KR101778391B1 - 쌍롤식 박판주조기의 위어 - Google Patents

쌍롤식 박판주조기의 위어 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 용강 탕면에 부유하는 이물질인 스컴이 위어에 부착되는 것을 차단하도록 개선된 쌍롤식 박판주조기의 위어를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어는 쌍롤식 박판주조기의 주조롤과 인접하게 제공되어 용강 탕면에 부유하는 스컴의 유입을 차단하는 쌍롤식 박판주조기의 위어에 있어서, 상기 위어는 내부에 가스 공급유로가 구비되며, 홀더에 고정되어 주조롤에 인접하게 설치되는 위어 본체; 및 상기 위어 본체의 단부에 연결되어 상기 용강 탕면의 경계부 아래에 침지되도록 제공되며, 상기 가스 공급유로로부터 공급된 가스가 배출되는 다공성 구조로 제공되는 위어팁부;를 포함한다.

Description

쌍롤식 박판주조기의 위어 {WEIR OF TWIN ROL STRIP CASTER}
본 발명은 쌍롤식 박판주조기의 용강 탕면에 부유하는 이물질의 혼입을 차단하는데 활용되는 쌍롤식 박판주조기의 위어에 관한 것이다.
일반적으로 쌍롤식 박판주조기는, 한 쌍으로 이루어진 주조롤을 서로 마주보는 방향으로 회전시키고, 그 사이로 용강을 주입하여 스트립을 연속적으로 주조하는 장치이다.
쌍롤식 박판주조기는 한 쌍의 주조롤 및 한 쌍의 주조롤의 양측면에 에지댐이 설치된 공간으로 용강을 공급하고, 주조롤의 회전되며 용강이 주조롤을 따라 냉각되며 일정한 두께의 주조물, 즉 박판으로 주조된다.
또한, 노즐에서 공급된 용강은 용탕 탕면이 공기와 접촉함에 따라 산화되므로, 이를 방지하기 위한 설비로 주조롤 상부에 매니스커스 실드와 같은 용탕의 산화방지 커버를 설치하고, 그 아래와 용탕풀 사이의 공간에 불활성 가스를 공급하는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 종래의 쌍롤식 박판 주조기는, 완전히 밀폐되지 못하고, 주조 초기에 잔류된 공기 또는 주조과정에서 발생하는 기포 등에 의해 산화가 진행될 수 있으며, 이와 같이 산화된 부산물이 탕면으로 부유되는 것을 스컴이라 한다.
이러한 스컴은 주조재에 혼입시 불량을 일으킬 수 있으므로, 주조재에 혼합되지 않도록 용강의 유동을 제어하거나, 탕면에 댐구조물, 예컨대 위어(wier)를 설치하여 주조롤 쪽으로 스컴이 접근하지 못하도록 막아 스컴의 주조재 혼입을 방지하고 있다.
그러나, 쌍롤식 박판주조기의 위어는 장시간 주조에 따라 증가된 스컴이 표면에 쉽게 고착될 수 있으며, 이에 따라 위어의 표면에 스컴이 고착되어 단단한 덩어리 형태로 성장할 수 있고, 용탕 탕면에 부유하는 스컴의 일부 또는 워어 표면에 고착된 스컴이 탈락되며 주조재에 혼입될 우려가 있어 주조 불안성을 야기하고 있다.
일본특허 공개번호 1994-297111 일본특허 공개번호 1995-204975 대한민국특허 공개번호 2011-0005348 대한민국특허 공개번호 2013-0022859
본 발명의 일 실시예는, 용강 탕면에 부유하는 이물질인 스컴이 위어, 구체적으로는 용강에 침지되는 위어 팁부에 부착되는 것을 차단하도록 개선된 쌍롤식 박판주조기의 위어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어는 쌍롤식 박판주조기의 주조롤과 인접하게 제공되어 용강 탕면에 부유하는 스컴의 유입을 차단하는 쌍롤식 박판주조기의 위어에 있어서, 상기 위어는, 내부에 가스 공급유로가 구비되며, 홀더에 고정되어 주조롤에 인접하게 설치되는 위어본체; 및, 상기 위어본체의 단부에 연결되어 상기 용강 탕면의 경계부 아래에 침지되도록 제공되며, 상기 가스 공급유로로부터 공급된 가스가 배출되는 다공성 구조로 제공되어 적어도 이물질 부착이 방지되는 위어팁부;를 포함하고, 상기 가스 공급유로는 상기 위어본체의 폭방향으로 제공되며, 일측에 가스 공급수단과 연결되는 주배관과, 상기 주배관의 길이방향으로 다수로 제공되어 상기 위어팁부로 가스를 분배하는 분기배관을 포함한다.
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또한, 상기 가스 공급수단은 상기 가스 공급유로로 가스를 공급하도록 연계되는 가스공급기와, 상기 가스공급기에서 상기 가스 공급유로로 공급되는 가스 유량을 측정하는 유량계와, 상기 유량계에 의해 측정된 유량에 따라 가스의 공급량을 조절하는 밸브유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 위어팁부는 직경의 크기가 0.1㎛ 내지 1mm인 다공으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 위어팁부는 알루미나 또는 지르코니아와, 탄소재질을 포함하는 내화물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용강 탕면에 침지되는 위어팁부가 다공성 구조로 제공되어 표면으로 가스가 공급되도록 제공됨에 따라 위어팁부에 스컴이 부착되는 것을 방지할 수 있어 고착된 스컴이 탈락되며 주조재에 결함을 일으키는 것을 방지할 수 있고, 전체적으로 스컴 등의 불순물이 주조재에 유입되는 것을 방지할 수 있어 주조재의 생산성 및 품질 향상에 기여할 수 있다.
또한, 본 실시예는 주조롤 및 위어에 고착된 이물질이 탈락되어 주조롤을 손상시키는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 주조롤의 교체, 정비로 인한 주조공정의 지연을 방지할 수 있다.
도 1은 쌍롤식 박판주조기의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 일부를 확대한 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 일부를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어를 확대하여 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어에서 가스가 분사되는 상태를 도시한 단면도.
도 6의 (a)와 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어의 위어팁부를 확대한 도면.
도 8의 (a)는 종래의 용강 탕면, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어가 적용된 용강 탕면이 도시된 도면.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 쌍롤식 박판주조기의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 일부를 확대한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 일부를 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예의 쌍롤식 박판주조기(100)는 래들(ladle)(110)에 저장된 용강을 턴디쉬(tundish)(112)를 통해 연속적으로 공급하며 주조물, 예컨대 박판을 제조하는 장치이다.
이를 위해, 본 실시예의 쌍롤식 박판주조기(100)는 소정 거리 이격되어 서로 대향되게 배치되는 한 쌍의 주조롤(120)을 포함할 수 있다. 이러한 주조롤(120)은 서로 대향되는 방향으로 회전하도록 제공되며, 이에 따라 용강이 공급되는 방향의 역방향으로 각각 회전할 수 있다.
또한, 한 쌍의 주조롤(120)의 측면에는 에지댐(122)이 제공되어, 주조롤(120)의 폭방향 양측을 차폐토록 제공될 수 있다.
또한, 한 쌍의 주조롤(120)과 에지댐(122) 사이의 공간에는 침지노즐(130)이 위치될 수 있으며, 이 침지노즐(130)에 형성된 용강 배출부를 통해 용강의 배출이 이루어질 수 있다.
이와 같이, 한 쌍의 주조롤(120)과 에지댐(122) 사이의 공간에는 침지노즐(130)을 통해 턴디쉬(112)로부터 용강을 공급하여 용탕(M)을 형성할 수 있으며, 이 용탕(M) 내의 용강이 주조롤(120) 사이를 통과하는 과정에서 냉각되며 주조물(S)로 제조될 수 있다.
여기서, 주조롤(120)은 내부에 냉각수단이 마련되며, 이에 따라 용강은 주조롤(120)과 접촉하는 과정에서 열량을 빼앗기면서 표면에서부터 응고쉘이 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 응고쉘은 다른 쪽의 주조롤(120)에 의해 공급되는 응고쉘과 합쳐지며 완전한 형태의 주조물(S), 예컨대 박판으로 제조될 수 있다.
또한, 쌍롤식 박판주조기(100)는 침지노즐(130)에 의해 공급된 용강의 용탕(M) 상부에 공기를 차단하고, 불활성 가스의 누출을 차단하여 공기 중의 산소가 용강과 접촉하는 것을 차단하기 위해 불활성 가스 공급수단이 구비된 매니스커스 실드(140)를 포함할 수 있다.
또한, 매니스커스 실드(140)는 주조롤(120)과 접촉하는 부분 및 침지노즐(130)이 통과하는 위치에 씰링부재(142)가 제공될 수 있다.
또한, 매니스커스 실드(140)의 일측 또는 별도의 구조물에는 용강 탕면에 형성된 스컴이 주조 박판에 혼합되는 것을 차단하기 위해 주조롤(120)의 폭방향으로 인접하게 제공되는 위어(weir)(150)가 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어에서 가스가 분사되는 상태를 도시한 단면도이며, 도 6의 (a)와 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어를 도시한 단면도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어의 위어팁부를 확대한 도면이다.
도 4 내지 도 7을 참고하면, 본 실시예에서 위어(150)는 위어본체(152)와, 이 위어본체(152)의 단부에 제공되는 위어팁부(154)를 포함할 수 있다.
위어본체(152)는 홀더(156)에 결합될 수 있으며, 이 홀더(156)는 매니스커스 실드(140)의 일측 또는 별도의 구조물에 설치될 수 있다.
위어본체(152)는 홀더(156)에 의해 주조롤(120)에 인접하게 설치될 수 있다. 또한, 위어본체(152)는 내부에 가스 공급유로(158)가 구비될 수 있다.
가스 공급유로(158)는 위어본체(152)의 폭방향으로 길게 제공되는 주배관(158a)과, 이 주배관(158a)의 길이방향을 따라 다수로 제공되어 위어팁부(154)로 가스를 분배하는 분기배관(158b)을 포함할 수 있다.
또한, 홀더(156) 및 위어(150) 몸체에 제공되는 가스 공급유로(158)의 주배관(158a)은, 내경이 1 내지 10mm 정도인 내열 금속관으로 제공될 수 있다. 분기배관(158b)은 주배관(158a)으로 공급되는 가스공급유량 및 위어(150)의 폭 등의 조건에 따라 적절한 유량으로 분기될 수 있도록 직경의 크기가 달라질 수 있다.
주배관(158a)의 일측에는 (도시되지 않은) 가스 공급수단이 연결될 수 있다. 바람직하게는 가스 공급수단은 용강의 산화를 방지할 수 있도록 불활성 가스를 공급할 수 있고, 일례로, 불활성 가스는 질소 또는 아르곤을 포함할 수 있다.
이러한 가스 공급수단은 홀더(156)를 통과하여 주배관(158a)의 중앙부에 연결될 수 있으며, 가스 공급수단을 통해 외부로부터 위어(150)를 통해 용강으로 가스, 예컨대 불활성 가스를 공급할 수 있다.
또한, 가스 공급수단은 가스 공급유로(158)로 가스를 공급하도록 연계되는 가스공급기를 포함하고, 이 가스공급기에서 가스 공급유로(158)로 공급되는 가스 유량을 측정하는 유량계와, 유량계에 의해 측정되는 가스의 공급 유량에 따라 가스의 공급량을 조절하는 밸브유닛을 포함할 수 있다. 유량계는 전자식으로 제공되어 연속적으로 가스의 공급량을 측정할 수 있다. 또한, 밸브유닛은 가스가 일정한 주기로 배출되도록 제어하거나 전자식으로 자동 개폐되도록 제어할 수 있다.
가스 공급수단은, 가스 공급유로(158)를 통해 위어(150)에서 배출되는 가스가 일정한 압력으로 배출되도록 조절할 수 있다.
바람직하게는 가스 공급수단에 의해 공급되는 가스의 공급량을 주조조건 및 설비에 따라 적절한 기준으로 선택될 수 있다.
일례로, 가스 공급수단은 위어(150)를 통해 용강으로 공급하는 가스의 압력이 지나치게 클 경우, 용강 탕면에 심한 요동 및 용강 비산을 초래할 수 있다. 또한, 가스 공급수단은 위어(150)를 통해 용강으로 공급하는 가스의 압력이 지나치게 작을 경우 스컴 등의 이물질이 위어(150)에 흡착되는 것을 방지하는 효과가 작아질 수 있고, 매니스커스 실드(140)에 제공되어 용강 탕면을 전체적으로 불활성분위기로 유지하기 위해 공급되는 불활성가스에 의해 상쇄되어 용강 탕면의 이물질이 위어(150)에 부착되는 것을 방지하는 효과가 작아질 수 있다.
한편, 위어팁부(154)는 위어본체(152)의 단부에 일체로 제공될 수 있으며, 바람직하게는 위어팁부(154)는 위어본체(152)의 단부에서 용강 탕면의 경계부 아래에 침지되는 높이로 제공될 수 있다.
이러한 위어팁부(154)는 전체적으로 다공성 구조로 제공될 수 있으며, 이에 따라 위어본체(152)에서 가스 공급배관을 통해 위어팁부(154)로 공급된 가스가 다공성 구조를 통해 위어팁부(154) 주변으로 배출될 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 위어팁부(154)는 알루미나 또는 지르코니아와, 탄소재질을 포함하는 내화물로 제조될 수 있다.
바람직하게는, 위어팁부(154)는 직경의 크기가 0.1㎛ 내지 1mm인 다공으로 연결될 수 있으며, 따라서 위어본체(152)의 분기관에서 분기된 가스가 위어팁부(154)의 다공을 통해 배출되며 스컴 등의 이물질이 위어(150), 구체적으로 용강에 침지되는 위어팁부(154)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 위어팁부(154)에서 배출되는 가스에 의해 밀려난 스컴 등의 이물질은, 용탕(M)에 형성되는 유류를 따라 순환되며 주변부로 모여 외부로 배출되거나, 용탕 내측으로 순환되어 주조롤을 따라 주조물인 박판에 혼입되는 것이 방지될 수 있다.
도 8의 (a)는 종래의 용강 탕면, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 위어가 적용된 용강 탕면이 도시된 도면이다.
도 8의 (a)를 참고하여 종래의 용강 탕면의 유동 흐름을 보면, 주조롤(120)과 인접한 부분 및 위어(150)와 인접한 부분에 스컴 등의 이물질(P)이 잔류하는 것을 알 수 있다.
이러한 이물질(P)은 용강 탕면의 유동에 따라 바깥쪽으로 밀려날 수 있으나, 장시간 주조가 진행될 경우 위어(150)에 고착되거나 위어에 고착된 이물질의 일부가 떨어지며 주조롤(120)에 달라붙어 주조물, 즉 박판에 혼입될 수 있다.
한편, 도 8의 (b)를 참고하여 본 실시예에서 용강 탕면의 유동 흐름을 보면, 위어(150)는 용강에 침지된 위어팁부(154)에서 가스가 배출됨에 따라 용강 탕면(M)의 표면부에 부유하는 스컴 등의 이물질(P)이 밀려난 상태임을 확인할 수 있으며, 따라서 주조롤(120)과 인접한 부분 및 위어(150)와 인접한 부분에는 스컴 등의 이물질(P)이 잔류하지 않는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 쌍롤식 박판주조기의 위어(150)가 적용될 경우, 위어(150)와 주조롤(120) 사이에 부유하는 이물질이 위어(150)에 흡착되지 않고 빠져나오게 하는 흐름을 원활하게 형성할 수 있고, 따라서 위어(150)와 주조롤(120) 사이에 이물질이 체류하거나 위어(150)에 고착되는 현상을 최소화할 수 있으며, 이로 인해 이물질이 주조물인 박판이 유입되는 것을 방지하여 품질 향상에 기여할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100: 쌍롤식 박판주조기 110: 래들
112: 턴디쉬 120: 주조롤
122: 에지댐 130: 침지노즐
140: 매니스커스 실드 150: 위어
152: 위어본체 154: 위어팁부
156: 홀더 158: 가스 공급유로
158a: 주배관 158b: 분기배관

Claims (5)

  1. 쌍롤식 박판주조기의 주조롤과 인접하게 제공되어 용강 탕면에 부유하는 스컴의 유입을 차단하는 쌍롤식 박판주조기의 위어에 있어서,
    상기 위어는, 내부에 가스 공급유로가 구비되며, 홀더에 고정되어 주조롤에 인접하게 설치되는 위어본체; 및, 상기 위어본체의 단부에 연결되어 상기 용강 탕면의 경계부 아래에 침지되도록 제공되며, 상기 가스 공급유로로부터 공급된 가스가 배출되는 다공성 구조로 제공되어 적어도 이물질 부착이 방지되는 위어팁부;를 포함하되,
    상기 가스 공급유로는, 상기 위어본체의 폭방향으로 제공되며, 일측에 가스 공급수단과 연결되는 주배관과, 상기 주배관의 길이방향으로 다수로 제공되어 상기 위어팁부로 가스를 분배하는 분기배관을 포함하는 쌍롤식 박판주조기의 위어.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 가스 공급수단은
    상기 가스 공급유로로 가스를 공급하도록 연계되는 가스공급기와,
    상기 가스공급기에서 상기 가스 공급유로로 공급되는 가스 유량을 측정하는 유량계와,
    상기 유량계에 의해 측정된 유량에 따라 가스의 공급량을 조절하는 밸브유닛을 포함하는 쌍롤식 박판주조기의 위어.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 위어팁부는
    직경의 크기가 0.1㎛ 내지 1mm인 다공으로 연결되는 쌍롤식 박판주조기의 위어.
  5. 청구항 1 에 있어서, 상기 위어팁부는
    알루미나 또는 지르코니아와, 탄소재질을 포함하는 내화물인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 위어.
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