KR100964905B1 - 연속주조용 슈라우드의 포크암 - Google Patents

Abstract

래들 내 용강을 턴디쉬에 주입하기 위해 래들의 로하 노즐과 롱 노즐 사이를 연결하는 연속주조용 슈라우드의 포크암이 소개된다. 슈라우드의 포크암은 포크암 본체에 회동가능하게 연결되면서 걸림턱부가 마련된 마우스 링과, 롱 노즐과 로하 노즐 간의 수평 상태를 감지하여 감지신호를 인가하는 감지부와, 마우스 링을 록킹 및 언록킹하도록 포크암 본체에 마련되는 고정부, 및 감지신호의 인가시 고정부에 록킹신호를 인가하고 턴디쉬에 용강 주입이 완료되면 고정부에 언록킹신호를 인가하는 제어부를 포함하여 구성된다.

마우스 링, 로하 노즐, 롱 노즐, 래들, 슈라우드

Description

연속주조용 슈라우드의 포크암{FORK-ARM OF SHROUD FOR CONTINUOUS CASTING}

본 발명은 로하 노즐과 롱 노즐 사이가 수평 상태로 결합하기 위한 연속주조용 슈라우드의 포크암에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조작업은 용강을 래들에 담아 크레인으로 래들 티렛(laddle turret)상에 이송하고, 래들 하부에 배치된 롱 노즐(long nozzle)을 통해 턴디쉬(tundish)에 용강을 주입한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 래들(10)에 수용된 용강(20)을 롱 노즐(30)을 통하여 턴디시(40)로 공급하면, 턴디시(40)는 일정량의 용강(20)이 채위질 때까지 수용한다. 이때, 용강에 함유된 알루미나 및 비금속 게재물은 턴디시(40) 탕 내에서 부상되어 분리되고, 불순물이 함유되지 않은 용강(20)만이 침지노즐(50)로 공급된다. 침지노즐(50)에 공급된 용강(20)은 주형(60) 내로 연속 주입된 후, 냉각되어 일정 형상의 주편으로 인발된다.

그리고 연속 주조작업 초기 래들(10)에서 턴디시(40)로의 용강 주입이 완료되면, 주입이 완료된 래들은 대기 중인 다른 래들(10)과 교환되는데, 이때, 교환된 래들(10)의 로하 노즐(70)는 마우스 링(80)의 롱 노즐(30)과 연결 및 결합되고, 래 들(10)내 용강은 턴디시(40)로 공급되어 연속적인 주조작업이 이루어진다.

도 2에 도시한 바와 같이, 래들(10)의 로하 노즐(70)과 롱 노즐(30) 간의 결합은 마우스 링(80)을 통해 이루어진다. 그런데 슈라우드(90)를 전, 후진하여 롱 노즐(30)을 로하 노즐(70)에 연결하는 경우, 도 3에 도시한 바와 같이, 래들(10)의 로하 노즐(70)이 일측으로 기울어져 배치될 수 있는 바, 이때, 롱 노즐(30)과 래들(10)의 로하 노즐(70) 사이에는 이격 공간이 형성된다. 이는 하강된 래들(10)이 일정 하향 경사각(α)을 형성하여 로하 노즐(70)이 일정 경사각을 갖는데 반하여, 이 로하 노즐(70)에 결합되는 롱 노즐(30)는 수평 상태를 유지하기 때문이다.

에어가 이격 공간을 통해 혼입되면, 용강의 재산화를 초래하고 용강을 오염시키며 알루미나 및 게재물의 생성을 촉진시켜 턴디시(40)의 상부 노즐(미도시)이 막힌다는 우려가 있었다. 아울러, 에어 혼입에 따른 진동 및 충격이 롱 노즐(30)에 전가되면, 롱 노즐(30)의 목 부분이나 표면에 크랙이 발생되고, 용강(20)과 접촉하는 슬래그 라인이 절단되기도 한다는 문제가 있었다.

이상, 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안될 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 로하 노즐과 롱 노즐이 나란한 상태로 결합되어 연속주조작업 중 에어 혼입으로 인한 용강의 재산화를 방지하는 연속주조용 슈라우드의 포크암을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 래들 내 용강을 턴디쉬에 주입하기 위해 래들의 로하 노즐과 롱 노즐 사이를 연결하는 연속주조용 슈라우드의 포크암으로서, 포크암 본체에 회동가능하게 연결되며 상기 롱 노즐이 안착되는 걸림턱부가 마련된 마우스 링과, 상기 롱 노즐과 상기 로하 노즐 간 나란한 상태를 감지하여 감지신호를 인가하는 감지부와, 상기 마우스 링을 록킹 및 언록킹하도록 상기 포크암 본체에 마련되는 고정부, 및 상기 감지신호의 인가시 상기 고정부에 록킹신호를 인가하고 턴디쉬에 용강 주입이 완료되면 상기 고정부에 언록킹신호를 인가하는 제어부를 포함한다.

본 발명은 상기 턴디쉬내 용강 주입의 완료상태를 감지하는 로드셀을 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 고정부는 상기 록킹신호의 인가시 인장되는 작동로드가 마련된 작동실린더와, 상기 마우스 링에 장착되며 외주면에 복수의 회전각도홈이 방사상으로 형성된 홀더, 및 상기 포크암 본체에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되어 상기 작동로드의 인장시 상기 회전각도홈을 고정하는 고정바를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 걸림턱부는 상기 로하 노즐과 롱 노즐 간의 결합시, 상기 로하 노즐 의 경사각도를 보상하도록 상기 로하 노즐의 경사각도와 대칭되는 경사각도로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 마우스 링에는 반 원형의 나사부가 형성되고, 상기 포크암 본체에는 상기 나사부에 치합되는 복수의 감속기어가 마련되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 래들을 교환하며 용강을 턴디시에 주입하는 연속주조작업시, 래들의 로하 노즐과 롱 노즐 사이 틈 발생을 방지함으로써, 에어의 혼입으로 인한 용강의 재산화를 방지하고, 용강의 청정도를 향상시켜 양질의 품질을 확보할 수 있다는 이점이 있다. 아울러, 에어 혼입에 따른 진동 및 충격을 방지하여 롱 노즐 표면의 크랙 및 절단에 의한 조업 트러블을 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 연속주조용 슈라우드의 포크암은, 포크암 본체(100)에 회동 가능하게 연결되는 마우스 링(200)을 통해, 로하 노즐(700)과 롱 노즐(600)을 나란하게 결합함으로써, 로하 노즐(700)과 롱 노즐(600) 간의 이격 틈으로 에어가 혼입되는 것을 방지한다는 점에 가장 큰 특징이 있다.

이를 구현하기 위한 구성을 설명하면, 슈라우드의 포크암은 포크암 본체(100)와, 롱 노즐(600)이 안착되는 걸림턱부(230)를 가지며 포크암 본체(100)에 회동 가능하게 설치되는 마우스 링(200)과, 롱 노즐(600)과 걸림턱부(230) 간 나란한 상태를 감지하는 감지부(300), 마우스 링(200)을 고정하는 고정부(400), 및 고정부(400)에 록킹신호 및 언록킹신호를 인가하는 제어부(500)를 포함하여 구성된다.

구체적으로 포크암 본체(100)는 해당 일단부에 롱 노즐(600)이 인입되는 홈부(110)가 형성되면서, 해당 타단부가 슈라우드에 삽입되어 고정되는 구조이다. 홈부(110)는 'U'자 형태의 타원형 내면을 가지며, 후술하는 고정부(400)의 고정바(430)가 관통되도록 포크암 본체(100)의 길이방향으로 관통홀(111)을 마련한다.

포크암 본체(100)에는 마우스 링(200)이 베어링(220)을 매개로 회동 가능하게 장착된다. 이 마우스 링(200)은 롱 노즐(600)의 목부를 파지하기 위한 고리 형태로 형성되고, 회동축을 통해 포크암 본체(100)에 힌지 연결된다.

그리고 마우스 링(200)의 후방측에는 나사부(510)가 형성된다. 이 나사부(510)는 반원형의 형상으로, 해당 외주면에 후술하는 감속기어와 치합되는 나사산이 마련된다. 또한 마우스 링(200)의 내면에는 해당 내주연을 따라 롱 노즐(600)의 목부가 안착되는 걸림턱부(230)가 마련된다.

이 걸림턱부(230)는 로하 노즐(700)의 경사각도와 대칭되는 경사각도(α)로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 로하 노즐(700)은 래들이 일정 하향 경사각을 형성하는 경우, 로하 노즐(700) 또한 일정 하향 경사각을 갖게 되는 바, 이 하향 경사각을 갖는 로하 노즐(700)이 롱 노즐(600)에 결합되면 로하 노즐(700)과 롱 노즐(600) 사이에 이격 틈이 발생될 수 있으며, 이 틈을 통해 에어가 혼입되면 용강의 재산화를 초래하고 용강의 오염이 발생될 수 있다.

따라서, 종래 기술의 도 3과 같이, 로하 노즐(700)이 좌측으로 하향 경사지게 틸팅되는 경우, 마우스 링(200)의 걸림턱부(230)는 우측으로 하향 경사지게 틸팅되도록 경사각을 형성함으로써, 로하 노즐(700)과 롱 노즐(600) 간의 결합시 이들이 경사각이 서로 밀착되어 상쇄되면서 로하 노즐(700)과 롱 노즐(600) 사이에 이격 틈이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

포크암 본체(100)의 일측에는 로하 노즐(700)과 롱 노즐(600) 간 나란한 상태 여부를 감지하기 위한 감지부(300)를 마련된다. 이 감지부(300)는 통상의 감지센서가 사용되며, 로하 노즐(700)과 롱 노즐(600)이 나란한 상태로 되면 해당 감지신호를 제어부(500)에 인가하는 역할을 한다.

포크암 본체(100)에는 마우스 링(200)을 고정하기 위한 고정부(400)가 마련된다. 이 고정부(400)는 제어부(500)로부터 작동신호가 인가되는 경우 포크암 본체(100)에 마우스 링(200)을 고정하는 역할을 한다. 이를 위해, 고정부(400)는 작동로드(411)가 마련된 작동실린더(410)와, 마우스 링(200)의 나사부(510)에 마련되며 외주면에 복수의 회전각도홈(421)이 방사상으로 형성된 홀더(420)와, 작동로 드(411)의 인장시 회전각도홈(421)을 고정하는 고정바(430), 및 상기 고정바(430)의 이동이 가이드되도록 포크암 본체(100)에 장착되는 가이드편(440)으로 구성된다. 여기서, 작동실린더(410)는 통상 유압실린더 또는 에어실린더로 구성되며, 본 실시예에서는 유압실린더가 사용되었다.

즉, 도 7a 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 감지부(300)로부터 제어부(500)에 감지신호가 인가되고 제어부(500)로부터 록킹신호가 작동실린더(410)에 인가되면, 작동실린더(410)의 작동로드(411)는 인장되면서 고정바(430)를 마우스 링(200) 방향으로 전진시킨다. 전진되는 고정바(430)는 가이드편(440)에 의해 슬라이딩 이동되면서 홀더(420)의 회전각도홈(421)에 고정된다. 이로써, 포크암 본체(100)에 대한 마우스 링(200)의 고정이 이루어진다.

반면에, 로드셀(미도시)부터 감지신호가 제어부(500)에 인가되고 제어부(500)로부터 언록킹신호가 작동실린더(410)에 인가되면, 작동실린더(410)의 작동로드(411)는 고정바(430)를 마우스 링(200) 반대방향으로 후진하여 고정바(430)를 회전각도홈(421)에 분리함으로써, 포크암 본체(100)에 대한 마우스 링(200)의 언록킹이 이루어진다. 여기서, 로드셀은 턴디쉬내 로드를 감지하여 해당 로드가 일정값 이상이면 턴디쉬내 용강 주입의 완료상태를 감지하여 제어부(500)에 감지신호를 제공한다.

포크암 본체(100)에는 복수의 감속기어가 설치되는 감속홈부(110)가 마련된다. 여기서, 이들 복수의 감속기어는 마우스 링(200)의 나사부(510)에 치합 연결되어, 마우스 링(200)의 회동시 마우스 링(200)에 마찰력을 제공하여 마우스 링(200) 의 회동속도가 감속되도록 한다. 본 실시예에서 감속기어는 마우스 링(200)의 나사부(510)에 맞물리며 힌지축(521)을 매개로 감속홈부(110)에 마련되는 제1감속기어(520)와, 제1감속기어(520)에 치합되면서 힌지축(522)를 매개로 감속홈부(110)에 마련되는 제2감속기어(530)로 구성되는 2개의 감속기어로 구성되지만, 이에 한정되지는 아니하며 마우스 링(200)의 회동속도를 감속하기 위한 감속기어의 개수나 형태는 변경되어 적용될 수 있을 것이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 롱 노즐(600)의 목부가 마우스 링(200)에 의해 안착된다. 이때, 마우스 링(200)의 나사부(510)에 치합된 감속기어의 작용에 의해 마우스 링(200)의 회동은 최소화된다. 마우스 링(200)에 안착된 롱 노즐(600)은 래들의 로하 노즐(700)의 하부에 배치되어 롱 노즐(600)과 로하 노즐(700) 간에 결합이 이루어진다.

이후, 래들 및 마우스 링(200)을 하강하여 롱 노즐(600)이 턴디시 탕 내에 일정 깊이 침적되면, 래들에 담겨진 용강을 턴디시에 주입한다. 마우스 링(200)은 래들 및 마우스 링(200)의 하강함에 따른 서로의 경사각을 상쇄함에 따라, 롱 노즐(600)과 로하 노즐(700)은 나란한 결합 상태를 유지한다. 이때, 감지부(300)를 통해 롱 노즐(600)과 로하 노즐(700) 간에 나란한 상태가 감지되면 감지부(300)는 해당 감지신호를 제어부(500)에 인가한다. 제어부(500)로부터 록킹신호가 작동실린더(410)에 인가하면, 작동실린더(410)의 작동로드(411)는 고정바(430)를 홀더(420)의 회전각도홈(421)에 고정함으로써, 마우스 링(200)을 고정한다.

용강의 주입이 완료된 후 래들 교환을 위해 래들의 암(미도시)이 상승되면, 로드셀(미도시)은 이를 감지하여 제어부(500)에 감지신호를 인가한다. 그리고 제어부(500)는 작동실린더(410)에 언록킹신호를 인가하여 고정바(430)를 회전각도홈(421)에 분리함으로써, 마우스 링(200)을 언록킹한다.

본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 연속 주조작업 설비를 도시한 구성도.

도 2는 종래기술에 따른 연속 주조작업 설비의 슈라우트 및 마우스 링을 도시한 구성도.

도 3은 종래기술에 따른 연속 주조작업 설비에서 로하 노즐과 롱 노즐 간의 결합 상태를 도시한 상태도.

도 4는 본 발명에 따른 연속주조용 슈라우드의 포크암을 도시한 분해 사시도.

도 5는 도 4의 "A"부를 절개하여 도시한 단면도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 연속주조용 슈라우드의 포크암을 도시한 구성도.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 연속주조용 슈라우드의 포크암이 작동되어 록킹된 상태를 도시한 상태도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호설명※

100 :포크암 본체 200 :마우스 링

300 :감지부 400 :고정부

500 :제어부

Claims (5)

1. 래들 내 용강을 턴디쉬에 주입하기 위해 래들의 로하 노즐과 롱 노즐 사이를 연결하는 연속주조용 슈라우드의 포크암으로서,

   포크암 본체(100)에 회동가능하게 연결되며 상기 롱 노즐(600)이 안착되는 걸림턱부(230)가 마련된 마우스 링(200);

   상기 롱 노즐(600) 및 로하 노즐(700)의 나란한 상태를 감지하여 감지신호를 인가하는 감지부(300);

   상기 마우스 링(200)을 록킹 및 언록킹하도록 상기 포크암 본체(100)에 마련되는 고정부(400); 및

   상기 감지신호의 인가시 상기 고정부(400)에 록킹신호를 인가하고 턴디쉬에 용강 주입이 완료되면 상기 고정부(400)에 언록킹신호를 인가하는 제어부(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 슈라우드의 포크암.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 턴디쉬내 용강 주입의 완료상태를 감지하는 로드셀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 슈라우드의 포크암.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 고정부(400)는 상기 록킹신호의 인가시 인장되는 작동로드(411)가 마련 된 작동실린더(410)와, 상기 마우스 링(200)에 장착되며 외주면에 복수의 회전각도홈(421)이 방사상으로 형성된 홀더(420), 및 상기 포크암 본체(100)에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되어 상기 작동로드(411)의 인장시 상기 회전각도홈(421)을 고정하는 고정바(430)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 슈라우드의 포크암.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 걸림턱부(230)는 상기 로하 노즐(700)과 롱 노즐(600) 간의 결합시, 상기 로하 노즐(700)의 경사각도를 보상하도록 상기 로하 노즐(700)의 경사각도와 대칭되는 경사각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 슈라우드의 포크암.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 마우스 링(200)에는 반 원형의 나사부(510)가 형성되고, 상기 포크암 본체(100)에는 상기 나사부(510)에 치합되는 복수의 감속기어가 마련되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 슈라우드의 포크암.

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