KR20000005447U - 연속주조용 턴디쉬 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연속주조에 사용되는 턴디쉬에 관한 것으로, 보다 상세히는 주입된 용강의 흐름을 적정화시킬 수 있도록 철피로 이루어진 턴디쉬의 바닥면 형상을 단순히 변경하여 턴디쉬내 용강의 체류시간을 극대화하고, 턴디쉬내 정체영역을 저감시켜 용강의 청정도를 향상시키고, 턴디쉬내화물비용을 줄일 수 있는 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다.

본 고안은 용강이 주입되는 용강주입구(3)와, 용강이 빠져나가는 용강출구(4)가 형성되고, 철피로 이루어진 본체(2) 내부에 위어 같은 격벽부재(8)가 수직 설치되는 턴디쉬 설비에 있어서, 상기 본체(2)의 바닥면에 폭방향으로 상기 격벽부재(8)의 하단과 마주하도록 갖추어지는 경사요홈(7)은 상기 용강주입구(3)의 직하부근방에 일정깊이(h)로 함몰형성되고, 일정 경사각도(θ1)(θ2)로 전방경사면(6a)과 후방경사면(6b)이 경사지게 형성되며, 상기 본체(2) 내에 저장되는 용강의 탕면(9)으로 상단이 일부 노출되도록 잠기는 상기 격벽부재(8)의 하단과 후방경사면(6b)사이의 간격(d)을 일정크기로 갖추어 주입된 용강이 상기 간격(d)을 통해 상향 유도됨을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬를 제공한다.

Description

연속주조용 턴디쉬

본 고안은 연속주조에 사용되는 턴디쉬에 관한 것으로, 보다 상세히는 주입된 용강의 흐름을 적정화시킬 수 있도록 철피로 이루어진 턴디쉬의 바닥면형상을 단순히 변경하여 턴디쉬내 용강의 체류시간을 극대화하고, 턴디쉬내 정체 영역을 저감시켜 용강의 청정도를 향상시키고, 턴디쉬내화물제작비용을 줄일 수 있는 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조에 사용되는 턴디쉬의 기능을 레들과 주형사이에서 용강을 저장하는 것 이외에 용강내에 혼입된 개재물을 제거하는 것으로서, 이러한 턴디쉬(1a)에서 개재물을 제거하기 위하여 알려진 종래의 기술들은 도 1(a) 내지 (e)에 도시한 바와같이, 댐(Dam), 위어(Weir), 싱글댐(Single Dam), 배플(Baffle), 임팩트패드(Impact Pad) 또는 메인댐(Main Dam), 서브댐(Sub Dam)등을 적용하여 이들의 위치, 거리 및 세부적인 형상을 변경함으로써, 철피로 이루어진 본체(2)의 용강주입구(3)를 통하여 용강이 주입되고, 본체(2) 바닥면에 형성된 용강 출구(4)를 통하여 주형내로 용강이 빠져나가는 턴디쉬(1a)내에서 용강유동을 적정화하는 것이다.

즉, 도 1(a) 는 댐(11)과 위어(12)를 철피로 이루어진 본체(2)에 채용하여 광범위하게 사용되는 턴디쉬(1a)구조를 도시한 것으로서, 이는 본체(2)의 바닥면으로 부터 일정높이 이격되도록 댐(11)을 설치하고, 상기 본체(2)의 바닥면에 하단이 접하는 위어(12)를 상기 댐(11)후방에 설치한 구조로 이루어져 용강주입구(3)를 통하여 저장된 용강을 용강출구(4)로 배출하는 구조이다.

그리고, 도 1(b)는 싱글댐(21)과 브릭(Brick)(22)을 턴디쉬(1a)의 본체(2)에 채용한 것으로서, 이는 하단에 'ㄷ'자형 절개부(21a)가 형성된 싱글댐(21)을 본체의 바닥면에 설치하고, 그 후방에 주입된 용강의 흐름을 상향으로 유도할 수 있도록 브릭(22)을 설치한 구조이다.

또한, 도 1(c)는 구멍(31a)(31b)이 다수개 천공된 배플(31)(32)을 턴디쉬(1a)의 본체(2)에 채용한 것으로서, 이는 상기 본체(2)내에서 잔잔한 용강의 유동을 유도할 수 있도록 다수개의 구멍(31a)(31b)이 천공형성되고, 댐(11)이나 위어(12)의 형태를 갖는 배플(31)(32)을 상기 본체(2)의 바닥면에 수직하게 설치한 것이다.

그리고, 도 1(d)는 임팩트패드(41)를 턴디쉬(1a)의 본체(2)에 채용한 것으로써, 이는 용강의 주입되는 용강주입구의 직하부인 본체(2)의 바닥면에 임팩트패드(41)를 설치하여 주입된 용강의 초기분산을 활성화하고, 용강의 난류를 효과적으로 제어할 수 있는 것이다.

또한, 도 1(e)는 메임댐(51)과 서브댐(52)을 턴디쉬(1a)의 본체(2)에 채용한 것으로서, 이는 하단에 'ㄷ'자형 돌출부(51a)가 형성된 메인댐(51)을 본체(2) 바닥면에 수직하게 설치하고, 그 후방에 'ㄷ'자형 절개부(52a)가 형성된 서브댐(52)을 설치하여 용강주입구(3)를 통하여 용강출구(4)로 빠져나가는 용강의 잔탕량을 최소화할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 댐, 위어(11)(12)와 구멍(31a)(32a)을 천공한 배플(31)(32)을 혼합하여 채용한 턴디쉬(1a) 또는 상기 댐(11), 위어(12)와 임팩트 패드(41)를 혼합하여 채용한 또다른 턴디쉬(1a)를 갖추어 연속적인 주조작업을 수행하였다.

그러나, 일반적으로 광범위하게 채용되는 댐(11)과 위어(12)를 동시에 사용하면, 전체적으로 내화물 비용이 많이 들어 턴디쉬(1a)의 조업비용을 상승시키는 문제점이 있고, 싱글댐(21), 메인댐(51)을 적용하는 경우에는 턴디쉬(1a) 내의 잔탕량을 처리하기 위하여 본체(2) 바닥면에 별도의 구멍을 천공해야 함은 물론, 용강의 상향 흐름을 유도할 수 있도록 브릭(22)이나 서브댐(52)과 같은 부가적인 장치를 필요로 하는 문제점이 있었다.

그리고, 다수개의 구멍(31a)(32a)을 천공한 배플(31)(32)을 턴디쉬(1a)에 채용하는 경우, 댐이나 위어형태를 갖는 배플(31)(32)몸체에 구멍(31a)(32a)을 천공하는 가공이 쉽지 않고, 내화물을 가공하는 비용이 많이 소요되고, 연속주조작업시 주입된 용강내에 혼입된 개재물이 유일통로인 상기 구멍(31a)(32a)에 끼여 용강의 흐름이 이루어지는 상기 구멍(31a)(32a)을 밀폐시키면서 연속주조작업을 곤란하게 하는 사용상의 문제점이 있었다.

또한, 임팩트패드(41)를 턴디쉬(1a)에 채용하는 경우, 그 형태에 따라 내화물가공이 쉽지 않아 제작비용이 많이 소요되며, 상기 임팩트패드(41)내에 잔존하는 잔탕을 제거하는 부가적인 기술을 필요로 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 그 목적은 철피로 이루어진 본체의 바닥면을 함몰형성하고 이에 댐이나 용강중 하나만을 수직설치하여 주입된 용강의 체류시간을 증가시키고, 정체영역을 절감시켜 용강내에 혼입된 개재물의 부상을 극대화시킬 수 있어 용강의 청정도가 향상되며, 노즐막힘을 방지하며, 품질향상을 도모함은 물론, 내화물의 추가비용을 절감하여 제작비용을 줄일 수 있는 연속주조용 턴디쉬를 제공함에 있다.

도 1(a)는 댐과 위어를 채용한 종래의 턴디쉬를 도시한 종단면도와 평면도,

도 1(b)는 싱글댐과 브릭을 채용한 종래의 턴디쉬를 도시한 종단면도와 평면도,

도 1(c)는 다수개의 배플을 채용한 종래의 턴디쉬를 도시한 종단면도와 평면도,

도 1(d)는 임팩트패드를 채용한 종래의 턴디쉬를 도시한 종단면도와 평면도,

도 1(e)는 메임댐과 서브댐을 채용한 종래의 턴디쉬를 도시한 종단면도와 평면도,

도 2(a)는 본 고안에 따른 연속주조용 턴디쉬를 도시한 종단면도,

도 2(b)는 본 고안에 따른 연속주조용 턴디쉬를 도시한 평면도,

도 3은 본 고안에 따른 연속주조용 턴디쉬의 다양한 실시예에 대한 수모텔 실험결과를 나타낸 그래프,

도 4는 본 고안의 턴디쉬와 종래의 턴디쉬내로 주입된 용강의 체류시간을 비교한 그래프,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 ..... 본체 3 ..... 용강주입구

4 ..... 용강출구 6a,6b .. 전,후방 경사면

7 ..... 경사요홈 8 ..... 격벽부재

9 ..... 탕면 11 .... 댐

12 .... 위어 31,32 .. 배플

41 .... 임팩트 패드 51 .... 메인댐

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로 본 고안은,

용강이 주입되는 용강주입구와, 용강이 빠져나가는 용강출구가 형성되고, 철피로 이루어진 본체내부에 위어같은 격벽부재가 수직설치되는 턴디쉬 설비에 있어서,

상기 본체의 바닥면에 폭방향으로 상기 격벽부재의 하단과 마주하도록 갖추어지는 경사요홈은 상기 용강주입구의 직하부근방에 일정깊이로 함몰형성되고, 일정경사각도로 전방경사면과 후방경사면이 경사지게 형성되며, 상기 본체내에 저장되는 용강의 탕면으로 상단이 일부 노출되도록 잠기는 상기 격벽부재의 하단과 후방경사면사이의 간격을 일정크기로 갖추어 주입된 용강이 상기 간격을 통해 상향 유도됨을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬를 마련함에 의한다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

본 고안에 따른 연속주조용 턴디쉬(1)는 도 2 내지 4에 도시한 바와같이, 철피로 이루어져 형상가공이 용이한 본체(2)의 바닥면에 경사요홈(7)을 함몰형성하여 혼입된 개재물의 부상을 극대화시킬 수 있도록 주입된 용강의 체류시간을 증가시키고, 정체영역을 저감시켜 용강의 청정도를 향상시킴은 물론, 하나의 격벽부재(8)만을 갖추어 턴디쉬내화물비용을 절감시킬 수 있는 것이다.

즉, 상기 턴디쉬(1)는 도 2(a)(b)에 도시한 바와같이, 철피로 이루어진 본체(2)와, 용강이 주입되는 용강주입구(3) 및 용강이 배출되는 용강출구(4)로 이루어짐에 따라, 형상변경이 용이한 본체(2)의 바닥면에 폭방향으로 갖추어지는 상기 경사요홈(7)은 레들(미도시)로 부터 용강이 주입되는 용강주입구(3) 직하부근방의 상기 본체(2) 바닥면에 일정깊이(h), 바람직하게는 30 내지 45mm 로 함몰형성된다. 이때, 상기 경사요홈(7)의 일정깊이(h)는 주입된 용강의 흐름이 본체(2) 바닥에서 이루어지도록 수직설치되는 격벽부재(8)의 하단과 상기 경사요홈(7) 사이에 측정되는 거리이다.

그리고, 상기 경사요홈(7)의 바닥면과 하단이 서로 마주하도록 수직설치되는 상기 격벽부재(8)는 상기 본체(2)내로 주입된 용강의 탕면(9)으로 상단이 일부 노출되도록 용강내에 잠기는 것이다.

또한, 상기 본체(2) 바닥면에 함몰형성되는 경사요홈(7)은 용강주입구(3)를 통하여 주입된 용강의 흐름이 항기 격벽부재(8)의 하단과 경사요홈(7) 바닥면 사이에서 원활하게 이루어지도록 일정 경사각도(θ1)(θ2), 바람직하게는 10 내지 30°를 갖는 전방경사면(6a)과 후방경사면(6a)을 갖추어 구성하고, 상기 격벽부재(8)의 하단과 후방경사면(6b) 사이의 간격(d)은 일정크기 바람직하게는 15 내지 25mm 의 일정크기로 갖춤으로써, 주입된 용강은 상기 간격(d)을 통해 상향 유도되어 혼입된 개재물의 부상을 촉진시킬 수 있는 것이다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 연속주조용 턴디쉬의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

즉, 철피로 이루어진 본체(2)의 바닥면에 경사요홈(7)을 폭방향으로 일정깊이(h) 함몰형성하고, 그 바닥면과 대응하는 위치에 격벽부재(8)를 수직하게 설치한 턴디쉬(1)의 용강주입구(3)로 용강을 주입하면, 상기 격벽부재(8)의 전방측 본체(2)내로 저장되는 용강의 흐름은 도 2(a),(b)에 도시한 바와같이, 유일통로인 상기 경사요홈(7)의 전방경사면(6a)과 상기 격벽부재(8)의 하단 사이로 공급된 다음, 상기 경사요홈(7)의 바닥면을 지나서 상기 경사요홈(7)의 후방경사면(6b)과 상기 격벽부재(8)의 하단사이에 간격(d)를 통해 상기 격벽부재(8)의 후방으로 배출되는 것이다.

이때, 상기 격벽부재(8)의 후방측으로 용강이 빠져나오는 상기 간격(d)이 좁고, 상기 경사요홈(7)의 후방경사면(6b)이 댐역활을 수행하기 때문에, 상기 용강의 유속은 빨라지고, 본체(2) 내에서의 용강흐름을 상향으로 유도할 수 있어 용강내에 혼입된 개재물의 부상에 매우 유리한 유동을 확보할 수 있고, 본체(2) 내부의 유효부피가 커지게 된다.

한편, 도 3은 본 고안에 따른 턴디쉬의 다양한 실시예에 대한 수모텔 실험결과를 나타낸 그래프로서, 이는 염화칼륨(KCL)과 같이 전기전도도가 있는 용액을 수모텔장치에 투입하여 출구에서의 전도도를 측정하여 여러 실시형태의 턴디쉬(1) 내에서 용강의 체류시간을 평가하여 그래프화한 것이다. 여기서, 세로축은 수모텔 실험을 통해 구한 농도를 측정된 농도의 평균값으로 나눈 값이고, 가로축은 시간을 평균체류시간으로 나눈 값이다.

그리고, 띠선으로 표시된 제 1실시예는 30mm 의 일정깊이(h), 10°의 경사각도(θ1)(θ2)를 갖는 전,후방 경사면(6a)(6b)으로 경사요홈(7)이 함몰형성된 턴디쉬(1)이고, 실선으로 표시된 제 2실시예는 45mm 의 일정깊이(h), 20°의 경사각도(θ1)(θ2)를 갖는 전,후방 경사면(6a)(6b)으로 경사요홈(7)이 함몰형성된 턴디쉬(1)이고, 점선으로 표시된 제 3실시예는 45mm 의 일정깊이(h), 30°의 경사각도 (θ1)(θ2)를 갖는 전,후방 경사면(6a)(6b)으로 경사요홈(7)이 함몰형성된 턴디쉬(1)이다. 이때, 상기 본체(2)의 측벽을 이루는 경사각도는 10°이며, 상기 격벽부재(8)의 양측면을 이루는 경사각도는 15°이고, 상기 간격(d)은 20mm 로 한다.

즉, 도 3에서와 같이 경사요홈(7)의 일정높이(h)와, 전,후방경사면(6a)(6b)의 일정경사각도(θ1)(θ2)를 변화시킴으로써, 서로 다른 양태의 용강체류시간 곡선을 얻을 수 있는 것이다. 투입후 초기에 전도도가 측정되는 시점(도 3에서 t/NRT = 0.2 근처)은 플러그 플로우(Plug Flow)(이웃한 용강과 혼합을 일으키지 않고 주흐름방향으로 빠져나가는 흐름)을 나타낸다. 상기 플러그 플로우 영역이 클수록 데드 존(Dead Zone), 턴디쉬 기능을 수행하지 못하는 정체영역이 작아지는 것이다.

그리고, 피이크(Peak)값이 나오는 시간이 길수록, 즉 그래프가 오른쪽(시간이 증가하는 방향)으로 이동할수록 용강의 체류시간이 증가하는 것을 의미함에 따라, 상기와 같이 주어진 조건에서 체류시간이 증가한다는 것은 각 실시예의 턴디쉬(1)내로 주입된 용강에 혼입된 개재물이 부상되어 제거될 수 있는 가능성이 증가한다는 것을 뜻하므로 체류시간이 클수록 턴디쉬(1)의 성능평가에 매우 유리한 것이다.

상기와 같은 용강 평균체류시간 곡선으로부터 턴디쉬(1)의 성능을 평가할 때, 1) 초기에 검출되는 시간이 길수록, 2) 그래프가 좁은 시간구간에 분포할수록, 3) 피이크치가 클수록, 4) 그래프가 시각축에 대해 오른쪽으로 분포할수록, 5) 평균체류시간이 증가할수록 상기 턴디쉬(10의 바닥면형상은 효과적으로 구성된 것이다. 이에 따라, 상기한 실시예에서 가장 효과적인 평균용강체류시간곡선을 얻을 수 있는 것은, 45mm 의 일정깊이(h), 20°의 경사각도(θ1)(θ2)를 갖는 전,후방 경사면(6a)(6b)으로 경사요홈(7)이 함몰형성된 턴디쉬(1)임을 알 수 있다.

한편, 도 4는 종래의 턴디쉬와 본 고안의 턴디쉬에 대한 수모텔 실험결과를 서로 비교하여 나타낸 그래프로서, 여기서 측정된 턴디쉬(1)는 제2 실시예와 동일한 조건을 갖는다. 즉, 도시한 바와같이, 본 고안은 종래에 비하여 초기에 검출되는 시간이 늦고, 피크치가 높으며, 체류곡선이 좁은 시간대에 분포하고, 그려지는 그래프의 테일(Tail)부가 작다는 것을 알 수 있다. 이는 상술한 바와같이, 턴디쉬(1) 내에서 데드존인 정체영역이 작다는 것을 의미하며, 피크치가 시간축의 오른쪽에 위치함으로 평균용강 체류시간이 크다는 것을 뜻함에 따라 종래의 턴디쉬(1a)와 비교하여 본 고안의 턴디쉬(1) 기능이 현저히 향상됨을 알 수 있는 것이다.

상술한 바와같은 본 고안에 의하면, 설계변경이 용이한 본체(2)의 바닥면에 경사요홈(7)을 갖추어 수직설치된 격벽부재(8)의 하단과 경사요홈(7) 바닥면 사이로 용강의 흐름을 적정하게 상향유도할 수 있기 때문에, 주입된 용강의 체류시간을 극대화시켜 용강내에 혼입된 개재물의 부상이 촉진되고, 이로 인하여 용강의 청정도를 향상시켜 품질이 우수한 완제품을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 노즐막힘 현상을 사전에 예방하여 원할한 연속주조작업을 수행할 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 용강이 저장되는 본체(2) 내에 하나의 격벽부재(8)만이 설치되고, 종래와 같은 별도의 구멍가공이 불필요하기 때문에, 내화물의 비용을 현저히 줄여 전체적인 제조원가를 절감할 수 있는 실용상의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 용강이 주입되는 용강주입구(3)와, 용강이 빠져나가는 용강출구(4)가 형성되고, 철피로 이루어진 본체(2) 내부에 위어 같은 격벽부재(8)가 수직 설치되는 턴디쉬 설비에 있어서,

   상기 본체(2)의 바닥면에 폭방향으로 상기 격벽부재(8)의 하단과 마주하도록 갖추어지는 경사요홈(7)은 상기 용강주입구(3)의 직하부근방에 일정깊이(h)로 함몰형성되고, 일정 경사각도(θ1)(θ2)로 전방경사면(6a)과 후방경사면(6b)이 경사지게 형성되며, 상기 본체(2) 내에 저장되는 용강의 탕면(9)으로 상단이 일부 노출되도록 잠기는 상기 격벽부재(8)의 하단과 후방경사면(6b)사이의 간격(d)을 일정크기로 갖추어 주입된 용강이 상기 간격(d)을 통해 상향 유도됨을 특징으로 하는 연속주조용 턴디쉬.