KR101502023B1 - 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼 - Google Patents

Abstract

턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼가 개시되어 있다.
개시된 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼는, 스토퍼 몸체의 길이방향 중앙부에 수직상의 아르곤 주입유로가 형성되되, 상기 아르곤 주입유로의 하측에 위치하는 헤드부의 말단은 밀폐되고, 상기 헤드부에는 외향으로 갈수록 하향으로 구배진 아르곤 배출채널이 상호 대칭되게 상하방향으로 층층이 배치된 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼로서, 상기 헤드부에 형성되는 아르곤 배출채널 중, 최상층 아르곤 배출채널의 상부에, 상기 아르곤 주입유로 및 스토퍼 몸체의 외부를 연통하는 포러스부가 형성되되, 상기 포러스부는 아르곤이 버블상으로 배출되도록 다수의 미세 기공으로 구성된 것을 포함하며, 상기 포러스부의 미세 기공은 직선 유로 형태로 되되, 상기 직선 유로 형태의 미세 기공은 상기 아르곤 배출채널의 구배 방향과 동일한 방향으로 구배지게 형성된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼{Stopper for tundish ingot steel exhaust opens and shuts}

본 발명은 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼에 관한 것이다.

특히, 아르곤 배출채널의 상측에 아르곤 버블이 배출되는 포러스부를 추가로 형성하여, 아르곤 배출채널의 상측으로 개재물이 부착됨을 사전에 방지할 수 있는 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조 장치에 사용되는 턴디쉬는 그 바닥에 형성된 용강 배출구와, 이 용강 배출구와 연결된 침지노즐을 통해 용강을 주형으로 배출시키는 역할을 수행한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(1)에서 몰드(2)로의 용강 공급은 침지노즐(3)을 통해 이루어지며, 침지노즐(3)을 통해 몰드(2)로 공급되는 용강의 유량은 스토퍼(10)의 상하 승하강 운동에 따라 제어된다.

일반적인 스토퍼(10)는 스토퍼 본체(11)를 승하강 동작시키는 승하강 구동 수단(20)에 연결되는 봉부(12)를 갖는다.

턴디쉬(1)는 주조작업 전 일정 온도 이상으로 예열하여 내화물에 잔류하는 수분을 제거하고, 이에 따라 턴디쉬(1)에 수용되는 용강이 급격하게 온도 저하되는 것을 방지한다. 이때, 스토퍼 본체(11)는 승하강 구동수단(20)에 연결되는 결합 프레임(21) 및 결합판(22)에 수직으로 결합되어 턴디쉬 커버(1a)를 관통하여 침지노즐(3)의 주입구 상부 영역에 위치되고 침지노즐(3)의 주입구는 개방된 상태를 유지하게 된다.

상기 턴디쉬 커버(1a)는 턴디쉬(1)에 수용된 용강의 복사열이 턴디쉬(1) 외부로 방출되는 것을 차단하는 차단체(세라크롤:1b)가 설치되고, 스토퍼 본체(11)는 상기 차단체(1b)를 관통하여 턴디쉬(1)의 내부로 진입된다.

상기 스토퍼 본체(11)에는 아르곤 가스 공급배관(30)이 연결되고, 스토퍼 본체(11)의 하부에 위치하는 헤드부(11a)에는 아르곤 가스가 분사되도록 하여 주조 중 침지노즐(3)의 막힘을 방지한다. 또한, 상기 차단체(1b)의 내부에는 냉각가스를 스토퍼 본체(11) 선단의 봉부(12) 외경에 분사하여 용강의 복사열을 차단함에 의해 스토퍼 본체(11)를 냉각시키는 분사판(41)이 구비되고, 상기 분사판(41)에는 냉각가스를 공급하는 냉각 가스 공급 배관(40)이 연결된다.

한편, 강의 연속주조시 용강 속에 존재하는 산소를 제거하기 위해 탈산제로 알루미늄을 사용하는 알루미늄 탈산강에는 수μm ~ 수십μm 크기의 알루미나성 개재물이 용강 내에 잔존하여 제품의 품질을 저하시키는 요인으로 작용한다. 상기 알루미나성 개재물은 연속주조시 스토퍼 본체(11)의 헤드부(11a)와 침지노즐(3)의 내벽에 부착되어 용강이 배출되는 유효 단면적을 줄여 스토퍼 본체(11)의 개도를 상승시키게 되고, 이에 따라 정상(Steady)적인 주조 조업을 할 수 없게 한다.

또한, 누적되어 조대하게 생성된 알루미나성 개재물은 스토퍼 본체(11)의 헤드부(11a)와 침지노즐(3)의 내벽에서 이탈해 몰드로 혼입되면서 주편의 품질에 악영향을 끼치게 된다. 그리고 조대한 알루미나성 개재물이 이탈하면서 순간적으로 많은 유량의 용강이 몰드로 유입되면 몰드 탕면에는 큰 변동이 생기고, 용강 속으로 슬래그를 혼입시키게 된다.

또한, 스토퍼 본체(11)의 헤드부(11a)에 알루미나성 개재물이 불균일하게 부착되면 편류 발생을 촉진시킨다. 용강 편류는 침지노즐 하부에 대칭적으로 형성된 토출공에서의 비대칭적인 용강의 흐름을 유발시켜 주편의 품질에 나쁜 영향을 준다.

따라서, 최근에는 상기와 같은 알루미나성 개재물이 스토퍼 본체(11)의 헤드부(11a)나 침지노즐(3)의 내벽에 부착되고 성장하는 문제점을 해결하기 위한 스토퍼가 개발되고 있다. 도 2 및 도 3을 참조하여 이를 설명한다.

도 2에 도시된 스토퍼(10)는 스토퍼 본체(11)의 내부에 아르곤이 유입되는 내공부(11b)가 형성되며, 헤드부(11a)의 하단에는 포러스(Porous)한 기공이 형성된 다공체(50)가 형성된다. 이로부터, 상기 내공부(11b)를 통해 아르곤을 주입하면 헤드부(11a) 하단에 포러스(Porous)한 기공이 형성된 다공체(50)를 통해 아르곤 버블이 스토퍼 본체(11)의 외부로 배출되면서 헤드부(11a)와 침지노즐(3)의 내벽에 개재물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

그러나 이와 같이 포러스(Porous)한 기공이 형성된 다공체(50)를 갖는 스토퍼(10)는 침지노즐(3)의 내벽에 개재물이 부착되는 것을 방지할 수 있지만, 헤드부(11a) 하단으로만 아르곤 버블이 배출되기 때문에 헤드부(11a)의 측면 등에 개재물이 부착되는 것은 방지할 수 없다. 따라서, 헤드부(11a)에는 부분적으로 개재물이 부착되며, 부착된 개재물로 인해 용강의 흐름이 비정상(unsteady)적으로 형성되면서 아르곤 버블의 흐름이 불안정해지는 문제점이 있다.

도 3에 도시된 스토퍼(10)는, 상기 도 2에 도시된 스토퍼의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스토퍼 본체(11)의 내부에 아르곤이 유입되는 내공부(11b)가 형성되며, 헤드부(11a)의 측면에는 하나 이상의 아르곤 배출구(11c)가 형성된다. 이러한 스토퍼(10)는 헤드부(11a)의 측면에 하나 이상의 아르곤 배출구(11c)를 두어 헤드부(11a)와 침지노즐(3)의 내벽에 개재물이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 헤드부(11a)의 측면에 아르곤 배출구(11c)를 구비한 스토퍼(10)는 스토퍼 주위의 용강의 흐름이 정상(Steady)적인 경우에, 아르곤 버블이 균일하게 형성되어 침지 노즐로 유입되면서 헤드부(11a)와 침지노즐(3)의 내벽에 개재물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

그러나 턴디쉬의 비대칭적인 형상과 여러 조업 조건의 변동에 따라 스토퍼 주위의 용강의 흐름은 비정상(unsteady)적으로 나타나며 아르곤 버블이 침지노즐(3)로 유입되지 못하고 상승하게 되어, 도 4와 같이, 헤드부(11a)에 개재물이 부착되게 된다. 헤드부(11a)에 부착된 개재물은 편류를 유발하거나 조대하게 생성된 개재물이 이탈하여 몰드로 유입되면서 주편의 품질에 악영향을 미친다. 그리고 개재물이 부착되면서 스토퍼의 개도가 상승하여 아르곤 배출구 주위의 용강의 유속이 느려지면서 많은 양의 아르곤 버블이 침지노즐로 유입되지 못하고 상승하게 되어 헤드부(11a) 및 침지노즐(3)의 내벽에 개재물이 부착되는 것을 완전하게 방지하지 못하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 주요 목적은 아르곤이 배출되는 아르곤 배출채널의 상측에 아르곤 버블이 배출되는 포러스부를 추가로 형성하여, 아르곤 배출채널 상측으로 개재물이 부착됨을 사전에 방지할 수 있는 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
스토퍼 몸체의 길이방향 중앙부에 수직상의 아르곤 주입유로가 형성되되, 상기 아르곤 주입유로의 하측에 위치하는 헤드부의 말단은 밀폐되고, 상기 헤드부에는 외향으로 갈수록 하향으로 구배진 아르곤 배출채널이 상호 대칭되게 상하방향으로 층층이 배치된 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼로서, 상기 헤드부에 형성되는 아르곤 배출채널 중, 최상층 아르곤 배출채널의 상부에, 상기 아르곤 주입유로 및 스토퍼 몸체의 외부를 연통하는 포러스부가 형성되되, 상기 포러스부는 아르곤이 버블상으로 배출되도록 다수의 미세 기공으로 구성된 것을 포함하며, 상기 포러스부의 미세 기공은 직선 유로 형태로 되되, 상기 직선 유로 형태의 미세 기공은 상기 아르곤 배출채널의 구배 방향과 동일한 방향으로 구배지게 형성된 것을 더 포함하는 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼가 제공된다.

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또한, 본 발명의 상기 포러스부는 미세 기공이 형성된 내화물로 구성된 것을 특징으로 한다.

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이상의 본 발명은, 개재물이 집중적으로 부착되는 아르곤 배출채널의 상측에 아르곤 버블을 토출하는 포러스부를 구성함으로써 개재물이 부착되는 것을 사전에 방지할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 개재물의 유입으로 기인되던 주편의 품질저하를 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 스토퍼 및 이와 관련된 부품의 설치 구성도이다.
도 2는 종래 스토퍼의 일 예시도이다.
도 3은 종래 스토퍼의 다른 예시도이다.
도 4는 종래 스토퍼에 개재물이 부착된 상태의 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 스토퍼의 일 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스토퍼의 다른 예시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 다수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 5는 본 발명에 따른 스토퍼의 일 예시도이다.

도 5에 의하면, 본 발명에 따른 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼(100)는 턴디쉬(1, 도 1에 도시됨)의 용강 배출구(1c)의 상측에서 상,하운동 가능하게 설치되어 침지노즐(3)을 통해 몰드(2)로 공급되는 용강의 유량을 제어하는 스토퍼 본체(110)를 갖는다.

상기 스토퍼 본체(110)는 수직상으로 배치되는 봉상이며, 그 내부의 길이방향 중앙부에는 아르곤 가스가 주입되는 아르곤 주입유로(111)가 형성된다.

상기 아르곤 주입유로(111)의 하단부에는 헤드부(110a)가 형성되되, 이 헤드부의 말단은 밀폐되되, 상기 헤드부(110a)의 아르곤 주입유로(111) 하부 좌우측에는 하향으로 구배진 아르곤 배출채널(112)이 좌우 대칭되게 상하방향으로 층층이 배치되어 있다.

이로부터, 본 발명의 스토퍼(100)는 스토퍼 본체(110)의 상기 아르곤 배출채널(112) 중, 최상측 아르곤 배출채널의 상부에 상기 아르곤 주입유로(111) 및 스토퍼 몸체(110)의 외부를 연통하여 버블상의 아르곤 가스를 배출하기 위한 포러스부(120)가 추가적으로 구성된다.

상기 포러스부(120)는 고온 환경임을 고려하여 내화물로 구성하되, 미세기공(121)이 형성된 내화물로 구성하여 미세기공(121)을 통해 아르곤 가스가 버블상으로 배출되도록 하였다. 여기서, 상기 미세기공(121)은 마치 스폰지 처럼 다공형으로 형성하여 아르곤 가스가 포러스부(120)의 전면에 걸쳐 고르게 토출되도록 하는 것이 바람직하다. 내화물에 미세기공(121)을 형성하는 방법은 본 특허의 핵심과는 무관하나, 포러스부를 성형할 때 미세기공이 형성되도록 성형하거나, 이와는 달리 성형이 완료된 이후에 별도의 치구를 이용하여 미세기공을 인위적으로 형성하는 것도 가능함을 밝혀둔다.

상기 포러스부(120)는 아르곤 배출채널(112)의 상측에 구성되어 있음에 따라 아르곤 배출채널(112)의 상부에 집중적으로 부착되려 하는 개재물을 아르곤 가스버블의 토출력에 의해 밀어냄으로써 개재물의 부착을 미연해 방지하는 효과를 발휘하게 된다.

한편, 상기 포러스부(120)의 미세기공(121)은 상기와는 달리, 도 6에서와 같이, 직선유로형태로 형성될 수 있다. 직선유로 형태의 경우는 상기 아르곤 배출패널(112)의 형성방향과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

미세기공(121)이 수평 또는 상향으로 구배지게 형성되더라도 개재물이 부착되는 것을 방지하는 효과를 발휘할 수는 있으나, 포러스부(120)와 최상층 아르곤 배출채널(112) 사이에 얼마간의 거리차로 인해 소량의 개재물이 부착될 수 있는 바, 이를 방지하기 위해서는 직선유로 형태의 미세기공(121)과 최상층 아르곤 배출채널(112) 간의 거리차를 최소화하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기에 기재한 바와 같이, 미세기공(121)을 아르곤 배출채널(112)의 구배방향과 동일하게 구배지게 형성하게 되면 미세기공(121)과 최상층 아르곤 배출채널(112) 간의 거리차를 최소한으로 줄여서 미량의 개재물 조차 부착되는 것을 방지할 수 있어서 그 효과를 배가시킬 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 스토퍼 110 : 스토퍼 본체
111 : 아르곤 주입유로 120 : 포러스부
121 : 미세기공

Claims (3)

1. 스토퍼 몸체의 길이방향 중앙부에 수직상의 아르곤 주입유로가 형성되되, 상기 아르곤 주입유로의 하측에 위치하는 헤드부의 말단은 밀폐되고, 상기 헤드부에는 외향으로 갈수록 하향으로 구배진 아르곤 배출채널이 상호 대칭되게 상하방향으로 층층이 배치된 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼로서,
   상기 헤드부에 형성되는 아르곤 배출채널 중, 최상층 아르곤 배출채널의 상부에, 상기 아르곤 주입유로 및 스토퍼 몸체의 외부를 연통하는 포러스부가 형성되되, 상기 포러스부는 아르곤이 버블상으로 배출되도록 다수의 미세 기공으로 구성된 것을 포함하며,
   상기 포러스부의 미세 기공은 직선 유로 형태로 되되, 상기 직선 유로 형태의 미세 기공은 상기 아르곤 배출채널의 구배 방향과 동일한 방향으로 구배지게 형성된 것을 더 포함하는 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 포러스부는 미세 기공이 형성된 내화물로 구성된 것을 특징으로 하는 턴디쉬 용강 배출구 개폐용 스토퍼.
   
3. 삭제

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