KR100585245B1 - Ladle nozzle for continuous casting - Google Patents

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Abstract

The invention concerns continuous steel casting. It concerns a ladle nozzle for continuous casting comprising, in a downstream zone, a first part (3) with substantially constant cross-section and, upstream of said first part, a second part (4) with substantially divergent cross-section. The invention is particularly applicable to continuous steel casting.

Description

연속 주조용 레들 노즐{LADLE NOZZLE FOR CONTINUOUS CASTING}Ladle nozzles for continuous casting {LADLE NOZZLE FOR CONTINUOUS CASTING}

본 발명은 연속 주조용 레들 노즐에 관한 것이다.The present invention relates to a ladle nozzle for continuous casting.

연속 주조용 레들과 분배기(distributor) 사이에 액체 금속을 주입(注入: teeming)시키기 위해 연속 주조 장치로 사용되는 수많은 종류의 노즐이 공지되어 있다. 가장 널리 사용되고 있는 것으로는, 직선형 노즐, "벨(Bell) 형상"으로 알려진 수렴형 노즐, 그리고 "엘리픈트 풋(Elephant Foot)"으로 알려진 노즐을 들 수 있다. Numerous types of nozzles are known that are used as a continuous casting device for teeming liquid metal between a continuous casting ladle and a distributor. The most widely used ones include straight nozzles, converging nozzles known as "bell shapes" and nozzles known as "elefant feet."

이들 노즐은 용융 금속에 의한 작용에 견디기 위해 고질의 내화성 재료로 형성된다. 이러한 노즐 내에서의 용융 금속의 흐름은 예측하기 어려울 뿐만 아니라, 그 기하학적인 형상은 변화되기 쉽다. 특히 이 지점에서는 흐름은 불균일하며, 경계층의 박리를 일으키거나, 단위초당 수미터의 전체 평균 속도에 대하여 음(negative)의 속도의 영역을 유발시킨다는 것이 밝혀졌다. 상기 유동은 노즐 헤드에 있어서의 구성 재료의 상태(특히, 레들에 밸브 플러그가 구비되어 있을 경우)와, 노즐의 구체적인 기하학적 형상과 같은 변수에 의해 결정된다. 더욱이 분배기의 바닥에서의 제트의 동적 거동은 진동을 유발하게 되는 데, 이 진동은 노즐이 수렴형의 경우에 더 심하게 된다. 이러한 진동은 매체의 침식적인 성질에 추가하여 구속을 발생하고, 이러한 구속은, 특히 노즐이 견고하게 레들 상의 밸브에 고정되어 있을 경우(회전 자유도가 전혀 없음) 노즐의 파열을 불러일으킬 수 있다.These nozzles are formed of high quality refractory materials to withstand the action of molten metal. The flow of molten metal in such nozzles is not only difficult to predict, but its geometric shape is likely to change. Particularly at this point, the flow was found to be non-uniform, causing delamination of the boundary layer or causing a region of negative velocity relative to the overall average velocity of several meters per second. The flow is determined by variables such as the state of the constituent material in the nozzle head (particularly when the ladle is equipped with a valve plug) and the specific geometry of the nozzle. Moreover, the dynamic behavior of the jet at the bottom of the distributor causes vibrations, which are worse when the nozzles are converging. Such vibrations create confinement in addition to the erosive nature of the medium, which can cause rupture of the nozzle, especially if the nozzle is firmly fixed to the valve on the ladle (no rotational freedom at all).

따라서, 더 이상 만족할 만한 주입을 행할 수 없게 된 노즐은 교체되어야 하며, 이는 까다로운 조작 및 생산비의 증가 원인이 된다. 그 결과, 노즐의 교체에는 상당한 문제점이 수반된다. Therefore, nozzles that can no longer perform satisfactory injection must be replaced, which causes a demanding operation and an increase in production cost. As a result, the replacement of nozzles involves considerable problems.

본 발명이 목적은 가능한 한 전술한 문제점을 해소하여 개선된 연속 주조용 레들 노즐을 제공하는 데 있다. The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems as much as possible and to provide an improved continuous casting ladle nozzle.

더욱이, 각각의 주조 레들의 설치에 있어서, 노즐은 레들의 벨브 상에 배치될 수 있어야 하고, 이는 노즐로 향한 레들의 배출 통로를 차단하게 된다.Moreover, in the installation of each casting ladle, the nozzle must be able to be placed on the valve of the ladle, which blocks the outlet passage of the ladle towards the nozzle.

금속으로 충전된 각각의 레들은 용융 금속과 레들의 바닥에 있는 탕구를 막는 플러그 사이에 끼워지는 내화성 모래로 된 플러그 메스(mass)를 포함한다. 플러그의 개방시, 상기 플러그 메스는 플러그와 레들 노즐을 통해 완전히 배출될 수 있어야 하며, 그리고 노즐의 막힘 없이 금속의 주입 개시에 관련한 압력파의 반사["블로우 백(blow back)"]도 피할 수 있어야 한다. Each ladle filled with metal includes a plug mass of refractory sand sandwiched between molten metal and a plug that blocks the hot water at the bottom of the ladle. Upon opening of the plug, the plug scalpel must be able to be completely discharged through the plug and ladle nozzles, and also avoid the reflection of pressure waves ("blow back") related to the initiation of the metal injection without plugging the nozzles. Should be

본 발명의 목적은, 또한 노즐의 단부가 이미 분배기의 금속에 침지되었을 때 플러그가 개방될 수 있게 하고, 그리고 이러한 개방이 막힐 위험이 없이 일어나도록 하는 데 있다.The object of the present invention is also to enable the plug to open when the end of the nozzle is already immersed in the metal of the distributor, and to allow this opening to occur without risk of clogging.

보다 구체적으로 말하면, 본 발명의 목적은 레들과 분배기 사이의 금속의 사출 속도를 감속시키는 동시에 소정의 속도비를 유지하는 데 있다. 본 출원인은 순간적인 동적 효과를 억제하면 분배기의 하부의 제트 충격이 억제되며, 이에 따라 노즐의 진동, 따라서 파괴의 위험성이 제한되거나 혹은 억지되는 것을 밝혀내었다. 더욱이, 분배기의 중심으로의 주입 구조를 변경함으로써 분배기로 기울려 따르기를 하는 것도 바람직하다. 또한, 노즐의 형상은 플러그 메스를 구성하는 모래에 의한 막힘을 피할 수 있도록 되어 있다. More specifically, it is an object of the present invention to slow down the injection rate of metal between the ladle and the dispenser while maintaining a predetermined speed ratio. Applicants have found that suppressing the instantaneous dynamic effects suppresses the jet impact at the bottom of the distributor, thereby limiting or inhibiting the vibration of the nozzle, and thus the risk of destruction. Moreover, it is also preferable to tilt the dispenser by changing the injection structure to the center of the dispenser. Moreover, the shape of a nozzle is made to prevent clogging by the sand which comprises a plug blade.

이러한 관점에서, 본 발명은 그 주제와 같이, 하류 영역에서 실질적으로 일정한 단면을 갖는 제1의 부분과, 그리고 상기 제1의 부분의 상류에 비교적 넓어지는 단면을 갖는 제2의 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 레들 노즐을 제공한다.In this respect, the invention includes, as its subject matter, a first portion having a substantially constant cross section in the downstream region, and a second portion having a cross section relatively widening upstream of the first portion. A continuous casting ladle nozzle is provided.

먼저, 제1의 부분, 즉 단면이 실질적으로 일정한 제1의 부분은 약간 넓어지거나 좁아질 수 있다는 것을 알 수 있다. 그 일례가 아래에서 설명될 것이다.First, it can be seen that the first part, i.e., the first part having a substantially constant cross section, can be slightly widened or narrowed. An example of this will be described below.

제2의 부분에 있어서는, 그 단면은 상대적으로 넓어지게 되며, 이는 제2의 부분은 제1의 부분보다 더 넓어지고 있는 것을 의미한다. 하류에서의 내측의 가로 방향의 단면은 제1 부분의 가로방향의 단면과 동일하며, 이에 따라 연속한 통로가 형성된다. In the second part, the cross section becomes relatively wider, which means that the second part is wider than the first part. The cross section in the inner transverse direction downstream is the same as the cross section in the transverse direction of the first portion, whereby a continuous passage is formed.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련한 후술하는 설명을 통해 더욱 명백해질 것이다. Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 노즐의 일실시 태양을 도시한 종단면도이며,1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a nozzle according to the present invention,

도 2는 도 1의 노즐에 표시된 화살표 A의 방향으로 바로 본 단부도이다.FIG. 2 is an end view, viewed directly in the direction of arrow A indicated by the nozzle of FIG. 1.

첨부 도면은 본 발명의 주요한 특징이 도시되어 있으며, 특히 그 형상과 관련한 특징이 도시되어 있다. 결국, 이 도면은 설명의 이해를 도와 줄 뿐만 아니라, 본 발명의 특징적 구성을 그대로 도시하고 있다. The accompanying drawings show the main features of the invention, in particular with respect to their shape. As a result, this drawing not only helps the understanding of the description, but also shows the characteristic configuration of the present invention as it is.

도 1에는 종래의 것과 마찬가지로 주조 레들에 결합하기 위한 칼라 부분(1)과, 단면의 크기가 변하고 그 형상이 원형인 관상의 도관(2)을 포함하는 연속 주조용 레들 노즐의 종단면도가 도시되어 있다.1 shows a longitudinal cross-sectional view of a ladle nozzle for continuous casting comprising a collar portion 1 for joining to a casting ladle as in the prior art and a tubular conduit 2 of varying cross-sectional size and circular in shape. have.

상기 관상의 도관(2)은 단면이 실질적으로 일정하고 분배기 단부쪽에 있는 제1의 하류 부분(3)과, 주조 레들의 단부쪽에 있고 그 단면이 넓어지는 제2의 상류 부분(4)으로 구성되어 있다. 제1의 하류 부분(3)과 제2의 상류 부분(4)은 단면이 적어도 그 내측에서 동일한 평면(5)에서 상호 연결되어 있다.Said tubular conduit 2 consists of a first downstream portion 3 substantially constant in cross section and at the distributor end, and a second upstream portion 4 at the end of the cast rod and widening in cross section. have. The first downstream portion 3 and the second upstream portion 4 are interconnected in a plane 5 whose cross section is at least inside thereof.

실제로, 상기 도시된 실시예에 따르면, 단면이 실질적으로 일정한 제1의 부분(3)은 정점의 각도가 2°가 되도록 넓어지고 있다. 상류 부분(4)은 정점의 각도가 10°가 되도록 넓어지고 있다.Indeed, according to the illustrated embodiment, the first portion 3 having a substantially constant cross section is widened such that the angle of the vertex is 2 °. The upstream part 4 is widened so that the angle of apex may be 10 degrees.

이와 동일하게, 상기 도시된 실시예의 경우, 제1의 부분(3)과 제2의 부분(4)은 실질적으로 일정하고 그에 따라 절두된 원추 형상을 갖더라도 좋다.Equally, in the case of the illustrated embodiment, the first part 3 and the second part 4 may be substantially constant and thus have a truncated cone shape.

내부의 형상에 있어서는, 변화하면서 넓어지는 별도의 형상이라도 좋다. 예컨대, 절두된 원추형의 직선으로 둘러싸인 모선(母線) 대신, 지수 함수의 모선으로 하거나, 또는 전체에 걸쳐 넓어지는 모선일 수도 있다. In the internal shape, it may be a separate shape that widens while changing. For example, instead of a busbar enclosed by a truncated conical straight line, the busbar may be an exponential busbar or a busbar widening.

더욱이, 제1의 부분(3)에서의 노즐 벽두께는 실질적으로 일정한 것이 바람직하다. 양호하게는, 제2의 부분(4)과 동일한 것이 바람직하다. 그러나, 노즐의 외부 형상은 요구 조건, 혹은 주입과 관련한 요구 조건 이외의 다른 사항에 따라 변형될 수 있다.Moreover, it is preferable that the nozzle wall thickness at the first portion 3 is substantially constant. Preferably, the same thing as the 2nd part 4 is preferable. However, the outer shape of the nozzle may be modified in accordance with other requirements than the requirements or the requirements related to the injection.

또한, 제2의 부분(4)의 상류에서 도시된 주조 레들의 노즐은 칼라 부분(1)에 인접하게 또 다른 부분(6)을 구비하며, 이 부분(6)은 제1의 부분(3)과 유사하게 그 단면이 실질적으로 일정하지만 매우 약간 넓어지고 있다. 상기 제2의 부분(4)과 또 다른 부분(6)은 평면(7)에서 상호 연결되어 있고, 적어도 그 내측에서 상기 부분(6)의 하류 방향의 단면은 제2의 부분(4)의 상류 단면과 일치한다.
마지막으로, 노즐의 좌측 단부로서는, 매우 바람직하게는 노즐의 형상에 대응하는 시트형의 금속 보강부 재가 외측을 덮는다.
노즐의 제1의 부분(3)은 바람직하게는 노즐의 하류측의 직경의 3배와 같은 길이를 갖는다. 제2의 부분(4)에 관해서는, 제2의 부분은 넓어지는 각도 및 원하는 출구 직경에 따른 길이를 갖는다.
Also, the nozzle of the casting ladle shown upstream of the second part 4 has another part 6 adjacent the collar part 1, which part 6 is the first part 3. Similarly, the cross section is substantially constant but very slightly wider. The second part 4 and the other part 6 are interconnected in the plane 7, and at least therein the cross section in the downstream direction of the part 6 upstream of the second part 4. Coincident with the cross section.
Finally, as the left end of the nozzle, a sheet-shaped metal reinforcement member which is very preferably corresponding to the shape of the nozzle covers the outside.
The first part 3 of the nozzle preferably has a length equal to three times the diameter of the downstream side of the nozzle. With regard to the second part 4, the second part has a length depending on the angle of widening and the desired outlet diameter.

노즐은 특히 그레파이트 알루미나 혹은 제강에 사용된 다른 내열성 재료로 구성될 수 있다. The nozzle may in particular be composed of graphite alumina or other heat resistant material used in steelmaking.

본 출원인은 노즐로 유입되는 액체 금속이 유입 속도보다 느린 속도로 그 노즐로부터 균일한 방식으로 유출한다는 사실을 발견하였다. 유동의 평균 속도의 비율은 상기 부분 사이의 면적비와 동일하며, 결국, 본 발명의 경우 노즐의 단면이 둥글기 때문에 직경 비율의 제곱과 일치한다. 더욱이, 이러한 노즐의 형상 때문에, 고형의 분말 혹은 과립화된 고체(특히, 플러그 덩어리)가 막힐 수 없게 된다.Applicants have discovered that liquid metal entering the nozzle flows out of the nozzle in a uniform manner at a rate slower than the entry rate. The ratio of the mean velocity of the flow is equal to the area ratio between the parts, which in the case of the present invention coincides with the square of the diameter ratio since the cross section of the nozzle is round. Moreover, due to the shape of this nozzle, solid powder or granulated solids (particularly plug lumps) cannot be blocked.

본 발명의 주요 특징은 플러그 밸브가 레들에 사용되는 것에 있다. 노즐의 형상은 상기 밸브의 배출부에서 유동의 특성과 잘 어울리는 것이 바람직하다. The main feature of the present invention is that a plug valve is used in the ladle. The shape of the nozzle preferably matches the characteristics of the flow at the outlet of the valve.

비록, 적어도 몇몇 경우 노즐을 정수압 압축 형성에 의해 단일편 구성으로 제조하는 것이 바람직할 수 있지만, 본 출원인은 2부분 혹은 그 이상으로 이루어지는 노즐을 제조하여 공지의 방법을 상호 조립하는 것을 채택하고 있다. 이들 부분의 최소한 몇 개는 정수압 압축 형성에 의해 제조될 수도 있다.
비록 형상, 특히 내측의 형상은 중요하지만, 본 발명은 상술한 실시예에 제한되지 않고, 당업자는 특히 그 치수를 바꾸더라도 좋다.
Although at least in some cases it may be desirable to manufacture the nozzle in a single piece configuration by hydrostatic compression formation, Applicants have adopted the fabrication of a nozzle consisting of two or more parts to interassemble known methods. At least some of these parts may be produced by hydrostatic compression formation.
Although the shape, especially the inside shape, is important, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and those skilled in the art may particularly change the dimensions.

따라서, 전술한 실시예에 있어서, 상기 제1의 부분은 정점의 각도가 2°로 넓어지고 있다. 그러나, 2°의 임계치 미만의 평균 각도가 될 경우, 다른 각도, 바람직하게는 작은 각도, 특히 0°혹은 좁아지는 각도일 수 있다.Therefore, in the above embodiment, the angle of the vertex of the first portion is widened to 2 degrees. However, if the average angle is below the threshold of 2 °, it may be another angle, preferably a small angle, in particular 0 ° or a narrowing angle.

보편적으로, 상기 제2의 부분은 정점의 각도가 약 1°내지 20°사이, 양호하게는 약 3°내지 14°사이, 가장 양호하게는 약 6°내지 10°사이이다. Typically, the second portion has an apex angle between about 1 ° and 20 °, preferably between about 3 ° and 14 °, most preferably between about 6 ° and 10 °.

더욱이 본 발명은 밀폐 수단이 레들 밸브가 아닌 경우에도 적용할 수 있다. Moreover, the present invention can be applied even when the sealing means is not a ladle valve.

마찬가지로 치수를 일반화하면, 상기 제1의 부분은 가로방향의 최대의 치수(D)보다 약 1배 내지 약 5배, 양호하게는 약 2배 내지 약 5배, 가장 양호하게는 약 2배 내지 약 4배의 길이를 가진다. Likewise, in generalizing the dimensions, the first portion is about 1 to about 5 times, preferably about 2 to about 5 times, most preferably about 2 to about 1 times the maximum dimension D in the transverse direction. It is four times the length.

축선에 대하여 수직한 노즐의 제1 부분과 제2 부분의 횡단면의 형상은 이들이 충분히 연속적이라면 어떠한 형상에서도 좋다. 전부 실질적으로 비원형, 예컨대 실질적인 타원형 혹은 더 정확한 원형이라면 바람직하다.The shape of the cross section of the first and second parts of the nozzle perpendicular to the axis may be in any shape as long as they are sufficiently continuous. It is preferred if they are all substantially non-circular, such as substantially elliptical or more precise circular.

Claims (10)

횡단면이 실질적으로 타원인 개구를 하류 단부에 구비하고, 분배기로 침지 작동을 하도록 형성된, 레들로부터 분배기까지의 연속 주조용 레들 노즐에 있어서,12. A ladle nozzle for continuous casting from a ladle to a dispenser, having a substantially elliptical cross section at a downstream end and configured to be immersed into the dispenser, 하류 영역에서 실질적으로 일정한 단면을 갖는 제1의 부분(3)과, 상기 제1의 부분의 상류에서 상대적으로 넓어지는 단면을 갖는 제2의 부분(4)을 포함하는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.Ladle for continuous casting, characterized in that it comprises a first portion (3) having a substantially constant cross section in the downstream region and a second portion (4) having a cross section relatively widening upstream of the first portion. Nozzle. 제1항에 있어서, 상기 제1의 부분(3)은 평균 정점의 각도가 2°의 임계치보다 작은 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.Ladle nozzle according to claim 1, characterized in that the first part (3) has an angle of average vertex smaller than a threshold of 2 °. 제1항에 있어서, 상기 제2의 부분(4)은 1°내지 20°사이의 정점 각도로 넓어지는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.Ladle nozzle according to claim 1, characterized in that the second part (4) is widened at a vertex angle between 1 ° and 20 °. 제3항에 있어서, 상기 제2의 부분(4)은 3°내지 14°사이의 정점 각도로 넓어지는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.Ladle nozzle according to claim 3, characterized in that the second part (4) is widened at a peak angle between 3 ° and 14 °. 제4항에 있어서, 상기 제2의 부분(4)은 6°내지 10°사이의 정점 각도로 넓어지는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.Ladle nozzle according to claim 4, characterized in that the second part (4) is widened at a vertex angle between 6 ° and 10 °. 제1항에 있어서, 상기 제1의 부분(3)은 가로방향의 최대 치수(D)보다 1배 내지 5배의 길이를 갖는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.Ladle nozzle according to claim 1, characterized in that the first part (3) has a length of one to five times the maximum transverse dimension (D). 제6항에 있어서, 상기 제1의 부분(3)은 가로방향의 최대 치수(D)보다 2배 내지 5배의 길이를 가지는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.Ladle nozzle according to claim 6, characterized in that the first part (3) has a length of 2 to 5 times the maximum transverse dimension (D). 제7항에 있어서, 상기 제1의 부분(3)은 가로방향의 최대 치수(D)보다 2배 내지 4배의 길이를 가지는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.8. Ladle nozzle according to claim 7, characterized in that the first part (3) has a length two to four times greater than the transverse maximum dimension (D). 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1의 부분 및 제2의 부분 중 하나 이상은 가로방향의 단면이 실질적으로 타원형인 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.The ladle nozzle according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of the first portion and the second portion is substantially elliptical in cross section in the transverse direction. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1의 부분 및 제2의 부분 중 하나 이상은 가로방향의 단면이 실질적으로 원형인 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.9. A ladle nozzle according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of the first portion and the second portion has a substantially circular cross section in the transverse direction.
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