KR102389273B1 - 필러 처리장치 및 필러의 처리방법 - Google Patents

필러 처리장치 및 필러의 처리방법 Download PDF

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KR102389273B1
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명의 실시예는 용기로부터 배출된 용융물이 통과할 수 있는 노즐의 외부에 설치된 필러 처리장치로서, 노즐의 토출구 직하 영역이며, 토출구로부터 배출되는 필러 및 용융물이 하측으로 이동하는 이동경로의 수평방향 일측에 위치되는 흡입구를 구비하여, 토출구로부터 배출되는 필러를 흡입하는 흡입부 및 흡입구와 다른 높이에서 흡입구와 마주보게 배치되어, 이동경로를 가로질러 흡입구쪽으로 가스를 분사하는 분사부재를 포함합니다.
본 발명의 실시예에 의하면, 필러가 용기로 투입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이로 인해, 용기 내 용융물로 필러가 투입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있고, 필러와의 반응에 의해 용융물에 개재물이 발생되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.

Description

필러 처리장치 및 필러의 처리방법{Filler treatment apparatus and treatment method of filler}
본 발명은 필러 처리장치 및 필러의 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1용기로부터 배출된 필러가 제2용기로 유입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있는 필러 처리장치 및 필러의 처리방법에 관한 것이다.
용강을 응고시켜 주편을 제조하는 주조조업을 위해, 래들에 수용된 용강을 턴디시로 주입하고, 턴디시로 주입된 용강을 침지노즐을 통해 주형으로 공급한다. 그리고, 주형 내에서 용강이 응고됨에 따라 주편이 생산된다.
래들 내 용강을 턴디시로 공급하는데 있어서, 래들에 연결되어 있는 콜렉터 노즐과 별도 마련된 쉬라우드 노즐을 연결시키고, 이들을 연통시키면, 래들 내 용강이 쉬라우드 노즐로부터 배출되어 턴디시로 공급된다.
래들에 연결되는 콜렉터 노즐의 상부는 SiO2 및 CrO2 등의 산화물을 포함하는 필러(filler)로 충진되어 있다. 그리고, 래들 내 용강을 턴디시로 공급하기 위해, 콜렉터 노즐과 쉬라우드 노즐을 연통시키면, 래들 내 용강이 하측으로 쏟아지는 힘인 용강 정압(즉, 철정압)에 의해 필러가 하측으로 낙하되고, 이에 콜렉터 노즐이 개공된다. 이렇게 래들이 개공되면, 래들 내 용강이 콜렉터 노즐 및 쉬라우드 노즐을 통해 턴디시로 공급된다.
한편, 래들이 개공되어 용강이 턴디시로 주입될 때, 용강뿐만 아니라 콜렉터 노즐을 막고 있던 필러도 함께 낙하되고, 이에 필러가 턴디시 내 용강으로 혼입될 수 있다.
그런데, 필러는 SiO2 및 CrO2 등의 산화물을 포함하고 있어, 턴디시 내 용강으로 혼입되면, 용강과 반응하여 개재물을 발생시킨다. 즉, 필러를 구성하는 산화물로부터 제공된 산소와 용강을 구성하는 성분 예컨대 Al이 반응하여 Al2O3와 같은 개재물을 형성한다. 또한, 턴디시로 낙하된 필러 중 일부가 주형으로 공급될 수 있는데, 이러한 경우 주형 내 용강에 개재물이 발생된다. 이러한 용강 중에 발생된 개재물은 주편에 결함을 발생시켜 품질을 저하시키는 요인이 된다.
한국등록특허 10-0408671
본 발명은 필러에 의한 용융물의 산화 및 개재물 발생을 억제 또는 방지할 수 있는 필러 처리장치 및 필러의 처리방법을 제공한다.
본 발명은 제1용기로부터 배출된 필러가 제2용기 내부로 낙하하는 것을 억제 또는 방지할 수 있는 필러 처리장치 및 필러의 처리방법을 제공한다.
본 발명은 래들의 용강을 턴디시로 공급하는데 있어서, 필러에 의한 용강의 산화 및 개재물 발생을 억제 또는 방지할 수 있는 필러 처리장치 및 필러의 처리방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 용기로부터 배출된 용융물이 통과할 수 있는 노즐의 외부에 설치된 필러 처리장치로서, 상기 노즐의 토출구 직하 영역이며, 상기 토출구로부터 배출되는 필러 및 용융물이 하측으로 이동하는 이동경로의 수평방향 일측에 위치되는 흡입구를 구비하여, 상기 토출구로부터 배출되는 필러를 흡입하는 흡입부; 및 상기 흡입구와 다른 높이에서 상기 흡입구와 마주보게 배치되어, 상기 이동경로를 가로질러 상기 흡입구쪽으로 가스를 분사하는 분사부재; 를 포함한다.
상기 흡입부는, 상기 흡입구가 상하방향으로 상기 토출구와 분사부재 사이에 위치되도록 배치된다.
상기 분사부재는, 가스가 상기 이동경로를 가로질러 상기 흡입구쪽을 향하도록 상향 경사지게 가스를 분사한다.
상기 흡입부는, 상기 흡입구로부터 상측으로 갈수록 상기 이동경로와 멀어지게 상향 경사진 형상이다.
상기 흡입부가 상기 이동경로와 이루는 경사 각도는 15°내지 45°인 필러 처리장치.
상기 흡입구는, 상기 이동경로 둘레의 일부를 둘러싸도록, 상기 토출구의 둘레방향으로 연장 형성된 형상이다.
상기 흡입부는, 상기 흡입구쪽으로 갈수록 내부 폭이 증가하는 형상이다.
상기 분사부재는, 가스가 토출되는 분사구쪽으로 갈수록 상기 이동경로와 가까워지게 상향 경사지게 마련된다.
상기 분사부재가 상기 이동경로와 이루는 경사 각도는 상기 흡입부의 경사 각도와 동일하다.
상기 흡입부 및 분사부재 중 적어도 하나를 상하방향 및 좌우방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 이동부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 필러의 처리방법은 제1용기로부터 노즐을 통하여 제2용기 방향으로 필러 및 용융물을 배출하는 과정; 상기 노즐의 토출구 직하 영역인 이동경로의 폭 방향 일측에서 흡입력을 발생시키는 과정; 상기 이동경로를 가로지르면서, 상기 이동경로와 경사지게 가스가 분사되도록, 상기 일측과 다른 높이에서 상기 일측쪽으로 가스를 분사하는 가스 분사 과정; 및 상기 분사되는 가스로 상기 이동경로로 낙하 이동중인 필러의 이동방향을 상기 일측쪽으로 변경시키는 과정;을 포함한다.
상기 가스 분사 과정은, 가스가 상기 이동경로를 가로질러 상기 일측쪽을 향하도록, 상기 일측의 하측에서 상향 경사지게 가스를 분사하는 과정을 포함한다.
상기 필러의 이동방향을 변경시키는 과정은, 상기 이동경로로부터 상기 이동경로의 일측으로 상향 경사지도록 변경시키는 과정을 포함한다.
이동방향이 변경된 상기 필러를 흡입하여 집진시키는 과정을 포함한다.
상기 흡입력을 발생시키는 과정은 상기 흡입력을 40kg/sec 내지 80kg/sec으로 조절하는 과정을 포함한다.
상기 가스 분사 과정은, 분사되는 가스의 압력을 3bar 내지 20bar으로 조절하는 과정을 포함한다.
상기 흡입력을 발생시키는 과정 및 가스 분사 과정은, 상기 필러 및 용융물을 배출하는 과정 전에 실시한다.
상기 용융물은 용강을 포함하고, 상기 제1용기는 상기 용강을 수용하는 래들을 포함하며, 상기 제2용기는 상기 래들로부터 제공된 용강을 수용하는 턴디시를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 제1용기의 배출구에 충진되어 있는 필러를 낙하시켜 제1용기를 개공시킬 때, 노즐의 토출구로부터 배출된 필러가 제2용기쪽으로 낙하되지 않고, 흡입부로 흡입되도록 그 이동방향을 변경시킬 수 있다. 따라서, 필러가 제2용기로 투입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이로 인해, 제2용기 내 용융물로 필러가 투입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있고, 필러와의 반응에 의해 용융물에 개재물이 발생되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 필러가 흡입부로 흡입되는데 있어서, 용융물이 함께 흡입되는 것을 방지할 수 있어, 필러 처리장치의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 필러 처리장치의 분사부재 및 흡입부가 주입노즐 주위에 위치된 상태를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분사부와 흡입부를 설명하기 위한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분사부와 흡입부를 상측에서 바라본 평면도이다.
도 5는 실시예의 변형예에 따른 분사부와 흡입부를 상측에서 바라본 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예에 따른 필러 처리장치는 제1용기에 수용된 용융물을 제2용기로 공급 또는 주입할 때, 제1용기의 배출구를 막고 있었던 재료가 제2용기로 투입되는 것을 억제 또는 방지하기 위한 장치이다. 여기서, 용융물은 액상의 물질을 의미하는 것이다.
제1용기와 제2용기는 상하로 배치된 것일 수 있고, 제1용기 내 용융물을 제2용기로 주입하기 위해, 배출구와 연결되도록 노즐이 설치된다. 제1용기의 배출구에는 상기 배출구를 폐쇄하기 위한 재료가 투입 또는 충진되어져 있고, 이 재료가 배출구 밖으로 쏟아져 나오면 배출구가 개공된다. 이에 용융물이 배출구 및 노즐을 통과하여 제2용기로 주입된다.
이하에서는, 제1용기의 배출구로 투입되어 상기 배출구를 폐쇄하는 또는 노즐의 상부를 폐쇄하는 재료를 필러(filler)라 명명한다.
실시예에 따른 필러 처리장치는 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 주조설비에 설치되는 것일 수 있다. 즉, 용융물은 용강일 수 있고, 제1용기는 용강을 수용하는 내부공간을 가지는 래들일 수 있다. 또한, 제2용기는 래들로부터 제공된 용강을 일시 수용하고 이를 주형으로 공급하는 턴디시일 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 필러 처리장치를 구비하는 주조설비에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 필러 처리장치의 분사부재 및 흡입부가 주입노즐 주위에 위치된 상태를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 주조설비는 용강(M)이 수용될 수 있는 내부공간을 가지며 용강(M)이 배출될 수 있는 개구(이하, 배출구(1400))가 마련된 래들(1000), 래들(1000)로부터 용강(M)을 공급받아 수용하는 턴디시(2000), 래들(1000)의 배출구(1400)와 연통 가능하도록 래들(1000)과 턴디시(2000) 사이에 위치된 노즐(4000) 및 래들(1000)과 노즐(4000) 간의 연통을 제어하는 게이트(3000)를 포함한다.
또한, 주조설비는 도시되지는 않았지만, 턴디시(2000)로부터 용강(M)을 제공받아 냉각 및 응고시켜 주편을 제조하는 주형 및 턴디시(2000)와 주형 사이를 연결하도록 설치되어, 턴디시(2000)의 용강(M)을 주형으로 공급하는 침지노즐을 포함할 수 있다.
래들(1000)은 도 1에 도시된 바와 같이, 용강(M)을 수용할 수 있는 내부공간을 가지며, 하부에 용강(M)의 배출이 가능한 개구(1130)가 마련된 본체(1100)를 포함한다. 또한, 래들(1000)은 개구(1130)와 연통 가능하도록 상기 개구(1130) 내부에 삽입 설치된 노즐(이하, 배출노즐(1200)), 개구(1130) 및 배출노즐(1200)의 외주면을 둘러싸도록 본체(1100)에 삽입 설치된 웰블록(1300)을 포함할 수 있다.
본체(1100)는 외관을 형성하는 철피(1110), 내화물로 이루어진 벽돌을 철피(1110)의 내측면에 축조하여 형성된 연와(1120)를 포함할 수 있다.
개구(1130)는 래들(1000) 내 용강(M)이 배출되는 통로로서, 본체(1100)의 내부공간을 향하는 일단 및 게이트(3000)를 향하는 타단이 개방되어 있고, 용강(M)의 이동이 가능한 내부공간을 가지는 형상이다. 이러한 개구(1130)는 본체(1100)의 내부공간을 구획하는 하부벽 또는 바닥을 상하방향으로 관통하도록 마련될 수 있다. 그리고, 개구(1130)는 예컨대 게이트(3000)가 위치된 방향으로 갈수록 그 내경이 좁아지는 형상일 수 있다. 이는, 게이트(3000)가 개방되어 배출구(1400)를 통해 용강(M)이 배출될 때, 용강(M)의 배출이 원활하고, 그 배출속도를 향상시키기 위함이다.
웰블록(1300)은 본체(1100)의 내부공간을 향하는 일단 및 게이트(3000)를 향하는 타단이 개방되어 있으며, 내부공간을 가지는 중공형의 형상일 수 있다. 이러한 웰블록(1300)은 내화물을 포함하는 재료로 마련될 수 있고, 개구(1130) 및 배출노즐(1200)을 둘러싸도록 설치될 수 있다. 이에, 개구(1130) 및 배출노즐(1200)은 웰블록(1300)의 내측에 수용되도록 배치될 수 있다.
배출노즐(1200)은 본체(1100)의 내부공간을 향하는 일단 및 게이트(3000)를 향하는 타단이 개방되어 있으며, 용강(M)의 이동 또는 통과가 가능한 내부공간을 가지는 중공형의 형상일 수 있다. 이러한 배출노즐(1200)은 본체(1100)에 마련된 개구(1130)와 연통되도록, 개구(1130) 내부에 삽입 설치될 수 있다. 이에, 본체(1100)의 개구(1130)와 배출노즐(1200)의 내부공간이 상호 연통된다. 이때, 배출노즐(1200)은 그 일단이 본체(1100) 개구(1130)의 일단에 비해 하측에 위치하도록 설치될 수 있다. 물론, 배출노즐(1200)은 그 일단이 개구(1130)의 일단과 동일한 높이에 위치하도록 설치될 수 있다. 그리고, 배출노즐(1200)은 게이트(3000)를 향하는 타단이 본체(1100) 또는 웰블록(1300)의 하측으로 노출 또는 돌출되도록 설치될 수 있다. 이는, 배출노즐(1200)이 후술되는 게이트(3000)와 연결되도록 하기 위함이다. 이와 같은 배출노즐(1120)은 제강 기술분야에서 통상 콜렉터 노즐(Collector Nozzle) 또는 탑노즐(Top nozzle)로 불리우는 수단일 수 있다.
래들(1000) 내 용강(M)은 본체(1100)의 개구(1130) 및 배출노즐(1200)의 내부공간을 통과하도록 이동되어 외부로 배출된다. 따라서, 이하에서는 래들(1000)의 용강(M)이 배출되는 통로인 본체(1100)의 개구(1130) 및 배출노즐(1200)의 내부공간을 통칭하여 '배출구'라 명명한다. 그리고, 설명의 편의를 위하여 배출구를 개구(1130) 및 배출노즐(1200)과 다른 도면부호 1400으로 지칭하여 설명한다.
게이트(3000)는 래들(1000)의 하부에 연결되어 배출구(1400)를 개방 또는 폐쇄한다. 이러한 게이트(3000)는 배출구(1400)와 연통되는 홀(이하, 상부홀(3110))을 가지는 상부 플레이트(3100) 및 상부 플레이트(3100)의 하부에 위치되어 좌우 방향으로 수평 이동이 가능하고, 상부홀(3110)과 연통 가능한 홀(이하, 하부홀(3210))을 가지는 하부 플레이트(3200)를 포함한다. 이러한 게이트에 의하면, 하부 플레이트의 수평 이동에 따른 하부홀(3210)과 상부홀(3110) 간의 연통 여부에 따라, 게이트가 개방 또는 폐쇄된다. 즉, 하부홀(3210)이 상부홀(3110)과 연통되는 경우(게이트 개방) 배출노즐과 주입노즐이 상호 연통되고, 하부홀(3210)이 상부홀(3110)과 엇갈리게 위치되는 경우(게이트 폐쇄) 배출노즐과 주입노즐이 상호 연통되지 않는다.
게이트(3000)의 하부에는 래들(1000)로부터 배출된 용강(M)을 턴디시(2000)로 공급하는 노즐(이하, 주입노즐(4000))이 연결된다. 이러한 주입노즐(4000)은 하부 플레이트(3200)의 하부홀(3210)과 연통 가능한 내부공간을 가지는 중공형의 형상일 수 있다. 그리고, 주입노즐(4000)은 그 일단이 하부 플레이트(3200)에 연결되고, 타단이 턴디시(2000)를 향하도록 설치될 수 있다. 이와 같은 주입노즐(4000)은 제강 기술분야에서 통상 '쉬라우드 노즐(shroud nozzle)'로 불리우는 수단일 수 있다.
필러(F)는 용강(M)이 게이트(3000)로 침투하는 것을 방지하면서, 게이트(3000)가 개방되면 래들(1000)의 배출구(1400)를 자연 개공시키기 위한 수단이다. 이러한 필러(F)는 래들(1000)로 용강(M)이 장입 또는 수강되기 전에 배출구(1400) 내부 즉, 래들(1000)의 개구(1130) 및 배출노즐(1200) 내부로 투입된다.
래들(1000)의 배출구(1400)로 투입되는 필러(F)는 복수 또는 다수의 고체 입자들로 이루어지며, 산화물을 포함하는 재료일 수 있다. 구체적인 예로, 필러(F)는 규소산화물(SiO2) 및 크롬산화물(Cr2O3)를 포함하는 재료일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 필러(F)는 Cr2O3, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO 및 C(Carbon)을 포함할 수 있다. 그리고, 필러(F)는 그 밀도가 1.6g/cm2 내지 2.5g/cm2, 보다 구체적인 예로는 2.1g/cm2으로서, 용강(M)의 밀도에 비해 낮고, 무게가 가볍다. 여기서, 용강(M)의 밀도는 6g/cm2 내지 9.5g/cm2 일 수 있고, 보다 구체적인 예로는 7.87g/cm2 일 수 있다.
래들(1000)의 배출구(1400)에 필러(F)가 투입된 상태에서, 상기 래들(1000) 내부로 용강(M)이 장입되면, 용강(M)의 열에 의해 필러(F)가 일부 용융 또는 소결될 수 있다. 즉, 상하방향을 기준으로 배출구(1400)의 상부에 있는 필러(F)가 일부 용융될 수 있다. 그러나, 일부 용융된 필러(F)의 상태가 완전한 액상의 상태가 아니고, 반고체 상태일 수 있다. 또한, 나머지 대부분의 필러(F)는 대부분은 고체 상태로 유지된다.
턴디시(2000)로 용강(M)을 공급하기 위해, 래들(1000) 하부에 연결된 게이트(3000)를 개방시키면, 래들(1000) 내 용강(M)이 하측으로 쏟아지는 힘인 용강 정압(즉, 철정압)에 의해 필러(F)가 하측으로 배출된다. 즉, 배출구(1400) 내의 필러(F)가 하측으로 낙하하고, 게이트(3000)의 상부홀(3110) 및 하부홀(3210)과, 주입노즐(4000)의 내부를 통과하도록 낙하한다. 이때, 필러(F)가 배출구(1400) 하측으로 낙하됨에 따라 상기 배출구(1400)가 개공되고, 이에, 래들(1000) 내 용강(M)이 턴디시(2000)로 낙하 또는 공급된다. 즉, 래들(1000) 내 용강(M)이 배출구(1400), 게이트(3000)및 주입노즐(4000)의 내부를 통과한 후, 상기 주입노즐(4000)로부터 배출되어 턴디시(2000)로 주입된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분사부와 흡입부를 설명하기 위한 정면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분사부와 흡입부를 상측에서 바라본 평면도이다. 여기서, 도 2는 주입노즐의 토출구를 통해 필러 또는 용강이 배출되기 전 상태를 도시한 것이고, 도 3은 필러 및 용강이 배출되고 있는 상태를 도시한 것이다.
상술한 바와 같이, 게이트(3000)가 개방되면 용강 정압에 의해 래들(1000)의 배출구(1400)에 투입 또는 충진되어 있던 필러(F)가 하측으로 낙하됨에 따라 상기 배출구(1400)가 개공 또는 개방된다. 그리고, 배출구(1400)가 개공되면 래들(1000) 내 용강(M)이 주입노즐(4000)로 이동된 후, 주입노즐(4000)의 하단부에 마련된 개구(이하, 토출구(4100))를 통해 배출되어 턴디시(2000)로 낙하 또는 이동한다. 즉, 용강(M)이 주입노즐(4000)의 토출구(4100)로부터 배출되어, 상기 토출구(4100)의 직하(直下)에 해당하는 영역을 거치도록 낙하 이동한다. 이와 같이, 용강(M)이 주입노즐(4000)의 토출구(4100) 직하영역을 거치도록 또는 통과하도록 낙하 이동하므로, 이하에서는 토출구(4100)의 직하(直下) 영역을 '이동경로(P)'로 명명한다(도 3 참조). 즉, 이동경로(P)는 토출구(4100)의 직하 영역이며, 용강(M)이 하측으로 낙하하는 통로를 의미한다. 그리고, 토출구(4100)로부터 배출되어 흐르는 용강의 흐름에 의한 줄기를 스트림(stream)이라고 할 때, 이동경로(P)는 토출구(4100) 하측에서 용강(M) 스트림(stream)이 형성되는 또는 스트림이 지나가는 통로를 의미할 수 있다. 이에, 용강(M)이 토출구(4100)로부터 배출되어 낙하하는 것은, 상기 토출구(4100)의 직하(直下) 영역인 이동경로(P)를 거치도록 낙하하는 것으로 설명될 수 있다. 그리고, 용강(M)이 토출구(4100)로부터 배출되어 하측으로 낙하되므로, 토출구(4100)의 직하(直下) 영역의 이동경로(P)는 '낙하경로'로 명명될 수 있다.(위에 문단에 있던 것)
이동경로(P)는 소정의 폭을 가지는데, 토출구(4100)의 폭 또는 내경에 비해 작거나, 크거나 동일할 수 있다. 보다 구체적으로, 이동경로(P)의 폭은 토출구(4100)의 폭 또는 직경의 ±5%일 수 있다.
상술한 바와 같은 이동경로(P)는 래들(1000)의 배출구(1400)를 막고 있던 필러(F)가 낙하 이동하는 경로이기도 하다. 즉, 배출구(1400)가 개공된 직후에 필러(F)가 먼저 주입노즐(4000)의 토출구(4100)로부터 배출되어 이동경로(P)로 낙하된다. 그리고 그 이후에 용강(M)이 주입노즐(4000)의 토출구(4100)로부터 배출되어 이동경로(P)로 낙하 이동하여 턴디시(2000)로 공급된다. 또한, 필러(F)가 모두 배출되면 이후에는 용강(M)만이 토출구(4100)를 통해 배출될 수 있다.
필러 처리장치(5000)는 토출구(4100) 직하 영역 즉, 이동경로(P)를 통해 낙하되는 필러(F)가 턴디시(2000) 내부로 낙하되는 것을 억제 또는 방지한다. 이러한 필러 처리장치(5000)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 토출구(4100)를 통해 배출되는 필러(F)를 흡입하는 흡입구(5211)를 가지고, 주입노즐(4000)의 하측에서 이동경로(P)의 일측에 위치된 흡입부(5210)를 구비하는 흡입기(5200) 및 이동경로(P)를 가로질러 흡입구(5211)쪽으로 가스를 분사하도록, 상기 흡입구(5211)와 다른 높이에서 상기 흡입구(5211)와 마주보게 배치된 분사부재(5111)를 구비하는 분사기(5100)를 포함한다.
흡입부(5210)와 분사부재(5111)는 서로 다른 높이에 위치되는데, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 흡입부(5210)가 분사부재(5111)의 상측에 위치하도록 설치될 수 있다. 또한, 분사부재(5111)는 이동경로(P)를 가로질러 흡입부(5210)쪽으로 가스(G)를 분사하는데, 이를 위해, 이동경로(P)의 폭 방향을 기준으로, 상기 이동경로(P)의 일측에 흡입부(5210)가 위치되고, 타측에 분사부재(5111)가 위치되도록 마련될 수 있다. 다른 말로 설명하면, 이동경로(P)의 수평방향 일측에 흡입부(5210)가 위치되고, 타측에 분사부재(5111)가 마련될 수 있다.
이에, 분사부재(5111)로부터 토출된 가스(G)는 도 3과 같이 흡입부(5210)쪽으로 상향경사지게 분사될 수 있다.
먼저, 분사기(5100)에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 분사기(5100)는 흡입부(5210)와 마주보도록 주입노즐(4000)의 토출구(4100) 하측에서 이동경로(P)의 타측에 위치되며, 가스를 분사하는 분사부재(5111)를 구비하는 분사부(5110) 및 분사부(5110)로 가스를 공급하는 가스 공급부(5120)를 포함한다.
분사부(5110)는 흡입부(5210)를 향해 가스를 분사하는 분사부재(5111) 및 가스 공급부(5120)로부터 제공되는 가스를 분사부재(5111)로 공급하도록 분사부재(5111)와 가스 공급부(5120) 사이를 연결하는 이송배관(5112)을 포함한다.
분사부재(5111)는 가스를 분사하는 수단으로서, 가스가 통과할 수 있는 내부공간 및 가스를 외부로 배출시켜 분사하는 개구(이하, 분사구(5111a))를 포함한다. 이러한 분사부재(5111)는 가스가 토출되는 분사구(5111a)를 구비하는 노즐일 수 있다.
분사부재(5111)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 토출구(4100)의 하측에서 흡입구(5211)와 마주볼 수 있도록 또는 대향하도록, 이동경로(P)의 타측에서 흡입구(5211)의 하측에 위치된다. 즉, 분사부재(5111)는 토출구(4100) 직하(直下) 영역인 이동경로(P)의 폭 방향을 기준으로, 상기 이동경로(P)의 타측에 위치된다.이와 같이, 분사부재(5111)가 이동경로(P)의 타측에서 흡입구(5211)의 하측에 위치됨에 따라, 분사부재(5111)로부터 분사되는 가스(G)는 이동경로(P)를 통과하여 흡입구(5211)를 향하도록 상향 경사지게 분사된다.
분사부재(5111)는 흡입부(5210)쪽으로 가스를 분사할 수 있도록, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 경사지게 마련될 수 있다. 즉, 분사부재(5111)는 그 분사구(5111a)가 흡입부(5210)의 흡입구(5211)와 마주볼 수 있도록 상향 경사지게 마련된다. 다른 말로 설명하면, 분사부재(5111)는 이송배관(5112)에 연결된 일단에 비해 타단인 분사구(5111a)의 높이가 높으면서, 이동경로(P) 또는 주입노즐(4000)의 폭 방향을 기준으로, 분사구(타단)(5111a)가 일단에 비해 상기 이동경로(P) 또는 주입노즐(4000)과 인접하도록 경사지게 마련된다.
이때, 분사부재(5111)는 그 분사구(5111a)가 흡입부(5210)의 흡입구(5211)와 마주볼 수 있는 각도(θsp)로 기울어지게 마련된다(도 2 참조). 이에, 분사부재(5111)의 경사 각도(θsp)는 흡입부(5210)의 경사 각도(θsu)에 따라 조절될 수 있다. 따라서, 분사부재(5111)의 경사 각도(θsp)에 대한 구체적인 설명은, 이후에 흡입부(5210)의 경사 각도(θsu)에 대해 설명할 때 다시 설명한다.
이와 같이, 분사부재(5111)가 흡입구(5211)를 향해 상향 경사지게 마련되는 경우, 가스가 흡입구(5211)쪽으로 상향 경사지게 분사되도록 하는 것이 보다 용이해 질 수 있다.
분사부재(5111)로부터 분사되는 가스의 압력은 3bar 내지 20bar(3bar 이상, 20bar 이하), 바람직하게는 5bar 내지 15bar(5 bar 이상, 25bar 이하)로 조절된다. 그리고 분사부재(5111)로부터 분사되는 가스의 분사압력은 가스 공급부(5120)를 통해 제어할 수 있다.
분사부(5110)는 상하, 좌우 방향으로 이동될 수 있도록 마련된다. 예컨대, 분사부(5110)는 별도로 마련된 이동부에 연결되어, 상기 이동부의 동작에 의해 이동될 수 있다. 분사부(5110)를 이동시키는 이동부는 분사부(5110)를 상하 및 좌우 방향으로 이동시킬 수 있는 수단이라면 특별히 한정되지 않으며, 어떠한 수단이 적용되어도 무방하다.
가스 공급부(5120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 보다 구체적으로 불활성 가스가 저장된 가스 저장부(5121), 가스 저장부(5121)의 가스를 분사부(5110)로 공급하는 공급라인(5122) 및 공급라인(5122)과 가스 저장부(5121) 간의 연통을 제어하고, 분사부재(5111)로 공급되는 가스의 압력을 조절하는 밸브(5123)를 포함할 수 있다.
가스 저장부(5121)에 저장된 가스는 불활성 가스로서, 예컨대 Ar 가스 또는 N2 가스일 수 있다. 공급라인(5122)은 가스가 통과할 수 있는 배관으로서, 가스 저장부(5121)와 분사부(5110)를 연결한다. 보다 구체적으로, 공급라인(5122)은 일단이 가스 저장부(5121)에 연결되고 타단이 분사부(5110)의 이송배관(5112)에 연결된다.
이하, 분사부재(5111)로부터 분사되는 가스에 의한 작용에 대해 설명한다.
주입노즐(4000)의 토출구(4100)로부터 배출된 필러(F)는 상기 토출구(4100)의 직하 영역 즉, 이동경로(P)를 따라 낙하된다. 이때, 실시예에 따른 분사부재(5111)를 통해 가스를 분사하면, 필러(F)의 이동방향이 도 3과 같이 흡입부(5210)를 향하도록 변경할 수 있다. 다른 말로 설명하면, 필러(F)가 턴디시(2000)가 위치된 하측을 향하도록 이동경로(P)를 따라 이동하다가(도 3의 A 참조), 그 이동방향이 턴디시(2000)쪽이 아닌 흡입부(5210)를 향하도록 변경(도 3의 B 참조)될 수 있다. 이는 분사부재(5111)로부터 이동경로(P)를 향해 분사되는 가스(G)에 의한 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 분사부재(5111)는 상술한 바와 같이, 흡입부(5210)와 마주보도록 토출구(4100) 직하(直下) 영역 또는 이동경로(P)의 타측에 위치되어 가스(G)를 분사한다. 이에, 분사부재(5111)로부터 토출된 가스(G)는, 이동경로(P)의 타측에서부터 상기 이동경로(P)의 일측에 위치된 흡입부(5210)쪽으로 분사된다. 따라서, 분사부재(5111)로부터 토출된 가스는 이동경로(P)의 일측 또는 흡입부(5210)를 향하도록 이동경로(P)를 가로지르게 분사된다. 여기서, 가스(G)가 이동경로(P)를 가로지르게 분사된다는 것은, 주입노즐(4000)의 연장방향과 교차하는 방향 즉, 이동경로(P)의 폭 방향 또는 사선방향으로 지나가도록 또는 통과하도록 분사되는 것을 의미할 수 있다. 또한, 분사부재(5111)는 그 상측에 위치된 흡입부(5210)쪽으로 가스가 분사될 수 있도록, 이동경로(P)의 타측에서 흡입구(5211)의 하측에 위치된다. 이에, 분사부재(5111)로부터 토출된 가스(G)가 이동경로(P)를 가로지르도록 상향 경사지게 분사될 수 있다. 다른 말로 설명하면, 분사부재(5111)로부터 토출된 가스(G)는, 이동경로(P)를 사선으로 통과하도록 상측에 위치된 흡입구(5211)를 향해 분사된다. 이때, 이동경로(P)로 낙하 이동중인 필러(F)는, 상기 이동경로(P)를 거치도록 분사되는 가스(G)와 충돌할 수 있고, 이 충돌에 의해 필러(F)의 이동방향이 변경될 수 있다. 그리고, 가스(G)가 이동경로(P)를 가로질러 흡입구(5211)를 향해 분사되고 있으므로, 필러(F)의 이동방향이 흡입구(5211)쪽으로 변경된다. 이후, 필러(F)는 흡입부(5210)의 흡입력에 의해 흡입구(5211)를 통해 흡입된다.
이와 같이, 분사부재(5111)로부터 분사되는 가스(G)에 의해 필러(F)의 이동방향이 흡입구(5211)쪽으로 변경되는 것은, 필러(F)의 밀도가 낮고, 무게가 가벼워, 분사부재(5111)로부터 분사되는 가스에 의해 쉽게 움직일 수 있기 때문이다.
이렇게, 필러(F)의 이동방향이 흡입구(5211)쪽으로 변경될 때, 용강(M)은 그 이동방향이 변경되지 않고, 그대로 턴디시(2000)쪽으로 낙하되어 상기 턴디시(2000)로 주입된다. 즉, 토출구(4100)로부터 배출된 용강(M)은 그대로 이동경로(P)를 거치도록 낙하하여 턴디시(2000)로 공급된다. 이는, 용강(M)의 밀도가 높고, 무게가 무거워, 이동경로(P)를 거치도록 가스(G)가 분사되더라도, 가스(G)에 의해 용강(M)이 쉽게 움직이거나, 날리지 않기 때문이다.
한편, 분사부재(5111)로부터 분사되는 가스의 압력이 3bar 미만인 경우, 가스의 압력이 약하여 토출구(4100)로부터 배출된 필러(F)가 흡입부(5210)쪽으로 이동되도록 그 이동방향을 변경하기 어려울 수 있다. 이에 따라 필러(F)가 턴디시(2000) 내부로 낙하되어 투입될 수 있고, 이로 인해 턴디시(2000) 내 용강 또는 주형 내 용강에 필러(F)에 의한 개재물이 발생될 수 있다. 반대로, 가스의 압력이 20bar를 초과하는 경우, 필러(F)뿐만 아니라, 밀도가 높은 용강(M)의 이동방향이 흡입부(5210)쪽을 향하도록 변경되어, 용강(M)이 흡입부(5210)로 흡입될 수 있다. 즉, 가스의 압력이 20bar를 초과하는 경우, 가스에 의해 미립화된 용강 즉, 액적(droplet)의 이동방향이 가스가 분사되는 방향인 흡입부(5210)쪽으로 변경될 수 있고, 이에 액적이 흡입부(5210)로 흡입될 수 있다. 이러한 경우, 흡입기(5200)가 손상될 수 있다.
따라서, 가스 공급부(5120)의 동작을 제어하여, 분사부재(5111)로부터 분사되는 가스의 압력을 3bar 내지 20bar로 조절한다.
상기에서는 분사부재(5111)가 상향 경사지게 마련되는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 분사부재(5111)가 흡입구(5211)와 다른 높이에 위치된 상태에서, 이동경로(P)를 가로지르도록 상기 이동경로(P)의 타측에서 흡입구(5211)쪽으로 상향 경사지게 가스를 분사시킬 수 있도록, 분사부재(5111)는 경사지지 않거나, 상향 경사지지 않도록 마련될 수 있다.
흡입기(5200)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주입노즐(4000)의 토출구(4100) 하측에서 이동경로(P)의 일측에 위치된 흡입부(5210) 및 흡입력을 발생시키도록 흡입부(5210)에 연결된 구동부(이하, 흡입 구동부(5220))를 포함한다. 또한, 흡입기(5200)는 흡입된 필러(F)를 집진 또는 포집할 수 있도록 흡입 구동부(5220)에 연결된 집진부(5230)를 포함할 수 있다.
흡입부(5210)는 필러(F)를 흡입하는 수단으로서, 일단은 흡입 구동부(5220)에 연결되고, 타단에는 필러(F)가 유입 또는 흡입될 수 있도록 개구 즉, 흡입구(5211)가 마련되어 있다. 그리고, 흡입부(5210)는 흡입구(5211)를 통해 흡입된 필러(F)가 통과할 수 있는 내부공간을 가진다. 다른 말로 설명하면, 흡입부(5210)는 필러(F)의 유입이 가능한 흡입구(5211) 및 유입된 필러(F)를 통과시킬 수 있는 내부통로를 가지는 소정 길이의 관로 형상일 수 있다. 이러한 흡입부(5210)는 상술한 바와 같이, 그 일단에 흡입 구동부(5220)가 연결되고, 상기 일단의 반대 끝단이 탄단에 흡입구(5211)가 마련되므로, 흡입부(5210) 내부에서 흡입력이 발생될 때 흡입구(5211)로부터 일단쪽으로 흡입력이 발생된다. 흡입부(5210)에서 발생되는 흡입력은 40kg/sec 내지 80kg/sec(40kg/sec 이상, 80kg/sec 이하)이 되도록 조절하는데, 이는 흡입 구동부(5220)를 통해 조절할 수 있다.
흡입부(5210)는 분사부재(5111)와 마주보도록 주입노즐(4000)의 토출구(4100) 하측에서 이동경로(P)의 일측에 위치된다. 다른 말로 설명하면, 주입노즐(4000)의 토출구(4100) 직하(直下) 영역의 일측에서 분사부재(5111)의 상측에 위치된다.
그리고, 흡입부(5210)는 그 흡입구(5211)로부터 흡입 구동부(5220)가 연결된 일단쪽으로 상향 경사지도록 마련 또는 배치될 수 있다. 즉, 흡입부(5210)는 흡입구(5211)에 비해 그 반대쪽 끝단인 일단의 높이가 높으면서, 일단이 흡입구(5211)에 비해 상대적으로 이동경로(P) 또는 주입노즐(4000)과 멀리 위치하도록 경사지게 마련될 수 있다. 다른 말로 설명하면, 이동경로(P) 또는 주입노즐(4000)의 폭 방향을 기준으로, 일단이 타단인 흡입구(5211)에 비해 상기 주입노즐(4000)과 멀게 위치되도록 경사지게 마련될 수 있다. 이렇게, 흡입부(5210)가 흡입구(5211)로부터 흡입 구동부(5220)가 연결된 일단쪽으로 상향 경사지게 마련됨에 따라, 흡입구(5211)에서부터 일단쪽으로 상향 경사지게 흡입력이 발생되는 것으로 설명될 수 있다.
흡입부(5210)를 주입노즐(4000) 또는 이동경로(P)와 수직으로 배치하지 않고, 상향 경사지게 배치하는 경우, 용강(M)이 흡입부(5210)로 흡입되는 것을 보다 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다. 즉, 흡입부(5210)가 주입노즐(4000) 또는 이동경로(P)와 수직으로 배치되는 경우, 다른 말로 하면 흡입부(5210)가 턴디시(2000) 바닥과 평행하게 또는 수평으로 배치되는 경우에 비해, 흡입부(5210)가 그 흡입구(5211)로부터 반대쪽 끝단으로 상향 경사지는 경우, 흡입부(5210) 외부의 물질이 흡입부(5210) 내부로 유입되기가 상대적으로 어렵다. 이는 낙하되고 있는 물질의 이동방향이 변경되는데 있어서, 그 높이는 변하지 않고 수평방향(이동경로(P)의 폭 방향)으로만 이동 방향이 변경되는 것에 비해, 수평방향뿐만 아니라, 중력의 반대 방향인 상측방향으로 변경되는 것이 상대적으로 어렵기 때문이다.
그리고, 필러(F)에 비해 용강(M)의 밀도가 높고, 무겁기 때문에, 동일한 흡입력 조건 및 가스 분사 압력 조건에서, 토출구(4100) 직하의 이동경로(P)로 낙하중인 용강(M)의 이동방향을 상기 이동경로(P) 일측의 상측방향으로 변경시키기가 상대적으로 어렵다. 이에, 흡입부(5210)가 경사지지 않게 배치된 경우에 비해, 상향 경사지게 배치되는 경우, 용강(M)이 흡입부(5210)로 흡입되기가 어렵다. 따라서, 흡입구(5211)로부터 흡입 구동부(5220)와 연결된 일단으로 상향 경사지도록 흡입부(5210)를 마련하는 것이 보다 효과적이다.
흡입부(5210)의 경사 각도(θsu)는 15°내지 45°(15°이상, 45°이하), 바람직하게는 30°내지 45°(30°이상, 45°이하)로 마련된다. 이하, 흡입부(5210)의 경사 각도(θsu)에 대해 다른 말로 설명한다. 이를 위해, 주입노즐(4000)의 양 끝단 즉, 게이트(3000)에 연결된 일단 및 상기 일단과 반대 끝에 위치된 타단인 토출구(4100)를 연결한 선(L)과 직교 또는 수직하는 선(이하, 기준선(SL))을 기준으로 설명한다(도 2 참조). 흡입부(5210)의 경사 각도(θsu)는, 흡입 구동부(5220)에 연결된 일단과, 타단인 흡입구(5211)를 연결한 선(이하, 흡입부 연장선(Lsu))과 기준선(SL) 간의 각도(θsu) 또는 흡입부 연장선(Lsu)과 기준선(SL) 간의 사잇각(θsu)을 의미한다. 실시예에서는 흡입부 연장선(Lsu)과 기준선(SL) 간의 각도(θsu)가 15°내지 45°, 바람직하게는 30°내지 45°가 되도록 흡입부(5210)를 마련한다.
한편, 흡입부(5210)의 경사 각도(θsu)가 15°미만인 경우 토출구(4100)로부터 배출된 용강 또는 미립화된 용강 액적(droplet)의 일부가 흡입부(5210)로 흡입될 수 있다. 반대로, 흡입부(5210)의 경사 각도(θsu)가 45°를 초과하는 경우, 동일한 흡입력 조건에서 흡입되는 필러의 양 즉, 흡입율이 저하될 수 있다. 따라서, 흡입부(5210)는 그 경사 각도(θsu)가 15°내지 45°가 되도록 마련한다.
분사부재(5111)는 상술한 바와 같이, 이송배관(5112)에 연결된 일단에 비해 타단인 분사구(5111a)의 높이가 높으면서, 상대적으로 분사구(5111a)가 이동경로(P) 또는 주입노즐(4000)과 인접하도록 상향 경사지게 마련될 수 있다. 이때, 분사부재(5111)는 흡입구(5211)와 마주볼 수 있는 각도로 경사지게 마련된다. 이를 위해 분사부재(5111)는 그 경사 각도(θsp)가 흡입부(5210)의 경사 각도(θsu)와 동일하도록 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 분사부재(5111)는 15°내지 45°각도(θsp)로 상향 경사지게 마련된다.
분사부재(5111)의 경사 각도(θsp)를 다른 말로 설명하면, 이송배관(5112)에 연결된 일단과, 타단인 분사구(5111a)를 연결한 선(이하, 분사부재 연장선(Lsp))과 기준선(SL) 간의 각도(θsp) 또는 분사부재 연장선(Lsp)과 기준선(SL) 간의 사잇각(θsp)을 의미한다. 실시예에서는 분사부재 연장선(Lsp)과 기준선(SL) 간의 각도(θsp)가 15°내지 45°, 바람직하게는 30°내지 45°가 되도록 분사부재(5111)를 마련한다.
흡입부(5210)는 그 흡입구(5211)의 폭이 다른 영역에 비해 넓게 마련될 수 있다. 즉, 흡입부(5210)는 적어도 흡입구(5211)를 포함하는 단부가 흡입구(5211) 방향으로 갈수록 그 폭 또는 내경이 넓어지는 형상일수 있다. 이렇게 흡입구(5211) 방향으로 갈수록 그 폭이 넓어지도록 마련되는 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 이동경로(P)와 마주보는 면적을 증가시킬 수 있고, 이에 필러(F)의 흡입 효율을 향상시킬 수 있다.
흡입부(5210)는 상하, 좌우 방향으로 이동될 수 있도록 마련된다. 예컨대, 흡입부(5210)는 별도로 마련된 이동부에 연결되어, 상기 이동부의 동작에 의해 이동될 수 있다. 흡입부(5210)를 이동시키는 이동부는 흡입부(5210)를 상하 및 좌우 방향으로 이동시킬 수 있는 수단이라면 특별히 한정되지 않으며, 어떠한 수단이 적용되어도 무방하다.
흡입 구동부(5220)는 흡입부(5210)와 연결된 흡입라인(5222), 흡입라인(5222)의 연장경로 상에 설치되며 흡입력을 발생시키는 흡입력 발생부(5221)를 포함한다.
흡입라인(5222)은 내부공간 또는 통로를 가지는 배관으로서, 흡입부(5210)와 흡입력 발생부(5221)를 연결한다. 또한, 흡입라인(5222)은 흡입력 발생부(5221)로부터 집진부(5230)까지 더 연장되도록 마련될 수 있다.
흡입력 발생부(5221)는 회전 가능한 복수의 날개를 포함하며, 기체를 압송하여 흡입력을 발생시키는 수단인 블로어(blower)일 수 있다. 물론 흡입력 발생부(5221)는 이에 한정되지 않고, 흡입력을 발생시킬 수 있는 다양한 수단의 적용이 가능하다.
집진부(5230)는 필러(F)를 수용할 수 있는 내부공간을 가지며, 흡입라인(5222)을 통과한 필러(F)가 수용되도록 상기 흡입라인(5222)에 연결된다. 이때, 집진부(5230)는 흡입부(5210)와 반대쪽에 위치하도록 흡입라인(5222)에 연결될 수 있다.
도 5는 실시예의 변형예에 따른 분사부와 흡입부를 상측에서 바라본 평면도이다.
흡입부(5210)는 도 5에 도시된 변형예와 같이, 그 흡입구(5211)가 이동경로(P)의 일부를 둘러싸는 형태로 마련될 수 있다. 즉, 흡입구(5211)는 토출구(4100) 또는 이동경로(P)의 둘레를 따라 연장된 형상으로 마련될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 주입노즐(4000)의 내부 또는 토출구의 횡단면의 형상이 원형인 경우, 이동경로(P)의 횡단면의 형상은 원형인 것으로 설명될 수 있다. 이때, 흡입구(5211)가 이동경로(P)의 둘레를 따라 연장되도록 형성되는 경우, 상기 이동경로(P)와 마주보는 흡입구(5211)가 곡선 또는 원호(弧) 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 경우, 이동경로(P)의 둘레방향으로 흡입구(5211)와의 거리가 균일 또는 동일할 수 있다. 또한, 흡입구(5211)가 이동경로(P)와 마주보는 면적이 실시예에 비해 증가될 수 있다. 이에, 변형예에 따른 흡입부(5210)로 흡입되는 필러(F)의 흡입 효율이 실시예에 비해 높을 수 있다.
상술한 바와 같이, 흡입부(5210)와 분사부재(5111)는 서로 다른 높이에 위치되는데, 흡입부(5210)가 분사부재(5111)의 상측에 위치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 흡입부(5210)가 분사부재(5111)의 하측에 위치하도록 설치될 수도 있다. 이때, 흡입부(5210)가 분사부재(5111)의 상측에 위치되는 경우, 반대의 경우에 비해 용강(M)이 흡입부(5210)로 흡입되는 것을 보다 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 흡입부(5210) 전체가 상향 경사지게 마련되는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 흡입구(5211)만이 이동경로(P)에 대해 나란하거나 평행하지 않고 경사지게 마련될 수 있다. 이때, 상하방향을 기준으로 흡입구(5211)의 상단으로 갈수록 이동경로(P)와 가까워지도록 경사지게 마련된다.
상기에서는 실시예에 따른 필러 처리장치(5000)가 용강(M)을 응고시켜 주편을 주조하는 주조설비에 적용되는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 노즐을 이용하여 제1용기의 용융물을 제2용기로 공급하고, 상기 노즐을 통해 제1용기의 배출구를 막고 있는 필러가 배출되는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 래들의 용강을 턴디시로 공급하는 조업에서 본 발명의 실시예에 따른 필러 처리장치의 동작에 대해 설명한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 턴디시(2000) 상측에 용강(M)이 수용되어 있는 래들(1000)을 위치시킨다. 그리고, 래들(1000)의 배출노즐(1200)에 게이트(3000) 및 주입노즐(4000)을 연결한다.
이후, 필러 처리장치(5000)의 분사부재(5111) 및 흡입부(5210)를 래들(1000)에 연결된 주입노즐(4000) 주위에 위치시킨다. 이때, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주입노즐(4000)의 폭 방향을 기준으로, 주입노즐(4000)의 토출구(4100) 직하 영역의 외측에 분사부재(5111) 및 흡입부(5210)를 위치시킨다. 즉, 도 2 및 4와 같이 토출구(4100) 직하 영역인 이동경로(P)의 측 방향 외측에 분사부재(5111) 및 흡입부(5210)를 위치시킨다. 이때, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 흡입부(5210)가 분사부재(5111)에 비해 상측에 위치하고, 분사부재(5111)와 흡입부(5210)가 상호 마주볼 수 있도록 위치시킨다. 또한, 흡입부(5210)는 이동경로(P)의 일측에, 분사부재(5111)는 이동경로(P)의 타측에 위치시킨다.
이때, 분사부재(5111)는 이송배관(5112)과 연결된 일단으로부터 분사구(5111a)쪽으로 상향 경사지게 마련되어 있고, 흡입부(5210)는 흡입구(5211)로부터 흡입 구동부(5220)와 연결된 일단쪽으로 상향 경사지게 마련된 상태일 수 있다. 이에, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 분사부재(5111)와 흡입부(5210)는 상하로 마주보는 상태에서 각각이 경사지게 배치된다.
분사부재(5111)와 흡입부(5210)의 위치 조정이 종료되면, 분사부재(5111)로부터 가스를 분사시키고, 흡입부(5210)에 흡입력을 발생시킨다. 즉, 가스 공급부(5120)를 동작시켜 분사부재(5111)로 가스 예컨대 Ar 가스를 공급하고, 흡입 구동부(5220)의 흡입력 발생부(5221)를 동작시켜 흡입부(5210)에 흡입력을 발생시킨다. 이때, 분사부재(5111)로부터 분사되는 가스의 압력이 3bar 내지 20bar, 흡입부(5210)의 흡입력이 40kg/sec 내지 80kg/sec가 되도록 한다.
다음으로, 게이트(3000)를 개방시킨다. 즉, 상부홀(3110)과 하부홀(3210)이 상호 연통되도록 하부 플레이트(3200)를 수평 이동시킨다. 상부홀(3110)과 하부홀(3210)이 연통되도록 게이트(3000)가 개방되면, 래들(1000) 내 용강(M)이 하측으로 쏟아지는 힘인 용강 정압이 발생되며, 이 용강 정압에 의해 필러(F)가 배출구(1400) 밖으로 낙하되고, 이에 따라 배출구(1400)가 개공된다.
이렇게 배출구(1400)가 개공되면, 먼저 필러(F)가 주입노즐(4000)을 통과하여 상기 주입노즐(4000)의 토출구(4100) 밖으로 배출되어, 상기 토출구(4100) 직하 영역인 이동경로(P)를 따라 낙하 이동한다. 이후 후속으로 용강이 토출구(4100) 밖으로 배출되어, 이동경로(P)를 따라 낙하 이동한다. 즉, 토출구(4100)로부터의 배출 및 이동경로(P)로 낙하 이동하는데 있어서, 필러(F)가 먼저 토출구(4100)로부터 배출된 후 이동경로(P)로 낙하 이동하고, 이후에 용강(M)이 토출구(4100)로부터 배출되어 이동경로(P)로 낙하 이동할 수 있다. 이렇게, 필러(F)가 이동경로(P)로 낙하하는데 있어서, 필러(F) 사이에 용강이 있을 수 있으나, 이는 소량으로서 분사부재(5111)로부터 분사되는 가스에 의해 그 이동방향이 변경되는데 있어서 문제가 되지 않을 수 있다.
토출구(4100)로부터 배출되어 상기 토출구(4100)의 직하 영역인 이동경로(P)로 낙하중인 필러(F)는 분사부재(5111)로부터 흡입부(5210)쪽으로 분사되는 가스(G)에 의해 그 이동경로(P)가 변경된다. 즉, 이동경로(P)로 낙하중인 필러(F)(도 3의 A 참조)는 상기 이동경로(P)를 통과하도록 분사되는 가스(G)와 충돌될 수 있다. 이에, 필러(F)의 이동방향이 토출구(4100) 직하에 위치한 턴디시(2000)가 아닌, 이동경로(P)의 일측에 위치된 흡입부(5210)쪽으로 변경된다(도 3의 B 참조). 또한, 분사부재(5111)는 흡입구(5211)의 하측에서 가스를 분사하고 있기 때문에, 흡입구(5211) 하측의 이동경로(P)를 통과중인 필러(F)가 가스와 충돌하여, 그 이동방향이 상측으로 변경된다. 즉, 흡입구(5211) 하측의 이동경로(P)를 통과중인 필러(F)의 이동방향(도 3의 A 참조)이 상기 이동경로(P)의 일측이면서 흡입부(5210)가 위치되는 상측쪽으로 변경된다(도 3의 B 참조). 그리고, 흡입부(5210)쪽으로 그 이동방향이 변경된 필러(F)는 흡입부(5210) 내부로 흡입되고, 이후 필러(F)는 흡입라인(5222)을 따라 이동하여 집진부(5230) 내부로 집진될 수 있다. 이에 따라, 필러(F)가 턴디시(2000)로 낙하되어 턴디시(2000) 내 용강(M)으로 혼입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이와 같이, 토출구(4100)로부터 필러(F)가 배출되는 동안, 필러의 흡입 효율 및 용강의 흡입 방지를 위해, 이동부를 이용하여 흡입부(5210) 및 분사부재(5111) 중 적어도 하나를 상하방향 및 좌우방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시켜, 가스 분사 위치 및 흡입위치를 조정할 수도 있다.
분사부재(5111)로부터 가스를 분사시켜 필러(F)를 흡입부(5210)로 흡입시키는 동안, 토출구(4100)로부터 배출된 용강(M)은 그 이동방향이 변경되지 않고, 이동경로(P)를 따라 턴디시(2000)로 낙하된다. 즉, 필러(F)가 턴디시(2000)로 낙하되는 것을 억제 또는 방지하면서, 용강(M)을 턴디시로 공급할 수 있다.
이후, 래들(1000)의 배출구(1400)에 충진되어 있던 필러(F)가 토출구(4100) 밖으로 모두 배출되어 흡입부(5210)로 흡입되면, 분사부(5110) 및 흡입부(5210)의 동작을 중지시킨다. 그리고, 분사부(5110) 및 흡입부(5210)를 래들(1000)과 턴디시(2000) 사이 공간의 외측으로 이동시키는 것이 바람직하다. 즉, 주조조업에 방해되지 않도록, 래들(1000) 및 턴디시(2000)의 외측으로 이동시킨다.
상기에서는 흡입부(5210)에 흡입력을 발생시키고, 분사부재(5111)를 통해 가스를 분사시킨 후에, 래들(1000)의 배출구(1400)를 개공시키는 것으로 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 흡입력 발생 및 가스 분사는 배출구(1400)를 개공함과 동시에 실시할 수도 있다. 또한, 배출구(1400)를 개공시킨 후, 필러(F)가 주입노즐(4000)의 토출구(4100)로부터 배출되기 전에 흡입부(5210)에 흡입력을 발생시키고, 분사부재(5111)를 통해 가스를 분사시킬 수도 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 필러 처리장치에 의하면, 래들(1000)의 배출구(1400)에 충진되어 있는 필러(F)를 낙하시켜 상기 배출구(1400)를 개공시킬 때, 토출구(4100)로부터 배출된 필러(F)가 턴디시(2000)쪽으로 낙하되지 않고, 흡입부(5210)로 흡입되도록 그 이동방향을 변경시킬 수 있다. 따라서, 필러(F)가 턴디시(2000) 및 턴디시(2000)에 연결된 주형으로 투입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이로 인해, 턴디시(2000) 또는 주형 내 용강(M)으로 필러(F)가 투입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있고, 필러(F)와의 반응에 의해 용강에 개재물이 발생되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 따라, 필러(F) 또는 개재물로 인한 주편의 품질 저하 발생을 방지할 수 있다.
또한, 필러(F)가 흡입부(5210)로 흡입되는데 있어서, 용강(M)이 함께 흡입되는 것을 방지할 수 있어, 필러 처리장치(5000)의 손상을 방지할 수 있다.
1000: 래들 4000: 주입노즐
4100: 토출구 5111: 분사부재
5210: 흡입부 5211: 흡입구

Claims (18)

  1. 용기로부터 배출된 용융물이 통과할 수 있는 노즐의 외부에 설치된 필러 처리장치로서,
    상기 노즐의 토출구 직하 영역이며, 상기 토출구로부터 배출되는 필러 및 용융물이 하측으로 이동하는 이동경로의 수평방향 일측에 위치되는 흡입구를 구비하여, 상기 토출구로부터 배출되는 필러를 흡입하는 흡입부; 및
    상기 흡입구와 다른 높이에서 상기 흡입구와 마주보게 배치되어, 상기 이동경로를 가로질러 상기 흡입구쪽으로 가스를 분사하는 분사부재;
    를 포함하고,
    상기 흡입부는 상기 분사부재의 상측에 위치하며, 상기 흡입구로부터 상측으로 갈수록 상기 이동경로와 멀어지게 경사진 형상이며,
    상기 흡입부는, 상기 흡입구가 상하방향으로 상기 토출구와 분사부재 사이에 위치되도록 배치되고, 상기 흡입부가 상기 이동경로와 이루는 경사 각도는 15°내지 45°이며,
    상기 흡입구는, 상기 이동경로 둘레의 일부를 둘러싸도록, 상기 토출구의 둘레방향으로 연장 형성된 원호(弧) 형상인 필러 처리장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사부재는, 가스가 상기 이동경로를 가로질러 상기 흡입구쪽을 향하도록 상향 경사지게 가스를 분사하는 필러 처리장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡입부는, 상기 흡입구쪽으로 갈수록 내부 폭이 증가하는 형상인 필러 처리장치.
  8. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분사부재는, 가스가 토출되는 분사구쪽으로 갈수록 상기 이동경로와 가까워지게 상향 경사지게 마련된 필러 처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 분사부재가 상기 이동경로와 이루는 경사 각도는 상기 흡입부의 경사 각도와 동일한 필러 처리장치.
  10. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡입부 및 분사부재 중 적어도 하나를 상하방향 및 좌우방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 이동부를 포함하는 필러 처리장치.
  11. 제1용기로부터 노즐을 통하여 제2용기 방향으로 필러 및 용융물을 배출하는 과정;
    상기 노즐의 토출구 직하 영역인 이동경로의 폭 방향 일측에서 흡입력을 발생시키는 과정;
    상기 이동경로를 가로지르면서, 상기 이동경로와 경사지게 가스가 분사되도록, 상기 일측과 다른 높이에서 상기 일측쪽으로 가스를 분사하는 가스 분사 과정; 및
    상기 분사되는 가스로 상기 이동경로로 낙하 이동중인 필러의 이동방향을 상기 일측쪽으로 변경시키는 과정;
    을 포함하고,
    상기 가스 분사 과정은, 가스가 상기 이동경로를 가로질러 상기 일측쪽을 향하도록, 상기 일측의 하측에서 상향 경사지게 가스를 분사하는 과정을 포함하며,
    상기 흡입력을 발생시키는 과정은, 상기 일측에 위치되며, 상기 이동경로 둘레의 일부를 둘러싸도록 상기 토출구의 둘레방향으로 연장 형성된 원호(弧) 형상의 흡입구를 구비하고, 상기 흡입구로부터 상측으로 갈수록 상기 이동경로와 멀어지며, 상기 이동경로와 이루는 경사 각도가 15°내지 45°가 되도록 경사진 흡입부를 이용하여 흡입력을 발생시키는 과정을 포함하는 필러의 처리방법.
  12. 삭제
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 필러의 이동방향을 변경시키는 과정은, 상기 이동경로로부터 상기 이동경로의 일측으로 상향 경사지도록 변경시키는 과정을 포함하는 필러의 처리방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    이동방향이 변경된 상기 필러를 흡입하여 집진시키는 과정을 포함하는 필러의 처리방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 흡입력을 발생시키는 과정은 상기 흡입력을 40kg/sec 내지 80kg/sec으로 조절하는 과정을 포함하는 필러의 처리방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 가스 분사 과정은, 분사되는 가스의 압력을 3bar 내지 20bar으로 조절하는 과정을 포함하는 필러의 처리방법.
  17. 청구항 11, 청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡입력을 발생시키는 과정 및 가스 분사 과정은, 상기 필러 및 용융물을 배출하는 과정 전에 실시하는 필러의 처리방법.
  18. 청구항 11, 청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융물은 용강을 포함하고, 상기 제1용기는 상기 용강을 수용하는 래들을 포함하며, 상기 제2용기는 상기 래들로부터 제공된 용강을 수용하는 턴디시를 포함하는 필러의 처리방법.
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