KR101207597B1 - 냉각성이 향상된 슈라우드의 포크 아암 - Google Patents

Abstract

연속 주조시 래들의 롱 노즐이 연계 사용되면서 특히, 냉각성을 향상시킨슈라우드의 포크 아암이 제공된다.
상기 슈라우드의 포크 아암은 그 구성 일예로서, 래들의 롱 노즐이 장착되는 마우스 링이 안착되는 슈라우드의 포크 아암부 및, 상기 포크 아암부에 냉각기체를 다방향으로 분출토록 제공된 냉각기체의 다방향 분출형 냉각유닛을 포함하여 냉각성을 향상토록 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 냉각기체 분사영역을 다변화시키어 슈라우드 포크 아암의 냉각성을 향상시키도록 함으로써, 연속 주조시 롱 노즐을 통과하는 용강의 복사열에 의한 설비 변형을 방지 가능하게 하고, 이에 따라 설비 보수 유지 등에 따른 조업단축이나 중단 또는 비용 발생을 억제하여 궁극적으로 생산성을 향상시키는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

냉각성이 향상된 슈라우드의 포크 아암{Fork Arm of Shroud}

본 발명은 연속 주조시 래들의 롱 노즐이 연계 사용되는 슈라우드의 포크 아암에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 냉각기체 분사영역을 다변화시키어 슈라우드 포크 아암의 냉각성을 향상시키도록 함으로써, 연속 주조시 롱 노즐을 통과하는 용강의 복사열에 의한 설비 변형을 방지 가능하게 하고, 이에 따라 설비 보수 등에 따른 조업 단축이나 비용 발생을 방지한 슈라우드의 포크 아암에 관한 것이다.

도 1에서는 제철공장에서 슬라브 등의 주편을 생산하는 연속 주조 설비를 도시하고 있다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 정련 공정을 거친 용강이 충진된 래들(110)의 하부에 제공되고, 턴디쉬(120)에 침적되는 롱 노즐(112)은, 래들에 인접한 슈라우드(130)의 포크 아암(132)에 안착되는 마우스 링(134)에 안착 고정된다.

따라서, 래들(110)내의 용강은 롱 노즐(112)을 통하여 턴디쉬(120)로 주입되고, 게재물의 부상 분리 과정 등을 거친 순수 용강은 턴디쉬 하부의 침지노즐(122)를 거쳐 몰드(140)로 주입되고, 몰드를 통과하면서 냉각과정을 거쳐 주편 예컨대, 슬라브 등이 연속 주조되는 것이다.

이때, 통상 래들(110)내에 담겨진 용강은, 대기 중의 산소와 접촉되지 않도록 롱 노즐(112)을 통하여 턴디쉬(120)의 내부로 주입되고, 이와 같은 롱 노즐은 턴디쉬의 커버(미부호)를 밀봉 상태로 통과하여 용강의 재 산화를 방지시키고, 이를 통하여 주편의 품질을 확보한다.

한편, 도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 래들(110)의 롱 노즐(112)은, 인접한 슈라우드(130)에 조립되는 포크 아암(132)에 안착되는 마우스 링(134)의 내경부에 삽입되어 커넥팅 노즐(미도시)과 결합된다.

그런데, 이와 같은 래들(110)의 롱 노즐(112)은 턴디쉬(120)의 커버(미부호)에 형성된 개구부를 통과하여 턴디쉬 내의 용강에 침적되면서 래들에서 턴디쉬(120)로 용강을 전달(주입)하기 때문에, 용강에서 발생되는 고온의 복사열에, 이와 같은 슈라우드(130)의 포크 아암(132)과, 포크 아암(132)에 조립되는 마우스 링(134)이 항상 노출되게되고, 따라서 쉽게 열 변형될 가능성이 높고, 이를 방지하기 위하여 포크 아암(132)은 냉각시키게 된다.

예를 들어, 도 2 및 도 3에서는 이와 같은 종래의 슈라우드의 포크 아암(132)과 마우스 링(134)의 냉각상태를 도시하고 있다.

죽, 포크 아암(132)의 하부 베이스(136)에 냉각기체 예컨대, 아르곤가스 또는 질소 등의 불활성 가스인 냉각기체 통로(136a)를 형성시키고, 상기 냉각기체 통로에 냉각기체 공급관(138)을 연결한다.

이때, 상기 포크 아암(132)에는 마우스 링(134)의 걸림대(134a)가 안착 결합되는 포크부(132b)가 일체로 구비되고, 일측으로 슈라유드(130)에 연결되는 연결빔(132a)이 연결되어 있다.

따라서, 연속 주조시, 도 1에서 도시한 바와 같이, 용강이 내부를 통과하는 롱 노즐(112)이 안착 결합되는 마우스 링(134)이 안착되는 포크 아암(132)의 베이스(136)에 형성된 냉각기체 통로(136a)에 냉각기체가 공급되어 베이스와 포크 아암의 냉각이 이루어 지고, 냉각기체 통로에서 분출된 냉각기체는 포크 아암을 수직하게 통과하는 롱 노즐 등도 간접적으로 냉각시키어, 결과적으로 포크 아암, 마우스 링 등은 물론, 롱 노즐의 냉각을 구현하는 것이었다.

그러나, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 종래의 포크 아암의 냉각은 사실상 그 효과가 미비한 문제가 있는데, 예를 들어 포크 아암 하부의 베이스에 제공된 냉각기체 통로의 설치 수가 작을 뿐만 아니라, 단순하게 베이스 양측에서 베이스를 관통하여 형성되기 때문에, 냉각기체의 분출은 베이스 전방으로 한정되기 때문에, 그 냉각기체 분출 영역도 협소하여 냉각 효율이 매우 미비한 것이다.

따라서, 종래 슈라우드(130)의 포크 아암(132)의 경우, 그 냉각 능이 매우 미비한 문제가 있었고, 결국 용강의 고온의 복사열은 포크 아암(132)이나 마우스 링(134) 또는 롱 노즐의 열 변형을 발생시키고, 이는 마우스 링(134)에 안착된 롱 노즐(112)의 수직 각도를 정상적 범위에서 벗어나게 하면서, 커넥팅 노즐(미도시)과 롱 노즐(112) 사이로 형성되는 틈새를 통하여 대기가 혼입되면서, 용강 자체의 품질도 불량하게 하는 것이었다.

한편, 종래의 경우 포크 아암의 변형을 방지하기 위하여, 포크 아암(132)의 하부 베이스의 두께를 예컨대, 20~30t 정도로 두껍게 하기도 하지만, 이는 중량 증대에 따른 슈라유드의 작동 부하의 증가나, 실제 냉각 효율 자체가 향상되는 것에도 한계가 있는 것이었다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 포크 아암에 냉각기체를 다방향으로 분출시키는 냉각기체의 다방향 분출형 냉각유닛을 별도 부착하여, 포크 아암은 물론, 주변 설비들의 냉각 능을 높인 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 냉각기체 분사영역을 다변화시키어 슈라우드 포크 아암의 냉각성을 향상시키도록 함으로써, 연속 주조시 롱 노즐을 통과하는 용강의 복사열에 의한 설비 변형을 방지 가능하게 하고, 이에 따라 설비 보수 유지 등에 따른 조업단축이나 중단 또는 비용 발생을 억제하여 궁극적으로 생산성을 향상시킨 냉각성이 향상된 슈라우드의 포크 아암을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 래들의 롱 노즐이 장착되는 마우스 링이 안착되는 슈라우드의 포크 아암부; 및,

상기 포크 아암부에 냉각기체를 다방향으로 분출토록 제공된 냉각기체의 다방향 분출형 냉각유닛;

을 포함하여 냉각성을 향상토록 구성된 슈라우드의 포크 아암을 제공한다.

바람직하게는, 상기 냉각기체의 다방향 분출형 냉각유닛은, 상기 포크 아암부에 구비된 베이스에 조립되는 유닛바디; 및,

상기 유닛바디에 제공되면서 공급된 냉각기체를 다방향으로 분출토록 제공되는 냉각기체 분출수단;

을 포함하여 구성될 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 냉각기체 분출수단은, 상기 유닛바디를 따라 일정한 간격으로 관통 형성되어 상,하 방향으로 냉각기체를 분출토록 제공된 냉각기체 분출구; 및,

상기 냉각기체 분출구들에 연통하도록 유닛바디에 제공되고 냉각기체 공급관이 연결되는 냉각기체 통로;

를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 냉각기체 통로는 유닛바디의 종 및 횡 방향으로 형성된 종 및 횡방향 통로로 구성되고, 상기 냉각기체 통로에는 복수의 냉각기체 공급관이 연결된다.

바람직하게는, 상기 유닛바디에는 포크 아암부의 베이스가 조립되는 단차진 포크 아암 조립단이 형성되고, 상기 포크 아암 조립단에는 냉각기체가 외부로 분출토록 제공되는 복수의 냉각기체 통로가 더 구비될 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 유닛바디와 포크 아암부의 베이스 사이로 냉각기체 분출구 측에는 냉각기체를 분산시키어 냉각성을 더 향상토록 제공되는 냉각기체 분산수단이 더 포함될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 냉각성이 향상된 슈라우드의 포크 아암에 의하면, 냉각기체의 분출 방향으로 다방향으로 확대시키어 냉각기체가 설비 주위에서 더 충분한 냉각영역을 구축 가능하게 하기 때문에, 포크 아암은 물론, 이에 연계된 마우스 리이이나 롱 노즐 등의 연계 부품의 냉각성이 우수한 것이다.

따라서, 연속 주조시 용강 복사열에 의한 슈라우드 설비의 열 변형을 효과적으로 차단시키어, 설비 보수유지가 제거되고, 결과적으로 비용 절감이나 보수 유지에 따른 조업 중단 들도 억제하여, 궁극적으로 연속 주조 생산성을 향상시키는 등의 여러 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 연속 주조 설비를 도시한 구성도이고,
도 2 및 도 3은 종래 슈라우드의 포크 아암과 그 냉각 구조를 도시한 사시도 및 구조도이며,
도 4는 본 발명에 따른 슈라우드의 포크 아암을 도시한 분해 사시도이고,
도 5는 도 4의 조립 상태도이며,
도 6a 및 도 6b는 도 4의 본 발명 포크 아암의 다른 변형예를 도시한 사시도이고,
도 7은 도 6의 본 발명 포크 아암의 냉각 베이스를 도시한 평면도이며
도 8은 본 발명의 포크 아암에서 분출되는 냉각기체 분산수단을 도시한 구조도이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 4 내지 도 7에서는 본 발명에 따른 슈라우드의 포크 아암 특히, 냉각성을 향상시킨 슈라우드의 포크 아암(1)을 도시하고 있다. 다만, 이하에서 이와 같은 본 발명의 슈라우드의 포크 아암(1)과 관련된 슈라우드(130)와 래들(110)과 롱 노즐(112) 및 포크 아암(1)에 안착되는 마우스 링(134)은, 도 1 및 도 2에서 도시한 종래 기술의 도면부호로 나타낸다.

먼저, 도 4 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 냉각성을 향상시킨 슈라우드의 포크 아암(1)은, 그 구성 일예로서, 크게 도 1,2와 같이 래들(110)의 롱 노즐(112)이 장착되는 마우스 링(134)이 안착되는 슈라우드의 포크 아암부(10) 및, 상기 포크 아암부(10)에 냉각기체(G)를 다방향으로 분출토록 제공된 냉각기체의 다방향 분출형 냉각유닛(30)을 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 슈라우드 포크 아암(1)은, 도 2 및 도 3과 같은 기존 포크 아암(132)의 냉각이 베이스(136)를 관통하여 형성된 냉각기체 통로(136a)에 비하여 냉각기체(G) 예컨대, 질소, 아르곤 가스와 같은 불활성 가스인 냉각기체의 분출방향이 다방향으로 확장되기 때문에, 사실상 분출된 냉각기체가 포크 아암부(10)와 냉각유닛(30)을 포위하면서 충분한 냉각능력을 제공한다.

따라서, 도 1과 같이, 롱 노즐(112)을 통하여 용강이 턴디쉬(120)로 충진되는 동안, 용강의 복사열에 의한 설비(장치)의 열변형이 충분하게 방지되는 것이다.

이때, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 포크 아암부(10)는 (반)원형 형태로 형성되고, 일측에는 슈라우드(도 1의 130)과 연결되는 슈라우드 연결암(14)이 장착되고, 상기 반원형 포크 아암부(10)의 상부에는 도 2의 마우스 링(134)이 탑재되는 마우스 링 포크부(16)가 오목한 홈 형태로 일체로 형성되어 있다.

그리고, 본 발명의 포크 아암부(10)의 하부에는, 다음에 상세하게 설명하는 상기 냉각기체의 다방향 분출형 냉각유닛(30)이 조립되는 베이스(12)가 부착되어 있다.

따라서, 본 발명에 따른 슈라우드의 포크 아암(1)은, 도 5와 같이,냉각기체(G)가 냉각유닛(30)의 상측과 하측 및 평행한 방향의 적어도 3방향으로 냉각기체(G)를 분출하기 때문에, 그 만큼 냉각성을 우수하게 하는 것이다.

다음, 도 4, 도 6 및 도 7에서는 본 발명에 따른 슈라우드의 포크 아암(1)의 상기 냉각기체의 다방향 분출형 냉각유닛(30)을 도시하고 있다.

즉, 본 발명의 냉각기체의 다방향 분출형 냉각유닛(30)은, 포크 아암부(10)의 하부에 구비된 베이스(12)에 볼트(B)와 너트(N)로서 조립되는 유닛바디(32) 예를 들어, 상기 베이스(12)에 대응하는 크기로 형성되는 플레이트 형태의 유닛바디 (32)를 포함한다.

이때, 상기 유닛바디(32)의 외연에는 도 4에서 도시한 바와 같이, 냉각기체(G)의 분출 공간을 제공하도록, 단차진 포크 아암 조립단(42)이 구비되고, 상기 조립단(42)과 유닛바디(32) 및 베이스(12)에는 유닛바디를 베이스에 조립하기 위한 볼트(B)가 통과하는 구멍(h)들이 일체로 관통 형성되어 있다.

다음, 도 6a,6b 및 도 7에서는 이와 같은 본 발명의 포크 아암(1)에서, 냉각기체의 다방향 분출을 가능하게 하는 냉각기체 분출수단(34)을 도시하고 있는데. 이와 같은 냉각기체 분출수단(34)은 상기 유닛바디(32)에 제공될 수 있다.

예컨대, 도 4, 도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 냉각기체 유닛바디(32)는, 더 바람직하게는 상기 플레이트 형태인 유닛바디(32)를 따라 소정 패턴 즉, 일정한 간격으로 일체로 관통 형성된 냉각기체 분출구(36)를 포함한다.

따라서, 냉각기체의 공급시 본 발명에서는 기존 도 3의 포크 아암(132)과는 다르게, 냉각기체(도 5의 G)가 유닛바디(32)의 상,하 방향에서 냉각기체가 분출된다.

더하여, 본 발명의 경우에는 상기 유닛바디(32)가 포크 아암부(10)의 베이스(12)의 저면에 조립될 때, 단차지고 폭이 유닛바디(32) 보다 좁은 포크 아암 조립단(42)이 형성되기 때문에, 그 높이 만큼 유닛바디(32)와 베이스(12) 사이에는 공간이 형성되고, 결국 분출구를 통하여 상측으로 분출된 냉각기체(G)는 포크 아암부 내측으로 종방향으로 길게 위치되는 롱 노즐(112)의 외경부를 향하여 수평한 방향으로 더 분출되게 된다.

결국, 냉각기체(G)는 유닛바디(32)의 하측으로 냉각기체 분출구(36)를 통하여 분출되고, 유닛바디 상측으로 냉각기체 분출구(36)를 통하여 분출되는 냉각기체(G)는 베이스(12)의 저면에서 충돌하면서 베이스와 유닛바디사이의 공간에서 수평하게 분출되면서 롱 노즐(112)의 외연을 냉각시키어, 용강 복사열에 의한 열 영향을 최소화시키는 것이다.

한편, 이와 같은 본 발명의 냉각기체 분출수단(34)은 더 구체적으로는, 도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 유닛바디(32)를 수직하게 관통 형성된 냉각기체 분출구(36)들을 서로 연통하도록 유닛바디의 중앙 부분을 따라 형성되고, 적어도 하나의 냉각기체 공급관(38)이 연결되는 냉각기체 통로(40)를 포함한다.

이때, 상기 냉각기체 통로(40)는, 도 7과 같이 유닛바디(32)의 종 및 횡 방향으로 형성되는 종 및 횡방향 통로(40a)(40b)들을 포함한다.

그리고, 종 방향 냉각기체 통로(40a)에는 냉각기체 공급관(38)이 연결되어 있는데, 바람직하게는 유닛바디(32)의 후면측에 적어도 2개의 냉각기체 공급관(38)에 구비된 연결구(38a)가 체결되는 연결구(미부호)가 조립될 수 있고, 이 연결구는 앞에서 설명한 냉각기체 통로(40a)(40b)들과 연통된다.

결국, 냉각기체 공급관(38)을 통하여 공급된 냉각기체는 일차적으로 종 및 횡방향 냉각기체 통로(40a)(40b)들을 통하여 유닛바디를 관통하여 형성되는 냉각기체 분출구(36)를 통하여 분출되는 것이다.

한편, 더 바람직하게는 도 5 및 도 6a에서 도시한 바와 같이, 상기 유닛바디(32)에 일체로 형성된 포크 아암부(10)의 베이스(12)에 밀착 조립되는 단차진 폭이 좁아지는 포크 아암 조립단(42)에는 냉각기체가 외부로 분출토록 제공되는 복수의 냉각기체 통로(44)를 더 형성하는 것이다.

따라서, 앞에서 설명한 바와 같이. 베이스(12)와 유닛바디(32)사이의 공간으로 냉각기체 분출구(36)를 통하여 상측으로 분출된 냉각기체(G)는 실제 롱 노즐(112)이 밀착된 상태이므로, 상기 단차진 포크 아암 조립단(42)사이의 추가로 형성된 냉각기체 통로(44)를 통하여 분출되면서, 본 발명의 슈라우드의 포크 아암(1)의 전체 부분을 포위하면서 냉각기체 층을 형성하고, 따라서 용강 복사열에 의한 설비 손상이 더 효과적으로 방지되게 된다.

다음, 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 슈라우드의 포크 아암(1)은, 냉각성을 더 향상토록 제공되는 냉각기체 분산수단(50)을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 냉각유닛(30)의 유닛바디(32)와 포크 아암부(10)의 베이스 사이로 냉각기체 분출구(36)측에는 냉각기체를 분산시키어 냉각성을 더 향상토록 제공되는 냉각기체 분산수단(50)이 설치될 수 있는데, 이와 같은 냉각기체 분산수단(50)은 일예로서 원추형 코일 스프링으로 제공될 수 있다.

따라서, 도 8에서 도시한 바와 같이, 냉각기체 통로(40a)(40b)들을 통하여 공급되는 냉각기체 분출구(36)를 통하여 상측으로 분출되는 냉각기체(G)는 분출구 상측의 상기 원추형 스프링 코일인 냉각기체 분산수단(50)에 충돌하면서, 순간적으로 비산되면서 더 다양한 방향으로 냉각기체를 분출토록 하고, 이를 통하여 냉각기체에 의한 본 발명 포크 아암(1)은 물론, 포크 아암을 수직하게 통과하는 래들(110)의 롱 노즐(112)과 상기 포크 아암부(10)의 포크부(16)에 안착 고정되는 마우스 링(도 2의 134)도 더 효과적으로 냉각되는 것이다.

결국, 지금까지 설명한 본 발명의 슈라우드의 포크 아암(1)은 종래에 비하여 그 냉각 효과가 우수하여, 설비의 열 손 등의 손상이나, 설비 교체에 따른 비용 발생 또는, 가동 중단 등을 미연에 방지시킬 수 있는 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

1.... 본 발명의 슈라우드의 포크 아암 10.... 포크 아암부
12.... 베이스 16.... 안착링 포크부
30.... 냉각기체의 다방향 분출형 냉각유닛 32.... 유닛바디
34.... 냉각기체 분출수단 36.... 냉각기체 분출구
38.... 냉각기체 공급관 40,44.... 냉각기체 통로
42.... 포크 아암 조립단 50.... 냉각기체 분산수단

Claims (6)

1. 래들(110)의 롱 노즐(112)이 장착되는 마우스 링(134)이 안착되는 슈라우드의 포크 아암부(10); 및,
   상기 포크 아암부(10)에 냉각기체(G)를 다방향으로 분출토록 제공된 냉각기체 의 다방향 분출형 냉각유닛(30);
   을 포함하여 냉각성을 향상토록 구성된 슈라우드의 포크 아암.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉각기체의 다방향 분출형 냉각유닛(30)은, 상기 포크 아암부(10)에 구비된 베이스(12)에 조립되는 유닛바디(32); 및,
   상기 유닛바디에 제공되면서 공급된 냉각기체를 다방향으로 분출토록 제공되는 냉각기체 분출수단(34);
   을 포함하여 구성된 슈라우드의 포크 아암.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 냉각기체 분출수단(34)은, 상기 유닛바디를 따라 일정한 간격으로 관통 형성되어 상,하 방향으로 냉각기체를 분출토록 제공된 냉각기체 분출구(36); 및,
   상기 냉각기체 분출구(36)들에 연통하도록 유닛바디에 제공되고 냉각기체 공급관(38)이 연결되는 냉각기체 통로(40);
   를 포함하여 구성된 슈라우드의 포크 아암.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 냉각기체 통로(40)는 유닛바디의 종 및 횡 방향으로 형성된 종 및 횡방향 통로(40a)(40b)로 구성되고, 상기 냉각기체 통로에는 복수의 냉각기체 공급관(38)이 연결된 것을 특징으로 하는 슈라우드의 포크 아암.
   
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 유닛바디(32)에는 포크 아암부(10)의 베이스(12)가 조립되는 단차진 포크 아암 조립단(42)이 형성되고, 상기 포크 아암 조립단(42)에는 냉각기체가 외부로 분출토록 제공되는 복수의 냉각기체 통로(44)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 슈라우드의 포크 아암.
   
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 유닛바디와 포크 아암부의 베이스 사이로 냉각기체 분출구(36)측에는 냉각기체를 분산시키어 냉각성을 더 향상토록 제공되는 냉각기체 분산수단(50)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 슈라우드의 포크 아암.

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