KR20160026520A - 연주장치용 세그먼트 및 이를 구비하는 연주장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 슬라브를 이동시키는 다수 개의 롤러가 설치된 세그먼트 본체와; 상기 세그먼트 본체에 설치되어, 냉각 질소 가스를 분사하는 상부 냉각부 및 하부 냉각부를 포함하는 연주장치용 세그먼트 및 이를 구비하는 연주장치에 관한 것이다. 이에 따라, 냉각 질소 가스를 분사하여 슬라브 표면에 산화 스케일이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

Description

연주장치용 세그먼트 및 이를 구비하는 연주장치{Segment for continuous casting process and Continuous casting device having the same}

본 발명은 연주장치용 세그먼트 및 이를 구비하는 연주장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 세그먼트를 전체적으로 감싸는 냉각용 질소 가스 공간을 형성하여 슬라브가 공기와 접촉하는 것을 차단함으로써, 슬라브의 표면에 산화 스케일이 형성되는 것을 방지하는 연주장치용 세그먼트 및 이를 구비하는 연주장치에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조장치(이하 '연주장치'라 함)는 액상의 용강을 일정한 형태의 고상으로 결함없이 응고시키면서 연속으로 주조하는 설비를 말한다.

도 1을 참조하여 살펴보면, 종래의 연주장치는 제강공정에서 정련된 용강이 담긴 래들(ladle)(10), 래들(10)에 연결된 주입노즐을 통해 용강을 공급받아 일시 저장하는 턴디쉬(tundish)(20), 턴디쉬(20)로부터 전달받은 용강을 일정한 형상으로 초기 응고시키는 주형(mold)(30) 및 주형(30)의 하부에 구비되어 미응고된 슬라브(S)을 냉각시키면서 진행을 안내하는 복수의 롤러를 갖는 다수 개의 세그먼트(40)를 포함한다.

도 2를 참조하여 살펴보면, 세그먼트(40)는 본체부(42)와, 본체부(42)에 제공되어 슬라브(S)의 이동을 안내하며 압하하는 복수의 롤러(44)를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 롤러(44) 사이에는 슬라브(S)를 냉각하기 위해 냉각유체를 분사하는 노즐장치(50)가 배치될 수 있다.

여기서, 노즐장치(50)는 복수의 유체, 일례로 공기와 물을 혼합한 후, 이를 에어 미스트(air mist) 상태로 분사하며 슬라브(S)를 냉각한다.

이러한 노즐장치(50)는 슬라브(S)으로 분사되는 혼합 유체의 분사 특성을 조절하기 위한 노즐팁(52)을 포함할 수 있다. 일례로, 본 실시예에서 노즐팁(52)은 스프레이 형태로 유체를 분사하도록 제공된다.

한편, 최근의 연주장치(10)는 슬라브(S)의 냉각속도를 증가시켜 고속생산을 가능하게 하는 기술들이 개발되고 있으며, 이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 슬라브(S)으로 분사되는 냉각유체를 슬라브(S)의 상부와 하부에서 분사시켜 슬라브(S)의 냉각량을 증가시키고자 하는 시도가 진행되고 있다.

그러나, 종래의 연주장치(10)의 세그먼트(40)는 노즐장치(50)로부터 분사되는 유체가 인접하는 롤러(44)와 간섭되는 것을 피하기 위해 분사각이 제한되고 있으며, 이러한 분사각의 제한에 따라 냉각유체의 분사 면적 및 냉각유량을 증가시키는데 한계가 있어 고속 연속주조시 슬라브(S) 냉각을 저해하는 요인이 되고 있다.

또한, 종래의 연주장치(10)에 이용되는 냉각 방식은 슬라브(S)에 직접적으로 냉각유체를 분사하여 냉각하는 방식을 따르고 있기 때문에, 주형(mold)(30)으로부터 인출되는 슬라브(S)가 공기와 접촉함에 따라 슬라브(S) 표면에 산화 스케일(scale: 금속면에 부착한 피막상의 불순물, 금속산화물)이 형성되어 품질 결합이 발생하는 문제가 있다.

더불어, 종래의 연주장치(10)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 슬라브(S)의 상면과 하면에만 분사하기 때문에, 슬라브의 측면측에서 응고 지연이 발생한다.

또한, 종래의 연주장치(10)는 냉각유체의 분사압력 및 노즐의 위치에 의하여 분사유체가 겹쳐지는 영역과 미분사 영역 등이 발생하여 슬라브(S)를 균일하게 냉각하기 어렵다.

그에 따라, 종래의 연주장치(10)는 슬라브(S)에 있어서 응고가 지연되는 영역이 존재하게 되는바, 응고속도의 차이에 의하여 슬라브(S)의 전체적인 내부 품질이 하향되는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 질소 가스를 분사하여 슬라브 표면에 산화 스케일이 형성되는 것을 방지하는 연주장치용 세그먼트 및 이를 구비하는 연주장치를 제공하는데에 있다.

또한 세그먼트 주변에 냉각 질소 가스가 존재되게 함으로써, 온도차와 같은 외부 환경적 요인으로부터 슬라브가 받는 영향을 최소화하는데 있다.

또한, 슬라브 주변에 균일하게 확산된 냉각 질소 가스를 존재하게 함으로써, 균일한 냉각을 가능케 하는 연주장치용 세그먼트 및 이를 구비하는 연주장치를 제공하는데에 있다.

상기 과제는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 소재를 이동시키는 다수 개의 롤러가 설치된 세그먼트 본체와; 상기 세그먼트 본체에 설치되어, 기체를 적어도 상기 소재를 포위하도록 분사하는 상부 냉각부 및 하부 냉각부를 포함하는 연주장치용 세그먼트에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 상부 냉각부와 상기 하부 냉각부 각각은, 상기 세그먼트 본체 주변의 기 설정된 영역까지 상기 기체가 존재하도록 상기 기체를 분사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 냉각부와 상기 하부 냉각부 각각은, 유입구; 상기 유입구와 연통되게 설치되는 분사 라인; 및 상기 분사 라인에 기 설정된 간격으로 설치되는 복수 개의 분사 노즐을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 분사 노즐은, 상기 소재를 향하여 설치되는 주 분사 노즐과; 상기 분사 라인의 측면을 따라 설치되는 측면 분사 노즐을 포함할 수 있다.

한편, 상기 상부 냉각부 또는 상기 하부 냉각부로부터 분사되는 상기 기체를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 기체는 냉각 질소 가스일 수 있다.

또한, 상기 소재는 슬라브일 수 있다.

상기 과제는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 벤더; 세그먼트; 및 상술된 연주장치용 세그먼트를 포함하되, 상기 연주 장치용 세그먼트는 상기 벤더와 상기 세그먼트 사이에 적어도 세 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 연주장치에 의하여 달성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연주장치용 세그먼트는 냉각 질소 가스를 분사하여 슬라브 표면에 산화 스케일이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 슬라브를 냉각하는데 있어서, 질소 가스를 사용함으로써, 슬라브의 표면을 더욱 강화할 수 있다.

또한, 세그먼트 주변에 냉각 질소 가스가 존재되게 함으로써, 온도차와 같은 외부 환경적 요인으로부터 슬라브가 받는 영향을 최소화할 수 있다.

또한, 슬라브 주변에 균일하게 확산된 냉각 질소 가스를 존재하게 함으로써, 균일한 냉각을 가능케 하여 슬라브의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 연주 주조 고정을 나타내는 도면이고,
도 2는 종래 기술에 따른 연속주조장치용 세그먼트의 일부를 나타내는 도면이고,
도 3은 종래 기술에 따른 연속주조장치용 세그먼트에 의한 냉각 방식을 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연주장치용 세그먼트를 구비하는 연주장치를 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연주장치용 세그먼트를 나타내는 도면이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연주장치용 세그먼트의 상부 냉각부와 하부 냉각부를 나타내는 도면이고,
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연주장치용 세그먼트의 분사 노즐을 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연주장치용 세그먼트(1)를 구비하는 연주장치(2)는 기체 중 하나인 질소 가스를 이용한 냉각 방식의 상기 연주장치용 세그먼트(1), 슬라브(S)를 인출하는 벤더(3), 종래의 세그먼트(4)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 연주장치용 세그먼트(1)와 종래의 세그먼트(4)는 다수 개의 롤러(5)를 구비하여 슬라브(S)를 이동시킨다.

상기 연주장치용 세그먼트(1)를 벤더(3) 이후로 적어도 세 개를 설치하고, 이후에는 종래의 세그먼트(4)를 설치하여 상기 연주장치(2)의 냉각 효율을 최적화할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연주장치용 세그먼트(1)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 벤더(3) 이후로 세 개가 설치된 것을 그 예로 하고 있으나, 반드시 이에 따르는 것은 아니며, 냉각 질소 가스에 의한 슬라브(S)의 냉각 효과 및 그에 따른 슬라브(S)의 응고 상태에 따라, 세 개보다 많게 또는 적게 설치될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연주장치용 세그먼트(1)는 세그먼트 본체(100), 상부 냉각부(200), 하부 냉각부(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.

세그먼트 본체(100)는 소재를 이동시키는 다수 개의 롤러(5), 상부 포켓부(110) 및 하부 포켓부(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 소재는 슬라브(S)이다.

상부 포켓부(110)와 하부 포켓부(120) 각각에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 냉각부(200) 및 하부 냉각부(300)가 각각 설치된다.

상부 포켓부(110)와 하부 포켓부(120) 각각에 설치되는 상부 냉각부(200) 및 하부 냉각부(300)는 기체를 분사하여, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 세그먼트 본체(100) 주변의 기 설정된 영역(A)까지 상기 기체가 존재하게 한다. 여기서, 상기 기체는 기 설정된 영역(A)까지 존재하여 대기 접촉을 차단하면서도 냉각 성능을 구비한 냉각 질소 가스를 이용하는 것이 바람직하다.

그에 따라, 세그먼트 본체(100)에 설치된 다수 개의 롤러(5)를 따라 이동하는 슬라브(S)는 냉각 질소 가스에 의하여 냉각되면서도 외부 공기와의 접촉이 차단되기 때문에, 슬라브(S) 표면에 산화 스케일이 형성되는 것이 방지된다.

또한, 냉각 질소 가스는 세그먼트 본체(100) 주변의 기 설정된 영역(A)까지 존재하기 때문에, 외부 공기와의 온도차 등의 환경적 영향을 최소화하여 슬라브(S)가 균일하게 냉각되게 한다.

따라서, 상기 연주장치용 세그먼트(1)는 냉각 질소 가스에 의한 냉각이 실시된 후 슬라브(S)의 내측까지 완전히 응고되는 시점까지 외부 공기와의 접촉을 차단하여 슬라브(S)의 품질 향상에 기여한다.

한편, 질소 가스의 경우 공기보다 무거우며, 중력의 영향을 받기 때문에 상부 냉각부(200)만을 설치하는 경우 슬라브(S)의 상부와 하부에서 냉각 질소 가스가 균일하게 존재하기 어렵다. 그에 따라, 하부 냉각부(300)를 통하여 추가적으로 냉각 질소 가스를 분사하여 슬라브(S) 주위에 균일한 냉각 질소 가스가 존재하게 한다.

제어부(400)는 상부 냉각부(200) 및 하부 냉각부(300)와 전기적으로 연결되어 상부 냉각부(200) 및 하부 냉각부(300) 각각으로부터 분사되는 냉각 질소 가스의 양을 제어한다.

즉, 상부 냉각부(200) 및 하부 냉각부(300) 각각으로부터 분사되는 냉각 질소 가스량을 조절하여 슬라브(S) 주위에 균일한 냉각 질소 가스가 존재하게 한다.

도 6을 참조하여 살펴보면, 상부 냉각부(200) 및 하부 냉각부(300) 각각은, 냉각 질소 가스가 유입되는 유입구(210, 310), 유입구(210, 310)와 연통되게 설치되는 분사 라인(220, 320) 및 분사 라인(220, 320)에 기 설정된 간격으로 설치되는 복수 개의 분사 노즐을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 분사 노즐은 분사 라인(220, 320)에 설치되는 위치에 따라, 주 분사 노즐(230, 330)과 측면 분사 노즐(240, 340)으로 구분된다.

유입구(210, 310)를 통하여 유입되는 냉각 질소 가스는 분사 라인(220, 320)을 따라 이동하여 주 분사 노즐(230, 330)과 측면 분사 노즐(240, 340)를 통해 분사 된다.

분사 라인(220, 320)은 유입구(210, 310)에 연통되게 설치되며, 관형상으로 형성되어 냉각 질소 가스가 이동하는 유로로 사용될 수 있다.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 분사 라인(220, 320)의 내부측에는 분사 공간(221, 231)이 형성될 수 있다. 그에 따라, 측면 분사 노즐(240, 340)을 통하여 분사되는 냉각 질소 가스는 분사 공간(221, 231)을 향하여 분사될 수 있다.

주 분사 노즐(230, 330)은 롤러(5)를 따라 이동하는 슬라브(S)를 향하여 냉각 질소 가스가 분사될 수 있도록 분사 라인(220, 320)에 설치된다.

주 분사 노즐(230, 330)로부터 분사되는 냉각 질소 가스는 슬라브(S) 주변에 균일하게 존재하게 된다. 따라서, 슬라브(S)는 주위에 균일하게 존재하는 냉각 질소 가스에 의하여 균일하게 냉각되며, 슬라브(S) 내부측으로의 응고속도 차이는 최소화되게 된다.

또한, 슬라브(S) 주위에는 균일하게 냉각 질소 가스가 존재하기 때문에, 슬라브(S)의 내측까지 완전히 응고되는 시점까지 외부 공기와의 접촉을 차단되어 슬라브(S) 표면에 산화 스케일이 형성되는 것이 방지된다.

측면 분사 노즐(240, 340)은 분사 라인(220, 320)의 측면을 따라 설치되어 세그먼트 본체(100) 주변에 균일하게 냉각 질소 가스가 존재하도록 냉각 질소 가스를 빠르게 확산시킨다. 여기서, 측면 분사 노즐(240, 340)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 분사 라인(220, 320)의 내측면을 따라 설치된 것을 그 예로 하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 확산 효과를 증대시키기 위해 외측면을 따라 설치될 수 있음은 물론이다.

즉, 상부 냉각부(200) 및 하부 냉각부(300) 각각은 주 분사 노즐(230, 330) 외에 측면 분사 노즐(240, 340)을 더 구비함으로써, 슬라브(S) 주변에 균일하게 냉각 질소 가스가 빠르게 존재하게 함과 동시에 슬라브 본체(110) 주변에 냉각 질소 가스를 빠르게 확산시킨다.

그에 따라, 상부 냉각부(200) 및 하부 냉각부(300)는 외부 공기와의 온도차 등의 환경적 영향을 최소화하여 슬라브(S)가 균일하게 냉각되게 한다.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 연주장치용 세그먼트 2 : 연주장치
3 : 벤더 5 : 롤러
100 : 세그먼트 본체 110 : 상부 포켓부
120 : 하부 포켓부 200 : 상부 냉각부
210, 310 : 유입구 220, 320 : 분사 라인
230, 330 : 주 분사 노즐 240, 340 : 측면 분사 노즐
300 : 하부 냉각부 400 : 제어부
S : 슬라브

Claims (8)

1. 소재를 이동시키는 다수 개의 롤러가 설치된 세그먼트 본체와;
   상기 세그먼트 본체에 설치되어, 기체를 적어도 상기 소재를 포위하도록 분사하는 상부 냉각부 및 하부 냉각부를 포함하는 연주장치용 세그먼트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부 냉각부와 상기 하부 냉각부 각각은,
   상기 세그먼트 본체 주변의 기 설정된 영역까지 상기 기체가 존재하도록 상기 기체를 분사하는 것을 특징으로 하는 연주장치용 세그먼트.
3. 제2항에 있어서,
   상기 상부 냉각부와 상기 하부 냉각부 각각은,
   유입구;
   상기 유입구와 연통되게 설치되는 분사 라인; 및
   상기 분사 라인에 기 설정된 간격으로 설치되는 복수 개의 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 연주장치용 세그먼트.
4. 제3항에 있어서,
   상기 분사 노즐은,
   상기 소재를 향하여 설치되는 주 분사 노즐과;
   상기 분사 라인의 측면을 따라 설치되는 측면 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 연주장치용 세그먼트.
5. 제2항에 있어서,
   상기 상부 냉각부 또는 상기 하부 냉각부로부터 분사되는 상기 기체의 양을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연주장치용 세그먼트.
6. 제1항에 있어서,
   상기 기체는 냉각 질소 가스인 것을 특징으로 하는 연주장치용 세그먼트.
7. 제1항에 있어서,
   상기 소재는 슬라브인 것을 특징으로 하는 연주장치용 세그먼트.
8. 벤더;
   세그먼트; 및
   제1항 내지 제7항 중 적어도 어느 하나에 기재된 연주장치용 세그먼트를 포함하되,
   상기 연주 장치용 세그먼트는 상기 벤더와 상기 세그먼트 사이에 적어도 세 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 연주장치.

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