KR102270668B1 - 용탕 공급용 노즐 장치 - Google Patents

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Abstract

용탕 공급용 노즐 장치를 개시한다. 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치는 일측에는 용탕이 투입되는 투입구가 형성되고, 하측에는 용탕이 배출되는 배출구가 형성되며, 내부 공간이 형성된 몸체부, 상기 몸체부의 내부 공간의 일부분에 형성되어 상기 투입구를 통하여 투입된 용탕이 일정량 채워지는 버퍼부, 및 상기 버퍼부의 바닥면에서 상기 배출구와 인접한 위치로부터 상방으로 돌출되도록 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.

Description

용탕 공급용 노즐 장치{Melt feeding nozzle apparatus}
본 발명은 용탕 공급용 노즐 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 금속 스트립이나 리본을 제조하기 위한 연속 주조 방법으로 칠블록 멜트 스피닝법(CBMS; chill block melt spinning)이 주로 이용되고 있다. 칠블록 멜트 스피닝법은 25 ~ 50㎛ 두께의 스트립이나 리본을 제조할 수 있다. 그러나 상기 공정을 통해서는 폭 5mm 이상의 리본이나 스트립을 제조하기 어려운 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하기 위한 방법으로 PFC(palnar flow casting)주조 방법이 개발되었다. PFC 공정은 광폭의 스트립을 제조하기 위한 것으로, 용탕을 폭방향으로 길게 분사할 수 있는 노즐이 사용된다. 상기 공정은 금속이 용융되는 도가니의 하부 일측에 장착된 노즐을 통해 용탕을 고속 고압으로 분사하여 원하는 폭의 스트립이나 리본을 제조하게 된다.
여기서 초기에 비어있는 노즐로부터 용탕이 최초 공급될 때, 용탕이 자유 낙하하여 노즐 슬릿에 충격을 가하게 되고 이러한 낙차 충격에 의해서 노즐 바깥을 향해서 심한 용탕튐 또는 스플래시가 발생될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 최초에는 용탕을 적게 공급하거나, 공급속도를 느리게 하여 공급하는 등의 방법으로 낙차 충격을 최소화 하려고 하였으나 이는 용탕이 노즐 출구, 즉 슬릿에 직접 작용하여 발생하는 낙차 충격에 의한 용탕튐 또는 스플래시를 근본적으로 해결하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 용탕의 튐 현상이 방지될 수 있는 용탕 공급용 노즐 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 용탕 공급용 노즐 장치는 일측에는 용탕이 투입되는 투입구가 형성되고, 하측에는 용탕이 배출되는 배출구가 형성되며, 내부 공간이 형성된 몸체부, 상기 몸체부의 내부 공간의 일부분에 형성되어 상기 투입구를 통하여 투입된 용탕이 일정량 채워지는 버퍼부, 및 상기 버퍼부의 바닥면에서 상기 배출구와 인접한 위치로부터 상방으로 돌출되도록 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 몸체부의 투입구는 상기 몸체부에서 상기 버퍼부와 상하방향으로 대응되는 부분에 형성될 수 있다.
이때, 상기 돌출부에서 상기 배출구와 인접한 면에는 일정 간격을 이루어 상하방향으로 인입된 홈들로 이루어진 패턴부가 형성될 수 있다.
이때, 상기 패턴부의 홈들 사이의 간격은 0.5mm 내지 2mm이고, 상기 패턴부의 홈의 인입된 깊이는 20㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
이때, 상기 몸체부의 배출구는 슬릿(slit) 형상이고, 상기 돌출부는 상기 배출구를 따라 라인(line) 형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 돌출부의 높이는 중앙에서 양단으로 갈수록 증가하도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 돌출부의 중앙의 높이는 5mm 내지 20mm이고, 상기 돌출부의 양단의 높이는 10mm 내지 40mm일 수 있다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치에서는, 몸체부 내부에 공급된 용탕이 버퍼부에 채워졌다가 돌출부를 지나 배출구를 통하여 배출되도록 이루어진다. 이에 따라, 용탕튐의 원인이 되는 낙차 충격을 감소시키고, 용탕이 배출구의 길이방향을 따라 균일하게 배출될 수 있다.
그러므로, 배출구에서 발생하는 용탕 튐 또는 유동 불균일을 최소화 하여 주조가 중단되는 사태나 제품의 품질 저하 및 불균일을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치는 박판의 판재 제품을 실시간으로 제조, 권취하는 공정에 매우 유리할 뿐만 아니라 노즐을 사용하는 일반적인 대용량의 주조 공정에서도 탕도 및 여타 장치의 개조 없이 노즐 디자인 개선만으로 유동 불균일성을 크게 감소시킬 수 있으므로 다양한 공정에 적용이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치를 도시한 사시도.
도 2는, 도 1에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치에서 A-A'라인을 따라 취한 단면도.
도 3은, 도1 에 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치의 내부를 도시한 부분절단면도.
도 4는, 도1 에 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치에서 B방향에서 돌출부만 발췌하여 바라본 도면.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 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.
이하 설명은 고온의 금속 용탕을 고속 고압으로 분사하여 두께가 얇은 스트립이나 리본을 제조하는 공정에서 고온의 금속 용탕을 분사하는 노즐을 예로서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는, 도 1에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치에서 A-A'라인을 따라 취한 단면도이며, 도 3은, 도1 에 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치의 내부를 도시한 부분절단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치(100)는 몸체부(110)와, 버퍼부(120)와, 돌출부(130)를 포함할 수 있다.
몸체부(110)는 도가니(미도시)로부터 용탕을 공급받는다. 도가니(미도시) 내부에는 용융된 고온의 용탕이 형성된다. 이러한 도가니와 몸체부(110)의 결합 구조 및 도가니 자체의 동작은 공지된 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이러한 몸체부(110)의 일측에는 용탕이 투입되는 투입구(111)가 형성될 수 있다. 투입구(111)는 용탕의 열손실을 최소화하기 위하여 원형일 수 있고, 용탕이 공급되는 말단에는 이보다 넓고 긴 형상으로 변화될 수 있다. 몸체부(110)의 하측에는 용탕이 배출되는 배출구(112)가 형성될 수 있다.
몸체부(110)에는 내부 공간이 형성된다. 몸체부(110)의 형상은 일례로 길이방향으로 연장된 직사각형상일 수 있다. 몸체부(110)의 배출구(112)는 슬릿(slit) 형상일 수 있다. 용탕이 도가니로부터 투입구(111)를 통하여 공급되면, 배출구(112)를 통하여 원하는 폭으로 고속 배출되어 얇은 스트립으로 제조될 수 있다.
버퍼부(120)는 몸체부(110)의 내부 공간의 일부분에 형성된다. 버퍼부(120)는 몸체부(110)의 내부 공간의 일부분이 될 수 있다. 이러한 버퍼부(120)에는 투입구(111)를 통하여 투입된 용탕이 일정량 채워진다. 즉, 투입구(111)를 통하여 투입된 용탕이 즉시 배출구(112)로 이동되지 않고, 버퍼부(120)에 일정량이 채워졌다가 배출구(112)로 공급될 수 있다.
돌출부(130)는 버퍼부(120)의 바닥면에서 배출구(112)와 인접한 위치로부터 상방으로 돌출되도록 형성된다. 그리고, 돌출부(130)는 배출구(112)를 따라 라인(line) 형상으로 이루어질 수 있다. 돌출부(130)는 몸체부(110)의 내부 공간에 버퍼부(120)가 형성될 수 있게 한다. 그리고, 돌출부(130)는 버퍼부(120)에 채워진 용탕이 일시적으로 저장되어있도록 한다.
이러한 돌출부(130)에 의해 버퍼부(120)에 채워진 용탕이 즉시 배출구(112)로 이동되지 않고, 길이방향 전체적으로 용탕이 돌출부(130)의 높이까지 채워진 이후에 배출구(112)로 균일하게 공급될 수 있다. 이에 따라, 용탕이 배출구(112)로 공급되는 과정에서 길이방향으로 불균일이 발생되어 품질에 악영향을 끼치는 것을 방지할 수 있다.
도 4는, 도1 에 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치에서 B방향에서 돌출부만 발췌하여 바라본 도면이다
도 4를 참조하면, 돌출부(130)의 높이는 중앙에서 양단으로 갈수록 증가하도록 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여 용탕이 돌출부(130)의 외면을 지나 이동되는 과정에서 용탕의 양이 균일하게 공급될 수 있도록 할 수 있다.
이러한 돌출부(130)의 중앙의 높이(C)는 5mm 내지 20mm일 수 있다. 그리고, 돌출부(130)의 양단의 높이(D)는 10mm 내지 40mm일 수 있다.
한편, 도 3으로 되돌아가서, 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치(100)에서 몸체부(110)의 투입구(111)는 몸체부(110)에서 버퍼부(120)와 상하방향으로 대응되는 부분에 형성된 것이 바람직할 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 투입구(111)를 통하여 공급된 용탕이 배출구(112)로 바로 배출되지 않고, 버퍼부(120)에 우선적으로 채워질 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치(100)는 패턴부(140)를 포함할 수 있다.
패턴부(140)는 돌출부(130)에서 배출구(112)와 인접한 면에 형성된다. 패턴부(140)는 일정 간격을 이루어 상하방향으로 인입된 홈들로 이루어진다. 이러한 패턴부(140)가 용탕의 이동을 더욱 원활하게 유도하는 역할을 함으로써, 용탕이 배출구(112)에 전체적으로 균일하게 공급될 수 있다.
이러한 패턴부(140)의 홈들 사이의 간격은 0.5mm 내지 2mm일 수 있다. 그리고, 패턴부(140)의 홈의 인입된 깊이는 20㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치(100)에서는, 몸체부(110) 내부에 공급된 용탕이 버퍼부(120)에 채워졌다가 돌출부(130)를 지나 배출구(112)를 통하여 배출되도록 이루어진다. 이에 따라, 용탕튐의 원인이 되는 낙차 충격을 감소시키고, 용탕이 배출구(112)의 길이방향을 따라 균일하게 배출될 수 있다.
그러므로, 배출구(112)에서 발생하는 용탕 튐 또는 유동 불균일을 최소화 하여 주조가 중단되는 사태나 제품의 품질 저하 및 불균일을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 용탕 공급용 노즐 장치(100)는 박판의 판재 제품을 실시간으로 제조, 권취하는 공정에 매우 유리할 뿐만 아니라 노즐을 사용하는 일반적인 대용량의 주조 공정에서도 탕도 및 여타 장치의 개조 없이 노즐 디자인 개선만으로 유동 불균일성을 크게 감소시킬 수 있으므로 다양한 공정에 적용이 가능할 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 용탕 공급용 노즐 장치 110: 몸체부
111: 투입구 112: 배출구
120: 버퍼부 130: 돌출부
140: 패턴부

Claims (7)

  1. 일측에는 용탕이 투입되는 투입구가 형성되고, 하측에는 용탕이 배출되는 배출구가 형성되며, 내부 공간이 형성된 몸체부,
    상기 몸체부의 내부 공간의 일부분에 형성되어 상기 투입구를 통하여 투입된 용탕이 일정량 채워지는 버퍼부, 및
    상기 버퍼부의 바닥면에서 상기 배출구와 인접한 위치로부터 상방으로 돌출되도록 형성된 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부의 높이는 중앙에서 양단으로 갈수록 증가하도록 형성되며,
    상기 돌출부에서 상기 배출구와 인접한 면에는 일정 간격을 이루어 상하방향으로 인입된 홈들로 이루어진 패턴부가 형성되고,
    상기 돌출부의 중앙의 높이는 5mm 내지 20mm이고, 상기 돌출부의 양단의 높이는 10mm 내지 40mm인, 용탕 공급용 노즐 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부의 투입구는 상기 몸체부에서 상기 버퍼부와 상하방향으로 대응되는 부분에 형성된 용탕 공급용 노즐 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패턴부의 홈들 사이의 간격은 0.5mm 내지 2mm이고,
    상기 패턴부의 홈의 인입된 깊이는 20㎛ 내지 100㎛인 용탕 공급용 노즐 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부의 배출구는 슬릿(slit) 형상이고,
    상기 돌출부는 상기 배출구를 따라 라인(line) 형상으로 이루어진 용탕 공급용 노즐 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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