KR20050011304A - Open nozzle of tundish with a function of preventing the formation of vortex of molten steel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속주조공정에서의 턴디쉬 내에 수용된 용강을 주형으로 주입하는 경우 용강와류에 의한 주입불안정을 해소할 수 있는 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐에 관한 것이다.The present invention relates to a tundish open nozzle capable of suppressing vortex formation of molten steel, and more particularly, when injecting molten steel contained in a tundish in a continuous casting process into a mold, injection instability due to molten steel vortex can be solved. It relates to a tundish open nozzle capable of suppressing molten steel vortex formation.
일반적으로, 도 1 내지 도 도 2에 도시된 바와 같이, 턴디쉬에 수용된 용강을 주형에 주입할 때 사용되는 오픈 타입(Open Type)의 턴디쉬 노즐(200)은 턴디쉬(101) 내 용강(100)이 주형(102)으로 주입되는 공정에서 오픈노즐 타입의 중앙에 새겨진 나팔관 모형의 형상으로 인하여 노즐 벽면 마찰계수가 증가되어 원형관의 유체에서 가운데보다 벽면의 유속은 마찰계수 증대에 의한 박리로 노즐 중앙부와 벽면부 유속편차가 증대된다.In general, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the open type tundish nozzle 200 used when injecting molten steel contained in the tundish into the mold may include the molten steel in the tundish 101. In the process of injecting 100 into the mold 102, the friction coefficient of the nozzle wall increases due to the shape of the fallopian tube model engraved in the center of the open nozzle type. The flow velocity deviation of the nozzle center part and the wall part is increased.
이로 인하여, 턴디쉬 노즐(200)을 통해 주형(102)으로 주입되는 용강(100)에 용강와류(소용돌이; Vortex)가 발생되며, 그 영향으로 인하여 매우 불안정한 상태(흔들림에 의한 퍼짐현상)로 주형으로 주입된다(도 3 참조).As a result, molten steel vortex (Vortex) is generated in the molten steel 100 injected into the mold 102 through the tundish nozzle 200, and due to the effect, the mold is in an unstable state (spreading phenomenon due to shaking). Is injected (see FIG. 3).
불안정한 상태로 주형(102)에 주입된 용강(100)으로 인해 불규칙한 탕면변동이 빈번하여 오실레이션(Oscillation) 마크(Mark)가 매우 불안정한 상태로 주편이인발 되면서 설비사고(Break-Out)와 주편크랙(Crack) 이 발생되어 품질불량에 의한 스크랩(Scrap) 량이 증가되고 설비사고 복구를 위한 대기시간 발생으로 생산성이 현저히 저하된다.Due to the molten steel 100 injected into the mold 102 in an unstable state, irregular fluctuations in the surface frequently cause oscillation marks to be very unstable, leading to breakdown and cast cracks. As cracks are generated, the amount of scrap is increased due to poor quality, and productivity is significantly reduced due to the occurrence of waiting time for recovering equipment accidents.
특히 연속 주조작업에서 주형(102)으로 주입된 용강의 탕면변동은 주형에 부착된 센서에 의해 자동으로 제어되고 있으나 빈번하게 발생되고 있는 불규칙한 탕면 변동으로 인해 작업자에 의한 수동작업이 불가피하여 안정된 주조작업에 막대한 지장을 초래하고 있다.In particular, the molten steel fluctuation of the molten steel injected into the mold 102 in the continuous casting operation is automatically controlled by the sensor attached to the mold, but due to the irregular fluctuations frequently occurring, manual operation by the operator is inevitable and stable casting operation It is causing huge obstacles.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 노즐 중앙의 상단부에 소용돌이 예방홈이 설치된 오픈타입의 노즐을 턴디쉬 내 용강이 주형으로 주입되는 공정에 적용함으로써, 조립된 노즐의 소용돌이 예방홈으로 인하여 노즐벽면 마찰계수가 감소되어 노즐중앙부와 벽면부 유속편차가 감소되어 소용돌이 또는 와류현상을 예방할 수 있으며, 주입류의 안정으로 주형 내 주입된 용강의 탕면변동은 최소화됨으로써 설비사고(Break- Out) 및 주편크랙(Crack)을 예방하여 품질향상과 함께 안정된 주조작업을 진행할 수 있는 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is applied to the process of the molten steel in the tundish is injected into the mold by applying an open-type nozzle provided with a swirl prevention groove in the upper end of the nozzle center, preventing the swirl of the assembled nozzle The groove reduces the friction coefficient of the nozzle wall and reduces the flow velocity deviation between the nozzle center and the wall to prevent vortex or vortex, and minimizes the fluctuations of the molten steel injected into the mold due to the stability of the injection. The purpose of the present invention is to provide a tundish open nozzle which can prevent the formation of molten steel vortex that can perform stable casting work with quality improvement by preventing out and cracks.
도 1은 턴디쉬를 이용한 용강주입 상태와 종래에 사용된 턴디쉬 오픈노즐의 사시도 및 단면도;1 is a perspective view and a cross-sectional view of a molten steel injection state using a tundish and a tundish open nozzle conventionally used;
도 2는 종래의 오픈노즐을 통한 용강 주입시 회전력에 의한 소용돌이 발생상황을 도시한 개념도;2 is a conceptual diagram illustrating a vortex generation situation due to rotational force during molten steel injection through a conventional open nozzle;
도 3은 종래의 오픈노즐 사용시 발생하는 소용돌이 현상에 의한 불안정 용강주입 상태를 촬영한 사진도;Figure 3 is a photograph of the unstable molten steel injection state due to the vortex phenomenon occurs when using a conventional open nozzle;
도 4는 본 발명에 따른 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐의 사시도 및 단면도;4 is a perspective view and a cross-sectional view of a tundish open nozzle capable of suppressing molten steel vortex formation according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐이 턴디쉬에 조립된 상태을 도시한 평면도 및 용강 주입도;5 is a plan view and a molten steel injection diagram showing a state in which a tundish open nozzle which can suppress vortex formation of molten steel according to the present invention is assembled to a tundish;
도 6은 본 발명에 따른 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐을 이용한 용강 주입류 상태를 촬영한 사진도;Figure 6 is a photograph of the molten steel injection flow state using a tundish open nozzle that can suppress the molten steel vortex formation according to the present invention;
도 7은 본 발명과 종래노즐을 이용한 용강 주입시 주형내 탕면 변동편차를 비교한 그래프도이다.7 is a graph comparing fluctuation deviations in the mold surface during injection of molten steel using the present invention and a conventional nozzle.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣
1:와류방지홈 2:본 발명의 오픈노즐 3:턴디쉬 블록 4:용강주입구1: Vortex prevention groove 2: Open nozzle of the present invention 3: Turn dish block 4: molten steel inlet
100:용강 101:턴디쉬 200:종래 오픈노즐 201:종래 용강주입구100: molten steel 101: tundish 200: conventional open nozzle 201: conventional molten steel inlet
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 턴디쉬 내부에 수용된 용강을 주형으로 주입시키는 오픈타입의 노즐에 있어서, 상기 턴디쉬 블록에 삽입 함몰되어 장착되도록 하부가 좁고 상부가 넓게 형성된 반원추 형상이면서, 내부 중심부에는용강이 주입되는 용강주입구가 형성되고, 상기 용강주입구의 상부에 용강의 와류현상을 예방할 수 있는 다수의 와류방지홈이 상기 용강주입구를 중심으로 하여 일정간격으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용강 흔들림방지 성능이 향상된 턴디쉬 오픈노즐을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is an open type nozzle for injecting molten steel contained in the tundish into a mold, the bottom is narrow and the upper portion is formed in a wide semiconical shape so as to be inserted and recessed in the tundish block In the inner center, molten steel is injected into the molten steel is formed, a plurality of vortex preventing grooves to prevent the vortex phenomenon of the molten steel in the upper portion of the molten steel inlet is formed at regular intervals around the molten steel inlet. Provides a tundish open nozzle with improved anti-shake performance.
또한, 본 발명은 상기 용강주입구가 상기 와류방지홈이 형성된 부위까지는 상부가 넓고 하부가 좁게 형성되고, 그 이하부분에서는 일자형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐을 제공하게 되며,In addition, the present invention is a tundish open nozzle capable of suppressing the molten steel vortex formation, characterized in that the molten steel inlet is formed in the upper portion is wide and narrow to the portion where the vortex prevention groove is formed, the lower portion is formed in a straight shape Will provide
또한, 본 발명은 상가 와류방지홈이 상기 용강주입구를 중심으로 60도 간격으로 6개가 형성된 것을 특징으로 하는 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐을 제공하게 된다.In addition, the present invention is to provide a tundish open nozzle that can suppress the molten steel vortex formation, characterized in that the six vortex prevention groove is formed at intervals of 60 degrees around the molten steel inlet.
또한, 본 발명은 상기 턴디쉬 블록에 삽입되어 함몰되는 깊이 : 상기 와류방지홈의 형성깊이 : 상기 일자형 용강주입구의 깊이의 비가 15 : 40 : 60으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐을 제공한다.In addition, the present invention is inserted into the tundish block depth: the depth of the formation of the vortex preventing groove: the ratio of the depth of the straight molten steel inlet is formed in the ratio of 15: 40: 60 to suppress the vortex forming molten steel Provides a tundish open nozzle.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐의 사시도 및 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐이 턴디쉬에 조립된 상태을 도시한 평면도 및 용강 주입도이다.4 is a perspective view and a cross-sectional view of the tundish open nozzle that can suppress the molten steel vortex formation according to the present invention, Figure 5 is a tundish open nozzle that can suppress the molten steel vortex formation according to the present invention is assembled to the tundish It is a top view and molten steel injection figure which show the state.
본 발명에 따른 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐(2)은 종래의 오픈노즐(200)과 동일한 외형으로 제작된다.The tundish open nozzle 2 capable of suppressing molten steel vortex formation according to the present invention is manufactured in the same shape as the conventional open nozzle 200.
그러나, 종래의 오픈노즐(200)은 중앙부에 형성된 용강주입구(201)이 일자형 내지는 하부로 갈수록 작아지는 형태로 제작되어 사용되고 있어 용강배출에 의한 급속한 압력저하에 따른 용강와류발생을 억제할 수 없었다.However, the conventional open nozzle 200 is manufactured and used in a form in which the molten steel inlet 201 formed in the center portion becomes smaller in the shape of a straight line or a lower part, and thus it is not possible to suppress the occurrence of molten steel due to the rapid pressure drop caused by the molten steel discharge.
그러나, 본 발명에 따른 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐(2)은 먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 오픈노즐(2)을 턴디쉬 하부블록(3)에 완전히 삽입되어 소정깊이로 함몰될 수 있도록 그 외형을 변화시켰다.However, the tundish open nozzle 2 capable of suppressing the molten steel vortex formation according to the present invention is first inserted completely into the tundish lower block 3 as shown in FIG. Its appearance was changed to allow it to sink into depth.
즉, 종래의 오픈노즐(200)은 상기 턴디쉬 하부블록(3)의 상부면과 동일선상에 상부면이 위치하도록 형성되는데 반하여, 본 발명의 오픈노즐(2)은 턴디쉬 하부블록(3)의 상부면으로부터 소정깊이 함몰되도록 그 사이즈를 제어하여 용강 출강이 용이하도록 구성한다.That is, the conventional open nozzle 200 is formed so that the upper surface is located on the same line as the upper surface of the tundish lower block 3, the open nozzle 2 of the present invention is a tundish lower block (3) It is configured to facilitate the molten steel tapping by controlling the size so that the predetermined depth from the upper surface of the.
본 발명에 따른 오픈노즐(2)의 외부형상은 하부가 좁고 상부가 넓게 형성된 반원추 형상이다.The outer shape of the open nozzle 2 according to the present invention is a semi-conical shape formed of a narrow bottom and a wide top.
상기 반원추 형상의 내부 중심부에는 용강이 주입되는 용강주입구(4)가 형성되어 있으며,A molten steel injection hole 4 into which molten steel is injected is formed at an inner center of the semi-conical shape.
상기 용강주입구(4)의 상부에 용강의 와류현상을 예방할 수 있는 다수의 와류방지홈(1)이 상기 용강주입구를 중심으로 하여 일정간격으로 형성되어 있다.On the upper portion of the molten steel inlet (4) is formed a plurality of vortex preventing grooves (1) to prevent the vortex phenomenon of the molten steel at regular intervals around the molten steel inlet.
즉, 상기 와류방지홈(1)은 용강주입구(4)를 중심으로 일정각도의 간격으로 다수 형성되어 있기 때문에 꽃모양으로 보인다.That is, the vortex prevention groove (1) is formed in a plurality of intervals at a predetermined angle with respect to the molten steel inlet (4) looks like a flower.
본 발명에 따른 오픈노즐(2)의 특징적 사항은 와류방지홈(1)의 기능은 턴디쉬(101) 내의 용강(100)이 주형(102)으로 주입되는 공정에서 노즐 중앙의 상부에새겨진 와류방지홈(1)으로 인하여 노즐벽면 마찰계수가 감소됨과 동시에, 노즐 중앙부의 주입구(4)와 벽면부 유속편차 최소되어 용강와류발생을 예방할 수 있는 것이다.A characteristic of the open nozzle 2 according to the present invention is that the function of the vortex prevention groove 1 is a vortex prevention engraved on the upper part of the nozzle center in the process of injecting the molten steel 100 in the tundish 101 into the mold 102. The groove 1 reduces the friction coefficient of the nozzle wall surface and at the same time minimizes the flow rate deviation between the injection port 4 and the wall portion of the nozzle center to prevent the occurrence of molten steel vortex.
이러한 상가 와류방지홈(1)은 상기 용강주입구(4)를 중심으로 일정각도 간격(45도에서 90도)으로 다수 개 형성되어 상부에서 보면 꽃잎형상으로 보여지는데, 본 발며이 실시예에서는 60도 간격으로 6개의 와류방지홈(1)이 형성되어 있는 오픈노즐을 이용하였다.The mall vortex prevention groove (1) is formed with a plurality of predetermined angle intervals (45 to 90 degrees) centered around the molten steel inlet (4) is seen in the shape of a petal when viewed from the top, in this embodiment 60 degrees An open nozzle having six vortex preventing grooves 1 formed at intervals was used.
이러한 와류방지홈(1)은 많으면 많을수록 용강의 와류형성 억제능이 향상되나, 보다 많은 개수의 와류방지홈(1)이 형성되는 오픈노즐(2)은 그만큼 노즐의 수명이 짧아지므로 그 수를 적당하게 형성시키는 것이 바람직하다.The more the vortex preventing groove 1, the more the vortex formation inhibiting ability of molten steel is improved, but the number of open nozzles 2, in which a larger number of vortex preventing grooves 1 are formed, shortens the life of the nozzle. It is preferable to form.
또한, 본 발명은 도 4의 단면도에 도시된 바와 같이, 상기 턴디쉬 블록(3)에 삽입되어 함몰되는 깊이(x) : 상기 와류방지홈(1)의 형성깊이 (y): 상기 일자형 용강주입구(4a)의 깊이(z)의 비가 15 : 40 : 60으로 형성되도록 하였다.In addition, the present invention, as shown in the cross-sectional view of Figure 4, the depth (x) inserted into the tundish block (3): forming depth of the vortex preventing groove (1): the straight molten steel inlet The ratio of the depth z of (4a) was set to be 15:40:60.
상기 턴디쉬 블록(3)에 삽입되어 함몰되는 깊이(x)는 깊을수록 용강의 출강속도는 더욱 증가하지만 너무 깊이 형성되는 경우 턴디쉬 하부블록(3)이 심하게 침식되는 결과를 초래할 수 있으며, 출강속도가 빠르면 빠를수록 오픈노즐(2)의 수명 또한 감소되므로 그 깊이를 전체 노즐크기에 비례하여 정하도록 한다.As the depth x inserted and recessed in the tundish block 3 increases, the tapping speed of the molten steel increases more, but when the depth is formed too deeply, the tundish lower block 3 may result in severe erosion. The faster the speed, the shorter the life of the open nozzle 2, so the depth is determined in proportion to the total nozzle size.
또한, 상기 와류방지홈(1)의 형성깊이 (y)는 오픈노즐(2)의 상부에서 형성되는 용강의 와류를 방지하는 근본적인 기능을 하도록 형성되는 부위로서, 그 깊이가 노즐하부의 길이보다는 짧아야 용강이 주형으로 안정적으로 주입될 수 있는 것이므로 그 형성깊이를 노즐크기에 비례하여 정하도록 한다.In addition, the formation depth (y) of the vortex prevention groove (1) is a portion that is formed to have a fundamental function of preventing the vortex of the molten steel formed in the upper portion of the open nozzle (2), the depth should be shorter than the length of the nozzle lower portion Since molten steel can be stably injected into a mold, the depth of formation should be determined in proportion to the nozzle size.
따라서, 본 발명에서는 수회 반복적인 실험을 통하여 상기 턴디쉬 블록(3)에 삽입되어 함몰되는 깊이(x) : 상기 와류방지홈(1)의 형성깊이 (y): 상기 일자형 용강주입구(4a)의 깊이(z)의 비가 15 : 40 : 60으로 형성되도록 하는 것이 가장 바람직함을 알 수 있었다.Therefore, in the present invention, the depth (x) inserted into the tundish block 3 through a plurality of repetitive experiments (x): the forming depth of the vortex preventing groove 1 (y): of the straight molten steel inlet (4a) It was found that it is most preferable that the ratio z is formed to be 15:40:60.
이하, 본 발명의 작용에 관하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
도 6은 본 발명에 따른 용강 와류형성을 억제할 수 있는 턴디쉬 오픈노즐을 이용한 용강 주입류 상태를 촬영한 사진도이고, 도 7은 본 발명과 종래노즐을 이용한 용강 주입시 주형내 탕면 변동편차를 비교한 그래프도이다.6 is a photograph showing a molten steel injection flow state using a tundish open nozzle capable of suppressing the formation of molten steel vortex according to the present invention, Figure 7 is a variation in the mold surface during molten steel injection using the present invention and the conventional nozzle Is a graph comparing.
도 6은 본 발명의 오픈노즐(2)을 통하여 주입되는 용강(100)의 소용돌이 현상이 예방되어 주형(102)으로 주입되는 주입류(105)의 흔들림과 퍼짐 현상을 방지하여 안정된 용강주입을 실시함을 직접 촬영하여 도시한 사진이다.FIG. 6 prevents the vortex of the molten steel 100 injected through the open nozzle 2 of the present invention to prevent the shaking and spreading of the injection stream 105 injected into the mold 102 to perform stable molten steel injection. This is a picture of the ship.
도 7은 본 발명과 오픈노즐(2)과 종래에 사용된 오픈노즐(200)을 통하여 주형(102)으로 주입된 용강(100)의 탕면변동 편차를 나타낸 그래프로서, 종래의 노즐(200)을 통하여 주형(102)으로 주입된 용강의 탕면변동에 비해서 본 발병에 따른 와류방지홈(1)이 형성된 오픈노즐(2)을 통해서 주형(102)으로 주입된 용강의 탕면변동 편차가 더욱 미세함을 보여주고 있다(표 1참조).FIG. 7 is a graph showing the fluctuation of the surface of the molten steel 100 injected into the mold 102 through the present invention and the open nozzle 2 and the open nozzle 200 used in the related art. Compared to the melt surface fluctuation of the molten steel injected into the mold 102 through the open nozzle (2) in which the vortex prevention groove 1 is formed according to the present disease, the variation of the melt surface injected into the mold 102 is more fine. (See Table 1).
표 2에 나타낸 바와 같이, 와류방지홈(1)이 형성된 깊이(y)와 일자형 용강주입구(4a)가 형성된 깊이(z)의 비율에 따른 용강 주입류 현상을 살펴보면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류방지홈 형성깊이(y) : 일자형 용강주입구 형성깊이(z)의 비가 4:6일 때 가장 양호한 주입류 현상을 보이고 있는 것으로 조사되었다.As shown in Table 2, looking at the molten steel injection flow phenomenon according to the ratio of the depth (y) in which the vortex preventing groove (1) is formed and the depth (z) in which the straight molten steel inlet (4a) is formed, according to a preferred embodiment of the present invention Vortex prevention groove formation depth (y): The ratio of the formation depth (z) of the straight molten steel inlet (z) was found to be the best injection flow phenomenon when the ratio is 4: 6.
상술한 바와 같이, 본 발명은 와류방지홈이 형성된 오픈노즐을 사용 하여 턴디쉬에서 주형으로 주입되는 용강의 와류현상을 예방함으로써 주입류의 퍼짐이나 흔들림 없이 안정적으로 용강이 주형으로 주입되도록 한다.As described above, the present invention prevents the vortex phenomenon of the molten steel injected into the mold in the tundish by using the open nozzle formed with the vortex prevention groove so that the molten steel can be stably injected into the mold without spreading or shaking of the injection stream.
이와 같이 주입류의 안정된 주형주입으로 탕면변동을 최소화 하여 안정된 탕면관리가 가능하고 규칙적인 오실레이션(Oscillation) 마크발생으로 설비사고 예방과 함께 품질향상에 기여할 수 있으며, 스크랩(Scrap) 발생량 감소로 원가절감, 연주의 비생산적인 원인을 제거하여 생산성 향상에 크게 기여할 수 있다.In this way, stable mold injection of infusions minimizes fluctuations in the water surface, which enables stable water surface management, regular oscillation mark generation, and contributes to the improvement of quality along with the prevention of equipment accidents. It can contribute greatly to productivity by eliminating savings and non-productive causes of performance.
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| KR101044762B1 (en) | 2011-06-27 |
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