KR20000013258U - 연주기의 용강 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 용강이 저장된 턴디쉬에 적정의 진공이 유지되게 하되 적어도 두 개의 침지노즐을 통해 용강을 공급하면서 토출유량을 제어함에 따라 용강의 토출유량과 유속분포를 균일하게 함과 아울러 응고쉘의 성장을 억제할 수 있게한 연주기의 용강 공급장치에 관한 것으로,

즉, 일시적으로 용강이 저장되는 턴디쉬에 진공을 유지하는 진공실과 대기압이 작용되는 대기압실이 형성되고, 상기 진공실과 대기압실의 연결부에는 용강의 공급을 제어하는 유량제어밸브가 설치되며, 상기 턴디쉬에 구비된 진공실의 저면에는 주형내로 용강을 토출시키는 적어도 2개 이상의 침지노즐이 설치됨으로써 침지노즐의 양측 토출구의 토출유속이 균일하게 되고 평균유속을 획기적으로 감소시킴과 아울러 유동분포를 완벽하게 균일화 한 것이다.

Description

연주기의 용강 공급장치

본 고안은 연주기의 용강 공급장치, 더욱 상세하게는 용강이 저장된 턴디쉬에 적정의 진공이 유지되게 하되 적어도 두 개의 침지노즐을 통해 용강을 공급하면서 토출유량을 제어함에 따라 용강의 토출유량과 유속분포를 균일하게 함과 아울러 응고쉘의 불균일 성장을 억제할 수 있게한 연주기의 용강 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조공정은 액체상태의 용강을 응고시켜 고체상태의 얇은 사각단면을 갖는 주편(Slab)으로 만들어내는 공정으로서, 연주기의 주요구성은 도 1에서와 같이 턴디쉬(1)와 침지노즐(2)과 슬라이딩게이트(3) 및 주형(4) 등으로 되어 있다.

턴디쉬는 래들로부터 공급받은 용강을 일시적으로 저장한 후 침지노즐의 슬라이딩게이트를 거쳐 주형내로 공급되어 이 주형에서부터 용강의 응고가 시작되어 최종 제품인 주편으로 생성되게 되며, 상기 주조과정에서 요구되는 용강의 유량은 슬라이딩게이트의 개폐조작에 의해서 제어된다.

이때 상기 설비중 턴디쉬와 침지노즐 및 슬라이딩게이트 등의 장치를 통틀어 용강 공급장치라고 부른다.

이러한 연속주조공정에 있어서 생산된 주편의 품질 및 조업 안전성에 관한 주요 문제점들은 초기 응고쉘의 불균일한 성장과 응고쉘의 재용융 그리고 주형 용강내의 불순물 존재여부 등에 의해 주로 발생됨으로써, 이러한 문제해결의 최우선 과제는 용강의 바람직한 유동형태를 구현하는 것이 제일 중요하다.

바람직한 유동형태는 여려 가지 이유로 인하여 턴디쉬에서 침지노즐을 거쳐 주형내로 용강이 공급될 때 침지노즐의 출구에서의 유동 평균속도를 가능한 한 작게하고 또 속도분포도 가능한 균일할 때 가장 잘 구현된다.

따라서 연주관련 문제점들을 해결하기 위해서는 침지노즐 토출구에서의 유동 평균속도가 가능한 작아야 하고, 유동속도 분포도 가능한 균일해야 한다.

그러나 종래의 연주공정에 있어서 턴디쉬와 침지노즐 및 슬라이딩게이트 등으로 이루어지는 용강 공급장치의 대부분은 도 2에 나타낸 것처럼 침지노즐(2)의 중간에 설치된 슬라이딩게이트(3)로 인해서 침지노즐 중간 유로에서 유동 왜곡현상(5)이 필연적으로 발생하였다.

이러한 용강의 유동 왜곡현상은 결과적으로 노즐 좌우 토출구(6)(6')에서의 유속분포(7)(7')에 대하여 평균 유속차이를 유발하여 유동의 불균일도를 증가시키게 되고, 또 어느 한쪽의 평균 유동속도(도 2에서 V1-right)를 증가시키는 대단히 나쁜 결과를 초래하게 된다.

그 결과, 유동왜곡이 일어나는 경우의 최대 평균속도는 V1-right로서 왜곡이 일어나지 않은 경우를 가정한 평균속도인 V1=(V1-left + V1-right)/2보다 커지게 된다.

또한 평균유속을 줄이는 것은 바로 침지노즐의 단면적을 늘려야 함을 의미하는데, 기존의 한 개의 침지노즐 및 슬라이딩게이트 방식의 유량 제어장치를 사용할 경우에는 도 3에 나타낸 것처럼 턴디쉬로부터 노즐 출구까지 정수압 차이가 정해져 있으므로, 유량을 기존의 값으로 유지하려면 슬라이딩게이트(3)를 더 많이 닫아야 하였다.

그러나 상기 경우에는 노즐(2)의 내부에서 용강의 유동 왜곡현상(8)이 더 심해지면서 노즐 출구의 유동분포(9)(9')도 더욱 불균일 해지게 된다.

또 최대 평균속도(도 3에서 V2-right)는 극심한 유동 왜곡현상에 의하여 도 2의 평균속도인 V1보다 크게되고, 심하게는 도2의 최대평균속도인 V1-right보다도 커질 수 있게 된다.

이러한 제한적인 요인 때문에 노즐 단면적의 크기는 어느 정도 이상으로 커질 수 없으므로, 평균속도 제한에 한계가 있어서 대부분의 연주조업에 있어서 초기 응고쉘의 불균일 성장, 응고쉘의 재용융 및 개재물 혼합 등의 문제점들이 완전히 해결되지 못한 채 조업이 이루어져 왔다.

특히 최근들어 연주조업이 점차로 고속화 되고 노즐 구경이 대단면화 되면서 노즐 출구의 토출속도가 점점 커져감에 따라 상기의 문제점들이 점점 심각해지고 있으므로, 종래의 문제점을 획기적으로 개선할 수 있는 새로운 장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 고안은 위와 같은 종래의 용강 공급장치의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 용강이 저장된 턴디쉬에 진공압을 가하되 다수개의 침지노즐을 설치하여 유량 공급을 제어 할 수 있는 연주기의 용강 공급장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 일시적으로 용강이 저장되는 턴디쉬에 진공을 유지하는 진공실과 대기압이 작용되는 대기압실이 형성되고, 상기 진공실과 대기압실의 연결부에는 용강의 공급을 제어하는 유량제어밸브가 설치되며, 상기 턴디쉬에 구비된 진공실의 저면에는 주형내로 용강을 토출시키는 적어도 2개 이상의 침지노즐이 설치됨으로써 침지노즐의 양측 토출구의 토출유속이 균일하게 되고 평균유속을 획기적으로 감소시킴과 아울러 유동분포를 균일하게 한 것이다.

도 1은 일반적인 연주기의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 단면구성도,

도 2는 종래의 노즐에 설치된 슬라이딩 게이트에 의한 유동 왜곡현상을 나타낸 단면도,

도 3은 종래의 슬라이딩 슬레이트 및 대구경 노즐을 채택한 상태의 유동 왜곡현상을 나타낸 단면도,

도 4 및 도 5는 본 고안의 용강 공급장치와 그 침지노즐을 발췌한 나타낸 단면 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 턴디쉬 11 : 진공실

12 : 대기압실 20 : 유량제어밸브

30 : 침지노즐 31, 31' : 토출구

40 : 주형

이하, 본 고안의 연주기의 용강 공급장치를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 고안의 용강 공급장치를 나타낸 단면구성도로서, 일시적으로 용강이 저장되는 턴디쉬(10)에 진공을 유지하는 진공실(11)과 대기압이 작용되는 대기압실(12)이 형성되고, 상기 진공실(11)과 대기압실(12)의 연결부에는 용강의 공급을 제어하는 유량제어밸브(20)가 설치되어 있다.

상기 턴디쉬(10)에 구비된 진공실(11)의 저면에는 주형(40)내로 용강을 토출시키는 적어도 2개 이상의 침지노즐(30)이 설치되고, 이 침지노즐에는 용강을 양측방향으로 토출시키는 토출구(31)(31')가 형성되어 있다.

도 5는 상기 침지노즐을 발췌한 것으로, 본 고안의 침지노즐(30)에는 별도의 슬라이딩게이트가 없는 원통관 형태로 제작되어 턴디쉬(10)의 진공실(11)에서 작용되는 진공압에 의해 토출유량 및 유속이 제어된다.

상기와 같은 본 고안은 턴디쉬(10)로부터 침지노즐(30)을 통해 주형(40)에 용강이 공급될 때 진공실(11)내의 진공압과 주형 사이의 용강 수두차(H)의 합인 총 수두차에 의해서 토출유량이 결정되므로, 진공실(11)의 진공압을 적절히 제어함에 따라 토출유량을 원하는 값으로 유지할 수 있게 된다.

이때 진공실(11)내의 용강 레벨은 유량제어밸브(20)의 동작에 의해 외부의 대기압실(12)로부터 용강을 보충받게 됨으로써, 항상 일정한 상태를 유지하게 된다.

상기와 같은 유량제어 장치를 사용할 경우 각각의 침지노즐내의 유량을 정확하게 제어할 수 있으며, 침지노즐에서 슬라이딩게이트를 사용하지 않으므로써 총 토출면적이 침지노즐의 갯수에 비례하여 커지게 되는 반면 평균유속은 침지노즐의 갯수에 반비례하여 감소하게 된다.

또한 침지노즐의 관로에설치되어 유체의 유동에 장애를 끼치는 슬라이딩게이트가 없으므로 양측 토출구(31)(31')의 토출유속(V3-left)(V3-right)이 균일하게 됨으로써 불균일 분포도 완전히 사라지게 된다.

즉, 다수개의 노즐과 진공을 이용한 유량제어가 가능한 턴디쉬를 채택함으로써 평균유속[(V3)=V3-left=V3-right]을 획기적으로 감소시킬 수 있고 유동분포도 완벽하게 균일하게 되는 것이다.

이와 같은 본 고안의 연주기의 용강 공급장치는 탕면 토출 유속을 현저한 감소시킴과 아울러 토출구의 유량 불균일 및 유속분포의 불균현상을 방지함으로써, 응고쉘의 불균일한 성장과 응고쉘의 재용융 및 개재물 혼입에 의한 문제를 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 기존의 침지노즐을 그대로 쓸 수 있어서 대단히 경제적이며, 주편의 품질을 향상시킴과 조업의 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 일시적으로 용강이 저장되는 턴디쉬(10)에 진공을 유지하는 진공실(11)과 대기압이 작용되는 대기압실(12)이 형성되고, 상기 진공실(11)과 대기압실(12)의 연결부에는 용강의 공급을 제어하는 유량제어밸브(20)가 설치되며, 상기 턴디쉬(10)에 구비된 진공실(11)의 저면에는 주형(40)내로 용강을 토출시키는 적어도 2개 이상의 침지노즐(30)이 설치된 구성을 특징으로 하는 연주기의 용강 공급장치.