KR100364687B1 - 침지형주입관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가로면과 세로면을 가진 연속주조 몰드에 용융강을 공급하기 위한 것으로서, 특히 얇은 슬래브를 주조하기 위한 침지형 주입관에 관한 것이다. 침지형 주입관(10)의 외벽(12)은 몰드 세로면(21)쪽을 향하고 있는 영역(17)에, 침지형 주입관이 연속주조 몰드 내의 용융강에 잠기는 깊이와 상관없이, 몰드가 세로 면에 대해 거의 일정한 간격(d)을 가진 형태로 되어 있다. 침지형 주입관의 외벽은 몰드의 가로 면 영역(22)을 대면하는 가로 면 영역(16)에 형태부재(31)를 구비하고, 용융강의 수평적 흐름과 그 위에 떠다니는 주조분말에 최소의 저항을 형성한다.

Description

침지형 주입관{POURING SPOUT}

침지형 주입관이 주조용기와 연결되면 대체로 둥근 형태, 주로 환형이나 타원형의 형태를 나타낸다. 이 형태는 침지형 주입관의 개구부 영역에 도달할 때까지 계속될 수 있지만 다른 형태로, 예를 들면 장방형의 상태로 바뀔 수도 있다. 적어도 용융체에 잠기는 부분이 대체로 장방형인 외부 및 내부 횡단면을 나타내는 침지형 주입관은 DE OS 24 42 187에 공지되어 있다. 상기 침지형 주입관의 세로 애지가 연속주조 몰드의 세로 면과 평행을 이루기 때문에, 특히 연속 횡단면들이 장방형일 때 유체 횡단면에 최적인 공간이 활용된다.

몰드 가로 면 및 침지형 주입관 외벽 사이에 위치하며 보통 강판의 경우 마음대로 처리할 수 있는 유체 횡단면은 얇은 슬래브를 제조하기 위한 몰드에는 더 이상 제공되어 있지 않다. 덧붙여 말하면, 침지형 주입관을 통과하는 액상 철 혼합물은 오늘날 요구되는 주조 성능에 비추어 볼 때, 상기 특허에 개시된 20년전 몰드의 경우보다 주조 속도가 현저히 빠르다. 용융강의 흐름이 너무 크기 때문에 침지형 주입관과 몰드 세로 면 사이 영역에서 액상 표면의 움직임이 뚜렷해진다.

WO 89/12519에 개시된 침지형 주입관의 경우, 용융체에 잠기는 상기 주입관의 단면은 평행인 측면벽을 포함하고 납작하게 눌린 관의 형태를 보여준다. 입구가 큰 상기 침지형 주입관의 개구부는, 단독으로 혹은 유체를 유도하는 부재와 함께 침지형 주입관으로부터 용융강이 흘러나오도록 유도하므로 각각의 액체금속의 흐름은 서로 교차하게 되고 따라서 흐름은 좁아지게 된다.

용융강을 몰드에 도입하기 위한 침지형 주입관은 DE 41 42 447 C2에 공지되어 있으며, 상기 주입관의 경우 침지형 주입관 횡단면의 확장부분의 내벽이 바닥 맞은 편 벽 부분과 함께 유동 채널을 형성한다. 상기 특허에 개시된 침지형 주입관은 상기 주입관을 통과하여 흐르는 용융체에 영향을 미치며, 특히 주조 분출물의 방출 충격에 영향을 미친다.

상기 침지형 주입관의 형태에 있어서 특히 몰드 가로 면 영역의 에지 부분에서 용융강의 유동으로 인해 난류와 소용돌이를 이루게 된다.

이 때 침지형 주입관의 세로 면에 생성되는 물 마루와 물 고랑은 공간을 이루고 있는 몰드 횡단면 영역에 슬래그를 불규칙하게 공급하는 부정적인 결과를 가져온다. 이렇게 되면 주유는 불규칙해지고, 용융강으로 형성되는 빌릿 표피(billet shell)와 몰드 벽 사이의 열전달도 일정하지 않게 되며, 그 결과 슬래그와 주조분말이 용기표면 밑으로 흡입된다.

본 발명은 세로 면과 가로 면을 가지고 있는 연속주조 몰드에 용융강을 공급하기 위한 것으로, 특히 박판 슬래브를 주조하기 위한 침지형(沈憤形) 주입관에 관한 것이다. 이 주입관의 한쪽 끝에는 주조 용기가 연결되어 있고, 다른쪽 끝은 몰드 내로 돌출되어 있어서 주조가 진행되는 동안 개구부가 몰드 내의 용융강에 잠기게 된다.

도 1은 가로 면 방향에서 본 몰드와 침지형 주입관의 2가지 실시형태의 수평, 수직 단면도이다.

도 2 및 도 3은 다른 형태의 종단면도 및 개구부의 횡단면도이다.

본 발명의 목적은 용융강 속에 잠기는 침지형 주입관의 단면과 몰드 세로 면사이 영역에서 용융강의 운동에너지를 구조적으로 단순하게 만들고, 몰드 내의 용융강이 용기 표면 영역에 흐름을 형성하는 데 소정의 값으로 영향을 주는 침지형 주입관을 제공하는 것이다.

본 발명은 청구항 1의 특징을 통해 그 목적을 달성한다. 그 이하의 청구항들은 유리하게 변형한 형태를 제시한다. 침지형 주입관을 빠져 나가는 용융강은 처음에 빌릿의 운반방향으로 움직인다. 용융강은 침지형 주입관의 배출구 방향과 유속에 의존하여, 침지형 주입관의 개구부로부터 어느 한 지점에 도달할 때까지 멀리 이동한다. 상기 지점에서는 용융강의 유동방향이 바뀌고, 이어서 각각 2개의 흐름으로 분리된 상태로 몰드 가로 면 근처에서 빌릿 유출방향과는 반대로 용기 표면 쪽으로 흐른다. 용기 표면 영역에서 2가지 흐름으로 분리된 용융강은 침지형 주입관의 방향으로 움직이고, 가로 면 쪽으로 기울어진 침지형 주입관 외벽에서 방향이 바뀌어 몰드 세로 면과 침지형 주입관 세로 면 사이의 빈 공간으로 유도된다. 수평방향으로 움직이는 각각의 용융강 유동은 침지형 주입관의 양측 빈 공간에서 몰드 중앙 축 높이로 서로 부딪치고, 빌릿 유출방향으로 함께 유출된다.

본 발명에 의한 침지형 주입관은 주입관 내벽의 형태와 상관없이, 연속주조 몰드 내에 잠기는 침지형 주입관의 임의의 깊이에서도 몰드 세로 면에 대해 거의 일정한 거리를 유지하는 주입관 외벽형태를 갖는다. 용융강에 잠기는 영역에 있는 침지형 주입관의 가로 면에 배열되는 형태부재는 몰드 내에 존재하는 용융강의 수평적 흐름 및 그 위에 부유하는 주조분말에 최소한의 저항을 나타낸다.

용융강에 잠기는 침지형 주입관 영역의 외벽은 수평적으로 흐르는 용융강에 최소한의 유동저항이 가해지도록 형성되거나, 또는 침지형 주입관의 가로 면 앞쪽에 독립적인 구조물이 배열되도록 설계된다.

침지형 주입관의 외벽 및 내벽이 지니는 형태는 침지형 주입관 내에서와 그 주위에서 최적의 유동상태를 가능하게 한다. 침지형 주입관이 한 덩어리로 이루어짐으로써 벽의 두께에 변화가 생기게 된다. 형태부재에 있어서, 독립적으로 사용하기 위한 침지형 주입관은 대체로 주입관 내벽 형태에 들어맞는 균등한 벽 두께를 가진다.

침지형 주입관 가로 면의 유리한 형태로서는 보트형, 쐐기형, 반원형, 소위 타일러-불스트(Taylor-Wulst)형이 추천된다.

상기 외벽 형태와는 별도로 침지형 주입관의 내벽의 가로 면을 원추형으로 확대하여 특히 4° 내지 7°의 경사각을 갖도록 만드는 방법을 제안한다. 이렇게 함으로써 메니스커스(meniscus) 영역 내의 흐름이 영향을 받게 되어 메니스커스가 특히 고요히 흐르게 된다. 이에 이어서 침지형 주입관 가로 면 외곽선의 형성은 침지형 주입관 세로 면과 몰드 세로 면 사이에 있는 빈 공간 내의 흐름에 최적의 영향을 미칠 수 있다.

본 발명의 예를 도면을 통하여 설명한다.

3개의 도면 모두에 있어서, 침지형 주입관은 10, 주입관의 내벽은 11, 외벽은 12, 주조용기 측면 영역은 13, 개구부 부분은 14로 각각 표시되어 있다. 주조용기 측면 영역(13)은 관 형상이며, 도시되지 않은 주조용기와 연결되어 있다. 개구부 영역은 대체로 편평한 형상으로 되어 있으며, 상기 영역의 몰드 가로 면 영역(16)은 몰드 세로 면 영역(17)보다 명백히 더 짧다.

도 1은 몰드 세로 면(21)과 가로 면(22)을 구비한 몰드(20)의 단면을 나타낸다.

몰드(20)의 중앙에는 침지형 주입관(10)이 배열되어 있다. 도 1의 윗 그림 오른쪽에 침지형 주입관(10)은 장방형 횡단면 형태를 구비한다. 몰드 가로 면 영역(16) 앞에 쐐기 모양(32)으로 형성된 형태부재(31)가 배열되어 있다. 몰드의 세로 면은 여기에서 대체로 평행하게 뻗어있다.

몰드 최대폭(B)을 갖는 안쪽 몰드 세로면(21)에 대해 주입관 외벽(12)이 갖는 간격은 d로 표시되어 있다.

도 1에 도시된 침지형 주입관의 수평단면 왼쪽은 보트몸체 형상(35)이다. 침지형 주입관(10)은 중앙에 배기형 바닥(18)을 구비한다. 이러한 변형된 실시형태에서는 몰드가 휘어진다.

왼쪽에는 흐름이 개략적으로 도시되어 있다. 물질의 흐름은 몰드의 가로 면영역에서 용기 표면으로 올라오며 여기서는 화살표로 그려져 있다. 여기서부터 흐름은 침지형 주입관 방향으로 움직이며, 동시에 침지형 주입관의 보트형 가로 면의 선단에 의해 분할된다. 용융강의 흐름은 침지형 주입관(화살표로 표시됨)의 세로 면 중앙에서 빌릿 유출방향으로 움직인다.

도 1의 아래 영역은 몰드 및 침지형 주입관의 수직단면, 더욱이 휘어진 몰드의 단면 CC 및 측벽과 평행한 단면 EE를 나타낸다.

2가지 경우 모두 주입관 내벽(11) 형태와 무관하게 주입관 외벽(12)은 몰드 내지는 용융강의 잠기는 깊이가 각각 다를 때에도 몰드 세로면 내벽과 일정한 간격 d을 갖도록 형성되어 있다.

도 2와 3은 개구부 측면이 원추형으로 확대(15)되는 침지형 주입관(10)의 단면을 나타내며, 그 중앙에 쐐기 모양의 바닥(18)이 제공된다 경사각은 4° 내지 20° 이다.

도 2에서, 용융강에 잠기는 영역에 있는 침지형 주입관의 외벽(12)은 침지형 주입관 가로 면에서 용융강의 수평적 흐름 및 그 위를 유영하는 주조분말에 최소한의 저항이 걸리도록 형성된다. 왼쪽에는 주입관 외벽(12)이 보트몸체 형상(35)으로 뽀족하게 유도되고, 오른쪽에는 마찬가지로 항해에서 알려진 타일러-불스트(34)가 설계되어 있다. 상기 2가지 형태부재도 모두 침지형 주입관 벽면(점선)의 두께를 일정하게 형성할 수 있다.

도 3에 도시된 침지형 주입관(10)에서 형태부재(31)는 독립적인 구조물로 형성되어 있고, 왼쪽의 경우와 같이 지지장치(37)에 의해, 또는 오른쪽 경우와 같이지지다리(38)에 의해 침지형 주입관에 고정되어 있다. 침지형 주입관(10)은 일정한 벽 두께를 갖는다. 독립된 구조물로 형성된 형태부재(31)는 임의의 횡단면 형태를 가질 수 있고, 왼쪽에는 반원형 외곽선(31), 그리고 오른쪽에는 쐐기형부재(32)가 묘사되어 있다.

Claims (12)

1. 세로면과 가로면을 가진 연속주조 몰드에 용융강, 특히 얇은 슬래브를 공급 하기 위한 침지형 주입관으로서, 일단은 주조용기에 연결되고 타단은 몰드 내부로 돌출되어 주조가 진행되는 동안 개구부가 몰드 내의 용융강에 잠기는 침지형 주입관(immersed pouring spout)에 있어서,

   상기 침지형 주입관(10)의 외벽(12) 중에서 몰드 세로면(21)과 마주보는 세로면(17) 영역의 침지형 주입관이 연속주조 몰드 내의 용융강에 잠기는 깊이와 관계없이 상기 몰드 세로면(21)과 일정한 간격(d)만큼 떨어져 있고,

   용융강의 수평방향 흐름 및 상기 흐름에 따라 떠다니는 주조분말에 최소의 저항을 형성하는 형태부재(31)는, 몰드 가로면(22)에 향해 있는 상기 침지형 주입관(10)의 외벽(12) 중 가로면(16) 영역에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
2. 제1항에 있어서,

   상기 침지형 주입관의 상기 가로면(16)의 상기 외벽(12)이 개구부 영역(14)에서 그 선단이 보트몸체형상(35)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
3. 제1항에 있어서,

   상기 침지형 주입관(10)의 외벽(12)의 상기 개구부 영역(14)이 장방형인 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
4. 제1항에 있어서,

   상기 침지형 주입관의 세로면(17)의 외벽(12)이 몰드 세로면에 대해 간격이 동일한 평면을 이루고, 주입관 내벽(11)이 편평한 면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
5. 제4항에 있어서,

   상기 침지형 주입관 가로면(16)의 내벽(11)이 원추형으로 확대되는 형태를 나타내고, 원추형으로 확대되는 형태의 경사각(α)이 4°내지 20°인 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 침지형 주입관(10)의 외벽(12)이 몰드의 최대폭(B)에 대해 0.15 내지 0.3의 간격(d)을 가지는 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
7. 제1항에 있어서,

   몰드 가로 면(22)을 향한 상기 침지형 주입관(10)의 외벽(12)에 있는 침지형 주입관 가로 면(16)에 배열되는 형태부재(31)가 흐름의 반대방향을 가리키는 뾰족한 끝을 가는 쐐기형부재(32)를 구비하는 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
8. 제7항에 있어서,

   상기 쐐기형부재(32)로 형성되는 형태부재(31)의 쐐기각도(β)가 30°내지 60°인 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
9. 제1항에 있어서,

   상기 형태요소(31)가 반원형의 외곽선(33)을 갖는 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
10. 제1항에 있어서,

    상기 침지형 주입관(10)의 개구부 영역(14)에 타일러-불스트(Taylor-Wulst)(34)로 형성되는 형태부재(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 형태부재(31)가 독립된 구조물이며, 지지부재(37, 38)에 의해 침지형 주입관(10)의 외벽(12)에 고정되는 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.
12. 제11항에 있어서,

    독립적인 구조물로서 형성되는 상기 형태부재(31)가 침지형 주입관(10)의 외벽(12)으로부터 3mm 내지 10mm의 간격(c)으로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 침지형 주입관.

Images