KR20100008953A - 연속주조장치의 턴디시 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 턴디시에 수강된 용강이 주형으로 출강될 때 용강에 포함된 찌꺼기 및 턴디시에 투입되는 플럭스에 의해 형성되는 슬라그가 혼입되는 것을 방지하여 주편 품질을 향상시키고, 연속주조공정 말기에서 턴디시 내에 잔존하는 용강을 최소화하여 턴디시의 실수율을 향상시킬 수 있는 연속주조장치의 턴디시에 관한 것으로서, 용강을 수강하고 주형으로 용강을 공급하도록 바닥면 양측에 출강구가 형성된 본체와, 상기 출강구의 상부에 설치되는 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 중공된 원기둥의 형상을 갖는 캡과, 상기 캡의 하단을 감싸고 용강이 지나는 유로를 형성하고 출강구 바닥면에 매설되는 매립부를 포함하는 연속주조장치의 턴디시에 의해 달성된다.
턴디시, 잔존 용강, 슬라그, 실수율 향상
Description
본 발명은 연속주조장치의 턴디시에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 턴디시에 수강된 용강이 주형으로 출강될 때 용강에 포함된 찌꺼기 및 턴디시에 투입되는 플럭스에 의해 형성되는 슬라그가 혼입되는 것을 방지하여 주편 품질을 향상시키고, 연속주조공정 말기에서 턴디시 내에 잔존하는 용강을 최소화하여 턴디시의 실수율을 향상시킬 수 있는 연속주조장치의 턴디시에 관한 것이다.
일반적으로 연속주조장치는 제강로에서 생산되어 레이들로 이송된 용강을 턴디시에 받았다가 주형에 공급하여 일정한 크기의 주편을 연속 생산하는 설비로 이루어진다. 도 1은 일반적인 연속주조장치의 전체 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 레이들 터렛트(Ladle Turret)에 설치된 레이들(Ladle)(20)에 불순물 제거와 화학성분이 조정된 용강을 채우고 레이들(20)에 구비된 레이들 노즐(22)을 통하여 턴디시(Tundish)(10)에 공급하게 된다. 그리고, 상기 턴디시(10)에 저장된 용강을 원통형 내화벽돌로 된 침지 노즐(30)을 통해 주형(40)에 주입시켜 주편(Slab)으로 주조하게 된다.
상기 주형(40) 내에는 주편(50)을 인출 안내하게 되는 더미바(Dummy Bar)(60)가 주형(40)의 개방된 하부에 유입되고 주형(40)에 유입된 최초의 용강은 더미바 헤드(70)의 요철부를 경계로 응고된다. 응고된 용강은 이후 이동 궤도에 설치된 다수의 롤러(80)가 구동됨에 따라 더미바(60)에 의해 당겨져 냉각수가 분사되는 상하 롤러 사이를 이동하면서 주편으로 연속 제조된다.
용강의 주조 초기에는 더미바(60)에 의하여 응고된 주편(50)이 인출되나 일단 응고된 주편(50)이 이송 롤러(80) 사이를 통과하게 되고 그 후에는 더미바(60)의 역할은 필요 없게 된다. 따라서, 더미바(60)는 분리장치에 의하여 상부로 올라가고 연속적으로 주조된 주편(50)은 자동절단기(90)에 의하여 소정의 길이로 절단되고 테이블 롤러(82)에 의하여 집하장으로 이송된다.
도 2는 종래의 턴디시 구조를 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 용강이 수강되는 턴디시(10)는, 주형(40)에 용강(S)을 공급하도록 그 내부 바닥면 양측으로 출강구(12)가 형성되는데, 상기 출강구(12) 각각은 주형에 인입된 침지 노즐(30)과 연결되고, 상기 침지 노즐(30)에는 용강(S)의 토출량을 제어하는 슬라이딩 게이트(32)가 설치된다. 또한, 상기 턴디시(10) 내부에는 레이들(20)에서 공급된 용강(S) 중 부상되는 찌꺼기가 주형(40)으로 공급되는 것을 방지하기 위한 댐이 형성된다.
상기 댐은, 턴디시(10)에 수강된 용강이 범람하지 않도록 용강(S)의 수위보다 높게 형성되고 그 하부로 용강(S)이 유동하는 통로를 형성한 상부 댐(14)과, 상기 턴디시(10) 바닥면으로부터 돌출 형성되되 상기 상부 댐(14)보다 낮게 형성되는 하부 댐(16)을 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 상부 댐(14)과 하부 댐(16)은 턴 디시(10)의 내부 바닥면을 중심으로 좌우로 대칭 형성됨으로써, 연속주조공정 말기에 턴디시(10) 내에 잔존하는 용강(S)을 한 쌍의 하부 댐(16) 사이에 가두게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 턴디시(10)는 연속주조공정 말기에 턴디시(10) 내에 잔류하는 용강(S)이 많아 턴디시 실수율이 저조하다. 즉, 하부 댐(16) 사이에 가둔 용강(S)은 연속주조공정이 완료되어도 잔류하게 되는 바, 하부 댐에 가둔 용강(S)의 담수량은 한 쌍의 하부 댐(16) 사이의 면적과 하부 댐(16)의 높이에 비례하게 된다. 따라서, 하부 댐(16)의 담수량이 증가할수록 턴디시의 실수율은 저하된다.
특히, 상기 턴디시에는 앞서 설명한 바와 같이 주편이 주조되어 나가는 출강구가 2개 이상이고, 연속주조말기에는 출강구 별로 주조가 완료되는 시점에 차이가 있어 어느 한쪽의 출강구로 용강이 편중되고 따라서 턴디시에 잔류하는 용강이 증가하여 턴디시의 실수율이 저하된다.
또한, 보다 향상된 품질의 주편을 제조하기 위해 근래에는 용강이 턴디시에 수강될 때 여러 종류의 플럭스가 함께 투입되고, 상기 플럭스가 턴디시 내에서 반응하여 턴디시 내부 자체에서 새로운 슬라그를 형성하게 되는데, 상기와 같이 형성된 새로운 슬라그가 상부 댐과 하부 댐 사이에서 형성되는 경우에는 레이들에서 형성된 슬라그와 함께 가두어 슬라그가 침지 노즐로 유입되는 것을 방지할 수 있으나, 슬라그가 상부 댐과 하부 댐을 제외한 부분에서 형성되는 경우 침지 노즐로 유입되는 것을 방지할 수 없게 되어 주편의 품질을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 턴디시에 수강된 용강이 주형으로 출강될 때 용강에 포함된 찌꺼기 및 턴디시에 투입되는 플럭스에 의해 형성되는 슬라그가 침지 노즐로 유입되는 것을 방지하여 주편 품질을 향상시킬 수 있는 연속주조장치의 턴디시를 제공한데 그 목적이 있다.
또한, 연속주조공정 말기에서 턴디시 내에 잔존하는 용강을 최소화하여 턴디시의 실수율을 향상시킬 수 있는 연속주조장치의 턴디시를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속주조장치의 턴디시는, 용강을 수강하고 주형으로 용강을 공급하도록 바닥면 양측에 출강구가 형성된 본체와, 상기 출강구의 상부에 설치되는 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 중공된 원기둥의 형상을 갖는 캡과, 상기 캡의 하단을 감싸고 용강이 지나는 유로를 형성하고 출강구 바닥면에 매설되는 매립부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 캡의 하단은 본체의 바닥면보다 낮게 매립되는 것이 바람직하다.
또한 상기 캡의 하단에는 용강이 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 유입구는 캡의 하단 둘레를 따라 사방에 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 매립부는 링의 형상을 갖고 그 내경은 침지 노즐에 형성된 유로와 연통되고, 매립부의 내경과 외경 사이에는 골짜기가 형성되어 상기 골짜기에 캡의 하단이 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 턴디시에 수강된 용강이 주형으로 출강될 때 용강에 포함된 찌꺼기가 혼입되는 것을 방지하여 주편 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 연속주조공정 말기에서 턴디시 내에 잔존하는 용강이 어느 일측의 출강구 바닥면에 편중되지 않아 턴디시의 실수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 턴디시를 나타낸 부분절개 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 턴디시의 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 턴디시(100)는 용강을 수강하고 주형으로 용강을 공급하도록 바닥면 양측에 출강구(120)가 형성된 본체(110)와, 상기 본체(110) 내에서 용강의 범람을 차단하는 댐(130)과, 상기 양측 출강구(120) 사이의 바닥면에서 출강구(120) 바닥면보다 높게 형성된 바닥 중앙부(200) 및 상기 출강구(120)의 상부에 설치되어 출강구(120)로 유입되는 유로에 급격한 곡률 반경을 형성하여 용강보다 비중이 가벼운 슬라그가 출강구(120)를 통해 침지 노즐(150) 로 유입되는 것을 방지하는 캡(170)과 매립부(180)를 포함하여 구성된다.
상기 본체(110)는 레이들로부터 공급된 용강을 임시로 저장할 수 있도록 소정의 용적을 갖는다. 또한, 상기 본체(110)의 상부로는 레이들 및 레이들 노즐이 설치되어 상기 레이들의 용강을 레이들 노즐을 통해 본체(110) 내부에 공급할 수 있도록 개방된다. 경우에 따라서, 상기 본체(110)의 상면에는 덮개(미도시)가 설치되어 본체(110)에 수강된 용강이 외부 대기와 접촉하여 산화 및 응고되는 것을 방지할 수 있다.
상기 출강구(120)는, 본체(110)의 내부 바닥면에 형성되는 바, 상기 출강구(120)는 본체(110) 내부 바닥면 중심에서 좌우로 대칭되도록 형성되어 한 쌍으로 구비되고, 상기 출강구(120)는 주형에 용강을 공급하도록 상기 주형에 인입된 침지 노즐(150)과 연결된다.
특히, 상기 출강구(120)의 상부에는 캡(170)과 매립부(180)가 설치되는 바, 상기 캡(170)과 매립부(180)에는 출강구(120)로 유입되는 용강의 유로에 급격한 곡률 반경을 형성함으로써 용강보다 비중이 가벼운 슬라그가 침지 노즐(150)로 유입되는 것을 방지하게 된다.
부연하자면, 상기 캡(170)은 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 중공된 원기둥의 형상을 갖는다. 또한, 상기 캡(170)의 하부에 마련되는 매립부(180)는, 출강구 바닥면(122)에 매설되고 상기 캡(170)의 하단(172)을 감싸도록 형성된다. 이러한 상기 매립부(180)는 링의 형상을 갖고 그 내경(182)은 침지 노즐(150)에 형성된 유로와 연통되고, 매립부(180)의 내경(182)과 외경(184) 사이에는 골짜기(186)가 형 성되어 상기 골짜기(186)에 캡(170)의 하단(172)이 위치하게 된다.
이렇게 상기 캡(170)의 하단(172)이 매립부(180)의 골짜기(186)에 위치하게 되면 상기 캡(170)의 하단(172)은 출강구(120)의 바닥면보다 낮게 위치함으로써, 출강구(120)로 유입되는 용강의 유로에 급격한 곡률 반경을 형성할 수 있게 된다. 즉, 상기 출강구(120)로 유입되는 용강의 유로는 캡(170)과 매립부(180) 사이에서 "U"자 형의 유로를 형성하게 된다.
이와 함께, 도 3의 원호 안에 도시된 캡과 매립부와 같이, 상기 캡(170)의 하단에는 용강이 유입되는 유입구(174)가 형성될 수 있는데, 상기 유입구(174)는 캡(170)의 하단(172) 둘레를 따라 사방에 형성된다. 이때 상기 유입구(174)는 캡(170)의 하단(172)이 출강구 바닥면(122)보다 낮게 위치하는 것과 마찬가지로 출강구 바닥면(122)보다 낮은 위치에 형성되도록 함으로써, 출강구(120)로 유입되는 용강의 유로에 급격한 곡률 반경이 형성되도록 한다.
그리고, 상기 캡(170)과 매립부(180)가 설치된 출강구(120)와 상기 출강구(120)의 하부에 설치되는 침지 노즐(150) 사이에는 용강의 토출량을 제어하는 슬라이딩 게이트(160)가 설치된다. 상기 슬라이딩 게이트(160)는 공압 또는 유압에 의해 작동되는 실린더 로드(162)와 연결되어 상기 실린더 로드(162)의 신축에 따라 침지 노즐(150)의 유로를 개방하거나 폐쇄하게 된다.
상기 댐(130)은 본체(110) 내부를 가로질러 본체(110) 내에 수강된 용강의 범람을 차단하게 되는 바, 본체(110)에 수강된 용강으로부터 부상된 슬라그가 주형으로 혼입되는 것을 방지하게 된다. 경우에 따라서, 상기 댐(130)이 설치될 본 체(110) 내측벽에 홈을 형성하고 상기 홈에 댐이 조립될 수 있는 착탈 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 댐(130)의 상단은 본체(100) 상단에 인접하게 형성되고, 상기 댐(130)의 하단은 본체(110) 내부 바닥면으로부터 소정의 간격을 두도록 형성되어 댐(130)의 하부로 용강이 유동할 수 있는 통로(132)를 형성한다. 상기 댐(130)은 본체 내부 바닥면 중심에서 좌우로 대칭되도록 형성되어 한 쌍으로 구비된다.
상기 바닥 중앙부(200)는, 본체 내부 바닥의 중앙에 형성된다. 즉 상기 바닥 중앙부는 본체(110) 내에 수강된 용강의 범람을 차단하는 한 쌍의 댐 (130)사이에 형성되고, 상기 바닥 중앙부(200)는 출강구(120)가 형성된 출강구 바닥면(122)보다 150~200mm 높게 형성된다. 상기와 같은 바닥 중앙부(200)는 본체(110) 내부 바닥면과 일체로 형성될 수도 있고, 경우에 따라서는 본체(110) 내부 바닥면과 분리 가능하도록 설치될 수도 있다. 또한, 상기 바닥 중앙부(200)는 용강의 온도에 의해서 용융 및 열변형 이루어지지 않는 내화물을 포함할 수 있다.
이와 함께, 상기 바닥 중앙부(200)에는 출강구(120)를 향해 기울어지는 경사면(210)이 형성되고, 상기 경사면(210)이 끝나는 지점에는 출강구(120)가 형성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 연속주조장치의 턴디시(100)를 작용을 설명하면, 상기 턴디시(100) 상방에 위치한 레이들로부터 레이들 노즐을 통해 용강이 본체(110) 내부로 공급된다. 이때, 상기 레이들 노즐의 직하방에 위치한 바닥 중앙부(200)로 출강되는 용강은 바닥 중앙부(200) 표면 및 경사면(210)을 따라 출강구 바닥면(122)으로 유동하게 되어 레이들 노즐에서 용강이 출강될 때의 비산을 방지하고, 바닥 중앙부(200)가 출강구 바닥면(122)보다 150~200mm 높게 형성됨으로써 레이들로부터 낙하되는 용강에 의해 턴디시 파손을 방지하게 된다.
상기와 같이 레이들 노즐을 통한 용강의 출강이 어느 정도 진행되면, 출강되는 용강의 공급이 중지되는데 바람직하게는 댐(130)의 상단보다 낮은 수위를 갖도록 용강이 본체(110)에 공급되어 본체(110) 내의 용강이 범람하지 않도록 하게 된다.
상기 레이들에서 본체(110)로 공급되는 용강에는 슬라그 및 게재물과 같은 불순물을 포함하고 있는 바, 상기 슬라그 및 게재물은 용강에 비해 비중이 가벼워 본체(110) 내의 용강으로부터 부상하게 되고 특히, 본체에 형성된 한 쌍의 댐(130) 사이에 갇히게 된다.
즉, 본체(110)에 공급된 용강 중 슬라그 및 게재물이 제거된 순수한 용강만이 댐(130)의 하단과 본체(110) 내부 바닥면 사이에 형성된 통로(132)를 통해 출강구(120)로 유동하게 된다. 그리고, 상기 침지 노즐(150)의 슬라이딩 게이트(160)를 개방하게 되면 출강구(120) 바닥면의 순수한 용강만이 침지 노즐(150)을 통해 공급되어 주형으로 공급되는 용강 중 슬라그의 혼입을 방지하게 된다.
그러나, 고품질의 주편을 얻기 위해 턴디시에 플럭스를 직접 투입함에 따라 턴디시의 본체(110) 자체에서도 플럭스와 반응하는 슬라그를 형성하게 된다. 이러한 턴디시에 직접 투입되는 플럭스에 의해 형성되는 슬라그가 바닥 중앙부(200)와 한 쌍의 댐(130) 사이에 형성되는 경우에는 앞서 설명한 댐(130)에 의해 어느정도 걸러질 수 있지만, 턴디시에 직접 투입되는 플럭스에 의해 형성되는 슬라그가 출강구(120) 주변에서 형성되는 경우에는 출강구(120)의 상부에 설치된 캡(170)과 매립부(180)에 의해 걸러질 수 있다.
부연하자면, 상기 출강구 바닥면(122)에 잔존하는 용강 및 턴디시에 직접 투입된 플럭스에 의해 형성된 슬라그가 출강구(120) 주변에 잔존하게 되면 상기 용강에 비해 비중이 가벼운 슬라그는 용강으로부터 부상하게 된다. 이러한 상태에서 출강구(120)에 설치된 캡(170)과 매립부(180) 사이에 형성된 유로가 급격한 곡률 반경을 갖기 때문에 용강이 침지 노즐(150)로 유입될 때 용강으로부터 부상한 슬라그는 캡(170)의 하단(172)과 매립부(180)의 골짜기(186)를 통과하지 못하고, 캡(170)의 외측벽에 융착되어 순수한 용강만이 매립부(180)의 내경(182)을 통해 침지 노즐(150)로 공급되어 턴디시에 투입되는 플럭스에 의해 형성된 슬라그가 침지 노즐로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 레이들에서 턴디시(100)로 용강 공급이 중지되고 턴디시(100) 내의 용강만으로 주조하는 연속주조공정의 말기에는 본체(110)에 수강된 용강이 주형으로 어느 정도 공급되면서 본체(110) 내의 용강 수위는 점차 낮아지게 되고, 용강으로부터 부상한 슬라그 및 게재물과 같은 불순물이 댐(130)의 측벽에 융착된다. 그리고, 용강의 수위가 점차 낮아져 용강의 수위가 바닥 중앙부(200)의 표면 이하로 낮아지는 경우 슬라그 및 게재물은 바닥 중앙부(200)의 표면과 경사면(210) 표면에 융착되기 때문에 본체 내에 잔존하는 용강을 최소화하여 턴디시의 실수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로서만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
예를 들어, 상기 턴디시의 본체가 직사각 기둥형이 아닌 원통형일 경우 상기 본체 내부 바닥면에 구비되는 바닥 중앙부 외형은 본체의 형상을 따라 원형을 이루고, 상기 본체 내경과 충전부 둘레에 사이로 댐이 형성된다.
또한, 경우에 따라서는 연속주조공정 말기에서 용강의 수위가 점차 낮아져 용강의 수위가 바닥 중앙부 표면 이하로 낮아질 때 슬라그 및 게재물과 같은 불순물이 용이하게 고착될 수 있도록 바닥 중앙부의 표면과 경사면의 표면에 마찰력을 증가시킬 수 있는 패턴이 형성될 수도 있을 것이다.
그리고, 상기 출강구에 설치되는 캡과 매립부는 경우에 따라서 출강구로부터 착탈 가능하게 설치되어, 캡과 매립부 사이의 유로가 슬라그의 융착에 의해 막히는 경우 출강구에서 캡과 매립부를 분리하여 슬라그에 의해 막힌 유로를 개통하도록 보수작업을 실시할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 연속주조장치의 전체 사시도이고,
도 2는 종래의 턴디시 구조를 나타낸 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 턴디시를 나타낸 부분절개 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 턴디시의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 턴디시 110 : 본체
120 : 출강구 130 : 댐
200 : 바닥 중앙부 210 : 경사면
Claims (4)
- 용강을 수강하고 주형으로 용강을 공급하도록 바닥면 양측에 출강구가 형성된 본체와,상기 출강구의 상부에 설치되는 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 중공된 원기둥의 형상을 갖는 캡과,상기 캡의 하단을 감싸고 용강이 지나는 유로를 형성하고 출강구 바닥면에 매설되는 매립부를 포함하는 연속주조장치의 턴디시.
- 청구항 1 에 있어서,상기 캡의 하단은 본체의 바닥면보다 낮게 매립되는 것을 특징으로 하는 연속주조장치의 턴디시.
- 청구항 1 에 있어서,상기 캡의 하단에는 용강이 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 유입구는 캡의 하단 둘레를 따라 사방에 형성되는 것을 특징으로 연속주조장치의 턴디시.
- 청구항 1 에 있어서,상기 매립부는 링의 형상을 갖고 그 내경은 침지 노즐에 형성된 유로와 연통되고, 매립부의 내경과 외경 사이에는 골짜기가 형성되어 상기 골짜기에 캡의 하단이 위치하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치의 턴디시.
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KR1020080069596A KR101221994B1 (ko) | 2008-07-17 | 2008-07-17 | 연속주조장치의 턴디시 |
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