KR101175637B1 - 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 핀이 장전되도록 형성되는 총신과, 상기 총신에서 발사된 핀을 안내하도록 상기 총신에서 연장하며, 중앙이 개구된 마커가 끼워지도록 형성되는, 총열과, 상기 마커를 지지하기 위해 상기 총열 측으로 모아지고, 상기 마커 낙하를 위해 벌어지도록 상기 총열에 장착되는 지지 유닛을 포함하는, 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치 및 방법을 제공한다.

Description

마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치 및 방법{PIN SHOOTING APPARATUS ENABLE TO CONTROL FALLING OF MARKER AND METHOD FOR SHOOTING PIN USING THE SAME}

본 발명은 연속주조 공정에서 용강의 냉각에 따른 응고층의 두께를 해석하기 위해 핀을 발사하는데 사용되는 핀 발사 장치 및 그를 이용한 핀 발사 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조기는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(turndish)에 받았다가 연속 주조기용 주형로 공급하여 일정한 크기의 주물을 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 주물의 응고층의 두께를 해석하기 위해 핀을 발사하면서 주물에 대한 핀의 침투 위치를 표시하기 위한 마커도 함께 주물 위에 낙하시킬 수 있는 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치는, 핀이 장전되도록 형성되는 총신과, 총신에서 발사된 핀을 안내하도록 총신에서 연장하며, 중앙이 개구된 마커가 끼워지도록 형성되는, 총열과, 마커를 지지하기 위해 총열 측으로 모아지고, 마커 낙하를 위해 벌어지도록 총열에 장착되는 지지 유닛을 포함할 수 있다.

지지 유닛의 하부가, 총열에 인접하며 마커를 지지하는 모아진 상태와, 모아진 상태보다 총열에서 멀어지도록 회전 이동되어 마커에 대한 지지를 철회하는 벌어진 상태 중 어느 한 상태에 놓이도록, 지지 유닛은 총열에 회전 이동 가능하게 결합 될 수 있다.

지지 유닛은, 총열에 대하여 회전 이동 가능하게 결합되는 한 쌍의 걸림판; 및 걸림판에 연결되어, 걸핌판을 회전 이동하도록 구동하는, 구동 유닛을 포함할 수 있다.

걸림판은, 하부에서 돌출되게 형성되는 지지부를 더 포함할 수 있다.

구동 유닛은, 공기 압축기와, 공기 압축기에서 토출되는 압축 공기를 걸림판으로 안내하는 공압 파이프를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 방법은, 총신에 핀을 장전하는 단계; 총신에서 연장하는 총열에 마커를 끼우는 단계; 마커를 지지하도록 지지 유닛을 모아지는 상태로 설정하는 단계; 핀을 발사하는 단계; 및 마커에 대한 지지가 철회되도록 지지 유닛을 회전 이동시켜 벌어지는 상태로 전환시키는 단계;를 포함할 수 있다.
구체적으로 마커에 대한 지지가 철회되도록 지지 유닛을 회전 이동시켜 벌어지는 상태로 전환시키는 단계는, 지지 유닛에 압축 공기를 가하여 지지 유닛이 회전하도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.

삭제

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치 및 방법에 의하면, 핀을 발사하면서 마커도 함께 주물 위에 낙하시킬 수 있게 된다.

이는 작업자가 직접 마커를 주물 위에 놓는 방식에서 벗어날 수 있게 하여, 작업자의 안전을 도모할 수 있게 한다.

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 본 발명의 일 실시예에 따른 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치를 설명하기 위한 개념도이고,
도 4는 도 3의 걸림판(210)에 대해 보다 상세하게 보인 사시도이며,
도 5는 도 3의 지지 유닛(200)이 회전 이동된 상태를 보인 개념도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 방법을 보인 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치 및 방법에 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. 미응공 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 지점(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.

이하에서는, 스트랜드(80) 중에서 응고쉘(81)의 두께를 해석하기 위한, 본 발명의 실시예들에 따른 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치 및 방법에 대하여, 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치를 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 상기 핀 발사 장치는, 총신(110)과 총열(120)을 가진 총(100)과, 마커(300)를 지지하는 지지 유닛(200)을 포함할 수 있다.

총(100)은 총신(110)과 총열(120)을 포함한다.

총신(110)은 스트랜드(80, 도 2)에 침투되도록 발사되는 핀(Pin)이 장전되도록 구성된다. 총신(110)에 장전된 핀은 방아쇠(111)를 조작함에 의해 발사된다.

총열(120)은 총신(110)에서 발사된 핀을 안내하도록 총신(110)에 연결된다. 총열(120)은 중공형의 파이프의 형태를 가진다. 총열(120)의 단부에는 소음기(130)가 추가로 설치될 수 있다. 소음기(130)는 핀 발사 시의 소리를 흡수하는 부분으로서, 본 도면에서는 편의상 생략한다.

지지 유닛(200)은 총열(120)에 대하여 마커(300)를 지지하도록 구성되는 유닛이다. 마커(300)는 중앙에 관통구가 형성된 도넛 형태이다. 상기 관통구를 통하여 총열(120)에는 마커(300)가 끼워진다. 지지 유닛(200)은 총열(120)에 이동, 구체적으로는 회전 이동 가능하게 결합 된다. 지지 유닛(200)은 모아진 상태에서는 마커(300)를 지지하고, 회전 이동된 벌어진 상태에서는 마커(300)에 대한 지지를 철회하도록 형성된다.

구체적으로, 지지 유닛(200)은, 걸림판(210)과, 구동 유닛을 포함할 수 있다.

걸림판(210)은 설치대(220)를 통하여 총열(120)에 설치된다. 걸림판(210)은 서로 마주보는 한 쌍의 판으로 구성될 수 있다. 도 3의 걸림판(210)에 대해 보다 상세하게 보인 사시도인 도 4를 함께 참조하면, 걸림판(210)의 하부(212)는 모아진 상태(도 3의 상태)에서 총열(120)에 가깝게 배치된다.

걸림판(210) 중 하부(212)에 반대되는 단부에는 공압 파이프(235)가 결합되는 돌출부(215)가 형성될 수 있다. 걸림판(210)의 중앙에는 설치대(220)가 삽입되는 홀(211)이 형성될 수 있다. 걸림판(210)은 홀(211)을 중심으로 회전 방향(S)으로 회전될 수 있다.

걸림판(210)의 하부(212)에서는 지지부(213)가 돌출 형성될 수 있다. 지지부(213)에는 마커(300)의 주면이 보다 쉽게 걸리게 될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 구동 유닛은 공기 압축기(230)와, 공압 파이프(235)를 포함할 수 있다. 공기 압축기(230)는 공기를 흡입하여 대기압보다 높은 고압으로 압축한다. 공압 파이프(235)는 공기 압축기(230)와 연결되어, 공기 압축기(230)에서 제공되는 고압의 공기가 걸림판(210)에 인가되도록 한다.

도 5은 도 3의 지지 유닛(200)이 회전 이동된 상태를 보인 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 공기 압축기(230)가 작동하여 걸림판(210)에 고압의 공기가 인가되면, 한 쌍의 걸림판(210)은 하부(212)가 서로에 대하여 멀어지도록 회전 이동된 벌어진 상태로 전환된다.

벌어진 상태에서 걸림판(210)은 더 이상 마커(300)를 지지하지 못한다. 그에 의해, 마커(300)는 자유 낙하하여 주물 위에 놓이게 된다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 방법에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 방법을 보인 순서도이다.

본 도면[및 도 1 내지 5]을 참조하면, 먼저 총신(110)에 핀을 장전한다(S1).

총열(120)에는 마커(300)를 설치한다(S2). 마커(300)는 중앙에 관통구를 가지므로, 상기 관통구에 총열(120)이 삽입되도록 하면 된다.

마커(300)가 총열(120)에 끼워지면, 지지 유닛(200)은 모아진 상태로서 마커(300)를 지지하도록 설정된다(S3). 다시 말하자면, 한 쌍의 걸림판(210)의 하부(212)는 서로 가까워지도록 된 상태를 유지한다.

마커(300)가 지지된 상태에서, 총신(110)에 장전된 핀이 스트랜드(80)에 발사된다(S4).

핀이 발사될 때, 또는 발사 이후에 지지 유닛(200)은 벌어진 상태로 전환된다(S5). 벌어진 상태로의 전환은 공기 압축기(230)에서 고압의 공기가 걸림판(210)에 인가되면서 이루어진다. 다시 말해서, 걸림판(210)은 고압의 공기에 의해 회전 방향(S)으로 회전하게 되고, 그에 의해 한 쌍의 걸림판(210)의 하부(212)는 서로 멀어지게 된다.

하부(212)들이 멀어짐에 따라, 마커(300)에 대한 하부(212)들의 지지는 철회되고, 마커(300)는 자유 낙하하게 된다. 그 결과로, 마커(300)는 스트랜드(80)의 핀이 박힌 부분에 떨어져서 핀이 박힌 위치를 표시하게 된다.

상기와 같은 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치 및 방법은 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 15: 슈라우드 노즐
20: 턴디쉬 25: 침지 노즐
30: 주형 40: 주형 오실레이터
50: 파우더 공급 기 51: 파우더층
52: 액체 유동층 53: 윤활층
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 스트랜드
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
100: 총 110: 총신
120: 총열 200: 지지 유닛
210: 걸림판 220: 설치대
230: 공기 압축기 300: 마커

Claims (7)

1. 핀이 장전되도록 형성되는 총신;
   상기 총신에서 발사된 핀을 안내하도록 상기 총신에서 연장하며, 중앙이 개구된 마커가 끼워지도록 형성되는, 총열; 및
   상기 마커를 지지하기 위해 상기 총열 측으로 모아지고, 상기 마커 낙하를 위해 벌어지도록 상기 총열에 장착되는 지지 유닛을 포함하는, 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지 유닛의 하부가, 상기 총열에 인접하며 상기 마커를 지지하는 모아진 상태와, 상기 모아진 상태보다 상기 총열에서 멀어지도록 회전 이동되어 상기 마커에 대한 지지를 철회하는 벌어진 상태 중 어느 한 상태에 놓이도록, 상기 지지 유닛은 상기 총열에 회전 이동 가능하게 결합되는, 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 지지 유닛은,
   상기 총열에 대하여 회전 이동 가능하게 결합되는 한 쌍의 걸림판; 및
   상기 걸림판에 연결되어, 상기 걸림판을 회전 이동하도록 구동하는, 구동 유닛을 포함하는, 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 걸림판은, 상기 하부에서 돌출되게 형성되는 지지부를 더 포함하는, 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 구동 유닛은,
   공기 압축기; 및
   상기 공기 압축기에서 토출되는 압축 공기를 상기 걸림판으로 안내하는 공압 파이프를 포함하는, 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 장치.
   
6. 총신에 핀을 장전하는 단계;
   상기 총신에서 연장하는 총열에 마커를 끼우는 단계;
   상기 마커를 지지하도록 지지 유닛을 모아지는 상태로 설정하는 단계;
   상기 핀을 발사하는 단계; 및
   상기 마커에 대한 지지가 철회되도록 상기 지지 유닛을 회전 이동시켜 벌어지는 상태로 전환시키는 단계를 포함하는, 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 마커에 대한 지지가 철회되도록 상기 지지 유닛을 회전 이동시켜 벌어지는 상태로 전환시키는 단계는,
   상기 지지 유닛에 압축 공기를 가하여 상기 지지 유닛이 회전하도록 하는 단계를 포함하는, 마커의 낙하 제어가 가능한 핀 발사 방법.

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