KR102008705B1 - 침지 노즐의 깊이 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침지 노즐의 시작 깊이, 이동 높이, 유지시간 및 이동횟수 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 침지 노즐의 동작을 제어하는 제어부 및 상기 노즐이 용강에 침지되는 깊이를 조절하는 높이조절부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 노즐이 침지되는 깊이에 따라 적어도 일 구간에서 유지 시간을 다르게 제어하는 침지 노즐의 깊이 제어장치를 제공한다.

Description

침지 노즐의 깊이 제어장치{THE SOAK DEPTH CONTROL DEVICE OF IMMERSION NOZZLE}

실시예는 침지 노즐의 깊이 제어장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 침지 노즐의 침지 깊이와 침지 시간을 단계적으로 제어하여 침지 노즐의 용손을 최소화할 수 있는 침지 노즐의 깊이 제어장치에 관한 것이다.

연속주조공정(continuous casting process)은 정련과정을 마친 용강이 담기는 래들(ladle)에서 롱노즐(long nozzle)을 통해 턴디쉬(tundish)로 용강이 주입된다. 턴디쉬에 일시 저장된 용강은 턴디쉬와 몰드 사이에 위치되는 침지 노즐을 거쳐 몰드에 주입되며, 몰드에서의 1차 냉각, 몰드 하부에서의 2차 냉각을 거쳐 응고시킴에 따라 빌렛(billet), 블룸(bloom), 슬래브(slab) 등과 같은 주편을 생산하는 일련의 공정을 말한다.

도 1은 일반적인 연속 주조 공정에서 침지 노즐의 배치위치를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 턴디시(10) 하부에는 적어도 하나의 침지 노즐(20)이 연결된다.

침지 노즐(20)은 턴디시(10)의 용강을 몰드(30)로 공급해주며, 동시에 용강을 대기와 차단시키는 역할을 한다. 또한, 침지 노즐(20)은 용강의 와류 방지에 의한 슬래그 혼입을 방지하는 역할을 한다.

그러나, 몰드(30)의 침지 노즐(20)의 외측면은 몰드(30) 탕면에 존재하는 슬래그(40)와 반응하여 용손이 발생하게 되며, 이러한 용손으로 침지 노즐(20)이 절된될 우려가 존재한다.

도 2는 침지 노즐의 높이 변화를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 높이 변화에 따른 침지 노즐의 용손 상태를 나타내는 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 용손으로 인한 침지 노즐(20)의 절단을 방지하기 위해 침지 노즐(20)의 침지 높이를 변경하여 용강을 주입하였다.

도 2에 나타나는 것과 같이 종래에는 일정시간 높이를 유지하여 용강을 주입한 후, 수동으로 침지 높이를 변경하여 용강을 주입하여 용손의 수명을 연장하고자 하였다.

그러나, 도 3에 나타나는 것과 같이, 수동으로 침지 높이를 변경하는 것으로는 용손 위치(21a)를 제어하는 데 한계가 있으며, 11연주 이상의 연속 조업을 하는데 있어서 용손으로 인한 침지 노즐(20)의 파손 위험이 존재하고 있는 실정이다.

실시예는 침지 노즐의 침지 깊이와 침지 시간을 단계적으로 제어하여 침지 노즐의 용손을 최소화하는 침지 노즐의 깊이 제어장치을 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예는, 침지 노즐의 시작 깊이, 이동 높이, 유지시간 및 이동횟수 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 침지 노즐의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 노즐이 용강에 침지되는깊이를 조절하는 높이조절부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 노즐이 침지되는 깊이에 따라 적어도 일 구간에서 유지 시간을 다르게 제어하는 침지 노즐의 깊이 제어장치를 제공한다.

상기 높이조절부는 상기 침지 노즐을 상승시키는 구간과 하강시키는 구간을 포함할 수 있다.

상기 이동높이는 몰드에 주입되는 용강의 상부에 배치되는 슬래그의 높이보다 작게 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어부는 일정구간에서 상기 입력부를 통해 입력받는 상기 유지시간에 기설정된 배율을 곱하여 유지시간을 다르게 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어부는 상기 침지 노즐이 최하부 및 최상부에 배치되는 경우에 유지시간을 다르게 설정할 수 있다.

상기 제어부는 상기 침지 노즐이 최하부에서 한 단계 상승하는 경우 및 최상부에서 한 단계 하강하는 경우에 유지시간을 다르게 설정할 수 있다.

상기 배율은 2.3 내지 2.7의 범위에서 설정될 수 있다.

실시예에 따르면, 단일 침지 노즐로 12charge이상의 연속주조를 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 주조 작업의 증가로 침지 노즐의 교환 공정에 사용되는 시간을 절감할 수 있으며 및 침지 노즐 교환 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 연속 주조 공정에서 침지 노즐의 배치위치를 나타내는 도면이고,
도 2는 침지 노즐의 높이 변화를 나타내는 도면이고,
도 3은 도 2의 높이 변화에 따른 침지 노즐의 용손 상태를 나타내는 단면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 침지 노즐의 깊이 제어장치의 블록도이고,
도 5는 도 4에 따른 제어과정을 나타내는 제1 실시예이고,
도 6은 도 4에 따른 제어과정을 나타내는 제2 실시예이고,
도 7은 도 4에 따른 침지 노즐의 용손 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 7는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

본 발명의 실시예에 따른 침지 노즐(20)의 깊이 제어장치는 침지 노즐(20) 의 침적 높이를 변화하여 용손이 발생하는 위치를 조절하고, 이를 통해 침지 노즐(20)의 사용 수명을 증대시키는 것을 목적으로 한다.

연주공정에서 침지 노즐(20)의 침지 깊이를 조절하는 방법으로 침지 노즐(20)이 슬래그(40)와 닿는 높이를 조절해야하는데, 그 방법으로는 침지 노즐(20)의 높이를 조절하는 방법과 몰드(30) 내의 탕면의 높이를 조절하는 방법이 고려될 수 있다.

그러나, 몰드(30) 내의 탕면의 높이를 조절하는 것은 탕면에 높이 변화로 초기 응고점에 변화가 발생하게 되어, 몰드(30)에서 생성되는 제품의 품질이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 탕면의 높이를 제어하는 경우, 플럭스가 증대하게 되어 제품의 품질이 저하되는 문제가 있다. 본원발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 침지 노즐(20)의 높이를 제어하는 방법을 사용하도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 침지 노즐(20)의 깊이 제어장치의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 침지 노즐의 깊이 제어장치는 입력부(100), 제어부(200) 및 높이조절부(300)를 포함할 수 있다.

입력부(100)는 침지 노즐(20)의 용손위치를 제어하기 위한 기본정보를 입력받을 수 있다. 사용자는 침지 노즐(20)의 길이 및 슬레그의 두께를 고려하여 침지 노즐(20)의 침지 깊이를 제어하기 위한 정보를 입력할 수 있다.

일실시예로, 사용자는 침지 노즐(20)의 시작 깊이, 이동 높이, 유지시간 및 이동횟수 등의 정보를 입력할 수 있다.

침지 노즐(20)의 시작깊이는 침지 노즐(20)이 몰드(30) 내에 삽입되어 슬래그(40)와 접촉하여 용손이 발생하는 위치를 의미한다. 이러한 시작깊이를 이용하여 침지 노즐(20)의 외측면에 발생하는 용손 위치의 범위를 설정할 수 있다.

침지 노즐(20)의 이동 높이는 단계적으로 제어되는 침지 노즐(20)의 침지 깊이를 제어하기 위해 한 단계에서 이동되는 높이를 의미한다. 침지 노즐(20)의 이동 높이는 슬래그(40)의 높이에 따라 달라질 수 있다.

침지 노즐(20)의 유지시간은 침지 노즐(20)이 슬래그(40)와 접촉하는 시간을 의미하며, 유지시간의 조절을 통해 용손이 발생하는 크기를 조절할 수 있다. 침지 노즐(20)의 유지시간은 침지 노즐(20)이 절단되지 않는 범위를 고려하여 설정될 수 있으며, 단계적으로 이동하는 침지 노즐(20)에서 슬래그(40)의 중첩범위를 고려하여 설정될 수 있다.

일실시예로, 침지 노즐(20)이 침지 깊이와 침지 시간에 따른 복수의 단계를 거치며 이동하는 경우, 슬래그(40)의 높이가 중첩될 수 있다. 이때, 유지시간은 이러한 슬래그(40)가 중첩적으로 용손이 발생하는 범위를 고려하여 결정될 수 있다.

침지 노즐(20)의 이동횟수는 침지 노즐(20)에서 용손이 발생할 수 있는 범위를 고려하여 설정될 수 있다. 침지 노즐(20)은 관 형상으로 마련되며, 일측이 턴디시와 연결되며, 타측은 몰드(30) 내부로 삽입되어 턴디시 내부의 용강을 몰드(30)로 공급할 수 있다. 이때, 침지노즐(20)의 외측면은 몰드(30) 탕면에 위치하는 슬래그(40)와 접촉하게 된다. 침지 노즐(20)의 이동횟수는 슬래그(40)의 높이와 용손을 수용할 수 있는 침지 노즐(20) 외측면의 높이를 고려하여 설정될 수 있다.

이러한 정보를 입력받는 입력부(100)의 형상이나 구성에는 제한이 없으며, 정보를 입력할 수 있는 컴퓨터나 터치스크린을 구비하는 장치 등의 다양한 종류의 입력기기가 사용될 수 있다.

제어부(200)는 입력부(100)를 통해 입력받은 정보를 이용하여 침지 노즐(20)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(200)는 입력부(100)의 정보를 이용하여 침지 노즐(20)의 높이를 단계적으로 제어할 수 있다.

높이조절부(300)는 제어부(200)의 제어를 통해 침지 노즐(20)의 침지 깊이를 단계적으로 제어할 수 있다.

일실시예로, 높이조절부(300)는 턴디시 자체의 높이를 제어하여 침지 노즐(20)의 침지 깊이를 조절할 수 있다. 침지 노즐(20)은 턴디시의 하부와 연결되어 용강을 이동시키는바, 별도로 침지 노즐(20)의 이동을 제어하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 턴디시 자체의 높이를 조절하여 침지 노즐(20)의 침지 깊이를 제어할 수 있다.

도 5는 본 발명의 침지 노즐(20)의 깊이 제어장치에 따른 제어과정을 나타내는 제1 실시예이다.

도 5를 참조하면, 침지 노즐의 깊이 제어장치의 제1 실시예에 따르면, 연속 주조 과정에서 침지 노즐(20)의 깊이 변화는 단계적으로 변화할 수 있다.

제어부(200)는 입력부(100)를 통해서 입력받은 정보를 이용하여 침지 노즐(20)의 깊이를 침적깊이와 유지시간에 따라 계단식으로 제어할 수 있다.

이때, 높이조절부(300)에 따른 침지 노즐(20)의 동작 구간은 침지 노즐(20)이 상승하는 구간과 하강하는 구간을 포함할 수 있다. 침지 노즐(20)은 상승하는 구간 및 하강하는 구간 각각에서도 계단식으로 이동할 수 있다. 이는 침지 노즐(20)의 고정된 위치에서 용손이 발생하는 것을 방지하고 침지 노즐(20) 외주면에서 고르게 용손의 발생을 유도하기 위함이다.

또한, 침지 노즐(20)의 이동 높이는 몰드(30)에 주입되는 용강의 상부에 배치되는 슬래그(40)의 높이보다 작게 설정될 수 있다. 침지 노즐(20)의 용손은 접촉하는 슬래그(40)에 의해 좌우된다. 계단식으로 이동하는 침지 노즐(20)의 높이 제어시, 슬래그(40)의 높이보다 높은 범위에서 이동하는 경우 일정영역에서 슬래그가 접촉되지 않아 고르게 용손이 발생하기 어려운 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제어부(200)는 슬래그(40)의 높이보다 적은 범위에서 침지 노즐(20)이 이동하도록 제어하여 용손이 발생하는 범위가 겹치도록 할 수 있으며, 이를 통해 균일한 용손의 발생을 유도할 수 있다.

일실시예로, 슬래그(40)의 높이가 10mm인 경우, 침지 노즐(20)의 승강 높이를 8mm내외로 제어하여 침지 노즐(20)의 외주면 일정영역에서 슬래그(40)에 의해 중첩적으로 용손이 일어나도록 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 침지 노즐(20)의 깊이 제어장치에 따른 제어과정을 나타내는 제2 실시예이다.

도 6을 참조하면, 제어부(200)는 일 구간에서 입력부(100)를 통해 입력받는 유지시간에 기설정된 배율을 곱하여 유지시간을 다르게 제어할 수 있다.

침지 노즐(20)의 승강시 슬래그(40)의 높이에 따른 용손 영역에 중첩이 발생하게 된다. 다만, 침지 노즐(20)의 침적깊이가 최하부(H1)인 경우와 최상부(H2)인 경우에서는 중첩이 발생하지 않는다. 이 경우, 침지 노즐(20)의 외주면에 균일한 용손을 발생시키도록 하는 본원발명의 목적이 달성되지 않을 수 있다. 이러한, 문제를 방지하기 위해 제어부(200)는 침지 노즐(20)의 침지 깊이가 최하부(H1)에 배치되는 경우와 최상부(H4)에 배치되는 경우 유지시간을 다르게 설정할 수 있다.

일실시예로, 사용자가 입력하는 유지시간에 2.3 내지 2.7의 범위내에서 배율을 곱하여 최하부 및 최상부에 배치되는 시간(t1,t3)을 조절할 수 있다. 바람직하게는 2.5 배율이 곱해질 수 있다.

기본적으로 중첩되는 영역을 고려하는 경우 2배의 배율을 곱해야하나, 2배의 지속시간을 최상부 및 최하부에서 지속시키는 경우 균일한 용손이 발생하지 않는다. 이는 균일한 용손을 발생하기 위해 이동 높이를 슬래그(40)의 높이보다 적게 설정하는 것에 의해 발생되는 문제이다. 이러한 슬래그(40)의 중첩영역 및 지속시간을 고려하여 2.5배의 지속시간을 가지는 것이 가장 바람직하다.

또한. 계단식으로 제어되는 침지 노즐(20)의 최하부에서 한 단계 상승(H2)하는 경우 및 최상부에서 한 단계 하강(H3)하는 경우 또한 유지시간(t2,t4)이 다르게 설정될 수 있다.

이 또한, 침지 노즐(20)의 이동높이 및 슬래그(40)의 중첩영역으로부터 발생하는 문제를 해결하기 위함이며, 이 경우, 2.3 내지 2.7의 범위의 배율이 곱해진 상태로 지속시간이 설정될 수 있다.

일실시예로, 침지 노즐(20)의 침적 깊이가 가장 낮은 구간(H1)과 그 다음 상승 구간(H2)에서는 유지시간에 2.5배가 곱해진 상태로 유지되며, 이후 다시 입력받은 유지시간으로 침적 상태를 유지하게 된다.

이후, 침지 노즐(20)의 침적 깊이가 가장 높은 구간(H2)과 그 다음 하강 구간(H3)에서는 입력받은 유지시간에 2.5배가 곱해진 상태로 유지될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 침지 노즐(20)의 용손 상태를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 침지 노즐(20)의 높이를 단계적으로 변경하고, 지속시간을 변경시키는 경우 사용자가 지정하는 침지 노즐(20)의 침지 높이의 변경 범위 내에서 균일한 용손(21b)이 발생하는 것을 확인할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

20 : 침지 노즐
30 : 몰드
40 : 슬래그
100 : 입력부
200 : 제어부
300 : 높이조절부

Claims (7)

1. 침지 노즐의 시작 깊이, 이동 높이, 유지시간 및 이동횟수 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 침지 노즐의 동작을 제어하는 제어부; 및
   상기 노즐이 용강에 침지되는깊이를 조절하는 높이조절부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 노즐이 침지되는 깊이에 따라 적어도 일 구간에서 유지 시간을 다르게 제어하되,
   상기 높이조절부는 상기 침지 노즐을 상승시키는 구간과 하강시키는 구간을 포함하고,
   상기 제어부는 일정구간에서 상기 유지시간에 기설정된 배율을 곱하여 유지시간을 다르게 제어하되,
   상기 제어부는 상기 침지 노즐이 최하부 및 최상부에 배치되는 경우 및 상기 침지 노즐이 최하부에서 한 단계 상승하는 경우 및 최상부에서 한 단계 하강하는 경우에 유지시간을 다르게 설정하되 상기 배율은 2.3 내지 2.7의 범위에서 설정되는 침지 노즐의 깊이 제어장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 이동 높이는
   몰드에 주입되는 용강의 상부에 배치되는 슬래그의 높이보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 침지 노즐의 깊이 제어장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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