KR101175629B1 - 슈라우드 노즐 장착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 몸체와, 일 단부가 상기 몸체에 상대 이동 가능하게 결합되는 제1 암과, 일 단부에 슈라우드 노즐이 안착되는 홀더가 구비되는 제2 암과, 상기 제1 암의 타 단부와 상기 제2 암의 타 단부를 탄성 변형 가능하게 연결하는 연결 유닛을 포함하는, 슈라우드 노즐 장착 장치을 제공한다.

Description

슈라우드 노즐 장착 장치{APPARATUS FOR MOUNTING SHROUD NOZZLE}

본 발명은 래들에 설치된 콜렉터 노즐에 슈라우드 노즐을 장착하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조기는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(turndish)에 받았다가 연속 주조기용 주형로 공급하여 일정한 크기의 슬라브를 생산하는 설비이다.

상기 연속 주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 주물으로 형성하는 연속 주조기용 주형과, 상기 주형에 연결되어 주형에서 형성된 주물을 이동시키는 다수의 핀치롤러를 포함한다.

다시 말해서, 상기 래들과 턴디쉬에서 출강된 용강은 주형에서 소정의 폭과 두께를 가지는 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 주물로 형성되어 핀치롤러를 통해 이송되는 것이다.

본 발명의 목적은 슈라우드 노즐이 수직도가 유지된 상태로 콜렉터 노즐에 장착되도록 하는, 슈라우드 노즐 장착 장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 슈라우드 노즐 장착 장치는, 몸체와, 일 단부가 상기 몸체에 상대 이동 가능하게 결합되는 제1 암과, 일 단부에 슈라우드 노즐이 안착되는 홀더가 구비되는 제2 암과, 상기 제1 암의 타 단부와 상기 제2 암의 타 단부를 탄성 변형 가능하게 연결하는 연결 유닛을 포함한다.

여기서, 상기 제1 암의 일 단부는 상기 몸체에 회전 가능하게 설치될 수 있다.

여기서, 상기 연결 유닛은 압축 스프링을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 연결 유닛은, 상기 압축 스프링이 끼워지는 돌출부를 가지는, 플랜지를 더 포함할 수 있다.

여기서, 적어도 일부가 상기 연결 유닛과 상기 제2 암의 내부로 연장하는 가스 호스가 더 구비될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 슈라우드 노즐 장착 장치에 의하면, 콜렉터 노즐에 대한 슈라우드 노즐의 장착 시 수직도를 유지할 수 있도록 한다.

그에 의하면, 콜렉터 노즐과 슈라우드 노즐의 부정확한 체결에 의해 그들 사이의 틈새로 외기가 유입되어 용강이 재산화될 가능성을 낮출 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이고,
도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이며,
도 3은 도 2의 래들(10)의 용탕을 출강하기 위한 부분의 구성을 개념적으로 도시한 부분 단면도이며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈라우드 노즐 장착 장치를 보인 개념적인 측면도이고,
도 5는 도 4의 슈라우드 노즐 장착 장치의 사용 상태를 보인 개념도이고,
도 6은 도 5의 콜렉터 노즐(14)과 슈라우드 노즐(15)의 정렬이 어긋한 일 상태에서의 슈라우드 노즐 장착 장치의 사용을 설명하기 위한 개념도이며,
도 7은 도 5의 콜렉터 노즐(14)과 슈라우드 노즐(15)의 정렬이 어긋한 다른 상태에서의 슈라우드 노즐 장착 장치의 사용을 설명하기 위한 개념도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슈라우드 노즐 장착 장치의 플랜지(600) 관련 부분을 보인 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슈라우드 노즐 장착 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일?유사한 구성에 대해서는 동일?유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

연속주조(連續鑄造, Continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 주형(鑄型, Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주물 또는 강괴(鋼塊, steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형?직사각형?원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬래브?블룸?빌릿을 제조하는 데 이용된다.

연속주조기의 형태는 수직형?수직굴곡형?수직축차굴곡형?만곡형?수평형 등으로 분류된다. 도 1 및 도 2에서는 만곡형을 예시하고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.

본 도면을 참조하면, 연속주조기는 턴디쉬(20)와, 주형(30)과, 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.

턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Laddle, 10)로부터 용융금속을 받아 주형(Mold, 30)으로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되어, 교대로 용강을 받아서 턴디쉬(20)에 공급하게 된다. 턴디쉬(20)에서는 주형(30)으로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 주형(30)으로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다.

주형(30)은 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강이 1차 냉각되게 한다. 주형(30)은 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬라브를 제조하는 경우에, 주형(30)은 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 주형(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다. 이러한 테이퍼는 주형(30) 내에서 용강(M)의 응고로 이한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류(강냉형 Vs 완냉형), 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다.

주형(30)은 주형(30)에서 뽑아낸 주물이 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidifying shell, 81, 도 2 참조)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 뚫는 식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.

주형(30)은 용강이 주형의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation, 왕복운동)된다. 오실레이션 시 주형(30)과 주물과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 주형(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)가 있다. 파우더는 주형(30) 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 주형(30)과 주물의 윤활뿐만 아니라 주형(30) 내 용융금속의 산화?질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다. 파우더를 주형(30)에 투입하기 위하여, 파우더 공급기(50)가 설치된다. 파우더 공급기(50)의 파우더를 배출하는 부분은 주형(30)의 입구를 지향한다.

2차 냉각대(60 및 65)는 주형(30)에서 1차로 냉각된 용강을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이(65)에 의해 직접 냉각된다. 주물 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.

인발장치(引拔裝置)는 주물이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 주형(30)을 통과한 용강이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.

절단기(90)는 연속적으로 생산되는 주물을 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 가스토치나 유압전단기(油壓剪斷機) 등이 채용될 수 있다.

도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 용강(M)은 래들(10)에 수용된 상태에서 턴디쉬(20)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드 노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드 노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화?질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다. 슈라우드 노즐(15)의 파손 등으로 용강(M)이 공기 중에 노출된 경우를 오픈 캐스팅(Open casting)이라 한다.

턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 주형(30) 내로 연장하는 침지 노즐(SEN, Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 주형(30) 내로 유동하게 된다. 침지 노즐(25)은 주형(30)의 중앙에 배치되어, 침지 노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지 노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스톱퍼(stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스톱퍼(21)는 침지 노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지 노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다. 침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 스톱퍼 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수도 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(20) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하게 된다.

주형(30) 내의 용강(M)은 주형(30)을 이루는 벽면에 접한 부분부터 응고하기 시작한다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 주형(30)에 의해 열을 잃기 쉽기 때문이다. 주변부가 먼저 응고되는 방식에 의해, 스트랜드(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 용강(M)이 응고된 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.

핀치롤(70, 도 1)이 완전히 응고된 스트랜드(80)의 선단부(83)를 잡아당김에 따라, 미응고 용강(82)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동하게 된다. 미응고 용강(82)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이(65)에 의해 냉각된다. 이는 스트랜드(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 스트랜드(80)가 일 지점인 응고 완료점(85)에 이르면, 스트랜드(80)는 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 스트랜드(80)는 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 제품(P)으로 나뉘어진다.

주형(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 형태에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 주형(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.

도 3을 참조하면, 침지 노즐(25)의 단부 측에는 통상적으로 도면상 좌우에 한 쌍의 토출구(25a)들이 형성된다{주형(30) 및 침지 노즐(25) 등의 형태는 중심선(C)을 기준으로 대칭되는 것으로 가정하여, 본 도면에서는 좌측만을 표시한다}.

토출구(25a)에서 아르곤(Ar) 가스와 함께 토출되는 용강(M)은 화살표(A1, A2)로 표시된 바와 같이 상측을 향한 방향(A1)과 하측을 향한 방향(A2)으로 유동하는 궤적을 그리게 된다.

주형(30) 내부의 상부에는 파우더 공급기(50, 도 1 참조)로부터 공급된 파우더에 의해 파우더층(51)이 형성된다. 파우더층(51)은 파우더가 공급된 형태대로 존재하는 층과 용강(M)의 열에 의해 소결된 층{소결층이 미응고 용강(82)에 더 가깝게 형성됨}을 포함할 수 있다. 파우더층(51)의 하측에는 파우더가 용강(M)에 의해 녹아서 형성된 슬래그층 또는 액체 유동층(52)이 존재하게 된다. 액체 유동층(52)은 주형(30) 내의 용강(M)의 온도를 유지하고 이물질의 침투를 차단한다. 파우더층(51)의 일부는 주형(30)의 벽면에서 응고되어 윤활층(53)을 형성한다. 윤활층(53)은 응고쉘(81)이 주형(30)에 붙지 않도록 윤활하는 기능을 한다.

응고쉘(81)의 두께는 주조 방향으로 따라 진행할수록 두꺼워진다. 응고쉘(81)의 주형(30) 위치한 부분은 두께가 얇으며, 주형(30)의 오실레이션에 따라 자국(Oscillation mark, 87)이 형성되기도 한다. 응고쉘(81)은 지지롤(60)에 의해 지지되며, 물을 분사하는 스프레이(65)에 의해 그 두께가 두꺼워진다. 응고쉘(81)은 두꺼워지다가 일 부분이 볼록하게 돌출하는 벌징(Bulging) 영역(88)이 형성되기도 한다.

도 4는 도 2의 래들(10)의 용탕을 출강하기 위한 부분의 구성을 개념적으로 도시한 부분 단면도이다.

본 도면을 참조하면, 래들(10)의 저면에는 용강을 출강하기 위한 출강구(10')가 개구 된다. 출강구(10')에는 상노즐(11)이 삽입된다.

상노즐(11)의 하측에는 상부 및 하부 슬라이드 게이트(12 및 13)가 설치된다. 하부 슬라이드 게이트(13)의 하측에는 콜렉터 노즐 또는 하노즐(14)이 설치된다. 하노즐(14)에는 슈라우드 노즐(15)이 체결된다.

상부 및 하부 슬라이드 게이트(12 및 13)는 도면상 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서, 상노즐(11)에서 슈라우드 노즐(15)로 이어지는 용강의 이동 통로를 개폐한다.

다음으로, 콜렉터 노즐(14)에 슈라우드 노즐(15)를 장착하기 위한 장치에 대하여 도 4 내지 도 8을 참조하여 살펴본다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈라우드 노즐 장착 장치를 보인 개념적인 측면도이다.

본 도면을 참조하면, 상기 슈라우드 노즐 장착 장치는, 몸체(100)와, 제1 암(200)과, 제2 암(300)과, 연결 유닛(400)을 포함할 수 있다.

몸체(100)는 지면 또는 다른 장치에 지지되도록 설치될 수 있다. 몸체(100)에는 스윙축(110)이 설치된다.

제1 암(200)은 길이 방향을 따라 연장하는 부재이다. 제1 암(200)의 일 단부는 몸체(100)에 상대 이동 가능하게 연결된다. 구체적으로, 제1 암(200)의 일 단부는 스윙축(110)에 의하여, 스윙 방향(W)을 따라 스윙(회전)되도록 몸체(100)에 설치될 수 있다.

제2 암(300) 역시 제1 암(200)과 같이 길이 방향을 따라 연장하는 부재이다. 제2 암(300)은 제1 암(200)과 대체로 동일한 라인을 형성하도록 배치될 수 있다. 제2 암(300)의 일 단부에는 슈라우드 노즐(15, 도 4 참조)을 지지하는 홀더(310)가 형성된다.

연결 유닛(400)은 제1 암(200)과 제2 암(300)의 타 단부들을 탄성적으로 연결한다.

도 5는 도 4의 슈라우드 노즐 장착 장치의 사용 상태를 보인 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 연결 유닛(400)에 의해 제2 암(300)은 제1 암(200)에 대하여, 길이 방향(L)으로 신축되거나 선회 방향(R)으로 선회될 수 있다.

이러한 연결 유닛(400)은 압축 스프링과 같은 탄성체일 수 있다. 이때, 가스 호스(500)는, 제1 암(200)과 제2 암(300) 뿐만 아니라 연결 유닛(400)의 내부를 관통하여 연장할 수 있다. 여기서, 가스 호스(500)는 콜렉터 노즐(14)과 슈라우드 노즐(15) 사이의 틈새를 밀폐하기 위한 아르곤 가스를 토출하기 위해 구비될 수 있다.

도 6은 도 5의 콜렉터 노즐(14)과 슈라우드 노즐(15)의 정렬이 어긋한 일 상태에서의 슈라우드 노즐 장착 장치의 사용을 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 슈라우드 노즐 장착 장치를 이용하여 슈라우드 노즐(15)을 콜렉터 노즐(14)에 장착하기 위해 시키는 중에, 제2 암(300)이 필요 이상으로 전진할 수 있다.

이러한 경우에, 콜렉터 노즐(14)의 중심선(C)은 슈라우드 노즐(15)의 중심선(S)에 대하여 우측에 위치하게 된다. 이때에도, 제2 암(300)을 상승시키게 되면, 슈라우드 노즐(15)의 상단이 콜렉터 노즐(14)의 하단과 마찰되면서 제2 암(300)이 제1 암(200)을 향하는 방향(L1)으로 힘을 받게 된다. 이에 따라, 연결 유닛(400)은 탄성적으로 압축되면서 제2 암(300)이 제1 암(200)을 향해 후진하게 된다. 이는, 슈라우드 노즐(15)이 콜렉터 노즐(14)과 정렬되면서 콜렉터 노즐(14)에 체결되게 한다.

도 7은 도 5의 콜렉터 노즐(14)과 슈라우드 노즐(15)의 정렬이 어긋한 다른 상태에서의 슈라우드 노즐 장착 장치의 사용을 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 슈라우드 노즐 장착 장치를 이용하여 슈라우드 노즐(15)을 콜렉터 노즐(14)에 장착하기 위해 시키는 중에, 제2 암(300)이 기준 이하로 덜 전진할 수 있다.

이 경우에, 콜렉터 노즐(14)의 중심선(C)은 슈라우드 노즐(15)의 중심선(S)에 대하여 좌측에 위치하게 된다. 이때에도, 제2 암(300)을 상승시키게 되면, 슈라우드 노즐(15)의 상단이 콜렉터 노즐(14)의 하단과 마찰되면서 제2 암(300)이 제1 암(200)에서 멀어지는 방향(L2)으로 힘을 받게 된다. 이에 따라, 연결 유닛(400)은 탄성적으로 신장되면서, 제2 암(300)이 제1 암(200)으로부터 멀어지도록 전진하게 된다. 이는, 슈라우드 노즐(15)이 콜렉터 노즐(14)과 정렬되면서 콜렉터 노즐(14)에 체결되게 한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슈라우드 노즐 장착 장치의 플랜지(600) 관련 부분을 보인 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 제1 암(200)의 연결 유닛(400)에 인접한 단부에는 원주 방향으로 돌출된 부분(210)이 형성될 수 있다.

이러한 돌출된 부분(210)에 대응하는 부분을 가지는 플랜지(600)가 구비될 수 있다. 플랜지(600)에는 또한 연결 유닛(400)을 향해 돌출되는 돌출부(610)를 가질 수 있다. 이 부분(610)은 연결 유닛(400)인 압축 스프링에 끼워질 수 있다.

이에 의하면, 플랜지(600)의 돌출부(610)에 연결 유닛(400)을 끼운 후에, 플랜지(600)를 제1 암(200)에 고정할 수 있다. 그 결과, 연결 유닛(400)과 제1 암(200)의 결합이 완료된다. 연결 유닛(400)과 제2 암(300)의 결합을 위해서, 추가적인 플랜지가 구비될 수도 있다.

상기와 같은 슈라우드 노즐 장착 장치은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

10: 래들 14: 콜렉터 노즐
15: 슈라우드 노즐 20: 턴디쉬
25: 침지 노즐 30: 주형
40: 주형 오실레이터 50: 파우더 공급기
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 스트랜드
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
87: 오실레이션 자국 88: 벌징 영역
90: 절단기 91: 절단 지점
100: 몸체 200: 제1 암
300: 제2 암 400: 연결 유닛
500: 가스 호스 600: 플랜지

Claims (5)

1. 몸체;
   일 단부가 상기 몸체에 상대 이동 가능하게 결합되는 제1 암;
   일 단부에 슈라우드 노즐이 안착되는 홀더가 구비되는 제2 암; 및
   상기 제1 암의 타 단부와 상기 제2 암의 타 단부를 탄성 변형 가능하게 연결하는 연결 유닛;을 포함하며,
   상기 연결 유닛은 압축 스프링을 포함하고,
   상기 연결 유닛은 상기 압축 스프링이 끼워지는 돌출부를 가지는 플랜지를 더 포함하는, 슈라우드 노즐 장착 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 암의 일 단부는 상기 몸체에 회전 가능하게 설치되는, 슈라우드 노즐 장착 장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   적어도 일부가 상기 연결 유닛과 상기 제2 암의 내부로 연장하는 가스 호스를 더 포함하는, 슈라우드 노즐 장착 장치.

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