KR100992206B1 - 턴디쉬 - Google Patents

Abstract

제강공정의 연속주조시 래들(Ladle)로부터 용강이 유입되고 주형으로 용강을 공급하는 턴디쉬(Tundish)가 제공된다.

상기 턴디쉬는, 용강이 수용되는 턴디쉬 본체; 및, 상기 턴디쉬 본체에 용강이 최초 주입되는 영역을 제한하면서 용강 풀을 형성토록 제공되는 용강 풀 형성수단;을 포함하여 구성되되, 상기 용강 풀 형성수단은, 상기 턴디쉬 본체에 형성된 노즐진입부를 가로질러 턴디쉬 본체와 바닥에 턴디쉬 본체 보다는 낮게 연결되어 용강 풀을 형성시키면서 용강의 오버플로우를 가능하게 하는 용강 풀 내화블록의 호형블록으로 형성되고, 상기 턴디쉬 본체와 용강 풀 내화블록 사이에는 내화 지지블록이 연결되며, 상기 용강 풀 내화블록에는 용강의 오버 플로우를 안정적으로 유도토록 제공되는 만곡된 용강 유도면의 용강 유도수단이 더 구비되어 구성되어 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 내부에 용강 풀(pool)을 형성시키어 래들의 쉬라우드 노즐을 통한 턴디쉬로의 용강 주입시 용강의 비산은 물론, 용강의 재산화를 방지하는 한편, 특히 턴디쉬내 용강 유동을 안정적으로 조정하여 슬래그(Slag)의 주형 혼입을 효과적으로 방지하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

연속 주조, 래들, 턴디쉬, 용강 풀, 래들 노즐

Description

턴디쉬{Tundish}

본 발명은 제강공정의 연속주조시 래들(Ladle)로부터 용강이 유입되고 주형으로 용강을 공급하는 턴디쉬(Tundish)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 내부에 용강 풀(pool)을 형성시키어 래들의 쉬라우드 노즐(shroud nozzle)을 통한 턴디쉬로의 용강 주입시 용강의 비산은 물론, 용강의 재산화를 방지하는 한편, 특히 턴디쉬내 용강 유동을 안정적으로 조정하여 슬래그(Slag)의 주형 혼입을 효과적으로 방지하는 턴디쉬에 관한 것이다.

제철소에서 연속 주조 공정은 용강을 연속 주조형 주형에 주입하고 반 응고된 강편을 주형의 하부에서 연속으로 빼내어 빌렛, 슬래브 등의 제품을 제조하는 것이다.

한편, 이와 같은 연속 주조를 위한 알려진 연속 주조 설비는 도 1에서 도시하고 있는데, 크게 용강을 받는 래들(110)과 래들에서 용강을 수용하는 턴디쉬(130) 및 턴디쉬에서 용강을 받는 연속주조 주형(150)를 포함한다.

예컨대, 도 1에서 도시한 바와 같이, 용강(M)을 수용하는 래들(110)에 구비된 쉬라우드 노즐(112)을 통해 하측의 턴디쉬(130)로 용강(M)이 공급된다.

그 다음, 턴디쉬(130)에 일정량의 용강(M)이 수용되고 용강에 함유된 슬래그 또는 비금속 개재물 등의 분리 부상이 이루어지면, 도 1과 같이 턴디쉬(130)의 출강구(132)의 하부에 배치된 슬라이딩 게이트(134)를 조작하여 턴디쉬(130)에 수용된 용강(M)은 출강구(132)와 그 직하부에 구비된 침지노즐(136)을 통해 주형(150)에 연속적으로 주입된다.

따라서, 주형(150)에 주입된 용강(M)은 주형내에서 응고되면서 하부로 연속 인발되고 주형 이후에 배치된 세그멘트 롤(152)들을 거치면서 주편(154) 즉, 슬래브 등으로 제조된다.

한편, 도 1에서 래들의 쉬라우드 노즐을 통하여 턴디쉬내로 유입될 때, 용강의 와류 발생 등으로 인하여 슬래그(S) 등의 개재물이 용강에 혼입되면서 턴디쉬 침지노즐을 통하여 주형으로 유입되는 문제가 발생될 수 있어, 턴디쉬에서의 용강의 유동을 제어하기 위한 기술이 알려져 있다.

예를 들어, 알려진 턴디쉬 내 용강의 유동을 제어하는 기술은, 턴디쉬 바닥면에 별도의 내화 구조물 즉, 댐 구조물을 설치하여 용강의 비산을 방지하고 슬래그(개재물)의 생성을 억제하는 것이었다.

또는, 래들의 쉬라우드 노즐 구조를 개선하여 용강의 운동량을 용강의 반발류를 이용하여 줄이도록 하는 기술 등이 알려져 있다.

그러나, 지금까지 알려진 이와 같은 래들로부터 턴디쉬로의 용강 주입시 용강의 용강의 흐름을 제어하는 기술들은 실제 그 효율성이 떨어지거나 구조가 복잡하여 실효성이 없는 것이 대부분이었다.

특히, 용강의 턴디쉬 주입 영역(래들의 쉬라우드 노즐이 위치되는 초기 용강 주입공간)에서의 용강 비산을 효과적으로 억제하는 것은 어려운 것이었다.

이에 따라서, 본 건의 출원인은 래들에서 턴디쉬로의 용강 주입시 용강의 비산을 억제하여 용강 재산화 방지를 통하여 슬래그(개재물) 형성을 억제하고, 용강을 통한 슬래그의 주형 혼입을 최대한 억제하는 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 내부에 용강 풀(pool)을 형성시키어 래들의 쉬라우드 노즐(shroud nozzle)을 통한 턴디쉬로의 용강 주입시 용강의 비산은 물론, 용강의 재산화를 방지하는 한편, 특히 턴디쉬내 용강 유동을 안정적으로 조정하여 슬래그(Slag)의 주형 혼입을 효과적으로 방지하는 턴디쉬를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 용강이 수용되는 턴디쉬 본체; 및, 상기 턴디쉬 본체에 용강이 최초 주입되는 영역을 제한하면서 용강 풀을 형성토록 제공되는 용강 풀 형성수단;을 포함하여 구성되되,
상기 용강 풀 형성수단은, 상기 턴디쉬 본체에 형성된 노즐진입부를 가로질러 턴디쉬 본체와 바닥에 턴디쉬 본체 보다는 낮게 연결되어 용강 풀을 형성시키면서 용강의 오버플로우를 가능하게 하는 용강 풀 내화블록의 호형블록으로 형성되고,
상기 턴디쉬 본체와 용강 풀 내화블록 사이에는 내화 지지블록이 연결되며, 상기 용강 풀 내화블록에는 용강의 오버 플로우를 안정적으로 유도토록 제공되는 만곡된 용강 유도면의 용강 유도수단이 더 구비되어 구성된 턴디쉬를 제공한다.

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이때, 상기 턴디쉬 본체에는 연속주조 주형에 주입되는 침지노즐이 구비되고, 상기 턴디쉬 본체의 내측에는 상기 용강 풀 형성수단에서 오버플로우된 용강의 유동을 제어하는 하나 이상의 댐 내화블록이 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 내화 지지블록, 용강 풀 형성수단의 내화블록 또는 댐 내화블록에는 잔류 용강의 유동을 위한 용강 유도개구가 더 구비되는 것도 가능하다.

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이와 같은 본 발명의 턴디쉬에 의하면, 연속주조 초기에 턴디쉬내에 주입되는 용강을 용강 풀 영역으로 한정되도록 하여 용강의 비산을 최소화하는 효과를 제 공한다.

특히, 래들의 쉬라우드 노즐로부터 주입된 용강에 완충 공간을 용강 풀 공간내에서만 형성되도록 하여 유입된 용강의 운동량을 감소시킴으로써, 용강의 체류시간을 연장시키고 이에 따라 용강내의 슬래그가 용강 상부층으로 부상할 수 있도록 하여, 슬래그의 주형 혼입을 억제한 더 고품질의 연속주조를 가능하게 하는 우수한 효과를 제공하는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2 내지 도 3에서는 본 발명에 따른 턴디쉬(1)의 전체 구성을 정면 및 평면 구성도로 각각 도시하고 있다.

즉, 본 발명의 턴디쉬(1)는, 크게 용강(M)이 수용되는 턴디쉬 본체(10) 및,상기 턴디쉬 본체(10)에 구비되고 용강 풀(P)을 형성토록 제공되는 용강 풀 형성수단(30)으로 크게 구분될 수 있다.

이때, 도 2와 같이 상기 턴디쉬 본체(10)는 바닥(10a)과 벽체(10b)와 커버(10c)로서 구성되되 각각의 바닥과 벽체와 커버는 내화블록(B)과 철피(T)들로 축조되는 구조이다.

그리고, 턴디쉬 본체(10)의 중앙 일측에는 래들의 쉬라우드 노즐(20)이 수직하게 진입되어 최초 용강이 턴디쉬 본체에 주입되는 노즐진입부(12)가 돌출 형성되어 있고, 이와 같은 턴디쉬 본체의 양측에는 도 1과 같이 주형(150)에 침지되어 용 강(M)을 공급토록 하는 침지노즐(18)들이 구비되어 있다.

따라서, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 턴디쉬 본체(10)에 구비되는 용강 풀 형성수단(30)은, 용강(M)이 최초 유입되는 영역을 제한하여 일정한 한정된 용강 유입공간인 용강 풀(P)을 형성토록 상기 턴디쉬 본체(10)에 설치되는 용강 풀 내화블록으로 제공된다.

결국, 도 2 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 래들(도 1의 110 참조)에 구비된 쉬라우드 노즐(20)은 턴디쉬 본체(10)의 중앙 일측에 형성된 노즐진입부(12)측에 진입되어 용강(M)은 최초로 턴디쉬에 주입된다.

즉, 상기 용강 풀 형성수단(30)인 내화블록은 용강이 초기에 턴디쉬 본체(10)에 주입될 때, 용강의 주입 압력에 의하여 그 주입영역에서 심한 와류가 발생되어도 상기 용강 풀 형성수단(30)은 이와 같은 용강 주입영역에서의 용강 와류 영역을 제한시키어 턴디쉬 전체에 걸쳐서 용강이 심하게 와류되면서 유동되지 않게 하여, 도 1과 같이 기존 턴디쉬(130)에서 슬래그(S)가 주형(150)으로 혼입되는 것을 효과적으로 방지시킨다.

또한, 일차적으로 용강 풀 형성수단(30)인 내화블록의 내부 공간인 용강 풀 공간(P)에만 용강이 주입되므로 용강의 비산도 억제하고 용강의 재산화도 감소시키게 할 것이다.

이때, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 용강 풀 형성수단(30)의 내화블록은, 턴디쉬 본체(10)에 형성되는 앞에서 설명한 노즐진입부(12)를 가로질러 턴디쉬 본체의 측벽(10b)과 바닥(10a)에 일체로 연결되는 형태로 제공되는데, 바람직하게 는 주입된 용강(M)이 도 2와 같이 오버플로우되어 침지노즐(18)측으로 유동되도록 상기 턴디쉬 본체(10) 보다는 낮게 설치되어 있어, 용강 풀(P)을 형성시키면서 용강의 유동을 가능하게 한다.

따라서, 본 발명의 턴디쉬(1)는 초기 용강 주입영역에서 가장 용강의 와류가 심하게 발생될 수 밖에 없기 때문에, 이부분을 일정한 공간인 용강 풀(P)을 형성시키고, 주입된 용강이 오버플로우되어 침지노즐(18)측으로 유동되도록 함으로써, 용강이 어느정도 진정된후에 주형에 공급되도록 하고, 용강 풀 형성수단인 내화블록을 오버 플로우되어 유동하는 용강은 매우 안정적인 흐름으로 유동되게 될 것이고, 결국 슬래그 등의 개재물(S)이 침지노즐을 통하여 주형으로 유입되지 않게 할 것이다.

이때, 도 5에서는 상기와 같은 본 발명의 용강 풀 형성수단(30)인 내화블록의 여러 형태를 도시하고 있는데, 도 5a와 같이, 호형블록(30a)으로 형성시키거나, 도 5b와 같이 직선블록(30b)으로 설치하거나, 또는 도 5c 및 도 5d와 같이 2각 또는 3각의 다각블록(30c)(30d)으로 선택하여 설치할 수 있다.

예컨대, 호형 블록은 용강 풀(P)의 공간을 가장 넓게 할 수 있고, 직선블록은 가장 작은 용강 풀(P)을 형성시키고, 다각블록은 호형블록과 직선블록의 중간 정도의 용강 풀(P)을 형성시킬 것이다.

물론, 제작면에서 보면 직선블록은 풀 공간은 가장 작지만 가장 제작이나 설치를 용이하게 할 것이다.

따라서, 턴디쉬 전체 용량이나 용강 주입 상태에 따라 적정하게 용강 풀 형 성수단(30)의 블록(30a)(30b)(30c)(30d)들을 선택하여 사용하면 될 것이다.

이때, 도 3 및 도 4와 같이, 상기 용강 풀 형성수단(30)인 내화블록을 지지토록 턴디쉬 본체(10)와 상기 용강 풀 내화블록사이에 내화 지지블록(50)을 더 연결하는 것이 바람직할 것이다.

즉, 상기 내화 지지블록(50)은 도 3 및 도 4와 같이, 그 선단부(50a)는 경사져 있어 쐐기형태를 이루면서 턴디쉬 본체(10)의 측벽(10b)과 바닥(10a)에 일체로 연결되어 있는 평탄한 블록일 수 있다.

따라서, 상기 내화 지지블록(50)은 용강이 초기 주입될 때, 그 용강의 주입압력으로 인하여 상기 용강 풀 형성수단(30)인 내화블록이 턴디쉬 본체(10)에서 분리되거나 틈새가 발생되지 않게 하면서 견고하게 지지하는 역할을 한다.

한편, 상기 용강 풀 형성수단(30)인 내화블록과 내화 지지블록(50)은 내화제로 일체로 제작됨은 물론이다.

이때, 상기 내화 지지블록(50)은 높이가 용강 풀 형성수단 보다는 낮게 형성되는 것이 바람직한데, 이는 상기 내화 지지블록은 용강 풀 형성수단의 내화블록을 지지하는 기능만을 제공하되 용강의 유동을 간섭하는 것은 바람직하지 않기 때문이고, 따라서 상기 내화 지지블록(50)은 용강 풀 형성수단(30)의 내화블록 바닥에서 중간 정도의 높이로 되면 된다.

이때, 도 2 및 도 3과 같이, 상기 턴디쉬 본체(10)의 용강 풀 형성수단(30)인 내화블록과 내화 지지블록(50)의 양측에서 오버플로우된 용강의 유동을 제어하는 댐 내화블록(14)(16)들이 더 구비되어 있다.

이때, 상기 댐 내화블록(14)(16)은 상기 용강 풀 형성수단은 중심으로 양측으로 거의 같은 길이로 대향하여 위치되되 일측 댐 내화블록(14)은 턴디쉬 본체(10)의 커버(10c)에 인접하고 바닥(10a)과는 이격되고, 반대로 타측 댐 내화블록(16)은 바닥에 인접하고 커버와는 이격되는 구조로 배치될 수 있다.

따라서, 용강(M)은 도 2 및 도 3과 같이, 용강 풀 형성수단(30)인 호형의 내화블록의 내측 용강 풀에 공급되고, 상기 내화블록을 오버 플로우하여 제1의 댐 내화블록과 제2의 댐 내화블록을 거쳐 침지노즐(18)에서 주형으로 배출되고, 이과정에서 용강은 매우 안정적인 흐름 예를 들어, 층류 흐름을 형성하면서 유동되어 주형에는 가능한 순수 용강만이 주입되게 하는 것이다.

이때, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 내화 지지블록(50), 턴디쉬 본체(10)의 바닥에 인접한 제2의 댐 내화블록(18) 또는, 상기 용강 풀 형성수단(30)의 내화블록에는 용강 유도개구(52)(댐 내화불록과 용강 풀 내화블록은 미도시)를 형성시키는 것이 더 바람직하다.

이 경우, 상기 용강 유도개구(52)를 통하여 잔류 용강이 배출될 수 있다.

그리고, 이와 같은 용강 유도개구는 당연히 블록과 턴디쉬 본체(10)의 바닥에 인접하여 형성됨은 물론이다.

그러나, 도 2 및 도 3과 같이, 턴디쉬 외곽측의 침지노즐에 인접한 상기 댐 내화블록(16)은 용강의 주형 주입이 어느 정도 이루어 지면 용탕면을 한정하여 더 이상 용강이 용강 풀 공간(P)에서 부터 침지노즐로 유동되는 것을 제한하고, 이를 통하여 개재물(S)이 침지노즐(18) 측으로 유동 되지 않게 하는 역할을 하기 때문 에, 바람직하게는 상기 용강 유도개구(52)는 도 6과 같이 내화 지지블록(50) 또는 용강 풀 형성수단의 내화블록에만 형성시키는 것이 가장 바람직할 것이다.

한편, 도 7a 및 도 7b에서 도시한 바와 같이, 상기 용강 풀 형성수단(30)에는 용강 유도수단(70) 즉, 상기 용강 풀 형성수단(30)인 내화블록에 구비되는 만곡된 용강 유도면(72a)(72b)을 포함할 수 있다.

따라서, 도 7a와 같이, 용강 풀 형성수단(30)인 내화블록의 상부에 수평블록(30')을 더 설치하고, 그 내측면에 케스터블 등의 내화재로 만곡되는 용강 유도면(72a)을 형성시키는 경우, 용강(M)이 용강 풀 공간(P)에 래들의 노즐(20)을 통하여 공급되면 도 3과 같이 바로 오버플로우 되지 못하고 용강 유도면을 따라 가능한 용강 풀 공간에서 오래 체류되다가 침지노즐 측으로 유동되도록 하기 때문에, 그 만큼 용강의 흐름이 안정적이고 용강 주입위치에서 침지노즐까지 도달하는 시간도 연장시키기 때문에, 슬래그 등의 개재물(S) 부상이 원활하게 이루어진다.

한편, 도 7b와 같이, 다른 형태의 만곡된 용강 유도면(72b)을 갖는 용강 유도수단(70)을 설치할 수 있는데, 이 경우에는 용강 풀 형성수단의 내화블록에서 용강이 오버플로우되는 것을 안정적으로 유도하고 오버플로우시 용강의 와류 발생 등을 억제하고, 이에 따라 용강의 유동 흐름이 부드럽게 이루어지도록 한다.

이때, 상기 용강 유도수단(70)의 용강 유도면(72a)(72b)들은 별도의 케스터블 등의 내화재로 형성되거나 용강 풀 형성수단의 내화블록에 일체로 형성되는 것도 가능할 것이다.

이에 따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 턴디쉬(1)를 통하여 주형(도 1의 150)에 용강(M)을 주입하는 경우, 용강의 턴디쉬 내부 유동이 안정적이고 체류시간을 늘리기 대문에, 슬래그 등의 개재물이 가능한 탕면에 부상되지 때문에, 보다 고품질의 주편 생산을 가능하게 할 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 연속주조공정의 래들과 턴디쉬 및 주형 설비를 도시한 개략도

도 2는 본 발명에 따른 턴디쉬를 도시한 정면 구성도

도 3은 도 2의 평면도

도 4는 본 발명의 턴디쉬를 도시한 요부 사시도

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 턴디쉬에 구비된 용강 풀 형성수단(블록)의 여러 형태를 도시한 평면도

도 6은 본 발명의 턴디쉬를 도시한 측면도

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 용강 풀 형성수단인 블록의 구비된 용강 유도부재를 도시한 사시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 본 발명의 턴디쉬 10.... 턴디쉬 본체

12.... 노즐진입부 14,16.... 댐 내화블록

18.... 주형 침지노즐 30.... 용강 풀 형성수단

50.... 내화 지지블록 70.... 용강 유도수단

Claims (8)

1. 용강이 수용되는 턴디쉬 본체(10); 및, 상기 턴디쉬 본체(10)에 용강이 최초 주입되는 영역을 제한하면서 용강 풀(P)을 형성토록 제공되는 용강 풀 형성수단(30);을 포함하여 구성되되,

   상기 용강 풀 형성수단(30)은, 상기 턴디쉬 본체에 형성된 노즐진입부(12)를 가로질러 턴디쉬 본체와 바닥에 턴디쉬 본체 보다는 낮게 연결되어 용강 풀(P)을 형성시키면서 용강의 오버플로우를 가능하게 하는 용강 풀 내화블록의 호형블록(30a)으로 형성되고,

   상기 턴디쉬 본체와 용강 풀 내화블록 사이에는 내화 지지블록(50)이 연결되며, 상기 용강 풀 내화블록에는 용강의 오버 플로우를 안정적으로 유도토록 제공되는 만곡된 용강 유도면의 용강 유도수단(70b)이 더 구비되어 구성된 턴디쉬.
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3. 삭제
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5. 제1항에 있어서, 상기 턴디쉬 본체(10)에는 연속주조 주형에 주입되는 침지노즐(18)이 구비되고,

   상기 턴디쉬 본체(10)의 내측에는 상기 용강 풀 형성수단(30)에서 오버플로우된 용강의 유동을 제어하는 하나 이상의 댐 내화블록이 더 구비된 것을 특징으로 하는 턴디쉬.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 용강 풀 형성수단의 내화블록, 상기 내화 지지블록 및 상기 댐 내화블록 중 어느 하나 또는 이들 모두에는 잔류 용강의 유동을 위한 용강 유도개구가 더 구비된 것을 특징으로 하는 턴디쉬.
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