KR20010033170A

KR20010033170A - 용융 금속용 공급 장치

Info

Publication number: KR20010033170A
Application number: KR1020007006552A
Authority: KR
Inventors: 뵈허게르하르트; 뮐러페터; 라이헬트볼프강; 우를라우울리히
Original assignee: 에스엠에스 데마그 아게; 볼프강 지몬스, 칼-하인쯔 호버; 잘쯔기터 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2001-04-25
Also published as: AU744237B2; JP2001526119A; DE19758142A1; CN1098738C; BR9813755A; AU2410299A; DE59802177D1; EP1042087A1; CN1282279A; WO1999032248A1; ATE208671T1; CA2314076A1; ES2167963T3; EP1042087B1

Abstract

본 발명은 특히 용강과 같은 용융 금속를 중간 용기의 침지관을 통해 슬래브 연속 주조 장치의 고정형 주형 내로 공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 이때 상기 중간 용기(21)는 진공 펌프(27)를 구비하는 주입 쳄버(22)로 형성되며, 상기 주입 쳄버는 용융체가 외부로부터 공급되는 메인 쳄버(23)와 연결된다. 상기 주입 쳄버(22)의 바닥(24) 내에 나란히 배열되는 적어도 세 개의 침지관(31-3n)이 제공된다.

Description

용융 금속용 공급 장치 {DEVICE FOR FEEDING MOLTEN METAL}

독일 특허 DE 39 29 767 A1에는 스트립 강 주조 장치를 위한 주입 시스템이 공지되어 있다. 이때 사용되는 두 개의 주입관은 축과 소정의 간격을 이룬 상태로 중간 용기에 배열된다.

상기 주입관의 메인 유출구(main discharge opening)는 측면상 상호 마주보도록 배열된다. 상기 주입 시스템의 문제점은 주입관의 크기가 상당히 크기 때문에 주형의 주입 영역이 확장되어야 한다는 것이다.

독일 특허 DE-OS 24 28 060에 개시된 연속 주조 장치의 경우, 강은 주조 팬으로부터 바닥내 개구부를 구비하는 중간 용기로 연속 유입된다(도 1 참조). 강은 상기 바닥내 개구부를 통해 내화성 주입관을 거쳐 수냉각된, 수직으로 배열된 직선형 진동식 주형 내로 유입된다. 상기 주형이 지나치게 큰 폭을 가질 경우 두 개의 주입관이 투입된다(도 5 참조). 상기 바닥 개구부의 상단 가장자리와 일정한 간격을 둔 내화성 관이 바닥 개구부의 위쪽에 배열되며, 상기 관을 통해 불활성 가스가 주입된 용융체 흐름 내로 공급될 수 있다.

상기 장치의 문제점은, 개구부 위쪽에서의 상기 침지관의 높이가 측지상 너무 높고, 이와 동시에 한 개 또는 두 개의 주입관을 통해 주형 내의 용융강 상에 작용하는 역학적 에너지가 너무 크다는 것이다.

독일 특허 DE 195 12 209에는 특히 강과 같은 용융 금속가 주입 용기로부터 고정된 침지관을 통해 수직 진동형 주형 내로 유도되는 방법 및 그 장치가 공지되어 있다. 이때 상기 침지관의 횡단면은 주형 주입구 횡단면이 비어 있을 때의 내부 횡단면의 0.3배 정도이다. 이때 사용되는 상기 침지관의 횡단면이 갖는 형태는 주형의 형태와 유사하기 때문에 상기 침지관의 폭은 두께보다 현저히 큰 값을 갖는다. 그러나 상기 침지관의 형태가 안고 있는 문제점은, 상기 침지관의 표면이 지탱되지 않은 상태로 비교적 큰 크기를 나타내고, 바람직한 벽두께에서 내화물 소재의 파손 안전성과 관련하여 협면 영역에서의 가장자리가 상당히 날카롭다는 점이다.

계속해서, 프랑스 특허 FR 2675411에는 연결관에 의해 상호 연결되는 하부 및 상부 용기를 포함하는 용융강 공급 장치가 개시되어 있다. 상기 상부 용기의 덮개에 저압 장치가 제공된다. 상기 저압 장치에 의해 용융체는 하부 용기로부터 상승하여 침지관을 통해 주형 내로 유도될 수 있다.

상기 장치는 가스 공급 부재에 연결되며, 대체로 (여기서 더 이상 구체적으로 기술되지 않은) 침지관을 통해 주형으로 유도되기 이전의 강을 처리하기 위해 사용된다.

본 발명은 특히 용강(liquid steel)과 같은 용융 금속를 중간 용기의 침지관을 통해 슬래브 연속 주조 장치의 고정형 주형 내로 공급하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 전체적 개략도.

도 2는 중앙에 가장 긴 침지관을 갖는 홀수 침지관을 도시하는 도면.

도 3은 중앙에 가장 짧은 침지관을 갖는 짝수 침지관을 도시하는 도면.

도 4는 중앙 축에 대해 외부로 분기하는 침지관을 도시하는 도면.

도 5는 중앙 영역에서는 중앙 축에 대해 분기하고 외부 영역에서는 중앙 축으로 수렴되는 침지관을 도시하는 도면.

도 6은 동일한 선 상에 배열된 침지관을 도시하는 도면.

도 7은 각기 다른 직경을 갖고 동일한 선 상에 배열된 침지관을 도시하는 도면.

도 8은 두 개의 선 상에 배열된 침지관을 도시하는 도면.

도 9는 동일한 선 상에서 동일하게 정렬된 타원형 침지관을 도시하는 도면.

도 10은 각기 다르게 정렬된 타원형 침지관을 도시하는 도면.

도 11은 궁형 연속 주조 장치용 침지관의 평면도 및 측면도.

도 12는 퀵 릴리스 로크를 구비하는 침지관을 도시하는 도면.

도 13은 각 침지관을 위해 차단 장치를 포함하는 중간 쳄버를 도시하는 도면.

도 14는 완전 일치된 형태로 고정될 때 직사각형 횡단면을 갖는 침지관을 도시하는 도면.

도 15는 원뿔형 개구부를 갖는 직사각형 침지관을 도시하는 도면.

본 발명의 목적은 특히 용강과 같은 용융 금속를 공급하기 위한 장치를 제공하여, 비용이 저렴하고 간단한 공급 부재를 통해 상기 용융체를 역학적 에너지의 소모가 적으면서도 안전하게 주형 내로 공급하는 것이다. 동시에 높은 가동 안정성을 보장하는 것이다.

상기 목적은 특허청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다. 종속항은 본 발명에 따른 바람직한 변경 형태를 기술하고 있다.

본 발명에 따른 용융체는 진공 상태를 유지하는 중간 용기를 통과하여 나란히 배열되는 적어도 세 개의 침지관을 통해 주형 내로 주입된다. 주형 내로 공급되는 전체 용융체의 양을 여러 개의 침지관을 통해 여러 분량으로 나눔으로써, 용융체 각 부분들의 흐름 방향 및 그 양에 직접 영향을 미칠 수 있으며, 동시에 공급 부재의 주입 횡단면이 가능한 큰 값을 가질 수 있도록 주형 내에 영향을 미칠 수 있다. 공급 횡단면이 큰 동시에 액면의 측지상 높이(geodetic height of the liquid level)가 작을 때는, 역학적으로만 작을 뿐 바람직한 에너지와 주형 내로 공급된 용융체의 침투 깊이가 최소값으로 허용된다. 상기 침지관을 개별적으로 사용하고 거의 임의적으로 배열함으로써, 용융체 흐름에 바로 직접적인 영향을 끼칠 수 있으며, 특히 주형의 상부에 이미 도달한 용융체를 의도적으로 역류시킬 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 장점은 기하학상 간단한 부재, 예를 들면 원형이거나 거의 원형인 침지관 또는 길이 및 폭의 비율이 거의 동일한 직사각형 침지관을 사용한다는 것이다.

이때 상기 침지관은 하나의 선상에 일렬로 나란히 배열될 수 있다. 다른 바람직한 실시 형태에서의 침지관은 두 개의 선상에 배열되며, 이 중 홀수를 나타내는 침지관은 한쪽 선 상에, 그리고 짝수인 침지관은 다른 쪽 선 상에 제공된다. 그 뿐만 아니라, 협면 방향으로 주형 중앙에 있는 침지관들 간의 거리가 변경될 수 있다. 또한, 상기 침지관들의 직경은 각기 다른 값을 갖도록 선택되어질 수 있으며 각 용융체의 흐름 상태에 적합하도록 맞춰질 수 있다.

공급되는 상기 용융체의 흐름에 영향을 가하기 위해서는, 주형 중앙 축과 각을 이루고 있는 상기 침지관을 바람직한 흐름 상태에 적합하도록 한다. 다른 변경 형태로는, 각 침지관의 길이를 변경시키는 것이다. 예를 들면, 주형 중앙에 길이가 가장 짧은 침지관을 배열하는 것이다. 상기 침지관의 길이가 너무 변경되어 가장 긴 침지관이 중앙에 배열되고 보다 짧은 침지관들이 협면벽 근처에 배열될 경우, 전혀 다름 흐름 상태가 이루어진다.

바람직한 실시 형태에서 제안하고 있는 침지관은 직사각형 횡단면을 가지며, 동일한 형태로 이루어진 각각의 침지관을 중간 용기와 완전히 일치된 형태로 고정시키는 부재를 구비한다. 결과적으로 두께에 대한 폭의 비율이 상당히 큰 침지 노즐이 형성되지만, 개개의 부재는 거의 정사각형을 나타냄으로써 무엇보다도 높은 수명을 갖게 된다.

보다 바람직한 다른 실시 형태에서는 주입 제어 장치(final control element)가 제공되는데, 상기 주입 제어 장치에서는 각 침지관의 유출구가 완전히 막힐 정도로 변경될 수 있다. 이러한 방법에 의해, 주입 작업이 진행되는 동안 유통량이 변경되거나, 개별 침지관에 결함이 있다 하더라도 전체 주입 작업이 방해받지 않은 체 상기 침지관을 매번 폐쇄시킬 수 있다.

그 뿐만 아니라, 위급한 상황에 대응하도록 각 침지관에는 퀵 릴리스 로크(quick-release lock)가 제공된다.

도 1에 도시되는 팬(11)의 바닥 내에 있는 개구부(12)는 마개(14)에 의해 폐쇄될 수 있다. 상기 팬(11)에는 중간 용기(21)의 메인 쳄버(23) 내로 돌출하는 침지 노즐(13)이 고정되어 있다. 그 밖에도 상기 중간 용기(21)는 수평면 상에서 볼 때 메인 쳄버 보다 높은 위치에 배열되는 주입 쳄버를 구비하며, 상기 주입 쳄버에는 유동 용융체를 끌어올리기 위한 진공 펌프(27)가 연결되어 있다. 상기 주입 쳄버(22)의 바닥(24)에 개구부(25)가 제공되며, 상기 개구부에는 주형(41) 내로 돌출하는 침지관(31-3n)이 연결되어 있다.

도 2는 주형(41) 내로 돌출하는 홀수 침지관(31, 32, 33, 34, 35)이 배열되어 있는 주입 쳄버(22)를 도시한다. 일렬로 배열되는 상기 침지관(31, 32, 33, 34, 35) 중 중앙의 침지관(33)이 가장 길다.

도 3은 도 2와는 반대로 짝수 침지관(31, 32, 33, 34)을 도시하며, 이때 상기 침지관 중 중앙의 파이프(32, 33)가 가장 짧다.

도 4의 경우, 세 개의 침지관(31, 32, 33)이 도시되어 있으며, 이때 외측의 침지관들은 주형 중앙 축에 대해 원뿔형으로 분기한다.

도 5에는 짝수 침지관(31, 32, 33, 34)이 도시되어 있다. 이때 상기 침지관들은 한 쌍(31 및 32, 33 및 34)씩 상호 수렴된다.

도 6에는 홀수 침지관(31, 32, 33)이 선(L₁) 상에서 일렬로 배열되어 있으며, 이때 상기 침지관들 사이의 간격(a₁)은 외측 침지관(31 또는 33)과 주형의 협면(44)사이의 간격(a₂)보다 크다.

도 7에는 짝수 침지관(31, 32, 33, 34)이 선(L₁) 상에 배열되어 있으며, 이때 상기 침지관(31, 32, 33, 34)들은 각기 다른 직경을 갖는다. 상기 경우, 중앙 침지관(32, 33)의 직경은 외측 침지관(31, 34)의 직경 보다 큰 값을 갖는다.

도 8에는 두 개의 선(L2, L3) 상에 배열되는 홀수 침지관(31, 32, 33, 34, 35)이 도시되어 있다. 이때 홀수 침지관(31, 33, 35)은 선(L2)에, 그리고 짝수 침지관(32, 34)은 선(L3) 상에 배열된다. 상기 경우, 침지관과 주형(41) 협면(44) 사이의 간격을 포함하여 각 침지관(31, 32, 33, 34, 35)들 사이의 간격 및 직경은 일정하다.

도 9에는 홀수 침지관(31, 32, 33, 34, 35)이 도시되어 있다. 이때 상기 침지관은 원형과는 다른 직경을 가지며, 상기 도면 상에서는 대체로 타원형을 나타낸다. 각 침지관(31, 32, 33, 34, 35)들은 선(L1) 상에 일렬로 배열되며, 동시에 같은 방향으로 향한다.

도 10에는 선(L2) 상에 일렬로 배열된 짝수 침지관(31, 32, 33, 34)이 도시되어 있다. 상기 침지관 중 대체로 타원형을 나타내는 침지관(31, 33)의 종 방향은 선(L2)의 가로 방향과 일치하며, 기타 다른 침지관(32, 33)의 종 방향은 선(L2)에 대해 세로로 향한다.

도 11은 만곡형 연속 주조 장치용 만곡형 주형(42) 내에 있는 침지관(31, 32, 33, 34, 35)의 배열을 도시하고 있다. 상기 주형(42)의 빈 공간은 두께(d)를 가지며, 상기 선(L1) 상에 배열된 침지관(31, 32, 33, 34, 35)은 만곡형 연속 주조 장치의 안쪽 반경(R_i)의 내벽으로부터 0.2×d 내지 0.4×d인 간격(d₁) 만큼 이격되어 있다.

도 12는 주입 쳄버(22)의 바닥(24) 단면, 즉 바닥판(26)이 둘러싸고 있는 바닥내 개구부(25)를 도시한다. 상기 바닥판(26) 및 침지관(31) 사이에 퀵 릴리스 로크(53)가 제공되는데, 상기 퀵 릴리스 로크의 슬라이딩 플레이트(54)는 긴급할 경우, 작동기(55)를 통해 상기 바닥내 개구부(25)를 폐쇄시킨다.

도 13은 중간 용기(21), 주입 쳄버(22), 메인 쳄버(23) 및 주형(41) 내로 돌출하는 침지관(31, 32, 33)을 포함한다. 상기 도 13에는 도 1과는 추가적으로, 바닥 개구부(25)를 폐쇄하기 위한 장치, 즉 여기서는 마개(52)가 제공된다.

도 14에 도시되는 주입 쳄버(22)의 바닥(24)은 틈새로 형성되며, 상기 틈새 내에는 상호 일치된 형태로 결합되는 침지관(31, 32, 33)이 끼워져 있다. 이때 침지관은 상호 지탱하고 있는 걸림 부재 즉, 노즈(nose; 36) 및 이에 대응되는 콘솔(37)을 구비한다.

상기 침지관(31, 32, 33)은 직사각형을 나타내며, 이는 대체로 길이 전체가 일정하게 유지되는 정사각형 횡단면을 갖는다.

더 이상 도시되지 않은 다음과 같은 경우도 고려해 볼 수 있다. 즉 상기 침지관을 주입 쳄버(22)의 바닥(24) 영역에서 직사각형으로 형성하고 개구부 쪽을 향해 원형으로 형성하는 것으로, 상기 침지관은 내벽이 갖는 장력 상태에 관한 한 비교적 유리하다.

도 15는 직사각형 침지관(31, 32, 33)을 포함하고 모듈 방식에 따른 틈새형 노즐을 도시한다. 이때 직사각형 침지관의 협면(38)은 광면(39)보다 짧다. 한편, 각 침지관은 상호 일치된 형태로 결합될 수 있는 노즈(36) 및 콘솔(37)을 구비한다.

상기 경우, 침지관(31, 32)의 비어 있는 횡단면은 주조 방향으로 분기하는 반면, 침지관들의 외벽은 주형(41)의 중앙 축(Ⅰ)에 대해 평행한 직선으로 배열되어 있다. 계속해서, 틈새형 노즐의 중앙 영역에 있는 침지관(31, 32, 33)의 내벽은 주형 협면(44)에 근접하는 침지관의 내벽 보다 짧게 형성된다. 이러한 방식에 의해, 임의의 폭/두께의 비율을 갖는 견고한 틈새형 노즐이 형성되고, 동시에 틈새형 노즐의 임의 위치에서 이루어지는 용융체 흐름에 영향을 미칠 수 있다.

-도면 위치 번호-

〈유입 장치〉

11 팬

12 바닥내 개구부

13 침지 노즐

14 마개형 침지 노즐

15 슬라이더

〈중간 유입 장치〉

21 중간 용기

22 주입 쳄버

23 메인 쳄버

24 바닥내 주입 쳄버

25 바닥내 개구부

26 바닥판

27 진공 펌프

〈침지 장치〉

31-35 침지관

36 노즈

37 콘솔

38 침지관의 협면

39 침지관의 광면

〈연속 주조 장치〉

41 직선형 주형

42 만곡형 주형

43 주형의 광면

44 주형의 협면

〈차단 장치〉

51 주입 제어 장치

52 침지관용 마개

53 퀵 릴리스 로크

54 슬라이딩 플레이트

55 작동기

A 주입구 횡단면

a 두 침지관 사이의 거리

d 두 주형 광면벽 사이의 거리

E 평면

L 선

l 침지관 길이

R_i연속 주조 장치의 (안쪽) 반경

r 침지관의 반경

S 용융체

Ⅰ 주형의 중앙 축

Claims

특히 용강과 같은 용융 금속를 중간 용기의 침지관을 통해 슬래브 연속 주조 장치의 고정형 주형 내로 공급하기 위한 장치에 있어서,

상기 중간 용기(21)는 진공 펌프(27)를 포함하는 주입 쳄버(22)로 형성되고, 상기 주입 쳄버는 용융체(S)가 외부로부터 공급되는 메인 쳄버(23)와 연결되고, 상기 주입 쳄버(22)의 바닥(24)에 나란히 배열되는 적어도 세 개의 침지관(31-3n)이 제공되는

용융 금속용 공급 장치.
제1항에 있어서,

만곡형 연속 주조 장치에 있는 만곡형 주형(42)의 경우, 상기 침지관(31-3n)은 일렬로 선(L1) 상에 배열되고, 만곡형 연속 주조 장치의 안쪽 반경(R_i)의 내벽으로부터 0.2 ×d 내지 0.4 ×d의 간격(d₁) 만큼 이격되는 용융 금속용 공급 장치.(d= 주형 광면(43)의 간격)
제1항에 있어서,

상기 침지관(31-3n)이 주형 광면(43)과 관련하여 두 개의 평행 선(L_1,L₂) 상에 배열되는 용융 금속용 공급 장치.
제3항에 있어서,

홀수 침지관(31-3n)의 경우, 각각 짝수 및 홀수로 표시되는 침지관(31- 3n)이 선(L₁) 및 선(L₂) 상에 각각 배열되는 용융 금속용 공급 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 침지관(31-3n)이 일렬로 적어도 한 개의 선(L₁또는 L₂) 상에 주형 광면(43)과 평행하게 배열되고, 주형의 중앙 축(Ⅰ)에서 시작하여 서로 간격(a_N)을 두고, 정수(n)가 점차 커질 수록 간격(a_n)이 작아지도록 주형 협면(44) 쪽으로 이격되는 용융 금속 공급 장치.
제5항에 있어서,

상호 인접하는 두 침지관(31-3n)의 실제 간격(a_n+1)이 0.5×a_n내지 0.8×a_n인 용융 금속 공급 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 침지관(31-3n)의 주입구 횡단면(A)이 원형과는 다른 형태(타원형)를 가지며, 각 침지관의 협면(38)이 주형 광면(43)에 배열되고, 이때 광면으로부터 협면쪽으로 향하는 반경(r)이¹ _/4d 정도인 용융 금속 공급 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 침지관(31-3n)의 횡단면이 직사각형이고, 중간 용기(21) 영역에서 걸림 부재(formelement; 33, 37)를 구비하며, 이때 상기 걸림 부재들 간의 결합, 그리고 상기 걸림 부재 및 주입 쳄버(22)의 바닥(24) 간의 결합이 완전히 일치된 형태로 이루어지는 용융 금속 공급 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

적어도 한 개의 침지관(31-3n)이 주형 중앙 축(Ⅰ)에 대해 1°내지 45°의 각도 α만큼 주형 내로 돌출하는 용융 금속 공급 장치.
제9항에 있어서,

적어도 두 개의 침지관(31, 32)이 주형 중앙 축(Ⅰ)과 일정한 각도(α)로 주형(41) 내로 돌출하며, 상기 침지관(31, 32)이 주형 광면(43)과 평행한 평면(E) 상에 배열되는 용융 금속 공급 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 침지관(31-3n)이 각기 다른 길이(L)를 갖는 용융 금속 공급 장치.
제11항에 있어서,

상기 주형(41)의 협면(44)에 근접하는 침지관(31-3n)의 길이(l)가 중앙에 배열되는 침지관의 길이(l)보다 짧은 용융 금속 공급 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 침지관(31-3n)이 각기 다른 주입구 횡단면(A)을 갖는 용융 금속 공급 장치.
제13항에 있어서,

상기 주형(42)의 협면(44)에 근접하는 침지관(31-3n)의 주입구 횡단면(A₁)이 중앙에 배열되는 침지관의 주입구 횡단면(A₂) 보다 작은 용융 금속 공급 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

각 침지관(31-3n)의 유출구를 변경시킬 수 있는 주입 제어 장치(51)가 구비되는 용융 금속 공급 장치.
제15항에 있어서,

상기 주입 제어 장치(51)가 마개(52)로서, 침지관(31-3n)의 유출구를 좁히거나 내지 폐쇄시킬 수 있는 용융 금속 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 침지관(31-3n)에 대해 각 주입 쳄버(22)의 바닥 개구부(25)를 차단시킬 수 있는 퀵 릴리스 로크(53)가 제공되는 용융 금속 공급 장치.