KR101086320B1 - 열팽창 수용형 턴디쉬 커버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주조 초기 래들에서 턴디쉬로 용강주입시 턴디쉬 내부의 공기와 용강 간의 재산화를 방지하기 위해 턴디쉬 내부를 불활성 가스로 퍼지(purge)하기 위한 열팽창 수용형 턴디쉬의 커버에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 턴디쉬(10)의 상면을 차단하도록 복수개로 분할 형성되고 내부에는 내화물(22)이 내장되고 측면 및 상면에는 철피(21)로 감싸여진 턴디쉬 커버(20)에 있어서, 상기 턴디쉬(10)에서 발생되는 고온에 의해서 커버(20)가 변형되는 것을 방지하도록 커버(20)가 접촉되는 측면의 철피(21)에 수직방향으로 복수개의 슬릿홈(23)이 형성된 것이다.

턴디쉬, 커버, 슬릿홈, 열팽창, 내화물

Description

열팽창 수용형 턴디쉬 커버{Tundish cover with slit}

도 1은 종래의 커버가 턴디쉬에 설치된 상태를 나타낸 사시도.

도 2는 종래의 커버가 변형된 상태를 나타낸 사시도.

도 3은 종래의 커버 측면부 내화물이 탈락된 상태를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 턴디쉬 커버가 턴디쉬에 설치된 상태를 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 턴디쉬 커버의 중앙부를 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 턴디쉬 커버의 측면부를 나타낸 사시도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10 : 턴디쉬 20 : 커버

21 : 철피 22 : 내화물

23 : 슬릿홈

본 발명은 열팽창 수용형 턴디쉬 커버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주조 초기 래들에서 턴디쉬로 용강주입시 턴디쉬 내부의 공기와 용강 간의 재산화를 방지하기 위해 턴디쉬 내부를 불활성 가스로 퍼지(purge)하기 위한 열팽창 수용형 턴디쉬의 커버에 관한 것이다.

일반적으로 용강을 소정의 폭과 크기를 갖는 주편으로 주조할 때에는 래들에 담겨진 용강을 턴디쉬로 주입하고 있으며, 상기 턴디쉬에 주입된 용강을 주편으로 주조할 때 초기 주편에는 각종 불순물이 정상 주편 대비 3배이상 포함되는 불량품이 생산되고 있다.

이러한 불량품의 대부분은 턴디쉬 용강 재산화에 기인하고 있으며, 턴디쉬 주입 초기 용강 재산화 저감에 의한 주편 청정도를 향상시키기 위해 턴디쉬 밀폐화가 반드시 필요하다.

종래에는 턴디쉬에서 주입 초기에 불활성 가스(예 : Ar 등)의 펌핑을 실시하고 있으나, 수차례 사용후에는 분위기 중 산소농도가 5% 이상으로 올라가 용강 재산화 방지를 막기는 역부족이다.

이와 같이 불활성 가스의 펌핑에도 불구하고 분위기 중 산소 농도를 5%이하로 저하시키지 못하는 것은 턴디쉬 커버의 심한 열변형으로 인해 턴디쉬와 커버 간의 기밀성이 확보되지 못하기 때문이다.

턴디쉬 밀폐화를 위해 그 동안 많은 연구와 노력이 진행되었으나 큰 효과를 얻지 못했었다. 상기 턴디쉬 밀폐화를 위한 종래의 기술은 에어 실린더 등과 같은 복잡한 기계적인 구동 장치로 예열 구멍을 막음으로써 턴디쉬 밀폐화를 추구해 왔었다.

따라서, 좁은 주상 공간내에서 복잡한 구동 장치의 적용 결과 턴디쉬 준비시 간이 과다하게 소요되고, 에어 실린더가 조기에 열화되어 훼손 및 파손되었으며, 용강 주입구(탕유부) 안전사고의 위험으로 인하여 작업자가 실링작업을 기피하는 문제점이 있었다.

또한 밀폐형 턴디쉬 커버가 조기에 변형됨은 물론 턴디쉬 커버에 설치된 내화물(castable)이 조기에 탈락되었으며, 커버 실링재의 과다 소비 및 턴디쉬 예열 불량과, 불활성 가스 펌핑부 및 연결부의 점검, 교환, 정비작업으로 인한 작업량이 증가되는 등의 문제점이 있었다.

밀폐화를 개선하고 턴디쉬 변형을 막기 위해 특허출원 제2000-0033241호, 실용신안등록출원 제1998-0006894호, 실용신안등록출원 제1995-0005816호와 같이 다양한 기술들이 제안되었으나, 이는 현장 조업 조건을 충분히 고려하지 못하고 기계적인 기밀(sealing)에만 집착하였으므로 충분한 효과를 얻을 수 없었다.

상기 턴디쉬 커버가 입고 초기 일때는 턴디쉬의 변형이 적어 어느 정도 효과를 얻을 수 있지만 불균일한 온도 편차에 의한 턴디쉬 커버의 열변형이 발생하면 턴디쉬 커버의 내화물이 급속히 탈락되고 내화물의 탈락으로 인하여 턴디쉬 커버의 온도 편차가 더욱 심해져 변형이 더 심해지고 다시 이는 내화물을 탈락을 가속화 시키는 악순환을 되풀이되는 것이다.

그리고 턴디쉬 커버의 변형은 턴디쉬와 턴디쉬 커버간의 많은 틈을 유발하여 불활성 가스를 펌핑 하여도 그 효과를 얻기가 어렵다.

통상적으로 턴디쉬는 그 용량이 적을 경우에는 턴디쉬 커버가 일체형으로 1개로 제작되지만 용량이 커지면 턴디쉬 커버는 2개 내지 3개로 분리형으로 제작된 다.

따라서, 턴디쉬 용량이 수십 톤으로 커지면 턴디쉬 커버 또한 중량이 수 톤에 달해 취급이 어려울 뿐만 아니라 일부분의 손상만으로도 전체 턴디쉬 커버를 폐기해야 하는 문제를 야기하기 때문이다.

도 1은 일반적인 T형 대형 턴디쉬(10)와 커버(20)를 나타낸 것으로서, 커버(20)는 3조각으로 구성되어 있다. 그리고 도 2에는 사용중 턴디쉬 커버(20)의 변형을 나타내었으며, 이러한 턴디쉬 커버(20)의 변형은 커버 철피의 불균일한 온도 분포에 의한 열변형 현상이다. 그리고 이러한 열변형은 턴디쉬(10)에 담겨진 용탕 위에 위치하는 커버(20)와 커버(20)의 접촉면에서 주로 일어나게 된다.

한편, 상기 턴디쉬 커버(20)는 철피(21)와 내화물(22)로 구성되는데 상부와 측면은 철구조물인 철피(21)이고 내부는 내화물(22)로 채워지게 된다. 그리고 커버(20)와 커버(20)가 닿는 측면 철피(21)를 바닥까지 내려오도록 설계하여 사용하였으나 바닥부분의 용강으로부터 쉽게 열이 전달되어 측면의 철피(21)가 열팽창되면서 철피가 도 2에 나타낸 바와 같이 뒤틀리게 되는 것이다.

이러한 현상을 방지하기 위해 도 3에 나타낸 바와 같이 측면부분의 철피(21)를 제거하고 그 부분까지 내화물(22)로 채워 넣는 구조가 많이 사용되었다.

그러나 이러한 구조는 기존에 비해 수명은 조금 향상되었지만 커버(20)의 체결 또는 안착시 측면 모서리 부분이 기계 적인 충격에 의해 내화물(22)이 쉽게 깨어지는 단점이 있다.

이와 같이 내화물이 탈락되면 단열성이 떨어져 탈락된 윗부분의 철피가 쉽게 가열되어 열변형이 발생된다. 이러한 철피의 열변형은 다시 내화물의 탈락을 가속화시키게 되고 내화물 탈락의 가속화는 다시 더 큰 철피 온도 편차를 유발하여 열변형을 심화시키는 악순환이 계속되어 결국 커버의 수명을 다하게 된다.

그리고 사용중 철피의 변형은 턴디쉬의 기밀성을 떨어뜨려 용강재산화가 일어나 주조 초기 주편에 많은 개재물이 혼입되어 물성의 저하를 가져오게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 열변형 저항성이 우수하여 기밀성이 뛰어나고 수명을 향상시킨 열팽창 수용형 턴디쉬 커버를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 열팽창 수용형 턴디쉬 커버는 턴디쉬의 상면을 차단하도록 복수개로 분할 형성되고 내부에는 내화물이 내장되고 측면 및 상면에는 철피로 감싸여진 턴디쉬 커버에 있어서, 상기 턴디쉬에서 발생되는 고온에 의해서 커버가 변형되는 것을 방지하도록 커버가 접촉되는 측면의 철피에 수직방향으로 복수개의 슬릿홈이 형성된 것이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 턴디쉬 커버가 턴디쉬에 설치된 상태를 나타낸 사시 도이고, 도 5는 본 발명에 따른 턴디쉬 커버의 중앙부를 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 턴디쉬 커버의 측면부를 나타낸 사시도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 턴디쉬(10)의 상면에는 커버(20)가 분리결합 가능하도록 설치되어 있되, 상기 커버(20)는 턴디쉬(10)의 크기에 따라서 복수개로 분할 형성되는 것이며, 상기 커버(20)의 내부에는 내화물(22)이 내장되고 측면 및 상면에는 철피(21)로 감싸여져 있다.

그리고 상기 커버(20)와 커버(20)가 접촉되는 측면의 철피(21)에는 턴디쉬(10)에서 발생되는 고온의 열에 의해서 커버(20)가 변형되는 것을 방지하도록 수직방향으로 복수개의 슬릿홈(23)이 형성되어 있다.

상기 슬릿홈(23)은 100mm ~ 500mm 이내의 간격이 유지되게 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 슬릿홈(23)의 간격이 100mm보다 작을 경우에는 슬릿홈(23)을 형성하기 위한 작업이 불편하고 철피(21)의 강성이 저하되며, 슬릿홈(23)의 간격이 500mm보다 클 경우에는 철피의 열팽창으로 인한 뒤틀림이 발생하게 된다.

한편, 상기 슬릿홈(23)은 커버(20)의 측면을 감싸는 철피(21)에만 형성할 수도 있지만 상면을 감싸는 철피(21)에 연장되게 형성할 수 도 있으며, 상면을 감싸는 철피(21)에 슬릿홈(23)을 형성할 그 슬릿홈(23)의 길이는 철피(21)의 온도편차가 20℃/cm 이하의 영역까지 형성하는 것이 바람직하며, 일예로 용강의 온도가 1500℃~1600℃이고 내화물의 두께가 약 200mm인 경우 슬릿의 길이는 약 100mm~200mm 정도이다.

그리고 이와 같이 형성되는 슬릿홈(23)의 폭은 1mm ~ 5mm 이내로 형성하는 것이 바람직하며 슬릿의 간격이 작을 경우에는 작게하고 슬릿의 간격이 클 경우에는 비례하여 크게 하여야 한다. 상기 슬릿홈(23)의 폭이 1mm보다 작을 경우에는 열팽창을 수용하지 못하게되어 뒤틀림이 발생되고 5mm보다 클 경우에는 내화물이 쉽게 붕괴 되고 부정형 내화물 설치시 누출이 심해 시공이 어려워진다.

이와 같이 구성된 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

조업중 턴디쉬 커버(20)가 맞닿는 부분에 온도가 상승하게 되면 이 부분이 다른 부분보다 열팽창량이 커지게 되는데 상대적으로 더 팽창된 부분은 슬릿홈(23)에서 수용하게 되어 열변형에 의한 뒤틀림이 막을 수 있다.

그리고 측면의 철피가 바닥까지 연장되어 턴디쉬에 커버 체결시 커버(20)와 커버(20)가 서로 맞닿게 될 때 기계적인 충격에 의한 내화물의 탈락을 막아 준다.

[표 1]

표 1은 본 발명의 턴디쉬 커버를 현장 적용 시험결과표로서, 턴디쉬 커버의 수명이 약 630%정도 향상되었다.

이와 같이 본 발명은 턴디쉬의 상부에 덮여지는 커버의 측면부가 철피로 감싸여지므로 커버의 결합 또는 분리시킬 때 접촉으로 인한 내화물의 파손이 방지되는 것이다.

또한 본 발명은 철피의 측면 및 상면에 슬릿홈이 형성되어 있으므로 턴디쉬에서 발생되는 고온의 열에 의한 열팽창을 수용하여 커버의 변형을 방지할 수 있게되는 특유의 효과가 있다.

Claims (5)

1. 턴디쉬(10)의 상면을 차단하도록 복수개로 분할 형성되고 내부에는 내화물(22)이 내장되고 측면 및 상면에는 철피(21)로 감싸여진 턴디쉬 커버(20)에 있어서,

   상기 턴디쉬(10)에서 발생되는 고온에 의해서 커버(20)가 변형되는 것을 방지하도록 커버(20)가 접촉되는 측면의 철피(21)에 수직방향으로 복수개의 슬릿홈(23)이 형성됨을 특징으로 하는 열팽창 수용형 턴디쉬 커버.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬릿홈(23)과 슬릿홈(23)의 간격은 100mm ~ 500mm임을 특징으로 하는 열팽창 수용형 턴디쉬 커버.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 슬릿홈(23)은 커버(20)의 상면을 감싸는 철피(21)에 연장되게 형성됨을 특징으로 하는 열팽항 수용형 턴디쉬 커버.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 커버(20)의 상면을 감싸는 철피(21)에 연장되게 형성된 슬릿홈(23)의 길이는 철피(21)의 온도편차가 20℃/cm 이내의 영역까지 형성함을 특징으로 하는 열팽창 수용형 턴디쉬 커버.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 슬릿홈(23)의 폭은 1mm ~ 10mm임을 특징으로 하는 열팽창 수용형 턴디쉬 커버.

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