KR20120001071A

KR20120001071A - 슬라이드 게이트 개폐 장치

Info

Publication number: KR20120001071A
Application number: KR1020100061677A
Authority: KR
Inventors: 김정환
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-01-04

Abstract

본 발명은, 래들의 출강구를 개폐하는 슬라이드 게이트에 연결되어 상기 슬라이드 게이트를 왕복 이동시키는 실린더와, 상기 실린더에 대한 오일의 공급 라인 상에 설치되며 개폐가 전기적으로 제어되는 전기 밸브와, 상기 전기 밸브와 병렬적으로 상기 오일의 공급 라인 상에 설치되며 개폐가 수동으로 제어되는 수동 밸브를 포함하는, 슬라이드 게이트 개폐 장치를 제공한다.

Description

슬라이드 게이트 개폐 장치{APPARATUS FOR OPENING AND CLOSING SLIDE GATE}

본 발명은 래들의 출강구에 대응하여 설치되는 슬라이드 게이트를 개폐하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조기는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(turndish)에 받았다가 연속 주조기용 주형로 공급하여 일정한 크기의 슬라브를 생산하는 설비이다.

상기 연속 주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 주물으로 형성하는 연속 주조기용 주형과, 상기 주형에 연결되어 주형에서 형성된 주물을 이동시키는 다수의 핀치롤러를 포함한다.

래들에서 턴디쉬로의 용강의 유동을 위하여, 래들의 출강구는 선택적으로 개방되거나 닫히게 된다. 이러한 개폐는 슬라이드 게이트의 이동에 의해 이루어지게 된다.

본 발명의 목적은 슬라이드 게이트의 이상 작동 시에도 슬라이드 게이트를 구동할 수 있는, 슬라이드 게이트 개폐 장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 슬라이드 게이트 개폐 장치는, 래들의 출강구를 개폐하는 슬라이드 게이트에 연결되어 상기 슬라이드 게이트를 왕복 이동시키는 실린더와, 상기 실린더에 대한 오일의 공급 라인 상에 설치되며 개폐가 전기적으로 제어되는 전기 밸브와, 상기 전기 밸브와 병렬적으로 상기 오일의 공급 라인 상에 설치되며 개폐가 수동으로 제어되는 수동 밸브를 포함한다.

상기 수동 밸브는, 상기 개폐의 조작을 위한 조작 레버를 포함할 수 있다.

상기 오일의 공급 라인 상에 설치되어, 상기 실린더에서 회수되는 오일을 거르는 필터를 더 포함할 수 있다.

상기 전기 밸브는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

상기 오일의 공급 라인 상에 설치되는 스로틀 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 오일의 공급 라인 상에 설치되어, 상기 실린더에 대해 공급된 오일의 역류를 방지하는 체크 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 슬라이드 게이트 개폐 장치에 의하면, 슬라이드 게이트의 구동에 대한 통제가 어려운 경우에도 슬라이드 게이트를 구동할 수 있도록 하는 또 다른 방안을 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이고,
도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이며,
도 3은 도 2의 주형(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이고,
도 4는 도 2의 래들(10)의 용탕을 출강하기 위한 부분의 구성을 개념적으로 도시한 부분 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이드 게이트 개폐 장치를 설명하기 위한 유압 회로도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬라이드 게이트 개폐 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

연속주조(連續鑄造, Continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 주형(鑄型, Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주물 또는 강괴(鋼塊, steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형·직사각형·원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬래브·블룸·빌릿을 제조하는 데 이용된다.

연속주조기의 형태는 수직형·수직굴곡형·수직축차굴곡형·만곡형·수평형 등으로 분류된다. 도 1 및 도 2에서는 만곡형을 예시하고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.

본 도면을 참조하면, 연속주조기는 턴디쉬(20)와, 주형(30)과, 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.

턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Laddle, 10)로부터 용융금속을 받아 주형(Mold, 30)으로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되어, 교대로 용강을 받아서 턴디쉬(20)에 공급하게 된다. 턴디쉬(20)에서는 주형(30)으로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 주형(30)으로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다.

주형(30)은 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강이 1차 냉각되게 한다. 주형(30)은 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬라브를 제조하는 경우에, 주형(30)은 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 주형(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다. 이러한 테이퍼는 주형(30) 내에서 용강(M)의 응고로 이한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류(강냉형 Vs 완냉형), 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다.

주형(30)은 주형(30)에서 뽑아낸 주물이 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidifying shell, 81, 도 2 참조)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 뚫는 식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.

주형(30)은 용강이 주형의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation, 왕복운동)된다. 오실레이션 시 주형(30)과 주물과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 주형(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)가 있다. 파우더는 주형(30) 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 주형(30)과 주물의 윤활뿐만 아니라 주형(30) 내 용융금속의 산화·질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다. 파우더를 주형(30)에 투입하기 위하여, 파우더 공급기(50)가 설치된다. 파우더 공급기(50)의 파우더를 배출하는 부분은 주형(30)의 입구를 지향한다.

2차 냉각대(60 및 65)는 주형(30)에서 1차로 냉각된 용강을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이(65)에 의해 직접 냉각된다. 주물 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.

인발장치(引拔裝置)는 주물이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 주형(30)을 통과한 용강이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.

절단기(90)는 연속적으로 생산되는 주물을 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 가스토치나 유압전단기(油壓剪斷機) 등이 채용될 수 있다.

도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 용강(M)은 래들(10)에 수용된 상태에서 턴디쉬(20)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드 노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드 노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화·질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다. 슈라우드 노즐(15)의 파손 등으로 용강(M)이 공기 중에 노출된 경우를 오픈 캐스팅(Open casting)이라 한다.

턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 주형(30) 내로 연장하는 침지 노즐(SEN, Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 주형(30) 내로 유동하게 된다. 침지 노즐(25)은 주형(30)의 중앙에 배치되어, 침지 노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지 노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스톱퍼(stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스톱퍼(21)는 침지 노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지 노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다. 침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 스톱퍼 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수도 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(20) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지 노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하게 된다.

주형(30) 내의 용강(M)은 주형(30)을 이루는 벽면에 접한 부분부터 응고하기 시작한다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 주형(30)에 의해 열을 잃기 쉽기 때문이다. 주변부가 먼저 응고되는 방식에 의해, 스트랜드(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 용강(M)이 응고된 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.

핀치롤(70, 도 1)이 완전히 응고된 스트랜드(80)의 선단부(83)를 잡아당김에 따라, 미응고 용강(82)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동하게 된다. 미응고 용강(82)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이(65)에 의해 냉각된다. 이는 스트랜드(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 스트랜드(80)가 일 지점(85)에 이르면, 스트랜드(80)는 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 스트랜드(80)는 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 제품(P)으로 나뉘어진다.

주형(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 형태에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 주형(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.

도 3을 참조하면, 침지 노즐(25)의 단부 측에는 통상적으로 도면상 좌우에 한 쌍의 토출구(25a)들이 형성된다{주형(30) 및 침지 노즐(25) 등의 형태는 중심선(C)을 기준으로 대칭되는 것으로 가정하여, 본 도면에서는 좌측만을 표시한다}.

토출구(25a)에서 아르곤(Ar) 가스와 함께 토출되는 용강(M)은 화살표(A1, A2)로 표시된 바와 같이 상측을 향한 방향(A1)과 하측을 향한 방향(A2)으로 유동하는 궤적을 그리게 된다.

주형(30) 내부의 상부에는 파우더 공급기(50, 도 1 참조)로부터 공급된 파우더에 의해 파우더층(51)이 형성된다. 파우더층(51)은 파우더가 공급된 형태대로 존재하는 층과 용강(M)의 열에 의해 소결된 층{소결층이 미응고 용강(82)에 더 가깝게 형성됨}을 포함할 수 있다. 파우더층(51)의 하측에는 파우더가 용강(M)에 의해 녹아서 형성된 슬래그층 또는 액체 유동층(52)이 존재하게 된다. 액체 유동층(52)은 주형(30) 내의 용강(M)의 온도를 유지하고 이물질의 침투를 차단한다. 파우더층(51)의 일부는 주형(30)의 벽면에서 응고되어 윤활층(53)을 형성한다. 윤활층(53)은 응고쉘(81)이 주형(30)에 붙지 않도록 윤활하는 기능을 한다.

응고쉘(81)의 두께는 주조 방향으로 따라 진행할수록 두꺼워진다. 응고쉘(81)의 주형(30) 위치한 부분은 두께가 얇으며, 주형(30)의 오실레이션에 따라 자국(Oscillation mark, 87)이 형성되기도 한다. 응고쉘(81)은 지지롤(60)에 의해 지지되며, 물을 분사하는 스프레이(65)에 의해 그 두께가 두꺼워진다. 응고쉘(81)은 두꺼워지다가 일 부분이 볼록하게 돌출하는 벌징(Bulging) 영역(88)이 형성되기도 한다.

도 4는 도 2의 래들(10)의 용탕을 출강하기 위한 부분의 구성을 개념적으로 도시한 부분 단면도이다.

본 도면을 참조하면, 래들(10)의 저면에는 용강을 출강하기 위한 출강구(10')가 개구 된다. 출강구(10')에는 상노즐(11)이 삽입된다.

상노즐(11)의 하측에는 상부 및 하부 슬라이드 게이트(12 및 13)가 설치된다. 하부 슬라이드 게이트(13)의 하측에는 하노즐(14)이 설치된다. 하노즐(14)에는 슈라우드 노즐(15)이 체결된다.

상부 및 하부 슬라이드 게이트(12 및 13)는 도면상 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서, 상노즐(11)에서 슈라우드 노즐(15)로 이어지는 용강의 이동 통로를 개폐한다.

이상의 슬라이드 게이트(12 및 13)를 이동시켜서 출강구(10')[또는 상노즐(11)]을 개폐하기 위한 장치에 대하여 이하에서 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이드 게이트 개폐 장치를 설명하기 위한 유압 회로도이다.

본 도면[및 도 4]을 참조하면, 상기 슬라이드 게이트 개폐 장치는, 실린더(100)와, 전기 밸브(200)와, 수동 밸브(300)를 포함할 수 있다.

실린더(100)는 슬라이드 게이트(12 및 13)를 이동시키는 동력을 제공하기 위해 슬라이드 게이트(12 및 13)에 연결된다. 구체적으로, 슬라이드 게이트(12 및 13) 각각에 하나씩의 실린더(100)가 연결될 수 있다. 여기서, 연결은 실린더(100)의 구동축이 슬라이드 게이트(12 및 13)에 결합되는 것을 말한다.

전기 밸브(200)는 펌프(P)가 펌핑한 오일을 실린더(100)로 제공하거나 실린더(100) 내의 오일이 탱크(T)로 회수되도록 유로(O)를 스위칭(Switching)하도록 구성된다. 전기 밸브(200)의 스위칭은 전기적인 신호의 인가에 의해 제어된다.

전기 밸브(200)는 솔레노이드 밸브(210)를 포함할 수 있다. 솔레노이드 밸브(210)의 전방에는 오일의 역류를 방지하는 체크밸브(220)가 형성될 수 있다. 나아가, 오일의 유로(O) 상에는 스로틀 밸브(230)가 설치될 수 있다. 스로틀 밸브(230)는 실린더(100)의 작동 속도를 조절하기 위하여 공급되는 오일의 유량을 조절하도록 형성될 수 있다.

수동 밸브(300)는 전기 밸브(200)와 병렬적으로 위의 오일 유로(O) 상에 연결된다. 수동 밸브(300)의 개폐는 수동으로 이루어진다. 이를 위하여, 수동 밸브(300)는 관리자가 손으로 조작할 수 있는 조작 레버(310)를 포함한다. 수동 밸브(300)에 대한 역류를 방지하기 위하여, 또 하나의 체크 밸브(320)가 구비될 수 있다.

상기 슬라이드 게이트 개폐 장치는 필터(400)를 추가로 포함할 수 있다.

필터(400)는 실린더(100)에 대한 오일 공급 유로(O) 상에 설치되어, 실린더(100)에서 회수되는 오일이 거치게 된다. 이에 의해, 실린더(100)의 작동 중에 발생하는 이물질이 걸러질 수 있다.

오일 공급 라인에는 비상 밸브(500)가 추가로 구비될 수 있다. 비상 밸브(500)는 정전 시에 개방되어 실린더(100)를 작동시킨다. 이러한 실린더(100)의 작동 시에는 슬라이드 게이트(12 및 13)는 상노즐(11)을 폐쇄할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 전기 밸브(200)가 정상적으로 작동하는 중에는, 전기 밸브(200)를 이용하여 실린더(100)를 구동할 수 있다. 실린더(100)는 설정에 따라 작동하면서 슬라이드 게이트(12 및 13)를 개폐하게 된다.

만약, 정전이 된다면, 비상 밸브(500)가 가동되어 실린더(100)는 슬라이드 게이트(12 및 13)가 상노즐(11)을 폐쇄하도록 구동한다.

정전은 아니나 전기 밸브(200)가 정상 작동하지 않는다면, 관리자는 수동 밸브(300)의 레버(310)를 조작하여 수동 밸브(300)가 작동하게 할 수 있다. 이 경우, 실린더(100)는 수동 밸브(300)를 통하여 개방된 유압 회로를 통해 펌핑된 오일을 공급받는다. 그에 의해, 작동되는 실린더(100)는 슬라이드 게이트(12 및 13)를 구동하여 상노즐(11)로부터 용강이 배출되지 않도록 한다.

상기와 같은 슬라이드 게이트 개폐 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

10: 래들 15: 슈라우드 노즐
20: 턴디쉬 25: 침지 노즐
30: 주형 40: 주형 오실레이터
50: 파우더 공급기 51: 파우더층
52: 액체 유동층 53: 윤활층
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 스트랜드
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
87: 오실레이션 자국 88: 벌징 영역
90: 절단기 91: 절단 지점
100: 실린더 200: 전기 밸브
300: 수동 밸브 400: 필터
500: 비상 밸브

Claims

래들의 출강구를 개폐하는 슬라이드 게이트에 연결되어, 상기 슬라이드 게이트를 왕복 이동시키는 실린더;
상기 실린더에 대한 오일의 공급 라인 상에 설치되며, 개폐가 전기적으로 제어되는 전기 밸브; 및
상기 전기 밸브와 병렬적으로 상기 오일의 공급 라인 상에 설치되며, 개폐가 수동으로 제어되는 수동 밸브를 포함하는, 슬라이드 게이트 개폐 장치.
제1항에 있어서,
상기 수동 밸브는, 상기 개폐의 조작을 위한 조작 레버를 포함하는, 슬라이드 게이트 개폐 장치.
제1항에 있어서,
상기 오일의 공급 라인 상에 설치되어, 상기 실린더에서 회수되는 오일을 거르는 필터를 더 포함하는, 슬라이드 게이트 개폐 장치.
제1항에 있어서,
상기 전기 밸브는 솔레노이드 밸브인, 슬라이드 게이트 개폐 장치.
제4항에 있어서,
상기 오일의 공급 라인 상에 설치되는 스로틀 밸브를 더 포함하는, 슬라이드 게이트 개폐 장치.
제1항에 있어서,
상기 오일의 공급 라인 상에 설치되어, 상기 실린더에 대해 공급된 오일의 역류를 방지하는 체크 밸브를 더 포함하는, 슬라이드 게이트 개폐 장치.