KR20030017079A

KR20030017079A - 하부플레이트내에 배출형 유로를 갖춘 용강 재산화 방지장치

Info

Publication number: KR20030017079A
Application number: KR1020010051198A
Authority: KR
Inventors: 홍재근; 민영린; 정종은
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-03
Also published as: KR100804995B1

Abstract

본 발명은 연속 주조시 턴디쉬에서 몰드 내부로 용강을 주입하는 유로중에서, 몰드내의 용강 량을 제어하는 카셋트의 하부 플레이트 밀착면과 침지노즐 상부면간의 외부공기 흡입을 방지하여 용강의 재산화를 효과적으로 방지하는 용강 재산화 방지 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 하부 플레이트의 하면에는 침지노즐의 상면과 상호 작용하여 용강이 토출되는 중앙 구멍의 주위를 에워싸는 밀폐홈을 형성하고, 상기 밀폐홈으로는 불활성 가스 주입구와 불활성 가스 배출구를 형성하여 상기 밀폐홈을 따라서 불활성 가스가 흐르도록 함으로써 상기 하부 플레이트와 침지노즐의 경계면에 분포하는 공기를 불활성 가스와 함께 밀폐홈을 따라서 배출시켜 용강으로의 혼입을 방지하고, 용강 재산화를 방지하는 하부플레이트내에 배출형 유로를 갖춘 용강 재산화 방지 장치를 제공한다.

Description

하부플레이트내에 배출형 유로를 갖춘 용강 재산화 방지 장치 {AN APPARATUS HAVING FLOW PATH IN LOWER PLATE FOR PREVENTING RE-OXYDATION OF MOLTEN IRON}

본 발명은 연속주조설비에서 용강 재산화를 방지하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 연속 주조시 턴디쉬에서 몰드 내부로 용강을 주입하는 유로중에서, 몰드내의 용강량을 제어하는 카셋트의 하부 플레이트 밀착면과 침지노즐 상부면간의 외부공기 흡입을 방지하여 용강의 재산화를 효과적으로 방지하는 용강 재산화 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 연주설비에서는 제 1도의 사시도에서와 같이, 턴디쉬(Tundish)(100)에서 몰드(Mold)(120)내로 용강을 주입시, 턴디쉬(100)에 있는 용강(102)은 턴디쉬(100)과 연결된 상부노즐(Upper Nozzle)(130)과 용강(102)의 흐름(Flow)을 제어(Control)하는 카셋트 장치(140) 및, 용강을 몰드(120)내로 주입시키는 침지노즐(150)을 통하여 하향으로 흐르게 되어 연속주조된다.

이와 같은 연속주조설비에서 용강의 흐름을 제어하는 카셋트(140) 장치에는 상부 플레이트(Upper Plate)(142), 중간플레이트(Middle Plate)(145), 하부플레이트(Lower Plate)(148)들을 구비하고 있으며 이들은 서로 적정한 면 접촉압력으로 조립되어지고, 상기 카셋트(140)의 상부측으로는 불활성 가스 공급관(141)들이 구비되어 아르곤 가스가 공급되어 진다.

용강(102)의 유량 조절은 중간플레이트(145)에 연결된 유압실린더(155)와 전기적인 PLC(60)에 의해 상기 중간플레이트(145)를 동작시킴으로서 자동으로 제어된다.

상기 하부플레이트(148)와 침지노즐(150)의 결합은 카셋트(140)에 부착된 판스프링(158)에 의해 이루어지고, 주조중 턴디쉬(100)에서 침지노즐 토출구(150a)까지 용강의 흐르는 유속에 의해 침지노즐(150) 내부에는 부정압(Nagative Pressure)이 발생하게 된다.

이러한 부정압은 첫째, 주조 속도가 빠를수록 크고, 둘째, 카셋트(140)내의 중간플레이트(145)의 움직임이 클수록 제 6도에 나타난 수모델 시험 결과와 같이, 침지노즐(150) 내부의 유속이 빨라져 부정압은 더욱 커지게 된다.

이러한 침지노즐(150)내의 부정압은 제 6도에 나타난 도표에서 알수 있듯이, 턴디쉬 상부노즐(130)로부터 300mm 지점에서 중간 플레이트(145)의 개도가 대략 64%일때 부정압이 -1500mmAq 로 가장 크게 발생하며, 중간 플레이트(145)의 개도에 따라서도 부정압이 변화하는 것을 알 수 있다.

상기와 같이 침지노즐(150)내에서의 용강 흐름으로 인하여 부정압이 발생되면, 하부플레이트(148)와 침지노즐(150)의 상부면(150b) 사이로 대기중의 공기가 흡입되는 것을 방지하고자 불활성 가스를 침지노즐 주위에 공급하게 된다.

즉, 제 2도에 도시된 바와 같이, 하부플레이트(148)에는 일측으로 주입 연결구(170)가 형성되고, 상기 주입 연결구(170)로 부터 공급되는 불활성가스(Ar)를 공급하기 위한 주입구(172)를 갖추며, 상기 주입구(172)에 연결되는 원형의 밀폐홈(174)과 연결시켜주는 관통구(176)를 구비하여 주입연결구(170)로부터 불활성가스를 공급하고, 밀폐홈(174)에는 항상 일정한 압력의 불활성 가스를 채우는 방법으로 외부공기의 흡입을 차단하여 재산화 방지를 도모하였다.

그러나, 주조중 하부플레이트(148)의 열변형에 의한 균열(Thermal Expansion Crack)이나 변형(Bending)등으로 인해 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 종래의 기술은, 첫째 주조작업중 용강의 재산화(Reoxidation)가 발생되며, 이는 주로 하부플레이트(148)와 침지노즐(150)사이에서 발생하고, 발생 메카니즘(Mechanism)은 주조중 고온의 용강에 의한 하부플레이트(148)의 열변형이 이루어지면 이러한 열변형에 의한 균열이 발생하거나, 하부 플레이트의 휘어짐(Bending)으로 주조중 용강의 흐름에 의해 발생된 부정압(Negative Pressure)에 의해 공기 혼입을 유발시킴으로써 용강(102)을 재산화시킨다.

그 둘째로는, 몰드(120)내의 용강유동변화(Flow Pattern)이다. 상기에서 언급한 균열(Crack)이나 휘어짐(Bending)으로 기인된 공기 또는 불활성가스(Ar)가 몰드(120)내의 용강유동을 개재물 부상분리에 유리한 이중 롤 흐름방식(Double Roll Flow)에서 개재물의 침투깊이를 깊게하고 몰드(120)탕면을 불안정하게 하는 단일 롤 흐름방식(Single Roll Flow)으로 변화시켜 재산화된 개재물(Al₂O₃) 과 Ar가스 기포의 깊이를 깊게하여 제강성 결함을 유발하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 침지노즐내에서의 용강 흐름으로 인하여 부정압이 발생되어도 몰드내로 불활성가스 및 외부공기 흡입을 효과적으로 방지하는 것에 의해서 연속주조 작업중 안정된 조업이 이루어지도록 하고, 용강의 재산화를 효과적으로 방지하는 용강 재산화 방지 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

제 1도는 일반적인 연주공정에서 턴디쉬로 부터 몰드내로 용강 유입을 나타낸 일부

절개 사시도;

제 2도는 종래의 기술에 따른 하부플레이트의 구성을 도시한 사시도로서,

a)도는 외관 구조도, b)도는 일부 절개 구조도;

제 3도는 본 발명에 따른 용강 재산화 방지 장치를 도시한 사시도;

제 4도는 본 발명에 따른 용강 재산화 방지 장치에 갖춰진 하부플레이트의 구성을

도시한 사시도로서,

a)도는 일부 절개 구조도, b)도는 종단면도,

c)도는 평면도;

제 5도는 본 발명에 따른 용강 재산화 방지 장치에 갖춰진 배출형 하부플레이트 장

치의 동작 설명도;

제 6도는 수모델 시험에 의한 침지노즐의 내부 압력 분포를 나타낸 그래프도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

5...... 중앙 구멍 10..... 밀폐홈

20..... 불활성 가스 주입구 30..... 상기 불활성 가스 배출구

32..... 압력조절밸브 33..... 압력게이지

34..... 자동차단밸브 35..... 유량조절밸브

36..... 가스히터 37..... 가스 공급관

40..... 가스 공급부 50..... 가스 회수부

52..... 도관 54..... 가스 회수탱크

100.... 턴디쉬(Tundish) 102..... 용강

120.... 몰드(Mold) 130.... 상부노즐(Upper Nozzle)

140.... 카셋트 장치(140) 142.... 상부 플레이트(Upper Plate)

145.... 중간플레이트(Middle Plate) 148.... 하부플레이트(Lower Plate)

155.... 유압실린더

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연속주조설비의 턴디쉬로 부터 몰드내로 주입되어지는 용강의 재산화를 방지하기 위한 장치에 있어서, 하부 플레이트의 하면에는 침지노즐의 상면과 상호 작용하여 용강이 토출되는 중앙 구멍의 주위를 에워싸는 밀폐홈을 형성하고, 상기 밀폐홈으로는 불활성 가스 주입구와 불활성 가스 배출구를 형성하여 상기 밀폐홈을 따라서 불활성 가스가 흐르도록 함으로써 상기 하부 플레이트와 침지노즐의 경계면에 분포하는 공기를 불활성 가스와 함께 밀폐홈을 따라서 배출시켜 용강으로의 혼입을 방지하고, 용강 재산화를 방지함을 특징으로 하는 하부플레이트내에 배출형 유로를 갖춘 용강 재산화 방지 장치를마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 용강 재산화 방지 장치(1)는 도 3및 도 4에 상세히 도시된 바와 같이, 하부 플레이트(148)의 하면(148a)에는 침지노즐(150)의 상면(150b)과 상호 작용하여 용강이 토출되는 중앙 구멍(5)의 주위를 에워싸는 밀폐홈(10)을 형성하고, 상기 밀폐홈(10)으로는 불활성 가스 주입구(20)와 불활성 가스 배출구(30)를 형성하고 있다.

그리고, 상기 불활성 가스 주입구(20)로 불활성가스를 공급하는 가스 공급부(40)와, 상기 불활성 가스 배출구(30)로 부터 가스를 회수하는 가스 회수부(50)등을 구비하고, 턴디쉬(100)의 중량에 따라 불활성가스 공급과 차단을 지시하는 제어부(70)를 구비하고 있다.

상기 카셋트 장치(140)의 하부 플레이트(148)에 불활성가스를 공급하기 위한 가스 공급부(40)는 제 3도에 도시된 바와 같이, 압력조절밸브(32), 압력게이지(33), 자동차단밸브(34), 유량조절밸브(35), 가스히터(36)순으로 가스 공급관(37)상에 장착되어 가스 주입구(20)에 일체로 연결되어 있다.

그리고, 상기 밀폐홈(10)은 제 4도에 도시한 바와 같이, 불활성가스 주입구(20)에 유입관(12)을 통하여 연통되어 있으며, 상기 불활성 가스 배출구(30)에는 배출관(16)을 통하여 연통되며, 밀폐홈(10)의 대부분은 하부 플레이트(148)의 중앙 구멍(5) 주위에서 외측으로 개방되어 있는 끊어진 도우넛 형으로 가공되어 있다. 따라서, 상기 밀폐홈(10)은 침지노즐(150)의 평편한 상부면(150b)에 하부플레이트(148)가 접촉되는 경우, 침지노즐(150)의 상면(150b)에 상호작용하여 외부와 차단됨으로서 밀폐홈(10)이 유로를 형성한다.

한편, 상기 불활성 가스 주입구(20)는 밀폐홈(10)의 시작부와 유입관(12)과 주입 관통구(14)를 통해 연결되어 있고, 밀폐홈(10)의 끝은 배출관(16)과 배출 관통구(18)를 통해 연결되어 있으며, 상기 가스 주입구(20)와 유입관(12), 그리고 배출구(30)와 배출관(16)들은 각각 용접 일체형으로 이루어진다.

그리고, 불활성 가스 배출구(30)로 부터 가스를 회수하는 가스 회수부(50)는 상기 가스 배출구(30)에 연결된 도관(52)을 갖추고, 상기 도관(52)의 끝단에는 가스 회수탱크(54)를 구비하고 있다. 또한, 상기 턴디쉬(100)의 중량에 따라 불활성가스 공급과 차단을 지시하는 제어부(70)는 턴디쉬 중량을 체크하는 로드셀(72)과 제어를 통제하는 PLC(74)등을 구비하고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과에 관하여 설명하면 다음과 같다 .

제 1도에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(100)내로 용강이 채워지면 턴디쉬(100)의 하중이 크게 되고, 이는 제어부(70)에 갖춰진 로드셀(72)에 의해 중량이 PLC(74)로 전달되고, PLC(74)는 설정된 압력값에 따라 가스 공급부(40)의 압력조절밸브(32)를 설정값에 맞게 조절시킨다. 그리고, 가스히터(36)의 전원을 투입시킴과 동시에 차단밸브(34)를 열게 된다.

이에 따라서, 유량조절밸브(35)에 설정된 량만큼의 불활성가스(Ar)를 가스히터(36)로 공급되게 하고, 가스히터(36)에 의해 가열된 불활성가스는 하부플레이트(148)의 불활성 가스 주입구(20)를 통과하여 유입관(12)으로 흐르고, 밀폐홈(10)의 시작부를 통과하여 밀폐홈(10)을 선회하면서 밀폐홈(10) 끝부분을 통해 배출구(30)와 연결된 배출관(16)을 거쳐 흘러가면서, 하부플레이트(148)과 침지노즐(150)의 상부면(150b) 사이의 외부공기를 불활성 가스와 함께 가스 회수부(50)측의 가스 회수탱크(54)로 배출시켜 용강으로의 유입을 차단하게 된다.

즉, 상기 배출구(30)에는 가스회수 탱크(54)가 연결되어 밀폐홈(10)을 선회한 불활성가스와 밀폐홈(10) 주변의 공기의 흐름을 쉽게 유도하여 배출시키기 때문에, 외부공기의 유입시, 이를 불활성가스와 함께 방출시키고 하부플레이트(148)와 침지노즐 상부면(150b)사이에서 침지노즐(150)내부로의 불활성가스와 공기의 유입을 방지시키는 작용을 하게 된다. 또한, 턴디쉬(100)에 용강이 없을 시에는 이러한 턴디쉬의 중량이 턴디쉬 로드셀(72)에 의해 감지되고, PLC(74)로 전달되며, 그에 따라서 제어부(70)의 PLC(74)는 가스히터(36)의 전원을 차단하고, 차단밸브(34)를 닫으므로써 전력 및 불활성가스를 절약시키는 작용을 하게 된다.

상기에서와 같이, 본 발명에 의하면 하부플레이트(148)와 침지노즐 상부면(150b)사이에서 불활성 가스의 배출 유로를 형성함으로써 그 주변의 공기를 불활성 가스와 함께 배출시켜 몰드(120)내부로의 외부 공기흡입을 차단하는 것이다. 따라서, 용강의 재산화를 방지하고, 몰드(120)내부로 유입되는 불활성 가스량을 줄여줌으로써 몰드(120)내에서의 용강유동을 크게 하여 개재물의 침투깊이를 깊게 하고, 몰드(120)의 탕면을 불안정하게 하는 현상을 제거하여 연속주조 작업중 안정된 조업이 이루어지도록 하는 효과가 얻어진다.

Claims

연속주조설비의 턴디쉬(100)로 부터 몰드(120)내로 주입되어지는 용강의 재산화를 방지하기 위한 장치에 있어서,

하부 플레이트(148)의 하면에는 침지노즐(150)의 상면(150b)과 상호 작용하여 용강이 토출되는 중앙 구멍(5)의 주위를 에워싸는 밀폐홈(10)을 형성하고, 상기 밀폐홈(10)으로는 불활성 가스 주입구(20)와 불활성 가스 배출구(30)를 형성하여 상기 밀폐홈(10)을 따라서 불활성 가스가 흐르도록 함으로써 상기 하부 플레이트(148)와 침지노즐(150)의 경계면에 분포하는 공기를 불활성 가스와 함께 밀폐홈(10)을 따라서 배출시켜 용강으로의 혼입을 방지하고, 용강 재산화를 방지함을 특징으로 하는 하부플레이트내에 배출형 유로를 갖춘 용강 재산화 방지 장치.
제 1항에 있어서, 상기 불활성 가스 주입구(20)로 불활성가스를 공급하는 가스 공급부(40)와, 상기 불활성 가스 배출구(30)로 부터 가스를 회수하는 가스 회수부(50)를 구비하고; 상기 가스 공급부(40)는 압력조절밸브(32), 압력게이지(33), 자동차단밸브(34), 유량조절밸브(35), 가스히터(36)순으로 가스 공급관(37)상에 장착되어 가스 주입구(20)에 일체로 연결되며;

상기 가스 회수부(50)는 상기 가스 배출구(30)에 연결된 도관(52)을 갖추고, 상기 도관(52)의 끝단에는 가스 회수탱크(54)를 구비함을 특징으로 하는 하부플레이트내에 배출형 유로를 갖춘 용강 재산화 방지 장치.