KR100518278B1 - 다층 용강류 형성 침지노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침지노즐로부터 토출된 용강이 주 흐름외의 흐름에 의해서 용강상부의 침지노즐부근으로 더 많은 용강이 공급되도록 하여 용강 상부의 침지노즐 주위에 형성되는 정체역을 감소시킬 수 있는 침지노즐에 관한 것이다.

본 발명에 따른 다층 용강류 형성 침지노즐은, 침지노즐의 하부에 형성된 토출구 하부면의 중앙부는 상향을 경사각을 갖도록 형성되고, 상기 중앙부 좌우측의 측면부는 상기 중앙부의 경사각보다 급한 상향의 경사각을 갖도록 형성되어, 상기 토출구의 하부면이 다단으로 형성되도록 하고, 침지노즐의 토출구는 중앙에서 외측으로 갈수록 넓게 형성되도록 한다.

Description

다층 용강류 형성 침지노즐{Submerged Nozzle for Generating Multi-Flow}

본 발명은 연속주조 공정의 제강공정에서 용강을 이송하는 턴디쉬 하부에 부착되어 용강을 몰드 내로 주입시키는 침지노즐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 침지노즐을 통해 공급되는 용강의 유동에 중앙부와 측면에 서로다른 상향류가 발생하도록 유동성을 개선하여 몰드내에서 용강의 정체역을 감소시킬 수 있는 다층 용강류 형성 침지노즐에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조 공정에서는 용강이 래들에서 턴디쉬로 이송되고, 침지노즐을 통해 턴디쉬에서 몰드로 용강을 이송해 준다. 침지노즐을 통해 몰드로 공급된 용강은 몰드내에서 일정한 유동을 형성하여, 몰드내에서 용강이 정체되는 영역없이 용강의 온도를 일정하게 유지시켜야 품질이 우수한 제품이 생상된다.

종래의 침지노즐의 토출구의 형상은 원형 또는 사각의 형태로 제작되고, 용강이 몰드내에서 정체역을 최소화 시키기위한 상향류 또는 하향류를 발생시키도록 토출구의 하단면이 경사지도록 형성된다. 토출구 하단의 경사는 수평, 하향 및 상향으로 구분할 수 있고, 이에 따라 도3a 내지 도3c에 도시된 바와 같이 용강내의 유동이 결정된다.

도3a와 같이 토출구 하단의 경사가 수평이면 용강의 자중에 의해서 하향류가 혼합된 형태의 수평류가 용강내의 흐름을 지배하고, 도3b와 같이 토출구 하단의 경사가 하향이면 하향류가 용강내의 유동을 지배하며, 도3c와 같이 토출구 하단의 경사가 상향이면 상향류가 용강내의 유동을 지배한다. 수평류, 하향류, 상향류 등의 각각의 유동패턴은 장단점을 지니고 있어, 최종제품의 품질특성에 맞춰서 선별적으로 사용한다.

그러나, 상기와 같이 토출구 하단을 단지 경사가 상향, 하향 및 수평이 되도록 단순하게 형성하면, 필연적으로 모두 침지노즐 주위에 용강의 흐름이 없는 정체영역을 형성하게 된다. 용강 상부표면의 침지노즐 주위에 형성된 정체영역은 몰드내에서 온도가 가장 낮아서 후크가 과도하게 성장하면, 그 후크에 의해 용강에 포함된 불순물이 포집되어 연주 표면에 결합이 발생하고 이로 인하여 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 침지노즐로부터 토출된 용강이 주 유동 방향의 좌우측으로 상향의 흐름이 발생하도록 하여 침지노즐부근으로 더 많은 용강이 공급되도록 함으로써, 용강 상부의 침지노즐 주위에 형성되는 정체역을 감소시킬 수 있는 다층 용강류 형성 침지노즐을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다층 용강류 형성 침지노즐은 연주 공정에서 턴디쉬로부터 몰드내로 용강을 주입시키는 침지노즐에 있어서, 상기 침지노즐의 하부에 형성된 토출구는 하부면 중앙부가 상향의 경사각을 갖도록 형성되고, 상기 하부면 중앙부 좌우측의 측면부는 상기 중앙부의 경사각보다 급한 상향의 경사각을 갖도록 형성되어, 상기 침지노즐의 토출구 하부면이 다단으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 침지노즐 토출구는 측면부의 상향 각도는 중앙부의 상향 각도보다 5도 더 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 침지노즐의 토출구는 중앙부가 상향 5도의 각도로 형성되고, 중앙부의 양측에 형성되는 측면부는 상향 10도의 각도로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 침지노즐의 토출구는 중심에서 외측으로 갈수록 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 따른 다층 용강류 형성 침지노즐에 대하여 설명하면 다음과 같다.

침지노즐 토출구(5)의 하부면은 3단으로 분할되어 중앙부(9)와 중앙부(9)의 양측의 측면부(10)로 형성된다.

도6과 도7에 도시된 바와 같이 중앙부(9)와 측면부(10)는 상향의 경사각을 가지고 형성되고, 침지노즐의 중심에서 보면 중앙부(9)보다 측면부(10)가 낮게 형성되며, 측면부(10)의 경사각은 중앙부(9)의 경사각보다 크게 형성된다. 측면부(10)의 경사각이 중앙부(9) 보다 크게 형성되어 침지노즐 토출구(5)의 중심부분에서는 중앙부(9)가 측면부(10)보다 높게 위치하지만, 외주에서는 중앙부(9)와 측면부(10)의 높이가 같아지도록 한다.

여기서, 중앙부(9)와 측면부(10)의 경사각은 다양하게 실시될 수 있으나, 바람직하게는 측면부(10)의 경사각이 중앙부(9)의 경사각보다 5도 정도 큰 각을 이루고 있는 것이 바람직하고, 또한 중앙부(9)는 5도 정도의 경사각을 이루고, 측면부(10)는 10도 정도의 경사각을 이루는 것이 바람직하다.

중앙부(9) 보다 측면부(10)의 경사각이 크게 형성되도록 함으로써, 침지노즐의 중앙부(9)를 통해서 배출되는 용강보다, 측면부(10)를 통해서 배출되는 용강이 중앙에 비하여 더 강한 상향류의 흐름을 얻을 수 있다.

아울러, 침지노즐 토출구(5)의 하부면은 침지노즐의 중심에서 외주로 갈수록 넓어지도록 형성된다. 침지노즐의 하부에 형성된 토출구(5)의 하부면은 토출구(5)의 중심에서 외주로 갈수록 넓어지도록 형성되고, 이에 따라 중앙부(9)와 측면부(10)는 중심에서 외주로 갈수로 넓어지도록 형성된다(도8).

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 다층 용강류 형성 침지노즐의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 다층 용강류 형성 침지노즐을 이용하여 용강을 몰드로 주입하면, 침지노즐 부근의 정체역이 감소하게 된다. 침지노즐의 토출구(5)를 통해 공급되는 용강은 토출구(5)의 중앙부분을 통해서 대부분의 용강이 상향류의 흐름을 갖도록 공급되고, 토출구(5)의 좌우측을 따라 소량의 용강이 중앙부의 주 흐름보다 강한 상향류로 공급되어 침지노즐 토출구(5)를 통해서 배출된는 용강은 전반적으로 상향류를 유동을 갖고, 특히 중앙부(9) 좌우의 측면부(10)를 통해서 배출되는 용강류의 흐름은 중앙부(9)를 통해서 배출되는 용강의 유동에 비하여 더 강한 상향류의 흐름을 갖게되어 침지노즐 중앙부(9)의 정체역이 사라진다.

이를 뒷받침하기 위해, 본 발명에 따른 다층 용강류 형성 침지노즐을 이용하여 수모델에서 분사한 결과를 실험한 결과와 정체역의 감소 효과를 도시하였다.

본 발명에 따른 다층 용강류 형성 침지노즐에 의한 유동은 도9 내지 도11에 도시된 바와 같이, 중앙부(9)에 의한 주흐름과 별도로 측면부(10)에 의한 강한 상향류가 형성되어 침지노즐 부근에 정체역이 생기는 것을 방지한다. 도9와 도10은 용강의 흐름을 개념화한 것이고, 도11은 수모델에서 본 발명에 따른 다층 용강류 형성 침지노즐을 이용하여 용강의 유동형태를 촬영한 것이다.

또한, 연주 공정에서 침지노즐이 막히는 형상을 방지하기 위해 공급되는 아르곤 가스가 공급되는데, 주로 사용하는 유량4와 유량6에 대한 정체역의 길이에 대한 도표를 도12에 도시하였다. 도12는 중앙부(9)와 측면부(10)의 상향 경사 각도를 각각 0도와 5도, 5도와 10도, 10도와 15도로 하여, 이를 종래의 침지노즐과 비교한 것이다. 종래 침지노즐에 비하여, 중앙부(9)와 측면부(10)에 상향의 경사각을 형성하였을때, 정체역이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 중앙부(9)와 측면부(10)에 각각 5도와 10도의 각도로 형성하였을 때, 정체역이 줄어드는 효과가 가장 탁월하다. 경사각을 각각 10도와 15도로 형성하였을 때는, 단순히 정체역이 줄어드는 효과만을 비교하면 탁월하지만, 과도한 상향류로 인하여 용강의 유동이 급격해져서 작업의 안정성을 저해하는 역효과가 발생할 수 있으므로, 바람직하게 중앙부(9)는 상향 5도의 경사각을 갖고, 측면부(10)는 상향 10도의 경사각을 갖도록 한다.

상기와 같은 구성과 작용을 갖는 본 발명의 다층 용강류 형성 침지노즐은 다음과 같은 효과를 가지고 있다.

상향의 경사각을 갖는 침지노즐 토출구의 중앙부를 통해서 대부분의 용강이 상향류의 흐름을 갖도록 공급되고, 토출구의 측면부를 통해서 나머지 용강이 더 강한 상향류의 흐름을 갖도록 하여 용강상부의 침지노즐 쪽으로 흐름이 발생하도록 하여 용강 상부의 침지노즐 주위의 정체역이 현저히 감소된다.

도1은 연속 주조 공정의 개념도.

도2는 연속 주조 공정에 사용되는 침지노즐을 나타낸 도면.

도3a 내지 도3c는 종래의 침지노즐 사용시 몰드내 용강의 유동 패턴을 나타낸 도면으로서, 도3a는 침지노즐의 하단면이 수평인 경우, 도3b는 하단면이 하향이 경우, 도3c는 하단면이 상향인 경우에 대하여 용강의 유동패턴을 나타낸 도면.

도4는 종래의 침지노즐의 하부의 절개 사시도.

도5는 종래의 침지노즐을 사용하여 수모델에서 유동 형태나타낸 도면.

도6은 본 발명에 따른 침지노즐 하부의 절개 사시도.

도7은 본 발명에 따른 침지노즐의 하단면의 절개 사시도.

도8은 본 발명에 따른 침지노즐 하단면의 평면도.

도9는 본 발명에 따른 침지노즐을 사용시 몰드내의 유동 패턴을 나타낸 도면.

도10은 본 발명에 따른 침지노즐에 따른 몰드내의 용강의 유동 개념도.

도11은 본 발명에 따른 침지노즐을 사용하여 수모델에서 유동 형태나타낸 도면.

도12는 본 발명에 따른 침지노즐의 정체역 감소효과를 나타낸 그래프.

※ 도면의 주요 부호에 대한 설명 ※

1 : 래들 2 : 턴디쉬 3 : 몰드

4 : 침지노즐 5 : 토출구 6 : 용강

7 : 용강 정체구역 8 : 하부면 9 : 중앙부

10 : 측면부 11 : 측벽부 12 : 주유동

13 : 측면유동

Claims (4)

1. 연주 공정에서 턴디쉬로부터 몰드내로 용강을 주입시키는 침지노즐에 있어서,

   상기 침지노즐의 하부에 형성된 토출구는 하부면 중앙부가 상향의 경사각을 갖도록 형성되고,

   상기 하부면 중앙부 좌우측의 측면부는 상기 중앙부의 경사각보다 급한 상향의 경사각을 갖도록 형성되어,

   상기 침지노즐의 토출구 하부면이 다단으로 형성된 것을 특징으로 하는 다층 용강류 형성 침지노즐.
2. 제1항에 있어서,

   상기 침지노즐 토출구는 측면부의 상향 각도는 중앙부의 상향 각도보다 5도 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 용강류 형성 침지노즐.
3. 제1항에 있어서,

   상기 침지노즐의 토출구는 중앙부가 상향 5도의 각도로 형성되고, 중앙부의 양측에 형성되는 측면부는 상향 10도의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 용강류 형성 침지노즐.
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 침지노즐의 토출구는 중심에서 외측으로 갈수록 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 다층 용강류 형성 침지노즐.