및 용강량 확보를 동시에 해결하고, 서로 다른 두께를 확보함으로써, 용강 가이드 틀이 한꺼번에 허물어지는 단점을 보완할 수 있다.

이하, 첨부된 도5 및 도6을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도5는 본 발명에 따른 턴디쉬 내부에 설치되는 용강 가이드 틀을 나타낸 도면으로, 도1에서 용강량 전달 및 조절장치가 위치한 턴디쉬 바닥에 본 발명에 따른 용강 가이드 틀이 설치된다.

본 발명에 따른 용강 가이드 틀은 사면이 막혀있고 상하는 개방되는 사각관 구조를 가지며, 전체적인 강도 및 필요한 용강의 높이 확보를 위해, 사면 하부 및 상부 일정부분을 일정 시간동안은 용강에 의해 녹아 허물어지지 않을 정도의 두께의 철피로 구성하고, 중간 부분을 상기 하부 및 상부보다 얇게 하여 용강에 의해 먼저 녹도록 하여, 턴디쉬 내 중간의 용강이 먼저 상부 노즐 입구로 흘러 들어가도록 구성한 것이다. 더욱이 중간 부분의 용강이 동시에 상부 노즐 입구의 모든 방향으로 몰려들어 초기 회전력이 상실되는 것을 방지하기 위해, 중간 부분을 상부 노즐 입구의 회전 방향별로 철피의 두께를 다르게 하여, 유입되는 방향이 반시계 방향으로 일정하도록 구성한 것이다.
이렇게 함으로써, 초기에 레이들에서 유입되는 용강은 턴디쉬 내에 설치된 본 발명의 용강 가이드 틀에 의해서 턴디쉬 내에 쌓이게 되고, 일정한 높이를 확보하게 되면, 용강속의 비금속 개재물은 부상되게 되며, 일정한 기간이 지나게 되면, 용강속에서 용강 가이드 틀의 가장 얇은 중간부분의 한변의 철피가 녹아, 용강이 그 방향으로 유입되며, 약간의 시간차를 두고 가장 얇은 중간부분의 한변에 이웃하는 두 변의 철피가 차례로 일정한 방향으로 녹아 용강이 유입되므로, 회전류가 발생하게 된다. 이때 상부의 두꺼운 철피는 형상을 계속 유지함으로, 비금속 개재물이 포함된 상부의 용강 유입이 불가능하게 하므로 비금속 개재물의 분리 부상 시간을 확보하게 된다. 본 발명에서, 용강 가이드 틀의 상부를 개방한 것은 상부 노즐을 예열하기 위함이며, 하부를 개방한 것은 상부 노즐의 외부에 위치시키기 위함이다.

이상에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에서는 용강 가이드 틀의 상,하부의 두께와 중간의 두께를 다르게 함으로서, 충분한 용강량의 확보가 용이하고, 중간부분의 두께를 상,하부에 비하여 얇게 함으로써, 중간이 먼저 용해되도록 하였으며, 중간의 두께를 모두 다르게 함으로써 녹는 시간의 차이를 확보하여 용강의 유입 방향을 일정하게 확보함으로 초기 용강량 부족 및 회전력 저하에 의한 어떠한 문제도 발생하지 않는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 레이들과 턴디쉬와 용강량 전달 및 조절장치를 포함하는 연속주조기에서, 상기 용강량 전달 및 조절장치가 위치하는 상기 턴디쉬 내부에 설치되는 용강 가이드 틀로서,

   사면이 막혀있고 상하는 개방되는 사각관 구조를 가지며, 전체적인 강도 및 필요한 용강의 높이 확보가 가능하도록 상기 사각관의 하부 및 상부의 일정부분을 일정 시간동안은 용강에 의해 녹아 허물어지지 않을 정도의 두께의 철피로 구성하고, 상기 사각관의 중간 부분을 상기 하부 및 상부보다 얇은 두께의 철피로 구성하되,

   상기 중간 부분을 상기 용강량 전달 및 조절장치의 상부 노즐 입구의 회전 방향별로 철피의 두께를 다르게 구성하여, 상기 중간 부분의 가장 얇은 한변의 철피가 녹아 용강이 그 방향으로 유입되도록 하고, 시간차를 두고 상기 중간 부분의 가장 얇은 한변에 이웃하는 두 변의 철피가 차례로 일정한 방향으로 녹아 용강이 유입되도록 하여, 회전류가 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 연속주조기에서 개재물 부상을 위해 턴디쉬 내부에 설치되는 용강 가이드 틀.
2. 삭제

Images