KR101481602B1 - 연속주조용 턴디쉬 및 연속주조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 연속주조용 턴디쉬는 외부로부터 공급된 용강이 채워지며, 내부공간을 가지는 턴디쉬 본체; 상기 내부공간을 공급영역 및 배출영역으로 구획하는 메인댐; 상기 배출영역에 설치되어 상기 메인댐으로부터 이격 배치되는 보조댐; 상기 보조댐의 일면으로부터 상기 메인댐을 향해 돌출되는 유도댐을 포함한다.

Description

연속주조용 턴디쉬 및 연속주조장치{CONTINUOUS CASTING TUNDISH AND CONTINUOUS CASTING APPARATUS}

본 발명은 연속주조용 턴디쉬 및 연속주조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 턴디쉬에 주입되는 용강의 흐름을 바꾸어 출강구에 도달하는 시간을 지연하며, 래들을 통해 유입된 필러 및 개재물을 분리부상시키는 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다.

연속주조공정은 일반적으로 잉곳케이스의 주조, 형발, 균열, 분괴 압연을 생략하고 직접 용강을 주형에 주입하여 냉각, 응고시켜 연속적으로 슬라브나, 블룸, 빌레트 등을 제조하는 방법이다. 연속주조설비는 용강을 수송하는 래들의 하부에 턴디쉬가 위치되고, 그 턴디쉬의 저면에는 용강을 유출하는 턴디쉬 노즐이 설치되어 있다. 한편, 턴디쉬 노즐의 하부에는 용강을 소정의 두께와 폭을 갖는 빌레트로 생산하는 몰드가 설치되며, 그 몰드의 하단에는 빌레트를 안내하는 복수개의 핀치롤이 설치되어 있다.

이러한 연속주조설비는 위에서 주입되는 용강이 주형을 통하여 아래로 흐름에 따라 주형의 단면 형상으로 응고되면서 연속 생산하는 방식으로 되어있다. 정밀하게 온도를 맞추어 출강된 용강을 레들에 의해 수송하여 레들 하부에 형성된 출강구를 통하여 턴디쉬의 내부로 주입한다. 턴디쉬에는 용강 중 개재물을 부상시키며, 용강의 주입이 완료되면 턴디쉬의 저면에 설치된 턴디쉬 노즐을 개공시켜 용강을 유출한다. 이때, 유출되는 용강은 몰드 내로 주입되어 몰드의 내부에서 소정의 두께와 폭을 갖는 빌레트로 생산된 후, 주형의 하단에 설치된 복수개의 핀치롤의 안내를 받으며 이동하는 것이다.

반면, 연속주조 중 레들 개공 시, 레들 개공이 원활하게 하기 위해 레들 하부 콜렉터 노즐 부위에 필러를 넣어 연속주조 중 레들 개공시 턴디쉬 내에 용강과 함께 유입된 필러가 용강과 뒤섞여 몰드내로 유입되어 주편의 품질불량의 원인이 되고 있다.

한국공개특허공보 2003-0044589호. 2003. 06. 09.

본 발명은 턴디쉬에 주입되는 용강의 흐름을 바꾸어 출강구에 도달하는 시간을 지연하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 래들을 통해 함께 유입된 필러 및 개재물을 분리 부상시키는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 연속주조용 턴디쉬는 외부로부터 공급된 용강이 채워지며, 내부공간을 가지는 턴디쉬 본체; 상기 내부공간을 공급영역 및 배출영역으로 구획하는 메인댐; 상기 배출영역에 설치되어 상기 메인댐으로부터 이격 배치되는 보조댐; 상기 보조댐의 일면으로부터 상기 메인댐을 향해 돌출되는 유도댐을 포함한다.

상기 보조댐은 외부로부터 공급된 불활성가스를 상부를 향해 분사하는 토출구를 가질 수 있다.

상기 유도댐의 폭은 상기 보조댐의 폭보다 작을 수 있다.

상기 메인댐은 상기 공급영역과 상기 배출영역을 연통하는 유입홀을 가지며,

상기 유입홀은 상기 유도댐의 하부에 위치할 수 있다.

상기 보조댐의 높이는 상기 메인댐의 높이보다 낮으며, 상기 보조댐은 상기 턴디쉬 본체의 배출영역에 형성된 출강구와 상기 메인댐 사이에 배치될 수 있다.

상기 보조댐은 하단부의 양측에 형성된 개구를 가지며, 상기 개구를 개폐하는 도어를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 연속주조장치는 용강을 수용하며, 상기 용강을 수송하는 레들; 상기 레들의 하부에 배치되며, 상기 레들에 연결된 롱노즐을 통해 상기 용강을 공급받는 턴디쉬; 상기 턴디쉬의 하부에 설치되며, 상기 턴디쉬에 연결된 침지노즐을 통해 주입받은 용강을 냉각하여 주편을 주조하는 몰드를 포함하되, 상기 턴디쉬는, 외부로부터 공급된 용강이 채워지며, 내부공간을 가지는 턴디쉬 본체; 상기 내부공간을 공급영역 및 배출영역으로 구획하는 메인댐; 상기 배출영역에 설치되어 상기 메인댐으로부터 이격 배치되는 보조댐; 상기 보조댐의 일면으로부터 상기 메인댐을 향해 돌출되는 유도댐을 포함한다.

상기 보조댐의 높이는 상기 메인댐의 높이보다 낮으며, 상기 보조댐은 상기 턴디쉬 본체의 배출영역에 형성된 출강구와 상기 메인댐 사이에 배치되어 외부로부터 공급된 불활성가스를 상부를 향해 분사하는 토출구를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 연속주조용 턴디쉬는 래들로부터 공급받은 용강의 흐름을 바꾸어 몰드에 용강을 주입하는 턴디쉬 노즐에 도달하는 시간을 지연시킬 수 있다. 또한, 래들을 통해 함께 유입된 필러 및 개재물을 분리 부상시켜 용강을 몰드로 공급할 수 있다.

도 1은 일반적인 연속주조장치의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 연속주조용 턴디쉬를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 연속주조용 턴디쉬의 연결상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 용강의 유입에 따른 유동상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도 1 내지 도 4를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 이하에서 언급하는 ‘연결’은 두 개의 구성요소가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, 다른 매개체를 통해 간접 연결되는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 연속주조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적으로 연속주조장치(100)는 제강로에서 생산되어 레들(110)로 이송된 용강을 턴디쉬(1)에 받았다가 몰드(120)에 공급하여 일정한 크기의 주편을 연속 생산하는 설비로 이루어진다. 레들(110)에 불순물 제거와 화학성분이 조정된 용강을 채우고, 레들(110)에 구비된 롱노즐(115)을 통하여 턴디쉬(1)에 공급하게 된다. 그리고, 턴디쉬(1)에 저장된 용강을 원통형 내화물 성형체인 침지노즐(125)을 통해 몰드(120)에 주입시켜 주편으로 주조하게 된다.

몰드(120) 내에서 주편을 인출 안내하게 되는 더미바가 몰드(120)의 개방된 하부에 유입되고, 몰드(120)에 유입된 최초의 용강은 더미바 헤드의 요철부를 경계로 응고된다. 응고된 용강은 이후 이동궤도에 설치된 다수의 롤러가 구동됨에 따라 더미바에 의해 당겨져 냉각수가 분사되는 상하 롤러 사이를 이동하면서 주편으로 연속 제조된다.

용강의 주조 초기에는 더미바에 의하여 응고된 주편이 인출되나, 일단 응고된 주편이 이송 롤러 사이를 통과하게 되고, 그 이후에는 더미바의 역할은 필요 없게 되므로 더미바는 분리장치에 의하여 상부로 올라가고 연속적으로 주조된 주편은 자동절단기에 의하여 소정의 길이로 절단되어 테이블 롤러에 의하여 집하장으로 이송된다.

턴디쉬(1)의 내부에는 수용된 용강이 범람하지 않도록 용강의 수위보다 높게 형성되는 댐이 설치되며, 용강은 댐에 형성된 통로를 따라 턴디쉬(1)의 바닥면에 형성되는 출강구(도 2의 8)로 유동하여 출강구(도 2의 8)에 연결된 침지노즐(125)을 통해 몰드(120)에 용강을 공급한다. 하지만, 래들(110)에서 턴디쉬(1)로 용강 주입 개시 전, 롱노즐(115) 하부를 필러 플러그로 막고 상부로 필러를 투입한다. 이때, 필러를 필러 플러그의 상부에 투입하는 이유는 용강에 의하여 필러 플러그가 녹아서 용강이 하부로 곧바로 떨어지는 것을 방지하기 위해서이다.

그러므로, 필러의 성분은 용강에 의하여 녹지 않은 성분으로 이루어져 있는데, 예를 들어 샌드와 카본을 혼합한 물질을 사용할 수 있다. 턴디쉬(1)에 용강 주입 개시 후, 다시 몰드(120)에 용강을 주입 개시할 때 필러 플러그를 제거하면 롱노즐(115)에 투입한 필러가 하부로 빠져 몰드(120) 내로 유입되면서 용강이 주입되게 된다.

이와 같이 몰드(120)에 용강 주입 개시 때 필러가 몰드(120) 내로 유입되어 용강이 주입되면, 몰드(120) 내에서 부상되어 주편 혼입시 표면형성 불량으로 브레이크 아웃(break-out)이 발생할 위함이 있다. 여기서 브레이크 아웃은 응고 표면에 이물질이 유입되어 찢어지면서 몰드(120) 내의 용강이 설비측으로 유출, 용강과 설비가 융착되는 사고를 말한다. 또한, 필러에 의해 기포 형태의 핀홀(pin hall) 등의 개재물을 형성하여 주편 내부에 존재함으로서 제품의 불량원인이 되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명은 몰드(120)에 용강 주입 개시 때 필러 및 개재물이 용강과 함께 몰드(120)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 연속주조용 턴디쉬(1)에 대해 이어지는 도면과 함께 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 연속주조용 턴디쉬를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 도 2에 도시한 연속주조용 턴디쉬의 연결상태를 나타내는 도면이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 레들(110)에 연결된 롱노즐(115)을 통해 용강은 턴디쉬(1)로 공급된다. 용강이 수용되는 내부공간을 가지는 턴디쉬 몸체(10)는 몰드(120)에 용강을 공급하도록 출강구(8)가 형성된다.

출강구(8)는 턴디쉬 몸체(10)의 바닥면에 형성되며, 출강구(8)는 턴디쉬 몸체 내부 바닥면 중심에서 좌우로 대칭되도록 한쌍으로 구비될 수 있다. 출강구(8)는 몰드(120)에 인입된 침지노즐(125)과 연결되고, 침지노즐(125)에는 용강의 토출량을 제어하는 슬라이딩 게이트(도시안함)가 설치될 수 있다. 턴디쉬 몸체(10)의 상부에는 덮개가 설치될 수 있으며, 턴디쉬 몸체(10)에 수용된 용강이 외부 대기와 접촉하여 산화 및 응고되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 턴디쉬(1) 내부에는 레들(110)에서 공급된 용강 중 부상되는 슬래그가 몰드(120)로 공급되는 것을 방지하기 위한 후술하는 복수개의 댐이 설치된다. 설명의 편의상 일측에 배치되는 댐을 중심으로 설명하되, 타측에 배치되는 댐 또한 본체 내부 바닥면 중심에서 좌우로 대칭되는 구조로 구비될 수 있다. 댐은 온도에 의해서 용융 및 열변형이 이루어지지 않는 내화물일 수 있다.

댐은 본체 내부를 가로질러 본체 내에 수용된 용강의 범람을 차단하며, 턴디쉬 몸체(10)에 수용된 용강으로부터 부상된 슬래그가 몰드로 혼입되는 것을 방지한다. 댐은 턴디쉬 몸체(10) 내측벽에 홈을 형성하여 댐이 조립될 수 있는 착탈구조로 이루어질 수 있다.

메인댐(20)은 턴디쉬(1)에 수용된 용강이 범람하지 않도록 용강의 수위보다 높게 형성된다. 메인댐(20)은 하부에 용강이 유동하는 유입홀(25)을 가지며 유입홀(25)은 후술하는 유도댐(50)의 하부에 형성된다. 유입홀(25)의 크기는 메인댐(20) 면적의 50% 미만으로 형성되며, 보조댐(30)은 메인댐(20)과 이격되어 설치된다. 메인댐(20) 및 보조댐(30)은 턴디쉬 몸체(10)의 바닥면으로부터 돌출 형성되되, 보조댐(30)은 메인댐(20)의 높이보다 낮은 높이를 가진다.

메인댐(20)은 턴디쉬 본체의 내부공간을 공급영역(A)과 배출영역(B)으로 구획한다. 보조댐(30)은 배출영역(B)에 설치되며, 앞서 설명한 바와 같이 메인댐(20)과 기설정된 간격으로 이격되어 배치된다. 유도댐(50)은 보조댐(30)의 일면으로부터 메인댐(20)을 향해 돌출된 형상을 가지며, 보조댐(30)과 메인댐(20)을 연결한다. 유도댐(50)의 폭은 보조댐(30)의 폭보다 작으며, 유도댐(50)의 면적은 보조댐(30)의 50% 이상 80% 미만의 면적을 가지는 것이 바람직하다. 유도댐(50)과 보조댐(30) 사이에는 개방부가 형성되어 유입홀(25)을 통해 유입된 용강을 개방부를 따라 출강구(8)를 향해 유동한다.

또한, 보조댐(30)의 상부면에는 토출구(40)가 형성되며, 토출구(40)는 외부로부터 가스를 공급받아 가스노즐(45)에 연결되어 상부를 향해 가스를 분사한다. 토출구(40)는 복수개로 구비될 수 있으며, 가스는 아르곤가스를 포함한 불활성 가스일 수 있다. 또한, 보조댐(30)의 내부에는 가스노즐(45)에 연결되어 가스가 유동할 수 있는 유로(도시안함)가 형성될 수 있다. 보조댐(30)의 하단부 양측에는 개구를 가질 수 있으며, 개구를 개폐하는 도어(35)가 설치되어 개구를 개폐할 수 있다. 이어지는 도면을 통해 필러 및 개재물 분리부상이 이루어지는 과정 및 용강이 유입됨에 따른 용강의 유동상태에 대해 설명하기로 한다.

도 4는 용강의 유입에 따른 유동상태를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 롱노즐(115)을 통해 턴디쉬 본체(10)의 공급영역(A)에 용강이 공급되며, 용강과 함께 필러가 함께 유입된다. 용강은 메인댐(20)에 형성된 유입홀(25)을 따라 유동하여 보조댐(30)에 의해 일정시간 유동이 지연된다. 롱노즐(115)을 통해 용강이 계속 공급됨에 따라 용강은 보조댐(30)과 유도댐(50) 사이의 개방부를 따라 출강구(8)를 향해 유동한다.

즉, 1차적으로 메인댐(20)에 의해 롱노즐(115)을 통해 유입되는 용강을 체류시키며, 메인댐(20)에 형성된 유입홀(25)을 따라 유동하는 용강은 2차적으로 보조댐(30)에 의해 한번 더 용강을 체류시킨다. 따라서, 용강이 출강구(8)를 향해 유동하는 유동방향을 바꾸어 용강이 출강구(8)를 향해 이동하는 체류경로를 연장시킬 수 있다. 따라서, 롱노즐(115)을 따라 공급된 용강이 출강구(8)에 도달하는 시간을 최대한 지연시킬 수 있다.

반면, 롱노즐(115)을 통해 함께 유입된 필러 또한 용강과 함께 유동한다. 유입된 필러는 메인댐(20)과 보조댐(30) 및 유도댐(50)에 가로막혀 출강구(8)로의 이동이 제한된다. 앞서 설명한 바와 같이, 용강은 레들(110)로부터 공급되는 용강에 포함된 슬래그 및 게재물과 같은 불순물 또한 함께 포함하고 있다. 용강과 함께 유동하는 슬래그 및 개재물은 보조댐(30)의 상부에 형성된 토출구(40)에서 분사되는 비활성가스에 의해 슬래그 및 개재물은 부상된다. 슬래그 및 개재물은 용강에 비해 비중이 가벼워 부상하게 됨에 따라 몰드(120)로 공급되는 용강의 슬래그 및 개재물의 혼입을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명은 턴디쉬(1)의 내부에 메인댐(20)과 보조댐(30), 그리고 유도댐(50)을 구비함으로써 용강이 출강구(8)를 향해 유동하여 도달하는 시간을 지연할 수 있다. 또한, 보조댐(30)의 상부에 형성된 토출구(40)를 통해 비활성가스를 상부를 향해 분사함으로써 개재물 및 슬래그가 출강구(8)를 통해 몰드(120)에 공급되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 주편 혼입시 표면형성 불량으로 브레이크 아웃의 발생을 방지하여 생산성을 증대하고, 안전사고를 미연에 예방할 수 있다.

본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.

1 : 턴디쉬 10 : 턴디쉬 몸체
20 : 메인댐 25 : 유입홀
30 : 보조댐 35 : 도어
40 : 토출구 45 : 가스노즐
50 : 유도댐 100 : 연속주조장치
110 : 레들 115 : 롱노즐
120 : 몰드 125 : 침지노즐

Claims (8)

1. 외부로부터 공급된 용강이 채워지며, 내부공간을 가지는 턴디쉬 본체;
   상기 내부공간을 공급영역 및 배출영역으로 구획하며, 상기 공급영역과 배출영역을 연통하는 유입홀을 가지는 메인댐;
   상기 배출영역에 설치되어 상기 메인댐으로부터 이격 배치되는 보조댐; 및
   상기 메인댐과 상기 보조댐 사이에 연결되며, 상기 턴디쉬 본체의 바닥면으로부터 이격되어 상기 유입홀의 상부에 위치하고, 상기 유입홀보다 크고 상기 보조댐보다 작은 길이를 가지는 유도댐을 포함하되,
   상기 유입홀을 통해 유입된 상기 용강은 상기 유도댐과 상기 보조댐 사이에 형성된 개방부를 통해 유동 가능한, 연속주조용 턴디쉬.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보조댐은 외부로부터 공급된 불활성가스를 상부를 향해 분사하는 토출구를 가지는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
3. 제1항에 있어서,
   상기 유입홀은 상기 메인댐 면적의 50% 미만으로 형성되며,
   상기 유도댐의 면적은 상기 보조댐의 50% 이상 80% 미만의 면적을 가지는, 연속주조용 턴디쉬.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 보조댐의 높이는 상기 메인댐의 높이보다 낮으며,
   상기 보조댐은 상기 턴디쉬 본체의 배출영역에 형성된 출강구와 상기 메인댐 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
6. 제1항에 있어서,
   상기 보조댐은 하단부의 양측에 형성된 개구를 가지며, 상기 개구를 개폐하는 도어를 가지는 것을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.
7. 용강을 수용하며, 상기 용강을 수송하는 레들;
   상기 레들의 하부에 배치되며, 상기 레들에 연결된 롱노즐을 통해 상기 용강을 공급받는 턴디쉬;
   상기 턴디쉬의 하부에 설치되며, 상기 턴디쉬에 연결된 침지노즐을 통해 주입받은 용강을 냉각하여 주편을 주조하는 몰드를 포함하되,
   상기 턴디쉬는,
   외부로부터 공급된 용강이 채워지며, 내부공간을 가지는 턴디쉬 본체;
   상기 내부공간을 공급영역 및 배출영역으로 구획하며, 상기 공급영역과 상기 배출영역을 연통하는 유입홀을 가지는 메인댐;
   상기 배출영역에 설치되어 상기 메인댐으로부터 이격 배치되는 보조댐; 및
   상기 메인댐과 상기 보조댐 사이에 연결되며, 상기 턴디쉬 본체의 바닥면으로부터 이격되어 상기 유입홀의 상부에 위치하고, 상기 유입홀보다 크고 상기 보조댐보다 작은 길이를 가지는 유도댐을 포함하되,
   상기 유입홀을 통해 유입된 상기 용강은 상기 유도댐과 상기 보조댐 사이에 형성된 개방부를 통해 유동 가능한, 연속주조장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 보조댐의 높이는 상기 메인댐의 높이보다 낮으며,
   상기 보조댐은 상기 턴디쉬 본체의 배출영역에 형성된 출강구와 상기 메인댐 사이에 배치되어 외부로부터 공급된 불활성가스를 상부를 향해 분사하는 토출구를 가지는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.

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