KR101554338B1 - 용탕 분사용 노즐 - Google Patents

Abstract

용탕 분사용 노즐이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐은, 상부에서 용탕을 공급받아 하부로 분사하는 노즐로서, 상하단이 관통되어 용탕이 흘러나가는 공간인 몸체; 몸체의 상부에 배치되는 필터; 및 몸체의 하부에 배치되는 복수 개의 구체를 포함한다.

Description

용탕 분사용 노즐{NOZZLE FOR SPRAYING MOLTEN METAL}

본 발명은 노즐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용탕의 튐 현상을 방지할 수 있는 용탕 분사용 노즐에 관한 것이다.

금속 스트립이나 리본을 제조하기 위하여, 일반적으로 금속 재료를 용해하여 이를 도가니에 주입한 후, 도가니의 스토퍼를 개방하여 용탕이 탕도를 통해 노즐로 공급되고, 노즐로부터 일정한 폭의 용탕이 출탕되도록 하였다.

이 때, 탕도로부터 노즐로 용탕이 공급될 때, 외부 불순물 등의 유입되는 경우 미세한 간격의 노즐 슬릿이 막히는 문제가 종종 발생된다.

한편, 기존의 공정에서 가장 문제시되었던 부분은, 초반에 도가니로부터 노즐로 용탕이 공급되는 과정에서 용탕의 선단 불균일과 철정압에 의한 높이차로 발생하는 충격으로 인해 출탕 초반에 과토출, 또는 용탕의 튐 현상이 심하게 발생하였다.

특히 초반에 노즐로 유입되는 용탕의 과토출은 용탕은 액적(droplet) 형태로 급냉되어 여러 방향으로 튐으로 인해 노즐의 선단에서 응고되어, 노즐의 막힘 현상을 일으킨다.

이에 따라, 출탕 초반의 용탕 튐 현상은 생산성 저하는 물론, 제품의 품질 불량을 초래하게 되었다.

따라서, 이를 해결하기 위하여 노즐 내부까지 탕도가 잠기는 침지 노즐 등을 적용하여 용탕의 튐 현상을 최소화하려는 시도가 있었으나, 노즐의 크기가 작고 정밀한 경우에는 적용이 곤란한 실정이었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 출탕 초반시 용탕의 튐 현상과 노즐의 막힘 현상을 방지할 수 있는, 용탕 분사용 노즐을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상부에서 용탕을 공급받아 하부로 분사하는 노즐로서, 상하단이 관통되어 용탕이 흘러나가는 공간인 몸체; 상기 몸체의 상부에 배치되는 필터; 및 상기 몸체의 하부에 배치되는 복수 개의 구체를 포함하는, 용탕 분사용 노즐이 제공된다.

이 때, 상기 몸체는, 용탕이 투입되는 상단의 투입구; 용탕이 분사되는 하단의 분사 슬릿; 및 상기 투입구와 상기 분사 슬릿을 연결하는 내측벽을 포함하며, 상기 내측벽은 경사가 형성될 수 있다.

이 때, 상기 복수 개의 구체는 상기 분사 슬릿의 상부에 위치될 수 있다.

이 때, 상기 복수 개의 구체는 상기 내측벽에 접하도록 배열될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 구체는 다공성 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 필터는, 다공성 재질이며, 상기 투입구를 덮고 있을 수 있다.

또한, 상기 필터 및 복수 개의 구체는 상기 용탕과의 반응성이 적고, 고온에서 변형이 없는 재질로 이루어질 수 있다.

이 때, 상기 필터 및 복수 개의 구체 중 적어도 하나는 세라믹 성분을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 용탕이 공급되는 노즐 상부에 필터를 설치함으로써, 노즐에 공급되는 용탕에 포함된 불순물을 제거할 수 있으며, 초반 출탕시에 용탕의 튐 현상을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 노즐 내부에 구체를 설치함으로써, 용탕의 유동을 부드럽게 하면서 용탕의 튐 현상을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐이 포함된 용탕 공급 장치의 분해도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐 중 몸체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐의 단면도이다.
도 4는 종래의 용탕 분사용 노즐의 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐(180)이 포함된 용탕 공급 장치(100)의 분해도이다.

도 1을 참조하면, 용탕 공급 장치(100)는 스트립이나 리본 등의 금속 제품을 제조하기 위해 재료가 되는 금속이 용해된 용탕을 공급하는 장치로서, 용탕이 저장된 도가니(120), 도가니(120)에 저장된 용탕을 하부로 공급하는 탕도(130), 상부의 탕도(130)를 통해서 공급받은 용탕을 하부로 분사하는 용탕 분사용 노즐(180) 및 탕도(180)를 지지하며 용탕 분사용 노즐(180)의 상부를 덮고 있는 상판(140)을 포함할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐(180)은, 용탕을 고속 고압으로 분사하여 이를 급속 냉각하는 방식으로 금속 제품을 제조하는 공정에 사용되는 용탕 공급 장치(100)를 구성하는 부분으로서, 공급받은 용탕을 외부로 분사하는 노즐이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐(180)의 구성을 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐(180)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(150), 필터(160) 및 구체(170)를 포함할 수 있다.

먼저, 용탕 분사용 노즐(180)의 구성 중 몸체(150)를 설명한다.

몸체(150)는 상하단이 관통되어 용탕이 흘러나가는 공간이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐(180) 중 몸체(150)의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 몸체(150)는 상하단이 관통되어 용탕이 상부에서 하부로 흘러나가는 공간을 이룰 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 몸체(150)는 길게 연장된 형태로 형성될 수 있으며, 투입구(151), 분사 슬릿(152) 및 내측벽(153)을 포함할 수 있다.

이 때, 투입구(151)는 용탕이 투입되는 부분으로서, 몸체(150)의 상단에 개구의 형태로 형성될 수 있다.

투입구(151)는 용탕을 공급하는 수단, 예를 들어, 도 1에서의 탕도(130)와 연결될 수 있다.

또한, 분사 슬릿(152)은 용탕이 외부로 배출되는 부분으로서, 몸체(150)의 하단에 길게 연장된 슬릿(slit) 형태의 개구로 형성될 수 있다.

따라서, 분사 슬릿(152)은 용탕이 투입되는 투입구(151)보다는 폭이 작은 형태의 개구일 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 분사 슬릿(152)은 용탕의 배출되는 방향과 나란한 방향, 즉 상하 방향으로 소정 거리 연장된 형태의 내벽을 포함할 수 있다.

한편, 몸체(150)의 상단에 형성된 투입구(151)와 몸체(150)의 하단에 형성된 분사 슬릿(152)을 연결할 수 있도록 몸체(150)의 내부에는 내측벽(153)이 형성될 수 있다.

즉, 내측벽(153)은 투입구(151)를 통해 공급된 용탕이 분사 슬릿(152)으로 흘러가기 위한 통로를 형성하는 구성으로서, 평면을 형성할 수 있다.

이 때, 도 2를 참조하면, 투입구(151)는 분사 슬릿(152)보다 폭이 크게 형성되므로, 내측벽(153)은 경사가 형성될 수 있다.

이에 따라, 투입구(151)로 공급된 용탕은 그 자중에 의하여 분사 슬릿(152)으로 자연스럽게 흘러갈 수 있다.

다음으로, 용탕 분사용 노즐(180)의 구성 중 필터(160)와 구체(170)를 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐(180)의 단면도이다.

필터(160)는 용탕에 포함된 이물질을 걸러내는 구성으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(150)의 상부에 배치될 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터(160)는 투입구(151)를 덮도록 배치될 수 있다.

이에 따라, 필터(160)는 투입구(151)로 투입되는 용탕에서 이물질을 걸러냄에 따라, 불순물이 몸체(150) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상부에서 투입되는 용탕이 필터(160)를 통과하여 하부로 흘러가게 되므로, 용탕이 낙하할 때 낙차로 인한 충격을 완화시킬 수 있다.

따라서, 용탕의 낙차로 발생하는 충격으로 인해 출탕 초반에 발생될 수 있는 과토출 또는 용탕의 튐 현상을 완화시킬 수 있다.

즉, 필터(160)는 투입구(151)로 투입되는 용탕에서 이물질을 걸러낼 수 있을 뿐만 아니라, 출탕 초반에 발생될 수 있는 과토출 또는 용탕의 튐 현상을 완화시키는 완충 역할도 함께 수행할 수 있다.

다만, 도 1 및 도 3에서는 필터(160)가 몸체(150)의 상단에 배치되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필터(160)는 몸체(150)의 상부, 즉 몸체(150)의 1/2 이상의 높이에 배치되면, 모두 본 발명에 포함될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터(160)는 다공성 재질로 형성될 수 있는데, 다공성의 밀도는 용탕에 유입이 가능한 불순물의 크기에 따라 조절될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터(160)는 용탕과의 반응성이 적고, 고온에서 변형이 없는 재질로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 내열성이 높은 세라믹 재질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

전술한 필터(160)는 몸체(150)의 상부에서 용탕이 낙하할 때 높이 차이로 인한 충격을 1차로 완화시키는 구성이라면, 후술할 구체(170)는 몸체(160)의 하부에서 용탕이 낙하할 때 높이 차이로 인한 충격을 2차로 완화시키는 구성이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 구체(170)는 구형의 볼(ball) 형태로 형성되며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 몸체(160)의 내부에 배치될 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구체(170)는 몸체(160)의 하부에 배치될 수 있다.

이 때, 구체(170)는, 분사 슬릿(152)을 통해 외부로 이탈되지 않기 위해서는, 분사 슬릿(152)보다는 크게 형성될 수 있으며, 분사 슬릿(152)의 상부에 위치될 수 있다.

이에 따라, 구체(170)는 분사 슬릿(152)을 직접적으로 막지 않고, 내측면(153)의 중간에 걸쳐 있는 형태로 배치될 수 있다.

또한, 분사 슬릿(152)은 길게 연장된 형태이므로, 분사 슬릿(152) 상에 균일하게 배치되도록, 도 1에 도시된 바와 같이, 구체(170)는 복수 개가 배치될 수 있다.

이 때, 복수 개의 구체(170)는 내측면(153)에 접하도록 배열될 수 있다.

이에 따라, 복수 개의 구체(170)는 용탕이 분사 슬릿(152)으로 흘러가는 흐름을 방해하지 않으면서, 용탕이 균일하게 분사될 수 있도록 할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상부에서 공급된 용탕(10)이 필터(160)를 거치면서 불순물이 걸러지고 높이 차에 의한 충격이 1차로 완화될 수 있으며, 필터(160)를 통과한 용탕은 구체(170)에 접촉함으로써, 낙차에 의한 충격이 2차로 완화되면서 용탕의 흐름이 갈라지거나 끊기지 않고 부드럽게 분사 슬릿(152) 방향으로 이어질 수 있다.

따라서, 구체(170)는 용탕이 공급될 때 높이 차에 의한 충격을 필터(160)에 이어서 2차로 완화시킴으로써, 출탕 초반에 과토출, 또는 용탕의 튐 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구체(170)는 용탕과의 반응성이 적고, 고온에서 변형이 없는 재질로 이루어질 수 있다.

이 때, 구체(170)는 전술한 필터(160)와 동일한 재질로 이루어질 수 있으며, 내열성이 높은 세라믹 재질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 구체(170)는 다공성 재질로 이루어질 수 있다.

이 때, 용탕의 일부는 다공성 재질의 구체(170)를 통과할 수 있게 되므로, 유동의 갈라짐을 방지하면서, 보다 효과적으로 용탕의 낙차 충격을 완화시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐(180)은 필터(160) 및 구체(170)를 포함함으로써, 용탕의 낙차 충격에 의한 용탕의 튐 현상을 효과적으로 방지할 수 있는데, 도 3과 도 4를 비교함으로써, 본 발명의 효과를 보다 명확하게 이해할 수 있다.

도 4는 종래의 용탕 분사용 노즐(50)의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 종래에는 도가니(20)에서 탕도(30)를 통해 노즐(50)로 공급되는 용탕(10)은, 노즐(50) 하단의 분사 슬릿(52)까지 공급되는 동안 아무런 장애물이 없으므로, 공급되는 용탕(10)이 분사 슬릿(52)에 자유 낙하하여 충돌하게 된다.

특히, 노즐(50)이 빈 상태인 용탕 공급의 초반에는, 용탕의 낙차에 의한 충격이 매우 크게 되므로, 이로 인하여 용탕의 튐 현상 및 이로 인한 노즐 막힘 문제가 발생하게 된다.

그러나, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐(180)의 경우, 탕도(130)를 통해 공급되는 용탕(10)은 1차로 필터(160)를 통과하면서, 용탕에 포함된 이물질이 걸러질 뿐만 아니라, 낙차에 의한 충격이 1차로 완화될 수 있으며, 필터(160)를 통과한 용탕은 분사 슬릿(152)에 도달하기 전에 구체(170)와 접촉하게 됨으로써, 용탕의 낙차에 의한 충격이 2차로 완화될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐(100)은, 용탕이 공급되는 상부에 필터(160)를 설치함으로써, 용탕에 포함된 불순물을 제거할 수 있으며, 초반 출탕 시에 낙차에 의한 충격을 1차로 완화함으로써, 용탕의 튐 현상을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 분사용 노즐(100)은, 내부에 구체(170)를 설치함으로써, 분사 슬릿(152)으로 분사되는 용탕의 유동을 부드럽게 하면서, 필터(160)에 이어서 용탕의 낙차에 의한 충격을 2차로 완화할 수 있으므로, 용탕의 튐 현상을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있다.

이에 따라, 용탕 튐 현상으로 인한 노즐 막힘을 효과적으로 방지할 수 있으므로, 용탕 분사용 노즐(100)을 이용한 제품의 생산성 및 품질 향상에 도움이 될 수 있다.

이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 용탕 100 용탕 공급 장치
120 도가니 130 탕도
140 상판 150 몸체
151 투입구 152 분사 슬릿
153 내측벽 160 필터
170 구체 180 용탕 분사용 노즐

Claims (8)

1. 상부에서 용탕을 공급받아 하부로 분사하는 노즐로서,
   상하단이 관통되어 용탕이 흘러나가는 공간인 몸체;
   상기 몸체의 상부에 배치되는 필터; 및
   상기 몸체의 하부에 배치되는 복수 개의 구체를 포함하고,
   상기 몸체는, 용탕이 투입되는 상단의 투입구; 용탕이 분사되는 하단의 분사 슬릿; 및 상기 투입구와 상기 분사 슬릿을 연결하는 내측벽을 포함하며, 상기 내측벽은 경사가 형성되고,
   상기 복수 개의 구체는 상기 분사 슬릿의 상부에 위치되며, 상기 내측벽에 접하도록 배열되고, 다공성 재질로 이루어지는, 용탕 분사용 노즐.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터는,
   다공성 재질이며, 상기 투입구를 덮고 있는, 용탕 분사용 노즐.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터 및 복수 개의 구체는 상기 용탕과의 반응성이 적고, 고온에서 변형이 없는 재질로 이루어지는, 용탕 분사용 노즐.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 필터 및 복수 개의 구체 중 적어도 하나는 세라믹 성분을 포함하는, 용탕 분사용 노즐.

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