KR20140017158A - 턴디쉬용 스터드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 턴디쉬 철피의 내부에 부정형 내화물로 축조되는 내화물층 시공 시 내화물층의 정착성능을 높이면서 내화물층의 수분이 턴디쉬 철피 외부로 용이하게 배출되도록 함으로써, 연속주조 시 내화물층의 안정성을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 생산되어 나오는 주편 결함을 방지할 수 있는 턴디쉬용 스터드에 관한 것으로, 관 형상을 가지며 일단이 턴디쉬 철피의 내부를 통하여 턴디쉬 철피에 형성된 수분유출공에 체결되는 메인관; 및 관 형상을 가지며 내부가 메인관의 내부와 연통하도록 메인관의 연장단에 일체로 형성되는 하나 이상의 가지관;을 포함한다.
Description
본 발명은 턴디쉬용 스터드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 턴디쉬 철피의 내부에 부정형 내화물로 축조되는 내화물층 시공 시 내화물층의 정착성능을 높이면서 내화물층의 수분이 턴디쉬 철피 외부로 용이하게 배출되도록 하는 턴디쉬용 스터드에 관한 것이다.
일반적으로 연속 주조 조업은 액체상태의 철이 고체가 되는 공정으로, 아직 액체 상태인 용강은 주형(Mold)에 주입되고, 연속 주조기를 통과하면서 냉각 응고되어 연속적으로 슬라브(Slab), 블룸(Bloom), 빌릿(Billet) 등의 주편으로 만들어진다.
즉, 래들과 턴디쉬에서 출강된 용강은 몰드에서 소정의 폭과 두께를 가지는 슬라브, 블룸, 빌릿 등의 주편으로 형성되며, 주편은 주형 내에서 1차 냉각된 후 냉각수가 분사되는 냉각대를 따라 이동하면서 2차 냉각된다.
여기서 턴디쉬(tundish)는 래들에 수강된 용강의 흐름을 제어하여 주형에 주입하는 중간용기 역할을 한다.
관련 선행기술로는 한국공개특허 제 2005-0093484 호 (공개일자: 2005. 09. 23, 명칭:"턴디시 내화물의 수분통로 형성용 Y스터드 및 이를 이용한 턴디시 내화물 시공방법")가 있다.
본 발명은 턴디쉬 철피의 내부에 부정형 내화물로 축조되는 내화물층 시공 시 내화물층의 정착성능을 높이면서 내화물층의 수분이 턴디쉬 철피 외부로 용이하게 배출되도록 함으로써, 연속주조 시 내화물층의 안정성을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 생산되어 나오는 주편 결함을 방지할 수 있는 턴디쉬용 스터드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드는, 관 형상을 가지며 일단이 턴디쉬 철피의 내부를 통하여 턴디쉬 철피에 형성된 수분유출공에 체결되는 메인관; 및 관 형상을 가지며 내부가 메인관의 내부와 연통하도록 메인관의 연장단에 일체로 형성되는 하나 이상의 가지관;을 포함할 수 있다.
구체적으로 메인관 및 가지관에는, 턴디쉬 내화물층 축조를 위해 유입된 부정형 내화물의 수분이 유입되는 다수의 제 1 수분유입공 및 제 2 수분유입공이 형성될 수 있다.
더 구체적으로 메인관 및 가지관의 외측면 상에는 제 1, 제 2 수분유입공을 마감함과 아울러 턴디쉬 내화물층 예열공정 시 소실되는 가연성 플라스틱층이 도포될 수 있다.
그리고 메인관 및 가지관은 비가연성 금속재질로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드는, 턴디쉬 철피의 내부에 부정형 내화물로 축조되는 내화물층 시공 시 내화물층의 정착성능을 높이면서 내화물층의 수분을 용이하게 턴디쉬 철피 외부로 배출할 수 있기 때문에 연속주조 시 내화물층의 안정성을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 내화물층의 건조 시간 단축으로 제강 생산성 높일 수 있고, 연속주조 시 수소함량의 감소로 주편에 핀홀 등이 발생하는 결함을 방지할 수 있게 하는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드의 메인관 및 가지관은 비가연성 금속재질로 이루어지기 때문에 재사용이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 관련된 연속주조기를 개략적으로 보인 도면이고,
도 2는 용강의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드가 장착된 상태를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드를 나타낸 사시도이며, 그리고
도 5는 도 4의 선 A-A를 따라 도시된 단면도이다.
도 2는 용강의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드가 장착된 상태를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드를 나타낸 사시도이며, 그리고
도 5는 도 4의 선 A-A를 따라 도시된 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 관련된 연속주조기를 개략적으로 보인 도면으로써, 연속주조(連續鑄造, Continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 주형(Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주물 또는 강괴(剛塊, steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형, 직사각형, 원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬래브, 블룸, 빌릿과 같은 중간소재를 제조하는데 이용된다.
연속주조기의 형태는 수직형, 수직굴곡형, 수직축차굴곡형, 만곡형, 수평형 등으로 분류되며, 도 1 및 도 2에서는 만곡형 연속주조기가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 연속주조기는 턴디쉬(20), 주형(30), 2차 냉각대(60, 65), 핀치롤(70), 및 절단기(90)를 포함한다.
턴디쉬(Tundish; 20)는 래들(Laddle; 10)로부터 용융금속을 받아 주형(Mold; 30)으로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되며, 교대로 용강(M)을 받아서 턴디쉬(20)에 공급한다. 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. 슬래브를 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 인한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류, 주조 속도 등에 의해 달라진다.
주형(30)은 주형(30)에서 뽑아낸 주물의 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidifying shell; 81, 도 2참조)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 형성하는 방식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.
주형(30)은 용강이 주형(30)의 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 주형(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)를 사용한다. 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, 65)는 주형(30)에서 1차로 냉각된 용강(M)을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강(M)은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이(65)에 의해 직접 냉각된다. 주물 응고는 대부분 2차 냉각대(60, 65)에 의해 이루어진다.
핀치롤(70)은 인발장치(引拔裝置)로서, 주물이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강(M)의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 주형(30)을 통과한 용강(M)이 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.
하기에는 용강의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명한다.
도 2를 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 용강(M)에 잠기도록 연장된다. 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 침지노즐(Submerged Entry Nozzle; 25)에 의해 주형(30) 내로 유동하게 된다. 침지노즐(25)은 주형(30)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스톱퍼(stopper; 21)에 의해 결정된다. 구체적으로 스톱퍼(21)는 침지노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동 가능하게 배치된다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 스톱퍼 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(20) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지노즐(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 1참조)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 슬래브, 블룸, 빌릿 등과 같은 주편(P)으로 나눠진다.
한편, 턴디쉬(20)는 연속주조 완료 후 턴디쉬 수리장으로 이동되어 턴디쉬(20) 내의 잔존물과 지금 등을 제거한 다음 내화물층 보수공정을 거쳐 다시 연속 주조 조업에 도입된다. 이때 신규 또는 보수된 턴디쉬(20)를 연주주조공정에 도입하기 전에는 반드시 예열공정을 거치게 되는데, 이러한 턴디쉬 예열공정은 래들(10)에 수강된 용강(M)을 턴디쉬(20)에 공급 시 용강온도의 급격한 하락을 예방하고, 용강(M)과 턴디쉬(20)의 높은 온도 차이에 따른 턴디쉬 내화물층의 탈락 및 용강폭발의 위험성을 예방하며, 턴디쉬(20)의 내부 내화물층에 잔존하는 수분을 제거하여 턴디쉬(20) 내의 수분이 용강(M)에 침투하는 것을 방지하고자 실시된다.
그런데, 종래 턴디쉬(20)의 내화물층 축조를 위해 유입되는 부정형 내화물은 유동성을 가지는 모르타르(mortar) 형태로 유입되고, 이렇게 유입된 부정형 내화물이 턴디쉬(30)에 형성된 수분유출공(34;도 3 참조)을 폐쇄하기 때문에 수분이 턴디쉬 철피의 외부로 용이하게 배출되지 못하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 턴디쉬 철피의 내부에 부정형 내화물로 축조되는 내화물층 시공 시 내화물층의 정착성능을 높이면서 내화물층의 수분이 턴디쉬 철피 외부로 용이하게 배출되게 하는 턴디쉬용 스터드를 제공하려는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드가 장착된 상태를 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드(100)는 턴디쉬 철피(32)의 내부를 통하여 턴디쉬 철피(32)에 형성된 수분유출공(34)에 장착된다. 그리고 각각 수분유출공(34)에 장착된 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드(100)들은 턴디쉬 예열공정 시 턴디쉬 내화물층(36)의 수분이 이동되는 수분이동통로를 제공한다.
전술한 바와 같은, 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드(100)는 메인관(110), 및 메인관(110)과 연통하도록 메인관(110)의 연장단에 일체로 제공되는 가지관(120)을 포함한다.
먼저, 메인관(110)은 내부가 중공되고 양단이 열린 통상의 관(pipe) 형상을 가진다. 이러한 메인관(110)의 일단은 턴디쉬(30)에 형성된 수분유출공(34)에 결합된다. 이를 위해서 메인관(32)의 일단에 인접한 외주면 상에는 수나사(114)가 형성되며, 수분유출공(34)의 내주면 상에는 수나사(114)가 맞물리는 암나사(116)가 형성된다. 이렇게 수분유출공(34)에 나사 결합된 메인관(110)은 턴디쉬 내화물층(36) 축조를 위해 부정형 내화물이 유입되더라도 유입된 부정형 내화물의 압력에 의해 이탈되지 않으면서 결합상태를 유지하게 된다.
그리고 메인관(110)에는 다수의 제 1 수분유입공(112)이 형성되는데, 이러한 제 1 수분유입공(112)으로는 턴디쉬 내화물층(36) 축조를 위해 유입된 부정형 내화물의 수분이 유입된다.
한편, 가지관(120)은 메인관(110)과 마찬가지로 내부가 중공되고 양단이 열린 통상의 관(pipe) 형상을 가진다. 이러한 가지관(120)은 내부가 메인관(110)의 내부와 연통하도록 메인관(110)이 연장단에 하나 이상 일체로 형성된다. 도 3 내지 도 5에서는 메인관(110)의 연장단에서 분기되는 2개의 가지관(120)이 도시되어 있지만, 가지관(120)의 개수를 2개로 한정하는 것이 아님을 누구나 알 수 있을 것이다.
그리고 가지관(120)에는 다수의 다수의 제 2 수분유입공(122)이 형성된다. 제 2 수분유입공(122)으로는 제 1 수분유입공(112)과 마찬가지로 턴디쉬 내화물층(36) 축조를 위해 유입된 부정형 내화물의 수분이 유입된다.
한편, 메인관(110) 및 가지관(120)은 턴디쉬 내화물층(36)의 예열공정 온도, 즉 턴디쉬 내화물층(36) 예열온도범위인 500℃에 견딜 수 있는 비가연성 금속재질로 이루어진다. 이렇게 비가연성 금속재질로 이루어진 메인관(110) 및 가지관(120)은 수분의 배출뿐만 아니라 축조되는 턴디쉬 내화물층(36)의 정착 성능을 향상시킨다.
그리고 메인관(110) 및 가지관(120)의 외측면 상에는 제 1, 제 2 수분유입공(112, 122)을 마감하는 가연성 플라스틱층(130)이 도포되어 형성된다. 이러한 가연성 플라스틱층(130)은 턴디쉬 내화물층(36) 축조 시 부정형 내화물이 제 1, 제 2 수분유입공(112, 122)으로 유입되지 않게 한다. 그리고 가연성 플라스틱층(130)은 턴디쉬 내화물층(36)의 예열공정 온도, 즉 턴디쉬 내화물층(36) 예열온도범위인 500℃에서 소실되는데, 이렇게 가연성 플라스틱층(130)이 소실되어 제 1, 제 2 수분유입공(112, 122)을 개방되면, 제 1, 제 2 수분유입공(112, 122)으로는 턴디쉬 내화물층(36) 축조 시 유입된 부정형 내화물의 수분이 유입되고, 제 1, 제 2 수분유입공(112, 122)을 통해 유입된 수분은 가지관(120) 및 메인관(110)의 내부를 따라 안내된 후, 수분유출공(34)을 통해 턴디쉬 철피(32)의 외부로 배출된다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드(100)는 턴디쉬 철피의 내부에 부정형 내화물로 축조되는 턴디쉬 내화물층(36) 시공 시 턴디쉬 내화물층(36)의 정착성능을 높이면서 내화물층(36) 형성을 위해 유입된 부정형 내화물의 수분을 용이하게 턴디쉬 철피(32) 외부로 배출할 수 있기 때문에 연속주조 시 내화물층(36)의 안정성을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 내화물층(36)의 건조 시간 단축으로 제강 생산성 높일 수 있고, 연속주조 시 수소함량의 감소로 주편(P)에 핀홀 등이 발생하는 결함을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 턴디쉬용 스터드(100)의 메인관(110) 및 가지관(120)은 비가연성 금속재질로 이루어지기 때문에 재사용이 가능하다.
상기와 같은 턴디쉬용 스터드(100)는 위에서 설명된 실시 예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시 예들은 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100 : 턴디쉬용 스터드 110 : 메인관
112 : 제 1 수분유입공 120 : 가지관
122 : 제 2 수분유입공 130 : 가연성 플라스틱층
112 : 제 1 수분유입공 120 : 가지관
122 : 제 2 수분유입공 130 : 가연성 플라스틱층
Claims (5)
- 관 형상을 가지며 일단이 상기 턴디쉬 철피의 내부를 통하여 상기 턴디쉬 철피에 형성된 수분유출공에 체결되는 메인관; 및
관 형상을 가지며 내부가 상기 메인관의 내부와 연통하도록 상기 메인관의 연장단에 일체로 형성되는 하나 이상의 가지관;을 포함하는 턴디쉬용 스터드.
- 청구항 1에 있어서,
상기 메인관 및 상기 가지관에는,
턴디쉬 내화물층 축조를 위해 유입된 부정형 내화물의 수분이 유입되는 다수의 제 1 수분유입공 및 제 2 수분유입공이 형성되는 턴디쉬용 스터드.
- 청구항 2에 있어서,
상기 메인관 및 상기 가지관의 외측면 상에는 상기 제 1, 제 2 수분유입공을 마감함과 아울러 턴디쉬 내화물층 예열공정 시 소실되는 가연성 플라스틱층이 도포되는 턴디쉬용 스터드.
- 청구항 1에 있어서,
상기 메인관 및 상기 가지관은 비가연성 금속재질로 이루어지는 턴디쉬용 스터드.
- 청구항 1에 있어서,
상기 메인관의 일단에 인접한 외주면 상에는 수나사가 형성되며, 상기 수분유출공의 내주면 상에는 상기 수나사가 맞물리는 암나사가 형성되는 턴디쉬용 스터드.
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KR1020120083623A KR20140017158A (ko) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | 턴디쉬용 스터드 |
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- 2012-07-31 KR KR1020120083623A patent/KR20140017158A/ko not_active Application Discontinuation
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