KR20120053744A - 주편 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주편 냉각 장치에 관한 것으로, 냉각수 및 에어를 공급하는 냉각제 공급부와, 냉각제 공급부로부터 공급받은 냉각수 및 에어를 혼합하여 에어 미스트를 생성하고 에어 미스트를 주편을 향해 분사하는 복수의 냉각 수단과, 복수의 냉각 수단의 외측에 마련되어 주편을 향해 에어를 분사하는 에어 나이프를 포함하여, 에어 미스트가 주편의 가장자리를 따라 흘러나가는 것을 방지하여 주편의 가장자리의 과냉을 방지하고, 그에 따라 주편의 코너 크랙을 줄일 수 있다.

Description

주편 냉각 장치{Apparatus for cooling cast piece in continuous casting process}
본 발명은 주편 냉각 장치에 관한 것으로, 특히 연속 주조 공정에서 주편을 냉각할 때 주편의 가장자리가 과냉되지 않도록 하는 주편 냉각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 연속 주조 공정은 일정한 형상의 몰드에 용강을 연속적으로 주입하고, 몰드 내에서 반응고된 용강을 연속적으로 몰드의 하측으로 인발하여 슬라브(slab), 블룸(bloom), 빌렛(billet) 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정이다. 즉, 용융 상태의 용강이 몰드에서의 냉각 작용에 의해 반응고되고, 몰드로부터 인발된 미응고 용강은 주편 냉각 장치로부터 분사되는 에어와 냉각수가 혼합된 에어 미스트(air mist)에 의해 응고가 진행되어 완전한 고체 상태의 주편이 형성된다.
연속 주조 공정을 통해 제조되는 주편은 응고 중에 개재물, 기포 등의 삽입에 의한 결함이 발생하거나, 주조 중에 변형이나 열 충격에 의해 크랙(crack)성 결함이 발생한다. 특히, 크랙성 결함 중에서 주편의 가장자리를 따라 발생하는 코너 크랙(corner crack)이 빈번하게 발생한다. 코너 크랙은 몰드 하부에 설치되는 만곡형 연주기에서 주편 가장자리 부분이 받는 인장, 압축 하중에 의해 발생하거나, 주편 가장자리의 과냉에 따른 취성 등에 의해 발생할 수 있다. 주편 가장자리 부분이 받는 인장, 압축 하중은 만곡형 연주기의 구조상 제거가 곤란하므로 주편 가장자리 부분이 과냉되는 것을 방지하는 방안이 요구된다.
주편 냉각 장치는 분사 노즐이 주편 상부 및 하부에 각각 구비되어 주편(S) 상부 표면 및 하부 표면에 에어 미스트를 분사시킨다. 하부에서 분사되는 에어 미스트는 주편(S) 하부 표면과 부딪히고 중력에 의해 다시 낙하하는 반면, 상부에서 분사되는 냉각수는 주편 상부 표면에 분사된 후 주편의 폭 방향을 따라 주편 가장자리로 흐르면서 빠져나가기 때문에 주편 상부의 가장자리 부분의 과냉을 가중시킨다.
본 발명은 주편 가장자리의 과냉을 방지하여 코너 크랙을 줄일 수 있는 주편 냉각 장치를 제공한다.
본 발명은 주편 상부에 분사되는 에어 미스트가 주편 폭 방향을 따라 주편 가장자리로 흐르지 않도록 함으로써 주편 상부 가장자리 부분의 과냉을 방지할 수 있는 주편 냉각 장치를 제공한다.
본 발명은 주편 가장자리 부분에 에어를 분사하는 에어 나이프를 더 마련함으로써 주편 가장자리로 냉각수가 흐르지 않도록 하는 주편 냉각 장치를 제공한다.
본 발명의 일 예에 따른 주편 냉각 장치는 냉각제 공급부; 상기 냉각제 공급부로부터 공급받은 상기 냉각제를 주편을 향해 분사하는 복수의 냉각 수단; 및 상기 주편의 가장자리를 향해 에어를 분사하는 에어 나이프를 포함한다.
상기 냉각제 공급부는 냉각수 및 에어를 공급하고, 상기 복수의 냉각 수단은 상기 냉각수 및 에어를 혼합하여 에어 미스트를 생성하여 상기 주편을 향해 분사한다.
상기 복수의 냉각 수단은 상기 주편의 폭 방향으로 배열되고, 상기 에어 나이프는 복수의 냉각 수단의 외측에 마련된다.
상기 에어 나이프는 상기 외측의 냉각 수단에 의해 분사되는 에어 미스트와 상기 주편의 가장자리 사이에 상기 에어를 분사한다.
상기 에어 나이프는 주편의 폭 방향으로 각도를 조절하기 위한 각도 조절부를 더 포함한다.
상기 에어 나이프는 분사되는 에어의 세기를 조절하기 위한 압력 조절부를 더 포함한다.
상기 에어 나이프는 주편의 진행 방향으로 왕복하며 에어를 분사하기 위한 구동부를 더 포함한다.
본 발명에 따른 주편 냉각 장치는 일 방향으로 이동하는 주편의 폭 방향으로 에어 미스트를 분사하는 복수의 냉각 수단의 외측에 주편의 가장자리로부터 안쪽으로 에어를 분사하는 에어 나이프가 마련된다. 에어 나이프가 주편의 가장자리와 외측의 냉각 수단이 분사하는 에어 미스트 사이에 에어를 분사함으로써 에어 미스트가 주편의 가장자리로 흘러나가는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 주편 가장자리의 과냉을 방지할 수 있고, 그에 따라 주편의 코너 크랙을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 연속 주조 공정을 개략적으로 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주편 냉각 장치의 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주편 냉각 장치의 개략 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주편 냉각 장치의 에어 나이프의 부분 개략도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 주편 냉각 장치의 개략 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 연속 주조 공정의 개략도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주편 냉각 장치의 개념도 및 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주편 냉각 장치의 에어 나이프의 부분 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 연속 주조 장치는 제강 공정에서 정련된 용강(molten steel)(1)이 담기는 래들(ladle)(10)과, 래들(10)에 연결되는 주입 노즐을 통해 용강(1)을 공급받아 임시 저장하는 턴디쉬(tundish)(20)와, 턴디쉬(30)로부터 용강(1)을 배출하는 침지 노즐(30)과, 침지 노즐(30)에 의해 용강(1)을 공급받아 소정의 주편(2) 형상으로 용강(1)을 초기 응고시켜 응고쉘을 형성하는 몰드(mold)(40)와, 몰드(40)의 하부에 구비되어 가이드 롤(51, 52)에 의해 인발되는 미응고된 용강(1)을 냉각시켜 주편(2)을 형성하는 복수의 주편 냉각 장치(60)를 포함한다.
복수의 주편 냉각 장치(60) 각각은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 냉각수 및 에어를 공급하는 냉각제 공급부(110)와, 냉각수 및 에어를 혼합하여 에어 미스트를 생성하고 이를 주편(2) 상에 분사하는 냉각 수단(120)과, 주편(2) 상에 분사된 에어 미스트가 주편(2)의 외측으로 흘러나가는 것을 방지하는 에어 나이프(130)를 포함한다. 이러한 주편 냉각 장치(60)는 주편(2) 진행 방향의 가이드 롤(51, 52) 사이에 냉각 수단(120)을 통해 에어 미스트를 분사하여 미응고된 용강(1)을 냉각시켜 응고시키고 에어 나이프(130)를 이용하여 에어 미스트가 주편(2)의 가장자리로 흘러나가는 것을 방지한다. 따라서, 주편(2) 가장자리의 과냉을 방지할 수 있다.
냉각제 공급부(110)는 냉각수가 유입되는 제 1 파이프(112)와 에어가 유입되는 제 2 파이프(120)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)는 도시된 바와 같이 일측 및 타측이 개방되고 내부가 빈 예를 들어 사각의 통 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 제 1 파이프(112)와 제 2 파이프(114)가 수직 방향으로 접촉 및 적층되어 마련될 수 있고, 제 1 파이프(112)와 제 2 파이프(114)가 서로 이격되어 마련될 수도 있다. 이때, 제 1 파이프(112)가 제 2 파이프(114)보다 상측에 마련되는 것이 바람직하다. 제 1 파이프(112)는 냉각수 공급 수단(미도시)과 연결되고, 제 2 파이프(114)는 에어 공급 수단(미도시)과 연결되어 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)의 내부를 통해 냉각수 및 에어가 각각 순환될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)는 소정 영역, 예를 들어 일 측면에 복수의 홀(미도시)이 형성된다. 복수의 홀을 통해 냉각 수단(120)에 냉각수 및 에어를 공급하게 된다. 여기서, 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)가 접촉되어 적층되는 경우 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)에 형성되는 홀은 동일 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 냉각 수단(120)의 냉각수와 에어를 혼합하는 혼합 블럭(122)이 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)에 접촉되어 마련되는 경우 동일 위치에 홀이 형성되기 때문에 혼합 블럭(122)의 크기를 줄일 수 있다. 그러나, 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)가 이격되어 마련되는 경우 홀은 동일 위치에 형성되지 않아도 된다. 이는 혼합 블럭(122)이 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)와 유동성의 파이프(미도시)에 의해 연결될 수 있기 때문이다.
냉각 수단(120)는 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)와 연결되어 냉각수와 에어를 공급받아 혼합하여 에어 미스트를 생성하는 복수의 혼합 블럭(122)과, 혼합 블럭(122)의 하측에 마련된 연결 파이프(124)와, 연결 파이프(124)의 하측에 마련된 분사 노즐(126)을 포함한다. 혼합 블록(122)은 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)의 소정 영역에 형성된 홀과 연결되어 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)로부터 각각 냉각수 및 에어를 공급받아 혼합하여 에어 미스트를 형성한다. 혼합 블럭(122)은 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)가 접촉 및 적층되어 마련되는 경우 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)의 측면에 고정될 수 있다. 이때, 혼합 블럭(122)의 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)와 접촉되는 면에는 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)에 형성된 홀과 대응되는 영역에 홀(미도시)이 형성된다. 또한, 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)에 형성된 홀과 혼합 블럭(122)에 형성된 홀을 연결하고 이들 사이의 기밀을 유지하기 위해 소정의 파이프(미도시)가 더 마련될 수 있다. 한편, 혼합 블럭(122)은 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)와 이격되어 마련될 수 있고, 이 경우 혼합 블럭(122)의 일 측면에 형성된 홀과 제 1 및 제 2 파이프(112, 114)에 각각 형성된 홀은 소정의 파이프(미도시)에 의해 연결될 수 있으며, 이 경우 파이프는 유동성 재질로 제작될 수 있다. 또한, 혼합 블럭(122)의 하측에는 홀(미도시)이 마련되어 연결 파이프(124)가 연결되고, 연결 파이프(124) 하측에 제 1 분사 노즐(126)이 마련된다. 따라서, 혼합 블럭(122)은 일 측면에 형성된 홀을 통해 냉각수 및 에어를 공급받아 내부에서 혼합하여 에어 미스트를 생성하고, 하측에 마련된 홀을 통해 에어 미스트를 연결 파이프(124)에 공급한다. 이를 위해 혼합 블럭(122)은 내부에 소정의 공간이 마련되고, 일 측면 및 하측에 홀이 형성된 형상으로 제작된다. 제 1 분사 노즐(126)은 주편(2)을 향해 수직 방향으로 에어 미스트를 분사하며, 제 1 분사 노즐(126)로부터 분사되는 에어 미스트는 소정의 각도로 퍼지면서 주편(2) 상에 분사된다. 이때, 인접한 제 1 분사 노즐(126)로부터 분사되는 에어 미스트는 주편(2) 상에서 일부 중첩될 수도 있다. 즉, 제 1 분사 노즐(126)은 일 방향으로 복수 마련되고, 각각의 제 1 분사 노즐(126)은 주편(2) 상에 소정 폭으로 에어 미스트를 분사하는데, 각 제 1 분사 노즐(126)로부터 분사되는 에어 미스트는 인접한 제 1 분사 노즐(126)로부터 분사되는 에어 미스트와 소정 폭으로 중첩되어 분사될 수 있다. 물론, 인접한 제 1 분사 노즐(126)의 분사 폭이 경계를 이루도록 분사할 수도 있고, 중첩되지 않도록 분사될 수도 있다. 한편, 복수의 제 1 분사 노즐(126)중에서 외측에 마련된 제 1 분사 노즐(126)은 주편(2)의 가장자리로부터 소정 간격 안쪽으로 에어 미스트를 분사한다. 이렇게 제 1 분사 노즐(126)로부터 분사되는 에어 미스트에 의해 미응고된 주편(2)이 냉각되면서 응고된다.
에어 나이프(130)는 외측의 제 1 분사 노즐(126)로부터 분사되는 에어 미스트가 주편(2)에 분사된 후 주편(2)의 가장자리를 따라 흘러나가는 것을 방지하기 의해 마련된다. 따라서, 에어 나이프(130)는 주편(2) 폭 방향의 양단, 즉 외측의 두 제 1 분사 노즐(126)의 외측에 마련될 수 있다. 이러한 에어 나이프(130)는 에어 공급용 제 2 파이프(114)와 연결된 연결 파이프(132)와, 연결 파이프(132)의 하측에 마련된 제 2 분사 노즐(134)을 포함한다. 연결 파이프(132)는 일측이 제 2 파이프(114)와 연결되고 타측이 제 2 분사 노즐(134)과 연결되어 제 2 파이프(114)로부터 에어를 제 2 분사 노즐(134)에 공급하는 기능을 한다. 또한, 연결 파이프(132)는 외측의 두 제 1 분사 노즐(126)의 외측에 마련되며, 주편(2)의 가장자리로부터 그 내측을 향해 소정의 각도를 가지고 마련될 수 있다. 이에 따라, 제 2 분사 노즐(134)은 연결 파이프(132)와 동일 각도로 마련될 수 있다. 물론, 연결 파이프(132)는 도 4에 도시된 바와 같이 다양한 각도로 조절할 수 있다. 이를 위해 에어 나이프(130)에는 각도 조절부(미도시)가 더 마련될 수 있다. 따라서, 제 2 분사 노즐(134)은 연결 파이프(132)의 각도에 따라 분사 각도가 조절될 수 있다. 제 2 분사 노즐(134)은 주편(2)의 가장자리와 외측의 제 1 분사 노즐(126)이 분사하는 영역 사이에 에어를 분사할 수 있다. 따라서, 제 1 분사 노즐(126)로부터 분사되어 주편(2)상에 부딪히는 에어 미스트가 주편(2)의 가장자리로 흘러나가는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 주편(2) 가장자리의 과냉을 방지할 수 있어 코너 크랙을 줄일 수 있다. 한편, 에어 나이프(130)에는 분사되는 에어의 압력을 조절할 수 있는데, 이를 위해 예를 들어 연결 파이프(132)와 제 2 분사 노즐(134) 사이 또는 제 2 분사 노즐(134)의 말단 등 일부에 압력 조절기가 마련될 수 있다. 또한, 에어 나이프(130)은 주편(2)의 진행 방향으로 소정 폭으로 왕복 이동할 수 있는 구동부(미도시)를 더 마련하여 제 2 분사 노즐(134)로부터 분사되는 에어가 가이드 롤(51, 52) 사이를 분사하도록 할 수도 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 주편 냉각 장치는 에어 미스트를 분사하는 냉각 수단(120)과 에어 나이프(130)를 더 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 주편 냉각 장치는 냉각 수단(120)과 에어 나이프(130)를 포함하고, 에어 나이프(130)가 주편(2)의 자장자리와 외측의 냉각 수단(120) 사이에 에어를 분사하는 다양한 형태로 변형 가능하다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 파이프(112)와 제 2 파이프(114)가 평행하게 마련되고, 제 1 파이프(112)와 제 2 파이프(114) 사이의 상측에 혼합 블럭(122)가 마련되며, 제 1 파이프(112) 및 제 2 파이프(114)로부터 상측으로 파이프(128)가 마련되어 혼합 블럭(122)과 연결된 형태 등 다양한 형태로 변형이 가능하다.
본 실시 예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
10 : 래들 20 : 턴디쉬
30 : 침지노즐 40 : 몰드
51, 52 : 가이드 롤 60 : 주편 냉각 장치
110 : 냉각제 공급부 120 : 냉각 수단
130 : 에어 나이프

Claims (7)

  1. 냉각제 공급부;
    상기 냉각제 공급부로부터 공급받은 상기 냉각제를 주편을 향해 분사하는 복수의 냉각 수단; 및
    상기 주편의 가장자리를 향해 에어를 분사하는 에어 나이프를 포함하는 주편 냉각 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각제 공급부는 냉각수 및 에어를 공급하고, 상기 복수의 냉각 수단은 상기 냉각수 및 에어를 혼합하여 에어 미스트를 생성하여 상기 주편을 향해 분사하는 주편 냉각 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 냉각 수단은 상기 주편의 폭 방향으로 배열되고, 상기 에어 나이프는 복수의 냉각 수단의 외측에 마련되는 주편 냉각 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 에어 나이프는 상기 외측의 냉각 수단에 의해 분사되는 에어 미스트와 상기 주편의 가장자리 사이에 상기 에어를 분사하는 주편 냉각 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 에어 나이프는 주편의 폭 방향으로 각도를 조절하기 위한 각도 조절부를 더 포함하는 주편 냉각 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 에어 나이프는 분사되는 에어의 세기를 조절하기 위한 압력 조절부를 더 포함하는 주편 냉각 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 에어 나이프는 주편의 진행 방향으로 왕복하며 에어를 분사하기 위한 구동부를 더 포함하는 주편 냉각 장치.
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