KR20130074643A - 박판 주조설비의 용융 금속 공급 노즐 - Google Patents

Abstract

폭방향으로 길게 연장된 노즐의 내부를 지지하여 자중에 의한 노즐의 변형을 방지할 수 있고, 노즐 내부를 흐르는 용탕의 유동을 방해하지 않으면서, 노즐의 내부를 안정적으로 지지할 수 있도록, 내부에 용탕이 흘러나가는 탕로를 형성하고 선단에는 용탕을 배출하는 출구가 형성되어 주조롤로 연장되는 노즐팁을 포함하며, 상기 노즐팁의 내부에 설치되어 노즐팁의 상하면 사이를 받쳐 지지하는 지지부를 더 포함하는 박판 주조설비의 용융 금속 공급 노즐을 제공한다.

Description

박판 주조설비의 용융 금속 공급 노즐{NOZZLE FOR SUPPLYING MOLTEN METAL OF METAL STRIP CASTING PROCESS}

본 발명은 용융금속을 스트립으로 직접 주조하는 금속 스트립 주조설비에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 박판 주조설비에서 주조롤에 용융 금속을 공급하는 용융 금속 공급 노즐에 관한 것이다.

일반적으로, 금속 스트립을 제조하기 위해서는 주조와, 잉곳제조, 열간압연, 열처리, 냉간압연, 열처리, 표면 연마, 슬리팅 등 다단계의 복잡한 공정들을 거치게 되어 많은 시간과 비용이 소요된다. 따라서 용융금속으로부터 금속 스트립을 직접 주조하기 위한 여러 방법들이 개발되어 왔다. 이러한 직접 주조 방법들과 장치들은 그 대상이나 제조 조건 등이 극히 제한되고 기술이 아직 발전 단계에 있어서 많은 추가 연구가 필요한 단점들에도 불구하고 널리 알려져 사용되고 있다.

이러한 방법 중 대표적으로 휠이나 연속 벨트와 같이 빠르게 움직이는 급냉 표면에 용융 금속을 분사하는 방식, 금속의 용탕을 회전하는 주조롤의 급냉 표면에 부분적으로 접촉시키는 방식, 수평 연결 벨트를 급냉층으로 사용하여 그 위에 용융 금속을 흘려 응고시키는 방식 또는 회전하는 한 쌍의 롤 사이에 용탕조를 형성시켜 주조하는 방식이 주로 이용된다.

여기서 회전하는 주조롤을 이용하여 금속 스트립을 제조하기 위해서는 금속 용탕을 주조롤 표면으로 공급하는 노즐이 필요하다.

상기 노즐은 용탕 공급을 위해 두 개의 주조롤 사이로 연장되어야 하므로 노즐팁의 간극이 매우 좁다. 이에 노즐의 노즐팁 부분은 폭에 비해 상하 두께는 매우 얇아 구조적 안전성이 떨어진다.

최근 들어, 제조되는 금속 박판의 폭이 점차 커지는 추세이므로, 노즐팁의 폭 역시 점차적으로 커져 노즐팁의 구조적 안전성을 확보하기 더욱 어려워지고 있다. 더욱이, 자중에 의한 변형이 집중되는 노즐팁의 중앙부에서 이러한 경향이 더욱 심화된다.

이에, 폭방향으로 길게 연장된 노즐의 내부를 지지하여 자중에 의한 노즐의 변형을 방지할 수 있도록 된 박판 주조설비의 용융 금속 공급 노즐을 제공한다.

또한, 노즐 내부를 흐르는 용탕의 유동을 방해하지 않으면서, 노즐의 내부를 안정적으로 지지할 수 있도록 된 박판 주조설비의 용융 금속 공급 노즐을 제공한다.

이를 위해 본 노즐은 내부에 용탕이 흘러나가는 탕로를 형성하고 선단에는 용탕을 배출하는 출구가 형성되어 주조롤로 연장되는 노즐팁을 포함하며, 상기 노즐팁의 내부에 설치되어 노즐팁의 상하면 사이를 받쳐 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 지지부는 노즐팁의 내측 상면과 하면 사이에 연결 설치되는 적어도 하나 이상의 기둥을 포함할 수 있다.

상기 기둥은 노즐팁의 폭방향을 따라 간격을 두고 설치될 수 있다.

상기 기둥은 용탕의 진행 방향을 따라 유선형태의 단면 구조로 이루어질 수 있다.

상기 기둥은 상기 용탕이 나오는 노즐팁의 출구 선단에서 내측으로 150 ~ 250mm 이격된 위치에 형성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 노즐의 폭이 늘어나더라도 노즐팁을 보다 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

또한, 노즐 내부에서 노즐을 안정적으로 지지하면서도 노즐 내부를 지나는 용탕의 유동에는 영향을 최소화할 수 있어, 용탕을 균일하게 주조롤로 공급할 수 있게 된다.

이에 주조폭이 보다 넓으면서 양호한 품질의 박판을 제조할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 노즐을 구비한 박판 주조설비를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 박판 주조설비의 용융 금속 공급노즐을 도시한 개략적인 측단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 박판 주조설비의 용융 금속 공급노즐을 도시한 평단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 설명에서 본 실시예는 금속 스트립 주조 설비 중 회전하는 두 개의 주조롤을 이용하여 용탕을 박판으로 제조하는 주조 설비를 예로서 설명한다. 본 주조설비는 이러한 구조에 한정되지 않으며 고온의 용탕으로 금속 스트립을 주조하는 모든 설비에 적용 가능하다.

도 1은 본 실시예에 따른 용융 금속 공급 노즐을 구비한 박판 주조설비를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 상기 노즐(10)은 맞물려 있는 한 쌍의 주조롤(100)로 용탕을 공급하게 된다. 노즐(10)에서 공급되는 용탕은 주조롤(100)의 급냉 표면에 도포되어 주조롤(100)을 지나면서 냉각되어 박판(P)으로 제조된다.

상기 노즐(10)은 내부에 용탕이 수용되도록 내부 공간부를 갖고 일측 선단은 두 개의 주조롤(100) 사이로 연장될 수 있도록 점차적으로 두께가 줄어들어 노즐팁(12)을 이룬다.

상기 노즐팁(12)은 내부에 용탕이 흘러나가는 탕로(기둥(20))가 형성되며, 선단에는 용탕을 배출하는 슬릿 형태의 출구(16)가 형성된다. 상기 노즐(10)의 형태는 다양하게 변형될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.

상기 노즐팁(12)은 조주롤 사이로 연장됨에 따라 상하 두께가 얇고 상대적으로 폭은 매우 길다. 이하 설명에서 두께라 함은 도 1에서 z축 방향으로의 길이를 의미하며, 폭은 주조롤의 축방향 즉, 도 3에서 y축 방향으로의 길이를 의미한다.

여기서 본 노즐(10)은 상기 노즐팁(12)의 내부에 지지부가 설치되어, 노즐팁(12)의 내측 상면(13)과 하면(15) 사이를 받쳐 지지하는 구조로 되어 있다.

이에, 두께에 비해 상대적으로 긴 폭을 이루는 노즐팁(12)의 상면(13)와 하면(15)이 지지부에 의해 받쳐져 지지됨으로써, 노즐팁(12)의 변형을 방지할 수 있게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 지지부는 노즐팁(12)의 내측 상면(13)과 하면(15) 사이에 연결 설치되는 복수개의 기둥(20)을 포함하다.

상기 기둥(20)은 상기 노즐팁(12) 제조시 노즐팁(12)과 함께 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 부재로 이루어져 노즐팁(12)의 내부 상면(13)과 하면(15) 사이에 설치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 기둥(20)은 노즐팁(12)의 폭방향을 따라 간격을 두고 설치된다. 본 실시예에서는 4개의 기둥(20)이 간격을 두고 설치된 구조를 예시하고 있으나, 노즐(10)의 폭방향 길이나 구조 기둥(20)의 크기 등에 따라 달라지며 이에 한정되지 않는다.

노즐팁(12)은 4개의 기둥(20)이 노즐팁(12)의 내측 상면(13)과 하면(15) 사이를 받쳐 지지한 상태가 된다. 이에 상기 노즐팁(12)의 상부쪽 자중은 각 기둥(20)을 통해 분산되어 지지된다. 따라서 노즐팁(12)의 폭이 길더라도 노즐팁(12) 상면(13)이 자중에 의해 밑으로 처지는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 기둥(20)은 용탕의 진행 방향을 따라 유선형태 또는 타원형태의 단면 구조로 이루어질 수 있다. 이에 상기 기둥(20)은 유선형으로 이루어져 도 3에 도시된 바와 같이, y축 방향 길이에 비해 x축방향 길이가 상대적으로 길다. 여기서 상기 기둥(20)의 x축방향 길이(L)는 8 ~ 17mm 사이로 형성될 수 있으며, y축방향 길이(D)는 3 ~ 6mm로 형성될 수 있다. 기둥(20)의 높이는 노즐팁(12)의 내부 상면(13)과 하면(15) 사이의 높이에 대응되며 노즐팁(12)에 따라 결정될 수 있다.

이와 같이, 상기 기둥(20)이 용탕의 진행 방향을 따라 유선형태 또는 타원형태의 단면 구조로 이루어짐에 따라 용탕의 유동이 교란되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 기둥(20)은 탕로(14) 내에 설치되므로, 탕로(14)를 따라 흐르는 용탕의 흐름에 방해 요소로 작용하게 된다. 이에 상기와 같이 상기 기둥(20)은 단면 형태를 유선형이나 타원형태로 형성함으로서, 용탕과의 저항을 최소화할 수 있게 된다. 따라서 기둥(20)을 노즐팁(12)의 탕로(14) 내에 설치하더라도 용탕의 흐름에 미치는 영향을 최소화하여 용탕의 유동을 안정화킬 수 있게 된다.

한편, 상기 기둥(20)은 용탕의 유동을 교란시키지 않으면서 노즐팁(12)을 충분히 지지할 수 있도록, 용탕이 나오는 노즐팁(12)의 출구(16) 선단에서 소정 위치 떨어진 곳에 형성된다. 본 실시예에서 노즐팁(12)의 출구(16) 선단에서 기둥(20)까지의 이격 거리(S)는 150 ~ 250mm 로 설정될 수 있다.

상기 기둥(20)이 상기 범위를 벗어나 노즐팁(12)의 출구(16) 선단에서 너무 가깝게 설치되는 경우에는 노즐팁(12) 선단의 자중을 받쳐 지지하여 변형을 방지할 수는 있으나, 노즐팁(12)의 출구(16)를 통해 배출되는 용탕의 유동을 직접적으로 교란시키는 문제를 발생시킨다. 이에 용탕이 불균일하게 분출되어 박판의 품질을 저하시키게 된다.

상기 기둥(20)이 상기 범위를 벗어나 노즐팁(12)의 출구(16) 선단에서 너무 먼 위치에 설치되는 경우에는 용탕의 흐름에 영향을 미치지는 않으나, 기둥(20)의 본연의 목적을 상실하여 노즐팁(12)의 선단쪽을 충분히 지지하지 못하게 된다. 이에 노즐팁(12)은 기둥(20)의 설치에도 불구하고 선단쪽에서 자중에 의한 변형이 발생하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 노즐 12 : 노즐팁
14 : 탕로 16 : 출구
20 : 기둥

Claims (5)

1. 내부에 용탕이 흘러나가는 탕로를 형성하고 선단에는 용탕을 배출하는 출구가 형성되어 주조롤로 연장되는 노즐팁을 포함하며,
   상기 노즐팁의 내부에 설치되어 노즐팁의 상하면 사이를 받쳐 지지하는 지지부를 더 포함하는 박판 주조설비의 용융 금속 공급 노즐.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지부는 노즐팁의 내측 상면과 하면 사이에 연결 설치되는 적어도 하나 이상의 기둥을 포함하는 박판 주조설비의 용융 금속 공급 노즐.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 기둥은 노즐팁의 폭방향을 따라 간격을 두고 설치된 박판 주조설비의 용융 금속 공급 노즐.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 기둥은 용탕의 진행 방향을 따라 유선형태의 단면 구조로 이루어진 박판 주조설비의 용융 금속 공급 노즐.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 기둥은 상기 용탕이 나오는 노즐팁의 출구 선단에서 내측으로 150 ~ 250mm 이격된 위치에 형성된 박판 주조설비의 용융 금속 공급 노즐.

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