KR20110130650A - 턴디쉬 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 래들로부터 출강되는 용강이 낙하되는 주탕부와, 주형에 상기 낙하된 용강을 출탕하기 위한 출탕부를 구비하는, 몸체와, 상기 몸체에 수용되는 용강 상에 형성되는 슬래그 층에 대응하는 높이인 제1 영역에 형성되는, 제1 내화물과, 상기 제1 영역을 제외한 높이의 제2 영역에 형성되며, 상기 제1 내화물보다 내슬래그성이 낮은 제2 내화물을 포함하는, 턴디쉬를 제공한다.

Description

턴디쉬{TUNDISH}

본 발명은 래들에서 출강되는 용강을 수강하여 주형으로 출강하도록 형성되는 턴디쉬에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조기는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(turndish)에 받았다가 연속 주조기용 주형로 공급하여 일정한 크기의 슬라브를 생산하는 설비이다.

상기 연속 주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 주물으로 형성하는 연속 주조기용 주형과, 상기 주형에 연결되어 주형에서 형성된 주물을 이동시키는 다수의 핀치롤러를 포함한다.

다시 말해서, 상기 래들과 턴디쉬에서 출강된 용강은 주형에서 소정의 폭과 두께를 가지는 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 주물로 형성되어 핀치롤러를 통해 이송되는 것이다.

본 발명의 목적은 슬래그에 의한 침식에 강한 턴디쉬를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 턴디쉬는, 래들로부터 출강되는 용강이 낙하되는 주탕부와, 주형에 상기 낙하된 용강을 출탕하기 위한 출탕부를 구비하는, 몸체와, 상기 몸체에 수용되는 용강 상에 형성되는 슬래그 층에 대응하는 높이인 제1 영역에 형성되는, 제1 내화물과, 상기 제1 영역을 제외한 높이의 제2 영역에 형성되며, 상기 제1 내화물보다 내슬래그성이 낮은 제2 내화물을 포함한다.

여기서, 상기 제1 내화물은, 알루미나 마그네시아 카본 또는 마그네시아 연와를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 내화물은 알루미나 재질의 유입재를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 턴디쉬의 외형을 이루는 철피와 상기 유입재 사이에 배치되는, 영구장을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 내화물 및 상기 2 내화물의 상기 용강과 접촉하는 면에 코팅되는 코팅재를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 코팅재는, 마그네시아 및 알루미나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 내화물은 상기 턴디쉬의 바닥에 평행하게 배치되는 폐루프를 형성할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 턴디쉬에 의하면, 몸체가 수용하는 용강 상에 형성된 슬래그에 의해 특정 부분이 다른 부분보다 더 심하게 침식되는 현상을 완화할 수 있다.

이에 의해, 특정 부분의 손상에 의해 턴디쉬를 보수하거나 폐기해야 하는 경우를 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이고,
도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이며,
도 3은 도 2의 턴디쉬(20)를 위에서 본 사시도이고,
도 4는 도 3의 턴디쉬(20)의 몸체(22)의 부분 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 턴디쉬에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

연속주조(連續鑄造, Continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 주형(鑄型, Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주물 또는 강괴(鋼塊, steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형·직사각형·원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬래브·블룸·빌릿을 제조하는 데 이용된다.

연속주조기의 형태는 수직형·수직굴곡형·수직축차굴곡형·만곡형·수평형 등으로 분류된다. 도 1 및 도 2에서는 만곡형을 예시하고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.

본 도면을 참조하면, 연속주조기는 턴디쉬(20)와, 주형(30)과, 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.

턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Laddle, 10)로부터 용융금속을 받아 주형(Mold, 30)으로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되어, 교대로 용강을 받아서 턴디쉬(20)에 공급하게 된다. 턴디쉬(20)에서는 주형(30)으로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 주형(30)으로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다.

주형(30)은 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강이 1차 냉각되게 한다. 주형(30)은 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬라브를 제조하는 경우에, 주형(30)은 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 주형(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다. 이러한 테이퍼는 주형(30) 내에서 용강(M)의 응고로 이한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류(강냉형 Vs 완냉형), 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다.

주형(30)은 주형(30)에서 뽑아낸 주물이 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidifying shell, 81, 도 2 참조)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 뚫는 식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.

주형(30)은 용강이 주형의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation, 왕복운동)된다. 오실레이션 시 주형(30)과 주물과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 주형(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)가 있다. 파우더는 주형(30) 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 주형(30)과 주물의 윤활뿐만 아니라 주형(30) 내 용융금속의 산화·질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다. 파우더를 주형(30)에 투입하기 위하여, 파우더 공급기(50)가 설치된다. 파우더 공급기(50)의 파우더를 배출하는 부분은 주형(30)의 입구를 지향한다.

2차 냉각대(60 및 65)는 주형(30)에서 1차로 냉각된 용강을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이(65)에 의해 직접 냉각된다. 주물 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.

인발장치(引拔裝置)는 주물이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 주형(30)을 통과한 용강이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.

절단기(90)는 연속적으로 생산되는 주물을 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 가스토치나 유압전단기(油壓剪斷機) 등이 채용될 수 있다.

도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 용강(M)은 래들(10)에 수용된 상태에서 턴디쉬(20)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드 노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드 노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화·질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다. 슈라우드 노즐(15)의 파손 등으로 용강(M)이 공기 중에 노출된 경우를 오픈 캐스팅(Open casting)이라 한다.

턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 주형(30) 내로 연장하는 침지 노즐(SEN, Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 주형(30) 내로 유동하게 된다. 침지 노즐(25)은 주형(30)의 중앙에 배치되어, 침지 노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지 노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스톱퍼(stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스톱퍼(21)는 침지 노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지 노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다. 침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 스톱퍼 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수도 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(20) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하게 된다.

주형(30) 내의 용강(M)은 주형(30)을 이루는 벽면에 접한 부분부터 응고하기 시작한다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 주형(30)에 의해 열을 잃기 쉽기 때문이다. 주변부가 먼저 응고되는 방식에 의해, 스트랜드(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 용강(M)이 응고된 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.

핀치롤(70, 도 1)이 완전히 응고된 스트랜드(80)의 선단부(83)를 잡아당김에 따라, 미응고 용강(82)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동하게 된다. 미응고 용강(82)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이(65)에 의해 냉각된다. 이는 스트랜드(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 스트랜드(80)가 일 지점(85)에 이르면, 스트랜드(80)는 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 스트랜드(80)는 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 제품(P)으로 나뉘어진다.

이하, 앞서 설명한 턴디쉬(20)의 구체적인 구조에 대하여 설명한다.

도 3은 도 2의 턴디쉬(20)를 위에서 본 사시도이다.

본 도면을 참조하면, 턴디쉬(20)는 래들(10, 도 2)에서 출강되는 용강(M, 도 2)을 수용하기 위하여 상부가 개구된 몸체(22)를 가진다. 몸체(22)는 외측에 배치되는 철피와, 상기 철피의 내측에 배치되는 내화물층을 포함할 수 있다.

몸체(22)의 형태는 다양한 형태, 예를 들어 일자형 등이 있을 수 있으나, 본 실시예에서는 'T'자 형인 몸체(22)를 예시하고 있다.

몸체(22)의 일 부분에는 주탕부(23)가 형성된다. 주탕부(23)는 래들(10)의 슈라우드 노즐(15)을 통해 유동하는 용강(M)이 낙하되는 부분이다. 주탕부(23)는 그 보다 넓은 면적을 가지는 출탕부(24)에 연통될 수 있다.

출탕부(24)는 주탕부(23)를 통해 수강한 용강(M)을 주형(30)으로 안내하는 부분이다. 출탕부(24)에는 복수의 출강구(24a)가 개구될 수 있다. 각 출강구(24a)에는 침지 노즐(25)이 연결되고, 이 침지 노즐(25)은 턴디쉬(20)의 용강(M)이 주형(30)으로 유동하도록 안내한다.

도 4는 도 3의 턴디쉬(20)의 몸체(22)의 부분 단면도이다.

본 도면을 참조하면, 턴디쉬(20)의 몸체(22)는 철피(22a)와 내화물층(22b)을 포함한다. 철피(22a)는 두 겹으로 이루어질 수 있다. 내화물층(22b)은 철피(22a)의 내면의 바닥과 벽에 걸쳐서 형성된다. 내화물층(22b)은 철피(22a)에 대한 열 전달을 차단하기 위한 것으로서, 내열성이 좋은 재질로 형성된다.

여기서, 내화물은 고온에 견디는 물질로, 적어도 1,000℃ 이상 고온에서 연화(軟化)하지 않고 그 강도를 충분히 유지하며, 화학적 작용 등에도 견딜 수 있는 재료이다.

전기로나 래들, 턴디쉬 등에 사용되는 내화물은 영구장과 소모장으로 구분된다. 소모장은 내장내화물(Working lining)이라고도 하며, 용강과 직접 접촉하도록 로 등의 내부 표면에 부착된다. 영구장(Permanent lining)은 소모장에 의해 보호되거나 그렇지 않더라도 용강과 접촉되지는 않는 위치에 부착된다.

위의 분류 기준에 입각하면, 내화물층(22b)은 제1 및 제2 내화물(110 및 120), 그리고 코팅재(130)에 의해 보호되므로, 영구장으로 분류될 수 있다. 내화물층(22b)은 통상 제1 및 제2 내화물(110 및 120)과 코팅재(130)를 포함하나, 본 명세서에서는 제1 및 제2 내화물(110 및 120)과 코팅재(130)에 대한 설명의 편의를 위해, 위의 영구장만을 내화물층(22b)으로 구분한다.

제1 및 제2 내화물(110 및 120)은 소모장으로 분류될 수 있다. 제1 내화물(110)은 턴디쉬(20)의 높이 중 일 부분에만 형성될 수 있다. 제2 내화물(120)은 제1 내화물(110)의 위, 및 아래에 형성될 수 있다.

이는 내슬래그성이 높은 제1 내화물(110)이 슬래그 라인(S)에 대응하는 높이에 위치하여, 슬래그에 대한 대응력을 높이기 때문이다. 제2 내화물(120)은 내슬래그성은 낮더라도 용강(M)에 대한 저항성은 상대적으로 높도록 형성된다.

제1 내화물(110)은 알루미나 마그네시아 카본(AMC) 또는 마그네시아 연와를 포함할 수 있다. 이들은 내슬래그성이 좋다. 제1 내화물(110)은 슬래그 라인(S)에 대응하여 몸체(22)에 폐루프를 형성하도록 형성될 수 있다.

제2 내화물(120)은 알루미나 재질의 유입재를 포함할 수 있다.

코팅재(130)는 제1 및 제2 내화물(110 및 120)의 용강(M)과 접촉하는 면에 대하여 코팅된다. 코팅재(130)는, 마그네시아 및 알루미나를 포함할 수 있다. 코팅재(130)는 특정한 형태를 가지지 않는 부정형(castable) 내화물로서, 분체의 내화원료를 수분과 함께 분사하여 제1 및 제2 내화물(110 및 120)의 표면에 접착된다.

상기와 같은 턴디쉬는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

10: 래들 15: 슈라우드 노즐
20: 턴디쉬 22: 몸체
23: 주탕부 24: 출탕부
24a: 출강구 25: 침지 노즐
30: 주형 40: 주형 오실레이터
50: 파우더 공급기 51: 파우더층
52: 액체 유동층 53: 윤활층
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 스트랜드
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
87: 오실레이션 자국 88: 벌징 영역
90: 절단기 91: 절단 지점
110: 제1 내화물 120: 제2 내화물
130: 코팅재

Claims (7)

1. 래들로부터 출강되는 용강이 낙하되는 주탕부와, 주형에 상기 낙하된 용강을 출탕하기 위한 출탕부를 구비하는, 몸체;
   상기 몸체에 수용되는 용강 상에 형성되는 슬래그 층에 대응하는 높이인 제1 영역에 형성되는, 제1 내화물; 및
   상기 제1 영역을 제외한 높이의 제2 영역에 형성되며, 상기 제1 내화물보다 내슬래그성이 낮은 제2 내화물을 포함하는, 턴디쉬.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내화물은,
   알루미나 마그네시아 카본 또는 마그네시아 연와를 포함하는, 턴디쉬.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 내화물은 알루미나 재질의 유입재를 포함하는, 턴디쉬.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 턴디쉬의 외형을 이루는 철피와 상기 유입재 사이에 배치되는, 영구장을 더 포함하는, 턴디쉬.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내화물 및 상기 2 내화물의 상기 용강과 접촉하는 면에 코팅되는 코팅재를 더 포함하는, 턴디쉬.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 코팅재는, 마그네시아 및 알루미나를 포함하는, 턴디쉬.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내화물은 상기 턴디쉬의 바닥에 평행하게 배치되는 폐루프를 형성하는, 턴디쉬.

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