KR900001324B1 - 주철관의 연속주조장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

주철관의 연속주조장치

제1도는 본 발명의 단면도

제2도는 전기로상에 커어버가 개방되고 용융주철공급장치가 분리되어 있는 상태를 보인 단면도.

제3도는 제1도의 3-3선 평단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전기로 2 : 커어버

3 : 흑연블럭 13 : 다이

14 : 코아 15 : 용융주철공급장치

16 : 팽창용기 18 : 냉각슬리이브

25 : 내부공간 28 : 수직주입관

본 발명은 주철관의 연속주조장치에 관한 것으로, 특히 직경에 비하여 두께가 얇은 주철관을 수직방향으로 연속상승시켜 주조하는 주철관의 연속주조장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 관상의 다이와, 이 다이와 함께 환상의 주조영역을 형성하는 동축상의 가열코아를 이용한 주철관의 연속주조장치에 관한 것이다.

관상의 다이와 동축상의 가열코아를 이용하여 직경에 비하여 두께가 얇은 주철관을 연속주조하는 장치가 프랑스특허 제2415501호에 기술되어 있다. 이 특허는 수직하강식의 연속주조에 관한 것으로, 용융주철이 상측으로부터 다이와 코아의 환상공간으로 공급된다.

환상 주철이 공급되는 상기 환상공간의 통로는 좁기 때문에, 주철의 액체상태와 고체 상태사이의 고체-액체 경계면이 정확히 제어되지 않는 경우 외부에서 물로 냉각되는 관상다이의 벽과 접촉하여 조기에 응고되는 주철에 의하여 상기 통로가 폐색되기 쉽게 되어 있다. 상기 프랑스특히 제2415501호의 목적은 용융주철의 고체-액체 경계면을 정확히 결정하고, 특히 주조초기에 이러한 경계면을 제어하기 위하여 관상 다이를 외부에서 냉각시키는 수단을 제공하는데 있었다.

본 발명은 좁은 환상의 주조공간에서 조기응고에 의한 폐색의 문제점을 해결하기 위하여, 이중 보일러 장치의 이용을 통해 수직상승 공급장치에서 주철의 고체상태보다는 액체 상태에 주안점을 두어 용융주철의 온도를 모니터하고 조절하는데 목적이 있다.

이러한 목적에 따라서, 본 발명은 다이와 코아 사이의 환상 주조공간에 용융주철을 공급하기 위한 공급장치를 둘러싸고 있는 용융주철욕의 요구된 온도를 유지하기 위한 전기로와,코아의 온도를 모니터하고 조절하기 위한 팽창용기를 제공한다. 공급장치, 다이, 코아 및 팽창용기는 노의 내화재 상부커어버로 지지되는 흑연부의 조립체로 구성된다. 이 커어버는 노 내에서 온도유지를 위하여 작용하는 일부 용융주철욕으로부터 공급장치를 들어올릴 수 있도록 분리가능하게 되어 있다. 커어버가 밀폐되게 폐쇄될때에 공급 장치는 상기 용융주철용내에 침지된다.

코아의 온도를 조절하기 위하여 팽창용기가 내부에서 용융주철의 레벨을 조절하기 위한 중공형 코아의 내부공간측으로 연결된다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서 보인 실시형태에 따라서, 본 발명의 장치는 용융주철용기 또는 가열도가니 형태인 전기로(1)와, 이 전기로의 상측부를 밀봉하기 위한 내화재 커어버(2)로 구성된다.

용융주철(F)이 용입되어 있는 노(1)는 커어버(2)에 구성되어 있는 용융주철공급장치를 위한 온도유지장치로서 작용하며 흑연 블록(3)의 조립체(도면을 간단히 보이기 위하여 단일체로 작도되어 있음)로 구성된다.

밀폐될 수 있는 하측개방부(도시하지 않았음)을 통하여 용융주철을 배출하기 위하여 노의 하측부에 접근할 수 있도록 개방작업 플래트폼(4)상에 배치된 전기로(1)는 용융금속이 수용되는 챔버(7)를 형성하는 실리카-알루미나재질의 두꺼운 내화라이닝(6)으로 구성되고, 이 내화라이닝(6)은 금속커어버(5)로 피복되어 있다. 이전기로는 내화라이닝의 수직벽을 둘러싸고 있는 인덕터(8)에 의하여 전기적으로 가열된다. 또는 이 노에는 오우버플로우 슈우트(9)가 구성되어 있다. 노는 커어버(2)로 밀폐되며, 역시 이 커어버도 실리카-알루미나 물질의 내화라이닝(6)으로 구성되고 외부가 금속으로 피복되어 있다. 커어버(2)는 하측 단부가 플래트 폼(4)에 연결되는 볼트(11)가 결합된 플랜지(10)를 가지므로서 볼트를 조여 오우버플로우 슈우트(9)를 제외하고 노와커어버 사이에서 압축되는 밀폐 가스킷트(도시하지 않았음)를 통하여 노의 상측부에 커어버가 밀폐된다.

커어버(2)는 냉각다이(13), 수직축선 X - X를 중심으로하여 상기 다이에 동축상인 속이 비어 있는 중공형의 가열코아(14), 수직축선 Y - Y를 갖는

커어버(2)가 폐쇄될때에 흑연블록(3)의 일부가 용융주철(F)에 잠긴다.

보다 상세히 설명컨데, 모울드 조립체는 환상 플랜지(17)를 통하여 흑연블럭(3)의 내부공간내에 설치되는 흑연재질의 관상 다이(13)로 구성된다. 이 다이(13)는 커어버(2)의 내화라이닝을 관통하고 커어버 라이닝의 두께에 상당하는 전 높이에 걸쳐 냉각슬리이브(18)로 둘러싸여 있으며, 속이 비어 있는 이 냉각 슬리이브(18)에는 물이나, 납 또는 주석과 같은 저융점의 용융금속과 같은 냉각 유체가 순환한다.

다이(13)의 원통형 내부벽은 정밀하게 가공되었으며 용융주철의 진입이 용이하도록하는 재두원추형 하측부(21)를 갖는다. 또한 다이의 상부 영역(22)도 유사하게 확장되어 주조되어 나가는 주철관의 분리가 용이하도록 되어 있다.

속이 비어 있는 중공원통형이고 흑연재질의 코아(14)로 유사한 방법으로 하측지지플랜지(23)를 통하여 블록(3)내의 내부공간에 설치되고 다이(13)의 하측부(21)와 함께 용융주철의 진입을 위한 넓은 환상 공간을 형성한다. 이 중공형의 코아(14)는 원형의 연결챔버(24)측으로 연결되고 상측부에서는 흑연재질의 볼 밸브(27)에 의하여 밀폐되는 원추형 배기구(26)를 통하여 대기측으로 개방되는 원통형 내부공간(25)으로 구성된다.

공급장치(15)는 축선 Y-Y 상에서 커어버(2)의 상측으로 연장된 다이(13)의 높이(h)보다 현저히 높은 높이(H)를 가지며 상부측에 상부펀넬이 형성된 수직주입관(28)을 갖는다. 이 주입관은 노의 챔버(7)상부인 흑연블럭 조립체의 하부벽까지 연장되어 있다. 이 주입관은 그 하측부에서 횡방향 게이트(29)로 폐쇄되고 이 게이트의 개방으로 주입관내의 용융주철을 노의 챔버측으로 배출하는 것을 조절할 수 있다. 게이트의 상측부

수직축선 Z-Z를 갖는 흑연재질의 팽창용기(16)는 커어버(2)를 통하여 안장되어 있고 모울드조립체의 높이와 거의 같은 높이를 갖는다. 이 용기는 원형 연결챔버(33)측으로 개방된 하측 개방부(32)를 갖는 원통형 내부공간(31)과, 공기나 질소 또는 알곤과 같은 기압기체공급원에 밸브(36)로 제어되는 도관(35)으로 연결된 상측 개방부(34)를 형성한다. 이 용기(16)의 상측부는 나선 결합되는 흑연 커어버(16a)에 의하여 폐쇄된다. 챔버(33)는 수평도관(37)을 통하여 챔버(24)와 연통되고 횡방향 게이트(38)에 의하여 폐쇄되는 개방부(32)의 수직연장부를 통하여 노의 쳄버(7)와 연통하며, 횡방향게이트(38)의 개방으로 내부공간(31)내의 용융주철이 노의 챔버측으로 배출될 수 있다. 이 팽창용기(16)는 코아(14)의 온도를 모니터하고 조절한다.

초기에 노의 챔버(7)는 비어 있거나 일부 잔류된 용융주철(F)이 수용되어 있다. 노(1)는 그 커어버(2)로 폐쇄되고 밀폐되며, 흑연블럭은 노의 챔버 상부측에 매달리게 된다. 용융주철이 W-W축선을 갖는 주입공(12)(제3도)을 통하여 오우버플로우 슈우트(9)의 높이보다 약간 낮은 레벨까지 주입된다. 인덕터(8)에 잔류가 공급되어 노를 가열시킨다.

팽창용기의 커어버(16a)를 벗기고 용융주철(F)이 용기의 내부공간(31)으로 주입한다. 이 내부공간은 코아(14)의 내부공간(25)과 연결되어 있으므로 용융주철의 레벨은 동시에 상승하여 내부공간(25)(31)에서 동일한 높이에 이른다.

양측 내부공간에 용융주철을 채우는 단계는 개방부(26)(34)에서 멀리 떨어진 하측에서 거의 내부공간(25)의 중간지점까지 용융주철이 채워지면 중단한다. 그리고 커어

주입관(25)은 저항기(28a)에 의하여 가열되고 물과 같은 냉각 유체가 도관(19), 슬리이브(18) 및 도관(20)을 통하여 순환한다. 주철관(T)이 주조되기 시작하기 전에, 코아(14)는 코아의 내부공간(25)내로 팽창용기(16)의 용융주철이 상승되도록 내부공간(31)을 가압하므로서 가열된다.

다만 개방부(26)와 볼 밸브(27)부근인 코아의 상측부만이 가열되지 아니한다. 이 부분은 주철관(T)이 인발되는 다이(13)와 코아(14)사이의 환상 영역에 해당하며, 여기에서 성형되는 주철관이 내측으로부터 가열됨이 없이 외부로부터 냉각되어야 한다.

이 시점에서 주입관(28)을 통하여 용융주철을 주입하므로서 주조 과정이 수행된다. 용융주철은 수평도관(30)을 통하여 흘러들어간 다음 다이(13)와 코아(14) 사이의 환상 공간에서 주입관의 높이에 해당하는 압력하에 다이(13)의 재두원추형 하측부(21)를 통하여 상승한다.

코아(14)의 전 높이에 걸친 가열을 통하여 코아와 접촉하는 용융 주철은 액체상태를 유지하는 반면에 냉각다이(13)와 접촉하는 주철은 고체-액체 경계면을 통하여 응고되어 저면으로부터 상측으로 점차 두꺼워진다(프랑스 특허 제2415501호에 기술된 바와 같으나 본 발명은 하강식이 아닌 상승식 주조방식이므로 방향은 반대이다).

주철의 응고과정은 주철관(T)이 자유롭게 분리되게 하는 상부영역(22)에서 완료된다. 공지된 발취기(도시하지 않았음)를 이용하여 화살표 (f)방향으로 주철관을 당기어

다이(13)와 코아(14)에 공급되는 주철의 외부가열은 노의 챔버(7)내에 수용되어 인덕터(8)에 의하여 가열되는 용융주철(F)에 의하여 이루어진다. 이 용융주철의 온도는 인덕터(8)에 의하여 증가될 수 있거나 이것만으로 불충분한 경우 챔버내의 용융주철은 주입공(12)을 통하여 고온의 용융주철을 주입하므로서 불충분하게 가열된 주철의 일부가 오우버 플로우 슈우트(9)를 통하여 배출되게 할 수 있다. 따라서 흑연블럭(3)은 노의 챔버내에 수용된 용융주철로 구성되는 일종의 이중보일러구조에 의하여 적정한 온도로 유지된다.

코아 온도의 모니터와 조절이 이루어져 연속적인 방법으로 코아의 상측단부의 레벨에서 다이(13)와 코아(14)사이의 환상 공간으로부터 주철관(T)이 주조되어 나올 수 있다. 주철이 환상공간을 나와 코아의 외측부에서 성형될 때에 주철이 아직 반액체상태인 경우에 코아의 상측부와/또는 냉각 슬리이브(18)는 뜨거운 상태가 된다. 따라서 코아(14)의 내부공간(25)내의 용융주철 레벨은 팽창용기의 내부공간(31)내의 압력감소로 하강하게 되고 동시에 슬리이브(18)의 냉각 상태는 도관(19)(20)을 통한 냉각유체의 흐름을 가속시켜 더욱 냉각된다. 이들 두 조합된 구성 또는 이들 중 적어도 하나는 다이(13)와 코아(14)사이의 환상공간으로부터의 출구측에서 주철의 완전한 고체상태가 이루어질 수 있도록 요구된 고체-액체 경계면의 설정이 효과적으로 이루어지도록 한다.

그러나, 만약에 주철이 다이와 코아 사이의 환상공간내측에서 응고된다면 주조를 중단하고 다이와 코아조립체를 분해하여 코아와/또는 다이(13)의 상측부가 너무 냉각되어 응고된 주철이 다이(13)에 접착되어 있지않은 경우에 적어도 새로운 코아(14)로 대₁

다이(13)와 코아(14)의 벽의 온도를 모니터하는 것은 적당히 배치된 서모커플러(도시하지 않았음)에 의하여 이루어진다.

이와 같이, 다이와 코아사이에 형성된 환상공간의 온도가 모니터되고 조절되므로 주철의 조기응고, 또는 반대로 환상주조공간의 상측부에 용융주철의 일부가 잔류되는 것을 방지할 수 있어 매우 얇은 두께의 주철관을 주조하는 것이 가능하다.

예를 들어 수치로 비교한다면, 주철관(T)의 외경은 118mm이고 두께는 단지 3mm이다. 비록 본 발명이 이러한 수치로 제한되지 않으나 약3/100의 두께/직경비율이 가장 좋다.

다이와 코아조립체, 공급장치(15) 또는 팽창용기(16)에서 어떠한 우발적인 용융주철의 누설이 있다면 누설되는 용융주철은 노의 챔버(7)내에 수집되며, 과잉의 용융주철은 오우버플로우 슈우트(9)를 통하여 흘러나갈 것이다.

주조단계의 종료시에, 흑연블럭내의 용융주철은 커어버(2)를 분리하여 이를 노(1)의 상부로 들어올리고(제2도), 게이트(29)(38)를 개방하여 배출시킬 수 있다. 그러면 용융주철은 노의 챔버(7)내로 배출되며 노의 하측부에 구성되어 있는 배출구(도시하지 않았음)을 통하여 완전히 외부로 배출될 수 있다.

내부의 챔버(7)에 용융주철을 수용하고 있는 전기로(1)의 사용을 통하여 흑연블럭(3)은 그 일부가 용융주철내에 잠기므로서 고온이 유지된다. 따라서, 인덕터(8)에 공급되는 전력만을 제어하므로서 용융주철공급장치(15), 다이(13)와 코아(14), 그리고 팽창실(16)을 구성하는 흑연블럭의 잠긴 부분의 온도가 동시에 조절된다.

팽창실과 코아의 연결된 내부공간(31)(25)의 사용을 통하여, 그리고 도관(35)내의 압력으로 코아내부공간내 용융주철의 레벨을 조절하므로서 코아 온도가 간단하고 확실한 방법으로 조절될 수 있다. 볼 밸브(27)는내부공간(25)내에 용융주철이 과다하게 수용되어 있는 경우 안전밸브로서 작용한다.

노의 챔버(7)에 용융주철을 채우고 동일한 용융주철로 공간부(31)(25)를 부분적으로 채우며, 동시에 노의 챔버, 팽창용기의 내부공간(31)과 공급장치(15)의 주입관에 용융주철을 주입하므로서 온도가 균일하게 유지되어 흑연 블럭(3)의 기계적인 열팽창 효과에 대해 유리하게 된다.

커어버(2)의 내화 라이닝내에서 다이(13)의 외측부에, 즉 흑연블럭(3)의 외측에 냉각슬리이브(18)가 설치되어 있으므로 흑연블럭내의 온도가 불균일하게 분포되지 아니한다.

끝으로, 원통형에 가까운 흑연블럭조립체는 구조가 간단하므로 제3도에서 보인 평행육면체의 기초블럭에 용이하게 설치고정할 수 있다.

Claims (17)

1. 관상의 냉각다이(13)와 동축상의 가열코아(14) 사이의 환상공간으로 하측방향에서 용융주철이 공급되는 수직상승주조방식으로 주철관을 연속주조하는 주철관의 연속주조 장치에 있어서, 이 장치가 다이(13)와 코아(14) 사이의 환상공간으로 용융주철을 공급하기 위한 용융주철공급장치(15)을 둘러싸고 있는 용융주철의 용융 온도를 유지하기 위한 전기로(1)로 구성되고, 다이(13)와 코아(14)의 조립체와 코아(14)의 온도를 모니터하고 조절하기 위한 수단으로 구성되는 상기 용융주철공급장치(15)가 전기로(1)의 상측내화커어버(2)에 지지된 흑연블럭(3)의 조립체내에 설치되며, 상기 커어버(2)는 전기로(1)내의 온도를 유지하기 위하여 용융주철욕으로부터 용융주철공급장치(15)를 상승시키기 위해 분리가능하게 되어 있고, 상기 커어버(2)가 온도유지를 위해 용융주철욕내에 용융주철공급장치(15)가 잠기도록 전기로(1)의 상측부에 밀폐되게 폐쇄됨을 특징으로 하는 주철관의 연속주조장치.
2. 청구범위 1항에 있어서, 다이(13)와 코아(14)로 구성되는 조립체에서 코아(14)의 온도를 모니터하고 조절하기 위한 상기 수단이 코아(14)의 내부공간(25)에 용융주철을 공급하기 위하여 상기 내부공간(25)과 연통하는 팽창용기(16)로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
3. 청구범위 1항에 있어서, 코아(14)의 내부공간(25)이 그 상측단부에서 볼 밸브(27)로 폐쇄되는 원추형배기구(26)를 통해 대기와 연통함을 특징으로 하는 장치.
4. 청구범위 2항에 있어서, 팽창용기(16)가 코아(14)의 내부공간(25)에 연결된 하측개방부(32)와, 밸브(36)로 제어되는 도관(35)으로 가압기체공급원에 연결된 상측개방부(34)를 제외하고 거의 폐쇄된 내부공간(31)으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
5. 청구범위 3항 또는 4항에 있어서, 코아(14)의 내부공간(25)이 그 하측단에서 원형 연결챔버(24)에 연통되고 팽창용기(16)의 내부공간(31)은 그 하측단부에서 원형연결챔버(33)에 연통되며, 이들 원형 연결챔버(24)(33)는 수평도관(37)으로 연결됨을 특징으로 하는 장치.
6. 청구범위 1항에 있어서, 다이(13)는 주조되는 주철관(T)의 분리를 위하여 그 상부영역(22)이 재두원추형으로 확개되고 하부에는 용융주철의 진입이 용이하도록 재두원추형 하측부(21)가 구성되어 있음을 특징으로 하는 장치.
7. 청구범위 1항에 있어서, 다이(13)가 환상플랜지(17)에 의하여 흑연블럭(3)의 원통형 내부공간의 저면측에 배치됨을 특징으로 하는 장치.
8. 청구범위 1항에 있어서, 다이(13)의 축선과 동축상인 코아(14)가 용융주철의 진입이 용이하도록 재두원추형 하측부(21)와 함게 넓은 환상공간을 형성하기 위하여 하측지지플랜지(23)에 의하여 흑연블럭(3)상에 배치되고, 상기 환상공간이 주철관(T)을 성형하기 위하여 다이(13)와 코아(14)사이에 구성되는 환상공간보다큼을 특징으로 하는 장치.
9. 청구범위 1항에 있어서, 다이(13)가 커어버(2)의 내화라이닝의 두께에 상당하는 높이에 걸쳐 냉각슬리이브(180로 둘러 싸임을 특징으로 하는 장치.
10. 청구범위 1항에 있어서, 다이(13)와 코아(14)의 조립체에 용융주철을 공급하기 위한 용융주철공급장치(15)가 커어버(2)상에서 다이(13)의 높이(h)보다 높은 높이(H)를 갖는 수직조입관(28)으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
11. 청구범위 1항 또는 10항에 있어서, 용융주철공급장치(15)가 상기 수직주입관(28)의 높이(H)와 커어버(2)의 두께의 합에 해당하는 높이에서 전기로(1)상에 배치된 수직주입관(28)을 둘러 싸고 있는 관상의 전기가열저항기(28a)를 구비함을 특징으로 하는 장치.
12. 청구범위 5항에 있어서, 팽창용기(16)의 내부공간(31)에 형성되어 있는 하측개방부(32)가 흑연블럭(3)의 조립체의 하측면으로 개방되고 횡방향 게이트(38)에 의하여 폐쇄되는 수직 연장부에 의하여 연장되고, 횡방향 게이트(38)의 개방시에 내부공간(31)내의 용융주철이 전기로(1)의 챔버(7)측으로 배출됨을 특징으로 하는 장치.
13. 청구범위 10항에 있어서, 용융주철공급장치(15)의 수직주입관(28)이 그 하측단부에서 흑연블럭(3)의 하측면측으로 개방되어 있으나 전기로(1)의 챔버(7)측으로 수직주입관(28)의 배출을 제어하는 횡방향 게이트(29)로 폐쇄되고, 수직주입관(28)은 다이(13)와 코아(14)사이의 환상공간으로 용융주철의 공급이 저면으로부터 용이하게 이루어지도록 하는 재두원추형 하측부(21)의 하측으로 개방된 수평도관(30)에 의하여 횡방향게이트(29)상에 직각으로 연장됨을 특징으로 하는 장치.
14. 청구범위 1항에 있어서, 온도를 유지하기 위한 전기로(1)의 상측단부에 과잉의 용융주철이 배출되는 오우버플로우 슈우트(9)가 구성되어 있음을 특징으로 하는 장치.
15. 청구범위 1항에 있어서, 커어버(2)가 폐쇄된 상태에서 흑연블럭(3)이 전기로(1)의 챔버(7)와 함께 용융주철을 수용하는 공간을 형성하고 커어버(2)의 하측에 위치하는 흑연블럭(3)의 일부가 이에 잠김을 특징으로 하는 장치
16. 청구범위 1항에 있어서, 흑연블록(3)의 조립체가 평행육면체형 블럭상에 착설되는 다수의 원통형 부품으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
17. 청구범위 1항에 있어서, 다이(13)와 코아(14)의 조립체, 용융주철공급장치(15)와, 팽창용기(16)가 평행한 수직축선을 가짐을 특징으로 하는 장치.

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