KR20140023966A - 절단 게이트 및 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 턴디쉬(10)의 저부 바닥(10a)에 커플링하기에 적합한 노즐(10)과 절단 게이트에 관한 것으로, 상기 노즐은 축방향 보어(2)가 노즐의 제1 단부에서 개방된 유입구(2a)로부터 반대측의 제2 단부에서 또는 제2 단부에 인접하게 개방된 반대측의 유출구(2b)까지 연장되는 중공형 관을 포함하고, 관의 축에 대해 거의 수직하게 연장되고 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되는 플랜지(5)를 더 포함하며, 플랜지가 관의 제2 단부를 향하는 하부 안내면(5b)을 포함하며, 상기 안내면(5b)은 평평하고 실질적으로 관에 수직한 것을 특징으로 한다.

Description

절단 게이트 및 노즐{CHOP GATE AND NOZZLE}

본 발명은 일반적으로 연속적인 금속 주조 라인과 같은 금속 성형 라인에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 주조 공정 중에 문제가 있는 경우에 그 관통공의 안전하고 재현 가능한 비상시 밀봉(sealing)을 가능하게 하는 주입 노즐에 관한 것이다.

금속 성형 과정에서, 금속 용융물은 하나의 야금 용기에서 다른 용기, 몰드 또는 툴로 이송된다. 예컨대, 도 1에 도시한 바와 같이 래들(11; ladle)은 노(爐)로부터 나와 턴디쉬(10; tundish)로 이송되는 금속 용융물로 충전된다. 금속 용융물은 그 후에 주입 노즐(1)을 통해 턴디쉬로부터 평판(slab) 성형용 몰드 또는 빌렛(billet)이나 잉곳(ingots) 성형용 몰드로 주조될 수 있다. 야금 용기로부터의 금속 용융물의 흐름은 중력에 의해 상기 야금 용기의 저부에 배치되는 노즐 시스템(1, 111)을 통해 구동된다. 특히, 턴디쉬(10)는 그 저부 바닥(10a)에 노즐 시스템(1, 100)이 마련되는데, 이 노즐 시스템은 도 4에서 가장 잘 보이는 바와 같이 턴디쉬 바닥(10b)의 내화성 라이닝에 매설되는 내부 노즐부(4a)와 턴디쉬 외측에서 연장되는 외부 주입 노즐부(4b)를 포함한다.

비상 상황의 경우, 금속 용융물의 주조를 중단시키도록 노즐 시스템(1)의 관통공을 밀봉하는 것이 가능해야만 한다. 몇몇 턴디쉬에는 노즐 교환 디바이스가 장착된다. 그러한 디바이스에서, 내부 노즐과 외부 주입 노즐은 노즐 교환 디바이스의 프레임 양측에 서로 밀접하게 장착되는 2개의 별개의 부품이다. 비상 상황의 경우, 외부 주입 노즐은 신규한 다른 노즐 또는 내부 노즐의 관통공을 밀봉하는 블랭크 판으로 교체될 수 있다.

노즐 교환 디바이스에 대한 다른 해결책은 통합형 노즐 시스템(즉, 일체형의 내부 노즐부 및 외부 노즐부를 포함함)의 외부 노즐부(4b)를 절단 수단으로 절단하는 것이다. 일체형 노즐은 그 내부 노즐부를 턴디쉬의 내화성 라이닝에 매설하는 것에 의해 턴디쉬 바닥에 고정된다. 턴디쉬로부터 돌출하는 일체형 노즐의 외부 노즐부는 절단 디바이스(100)와 맞물리는데, 절단 디바이스는 노즐의 외부 섹션의 관형부의 벽 상에 지지되는 예리한 선단 에지를 구비하고 노즐 관형부를 가로질러 활주하여 공압, 유압 또는 기계식 아암의 활성화에 의해 노즐 관형부를 절단할 수 있는 활주 나이프를 포함한다. 블랭크 판이 선단 에지에 이어져, 온전한 상태로 남아 있는 노즐의 상류 섹션의 관통공의 구멍을 이론적으로 밀봉한다. 상기한 절단 디바이스에 있어서의 문제는, 블랭크 판과 노즐 관형부의 절단 섹션 간의 밀봉식 접촉을 얻기 위해서는 절단부의 에지가 매끄럽고 직선형이어야 한다는 점이다. 이것은, 일반적으로 뾰족뾰족한 절단 섹션을 형성하는 당업계의 절단 디바이스(100)의 상태의 경우에는 좀처럼 드문 일이다. 따라서, 그러한 디바이스는 금속 용융물의 흐름을 중단시킬 수 있지만, 드물게는 용융물의 흐름을 적절히 중단시켜 밀봉 영역 및 메커니즘 둘레의 금속 침투와 핀을 허용할 수 있다.

본 발명은 노즐에 있는 절단된 관형부의 에지와 절단 디바이스에 있는 절단 수단의 판 사이의 기밀한 접촉의 형성을 위한 해결책을 제안한다. 본 발명의 이들 양태 및 다른 양태가 계속해서 설명된다.

본 발명은 첨부된 독립 청구항에 의해 규정된다. 종속 청구항은 바람직한 실시예를 규정한다. 구체적으로, 본 발명은 상부, 중간부 및 하부를 형성하는 프레임을 포함하는 절단 게이트 디바이스에 관한 것으로, 절단 게이트 디바이스는 아래의 구성요소를 더 포함한다.

(a) 노즐로서, 축방향 보어가 노즐의 제1 단부에서 개방된 유입구로부터 반대측의 제2 단부에서 또는 제2 단부에 인접하게 개방된 반대측의 유출구까지 연장되는 중공형 관을 포함하고, 관의 축에 대해 거의 수직하게 연장되고 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되는 플랜지를 더 포함하며, 이에 따라 플랜지에서 유입구로 연장되는 제1 내부 노즐부와 플랜지에서 유출구로 연장되는 제2 외부 노즐부를 형성하는 노즐에 있어서, 플랜지는 상부, 제1 내부 노즐부를 향하는 상부 클램핑면 및 제2 외부 노즐부를 향하는 하부 안내면을 포함하고, 상기 하부 안내면은 평평하고 관에 대해 거의 수직하며, 상기 노즐은 제1 내부 노즐부가 프레임 상부 위로 연장되도록 프레임에 커플링되며, 플랜지는 클램핑 수단에 의해 프레임 중간부에 클램핑되고, 제2 외부 노즐부는 프레임 하부 아래로 연장되는 것인 노즐,

(b) 판을 포함하는 절단 수단으로서, 판은 판 두께에 의해 분리되는 제1 및 제2 대향 주면과 예리한 절단 선단 에지를 형성하며, 상기 판은 프레임 중간부에 활주 가능하게 장착되어, 그 제1 메인 밀봉면이 노즐의 플랜지 안내면과 평행하게 접촉하며, 절단 선단 에지는 노즐의 제2 외부 노즐부의 일측부와 접촉할 수 있으며, 플랜지 안내면을 평행하게 가로질러 제2 외부 노즐부의 다른 측부로 구동될 수 있는 것인 절단 수단, 및

(c) 압박 수단으로서, 노즐의 제2 외부 노즐부를 통과하도록 절단 선단 에지를 압박할 수 있고, 이에 따라 절단 선단 에지를 노즐 플랜지 및 제1 내부 노즐부로부터 이격시킬 수 있으며, 따라서 절단판의 제1 메일 밀봉면이 플랜지 안내면의 레벨에서 보어를 밀봉하는 것인 압박 수단.

절단 수단의 밀봉면과 노즐 플랜지의 안내면 간의 우수하고 기밀한 밀봉식 접촉을 보장하기 위해, 디바이스 프레임은 절단 수단 밀봉면을 플랜지 안내 수단에 대해 가압하도록 절단 수단에 대해 탄성적으로 가압하는 가압 수단을 포함한다.

절단 게이트 디바이스의 프레임에는 노즐을 프레임에 고정시키는 클램핑 수단이 마련된다. 바람직한 실시예에서, 상기 클램핑 수단은 플래지 클램핑면에 클램핑 힘을 인가하고, 이에 따라 노즐을 프레임의 수용면에서 제위치에 고정시키도록 구성된다. 클램핑 힘은 바람직하게는 플랜지의 클램핑 면과 거의 수직한다. 바람직한 실시예에서, 플랜지의 클램핑면은 수평방향에 대해 경사지며, 클램핑 수단은 상기 경사진 클램핑면에 거의 수직한 클램핑 힘을 인가하다. 이러한 형상은, 노즐의 다양한 측면 상에서 상기 경사진 클램핑면에 인가되는 클램핑 힘에 의해 노즐이 절단 게이트 디바이스의 프레임 내에서 센터링되는 것을 가능하게 한다.

당업계의 일체형 노즐의 상태와는 달리, 본 발명의 노즐은 절단 게이트 디바이스의 프레임에 노즐의 플랜지를 클램핑시키는 것에 의해 절단 게이트 디바이스의 프레임에 커플링된다. 이것은 노즐과 프레임 및 동일 프레임 상에 장착된 절단 수단의 완벽한 정렬을 보장한다. 일체형 노즐의 내부 노즐부가 턴디쉬의 라이닝에 매설되는 시기는 단지 노즐을 클램핑한 이후이다.

바람직한 실시예에서, 클램핑 수단은 3개의 클램핑 요소를 포함하는데, 상기 3개의 클램핑 요소의 중심(centroid)은 제3 꼭지점을 통과하는 축방향 보어의 단면의 직경 양측에 2개의 꼭지점을 갖는 삼각형의 꼭지점을 형성한다. 그러한 클램핑 요소는, 클램핑면이 관의 둘레로부터 돌출하여 분포되는 3개의 별개의 지지 림을 포함하는 노즐과 함께 사용되도록 되어 있으며, 상기 지지 림의 중심은 그 꼭지점이 클램핑 요소에 의해 형성되는 꼭지점에 대응하는 삼각형을 형성한다.

관을 절단하였을 때에 가능한 한 매끈한 절단면을 얻기 위해서는, 외부 노즐부가 플랜지 안내면과 제2 외부 노즐부 사이의 인터페이스에 절단 수단의 선단 에지와 같은 높이의 취약 노치를 포함하는 것이 매우 유익하다.

본 발명은 또한 전술한 바와 같은 절단 게이트 디바이스가 그 저부 바닥의 외측에 고정되어, 노즐의 제1 내부 노즐부가 턴디쉬 바닥에 있는 개구를 통해 돌출하고 턴디쉬 내벽을 라이닝하는 내화성층 내에 매설되는 것인 턴디쉬에 관한 것이다.

마지막으로, 본 발명은 또한 턴디쉬의 저부 바닥과 커플링하기에 적합한 노즐에 관한 것으로, 상기 노즐은 축방향 보어가 노즐의 제1 단부에서 개방된 유입구로부터 반대측의 제2 단부에서 또는 제2 단부에 인접하게 개방된 반대측의 유출구까지 연장되는 중공형 관을 포함하고, 관의 축에 대해 거의 수직하게 연장되고 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되는 플랜지를 더 포함하며, 이에 따라 플랜지에서 유입구로 연장되는 제1 내부 노즐부와 플랜지에서 유출구로 연장되는 제2 외부 노즐부를 형성하며, 플랜지는 상부, 제1 내부 노즐부를 향하는 상부 클램핑면 및 제2 외부 노즐부를 향하는 하부 안내면을 포함하고, 상기 하부 안내면은 평평하고 관에 대해 거의 수직한 것인 노즐에 있어서, 상기 제2 외부 노즐부가 플랜지 안내면과 제2 외부 노즐부 사이의 인터페이스에 취약 노치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 일실시예에서, 취약 노치는 단지 제2 외부 노즐부의 둘레의 일부 주위에서만 연장될 수 있다. 그러나, 훨씬 더 매끄러운 절단부를 얻기 위해서는, 취약 노치는 제2 외부 노즐부의 거의 전체 둘레 주위에서 연장될 수 있다.

일실시예에서, 플랜지 클램핑면(5a)이 경사져, 관 반대측의 플랜지(5)의 두께를 감소시킨다. 경사각은 바람직하게는 수평방향에 대해 30 내지 60°로 이루어지고, 보다 바람직하게는 45°이다. 바람직한 실시예에서, 제2 외부 노즐부는 슈라우드 노즐을 형성하고, 유출구는 적어도 하나의 윈도우, 바람직하게는 2개, 더 바람직하게는 주위로 개방되며 노즐의 제2 단부에 인접한 제2 외부 노즐부의 둘레벽 주위에 분포된, 2개씩 대향하는 4개의 윈도우에 의해 형성된다. 변형예에서, 제2 외부 노즐부는 주입 노즐을 형성하고, 유출구는 상기 제2 외부 노즐부의 제2 단부에서 축방향으로 개방된다.

바람직한 실시예에서, 노즐 클램핑면은 관의 둘레에서 돌출하고 관의 둘레 주위에 분포되는 3개의 별도의 지지 림을 포함하고, 상기 3개의 지지 림의 중심은 제3 꼭지점을 통과하는 축방향 보어 단면의 직경 양측에 2개의 꼭지점을 갖는 삼각형의 꼭지점을 형성한다.

노즐의 플랜지를 기계적으로 보강하기 위해, 안내면을 제외한 일부 또는 모든 플랜지 표면이 적어도 부분적으로 금속 케이싱으로 피복된다. 전술한 바와 같은 3개의 림을 포함하는 노즐의 경우, 3개의 별도의 지지 림이 금속 케이싱의 일부인 것이 바람직하다.

본 발명의 다양한 실시예가 첨부 도면에 도시되어 있다.
도 1은 통상적인 연속 주조 라인을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 슈라우드 노즐의 2개의 실시예를 도시한 도면으로, 도 2a 및 도 2b는 슈라우드 노즐의 단면도이고, 도 2c는 도 2a에 도시한 노즐의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 짧은 주입 노즐에 관한 2개의 실시예를 도시한 도면으로, 도 3a 및 도 3b는 주입 노즐의 단면도이고, 도 3c는 도 3a에 도시한 노즐의 사시도이다.
도 4는 턴디쉬에 커플링된 절단 디바이스에 장착된 도 3b에 도시한 노즐의 측면도로, 도 4a는 절단 이전을 보여주고, 도 4b는 절단 이후를 보여준다.
도 5는 본 발명에 따른 절단 게이트 디바이스에 장착된 노즐의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 절단 게이트 디바이스에 적합한 절단 수단을 보여주는 도면이다.
도 7은 3개의 클림핑 림을 구비한 바람직한 노즐 실시예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 절단 관 디바이스에 클램핑된 도 7의 노즐의 평면도이다.

도 1 및 도 2에서 볼 수 있다시피, 본 발명에 따른 노즐은, 단일 관이 내부 노즐을 형성하는 제1 부분(4a)의 단부에서 개방된 유입구(2a)로부터 외부 노즐을 형성하는 제2 부분(4b)에서 또는 제2 부분에 인접하게 개방된 유출구(2b)로 연장되는 단일 관통 보어를 지닌 노즐 관(4)의 내측 노즐부(4a)과 외측 노즐부(4b) 모두를 형성하는 일체형 노즐이다. 내측 노즐부(4a)와 외측 노즐부(4b)는 외부 플랜지(5)에 의해 분리되는데, 외부 플랜지는 관의 축에 수직하게 연장되고, 유출구(2b)를 향하는 제1 안내면(5b), 플랜지의 두께에 의해 제1 안내면으로부터 분리된 반대측의 제2 클램핑면(5a)을 포함한다. 플랜지는 관의 전체 둘레 주위에서 연장되고 노즐을 그 주조 위치에 고정하는 역할을 한다.

본 발명에 따른 노즐의 플랜지(5)는 다수의 기능을 갖는다. 첫번째로, 플랜지는 클램핑 수단(104)에 의해 플랜지의 제2 클램핑면(5a)에 클램핑 힘을 인가하는 것에 의해 노즐을 절단 게이트 디바이스(100)에 있는 프레임의 결합 수용면에 클램핑시키는 데 사용된다. 이것은 노즐이 프레임 및 활주식 절단 수단(101)과 완벽하게 정렬되는 것을 보장한다. 클램핑 힘은 바람직하게는 플랜지의 클램핑면(5a)에 거의 수직하게 인가된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 클램핑 수단(104)은 바람직하게는 플랜지의 적어도 2개의 대향 측부에 배치된다. 클램핑 수단을 2개씩 대향하도록 플랜지의 4개의 측부에 배치하는 것도 또한 가능하다. 도 2의 (a), 도 3의 (a) 및 도 5에 도시한 바람직한 실시예에서, 플랜지의 클램핑면(5a)은 2개의 별도의 경사 클램핑면으로 이루어지며, 플랜지(5)의 두께는 관 반대측에서 감소한다. 경사각은 바람직하게는 수평방향에 대해 30 내지 60°로 이루어지며, 더 바람직하게는 경사각은 약 45°± 3°이다. 클램핑 수단(104)은 상기 경사 클램핑면(5a)에 거의 수직한 클램핑 힘을 인가하는데, 이것은 프레임의 수용면에 대해 노즐을 센터링하는 것을 지원한다(도 5 참고).

두번째로, 플랜지의 제1 안내면(5b)은 절단 수단이 관을 관통할 때 절단 수단을 안내하는 기능을 갖는다. 이것은 안내면으로서 작용하고, 평평하고 관에 대해 거의 수직한, 유출구(2b)를 향하는 제1 안내면(5b)에 의해 달성된다.

세번째로, 안내면(5b)은 노즐의 나머지 부분과 절단 수단 사이의 기밀한 접촉을 보장하며, 이에 따라 내부 노즐부(4a)의 관통 보어를 밀봉하고 금속 용융물을 흐름을 완전히 중단시킨다. 사실상, 절단 수단(101)은 노즐의 축에 거의 수직한 평면을 따라 활주하기에 적합한 판을 포함한다. 상기 판은 예리하고, 관을 관통하여 판의 길을 절단하기에 충분히 경질인 선단 에지(101c)를 포함하여, 여전히 판의 메인 밀봉면(101b)을 노즐의 상류 부분의 관통 보어에 대해 제위치에 유지한다. 절단 공정 중의 절단 수단의 직선형 경로와, 절단판(101)과 플랜지(5)의 안내면(5b) 간의 기밀한 접촉의 조합은 비상 상황의 경우에, 절단 수단(101)의 활성화에 의해 어느 때라도 금속 용융물의 흐름이 신뢰성 있게 완전히 중단될 수 있는 것을 보장한다. 절단 수단(101)의 밀봉면(101b)과 노즐 플랜지(5)의 안내면(5b) 간의 기밀한 접촉을 보장하기 위해, 절단 게이트 디바이스의 프레임에 가압 수단(105)이 마련되며, 이 가압 수단은 절단 수단(101)을 탄성적으로 가압하여 절단 수단 밀봉면(101b)과 플랜지 안내면(5b) 간의 기밀한 밀봉식 접촉을 이룬다. 도 5에 도시한 바와 같이, 가압 수단은 절단 수단(101)의 2개의 대향하는 모따기된 에지에 거의 수직한 힘을 인가하도록 수평방향에 대해 소정 각도, 바람직하게는 약 45°로 배향된다. 절단 수단(101)은 노즐 관을 통해 일방향을 따라 활주 가능해야만 하기 때문에, 밀봉 수단은 그 힘을 절단 수단의 궤적에 평행한 2개의 에지에 인가해야만 한다. 절단 수단(101)의 2개의 대향하는 에지에 대해 약 45°로 힘을 인가함으로써 밀봉면(101b)과 안내면(5b) 간의 양호한 접촉을 보장할 수 있을 뿐만 아니라, 전체 절단 과정 중에 절단 수단(101)을 센터링할 수 있다.

네번째로, 플랜지 둘레의 형상은 그 중심축에 대한 노즐의 각도 배향을 제어하는 것을 지원할 수 있다. 이것은 도 2에 도시한 바와 같이 노즐의 관형부의 벽에 측방향으로 개방된 유출구를 갖는 노즐에 있어서 매우 중요하다. 상기한 경우, 유출구의 배향은 매우 중요할 수 있고, 플랜지 형상이 단지 소망하는 배향으로만 프레임의 수용면에 들어맞는 것을 보장하는 것에 의해 제어 가능하다. 플랜지의 둘레는 바람직하게는 측방 유출구 윈도우의 허용된 위치와 동일한 개수의 대칭점을 갖는 형상을 가져야만 한다. 특히, 플랜지 둘레가 사각형이면, 사다리꼴은 하나의 허용된 위치를 보장하고, 직사각형은 노즐의 2개의 상이한 남-북 위치를 허용하며, 정사각형은 4개의 동등한 위치(2개의 남-북 위치 및 2개의 동-서 위치)를 허용한다. 요약하자면, 플랜지가 노즐을 배향시키는 것을 지원해야만 하는 경우, 플랜지 둘레는 원형이어서는 안 된다.

도 2는 본 발명에 따른 노즐의 2개의 실시예를 보여준다. 통상적으로, 2개의 실시예 모두에서 노즐의 제2 외부 노즐부(4b)가 제1 내부 노즐부(4a)보다 실질적으로 길다. 2개의 실시예 모두에, 외부 노즐부(4b)의 단부에 인접한 측벽 상에서 개방된 4개의 윈도우(2b)가 마련된다. 이러한 외부 노즐 유형은 슈라우드 노즐이라고 칭하며, 빌렛 또는 블룸(bloom)의 연속 주조에 적절하다. 금속 용융물("슈라우드")이 측방 유출구 윈도우(2b)를 통해 배출될 때에 금속 용융물을 공기와의 임의의 접촉으로부터 보호하는 것이 가능하다. 여러 경우에, 2개의 대향하는 측방 윈도우만이 마련된다. 각각의 윈도우의 배향은 주조 부품의 품질에 있어서 매우 중요하며, 전술한 바와 같은 플랜지 형상을 이용하여 제어될 수 있다.

도 3은 다른 한편으로는 일반적으로 슈라우드 노즐보다 짧은 주입 노즐의 2개의 실시예를 보여주고, 유출구(2b)는 관의 축에서 개방된다. 그러한 주입 노즐은 몰드에서 블룸 및 빌렛을 주조하는 데 적합하다. 도 2의 (a) 및 도 3의 (a)의 실시예는, 안내면(5b)의 반대측에 있고 유입구(2a)를 향하는 도 2의 (a) 및 도 3의 (a)의 실시예의 2개의 제2 클램핑면(5a)이 안내면에 대하여 경사지고, 도 2의 (b) 및 도 3의 (b)의 2개의 실시예에서 제2 클램핑면(5a)이 제1 안내면(5b)과 평행하는 점에서 도 2의 (b) 및 도 3의 (b)의 실시예와 상이하다. 제2 클램핑면(5a)의 형상은 노즐을 절단 게이트 디바이스(100)에 클램핑시키는 수단의 구성에 좌우된다. 경사진 제2 클램핑면(5a)은 절단 게이트 디바이스에 있어서 노즐의 보다 양호한 센터링을 허용한다. 그러나, 양자의 실시예는 통상적으로;

a) 본 발명에 따라 안내면(5b)이 평평하고, 노즐 관의 축에 거의 수직하며,

b) 턴디쉬 노즐이 클램핑 수단을 통해 절단 게이트 디바이스의 프레임에 대해서는 정렬되지만, 통상적인 구성과 같이 턴디쉬의 바닥에 대해서는 정렬되지 않는다. 이러한 혁신적인 개념은 노즐과 절단 수단이 조직적으로 완벽히 정렬되도록 한다.

노즐의 나머지와 같이 플랜지는 금속 용융물의 고온에 저항하는 내화성 재료로 형성된다. 플랜지(5)는 절단 게이트 디바이스의 클램핑 수단(104)에 의해 인가되는 클램핑 응력을 받기 때문에 플랜지를 보강하기 위한 금속 케이싱으로 적어도 부분적으로 피복된다. 그러나, 안내면(5b)은 금속 케이싱(22)으로 피복되어서는 안 되는데, 그 이유는 절단 수단의 활성화의 경우에 상기 안내면이 절단판(101)과 기밀한 내열성 접촉을 이루어야만 하기 때문이다. 안내면(5b)이 금속 케이싱(22)으로 피복되면, 안내면은 금속 용융물과 접촉하여 그 자체가 용융되며, 이에 의해 누설을 유발할 수 있다.

"매끈한" 절단면의 형성을 촉진하기 위해서는, 본 발명에 따른 노즐의 관형부가 플랜지 안내면(5b)과 제2 외부 노즐부(4b) 사이의 인터페이스에 취약 노치(6)를 포함해야만 한다. 노치는 바람직하게는 도 2의 (c) 및 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 관의 전체 둘레 주위에서 연장된다. 노치는 노즐의 외측부의 일부 주위에서만 또는 실질적으로 노즐의 외측부의 전체 둘레 주위에서 연속적인 노치로서 연장될 수도 있고, 대안으로서 단속적인(예컨대, 파선형) 노치로서 연장될 수도 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 절단 게이트 디바이스(100)는 상부, 중간부 및 하부를 형성하는 프레임을 포함하며, 본 발명에 따른 노즐은 클램핑 수단(104)에 의해 프레임에 클램핑될 수 있고, 이에 따라 노즐의 제1 내부 노즐부(4a)가 프레임 상부 위로 연장되고, 플랜지(5)가 클램핑 수단(104)에 의해 프레임 중간부에 고정되며, 노즐의 제2 외부 노즐부가 프레임 하부 아래로 연장된다. 절단 게이트 디바이스(100)는 절단 수단(101)을 더 포함한다. 절단 수단(101)은 판의 두께에 의해 분리되는 제1 및 제2 대향 주면(101a, 101b)과 예리한 절단 선단 에지(101c)를 형성하는 플레이트를 포함한다. 플레이트는 프레임 중간부에 활주 가능하게 장착되며, 이에 따라 그 제1 메인 밀봉면(101b)이 노즐의 플랜지 안내면(5b)의 평행하게 접촉하고, 절단 선단 에지(101c)가 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 제2 외부 노즐부(4b)의 일측부와 접촉할 수 있다. 금속 용융물의 주조가 진행되도록 하는 상기 위치로부터, 비상 상황의 경우에 판이 플랜지 안내면(5b)과 평행하게 제2 외부 노즐부(4b)의 다른 측으로 가로질러 구동될 수 있고, 이에 따라 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 노즐의 제2 외부 노즐부(4b)를 절단할 수 있다. 절단 수단의 상부 밀봉면(101b)과 플랜지 안내면 사이의 기밀한 밀봉 접촉은 가압 수단(105)에 의해 절단 수단의 판에 인가되는 가압력에 의해 지원된다. 절단 수단(101)이 동작할 때에도 판이 노즐에 대하여 연속적으로 센터링되도록, 절단 수단 판의 2개의 대향 측부에 보다 바람직하게는 45°± 3°정도의 각도로 가압력이 인가되는 것이 바람직하다. 도 5에 도시한 바와 같이, 이 실시예에서 절단 수단의 판은 가압 수단의 배향에 합치하는 각도로 모따기된 2개의 대향 에지를 가져야만 한다. 가압 수단(105)은 절단 수단이 활성화될 때에 절단 수단으로 가는 길을 클리어하도록 위치 설정되어야만 한다.

플레이트는 통상적으로 주강(casting steel)으로 형성되지만, 사용 시에 그 상부 메인 밀봉면(101b)이 플랜지(5)로부터의 상류에서 연장되는 노즐의 관통공을 밀봉하고, 이에 따라 금속 용융물과 접촉하는 경우 내화성 재료로 형성될 수도 있다. 선단 에지는 다른 한편으로는 카바이드 등과 같은 경화 재료로 보강될 수 있다. 노즐에 있는 플랜지의 안내면(5b)은 선단 에지(101c)가 소망하는 경로를 따르는 것을 보장하는 안내면으로서, 그리고 선단 에지(101c)의 무간극 하류에 후속하는 밀봉면(101b)과 협동하여 정합하는 밀봉면으로서의 역할을 한다. 금속 누설이 상기한 면들을 피복하는 케이싱의 일부를 용융시키지 않도록, 플랜지 안내면(5b)과 밀봉면(101b) 모두는 비피복 내화성 재료(즉, 금속 케이싱으로 피복되지 않음)로 형성되어야만 한다.

도 6은 본 발명의 절단 게이트 디바이스에 적합한 절단 수단(101)의 실시예를 보여준다. 도시한 실시예에서는, 구멍(102)이 노즐의 외부 노즐부(4b)(노즐의 위리를 나타내는 점선 참고)를 에워싸고, 구멍의 하류 에지가 비상 상황의 경우에 관을 관통하여 뻗어 관을 절단하는 선단 에지(101c)를 형성하는 것을 볼 수 있다. 상기 선단 에지의 바로 하류에서는, 절단된 관의 틈새 구멍을 밀봉하도록 선단 에지(101c)와 밀봉면(101b) 사이에 간극이 존재하지 않는다. 이러한 형상은 절단 공정 중에 금속 용융물의 유출량이 최소로 감소시킨다.

절단판의 활성화는 절단 수단(10)을, 금속 용융물을 방해 없이 흐르도록 하는 주조 위치로부터 절단 수단의 선단 에지(101c)가 거리 d만큼 노즐 관의 다른 단부로 이동하여 플랜지 안내면의 하류에서 연장되는 관 부분(4b)을 절단하는 밀봉 위치로 압박 가능한 기계식, 공압식 또는 유압식 아암(102)에 의해 구동된다. 절단판의 상부 메인 밀봉면(101b)은 플랜지 안내면(5b)과 기밀하게 접촉하고, 이에 따라 플랜지 레벨에서 관통 보어(2)를 밀봉하는 것에 의해 금속 용융물의 흐름을 중단시킨다.

앞서 설명한 바와 같은 절단 게이트 디바이스(100)는 턴디쉬(10)의 저부 바닥(10a)의 외측부에 고정된다. 앞서 설명한 바와 같은 노즐은 이어서 플랜지 클램핑면(5a)에 대한 클램핑 수단의 작용에 의해 절단 게이트 디바이스(100)의 프레임 상의 위치에 클램핑될 수 있다. 노즐(1)의 제1 내부 노즐부(4a)는 턴디쉬의 바닥(10a)에 있는 개구를 통해 돌출하고, 이에 따라 내부 노즐을 형성하는데, 내부 노즐은 턴디쉬의 내벽을 라이닝하는 내화성층(10b) 내에 매설될 수 있다. 내화성층은 노즐의 내부 노즐부(4a)를 수납하기 위한 웰블럭(well block)을 포함할 수 있다. 노즐의 플랜지(5)와 제2 외부 노즐부(4b)는 다른 한편에서 턴디쉬의 외측 아래에 위치한다. 이와 같은 설치된 턴디쉬는, 비상 상황의 경우에 용이하게 중단될 수 있고 금속 용융물의 흐름이 거의 즉각적으로 정지 가능한 주조 공정에서 안전하게 사용된다. 이것은 노즐의 일부를 직선면을 따라 절단하도록 절단 수단은 명확한 궤적을 따라 선형으로 안내 가능한 고유한 플랜지 안내면(5b)을 포함하는 본 발명에 따른 노즐의 사용에 의해 가능해진다. 다른 한편으로, 절단 수단(101)의 판에 있는 밀봉면(101b)은 또한 블랭크 판으로서 작용하여, 여전히 제위치에 있는 즉, 안내면(5b)으로부터 상류에 위치하는 노즐 부분의 보어(2)를 밀봉하며, 이 경우 선단 에지(101c)와 밀봉면(101b) 사이에 간극이 없다는 장점이 있다.

도 7에 도시한 바람직한 실시예에서, 플랜지(5)의 클램핑면(5a)은 절단 관 디바이스의 프레임에 대해 내부 노즐을 쐐기 결합시키는 3개의 별도의 림(30a, 30b, 30c)를 포함하며, 3개의 림은 관의 둘레로부터 돌출하고 관 둘레 주위에 분포된다. "별도의 림"이라는 용어는 별개의 인접하지 않은 림을 일컫는다. 각각의 쐐기 결합 림은 지탱 평면이라고 칭하는 거의 수평면을 따라 연장되는 절단 관 디바이스의 프레임과 접촉하도록 된 소위 지탱면과, 절단 관 디바이스의 클램핑 수단과 협동하는 소위 클램핑면(5a)을 갖는다. 소위 클램핑면은, 클램핑 시스템과 프레임이 클램핑 시스템의 작용 하에서 쐐기 결합 림을 그 사이에 두도록 지탱면을 향하도록 배치된다. 쐐기 결합 림은 바람직하게는 전체적으로 금속으로 형성되고 노즐의 금속 케이싱의 일부이다. 지탱면 또는 클램핑면은 바람직하게는 평탄하다. 대안으로서, 지탱면은 다양한 형태, 예컨대 경사 형상, 볼록 형상 또는 홈이 형성된 형상일 수 있다.

3개의 지지 림의 중심은 제3 꼭지점을 통과하는 축방향 보어(2)의 단면의 직경의 양측에 2개의 꼭지점을 갖는 삼각형의 꼭지점들을 형성한다. 즉, 내부 노즐은 수직 중심 종방향 평면을 포함하고, 3개의 쐐기 결합 림이 노즐 둘레에서 Y자 형상으로 배열되며, Y자의 베이스는 상기 수직 중심 종방향 평면에 배치되고, Y자의 2개의 아암은 상기 중심 종방향 평면의 양측부에 배치된다. 제2 및 제3 쐐기 결합 림은 제2 및 제3 클램핑면(5a)을 갖는데, 상기 제2 및 제3 클램핑면 각각은 수직 중심 종방향 평면의 양측에 배치되고 내부 노즐의 중심을 기준으로 수직 중심 종방향 평면에 대해 30 내지 45°의 각도로 위치되는 중심을 갖는다. 필수적인 것은 아니지만, 노즐의 상기 제2 및 제3 클램핑면은 수직 중심 종방향 평면에 대해 대칭으로 배치된다. 제1 클램핑 림은 제1 클램핑면을 포함하는데, 제1 클램핑면은 수직 중심 종방향 평면을 통과하고 이 수직 중심 종방향 평면에 대해 거의 대칭으로 내부 노즐의 중심을 기준으로 14 내지 52°의 각도 섹터로 포함되는 표면에서 연장된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 앞서 설명한 바와 같은 3개의 림을 포함하는 노즐은 3개의 클램핑 요소(50a, 50b, 50c)를 포함하는 본 발명에 따른 절단 관 디바이스와 함께 사용될 수 있으며, 상기 3개의 클램핑 요소의 중심은 노즐의 클램핑 림(30a, 30, 30c)의 위치에 상응하는 위치에, 제3 꼭지점을 통과하는 축방향 보어의 단면의 직경의 양측에 2개의 꼭지점을 갖는 삼각형의 꼭지점을 형성한다.

Claims (15)

1. 상부, 중간부 및 하부를 형성하는 프레임을 포함하는 절단 게이트 디바이스(100)로서,
   (a) 노즐로서, 축방향 보어(2)가 노즐의 제1 단부에서 개방된 유입구(2a)로부터 반대측의 제2 단부에서 또는 제2 단부에 인접하게 개방된 반대측의 유출구(2b)까지 연장되는 중공형 관을 포함하고, 관의 축에 대해 거의 수직하게 연장되고 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되는 플랜지(5)를 더 포함하며, 이에 따라 플랜지에서 유입구(2a)로 연장되는 제1 내부 노즐부(4a)와 플랜지에서 유출구(2b)로 연장되는 제2 외부 노즐부(4b)를 형성하는 노즐에 있어서, 플랜지는 상부, 제1 내부 노즐부(4a)를 향하는 상부 클램핑면(5a) 및 제2 외부 노즐부(4b)를 향하는 하부 안내면(5b)을 포함하고, 상기 하부 안내면(5b)은 평평하고 관에 대해 거의 수직하며, 상기 노즐은 제1 내부 노즐부(4a)가 프레임 상부 위로 연장되도록 프레임에 커플링되며, 플랜지(5)는 클램핑 수단에 의해 프레임 중간부에 클램핑되고, 제2 외부 노즐부는 프레임 하부 아래로 연장되는 것인 노즐,
   (b) 판을 포함하는 절단 수단(101)으로서, 판은 판 두께에 의해 분리되는 제1 및 제2 대향 주면(101a, 101b)과 예리한 절단 선단 에지(101c)를 형성하며, 상기 판은 프레임 중간부에 활주 가능하게 장착되어, 그 제1 메인 밀봉면(101b)이 노즐의 플랜지 안내면(5b)과 평행하게 접촉하며, 절단 선단 에지(101c)는 노즐의 제2 외부 노즐부(5b)의 일측부와 접촉할 수 있으며, 플랜지 안내면(5b)을 평행하게 가로질러 제2 외부 노즐부(4b)의 다른 측부로 구동될 수 있는 것인 절단 수단, 및
   (c) 압박 수단으로서, 노즐의 제2 외부 노즐부를 통과하도록 절단 선단 에지를 압박할 수 있고, 이에 따라 절단 선단 에지를 노즐 플랜지(5) 및 제1 내부 노즐부(4a)로부터 이격시킬 수 있으며, 따라서 절단판의 제1 메인 밀봉면이 플랜지 안내면(5b)의 레벨에서 보어(2)를 밀봉하는 것인 압박 수단
   을 포함하는 절단 게이트 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 절단 수단의 밀봉면(101b)과 플랜지의 안내 수단(5b) 간의 기밀한 밀봉 접촉을 형성하도록 절단 수단(101)을 탄성적으로 가압하는 가압 수단(105)을 더 포함하는 절단 게이트 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 플랜지 클램핑면(5a)에 클램핑 힘을 인가하고, 이에 따라 노즐을 프레임의 수용면에서 제위치에 고정하는 클램핑 수단(104)을 더 포함하는 절단 게이트 디바이스.
4. 제3항에 있어서, 상기 클램핑 수단은 3개의 클램핑 요소(50a, 50b, 50c)를 포함하며, 상기 3개의 클램핑 요소의 중심(centroid)은 제3 꼭지점을 통과하는 축방향 보어(2)의 단면의 직경의 양측부에 2개의 꼭지점을 갖는 삼각형의 꼭지점을 형성하고, 노즐 클램핑면(5a)은 관의 둘레로부터 돌출하고 관의 둘레 주위에 분포된 3개의 별도의 지지 림(30a, 30b, 30c)을 포함하며, 상기 지지 림들의 중심은, 그 꼭지점들이 클램핑 요소(50a, 50b, 50c)에 의해 형성된 삼각형의 꼭지점들에 대응하는 삼각형을 형성하는 것인 절단 게이트 디바이스.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 외부 노즐부는 플랜지 안내면(5b)과 제2 외부 노즐부(4b) 간의 인터페이스에, 절단 수단(101)의 선단 에지(101c)와 동일한 높이인 취약 노치(6)를 포함하는 것인 절단 게이트 디바이스.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐의 플랜지 클램핑면(5a)은 경사져, 관의 반대측의 플랜지(5)의 두께가 감소하며, 바람직하게는 경사각은 수평방향에 대해 30 내지 60°, 더 바람직하게는 45°로 이루어지며, 상기 클램핑 수단은 플랜지(5)의 경사진 클램핑면(5a)에 대해 거의 수직한 클램핑 힘을 인가하는 것인 절단 게이트 디바이스.
7. 저부 바닥(10a)에 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 절단 게이트 디바이스(100)가 고정된 턴디쉬(10)로서, 노즐(1)의 제1 내부 노즐부(4a)가 턴디쉬의 바닥(10a)에 있는 개구를 통해 돌출하고, 턴디쉬의 내벽을 라이닝하는 내화성층(10b) 내에 매설되는 것인 턴디쉬.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 절단 게이트 디바이스에 사용하기에 적합한 노즐(1)로서, 상기 노즐은 축방향 보어(2)가 노즐의 제1 단부에서 개방된 유입구(2a)로부터 반대측의 제2 단부에서 또는 제2 단부에 인접하게 개방된 반대측의 유출구(2b)까지 연장되는 중공형 관을 포함하고, 관의 축에 대해 거의 수직하게 연장되고 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되는 플랜지(5)를 더 포함하며, 이에 따라 플랜지에서 유입구(2a)로 연장되는 제1 내부 노즐부(4a)와 플랜지에서 유출구(2b)로 연장되는 제2 외부 노즐부(4b)를 형성하며, 플랜지는 상부, 제1 내부 노즐부를 향하는 상부 클램핑면(5a) 및 제2 외부 노즐부를 향하는 하부 안내면(5b)을 포함하고, 상기 하부 안내면은 평평하고 관에 대해 거의 수직한 것인 노즐에 있어서,
   상기 제2 외부 노즐부가 플랜지 안내면(5b)과 제2 외부 노즐부(4b) 사이의 인터페이스에 취약 노치(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐.
9. 제8항에 있어서, 상기 플랜지 클램핑면(5a)은 경사져, 관의 반대측의 플랜지(5)의 두께가 감소하고, 바람직하게는 경사각은 수평방향에 대해 30 내지 60°, 더 바람직하게는 45°를 이루는 것인 노즐.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제2 외부 노블부(4b)는 슈라우드 노즐을 형성하고, 상기 유출구(2b)는 적어도 하나의 윈도우, 바람직하게는 2개의 윈도우, 더 바람직하게는 주위로 개방되고 노즐의 제2 단부에 인접하게 제2 외부 노즐부(4b)의 둘레벽 주위에 분포되는 2개씩 대향하는 4개의 윈도우에 의해 형성되는 것인 노즐.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제2 외부 노즐부(4b)는 주입 노즐을 형성하고, 상기 유출구(2b)는 상기 제2 외부 노즐부의 제2 단부에서 축방향으로 개방되는 것인 노즐.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취약 노치(6)는 실질적으로 제2 외부 노즐부의 전체 둘레 주위에서 연장되는 것인 노즐.
13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 클램핑면(5a)은 관의 둘레로부터 돌출하고 관의 둘레 주위에 분포된 3개의 별도의 지지 림(30a, 30b, 30c)을 포함하며, 상기 지지 림들의 중심은, 제3 꼭지점을 통과하는 축방향 보어(2)의 단면의 직경의 양측부에 2개의 꼭지점을 갖는 삼각형의 꼭지점을 형성하는 것인 노즐.
14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 안내면(5b)을 제외한 상기 플랜지(5)가 금속 케이싱(22)으로 부분적으로 피복되는 것인 노즐.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 3개의 별도의 지지 림(30a, 30b, 30c)은 금속 케이싱(22)의 일부인 것인 노즐.

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