KR101356071B1 - 용탕 공급장치 - Google Patents

Abstract

도가니로 용탕을 보다 안정적으로 공급할 수 있고, 용탕 공급시 용탕 표면의 출렁임을 최소화할 수 있도록, 고온의 용탕이 저류되는 도가니 내부로 연장되어 도가니 하단의 용탕 배출구를 선택적으로 차단하는 스토퍼와, 상기 스토퍼에 형성되어 도가니 내부로 용탕을 공급하는 공급부를 포함하는 용탕 공급장치를 제공한다.

Description

용탕 공급장치{DEVICE FOR SUPPLYING MOLTEN ALLOY}

본 발명은 도가니로 고온의 용탕을 보다 안정적으로 공급할 수 있도록 된 용탕 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 금속 스트립이나 리본을 제조하기 위한 연속 주조 방법으로 도가니에 담겨진 용탕을 하부의 노즐을 통해 원하는 두께로 분사하는 공정이 알려져 있다. 상기한 주조 공정에서는 금속을 용융시킨 후 용융된 용탕을 도가니에 공급하게 된다. 도가니로 공급된 용탕은 도가니의 하부에 장착된 노즐을 통해 분사되며, 분사된 용탕은 고속으로 회전하는 냉각롤에 의해 냉각되어 원하는 폭의 스트립이나 리본으로 제조된다.

상기 도가니는 용탕을 일정 온도로 유지하고 성분을 조절하며, 용탕 표면에 슬래그를 형성시켜 용탕의 산화 및 질화반응을 억제하게 된다.

목표한 조성과 온도로 용탕을 제어한 후, 도가니 하부의 용탕 배출구멍을 막고 있는 스토퍼를 개방하게 되면, 도가니 내에 보관된 용탕이 분사노즐로 공급된다. 그리고 배출구멍을 통해 배출된 용탕은 분사노즐을 통해 분사되어 원하는 스트립으로 제조된다.

여기서 연속적인 주조를 위해서는 도가니 내의 용탕 수위를 일정하게 유지하면서 균일한 압력으로 용탕을 하부의 분사노즐로 배출해야 한다. 용탕을 일정 수위로 유지하기 위해서는 용탕이 도가니에서 빠져나가는 양만큼 새로운 용탕을 계속 도가니에 공급해줘야 한다. 또한, 용탕 공급과정에서 용탕을 청정한 상태로 유지할 필요가 있다. 도가니에 용탕을 공급하는 공정은 매우 조심스럽게 이루어져야 한다.

용탕을 도가니 상부에 직접 붓게 되면 용탕의 표면에 상당한 파동이 발생하고, 용탕 내부에는 와류가 발생하게 된다. 도가니 내에 발생된 파동이나 용탕의 와류는 용탕의 균일한 공급을 방해하여 연속 주조에 악영향을 주게 된다. 또한, 용탕 표면에 생성된 슬래그가 흩어져 용탕이 공기와 접촉됨에 따라 용탕의 성분 균일성이 저하된다.

이에, 도가니로 용탕을 보다 안정적으로 공급할 수 있도록 된 용탕 공급장치를 제공한다.

또한, 용탕 공급시 용탕 표면의 출렁임을 최소화할 수 있도록 된 용탕 공급장치를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 고온의 용탕이 수용되는 도가니 내부로 연장되어 도가니 하단의 용탕 배출구를 선택적으로 차단하는 스토퍼와, 상기 스토퍼에 형성되어 도가니 내부로 용탕을 공급하는 공급부를 포함할 수 있다.

상기 공급부는 상기 스토퍼 내부에 길이방향을 따라 형성되는 용탕 공급로와, 상기 공급로에 연통되고 상기 스토퍼 측면으로 관통 형성되는 적어도 하나 이상의 용탕 출구를 포함할 수 있다.

상기 용탕 출구는 도가니의 용탕 배출구쪽에 위치한 스토퍼 하단부에 형성될 수 있다.

상기 스토퍼의 상단에는 상기 용탕 공급로와 연결되고 상부로 갈수록 내경이 확장된 깔때기가 더 설치될 수 있다.

본 장치는 상기 스토퍼의 용탕 출구에서 이격 배치되어 용탕의 흐름을 차단하는 측판을 더 포함할 수 있다.

상기 측판은 스토퍼에 부착 설치된 구조일 수 있다.

상기 측판은 상부가 개방된 원통형태로 이루어질 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 실시예에 의하면, 도가니의 하부로 용탕이 공급됨으로써, 용탕의 공급이 안정화되고 진동이나 와류의 발생을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 용탕의 표면을 잔잔한 상태로 유지하면서 용탕의 공급이 이루어져, 용탕 표면의 슬래그가 흩어지는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 용탕이 공기와 접촉되는 것을 차단하여 용탕의 성분을 건전하게 유지할 수 있게 된다.

또한, 도가니에 구비되어 있는 스토퍼를 이용하여 용탕을 공급할 수 있게 되어, 구조를 단순화하고 종래의 도가니에도 용이하게 적용할 수 있다.

또한, 용탕 공급시 도가니 외부로 용탕이 유출되는 위험을 최소화하여 설비사고나 인명피해를 줄일 수 있게 된다.

또한, 용탕 공급을 지속적으로 유지할 수 있어 생산성을 향상시키고 제품의 품질을 높일 수 있게 된다.

또한, 용탕 공급시 용탕이 도가니 내벽과 충돌하여 발생할 수 있는 손실을 줄여 도가니의 수명을 연장할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따라 도가니에 설치되는 용탕 공급장치를 도시한 일부 절개 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 용탕 공급장치의 측면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 용탕 공급장치의 평면도이다.
도 4는 또다른 실시예에 따른 용탕 공급장치의 측면도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 용탕 공급장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따라 도가니에 설치되는 용탕 공급장치를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 도가니(100)는 내부에 용탕이 수용될 수 있도록 용기 형태를 이루며, 하단 중앙에는 용탕이 배출되는 배출구(102)가 형성된다. 상기 도가니(100)의 하부에는 도가니(100)로부터 용탕을 공급받아 분사하는 노즐(120)이 설치된다. 상기 도가니(100)와 노즐(120) 사이에는 게이트(110)가 설치되어 용탕의 공급을 제어하게 된다.

또한, 상기 도가니(100)의 배출구(102) 개폐를 위해 도가니(100) 내부에는 스토퍼(10)가 수직설치된다. 상기 스토퍼(10)는 도가니(100)의 개방된 상부에서 하부로 연장되며, 상하로 왕복이동되어 스토퍼(10)의 하단이 상기 배출구(102)를 선택적으로 개폐하게 된다.

여기서, 본 실시예에 따른 용탕 공급장치는 상기 스토퍼(10)를 통해 용탕을 도가니(100) 내부로 공급하는 구조로 되어 있다. 이를 위해 본 장치는 상기 스토퍼(10)에 형성되어 도가니(100) 내부로 용탕을 공급하는 공급부를 포함한다. 본 장치에서 상기 스토퍼(10)는 도가니(100)의 배출구(102)를 개폐하는 역할 및 도가니(100) 내부로 용탕을 공급하는 역할을 수행하게 된다.

도 2와 도 3은 본 실시예에 따라 공급부를 구비한 스토퍼(10)의 구조를 예시하고 있다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 공급부는 상기 스토퍼(10) 내부에 길이방향을 따라 형성되는 용탕 공급로(12)와, 상기 공급로(12)에 연통되고 상기 스토퍼(10) 측면으로 관통 형성되는 적어도 하나 이상의 용탕 출구(14)를 포함한다.

이에 용탕은 용탕 스토퍼(10)의 공급로(12)에 주입되어 스토퍼(10) 하부의 용탕 출구(14)를 통해 도가니(100) 내부로 흘러나가 도가니(100)에 채워지게 된다.

상기 용탕 공급로(12)는 스토퍼(10) 중앙에 길이방향을 따라 형성되어 수직의 관로를 이룬다. 상기 용탕 공급로(12)의 상단은 스토퍼(10) 상단까지 연장되어 개방되며, 하단은 스토퍼(10) 하부에서 막혀있는 구조로 되어 있다.

상기 용탕 공급로(12)의 직경은 용탕의 공급유량에 영향을 미치는 데, 공정 조건에 따라 다양하게 변형가능하며 특별히 한정되지 않는다.

상기 용탕 출구(14)는 스토퍼(10)의 하부 측면에 관통 형성되어 상기 용탕 공급로(12)와 연통된다. 상기 용탕 출구(14)는 스토퍼(10)의 측면에 수직한 방향으로 형성된다. 즉, 용탕 공급로(12)와 용탕 출구(14)는 서로 직각으로 연통된다. 이에 용탕은 도가니(100)에 수직 방향으로 배치된 용탕 공급로(12)를 자유낙하 식으로 주입되고, 스토퍼(10) 측면의 용탕 출구(14)를 통해 도가니(100)에 수평방향으로 배출된다.

본 실시예에서 상기 용탕 출구(14)는 두 개가 180도 간격으로 배치되어 스토퍼(10) 측면에 형성된 구조로 되어 있다. 상기 용탕 출구(14)의 형성 개수는 용탕의 공급유량에 영향을 주는 데, 본 실시예와 같이 두 개에 한정되지 않으며, 공정 조건에 따라 한 개 또는 3개나 4개 이상 다양한 개수로 형성될 수 있다.

또한, 상기 용탕 출구(14)는 상기 용탕 공급로(12)의 하단과 대응되는 위치에 형성된다. 이에 상기 용탕 출구(14)는 상기 스토퍼(10) 하부로 연장된 용탕 공급로(12)가 끝나는 위치에서 용탕 공급로(12)와 연결된다. 따라서 용탕 공급로(12)로 주입된 용탕은 용탕 공급로(12)의 하단에 남지 않고 연결된 용탕 출구(14)를 통해 모두 도가니(100) 내부로 배출될 수 있다.

이와 같이 본 장치는 스토퍼(10)를 이용하여 도가니(100)의 하부 바닥쪽로 용탕을 공급함에 따라 용탕 공급과정에서 도가니(100) 내의 용탕 상부 표면에 파동을 최소화할 수 있게 된다.

여기서, 상기 스토퍼(10)에 형성된 용탕 출구(14)를 통해 배출되는 용탕은 도가니(100) 내벽과 충돌되어 도가니(100) 내벽을 손상시킬 수 있다.

이에 본 장치는 상기 스토퍼(10)의 용탕 출구(14)에서 이격 배치되어 용탕의 흐름을 차단하는 측판(30)을 더 포함한다.

본 실시예에서 상기 측판(30)은 원통 형태로 이루어져 소정 거리를 두고 상기 스토퍼(10) 외측을 감싸는 구조로 되어 있다. 상기 원통형태의 측판(30)은 상부가 개방된 구조로 되어 있다. 이에 용탕 내에서 측면이 부력으로 상승하는 것을 방지하고 측판(30)에 공기 등이 차는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 용탕 출구(14)를 통해 도가니(100) 내벽쪽으로 배출되는 용탕은 측판(30)에 의해 그 흐름이 차단된다. 이에 용탕 출구(14)를 통해 배출되는 용탕으로부터 도가니(100) 내벽의 손상을 막을 수 있게 된다. 상기 측판(30)에 의해 그 흐름이 차단된 용탕은 측판(30)의 개방된 상부를 통해 도가니(100) 내부로 흘러나가게 된다. 이 과정에서 용탕 출구(14)를 빠져나오는 용탕의 배출압이나 유속이 줄어 용탕의 유동을 최소화할 수 있게 된다.

상기 측판(30)의 상하 길이는 용탕 출구(14)에서 수평방향으로 흐르는 용탕의 흐름을 차단할 수 있는 정도면 충분하며, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 본 실시예에서 상기 측판(30)은 스토퍼(10)에 설치되어 스토퍼(10)와 같이 상하로 이동하는 구조로 되어 있다. 이를 위해 상기 측판(30) 측면을 따라 간격을 두고 복수개의 고정볼트(32)가 설치되고, 상기 고정볼트(32)는 측판(30)을 지나 스토퍼(10)쪽으로 연장되어 스토퍼(10) 측면에 결합되는 구조로 되어 있다.

이와 같이 스토퍼(10)에 측판(30)이 고정설치되어 같이 움직임으로써, 스토퍼(10)가 상승되어 도가니(100) 하부 배출구(102)를 개방하게 되면 측판(30)도 같이 상부로 이동되어 도가니(100) 바닥면에서 위쪽으로 들어올려지게 된다.

따라서 도가니(100) 내에 측판(30)이 구비된다 하더라도, 도가니(100) 내의 용탕은 측판(30)과 도가니(100) 바닥면 사이의 틈새를 통해 보다 용이하게 배출구(102)로 흘러나갈 수 있게 된다.

한편, 도 4는 본 공급장치의 또다른 실시예를 도시하고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 공급장치는 스토퍼(10) 상단에 상기 용탕 공급로(12)와 연결되고 상부로 갈수록 내경이 확장된 깔때기(20)가 더 설치된 구조로 되어 있다.

이하 설명에서 본 실시예의 공급장치는 상기 깔때기(20)를 제외하고 나머지 구성은 위에서 언급한 다른 실시예와 동일하다. 이에 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 그 상세한 설명은 생략한다.

스토퍼(10)의 직경은 한정되어 있으므로 스토퍼(10)에 형성되는 용탕 공급로(12) 역시 그 내경을 스토퍼(10)의 직경 이상으로 크게 형성할 수 없다. 이에 스토퍼(10) 상단의 용탕 공급로(12)를 통해 용탕을 주입하기 까다롭고 용탕 주입과정에서 용탕이 외부로 유출될 우려가 높다.

상기 깔때기(20)는 스토퍼(10)에 형성되는 상기 용탕 공급로(12)의 내경을 확장하는 구조로 되어 있다. 상기 깔때기(20)는 스토퍼(10) 상단에 설치되어 소정 높이로 세워지며, 내부에는 상기 용탕 공급로(12)와 연통되는 유도로(22)가 형성된다. 상기 유도로(22)는 하단의 내경이 상기 용탕 공급로(12)와 대응되는 크기로 이루어지며, 하단에서 상단으로 갈수록 점차적으로 내경이 확장되는 구조로 되어 있다.

상기 깔때기(20)는 스토퍼(10)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

따라서 작업자는 용탕 공급로(12)보다 직경이 큰 깔때기(20)의 확장된 유도로(22)를 통해 용탕 공급로(12)에 용탕을 주입할 수 있어, 용탕의 유출 없이 보다 편리하게 용탕 주입 작업을 진행할 수 있게 된다.

이하, 도 5를 참조하여 본 장치의 작용에 대해 설명한다.

용해로에서 용융된 고온의 용탕은 스토퍼(10) 상단을 통해 스토퍼(10)에 형성된 용탕 공급로(12)로 주입된다. 이때, 상기 도가니(100)의 하부 배출구(102)는 스토퍼(10)의 하단에 의해 폐쇄된 상태이다. 용탕은 스토퍼(10)를 따라 수직으로 연장된 용탕 공급로(12)를 따라 흘러 내려간다. 그리고 용탕은 용탕 공급로(12) 하단에 연결된 용탕 출구(14)를 통해 스토퍼(10) 하부에서 도가니(100) 내부로 배출된다.

이와 같이, 스토퍼(10)를 통해 도가니(100) 하부로 용탕을 공급함에 따라 도가니(100)에 담긴 용탕의 유동을 최소화하고 용탕 상층의 슬래그에 영향을 최대한 작게 미치면서 용탕의 공급이 가능하게 된다.

스토퍼(10)의 용탕 출구(14)를 통해 배출되는 용탕은 스토퍼(10) 외측에 배치된 측판(30)에 의해 그 흐름이 차단된다. 측판(30)에 의해 흐름이 막힌 용탕은 측판(30) 상부로 흐름이 전환되어 측판(30) 상부를 통해 도가니(100) 내부로 흘러들어간다. 따라서 용탕 출구(14)를 통해 배출되는 용탕이 도가니(100) 내벽에 충돌되지 않아 도가니(100) 내벽의 손상이 방지되고, 용탕의 흐름을 보다 잔잔하게 하여 용탕 공급과정에서 용탕의 건전성을 유지할 수 있게 된다.

도가니(100)에 용탕의 공급이 완료되면 스토퍼(10)는 상부로 이동되어 도가니(100) 하부의 배출구(102)를 개방시키게 된다. 배출구(102) 개방에 따라 도가니(100) 내의 용탕은 스토퍼(10)에 설치되어 스토퍼(10)와 같이 이동된 측판(30)과 도가니(100) 바닥면 사이를 통해 배출구(102)로 흘러나가게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 스토퍼 12 : 용탕 공급로
14 : 용탕 출구 20 : 깔때기
22 : 유도로 30 : 측판
32 : 고정볼트

Claims (7)

1. 고온의 용탕이 저류되고 하단에는 용탕을 공급받아 분사하는 노즐이 설치된 도가니에 용탕을 공급하는 용탕 공급장치에 있어서,
   상기 도가니 내부에 배치되어 노즐로 용탕을 배출하는 용탕 배출구를 선택적으로 차단하는 스토퍼와, 상기 스토퍼에 형성되어 스토퍼를 통해 도가니 내부로 용탕을 공급하는 공급부를 포함하고,
   상기 공급부는 상기 스토퍼 내부에 길이방향을 따라 형성되는 용탕 공급로와, 상기 공급로에 연통되고 상기 스토퍼 측면으로 관통 형성되는 적어도 하나 이상의 용탕 출구를 포함하며,
   상기 스토퍼의 용탕 출구에서 이격 배치되어 용탕의 흐름을 차단하는 측판을 더 포함하고, 상기 측판은 상부가 개방된 원통형태이고, 복수개의 고정볼트로 스토퍼에 부착설치되어 스토퍼와 같이 상하로 이동되는 구조의 용탕 공급장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 용탕 출구는 도가니의 용탕 배출구쪽에 위치한 스토퍼 하단부에 형성되는 용탕 공급장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 스토퍼의 상단에 설치되어 상기 용탕 공급로와 연결되고 상부로 갈수록 내경이 확장된 구조의 깔때기를 더 포함하는 용탕 공급장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images