KR101526453B1 - 노즐 및 이를 이용한 주조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 노즐 및 이를 이용한 주조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노즐의 하단이 용강에 침적되는 시점을 정확하게 확인할 수 있는 노즐 및 이를 이용한 주조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 노즐은 상단에 유입구가 형성되고 하단에 토출구가 형성되어, 양단이 연통되는 노즐 본체; 상기 노즐 본체의 일측에 형성되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 이격되어, 상기 노즐 본체의 타측에 형성되는 제 2 전극; 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 통전 여부를 감지하여, 상기 노즐 본체가 제 2 용기 내부의 용강에 침적되었는지를 확인하는 감지부를 포함한다.

Description

노즐 및 이를 이용한 주조 방법{Nozzle and casting method using the same}
본 발명은 노즐 및 이를 이용한 주조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노즐의 하단이 용강에 침적되는 시점을 정확하게 확인할 수 있는 노즐 및 이를 이용한 주조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제품 품질의 균일성 및 실수율 등에서 종래의 조괴법에 비하여 우수한 연속 주조법은 설비 및 조업 기술 등에서 많은 연구 개발이 이루어져, 일부 특수 용도를 제외하고는 고합금강을 비롯한 거의 대부분의 강종을 생산할 수 있게 되었다.
연속 주조 설비는 레이들(Ladle), 턴디쉬(Tundish), 주형(Mold) 및 2차 냉각대로 이루어지고, 상기와 같은 연속 주조 설비에서 진행되는 연속 주조 공정은 레이들에 수용된 용강을 쉬라우드 노즐을 통하여 턴디쉬로 주입하고, 턴디쉬에 주입된 용강을 침지 노즐을 통하여 주형에 연속적으로 주입시켜 용강을 1차 냉각시킨다. 이후, 1차 냉각된 주편의 표면에 냉각수를 살수하여 2차 냉각시킴에 따라 용강을 응고시켜 주편을 제조하게 된다.
연속 주조 공정에서 주형은 용융된 금속을 1차로 냉각시키고, 상기와 같이 주형에서 이루어지는 1차 냉각에 의한 용강의 초기 응고는 연속 주조 공정에서 생산되는 반제품인 슬라브(Slab)의 표면 품질에 밀접한 영항을 주게 된다. 따라서, 슬라브의 표면 품질을 향상시키기 위하여는 턴디쉬의 지속적인 용강 공급이 매우 중요하다.
그러나, 연속적인 주조 공정을 위한 레이들의 교체 또는 쉬라우드 노즐의 교체시에 턴디쉬는 레이들로부터 용강을 공급받지 못하고, 이때 턴디쉬 내부의 용강의 높이는 천천히 하락하게 된다. 레이들의 교체가 이루어진 후 레이들 하부의 게이트에 쉬라우드 노즐이 부착되면, 상기 쉬라우드 노즐은 천천히 하강하는 턴디쉬 내부의 용강에 도달할 때까지 빠른 속도로 하강하게 된다.
따라서, 턴디쉬의 지속적인 용강 공급을 위하여는, 지속적으로 변화하는 턴디쉬 내부의 용강에 쉬라우드 노즐이 침적되는 시점을 정확하게 확인할 필요가 있다.
보다 상세하게는, 쉬라우드 노즐의 하단이 턴디쉬의 용강에 도달하기 전에 레이들의 게이트가 개공되는 경우, 용강이 대기에 노출되어 대기 중의 산소와 질소 등이 용강을 오염시키게 된다. 반면, 상기 쉬라우드 노즐의 하단이 턴디쉬의 용강에 과도하게 침적되어 레이들의 게이트가 개공되는 경우, 레이들에서 갑자기 많은 양의 용강이 쏟아지게 되었을 때 턴디쉬의 용강을 밀어내지 못하고 쉬라우드 노즐의 상부로 넘치게 되는 이른바 오버 플로우(over flow) 현상이 나타나게 되고, 이는 심각한 조업 사고를 야기할 수 있다.
이에, 종래에는 지속적으로 변화하는 턴디쉬 내부의 용강에 쉬라우드 노즐이 침적되는 시점을 확인하기 위하여 작업자가 육안으로 확인하여 레이들의 게이트의 개공 시점을 판단하는 방법을 사용하고 있었다. 그러나, 연속 주조 공정과 같은 고온의 환경에서 작업자가 이를 육안으로 정확하게 확인하기는 거의 불가능한 실정이다.
KR 10-0946059 B1
본 발명은 노즐의 하단이 용강에 침적되는 시점을 정확하게 확인할 수 있는 노즐 및 이를 이용한 주조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 노즐의 하단이 용강에 침적되는 시점이 확인되면 레이들의 하부 게이트를 개공함에 따라, 턴디쉬 내부로 용강을 지속적으로 공급할 수 있는 노즐 및 이를 이용한 주조 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노즐은,
제 1 용기로부터 유입되는 용강을 제 2 용기로 공급하는 노즐로서, 상단에 유입구가 형성되고 하단에 토출구가 형성되어, 양단이 연통되는 노즐 본체; 상기 노즐 본체의 일측에 형성되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 이격되어, 상기 노즐 본체의 타측에 형성되는 제 2 전극; 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전원부; 및, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 통전 여부를 감지하여, 상기 노즐 본체가 상기 제 2 용기 내부의 용강에 침적되었는지를 확인하는 감지부를 포함하고,
상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 상기 노즐 본체의 하단으로 일부가 노출되도록 상기 노즐 본체의 벽면에 각각 삽입될 수 있으며,
상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 상기 노즐 본체의 토출구를 중심으로 대향 배치될 수 있으며,
상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 전기 전도성 내화물을 포함할 수 있으며,
상기 전기 전도성 내화물은 카본계 내화물, 질화 알루미늄계 내화물 및 질화 붕소계 내화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주조 방법은,
제 1 용기로부터 유입되는 용강을 제 2 용기로 공급하는 주조 방법으로서, 상기 제 1 용기의 하부 게이트에 노즐을 부착하는 과정; 상기 노즐에 이격 배치되는 제 1 전극 및 제 2 전극에 전원을 공급하는 과정; 상기 노즐을 상기 제 2 용기 내부로 하강시키는 과정; 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전류가 흐르는지를 감지하여 상기 노즐의 하단이 상기 제 2 용기 내부의 용강에 침적되었는지를 확인하는 과정; 및, 상기 제 1 용기의 하부 게이트를 개공하여, 상기 제 2 용기로 용강을 공급하는 과정을 포함하고,
상기 제 1 용기의 하부 게이트를 개공하는 과정은 상기 노즐의 하단이 용강 내에 침적되는 위치를 제어하기 위하여 하부 게이트의 개공 시점을 조절할 수 있으며,
상기 제 1 용기의 하부 게이트를 개공하는 과정은 상기 노즐의 하단이 용강에 침적되었는지를 확인한 후 5초 이내에 하부 게이트를 개공할 수 있으며,
상기 제 1 용기는 레이들이고, 상기 제 2 용기는 턴디쉬이고, 상기 노즐은 쉬라우드 노즐일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 노즐 및 이를 이용한 주조 방법에 의하면, 노즐의 양측에 각각 형성되어 전원이 공급되는 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 통전 여부를 감지하여, 노즐이 턴디쉬 내부의 용강에 침적되는 시점을 정확하게 확인할 수 있다.
또한, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전류가 흐르는지 여부에 의하여 노즐이 턴디쉬 내부의 용강에 침적되는 시점을 확인함으로써, 작업자의 육안에 의하지 않고서도 고온의 환경에서 노즐의 침적 상태를 안전하고 신뢰성 있게 확인할 수 있다.
또한, 노즐이 턴디쉬 내부의 용강에 침적되는 시점이 확인되면 레이들의 하부 게이트를 개공함에 따라 턴디쉬 내부로 용강을 지속적으로 공급할 수 있으며, 용강이 대기에서 오염되거나 노즐의 상부로 오버 플로우되는 것을 방지하여, 제강 공정의 조업 안전성과 제품의 품질 안정을 가져올 수 있다.
도 1은 연속 주조 장치의 구성을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노즐의 사용 상태를 나타내는 종단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주조 방법을 나타내는 흐름도.
본 발명에 따른 노즐 및 이를 이용한 주조 방법은 노즐의 하단이 용강에 침적되는 시점을 정확하게 확인할 수 있는 기술적 특징을 제시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
일반적으로 용강의 연속 주조는 용융된 금속을 슬라브(Slab), 브룸(Bloom), 빌렛트(Billet)로 반제품화하는 공정 중의 하나로서, 노즐은 제강 기술의 진보와 더불어 레이들(Ladle)과 턴디쉬(Tundish) 사이에 또는 턴디쉬와 주형(Mold) 사이에 사용되어 용강의 산화 방지 및 와류 방지에 의한 슬래그 혼입을 방지하여 주조된 주편의 품질 향상에 기여토록 하는 중요한 역할을 한다.
도 1은 일반적인 연속 주조 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 연속 주조 장치는 용강을 수송하는 레이들(10)이 레이들 터렛 유닛(20)에 안착되어 교대로 턴디쉬(30)의 상부에 위치된다. 이때, 레이들 터렛 유닛(20)은 회전 구동되는 스윙 타워(23)의 양측에 레이들(10)을 안착시킬 수 있도록 된 레이들 받침대(21)가 각각 구비됨으로써 레이들 받침대(21)에 적어도 2개 이상의 레이들(10)을 안착시키고, 스윙 타워(23)의 회전에 의해 레이들(10)을 교대로 턴디쉬(30)의 상부에 위치시키는 것이다. 그리고, 턴디쉬(30)의 하부에는 용강을 소정의 두께와 폭을 갖는 주편으로 생산하는 주형(40)이 설치되며, 주형(40)의 하부에는 주편을 안내하는 복수 개의 핀치롤(41)이 설치된다. 이때, 레이들(10)의 저면에는 콜렉터 노즐(Collector Nozzle)(11)이 구비되고, 상기 콜렉터 노즐(11)과 연결되어 레이들(10) 내부의 용강을 턴디쉬(30)로 포어링(Pouring)시키는 쉬라우드 노즐(Shroud Nozzle)(100)이 설치되며, 턴디쉬(30)의 저면에는 용강을 주형(40)으로 유출시키는 통로인 침지 노즐(31)이 설치된다.
상기 쉬라우드 노즐(100)은 레이들(10) 하부의 콜렉터 노즐(11)과 턴디쉬(30)를 연결시켜 용강 주입 시 강의 오염을 방지하는 역할을 하며, 연주 설비 일 측에 설치된 노즐 장착 유닛(50)에 지지되어 노즐 장착 유닛(50)의 조작에 의해 콜렉터 노즐(11)에 연결된다. 즉, 노즐 장착 유닛(50)의 수평축 끝에는 링 형태의 안착구가 설치되어 쉬라우드 노즐(100)이 수직상태로 놓이게 되고, 작업자의 조작에 따라 노즐 장착 유닛(50)이 구동되면서 수직으로 놓인 쉬라우드 노즐(100)을 레이들(10) 하부의 콜렉터 노즐(11)에 정확히 맞춰 장착하게 된다.
여기에서 레이들(10) 내에 수용된 용강은 콜렉터 노즐(11)과 쉬라우드 노즐(100)을 서로 연결시킨 상태에서 턴디쉬(30)로 유출된다. 또한, 이 과정에서 용강이 대기와 접촉되거나, 턴디쉬(30) 내에 존재하는 슬래그 등이 용강에 혼입되는 것을 방지하기 위하여 쉬라우드 노즐(100)을 턴디쉬(30) 내의 용강에 침적시키게 된다.
그리고 턴디쉬(30)로 장입된 용강은 침지 노즐(31)을 통해 주형(40)으로 주입되며, 이때에도 상기와 같은 이유로 침지 노즐(31)을 주형(40) 내에 주입된 용강에 침적시키게 된다.
상기와 같은 연속 주조 장치에서 진행되는 연속 주조 공정은 레이들(10)에 수용된 용강을 쉬라우드 노즐(100)을 통하여 턴디쉬(30)로 주입하고, 턴디쉬(30)에 주입된 용강을 침지 노즐(31)을 통하여 주형(40)에 연속적으로 주입시켜 용강을 1차 냉각시키면, 1차 냉각된 주편의 표면에 냉각수를 살수하여 2차 냉각시키면서 핀치롤(41) 사이로 인발시킴에 따라 용강을 응고시켜 주편을 제조하는 것이다.
연속적인 주조 공정을 위하여 레이들(10)의 교체 또는 쉬라우드 노즐(100)의 교체시에는 턴디쉬(30)에 용강이 수용된 상태에서 쉬라우드 노즐(100)을 용강 중으로 침적시키는 공정이 진행된다. 하지만, 상기 레이들(10)의 교체 또는 쉬라우드 노즐(100)의 교체시에 턴디쉬(30)는 레이들(10)로부터 용강을 공급받지 못하고, 이때 턴디쉬(30) 내부의 용강의 높이는 천천히 하락하게 된다. 레이들(10)의 교체가 이루어진 후 레이들(10) 하부의 게이트(미도시)에 쉬라우드 노즐(100)이 부착되면, 상기 쉬라우드 노즐(100)은 천천히 하강하는 턴디쉬(30) 내부의 용강에 도달할 때까지 빠른 속도로 하강하게 된다.
따라서, 턴디쉬(30)의 지속적인 용강 공급을 위하여는, 지속적으로 변화하는 턴디쉬(30) 내부의 용강에 쉬라우드 노즐(100)이 침적되는 시점을 정확하게 확인할 필요가 있다.
또한, 이하에서는 제 1 용기 및 제 2 용기는 상기 레이들(10) 및 턴디쉬(30)에 각각 대응되며, 노즐은 상기 쉬라우드 노즐(100)에 대응되는 것으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고 제 1 용기에 수용된 용강을 제 2 용기에 침적하여 토출하는 어떠한 종류의 용기 및 노즐에도 적용이 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노즐의 사용 상태를 나타내는 종단면도이다. 보다 상세하게는, 도 2 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 노즐이 제 2 용기 내부의 용강에 침적되기 전의 상태를 나타내는 종단면도이고, 도 2 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 노즐이 제 2 용기 내부의 용강에 침적되는 시점의 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 2 (a) 및 도 2 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 노즐은 상단에 유입구가 형성되고 하단에 토출구가 형성되어, 양단이 연통되는 노즐 본체(110); 상기 노즐 본체(110)의 일측에 형성되는 제 1 전극(120); 상기 제 1 전극(120)과 이격되어, 상기 노즐 본체(110)의 타측에 형성되는 제 2 전극(125); 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전원부(130); 및 상기 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 사이의 통전 여부를 감지하여, 상기 노즐 본체(110)가 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되었는지를 확인하는 감지부(미도시)를 포함한다.
노즐 본체(110)는 상단에 유입구가 형성되고 하단에 토출구가 형성되어, 양단이 연통된다. 즉, 노즐 본체(110)는 고온의 용강과 접촉하기 때문에 내열 충격성과 기계적인 응력에 대한 적정 강도가 요구되는 내화 재질로 형성되고, 양단이 연통되어 상단에는 제 1 용기(미도시)로부터 용강이 유입되는 유입구가 형성되고, 하단에는 노즐 본체(110)를 통과한 용강이 제 2 용기(140)로 토출되는 토출구가 형성된다.
상기 노즐 본체(110)는 설비의 규모, 용강의 종류 등에 따라 다양한 크기, 형상 및 재료 등이 적용될 수 있다. 또한, 토출구가 형성되어 용강을 제 2 용기(140)에 침적하여 토출하는 어떠한 종류의 노즐에도 적용이 가능할 것이다.
제 1 전극(120)은 노즐 본체(110)의 일측에 형성되고, 제 2 전극(125)은 상기 제 1 전극(120)과 이격되어 상기 노즐 본체(110)의 타측에 형성된다. 또한, 전원부(130)는 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)과 직접 또는 전기 배선의 의하여 전기적으로 연결되어 전원을 공급한다.
제 1 전극(120)과 제 2 전극(125)은 도 2에 도시된 바와 같이, 일부가 노출되도록 노즐 본체(110)의 일측 및 타측 벽면에 각각 삽입하여 형성할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 노즐 본체(110) 벽면이나 하단에 부착하여 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)을 형성할 수도 있으며, 상기 노즐 본체(110)의 벽면의 일부를 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)으로 형성하는 것도 가능하다.
제 1 전극(120)은 노즐 본체(110)의 하단으로 일부가 노출되도록 상기 노즐 본체(110) 일측 벽면에 삽입될 수 있다. 이는 제 1 용기에 부착되는 노즐이 하강함에 따라 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적이 시작되는 시점을 확인하기 위한 것으로, 노즐 본체(110)의 벽면으로 제 1 전극(120)의 일부가 노출되도록 삽입하여 제 2 용기(140)에 일정 깊이로 노즐이 침적된 후의 상태를 확인하는 등 사용 조건에 따라 다양하게 구성될 수 있음은 물론이다.
제 2 전극(125)은 노즐 본체(110)의 하단으로 일부가 노출되도록 상기 제 1 전극(120)과 이격되어 상기 노즐 본체(110)의 타측 벽면에 삽입될 수 있다. 제 2 전극(125) 또한, 노즐 본체(110)의 벽면으로 일부가 노출되도록 삽입하여 사용 조건에 따라 다양하게 구성될 수 있음은 제 1 전극(120)의 경우와 같다.
상기한 바와 같이, 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125)은 노즐 본체(110)의 하단으로 일부가 노출되도록 삽입되어 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되는바, 상기 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125)은 용강에 접촉한 상태의 고온에서 장시간 견딜 수 있는 전기 전도성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 이러한 물질의 예로는 전기 전도성 내화물, 흑연, 강, 몰리브덴이나 텅스텐 등의 고융점 금속 또는 이들의 복합 재료가 있으며, 바람직하게는 전기 전도성 내화물인 카본계 내화물, 질화 알루미늄계(AlN) 내화물 및 질화 붕소계(BN) 내화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제 1 전극(120)과 제 2 전극(125)은 상호 이격되어 노즐 본체(110)의 일측과 타측에 각각 형성된다. 또한, 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)은 노즐 본체(110) 하단의 토출구가 제 2 용기(140) 내부의 용강에 전체적으로 침적되는 시점을 확인하기 위하여, 토출구를 중심으로 상호 대향 배치되어 형성될 수 있다.
제 1 전극(120)과 제 2 전극(125)을 노즐 본체(110)의 일측과 타측에 이격하여 형성하는 것은 용강에의 침적시 상호 간의 통전 여부를 확인하기 위한 것으로서, 이를 위하여 노즐 본체(110)는 전류가 흐르지 않는 비전도성 내화물로 이루어짐이 바람직하다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 노즐 본체(110)가 전도성 내화물로 이루어지는 경우, 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125)을 각각 절연체로 피복하여 노즐 본체(110)를 통하여 전류가 흐르지 않도록 방지하는 등, 노즐 본체(110)에 의하여 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125)이 절연되는 다양한 구성이 가능함은 물론이다.
감지부는 전원부(130)의 전원 공급에 의하여 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 사이의 통전 여부를 감지하여, 제 1 용기에 부착된 노즐이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되었는지를 확인한다.
도 2 (a)에 도시된 바와 같이, 연속적인 주조 공정에서 노즐은 레이들 등의 제 1 용기의 교체 후 제 1 용기의 하부 게이트(미도시)에 부착되고, 턴디쉬 등의 제 2 용기(140)에 용강이 수용된 상태에서 상기 제 2 용기(140) 내부의 용강으로 하강한다. 이 경우, 노즐 본체(110)의 일측과 타측에 각각 형성된 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)에는 전원부(130)로부터 전원이 공급되나, 상기 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 사이의 회로는 개방되어 상호 간에 전류는 흐르지 않는다.
제 1 용기에 부착된 노즐이 계속 하강하여, 도 2 (b)에 도시된 바와 같이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되면, 제 2 용기(140)에 수용된 용강 또는 용융된 슬래그는 전기 전도성을 가지고 있으므로, 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 사이에는 전류가 흐르게 된다. 이때, 감지부는 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 사이의 전류를 감지하고, 이에 의하여 제 1 용기에 부착된 노즐이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적이 시작되는 시점을 확인한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 노즐의 양측에 각각 형성되어 전원이 공급되는 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125) 사이의 통전 여부에 의하여 제 1 용기에 부착된 노즐이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되는 시점을 확인함으로써, 작업자의 육안에 의하지 않고서도 고온의 환경에서 노즐이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되는 시점을 안전하고 정확하게 확인할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 감지부에 의하여 노즐이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되는 시점이 확인되면, 이를 신호로 송출하여 제 1 용기의 하부 게이트를 개공함으로써 제 2 용기(140) 내부로 용강을 지속적으로 공급할 수 있으며, 용강이 대기에서 오염되거나 노즐의 상부로 오버 플로우되는 것을 방지하여, 제강 공정의 조업 안전성과 제품의 품질 안정을 가져올 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주조 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 주조 방법은 제 1 용기의 하부 게이트에 노즐을 부착하는 과정(S100); 상기 노즐에 이격 배치되는 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)에 전원을 공급하는 과정(S200); 상기 노즐을 상기 제 2 용기(140) 내부로 하강시키는 과정(S300); 상기 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 사이에 전류가 흐르는지를 감지하여 상기 노즐의 하단이 상기 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되었는지를 확인하는 과정(S400); 및, 상기 제 1 용기의 하부 게이트를 개공하여, 상기 제 2 용기(140)로 용강을 공급하는 과정(S500)을 포함한다.
제 1 용기에 노즐을 부착하는 과정(S100)은 주조 공정에서 용강을 연속적으로 공급하기 위하여, 제 1 용기를 교체한 후 상기 제 1 용기의 하부에 형성되는 하부 게이트에 노즐을 부착한다. 제 1 용기의 하부에 형성되는 하부 게이트는 슬라이드 이동을 통하여 제 1 용기를 개공하는 슬라이딩 게이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 형태의 개공 구조도 가능하다.
제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)에 전원을 공급하는 과정(S200)은 노즐 본체(110)의 일측과 타측에 상호 이격되어 형성된 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)에 전기적으로 연결되는 전원부(130)에 의하여 전원을 공급한다. 전원부(130)는 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)에 양극과 음극이 각각 전기적으로 연결되며, 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)이 노즐 본체(110)에 형성되는 구성은 전술한 바, 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다.
노즐을 하강시키는 과정(S300)은 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(125)에 전원이 인가된 후, 제 1 용기의 하부 게이트에 부착된 노즐을 제 2 용기(140) 내부로 하강시킨다.
제 1 용기의 교체시에 제 2 용기(140)는 제 1 용기로부터 용강의 공급이 일시중단되고, 제 2 용기(140) 내부에 수용된 용강의 높이는 천천히 하락하게 된다. 이 경우, 노즐의 하단이 제 2 용기(140)에 수용된 용강에 침적되지 않고 제 1 용기의 하부 게이트가 개공되면, 용강이 대기에 노출되어 산소 또는 질소 등에 의한 오염이 발생한다. 그러므로, 이를 방지하기 위하여 제 1 용기에 부착된 노즐은 하부 게이트가 폐쇄된 상태로 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적될 때까지 계속 하강한다.
제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 간의 전류를 감지하는 과정(S400)은 전원부(130)로부터 공급되는 전원에 의하여 노즐 본체(110)에 형성된 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 사이에 전류가 흐르는지를 감지한다. 감지부는 노즐이 하강하는 동안 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 사이에 전류가 흐르는지 여부를 계속 감지하여, 전류가 흐르지 않는 동안에는 노즐을 제 2 용기(140) 내부로 계속 하강시키게 된다.
노즐의 침적을 확인하는 과정(S500)은 상기한 과정에 의하여 노즐 본체(110)에 형성된 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 사이에 전류의 흐름을 감지하여 노즐의 하단이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되는 시점을 확인한다. 즉, 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125) 사이에 전류가 흐르면, 상기 전류가 흐르기 시작하는 시점을 노즐의 하단이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 접촉되어 침적되는 시점으로 확인하게 된다.
제 1 용기의 하부 게이트를 개공하는 과정(S600)은 노즐의 하단이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되었음이 확인되면, 이를 신호로 제 1 용기의 하부 게이트를 개공하여 제 2 용기(140) 내부로 용강을 공급한다.
노즐의 하단이 제 2 용기 내부의 용강에 접촉되면 제 1 용기로부터 제 2 용기(140)로의 용강 공급시 용강이 대기에 노출되지 않아 용강 오염의 염려가 없으므로 즉시 제 1 용기의 하부 게이트를 개공한다. 그러나, 공정 조건상 노즐의 하단이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 일정 깊이로 침적될 필요가 있는 경우, 노즐의 하단이 용강 내에 침적되는 위치를 제어하기 위하여 하부 게이트의 개공 시점을 조절할 수도 있다. 이는 노즐의 하강 속도 및 용강 표면으로부터 노즐이 침적되는 깊이를 연산하여 하부 게이트의 개공 시점을 조절하는 것으로 가능하다.
또한, 제 1 용기의 하부 게이트를 개공하는 과정(S600)은 노즐의 하단이 용강에 침적되었는지를 확인한 후 약 5초 이내에 하부 게이트를 개공할 수 있다. 일반적으로 주조 공정에서 용강의 오버 플로우 현상을 방지하기 위하여, 노즐의 하단은 용강 표면으로부터 200mm 이상 침적되지 않도록 한다. 따라서, 노즐의 하강 속도를 고려할 때, 노즐의 하단이 용강 표면에 침적되었음이 확인된 시점으로부터 약 5초 이내에 하부 게이트를 개공하는 경우, 노즐의 하단은 용강 표면으로부터 200mm 이내에 위치하게 되고, 용강의 오버 플로우 현상도 발생하지 않게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 주조 공정에서는 노즐의 하단이 제 2 용기(140) 내부의 용강에 침적되는 시점을 제 1 전극(120)과 제 2 전극(125)이 통전되는 시기로부터 정확하게 확인할 수 있으며, 노즐이 제 2 용기(140) 내부에 수용된 용강에 과도하게 침적되는 것을 막고, 이에 의한 오버 플로우 현상을 방지하여 조업 안전성을 확보할 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
10: 레이들 30: 턴디쉬
100: 쉬라우드 노즐 110: 노즐 본체
120: 제 1 전극 125: 제 2 전극
130: 전원부 140: 제 2 용기

Claims (9)

  1. 제 1 용기로부터 유입되는 용강을 제 2 용기로 공급하는 노즐로서,
    상단에 유입구가 형성되고 하단에 토출구가 형성되어, 양단이 연통되는 노즐 본체;
    상기 노즐 본체의 하단 일측에 형성되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극과 이격되어, 상기 노즐 본체의 하단 타측에 형성되는 제 2 전극;
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극과 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전원부; 및,
    상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 통전 여부를 감지하여, 상기 노즐 본체가 상기 제 2 용기 내부의 용강에 침적되었는지를 확인하는 감지부를 포함하는 노즐.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 상기 노즐 본체의 하단으로 일부가 노출되도록 상기 노즐 본체의 벽면에 각각 삽입되는 노즐.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 상기 노즐 본체의 토출구를 중심으로 대향 배치되는 노즐.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 전기 전도성 내화물을 포함하는 노즐.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전기 전도성 내화물은 카본계 내화물, 질화 알루미늄계 내화물 및 질화 붕소계 내화물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 노즐.
  6. 제 1 용기로부터 유입되는 용강을 제 2 용기로 공급하는 주조 방법으로서,
    상기 제 1 용기의 하부 게이트에 노즐을 부착하는 과정;
    상기 노즐 하단에 이격 배치되는 제 1 전극 및 제 2 전극에 전원을 공급하는 과정;
    상기 노즐을 상기 제 2 용기 내부로 하강시키는 과정;
    상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전류가 흐르는지를 감지하여 상기 노즐의 하단이 상기 제 2 용기 내부의 용강에 침적되었는지를 확인하는 과정; 및,
    상기 제 1 용기의 하부 게이트를 개공하여, 상기 제 2 용기로 용강을 공급하는 과정을 포함하는 주조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 용기의 하부 게이트를 개공하는 과정은 상기 노즐의 하단이 용강 내에 침적되는 위치를 제어하기 위하여 하부 게이트의 개공 시점을 조절하는 주조 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 용기의 하부 게이트를 개공하는 과정은 상기 노즐의 하단이 용강에 침적되었는지를 확인한 후 5초 이내에 하부 게이트를 개공하는 주조 방법.
  9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 용기는 레이들이고, 상기 제 2 용기는 턴디쉬이고, 상기 노즐은 쉬라우드 노즐인 주조 방법.
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