KR20140058144A - 몰드플럭스 제거장치 및 이를 포함하는 연속주조장치 - Google Patents

몰드플럭스 제거장치 및 이를 포함하는 연속주조장치 Download PDF

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KR20140058144A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 몰드 내에 수용된 용강의 상부에 투입된 몰드플럭스를 제거하는 장치에 있어서, 몰드플럭스 제거장치는 상기 몰드 내부에 배치되며, 일측에 형성되어 상기 몰드플럭스를 회수하는 개방구 및 타측에 형성되어 상기 회수된 몰드플럭스를 배출하는 배출구를 가지는 하우징; 및 상기 하우징 내부에 설치되며, 회전에 의해 상기 개방구로부터 상기 몰드플럭스를 회수하여 회수된 상기 몰드플럭스를 배출구로 이동시키는 임펠러를 포함한다.

Description

몰드플럭스 제거장치 및 이를 포함하는 연속주조장치{APPARATUS FOR REMOVING MOLD FLUX AND APPARATUS FOR THE CONTINUOUS CASTING INCLUDING THE SAME}
본 발명은 몰드플럭스 제거장치 및 이를 포함하는 연속주조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 몰드 내에 수용된 용강의 상부에 투입된 몰드플럭스를 회수하여 외부로 배출하는 몰드플럭스 제거장치 및 이를 포함하는 연속주조장치에 관한 것이다.
일반적으로 제강 공정은 용선 예비처리 공정, 전로 정련 공정, 이차 정련 공정 및 연속주조 공정 순으로 진행된다. 연속주조 공정은 턴디쉬 내의 용강을 침지노즐을 통해 몰드 내에 주입하여 일정 형상의 주편으로 제조하며, 이때 수냉되는 몰드와 접촉된 표면만이 응고된 얇은 주편인 응고 셀과 몰드간의 마찰에 의해 응고 셀이 파단되는 브레이크 아웃 현상을 막기 위해 윤활제로서 분말 또는 과립 형상의 합성 슬래그인 몰드 플럭스를 투입하게 된다.
연소주조 몰드 내에서 몰드 플럭스는 윤활 기능과 함께 주편에서 몰드로의 열유속을 제어하는 전열 제어기능을 가진다. 즉, 몰드 플럭스는 연속주조 몰드 내의 용강 위로 투입되어 몰드 플럭스 파우더층, 소결층, 액상층 즉, 미용융층, 반용융층, 용융슬래그층을 형성하면서 용융하게 되고, 이 용융슬래그가 상하로 진동하는 몰드와 응고 셀간의 틈 사이로 유입되어 얇은 막인 몰드 플럭스 필름 즉, 슬래그 필름을 형성한다.
소정의 연속주조 공정 후에 몰드 플럭스는 제거되며, 몰드 플럭스 제거작업 시, 작업자가 쇼벨(shovel)을 이용하여 인력으로 제거한다. 이때, 작업자는 각종 안전 보호구를 착용하고 있으나, 몰드 플럭스로부터 발생되는 분진 또는 용융층의 슬래그와 몰드내의 용강으로부터 발생되는 고열에 그대로 노출되어 각종 안전사고의 위험이 잠재되어 있다. 또한, 몰드 플럭스의 불완전한 제거로 인해 냉각수 살수시, 불균일한 냉각으로 미응고 부분에서의 용강 유출로 주편정체 및 설비의 파손을 초대하는 문제점이 발생하고 있다.
한국등록특허공보 10-0506408호 2005.08.05
본 발명의 목적은 몰드플럭스 제거장치를 이용하여 자동으로 몰드플럭스를 제거하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 몰드 내에 수용된 용강의 상부에 투입된 몰드플럭스를 제거하는 장치에 있어서, 몰드플럭스 제거장치는 상기 몰드 내부에 배치되며, 일측에 형성되어 상기 몰드플럭스를 회수하는 개방구 및 타측에 형성되어 상기 회수된 몰드플럭스를 배출하는 배출구를 가지는 하우징; 및 상기 하우징 내부에 설치되며, 회전에 의해 상기 개방구로부터 상기 몰드플럭스를 회수하여 회수된 상기 몰드플럭스를 배출구로 이동시키는 임펠러를 포함한다.
상기 몰드플럭스 제거장치는, 상기 하우징의 내면에 설치되며, 상기 임펠러를 향해 가스를 공급하여 상기 임펠러를 일방향으로 회전시키는 가스공급구를 더 포함할 수 있다.
상기 가스는 불활성 가스일 수 있다.
상기 하우징은 하부가 개방된 반원형상의 단면을 가지는 몸체; 및 상기 몸체의 개방된 하부에 설치되며, 상기 임펠러의 회전반경과 대응되는 형상을 가지는 가이드판을 구비할 수 있다.
상기 개방구 및 상기 배출구는 상기 임펠러의 회전중심으로부터 편심 배치될 수 있다.
상기 몰드플럭스 제거장치는, 상기 몰드의 상부에 수평방향을 따라 설치되며, 상부면을 따라 가이드레일이 구비된 메인프레임을 더 포함하되, 상기 하우징은 상기 가이드레일에 연결되어 상기 가이드 레일의 길이방향으로 이동가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 연속주조장치는 연속주조공정 진행시, 용강을 수용하는 턴디쉬; 상기 턴디쉬와 연결되는 침지노즐; 상기 침지노즐을 통해 상기 턴디쉬로부터 제공되는 용강이 채워지는 몰드; 상기 용강의 상부에 몰드플럭스를 공급하는 공급유닛; 및 상기 연속주조공정 말기에 상기 몰드의 내부에 설치되어 상기 몰드플럭스를 제거하는 몰드플럭스 제거장치를 포함하되, 상기 몰드플럭스 제거장치는, 상기 몰드 내부에 배치되며, 일측에 형성되어 상기 몰드플럭스를 회수하는 개방구 및 타측에 형성되어 상기 회수된 몰드플럭스를 배출하는 배출구를 가지는 하우징; 및 상기 하우징 내부에 설치되며, 회전에 의해 상기 개방구로부터 상기 몰드플럭스를 회수하여 회수된 상기 몰드플럭스를 배출구로 이동시키는 임펠러를 포함한다.
상기 몰드플럭스 제거장치는, 상기 하우징의 내면에 설치되며, 상기 임펠러를 향해 가스를 공급하여 상기 임펠러를 일방향으로 회전시키는 가스공급구를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 연속주조 공정 말기의 캡핑 작업시, 몰드 내의 몰드플럭스를 자동으로 신속하게 제거할 수 있다. 따라서, 주편에 몰드플럭스가 혼입되는 것을 방지하고, 주편 테일부의 균등한 응고가 가능하므로, 주편의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 자동으로 이루어지므로 분진 또는 고열로부터 작업자를 보호하여 각종 안전사고를 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드플럭스 제거장치의 설치위치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 몰드플럭스 제거장치의 확대도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시한 몰드플럭스 제거장치의 동작상태를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 4를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드플럭스 제거장치의 설치위치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 연속주조 공정은 턴디쉬(tundish)(5) 내의 용강(50)을 침지노즐(6)을 통해 몰드(70) 내에 주입하여 일정 형상의 주편으로 제조한다. 이때 수냉되는 몰드(70)와 접촉된 표면만이 응고된 얇은 주편인 응고 셀과 몰드(70) 간의 마찰에 의해 응고 셀이 파단되는 브레이크 아웃(break-out) 현상을 막기 위해 윤활제로서 분말 또는 과립 형상의 합성 슬래그인 몰드플럭스(60)를 투입하게 된다.
몰드플럭스(60)는 몰드(70)의 상부에 설치된 몰드플럭스 공급유닛(80)을 통해 용강(50)의 상부에 공급될 수 있다. 몰드플럭스 저장탱크(85)로부터 몰드플럭스(60)를 공급받아 몰드플럭스 공급튜브(82)를 통해 용강(50)의 상부로 공급가능하며, 몰드플럭스 공급튜브(82)는 플렉시블 튜브일 수 있다. 또한, 몰드플럭스(60)의 공급량을 조절하는 개폐밸브(도시안함)가 구비될 수 있으며, 용강(50)의 상부에 고르게 공급하기 위한 이송수단(도시안함) 또한 구비될 수 있다. 용강(50)의 상부에 몰드플럭스(60)가 공급된 후, 몰드플럭스(60)는 몰드(70)와 주편 사이에서 윤활작용을 한다. 또한, 주편의 스티킹(sticking)을 방지하며, 용강보온 및 용강과 대기의 접촉을 차단하여 용강의 재산화를 방지한다.
연속주조공정 말기의 캐핑(capping) 작업시, 몰드(70) 내의 몰드플럭스(60)를 제거하여 주편과 몰드플럭스(60)의 혼입을 방지하여야 주편의 품질을 향상시킬 수 있으며, 몰드플럭스(60)를 평탄하게 제거하여야 주편 테일부 또한 신속하고 균일하게 응고시킬 수 있다. 종래에는 몰드플럭스(60)를 제거하기 위해 작업자가 직접 안전보호구를 착용하고 쇼벨(shovel) 등의 기구를 이용하여 인력으로 제거해왔다. 따라서, 작업자는 몰드(70) 내의 용강(50)으로부터 발생하는 고열에 직접 노출되어 각종 안전사고의 위험이 잠재되어 있으며, 특히 몰드플럭스(60)의 불완전한 제거로 인해 냉각수 살수 시, 불균일한 냉각으로 주편 테일부의 미응고 부분에서 용강(50) 유출로 주편 정체 및 설비의 파손을 초래하는 문제가 발생되었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명인 몰드플럭스 제거장치(1)는, 몰드(70)의 상부에 수평방향을 따라 메인프레임(7)을 설치되고, 메인프레임(7)의 상부에는 가이드레일(9)이 구비된다. 하우징(10)은 가이드레일(9)에 체결되어 가이드레일(9)의 길이방향을 따라 이동가능하며, 하부가 개방된 반원형상의 단면 형상일 수 있다. 몰드플럭스 제거장치(1)는 용강(50)이 수용되는 몰드(70)의 내부에 설치되며, 침지노즐(6)을 기준으로 양측에 각각 또는 작업자의 필요에 따라 기설정된 위치에 복수개로 구비될 수 있다. 이하, 설명에서는 편의상 일측에 설치된 몰드플럭스 제거장치(1)를 기준으로 설명하되, 도 1에 도시한 바와 같이, 타측에 설치된 몰드플럭스 제거장치(2)는 일측에 설치된 몰드플럭스 제거장치(1)와 구성이 동일하며, 침지노즐(6)을 기준으로 대칭되는 형상을 가진다.
하우징(10)의 개방된 하부에는 몰드플럭스(60)를 회수하는 개방구(12)를 가진다. 또한, 하우징(10)은 임펠러(20)의 회전중심으로부터 편심 배치되는 개방구(12) 및 배출구(14)를 가지며, 배출구(14)는 개방구(12)를 통해 회수된 몰드플럭스(60)를 배출한다. 배출구(14) 상에는 토출관(30)이 연결될 수 있으며, 토출관(30)은 몰드플럭스 저장탱크(도시안함)) 또는 적재장소로 이송방향을 변경하여 회수된 몰드플럭스(60)를 배출할 수 있다.
하우징(10)은 내부공간(13)을 가지며, 내부공간(13)에는 몰드플럭스(60)를 회수하는 임펠러(20)가 설치된다. 하우징(10)의 내면에는 가스공급구(40)가 형성되며, 가스공급구(40)는 가스공급관(43)과 연결된다. 가스공급관(43)은 가스저장탱크(45)와 연결되어 가스공급구(40)로 가스를 공급한다. 가스공급구(40)에는 가스공급노즐(41)이 연결되어 임펠러(20)를 향해 가스를 공급할 수 있다. 가스는 아르곤 가스(Ar), 질소 가스(N2) 등을 포함한 불활성 가스일 수 있으며, 가스공급구(40)를 통해 공급된 가스는 임펠러(20)를 향해 유동하여 임펠러(20)를 일방향으로 회전시킨다. 가스공급관(43) 상에는 벨브(44)가 설치되며, 벨브(44)의 개폐에 의해 임펠러(20)의 회전을 제어할 수 있다. 또한, 벨브(44)의 가스량 조절을 제어하여 임펠러(20)의 회전속도 또한 조절할 수 있다.
임펠러(20)는 프레임(7)과 수직한 방향으로 하우징(10)의 양측에 회전축(25)을 통해 연결될 수 있으며, 회전축(25)과 하우징(10) 사이에는 베어링(도시안함)이 설치되어 회전축(25)이 따로 회전가능하게 연결될 수 있다. 가스공급구(40)를 통해 공급된 가스를 통해 임펠러(20)는 회전하며, 임펠러(20)는 몰드플럭스(60)와 직접 접촉하여 몰드플럭스(60)를 회수한다.
하우징(10)은 하부가 개방된 반원형상의 단면을 가지는 몸체(18)와 하우징(10)의 내부공간(13)에는 회수된 몰드플럭스(60)가 배출구(14)를 통해 용이하게 배출가능하도록 가이드판(15)을 포함할 수 있다. 가이드판(15)은 몸체(18)의 개방된 하부에 설치되며, 임펠러(20)의 회전반경과 대응되는 형상을 가진다. 이어지는 도 2 내지 4를 통해 몰드플럭스 제거장치(1)의 동작상태에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시한 몰드플럭스 제거장치의 확대도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 가스공급구(40)를 통해 공급된 가스는 임펠러(20)를 향해 분사되어 임펠러(20)는 가스의 유속에 의해 회전된다. 즉, 용강(50)의 상부에 투여된 몰드플럭스(60)는 임펠러(20)의 회전력에 의해 회수되어 개방부(12)를 통해 하우징(10)의 내부공간(13)으로 회수한다. 회수된 몰드플럭스(60)는 임펠러(20)가 고속회전함에 따라 흩날리며, 배출구(14)를 통해 외부로 배출된다.
몰드플럭스(60)는 윤활기능과 함께 주편에서 몰드(70)의 열유속을 제어하는 전열 제어기능을 함께 가지고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 몰드 플럭스(60)는 연속주조 몰드(70) 내의 용강(50) 위로 투입되어 몰드플럭스 파우더층, 소결층, 액상층을 가진다. 즉, 몰드플럭스(60)는 미용융층(66), 반용융층(64), 용융슬래그층(62)을 형성하면서 용융하게 되고, 이 용융슬래그층(62)은 상하로 진동하는 몰드(70)와 응고셀(도시안함) 간의 틈 사이로 유입되어 얇은 막인 몰드 플럭스 필름(슬래그 필름)(도시안함)을 형성한다.
임펠러(20)는 용강(50)의 상부에 형성되는 미용융층(66), 반용융층(64), 용융츨래그층(62)을 제거할 수 있다. 즉, 임펠러(20)를 향해 불활성 가스를 취입하여 불활성 가스의 유속을 이용해 임펠러(20)를 제어함으로써 몰드(70) 내의 몰드플럭스(60)를 제거한다. 따라서, 주편과 몰드플럭스(60)의 혼입을 방지하여야 주편의 품질을 향상시킬 수 있으며, 몰드플럭스(60)를 평탄하게 제거가능함에 따라 주편 테일부 또한 신속하고 균일하게 응고시킬 수 있다.
도 3 및 도 4는 2에 도시한 몰드플럭스 제거장치의 동작상태를 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 가스공급구(40)를 통해 공급된 불활성가스의 유속에 의해 임펠러(20)는 고속으로 회전된다. 임펠러(20)가 회전함에 따라 몰드플럭스(60)는 개방부(12)를 통해 하우징(10)의 내부공간(13)으로 회수되며, 회수된 몰드플럭스(60)는 임펠러(20)의 회전력에 의해 발생되는 불활성가스 기류를 따라 배출구(14)로 배출된다.
앞서 설명한 바와 같이, 몰드플럭스(60)의 최하단부는 용강(50)의 고열로 인해 녹아 용융슬래그층(62)을 형성하고, 몰드플럭스(60)는 상부로 갈수록 순차적으로 반용융층(64)과 미용융층(66)으로 구성되므로 몰드플럭스(60)의 액면은 용융슬래그층(62)에 의해 동일한 높이를 유지한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 임펠러(20)의 회전에 의해 몰드(70) 내부의 몰드플럭스(60)는 부분적(예를 들어 측면부터)으로 회수됨에 따라 임펠러(20)에 의해 회수된 몰드플럭스(60)의 공백은 용융슬래그층(62)이 개방구(12)를 향해 유동함에 따라 몰드플럭스(60) 전체층이 함께 개방구(12)를 향해 이동된다. 즉, 몰드플럭스 제거장치를 통해 몰드플럭스(60)가 제거됨에 따라 몰드플럭스(60) 제거공정의 진행 전과 비교하여 몰드플럭스(60)의 두께는 d 만큼 감소되며, 몰드플럭스(60) 각각의 용융슬래그층(62), 반용융층(64) 및 미용융층(66)이 전체적으로 회수된다.
즉, 본 발명인 몰드플럭스 제거장치(1)는 프레임(7)의 가이드레일(9)을 따라 이동하여 몰드플럭스(60)를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 몰드(70) 내의 일측에 배치되어 몰드플럭스(60)의 유동성질을 이용해 몰드플럭스(60) 대부분을 제거할 수 있다. 또한, 임펠러(20)를 향해 불활성가스를 취입하여 임펠러(20)를 회전시켜 몰드플럭스(60) 대부분을 제거 가능하다. 뿐만 아니라, 임펠러(20)의 회전에 의한 기류를 이용하여 몰드플럭스(60)를 분리부상시켜 배출구(14)로 몰드플럭스(60)를 배출할 수 있다.
따라서, 몰드플럭스(60) 제거과정이 자동으로 이루어짐에 따라 기존의 수작업으로 진행되면서 잠재되어 있던 작업자의 안전사고를 예방할 수 있다. 또한, 본 발명의 몰드플럭스 제거장치(1)를 사용하여 대부분의 몰드플럭스(60)를 제거가능함으로 몰드플럭스(60)의 불완전한 제거로 인해 냉각수 살수 시, 불균일한 냉각을 방지하여 연속주조공정의 생산성을 높일 수 있으며, 그로 인한 설비의 파손을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명을 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
1 : 몰드플럭스 제거장치 5 : 턴디쉬
10 : 하우징 12 : 개방구
13 : 내부공간 14 : 배출구
15 : 가이드판 18 : 몸체
20 : 임펠러 25 : 회전축
30 : 토출관 40 : 가스공급구
43 : 가스공급관 44 : 밸브
45 : 가스저장탱크 50 : 용강
60 : 몰드플럭스 62 :용융슬래그층
64 : 반용융층 66 : 미용융층
70 : 몰드

Claims (8)

  1. 몰드 내에 수용된 용강의 상부에 투입된 몰드플럭스를 제거하는 장치에 있어서,
    상기 몰드 내부에 배치되며, 일측에 형성되어 상기 몰드플럭스를 회수하는 개방구 및 타측에 형성되어 상기 회수된 몰드플럭스를 배출하는 배출구를 가지는 하우징; 및
    상기 하우징 내부에 설치되며, 회전에 의해 상기 개방구로부터 상기 몰드플럭스를 회수하여 회수된 상기 몰드플럭스를 배출구로 이동시키는 임펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드플럭스 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몰드플럭스 제거장치는,
    상기 하우징의 내면에 설치되며, 상기 임펠러를 향해 가스를 공급하여 상기 임펠러를 일방향으로 회전시키는 가스공급구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드플럭스 제거장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 몰드플럭스 제거장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 하부가 개방된 반원형상의 단면을 가지는 몸체; 및
    상기 몸체의 개방된 하부에 설치되며, 상기 임펠러의 회전반경과 대응되는 형상을 가지는 가이드판을 구비하는 것을 특징으로 하는 몰드플럭스 제거장치.
  5. 제1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 개방구 및 상기 배출구는 상기 임펠러의 회전중심으로부터 편심 배치되는 것을 특징으로 하는 몰드플럭스 제거장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몰드플럭스 제거장치는,
    상기 몰드의 상부에 수평방향을 따라 설치되며, 상부면을 따라 가이드레일이 구비된 메인프레임을 더 포함하되,
    상기 하우징은 상기 가이드레일에 연결되어 상기 가이드 레일의 길이방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 몰드플럭스 제거장치.
  7. 연속주조공정 진행시 외부로부터 공급된 용강을 수용하는 턴디쉬;
    상기 턴디쉬와 연결되는 침지노즐;
    상기 침지노즐을 통해 상기 턴디쉬로부터 제공되는 상기 용강이 채워지는 몰드;
    상기 용강의 상부에 몰드플럭스를 공급하는 공급유닛; 및
    상기 연속주조공정 말기에 상기 몰드의 내부에 설치되어 상기 몰드플럭스를 제거하는 몰드플럭스 제거장치를 포함하되,
    상기 몰드플럭스 제거장치는,
    상기 몰드 내부에 배치되며, 일측에 형성되어 상기 몰드플럭스를 회수하는 개방구 및 타측에 형성되어 상기 회수된 몰드플럭스를 배출하는 배출구를 가지는 하우징; 및
    상기 하우징 내부에 설치되며, 회전에 의해 상기 개방구로부터 상기 몰드플럭스를 회수하여 회수된 상기 몰드플럭스를 배출구로 이동시키는 임펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 몰드플럭스 제거장치는,
    상기 하우징의 내면에 설치되며, 상기 임펠러를 향해 가스를 공급하여 상기 임펠러를 일방향으로 회전시키는 가스공급구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
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