KR0148280B1 - 연속주조용 침지노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주형내탕면의 과대한 변동을 방지함과 동시에 주형하방으로의 용융금속 진입깊이를 얕게 함으로써, 주형내부의 개재물성결함을 감소시킬 수 있는 침지노즐을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로 아래와 같이 구성되는 연속주조용 침지노즐을 제공한다.

(a) 턴디시로부터 용융금속을 연속주조용주형으로 유도하는 침지노즐본체; (b) 침지노즐본체는 턴디시로부터 용융금속을 받기 위한 개방공을 침지노즐본체의 상단에 갖는다; (c) 상기 침지노즐본체는 중심축을 갖는 세로공을 갖는다; (d) 상기 침지노즐본체는 용융금속을 상기 세로공을 경유하여 주형내로 유출시키는 적어도 한쌍의 토출공을 그 하부에 갖고, 상기 토출공은 주형폭방향으로 평행하고, 또 그 세로공의 중심축을 통과하는 단면에 있어서 좌우대칭이다; (e) 상기 침지노즐본체는 상기 토출공보다 아래의 상기 침지노즐 본체 저부에 주형폭방향으로 평행하고, 용융금속을 하방으로 유출시키는 슬릿형 열림부를 갖는다; (f) 상기 세로공의 저부는 그 토출공보다 하측에 있어서 하향의 볼록목면형상을 하고 있다.

Description

연속주조용 침지노즐

제1도는 본 발명의 침지노즐의 일례를 도시하는 도면.

제2도는 본 발명의 시험에 사용한 침지노즐 각 부분의 치수와 각 도를 도시하는 도면.

제3도는 종래의 2구멍 연통(연결하여 자유롭게 유통하는 것) 노즐(R2, 제21도에 도시함)을 사용한 경우에 있어서의 주형내 용강유동을 도시하는 도면.

제4도는 본 발명의 침지노즐을 사용한 경우에 있어서의 주형내 용강유동을 도시하는 도면.

제5도는 본 발명의 침지노즐에 있어서의 좌우 토출공에서의 용강유출속도를 비교한 도면.

제6도는 종래의 2구멍 슬릿연통노즐(R2, 제14도에 도시함)에 있어서 좌우 토출공에서의 용강유출속도를 도시하는 도면.

제7도는 본 발명의 침지노즐에 있어서의 토출각도(α)와 슬릿의 확산각도(β)의 최적범위를 도시하는 도면.

제8도는 본 발명의 표 1 그룹 D의 β=150도의 노즐을 사용한 경우의 X₁및 X₂위치에서의 유속을 비교한 도면.

제9도는 비교로서 그룹 D의 β=150도의 노즐을 사용한 경우에 있어서의 유속을 비교한 도면.

제10도는 토출공 하단과 슬릿열림부 상부 사이의 수직방향거리를 변화시킨 경우에 있어서 토출공에서의 유속 변동을 도시하는 도면.

제11도는 본 발명의 침지노즐에 있어서의 주형내 탕면변동을 도시하는 도면.

제12도는 종래의 2구멍 슬릿연통노즐(R2, 제22도에 도시함)에 있어서의 주형내 탕면변동을 도시하는 도면.

제13도는 종래의 2구멍 슬릿연통노즐과 본 발명의 침지노즐에 있어서의 양단변에 대한 탕면변동을 비교한 도면.

제14도는 종래의 2구멍 슬릿연통노즐과 본 발명의 침지노즐을 사용하고, 주조한 주편을 압연하여 얻어진 냉간압연코일의 결함발생율을 비교한 도면.

제15도는 본 발명의 S3 노즐 형상과 노즐내 유속측정위치를 도시하는 도면.

제16도는 본 발명의 S3 노즐과 비교노즐 S1 노즐내의 각 단면에 있어서의 유속분포를 비교한 도면.

제17도는 본원의 침지노즐 S1 노즐을 사용한 다중-히이터(multi-heat) 연속주조에 있어서의 주형탕면변동량을 측정한 데이터를 도시하는 도면.

제18도는 본원의 침지노즐 S1 노즐내부 개개물 부착상황을 도시하는 도면.

제19도는 본원의 침지노즐 S3 노즐내부 개재물 부착상황을 도시하는 도면.

제20도는 종래의 산형부 또는 푸울부를 갖는 2구멍 침지노즐을 도시하는 도면.

제21도는 종래의 산형부를 갖는 2구멍 슬릿연통노즐을 도시하는 도면.

제22도는 종래의 2구멍 슬릿연통노즐을 도시하는 도면.

제23도는 종래의 2구멍 슬릿연통노즐(R1, 제21도에 도시함)에 있어서의 주형내 용강유동을 도시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 토출공 5 : 세로공

8 : 주형 10 : 침지노즐

본 발명은 턴디시(tundish)로부터 연속주조용주형내로 용융금속을 주입하는 침지노즐에 관한 것으로, 특히 침지노즐의 구조에 관한 것이다.

용강을 턴디시로 연속주조주형에 주입할 때에는 내화물재의 침지노즐이 사용되고 있다. 현재 특히 슬래브(slab)의 고속주조를 실행할 경우 침지노즐의 형상은 제20a도, 제20b도에 도시하는 바와 같이 주형단변을 향해 열리는 한쌍의 토출공을 갖는 것이 일반적이다.

그런데 연속주조에 있어서는 일반적으로 안정된 응고와 주편결함의 원인이 되는 용강내 비금속개재물을 부상(浮上)제거하는 것이 요구된다.

따라서 침지노즐은 주형내 용강류를 균일하게 분산하고, 비금속개재물을 부상시킴과 동시에, 주형내 용강표면에 적당의 균등한 용강류를 부여할 필요가 있다. 또한 노즐측벽의 좌우 토출공에서 유출하고, 주형의 좌우 단변을 향하는 용강에 유량차가 없는 것 및 주형의 단변에 충돌하여 상하방향으로 나누어진 용강류중 단변상승류가 적당한 흐름인 것이 요망되고 있다.

주형내에 있어서의 용강표면 유속이 적정범위가 아닌 경우, 이하와 같은 문제가 발생한다. 용강표면의 유속이 적정하한치보다 작은 경우, 토출공에서 공급되는 용강의 열이 부족하므로 용강표면이 부분적으로 응고하고, 응고편이 주편내에 들어와 주편결함이 되고, 또 주조를 중단할 필요가 생기는 일도 있다. 또한 용강표면 유속이 적정상한치보다 큰 경우, 또는 편류가 심한 경우, 용강표면에 부상한 파우더가 주편내에 들어오게 되고, 파우더성결함이 되어 주편품질열화의 원인이 된다.

또한 용강의 편류가 발생한 경우, 주형내 하방향을 향하는 용강류의 용강푸울로의 침입깊이는 통상치에서 20∼40% 증가하고, 알루미나 개재물의 부상을 곤란하게 한다.

상기 문제점을 해결하기 위해 제21도에 도시하는 바와 같은 침지노즐 본체의 측벽에 주형단변벽을 향해 하측으로 경사하여 열리는 한쌍의 토출공을 갖는 노즐에 산형의 노즐저부를 횡단하여 양측 토출공으로 연통(연결하여 자유롭게 유통하는 것)하고 저부로 열리는 슬릿을 설치한 침지노즐(이하, 2구멍 슬릿연통노즐이라 칭함)이 제안되어 있다(특개소 62-296944호 공보).

또 제22도에 도시한 침지노즐은 동(同)노즐측벽의 좌우 토출공을 노즐선단을 횡단하는 슬릿으로 연통한 2구멍 슬릿연통형이지만 노즐선단부의 외형이 반구이다(특개소 61-14051호 공보).

이들의 침지노즐을 사용함으로서 용강은 노즐선단부의 슬릿에서 그 일부가 주형내 하방향으로 주입되므로, 노즐측벽의 좌우 토출공에서 주입되어 주형단변을 향하는 용강량이 적어지고, 따라서 주형내용 강면의 표면유속이 저감되고, 용강표면의 주형파우더 말려들임이 방지된다고 하는 것이다.

상기 제21도에 도시하는 2구멍 슬릿연통노즐을 사용한 경우의 주형내 용강유동을 물모델 시험으로 조사한 결과를 제23도에 도시한다. 노즐측벽의 토출공에서 유출한 용강은 주형의 단변측을 향하고, 주편의 응고셀에 충돌후, 단변을 따라 상승하는 흐름(이하, 단변상승류라고 칭함)과 하강하는 흐름(단변하강류라고 칭함)으로 나뉘어진다. 단변상승류는 주형내의 용강표면에 도달후, 용강탕면에서 높아지고, 그후 단변측에서 주형중심을 향하는 표층류가 된다.

이 노즐은 저부슬릿에서도 용강을 유출시키고 있으므로, 단변상승류의 속도가 작고, 따라서 주형내 용강면의 탕면변동량도 적고, 또 저부슬릿에서의 유출용강은 주형폭방향으로 확산되고, 용강진입깊이가 얕다. 그러나 제21도의 노즐은 한쌍의 토출공에서 유출하는 용강량은 한쪽이 많아지고, 다른쪽은 적어지는 이른바 변류현상이 발생하고, 많이 유출한 측에서는 단변상승류가 강하고, 탕면변동량이 커진다.

그리고 저부슬릿에서의 유출용강은 주형폭 방향으로 확산되지 않고, 띠형상의 흐름이 단변상승류가 많은 측으로 편향하고, 단변하강류와 경합하여 강한 하강류(주형하강류라고 칭함)가 되어 주형내부로 깊이 진입한다.

토출공에서 유출하는 용강량의 편향은 시시각각 주형의 좌측 또는 우측으로 변해가고, 그 결과 이상한 주형내 탕면변도, 노즐근방에 있어서 용강표면에서 소용돌이가 발생하고, 그로인해 몰드파우더의 말려들임을 유인한다. 또한 주형하강류에 의해 용강중 비금속개재물의 진입깊이도 개선되지 않는 등, 저부슬릿이 없는 종래의 2구멍 토출공 노즐(제20a도, 제20b도)에 비교해 거의 개선을 볼 수 없다.

본 발명은 주형내탕면의 과대한 변동을 방지하고, 동시에 주형하방으로의 용융금속 진입깊이를 얕게 함으로써, 주형내부의 개재물성결함을 감소시킬 수 있는 침지노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이하로 구성되는 연속주조결함을 감소시킬 수 있는 침지노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이하로 구성되는 연속주조용 침지노즐을 제공한다.

(a) 턴디시로부터 용융금속을 연속주조용 주형으로 유도하는 침지노즐본체;

(b) 침지노즐본체는 턴디시로부터 용융금속을 받기 위한 개방공을 침지노즐본체의 상단에 갖는다;

(c) 그 침지노즐본체는 중심축을 갖는 세로공을 갖는다;

(d) 그 침지노즐본체는 용융금속을 그 세로공을 경유하여 주형내로 유출시키는 적어도 한쌍의 토출공을 그 하부에 갖고, 그 토출공은 주형폭방향으로 평행하고, 또 그 세로공의 중심축을 통과하는 단면에 있어서 좌우대칭이다;

(e) 그 침지노즐본체는 그 토출공보다 아래의 그 침지노즐본체 저부에 주형폭방향으로 평행하고, 용융금속을 하방으로 유출시키는 슬릿형 열림부를 갖는다;

(f) 그 세로공의 저부는 그 토출공보다 하측에 있어서 하향의 볼록면형상을 하고 있다.

또 본 발명은 이하로 구성되는 연속주조용 침지노즐을 제공한다.

(a) 턴디시로부터 용융금속을 연속주조용주형으로 유도하는 침지노즐본체;

(b) 침지노즐본체는 턴디시로부터 용융금속을 받기 위한 개방공을 침지노즐본체의 상단에 갖는다;

(c) 그 침지노즐본체는 중심축을 갖는 세로공을 갖고, 그 세로공은 침지노즐본체의 상단에서 하방을 향해 그 수평단면적이 감소한다;

(d) 그 침지노즐본체는 용융금속을 그 세로공을 경유하여 주형내로 유출시키는 적어도 한쌍의 토출공을 그 하부에 갖고, 그 토출공은 주형폭방향으로 평행하고, 또 그 세로공의 중심축을 통과하는 단면에 있어서 좌우대칭이다;

(e) 그 침지노즐본체는 그 토출공보다 아래의 그 침지노즐본체 저부에 주형폭방향으로 평행하고, 용융금속을 하방으로 유출시키는 슬릿형 열림부를 갖는다;

(f) 그 세로공의 저부는 그 토출공보다 하측에 있어서 하향의 볼록면형상을 하고 있고, 그 수평단면적은 하방을 향해 감소한다.

종래의 2구멍 연통슬릿형노즐에서 볼 수 있었던 결점, 즉 토출공에서 유출하는 용강의 편류현상, 주형내 하강류가 심하게 발생하는 현상 등은 연속주조기에 있어서의 주조실험 또는 축척모델을 사용한 물모델시험의 관찰에서 그 원인이 밝혀졌다. 즉, 침지노즐의 세로공을 낙하하는 용강류에는 편향이 있고, 이 편향이 노즐측벽의 좌우 토출공에서 유출하는 용강에 유량차를 주고, 또 노즐선단부의 저부슬릿에서 유출하는 용강이 주형폭방향으로 불균일하게 확산되고, 이들의 현상이 각각 또는 경합하여 주형하방을 향하는 띠형상의 하강류가 발생하기 때문이다.

그래서 종래의 2구멍 슬릿연통노즐과 달리, 상부 개방공에 이어지는 통상체(筒狀體) 하방의 측벽에 설치된 한쌍의 토출공과 저부슬릿의 열림을 연통시키지 않는 형상으로 했다. 이 경우에는 노즐 세로공내로 편향한 용강동압이 발생해도 그 영향을 받는 것은 토출공에 한정되고, 저부슬릿은 측벽내면을 더욱 하강한 위치에 열리므로 그 영향을 받지 않는다. 또한 저부슬릿의 열림면적분만큼 토출공직경을 좁게 할 수 있으므로 편류가 발생하기 어렵다고 한 것이 개선됨을 판명하고, 하기의 발명을 하기에 이르렀다. 그리고 하기에 있어서 통상체의 내측 형상은 원, 타원, 다각형의 어느것이라도 좋고, 그 단면적도 상하방향으로 일정할 필요는 없다.

본 발명의 침지노즐의 일례를 제1도에 도시했다. 이 침지노즐은 노즐상단이 슬라이딩노즐장치에 접속할 수 있도록 개방공을 갖고, 이 개방공에 이어지는 세로공을 갖는 원통형의 중간부를 구비하고 있다. 노즐하부에는 적어도 한쌍의 주형폭방향을 향한 용융금속의 토출공이 설치되어 있으면, 이 외에 예를 들면 주형두께방향을 향하는 다른 작은 토출공이 있어도 된다.

종래의 노즐과 다른 점은 한쌍의 토출공하부와 슬릿상부 사이(이하 외각이라 함)는 높이방향에서 예를 들면 40mm 떨어져 있고, 노즐의 세로공 저면은 아래로 볼록면을 이루고, 저부슬릿의 간격치수는 30mm이다. 또 측벽에는 아르곤가스 흡입용의 가스투과층(G)과 가스공급구(C)를 갖고, 슬라이딩장치의 노즐에 하측에서 외장하는 타입의 것이다.

동시에 본 발명의 침지노즐에서는 상기 개선에 더해, 저부슬릿의 유출용강이 주형내 하향폭방향으로 선형판형상의 흐름으로 유출하고, 폭넓게 분산하도록 개선을 하고 있다. 예를 들면 노즐의 세로공 저면형상을 하향으로 볼록한 형상으로 하고, 여기에 주형폭방향으로 평행하고 열림단면이 가늘고 긴 거의 직사각형인 슬릿을 주형의 하측방향을 향해 설치하고 있고, 노즐내부의 용강은 그 내부(정) 압력의 작용방향으로 즉, 하향 볼록형상내면에 직각방향으로 유출하므로 저부슬릿에 의해 주형폭방향으로 선형판형상의 흐름이 된다.

세로공 저부의 형상은 반구, 타원구 등 임의의 3차원곡면, 또는 슬릿길이방향으로 원통면, 다각주 등 임의의 2차평면 전부 또는 그 일부에서도 하측으로 볼록한 형상이면 저부슬릿에서 유출한 용강은 선형판형상의 흐름이 된다.

또한 슬릿과 측벽토출공 사이의 외각을 설치하지 않고, 슬릿과 측벽토출공을 연통시킨 경우, 침지노즐 세로공을 낙하하는 용강류의 편향이 노즐측벽의 토출공에서 유출하는 용강에 유량차를 주고, 그리고 저부슬릿에서 유출하는 용강이 주형폭방향으로 불균일하게 확산되므로 편류가 되고, 소용돌이 발생에 의한 몰드파우더 말려들임을 유발한다. 외각치수가 20mm 이하의 경우, 측벽토출공에서의 흐름과 저부슬릿에서의 흐름이 간섭하므로 외각의 효과가 나타나기 어렵다. 따라서 외각벽치수는 20mm 이상으로 하는 것이 유효하다.

또 측벽토출공 수는 제1도의 예에서는 한쌍이지만 이것에 한정되지 않고, 2쌍이어도 된다. 요컨데 세로공 저면의 형상이 아래로 볼록한 형상이고, 토출공과 저부슬릿이 연통하고 있지 않는 한 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

노즐 세로공 저면의 주형폭방향단면 형상은 원호, 타원, 포물선등 임의의 선 또는 곡선이어도 좋고, 노즐중심축을 통과하는 단면에 있어서 좌우대칭인 형상이면 저부슬릿에서 유출한 용강은 주형폭방향으로 균일한 선형판형상의 흐름이 된다. 노즐 세로공 저면의 형상을 임의 선택하여 용강류의 확산정도를 조절할 수 있다. 또한 슬릿길이방향의 길이 또는 열림각도를 선택하여 선형판형상의 확산폭을 조절하는 것도 가능하다.

슬릿에서의 용강유량은 열림단면적에 의해 선택하고, 침지노즐 세로공 저면의 슬릿열림부에 용강압력을 발생시킬 정도로 저부슬릿의 간격치를 줄이는 것이 좋다. 내부(정) 압력의 비율이 약한 경우, 노즐내의 용강류에 의한 동압력의 영향을 받고, 저부슬릿의 일부분에서 불균일하게 용강이 유출해 버리므로 균일하게 확산된 선형판형상의 흐름이 되도록 주조조건에 가장 적절한 간격치수를 물모델시험 등에 의해 구할 수 있다.

먼저, 통상의 슬래브 연속주조(두께 200∼250mm, 폭 1200∼2000mm)를 상정하고, 축척도 1/3의 턴디시, 주형, 침지노즐로 구성되는 투명아크릴수지로 제작한 물모델 시험장치를 사용하고, 무차원수인 프라우드수에 의해 용강의 유동을 근사시켰다. 시험한 노즐은 본 발명의 침지노즐, 종래의 2구멍 슬릿연통노즐이다.

이 노즐을 사용하여 주형내의 용강류, 주형내탕면의 표층류를 관찰하고, 저부슬릿에서 유출한 용강의 주형폭방향으로의 확산상황(가), 좌우 토출공에서 유출하는 용강의 유량차(나), 토출공에서 유출한 용강과 저부슬릿에서 유출한 용강의 노즐외부에서의 간섭(다), 토출공에서 유출한 용강의 단변충돌상승류가 부여하는 주형내 용강면의 탕면변동량(라)을 조사하는 시험을 했다. 시험의 조건을 표 1에 나타낸다.

또 동시에 복수의 산형프로펠러형 유속검출기에 의해 주형내 각 부분의 측정을 실행하고, 각 개소의 편류현상을 정량화하기 위한 좌우측정점의 동일시각 측정신호를 다채널데이터 기록장치에 연속기록했다. 물모델시험에 사용한 침지노즐은 제1도에 도시한 본 발명의 침지노즐이지만, 시험조건을 단순히 하기 위해 세로공 저면형상을 반구형으로 한 것으로, 그 형상을 제2도에 도시했다.

용강을 주조하는 실물노즐의 치수로 환산한 각 부분치수는 세로공 직경 92mm, 측벽의 토출공직경 70mm, 토출공유출방향(α)은 하향 5∼35도, 저부슬릿의 열림간격치(w) 10∼40mm, 폭방향의 확산각도(β)는 80∼180도의 범위이고, 토출공과 슬릿사이의 연통하고 있지 않은 부분의 수직거리는 20∼60mm의 노즐이다.

비교를 위해 상기한 종래의 2구멍 슬릿연통노즐(노즐 각 부분치수는 본 발명의 시험노즐과 같음)에서 세로공의 저면이 산형상(산형저)인 노즐(R1, 제21도), 세로공의 저면이 반구형(반구저)의 노즐(R2, 제22도)도 사용하고, 슬래브폭 1200∼1240mm, 두께 220mm, 주조속도 1.8∼2.4m/분에 상당하는 주조조건으로 시험했다. 표 1에 각종 노즐의 모든 조건과 시험의 관찰결과(양호하다고 판단한 것은 ◎표, 적당하지 않다고 판단한 것은 ×표를 기입했다)를 나타냈다.

종래의 2구멍 슬릿연통노즐(R1)의 주형내 용강류, 주형내탕면의 표층류를 관찰한 결과를 전술의 제23도에 도시하고 개설(槪說)했는데, 여기에서는 상세히 설명한다. 저부슬릿에서 유출한 용강의 주형폭방향으로의 확산상황(가)에 대해서는 세로공 저면이 산형상이므로 주형폭방향으로 넓게 분산되지 않고, 띠형상의 주형하방을 향하는 하강류가 주형의 폭방향 좌측 또는 우측으로 편향한 흐름이 되어 버리는 결점이 있었다.

또 노즐 R1에서는 좌우 토출공에서의 용강류출량내, 한쪽에서의 토출공이 강하고, 다른쪽에서는 약해져서 좌우로 유량차(나)가 생기는 현상, 그리고 용강유량이 많은 쪽의 흐름은 주편단변응고셀에 충돌후 강한 단변상승류를 일으키므로 주형내 용강면의 단변부근에 솟아오름이 생기고, 탕면변동(라)이 일어나고, 동시에 주형단변에서 침지노즐을 향하는 표층유속을 증대했다. 한편, 다른 주형단변측에서는 소망량의 표층유속을 얻을 수 없다고 하는 종래의 2구멍 침지노즐에서 볼 수 있었던 결점, 소위 주형내 용강의 편류현상이 관찰되었다.

다음에 측벽의 토출공과 슬릿이 연통하고 있는 비교 침지노즐 R2에 있어서 토출공에서의 용강유출 관찰결과를 제3도에 도시하고, 본원 발명 침지노즐의 주형내 용강류, 주형탕면의 표층류를 관찰한 예를 제4도에 도시한다. 먼저 노즐 R2의 관찰결과를 설명하면 이 노즐에서도 좌우 토출공의 용강유출량은 한쪽 토출공측이 강하고, 다른쪽은 약해져서 좌우에서 유량차가 생기는 현상(나)과 그 정도는 개선하고 있지만 주형내 용강면의 탕면변동(라)이 관찰되었다.

본원 발명의 침지노즐을 사용한 경우에 있어서의 주형내 용강류, 주형내탕면의 표층류를 관찰한 결과, 토출공의 용강유출은 좌우균등하고 편류현상의 발생도 볼 수 없고, 주형내의 이상한 탕면변동도 토출공유출방향(α)과 저부슬릿 폭방향의 확산각도(β)가 적정하지 않은 조건에서는 발생하는 일이 있지만, 전체적으로는 소망의 탕면변동량, 즉 2∼6mm 범위를 안정되게 유지하고 있었다.

소형 프로펠러형 유속검출기에 의해 주형내의 노즐측벽 토출공 부근의 용강유속측정을 하고, 주조속도 2.4m/분에 상당하는 주조조건으로 본원의 침지노즐과 비교 노즐 R2의 각 개소의 편류현상을 측정하고, 측정데이터의 일례를 제5도, 제6도에 도시한다. 본원 침지노즐의 토출공부근 용강유속(제5도)은 좌우유속이 항상 130cm/초 부근에 안정되어 있지만, 노즐 R2(제6도)는 편류에 의한 상당히 큰 유속의 불균형이 발생하고 있다.

상기 본원 침지노즐과 비교 R2 노즐의 비교에서 토출공과 저부슬릿을 연통시키지 않고, 양자를 독립시키면 측벽 토출공의 유출용강의 편류를 방지할 수 있음이 확인되었다. 양자간의 거리는 내화물의 강도를 고려하여 20mm 이상을 확보하면 토출공에서의 유출용강의 편류를 방지하는 효과를 볼 수 있고, 양자간의 거리를 60mm로 했을 경우에는 편류의 방지효과는 완전하였다.

다음에 본원의 침지노즐에서 측벽 토출공에서 유출한 용강과 저부슬릿에서 유출한 용강의 노즐외부에서의 간섭상태(다)에 대한 관찰을 설명한다. 먼저 본원 발명의 침지노즐 그룹 A(표 1 참조)에서는 저부슬릿의 확산각도가 100도 이상의 경우 선형판형상의 흐름이 얻어졌다.

그룹 B∼F(표 1참조)의 노즐에 있어서는 저부슬릿의 확산각도는 100도 이상이지만, 토출공유출방향(α)과 저부슬릿 폭방향의 확산각도(β) 간에는 바람직한 조건으로서 2α≤210-β임이 판명되었다. 즉, 제7도에 도시한 바와 같이 2α210-β의 범위에서는 주형내 용강면의 탕면변동이 크다. 그 이유는 토출공에서의 유출용강과 저부슬릿에서 유출한 선형판형상 용강의 단부가 결합하고, 외관상 토출공의 유출용강이 강해지기 때문이다.

측벽토출공에서의 흐름과 슬릿에서의 흐름의 간섭을 조사하기 위해 물모델에 있어서 주형내 유동을 조사했다. 주형폭 1200mm, 인발속도 2.4m/분에 상당하는 주조조건으로 적정노즐로서 본원 침지노즐 그룹 D(표 1 참조)중 β=150의 것, 부적정 노즐로서는 그룹 C중 β=150의 것을 사용했다.

먼저 침지노즐 상단에서 알루미늄분말 트레이서를 첨가하고, 그 유동거동에서 측벽토출공 및 슬릿에서의 용강 궤적(軌跡)을 관찰했다. 적정노즐의 경우 제4도에 도시하는 유동상태에 있는 것에 대해서, 부적정한 경우 측벽토출공에서의 흐름과 슬릿에서의 흐름이 간섭하고 있는 것이 관찰되었다. 주형중아에서 폭방향으로 300mm에 있어서 측벽토출공에서의 흐름 궤적의 접선방향 속도를 프로펠러형 유속검출기에 의해 측정했다. 이 위치는 제4도의 X및 X위치에서 각각 주형폭중심에서 좌우로 300mm, 깊이는 노즐토출공 하단에서 250mm이고, 또 주형폭방향의 중심 위치이다. 그 결과를 제8도, 제9도에 도시한다.

횡축은 우측(X)의 속도, 종축은 좌측(X)의 유속을 나타낸다. 적정노즐의 경우(제8도) 유속은 좌우유속이 23cm/초 부근에 안정되어 있지만, 부적정 노즐의 경우(제9도) 적정노즐의 경우보다 평균유속이 크고, 분산도 크다.

본 측정위치에서는 절대치 및 분산이 큰 것은 단변충돌후 상승류의 절대치, 분산도 커지고, 최종적으로 표면유속의 절대치, 분산도 커진다.

이상의 것에서 간섭이 있는 경우, 즉 2α+β210인 경우 표면유속이 커지고 파우더 말려들임의 원인이 된다.

그리고 본원 발명의 침지노즐은 상기 현상이 발생하는 경우에도 좌우 동시에 이 현상이 일어나므로 종래의 침지노즐에서 볼 수 있었던 현상과는 달리, 주형내 탕면변동량은 증가하지만 주형의 좌우 단변측에서 같은 정도로 발생한다. 또 저부슬릿에서 유출한 선형판형상 용강의 판두께방향, 즉 주형내의 두께방향 용강류의 분산은 슬릿간격을 형성하는 노즐저면의 두께, 즉 유출방향에 따른 슬릿내벽두께(t)에 의해 영향받는다. 현실로는 노즐저면의 내화물강도를 유지하기 위해서는 두께로서 10mm 이상이면 된다.

슬릿간격의 내벽면은 서로 대향하는 평행면이므로 선형판형상의 용강류가 저부슬릿에서 유출하지만, 유출후에 슬릿폭방향의 각 부분에서 균일한 두께의 선형판형상 용강류로 하기 위해서는 주형폭방향의 각 부분 t의 값은 바람직하게는 동일, 또는 두께의 변화비(최대두께 t와 최소두께 t의 비, 제2도)가 2.5배 이하인 것이 바람직하다. 그러나 저부슬릿에서의 유출용강을 주형폭방향으로 선형으로 확산되는 기능은 저부외형이 아닌 저부슬릿이 열리는 세로공 저면형상이고, 내면이 폭방향에서 대칭으로 아래로 볼록한 면이면 된다.

저부슬릿의 간격치수에 대해서 본 시험의 결과를 설명한다. 간격치 40mm에서는 내부(정) 압력의 비율이 약하기 때문에 저부슬릿의 효과를 볼 수 없고, 세로공을 유하(流下)한 용강류가 노즐 저부슬릿의 일부분에서 굵은 하강류로 유출하는 경향였지만, 간격치를 30에서 20mm로 감소시키면 저부슬릿에서의 유출은 주형폭방향으로 선형으로 확산된 흐름으로 개선되었다.

간격치의 최저치수는 유출형상에서는 정해지지 않고, 실제 주조에 있어서 그 외의 요인, 예를 들면 저부슬릿으로의 알루미나 개재물 부착으로 하는 경우도 있으므로 10mm 정도는 필요하다. 따라서 저부슬릿의 열림간격치수는 용강주입량에 따라 열림길이치수와의 곱, 즉 열림단면적에서 선택하지만, 침지노즐 내면의 슬릿열림부에 용강압력을 발생시킬 정도로 저부슬릿의 유출량을 줄일 수 있는 범위의 간격치이면 된다.

내부(정) 압력의 비율이 약한 경우, 노즐내의 용강류에 의한 동압력의 압력이 크고, 저부슬릿의 일부분에서 유출해 버리므로 균일하게 확산된 선형판형상의 흐름이 되지 않는 일이 있다. 주조조건으로 가장 적절한 간격치수는 물모델 시험에서 정할 수 있다.

측벽토출공에서의 흐름과 슬릿에서의 흐름의 간섭을 조사하기 위해 물모델에 있어서 주형내 유동을 조사했다. 주조조건은 주형폭 1200mm, 인발속도 2.4m/분에 상당하는 조건으로 했다. 침지노즐은 본원 침지노즐의 그룹 D(표 1 참조)중 β=150의 것을 기본형상으로 하고, 외각치수를 0(연통형), 10, 20, 30, 50mm의 5수준으로 변화시켰다. 또 편류의 평가방법은 주형내 유속의 경시변화를 측정하고, 그 표준편차를 구했다.

먼저, 좌우 측벽토출공에서의 토출유속을 측정했다. 측정위치는 토출공 출구 및 전술한 X또는 X의 위치이다. 그 결과를 제10도에 도시한다. 외각치수가 0인 경우(측벽토출공과 슬릿이 연통), 표준편차는 34(cm/s)로 크고, 변동이 매우 큰 것을 알 수 있다. 한편 외각치수 10mm 이하로 하면 표준편차는 5(cm/s) 이하가 되어, 매우 안정된 토출류가 됨을 알 수 있다. 이것은 외각을 설치함으로써 노즐 세로공내에 발생한 동압력의 영향을 받지 않음이 판명되었다.

다음에 침지노즐 상단에서 알루미늄분말의 표지물질을 첨가하고, 측벽토출공에서의 유동 궤적을 구한바, 궤적은 외각치수에 그다지 영향을 받지 않음을 알았다. 따라서 주형폭방향으로 300mm에 있어서 측벽토출공에서의 흐름 궤적의 접선방향 속도를 프로펠러형 유속검출기에 의해 측정했다. 그 결과를 제10도에 도시한다. 외각치수 10mm 이하에서는 표준편차가 10(cm/s) 이하가 되어, 불안정한 유동이 되는 것을 알 수 있다. 이것은 측벽토출공에서의 유동과 슬릿에서의 흐름이 간섭함으로써 일어난다고 생각된다. 외각치수를 20mm 이상으로 하면 변동이 작아져 간섭이 발생하지 않음을 알 수 있다.

이상의 결과에 의해 세로공에 있어서 동압력의 영향, 측벽토출공과 슬릿에서의 흐름 간섭을 받지 않기 위해서는 20mm 이상의 외각치수가 바람직함을 알 수 있다.

본원 침지노즐 표 1의 D 그룹 중에서 저부슬릿 확산각도(β)가 130도인 노즐, 비교 노즐 R2의 실물노즐을 제작하고, 종래의 2구멍 토출공노즐과 함께 물모델시험과 같은 주조조건으로 실기(實機)에서의 주조를 실행하고, 주형내 용강면의 탕면변동량, 주조슬래브에서 압연한 냉간압연박강판의 표면품질차를 조사했다. 그리고 침지노즐의 재질은 알루미나 탄소질을 사용했다.

주조강종류는 전로(轉爐)에서 용제한 용강을 RH 진공탈가스장치로 성분조정하고, C≤0.05%, Si≤0.03%, Mn≤0.30%, P≤0.03%, S≤0.02%, SolAl 0.20∼0.40%(%는 wt%이다)의 냉간압연용 저탄소 알루미킬드강이다. 취과(取鍋)에서 턴디시의 주입은 에어실파이프를 사용하고, 턴디시 내면에 산화마그네슘 재질의 단열보드를, 턴디시커버와 내부용강면의 내부공간에 Ar 가스를 흡입하고 용강의 2차산화를 방지함과 동시에, 턴디시내 용강온도는 1560∼1545℃로 유지하여 용강중 개재물의 턴디시내에서의 부상분리를 촉진했다.

주형으로의 용강주조는 슬라이딩노즐 용강유량 제어장치와 침지노즐을 사용하고, 주형내탕면 제어장치에 의해 주형내탕면을 주형상단에서 100mm 아래의 일정 높이로 유지함과 동시에, 슬라이딩노즐과 침지노즐 내부에 Ar 가스를 9ℓ/분의 양을 흡입하고, 세로공 내면으로의 알루미나 개재물의 부착방지를 실행하고, 몰드파우더는 저탄소 알루미킬드강 주조용의 것을 사용했다.

주형내 용강면의 탕면변동량의 측정은 주형상부에 설치한 와류(渦流)거리계식의 비접촉형 탕면측정기를 사용하고, 주형의 좌우단변근방에 있어서 가장 탕면변동량이 커지는 곳을 측정하고, 다채널데이터 기록장치에 좌우측정점의 측정신호를 연속기록했다. 해석을 위해 각각의 탕면변동량, 편류현상을 정량화하기 위한 좌우 측정점에 있어서 동시간의 탕면변동차 값을 각각 기록했다.

제11도, 제12도에 각각 본원의 침지노즐(D그룹 β=130도)과 비교노즐 R2의 주조시간 14분간의 탕면변동량 측정데이터의 일례이다. 본원 발명 침지노즐의 탕면변동량은 주형의 좌측단변 및 우측단변에 있어서 각각 1∼4mm 범위이고, 동일시간의 좌우 탕면변동량차의 값도 ±1∼2mm로 되어 있다(제11도). 한편 노즐 R2에서는 주형좌측단변이 5mm, 우측단변은 2mm의 탕면변동이고, 좌우탕면변동량차는 0∼5mm 범위에서 시시각각 변화하고 있고, 편류현상이 있음을 나타내고 있었다(제12도).

제13도에 본원 발명의 침지노즐과 종래의 2구멍 토출공노즐에 대해서 주형좌측단변, 우측단변의 탕면변동량 측정데이터를 비교하는데, 이 측정에서도 본원 발명의 침지노즐에서는 좌우쌍방의 측정치가 항상 최적인 범위로 하고 있는 3mm 부근의 값이고, 한편 종래의 2구멍 토출공노즐에서는 탕면변동범위가 1.5∼5mm이고, 좌우의 차는 최대 약 3mm이다.

냉간압연박강판의 표면품질 개선효과를 확인하는 조사는 2스트랜드 연속주조기의 한쪽 주형에 본원의 침지노즐, 다른쪽 주형에 종래의 2구멍 토출공노즐을 사용하여 주조하고, 동일 히이터 주조중에 주조속도를 2.0m/분과 2.4m/분으로 바꾸어 주조를 하고, 주조슬래브를 손질하지 않고 2.5mm 두께의 열간압연코일에 압연했다.

상기 코일표면을 산세정한 후, 냉간압연기로 0.7mm 두께의 냉간압연박강판코일에 압연하고, 코일검사라인에서 코일 전체길이의 앞뒷면을 눈으로 검사했다. 발견한 표면흡집내에 알루미나 개재물과 몰드파우더에 기인하여 발생한 스캐브(scab)결함은 또한 결함에 부수(附隨)한 개재물을 주사형전자현미경으로 분석하고, AlO, CaO, Na 등의 존재 여부를 조사했다. 결함수의 표시방법은 스캐브결함계수에 결함 1개당 기준길이를 곱한 스캐브결함총길이를 코일길이로 나누고, 100배한 값을 스캐브결함발생율(%)로 했다.

제14도에 본시험의 조사결과를 종래의 침지노즐을 사용하여 주조속도 2.0m/분으로 주조한 냉간압연코일의 스캐브결함발생율을 기준(1.0)으로 하고, 상대지수에 의해 나타냈다. 비교예의 주조속도 2.4m/분의 경우 결함발생을 상대지수는 1.3이었지만, 본원의 침지노즐를 사용한 경우의 냉간압연코일 상대지수는 어떤 주조속도의 경우도 0.4이하의 품질이었다.

상기 조사에 의해 본원의 침지노즐을 실제의 연속주조조업에 사용했을 때 종래의 2구멍 슬릿연통노즐의 결점였던 편류현상이 개선되므로 주형폭방향의 좌우에서 균등한 안정된 주형내 용강탕면의 최적변동량 범위를 얻을 수 있고, 주조속도 2.0m/분 이상의 고속주조이더라도 가장 적절한 주형내 탕면변동량을 확보할 수 있고, 강판품질은 종래의 표면품질수준에서 더욱 개선됨을 확인할 수 있었다.

노즐단면의 교축방법을 3가지로 변화시킨 본원 발명의 침지노즐을 알루미나 탄소질재질을 사용하여 제작하고, 실기에 있어서 슬래브폭 1200∼1240mm, 두께 220mm, 주조속도 2.0∼2.4m/분의 주조조건으로 5히이터연속주조를 각 타입의 침지노즐에 대해서 실행하고, 침지노즐 내부로의 알루미나 개재물 부착에 의한 주형탕면변동량을 조사하고, 주조후의 노즐내부를 관찰하여 알루미나 개재물 부착상황을 비교했다.

주조에 사용한 본원의 침지노즐은 모두 표 1에 기재한 D그룹의 노즐이고, 저부슬릿 확산각도 β=130도, 슬릿간격치수 w=30mm, 토출공각도 α=25도, 토출공 직경은 60mm이다. 표 2에 그 노즐단면의 교축방법을 변화시킨 노즐을 나타냈다. 표 2에 동시에 주조후 관찰한 노즐내부의 알루미나 개재물 부착상황과 주형탕면변동량의 측정결과를 나타냈다(◎:양호하다고 판단한 것, ○:양호하지 않지만 사용가능하다고 판단한 것, ×:불량이라고 판단한 것).

표 2중 침지노즐 S1은 제2도에 예시한 내부형상의 것이고, 내부 세로공은 상부에서 저면까지 일정 직경 92mm의 원통이고, 세로공 저면형상은 반구형이다. 표 2중 침지노즐 S2는 제1도에 예시한 내부형상의 것이고, 세로공은 상부에서 토출공까지의 부분은 원통이고 직경 92mm이다. 토출공부분에서 저면에 걸친 세로공 형상은 노즐의 수평단면은 장축이 저면의 저부슬릿에 평행한 의사(疑似)타원이고, 단축치수는 하방향으로 갈수록 직선적으로 감소하고, 세로공 단면적을 저부슬릿을 향해 교축하고 있다.

그리고 노즐중심축을 통과하는 주형폭방향에 평행한 단면에서는 세로공의 내공(內孔)형상은 아래로 볼록한 포물선형이고, 저부슬릿의 내부열림은 그 포물곡면에 열려 있다. 표 2중 침지노즐 S3은 제15도에 예시한 것으로, 세로공의 상부는 원형단면이지만, 토출공까지의 부분은 그 단면의 장축은 92mm이고, 저면의 저부슬릿 열림에 평행하다. 한편, 단축은 92m에서 64mm로 점차 교축된 타원단면이다. 토출공부분에서 저면에 걸친 세로공의 단면은 상기 S2 노즐과 마찬가지로 내부 세로공 저면의 저부슬릿 열림을 향해 교축하고 있다. 그리고 저부슬릿의 내부열림은 그 세로공 저면의 아래로 볼록한 포물곡면에 열려져 있다.

노즐 내벽형상의 변화에 의한 알루미나 부착방지효과를 고찰하기 위해 실물크기의 물모델 실험장치에 의해 침지노즐내의 유속분포를 측정했다. 사용한 침지노즐의 교축비를 표 3에 나타낸다. 노즐 S1의 치수는 A=66.4(cm), A=66.4(cm), A=61.9(cm), X=7.5(cm)로 했다. 또 노즐 S3의 형상을 제15a도에 도시했다. 또 그 치수는 A=66.4(cm ), A=46.22(cm ), A=32(cm ), X=7.5(cm)로 했다.

유속측정은 제15a도에 도시하는 단면 1(측벽토출공상단에서 100mm 위), 단면 2(측벽토출공상단에서 10mm 위), 단면 3(측벽토출공하단과 슬릿상단의 중심)의 3단면에 대해 실시했다. 각 단면에 대해서 제15b도에 도시하는 바와 같이 노즐중심유속(V)과 벽면에서 10mm 내측에 있어서의 1∼12(제15b도 중에서는 ①, ② 등으로 기재하고 있다)의 12개소 유속 V(K=1∼12)를 측정하고, (벽근방유속/중심유속)을 구함으로써 스태그네이션(stagnation)의 평가를 실시했다. 제16도에 그 결과를 나타낸다. 각 노즐의 각 단면에 있어서의 (V/V)값의 최대치, 최소치를 나타내고 있다. 노즐 S1의 경우, 단면 1에서는 (V/V)는 0.7∼1이지만 부착이 심한 단면 2,3 에서는 0.3∼0.8로 되어 있고, 스태그네이션이 존재하고 있음을 알 수 있다. 한편 노즐 3의 경우, 단면 1에서 0.7∼1로 되어 있고, 노즐 S1로 변화되지 않는다. 그러나 단면 2,3에 있어서는 0.65∼1로 스태그네이션이 해소되어 있음을 알 수 있다.

수평단면적을 70% 이상 교축하고, 그리고 그 교축방법도 {(dA/dX)·(X/A)}≤-0.3을 만족시킴으로써 노즐내벽에서의 스태그네이션 발생을 억제할 수 있으므로, 노즐내벽형상을 S1에서 S3으로 변화시킴으로써 스태그네이션을 해소하고, 침지노즐내벽의 알루미나 부착을 저감할 수 있다.

따라서 노즐내경을 교축함으로써 노즐내의 스태그네이션을 저감할 수 있고, 그 결과 알루미나 부착을 방지할 수 있음을 알 수 있다.

주조는 실시예 3과 같이 냉간압연박강판용의 저탄소 알루미킬드강을 취과에서 턴디시로 무산화주입하고, 턴디시 내부용강의 2차산화를 방지함과 동시에, 턴디시내 용강온도는 1560∼1545℃로 유지하여 용강중 개재물의 턴디시내에서의 부상분리를 촉진시켰다.

주형으로의 용강주조는 주형내탕면 제어장치에 의해 주형내탕면을 주형상단에서 100mm 아래의 일정높이로 유지하고, 슬라이딩노즐 용강유량 제어장치와 침지노즐 내부에 Ar 가스를 9ℓ/분의 양을 흡입하고, 이들 부분에서의 알루미나 개재물의 부착을 방지했다. 주형탕면에는 저탄소 알루미킬드강 주조용의 몰드파우더를 사용했다. 그리고 상기 슬라이딩노즐은 고정노즐, 접동노즐의 내경이 모두 80mm인 고내화도 내화물 플레이트로 구성되는 2장판 타입을 사용했다.

먼저 연속주조기의 주조에 있어서의 주형탕면변동량 측정결과를 설명하면 5히이터 연속한 주조의 1, 2히이터째는 S1, S2, S3 모두 노즐에 대해서 탕면변동량은 주형의 좌우양측에서 균등하고 변동량도 2∼4mm의 범위이고, 만족할 만한 상황(◎표)이었다.

그러나 3∼5히이터째의 주조에서는 S1 노즐은 탕면변동량이 크고, 또 주형좌우측의 변동량차도 발생했지만 S2, S3의 노즐은 2히이터째의 주조와 마찬가지로 만족할 만한 상황이었다.

제17도에 S1 노즐의 주형탕면변동량의 측정결과를 도시한다. 1,2히이터째는 단변근처 개소의 탕면변동량은 2.5∼4.0mm이고, 주형좌우변동량의 차는 0.5∼1.2mm이지만, 3∼5히이터째의 주조에서는 탕면변동량이 2.3∼5.4mm로, 변동량차를 0.8∼3.3mm로 증가하고, 탕면상황은 양호하지 않았지만, 주조가능하였다(○표).

다음에 주조후 관찰한 S1 노즐내부의 알루미나 개재물 부착상황을 제18도에서 설명한다. 노즐 세로공 부분은 좌우토출공측, 즉 세로공의 주형단변측에 상당하는 내벽에 알루미나 개재물 부착이 많고, 주형의 장변측에 상당하는 내벽면에는 부착이 적지만, 토출공부분에서 하측의 저부슬릿 열림과의 사이 내벽에서는 주형의 장변측에 평행하는 부분에 알루미나 개재물이 두껍게 부착하고, 알루미나 부착은 저부슬릿의 열림내부까지 달하고 있다.

물모델 시험에서 S1 노즐내부의 용강류를 관찰한 바, 노즐상부에서 토출공을 향하는 용강류는 노즐단면의 일부를 유하하는 일체의 흐름이 좌우토출공측의 한쪽 벽을 따라 유하하는 편측유하현상이 있고, 다른쪽 내벽과 편측유하용강 사이는 이른바, 흐름의 정체영역이 되어 있고, 이 편측유하현상은 한쪽 토출공에서 다른쪽으로 시시각각 변해간다.

또한 토출공부분에서 저부슬릿 열림까지 사이의 용강유선은 주형폭방향으로 평행한 띠형상으로 슬릿열림을 향해 흐르고, 이 흐름과 주형의 장변측에 평행하는 내벽면 사이는 흐름의 정체영역으로 되어 있다. 그리고 S1 노즐내부의 알루미나 개재물 부착이 많은 내벽부분은 상기의 물모델 관찰에서 흐름이 멈춘 정체영역과 일치하고 있으므로, 이 부분에서는 용강난류가 발생하여 알루미나의 응집성장과 내벽으로의 부착이 발생하고 있다고 상정된다.

따라서 노즐 세로공 단면은 용강유선과 노즐내벽 사이에 용강난류 영역을 발생하지 않는 형상으로 하기 때문에, 노즐 세로공 단면의 내경을 감소하여 편측유하현상을 발생하기 어렵게 하는 것이 좋다고 판명했다. 구체적으로는 내부 세로공의 직경을 감소하거나 주형두께방향의 직경을 줄여 타원형이지만, 단면적을 감소하는 것이 좋다.

또 토출공부분에서 하측의 저부슬릿 열림까지 사이의 내공은 주형두께방향의 직경을 더욱 줄인 편평도가 높은 내공단면이 좋고, 또한 토출공과 저부슬릿에서의 용강유출량에 대해서 용강유하방향을 따라 단면을 감소하는 것이 바람직하다.

S2 노즐은 상기 고안으로, 토출공부분에서 아래 저부슬릿 열림까지 사이, 세로공 주형두께방향의 직경을 저부슬릿에서의 용강유출량에 따라 줄인 편평도가 높은 의사타원단면으로 하고, 동시에 타원장축치수를 포물선형을 따라 감소시키고, 저부슬릿의 열림면이 아래로 볼록한 곡면으로 한 것이다.

S3 노즐은 상기 고안을 더욱 향상시켜, 노즐내부 세로공의 상부단면은 슬라이딩노즐로의 접속을 위한 원형단면이지만, 노즐상부에서 토출공을 향하는 부분도 단축치수를 점차 감소하고, 타원단면으로 해서 내부단면적을 감소시켰다. 여기서 세로공 단면의 주형두께방향의 직경을 줄인 타원형으로 했는데, 그 제1목적은 편측유하현상을 일으키고 있는 용강류의 단면을 편평하게 교정하고, 반대측의 용강난류 영역을 감소하는 효과를 얻기 위함이다. 제2목적은 저부슬릿의 길이방향 열림폭을 크게 유지하기 위해 그 상류측 세로공의 슬릿 길이방향의 내경을 감소하지 않고, 슬릿방향의 내경을 줄이는 방법을 취하기 위함이다.

주조후 관찰한 S3 노즐내부의 알루미나 개재물 부착상황을 제19도에 도시한다. 세로공 상부에서 토출공을 향하는 부분에서는 좌우토출공측, 즉 세로공의 주형단변측에 상당하는 내벽으로의 알루미나 개재물 부착이 대폭 감소하고, 토출공부분에서 하측 저부슬릿 열림과의 사이 내벽에는 알루미나 개재물 부착이 보이지 않고, 노즐내부 전체에 개선효과가 있었다. 여기서 세로공의 토출공 상측부에 약간의 알루미나 개재물 부착이 보이지만, 이 부분의 단면적을 더욱 감소시키면 해결할 수 있다.

또 도시하고 있지 않지만, S2 노즐내부의 알루미나 개재물 부착상황을 설명하면 내부 세로공의 상부에서 토출공을 향하는 부분의 알루미나 개재물 부착은 S1 노즐의 부착량과 같은 정도이고, 개선되어 있지 않지만 토출공부분에서 하측 저부슬릿 열림과의 사이 내벽에는 알루미나 개재물 부착이 없고, 이 부분에 개선효과가 있었다.

상기의 주조시험과 물모델시험 관찰에서, 본원의 침지노즐 세로공 내벽, 또는 저부슬릿의 내부열림근방으로의 알루미나 개재물 부착은 세로공 수평단면을 타원단면 또는 편평단면으로 하고, 하방을 향해 감소시키고, 동시에 내부단면적을 저부슬릿의 내부열림을 향해 연속적으로 교축한 형상으로 함으로써 방지할 수 있음이 확실해졌다.

상기와 같이 알루미나 개재물의 부착을 방지한 본원의 침지노즐은 다중-히이터의 연속주조를 실행해도, 최종 히이터도 초기 히이터와 마찬가지로 주형의 탕면변동량을 최적범위로 안정되게 유지할 수 있음을 확인했다.

Claims (9)

1. (a) 턴디시로부터 용융금속을 연속주조용 주형(8)으로 유도하는 침지노즐본체; (b) 침지노즐본체는 턴디시로부터 용융금속을 받기 위한 개방공을 침지노즐본체의 상단에 갖는다; (c) 상기 침지노즐본체는 중심축을 갖는 세로공(5)을 갖는다; (d) 상기 침지노즐본체는 용융금속을 상기 세로공을 경유하여 주형내로 유출시키는 적어도 한쌍의 토출공(1)을 그 하부에 갖고, 그 토출공은 주형폭방향으로 평행하고, 또 상기 세로공의 중심축을 통과하는 단면에 있어서 좌우대칭이다; (e) 상기 침지노즐본체는 상기 토출공보다 아래 침지노즐본체의 저부에 주형폭방향으로 평행하고, 용융금속을 하방으로 유출시키는 슬릿형 열림부를 갖는다; (f) 상기 세로공의 저부는 상기 토출공보다 하측에 있어서 하향의 볼록면형상을 하고 있다; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐(10).
2. 제1항에 있어서, 상기 세로공(5)의 저부형상은 상기 침지노즐본체의 중심축을 통과하고 또 주형(8)폭방향으로 평행한 단면에서는 좌우대칭인 아래로 볼록한 직선이 되고, 상기 침지노즐본체의 중심축을 통과하고 또 주형폭방향으로 직각인 단면에서도 좌우대칭인 아래로 볼록한 선이 되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐(10).
3. 제1항에 있어서, 상기 세로공(5)의 저부형상은 상기 침지노즐본체의 중심축을 통과하고 또 주형(8)폭방향으로 평행한 단면에서는 좌우대칭인 아래로 볼록한 곡선이 되고, 또 상기 침지노즐본체의 중심축을 통과하고 또 주형폭방향으로 직각인 단면에서는 좌우대칭인 아래로 볼록한 선이 되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐(10).
4. 제1항에 있어서, 상기 토출공(1)은 수평면에 대해 하향각도(α)를 갖고, 상기 슬릿형 열림부는 폭방향 확산각도(β)를 갖고, 각도 α와 각도 β는 2α+β≤210의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐(10).
5. 제1항에 있어서, 상기 슬릿형 열림부의 최상부는 상기 토출공(1)의 최하부에서 하방으로 적어도 20mm 이상 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐(10).
6. (a) 턴디시로부터 용융금속을 연속주조용주형(8)으로 유도하는 침지노즐본체; (b) 침지노즐본체는 턴디시로부터 용융금속을 받기 위한 개방공을 침지노즐본체의 상단에 갖는다; (c) 상기 침지노즐본체는 중심축을 갖는 세로공(5)을 갖고, 그 세로공은 침지노즐본체의 상단에서 하단을 향해 그 수평단면적이 감소한다; (d) 상기 침지노즐본체는 용융금속을 상기 세로공을 경유하여 주형내로 유출시키는 적어도 한쌍의 토출공(1)을 그 하부에 갖고, 그 토출공은 주형폭방향으로 평행하고, 또 상기 그 세로공의 중심축을 통과하는 단면에 있어서 좌우대칭이다; (e) 상기 침지노즐본체는 상기 토출공보다 아래 침지노즐본체의 저부에 주형폭방향으로 평행하고, 용융금속을 하방으로 유출시키는 슬릿형 열림부를 갖는다; (f) 상기 세로공 저부는 상기 토출공보다 하측에 있어서 하향의 볼록면형상을 하고 있고, 그 수평단면적은 하방을 향해 감소한다; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐(10).
7. 제6항에 있어서, 상기 세로공(5)의 저부형상은 상기 침지노즐본체의 중심축을 통과하고 또 주형(8)폭방향으로 평행한 단면에서는 좌우대칭인 아래로 볼록한 직선이 되고, 상기 침지노즐본체의 중심축을 통과하고 또 주형폭방향으로 직각인 단면에서도 좌우대칭인 볼록한 선이 되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐(10).
8. 제6항에 있어서, 상기 세로공(5)의 저부형상은 상기 침지노즐본체의 중심축을 통과하고 또 주형(8)폭방향으로 수평한 단면에서는 좌우대칭인 아래로 볼록한 곡선이 되고, 또 상기 침지노즐본체의 중심축을 통과하고 또 주형폭방향으로 수직인 단면에서는 좌우대칭인 아래로 볼록한 선이 되는 것을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐(10).
9. 제6항에 있어서, 상기 침지노즐본체의 상단 개방공은 수평단면적(A₀)을 갖고, 상기 침지노즐본체의 세로공(5)은 토출공(1)의 중심위치에 있어서 수평단면적(A₁)을 갖고, A₁/A₀은 0.7이하이고, 세로공은 토출공의 중심위치에서 슬릿 바로 위까지의 범위에 있어서 수평단면적(A)을 갖고 아래 식을 만족하며,

   상기 세로공은 저부에 있어서 수평단면적(A₂)를 갖고, A2/A1이 0.7 이하이며,