KR20100050855A - 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치는 하부 양측에 대향하는 토출구가 형성된 침지 노즐과, 상기 침지 노즐의 상부 외측면에 결합되는 홀더와, 상기 홀더의 양측면에 결합되는 제1플레이트 및 제2플레이트와, 일측은 상기 제1플레이트 및 제2플레이트의 하부에 회동가능하게 각각 결합되며, 타측은 침지 노즐에 형성된 토출구를 덮도록 밀착 결합되는 제1암 및 제2암과, 상기 침지 노즐에 형성된 토출구에 삽입되도록 제1암 및 제2암 중 적어도 하나에 설치되는 가열부와, 상기 제1플레이트 및 제2플레이트 상에 각각 설치되어 제1암 및 제2암을 회동가능하도록 구동시키는 구동부를 포함한다.
상기와 같은 발명은 예열 장치가 침지 노즐에 일체로 결합됨으로써, 침지 노즐을 몰드 내에 삽입하기 전까지 예열이 가능한 효과가 있다.
연속 주조, 침지 노즐, 예열 장치,

Description

연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치{APPARATUS FOR PREHEATING OF IMMERSIED NOZZLE}
본 발명은 침지 노즐의 예열 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 침지 노즐의 예열 온도 손실을 방지할 수 있는 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연속주조공정은 잉곳케이스의 주조, 형발, 균열, 분괴 압연을 생략하고 직접 용강을 주형에 주입하여 냉각, 응고시켜 연속적으로 슬라브나, 블룸, 빌레트(billet) 등을 제조하는 방법이다.
종래 연속주조공정을 수행하기 위한 연속주조공정용 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 래들(Ladle,10)에는 용광로로부터 배출된 용강이 마련되어 있으며 래들(10)의 하부에는 용강이 주입되는 몰드(Mold, 20)가 마련된다. 이때, 래들(10)과 몰드(20) 사이에는 용강을 일시적으로 저장하여 용강의 배출량을 조절하는 턴디시(30)가 마련된다.
턴디시(30)는 별도의 이송 수단 예컨대, 턴디시 카(50)에 의해 래들(10)과 몰드(20)의 사이로 이동하며, 몰드(20)의 상부에 위치된 턴디시(30)는 턴디시 카(50)에 의해 하강한다. 이로 인해 턴디시(30)의 하부에 형성된 침지 노즐(40)이 몰드(20)에 삽입되고, 턴디시(30)에 주입된 용강은 침지 노즐(40)을 거쳐 몰드(20)로 주입된다.
상기와 같이, 몰드(20)에 삽입되는 침지 노즐(40)은 턴디시(30)와 몰드(20)간의 용강 주입 시 용강의 청정도 및 보온을 목적으로 사용되며. 몰드(20)에 용강 주입 시 용강의 온도 하락을 방지하기 위해 약 900~1000도 정도로 예열된다.
하지만, 침지 노즐(40)을 예열시키기 위한 예열 장치는 정해진 장소에서만 사용이 가능하기 때문에 미리 정해진 장소에서 침지 노즐(40)의 예열을 마친 후 턴디시(30)를 이동시키는 과정에서 용강을 몰드로 주입될 때 까지의 시간 동안 침지 노즐(40)의 내열 온도는 약 200도 정도 급하락하며, 이로 인해 침지 노즐(40)의 외경의 급냉으로 인해 침지 노즐(40)의 균일 및 절단이 발생되는 문제점이 발생된다.
또한, 온도 편차에 의한 냉각 작용으로 냉각된 용강에 의해 침지 노즐의 상부에 결합된 노즐부가 막혀 용강의 흐름을 저하시키거나 용강의 재산화가 촉진되어 용강을 오염시키는 문제점이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 침지 노즐의 예열 온도 손실을 방지하기 위해 이동 중에도 침지 노즐의 예열이 가능한 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치는 하부 양측에 대향하는 토출구가 형성된 침지 노즐과, 상기 침지 노즐의 상부 외측면에 결합되는 홀더와, 상기 홀더의 양측면에 결합되는 제1플레이트 및 제2플레이트와, 일측은 상기 제1플레이트 및 제2플레이트의 하부에 회동가능하게 각각 결합되며, 타측은 침지 노즐에 형성된 토출구를 덮도록 밀착 결합되는 제1암 및 제2암과, 상기 침지 노즐에 형성된 토출구에 삽입되도록 제1암 및 제2암 중 적어도 하나에 설치되는 가열부와, 상기 제1플레이트 및 제2플레이트 상에 각각 설치되어 제1암 및 제2암을 회동가능하도록 구동시키는 구동부를 포함한다.
상기 구동부는 제1암 및 제2암의 외측면에 일단이 연결된 와이어와, 상기 제1플레이트 및 제2플레이트 상에 설치되어 와이어의 이동 경로를 제공하는 이송 롤러와, 와이어의 타단에 연결되어 와이어를 작동시키는 실린더를 포함할 수 있다.
상기 제1암 및 제2암의 일측에는 제1암 및 제2암을 침지 노즐을 향해 탄성 지지하는 탄성 부재가 더 구비될 수 있다.
상기 제1암 및 제2암의 내측면은 SiC 계열의 내화물로 형성될 수 있다.
본 발명은 예열 장치가 침지 노즐에 일체로 결합됨으로써, 침지 노즐을 몰드 내에 삽입하기 전까지 예열이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 침지 노즐의 온도가 급하락 하는 것을 방지함으로써, 침지 노즐의 균일 및 절단되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 온도 편차에 의해 침지 노즐의 상부에 결합되는 상부 노즐이 막히는 것을 방지할 수 있으며, 용강이 재산화되어 용강이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 몰드 내에서의 용강 흐름이 활성화되어 기재물의 부상 분리를 촉진시켜 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 예열 장치가 연속 주조용 침지 노즐에 장착된 모습을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4 및 도 5는 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치의 작동을 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 침지 노즐의 예열 장치는 침지 노즐(100)의 상부 외측면에 결합되는 홀더(200)와, 상기 홀더(200)의 양측면에 결합되는 제1플레이트(400) 및 제2플레이트(300)와, 일측은 제1플레이트(400) 및 제2플 레이트(300)의 하부에 회동가능하게 결합되며 타측은 침지 노즐(100)에 형성된 토출구(112, 114)를 덮도록 밀착 결합되는 제1암(600) 및 제2암(500)과, 상기 침지 노즐(100)에 형성된 토출구(112, 114)에 삽입되도록 제1암(600) 및 제2암(500) 중 적어도 하나에 설치되는 가열부(700)와, 상기 제1플레이트(400) 및 제2플레이트(300) 상에 각각 설치되어 제1암(600) 및 제2암(500)을 회동가능하도록 구동시키는 구동부(900, 800)를 포함한다.
상기 홀더(200)는 일측이 개방된 원형의 링 형상으로 형성되며 침지 노즐(100)의 상부 외측면을 감싸도록 설치된다. 홀더(200)에는 관통구(210)가 상하 이격되어 형성되어 있으며, 이러한 관통구(210)를 통해 홀더(200)의 후방에 설치되어 카세트(130)의 후면에 구비되는 이송 실린더(150)와 결합될 수 있다.
이로 인해 침지 노즐(100)은 이송 실린더(150)에 의해 하부 노즐(140)과 용이하게 결합될 수 있다. 여기서, 침지 노즐(100)의 하부 양측에는 토출구(112, 114)가 각각 형성될 수 있으며, 침지 노즐(100)의 바닥면에도 별도의 용강 토출구(116)가 형성될 수 있다.
상기 홀더(200)의 양측면에는 서로 대향 설치되도록 제1플레이트(400)와 제2플레이트(300)가 마련된다. 제1플레이트(400)는 홀더(200)의 일측, 홀더(200)의 일측면과 수직하도록 설치되며, 계단 형상으로 형성되도록 제1수평면(412)과, 제2수평면(416)과, 제1수평면(412)과 제2수평면(416)을 잇도록 수직부(414)로 구성된다.
제1플레이트(400)에는 중앙에 일방향으로 절개된 절개부(420)가 형성되며, 절개부(420)는 제1수평면(412)으로부터 수직부(414) 및 제2수평면(414)에 연장되도 록 형성된다. 제2플레이트(300)는 제1플레이트(400)가 형성된 홀더(200)의 일측과 대향하는 홀더(200)의 타측에 설치되며, 제2플레이트(300)의 형상은 제1플레이트(400)와 동일하므로 생략한다.
제1플레이트(400)의 하부에는 제1플레이트(400)에 대해 회동가능하도록 제1암(600)이 결합되며, 제1암(600)의 일측은 제1플레이트(400)에 결합되며 타측은 침지 노즐(100)에 형성된 토출구(112)를 향해 회동된다. 제1암(600)의 일측은 제1플레이트(400)의 제1수평면(412)에 형성된 절개부(420)에 끼워져 결합되며, 타측은 침지 노즐(100)에 형성된 토출구(112)를 덮도록 철제 재질의 판 형상의 부재(610)가 마련된다.
제1플레이트(400)와 결합되는 제1암(600)의 일측에는 탄성 부재(640)가 더 마련될 수 있으며, 이러한 탄성 부재(640)는 제1암(600)의 타측이 침지 노즐(100)의 외측면과 밀착 결합되도록 탄성 지지하는 역할을 한다.
침지 노즐(100)과 밀착 결합되는 제1암(600)의 내측면 예컨대, 판 형상의 부재(610)의 내측면에는 침지 노즐(100)에서 발생된 열이 외부로 새어 온도가 손실되는 것을 방지하기 위해 SiC 계열의 내화물(620)이 부착될 수 있다. 물론, 판 형상의 부재(610)의 내측에 SiC 내화물이 코팅되어 형성될 수 있음은 물론이다. 여기서, 침지 노즐(100)의 외측면과 밀착 결합되는 내화물(620)의 일면은 곡선 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
제1암(600)에는 침지 노즐(100)에 형성된 토출구(112)에 삽입되도록 가열부(700) 예컨대, 버너가 설치될 수 있으며, 이를 위해 제1암(600) 예컨대, 판 형상 의 부재와 내화물(610)에는 좌우로 관통 형성된 관통 구멍(630)이 형성될 수 있다.
가열부(700)는 제1암(600)에 형성된 관통 구멍(630)의 양측에서 별도의 고정 부재(710)와 결합되어 제1암(600)에 고정된다. 이로 인해 가열부(700)는 침지 노즐(100)에 형성된 토출구(112)를 통해 침지 노즐(100)의 내측에 배치되고, 가열부(700)를 가열함으로써 침지 노즐(100)의 내부를 예열시킬 수 있다.
제2암(500)은 제2플레이트(800)에 형성된 절개부(820)에 일측이 결합되어 제2플레이트(300)를 중심으로 회동가능하게 설치되며, 타측은 침지 노즐(100)에 형성된 토출구와 밀착 결합되도록 판 형상 부재(510)가 마련된다.
제2플레이트(300)와 결합되는 제2암(500)의 일측에는 탄성 부재(530)가 더 마련될 수 있으며, 이러한 탄성 부재(530)는 제2암(500)이 침지 노즐(100)의 외측면에 기밀하게 밀착 결합되도록 탄성 지지하는 역할을 한다. 또한, 제2암(500)의 내측 예컨대, 판 형상의 부재(510)의 내측면에는 SiC 계열의 내화물(520)이 부착되어 결합될 수 있으며, 이는 침지 노즐(100)의 내부 온도의 손실을 방지할 수 있다.
상기에서는 가열부(700)를 제1암(600)에 설치하였지만, 이에 한정되지 않고 제2암(500)에 형성될 수 있음은 물론이고, 제1암(600) 및 제2암(500) 모두에 설치될 수도 있다.
제1암(600) 및 제2암(500)에는 제1암(600)과 제2암(500)을 제1플레이트(400)와 제2플레이트(300)를 중심으로 회동가능하도록 구동시키기 위해 구동부(900, 800)가 각각 연결될 수 있다. 이러한 구동부(900, 800)는 침지 노즐(100)의 외측에 밀착 결합된 제1암(600) 및 제2암(500)을 당겨 제1암(600) 및 제2암(500)을 제1플 레이트(400)와 제2플레이트(300)를 향해 회전시킬 수 있으며, 이로 인해 침지 노즐(100)이 몰드에 삽입될 경우, 제1암(600) 및 제2암(500)이 몰드와 접촉 및 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
제1암(600)에 연결된 구동부(900)는 제1암(600)의 판형 부재(610)에 연결된 와이어(910)와, 상기 와이어(910)의 이송 경로를 제공하는 이송 롤러부(920, 930, 940, 950)와, 와이어(910)에 연결되어 와이어(910)를 작동시키는 실린더(960)를 포함한다.
와이어(910)의 일단은 제1암(600)에 연결되며, 2개의 와이어(910)가 제1암(600)을 지지한다. 이송 롤러부는 제1플레이트(400) 예컨대, 제1플레이트(400)의 제1수평면(412)에 설치되는 제1이송롤러(920)와, 제1플레이트(400)의 제2수평면(416)에 설치되는 순차적으로 설치되는 제2이송롤러 내지 제4이송롤러(930, 940, 950)를 포함하고, 제4이송롤러(950)는 와이어(910)를 당기거나 풀도록 구동시키는 실린더(960)로 연결된다.
이로 인해 와이어(910)는 이송 롤러부(920, 930, 940, 950)에 의해 평평하게 유지될 수 있으며, 실린더(960)의 작동에 따라 제1암을 회동시킬 수 있다. 제2암(500)에 연결된 구동부(800)는 제1암(600)에 연결된 구동부(900)와 동일한 구조와 동작을 가지므로 생략하기로 한다.
상기와 같은 예열 장치의 동작을 수행하기 위해 작업자가 유틸리티 공급 및 차단을 용이하게 조작할 수 있도록 운전 판넬(1000)이 더 마련될 수 있으며, 이러한 운전 판넬(1000)은 침지 노즐(100)의 예열시 조작이 용이하도록 턴디시 카의 양 측면에 설치될 수 있다. 또한, 침지 노즐(100)의 예열 동작 시 이송 실린더(150), 제1플레이트(400) 및 제2플레이트(300)의 과열을 방지하기 위해 아르곤 또는 질소와 같은 냉각기체를 분사하기 위한 냉각 분사부(미도시)가 더 포함될 수 있다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치의 작동 과정을 설명한다.
먼저, 턴디시가 이송 수단 예컨대, 턴디시 카에 안착되면 턴디시 카의 일측에 배치된 운전 판넬(1000)을 조작하여 턴디시 내부 및 침지 노즐(100)의 예열을 시작한다. 즉, 제1암(600) 및 제2암(500)을 구동시키는 실린더(960, 860)를 침지 노즐(100)을 향해 이동시키면, 실린더(960, 860)에 연결된 와이어(910, 810)는 느슨해 진다. 이로 인해 제1암(600) 및 제2암(500)은 침지 노즐(100)을 향해 탄성 지지된 탄성 부재(640, 530) 및 제1암(600) 및 제2암(500)의 자중에 의해 침지 노즐(100)을 향해 회동하여 침지 노즐(100)에 형성된 토출구(112, 114)를 밀폐시킨다.
이어서, 제1암(600)에 구비된 가열부(700) 예컨대, 버너에 도시 가스와 산소를 적절한 비율로 혼합하여 침지 노즐(100)의 내경으로 불꽃을 형성시켜 순환하도록 하여 침지 노즐(100)의 내부가 일정 온도로 유지되도록 예열한다. 이때, 턴디시의 상부에는 별도의 턴디시 내부를 예열하기 위한 별도의 예열 부재(미도시)가 마련될 수 있으며, 이로 인해 턴디시 내부가 소정 온도를 유지하도록 예열할 수 있다.
턴디시가 래들과 몰드 사이에 배치되면, 턴디시는 턴디시 카에 의해 하강되 고, 턴디시의 하부에 형성된 침지 노즐(100)은 몰드에 삽입된다. 이때, 예열 장치는 침지 노즐(100)이 몰드에 삽입되기 전까지 지속적으로 예열 동작을 수행하고, 몰드에 삽입되기 전 제1암(600) 및 제2암(500)에 연결된 실린더(960, 860)를 작동시켜 예컨대, 침지 노즐(100)의 반대 방향으로 이동시켜 와이어(910, 810)가 당겨지도록 한다.
실린더(960, 860)에 당겨진 와이어(910, 810)는 팽창되기 시작하고, 팽창된 와이어(910, 810)는 제1암(600) 및 제2암(500)을 당겨 제1암(600) 및 제2암(500)을 제1플레이트(400) 및 제2플레이트(300)를 향해 회전시킴으로써, 침지 노즐(100)의 토출구(112, 114)로부터 분리된다.
이어서, 침지 노즐(100)은 온도가 손실되지 않은 상태에서 몰드에 삽입되고, 래들에 마련된 용강을 턴디시를 통해 몰드로 주입하여 주편을 제작하게 되어 작동을 마친다.
상기와 같이 본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치는 침지 노즐에 일체로 결합됨으로써, 침지 노즐을 몰드 내에 삽입하기 전까지 예열이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 침지 노즐의 온도가 급하락 하는 것을 방지함으로써, 침지 노즐의 균일 및 절단되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 온도 편차에 의해 침지 노즐의 상부에 결합되는 상부 노즐의 막히는 것을 방지할 수 있으며, 용강이 재산화되어 용강이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 몰드 내에서의 용강 흐름이 활성화되어 기재물의 부상 분리를 촉진시켜 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 침지 노즐의 예열 장치가 연속주조공정 장치에 설치된 모습을 나타낸 개략 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 예열 장치가 연속 주조용 침지 노즐에 장착된 모습을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 및 도 5는 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치의 작동을 설명하기 위한 개략 사시도.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 침지 노즐 200: 홀더
300: 제2플레이트 400: 제1플레이트
420: 절개부 500: 제2암
600: 제1암 620: 내화물
700: 가열부 800, 900: 구동부

Claims (4)

  1. 하부 양측에 대향하는 토출구(112, 114)가 형성된 침지 노즐(100);
    상기 침지 노즐(100)의 상부 외측면에 결합되는 홀더(200);
    상기 홀더(200)의 양측면에 결합되는 제1플레이트(400) 및 제2플레이트(300);
    일측은 상기 제1플레이트(400) 및 제2플레이트(300)의 하부에 회동가능하게 각각 결합되며, 타측은 침지 노즐(100)에 형성된 토출구(112, 114)를 덮도록 밀착 결합되는 제1암(600) 및 제2암(500);
    상기 침지 노즐(100)에 형성된 토출구(112, 114)에 삽입되도록 제1암(600) 및 제2암(500) 중 적어도 하나에 설치되는 가열부(700); 및
    상기 제1플레이트(400) 및 제2플레이트(300) 상에 각각 설치되어 제1암(600) 및 제2암(500)을 회동가능하도록 구동시키는 구동부(900, 800);
    를 포함하는 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부(900, 800)는 제1암(600) 및 제2암(500)의 외측면에 일단이 연결된 와이어(910, 810)와, 상기 제1플레이트(600) 및 제2플레이트(500) 상에 설치되어 와이어(910, 810)의 이동 경로를 제공하는 이송 롤러(920, 820)와, 와이어(910, 810)의 타단에 연결되어 와이어(910, 810)를 작동시키는 실린더(960, 860)를 포함 하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1암(600) 및 제2암(500)의 일측에는 제1암(600) 및 제2암(500)을 침지 노즐(100)을 향해 탄성 지지하는 탄성 부재(640, 530)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1암(600) 및 제2암(500)의 내측면은 SiC 계열의 내화물로 형성된 것을 특징으로 하는 연속 주조용 침지 노즐의 예열 장치.
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