KR20210015427A - 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리 및 이를 포함하는 연속 주조용 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주형을 연속적으로 통과하는 용융 금속 전체에 대하여 균질하고 균일하게 냉각 열전도시킴으로써 불량을 방지하고 양품의 주조물을 제공할 수 있는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리 및 이를 포함하는 연속 주조용 냉각 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 도가니에 결합된 피더튜브로부터 배출되는 용융된 금속을 냉각시키도록 구성되는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리에 있어서, 공급 및 배출되는 냉각수가 교차 흐름되게 형성되는 냉각수 공급-배출 유로가 외면에 형성되며, 중앙부에 용융금속 통과유로가 형성되는 관형의 내부 냉각튜브; 및 상기 내부 냉각튜브의 외면을 감싸면서 결합되고, 상기 냉각수 공급-배출 유로의 이웃하는 냉각수 유로 간을 기밀하게 구획하며, 냉각수가 공급되는 냉각수 공급구와 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구가 일단부에 구비되는 외부 냉각튜브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리가 제공된다.

Description

연속 주조용 냉각튜브 어셈블리 및 이를 포함하는 연속 주조용 냉각 장치{COOLING TUBE ASSEMBLY FOR CONTINUOUS CASTING AND COOLING APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리 및 이를 포함하는 연속 주조용 냉각 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주형을 연속적으로 통과하는 용융 금속 전체에 대하여 균질하고 균일하게 냉각 열전도시킴으로써 불량을 방지하고 양품의 주조물을 제공할 수 있는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리 및 이를 포함하는 연속 주조용 냉각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 압출기는 용융상태의 성형재료를 압축하여 특정 모양의 다이(Die)를 통과시킴으로서 상기 특정 모양의 단면을 갖는 제품을 연속 성형하는 장치로서 주로 각종 형태의 파이프 또는 전선튜브 등을 생산하는데 사용된다.
이와 같은 압출기는 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 합성수지재 또는 합성고무재와 같이 용융된 성형재료를 공급하기 위한 호퍼(1: Hopper), 상기 호퍼를 통해 공급된 성형재료를 압출하기 위한 압출성형기(2), 상기 압축성형기로부터 인출되는 성형제품(6)을 냉각시키기 위한 냉각조(3), 냉각된 성형제품을 인출하기 위한 인출기(4) 및 인출된 성형제품을 일정길이로 절단하기 위한 절단기(5)로 이루어진다. 상기 냉각조(3)는 크게 침적식 냉각조와 스프레이식 냉각 조로 구분되는 바, 전자는 냉각수가 저장된 일정크기의 수조 내부로 성형제품을 통과시킴으로서 냉각시키는 방식이고, 후자는 도 2에 도시된 바와 같이 냉각수를 분사시키기 위한 다수개의 냉각노즐(10)이 설치된 함실 내부로 성형제품(6)을 통과시킴으로서 냉각시키는 방식이다. 이에, 상기 침적식 냉각조는 성형 제품에 따라 큰 저장 공간을 필요로 하기 때문에 실용적이지 못한 반면, 상기 스프레이식 냉각조는 비교적 적은 공간을 필요로 할 뿐만 아니라 그 취급이 비교적 간편하여 최근에는 상기 스프레이식 냉각조가 더 많이 사용되고 있는 실정이다.
그러나 상기와 같은 스프레이식 냉각조(3)의 경우 성형제품(6)의 변형을 방지하기 위해서는 성형제품이 통과하는 함실의 주위에 다수개의 냉각노즐(10)을 설치한 상태에서 동일한 분포와 비율의 냉각이 이루어져야 함에도 불구하고, 실제로는 설치된 다수개의 냉각노즐을 사용시 냉각수에 포함된 이물질에 의해 그 전단의 노즐공이 막히거나 좁아지는 문제점이 발생된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 종래 냉각노즐(10)은 냉각수가 유입되는 유입구(12)와 유입된 냉각수를 배출시키기 위한 배출구(13)가 직각방향으로 일체 형성된 상태에서 상기 유입구와 배출구 사이에 격벽(14)이 형성되고 상기 격벽의 중심에는 일정직경의 통공(15)이 형성된 노즐본체(11) 및 상기 노즐본체의 배출구(13) 선단에 나사식 결합되어 상기 냉각수를 외부로 분사시키도록 그 중앙에 노즐공(17)이 관통된 노즐캡으로 구성된다. 그러나 이와 같이 통공(15)이 격벽(14)의 정 중앙에 형성된 경우에는 냉각수 에 포함된 이물질이 중앙의 통공(15)을 통해 모두 배출됨으로서 통공보다 작게 형성된 노즐공이 이물질에 의해 막히거나 좁아지는 문제점이 발생된다. 뿐만 아니라, 종래의 냉각노즐(10)은 냉각수와 함께 그 내부에 포함된 이물질이 성형제품(6)으로 직접 분사됨으로서, 상기 냉각수에 포함된 이물질이 성형제품의 표면에 고착되는 문제점이 발생된다.
따라서 이와 같은 문제점들은 성형제품을 냉각시키는 과정에서 성형제품의 변형이 발생되는 등 제품의 신뢰성이 크게 저하되는 바, 이에 대한 시급한 개선이 요구되고 있다.
한편, 연속주조는 소성가공의 소재인 잉곳을 비교적 길게 만드는 방법으로 용해금속을 주형에 연속적으로 주입하고 응고시켜서 만드는 가공 방법이다. 보통 판, 봉, 선, 관형의 주편을 생산하게 된다.
연속주조법에는 용해금속을 쌍롤 등을 통해 수직방향으로 배출시키면서 물을 주편에 직접 뿌려 냉각하는 수직연속 주조법과, 가벼운 압출력을 가하거나 핀치 롤 구동에 의한 인발을 통하여 주형 사이를 통과한 주편을 수평으로 배출시키는 수평연속 주조법이 있다.
통상적으로 봉 형태의 주편을 생산함에 있어서는, 도가니 내부에 용해된 금속을 주형에 연속적으로 통과시키면서 냉각수의 순환을 통한 간접적인 냉각으로 주편을 냉각시키는데, 주편을 냉각시키는 냉각장치가 주형의 역할을 동시에 하게 된다. 종래의 주형의 역할을 하는 수냉식 냉각장치는 주편이 지나가는 주위로 냉각수가 흘러 주편을 냉각하되, 구리 재질의 냉각장치의 내부 전체를 따라 흑연 재질의 노즐을 끼움결합하고, 노즐을 통과하도록 하였다.
이러한 종래의 냉각장치는 흑연재질의 노즐과 구리 재질의 냉각장치 간의 접촉이 긴밀하여야 열전달에 의한 냉각 효율을 높일 수 있어, 노즐을 냉각장치의 내부에 억지 끼움하여 사용하였는데, 이 경우 노즐의 열파손 등으로 인하여 노즐을 교체하여야 하는 경우 노즐의 교체가 어렵고, 노즐을 끼우는 작업자의 숙련도에 따라 노즐과 냉각장치 간의 접촉력이 달라지고 이에 따른 냉각 효율의 일관성을 기대하기 어려운 실정이었다.
또한, 냉각장치를 제작하는 소재는 열전달 효율이 높은 구리를 사용하였는데, 구리의 경도가 낮아 자주 변형되거나 파손되어 재사용이 어려운 경우가 발생하는 문제점이 있어 왔다.
본 발명의 출원인은 이러한 문제점을 해결하고자 "연속주조용 냉각장치"를 출원하여 등록(등록특허 제10-1613668호)받은 바 있으나, 상기 등록특허에서는 다이바디에서 주편으로의 열전달에 일부 편차가 발생하여 성형제품에 변형이 발생될 우려가 있었으며, 이에 보다 균질하고 균일한 열전달을 도모할 수 있는 연구와 개발의 결과로서 본 발명에 이르게 되었다.
대한민국 등록실용신안공보 20-0366349(2004.11.04. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1613668(2016.04.29. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1175406(2012.08.20. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-0518314(2005.10.04. 공고)
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 주형을 연속적으로 통과하는 용융 금속 전체에 대하여 균질하고 균일하게 냉각 열전도시킴으로써 불량을 방지하고 양품의 주조물을 제공할 수 있는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리 및 이를 포함하는 연속 주조용 냉각 장치을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 도가니에 결합된 피더튜브로부터 배출되는 용융된 금속을 냉각시키도록 구성되는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리에 있어서, 공급 및 배출되는 냉각수가 교차 흐름되게 형성되는 냉각수 공급-배출 유로가 외면에 형성되며, 중앙부에 용융금속 통과유로가 형성되는 관형의 내부 냉각튜브; 및 상기 내부 냉각튜브의 외면을 감싸면서 결합되고, 상기 냉각수 공급-배출 유로의 이웃하는 냉각수 유로 간을 기밀하게 구획하며, 냉각수가 공급되는 냉각수 공급구와 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구가 일단부에 구비되는 외부 냉각튜브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리가 제공된다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 냉각수 공급-배출 유로는 외부로부터의 냉각수가 일단부의 일측으로 유입되어 타단부까지 나선형의 냉각수 공급흐름을 형성한 후, 타단부에서 일단부까지 나선형의 배출흐름을 형성하면서 일단부의 타측에서 배출되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 냉각수 공급-배출 유로는 상기 용융금속 통과유로가 형성된 봉형 바디의 외면 일단부에서 타단부측으로 나선형으로 형성되는 제1 나선형 유로형성돌기에 의해 냉각수 공급유로가 형성되고, 타단부에서 일단부 측으로 나선형으로 형성되되 상기 제1 나선형 유로형성돌기의 나선방향과 반대방향으로 형성되는 제2 나선형 유로형성돌기에 의해 냉각수 배출유로가 형성되며, 일단부에서 상기 냉각수 공급유로와 냉각수 배출유로는 연통되지 않게 이루어지고, 타단부에서 상기 냉각수 공급유로와 냉각수 배출유로는 연통되게 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 내부 냉각튜브는 상기 용융금속 통과유로가 형성되는 봉형 바디, 및 상기 봉형 바디의 외면에 형성되되 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로를 형성하는 냉각수유로 구획돌기가 형성되며, 상기 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로의 일단부는 서로 연통되지 않게 폐쇄되고, 상기 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로의 타단부는 서로 연통되게 형성되어 구성되며, 상기 외부 냉각튜브의 일단부에서 상기 냉각수 공급구는 상기 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로 중 하나의 냉각수 유로와 연통되고, 상기 냉각수 배출구는 상기 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로 중 다른 하나와 연통되게 구성될 수 있다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 내부 냉각튜브는 상기 용융금속 통과유로가 형성되는 봉형 바디와, 상기 봉형 바디의 외면에 길이방향으로 나선형의 냉각수 공급 유로를 형성하는 제1 냉각수유로 구획돌기와, 상기 제1 냉각수유로 구획돌기와 평행한 나선형의 냉각수 배출 유로를 형성하는 제2 냉각수유로 구획돌기와, 상기 봉형 바디의 일단부에서 상기 냉각수 공급유로와 냉각수 배출 유로 간을 폐쇄시키도록 형성되는 유로 구획편, 및 상기 봉형 바디의 타단부에서 상기 냉각수 공급유로와 냉각수 배출 유로 간을 연통시키도록 형성되는 유로 연통로가 형성되며, 상기 외부 냉각튜브는 상기 냉각수 공급구가 일단부 일측에서 상기 냉각수 공급유로와 연통되게 구비되며, 상기 외부 냉각튜브의 냉각수 배출구는 일단부 타측에서 상기 냉각수 배출유로와 연통되게 구비될 수 있다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 상기한 제1 관점에 따른 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 냉각 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 도가니에 결합된 피더튜브로부터 배출되는 용융 금속을 냉각시키도록 구성되는 연속 주조용 냉각 장치에 있어서, 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항에 따르며, 일단부에서 상기 피더 튜브가 결합되는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리; 상기 냉각튜브 어셈블리를 구성하는 내부 냉각튜브의 용융금속 통과유로와 피더 튜브 간에 장착되는 노즐 부재; 상기 냉각튜브 어셈블리 타단부에 결합되는 배출 플러그 부재; 및 상기 노즐 부재의 일단부 외연에 구비되어 용융 금속이 겔 상태로 유지되도록 보온하는 보온 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 냉각장치가 제공된다.
본 발명의 제3 관점에 있어서, 상기 내부 냉각튜브는 일단부에서 상기 노즐 부재와 나사결합되게 형성되며, 상기 보온 수단은 상기 냉각튜브 어셈블리와 인접하는 상기 노즐 부재의 외면에 결합되는 제1 보온링과, 상기 피더 튜브에 접촉하고 상기 노즐 부재의 외면에 결합되는 제2 보온링, 및 상기 제1 보온링과 제2 보온링 사이의 상기 노즐 부재의 외면에 결합되는 카본링을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리 및 이를 포함하는 연속 주조용 냉각 장치에 의하면, 주형을 연속적으로 통과하는 용융 금속 전체에 대하여 균질하고 균일하게 냉각 열전도시킴으로써 불량 발생을 방지하고, 이에 따라 양품의 주조물을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 냉각효율이 크게 향상되어 주조물의 생산 속도를 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 압출기의 전체 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 냉각조를 도시한 개략도이다.
도 3은 종래 냉각노즐을 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리를 구성하는 내부 냉각튜브를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 연속 주조용 냉각장치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 연속 주조용 냉각장치부를 분해하여 나타내는 사시도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에"또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리 및 이를 포함하는 연속 주조용 냉각 장치에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리를 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리를 구성하는 내부 냉각튜브를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리는, 도가니에 결합된 피더튜브로부터 배출되는 용융된 금속을 냉각시키도록 구성되는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리에 있어서, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 냉각수가 교차 흐름되게 형성되는 냉각수 공급-배출 유로(110, 120)가 외면에 형성되며, 용융된 금속이 중앙부를 통해 통과하는 용융금속 통과유로(130)가 형성되는 관형의 내부 냉각튜브(100); 및 상기 내부 냉각튜브(100)의 외면을 감싸면서 결합되고, 이웃하는 냉각수 유로 간을 기밀하게 구획하며, 일단부에 냉각수가 공급되는 냉각수 공급구(210) 및 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구(220)가 구비되는 외부 냉각튜브(200);를 포함한다.
상기 내부 냉각튜브(100)에 형성되는 냉각수 공급-배출 유로(110, 120)는 외부로부터의 냉각수가 일단부의 일측으로 유입되어 타단부까지 나선형의 냉각수 공급흐름을 형성한 후, 타단부에서 일단부까지 나선형의 배출흐름을 형성하면서 일단부의 타측에서 배출되도록 이루어진다.
달리 표현하자면, 상기 내부 냉각튜브(100)에 형성되는 냉각수 공급-배출 유로(110, 120)는 중심부에 용융금속 통과유로(130)를 갖는 봉형 바디(101)의 외면 일단부에서 타단부측으로 나선형으로 형성되는 제1 나선형 유로형성돌기에 의해 냉각수 공급유로가 형성되고, 타단부에서 일단부 측으로 나선형으로 형성되되 상기 제1 나선형 유로형성돌기의 나선방향과 반대방향으로 형성되는 제2 나선형 유로형성돌기에 의해 냉각수 배출유로가 형성되며, 일단부에서 상기 냉각수 공급유로와 냉각수 배출유로는 연통되지 않게, 다시 말해서 구획되어 형성되고, 타단부에서 상기 냉각수 공급유로와 냉각수 배출유로는 연통되게 형성된다. 상기 제1 나선형 유로형성돌기와 제2 나선형 유로형성돌기는 동일 피치를 갖고 형성된다.
구체적으로, 상기 내부 냉각튜브(100)는 중심부에 용융금속 통과유로(130)가 형성되는 봉형 바디(101), 및 상기 봉형 바디(101)의 외면에 형성되되 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로(110, 120)를 형성하는 냉각수유로 구획돌기(102, 103)가 형성되며, 상기 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로(110, 120)의 일단부는 서로 연통되지 않게 폐쇄되고, 상기 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로(110, 120)의 타단부는 서로 연통되게 형성되어 이루어진다.
다시 말해서, 상기 내부 냉각튜브(100)는 중심부에 용융금속 통과유로(130)가 형성되는 봉형 바디(101)와, 상기 봉형 바디(101)의 외면에 길이방향으로 나선형의 냉각수 공급 유로(110)를 형성하는 제1 냉각수유로 구획돌기(102)와, 상기 제1 냉각수유로 구획돌기(102)와 평행한 나선형의 냉각수 배출 유로(120)를 형성하는 제2 냉각수유로 구획돌기(103)와, 상기 봉형 바디(101)의 일단부에서 상기 냉각수 공급유로(110)와 냉각수 배출 유로(120) 간을 폐쇄시키도록 형성되는 유로 구획편(104), 및 상기 봉형 바디(101)의 타단부에서 상기 냉각수 공급유로(110)와 냉각수 배출 유로(120) 간을 연통시키도록 형성되는 유로 연통로(105)가 구성되어 이루어진다.
상기 외부 냉각튜브(200)의 냉각수 공급구(210)는 일단부에서 냉각수 공급유로(110)와 연통되게 구비되며, 상기 외부 냉각튜브(200)의 냉각수 배출구(210)는 일단부에서 냉각수 배출유로(120)와 연통되게 구비된다.
상기 외부 냉각튜브(200)는 열전도도가 높고 제작이 용이한 구리 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성되는 내부 냉각튜브(100)는 외부 냉각튜브(200)에 형성된 냉각수 공급구(210)로부터 공급되는 냉각수가 내부 냉각튜브(100)의 일단부로 공급되어 그 일단부에서 냉각수 공급 유로(110)를 따라 흘러 타단부까지 나선형으로 흐른 다음, 유로 연통로(105)에서 흐름 전환되어 그 타단부에서 냉각수 배출 유로(120)를 따라 흘러 일단부까지 나선형으로 흐른 후, 그 일단부에서 외부 냉각튜브(200)에 형성된 냉각수 배출구(220)를 통해 외부로 배출된다.
상기 내부 냉각튜브(100)와 외부 냉각튜브(200)는 용접 등에 의해 일체화된다.
상기와 같이 용융금속이 흐르는 내부 냉각튜브(100)의 외면에서 공급되고 배출되는 냉각수는 냉각수의 공급과 배출이 그 내부 냉각튜브(100)의 전장에 걸쳐 교번적으로 교차되어 흐름으로써 열전도가 균일하게 이루어지고, 이에 따라 용융금속으로 균질하게 열이 전달되게 되며, 용융금속이 투입되는 투입부(내부 냉각튜브(100)의 일단부)와 배출부(내부 냉각튜브(100)의 타단부) 모두에서 온도의 편차가 없는 온도 균형 상태를 신뢰성 있게 이룸으로써 양질의 주조물(주편)을 생산할 수 있게 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 연속 주조용 냉각장치에 대하여 앞의 도 4와 도 5에 더하여, 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 연속 주조용 냉각장치를 나타내는 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 연속 주조용 냉각장치부를 분해하여 나타내는 사시도이다.
본 발명에 따른 연속 주조용 냉각장치는, 도가니(1)에 결합된 피더튜브(2)로부터 배출되는 용융된 금속을 냉각시키도록 구성되는 연속 주조용 냉각 장치에 있어서, 도 4 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 앞서 설명한 냉각튜브 어셈블리(A); 상기 냉각튜브 어셈블리(A)의 일단부에 결합되는 피더 튜브(2); 상기 냉각튜브 어셈블리(A)를 구성하는 내부 냉각튜브(100)의 용융금속 통과유로(130)와 피더 튜브(2) 간에 장착되는 노즐 부재(310); 상기 냉각튜브 어셈블리(A)의 타단부에 결합되는 배출 플러그 부재(320); 및 상기 노즐 부재(310)의 일단부 외연에 구비되어 용융 금속이 겔상태로 유지되도록 보온하는 보온 수단(410, 420, 430);을 포함한다.
상기 냉각튜브 어셈블리(A)는 앞서 설명하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 냉각튜브 어셈블리(A)를 구성하는 내부 냉각튜브(100)는 내부 일측에 노즐 부재(310)의 전방부가 나사결합되도록 나사산이 형성되고, 노즐 부재(310)을 회전시켜 내부 냉각튜브(100)와 용이하게 결합할 수 있는 구조로 설계하였다. 나사결합의 장점은 내부 냉각튜브(100)와 노즐 부재(310)이 결합되는 면적을 넓혀줌으로써, 냉각효율이 증가하는 효과를 가져오게 되고, 노즐 부재(310)과 내부 냉각튜브(100)의 결합길이를 종래보다 짧게 하여도 종래와 같은 냉각효율을 유지할 수 있다.
또한, 내부 냉각튜브(100)의 재질을 종래의 구리 재질보다 열전달률이 낮고 강도가 높은 인청동으로 제작하는 것이 가능해지므로, 냉각장치의 내구성을 크게 향상시킬 수 있게 된다. 물론, 내부 냉각튜브(100)는 구리 재질로도 형성될 수 있다.
상기 노즐 부재(310)는 내부 냉각튜브(100)에 나사산 결합되도록 외면에 나사결합부(311)가 형성된다.
다음으로, 상기 배출 플러그 부재(320)는 냉각튜브 어셈블리(A)에 의해 냉각된 주조물을 가이드하는 역할을 하며, 배출 플러그 부재(320)에는 고정수단(501)이 결합되는데, 고정수단(501)은 고정 볼트(502) 및 고정 너트(503)에 의해 배출 플러그 부재(320)를 가압하는 방향으로 고정된다. 고정 너트(503)를 조이면 고정수단(501)이 배출 플러그 부재(320)의 단턱(321)에 걸려 배출플러그(150)를 도가니(1)의 방향으로 밀게 되고, 결과적으로 냉각튜브 어셈블리(A)를 도가니(1)에 견고하게 고정하게 되는 것이다.
다음으로, 상기 보온 수단은 노즐 부재(310)의 나사결합부(311)와 상기 노즐 부재(310)가 상기 피더 튜브(2)와 결합되는 결합단부 사이에서 상기 냉각튜브 어셈블리(A)와 인접하고 노즐 부재(310)의 외면에 결합되는 제1 보온링(410)과, 상기 피더 튜브(2)에 접촉하고 상기 노즐 부재(310)의 외면에 결합되는 제2 보온링(420) 및 상기 제1 보온링(410) 및 제2 보온링(420)의 사이에 위치하고 상기 노즐 부재(310)의 외면에 결합되는 카본링(430)을 포함하여 냉각튜브 어셈블리(A)로 유입되는 측에서 용융 금속이 겔 상태를 유지할 수 있도록 보온되는 완충구간을 형성한다.
도가니(1) 내부 또는 피더튜브(2) 내부에는 금속이 용융된 상태를 유지하고 있고 냉각튜브 어셈블리(A)를 통과하면서 냉각되는데 상기 제1 및 제2보온링(410, 420)과 카본링(430)이 설치된 완충구간을 거치면서 서서히 온도가 낮아지면서 겔 상태를 유지하게 된다. 이러한 겔 상태의 금속은 냉각된 주조물과 용융된 금속을 연속적으로 연결하여 원활하고 신속하게 주조물을 인발할 수 있도록 한다.
상기와 같은 본 발명의 연속 주조용 냉각장치는, 일정한 굵기와 길이를 가지는 주조물(주편)을 생산하기 위하여 도가니(1) 속에서 용융시킨 특정 금속을 통과시킬 때 통과되는 용융 금속을 냉각시키게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리 및 이를 포함하는 연속 주조용 냉각 장치에 따르면, 주형을 연속적으로 통과하는 용융 금속 전체에 대하여 균질하고 균일하게 냉각 열전도시킴으로써 불량을 방지하여 양품의 주조물을 제공할 수 있으며, 냉각효율이 크게 향상되어 주조물의 생산 속도를 현저히 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
상기한 바와 같은 실시 예들은 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 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 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 도가니
2: 피더튜브
100: 내부 냉각튜브
101: 봉형 바디
102: 제1 냉각수유로 구획돌기
103: 제2 냉각수유로 구획돌기
104: 유로 구획편
105: 유로 연통로
110: 냉각 공급 유로
120: 냉각 배출 유로
130: 용융금속 통과유로
200: 외부 냉각튜브
210: 냉각수 공급구
220: 냉각수 배출구
310: 노즐 부재
311: 나사결합부
320: 배출 플러그 부재
410, 420: 보온링
430: 카본링
501: 고정 수단
502: 고정 볼트
503: 고정 너트
A: 냉각튜브 어셈블리

Claims (8)

  1. 도가니에 결합된 피더튜브로부터 배출되는 용융된 금속을 냉각시키도록 구성되는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리에 있어서,
    공급 및 배출되는 냉각수가 교차 흐름되게 형성되는 냉각수 공급-배출 유로가 외면에 형성되며, 중앙부에 용융금속 통과유로가 형성되는 관형의 내부 냉각튜브; 및
    상기 내부 냉각튜브의 외면을 감싸면서 결합되고, 상기 냉각수 공급-배출 유로의 이웃하는 냉각수 유로 간을 기밀하게 구획하며, 냉각수가 공급되는 냉각수 공급구와 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구가 일단부에 구비되는 외부 냉각튜브;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    연속 주조용 냉각튜브 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 공급-배출 유로는 외부로부터의 냉각수가 일단부의 일측으로 유입되어 타단부까지 나선형의 냉각수 공급흐름을 형성한 후, 타단부에서 일단부까지 나선형의 배출흐름을 형성하면서 일단부의 타측에서 배출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는
    연속 주조용 냉각튜브 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 공급-배출 유로는 상기 용융금속 통과유로가 형성된 봉형 바디의 외면 일단부에서 타단부측으로 나선형으로 형성되는 제1 나선형 유로형성돌기에 의해 냉각수 공급유로가 형성되고, 타단부에서 일단부 측으로 나선형으로 형성되되 상기 제1 나선형 유로형성돌기의 나선방향과 반대방향으로 형성되는 제2 나선형 유로형성돌기에 의해 냉각수 배출유로가 형성되며, 일단부에서 상기 냉각수 공급유로와 냉각수 배출유로는 연통되지 않게 이루어지고, 타단부에서 상기 냉각수 공급유로와 냉각수 배출유로는 연통되게 형성되는 것을 특징으로 하는
    연속 주조용 냉각튜브 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내부 냉각튜브는 상기 용융금속 통과유로가 형성되는 봉형 바디, 및 상기 봉형 바디의 외면에 형성되되 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로를 형성하는 냉각수유로 구획돌기가 형성되며, 상기 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로의 일단부는 서로 연통되지 않게 폐쇄되고, 상기 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로의 타단부는 서로 연통되게 형성되어 구성되며,
    상기 외부 냉각튜브의 일단부에서 상기 냉각수 공급구는 상기 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로 중 하나의 냉각수 유로와 연통되고, 상기 냉각수 배출구는 상기 한 쌍의 구획 냉각수 공급-배출 유로 중 다른 하나와 연통되게 구성되는 것을 특징으로 하는
    연속 주조용 냉각튜브 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내부 냉각튜브는 상기 용융금속 통과유로가 형성되는 봉형 바디와, 상기 봉형 바디의 외면에 길이방향으로 나선형의 냉각수 공급 유로를 형성하는 제1 냉각수유로 구획돌기와, 상기 제1 냉각수유로 구획돌기와 평행한 나선형의 냉각수 배출 유로를 형성하는 제2 냉각수유로 구획돌기와, 상기 봉형 바디의 일단부에서 상기 냉각수 공급유로와 냉각수 배출 유로 간을 폐쇄시키도록 형성되는 유로 구획편, 및 상기 봉형 바디의 타단부에서 상기 냉각수 공급유로와 냉각수 배출 유로 간을 연통시키도록 형성되는 유로 연통로가 형성되며,
    상기 외부 냉각튜브는 상기 냉각수 공급구가 일단부 일측에서 상기 냉각수 공급유로와 연통되게 구비되며, 상기 외부 냉각튜브의 냉각수 배출구는 일단부 타측에서 상기 냉각수 배출유로와 연통되게 구비되는 것을 특징으로 하는
    연속 주조용 냉각튜브 어셈블리.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항에 따른 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는
    연속 주조용 냉각 장치.
  7. 도가니에 결합된 피더튜브로부터 배출되는 용융 금속을 냉각시키도록 구성되는 연속 주조용 냉각 장치에 있어서,
    청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항에 따르며, 일단부에서 상기 피더 튜브가 결합되는 연속 주조용 냉각튜브 어셈블리;
    상기 냉각튜브 어셈블리를 구성하는 내부 냉각튜브의 용융금속 통과유로와 피더 튜브 간에 장착되는 노즐 부재;
    상기 냉각튜브 어셈블리 타단부에 결합되는 배출 플러그 부재; 및
    상기 노즐 부재의 일단부 외연에 구비되어 용융 금속이 겔 상태로 유지되도록 보온하는 보온 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는
    연속 주조용 냉각장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 내부 냉각튜브는 일단부에서 상기 노즐 부재와 나사결합되게 형성되며,
    상기 보온 수단은 상기 냉각튜브 어셈블리와 인접하는 상기 노즐 부재의 외면에 결합되는 제1 보온링과, 상기 피더 튜브에 접촉하고 상기 노즐 부재의 외면에 결합되는 제2 보온링, 및 상기 제1 보온링과 제2 보온링 사이의 상기 노즐 부재의 외면에 결합되는 카본링을 포함하는 것을 특징으로 하는
    연속 주조용 냉각장치.
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