KR101551286B1

KR101551286B1 - 래들의 롱 노즐 연결장치

Info

Publication number: KR101551286B1
Application number: KR1020140035798A
Authority: KR
Inventors: 최정우; 김영수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-09-09

Abstract

래들의 롱 노즐 연결장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 래들의 롱 노즐 연결장치는 롱 노즐의 상측 외면을 지지하는 파지부를 구비하며 래들의 출강노즐과 접속을 위해 롱 노즐을 이동시키는 작동암; 롱 노즐과 출강노즐의 접속 후 접속부분 주위를 포위하여 밀봉하는 밀봉유닛; 및 밀봉유닛 내측의 공기를 배출시켜 밀봉유닛 내측을 진공상태로 유지시킬 수 있는 진공유지장치를 포함한다.

Description

래들의 롱 노즐 연결장치{Device for connecting a long nozzle to the ladle}

본 발명은 래들의 롱 노즐 연결장치에 관한 것으로, 래들의 출강노즐과 롱 노즐의 접속 후 접속부분을 진공상태로 유지할 수 있는 래들의 롱 노즐 연결장치에 관한 것이다.

연속주조공정(continuous casting process)은 래들로부터 턴디쉬(Tundish)로 용강을 공급하고, 다시 턴디쉬로부터 일정한 형상을 갖춘 주형에 용강을 연속적으로 주입하여 슬라브(slab), 블룸(bloom), 빌렛(billet) 등과 같은 다양한 형상의 주편을 성형하는 공정이다.

연속주조공정에서 래들에 담긴 용강을 턴디쉬로 공급할 때는 공급과정에서 용강의 산화를 방지하기 위해 길이가 긴 롱 노즐(long nozzle)을 래들의 출강노즐(이를 '콜렉터 노즐'이라고도 함)에 연결시킨다. 용강이 롱 노즐을 통하여 턴디쉬로 공급되도록 하기 위함이다.

통상적으로 롱 노즐을 래들의 출강노즐에 연결할 때는 매니퓰레이터(manipulator)라 하는 작동암을 이용해 롱 노즐 파지한 상태에서 롱 노즐을 상하 또는 횡방향으로 이동시켜 롱 노즐을 출강노즐에 접속시킨다. 또 종래에는 롱 노즐의 접속 후에 접속부분에 불활성가스를 공급하여 외부공기가 용강의 공급경로(롱 노즐 내부)로 유입되는 것을 차단하기도 하였다.

그러나 이러한 연결방식은 불활성가스가 외부공기와 용강의 접촉을 차단할 수 있었지만, 오히려 불활성가스가 접속부분의 틈을 통해 롱 노즐 내부의 용강으로 유입되는 현상으로 인해 핀홀(pin hole)과 같은 주편의 결함을 유발할 수 있었다.

본 발명의 실시 예는 래들의 출강노즐과 롱 노즐의 접속 후 접속부분을 진공상태로 유지할 수 있도록 하는 래들의 롱 노즐 연결장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 롱 노즐의 상측 외면을 지지하는 파지부를 구비하며 래들의 출강노즐과 접속을 위해 롱 노즐을 이동시키는 작동암; 상기 롱 노즐과 상기 출강노즐의 접속 후 접속부분 주위를 포위하여 밀봉하는 밀봉유닛; 및 상기 밀봉유닛 내측의 공기를 배출시켜 상기 밀봉유닛 내측을 진공상태로 유지시킬 수 있는 진공유지장치를 포함하는 래들의 롱 노즐 연결장치가 제공될 수 있다.

상기 진공유지장치는 상기 밀봉유닛 내측 공간으로부터 외부로 연장되도록 마련된 공기유로와, 상기 공기유로와 연결된 진공발생원을 포함할 수 있다.

상기 밀봉유닛은 상기 파지부에 체결되는 연결링과, 상기 연결링에 결합되고 상기 롱 노즐과 상기 출강노즐의 접속부분 외측을 포위하며 상기 출강노즐 쪽으로 신장되어 상기 출강노즐 쪽에 밀착되는 원통형의 신축밀봉부를 포함할 수 있다.

상기 신축밀봉부는 상기 출강노즐 쪽에 밀착되어 밀봉을 구현하는 밀봉링과, 상기 밀봉링과 상기 연결링을 연결하며 신축이 가능한 원통형 신축부재와, 상기 밀봉링을 상기 출강노즐 쪽으로 이동시키는 신장력을 부여하도록 상기 밀봉링과 상기 연결링 사이에 설치된 신장스프링을 포함할 수 있다.

상기 신축부재는 겹층으로 배치된 복수의 주름관을 포함할 수 있고, 상기 신장스프링은 상기 복수의 주름관 사이에 설치될 수 있다.

상기 롱 노즐 연결장치는 상기 신축밀봉부를 축소상태에서 구속하거나 구속을 해제하여 신장되도록 할 수 있는 구속장치를 더 포함할 수 있다.

상기 구속장치는 상기 파지부 또는 상기 연결링에 회전 가능하게 결합되며 상기 신축밀봉부 상단을 걸어서 구속할 수 있는 걸림부를 갖춘 복수의 구속부재와, 상기 복수의 구속부재를 지지하여 구속을 유지시키거나 상기 복수의 구속부재의 지지를 해제할 수 있도록 진퇴하는 구속조절부재와, 상기 구속조절부재의 조작을 위해 상기 구속조절부재와 연결되며 상기 작동암에 슬라이딩 가능하게 지지된 연결부재와, 상기 구속조절부재가 상기 구속부재의 지지를 해제할 때 상기 구속부재가 상기 신축밀봉부의 구속을 해제하는 방향으로 동작하도록 밀어주는 작동스프링을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 래들의 롱 노즐 연결장치는 롱 노즐을 출강노즐에 접속시킨 후 접속부분을 진공상태로 유지할 수 있기 때문에 용강의 공급과정에서 접속부분의 틈으로 공기나 이물질이 유입되는 것을 막을 수 있다. 따라서 이후의 연속주조공정에서 생산되는 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 롱 노즐 연결장치를 이용해 래들의 출강노즐에 롱 노즐을 연결하여 턴디시로 용강을 공급하는 상태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 롱 노즐 연결장치를 이용해 래들의 출강노즐과 롱 노즐을 연결한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 롱 노즐 연결장치의 단면도로, 신축밀봉부가 축소되어 구속된 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 롱 노즐 연결장치의 단면도로, 신축밀봉부가 신장되어 접속부분 주위를 밀봉한 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 롱 노즐 연결장치의 사시도로, 신축밀봉부가 축소되어 구속된 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 롱 노즐 연결장치의 사시도로, 구속장치의 구속해제 동작에 의해 신축밀봉부가 신장되는 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 롱 노즐 연결장치의 구속부재 작동상태를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 롱 노즐 연결장치에서 신장스프링의 변형 예를 나타낸다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 래들의 출강노즐에 롱 노즐을 연결하여 턴디쉬로 용강을 공급하는 상태를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 용강이 담긴 래들(10)은 래들 터렛(20)에 탑재된 상태에서 턴디쉬(30)의 상부로 이동할 수 있다. 그리고 턴디쉬(30) 상부로 이동한 래들(10)에는 그 하부의 출강노즐(40)에 길이가 긴 롱 노즐(50)을 연결됨으로써 래들(10)에 담긴 용강이 롱 노즐(50)의 안내에 의해 턴디쉬(30)로 공급될 수 있다.

래들(10)의 출강노즐(40)에 롱 노즐(50)을 연결할 때는 길이가 긴 작동암(61)을 갖춘 매니퓰레이터(60, manipulator)를 이용할 수 있다. 즉 작업자가 매니퓰레이터(60)의 조작을 통해 롱 노즐(50)을 파지한 작동암(61)을 상하 또는 횡방향으로 이동시켜 롱 노즐(50) 상단을 래들(10) 하부의 출강노즐(40)에 접속시킬 수 있다.

도 2와 도 3을 참조하면, 래들(10)은 그 하부에 용강의 배출을 위한 출강구(41)를 갖춘 출강노즐(40)을 구비한다. 출강노즐(40)은 롱 노즐(50)의 상부가 그 외면에 접속되기 용이하도록 하측 외면이 원뿔형태의 접속부(42)를 구비하고, 롱 노즐(50)도 출강노즐(40)의 출강구(41)와 대응하는 직경의 용강유로(51)를 구비한다. 또 롱 노즐(50)의 상부에는 용이한 결합을 위해 출강노즐(40)의 접속부(42) 외면과 대응하는 원뿔형 내면(52)을 구비한다. 또 롱 노즐(50)은 작동암(61)에 연결되는 것으로 후술할 파지부(110)에 걸려 지지될 수 있도록 상단에 플랜지부(53)를 구비한다.

롱 노즐(50)을 출강노즐(40)에 연결시키는 롱 노즐 연결장치(100)는 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 롱 노즐(50)의 상측 외면을 걸어서 지지하도록 작동암(61)의 선단에 마련된 링형태의 파지부(110)와, 롱 노즐(50)을 출강노즐(40)에 접속시킨 후 접속부분 주위를 포위하여 밀봉하는 밀봉유닛(120)과, 밀봉유닛(120) 내측의 공기를 배출시켜 밀봉유닛(120) 내측을 진공상태로 유지시킬 수 있는 진공유지장치를 구비한다.

밀봉유닛(120)은 파지부(110)의 상측에 체결되는 연결링(130)과, 연결링(130)에 결합되고 롱 노즐(50)과 출강노즐(40)의 접속부분 외측을 포위하며 출강노즐(40) 쪽으로 신장되어 출강노즐(40)의 플랜지부(43)에 밀착되는 원통형의 신축밀봉부(140)를 포함한다. 연결링(130)은 파지부(110)에 형성된 수사부에 그 내면의 암나사가 체결되는 방식으로 결합될 수 있다.

신축밀봉부(140)는 출강노즐(40)의 플랜지부(43)에 밀착되어 밀봉을 구현하는 밀봉링(141)과, 밀봉링(141)과 연결링(130)을 연결하며 신축이 가능한 신축부재(142)와, 밀봉링(141)을 출강노즐(40)의 플랜지부(43) 쪽으로 이동시키는 신장력을 부여하도록 밀봉링(141)과 연결링(130) 사이에 설치된 신장스프링(143)을 포함하여 구성될 수 있다.

신축부재(142)는 내측과 외측에 겹층으로 배치된 복수의 주름관으로 이루어질 수 있고, 신장스프링(143)은 복수의 주름관 사이에 설치될 수 있다. 신장스프링(143)은 도 4의 예처럼 복수의 주름관 사이에 설치되는 복수의 코일스프링으로 구성되거나, 도 8의 예처럼 신축부재(142) 외부에 설치되는 복수의 토션스프링(145)으로 이루어질 수 있다.

또 본 실시 예의 롱 노즐 연결장치(100)는 신축밀봉부(140)를 축소상태에서 구속하거나 구속을 해제하여 신장되도록 할 수 있는 구속장치(160)를 구비한다. 도 3과 도 5에 도시한 바와 같이, 구속장치(160)는 롱 노즐(50)을 출강노즐(40)에 결합시킬 때 신축밀봉부(140)를 구속하여 축소상태를 유지하도록 할 수 있고, 도 4와 도 6에 도시한 바와 같이, 롱 노즐(50)을 출강노즐(40)에 결합을 완료한 후 신축밀봉부(140)의 구속을 해제하여 신축밀봉부(140)가 상부로 신장되어 출강노즐(40)의 플랜지부(43)에 밀착되도록 할 수 있다.

구속장치(160)는 도 6에 도시한 바와 같이, 파지부(110)에 회전 가능하게 결합되며 신축밀봉부(140) 상단을 걸어서 구속할 수 있는 걸림부(161a)를 갖춘 복수의 구속부재(161)와, 복수의 구속부재(161)를 지지하여 구속을 유지시키거나 복수의 구속부재(161)의 지지를 해제할 수 있도록 진퇴하는 구속조절부재(162)와, 구속조절부재(162)의 조작을 위해 구속조절부재(162)와 연결되며 작동암(61)에 슬라이딩 가능하게 지지된 연결부재(163)와, 구속조절부재(162)가 구속부재(161)의 지지를 해제할 때 구속부재(161)가 신축밀봉부(140)의 구속을 해제하는 방향으로 동작하도록 밀어주는 작동스프링(164)을 포함할 수 있다.

구속부재(161)는 파지부(110)의 양측에서 신축밀봉부(140)를 걸어서 구속할 수 있도록 파지부(110)의 양측에 대칭을 이루도록 마련될 수 있다. 그리고 구속조절부재(162)는 ㄷ형으로 마련되어, 도 5의 예처럼 전진하여 양측 구속부재(161) 외측을 걸어서 지지함으로써 구속부재(161)가 신축밀봉부(140)의 구속을 유지하도록 할 수 있고, 도 6의 예처럼 후퇴하여 양측 구속부재(161)의 구속을 해제함으로써 신축밀봉부(140)가 신장되도록 할 수 있다.

구속조절부재(162)와 연결된 연결부재(163)는 작동암(61)의 상부에 마련된 지지부(165)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지될 수 있다. 연결부재(163)는 매니퓰레이터(60)의 조작부 쪽으로 길게 연장됨으로써 작업자가 연결부재(163)를 동작시켜 구속조절부재(162)를 후퇴시킴으로써 구속부재(162)의 구속을 해제할 수 있다. 작동스프링(164)은 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 구속부재(161)를 측방으로 밀어서 구속을 해제하는 힘을 부여하도록 파지부(110)에 설치되는 코일스프링으로 이루어질 수 있다.

본 실시 예는 양측의 구속부재(161)가 파지부(110)에 회전 가능하게 결합되는 경우를 제시하지만, 양측의 구속부재(161)는 같은 방식으로 연결링(130)의 양측에 설치될 수도 있다.

진공유지장치는 도 4에 도시한 바와 같이, 밀봉유닛(120)의 내측공간으로부터 외부로 연장되는 공기유로(171)와, 공기유로(171)와 연결된 진공발생원(172)을 포함할 수 있다. 공기유로(171)는 공기의 배출을 안내하는 파이프 등으로 이루어질 수 있고, 진공발생원(172)은 공기를 흡입하여 배출시키는 진공펌프 등으로 이루어질 수 있다.

진공유지장치는 도 4의 예처럼 신축밀봉부(140)가 신장하여 출강노즐(40) 쪽에 밀착된 상태에서 동작함으로써 신축밀봉부(140) 내부의 공기를 외부로 배출시켜 신축밀봉부(140) 내측공간을 진공상태로 유지시킬 수 있다.

다음은 이러한 롱 노즐 연결장치(100)를 이용하여 롱 노즐(50)을 래들(10)의 출강노즐(40)에 연결시키는 방법에 대하여 설명한다.

롱 노즐(50)을 래들(10)의 출강노즐(40)에 연결하기 위해서는 먼저 도 5에 도시한 바와 같이, 작동암(61)과 연결된 파지부(110)에 롱 노즐(50)을 결합시키고, 신축밀봉부(140)를 축소시킨 상태에서 구속장치(160)를 이용해 신축밀봉부(140)를 구속한다. 이처럼 신축밀봉부(140)를 축소시킨 상태로 구속하면, 롱 노즐(50)을 출강노즐(40)에 접속시킬 때 신축밀봉부(140)가 접속부분을 가리지 않고 간섭도 줄일 수 있으므로, 롱 노즐(50)의 용이한 접속이 가능하다.

이 상태로 도 3에 도시한 바와 같이, 롱 노즐(50)을 출강노즐(40)에 접속시킨 후에는 도 4와 도 6에 도시한 바와 같이, 구속조절부재(162)를 동작시켜(후퇴시켜) 구속조절부재(162)가 양측 구속부재(161)로부터 이탈하도록 함으로써 양측 구속부재(161)가 신축밀봉부(140)의 구속을 해제하도록 한다. 이때 구속부재(161)는 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 작동스프링(164)의 동작에 의해 측방으로 회전하면서 신축밀봉부(140)의 구속을 해제한다.

구속이 해제된 신축밀봉부(140)는 도 4의 예처럼 상방으로 신장하여 출강노즐(40)의 플랜지부(43)에 밀착됨으로써 접속부분 주위를 밀봉하게 된다. 이 상태에서 진공유지장치가 동작하면, 신축밀봉부(140)의 내측 공간이 진공상태로 유지될 수 있고, 이 상태에서 출강노즐(40)로부터 롱 노즐(50) 쪽으로 용강이 공급될 수 있다.

이처럼 출강노즐(40)과 롱 노즐(50)의 접속부분이 진공상태로 유지되도록 하면, 용강의 공급과정에서 접속부분의 틈으로 공기 등이 유입되는 것을 막을 수 있게 되므로 이후의 연속주조공정에서 생산되는 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.

10: 래들, 20: 래들 터렛,
30: 턴디쉬, 40: 출강노즐,
50: 롱 노즐, 61: 작동암,
100: 롱 노즐 연결장치, 110: 파지부,
120: 밀봉유닛, 130: 연결링,
140: 신축밀봉부, 141: 밀봉링,
142: 신축부재, 143: 신장스프링,
160: 구속장치, 161: 구속부재,
162: 구속조절부재, 163: 연결부재,
164: 작동스프링.

Claims

턴디쉬로 용강을 안내하는 롱 노즐을 래들의 출강노즐에 연결하는 롱 노즐 연결장치에 있어서,
상기 롱 노즐의 상측 외면을 지지하는 링 형태의 파지부를 구비하며 상기 출강노즐과 접속을 위해 상기 롱 노즐을 이동시키는 작동암;
상기 파지부에 체결되는 연결링과, 상기 연결링에 결합되고 상기 롱 노즐과 상기 출강노즐의 접속부분 외측을 포위하며 상기 출강노즐 쪽으로 신장되어 상기 출강노즐 쪽에 밀착되는 원통형의 신축밀봉부를 포함하고, 상기 롱 노즐과 상기 출강노즐의 접속 후 접속부분 주위를 포위하여 밀봉하는 밀봉유닛;
상기 밀봉유닛 내측의 공기를 배출시켜 상기 밀봉유닛 내측을 진공상태로 유지시킬 수 있는 진공유지장치; 및
상기 신축밀봉부를 축소상태에서 구속하거나 구속을 해제하여 신장되도록 할 수 있는 구속장치;를 포함하고,
상기 신축밀봉부는 상기 출강노즐 쪽에 밀착되어 밀봉을 구현하는 밀봉링과, 상기 밀봉링과 상기 연결링을 연결하며 신축이 가능한 원통형 신축부재와, 상기 밀봉링을 상기 출강노즐 쪽으로 이동시키는 신장력을 부여하도록 상기 밀봉링과 상기 연결링 사이에 설치된 신장스프링을 포함하고,
상기 구속장치는 상기 파지부 또는 상기 연결링의 양측에 회전 가능하게 결합되며 상기 신축밀봉부 상단을 걸어서 구속할 수 있는 걸림부를 갖춘 복수의 구속부재와, 상기 복수의 구속부재 외측을 지지하여 구속을 유지시키거나 상기 복수의 구속부재의 지지를 해제할 수 있도록 전후로 진퇴하는 구속조절부재와, 상기 구속조절부재의 조작을 위해 상기 구속조절부재와 연결되며 상기 작동암에 슬라이딩 가능하게 지지된 연결부재와, 상기 구속조절부재가 상기 복수의 구속부재의 지지를 해제할 때 상기 복수의 구속부재가 상기 신축밀봉부의 구속을 해제하는 방향으로 동작하도록 밀어주는 작동스프링을 포함하는 래들의 롱 노즐 연결장치.
제1항에 있어서,
상기 진공유지장치는 상기 밀봉유닛 내측 공간으로부터 외부로 연장되도록 마련된 공기유로와, 상기 공기유로와 연결된 진공발생원을 포함하는 래들의 롱 노즐 연결장치.
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제1항에 있어서,
상기 신축부재는 겹층으로 배치된 복수의 주름관을 포함하고,
상기 신장스프링은 상기 복수의 주름관 사이에 설치되는 래들의 롱 노즐 연결장치.
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