KR101379167B1 - Submerged entry nozzle and method of continuous casting using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속주조기의 침지노즐 및 이를 이용한 연속 주조 방법에 관한 것으로, 침지노즐 내벽에 존재하는 용강의 용존 산소 및 개재물의 산소를 내화재로 흡수 및 물질 전달 현상을 발생시켜, 상기 침지노즐 내벽에 개재물이 부착됨을 근원적으로 억제시키고, 이를 통해 장수명화를 구현할 수 있는 침지노즐과 연속 주조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의한 침지노즐은, 턴디쉬 내의 용강을 몰드 내로 안내하는 내벽을 포함하여 구성되는 노즐몸체와; 상기 노즐몸체의 내벽을 노즐몸체 내부에서 둘러싸는 공간으로 형성된 내공부가 포함되며, 상기 노즐 몸체는 이트리아(Y2O3) 첨가 지르코니아(ZrO2)계인 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ)를 포함하는 내화물로 구현된다.
또한, 본 발명에서는 상기 내공부에 환원가스를 공급하되, 공급되는 환원가스의 산소 포텐셜을 상기 용강의 산소 포텐셜 보다 낮게 유지하도록 한다. The present invention relates to an immersion nozzle of a continuous casting machine and a continuous casting method using the same, by absorbing dissolved oxygen and oxygen of inclusions in the inner wall of the immersion nozzle as a refractory material and generating a mass transfer phenomenon, inclusions in the inner wall of the immersion nozzle It is possible to fundamentally suppress the adhesion, thereby providing an immersion nozzle and a continuous casting method that can achieve a long life.
An immersion nozzle according to an embodiment of the present invention includes a nozzle body including an inner wall for guiding molten steel in a tundish into a mold; It includes an inner cavity formed as a space surrounding the inner wall of the nozzle body in the nozzle body, the nozzle body comprises an yttria stabilized zirconia (YSZ) of yttria (Y 2 O 3 ) addition zirconia (ZrO 2 ) -based It is implemented with refractory materials.
In the present invention, while reducing gas is supplied to the inner cavity, the oxygen potential of the supplied reducing gas is kept lower than the oxygen potential of the molten steel.

Description

침지노즐및 이를 이용한 연속 주조 방법{Submerged entry nozzle and method of continuous casting using the same}Submerged entry nozzle and method of continuous casting using the same}

본 발명은 침지노즐 및 이를 이용한 연속 주조 방법에 관한 것으로, 특히 스테인리스강 또는 고합금강의 연속 주조시의 노즐 막힘을 저감케 하는 턴디쉬용 침지노즐과 이에 관한 연속 주조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an immersion nozzle and a continuous casting method using the same, and more particularly, to a dip dish immersion nozzle for reducing nozzle clogging during continuous casting of stainless steel or high alloy steel and a continuous casting method thereof.

일반적인 연속 주조 공정은 레이들에 수용된 용강을 턴디쉬로 주입하고, 턴디쉬에서 주입된 용강을 주형에 연속적으로 주입시켜 용강을 1차 냉각시킨 후, 1차 냉각된 주편의 표면에 냉각수를 살수하여 2차 냉각시킴에 따라 용강을 응고시켜 주편을 제조하는 공정이다. 이때, 턴디쉬에 수용된 용강을 주형 내로 공급하는 과정에서 용강은 턴디쉬의 출탕구에 설치되는 슬라이딩 게이트에 의해 출탕이 단속되고, 침지노즐을 통하여 주형 내로 공급된다. 이 때, 상기 침지노즐은 고온의 용융된 용강을 이송하므로 내화물로 구성된다.In general continuous casting process, the molten steel contained in the ladle is injected into the tundish, the molten steel injected from the tundish is continuously injected into the mold to cool the molten steel first, and then the cooling water is sprayed on the surface of the first cooled slab. As the secondary cooling, the molten steel is solidified to produce a cast steel. At this time, in the process of supplying the molten steel accommodated in the tundish into the mold, the molten steel is interrupted by the sliding gate installed in the trough of the tundish, and is supplied into the mold through the immersion nozzle. At this time, the immersion nozzle is made of refractory because it transfers the molten steel of high temperature.

한편, 용강 및 용강 내의 개재물은 상기 침지노즐을 구성하는 내화물과 화학 반응하여 소정의 물질을 생성하고, 상기 물질이 침지노즐의 내벽에 응착될 수 있다. 이 경우, 상기 침지노즐을 통과하는 용강이 침지노즐 내벽에 응고 및 부착되는 현상이 촉진될 수 있으며, 이는 침지노즐을 통과하는 용강의 흐름을 원활치 않게 하여 주편의 생산성이 저하되는 원인이 될 수 있다.Meanwhile, molten steel and inclusions in the molten steel may chemically react with the refractory constituting the immersion nozzle to generate a predetermined substance, and the substance may be adhered to the inner wall of the immersion nozzle. In this case, the phenomenon that the molten steel passing through the immersion nozzle solidifies and adheres to the inner wall of the immersion nozzle may be promoted, which may cause the flow of the molten steel passing through the immersion nozzle to be smooth, thereby lowering the productivity of the cast steel. .

또한, 스테인리스강 또는 고합금강의 연속 주조시 이와 같은 노즐 막힘 현상은 더욱 심각한 문제를 야기할 수 있으며, 희토류(REM) 첨가강의 경우에는 연속 주조를 통한 단연주조차 불가능한 실정이다.In addition, such a nozzle clogging phenomenon may cause more serious problems in the continuous casting of stainless steel or high alloy steel, and even in the case of rare earth (REM) added steel, even casting by continuous casting is impossible.

상기 노즐 막힘을 해소하기 위해 종래의 경우 개재물과 젖음성이 작은 코팅층을 상기 침지노즐의 내벽에 형성하거나, 상기 내벽의 거칠기를 양호하게 하여 개재물의 부착을 방지하는 방안 등이 제시되었으나 이를 통해서는 상기 노즐 막힘 현상을 근본적으로 해결하지 못하고 있는 실정이다. In order to solve the clogging of the nozzle, a method of forming a coating layer having a small inclusion and a low wettability on the inner wall of the immersion nozzle or preventing the attachment of the inclusion by improving the roughness of the inner wall has been proposed. There is no fundamental solution to clogging.

본 발명은 연속주조기의 침지노즐에서 침지노즐 내벽에 존재하는 용강의 용존 산소 및 개재물의 산소를 내화재로 흡수 및 물질 전달 현상을 발생시켜, 상기 침지노즐 내벽에 개재물이 부착됨을 근원적으로 억제시키고, 이를 통해 장수명화를 구현할 수 있는 침지노즐과 이를 이용한 연속 주조 방법을 제공함을 그 목적으로 한다. The present invention absorbs dissolved oxygen and inclusion oxygen in the molten steel in the immersion nozzle inner wall in the immersion nozzle of the continuous casting machine as a refractory material and generates a mass transfer phenomenon, thereby fundamentally suppress the inclusion of the inclusion on the inner wall of the immersion nozzle, The purpose of the present invention is to provide an immersion nozzle that can realize long life and a continuous casting method using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 의한 침지노즐은 턴디쉬 내의 용강을 몰드 내로 안내하는 내벽을 포함하여 구성되는 노즐몸체와; 상기 노즐몸체의 내벽을 노즐몸체 내부에서 둘러싸는 공간으로 형성된 내공부가 포함되며, 상기 노즐 몸체는 이트리아(Y2O3) 첨가 지르코니아(ZrO2)계인 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ)를 포함하는 내화물로 구현된다. In order to achieve the above object, the immersion nozzle according to one aspect of the present invention includes a nozzle body including an inner wall for guiding molten steel in a tundish into a mold; It includes an inner cavity formed as a space surrounding the inner wall of the nozzle body in the nozzle body, the nozzle body comprises a yttria stabilized zirconia (YSZ) which is yttria (Y 2 O 3 ) addition zirconia (ZrO 2 ) -based It is implemented with refractory materials.

또한, 상기 내공부는 상기 노즐몸체의 일영역상에서 외부와 유체소통 가능한 연통구가 구비된다. In addition, the inner cavity is provided with a communication port in fluid communication with the outside on one region of the nozzle body.

또한, 본 발명에서 상기 연통구에는 환원가스를 공급하는 환원가스 공급부가 더 포함될 수 있다.In addition, the communication port in the present invention may further include a reducing gas supply unit for supplying a reducing gas.

또한, 본 발명에서 상기 내공부에는 환원성 가스로서 CO/CO2 또는 H2/H2O 가스가 채워져 있다. In the present invention, the inner cavity is filled with CO / CO 2 or H 2 / H 2 O gas as a reducing gas.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 용강을 턴디쉬에서 침지노즐을 통하여 몰드에 연속으로 공급하여 주편을 제조하는 연속 주조 방법에 있어서, 상기 침지노즐의 노즐몸체는 이트리아(Y2O3) 첨가 지르코니아(ZrO2)계인 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ)를 포함하는 내화물로 형성하고, 상기 노즐몸체의 내벽을 내부에서 둘러싸는 공간으로 형성된 내공부에 환원가스를 공급하여 주편을 제조하는 연속 주조 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, in the continuous casting method for producing a cast by continuously supplying molten steel to the mold through the immersion nozzle in the tundish, the nozzle body of the immersion nozzle is added yttria (Y 2 O 3 ) Continuous casting method of forming a cast by forming a refractory gas is formed of a refractory including a yttria stabilized zirconia (YSZ), which is a zirconia (ZrO 2 ), and supplying a reducing gas to the inner cavity formed as a space surrounding the inner wall of the nozzle body. To provide.

본 발명에서는 상기 내공부에 공급되는 환원가스의 산소 포텐셜을 상기 용강의 산소 포텐셜 보다 낮게 유지하여 스테인리스강 또는 고합금강 주편을 제조한다. In the present invention, the oxygen potential of the reducing gas supplied to the inner cavity is kept lower than the oxygen potential of the molten steel to produce a stainless steel or high alloy steel cast.

이와 같은 본 발명에 의하면, 침지노즐 내벽에 존재하는 용강의 용존 산소 및 개재물의 산소를 내화재로 흡수 및 물질 전달 현상을 발생시켜, 상기 침지노즐 내벽에 개재물이 부착됨을 근원적으로 억제시키고, 이를 통해 침지노즐의 장수명화를 구현할 수 있어 생산성 향상과 비용 절감 효과를 동시에 달성할 수 있다는 장점이 있다.According to the present invention, by absorbing dissolved oxygen of the molten steel and the inclusions of the oxygen present in the inner wall of the immersion nozzle as a refractory material and generating a mass transfer phenomenon, the inclusion of the inclusions on the inner wall of the immersion nozzle, thereby fundamentally inhibiting the immersion The long life of the nozzle can be realized, so that productivity and cost reduction can be simultaneously achieved.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 침지노즐의 내화재(YSZ)를 이용함으로써, 탈산 효과를 발휘하여 용강의 청정도를 향상시킬 수 있다. In addition, by using the refractory material (YSZ) of the immersion nozzle according to the embodiment of the present invention, the deoxidation effect can be exhibited to improve the cleanliness of the molten steel.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 침지노즐이 구비된 연속 주조기의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 침지노즐의 작용을 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 의할 경우 산소 포텐셜 변화에 따른 산소 이온 플럭스 증가 경향에 대한 그래프.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a continuous casting machine equipped with an immersion nozzle according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the operation of the immersion nozzle according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph of the trend of increasing the oxygen ion flux according to the change in the oxygen potential when in accordance with an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 침지노즐 장치가 구비된 연속 주조기의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a continuous casting machine equipped with an immersion nozzle apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 침지노즐 장치가 구비된 연속 주조기는, 레이들(미도시)에서 제강공정을 거친 용강을 저장하는 턴디쉬(100)와, 턴디쉬(100)의 하측에 배치되어 용강(500)을 응고시켜 주편을 제조하는 몰드 파우더(410) 및 몰드(400)와, 턴디쉬(100)의 출탕구 하측에 대응 배치되어 용강의 출탕을 제어하는 슬라이딩 게이트(200)와, 슬라이딩 게이트(200)의 하부에 대응 배치되어 턴디쉬(100) 내의 용강을 몰드(400)로 안내하는 침지노즐(300)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a continuous casting machine equipped with an immersion nozzle apparatus according to an embodiment of the present invention includes a tundish 100 for storing molten steel that has undergone a steelmaking process in a ladle (not shown), and a tundish 100. Sliding gate is disposed in the lower side of the mold powder 410 and the mold 400 to solidify the molten steel 500 to produce a cast, and the lower side of the tapping hole of the tundish 100 to control the tapping of the molten steel ( 200 and an immersion nozzle 300 correspondingly disposed under the sliding gate 200 to guide the molten steel in the tundish 100 to the mold 400.

여기서, 몰드(400) 내에는 도시되지는 않았지만, 용강을 응고시키는 별도의 냉각수단(미도시)이 설치된다. 또한, 본 발명의 실시예의 경우 상기 용강은 스테인리스강 또는 고합금강의 용강임이 바람직하다. Although not shown in the mold 400, an additional cooling means (not shown) for solidifying molten steel is provided. In addition, in the embodiment of the present invention, the molten steel is preferably molten steel of stainless steel or high alloy steel.

상기 슬라이딩 게이트(200)는 상부 및 하부 고정 플레이트(210, 220)와, 상기 상부 고정 플레이트(210)와 하부 고정 플레이트(220) 사이에 배치된 슬라이딩 플레이트(230)를 포함한다. 이에, 슬라이딩 플레이트(230)를 슬라이딩시켜 턴디쉬(100)의 출탕구와 침지노즐(300) 간을 연통을 제어함으로써, 용강의 출탕을 제어한다. 물론 이에 한정되지 않고, 턴디쉬(100)의 출탕구와 침지노즐(300) 간의 연통을 제어할 수 있는 어떠한 수단이 사용되어도 무방하다.The sliding gate 200 includes upper and lower fixing plates 210 and 220, and a sliding plate 230 disposed between the upper fixing plate 210 and the lower fixing plate 220. Thus, by controlling the communication between the tapping hole of the tundish 100 and the immersion nozzle 300 by sliding the sliding plate 230, the tapping of the molten steel is controlled. Of course, the present invention is not limited thereto, and any means capable of controlling communication between the tapping hole of the tundish 100 and the immersion nozzle 300 may be used.

본 발명의 실시예에 의한 침지노즐(300)은, 턴디쉬(100) 내의 용강(500)을 몰드(400) 내로 안내하는 내벽(312)을 포함하여 구성되는 노즐몸체(310)와, 상기 노즐몸체(310)의 내벽(312)을 노즐몸체(310) 내부에서 둘러싸는 공간으로 형성된 내공부(320)를 포함한다. , 상기 내공부(320)는 상기 노즐몸체(310)의 일영역상에서 외부와 유체소통이 가능한 연통구가 형성되어 있다. 그리고 상기 연통구에는 상기 내공부(320) 내로 환원가스를 공급하는 환원가스 공급부(330)를 포함할 수 있다. The immersion nozzle 300 according to the embodiment of the present invention includes a nozzle body 310 including an inner wall 312 for guiding the molten steel 500 in the tundish 100 into the mold 400, and the nozzle. The inner wall 312 of the body 310 includes an inner cavity 320 formed as a space surrounding the inside of the nozzle body 310. The inner hole 320 has a communication hole in fluid communication with the outside on one region of the nozzle body 310. In addition, the communication port may include a reducing gas supply unit 330 for supplying a reducing gas into the internal hole 320.

또한, 상기 노즐몸체(310) 하부의 소정 영역(일 예로 양측에 서로 대칭되는 영역)에는 상기 침지노즐(300) 내의 용강이 몰드(400)으로 토출되도록 하는 토출구(미도시)가 구비되어 있다. 단, 도 1은 토출구를 포함하지 않은 부분에 대한 단면이므로, 상기 토출구가 도시되어 있지 않다. In addition, a predetermined region (eg, regions symmetrical to both sides) below the nozzle body 310 is provided with a discharge port (not shown) for discharging molten steel in the immersion nozzle 300 to the mold 400. However, since FIG. 1 is a cross section with respect to the part which does not contain an ejection opening, the said ejection opening is not shown.

본 발명의 실시예는 상기 침지노즐(300)에 대하여, 용강이 흐르는 통로로서의 내벽(312)을 포함하는 노즐몸체(310)를 이트리아(Y2O3) 첨가 지르코니아(ZrO2)계 즉, 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ) 내화물로 구현하고, 상기 노즐몸체(310) 내부에 형성된 내공부(320)에는 환원성 가스로서 CO/CO2 또는 H2/H2O 가스가 채워져 있음을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the immersion nozzle 300 has a zirconia (ZrO 2 ) -based yttria (Y 2 O 3 ) -based nozzle body 310 including an inner wall 312 as a passage through which molten steel flows. It is implemented by yttria stabilized zirconia (YSZ) refractory, characterized in that the inner cavity 320 formed inside the nozzle body 310 is filled with CO / CO 2 or H 2 / H 2 O gas as a reducing gas. .

이를 통해 상기 내공부(320)에는 환원가스(CO/CO2 또는 H2/H2O)가 채워져 있으므로, 상기 내공부(320) 내 환원 가스층의 산소 포텐셜을 상기 노즐몸체의 내벽(312)에 가이드 되어 흐르는 용강(500)의 산소 포텐셜보다 낮게 유지할 수 있으며, 또한, 상기 노즐몸체의 내벽(312)은 이온전도체로 작용하여 산소 이온의 전도체로 작용함을 특징으로 한다.Through this, since the inner cavity 320 is filled with reducing gas (CO / CO 2 or H 2 / H 2 O), the oxygen potential of the reducing gas layer in the inner cavity 320 is applied to the inner wall 312 of the nozzle body. It can be kept lower than the oxygen potential of the guided molten steel 500, and the inner wall 312 of the nozzle body acts as an ion conductor to act as a conductor of oxygen ions.

즉, 본 발명의 실시예에 의할 경우 상기 내공부(320)에 채워진 환원 가스층의 산소 포텐셜을 용강(500)의 산소 농도에 해당하는 산소 포텐셜보다 낮게 유지함으로써 산소의 이동을 촉진할 수 있다.That is, according to the exemplary embodiment of the present invention, oxygen may be promoted by keeping the oxygen potential of the reducing gas layer filled in the inner cavity 320 lower than the oxygen potential corresponding to the oxygen concentration of the molten steel 500.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 침지노즐의 작용을 설명하는 도면으로서, 노즐몸체 내벽(312)의 재질은 앞서 언급한 바와 같이 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ) 내화물로 구현되며, 상기 용강(500)의 개재물(510)(MxOy, M = Al, Ti 등) 및 내공부(320)의 환원 가스(일 예로 CO/CO2)와, 그 사이에 위치한 상기 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ) 내벽(312) 간의 작용은 다음과 같다.2 is a view for explaining the operation of the immersion nozzle according to an embodiment of the present invention, the material of the nozzle body inner wall 312 is implemented as yttria stabilized zirconia-based (YSZ) refractory as mentioned above, the molten steel ( 500 of the inclusions 510 (MxOy, M = Al, Ti, etc.) and the reducing gas (eg, CO / CO 2 ) of the inner cavity 320, and the yttria stabilized zirconia-based (YSZ) inner wall located therebetween. The action of the (312) is as follows.

상기 용강(500) 중에 존재하는 산소는 용존 산소(O)와 개재물(510) 내 산소(MxOy)로 구분 할 수 있는데, 본 발명의 실시예에 의할 경우 상기 용존 산소는 이온전도체인 노즐몸체 내벽(YSZ 재질)(312)을 통해 용강(500)에서 내벽(312)으로 전달되고 용강 개재물(510) 내의 산소는 내벽(312) 인접영역에서 개재물(510)의 해리를 통해 산소이온을 상기 내벽(312)으로 전달시킬 수 있는 것이다. Oxygen present in the molten steel 500 may be divided into dissolved oxygen ( O ) and oxygen (M x O y ) in the inclusions 510. According to an embodiment of the present invention, the dissolved oxygen is an ion conductor. The nozzle body is transferred from the molten steel 500 to the inner wall 312 through the inner wall (YSZ material) 312 and the oxygen in the molten steel inclusion 510 dissipates oxygen ions through dissociation of the inclusion 510 in the region adjacent to the inner wall 312. It can be delivered to the inner wall 312.

또한, 상기 내공부(320)에 채워진 환원 가스층의 산소 포텐셜 결정은 CO/CO2의 비율 또는 H2/H2O의 비율에 의해서 결정할 수 있는데, 이는 엘링감 다이어그램을 통해 용이하게 결정할 수 있다. In addition, the oxygen potential crystal of the reducing gas layer filled in the inner cavity 320 may be determined by a ratio of CO / CO 2 or a ratio of H 2 / H 2 O, which may be easily determined through an elling diagram.

즉, 엘링감 다이어그램을 통해 CO/CO2 또는 H2/H2O의 비율에 의해서 내공부(320)의 환원 가스층의 산소 포텐셜이 결정되며, 이는 상기 용강(500)의 산소 포텐셜보다 낮게 유지할 수 있다. That is, the oxygen potential of the reducing gas layer of the inner cavity 320 is determined by the ratio of CO / CO 2 or H 2 / H 2 O through the elling feeling diagram, which can be kept lower than the oxygen potential of the molten steel 500. have.

이와 같이 용강(500)의 산소 포텐셜보다 낮도록 내공부(320) 환원 가스층의 산소 포텐셜이 유지되면, 산소 이온이 확산에 의해서 도 2에 도시된 바와 같이 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ) 내벽(312)을 통해 용강(500)에서 환원 가스층으로 이동하게 하게 되어 용강(500)의 청정도가 향상될 수 있는 것이다.As such, when the oxygen potential of the reducing gas layer of the inner cavity 320 is maintained to be lower than the oxygen potential of the molten steel 500, the oxygen ions diffuse into the yttria stabilized zirconia-based (YSZ) inner wall 312 as shown in FIG. 2. It is to be moved to the reducing gas layer from the molten steel (500) will be to improve the cleanliness of the molten steel (500).

상기 용강(500)에서 상기 내공부(320) 환원 가스층으로의 산소 이동은 와그너 (Wagner)식(하기 수학식 1)으로 설명할 수 있으며, 상기 Wagner 식에서 산소 이온 플럭스를 정량화 할 수 있다. Oxygen migration from the molten steel 500 to the reducing gas layer of the inner cavity 320 may be described by a Wagner equation (Equation 1), and the oxygen ion flux may be quantified in the Wagner equation.

Figure 112012019834585-pat00001
Figure 112012019834585-pat00001

[R: 기체상수, T: 절대온도, F: 패러데이 상수, L: 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ) 내화물(노즐몸체 내벽) 두께, PO2 , Re fractory: 환원 가스층의 산소 포텐셜, PO2,Metal: 스테인리스강 또는 고합금강 용강(개재물)의 산소 포텐셜, δel: 전자 전도도, δion: 이온 전도도][R: gas constant, T: absolute temperature, F: Faraday constant, L: yttria stabilized zirconia (YSZ) refractory (inner wall) thickness, P O2 , Re fractory : Oxygen potential of reducing gas layer, P O2, Metal : Oxygen potential of stainless steel or high alloy steel molten steel (inclusion), δ el : Electron conductivity, δ ion : Ion conductivity]

상기 수학식1에 기반하여 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ) 내화물 즉, 노즐몸체(310)의 내부에 형성된 내공부(320)의 환원 가스층 산소 포텐셜을 일정하게 유지 시키고, 용강(500)의 산소 농도를 변화시켜가며 용강의 산소 이동 속도를 측정 할 수 있다.Based on Equation 1, the yttria stabilized zirconia (YSZ) refractory, that is, the oxygen gas concentration of the reduced gas layer of the inner cavity 320 formed in the nozzle body 310 is kept constant, and the oxygen concentration of the molten steel 500 is maintained. The oxygen transport rate of molten steel can be measured by changing.

상기 용강(500) 중의 산소 포텐셜은 용강 중 산소 농도를 통해 하기의 수학식 2로부터 알 수 있다.The oxygen potential in the molten steel 500 can be known from Equation 2 through the oxygen concentration in the molten steel.

Figure 112012019834585-pat00002
Figure 112012019834585-pat00002

[ Ks: 시버트 상수][K s : Sivert's constant]

또한, 본 발명의 실시예에 의한 침지노즐(300)의 산소 이동 플럭스를 측정하기 위해 Lab. Scale에서 CO/CO2 비율을 엘링감 다이어그램을 참조하여 결정하고, 상기 용강의 산소 농도를 변화시켜가며 1시간 동안 산소 이온 이동 플럭스를 측정하였으며, 그 결과는 하기의 표 1과 같다. In addition, in order to measure the oxygen transfer flux of the immersion nozzle 300 according to an embodiment of the present invention. The CO / CO 2 ratio was determined on the scale with reference to the Elling sense diagram, and the oxygen ion migration flux was measured for 1 hour while changing the oxygen concentration of the molten steel, and the results are shown in Table 1 below.

실험 결과(PO2 , Refractory: 6×10-22 atm)Experimental Results (P O2 , Refractory : 6 × 10 -22 atm) 용강의 산소 포텐셜
logPO2,metal Molten Oxygen Potential
logP O2, metal
용강 중 산소 농도
[O],ppm
Oxygen Concentration in Molten Steel
[O], ppm 산소 이온 플럭스JO2(mol/cm2sec)×10-8 Oxygen Ion Flux J O2 (mol / cm 2 sec) × 10 -8 -12-12 2626 2.1032.103 -11-11 8282 2.1982.198 -10-10 259259 2.2082.208 -9.5-9.5 469469 2.4212.421 -9.3-9.3 590590 2.5972.597 -9-9 845845 2.6822.682 -8.9-8.9 952952 2.6812.681 -8.7-8.7 12191219 2.9852.985 -8.5-8.5 15521552 2.9912.991 -8.3-8.3 19841984 2.9842.984

또한, 상기 실험결과에 대한 산소 이온 플럭스의 경향은 도 3에 도시된 바와 같다.In addition, the trend of the oxygen ion flux with respect to the experimental results is as shown in FIG.

즉, 도 3은 본 발명의 실시예에 의할 경우 산소 포텐셜 변화에 따른 산소 이온 플럭스 증가 경향에 대한 그래프로서, 이를 참고하면 산소 이온 플럭스 거동은 산소 포텐셜 logPO2=-8.7([O]=1219ppm)이상에서는 정체 영역을 보이는 것을 확인 할 수 있으며(Stage II) 이는 환원 가스층과 용강 중 산소 포텐셜 차이가 저감되어 그 효과가 둔화 된 것으로 판단된다.That is, Figure 3 is a graph of the trend of increasing the oxygen ion flux according to the change of the oxygen potential in accordance with an embodiment of the present invention, referring to the oxygen ion flux behavior is the oxygen potential logP O2 = -8.7 ([O] = 1219ppm In the above, it can be seen that the stagnant region is shown (Stage II). The difference in oxygen potential between the reducing gas layer and the molten steel is reduced, and the effect is slowed.

일반적으로 LT에서 턴디쉬(100)를 거쳐 몰드(400)로의 용강(500)의 이송시 용강 중 산소 농도는 산소 포텐셜 logPO2=-10([O]=259ppm) 이하의 범위를 가지고 있으며(Stage I), 본 발명의 실시예에 의한 침지노즐(300)의 구성을 통해 침지노즐 내벽(312)에 산화물의 환원 분위기를 조성하여 용강 개재물(510)이 침지노즐 내벽(312)에 부착되는 것을 저감하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.In general, the oxygen concentration in the molten steel during the transfer of the molten steel 500 from the LT through the tundish 100 to the mold 400 has an oxygen potential logP O2 = -10 ([O] = 259 ppm) or less (Stage I), reducing the attachment of the molten steel inclusion 510 to the immersion nozzle inner wall 312 by creating a reducing atmosphere of the oxide on the immersion nozzle inner wall 312 through the configuration of the immersion nozzle 300 according to the embodiment of the present invention You can get the effect.

즉, 본 발명의 실시예는 침지노즐(300)을 구성하는 노즐몸체(310)의 내부에 형성된 내공부(320)에 환원성 가스를 유입시켜 상기 노즐몸체의 내벽(312) 내측의 산소 포텐셜(이하 PO2 Re fractory)을 상기 노즐몸체의 내벽(312)에 가이드되어 흐르는 용강(500)의 산소 농도에 해당하는 산소 포텐셜(PO2 Metal)보다 낮게 유지함을 특징으로 하는 것이다.That is, in the embodiment of the present invention, the oxygen potential inside the inner wall 312 of the nozzle body is introduced by introducing a reducing gas into the inner cavity 320 formed in the nozzle body 310 constituting the immersion nozzle 300. It is characterized in that the P 2 O Refractory is kept lower than the oxygen potential (P O 2 Metal ) corresponding to the oxygen concentration of the molten steel 500 that is guided to the inner wall 312 of the nozzle body.

이와 같이 상기 용강(500)과 내공부(320)에 채워진 환원 가스 사이에 산소 포텐셜 차이가 발생하면, 상기 용강과 내공부 사이에 위치하는 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ) 내화물로 구현되는 노즐몸체(310)의 내벽(312)이 이온 전도체 역할을 하게 되어 용강의 산소가 상기 내벽을 통해 전달되며, 용강의 산소 포텐셜 저감이 가능하게 된다. As such, when an oxygen potential difference occurs between the reducing gas filled in the molten steel 500 and the inner cavity 320, the nozzle body is formed of an yttria stabilized zirconia-based (YSZ) refractory positioned between the molten steel and the inner cavity ( The inner wall 312 of the 310 serves as an ion conductor, so that oxygen of molten steel is transmitted through the inner wall, and the oxygen potential of the molten steel can be reduced.

100: 턴디쉬 200: 슬라이딩 게이트
300: 침지노즐 310: 노즐몸체
312: 노즐몸체 내벽 320: 내공부
330: 환원가스 공급부 400: 몰드
410: 몰드 파우더 500: 용강
510: 용강 개재물100: tundish 200: sliding gate
300: immersion nozzle 310: nozzle body
312: nozzle body inner wall 320: internal study
330: reducing gas supply unit 400: mold
410: mold powder 500: molten steel
510: molten steel inclusions

Claims (8)

턴디쉬 내의 용강을 몰드 내로 안내하는 내벽을 포함하여 구성되는 노즐몸체; 및
상기 노즐몸체의 내벽을 노즐몸체 내부에서 둘러싸는 공간으로 형성된 내공부;가 포함되며,
상기 노즐 몸체는 산소의 이온 전도체로 작용하는 이트리아(Y2O3) 첨가 지르코니아(ZrO2)계인 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ)를 포함하는 내화물로 구현되되,
상기 내공부는 상기 노즐몸체의 일영역상에서 외부와 유체소통 가능한 연통구가 구비되고, 상기 연통구에는 환원가스를 공급하는 환원가스 공급부가 더 포함되며,
상기 환원가스 공급부를 통해 상기 내공부에 공급되는 환원가스의 산소 포텐셜은 상기 용강의 산소 포텐셜 보다 낮게 유지됨을 특징으로 하는 침지노즐.A nozzle body including an inner wall for guiding molten steel in the tundish into the mold; And
Includes; the inner hole formed as a space surrounding the inner wall of the nozzle body in the nozzle body,
The nozzle body may be implemented as a refractory including an yttria stabilized zirconia (YSZ), which is an yttria (Y 2 O 3 ) -added zirconia (ZrO 2 ) -based ionic conductor,
The inner hole is provided with a communication port in fluid communication with the outside on one region of the nozzle body, the communication port further includes a reducing gas supply for supplying a reducing gas,
Immersion nozzle, characterized in that the oxygen potential of the reducing gas supplied to the inner cavity through the reducing gas supply unit is kept lower than the oxygen potential of the molten steel. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 내공부에는 환원성 가스로서 CO/CO2 또는 H2/H2O 가스가 채워져 있음을 특징으로 하는 침지노즐.The method of claim 1,
Immersion nozzle, characterized in that the inner cavity is filled with CO / CO 2 or H 2 / H 2 O gas as a reducing gas. 용강을 턴디쉬에서 침지노즐을 통하여 몰드에 연속으로 공급하여 주편을 제조하는 연속 주조 방법에 있어서,
상기 침지노즐의 노즐몸체는 산소의 이온 전도체로 작용하는 이트리아(Y2O3) 첨가 지르코니아(ZrO2)계인 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ)를 포함하는 내화물로 형성하고,
상기 노즐몸체의 내벽을 내부에서 둘러싸는 공간으로 형성된 내공부에 환원가스를 공급하여 주편을 제조하되,
상기 내공부는 상기 노즐몸체의 일영역상에서 외부와 유체소통 가능한 연통구가 구비되고, 상기 연통구에는 환원가스를 공급하는 환원가스 공급부가 더 포함되며,
상기 환원가스 공급부를 통해 상기 내공부에 공급되는 환원가스의 산소 포텐셜을 상기 용강의 산소 포텐셜 보다 낮게 유지하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법.In the continuous casting method for producing molten steel by continuously supplying molten steel to the mold through the immersion nozzle in a tundish,
The nozzle body of the immersion nozzle is formed of a refractory including an yttria stabilized zirconia (YSZ), which is an yttria (Y 2 O 3 ) -added zirconia (ZrO 2 ) -based zirconia, which acts as an ion conductor of oxygen,
While manufacturing a cast steel by supplying a reducing gas to the inner cavity formed as a space surrounding the inner wall of the nozzle body,
The inner hole is provided with a communication port in fluid communication with the outside on one region of the nozzle body, the communication port further includes a reducing gas supply for supplying a reducing gas,
Continuous oxygen casting method characterized in that the oxygen potential of the reducing gas supplied to the inner cavity through the reducing gas supply unit lower than the oxygen potential of the molten steel. 제5항에 있어서,
상기 내공부에 공급되는 환원가스는 CO/CO2 또는 H2/H2O를 포함하는 연속 주조 방법.6. The method of claim 5,
Reducing gas supplied to the inner cavity is a continuous casting method comprising CO / CO 2 or H 2 / H 2 O. 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 주편은 스테인리스강 또는 고합금강인 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법. 6. The method of claim 5,
Continuous casting method characterized in that the cast steel is stainless steel or high alloy steel.
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