KR100515043B1 - Sealing apparatus for preventing the re-oxidation of the molten steel in the continuous casting molder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속주조 조업시 레이들에서 턴디쉬로 용강을 이송하는 과정에서 레이들 콜렉터 노즐과 레이들 쉬라우드 노즐 사이의 틈새로 공기가 유입되는 것을 방지하기 위한 연속주조기의 용강산화 방지용 밀봉장치에 관한 것으로, 연속주조기의 레이들로부터 턴디쉬로 용강을 주입하는 턴디쉬 쉬라우드 노즐 상부의 외부면을 둘러싸고 있는 금속케이스의 내측면을 따라 불활성가스를 주입시킴으로써, 레이들 배출구 하부에 부착되어 있는 레이들 콜렉터 노즐과 상기 턴디쉬 쉬라우드 노즐 사이의 결합부위를 통해 외부공기가 용강으로 유입되는 것을 방지하기 위한 밀봉장치는 상기 턴디쉬 쉬라우드 노즐 상단부와 상기 금속케이스 상부측 하부 사이에 삽입되는 소정두께의 다공성 세라믹 페이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하므로, 레이들 쉬라우드 노즐과 콜렉터 노즐 사이의 결합부위 전체에 걸쳐 균일한 불활성 분위기를 형성하여 기체 흡입에 의한 용강 산화를 방지할 수 있다.The present invention relates to a molten steel anti-oxidation sealing device of a continuous casting machine for preventing air from flowing into the gap between the ladle collector nozzle and the ladle shroud nozzle during the process of transferring molten steel from ladle to tundish during continuous casting operation. To a ladle attached to the bottom of the ladle outlet by injecting inert gas along the inner surface of the metal casing surrounding the outer surface of the top of the tundish shroud nozzle for injecting molten steel from the ladle of the continuous casting machine to the tundish. The sealing device for preventing external air from flowing into the molten steel through a coupling portion between the field collector nozzle and the tundish shroud nozzle is a predetermined thickness inserted between the top of the tundish shroud nozzle and the lower part of the upper side of the metal case. Ladle shroud characterized in that it comprises a porous ceramic paper A uniform inert atmosphere can be formed throughout the coupling portion between the nozzle and the collector nozzle to prevent molten steel oxidation by gas inhalation.
Description
본 발명은 연속주조 조업시 레이들에서 턴디쉬로 이송되는 용강이 산화되는 것을 방지하기 위한 밀봉장치에 관한 것이고, 특히 레이들 콜렉터 노즐과 레이들 쉬라우드 노즐의 연결부위에서 갭의 확장을 보상할 수 있도록 금속케이스와 쉬라우드 노즐 사이에 세라믹 페이퍼가 삽입되어 있는 용강산화 방지용 밀봉장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sealing device for preventing oxidation of molten steel transferred from a ladle to a tundish during continuous casting operations, and in particular, to compensate for the expansion of a gap at a connection portion of a ladle collector nozzle and a ladle shroud nozzle. The present invention relates to a molten steel anti-oxidation sealing device in which ceramic paper is inserted between a metal case and a shroud nozzle.
일반적으로, 연속주조 조업시, 도 1에 도시된 바와 같이, 용강이 레이들(1; ladle)에서 레이들 콜렉터 노즐(2; ladle collector nozzle)과 레이들 쉬라우드 노즐(4; ladle shroud nozzle)을 통해 턴디쉬(5; tundish)로 이송될 때, 레이들 쉬라우드 노즐(4) 내부에 걸리는 부압(negative pressure)에 의해, 레이들 콜렉터 노즐(2)과 레이들 쉬라우드 노즐(4)의 연결부위에서 공기가 흡입되어 용강이 산화됨으로써 턴디쉬 용강의 청정성이 떨어진다.In general, during continuous casting operation, as shown in FIG. 1, the molten steel ladle collector nozzle 2 and ladle shroud nozzle 4 in the ladle 1 The negative pressure applied to the inside of the ladle shroud nozzle 4 when it is transferred to the tundish 5 through the ladle shroud nozzle 4 causes the ladle collector nozzle 2 and the ladle shroud nozzle 4 to be discharged. Air is sucked in the joints and the molten steel is oxidized, thereby reducing the cleanliness of the tundish molten steel.
즉, 레이들 콜렉터 노즐(2)과 레이들 쉬라우드 노즐(4) 연결부위에 조그만 틈새라도 존재하면 공기의 흡입이 바로 일어날 수 있게 된다. 용강은 공기와의 반응성이 좋아서 흡입된 공기 중의 산소와 반응하여 산화되며, 공기 중의 질소는 용강 중으로 용해되어 들어간다. That is, even if a small gap exists between the ladle collector nozzle 2 and the ladle shroud nozzle 4, the suction of air can occur immediately. Molten steel is highly reactive with air and reacts with oxygen in sucked air to oxidize, and nitrogen in the air is dissolved into molten steel.
그 결과, 턴디쉬(5)에서 몰드(9)로 용강이 이송되는 과정에서 침지노즐(8)의 막힘을 유발시키고, 또한 몰드(9)에서 용강 유동이 비정상적으로 되며 용강의 청정성이 나빠진 관계로 주편의 품질이 악화되어 최종 제품에 스캡(scab) 결함, 다크 라인(dark line) 결함이 야기된다. As a result, clogging of the immersion nozzle 8 during the transfer of molten steel from the tundish 5 to the mold 9 also causes abnormal flow of molten steel in the mold 9 and deterioration in cleanliness of the molten steel. The quality of the cast deteriorates, resulting in scab defects and dark line defects in the final product.
또한, 용강중의 질소 농도가 높아지면 최종제품의 품질은 매우 취약해지며, 용강의 산화가 일어나면 비금속 개재물이 새로이 생성되어 상부 노즐(6) 및 침지노즐(8)의 막힘을 유발하여 주조를 중단하거나 몰드(9)내 용강 유동을 비정상적으로 하여 주편의 품질은 물론 열연코일이나 냉연코일의 제품에 많은 결함을 유발한다. In addition, when the concentration of nitrogen in the molten steel increases, the quality of the final product becomes very weak. When the oxidation of the molten steel occurs, new non-metallic inclusions are generated, causing the blockage of the upper nozzle 6 and the immersion nozzle 8 to stop casting. The molten steel flow in the mold 9 is abnormal, which causes many defects in the quality of the cast steel as well as in the hot rolled or cold rolled coil products.
따라서, 용강을 레이들(1)에서 턴디쉬(5)로 이송하는 과정에서 공기의 흡입이 전혀 일어나지 않도록 하는 것은 제품의 품질 보장에 매우 중요한 항목이 된다.Therefore, it is very important to ensure the quality of the product so that no suction of air occurs in the process of transferring the molten steel from the ladle (1) to the tundish (5).
레이들 콜렉터 노즐(2)과 레이들 쉬라우드 노즐(4)의 연결부위에서 공기의 흡입이 일어나지 않게 하기 위한 종래의 방법들중의 하나는 연결부위 주위에 아르곤 기체를 불어넣어 방법이다. One of the conventional methods for preventing the intake of air at the connection between the ladle collector nozzle 2 and the ladle shroud nozzle 4 is by blowing argon gas around the connection.
레이들 쉬라우드 노즐(4)을 레이들 콜렉터 노즐(2)에 완벽하게 밀착시킬 수 없는 조업상의 특징 때문에 두 노즐의 연결부위에는 항상 일정한 크기의 틈새가 존재하므로, 상기 연결부위의 주위에 아르곤 분위기를 유지시킴으로써, 연결부위를 통과하는 용강이 공기에 노출되는 것을 방지한다.Due to the operational characteristics of the ladle shroud nozzle 4 not being able to closely adhere to the ladle collector nozzle 2, there is always a constant sized gap in the connection part of the two nozzles, and thus an argon atmosphere around the connection part. This prevents the molten steel passing through the connection portion from being exposed to air.
즉, 아르곤의 분위기를 전체적으로 잘 형성시켜 주기 위한 기 공지 기술로는 레이들 쉬라우드 노즐(4) 헤드부의 내화재 표면에 메탈캡을 씌우고, 아르곤이 메탈캡과 내화재 사이의 틈새를 통해 배출되도록 하는 실시예가 있다.That is, a known technique for forming the atmosphere of argon as a whole as well as a metal cap on the surface of the refractory material of the head portion of the ladle shroud nozzle (4), and is carried out so that the argon is discharged through the gap between the metal cap and the refractory material. There is an example.
그러나, 메탈캡 내부의 재질은 흔히 알루미나(alumina)와 그라파이트 (graphite)의 혼합체로 되어 있으며, 주조 전에 레이들 쉬라우드 노즐(4)은 예열된다. 이때, 내화물의 내부 표면이나, 메탈 캡과 내화물 사이의 틈새는 대기중에 노출되어 있으므로 그라파이트 성분의 연소에 의하여 내화재 표면에서 부분적으로 스폴링(spalling)이 일어나며, 그 결과 아르곤 기체가 배출되는 틈새가 부분적으로 막히는 경우가 발생된다. 또한, 용강의 고온에 의하여 가열된 쉬라우드 노즐(4)이 하향으로 처지게 됨으로써, 금속캡과 쉬라우드 노즐 상단 사이의 갭이 확장되어, 불활성가스의 배출은 금속캡의 일부분에만 편중[도 4(a) 참조]된다.However, the material inside the metal cap is often a mixture of alumina and graphite, and the ladle shroud nozzle 4 is preheated before casting. At this time, since the internal surface of the refractory or the gap between the metal cap and the refractory is exposed to the atmosphere, partial spalling occurs on the surface of the refractory material due to the combustion of the graphite component, and as a result, the gap in which the argon gas is discharged partially occurs. A case of clogging occurs. In addition, the shroud nozzle 4 heated by the high temperature of the molten steel is drooped downward, thereby expanding the gap between the metal cap and the top of the shroud nozzle, so that the discharge of inert gas is biased only to a part of the metal cap [FIG. 4 See (a).
따라서, 부분적으로 막힌 곳 또는 불활성 가스가 배출되지 못하는 곳에서는 주조중에 아르곤이 정상적으로 배출되지 못하여 연결부위 주위에 아르곤 분위기를 유지하기가 어렵다는 문제점이 있다. Therefore, there is a problem that it is difficult to maintain the argon atmosphere around the connection part because argon is not normally discharged during casting in a partially blocked place or an inert gas is not discharged.
이상과 같은 요인에 의하여 종래 실시예에 의해서도 레이들 콜렉터 노즐(2)과 레이들 쉬라우드 노즐(4) 틈새로 기체가 유입될 경우 아르곤과 공기가 혼합된 기체가 유입되므로 용강은 산화되어, 턴디쉬에서 주형으로 용강이 이동하는 동안에 상부 노즐 및 침지노즐의 막힘을 유발한다. Due to the above factors, even when the gas flows into the gap between the ladle collector nozzle 2 and the ladle shroud nozzle 4 according to the conventional embodiments, the gas mixed with argon and air flows into the molten steel, thereby oxidizing the turn. It causes blockage of the top nozzle and immersion nozzle during the movement of the molten steel from the dish to the mold.
본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 레이들에서 턴디쉬로 용강을 이송할 때, 레이들 콜렉터 노즐과 레이들 쉬라우드 노즐의 연결부위에서 공기의 흡입을 억제함으로써, 레이들 내의 용강 청정도가 턴디쉬와 몰드에서도 유지되어, 상부 노즐 및 침지노즐의 막힘이 없게 하고 몰드 내에서의 용강의 유동패턴을 정상상태로 유지시켜 주편의 표면 및 내부품질을 양호하게 얻고 최종제품의 스캡성 결함과 다크 라인성 결함의 발생을 최소화시킬 수 있는 용강산화 방지용 밀봉장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the present invention provides a suction of air at the connection of the ladle collector nozzle and the ladle shroud nozzle when transferring molten steel from the ladle to the tundish. By suppressing, the molten steel cleanliness in the ladle is maintained even in the tundish and the mold, so that the upper nozzle and the immersion nozzle are not blocked, and the flow pattern of the molten steel in the mold is maintained in a steady state, so that the surface and the internal quality of the cast steel can be maintained. It is an object of the present invention to provide a molten steel anti-oxidation sealing device that can minimize the occurrence of scalp defects and dark line defects of the final product.
또, 본 발명은 레이들에서 턴디쉬로 용강이 이송되는 과정에서 용강과 대기와의 접촉을 차단할 수 있도록 레이들 콜렉터 노즐과 레이들 쉬라우드 노즐 연결부위 전체에 걸쳐서 불활성 분위기를 균일하게 형성시키기 위하여, 불활성가스를 연결부위 전체에 균일하게 분출할 수 있도록 금속케이스와 쉬라우드 노즐 상단 사이에 다공성 세라믹 페이퍼를 삽입시킨 용강산화 방지용 밀봉장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. In addition, the present invention to uniformly form an inert atmosphere throughout the ladle collector nozzle and the ladle shroud nozzle connection portion to block the contact between the molten steel and the atmosphere during the transfer of the molten steel from the ladle to the tundish. In addition, the object of the present invention is to provide a molten steel anti-oxidation sealing device in which a porous ceramic paper is inserted between the metal case and the top of the shroud nozzle so as to uniformly eject the inert gas throughout the connecting portion.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 연속주조기의 레이들로부터 턴디쉬로 용강을 주입하는 턴디쉬 쉬라우드 노즐 상부의 외부면을 둘러싸고 있는 금속케이스의 내측면을 따라 불활성가스를 주입시킴으로써, 레이들 배출구 하부에 부착되어 있는 레이들 콜렉터 노즐과 상기 턴디쉬 쉬라우드 노즐 사이의 결합부위를 통해 외부공기가 용강으로 유입되는 것을 방지하기 위한 밀봉장치는 상기 턴디쉬 쉬라우드 노즐 상단부와 상기 금속케이스 상부측 하부 사이에 삽입되는 소정두께의 다공성 세라믹 페이퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, by injecting an inert gas along the inner surface of the metal case surrounding the outer surface of the top of the tundish shroud nozzle for injecting molten steel from the ladle of the continuous casting machine, The sealing device for preventing the inflow of external air into the molten steel through the coupling portion between the ladle collector nozzle and the tundish shroud nozzle attached to the lower ladle outlet is a top portion of the tundish shroud nozzle and the metal case It characterized in that it comprises a porous ceramic paper of a predetermined thickness inserted between the lower portion of the upper side.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 하기와 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2를 참조하면, 레이들 쉬라우드 노즐(4)과 레이들 콜렉터 노즐(2) 사이의 결합부위에 형성된 틈새를 통해 외부공기가 용강으로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 레이들 쉬라우드 노즐(4)의 주위에 금속케이스(4c)를 설치한다.Referring to FIG. 2, in order to prevent external air from entering the molten steel through a gap formed between the ladle shroud nozzle 4 and the ladle collector nozzle 2, the ladle shroud nozzle 4 ) Install the metal case (4c) around it.
금속케이스(4c)의 일측면에는 불활성가스, 예를 들어 아르곤 가스가 외부로부터 유입되는 유입구(4b)가 제공되고, 유입구(4b)를 통해 유입된 불활성가스는 쉬라우드 노즐(4) 외면과 금속케이스(4c) 내면 사이에 형성된 유동경로를 따라, 배출구(4a)를 통해 상기 결합부위 전체에 걸쳐 균일하게 배출된다.One side of the metal case 4c is provided with an inlet 4b through which an inert gas, for example, argon gas, is introduced from the outside, and the inert gas introduced through the inlet 4b is made of the outer surface of the shroud nozzle 4 and the metal. Along the flow path formed between the inner surfaces of the case 4c, it is discharged uniformly throughout the engaging portion through the discharge port 4a.
이때, 쉬라우드 노즐(4)은 Al2O3:50%, C + SiC:33%, SiO2:15%, 기타 2%로 구성된 내화물이고, 콜렉터 노즐(2)은 레이들 하부에 위치하며, 용강을 주입하는 주입구이다. 아르곤가스는 최대 300ℓ/min 정도로 주입된다. 금속케이스(4c)는 쉬라우드 노즐(4) 상부가 견고한 힘을 가지도록 내화물을 보호한다.At this time, the shroud nozzle 4 is a refractory composed of Al 2 O 3 : 50%, C + SiC: 33%, SiO 2 : 15%, other 2%, the collector nozzle (2) is located under the ladle Injecting molten steel. Argon gas is injected up to 300 l / min. The metal case 4c protects the refractory so that the top of the shroud nozzle 4 has a firm force.
금속케이스(4c) 하부와 쉬라우드 노즐 상부 사이에 형성된 슬릿에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 3.0mm 두께의 세라믹 페이퍼(15)를 삽입한다. 세라믹 페이퍼(15)의 조성은 Al2O3: 49.5%, SiO2: 49.5%, 트레이스 엘리먼트(trace element): 1.0%로 이루어진다. 상술된 바와 같이 세라믹 페이퍼(15)가 삽입된 상태에서, 금속케이스(4c)와 쉬라우드 노즐(4)을 밀착시켜 상기 슬릿의 두께가 1.7mm 되도록 세팅한다.In the slit formed between the bottom of the metal case 4c and the top of the shroud nozzle, 3.0 mm thick ceramic paper 15 is inserted as shown in FIG. 2. The composition of the ceramic paper 15 is made up of Al 2 O 3 : 49.5%, SiO 2 : 49.5%, and a trace element: 1.0%. In the state where the ceramic paper 15 is inserted as described above, the metal case 4c and the shroud nozzle 4 are brought into close contact with each other to set the thickness of the slit to be 1.7 mm.
따라서, 연속주조중 유입구(4b)를 통해 불활성가스, 즉 아르곤 가스를 취입하면, 아르곤가스가 나오는 슬릿이 일정하게 유지되어 금속케이스(4c)가 처지더라도 슬릿이 팽창되는 효과를 가져와 쉬라우드 노즐(4)과 콜렉터 노즐(2)의 결합부위 전체에 걸쳐 불활성 가스를 균일하게 분출한다. Therefore, when inert gas, that is, argon gas is blown in through the inlet 4b during continuous casting, the slit from which argon gas is maintained is kept constant, so that the slit is expanded even if the metal case 4c sags, thereby providing a shroud nozzle ( The inert gas is uniformly blown out over the entire coupling portion 4) and the collector nozzle 2.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따라서, 세라믹 페이퍼(15)를 설치한 후, 아르곤가스를 취입하면, 취입된 아르곤 가스는 배출구(4a)를 통해 상기 결합부위 전체에 걸쳐 균일하게 분출되는 것을 알 수 있다. 즉, 주조 완료 후, 아르곤의 주입상태를 수중에서 비교하면, 종래 실시예[도 4(a)]는 아르곤 유입부(4b)에서만 아르곤이 분출되지만, 본 발명의 실시예[도 4(b)]는 거품이 균일하게 발생되어 상기 결합부위 전체적으로 아르곤가스에 의한 밀봉효과가 극대화됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, in accordance with the present invention, after argon gas is blown after the ceramic paper 15 is installed, it is found that the blown argon gas is uniformly blown out throughout the coupling portion through the outlet port 4a. Can be. That is, after the completion of casting, comparing the injecting state of argon in water, while in the conventional embodiment [Fig. ] Can be seen that the foam is uniformly generated to maximize the sealing effect by the argon gas as a whole.
따라서, 본 발명에 따르면, 레이들 쉬라우드 노즐 상단과 금속케이스 사이에 세라믹 페이퍼를 삽입하여 불활성가스를 분출시킴으로써, 레이들 쉬라우드 노즐과 콜렉터 노즐 사이의 결합부위 전체에 걸쳐 균일한 불활성 분위기를 형성하여 기체 흡입에 의한 용강 산화를 방지할 수 있다.Therefore, according to the present invention, by inserting the ceramic paper between the top of the ladle shroud nozzle and the metal case to blow out the inert gas, to form a uniform inert atmosphere over the entire coupling portion between the ladle shroud nozzle and the collector nozzle It is possible to prevent the molten steel oxidation by the gas suction.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.The foregoing is merely illustrative of the preferred embodiments of the present invention and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and gist of the invention as set forth in the appended claims. It should be recognized.
도 1은 일반적인 연속주조기의 용강공급부를 도시한 구성도.1 is a block diagram showing a molten steel supply unit of a typical continuous casting machine.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라서 턴디쉬 쉬라우드 노즐 상단부와 금속케이스 상부측 하부 사이에 다공성 세라믹 페이퍼가 삽입된 상태를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a state in which a porous ceramic paper is inserted between a top of a tundish shroud nozzle and a lower portion of an upper side of a metal case according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 세라믹 페이퍼의 사시도.3 is a perspective view of a porous ceramic paper according to an embodiment of the present invention.
도 4(a) 및 (b)는 종래 실시예와 본 발명의 실시예에 따른 밀봉상태를 비교하여 나타낸 사진.Figure 4 (a) and (b) is a photograph showing a comparison between the sealing state according to the embodiment of the present invention and the prior embodiment.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 레이들1: ladle
3 : 레이들 콜렉터 노즐3: ladle collector nozzle
4 : 레이들 쉬라우드 노즐4: ladle shroud nozzle
5 : 턴디쉬5: tundish
9 : 몰드9: mold
12 : 금속케이스12: metal case
15 : 세라믹 페이퍼15: ceramic paper
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