WO2013157726A1 - 냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트 - Google Patents

냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트 Download PDF

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WO2013157726A1
WO2013157726A1 PCT/KR2012/011702 KR2012011702W WO2013157726A1 WO 2013157726 A1 WO2013157726 A1 WO 2013157726A1 KR 2012011702 W KR2012011702 W KR 2012011702W WO 2013157726 A1 WO2013157726 A1 WO 2013157726A1
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cooling water
rod
segment
driving means
continuous casting
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PCT/KR2012/011702
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Inventor
하태종
이상민
김광모
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주식회사 포스코
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1246—Nozzles; Spray heads

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device and a segment for a continuous casting machine having the same, and more particularly, to a cooling device capable of cooling the cast piece effectively in response to a change in width of the casting during continuous casting, and a segment for a continuous casting machine having the same. will be.
  • the continuous casting process continuously injects molten steel into a mold of a predetermined shape, and continuously casts the slabs reacted in the mold to the lower side of the mold, thereby forming slabs and blooms. And semi-finished products of various shapes such as billets.
  • ring cycle a schematic configuration of a general continuous casting machine (hereinafter, referred to as a “ring cycle”) in which the continuous casting process is performed, and a segment provided in the player are as follows.
  • a general player is a ladle 10 containing molten steel refined in a steelmaking process and a tundish 20 temporarily receiving molten steel through an injection nozzle connected to the ladle 10 and temporarily storing the molten steel.
  • a series of molding operations while cooling the unsolidified cast piece S provided at the bottom of the mold 30 and the mold 30 to receive the molten steel temporarily stored in the tundish 20 and initially solidify to a predetermined shape. It comprises a cooling line 40 in which a plurality of segments 50 are arranged in series to perform.
  • the segment 50 is arranged so that the plurality of rollers 52 and 54 are opposed to each other, and the plurality of tie rods (not shown) connecting the upper frame 51 and the lower frame 53 which are spaced up and down vertically.
  • a plurality of hydraulic cylinders 55 and the upper frame 51 and the lower part which apply a pressing force to the cast steel S by adjusting the separation distance between the upper frame 51 and the lower frame 53 by using the tie rod as a piston.
  • It is provided in the frame 53 includes a cooling device (not shown) for cooling the cast (1).
  • Cast slab (S) passing through the mold 30 is pressed by a plurality of rollers (52, 54) while passing through the space between the upper frame 51 and the lower frame 53 is formed into a constant shape.
  • Chillers should maintain the same level of cooling from narrow to wide to respond to changes in slab width. Therefore, in order to satisfy this condition, as shown in FIG. 2, the plurality of nozzles 56a and 56b are disposed in the width direction of the cast steel S so that some nozzles, for example, the cast steel S may be disposed according to the width of the cast steel S.
  • the slab S was cooled while turning on / off the nozzle 56b located at the edge.
  • this method has a lot of limiting factors, such as complicated pipes, such as difficult to maintain, as the number of nozzles increases. Accordingly, a method of spraying cooling water while moving a nozzle having a wide injection angle according to the width of a cast steel has been proposed.
  • the driving means for moving the nozzle is located near the cast steel, and there is a problem in that deterioration and failure frequently occur due to heat generated by the cast steel and moisture caused by cooling water.
  • the present invention provides a cooling device capable of easily adjusting the spraying area of the cooling water according to the width change of the cast steel, and a segment for a continuous casting machine having the same.
  • the present invention provides a cooling apparatus capable of precise and stable control and a segment for a continuous casting machine having the same.
  • the present invention provides a cooling device capable of improving durability and a segment for a continuous casting machine having the same.
  • the present invention provides a cooling apparatus capable of improving process efficiency and productivity and a segment for a continuous casting machine having the same.
  • Cooling apparatus the drive means for providing a rotational force; Cooling water injection units which are provided on both sides of the driving means, respectively, and provided with at least one nozzle for cooling water; And moving means provided between the driving means and each of the cooling water injection units to symmetrically move each of the cooling water injection units.
  • a head having a flow path formed therein; And a plurality of nozzles spaced apart from each other to communicate with the flow path in the head.
  • the moving means moves the cooling water injection unit in the vertical direction and the left and right directions, the moving means includes a rotation shaft connected to the driving means, one side is inclined to be connected to the cooling water injection unit; And motion conversion means provided between the rotation shaft and the rod to convert the rotation movement of the rotation shaft into a linear movement to linearly move the rod.
  • the rotation shaft and the motion conversion means may form a worm gear, and the motion conversion means and the rod may form a rack gear.
  • the moving means may be accommodated in a housing and fixed to the driving means and the coolant injection unit.
  • the other side of the rod is provided with a hollow guide member having an internal space formed to move the rod, the guide member may be fixed to the housing.
  • the drive means may be a servo motor.
  • the continuous casting machine segment includes an upper frame and a lower frame spaced apart from each other, a plurality of rollers provided in the upper frame and the lower frame, respectively, and disposed in the width direction of the cast steel, and the plurality of A segment for a continuous casting machine comprising a cooling device for injecting cooling water for each roller, the drive means being provided in each of the upper center of the upper frame and the lower frame; Driving means which are provided at both sides of the driving means, respectively, and provided with at least one nozzle through which coolant is injected; And moving means provided between the driving means and the cooling water injection unit to symmetrically move the cooling water injection unit.
  • the moving means may reciprocate the cooling water injection unit in the width direction and the vertical direction of the cast steel.
  • the moving means may include a rotation shaft connected to the driving means, and one side connected to the coolant injection part to be inclined toward the inside of the segment; And a motion converting means provided between the rotation shaft and the rod to convert the rotation movement of the rotation shaft into a linear movement to diagonally move the rod.
  • the drive means may be a servo motor.
  • the cooling device and the segment for a continuous casting machine having the same can easily control the injection region of the cooling water in response to the change in the width of the continuously cast steel casting.
  • the distribution of the area in which the coolant is injected may be symmetrically controlled.
  • 1 is a view showing the configuration and segment of a typical continuous casting machine.
  • FIG. 2 is a view showing an example of the use of a cooling device provided in the segment shown in FIG.
  • FIG 3 is a view showing the structure of a segment for a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of the cooling apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5 is a front view of the cooling apparatus shown in FIG.
  • FIG. 6 and 7 are views showing a state of use of the cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing the structure of a segment for a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention
  • Figures 4 and 5 are a perspective view and a front view of the cooling device shown in FIG.
  • the segment includes an upper roller assembly and a lower roller assembly.
  • the segment includes an upper frame 100 and a lower frame 102 spaced apart from each other, and each of the plurality of rollers provided with the upper frame 100 and the lower frame 102 and disposed in the width direction of the cast steel S, respectively.
  • It includes a cooling device for spraying the cooling water between the plurality of girders plate 110 and the plurality of rollers (120, 122) to support.
  • the segment is a tie rod (140) for vertically connecting the upper frame 100 and the lower frame 102 in a spaced apart state, and the upper frame 100 and the lower portion to apply a pressing force to the slab (S)
  • the cooling device is installed in the upper center of the upper frame 100 and the lower frame 102, more specifically, the girder plate 110 to cool the water to the cast (S) is transferred between the upper frame 100 and the lower frame (102). Spray.
  • the cooling apparatus is provided on both sides of the driving means 210 for providing rotational force to the girder plate 110 and the driving means 210, and at least one nozzle for spraying coolant ( 224, respectively, the first and second coolant injection unit 220, 220 'and the driving means 210, respectively connected to the first and second coolant injection unit 220, 220' to reciprocally move in a diagonal direction
  • It includes a control unit for controlling the operation of the first and second moving means 230 and the driving means 210.
  • Each of the first and second coolant injection units 220 and 220 ′ has a coolant injection hole through which coolant is supplied, a head 222 having a flow path through which coolant moves, and a head 222 communicating with the flow path. It includes a plurality of nozzles 224 spaced apart along the longitudinal direction of the cast (S). The plurality of nozzles 224 are connected to the head to inject cooling water in the longitudinal direction of the cast (S) in the segment. In addition, the nozzles 224 provided in the upper frame 100 are sprayed in the lower direction so that the plurality of nozzles 224 spray the coolant to the slab S passing between the upper frame 100 and the lower frame 102.
  • the nozzle 224 provided in the lower frame 102 is formed to extend in the upper direction is formed to spray the coolant to the top.
  • the nozzle 224 may be formed in a slit form so that the spray region of the cooling water is formed in the width direction of the cast (S).
  • the driving means 210 may be various types such as a DC motor, a stepping motor, an AC servo motor capable of rotating the rotating shaft 232.
  • the rotational speed can be finely adjusted, so that the movement distance of the coolant injection units 220 and 220 'can be precisely controlled.
  • the driving means 210 is installed in the segment, the distance of the pipe for supplying the cooling water to the cooling water injection unit 220, 220 'is also shortened to simplify the installation, and at the same time the installation space of the driving means 210 Can also be reduced.
  • Each of the first and second moving means 230 includes a rotation shaft 232 connected to the driving means 210, a rod 236 connected to the head, and a motion conversion provided between the rotation shaft 232 and the rod 236. Means; The first and second moving means 230 are accommodated in the housing 240 having a space formed therein and fixed to the driving means 210 and the first and second coolant injection parts 220 and 220 '.
  • the rotating shaft 232 is connected to the drive means 210 in the horizontal direction, the screw is formed along the outer peripheral surface.
  • the rotating shaft 232 connected to the first and second driving means 210, respectively, so that the screws are formed in opposite directions so that the first and second coolant injection parts 220 and 220 'can be symmetrically moved to each other. do. That is, since the first and second coolant injection parts 220 and 220 'are driven using one driving means 210, screws are formed on the rotation shaft 232 connected to the driving means 210 in opposite directions. As a result, the first and second coolant injection parts 220 and 220 'disposed in opposite directions can be symmetrically moved.
  • the rod 236 is disposed on the same line in the vertical direction of the rotation shaft 232, and one side is connected to the head 222. And the rod 236 is disposed so that the other side is inclined toward the center of the segment while being connected to the head.
  • a plurality of rods 236 may be connected to sufficiently support the cooling water injection units 220 and 220 '.
  • the rod 236 is formed with teeth along the longitudinal direction of the rod 236 on the outer circumferential surface.
  • the motion converting means is formed in an annular shape, and includes a wheel 234 formed with teeth on the outer circumferential surface of the shaft 232 and teeth of the rod 236 meshed with each other, and a shaft 234 used as the rotation shaft.
  • the motion converting means converts the rotational motion of the rotation shaft 232 into a linear motion and transmits it to the rod 236.
  • the rod 236 is a linear motion by using the rotational force provided by the drive means (210).
  • the shaft 234 is disposed in a direction orthogonal to the rotation shaft 232, and is fixed to be rotatable inside the housing 240.
  • the rotation shaft 232 is a worm
  • the motion conversion means is used as a worm wheel to form a worm gear
  • the motion conversion means and the rod 236 by forming a rack gear rod 236 through a combination of worm gear and rack gear
  • the first and second coolant injection parts 220 and 220 ' can be reciprocated in the width direction and the vertical direction of the cast steel S.
  • the screw formed on the rotating shaft 232 and the teeth formed on the rod 236 and the motion converting means are respectively first and second coolant injection parts 220 and 220 'through the rotational force provided by the driving means 210. Is preferably formed so that it can move the same distance.
  • one side outer peripheral surface of the rod 236 exposed from the housing 240 is provided with a flexible protective member 237, the protective member 237 is fixed to the housing 240.
  • the protection member 237 expands and contracts in response to the movement of the rod 236 and prevents the rod 236 from being deteriorated by high heat and moisture, and at the same time, alleviates the shock generated while the rod 236 moves, thereby cooling the water jet. It is also possible to prevent the connection between the 220 and 220 ′ and the rod 236.
  • the guide member 238 is disposed on the other side of the rod 236.
  • the guide member 238 is formed in a hollow cylindrical shape with one side open, and the rod 236 reciprocates therein.
  • the guide member 238 is disposed to be inclined toward the center of the segment according to the arrangement of the rod 236 and is fixed to the housing 240.
  • FIGS. 6 and 7 are views showing a state of use of the cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a description will be given of the cooling device installed in the upper roller assembly.
  • the driving principle is the same as the rising or falling direction of the cooling device is opposite.
  • the narrow slab S for example, the slab S of width 200mm is manufactured by a continuous casting process.
  • the rotating shaft 232 connected to the driving means 210 rotates in one direction.
  • the motion conversion means engaged with the rotation shaft 232 rotates, and the rod 236 engaged with the motion conversion means moves inside the guide member 238 by the rotation of the motion conversion means.
  • the coolant injection parts 220 and 220 ′ connected to the rod 236 move downward in a diagonal direction in the inward direction of the segment and descend toward the cast steel S.
  • the coolant injection units 220 and 220 'connected to both sides of the driving unit 210 are symmetrically moved at the same distance.
  • the distance between the nozzle 224 forming the cooling water injection units 220 and 220 'and the surface of the cast steel S become close, and the spraying area of the cooling water injected through the nozzle 224 is reduced.
  • the driving means 210 is operated under the control of the controller to rotate the rotary shaft 232 connected to the driving means 210 in the opposite direction as when the narrow slab S is manufactured. Accordingly, the motion conversion means engaged with the rotation shaft 232 also rotates corresponding to the rotation direction of the rotation shaft 232, and the rod 236 engaged with the motion conversion means is guided by the rotation of the motion conversion means. ) Will move to the outside. Accordingly, the coolant injection parts 220 and 220 ′ connected to the rod 236 move upward from the surface of the slab S by diagonally moving in the outward direction of the segment. Therefore, the distance between the nozzle 224 forming the cooling water injection parts 220 and 220 'and the surface of the cast steel S increases so that the injection area of the cooling water injected through the nozzle 224 increases.
  • the cooling device according to the embodiment of the present invention will be described with respect to the cooling device provided in the segment constituting the continuous casting machine as described above, but the technical idea is not limited thereto.
  • the cooling apparatus according to the present invention and the segment for a continuous casting machine having the same can easily control the spraying area of the cooling water in response to a change in the width of the cast steel continuously cast by one driving means. Therefore, it is possible to improve the maintainability by reducing the size of the installation compared to the conventional, it is possible to improve the process efficiency and productivity. Therefore, the present invention improves industrial applicability.

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Abstract

본 발명은 냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트에 관한 것으로서, 회전력을 제공하는 구동수단; 상기 구동수단의 양측에 각각 구비되며, 냉각수가 분사되는 적어도 하나의 노즐이 각각 구비되는 냉각수 분사부; 및 상기 구동수단과 상기 냉각수 분사부 각각 사이에 구비되어 상기 냉각수 분사부 각각을 서로 대칭적으로 이동시키는 이동수단;을 포함하며, 연속주조 시 주편의 폭 변화에 대응하여 주편을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

Description

냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트
본 발명은 냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속주조 시 주편의 폭 변화에 대응하여 주편을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트에 관한 것이다.
일반적으로 연속주조공정(Continuous casting process)은 일정한 형상의 주형(mold)에 용강을 연속적으로 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬래브(slab), 블룸(bloom), 빌릿(billet) 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정이다.
이러한 연속주조공정이 수행되는 일반적인 연속주조기(이하, '연주기'라 함)의 개략적인 구성과, 연주기에 구비되는 세그먼트를 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
일반적인 연주기는 제강공정에서 정련된 용강(molten steel)이 담기는 래들(ladle, 10)과, 래들(10)에 연결되는 주입노즐을 통해 용강을 공급받고, 이를 일시 저장하는 턴디쉬(tundish, 20)와, 턴디쉬(20)에 일시 저장된 용강을 전달받아 일정한 형상으로 초기 응고시키는 주형(30) 및 주형(30)의 하부에 구비되어 미응고된 주편(S)을 냉각시키면서 일련의 성형 작업을 수행하도록 다수의 세그먼트(segment, 50)가 연속적으로 배열되는 냉각라인(40)을 포함한다. 여기서, 세그먼트(50)는 다수의 롤러(52, 54)가 대향되도록 정렬되고, 상하로 이격되는 상부 프레임(51) 및 하부 프레임(53)을 상하로 연결시키는 다수의 타이 로드(미도시)와, 타이로드를 피스톤으로 대용하여 상부 프레임(51)과 하부 프레임(53) 사이의 이격 거리를 조절함으로써 주편(S)에 압하력을 가하는 다수의 유압 실린더(55) 및 상부 프레임(51) 및 하부 프레임(53) 내부에 구비되어 주편(1)을 냉각시키는 냉각장치(미도시)를 포함한다.
주형(30)을 통과한 주편(S)은 상부 프레임(51)과 하부 프레임(53) 사이의 이격공간을 통과하면서 다수의 롤러(52, 54)에 의해 압하되어 일정한 형상으로 성형된다. 이때, 냉각장치에서는 상부 프레임(51)과 하부 프레임(53) 사이를 통과하는 주편(S)에 냉각수를 분사하여 냉각시킨다. 냉각장치는 주편 폭 변화에 대응하기 위하여 협폭에서 광폭까지 동일한 냉각 수준을 유지해야 한다. 따라서 이러한 조건을 충족시키기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 노즐(56a, 56b)을 주편(S)의 폭 방향으로 배치하여 주편(S)의 폭에 따라 일부 노즐, 예컨대 주편(S)의 가장자리에 위치하는 노즐(56b)을 온/오프시키면서 주편(S)을 냉각시켰다. 그러나 이러한 방식은 노즐의 개수가 증가함에 따라 배관 등의 설비가 복잡해지고, 따라서 유지 보수가 어려운 등의 제한 요소가 많았다. 이에 넓은 분사 각도를 갖는 노즐을 주편 폭에 따라 이동시키면서 냉각수를 분사하는 방법이 제안되었다. 이 방법에서는 노즐을 이동시키는 구동수단이 주편 가까이에 위치하여 주편에서 발생하는 열과 냉각수에 의한 습기에 의해 열화 및 고장이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.
이에 열과 습기에 의한 피해를 억제하기 위하여 구동수단을 세그먼트 외부로 배치시키는 방법도 제안되었다. 그러나 이 방법에서는 노즐과 구동수단 간의 거리가 멀어져 노즐의 움직임을 미세하기 제어하기 어렵고, 노즐의 길이도 길어져 냉각수압에 의한 노즐의 떨림 현상이 발생하여 쉽게 손상되는 문제점이 있었다.
본 발명은 주편의 폭 변화에 따라 냉각수의 분사영역을 용이하게 조절할 수 있는 냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트를 제공한다.
본 발명은 정밀하고 안정적으로 제어할 수 있는 냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트를 제공한다.
본 발명은 내구성을 향상시킬 수 있는 냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트를 제공한다.
본 발명은 공정 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 냉각장치는, 회전력을 제공하는 구동수단; 상기 구동수단의 양측에 각각 구비되며, 냉각수가 분사되는 적어도 하나의 노즐이 각각 구비되는 냉각수 분사부; 및 상기 구동수단과 상기 냉각수 분사부 각각 사이에 구비되어 상기 냉각수 분사부 각각을 서로 대칭적으로 이동시키는 이동수단;을 포함한다.
상기 냉각수 분사부는 내부에 유로가 형성되는 헤드와; 상기 헤드에 상기 유로와 연통하도록 이격되어 구비되는 복수의 노즐;을 포함한다.
상기 이동수단은 상기 냉각수 분사부를 상하방향 및 좌우방향으로 이동시키며, 상기 이동수단은, 상기 구동수단에 연결되는 회전축과, 일측이 상기 냉각수 분사부에 연결되어 기울어지도록 배치되는 로드; 및 상기 회전축과 상기 로드 사이에 구비되어 상기 회전축의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 상기 로드를 직선운동시키는 운동변환수단;을 포함한다.
상기 회전축과 상기 운동변환수단은 웜기어를 형성하고, 상기 운동변환수단과 상기 로드는 랙기어를 형성할 수도 있다.
상기 이동수단은 하우징 내에 수납되어 상기 구동수단 및 상기 냉각수 분사부에 고정될 수도 있다.
상기 로드의 타측에는 상기 로드가 이동하도록 내부 공간이 형성된 중공의 가이드부재가 구비되고, 상기 가이드부재는 상기 하우징에 고정될 수도 있다.
상기 구동수단은 서보 모터일 수도 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 연속주조기용 세그먼트는, 상하로 이격되어 구비되는 상부 프레임 및 하부 프레임과, 상기 상부 프레임 및 하부 프레임에 각각 구비되며 주편의 폭 방향으로 배치되는 복수의 롤러 및 상기 복수의 롤러 사이마다 냉각수를 분사하는 냉각장치를 포함하는 연속주조기용 세그먼트로서, 상기 상부 프레임 및 하부 프레임의 상부 중앙에 각각 구비되는 구동수단; 상기 구동수단의 양측에 각각 구비되며, 냉각수가 분사되는 적어도 하나의 노즐이 각각 구비되는 구동수단; 및 상기 구동수단과 상기 냉각수 분사부 사이에 구비되어 상기 냉각수 분사부를 대칭적으로 이동시키는 이동수단;을 포함한다.
상기 냉각수 분사부는 내부에 유로가 형성되고, 상기 주편의 길이방향으로 배치되는 헤드와; 상기 헤드에 상기 유로와 연통하도록 이격되어 구비되는 복수의 노즐;을 포함할 수도 있다.
상기 이동수단은 상기 냉각수 분사부를 상기 주편의 폭방향 및 상하방향으로 왕복 이동시킬 수 있다.
상기 이동수단은, 상기 구동수단에 연결되는 회전축과, 일측이 상기 냉각수 분사부에 연결되어 상기 세그먼트의 내측을 향해 기울어지도록 배치되는 로드; 및 상기 회전축과 상기 로드 사이에 구비되어 상기 회전축의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 상기 로드를 대각이동시키는 운동변환수단;을 포함할 수도 있다.
상기 구동수단은 서보 모터일 수도 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트는, 연속주조되는 주편의 폭 변화에 대응하여 냉각수의 분사영역을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 하나의 구동수단을 이용하여 냉각수가 분사되는 영역의 분포를 좌우 대칭적으로 제어할 수 있다. 그리고 설비 크기를 감소시켜 정비성이 용이해져 공정 효율 및 생산성도 향상시킬 수 있고, 설비 비용 및 유지 보수 비용을 절감시킬 수도 있다.
도 1은 일반적인 연속주조기의 구성 및 세그먼트를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 세그먼트 내에 구비되는 냉각장치의 사용 예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연속주조기용 세그먼트의 구조를 보여주는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 냉각장치의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 냉각장치의 정면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각장치의 사용 상태를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 가이드 롤러의 구성을 설명하기에 앞서, 일반적인 연주기의 구성에 대해서 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연속주조기용 세그먼트의 구조를 보여주는 도면이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 냉각장치의 사시도 및 정면도이다.
도 3을 참조하면, 세그먼트는 상부 롤러 결합체와 하부 롤러 결합체를 포함한다. 세그먼트는 상하로 이격되는 상부 프레임(100) 및 하부 프레임(102)을 포함하고, 상부 프레임(100)과 하부 프레임(102) 각각 구비되어 주편(S)의 폭 방향으로 배치되는 복수의 롤러를 각각 지지하는 복수의 거더 플레이트(110) 및 복수의 롤러(120, 122) 사이마다 냉각수를 분사하는 냉각장치를 포함한다. 또한, 세그먼트에는 상부 프레임(100)과 하부 프레임(102)을 이격된 상태로 상하 연결시키는 타이 로드(tie rod; 140)와, 주편(S)에 압하력을 가하도록 상부 프레임(100)과 하부 프레임(102) 사이의 이격 거리를 조절하는 유압실린더(130)를 포함한다.
냉각장치는 상부 프레임(100) 및 하부 프레임(102) 상부 중앙, 보다 구체적으로는 거더 플레이트(110)에 설치되어 상부 프레임(100)과 하부 프레임(102) 사이로 이송되는 주편(S)에 냉각수를 분사한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 냉각장치는 거더 플레이트(110)에 회전력을 제공하는 구동수단(210)과, 구동수단(210)의 양측에 각각 구비되며, 냉각수가 분사되는 적어도 하나의 노즐(224)이 각각 구비되는 제1 및 제2냉각수 분사부(220, 220'), 구동수단(210)에 제1 및 제2냉각수 분사부(220, 220') 각각을 대각방향으로 왕복 이동하도록 연결하는 제1 및 제2이동수단(230) 및 구동수단(210)의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
제1 및 제2냉각수 분사부(220, 220') 각각은 냉각수가 공급되는 냉각수 주입구가 형성되고, 내부에 냉각수가 이동하는 유로가 형성되는 헤드(222)와, 유로와 연통되고 헤드(222)에 주편(S)의 길이방향을 따라 이격되어 구비되는 복수의 노즐(224)을 포함한다. 복수의 노즐(224)은 세그먼트 내에서 주편(S)의 길이 방향으로 냉각수를 분사하도록 헤드에 연결된다. 또한, 복수의 노즐(224)은 상부 프레임(100)과 하부 프레임(102) 사이를 통과하는 주편(S)에 냉각수를 분사하도록, 상부 프레임(100)에 구비되는 노즐(224)은 하부 방향으로 연장되도록 형성되어 냉각수를 하부로 분사하고, 하부 프레임(102)에 구비되는 노즐(224)은 상부 방향으로 연장되도록 형성되어 냉각수를 상부로 분사하도록 형성된다. 이때, 노즐(224)은 냉각수의 분사 영역이 주편(S)의 폭 방향으로 형성되도록 슬릿 형태로 형성될 수도 있다. 이와 같이 복수의 노즐(224)을 헤드(222)에 형성된 유로와 연통하도록 형성함으로써 종래에 복수의 노즐(224) 각각에 냉각수를 공급하는 경우보다 냉각수 공급을 위한 배관 등의 설비를 간단하게 할 수 있다.
구동수단(210)은 회전축(232)을 회전시킬 수 있는 DC 모터, 스테핑 모터, AC 서보 모터 등 다양한 종류가 사용될 수 있다. 특히 구동수단(210)으로 AC 서보 모터를 이용하는 경우 회전 속도를 미세하게 조절할 수 있으므로 냉각수 분사부(220, 220')의 이동 거리도 정밀하게 제어할 수 있다. 본 발명에서는 회전 속도를 미세하게 조절할 수 있는 하나의 구동수단(210)을 이용하여 구동수단(210)에 대칭적으로 연결되는 한 쌍의 냉각수 분사부(220, 220')의 이동 거리를 제어한다. 따라서 하나의 구동수단(210)을 통해 한 쌍의 냉각수 분사부(220, 220')가 동일한 거리를 대칭적으로 이동할 수 있다. 또한, 구동수단(210)이 세그먼트 내에 설치되어 냉각수 분사부(220, 220')에 냉각수를 공급하기 위한 배관의 거리도 짧아져 설비를 간단하게 할 수 있는 동시에, 구동수단(210)의 설치공간도 감소시킬 수 있다.
제1 및 제2이동수단(230) 각각은 구동수단(210)에 연결되는 회전축(232)과, 헤드에 연결되는 로드(236) 및 회전축(232)과 로드(236) 사이에 구비되는 운동변환수단을 포함한다. 제1 및 제2이동수단(230)은 내부에 공간이 형성되는 하우징(240) 내부에 수용되어 구동수단(210)과 제1 및 제2냉각수 분사부(220, 220')에 고정된다.
회전축(232)은 구동수단(210)에 수평방향으로 연결되고, 외주면을 따라 스크류가 형성된다. 이때, 제1 및 제2구동수단(210)에 각각 연결되는 회전축(232)은 스크류가 서로 반대방향으로 형성되어 제1 및 제2냉각수 분사부(220, 220')가 서로 대칭하여 이동할 수 있도록 한다. 즉, 제1 및 제2냉각수 분사부(220, 220')는 하나의 구동수단(210)을 이용하여 구동되기 때문에 구동수단(210)에 연결되는 회전축(232)에 스크류를 서로 반대방향으로 형성함으로써 서로 반대방향에 배치되는 제1 및 제2냉각수 분사부(220, 220')를 대칭적으로 이동시킬 수 있다.
로드(236)는 회전축(232)의 상하방향으로 동일선상에 배치되며, 일측이 헤드(222)에 연결된다. 그리고 로드(236)는 헤드에 연결된 상태에서 타측이 세그먼트의 중심부를 향해 기울어지도록 배치된다. 로드(236)는 냉각수 분사부(220, 220')를 충분하게 지지할 수 있도록 복수 개가 연결될 수도 있다. 로드(236)는 외주면에는 로드(236)의 길이방향을 따라 톱니가 형성된다.
운동변환수단은 환형으로 형성되고, 외주면에 회전축(232)의 스크류와 로드(236)의 톱니와 서로 맞물려지는 톱니가 형성되는 휠(234)과, 회전축으로 사용되는 샤프트(234)를 포함한다. 운동변환수단은 회전축(232)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 로드(236)에 전달한다. 이에 로드(236)는 구동수단(210)에서 제공되는 회전력을 이용하여 직선운동을 하게 된다. 이때, 샤프트(234)는 회전축(232)과 직교하는 방향으로 배치되며, 하우징(240) 내부에 회전 가능하도록 고정된다.
여기에서 회전축(232)은 웜이고, 운동변환수단은 웜휠로 사용되어 웜기어를 형성하고, 운동변환수단과 로드(236)는 랙기어를 형성함으로써 웜기어와 랙기어의 조합을 통해 로드(236)가 대각방향으로 직선이동함으로써 제1 및 제2냉각수 분사부(220, 220')를 주편(S)의 폭방향 및 상하방향으로 왕복 이동시킬 수 있다.
그리고 회전축(232)에 형성되는 스크류와, 로드(236) 및 운동변환수단에 각각 형성되는 톱니는 구동수단(210)에서 제공되는 회전력을 통해 제1 및 제2냉각수 분사부(220, 220')가 동일한 거리를 이동할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 하우징(240)으로부터 노출되는 로드(236)의 일측 외주면에는 신축 가능한 보호부재(237)가 구비되고, 보호부재(237)는 하우징(240)에 고정된다. 보호부재(237)는 로드(236)의 이동에 대응하여 신축하며 로드(236)가 고열 및 수분에 의해 열화되는 것을 방지하는 동시에, 로드(236)가 이동하면서 발생하는 충격을 완화시켜 냉각수 분사부(220, 220')와 로드(236)의 연결부위가 손상되는 것도 방지할 수도 있다. 또한, 로드(236)의 타측에는 가이드부재(238)가 배치된다. 가이드부재(238)는 일측이 개방된 중공의 원통형으로 형성되고, 그 내부로 로드(236)가 왕복 이동한다. 가이드부재(238)는 로드(236)의 배치형태에 따라 세그먼트의 중심부를 향하며 기울어지도록 배치되며, 하우징(240)에 고정된다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각장치의 사용 상태를 보여주는 도면이다. 여기에서는 냉각장치가 상부 롤러 결합체에 설치된 것에 대하여 설명한다. 냉각장치가 하부 롤러 결합체에 설치된 경우, 냉각장치의 상승 또는 하강방향이 상반될 뿐 그 구동원리는 동일하다.
먼저, 연속주조공정으로 폭이 좁은 주편(S), 예컨대 폭 200㎜의 주편(S)을 제조하는 경우에 대해서 설명한다.
도 6을 참조하면, 제어부의 제어를 통해 구동수단(210)을 동작시키면 구동수단(210)에 연결된 회전축(232)이 일방향으로 회전하게 된다. 이에 회전축(232)에 맞물려져 있는 운동변환수단이 회전하게 되고, 운동변환수단과 맞물려져 있는 로드(236)가 운동변환수단의 회전에 의해 가이드부재(238) 내부로 이동하게 된다. 이에 따라 로드(236)에 연결되어 있는 냉각수 분사부(220, 220')는 세그먼트의 내측 방향으로 대각이동하여 주편(S) 쪽으로 하강하게 된다. 이때, 구동수단(210)의 양측에 각각 연결되는 냉각수 분사부(220, 220')는 동일한 거리를 대칭적으로 이동하게 된다. 냉각수 분사부(220, 220')를 형성하는 노즐(224)과 주편(S) 표면 사이의 거리가 가까워지게 되고, 노즐(224)을 통해 분사되는 냉각수의 분사면적이 감소하게 된다.
한편, 연속주조공정으로 폭이 넓은 주편(S), 예컨대 700㎜의 주편(S)을 제조하는 경우는 폭이 상대적으로 좁은 주편(S)을 제조하는 경우와 반대되는 과정으로 주편(S)을 냉각시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 제어부의 제어를 통해 구동수단(210)을 동작시켜 구동수단(210)에 연결된 회전축(232)을 폭이 좁은 주편(S)을 제조할 때와는 반대방향으로 회전시킨다. 이에 회전축(232)에 맞물려져 있는 운동변환수단도 회전축(232)의 회전방향에 대응하여 회전하게 되고, 운동변환수단과 맞물려져 있는 로드(236)는 운동변환수단의 회전에 의해 가이드부재(238) 외부로 이동하게 된다. 이에 따라 로드(236)에 연결되어 있는 냉각수 분사부(220, 220')는 세그먼트의 외측 방향으로 대각이동하여 주편(S) 표면으로부터 상승하게 된다. 따라서 냉각수 분사부(220, 220')를 형성하는 노즐(224)과 주편(S) 표면 사이의 거리가 멀어져 노즐(224)을 통해 분사되는 냉각수의 분사면적이 증가하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 냉각장치는 상술한 바와 같은 연속주조기를 구성하는 세그먼트에 구비되는 냉각장치에 관하여 설명하지만, 그 기술 사상은 이에 한정되지 않는다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따른 냉각장치 및 이를 구비하는 연속주조기용 세그먼트는, 하나의 구동수단으로 연속주조되는 주편의 폭 변화에 대응하여 냉각수의 분사영역을 용이하게 제어할 수 있다. 따라서 종래에 비해 설비 크기를 감소시켜 정비성을 향상시킬 수 있고, 공정 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 발명은 산업상의 이용 가능성이 향상된다.

Claims (13)

  1. 회전력을 제공하는 구동수단;
    상기 구동수단의 양측에 각각 구비되며, 냉각수가 분사되는 적어도 하나의 노즐이 각각 구비되는 냉각수 분사부; 및
    상기 구동수단과 상기 냉각수 분사부 각각 사이에 구비되어 상기 냉각수 분사부 각각을 서로 대칭적으로 이동시키는 이동수단;
    을 포함하는 냉각장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수 분사부는 내부에 유로가 형성되는 헤드와;
    상기 헤드에 상기 유로와 연통하도록 이격되어 구비되는 복수의 노즐;을 포함하는 냉각장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동수단은 상기 냉각수 분사부를 상하방향 및 좌우방향으로 이동시키는 냉각장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 이동수단은,
    상기 구동수단에 연결되는 회전축과,
    일측이 상기 냉각수 분사부에 연결되어 기울어지도록 배치되는 로드; 및
    상기 회전축과 상기 로드 사이에 구비되어 상기 회전축의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 상기 로드를 직선운동시키는 운동변환수단;
    을 포함하는 냉각장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전축과 상기 운동변환수단은 웜기어를 형성하고, 상기 운동변환수단과 상기 로드는 랙기어를 형성하는 냉각장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 이동수단은 하우징 내에 수납되어 상기 구동수단 및 상기 냉각수 분사부에 고정되는 냉각장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 로드의 타측에는 상기 로드가 이동하도록 내부 공간이 형성된 중공의 가이드부재가 구비되고, 상기 가이드부재는 상기 하우징에 고정되는 냉각장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 구동수단은 서보 모터인 냉각장치.
  9. 상하로 이격되어 구비되는 상부 프레임 및 하부 프레임과, 상기 상부 프레임 및 하부 프레임에 각각 구비되며 주편의 폭 방향으로 배치되는 복수의 롤러 및 상기 복수의 롤러 사이마다 냉각수를 분사하는 냉각장치를 포함하는 연속주조기용 세그먼트로서,
    상기 상부 프레임 및 하부 프레임의 상부 중앙에 각각 구비되는 구동수단;
    상기 구동수단의 양측에 각각 구비되며, 냉각수가 분사되는 적어도 하나의 노즐이 각각 구비되는 냉각수 분사부; 및
    상기 구동수단과 상기 냉각수 분사부 사이에 구비되어 상기 냉각수 분사부를 대칭적으로 이동시키는 이동수단;
    을 포함하는 연속주조기용 세그먼트.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 냉각수 분사부는 내부에 유로가 형성되고, 상기 주편의 길이방향으로 배치되는 헤드와;
    상기 헤드에 상기 유로와 연통하도록 이격되어 구비되는 복수의 노즐;을 포함하는 연속주조기용 세그먼트.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 이동수단은 상기 냉각수 분사부를 상기 주편의 폭방향 및 상하방향으로 왕복 이동시키는 연속주조기용 세그먼트.
  12. 청구항 9 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 이동수단은,
    상기 구동수단에 연결되는 회전축과,
    일측이 상기 냉각수 분사부에 연결되어 상기 세그먼트의 내측을 향해 기울어지도록 배치되는 로드; 및
    상기 회전축과 상기 로드 사이에 구비되어 상기 회전축의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 상기 로드를 대각이동시키는 운동변환수단;
    을 포함하는 연속주조기용 세그먼트.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 구동수단은 서보 모터인 연속주조기용 세그먼트.
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