KR101400456B1 - 연속주조용 턴디쉬 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일측이 개구되어 용강이 수강되는 턴디쉬 본체; 상기 턴디쉬 본체를 덮는 턴디쉬 커버; 상기 턴디쉬 본체의 제1 내벽에 대면하는 제1 면을 구비하는 하나 이상의 위어; 상기 위어에 의하여 지지되는 액적형성부; 및 상기 위어의 제1 면의 반대면인 제2 면에 대면하도록 구비되어 상기 위어의 상기 위어의 후방으로 유출되는 용강을 차단하는 용강차단부;를 포함하는 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다.

Description

연속주조용 턴디쉬 {Tundish for continuous casting of steel}
본 발명은 용강을 액적 (droplets)으로 형성하여 정련하는 연속주조용 턴디쉬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신규한 부재를 이용하여 용강의 정련을 효율적으로 수행할 수 있는 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다.
본 발명은 청정도가 우수한 강을 제조하기 위해서 사용되는 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다. 용강 중에 존재하는 비금속 개재물이 용강의 연주공정 등을 통하여 제거되지 못하고 잔존하는 경우, 상기 비금속 개재물은 최종 제품에서, 예컨대 대형 개재물성 결함 (scab) 또는 슬리버 (sliver) 등의 불량을 유발할 수 있다. 이러한 불량은 선재의 경우 단선의 원인이 되며, 강판의 경우에는 표면결함이 없는 경우에도 녹발생의 원인이 될 수 있다. 따라서, 이와 같은 불량을 제거하기 위하여 다양한 방법의 정련이 연구되고 있다.
통상, 용강의 연속주조는 래들에 부착된 롱노즐을 통하여 용강을 턴디쉬 본체 내로 주입함으로써 시작되며, 상기 턴디쉬 본체 내에 수강된 용강의 표면에는 용강을 대기와 접촉하는 것을 방지하기 위하여 턴디쉬플럭스가 구비된다. 용강의 연속주조를 시작하는 경우, 초기에는 턴디쉬 본체 내의 용강이 소정의 수위로 채워질 때까지 래들의 아웃렛에 구비되는 개폐부 (예컨대, 슬라이딩 게이트)를 완전개방 (fully open) 시켜 용강을 최대유속으로 턴디쉬 본체 내로 유입시킨다. 이때, 이유되는 용강의 양 및 속도가 소정 이상인 경우, 상기 용강은 턴디쉬플럭스를 관통하며 상기 턴디쉬플럭스 중 일부를 용강 중으로 혼입시킬 수 있고 이는 개재물의 원인이 된다. 이와 같이 턴디쉬플럭스의 유입은 상기 턴디쉬플럭스의 기능을 저하시키고, 상기 개재물은 용강의 품질불량을 유발한다. 이와 같은 현상은 용강의 연속공정이 정상상태로 유지되기 전, 상기 래들의 개폐부를 완전개방시키는 경우 항상 발생하는 것으로, 이를 제어하기 위하여 다양한 방법의 연구가 진행되고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 용강의 정련효율이 향상된 연속주조용 턴디쉬를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 내부에 신규한 부재를 구비한 연속주조용 턴디쉬를 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 일측이 개구되어 용강이 수강되는 턴디쉬 본체; 상기 턴디쉬 본체를 덮는 턴디쉬 커버; 상기 턴디쉬 본체의 제1 내벽에 대면하는 제1 면을 구비하는 하나 이상의 위어; 상기 턴디쉬 본체의 상기 제1 내벽에 인접하게 구비되어 래들로부터 유입되는 용강이 채워지는 용강수용부; 일측이 상기 위어에 의하여 지지되고, 상기 일측으로부터 상기 턴디쉬 본체의 상기 제1 내벽을 향해 연장되어 타측이 상기 용강수용부에 의하여 지지되되, 용강이 통과되는 액적홀을 구비하는 액적형성부; 및 상기 위어의 제1 면의 반대면인 제2 면에 대면하도록 구비되는 용강차단부;를 포함하고, 상기 용강수용부에 채워진 용강은 상기 액적형성부로 유동되고 상기 액적홀을 통과하여 액적상태로 낙하하며, 상기 용강차단부는 상기 용강수용부로부터 상기 액적형성부로 유동된 용강 중 상기 위어의 후방으로 유출되는 용강을 차단할 수 있다.
상기 액적형성부의 하부에는 상기 액적형성부를 통과하는 용강을 정련하는 정련슬래그가 구비되고, 상기 정련슬래그는 상기 턴디쉬 본체의 제1 내벽과 상기 위어의 제1 면 사이에 구비될 수 있다.
상기 용강의 표면은 상기 턴디쉬 본체의 제1 내벽과 위어의 제1 면 사이에 구비되는 제1 용강표면, 상기 위어의 제2 면과 상기 용강차단부 사이에 구비되는 제2 용강표면, 및 상기 용강차단부와 상기 턴디쉬 본체의 제1 내벽에 대면하는 제2 내벽 사이에 구비되는 제3 용강표면을 포함할 수 있다.
상기 제1 용강표면에는 정련슬래그가 구비되고, 상기 제3 용강표면에는 턴디쉬플럭스가 구비될 수 있다.
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상기 연속주조용 턴디쉬는 상기 위어의 제2 면에서 이격되어 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에 구비되는 댐을 더 포함하고, 상기 용강차단부는 상기 위어와 댐 사이에 구비될 수 있다.
상기 위어는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에서 제1 길이만큼 이격되도록 구비되고, 상기 용강차단부는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에서 제2 길이만큼 이격되도록 구비되며, 상기 제2 길이는 상기 제1 길이에 비하여 더 길게 구비될 수 있다.
상기 댐의 높이는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에서 제3 길이를 갖도록 구비되되 상기 제3 길이는 상기 제1 길이에 비하여 길게 구비되되 상기 제2 길이에 비하여 짧게 구비될 수 있다.
상기 용강차단부는 상기 위어와 나란하도록 구비되되 상기 위어에 대하여 제1 간격으로 이격되도록 구비될 수 있다.
상기 용강차단부는 상기 위어와 댐 사이에 구비되되 상기 제1 간격 (s)은 150 mm 이상일 수 있다.
상기 용강차단부의 상단부는 상기 액적형성부의 상단부와 나란하거나 상기 액적형성부의 상단부보다 돌출되도록 구비될 수 있다.
상기 용강차단부는 상기 위어와 대면하는 바디부와 상기 바디부에서 연장되어 상부측으로 두께가 감소하도록 구비되는 테이퍼부로 이루어질 수 있다.
상기 테이퍼부의 끝단은 상기 액적형성부를 향하도록 경사지게 구비될 수 있다.
상기 용강차단부는 상기 턴디쉬 본체를 구성하는 내화물과 동일하거나 또는 유사한 재료로 이루어질 수 있다.
상기 턴디쉬 커버에는 용강 유입용 개구부가 구비되고, 상기 용강은 래들에서 연결되는 롱노즐을 통하여 유입되되 상기 롱노즐은 상기 개구부를 통과할 수 있다.
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이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 용강의 정련효율이 향상된 연속주조용 턴디쉬를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 내부에 신규한 부재를 구비한 연속주조용 턴디쉬를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연속주조용 턴디쉬를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 연속주조용 턴디쉬 및 래들을 이용하여 용강의 연속주조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 액적형성부의 사시도.
도 4는 도 2의 A부분의 확대도.
도 5는 턴디쉬 본체 내의 액적형성부, 위어 및 댐을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 턴디쉬 본체 내의 액적형성부, 위어, 용강차단부 및 댐을 나타낸 도면.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연속주조용 턴디쉬를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬 (100)는 일측이 개구되어 용강이 수강되는 턴디쉬 본체 (110); 상기 턴디쉬 본체 (110)를 덮는 턴디쉬 커버 (120); 상기 턴디쉬 본체 (110)의 제1 내벽 (110a)에 대면하는 제1 면 (140a)을 구비하는 하나 이상의 위어 (140); 상기 위어 (140)에 의하여 지지되는 액적형성부 (130); 및 상기 위어 (140)의 제1 면 (140a)의 반대면인 제2 면 (140b)에 대면하도록 구비되어 상기 위어 (140)의 후방으로 유출되는 용강을 차단하는 용강차단부 (150);를 포함한다. 또한, 상기 위어 (140)는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 내부에 연결되되 상기 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면에서 이격되도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 용강차단부 (150)는 상기 턴디쉬 본체 (110)를 구성하는 내화물과 동일하거나 또는 유사한 재료로 이루어질 수 있다. 상기 연속주조용 턴디쉬 (100)는 상기 위어 (140b)의 제2 면 (140b)에서 이격되어 상기 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면에 구비되는 댐 (160)을 더 포함하고, 상기 용강차단부 (150)는 상기 위어 (140)와 댐 (150) 사이에 구비될 수 있다.
도 2는 도 1의 연속주조용 턴디쉬 및 래들을 이용하여 용강의 연속주조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2의 액적형성부의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 용강 (10)은 래들 (40)의 아웃렛에 구비되는 개폐부 (41)로 유출되어 롱노즐을 통하여 턴디쉬 본체 (110) 내로 유입될 수 있다. 이때, 상기 턴디쉬 본체 (110)에는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 제1 내벽 (110a)에 인접하게 구비되어 래들 (40)로부터 유입되는 용강 (10)을 수용하는 용강수용부 (170)가 더 구비될 수 있다. 또한, 상기 턴디쉬 커버 (120)에는 용강 유입용 개구부 (121)가 구비되고, 상기 용강 (10)은 래들 (40)에서 연결되는 롱노즐 (50)을 통하여 유입되되 상기 롱노즐 (50)은 상기 개구부 (121)를 통과할 수 있다.
상기 래들 (40)의 아웃렛에 구비되는 개폐부 (41)가 열림으로써 래들 (40)에 구비되어 있는 용강은 롱노즐 (50)을 통하여 용강수용부 (170)로 유입될 수 있다. 상기 용강수용부 (170)는 상기 액적형성부 (130)의 일측 (131)을 지지하되 상기 액적형성부 (130)의 타측 (132)은 상기 위어 (140)에 의하여 지지될 수 있다. 예컨대, 상기 용강수용부 (170)는 내화물로 이루어진 용기형태로 구비될 수 있다. 반면, 상기 용강수용부 (170)는 롱노즐 (50)을 통하여 유입되는 용강 (10)을 최초로 수용하는 공간으로, 턴디쉬 본체 (110)의 적어도 일부를 내화물로 구성된 벽으로 가로막아 격리된 공간으로도 구현될 수 있으며 본 실시예에 의하여 제안되는 것은 아니다.
액적형성부 (130)는 일면이 개구되고, 개구된 일면에 대응하는 타면에는 하나 이상의 액적홀 (133)을 구비할 수 있다. 상기 용강 (10)은 액적홀 (133)을 통과하여 액적상태 (10a)로 낙하할 수 있다. 상기 액적형성부 (130)는 내부에 용강을 수용하는 공간부 (130a)를 구비할 수 있으며, 상기 공간부 (130a)에 수용된 용강은 액적홀 (133)를 통과하여 액적상태 (10a)가 된다. 또한, 상기 액적형성부 (130)의 일측 (131)은 용강수용부 (170)와 접하고, 액적형성부 (130)의 타측 (132)은 위어 (140)와 접하도록 구비될 수 있는데, 이때, 상기 액적형성부 (130)의 일측 (131)의 격벽은 타측 (132)의 격벽에 비하여 낮은 높이로 구비될 수 있다. 따라서, 용강수용부 (170)를 통하여 용강 (10)은 용이하게 액적형성부 (130)의 공간부 (130a)로 유입되고 상기 액적형성부 (130)의 타측 (132)의 격벽에 의하여 가로막히게 되므로 액적홀 (133)을 통하여 외부로 유출될 수 있다. 예컨대, 상기 액적형성부 (150)의 액적홀 (151)은 내경이 6.5 mm 이하의 크기를 가질 수 있으며, 상기 액정형성부 (150)는 내화물로 이루어진 용기형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 액적형성부 (130)의 하부에는 상기 액적형성부 (130)를 통과하는 용강을 정련하는 정련슬래그 (20)가 구비되고, 상기 정련슬래그 (20)는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 제1 내벽 (110a)과 상기 위어 (140)의 제1 면 (140a) 사이에 구비될 수 있다. 용강 (10)은 액적형성부 (130)를 통과하여 액적상태 (10a)로 낙하하되, 상기 정련슬래그 (20)를 통과할 수 있다. 상기 액적상태 (10a)의 용강 내에는 개재물이 포함될 수 있는데, 상기 정련슬래그 (20)를 통과하여 용강 중에 포함된 개재물을 제거할 수 있다. 예컨대, 상기 정련슬래그 (20)는 용강의 표면에 층의 형태로 구비되되, 20 mm 이상의 두께를 갖는 층으로 구비될 수 있으며, 상기 정련슬래그 (20)는 용융된 상태로 구비될 수 있다.
도 4는 도 2의 A부분의 확대도이고, 도 5는 턴디쉬 본체 내의 액적형성부, 위어 및 댐을 나타낸 도면이다.
턴디쉬 본체 (110)의 내부에서 용강 (10)의 표면은 위어 (140), 용강차단부 (150)에 의하여 서로 구비될 수 있는데, 상기 용강 (10)의 표면은 상기 턴디쉬 본체 (110)의 제1 내벽 (110a)과 위어 (140)의 제1 면 (140a) 사이에 구비되는 제1 용강표면 (11), 상기 위어 (140)의 제2 면 (140b)과 상기 용강차단부 (150) 사이에 구비되는 제2 용강표면 (12), 및 상기 용강차단부 (150)와 상기 턴디쉬 본체 (110)의 제1 내벽 (110a)에 대면하는 제2 내벽 (110b) 사이에 구비되는 제3 용강표면 (13)을 포함할 수 있다. 상기 제1 용강표면 (11)에는 정련슬래그 (20)가 구비되고, 상기 제3 용강표면 (13)에는 턴디쉬플럭스 (30)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 제2 용강표면 (12)에는 정련슬래그 (20)도, 턴디쉬플럭스 (30)도 모두 구비되어 있지 않을 수 있다.
연속주조용 턴디쉬 (100)를 이용하여 용강 (10)을 연속주조하는 경우, 상기 연속주조의 초기에는 래들 (40)의 아웃렛에 구비되는 개폐부 (41) (예컨대, 슬라이딩 게이트)를 완전개방 (fully open)하여 상기 용강 (10)을 롱노즐 (50) 통하여 턴디쉬 본체 (110)로 유입시킨다 (도 2 참조). 상기 용강 (10)은 턴디쉬 본체 (110) 내에서 소정의 수위를 도달할 때까지는 전술한 유속으로 유입되며, 상기 소정의 수위로 도달한 후에는 용강 (10)은 상기 소정의 수위를 유지하도록 정상상태로 연속주조된다. 상기 용강 (10)은 정상상태가 되기 전까지는 연속주조의 효율을 위하여 최대 속도로 유입되는데, 용강 (10)의 유입량이 액적형성부 (130)의 한계유량을 초과하는 경우, 상기 액적형성부 (130)의 타단 (132)으로 넘쳐서 위어 (140)의 후방으로 쏟아지게 된다. 즉, 상기 액적형성부 (130)를 통과하지 않은 용강 (10) 내에는 개재물이 다량 함유되어 있으므로 용강 (10)의 정련효율을 저하시킬 뿐 아니라 최종제품의 품질을 저하시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬 (100)에서는 상기 위어 (140)의 제2 면 (140b)에서 이격되는 용강차단부 (150)가 구비될 수 있다. 따라서, 액적형성부 (130)를 통과하지 않은 용강 (10)을 차단할 수 있으며, 또한 상기 용강차단부 (150)는 위어 (140)의 후방으로 쏟아지게 되는 용강 (10)이 턴디쉬플럭스 (30)와 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
예컨대, 도 5를 참조하면, 용강차단부 (150)가 구비되지 않은 경우에는, 용강 (10)의 표면은 정련슬래그 (20)가 구비되는 제1 용강표면 (11a)과 턴디쉬플럭스 (30)가 구비되는 제3 용강표면 (13a)으로만 구분될 수 있다. 상기 액적형성부 (130)를 넘쳐서 흐르는 용강 (10)은 턴디쉬플럭스 (30)가 구비되는 제3 용강표면 (13a)으로 낙하하게 된다. 상기 턴디쉬플럭스 (30)는 용강 (10)의 연속주조시 턴디쉬 본체 (110) 내에서 용강 (10)의 표면이 대기와 접촉하여 반응하는 것을 방지하고, 용강 (10)의 온도를 유지하기 위하여 구비될 수 있다. 이때, 상기 턴디쉬플럭스 (30)는 용강 (10)과의 비중차이에 의하여 용강 표면에 층을 이루어 존재하게 되는데, 상기 턴디쉬플럭스 (30) 상으로 낙하하는 용강 (10)은 턴디쉬플럭스 (30)의 일부를 용강 중으로 혼입시키게 되며, 이는 용강 중의 개재물로 작용한다.
반면, 본 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬 (100)는 내부에 용강차단부 (150)를 구비할 수 있다. 상기 용강차단부 (150)에 의하여 용강 (10)의 표면은 정련슬래그 (20)가 구비되는 제1 용강표면 (11), 턴디쉬플럭스 (30)가 구비되는 제3 용강표면 (13) 및 상기 제1 및 제3 용강표면 (11, 13) 사이에서 정련슬래그 (20) 및 턴디쉬플럭스 (30) 모두 구비되어 있지 않은 제2 용강표면 (12)으로 구분될 수 있다. 액적형성부 (130)의 상부로 넘쳐흐르는 용강 (10)은 용강차단부 (150)에 의하여 차단되어 상기 턴디쉬플럭스 (30) 상에서 낙하하는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 턴디쉬플럭스 (30)에 의하여 유발될 수 있는 용강 (10)의 품질저하를 예방할 수 있다.
상기 위어 (140)는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면에서 제1 길이 (L1)만큼 이격되도록 구비되고, 상기 용강차단부 (150)는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면에서 제2 길이 (L2)만큼 이격되도록 구비되며, 상기 제2 길이 (L2)는 상기 제1 길이 (L1)에 비하여 더 길게 구비될 수 있다. 또한, 상기 댐 (160)의 높이는 상기 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면에서 제3 길이 (L3)를 갖도록 구비되되 상기 제3 길이 (L3)는 상기 제1 길이 (L1)에 비하여 더 길게 구비되되 상기 제2 길이 (L2)에 비하여 짧게 구비될 수 있다. 상기 제1 길이 (L1) 및 제2 길이 (L2)는 턴디쉬 본체 (110)의 하부에서 용강 (10)이 이동하는 통로로 작용할 수 있는데, 상기 제2 길이 (L2)가 상기 제1 길이 (L1)에 비하여 더 길게 구비되지 않은 경우에는 액적형성부 (130)를 통과하여 정련된 용강 (10)이 턴디쉬 본체 (110)의 제2 내벽 (110b)에 인접하게 구비되어 턴디쉬 본체 (110)의 외부와 연결되는 아웃렛으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 심한 경우에는 정련되지 않은 용강 (10)이 정련된 용강 (10)측으로 역류할 수 있으므로 용강의 정련효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 턴디쉬 본체 (110) 내에서의 용강 (10)의 흐름이 턴디쉬 본체 (110)의 제1 내벽 (110a)측에서 제2 내벽 (110b)측으로, 즉 용강 (10)이 유입되는 부분에서 유출되는 부분으로 흐르도록 상기 제2 길이 (L2)는 상기 제1 길이 (L1)에 비하여 더 길게 구비되는 것이 바람직하다.
댐 (160)은 위어 (140)와 함께 턴디쉬 본체 (110) 내의 용강 (10)의 흐름을 제어하도록 구비될 수 있다 상기 용강차단부 (150)와 턴디쉬 본체 (110)의 바닥면 사이를 통과하는 용강 (10)의 유량은 위어 (140)와 댐 (160)에 의하여 제어되어야 턴디쉬를 이용한 연속주조를 안전하고 효율적으로 수행할 수 있는데, 상기 제3 길이 (L3)는 상기 제1 길이 (L1)에 비하여 더 길게 구비되지 않은 경우, 댐 (160)은 용강 (10)의 흐름을 제어할 수 없으므로, 용강 (10)의 연속주조에 불리한 영향을 줄 수 있다.
상기 용강차단부 (150)는 상기 위어 (140)와 나란하도록 구비되되 상기 위어 (140)에 대하여 제1 간격 (s)으로 이격되도록 구비될 수 있다. 이때, 용강차단부 (150)는 상기 위어 (140)와 댐 (160) 사이에 구비되되 상기 제1 간격 (s)은 150mm 이상일 수 있다. 상기 용강차단부 (150)는 액적형성부 (130)를 넘치는 용강 (10)이 턴디쉬플럭스 (30)와 직접 충돌하는 것을 방지하도록 구비될 수 있다. 상기 위어 (140)와 용강차단부 (150) 사이의 공간으로 용강 (10)이 유입되므로, 상기 위어 (140)와 용강차단부 (150) 사이의 제1 간격 (s)은 용강차단부 (150)에 의하여 차단되는 용강 (10)의 양 및 유속 등에 의하여 영향을 받을 수 있다.
롱노즐를 통하여 유입되는 용강 (10)의 양을 Qi (kg/sec)라고 하고, 액적형성부 (130)의 액적홀 (133)을 통하여 정련슬래그 (20)로 낙하하는 용강 (10)의 양을 Qp (kg/sec)라고 하며, Qi가 Qp보다 큰 값을 갖을 때 액적형성부 (130) 상부로 용강 (10)이 흘러 넘치는 용강 (10)의 최대 양을 Qo (kg/sec)라고 하면, 아래 [식 1]과 같은 관계식이 성립된다.
[식 1]
Figure 112012038417628-pat00001
이때, 상기 액적형성부 (130)의 액적홀 (133)이 모두 막히는 경우에는 Qp = 0이 되고, 상기 [식 1]에 의하여 롱노즐을 통하여 유입되는 용강 (10)은 모두 액적형성부 (130)의 상부로 흘러 넘치고 (Qo = Qi), 이때 Qo의 최대값은 Qi의 최대값과 일치하고, 래들의 개폐부가 완전개방된 상태의 용강 (10)의 유량이 (Qo의 최대값) 상기 위어 (140)와 용강차단부 (150) 사이로 유입되는 용강 (10)의 최대유량 (Qi의 최대값)이 된다. 상기 액적형성부 (130)의 상부로 흘러 넘치는 용강 (10)이 상기 위어 (140)와 용강차단부 (150) 사이의 제1 간격 (s)에 의하여 수용되지 못하는 경우, 상기 용강 (10)은 턴디쉬플럭스 (30) 상으로 배출되어 문제가 될 수 있다.
상기 용강차단부의 상단부 (150a)는 상기 액적형성부의 상단부 (130a)와 나란하거나 상기 액적형성부의 상단부 (130a)보다 돌출되도록 구비될 수 있다. 용강차단부의 상단부 (150a)가 액적형성부의 상단부 (130a)에 비하여 낮은 높이로 구비되는 경우, 용강 (10)의 적어도 일부는 용강차단부 (150)를 넘어 턴디쉬플럭스 (30) 상으로 직접 낙하할 수 있다.
액적형성부 (130)의 상부로 흘러 넘치는 용강 (10)의 양 (Qo)는 위어 (140)와 용강차단부 (150) 사이에서 제2 용강표면 (12)의 단면적을 A (cm2)이고, 용강 (10)의 속도를 v (cm/sec)라 할 때, 아래 [식 2]의 관계가 성립된다.
[식 2]
Figure 112012038417628-pat00002
여기에서, 상기 ρ는 용강의 밀도로, 예컨대 7 * 10-3 (kg/cm3) 내지 7.1*10-3 (kg/cm3)이고, d (cm)는 용강차단부 (150)의 폭이며, s (cm)는 위어 (140)와 용강차단부 (150) 사이의 이격거리인 제1 간격이다.
액적형성부 (130)의 상부로 흘러 넘치는 용강 (10)의 양 및 유속 등에 의하여 위어 (140)와 용강차단부 (150) 사이에는 용강 (10)이 제2 용강표면 (12)을 기준으로 h (cm)의 높이만큼 상승되며, 이는 아래 [식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
[식 3]
Figure 112012038417628-pat00003
여기에서, 상기 g는 중력가속도이다.
상기 [식 3]에서 액적형성부 (130)의 상부로 흘러 넘치는 용강 (10)은 용강차단부 (150)에 의하여 차단되기 위하여, h는 제2 용강표면 (12)으로부터 상기 용강차단부 (150)의 최대높이인 용강차단부의 상단부 (150a) 내에 포함되는 것이 바람직하다. 상기 용강차단부 (150)의 폭인 d는 턴디쉬 본체 (110)의 폭에 맞도록 구비되므로, 상기 d는 일정한 값을 가지며, 롱노즐을 통하여 유입되는 용강 (10)의 최대량은 롱노즐의 내경과 래들 중에 포함된 용강의 양에 의하여 결정되므로, Qo 의 최대값도 일정한 값을 갖는다. 따라서, 제1 간격인 s는 아래 [식 4]에 의하여 결정될 수 있다.
[식 4]
Figure 112012038417628-pat00004
즉, 제1 간격인 s는 액적형성부 (130)의 상부로 넘쳐 흐르는 용강 (10)의 양의 최대값인 Qo 의 최대값에 의하여 결정되되, 스테인리스강의 경우에는 밀도인 ρ가 7.1*10-3 (kg/cm3)이며, h는 가 20 cm인 경우, 위어 (140)와 용강차단부 (150) 사이의 제1 간격 (s)은 아래 [식 5]에 의하여 결정될 수 있다
[식 5]
s=(0.7114/d)·액적형성부의 상부로 넘쳐 흐르는 용강의 무게
따라서, 턴디쉬 본체의 폭이 1.5m이고, 롱노즐의 최대유량이 170 kg/sec이며, 스테인리스강의 용강을 연속주조하되 본 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬를 이용하여 연속주조할 경우, 상기 제1 간격은 약 0.81 cm이고, 동일한 장치로 밀도가 약 7 g/cm3인 용강을 연속주조하는 경우 제1 간격은 약 0.82 cm일 수 있다.
이하에서, 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 후술할 내용을 제외하고는, 도 1 내지 도 5에서 설명한 실시예에 기재된 내용과 유사하므로 이에 대한 자세한 내용은 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 턴디쉬 본체 내의 액적형성부, 위어, 용강차단부 및 댐을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬는, 턴디쉬 본체 내부에 액적형성부 (130), 상기 액적형성부 (130)를 지지하는 위어 (140) 및 상기 위어 (140)의 제2 면 (140b)에서 제1 간격 (s)으로 이격되어 구비되는 용강차단부 (250)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 턴디쉬 본체 내부의 용강의 표면은 액적형성부 (130) 하부에서 위어 (140)의 제1 면 (140a)에 의하여 가로막히는 제1 용강표면 (11)과, 상기 위어 (140)의 제2 면 (140b)과 용강차단부 (250) 사이에 구비되는 제2 용강표면 (12) 및 상기 용강차단부 (250)의 후방으로 구비되느니 제3 용강표면 (13)으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제1 용강표면 (11) 상에는 정련슬래그 (20)가 구비되고, 제3 용강표면 (13) 상에는 턴디쉬플럭스 (30)가 구비되며, 상기 제2 용강표면 (12) 상에는 상기 정련슬래그 (20) 및 턴디쉬플럭스 (30)가 모두 구비되어 있지 않을 수 있다.
상기 용강차단부 (250)는 상기 위어 (140)와 대면하는 바디부 (251)와 상기 바디부 (251)에서 연장되어 상부측으로 두께가 감소하도록 구비되는 테이퍼부 (252)로 이루어질 수 있다. 상기 용강차단부 (250)의 상단부 (252a)인 테이퍼부 (252)의 끝단은 상기 액적형성부 (130)를 향하도록 경사지게 구비될 수 있다. 상기 액적형성부 (130)의 상부를 넘어 흐르는 용강 (10)의 유속이 빠를 경우, 상기 용강 (10)은 포물선의 형태로 흘러 넘칠 수 있다. 이때, 상기 용강차단부 (250)에서 상부측은 테이퍼부 (250)부로 상기 액적형성부 (130)측으로 경사지도록 구비되므로, 상기 용강 (10)을 효율적으로 차단할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 5에서 설명한 연속주조용 턴디쉬를 이용하여 용강의 연속주조를 하였다. 이때, 턴디쉬 본체 내에 구비되는 용강차단부와 위어 사이의 이격거리인 제1 간격을 달리하여 상기 용강차단부의 성능을 확인하였다. 턴디쉬 본체의 폭이 1.5 m이고, 롱노즐의 최대유량이 170 kg/sec이며, 밀도인 ρ가 7.1*10-3 (kg/cm3)인 스테인리스강의 용강을 연속주조하였다. 이때, 상기 용강차단부의 폭은 턴디쉬 본체의 폭에 대응하도록 하였다. 아래 [표 1]은 용강이 연속주조 중에서 용강차단부의 후방으로 넘쳐흘러서 턴디쉬플럭스 위로 낙하여부에 대해서 관찰한 결과이다. 비교예 1 내지 3과, 실시예 1 및 2는 제1 간격만을 달리하여 실험한 것으로, 그 외의 조건은 동일하게 하였다.
제1 간격 (s)
(mm)		 용강이 턴디쉬플럭스
위로 낙하여부		 용강이 턴디쉬플럭스
위로 낙하한 시점
비교예 1 10 0 1차 래들
비교예 2 30 0 1차 래들
비교예 3 50 0 2차 래들
실시예 1 100 X -
실시예 2 150 X -
표 1에서 용강이 턴디쉬플럭스 위로 낙하한 시점에서 1차 래들이 의미하는 바는 래들의 교체 없이 연속주조한 것을 의미하고, 2차 래들이 의미하는 것은 1차 래들을 이용하여 연속주조한 후 동일한 용량의 용강을 구비하는 래들 (2차 래들)로 교체하여 연속주조한 것을 의미한다.
비교예 1은 제1 간격 (s)을 10 mm로 하여 용강의 연속주조를 하고, 비교예 2에서는 30 mm로 하여 용강의 연속주조를 하였다. 상기 비교예 1 및 2는 모두 전술한 [식 5]에 의하여 이론적으로 계산한 값인 8.1 mm보다 모든 큰 수치임에도 불구하고 1차 래들에서 액적형성부의 상부로 넘쳐 흐르는 용강이 용강차단부에 의하여 차단되지 않고 용강차단부의 후방에 구비되는 턴디쉬플럭스 위로 낙하함을 확인할 수 있었다. 이는 위어와 용강차단부 사이의 공간 중에 존재하는 대기가, 상기 위어와 용강차단부 사이에 유입되는 용강과 대항류 (counter flow)를 형성하여 상대적으로 용강이 유입될 수 있는 공간이 부족하기 때문이다. 또한, 상기 [식 5]에 의하여 8.1 mm는 용강의 저항계수 (friction coefficient)를 고려하지 않은 이상적인 값이므로, 비롯 8.1 mm 보다 큰 값이 10 mm, 30 mm인 경우에도 실제 실험에서는 문제가 발생함을 확인할 수 있었다.
비교예 3에서는 제1 간격 (s)을 50 mm로 하여 용강의 연속주조를 수행한 것으로, 1차 래들에서는 용강이 용강차단부에 의하여 차단되어 문제가 발생하지 않았으나, 1차 래들을 수행한 후 2차 래들을 이용하여 용강의 연속주조를 하는 경우에 상기 용강은 턴디쉬플럭스 위로 낙하함을 확인할 수 있었다. 이는 1차 래들에 의하여 연속주조하는 동안에, 위어와 용강차단부 사이의 공간에 용강의 일부가 응고되어 위어와 용강차단부 사이의 공간을 감소시키기 때문임을 확인할 수 있었다.
실시예 1에서는 제1 간격을 100 mm로 하여 연속주조를 하였는데, 2차 래들을 이용한 경우에도 용강이 용강차단부에 의하여 효과적으로 차단됨을 확인할 수 있었다. 반면, 연속주조가 종료된 후에 상기 위어와 용강차단부 사이의 공간에 일부 용강이 응고되어 있음을 확인할 수 있었다.
실시예 2에서는 제1 간격을 150 mm로 하여 연속주조를 하였는데, 액적형성부의 상부로 넘쳐 흐르는 용강이 원활하게 위어와 용강차단부 사이로 유입되고, 또한 연속주조가 끝난 후에도 상기 위어와 용강차단부 사이에는 용강이 응고된 흔적이 관찰되지 않았다.
실시예 1과 같이 제1 간격을 100 mm로 하여도 2차 래들까지는 용강의 연속주조를 효율적으로 수행할 수 있음을 확인할 수 있었다. 반면, 2차 래들이 끝난 후에 발견되는 위어와 용강차단부 사이의 응고된 용강으로 미루어 보아 이는 지속적으로 연속주조를 하는 경우에는 문제가 생길 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 실시예 1의 경우는 위어와 용강차단부 사이의 공간의 마진이 부족하여 생기는 현상이므로, 실시예 2와 같이 제1 간격을 150 mm로 한 경우에는, 지속적으로 용강을 연속주조할 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서, 상기 용강차단부는 상기 위어와 댐 사이에 구비되되 상기 제1 간격 (s)은 150 mm 이상인 것이 바람직하다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 용강 20: 정련슬래그
30: 턴디쉬플럭스 40: 래들
41: 개폐부 50: 롱노즐
100: 턴디쉬 110: 턴디쉬 본체
120: 턴디쉬 커버 130: 액적형성부
140: 위어 150, 250: 용강차단부
160: 댐 170: 용강수용부

Claims (17)

  1. 일측이 개구되어 용강이 수강되는 턴디쉬 본체;
    상기 턴디쉬 본체를 덮는 턴디쉬 커버;
    상기 턴디쉬 본체의 제1 내벽에 대면하는 제1 면을 구비하는 하나 이상의 위어;
    상기 턴디쉬 본체의 상기 제1 내벽에 인접하게 구비되어 래들로부터 유입되는 용강이 채워지는 용강수용부;
    일측이 상기 위어에 의하여 지지되고, 상기 일측으로부터 상기 턴디쉬 본체의 상기 제1 내벽을 향해 연장되어 타측이 상기 용강수용부에 의하여 지지되되, 용강이 통과되는 액적홀을 구비하는 액적형성부; 및
    상기 위어의 제1 면의 반대면인 제2 면에 대면하도록 구비되는 용강차단부;를 포함하고,
    상기 용강수용부에 채워진 용강은 상기 액적형성부로 유동되고 상기 액적홀을 통과하여 액적상태로 낙하하며,
    상기 용강차단부는 상기 용강수용부로부터 상기 액적형성부로 유동된 용강 중 상기 위어의 후방으로 유출되는 용강을 차단하는 연속주조용 턴디쉬.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액적형성부의 하부에는 상기 액적형성부를 통과하는 용강을 정련하는 정련슬래그가 구비되고, 상기 정련슬래그는 상기 턴디쉬 본체의 제1 내벽과 상기 위어의 제1 면 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용강의 표면은 상기 턴디쉬 본체의 제1 내벽과 위어의 제1 면 사이에 구비되는 제1 용강표면, 상기 위어의 제2 면과 상기 용강차단부 사이에 구비되는 제2 용강표면, 및 상기 용강차단부와 상기 턴디쉬 본체의 제1 내벽에 대면하는 제2 내벽 사이에 구비되는 제3 용강표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 용강표면에는 정련슬래그가 구비되고, 상기 제3 용강표면에는 턴디쉬플럭스가 구비되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연속주조용 턴디쉬는 상기 위어의 제2 면에서 이격되어 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에 구비되는 댐을 더 포함하고, 상기 용강차단부는 상기 위어와 댐 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 위어는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에서 제1 길이만큼 이격되도록 구비되고, 상기 용강차단부는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에서 제2 길이만큼 이격되도록 구비되며, 상기 제2 길이는 상기 제1 길이에 비하여 더 길게 구비되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 댐의 높이는 상기 턴디쉬 본체의 바닥면에서 제3 길이를 갖도록 구비되되 상기 제3 길이는 상기 제1 길이에 비하여 길게 구비되되 상기 제2 길이에 비하여 짧게 구비되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 용강차단부는 상기 위어와 나란하도록 구비되되 상기 위어에 대하여 제1 간격으로 이격되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 용강차단부는 상기 위어와 댐 사이에 구비되되 상기 제1 간격 (s)은 150 mm 이상인 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 용강차단부의 상단부는 상기 액적형성부의 상단부와 나란하거나 상기 액적형성부의 상단부보다 돌출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 용강차단부는 상기 위어와 대면하는 바디부와 상기 바디부에서 연장되어 상부측으로 두께가 감소하도록 구비되는 테이퍼부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 테이퍼부의 끝단은 상기 액적형성부를 향하도록 경사지게 구비되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 턴디쉬 커버에는 용강 유입용 개구부가 구비되고, 상기 용강은 래들에서 연결되는 롱노즐을 통하여 유입되되 상기 롱노즐은 상기 개구부를 통과하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
  16. 삭제
  17. 삭제
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