KR101249052B1 - 연속주조설비 침지노즐 예열 장치 - Google Patents

Abstract

침지노즐을 보다 용이하고, 균일하게 예열할 수 있고, 침지노즐 예열시 손실되는 열원을 최소화하여 예열 효율성을 높이고 에너지를 절감할 수 있도록, 침지노즐의 외측에 설치되고 침지노즐을 감싸, 상기 침지노즐의 하부 토출구를 통해 배출되는 턴디쉬 예열용 화염을 침지노즐 외측면으로 전달하는 예열 커버를 포함하는 연속주조설비 침지노즐 예열 장치를 제공한다.

Description

연속주조설비 침지노즐 예열 장치{DEVICE FOR HEATING SUBMERGED NOZZLE OF TURNDISH IN CONTINUOUS CASTING LINE}

본 발명은 연속주조설비에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 턴디쉬에 장착되는 침지노즐을 보다 용이하고 균일하게 예열하기 위한 침지노즐 예열장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조설비는 제강로에서 생산되어 레이들로 이송된 용강을 턴디쉬에 받았다가 주형으로 공급하여 일정한 크기의 슬라브를 연속 생산하는 설비이다.

연속주조설비는 제강공정에서 정련된 용강을 담고 있는 레이들과 레이들을 지지하는 레이들 터렛, 레이들로부터 용강을 공급받아 일시적으로 용강을 저장한 후 각 스트랜드로 분배하는 턴디쉬, 턴디쉬로부터 용강이 주입되는 주형을 포함한다.

여기서 상기 턴디쉬는 연속적으로 슬라브를 생산할 수 있도록 레이들로부터 용강을 받아 계속적으로 용강을 주형에 주입시키기 위한 것으로, 하부에 설치된 슬라이드게이트와 침지노즐을 통해 용강을 대기공기와의 접촉없이 주형 내로 주입하게 된다. 따라서 레이들로부터 턴디쉬로 공급된 용강은 턴디쉬 하부에 설치되어 있는 침지노즐을 통해 주형 내부로 주입되어 주편으로 제조된다.

상기 침지노즐은 고열의 용강이 통과하는 부분으로, 용강이 통과될 때 용강에 의한 용손이나 통과되는 용강의 열 손실을 최소화하기 위한 방안으로 예열을 한 후 사용하게 된다. 그런데, 상기 침지노즐은 고열에서 장시간 사용하도록 설계되어 열 전달이 매우 느려 예열이 힘들다.

종래 침지노즐의 예열은 턴디쉬 하부에 조립된 상태에서 외부 버너를 이용하거나, 턴디쉬 내부 예열 불꽃을 이용하는 방법이 주로 사용된다. 침지노즐을 별도로 가열로에서 예열하는 구조의 경우 침지노즐을 예열 후 이동하여 턴디쉬에 조립하는 공정의 번거로움과 위험성이 높아 사용 빈도는 높지 않다.

외부 버너를 이용하는 경우, 턴디쉬 하부에 장착된 침지노즐의 하단 노출구를 통해 불꽃을 공급하여 침지노즐을 예열하게 된다. 그러나 상기한 구조는 턴디쉬 내부 예열시 발생된 불꽃이 침지노즐의 용강주입홀을 통해 유동되면서 상기 외부 버너에 의한 불꽃과 내부에서 서로 대립되는 현상이 발생된다. 이에 상기 대립되는 부분에서 예열이 다른 부분에 비해 현저히 저하되거나, 전체적으로 침지노즐의 온도 편차가 발생되는 문제가 있다.

턴디쉬 내부 예열을 위한 불꽃을 이용하는 경우 불꽃이 침지노즐의 용강주입홀을 통해 하단 토출구로 배출되면서 어느 정도의 균일한 예열이 가능하다. 그러나 이러한 구조는 예열 온도가 너무 낮고 열 전달 속도가 느린 단점이 있다.

또한, 상기한 종래의 예열 구조는 모두 침지노즐이 개방된 상태에서 예열이 이루어져, 열손실이 크게 발생하고, 중복 예열로 에너지 손실이 큰 문제가 있다.

이에, 침지노즐을 보다 용이하고, 균일하게 예열할 수 있도록 된 연속주조설비의 침지노즐 예열 장치를 제공한다.

또한, 침지노즐 예열시 손실되는 열원을 최소화하여 예열 효율성을 높이고 에너지를 절감할 수 있도록 된 연속주조설비의 침지노즐 예열 장치를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 침지노즐의 외측에 설치되고 침지노즐을 감싸, 상기 침지노즐의 하부 토출구를 통해 배출되는 턴디쉬 예열용 화염을 침지노즐 외측면으로 전달하는 예열 커버를 포함할 수 있다.

상기 예열 커버는 측면과 하단이 막히고 상부가 개방되어 침지노즐이 삽입되는 개방구를 이루는 구조일 수 있다.

상기 예열 커버는 철 또는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

본 장치는 상기 예열 커버 내부에 설치되어 침지노즐 외측면에 열을 전달하는 열전달튜브를 더 포함할 수 있다.

상기 열전달튜브는 카본 재질로 이루어질 수 있다.

본 장치는 상기 예열 커버 내면과 상기 열전달튜브 사이에 설치되는 단열재를 더 포함할 수 있다.

본 장치는 상기 예열 커버의 상단 개방구에 설치되어 침지노즐과의 틈새를 막기 위한 단열링을 더 포함할 수 있다.

본 장치는 상기 예열 커버에 설치되어 예열 커버를 침지노즐에 고정시키기 위한 고정부를 더 포함할 수 있다.

상기 고정부는 예열 커버 외측면에 설치되는 적어도 하나 이상의 힌지와, 상기 힌지에 축결합되어 예열 커버 상부로 회동되는 회동바, 상기 회동바의 자유단에 설치되어 침지노즐을 지지하는 지그링에 걸어 고정되는 걸림바를 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 실시예에 의하면, 침지노즐을 외부와 차단시켜 내부를 가열하고 토출구를 통해 빠져나가는 고열을 침지노즐 외측면 가열에 이용함으로써, 열손실을 최소화하고 에너지를 절감할 수 있게 된다.

또한, 침지노즐 내부와 외부를 동시에 예열하고, 전체적인 가열이 이루어지도록 함으로써, 침지노즐을 균일하게 예열할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따라 턴디쉬 하부의 침지노즐에 설치된 침지노즐 예열장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 침지노즐 예열장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 침지노즐 예열장치의 단면도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 침지노즐 예열장치의 장착상태를 도시한 개략적인 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따라 턴디쉬의 침지노즐에 설치되는 예열장치를 도시하고 있다. 그리고 도 2와 도 3은 각각 본 실시예에 따른 예열장치의 사시도와 단면도이다.

도시된 바와 같이, 턴디쉬(100)는 하부에 외형을 이루는 철피(110) 내측에 연와(120)가 축조되며 용강이 분출되는 출구에는 상부플레이트(140)와 하부플레이트(150) 및 그 중간의 개폐용 슬라이딩플레이트(160)로 이루어진 슬라이드게이트가 설치된다. 상기 하부플레이트(150)에는 침지노즐(180)이 연결되는 돌출 노즐부(160)가 설치된다. 이에 턴디쉬(100) 내부의 용강은 돌출노즐부(160)에 밀착된 침지노즐(180)을 통해 주형 내부로 주입된다. 상기 턴디쉬(100) 하부에는 침지노즐(180)을 지지하여 상기 돌출 노즐부(160)에 밀착시키기 위한 노즐조립설비가 구비된다. 이에 상기 침지노즐(180)은 노즐조립설비의 지그링(170)에 걸쳐진 상태로 상기 돌출 노즐부(160)에 밀착 설치된다.

상기 침지노즐(180)은 길게 연장되고 내부는 용강주입홀(182)이 형성된 관 형태로 이루어지며, 상단은 개방되어 돌출노즐부(160)와 연통되고, 하단 측면에는 용강주입홀(182)로 유입된 용강이 배출되는 토출구(184)가 형성된다.

여기서 상기 침지노즐(180)을 예열하기 위한 본 예열 장치(10)는 상기 턴디쉬(100) 내부를 예열하기 위한 턴디쉬(100) 예열용 화염을 통해 침지노즐(180) 내부를 예열시키는 과정에서 상기 침지노즐(180)의 토출구(184)로 배출되는 턴디쉬(100) 예열용 화염을 이용하여 침지노즐(180) 외측면을 예열하는 구조로 되어 있다.

이를 위해 본 예열 장치(10)는 침지노즐(180)의 외측에 설치되어 침지노즐(180)을 감싸는 예열 커버(12)를 포함한다. 상기 예열 커버(12)는 침지노즐(180) 외측면을 감싸 상기 침지노즐(180)의 하부 토출구(184)를 통해 배출되는 턴디쉬(100) 예열용 화염을 침지노즐(180) 외측면으로 전달하게 된다.

이에 종래에는 침지노즐(180)의 토출구(184)를 통해 버려지는 턴디쉬(100) 예열용 화염을 침지노즐(180)의 외측면 예열용 열원으로 이용할 수 있게 된다.

본 실시예에서 상기 예열 커버(12)는 측면과 하단이 막히고 상부는 침지노즐(180)이 삽입될 수 있도록 개방되어 개방구(14)를 이루는 용기 형태의 구조일 수 있다. 상기 예열 커버는 용기 형태의 구조 외에 두 개로 분할되어 서로 합쳐져 용기 형태를 이루는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 경우 예열 커버의 분할된 두 부재 사이에는 두 개로 분할된 부재를 결합시키기 위한 별도의 체결수단이 구비될 수 있다. 상기 예열 커버(12)는 침지노즐(180)을 감쌀 수 있는 구조면 모두 적용가능하다 할 것이다. 또한, 상기 예열 커버(12)는 대략 침지노즐(180)의 외측면을 충분히 감싸는 정도의 크기면 특별히 한정되지 않는다.

본 실시예에서 상기 예열 커버(12)는 철 또는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 본 장치는 상기 예열 커버(12) 내부에 설치되어 침지노즐(180) 외측면에 열을 전달하는 열전달튜브(16)와 상기 예열 커버(12) 내면과 상기 열전달튜브(16) 사이에 설치되는 단열재(18)를 더 포함한다. 상기 예열 커버(12)의 상단 개방구(14)에는 침지노즐(180)과의 틈새를 막기 위한 단열링(19)이 더 구비된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 예열 장치는 외형을 이루는 예열 커버(12) 내주면과 바닥면에 단열재(18)가 설치되고, 단열재(18) 내주면에 열전달을 위한 열전달튜브(16)가 설치되며, 상단의 개방구(14)에는 단열링(19)이 설치된다.

상기 열전달튜브(16)는 예열 커버(12)의 길이방향으로 연장되며, 침지노즐(180)의 바로 외측면에 위치한다. 본 실시예에서 상기 열전달튜브(16)는 열전달율이 높은 카본재질로 이루어질 수 있다. 이에 상기 열전달튜브(16)는 침지노즐(180)의 토출구(184)로부터 나오는 화염에 의해 빠르게 가열되고 전면으로 열전달이 이루어져, 침지노즐(180) 외측면 전체를 고르게 가열하게 된다.

상기 단열재(18)는 열전달튜브(16)와 예열 커버(12) 사이에 설치되어, 내부의 열이 예열 커버(12)로 전달되는 것을 차단한다. 상기 단열재(18)는 단열성을 갖는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 상기 단열링(19)은 상하부가 관통된 링 구조물로, 예열 커버(12)의 상단 개방구(14)에 설치되어 내부의 열이 상기 개방구(14)를 통해 빠져나가는 것을 차단하게 된다. 상기 단열링(19)의 두께는 상기 개방구(14)와 침지노즐(180) 외측면 사이의 틈새에 따라 달라지며, 상기 틈새를 충분히 막을 수 있는 정도로 형성된다.

여기서 상기 단열재(18)와 열전달튜브(16) 및 단열링(19)은 각각 단일 구조로 이루어져 예열 커버(12) 내에 설치될 수 있으며, 예열 커버가 두 개로 분할되어 서로 합쳐져 용기 형태를 이루는 구조인 경우, 예열 커버와 같이 모두 두 개로 분할되어 각각의 예열 커버 내에 설치되는 구조일 수 있다.

한편, 본 장치는 침지노즐(180) 예열 중에 예열 커버(12)를 침지노즐(180)에 계속 설치되어야 하므로, 예열 커버(12)를 침지노즐(180)에 고정시키기 위한 고정부를 더 포함한다.

상기 고정부는 예열 커버(12) 외측면에 설치되는 적어도 하나 이상의 힌지(20)와, 상기 힌지(20)에 축결합되어 예열 커버(12) 상부로 회동되는 회동바(22), 상기 회동바(22)의 자유단에 설치되어 침지노즐(180)을 지지하는 노즐조립설비의 지그링(170)에 걸어 고정되는 걸림바(24)를 포함한다. 여기서 상기 고정부는 침지노즐(180)을 지지하는 노즐조립설비의 지그링(170)에 지지하는 구조 외에 침지노즐(180) 자체에 지지시킬 수도 있다.

상기 힌지(20)는 예열 커버(12)에 180도 간격으로 한쌍이 구비된다. 상기 힌지(20)는 예열 커버(12)에 용접 등으로 고정설치된다. 상기 회동바(22)는 일측 선단이 상기 힌지(20)에 축결합되고 길게 연장되고 자유단에는 걸림바(24)가 고정설치된다. 본 실시예에서 상기 걸림바(24)는 회동바(22)에 직각으로 고정설치된다. 이에 회동바(22)가 위로 회동되어 수직으로 세워졌을 때, 회동바(22)에 직각으로 고정설치된 걸림바(24)는 수평상태를 이루어 원하는 부재의 상단에 걸쳐질 수 있게 된다.

이에 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 힌지(20)에 축결합된 회동바(22)를 양쪽에서 회동시켜 회동바(22) 선단에 설치된 걸림바(24)를 지그링(170)에 걸어주는 것으로 침지노즐(180) 외측에 상기 예열 커버(12)를 고정시킬 수 있다.

이하 본 장치에 의한 침지노즐(180)의 예열 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 침지노즐(180)이 턴디쉬(100)의 돌출노즐부(160) 하단에 밀착된 상태에서 턴디쉬(100)의 예열 전에 본 장치를 침지노즐(180)에 설치한다. 예열 커버(12)를 이동시켜 예열 커버(12)의 상단 개방구(14)에 설치된 단열링(19)을 통해 침지노즐(180)이 예열 커버(12) 내부로 삽입되도록 한다. 예열 커버(12)가 침지노즐(180) 외측에 완전히 끼워지면 예열 커버(12)에 설치된 고정부를 작동하여 예열 커버(12)를 고정한다. 아래로 내려뜨려져 있는 회동바(22)를 힌지(20)를 중심으로 위로 들어올리고, 회동바(22) 선단에 설치된 걸림바(24)를 침지노즐(180)을 지지하고 있는 노즐조립설비의 지그링(170) 상단에 걸어놓는다. 이에 회동바(22)에 설치된 걸림바(24)가 지그링(170) 상에 걸쳐지면서 예열 커버(12)가 회동바(22)에 연결된 상태로 지그링(170)에 고정된다. 따라서 예열 커버(12)가 침지노즐(180) 외측면을 감싼 상태가 된다.

이 상태에서 턴디쉬(100) 내부로 화염을 분사하여 턴디쉬(100)를 예열하게 되면, 턴디쉬(100) 예열용 화염이 턴디쉬(100)와 연통되어 있는 돌출노즐부(160)를 통해 침지노즐(180)의 용강주입홀(182)로도 유입된다. 침지노즐(180)의 용강주입홀(182)로 유입된 화염은 침지노즐(180) 하단의 토출구(184)를 통해 밖으로 배출된다. 이 과정에서 침지노즐(180)의 내부가 예열된다.

그리고, 상기 토출구(184)로 배출되는 턴디쉬(100) 예열용 화염은 침지노즐(180)을 감싸고 있는 본 장치에 의해 대기 중으로 사라지지 않고 예열 커버(12) 내부에서 침지노즐(180) 외측을 예열하는 데 이용된다.

즉, 침지노즐(180)의 토출구(184)를 통해 배출되는 화염은 예열 커버(12) 내부에서 열전달튜브(16)를 가열하게 된다. 예열 커버(12)는 내부에 설치된 단열재(18)에 의해 단열된 상태로 열전달튜브(16)는 화염에 의해 가열되고 빠르게 열전달이 이루어진다. 상기 열전달튜브(16)는 예열 커버(12) 내부에서 침지노즐(180)의 외측면 전면에 걸쳐 배치되어 있어서, 가열된 열전달튜브(16)는 발열되면서 침지노즐(180)의 외측면에 고르게 열을 전달하게 된다. 따라서 침지노즐(180)의 외측면 역시 열전달튜브(16)의 발열에 의해 전면에 걸쳐 고르게 예열된다.

이와 같이 본 장치에 의해 침지노즐(180)의 토출구(184)로부터 배출되는 화염이 예열커부 내부에서 침지노즐(180)의 외측면을 가열하는 열원으로서 사용될 수 있는 것이다. 또한, 예열 커버(12) 내에 설치된 열전달튜브(16)가 침지노즐(180)의 외측면 전체에 걸쳐 고르게 열을 전달하여, 열전달이 어려운 침지노즐(180) 전 부분에 균일하고 안정되게 예열이 이루어지게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 예열장치 12 : 예열 커버
14 : 개방구 16 : 열전달튜브
18 : 단열재 19 : 단열링
20 : 힌지 22 : 회동바
24 : 걸림바

Claims (6)

1. 침지노즐의 외측에 설치되고 침지노즐을 감싸, 상기 침지노즐의 하부 토출구를 통해 배출되는 턴디쉬 예열용 화염을 침지노즐 외측면으로 전달하는 예열 커버, 상기 예열 커버 내부에 설치되어 침지노즐 외측면에 열을 전달하는 열전달튜브를 포함하는 연속주조설비 침지노즐 예열 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 열전달튜브는 카본 재질로 이루어진 연속주조설비 침지노즐 예열 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 예열 커버 내면과 상기 열전달튜브 사이에 설치되는 단열재를 더 포함하는 연속주조설비 침지노즐 예열 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 예열 커버의 상단 개방구에 설치되어 침지노즐과의 틈새를 막기 위한 단열링을 더 포함하는 연속주조설비 침지노즐 예열 장치.
6. 제 1 항 또는 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 예열 커버에 설치되어 예열 커버를 침지노즐에 고정시키기 위한 고정부를 더 포함하고,
   상기 고정부는 예열 커버 외측면에 설치되는 적어도 하나 이상의 힌지와, 상기 힌지에 축결합되어 예열 커버 상부로 회동되는 회동바, 상기 회동바의 자유단에 설치되어 침지노즐을 지지하는 지그링에 걸어 고정되는 걸림바를 포함하는 연속주조설비 침지노즐 예열 장치.

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