KR100946659B1 - 연속주조용 침지노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조용 침지노즐에 관한 것으로, 보다 상세히는 주형내 용강의 비정상적인 유동을 방지할 수 있는 연속주조용 침지노즐에 관한 것이다.

본 발명에 따른 연속주조용 침지노즐은 몸체(140) 중앙으로 길이방향을 따라 형성되고 하부 일측에서 확대되는 확장유로(110)와 상기 확장유로(110)를 통해 유입된 용강이 빠른 유속으로 배출되도록 하부 양측에 하향 형성되는 한 쌍의 토출구(120) 그리고 몸체(140) 밑면에 형성된 연결공(130)을 가지며 용강 하향류가 형성되도록 하는 주노즐(100);

상기 연결공(130)에 대응되도록 상부에 형성된 연결공(230)과 주형(400) 내부에 위치하는 용강이 유입되도록 바닥 중앙에 형성된 유입공(210)과 유입된 용강이 다시 상기 주형(400) 내부로 하향 배출되도록 양측에 외부를 향해 하향 형성되는 한 쌍의 배출공(220)이 형성되어 상기 유입공(210)을 통해 유입된 용강이 또 다른 하향류를 형성되도록 하는 보조노즐(200); 및

상단은 상기 주노즐(100)의 연결공(130)과 결합되고, 하단은 상기 보조노즐(200)의 연결공(230)에 결합됨으로써 상기 주노즐(100)과 상기 보조노즐(200)을 연결하는 연결구(300)가 포함되어 이루어지며 상기 주노즐(100)로부터 형성된 용강 하향류는 상기 주형(400) 내부의 가장자리와 바닥을 거쳐 상기 보조노즐(200)이 위치한 상기 주형(400) 내부의 중앙으로 순환되며, 상기 주형(400) 내부의 중앙으로 순환된 용강의 일부는 상기 보조노즐(200)의 유입공(210)을 통해 상기 보조노즐(200)의 하부로 유입되어 양측의 상기 배출공(220)으로 배출되어 상기 주형(400) 내부에 또 다른 하향류가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

침지노즐, 연속주조, 용강순환, 용강상향류, 용강직상류, 용강하향류

Description

연속주조용 침지노즐{Submerged entry nozzle for continuous casting}

도 1은 종래 연속주조용 침지노즐에 따른 주형내 용강의 흐름을 나타내는 순환상태도.

도 2는 본 발명에 따른 연속주조용 침지노즐의 구성단면도.

도 3은 본 발명에 따른 연속주조용 침지노즐이 설치된 주형내 용강의 흐름을 나타내는 순환상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...주노즐 110...확장유로 220...배출공

130...연결공 200...보조노즐 210...유입공

230...연결공 300...연결구

본 발명은 연속주조용 침지노즐에 관한 것으로, 보다 상세히는 주형내 용강의 비정상적인 유동을 방지할 수 있는 연속주조용 침지노즐에 관한 것이다.

일반적인 침지노즐은, 연속주조 공정시 래들로부터 노즐을 통하여 턴디쉬로 공급되는 용강을 턴디쉬 하부에 설치된 주형에 공급하는 노즐로서 보통 주형내의 용강에 수직으로 담겨져 설치되는 것이 일반적이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 침지노즐은, 원통형의 몸체(1) 내부에 턴디쉬로부터 유입되는 용강을 몸체(1)의 하부 양측에 형성된 토출구(3)를 통해 주형(4)내부로 배출되도록 길이방향으로 형성된 유로(2)를 가짐으로써, 용강을 주형(4)내부로 원활하게 배출시킬 뿐 아니라, 배출된 용강이 주형(4)내부에서 균일하게 배분될 수 있도록 순환시키는 역할을 담당한다.

일반적으로, 침지노즐의 토출구(3)를 빠져나온 용강은 적정한 유량 및 유속으로 주형(4)의 내벽면을 향하여 크게 용강상향류(6)와 용강하향류(7)로 두 갈래로 나뉘어지는 유동형태를 가진다. 이 때, 주형(4)이 광폭일 경우나 토출구(3)로부터 토출되는 용강의 유속이 약할 경우, 용강상향류(6)는 용강직상류(8)로 분기되어 용강상향류(6), 용강하향류(7), 및 용강직상류(8)의 세 갈래로 이루어지는 유동형태를 갖는다.

이 중, 용강직상류(8)는, 토출구(3)를 빠져나온 용강상향류(6)의 유속의 약할 경우, 그 일부가 주형 상부 표면의 용융슬래그(5)쪽으로 곧바로 부상하면서 발생된다. 이 용강직상류(8)는 용융슬래그(5) 아래까지 부상한 다음 주형(4)의 내벽면을 향해 이동되며 이 과정에서, 용융슬래그(5)를 주형(4) 내벽면으로 밀어내어 용융슬래그(5)의 두께를 비정상적으로 만든다. 이에 따라서, 침지노즐 주위에는 새로운 용강이 공급되지 않고 정체되는 이른바 데드존(9)이 형성되며, 이 부분의 온 도가 떨어지면서 굳어버리는 데켈현상으로 인해 완성되는 슬래브 표면에 선상 스카브 및 다크라인 등과 같은 결함이 유발되는 문제점이 발생한다.

또한, 용강직상류(7)는 용강상향류(6)와 주형의 내벽 부근에서 서로 충돌하여 이 부분에서 용융슬래그나 집적된 개재물 예컨대, Al₂O₃, FeO, TiO₂, SiO₂ 등이 주로 포함된 다수의 디프(10,Dif)들을 발생시키는데, 이 디프(10)가 아래로 침전되면서 용융하향류(7)에 실려 주형(4)의 하부 깊숙히 침투되고 재 부상되지 않음으로써, 슬래브의 표면에 선상 스카브 및 다크라인 등과 같은 결함들이 발생될 수 있다. 이 디프(10)들은, 용강하향류(7)에 의해 그 일부가 재 부상되는 경우도 있으나 그 부상유속이 매우 작아 큰 효과를 기대하기 어렵다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 주형내 용강의 비정상적인 유동이 방지되도록 주형내로 용강을 원활하게 주입시키고, 주입된 용강이 주형내부에서 균일하게 순환되도록 하는 연속주조용 침지노즐의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연속주조용 침지노즐은 몸체(140) 중앙으로 길이방향을 따라 형성되고 하부 일측에서 확대되는 확장유로(110)와 상기 확장유로(110)를 통해 유입된 용강이 빠른 유속으로 배출되도록 하부 양측에 하향 형성되는 한 쌍의 토출구(120) 그리고 몸체(140) 밑면에 형성된 연결공(130)을 가지며 용강 하향류가 형성되도록 하는 주노즐(100);

상기 연결공(130)에 대응되도록 상부에 형성된 연결공(230)과 주형(400) 내부에 위치하는 용강이 유입되도록 바닥 중앙에 형성된 유입공(210)과 유입된 용강이 다시 상기 주형(400) 내부로 하향 배출되도록 양측에 외부를 향해 하향 형성되는 한 쌍의 배출공(220)이 형성되어 상기 유입공(210)을 통해 유입된 용강이 또 다른 하향류를 형성되도록 하는 보조노즐(200); 및

상단은 상기 주노즐(100)의 연결공(130)과 결합되고, 하단은 상기 보조노즐(200)의 연결공(230)에 결합됨으로써 상기 주노즐(100)과 상기 보조노즐(200)을 연결하는 연결구(300)가 포함되어 이루어지며 상기 주노즐(100)로부터 형성된 용강 하향류는 상기 주형(400) 내부의 가장자리와 바닥을 거쳐 상기 보조노즐(200)이 위치한 상기 주형(400) 내부의 중앙으로 순환되며, 상기 주형(400) 내부의 중앙으로 순환된 용강의 일부는 상기 보조노즐(200)의 유입공(210)을 통해 상기 보조노즐(200)의 하부로 유입되어 양측의 상기 배출공(220)으로 배출되어 상기 주형(400) 내부에 또 다른 하향류가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 연결구(300)는 주노즐(100)과 보조노즐(200)의 연결공(130,230)들에 나사결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연속주조용 침지노즐은, 턴디쉬로부터 유입되는 용강을 주형(400) 내부로 배출시키는 주노즐(100)과, 주노즐(100)의 하부에 연결되어 주형(400) 내부의 용강의 순환을 돕는 보조노즐(200)과, 주노즐(100)과 보조노즐(200)을 상호연결하는 연결구(300)를 포함한다.

상기 주노즐(100)은, 원통형의 몸체(140) 내부에 턴디쉬로부터 유입되는 용강이 이동될 수 있도록 길이방향으로 형성된 확장유로(110)를 가진다. 이 확장유로(110)는 주노즐(100) 하부 일측을 지나면서 확장되며 따라서, 주노즐(100)의 몸체(140)도 확장유로(110)를 따라 하부가 확장된다.

주노즐(100)의 하단 양측에는 확장유로(110)를 따라 이동한 용강이 주형(400 내로 배출되는 토출구(120)가 형성된다. 이 토출구(120)는 용강이 외부로 빠르게 배출되도록 하향 형성된다. 그리고, 주노즐(100) 저부 중앙에는 상기 연결구(300)가 결합되는 연결공(130)이 형성된다.

주노즐(100)의 하부에 연결되는 보조노즐(200)은, 주노즐(100)과 마찬가지로 몸체(240) 내부에 용강이 이동될 수 있는 유로가 형성된다. 보조노즐(200) 상부에는 주노즐(100)의 연결공(130)에 대응되는 연결공(230)이 형성되고, 바닥 중앙에는 주형(400)내 용강이 몸체(240) 내부로 유입되도록 유입공(210)이 형성된다. 그리고, 이 유입공(210)을 통해 유입된 용강이 유로를 따라 다시 주형(400) 내로 배출되도록 보조노즐(200) 양측으로 배출공(220)이 형성된다. 이 배출공(220)은 유입된 용강이 하향 배출되도록 하향 형성된다.

연결구(300)는, 주노즐(100)과 보조노즐(200)의 연결공(130,230)들에 양단이 각각 결합됨으로써 두 노즐(100,200)이 연결된다. 즉, 상단은 주노즐(100)의 연결공(130)과 결합되고, 하단은 보조노즐(200)의 연결공(230)에 결합된다. 연결구(300)의 결합방법으로 끼우거나 용접에 의한 결합도 가능하나, 탈착이 용이하도록 상기 연결공(130,230)들의 내측과 연결구(300)의 양단에 나사부를 형성시켜 나사결합에 의해 체결되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 연속주조용 침지노즐의 작용을 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 연속주조용 침지노즐이 설치된 주형(400) 내 용강의 흐름을 나타내는 순환상태도이다.

주노즐(100)과 보조노즐(200)은 연결구(300)에 의해 연결된 채 모두 주형(400)내의 용강에 담겨져 설치된다. 이후 연속주조 공정에 따라 주노즐(100)의 내부로 용강이 공급되기 시작하면 내부에 형성된 확장유로(110)를 따라 주노즐(100)의 하부를 향해 이동되며 유로가 확장되기 시작하면 유속은 저하된다.

용강의 유속이 저하되면서 주노즐(100)의 하부에는 다량의 용강이 누적되는데 이로 인해, 주노즐(100)의 하부 벽면에 큰 압력이 작용하게 되어 이 곳의 용강은 양측의 토출구(120)를 통해 빠르게 주형(400)내부로 배출될 수 있다. 특히, 토출구(120)는 외측으로 하향 경사져 있으므로 상부에서 하부로 이동하는 용강의 배출저항을 최소화시킴으로써 용강을 주형(400) 내부로 보다 빠르게 배출시킬 수 있다.

이에 따라서, 배출되는 용강의 유속이 느려 토출구(120)의 입구가 막히는 현상 및 주형(400)내 용강의 비정상적인 흐름이 개선될 수 있다. 즉, 토출구(120)를 통해 빠져나가는 용강의 유속이 빠르고, 확장유로(110)로 인해 토출구(120)와 주형(400)내벽과의 거리가 상대적으로 가까워진 관계로 용강직상류의 발생이 억제되어 용강상향류(420)의 흐름이 개선되는 것이다.

이에 따라, 주노즐(100) 주변은 상시 뜨거운 용강이 공급되므로 이 부분에서 용강이 식어 굳어버리는 데켈현상이 억제될 수 있을 뿐만 아니라, 종래와 같이 용강직상류와 용강상향류가 충돌하면서 생성되는 디프의 발생 또한 억제될 수 있다.

한편, 주노즐(100)로부터 형성된 용강하향류(430)는 종래의 용강하향류와 동일한 흐름을 보이는데, 종래에 비해 토출구로 배출되는 용강의 유속이 향상되었다고는 하나 침투깊이가 큰 용강하향류는 주형(400)하부에 쌓여 원활한 순환이 이루어지지 않게 된다. 이 경우, 주노즐(100)의 하부에 연결된 보조노즐(200)에 의해 용강하향류(430)의 흐름이 개선될 수 있다.

용강하향류(430)는, 주형(400)의 가장자리와 바닥을 거쳐 보조노즐(200)이 위치한 주형(400)의 중앙으로 순환한다. 이 때, 중앙으로 순환된 용강의 일부는 보조노즐(200)의 유입공(210)을 통해 하부로 유입되어 배출공(220)을 통해 양측으로 배출되는데 이 배출공(220)이 하향형성되어 있으므로, 이곳으로 배출되는 용강은 또 다른 하향류(440)를 형성하게 된다.

이 하향류(440)는 주노즐(100)의 용강하향류(430)가 순환하면서 발생되는 인장력에 의해 상대적으로 빨라진 유속으로 용강하향류(430)에 편승되어 이 용강하향류(430)의 유속을 증대시킴으로써 주형(400)하부의 용강흐름을 개선시킨다. 이로 인해, 주형(400)하부의 용강온도가 상승되며 여기에 침전되어 있던 디프들이 주형(400)상부로 부상됨으로써 완성되는 슬래브내에 디프가 함유되는 것을 억제할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 연속주조용 침지노즐에 따르면, 주노즐에 의해 주형내부로 배출되는 용강의 유속이 증가되고, 보조노즐에 의해 주형 하부의 용강흐름이 개선됨으로써, 주형내 용강이 전체적으로 원활하게 순환되면서 이로 인해 용강의 불순물의 함유가 억제되므로 완성되는 슬래브의 품질이 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 몸체(140) 중앙으로 길이방향을 따라 형성되고 하부 일측에서 확대되는 확장유로(110)와 상기 확장유로(110)를 통해 유입된 용강이 빠른 유속으로 배출되도록 하부 양측에 하향 형성되는 한 쌍의 토출구(120) 그리고 몸체(140) 밑면에 형성된 연결공(130)을 가지며 용강 하향류가 형성되도록 하는 주노즐(100);

   상기 연결공(130)에 대응되도록 상부에 형성된 연결공(230)과 주형(400) 내부에 위치하는 용강이 유입되도록 바닥 중앙에 형성된 유입공(210)과 유입된 용강이 다시 상기 주형(400) 내부로 하향 배출되도록 양측에 외부를 향해 하향 형성되는 한 쌍의 배출공(220)이 형성되어 상기 유입공(210)을 통해 유입된 용강이 또 다른 하향류를 형성되도록 하는 보조노즐(200); 및

   상단은 상기 주노즐(100)의 연결공(130)과 결합되고, 하단은 상기 보조노즐(200)의 연결공(230)에 결합됨으로써 상기 주노즐(100)과 상기 보조노즐(200)을 연결하는 연결구(300)가 포함되어 이루어지며 상기 주노즐(100)로부터 형성된 용강 하향류는 상기 주형(400) 내부의 가장자리와 바닥을 거쳐 상기 보조노즐(200)이 위치한 상기 주형(400) 내부의 중앙으로 순환되며, 상기 주형(400) 내부의 중앙으로 순환된 용강의 일부는 상기 보조노즐(200)의 유입공(210)을 통해 상기 보조노즐(200)의 하부로 유입되어 양측의 상기 배출공(220)으로 배출되어 상기 주형(400) 내부에 또 다른 하향류가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연결구(300)는,

   주노즐(100)과 보조노즐(200)의 연결공(130,230)들에 나사결합되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐.

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