KR20170130810A - 연속 주조 설비를 위한 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷 - Google Patents

연속 주조 설비를 위한 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융 금속을 연속 주조하는 설비에 취부되는 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 내부에 내부경사면을 형성한 내부 공간이 형성되고, 상기 내부경사면과 하부 몸체의 내벽면이 접하는 지점에 단차면이 형성되는 구성을 특징으로 하는 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷에 관한 것이다.

Description

연속 주조 설비를 위한 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷{Shroud nozzle for a continuous casting equipment and gasket therefor}
본 발명은 용융 금속을 연속 주조하는 설비에 취부되는 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 내부에 내부경사면을 형성한 내부 공간이 형성되고, 상기 내부경사면과 하부 몸체의 내벽면이 접하는 지점에 단차면이 형성되는 구성을 특징으로 하는 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷에 관한 것이다.
일반적으로, 용융 금속을 연속 주조하는 작업이란, 제강로에서 출탕된 용강(용융금속)중에 포함된 불순물을 제거하는 정련 처리작업을 거친 용강을 몰드로 주입하여 슬라브, 블룸, 빌레트 등의 중간 제품을 생산하는 작업을 가리킨다.
도 1 은 용융 금속을 연속으로 주조하기 위하여 사용되는 설비를 나타낸 도면으로서, 먼저, 용융된 금속(용강)(M)을 래들(1)에 받고, 용강(M)중에 포함된 황, 인, 탄소, 망간 등의 불순물을 제거하는 정련 처리 과정을 수행하여 용강의 강 성분을 조정한다.
이후, 정련된 용강(M)은 래들(1)의 하부에 취부된 콜렉터 노즐(3)과 쉬라우드 노즐(4)을 통하여 연속 주조를 위한 턴디쉬(5)로 이송되며, 턴디쉬(5)에서 다시 몰드(MOLD)로 주입되어 소망하는 형상의 중간 제품인 슬라브, 블룸, 빌렛트 등을 수득하게 된다. 이때, 상기 콜렉터 노즐(3)의 상부에는 슬라이딩 게이트(2)가 설비되어 용강(M)의 배출여부 및 배출량이 제어된다.
상기 콜렉터 노즐(3)은 쉬라우드 노즐(4)과 조립되어 용강의 이송로의 기능을 수행하고, 나아가, 용강의 재산화를 방지하는 역할을 하게 된다.
상술한 바와 같은 연속주조 설비의 작동을 설명하면, 래들(1)내의 용강(M)이 1회 약60분 정도 용강 배출통로를 통해 턴디쉬(5)로 주입되며, 1회 주입 후에는 콜렉터 노즐(3)을 쉬라우드 노즐(4)에서 분리하여 제거한 후 래들(1)에 다시 용강(M)을 수용시키고, 신규한 콜랙터 노즐(3)을 쉬라우드 노즐(4)에 조립하여 사용하는 과정을 반복하게 된다.
통상적으로, 상기 콜렉터 노즐(3)은 1회 사용 후 폐기되고 쉬라우드 노즐(4)은 5-10 회 반복적으로 사용하게 된다.
도 2 는 종래 콜렉터 노즐(3)과 쉬라우드 노즐(4)이 결합된 상태의 단면도로서, 래들(1)의 바닥면에 취부된 콜랙터 노즐(3)의 하부에 쉬라우드 노즐(4)이 조립되어 콜렉터 노즐(3)의 통공(3c)와 쉬라우드 노즐(4)의 통공(4c)를 통하여 용강의 이송로를 형성하게 된다.
상기 콜렉터 노즐(3)의 몸체는 내화물로 성형되고, 몸체의 외표면은 메탈 케이스로 마감되어 내화물인 몸체를 보호하게 된다.
또한, 상기 콜렉터 노즐(3)의 몸체 하부(3a)는 말단으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼(taper) 형상으로 이루어져 있으며, 몸체 하부(3a)의 외주면은 테이퍼 형상에 따라서 하부경사면(3b)을 형성하고 있다.
그리고, 상기 콜렉터 노즐(3)이 결합되는 쉬라우드 노즐(4)은 몸체의 상부(4a)에 콜렉터 노즐(3)의 몸체 하부(3a)의 하부경사면(3b)과 치합되는 상부경사면(4b)을 형성한 몸체 상부(4a)를 가지고 있다.
아울러, 상기 콜렉터 노즐(3)의 몸체 하부(3a)와 상기 쉬라우드 노즐(4)의 몸체 상부(4a) 사이에 밀폐용 개스킷(6)이 게재되어 있다.
상기 개스킷(6)은 상부의 헤드(6a)와, 헤드(6a)로부터 하방으로 좁아지도록 경사지게 연장된 몸체(6c)와, 몸체(6c) 하측 말단에서 수평방향으로 돌출되게 절곡된 스토퍼(6b)로 이루어져 있다.
따라서, 쉬라우드 노즐(4)과 결합된 상기 콜렉터 노즐(3)의 몸체 하부(3a)가 개스킷(6)의 스토퍼(6b) 면과 접촉되어 거치되면서 콜렉터 노즐(3)과 쉬라우드 노즐(4)이 상호 결합되는 것이다.
이때, 래들(1)내의 용강(M)이 상기 콜렉터 노즐(3)을 통하여 주입될 때, 용강(M)이 스플레쉬(Splash)되는 현상에 의하여 도 3 의 사진 도면과 같이 쉬라우드 노즐(4)의 내벽면 상부에 역삼각형 단면 형상의 지금(응고된 용강)(G)이 형성되게 된다.
따라서, 콜렉터 노즐(3)을 쉬라우드 노즐(4)에서 분리하고 쉬라우드 노즐(4)을 턴디쉬(5)에서 취외한 후, 쉬라우드 노즐(2)의 내벽면에 형성된 지금(G)을 산소 세척하여 제거하는 과정을 수행하여야 하므로 연속주조 작업의 효율성을 저하시키는 요인으로 작용하였다.
나아가, 상술한 바와 같은 쉬라우드 노즐(4)로부터 콜렉터 노즐(3)을 분리하는 과정에서 콜렉터 노즐(3)은 내화물로 된 몸체의 외주면이 메탈 케이스로 씌워져 있기 때문에 상기와 같이 쉬라우드 노즐(4)의 내벽면 상부에 부착되는 지금(G)이 콜렉터 노즐(3)의 메탈케이스와 서로 달라붙어 융착되는 현상이 발생되어 콜렉터 노즐(3)을 쉬라우드 노즐(4)에서 분리하는 작업이 어려운 경우도 발생한다.
한편, 상술한 바와 같은 연속주조용 용강 래들에 관한 선행기술로서는, 대한민국특허공개 제 10-2010-85561 호의 용강래들용 내화물, 대한민국실용신안등록공고 제 20-265042 호의 연속주조용 하부 노즐과 쉬라우드 노즐 사이에 사용되는 가스켓 및 대한민국실용신안공개공보 제 20-2010-3387 호의 용강주조설비용 콜렉터 노즐의 기술이 공지되어 있으나, 상술한 바와 같은 쉬라우드 노즐의 지금 제거를 용이하게 하기 위한 기술은 공지되어 있지 않은 실정이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 쉬라우드 노즐의 지금의 발생을 방지하여 콜렉터 노즐과 쉬라우드 노즐의 분리를 용이하게 하며, 이를 통하여 연속주조공정의 효율성을 증대시킬 수 있는 연속 주조 설비를 위한 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 연속 주조 설비를 위한 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷의 구성은, 내부에 내부경사면을 형성한 내부 공간이 형성되고, 상기 내부경사면과 하부 몸체의 내벽면이 접하는 지점에 단차면이 형성되는 구성을 특징으로 하는 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷에 관한 것이다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 연속 주조 설비를 위한 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷은, 쉬라우드 노즐의 지금 발생을 방지하여 쉬라우드 노즐을 턴디쉬에서 취외하여 산소 세척하는 과정을 실시하지 않아도 되므로, 연속주조공정의 효율성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 쉬라우드 노즐은 지금이 콜렉터 노즐의 메탈케이스와 서로 달라붙어 융착되는 현상이 방지됨으로써 콜렉터 노즐을 쉬라우드 노즐에서 용이하게 분리할 수 있어 연속주조 설비의 유지 관리를 위한 정비성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발며의 쉬라우드 노즐은 지금 형성이 억제됨으로써 턴디쉬 내부의 용융 금속의 상부 슬라그 층이 파괴되지 않으며, 콜렉터 노즐과 쉬라우드 노즐의 연결시간을 단축시켜 용강의 유동 흐름 변화를 최소화시킴으로써 강품질 편차를 감소시킬 수 있는 효과를 수득하게 된 매우 진보한 발명인 것이다.
도 1 은 용융 금속을 연속으로 주조하기 위하여 사용되는 설비를 나타낸 도면,
도 2 는 종래의 콜렉터 노즐과 쉬라우드 노즐의 결합상태 단면도,
도 3 은 종래의 쉬라우드 노즐에 부착된 지금을 나타내는 사진도면,
도 4 는 본 발명의 쉬라우드 노즐의 단면도,
도 5 는 본 발명의 쉬라우드 노즐과 콜렉터 노즐의 결합상태 단면도,
도 6 은 본 발명의 쉬라우드 노즐과 콜렉터 노즐 사이에 게재되는 개스킷의 단면도,
도 7 은 본 발명의 쉬라우드 노즐의 사진도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 연속 주조 설비를 위한 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷의 구성을 설명한다.
단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.
또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4 는 본 발명의 쉬라우드 노즐의 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 쉬라우드 노즐(10)은 원통형의 몸체(20) 및 몸체 상부(30)로 이루어진다.
상기 몸체(20) 및 몸체 상부(30)는 용강의 유동로를 형성할 수 있도록 내부가 비어있는 공동의 상태이다.
이때, 상기 몸체 상부(30)의 내부 공간은 상부 표면(31)으로부터 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼(taper) 형상으로 이루어져 있으며, 이러한 테이퍼 형상을 따라서 몸체 상부(30)의 내벽에 내부경사면(32)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 내부경사면(32)과 상기 몸체(20)의 내벽면(21)이 접하는 지점에 수평하게 단차면(33)이 형성된다.
상기 내벽면(21)과 상기 단차면(33)의 사이의 각도(a)는 바람직하게는 90 도(직각)이며, 상기 내부경사면(32)과 상기 단차면(33) 사이의 각도(b)는 바람직하게는 95 도 내지 120 도이다.
또한, 상기 단차면(33)으로부터 몸체 상부(30)의 상부 표면(31)까지의 거리(D)는 바람직하게는, 30 내지 100 mm 이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 쉬라우드 노즐(10)의 사용상태를 도 5 의 콜렉터 노즐의 결합상태 단면도를 참조하여 설명한다.
본 발명의 쉬라우드 노즐(10)과 결합되는 콜렉터 노즐(3)은 몸체 하부(3a)가 말단으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼(taper) 형상으로 이루어져 있으며, 몸체 하부(3a)의 외주면은 테이퍼 형상에 따라서 하부경사면(3b)을 형성한 전술한 종래의 그것과 구성이 동일하다.
이러한 구성의 콜렉터 노즐(3)을 본 발명의 쉬라우드 노즐(10)과 결합시키기 위하여, 상기 콜렉터 노즐(3)과 상기 쉬라우드 노즐(10) 사이에 본 발명의 개스킷(40)을 게재시킨다.
도 6 은 상기 개스킷(40)을 도시한 것으로서, 측면을 이루는 몸체(41)와 몸체(41)의 하단에서 수평하게 절곡된 평면 형상의 스토퍼(42)를 형성하고, 하부에 개구(43)가 형성된다.
이러한 개스킷(40)이 상기 콜렉터 노즐(3)의 몸체 하부(3a)와 상기 쉬라우드 노즐(10)의 몸체 상부(30) 사이에 게재되며, 상기 개스킷(40)의 하부에 형성된 스토퍼(42)가 쉬라우드 노즐(10)의 내부에 형성된 단차면(33)에 걸려지면서 거치되고, 개스킷(40)의 스토퍼(42) 상에 콜렉터 노즐(3)의 몸체 하부(3a)의 말단면이 거치되면서, 개스킷(40)을 사이에 두고 콜렉터 노즐(3)의 하부경사면(3b)과 쉬라우드 노즐(10)의 내부 공간의 내부경사면(32)이 상호 치합되면서 양 부품이 상호 결합되어 래들(1)에 수용된 용강(M)이 결합된 상태의 콜렉터 노즐(3)과 쉬라우드 노즐(10)의 내부 공간을 통하여 턴디쉬(5)로 이송되고, 턴디쉬(5)로 이송된 용강은 몰드(MOLD)로 주입되어 소망하는 형상의 중간 제품인 슬라브, 블룸, 빌렛트 등을 제조하게 된다.
한편, 상기와 같이 결합된 상태에서 단차면(33)과 콜렉터 노즐(3)의 몸체 하부(3a)의 말단과의 거리(f)는 바람직하게는 3-7 mm 이다.
도 5 에 도시되지는 않았으나 상기 콜렉터 노즐(3)의 상부에 슬라이딩 게이트(도 1 참조)(2)가 설비되어 용강(M)의 배출여부 및 배출량이 제어된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 쉬라우드 노즐(10)은 공고한 내구성을 지니게 되는데, 본 발명의 발명자의 실험에 따르면, 100 bar 의 압출기(manipulator)의 리프팅(lifting) 압력에도 내구성이 유지되었다.
또한, 콜렉터 노즐(3)과 쉬라우드 노즐(10) 사이에 게재되는 개스킷(40)은 용강의 침투에 의한 지금 형성을 방지하게 되는데, 이러한 특성을 강화시키기 위하여 개스킷(40) 하부의 스토퍼(42)는 세라믹 섬유(Ceramic Fiber) 재질을 첨가시키고, 개스킷(40) 측면을 이루는 몸체(41)는 구조적으로 압착이 가능한 바인더(binder) 소재를 첨가한 열경화성 내화재 재질이 첨가된 이종(異種) 재질의 복합형 개스킷(40)이다.
바람직하게는, 상기 개스킷(40)의 하부를 이루는 스토퍼(42)는 산화알루미늄(Al2O3) 60 내지 80 중량%, 산화규소(SiO2) 7 내지 15 중량%, 산화칼슘(CaO) 5-10 중량% 및 잔부의 세라믹 섬유를 포함하여 구성된다. 보다 바람직하게는, 산화알루미늄(Al2O3) 77 중량%, 산화규소(SiO2) 13 중량%, 산화칼슘(CaO) 8 중량% 및 세라믹 섬유 2 중량% 로 구성된다.
또한, 상기 개스킷(40)의 의 측면을 이루는 몸체(41)는 산화알루미늄(Al2O3) 35 내지 55 중량%, 산화규소(SiO2) 35 내지 55 중량% 및 잔부의 바인더 첨가된 열경화성 내화제를 포함하여 구성된다. 보다 바람직하게는, 상기 개스킷(40)의 하부를 이루는 스토퍼(42)는 산화알루미늄(Al2O3) 45 중량%, 산화규소(SiO2) 48 중량% 및 바인더 첨가된 열경화성 내화제 7 중량% 를 포함하여 구성된다.
도 7 은 본 발명의 쉬라우드 노즐(10)의 사진 도면으로서, 도 3 의 종래 쉬라우드 노즐과 비교할 때 지금이 형성되지 않고 있다.
따라서, 본 발명의 쉬라우드 노즐(10)을 이용하여 연속주조 공정을 실시할 경우, 래들(1)내의 용강(M)이 상기 콜렉터 노즐(3)을 통하여 주입될 경우의 용강(M)의 스플레쉬(Splash) 현상을 미연에 방지하여 지금 형성을 억제함으로써, 종래 쉬라우드 노즐(4)을 턴디쉬(5)에서 취외하여 지금을 산소 세척하여 제거하는 과정을 수행하지 않아도 되므로 연속주조 작업의 효율성을 증대시킬 수 있게 되며, 나아가, 지금이 콜렉터 노즐의 메탈케이스와 서로 달라붙어 융착되는 현상을 방지함으로써 콜렉터 노즐(3)을 본 발명의 쉬라우드 노즐(10)에서 용이하게 분리할 수도 있어 연속주조 설비의 유지 관리를 위한 정비성이 향상된다.
또한, 상술한 바와 같이 지금 형성이 억제됨으로써 턴디쉬 내부의 용융 금속의 상부 슬라그 층이 파괴되지 않으며, 콜렉터 노즐(3)과 쉬라우드 노즐(10)의 연결시간을 단축시켜 용강의 유동 흐름 변화를 최소화시킴으로써 강품질 편차를 감소시킬 수 있는 효과를 수득하게 되었다.
이상으로 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 연속 주조 설비를 위한 쉬라우드 노즐 및 이를 위한 개스킷의 구성을 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 래들
2; 슬라이딩 게이트
3; 콜렉터 노즐
4; 종래 쉬라우드 노즐
5; 턴디쉬
6; 종래 개스킷
10; 본 발명 쉬라우드 노즐
20; 몸체
21; 내벽면
30; 몸체 상부
31; 상부 표면 32; 내부 경사면
33; 단차면
40; 개스킷
41; 몸체 42; 스토퍼
43; 개구

Claims (4)

  1. 몸체(20) 및 몸체 상부(30)로 이루어진 연속주조설비를 위한 쉬라우드 노즐에 있어서,
    상기 몸체 상부(30)는 내부경사면(32)을 가진 내부 공간이 형성되고,
    상기 내부경사면(32)과 상기 몸체(20)의 내벽면(21)이 접하는 지점에 단차면(33)이 형성되는 것을 특징으로 하는 쉬라우드 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내벽면(21)과 상기 단차면(33)의 사이의 각도(a)는 90 도이고,
    상기 내부경사면(32)과 상기 단차면(33) 사이의 각도(b)는 95 도 내지 120 도이며,
    상기 단차면(33)으로부터 몸체 상부(30)의 상부 표면(31)까지의 거리(D)는 30 내지 100 mm 인 것을 특징으로 하는 쉬라우드 노즐.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항의 쉬라우드 노즐과, 상기 쉬라우드 노즐과 결합되는 콜렉터 노즐(3)과의 사이에 게재되는 개스킷(40)으로서,
    상기 개스킷(40)은,
    측면을 이루는 몸체(41)와, 몸체(41)의 하단에서 수평하게 절곡된 평면 형상의 스토퍼(42)가 형성되어 있으며,
    상기 스토퍼(42)가 쉬라우드 노즐(10)의 내부에 형성된 단차면(33)에 걸려지고, 상기 스토퍼(42) 상에 콜렉터 노즐(3)의 몸체 하부(3a)의 말단면이 거치되고,
    상기 개스킷(40)이 쉬라우드 노즐과 콜렉터 노즐(3)과의 사이에 게재된 경우, 상기 쉬라우드 노즐의 단차면(33)과 상기 콜렉터 노즐(3)의 몸체 하부(3a)의 말단과의 거리(f)는 3-7 mm 인 것을 특징으로 하는 개스킷.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개스킷(40)의 측면을 이루는 몸체(41)는,
    산화알루미늄(Al2O3) 60 내지 80 중량%, 산화규소(SiO2) 7 내지 15 중량%, 산화칼슘(CaO) 5-10 중량% 및 잔부의 세라믹 섬유를 포함하고,
    상기 개스킷(40) 하부의 스토퍼(42)는,
    산화알루미늄(Al2O3) 35 내지 55 중량%, 산화규소(SiO2) 35 내지 55 중량% 및 잔부의 바인더 첨가된 열경화성 내화제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 개스킷.
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