KR101316317B1 - 노즐 장치 및 이를 구비한 주편 절단 장치 - Google Patents

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Abstract

노즐 장치 및 주편 절단 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 장치는 버너의 단부에 제공되며 상기 버너에 의해 용해된 주편 용융물의 비산을 차폐하는 제1노즐; 및 상기 제1노즐을 매개로 상기 버너에 결합되는 제2노즐;을 포함한다.

Description

노즐 장치 및 이를 구비한 주편 절단 장치 {NOZZLE DEVICE AND CUTTING STEEL PLATE APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 주편 등을 절단하기 위한 버너에 제공되는 노즐에 주편의 절단과정에서 발생한 용융물이 부착되지 않도록 한 노즐 장치 및 이를 구비한 주편 절단 장치에 관한 것이다.
일반적으로 주편은 철강산업에서 철광석을 소정의 처리과정을 거쳐 소정의 형태로 가공한 것이다. 이러한 주편은 래들(ladle)에 담겨진 용강이 턴디쉬(tundish)를 거쳐 몰드(mold)에 주입된 후, 냉각과정을 거쳐 롤러 테이블에 의해 인발되며 소정의 형태로 제조된다.
이와 같은 과정을 거쳐 제조된 주편은 사용 용도에 따라 주편 절단 장치 등에 의해 소정의 길이로 절단된 후, 다음 공정의 소재로 공급되게 되거나 반제품 상태로 수요자에게 공급된다.
이를 위해, 주편 절단 장치는 주편을 절단하기 위한 절단 유닛을 포함하며, 절단 유닛의 본체는 불꽃의 형상 등을 조절하기 위한 노즐 장치가 구비된다.
도 1은 종래 기술에 따른 주편 절단 유닛의 일부를 도시한 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 주편 절단 유닛의 하부를 도시한 분해사시도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 절단 유닛(10)은 연료 또는 공기, 산화제, 불활성가스 등을 포함하는 가스가 공급되는 연료 또는 가스 공급구(12a)를 갖는 버너(12)가 구비되고, 이 버너(12)의 단부에는 불꽃의 특성을 조절하기 위한 노즐(30)이 제공된다.
이를 위해 버너(12)의 단부 내주면에는 나선홈을 갖는 장착홈이 제공된다.
또한, 노즐(30)은 다수의 분사공(32a)이 제공되며 버너(12)의 장착홈에 장착되는 노즐 본체(32) 및 노즐 본체(32)의 단부에서 외측으로 확장되는 형태의 노즐 머리(36)를 포함할 수 있다.
여기서, 노즐 본체(32)의 외주면(34)에는 버너(12)에 제공된 장착홈의 나선홈에 체결되는 나선부가 제공된다. 또한, 노즐 머리(36)는 체결시 공구의 결합이 용이하도록 너트머리 형상으로 가공될 수 있다.
도 3과 도 4는 종래 기술에 따른 주편의 절단 상태를 도시한 개략도이다.
종래의 주편 절단 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 절단 유닛(10)에 불꽃을 형성하여 주편(S)을 절단한다.
이때, 절단 유닛(10)은 불꽃이 주편(S)을 향해 형성되어 주편(S)을 절단하며 하측으로 관통된다.
한편, 종래의 절단 유닛은 버너(12)로 공급되는 연료 또는 공기의 공급량이나 공급압력이 불안정해지면, 주편(S)을 절단하기 위한 충분한 열량을 확보할 수 없어 도 4와 같이 주편(S)이 절단되지 않게 된다.
그런데, 이와 같이 주편(S)이 절단되지 않을 경우, 절단 유닛(10)의 불꽃이 주편(S)의 일부를 용융시키며 퍼지게 되고, 이 과정에서 주편(S)의 용융물(S1, S2)도 다방면으로 비산된다.
이 과정에서 비산된 주편(S)의 용융물(S1, S2) 중 일부는 절단 유닛(10)의 노즐(30) 주변에 융착되어 분사공(32a)을 밀폐하게 되며, 이에 따라 불꽃의 불안정화를 일으키는 요인이 되고 있다.
이와 같이, 주편(S)의 용융물(S2)이 노즐(30)에 융착될 경우, 버너(12)로부터 노즐(30)을 분리하여 신품으로 교환하고 있다.
그러나, 종래에는 비산된 주편(S)의 용융물(S1) 중 일부가 버너(12)와 노즐(30)의 결합부 사이에 융착될 수 있으며, 이에 따라 버너(12)와 노즐(30)을 분리할 수 없는 현상이 발생하고 있으며, 이에 따라 버너(12) 전체를 교환해야 하는 문제가 발생하고 있다.
본 발명은 버너와 노즐의 결합구조를 개선하여 주편의 용융물이 버너와 노즐의 결합부에 고착되지 않도록 하며, 이에 따라 노즐에 주편의 용융물이 고착될 경우 노즐만을 분리할 수 있도록 하며, 노즐의 결속력을 높여 공기 또는 연료를 포함하는 가스의 누기를 방지할 수 있도록 한 노즐 장치 및 이를 구비한 주편 절단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 장치는 버너의 단부에 제공되는 제1노즐; 및 상기 제1노즐을 매개로 상기 버너에 결합되는 제2노즐;을 포함하고, 상기 버너의 단부 내주면에는 상기 제1노즐이 결합되는 장착부가 제공되고, 상기 제1노즐은 상기 장착부에 장착되며 내부에 중공부가 제공된 제1노즐 본체와, 상기 제1노즐 본체의 단부에 제공되며 상기 버너의 외주면보다 큰 직경을 갖도록 제공되어 상기 버너의 장착부와 상기 제1노즐 본체 사이로 상기 버너에 의해 용해된 주편 용융물의 비산을 차폐하는 제1노즐 머리를 포함하고, 상기 제2노즐은 상기 제1노즐의 중공부에 장착되며, 내부에 상기 버너와 연통하는 다수의 분사공이 제공된 제2노즐 본체와, 상기 제2노즐 본체의 단부에 제공된 제2노즐 머리를 포함한다.
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또한, 제1노즐 머리는 외둘레부에 버너 방향으로 돌출된 돌출턱부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주편 절단 장치는 주편의 이동선상에 제공되어 주편의 폭 방향으로 이동하며 주편을 절단하는 적어도 하나의 절단 유닛; 절단 유닛에 제공되며 연료 또는 가스가 공급되는 버너; 및 버너의 단부에 제공되어 연료 또는 가스를 분사하여 연소시키는 전술된 노즐 장치;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 노즐이 이중구조로 이루어지며, 비산되는 주편의 용융물이 노즐의 머리에 의해 차폐되도록 할 수 있으며, 이에 따라 버너와 노즐의 결합부 사이로 용융물이 유입되어 고착되는 것을 막을 수 있어 노즐의 결합과 분리를 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 실시예는 주편의 절단 가공시 주편의 용융물이 넓은 범위로 비산되는 것을 방지할 수 있어 작업환경을 오염을 줄일 수 있으며, 주변 설비 등의 고장을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 주편 절단 유닛의 일부를 도시한 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 주편 절단 유닛의 하부를 도시한 분해사시도.
도 3과 도 4는 종래 기술에 따른 주편의 절단 상태를 도시한 개략도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주편 절단 장치의 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 장치가 장착된 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 장치의 하부를 도시한 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 장치의 단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주편의 절단 상태를 도시한 개략도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 장치의 단면도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주편 절단 장치의 사시도이다.
도 5를 참고하면, 본 실시예의 주편 절단 장치(100)는 주편(S)의 이동선상에 제공되며, 일측에 주편(S)의 폭 방향으로 이동 가능하게 제공된 적어도 하나의 절단 유닛(110)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 주편(S)은 레일(102) 등에 제공된 롤러이송장치(104)에 의해 이동될 수 있으며, 주편 절단 장치(100)의 하부로 진입된 후, 사용목적에 따라 적절한 길이로 절단될 수 있다.
또한, 절단 유닛(110)은 연료 또는 공기, 산화제, 불활성가스 등을 포함하는 가스가 공급되는 버너(112)를 포함할 수 있다.
여기서, 버너(112)는 별도의 연료 또는 가스 공급수단과 연결되어 연료 또는 가스를 공급받도록 제공되며, 이를 위해 내부에 적어도 하나의 연료 또는 가스 공급홀(112a)이 제공될 수 있다.
또한, 버너(112)에는 연료 또는 가스를 분사하여 연소함에 따라 형성되는 불꽃의 형태를 조절하기 위한 노즐 장치(130)가 제공될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 장치가 장착된 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 장치의 하부를 도시한 분해 사시도이다.
도 6 내지 도 8을 참고하면, 본 실시예의 노즐 장치(130)는, 제1노즐(140)과 제2노즐(150)의 이중 구조로 제공될 수 있다.
본 실시예에서 노즐 장치(130)는 버너(112)의 단부에 제공될 수 있다. 또한, 노즐 장치(130)는 버너(112)로부터 공급된 연료 또는 가스를 연소하며 주편(S)을 절단하기 위한 불꽃을 형성할 수 있다.
이를 위해 본 실시예에서 노즐 장치(130)는 버너(112)에 의해 용해된 주편 용융물의 비산을 차폐하는 제1노즐(140)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1노즐(140)은 버너(112)에 결합되는 제1노즐 본체(142)를 포함하며, 이 제1노즐 본체(142)의 단부에는 제1노즐 머리(146)가 일체로 형성될 수 있다.
또한, 버너(112)의 단부에는 내주면에 제1노즐 본체(142)가 체결되는 장착부(114)가 제공될 수 있다.
이를 위해 장착부(114)에는 나선홈이 제공될 수 있다.
또한, 제1노즐 본체(142)는 외주면(144)에 나선홈에 대응하는 나선부가 제공될 수 있다. 제1노즐 본체(142)는 외주면(144)의 나선부가 버너(112)의 장착부(114)에 제공된 나선홈에 체결됨에 따라 고정 유지될 수 있다.
본 실시예는 버너(112)의 장착부(114)과 제1노즐 본체(142)의 외주면(144)에 각각 제공된 나선홈 및 이에 대응하는 나선부에 의해 결합이 유지되는 것을 설명하고 있으나, 버너(112)와 제1노즐 본체(142)의 결합구조는 한정되지 않는다. 일례로, 버너(112)의 장착부(114)에는 'ㄱ'자형 슬롯이 제공되고, 제1노즐 본체(142)의 외주면(144)에는 이 슬롯에 대응하는 돌출부가 구비되어, 돌출부가 슬롯을 따라 결합되며 고정 유지되는 것도 가능하다.
또한, 제1노즐 머리(146)는 제1노즐 본체(142)의 단부에서 소정의 두께로 외측으로 연장되어 제공될 수 있으며, 제1노즐 본체(142)의 외경보다 큰 외경으로 제공될 수 있다.
본 실시예에서 제1노즐 머리(146)는 버너(112)의 외경보다 소정 길이 더 큰 직경으로 제공될 수 있다. 일례로, 제1노즐 머리(146)는 직경은 주편(S)에서 비산되는 용융물이 버너(112)와 제1노즐 본체(142)의 결합부 사이로 유입을 방지할 수 있는 크기의 직경이면 족하며, 용융물이 비산되는 각도를 고려하여 그 크기가 결정될 수 있다.
이러한 제1노즐 머리(146)는 버너(112)와 제1노즐(140)의 결합부를 차폐하게 되며, 이에 따라 주편(S)의 절단시 비산된 용융물이 버너(112)와 제1노즐(140)의 결합부 사이로 유입되는 것을 막을 수 있다.
또한, 제1노즐 머리(146)의 외주면은 적어도 하나 이상의 평면을 갖도록 면취가공될 수 있다. 이와 같이 면취 가공된 평면에는 결합 공구 등이 끼워질 수 있으며, 이를 이용하여 제1노즐(140)을 회전시켜 버너(112)와 결합 또는 분리할 수 있다.
한편, 제2노즐(150)은 제1노즐(140)을 매개로 버너(112)에 결합될 수 있다.
본 실시예에 제1노즐 본체(142)는 내부에 중공부(148)가 제공될 수 있으며, 제2노즐(150)은 중공부(148)에 삽입되며 결합될 수 있다.
본 실시예에서 제2노즐(150)은 제2노즐 본체(152)를 포함할 수 있다. 제2노즐 본체(152)는 제1노즐(140)의 중공부(148)에 체결될 수 있다.
이를 위해 제1노즐(140)의 중공부(148)에는 나선홈이 더 형성될 수 있고, 제2노즐 본체(152)의 외주면(154)에는 중공부(148)의 나선홈에 대응하는 나선부가 제공될 수 있다.
또한, 제2노즐 본체(152)에는 버너(112)에 제공된 연료 또는 가스 공급홀(112a)과 연통하는 다수의 분사공(152a)에 제공될 수 있으며, 이 분사공(152a)들을 통해 버너(112)로부터 연료 또는 가스 등을 공급받을 수 있다. 또한, 이 분사공(152a)들을 통해 공급된 연료 또는 가스는 단부를 통해 분사되며 연소됨에 따라 주편(S) 등을 절단하기 위한 불꽃을 형성할 수 있다.
또한, 제2노즐(150)은 제2노즐 본체(152)의 단부에 제공된 제2노즐 머리(156)를 포함할 수 있다. 제2노즐 머리(156)는 제2노즐 본체(152)의 단부에서 소정의 두께로 외측으로 연장되어 제공될 수 있다. 또한, 제2노즐 머리(156)는 제1노즐 머리(146)의 외경보다 작게 제공될 수 있다.
또한, 제2노즐 머리(156)의 외주면은 적어도 하나 이상의 평면을 갖도록 면취가공될 수 있다. 또한, 이와 같이 면취 가공된 평면에는 결합 공구 등이 끼워질 수 있으며, 이를 이용하여 제2노즐(150)을 회전시켜 제1노즐(140)에 결합 또는 분리할 수 있다.
또한, 제1노즐(140)이 버너(112)에 결합되는 방향과 제2노즐(150)이 제1노즐(140)에 결합되는 방향과 동일하게 제공될 수 있으며, 이에 따라 제1노즐(140) 또는 제2노즐(150)의 체결 또는 분리과정에서 과도한 힘이 작용하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1노즐 본체(142) 및 제2노즐 본체(152)는 버너(112)의 내측 단부에 밀착되어 위치되며, 이에 따라 연료 또는 가스의 누출을 방지할 수 있다.
또한, 제2노즐 본체(152)에 제공되는 분사공(152a)은 버너의 연료 또는 가스 공급홀(112a)과 대응되도록 제공될 수 있다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 주편(S)이 롤러이송장치(104)에 의해 이동되어 주편 절단 장치(100)로 진입된다.
그리고, 주편 절단 장치(100)는 사용자의 사용 용도에 따라 주편(S)을 소정의 길이로 절단한다.
이때, 주편 절단 장치(100)는 절단 유닛(110)의 버너(112)로 연료 또는 가스를 공급하고, 이 연료 또는 가스가 노즐 장치(130)를 통해 연소되며 형성되는 불꽃에 의해 주편(S)을 절단할 수 있다.
절단 유닛(110)은 주편(S)의 폭 방향으로 이동하며 주편(S)을 절단하게 되는데, 연료 또는 가스가 안정적으로 공급될 경우, 불꽃이 주편(S)을 관통하며 주편(S)을 절단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주편의 절단 상태를 도시한 개략도이다.
도 9를 참고하면, 절단 유닛(110)은 연료 또는 가스가 불안정적으로 버너(112)로 공급될 수 있으며, 이에 따라 노즐 장치(130)로부터 형성되는 불꽃이 불안정해지며 주편(S)을 절단하지 못할 수 있다.
또한, 노즐 장치(130)에 의해 형성된 불꽃에 의해 주편(S)의 용융물(S1, S2) 일부가 주변으로 비산될 수 있다.
이때, 주편 용융물(S1, S2)은 다양한 각도로 비산되며, 이 과정에서 주변 및 분사공(152a)을 오염시킬 수 있다.
즉, 주편 용융물(S1, S2)의 일부는 비산되는 과정에서 제2노즐의 분사공(152a)에 용착되어 연료 또는 가스의 분사를 제한할 수 있다.
이와 같이, 제2노즐(150)의 분사공(152a)에 용융물 등이 고착되어 연료 또는 가스를 안정적으로 분사할 수 없게 되면, 이를 해결하기 위해 버너(112)로부터 노즐 장치(130)를 교체하여 사용한다.
이때, 버너(112)와 제1노즐(140)의 결합부 사이에는 제1노즐 머리(146)에 의해 용융물(S1, S2)이 유입되는 것이 차단될 수 있으며, 이에 따라 용융물(S1, S2)이 버너(112)와 제1노즐(140)의 결합부 사이에 용착되는 것을 방지할 수 있어 교체 작업을 용이하게 할 수 있다.
일례로, 버너(112)로부터 노즐 장치(130)의 교체시, 제2노즐(150)만을 제1노즐(140)로부터 분리할 수 있으며, 제1노즐(140)과 제2노즐(150)의 결합부에 용융물이 용착되어 분리가 어려울 경우, 버너(112)로부터 노즐 장치(130) 전체를 분리하여 교체 작업을 진행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 장치의 단면도이다.
도 10을 참고하면, 본 실시예에서 노즐 장치(130)는 제1노즐(140)에 제공된 제1노즐 머리(1460에 의해 버너(112)와 제1노즐(140)의 결합부로 용융물(S1, S2)이 비산되는 것을 방지토록 제공되고 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로 변형될 수 있다.
일례로, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1노즐 머리(146)의 외둘레부에는 버너(112) 방향으로 돌출된 돌출턱부(147)가 제공될 수 있으며, 이 돌출턱부(147)에 의해 버너(112)와 제1노즐(140)의 결합부의 차폐율을 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에서 버너(112)의 장착부(114)와 제1노즐 본체(142) 사이 또는 제1노즐(140)의 중공부(148)와 제2노즐 본체(152) 사이에는 틈새를 밀폐하기 위한 밀봉부재, 일례로 오링(O-ring)이 더 제공되는 것도 가능하다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100: 주편 절단 장치 102: 레일
104: 롤러이송장치 110: 절단 유닛
112: 버너 112a: 연료 또는 가스 공급홀
114: 장착부 130: 노즐 장치
140: 제1노즐 142: 제1노즐 본체
146: 제1노즐 머리 148: 중공부
150: 제2노즐 152: 제2노즐 본체
152a: 분사공 156: 제2노즐 머리

Claims (5)

  1. 버너의 단부에 제공되는 제1노즐; 및
    상기 제1노즐을 매개로 상기 버너에 결합되는 제2노즐;을 포함하고,
    상기 버너의 단부 내주면에는 상기 제1노즐이 결합되는 장착부가 제공되고,
    상기 제1노즐은 상기 장착부에 장착되며 내부에 중공부가 제공된 제1노즐 본체와, 상기 제1노즐 본체의 단부에 제공되며 상기 버너의 외주면보다 큰 직경을 갖도록 제공되어 상기 버너의 장착부와 상기 제1노즐 본체 사이로 상기 버너에 의해 용해된 주편 용융물의 비산을 차폐하는 제1노즐 머리를 포함하고,
    상기 제2노즐은 상기 제1노즐의 중공부에 장착되며, 내부에 상기 버너와 연통하는 다수의 분사공이 제공된 제2노즐 본체와, 상기 제2노즐 본체의 단부에 제공된 제2노즐 머리를 포함하는 노즐 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1노즐 머리는 외둘레부에 상기 버너 방향으로 돌출된 돌출턱부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 장치.
  5. 주편의 이동선상에 제공되어 상기 주편의 폭 방향으로 이동하며 주편을 절단하는 적어도 하나의 절단 유닛;
    상기 절단 유닛에 제공되며 연료 또는 가스가 공급되는 버너; 및
    상기 버너의 단부에 제공되어 상기 연료 또는 상기 가스를 분사하여 연소시키는 청구항 1 또는 청구항 4에 따른 노즐 장치;
    를 포함하는 주편 절단 장치.
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US4455176A (en) * 1983-05-17 1984-06-19 Union Carbide Corporation Post-mixed oxy-fuel gas cutting torch and nozzle and method of oxy-fuel gas cutting
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