KR100368283B1 - 쌍롤형박판주조기용침지노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강으로부터 직접 박판을 제조하는 쌍롤형 박판주조기에 채용되는 침지노즐에 관한 것으로, 보다 상세히는 주조시 균일한 주편의 품질을 얻을 수 있는 용강 토출구를 갖는 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐에 관한 것이다.

본 발명은 에지댐(5)으로서 양측면이 밀폐된 한쌍의 롤(4)사이에 용강풀(7)이 형성되도록 용강을 공급하고, 상기 롤(4)사이로 용강을 통과시켜 주편박판(6)을 주조하는 쌍롤형 박판주조기에 있어서, 상기 롤(4)과 마주하는 전후장변부(1a)와 상기 에지댐(5)과 마주하는 좌우단변부(1b)에 천공형성되는 복수개의 토출구(10)가 전폭에 걸쳐 일정한 간격과 규칙적인 용강토출분포를 갖도록 2열 이상으로 수평하게 배열되고, 상기 토출구(10)에 의해서 형성되는 복수 열(11)(12)(13)은 토출구(10)의 위치가 상호 어긋나도록 배열되어 상기 용강풀(7)내의 용강이 상기 롤(4)사이로 균일하고 안정적으로 공급됨을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐.

본 발명은 침지노즐의 롤방향과 대응하는 전후장변부 및 좌우단변부에 다수개의 원형 토출구를 2단 이상으로 설치하여 이를 통해서 공급되는 용강을 균일하게 분산시킴으로써 토출유속을 적정화함과 동시에 용강풀내의 용강유동을 균일화하여 주조시 한쌍의 롤내에 생성되는 용강의 탕면 안정화를 도모하고, 주편품질을 향상시킬수 있는 효과가 있다.

Description

쌍롤형 박판주조기용 침지노즐{A SUBMERGED ENTTY NOZZLE IN STRIP CASTER OF TWIN ROLL}

본 발명은 용강으로부터 직접 박판을 제조하는 쌍롤형 박판주조기에 채용되는 침지노즐에 관한 것으로, 보다 상세히는 주조시 균일한 주편의 품질을 얻을 수 있는 용강 토출구를 갖는 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 쌍롤형 박판주조기를 도시한 개략도로서, 도시한 바와 같이 턴디쉬(2)내의 용강이 침지노즐(3)을 통해 서로 마주하도록 배치된 롤(4) 양측면을 에지댐(5)으로 막고 있는 한쌍의 롤(4)사이에 주입되어 용강풀(pool)(7)을 형성하면, 각 롤(4) 표면에 용강의 응고층이 형성되고, 이러한 응고층이 회전하는 롤(4)에 의해 함께 회전하며, 한쌍의 롤의 최근접점에서 한쌍의 응고층이 연속적으로 접착되어 하부로 인발됨으로써 주편박판(6)이 연속적으로 제조된다. 도 1에서 미설명 부호 9는 턴디쉬스토퍼이다.

이와 같은 쌍롤형 박판주조기를 이용한 주조과정에 있어서 균일한 미세조직과 품질의 박판을 얻기 위해서는 상기 롤(4)의 표면에서 생성되는 응고층의 온도, 응고위치등과 같은 주조변수들이 균일화되어야 한다.

즉, 쌍롤형 박판주조공정에 있어서 균일한 미세구조와 우수한 품질을 갖는 주편을 제조하기 위해서는 냉각되고 있는 롤(4)의 표면에 생성되는 용강의 응고층이 균일한 온도, 응력분포를 갖도록 하는 것이 필수적이며, 이를 위해서는 특히 한 쌍의 롤(4) 사이로 균일하고 안정적인 유동을 갖는 용강의 공급이 매우 중요한데,주조시 용강의 공급이 불균일하여 용강풀(7)에서 탕면요동이 심할 경우는 탕면근처에서 용강의 초기응고가 불균일하여 주조되는 주편에 균열을 발생시키며, 용강공급이 롤(4)방향으로 빠른 유속으로 집중될 경우는 응고층에 국부적인 재가열 또는 재용해를 초래하여 균열 또는 겹침흠등으로 작용될 수 있다.

따라서, 용강이 공급되는 침지노즐(3)로부터 토출되는 용강의 유속을 적정화시킴과 동시에 롤(4)의 전폭에 걸쳐 균일하고 안정적인 용강의 공급을 실시하는 것이 바람직하다.

한편, 쌍롤형 박판주조기에 있어서 턴디쉬(2)로부터 롤(4)사이에 용강풀(7)을 형성하도록 용강을 공급해 주는 침지노즐(3)의 형태는 슬라브 연속주조공정과 같은 종래의 연속주조공정에 적용되는 원통형 침지노즐로부터 변화되어 수지공(水地功)등에 의해 발표된 바(CAMP-ISIJ Vol.3(1990)-215)와 같이 롤(4)과 유사한 폭으로 용강을 공급할 수 있는 다양한 노즐형태가 적용되고 있다.

일반적으로 쌍롤형 박판주조기에 적용되고 있는 종래 침지노즐의 토출구는 도 2(a)(b)에 나타낸 바와같이, 양측 롤(4)의 폭방향으로 일자형으로 슬릿(slit)형 토출구(3a)가 각각 한 개이상 가공되어 있으며, 상기 슬릿형 토출구(3a)는 주조중 탕면으로부터 일정한 깊이에 잠기도록 침지노즐(3)의 바닥면으로부터 일정한 높이에 가공되어 있다.

종래의 슬릿형 토출구에 있어서 슬릿형 토출구(3a)의 폭이 좁아 이를 통해 빠져나오는 용강이 고속으로 토출될 경우에는 롤(4) 표면의 응고층을 국부적으로 재가열 또는 용해시키게 되어 바람직하지 못하다.

또한, 상기 슬릿형 토출구(3a)의 폭이 넓고 침지깊이가 깊을 경우에는 용강류가 하향하여 탕면에 용강 정체영역을 형성하게 되어 침지노즐(3)주위에 용강응고가 발생되는 문제점이 있었고, 상기 슬릿형 토출구(3a)의 침지깊이가 낮을 경우에는 용강풀(7)의 탕면 불안정을 초래하여 안정적인 주조 및 균일한 주편의 품질을 저해하는 문제점이 있었다.

즉, 턴디쉬(2)와 롤(4)사이에 설치되는 침지노즐(3)은 한쌍의 롤(4) 사이에 형성되는 용강풀(7)내로 용강을 공급함에 있어서 탕면의 심한 요동을 억제함과 동시에 용강의 정체영역을 해소하고 롤(4)표면에 생성되는 응고층(shell)의 균일한 성장을 저해해서는 안된다

따라서, 상기 침지노즐(3)은 롤(4)과 에지댐(5)사이에 형성되는 용강풀(7)에 하단이 침지되어 토출구(3a)를 통해 용강을 공급함에 있어서 주편의 폭을 결정하는 롤(4)의 전폭에 걸쳐 균일하고 안정적인 용강의 공급을 하며, 용강의 정체가 심한 탕면 및 에지(edge)부에도 적정한 양의 용강을 지속적으로 공급할 수 있어야 하는것이다. 특히, 상기 침지노즐(3)에서 공급된 용강이 롤(4)표면에서 성장되고 있는 응고층을 재용해시켜 응고층 두께의 뷸균일을 초래하거나, 응고층을 국부적으로 가열시켜 롤(4)을 통과한 주편(6)의 폭방향 또는 길이방향의 불균일성이 심하게 조장될 경우에는 박판주조공정에 있어서 가장 중요한 주편박판의 균열 또는 겹침흠 발생 등의 품질악화를 초래하게 된다.

또한, 이러한 문제점들은 쌍롤형 박판주조장치의 구조상에 있어서 롤(4)과 침지노즐(4)사이의 거리가 비교적 짧기 때문에 상기 침지노즐(3)에서 공급되는 용강의 토출유속과 공급분포가 부적합 할 경우에는 그 영향이 매우 민감하게 작용된다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 그 목적은, 침지노즐의 롤방향과 대응하는 전후장변부 및 좌우단변부에 다수개의 원형 토출구를 2단 이상으로 설치하여 이를 통해서 공급되는 용강을 균일하게 분산시킴으로써 토출유속을 적정화함과 동시에 용강풀내의 용강유동을 균일화하여 주조시 한쌍의 롤내에 생성되는 용강의 탕면 안정화를 도모하고, 주편품질을 향상시킬수 있는 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐을 제공하고자 한다.

도 1은 일반적인 쌍롤형 박판주조기를 도시한 개략도,

도 2는 종래기술에 따른 침지노즐을 도시한 종단면도,

도 3은 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐을 도시한 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 .... 침지노즐1a ... 전후장변부

1a ... 좌우단변부2 .... 턴디쉬

4 .... 롤5 .... 에지댐

6 .... 주편박판7 .... 용강풀

10 ... 토출구11,12,13 ... 열

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은,

에지댐으로서 양측면이 밀폐된 한쌍의 롤사이에 용강풀이 형성되도록 용강을 공급하고, 상기 롤사이로 용강을 통과시켜 주편박판을 주조하는 쌍롤형 박판주조기에 있어서,

상기 롤과 마주하는 전후장변부와 상기 에지댐과 마주하는 좌우단변부에 천공형성되는 복수개의 토출구가 전폭에 걸쳐 일정한 간격과 규칙적인 용강토출분포를 갖도록 2열 이상으로 수평하게 배열되고, 상기 토출구에 의해서 형성되는 복수 열은 토출구의 위치가 상호 어긋나도록 배열되어 상기 용강풀내의 용강이 상기 롤사이로 균일하고 안정적으로 공급됨을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐를 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐을 도시한 종단면도이다.

본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐(1)은 일반적인 박판주조공정에 적용되는 롤(4)의 폭방향 길이와 직경 및 용강풀(7)의 깊이에 따라서 약 600 내지 1100mm의 폭을 갖는 전후장변부(1a)와 50내지 400mm의 두께를 갖는 좌우단변부(1b) 및 그리고 70 내지 200mm의 침지깊이를 갖는 광폭형 노즐부재이다.

도 3에 도시한 바와같이, 상기 롤(4)과 서로 마주하는 침지노즐(1)의 전후장변부(1a)와 상기 에지댐(5)과 서로 마주하는 침지노즐(1)의 좌우단변부(1b)의 침지부위에는 종래의 슬릿(Slit)형 토출구(3a)대신 이와 유사한 단면적을 갖도록 규격이 비교적 작은 원형으로 천공되는 토출구(10)들을 복수개 가공하고, 이들을 2열 이상으로 수평하게 배열하여 턴디쉬(2)로부터 공급되는 용강의 분산을 용이하도록 한다.

여기서, 상기 침지노즐(1)의 전후장변부(1a)와 좌우단변부(1b)에 형성되는 토출구(10)의 단면적은 턴디쉬(2)에 공급되는 용강량을 기준으로 하여, 강종, 주조온도 및 주조속도 등에 따라 결정이 되는 것으로써, 본 발명의 침지노즐(1)에 설치되는 원형의 토출구(10)는 주조중 용강의 응고 또는 탈산생성물의 부착에 의해 용강이 토출되는 토출구(10)의 막힘이 발생되지 않을 정도의 크기로 최소화되며, 용강토출량의 균일한 분산을 위한 최대의 크기로서, 직경 12 내지 20mm 정도로 천공형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 토출구(10)의 형성갯수는 종래의 슬릿형 토출구(3a)와 마찬가지로 공급되어야 할 적정한 용강량에 의해 결정되는 것으로서, 안정적인 용강공급을 위한 가상 토출구 전체의 단면적을 형성하고자 하는 원형의 토출구(10)의 단면적으로 나누고, 용강과 토출구(10)가 형성되는 벽면의 내화물과의 마찰손실 등을고려하여 상기 토출구(10)의 형성갯수를 결정한다.

또한, 상기와 같이 형성갯수가 결정된 복수의 토출구(10)를 배열함에 있어서, 복수개의 토출구(10)는 각 토추구(10)의 위치가 상호 어긋나도록 전후장변부(1a)와 좌우단변부(1a)에 2열 이상의 복수 열(11)(12)(13)로 형성되며, 상기 토출구(10)는 전폭에 걸쳐 일정한 간격과 규칙적인 용강토출분포를 갖도록 형성되는 것이다.

즉, 상기 토출구(10)간의 인접거리가 너무 멀면, 롤(4) 표면의 응고층이 폭방향으로의 온도분포가 불균일해지고, 너무 가까우면 상기 토출구(10)로부터 나오는 용강흐름이 서로 중첩되어 롤표면에 형성되는 응고층이 국부가열이 되거나 침지노즐(1)을 구성하는 내화물을 취약하게 하여 이를 파손시킬 우려가 매우 높으므로, 인접하는 토출구(10)간의 최단거리는 약 40 내지 70mm정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같은 방식으로 원형의 토출구(10)를 수평방향으로 하나의 열로만 배열할 경우, 종래의 슬릿형 토출구(3a)가 1 내지 3개 정도 가공된 것에 비하여 용강을 공급하는 토출구(10)의 단면적이 매우 적게 됨에 따라, 적정한 량의 용강을 공급하기 위해서는 상기 전후장변부(1a)와 좌우단변부(1b)의 침지부위에 복수개 형성되는 토출구(10)에 의해서 갖추어지는 열의 갯수를 2열 이상으로 배열하는 것이 필요하며, 상기 토출구(10) 열의 갯수는 용강공급량 및 침지노즐(1)하단부의침지깊이에 따라 2열 이상으로 하는 것이 좋다.

이때, 상기 전후장변부(1a)와 좌우단변부(1b)의 침지부위에 복수개 형성되는 각 열(11)(12)(13)을 구성하는 각 토출구(10)는 응고층의 불균일 방지와 침지노즐(1)의 내화물 내구성을 위해서 인접된 열(11)(12)(13)과 상호간에 지그재그로 엇갈리도록 배열시키며, 상부에서 하부로 나란하게 배열되는 열(11)(12)(13)간에 있어서 토출구(10)간의 최단거리는 약 30 내지 50mm가 되도록 하는 것이 바람직하고, 용강풀(7)에 담겨지는 침지노즐(1)의 하단부 침지깊이가 깊을 경우에는 3열, 낮을 경우에는 2열까지 배열시킨다.

여기서, 최상부에 형성되는 첫 번째 열(11)에 갖추어지는 토출구(10)의 토출각도는 용강풀(7)에서 탕면의 용강정체역을 해소할수 있도록 토출되는 용강이 용강풀(7)의 탕면으로 향하게 상향으로 하고, 두 번째 열(12)에 갖추어지는 토출구(10)의 토출각도는 수평방향으로 향하도록 하며, 세 번재 열(13)에 갖추어지는 토출구(10)의 토출각도는 침지노즐(1) 하부의 용강정체역을 해소할수 있도록 하향으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 롤(4)의 경경이 작아서 에지댐(5)에 의해서 형성되는 용탕풀(7)에 하단부가 담겨지는 침지노즐(1)의 침지깊이가 낮을 경우, 두 번째 상기 열(12)의 토출구(10)들을 첫 번째 열(11)의 토출구(10)의 토출각도와 마찬가지로 용강이 상향으로 토출되도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 침지노즐(1)의 전후장변부(1a)와 좌우단변부(1b)에 다수 열(11)(12)(13)을 형성하도록 천공형성되는 원형의 토출구(10)의 위치가 각 열(11)(12)(13)마다 상호 엇갈리도록 배치되며, 롤(4) 표면의 응고층에 전체적으로 균일한 온도분포를 갖도록 배치되는 한편, 다수개의 토출구(10)가 침지부위에 해당하는 침지노즐(1)의 하단부에 넓게 분포되어 있기 때문에, 턴디쉬로부터 상기 침지노즐의 각 토출구를 통해 용강풀로 공급되는 용강의 유속 및 그 분포가 적정화되어 롤표면에 균일한 응고층을 형성할수 있다. 이와 동시에 용강풀(7)에서의 용탕흐름이 원활해지며, 안정된 탕면이 형성되어 안정적인 박판주조작업이 가능해짐은 물론, 양호한 품질을 주편박판(6)을 제조할수 있는 것이다.

따라서, 상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 주조시 한쌍의 롤(4)내에서 용강의 국부적인 공급에 의한 온도분포 편재와 과도한 유속을 약화시키고, 또한 탕면의 안정화로 안정적인 주조작업이 가능해지고, 주편품질의 균일화를 이루어 양호한 품질의 주편박판을 얻을 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (3)

1. 에지댐(5)으로서 양측면이 밀폐된 한쌍의 롤(4)사이에 용강풀(7)이 형성되도록 용강을 공급하고, 상기 롤(4)사이로 용강을 통과시켜 주편박판(6)을 주조하는 쌍롤형 박판주조기에 있어서,

   상기 롤(4)과 마주하는 전후장변부(1a)와 상기 에지댐(5)과 마주하는 좌우단변부(1b)에 천공형성되는 복수개의 토출구(10)가 전폭에 걸쳐 일정한 간격과 규칙적인 용강토출분포를 갖도록 2열 이상으로 수평하게 배열되고, 상기 토출구(10)에 의해서 형성되는 복수 열(11)(12)(13)은 토출구(10)의 위치가 상호 어긋나도록 배열되어 상기 용강풀(7)내의 용강이 상기 롤(4)사이로 균일하고 안정적으로 공급됨을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐.
2. 제 1항에 있어서, 상기 토출구(10)는 원형으로 천공되며, 용강의 막힘이 발생되지 않으면서 용강토출량의 균일한 분산이 가능하도록 직경 12 내지 20mm 정도로 형성되며, 인접한 토출구(10)간의 거리는 40 내지 70mm정도로 함을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐.
3. 제 1항에 있어서, 최상부에 형성되는 첫 번째 상기 열(11)에 갖추어지는 토출구(10)의 토출각도는 용강풀(7)에서 탕면의 용강정체역을 해소할수 있도록 토출되는 용강이 용강풀(7)의 탕면으로 향하게 상향으로 하고, 두 번째 상기 열(12)에 갖추어지는 토출구(10)의 토출각도는 수평방향으로 향하도록 하며, 세 번재 상기 열(13)에 갖추어지는 토출구(10)의 토출각도는 침지노즐(1) 하부의 용강정체역을 해소할수 있도록 하향으로 형성됨을 특징으로 쌍롤형 박판주조기용 침지노즐.