KR101496165B1 - 주편 냉각용 수조 - Google Patents

Abstract

주편 냉각용 수조가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 주편 냉각용 수조는 주편을 냉각하는 냉각수를 저장하며 바닥에 상기 주편을 지지하는 스키드부가 설치된 저수부와, 저수부에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 저수부에 저장된 냉각수를 흡입하여 스키드부에 지지된 주편의 하면 근방을 향해 분출시킴에 의해 저수부 내의 냉각수를 교반시키는 냉각수 교반부를 포함한다.

Description

주편 냉각용 수조{WATER TANK FOR COOLING MATERIAL}

본 발명은 주편 냉각용 수조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연주 주조 완료된 중간소재를 수냉하는 경우 사용되는 냉각용 수조에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조공정(continuous casting process)은 정련과정을 마친 용강이 담겨지는 래들(ladle)에서 롱노즐(long nozzle)을 통해 턴디쉬(tundish)로 용강이 주입되고, 턴디쉬에 일시 저장된 용강이 턴디쉬와 주형(mold)사이에 위치되는 용강전달장치(delivery system)를 거쳐 주형에 주입되며, 냉각과정을 통해 응고시킴에 따라 빌렛(billet), 블룸(bloom), 슬래브(slab) 등과 같은 주편을 생산한다.

이러한 주편 중 슬래브(slab)는 강종에 따라 공냉 또는 수냉작업을 실시하게 되며, 슬래브의 수냉작업은 도 1에 도시한 냉각수조를 이용하여 수행된다. 냉각수조(10)는 바닥에 슬래브(11)의 이동을 안내하며 지지하는 스키드(12)가 냉각수조(10)의 폭 방향을 따라 일정간격 이격 배치되고, 슬래브(11)는 스키드(12) 위에 얹혀진 상태로 냉각수조(10)에 공급되는 담수에 의해 냉각된다. 담수는 냉각수조(10)의 일측에서 담수공급관(13)을 통해 냉각수조(10)에 공급되며, 냉각수조(10)에 저장된 담수가 넘쳐 흐르는 넘침부(14)를 통해 냉각수조(10) 외부로 배출된다.

이와 같은 경우 도 2에 도시한 바와 같이 고온의 슬래브(11)를 스키드(12)에 지지한 상태로 냉각수조(10)에서 냉각시 슬래브(11)의 상부와 하부의 온도편차가 발생하고, 슬래브(11)의 하부에서는 보일링(boiling) 현상이 발생하여 스팀필름층(steam film)(15)이 형성되게 된다. 이러한 스팀필름층(15)은 슬래브(11) 하면이 담수와의 접촉을 차단하여 온도편차를 발생시킴에 의하여 도 3에 도시한 바와 같이 슬래브(11)의 냉각효과 저하에 따라 슬래브(11)가 벤딩(bending)되는 현상이 발생하였고, 후 공정설비에서 처리 불가하여 관련비용이 증가하고 품질이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명의 실시 예들은 주편 냉각 시 온도편차에 의한 주편의 벤딩을 줄일 수 있는 주편 냉각용 수조를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 종사자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 주편을 냉각하는 냉각수를 저장하며 바닥에 상기 주편을 지지하는 스키드부가 설치된 저수부와, 상기 저수부에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 상기 저수부에 저장된 상기 냉각수를 흡입하여 상기 스키드부에 지지된 상기 주편의 하면 근방을 향해 분출시킴에 의해 상기 저수부 내의 상기 냉각수를 교반시키는 냉각수 교반부를 포함하는 주편 냉각용 수조가 제공될 수 있다.

또한 상기 저수부에 저장된 상기 냉각수를 흡입하여 상기 저수부에 투하시키는 냉각수 낙하부 및 상기 냉각수 낙하부를 통해 상기 저수부에 낙하되는 상기 냉각수에 송풍하는 송풍팬을 더 포함한다.

또한 상기 냉각수 공급부는 상기 냉각수가 공급되는 냉각수공급배관과, 상기 냉각수공급배관에서 일정간격 이격 되어 분기되며 상기 저수부의 바닥과 인접한 위치에 상기 냉각수를 배출하는 다수의 분기관을 포함한다.

또한 상기 냉각수 교반부는 교반펌프와, 상기 교반펌프의 흡입력에 의해 상기 저수부 내의 상기 냉각수를 흡입하는 교반수흡입관과, 상기 교반펌프에서 토출되는 상기 냉각수를 상기 주편의 하부 쪽으로 전달하는 교반수배출관과, 상기 교반수배출관에 흐르는 상기 냉각수를 상기 주편의 하면을 향해 분출시키는 노즐을 포함한다.

또한 상기 냉각수 낙하부는 낙수펌프와, 상기 낙수펌프의 흡입력에 의해 상기 저수부 내의 상기 냉각수를 흡입하는 낙수흡입관과, 상기 낙수펌프에서 토출되는 상기 냉각수를 상기 저수부의 일측벽 상부에서 상기 저수부를 향해 낙하시키는 낙수배출관을 포함한다.

또한 상기 낙수배출관은 상기 저수부의 일측벽 길이방향을 따라 길게 연장 형성되되, 상기 낙수배출관에는 상기 길이방향을 따라 서로 간격을 두고 복수개 형성되는 냉각수분출공이 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 주편 상부 및 하부의 온도편차를 줄이고, 고온의 주편 하부에 발생하는 스팀필름층을 제거함으로써 고온의 주편을 냉각 시 주편의 벤딩현상을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 주편을 냉각하는 냉각수조를 도시한 것이다.
도 2는 종래 냉각수조에서 발생하는 주편 하부의 스팀필름 현상을 도시한 것이다.
도 3은 종래 냉각수조에서 발생하는 주편 벤딩현상을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주편 냉각용 수조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주편 냉각용 수조의 동작 상태도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주편 냉각용 수조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주편 냉각용 수조(30)는 주편(20)을 냉각하는 냉각수가 저장되는 저수부(31)와, 저수부(31)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(40)와, 저수부(31)에 저장된 냉각수를 교반시키는 냉각수 교반부(50)를 포함한다.

저수부(31)는 주편(20)의 이동을 안내하며 지지하는 스키드부(25)가 배치되는 바닥(32)과, 바닥(32)의 네 모서리에서 각각 상부로 연장되는 네 측벽(33)에 의해 냉각수를 저장하는 공간을 형성할 수 있다.

스키드부(25)는 서로 마주하는 두 측벽(33)을 연결하는 제1방향으로 연장 형성된 길이를 가지며, 제1방향과 교차하는 제2방향으로 일정 간격을 두고 다수개가 배치될 수 있다. 또한 주편(20)(예를 들면, 슬래브)들은 제1방향을 따라 다수의 스키드부(25) 위에 일정간격 이격 되게 지지될 수 있다.

냉각수 공급부(40)는 냉각수(담수 등)가 공급되는 냉각수공급배관(41)과, 냉각수공급배관(41)에서 일정간격 이격 되어 분기된 다수의 분기관(42)을 포함한다. 다수의 분기관(42)은 저수부(31) 내에 저장된 냉각수의 온도편차를 줄일 수 있도록 저수부(31)에 냉각수를 분산 공급하는 기능을 수행하고, 다수의 분기관(42)의 출구는 저수부(31)의 바닥(32)과 인접한 위치에 배치되어 냉각수를 분출하도록 마련될 수 있다. 도시하지는 않았으나 냉각수공급배관(41)과 다수의 분기관(42)에는 냉각수의 흐름을 조절하는 유량조절밸브가 설치될 수 있음은 물론이다.

냉각수 교반부(50)는 냉각수를 순환시키는 교반펌프(51)와, 교반펌프(51)의 흡입력에 의해 저수부(31) 내의 냉각수를 흡입하는 유로를 형성하는 교반수흡입관(52)과, 교반펌프(51)에서 토출되는 냉각수를 다시 저수부(31)에 배출시키는 유로를 형성하는 교반수배출관(53)을 포함할 수 있다.

교반수흡입관(52)은 일단이 저수부(31)의 바닥(31)과 인접하게 위치되어 저수부(31) 내의 냉각수를 유입하고, 타단은 교반펌프(51)의 입구와 연결될 수 있다.

교반수배출관(53)은 일단이 교반펌프(51)의 출구와 연결되며 타단은 저수부(31)의 바닥(32)에 설치된 스키드부(25)들 사이 공간에서 스키드부(25)의 연장방향을 따라 길게 연장 형성될 수 있다. 또 저수부(31)의 바닥(32)과 인접하게 위치하는 교반수배출관(53)의 부분에는 교반수배출관(53)의 연장방향(제1방향)을 따라 소정간격 이격 배치된 다수의 노즐(54)이 설치될 수 있다. 다수의 노즐(54)은 스키드부(25)의 위에 지지된 주편(20)의 하면 근방을 향해 냉각수를 분출하도록 마련될 수 있다. 이에 따라 고온의 주편(20)을 냉각하는 동안 주편(20)의 하부에 발생하는 보일링(boiling) 현상에 의한 스팀필름(steam film)층을 제거할 수 있어 냉각효율 증가에 따른 주편(20)의 벤딩현상을 방지할 수 있게 된다.

한편 본 발명의 실시 예에서는 두 개의 냉각수 교반부(50)가 배치된 구성을 도시하였으나, 이는 일 예에 불과한 것으로서 냉각수 교반부(50)의 개수는 설계조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한 하나의 교반펌프(51)를 통해 저수부(31) 내의 냉각수를 흡입한 후 교반펌프(51)에서 배출되는 냉각수가 흐르는 교반수배출관(53)을 분기된 형태로 마련하여 스키드부(25)들 사이공간에 각각 배치시킬 수 있음은 물론이다.

한편 본 발명의 실시 예의 주편 냉각용 수조(30)는 저수부(31)에 저장된 냉각수를 흡입한 후 저수부(31) 상부에서 낙하시키고, 낙하하는 냉각수에 송풍하여 저수부(31)에 저장된 냉각수를 냉각하기 위한 냉각수 낙하부(60)와 송풍팬(70)을 더 포함할 수 있다.

냉각수 낙하부(60)는 흡입력을 발생하는 낙수펌프(61)와, 낙수펌프(61)의 흡입력에 의해 저수부(31) 내의 냉각수를 흡입하는 유로를 형성하는 낙수흡입관(62)과, 낙수펌프(61)에서 공급되는 냉각수를 저수부(31)의 상부에서 배출하여 낙하시키는 낙수배출관(64)과, 낙수펌프(61)에서 토출되는 냉각수를 낙수배출관(64)에 전달하는 낙수공급관(63)을 포함할 수 있다.

낙수흡입관(62)는 일단이 저수부(31)의 바닥(31)과 인접하게 위치되어 저수부(31) 내의 냉각수를 유입하고, 타단은 낙수펌프(61)의 입구와 연결될 수 있다.

낙수공급관(63)은 일단이 낙수펌프(61)의 출구와 연결되며 타단은 저수부(31)를 형성하는 네 측벽(33) 중 어느 하나의 상부에 설치되는 낙수배출관(64)과 접속되어 낙수펌프(61)에 의해 송출되는 냉각수를 낙수배출관(64)에 전달한다.

낙수배출관(64)은 저수부(31)를 형성하는 일측벽(33)의 연장방향을 따라 길이가 길게 연장 형성될 수 있고, 측벽(33)의 상단에서 상부 쪽으로 소정거리 이격되는 위치에 배치되도록 설치될 수 있다. 낙수배출관(64)에는 낙수배출관(64)의 길이방향을 따라 서로 간격을 두고 이격 배치된 복수개의 냉각수분출공(65)이 마련되고, 낙수배출관(64)을 따라 유동하는 냉각수는 냉각수분출공(65)을 통해 외부로 배출되면서 저수부(31)를 향해 낙하될 수 있다.

송풍팬(70)은 냉각수분출공(65)을 통해 저수부(31)로 낙하하는 냉각수에 송풍할 수 있도록 낙수배출관(64)의 하부에 배치될 수 있고, 낙수배출관(64)의 길이방향을 따라 간격을 두고 서로 이격 배치되는 복수개가 구비될 수 있다.

이러한 구성을 통하여, 저수부(31)에 저장된 냉각수는 낙수펌프(61)의 송출력에 의하여 낙수배출관(64)에 공급된 후 냉각수분출공(65)을 통해 다시 저수부(31)로 낙하되고, 냉각수분출공(65)에 의해 낙하되는 냉각수는 송풍팬(70)에 의해 냉각된 후 저수부(31)에 다시 공급되므로 냉각효과는 월등히 향상되게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

20: 주편, 25: 스키드부,
30: 주편 냉각용 수조, 31: 저수부,
40: 냉각수 공급부, 41: 냉각수공급배관,
42: 분기관, 50: 냉각수 교반부,
51: 교반펌프, 52: 교반수흡입관,
53: 교반수배출관, 60: 냉각수 낙하부,
61: 낙수펌프, 62: 낙수흡입관,
63: 낙수공급관, 64: 낙수배출관,
70: 송풍팬.

Claims (6)

1. 삭제
2. 주편을 냉각하는 냉각수를 저장하며 바닥에 상기 주편을 지지하는 스키드부가 설치된 저수부;
   상기 저수부에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부;
   상기 저수부에 저장된 상기 냉각수를 흡입하여 상기 스키드부에 지지된 상기 주편의 하면 근방을 향해 분출시킴에 의해 상기 저수부 내의 상기 냉각수를 교반시키는 냉각수 교반부;
   상기 저수부에 저장된 상기 냉각수를 흡입하여 상기 저수부에 투하시키는 냉각수 낙하부; 및
   상기 냉각수 낙하부를 통해 상기 저수부에 낙하되는 상기 냉각수에 송풍하는 송풍팬;을 포함하는 주편 냉각용 수조
3. 제 2항에 있어서,
   상기 냉각수 공급부는 상기 냉각수가 공급되는 냉각수공급배관과, 상기 냉각수공급배관에서 일정간격 이격되어 분기되며 상기 저수부의 바닥과 인접한 위치에 상기 냉각수를 배출하는 다수의 분기관을 포함하는 주편 냉각용 수조.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 냉각수 교반부는 교반펌프와, 상기 교반펌프의 흡입력에 의해 상기 저수부 내의 상기 냉각수를 흡입하는 교반수흡입관과, 상기 교반펌프에서 토출되는 상기 냉각수를 상기 주편의 하부 쪽으로 전달하는 교반수배출관과, 상기 교반수배출관에 흐르는 상기 냉각수를 상기 주편의 하면을 향해 분출시키는 노즐을 포함하는 주편 냉각용 수조.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 냉각수 낙하부는 낙수펌프와, 상기 낙수펌프의 흡입력에 의해 상기 저수부 내의 상기 냉각수를 흡입하는 낙수흡입관과, 상기 낙수펌프에서 토출되는 상기 냉각수를 상기 저수부의 일측벽 상부에서 상기 저수부를 향해 낙하시키는 낙수배출관을 포함하는 주편 냉각용 수조.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 낙수배출관은 상기 저수부의 일측벽 길이방향을 따라 길게 연장 형성되되, 상기 낙수배출관에는 상기 길이방향을 따라 서로 간격을 두고 복수개 형성되는 냉각수분출공이 마련되는 주편 냉각용 수조.

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