KR100423442B1 - 편류를 방지할 수 있는 연속주조용 슬라이딩 게이트장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조 작업시 턴디쉬에서 몰드로 주입되는 용강의 흐름에 편류(bias flow)가 발생하지 않도록 된 슬라이딩 게이트장치에 관한 것으로, 타원형의 개도용 구멍이 가공된 2개의 회전판을 회전시키는 것에 의해서 개도율을 조절함으로서 연속주조작업시 정상주조속도에서의 용강의 흐름이 항상 중심축과 일치하도록 제작된 슬라이딩 게이트장치에 관한 것이다.

본 발명은 상노즐과 하노즐 사이에서 직선이동되는 한쌍의 중간 플레이트와 이를 구동하는 실린더를 갖추고, 상기 중간 플레이트내에서 회전되는 한쌍의 회전판을 갖추며, 상기 회전판의 회전각도를 변위시킴으로써 노즐구멍의 개도율을 조절하여 용강이 항상 상,하노즐의 중심축과 일치되는 흐름을 갖고서 몰드내로 주입되도록 하는 연속주조용 슬라이딩 게이트장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 주조작업시 정상 주조속도범위내에서 용강의 흐름을 중심축과 일치시킴으로써 용강의 편류발생을 억제하고, 그에 따른 침지노즐 내화물의 수명을 연장하며, 연연주비를 높이면서 주편의 개재물 및 기포성 결함발생을 저감할 수 있는 등의 효과가 얻어지는 것이다.

Description

편류를 방지할 수 있는 연속주조용 슬라이딩 게이트장치{SLIDING GATE DEVICE FOR CONTINUOUS CASTING TO PREVENT A BIAS FLOW}

본 발명은 연속주조 작업시 턴디쉬에서 몰드로 주입되는 용강의 흐름에 편류(bias flow)가 발생하지 않도록 된 슬라이딩 게이트장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 타원형의 개도용 구멍이 가공된 2개의 회전판을 회전시키는 것에 의해서개도율을 조절함으로써, 연속 주조작업시 정상주조속도에서의 용강의 흐름이 항상 침지노즐 중심축과 일치하도록 된 슬라이딩 게이트장치에 관한 것이다.

일반적으로 강의 연속주조 조업시, 턴디쉬에서 몰드로 유입되는 용강량은 주조속도를 비롯한 제반의 조업조건에 맞추어 알맞게 수시로 조절되어야 한다. 이와 같이 유입되는 용강량을 조절하기 위해서는 일반적으로 스토퍼 방식 및 슬라이딩 케이트 방식이 채용되어지고 있으며, 이중 스토퍼 방식은 용강량의 미세한 조정이 불가능하기 때문에 주로 부룸(Bloom)등을 제조하기 위한 연주기로서 그 사용이 국한 되고 있으며, 취급이 간편하고 미세량의 조정이 가능한 슬라이딩 케이트 방식은 슬라브 연주기 및 부룸연주기를 막론하고 널리 사용되고 있다.

상기에서 슬라이딩 게이트(100)는 그 구성요소인 상노즐(110), 하노즐(120) 및 그 사이에서 이동가능한 중간 플레이트(130)등을 구비한 것이고, 밸브 플레이트의 개수에 따라서 도 1에 도시된 바와 같이 2플레이트방식 혹은 3플레이트방식으로 구분되어진다.

상기 도 1의 a),b)에서 도시된 바와 같이, 종래의 슬라이딩 게이트 방식에서는 내경의 단면적에 대하여 개도되어지는 면적의 비율인 개도율이 100%에 달하지 않는 한 용강의 흐름은 중심축을 벗어나게 되어 편류가 발생하게 되며, 실제 조업시에는 그 개도율이 30 내지 50%의 범위로 관리되는 것이 일반적이므로 편류의 정도가 심하게 된다. 상기와 같이 편류가 발생하면, 슬라이딩 게이트(100) 하부의 침지 노즐(Submerged Entry Nozzle)(140)내에서 유속의 편차가 심해지므로 유속이 빠른 곳에서는 용손이 발생되고, 유속이 느린 곳에서는 개재물의 집적에 의한 노즐막힘 현상이 일어나서 조업의 안정성을 해치게 된다.

그리고, 몰드내로 토출되는 용강의 흐름이 비대칭적으로 됨에 따라서 주형내 응고층의 비정상적인 성장 및 국부적인 주편 결함을 야기하므로 편류를 어떻게 제어할 것인가가 연주조업에서 중요한 과제로 되는 것이다.

종래의 슬라이딩 게이트 플레이트의 개도 구멍은 일반적으로 원형이 채택되어지고 있으며, 대한민국 실용신안 출원번호 94-33511호에서는 타원형의 개도구멍을 가지는 슬라이딩 게이트의 플레이트를 고안하고 있다(도 1의 c),d)참조).

그러나, 상기 고안은 종래의 2플레이트 방식을 그대로 답습하고 있을 뿐만 아니라, 단지 상부 플레이트(110)와 하부플레이트(120)의 개도구멍(110a)(120a)의 형상을 타원형으로 개조한 것일 뿐이었다. 따라서, 상기와 같은 고안을 채택할 경우에도 연속조업시 용강흐름은 도 1의 a)와 같이 동일하므로 편류발생의 문제점은 해결할 수 없는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적으로 하는 것은 2개의 플레이트의 타원형 개도구멍의 상대위치를 직교위치에서 수평위치로 회전운동에 의해서 변환시켜가며 개도율을 조절하는 것에 의해서 용강이 항상 침지노즐 중심축과 일치되는 흐름을 갖도록 함으로써 편류의 발생을 방지하는 슬라이딩 게이트 장치를 제공함에 있는 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 슬라이딩 게이트장치를 도시한 것으로서,

a)는 2플레이트 방식을 도시한 구성도,

b)는 3플레이트 방식을 도시한 구성도,

c)는 2플레이트 방식의 타원형 유로를 갖는 평면도,

d)는 2플레이트 방식의 타원형 유로를 갖는 측면도;

도 2는 본 발명에 따른 연속주조용 슬라이딩 게이트장치를 도시한 분해 사시도;

도 3은 본 발명에 따른 슬라이딩 게이트장치를 도시한 구성도로서,

a)는 측면구성을 도시한 측 단면도,

b)는 평면 구성을 도시한 평면도;

도 4는 본 발명에 따른 슬라이딩 게이트장치를 도시한 것으로서 직선이동시의 동작을 도시한 측면도;

도 5는 본 발명에 따른 슬라이딩 게이트장치를 도시한 것으로서 회전구동시의 동작을 도시한 측면도;

도 6은 본 발명에 따른 슬라이딩 게이트장치의 회전개도를 도시한 것으로서,a)도는 90도의 위상차를 가진 최소 회전개도상태를 도시한 도면,

b)도는 0도의 위상차를 가진 최대 회전개도상태를 도시한 도면;

도 7은 연속주조작업을 모니터하는 경우, 주조속도에 따른 개도율의 변화를 도시한 그래프도;

도 8은 본 발명의 슬라이딩 게이트장치에서 타원형 개도구멍의 단반경/장반경비에 따른 회전구동시 개도율 변화범위를 도시한 그래프도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10a,10b... 중간 플레이트 12a,12b.... 원형 구멍

15..... 구동 실린더 15a..... 로드

20a,20b... 회전판 22a,22b... 단턱

25a,25b... 치차부 30a,30b... 모터

33a,33b... 기어 110.... 상노즐

120.... 하노즐 140.... 침지노즐

h1,h2... 타원형 구멍

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,연속주조 작업시 턴디쉬에서 몰드로 주입되는 용강의 흐름에 편류(bias flow)가 발생하지 않도록 된 슬라이딩 게이트장치에 있어서,상노즐과 하노즐 사이에서 직선이동되는 한쌍의 중간 플레이트;상기 한쌍의 중간 플레이트를 전,후진 구동하는 실린더;상기 중간 플레이트내에서 회전되고, 중앙에는 각각 타원형 구멍들이 형성되는 한쌍의 회전판; 및

상기 실린더의 반대측으로 형성된 상기 회전판의 호형 치차부에 기어들이 각각 치차결합하여 상기 회전판의 회전각도가 변위되도록 회전시킴으로써 상기 구멍들의 개도율을 조절하는 회전모터;를 포함하고,상기 회전판은 상기 회전모터에 의해서 회전되어 상기 타원형 구멍들이 서로 교차하면 그 연통되는 부분이 최소가 되어 최소 회전 개도를 나타내고, 상기 회전판의 타원형 구멍들이 서로 일치하면 개도율이 최대로 되어 최대 회전개도를 유지함을 특징으로 하는 연속주조용 슬라이딩 게이트장치를 제공함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 슬라이딩 게이트 장치(1)는 2매의 중간 플레이트방식이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 연속주조 작업시 턴디쉬에서 몰드로 주입되는 용강의 흐름에 편류(bias flow)가 발생하지 않도록 된 슬라이딩 게이트장치이다.

본 발명의 게이트 장치는 상노즐(110)과 하노즐(120) 사이에서 직선이동되는 한쌍의 중간 플레이트(10a)(10b)와 이를 구동하는 실린더(15)를 갖추고, 상기 실린더(15)는 턴디쉬(미도시)의 하부측에 고정대(17)를 통하여 장착되며, 상기 실린더(15)의 로드(15a)는 각각 상기 중간 플레이트(10a)(10b)의 측면에 연결되어 상기 로드(15a)의 전,후진으로 중간 플레이트(10a)(10b)를 전,후진 시킬 수 있는 것이다.

그리고, 상기 중간 플레이트(10a)(10b)내에는 각각 회전되는 한쌍의 회전판(20a)(20b)을 갖추며, 상기 회전판(20a)(20b)의 회전각도를 변위시킴으로써 노즐구멍의 개도율을 조절하여 용강이 항상 중심축과 일치되는 흐름을 갖도록 구성된다.

상기 회전판(20a)(20b)은 각각 상기 중간 플레이트(10a)(10b)의 중앙에 마련된 끼움구멍(12a)(12b)으로 삽입되는 원형 단턱(22a)(22b)을 갖추고, 상기 중간 플레이트(10a)(10b)에 회전가능하도록 결합되는 것이며, 상기 실린더(15)의 반대측으로는 호형 치차부(25a)(25b)를 형성하여 상기 턴디쉬의 하부측에 장착된 회전모터(30a)(30b)의 기어(33a)(33b)에 각각 치차결합된다. 그리고, 상기 회전판(20a)(20b)들은 중앙의 단턱(22a)(22b)을 상하방향으로 관통하는 타원형 구멍(h1)(h2)들을 각각 형성하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 먼저 주조작업의 초기에 2개의 중간 플레이트(10a)(10b)가 도 4a)에 도시된 바와 같이 후진된 상태에서 실린더(15)에 의해서 상노즐(110)과 하노즐(120)의 사이로 전진하고 상기 중간 플레이트(10a)(10b)에 장착된 회전판(20a)(20b)들은 서로 나란하게 포개진 상태에서 실린더 로드(15a)의 직선이동에 따라서 상노즐(110)과 하노즐(120)의 중심부로 이동되어 개공이 시작된다. 이러한 경우, 상노즐(110)의 노즐 구멍(110a)과 상하 회전판(20a)(20b)의 타원형 구멍(h1)(h2) 및 하노즐(120)의 구멍(120a)들은 각각 그 중심이 일치된 상태이고, 상기 회전판(20a)(20b)들의 일측 호형 치차부(25a)(25b)들은 도 4b)에 도시된 바와 같이 전진되어, 회전모터(30a)(30b)들의 축에 형성된 기어(33a)(33b)들과 치차 결합된다.

다음, 상기 회전판(20a)(20b)을 통한 노즐 구멍의 원하는 개도율을 얻기 위하여 회전모터(30a)(30b)가 도 5a) 및 5b)에 도시된 바와 같이 각각 작동을 하게된다. 이러한 경우 회전되어지는 회전판(20a)(20b)의 방향은 서로 반대이며, 점차 반대방향으로 회전시키는 것에 의하여 개도율을 감소시키고, 대략 45도씩 회전시켜 회전판(20a)(20b)들이 도 6a)와 같이 완전하게 서로 반대방향으로 회전되는 경우 회전판(20a)(20b)의 타원형 구멍(h1)(h2)들은 서로 연통되는 부분이 최소가 되어 최소 회전 개도상태를 나타낸다.

만일, 이로부터 상기 중간 플레이트(10a)(10b)들의 회전판(20a)(20b)들을 각각 반대방향으로 회전시키면, 그 개도율은 점차적으로 증가되어 그 내부를 통하여 주입되는 용강의 유량은 증대된다. 또한, 더욱 회전시켜 회전판(20a)(20b)들이 서로 평행으로 일치되도록 하면 개도율이 최대로 되어 최대 회전개도상태를 유지한다.

이와 같이 본 발명에서는 주조속도가 정상상태에 도달된 후에는, 회전판(20a)(20b)의 회전운동에 의해서만 개도율을 조정하게 된다. 따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 회전판(20a)(20b)의 타원형 구멍(h1)(h2)들을 통하여 흐르는 용강흐름이 상노즐(110) 및 하노즐(120)의 중심축 및 침지노즐(140)의 중심축과 일치됨에 따라서 편류의 발생이 완전하게 억제되어지는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

한편, 상기와 같이 개도율을 조정하여 용강주입을 마친 다음에는 상기 회전판(20a)(20b)들이 서로 일직선으로 모아지도록 회전되고, 실린더(15)가 후진되어 상기 중간 플레이트(10a)(10b)를 도 4a)와 같이 후진시킴으로써 중간 플레이트(10a)(10b)에 의해서 상노즐(110)과 하노즐(120)의 구멍(110a)(120a)들이차단되는 것이다.

이하, 실험예를 통하여 본 발명의 작용효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

실험예

본 발명에 의해서 제작된 슬라이딩 게이트 장치의 개도율 조절범위가 실제 주조시 개도율 변화범위를 만족하는 지의 여부를 확인하기 위하여 실제 주조조업을 대상으로 주조속도와 개도율의 상관 관계를 모니터링한 결과, 그 결과를 도 5에서 그래프로 도시하였다. 그리고, 그 작업조건은 아래의 표 1에 기재하였다.

표 1 모니터링시 주조조업조건

슬라브폭	총모니터링 시간	모니터링 간격	대상 강종	슬라이딩 게이트 내경지름
1270mm	주조개시후 220분간	15초당 1회	중탄소강(C: 0.15%)	65mm

도 7에서 도시된 바와 같이, 정상적인 주조속도인 1.0 내지 1.25m/min의 범위에서 개도율은 33% 내지 48%의 범위를 나타내고 있다. 이 결과를 본 발명에 의한 회전판(20a)(20b)의 회전구동시 개도율 변화범위를 나타낸 도 8과 비교하여 보면, 상기 주조작업 조건에서는 타원의 단반경/ 장반경 비율이 0.5 혹은 0.55로 할 경우, 정상주조속도에서의 개도율 범위를 충분히 만족할 수 있음을 나타내고 있다.

따라서, 실제 주조조업시 개도율 변화범위에 영향을 미치는 요소인 주조폭과 목표 주조속도는 조업개시 이전에 결정되므로 어떤 조업조건에 대해서도 회전판(20a)(20b)의 타원구멍에서 적절한 단반경/ 장반경 비를 갖는 중간플레이트(10a)(10b)를 적용할 수 있게 된다.

상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 주조작업시 정상 주조속도범위내에서 용강의 흐름을 중심축과 일치시킴으로써 용강의 편류발생을 억제하고, 그에 따른 침지노즐 내화물의 수명을 연장하며, 연연주비를 높이면서 주편의 개재물 및 기포성 결함발생을 저감할 수 있는 등의 효과가 얻어지는 것이다.

Claims (3)

1. 연속주조 작업시 턴디쉬에서 몰드로 주입되는 용강의 흐름에 편류(bias flow)가 발생하지 않도록 된 슬라이딩 게이트장치에 있어서,

   상노즐(110)과 하노즐(120) 사이에서 직선이동되는 한쌍의 중간 플레이트(10a)(10b);

   상기 한쌍의 중간 플레이트(10a)(10b)를 전,후진 구동하는 실린더(15);

   상기 중간 플레이트(10a)(10b)내에서 회전되고, 중앙에는 각각 타원형 구멍(h1)(h2)들이 형성되는 한쌍의 회전판(20a)(20b); 및

   상기 실린더(15)의 반대측으로 형성된 상기 회전판(20a)(20b)의 호형 치차부(25a)(25b)에 기어(33a)(33b)들이 각각 치차결합하여 상기 회전판(20a)(20b)의 회전각도가 변위되도록 회전시킴으로써 상기 구멍(h1)(h2)들의 개도율을 조절하는 회전모터(30a)(30b);를 포함하고,

   상기 회전판(20a)(20b)은 상기 회전모터(30a)(30b)에 의해서 회전되어 상기 타원형 구멍(h1)(h2)들이 서로 교차하면 그 연통되는 부분이 최소가 되어 최소 회전 개도를 나타내고, 상기 회전판(20a)(20b)의 타원형 구멍(h1)(h2)들이 서로 일치하면 개도율이 최대로 되어 최대 회전개도를 유지함을 특징으로 하는 연속주조용 슬라이딩 게이트장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전판(20a)(20b)은 각각 상기 중간 플레이트(10a)(10b)의 중앙에 마련된 끼움구멍(12a)(12b)으로 삽입되는 원형 단턱(22a)(22b)을 갖추고, 상기 중간 플레이트(10a)(10b)에 회전가능하도록 결합되는 것임을 특징으로 하는 연속주조용 슬라이딩 게이트장치.
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