KR100711398B1 - 주형 침적노즐 및 이를 구비하는 연속 주조용 용융금속공급장치 - Google Patents

Abstract

주형 침적노즐 및 이를 구비하는 연속 주조용 용융금속 공급장치가 제공된다.

본 발명의 주형 침적노즐은, 용융금속이 장입되는 용기와 주형 사이에 연계 설치되는 적어도 하나의 꺽임부 및, 상기 꺽임부를 기점으로 양측으로 하류로 일체로 되는 용기 토출부와 주형 침적부를 포함하고, 상기 용기 토출부는 꺽임부를 기점으로 용기측으로 하류로 경사지게 일체로 되어 용기에 연결되고, 상기 주형 침적부는 상기 꺽임부를 기점으로 하류로 수직 하게 일체로 되어 주형내에 침적되며, 상기 주형의 길이방향 중심선을 기준으로 양쪽으로 동일한 길이로 신장되되 전체 길이는 적어도 상기 용기의 길이 내로 이루어 져 대단면으로 구성되어 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 주형(Mold)내로 공급되는 용융금속(용강)의 유동,유속분포가 균일하게 유지되면서도 유량제어 성능구현을 용이하게 하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

래들, 용강, 턴디시, 연속주조. 용융금속 공급장치

Description

주형 침적노즐 및 이를 구비하는 연속 주조용 용융금속 공급장치{Submerged Entry Nozzle for Mold and Molten Metal Supplying Device for Continuous Casting having The Same}

도 1은 종래 연속주조시 용강의 주형 공급조업을 도시한 구성도

도 2는 도 1의 조업시 주형내 결함 현상을 설명하기 위한 상태도

도 3의 (a) 및 (b)는 종래 다른 형태의 위치에너지 제어방식의 연속주조시 용강 공급조업을 도시한 구성도

도 4는 본 발명에 따른 연속 주조용 용융금속 공급장치를 도시한 정면 구조도

도 5는 도 4의 A-A 선 단면도

도 6은 도 4의 다른 설치상태를 도시한 개략도

도 7은 본 발명의 용융금속 공급장치의 실험예를 도시한 것으로서, 주형내 용융금속의 균일한 유동과 자유표면의 균일함을 나타내는 사진

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 연속 주조용 용강 공급장치 10.... 용기

12.... 용융금속(용강) 30.... 주형

50.... 본 발명의 주형 침적노즐 52.... 꺽임부

54.... 용기 토출부 56.... 주형 침적부

70.... 유량제어밸브

본 발명은 주형 침적노즐 및 이를 구비하는 연속 주조(Continuous Casting)용 용융금속 공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주형(Mold)내로 공급되는 용융금속의 유동,유속 분포가 과도하게 빠르지 않으면서 균일하게 유지되어 유량제어 성능구현을 용이하게 한 주형 침적노즐 및 이를 구비하는 연속 주조용 용융금속 공급장치에 관한 것이다.

통상 연속 주조에 사용되는 용융금속 공급장치의 구성은 도 1에서 도시한 바와 같은데, 이하에서는 제철공장의 제련, 정련 이후 주편 생산의 연속 주조공정을 대상으로 설명한다.

즉, 용융금속(용강)(110)을 공급하기 위한 래들(Ladle)(120)과 상기 래들의 하부에 배치되는 턴디시(130) 및 상기 턴디시(130)와 연계되는 주형(140)으로 구성되어 있다.

이때, 상기 래들(120)의 하부에는 출구이면서 턴디시(130)에 용융 금속(110) 을 공급하는 슈라우드노즐(Shroud Nozzle)(122)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 턴디시(130)의 하부에는 주형(140)에 침적되는 침적노즐(132)이 설치되어 있다.

따라서, 용융금속(110)을 공급받은 주형(140)에서 부터 슬래브(Slab)와 같은 연속 주조물이 생산된다.

한편, 상기 침적노즐(132)에는 주형(140)에 공급되는 용융 금속(110)의 공급량을 조절하기 위한 유량조절밸브(132a)가 설치되어 있다.

그런데, 도 1에서 도시한 용융금속 공급장치(100)의 핵심기능은, 주로 턴디시(130)로부터 주형(140)으로 공급되는 용융금속(110)의 유량을 정밀하고 고속으로 제어하는 것인데, 이와 같은 제어는 작동 원리에 따라 구분될 수 있다.

예를 들어, 턴디시-주형간 용강 레벨 차이에 따른 위치에너지 제어방식과, 유로중간의 별도의 유량제어 밸브를 이용한 유로저항 제어방식 및, 턴디시-주형간 압력에너지 제어방식으로 구분 될 수 있다.

이때, 이를 좀더 상세하게 살펴보면, 턴디시-주형간 유량제어 기본 방정식인 에너지보존 방정식과 유량산출식을 다음의 식(1),(2)에서 용어 설명과 함께 나타내었다.

이때, 상기 (1)식에서 좌변의 첫항의 크기를 제어하여 유량을 제어하는 방식이 위치에너지 제어방식이고, 두번째 항을 제어하는 방식이 압력에너지 제어방식, 세번째항 제어방식이 유로저항 제어방식이다.

따라서, 좌변의 세 항들의 총 합이 우변의 속도에너지를 결정하게 되며, 일정한 턴디시 공급속도에 대해서 주형내로 공급되는 유동속도가 결정된다.

이때, 주형내로 공급되는 유량은 (2)식에 나타난 것처럼 주어진 침적노즐(132) 출구부분(132b)에서의 용강 배출 속도와 침적노즐(132)의 단면적으로 결정된다.

한편, 일반적으로 철강산업에 연속주조 설비가 도입된 이래로 실제 제철공정에 사용된 유량제어방식은 주로 유로저항제어 방식이며, 유로저항 제어의 용이성 확보를 위하여 자연스럽게 침적노즐 단면적을 상대적으로 작게하고 토출 속도를 높여서 유량을 확보하는 방식이 널리 사용되어 왔다.

그런데, 최근 연속주조 공정의 최종 산물인 슬라브의 품질기준이 각 제철소 별 경쟁력 제고를 위하여 현저히 높아지면서 상대적으로 작은 침적노즐 단면적을 사용하는 유로저항 방식의 문제들이 발생되었는데, 도 2에서 도시하고 있다.

즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 철강의 주조시 주편의 두께는 대략 230 - 250 mm 정도이고, 폭은 약 1 - 1.6m 정도인데, 침적노즐(132)의 단면은 약 80 x 70 ㎟ 정도이므로,　단면적비가 약 20 - 40배나 되고, 특히 노즐 배출구(132b)에서의 용융금속 토출속도는 주조 속도의 20 - 40배나 된다.

따라서, 도 2에서 도시한 바와 같이, 이처럼 큰 속도차로 용융금속(110)이 주형내부(140)에 유입되면, 주형(140) 내부에서의 용융금속(용강)(110)의 유동(F)은 극히 불안정한 상태가 되어, 주형 용융금속 탕면(110a)의 출렁임이 심해지고, 침적노즐 좌-우측 토출 속도가 현저히 다른 편류를 발생할 수도 있으며, 탕면에서 액상 및 고상의 몰드파우더(P)가 주형내부에 혼입되며, 용융금속 내부에 포함되어 있던 각종 비금속 개재물(P')들이 탕면(110a)위로 부상하지 못하고 주형내부로 혼입되는 등 여러가지 문제점이 발생되었다.

따라서, 이와 같은 문제의 해결은 동일한 유량에서도 침적노즐 내부 및 출구에서 용융금속의 토출속도를 감속시키는 것인데, 이를 위하여는 대단면 침적노즐의 사용이 필요하고, 이러한 관점에서 대단면 노즐 사용시에도 유량제어가 용이한 나머지 두가지 방식, 즉 위치에너지 제어방식과 압력에너지 제어방식이 새롭게 부각되게 되었다.

한편, 위치에너지 제어방식과 압력에너지 제어방식은 비교적 최근에 연구 제시되는 방식들인데 특히, 위치에너지 제어방식은 주로 2000년도 이후에 제안되고 있으며, 일예로 본 건의 출원인이 출원하여 공개된 국내 공개특허공보 제 2002 - 0051088 호에서 제시된 바 있다.

즉, 상기 공개특허에서 제시된 종래의 다른 위치에너지 제어방식은 도 3에서 상세하게 도시하고 있는데, 대단면 노즐을 사용할 수 있도록 턴디시 위치 및 형상, 침적노즐 형상 그리고 유량제어 방법 등을 제안 하고 있다.

예를 들어, 도 3a에서 도시한 바와 같이, 주형(140)의 측면에 설치된 턴디시(130)와, 주형(140)과 턴디시(130)를 연결하는 수직 및 수평구간을 갖는 중간 침적노즐(200)로 구성되며, 상기 중간 침적 노즐의 수직부에는 초기 운전에 필요한 유량조절 밸브(210)가 설치 구성되어 있다.

따라서, 도 3a에서는 턴디시(130)와 주형(140)간의 레벨차이를 제어하거나 혹은 턴디시(130) 자체를 상,하로 이동하여 결과적으로 턴디시-주형간 레벨을 변화시킴으로서 위치에너지 유량제어를 구현하는 것이 었다.

다음, 도 3b의 경우에는, 턴디시(130) 외벽 일부(130a)가 중간 침적노즐(200')의 일부벽으로 사용되는 차이가 있고, 위치제어 즉, 용융금속의 레벨제어는 도 3a와 같다.

그런데, 이와 같은 도 3의 턴디시와 중간 침적노즐 및 주형으로 이루어 진 종래의 다른 용융금속 공급장치는, 먼저 운전 초기에 침적노즐 출구근방에 있는 게이트(미도시)를 완전히 닫고, 침적노즐 중간 수평부분보다 높도록 턴디시의 레벨을 확보한다.

다음, 침적노즐 중간의 공기 배출구(미도시)로 공기를 적절히 배출하면서 용강이 중간 침적노즐을 완전히 채우도록 하거나 침적노즐 중간에 별도의 용강 주입 구를 이용하여 용강을 완전히 채우게 된다.

이때, 정상 운전 도중에 유량변동이 필요하면 턴디시 레벨을 제어하거나 턴디시 자체의 높이를 제어하여 유량제어를 실시하게 된다.

그러나, 도 3a의 위치에너지 제어방식은, 실질적으로 턴디시 레벨을 침적노즐 수평부보다 높이기 위한 턴디시의 이동 작업이 어렵고, 초기에 별도의 주입구를 통하여 침적노즐 내부 공기를 배출함과 동시에 노즐 전체에 용융금속(110)을 완전하게 장입하여 채우는 것이 쉽지 않은 문제가 있었다.

다음, 도 3b의 경우에는 턴디시(130)와 노즐(200')이 연결되는 중간벽(130a)은 그 구조상 양쪽에 용강이 존재하기 때문에, 주로 고온에서 견딜수 있는 내화물 재질을 써야 하나, 이와 같은 내화물은 재료 특성상 충격에 대해서 내구성이 좋지 않으므로 장시간 사용시 용융금속(110) 유출 위험성이 있고, 턴디시 재활용시 새로 축조해야 하므로 소모성 재료비용이 많이 소요되는 문제가 있었다.

마지막으로, 도 3의 중간 침적노즐과 턴디시간의 주형 레벨제어를 하는 경으로서, 주형으로 가는 유량조절은 주로 턴디시의 레벨을 제어하거나 턴디시를 상하로 이동하여 그 위치에너지를 제어하게 되는데 주형의 레벨은 일반적으로 -O(1Hz) 이상의 속도로 변화하므로 턴디시 레벨이나 턴디시 전체 위치가 적어도 -O(1Hz) 이상의 속도로 제어되어야 한다.

이는, 턴디시(130)의 레벨제어로 유량을 제어하는 경우 래들에 별도의 정밀 유량제어 장치가 필요하게 되고, 이와 같은 유량제어 장치는 래들의 교체 특성상 실질적링 운영을 어렵게 하기 때문이다.

따라서, 턴디시 교체시기에는 턴디시 자체 높이를 변경시키거나 침적노즐 전단에 부착된 유량제어밸브를 사용하여 유량제어를 하여야 하는데, 턴디시 상하이동은 턴디시 중량이 23톤 정도이고, 그 내부에 용융금속(용강)(110)이 장입되는 것을 감안하면 턴디시를 상하로 이동하는 것은 실제 구현상 관련 구동부 강도나 내구성, 이송정도 확보 등에서 용이하지 않은 문제가 수반된다.

더욱이, -O(1Hz) 이상의 고속 이송에 따라 턴디시 자유표면의 출렁거림 등 표면 안정성 확보도 용이하지 않고, 앞에서 설명한 도 2에서의 턴디시의 표면 보호물질의 용강중으로의 유입현상 혹은 턴디시 용강의 대기중 노출 문제등도 심각하게 발생된다.

한편, 침적노즐 후단의 밸브를 가지고 유량제어를 하는 경우, 밸브에 의해 왜곡된 유동이 충분히 안정화되기까지 필요한 거리 확보가 어려우므로 역시 사용이 불가능하다.

따라서, 지금까지 설명한 바와 같이, 소단면의 도 2의 침적노즐의 유동 과속현상에 의한 문제를 해소하기 위한 도 3의 종래의 다른 대단면 침적노즐도 실질적인 운영면에서 어려움이 많은 문제를 수반하는 것이다.

이에 따라서, 주형(Mold)내로 공급되는 용융금속의 유동,유속 분포를 균일하게 유지하면서도 유량제어 성능구현을 용이하게 하는 용기(턴디시), 침적노즐 및 유량제어 밸브, 주형 등으로 구성되는 연속 주조용 용융금속 공급장치가 요구되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 침적노즐의 주형 침적부 배출구에서 균일한 유동으로 용융금속이 배출되고, 주형내 탕면 자유표면도 충분히 안정적이며, 턴디시나 주형의 탕면 레벨제어도 매우 용이하게 수행되도록 하고, 특히 제작, 운영 및 보수 유지 등의 설비 관리도 용이하게 하는 주형 침적노즐 및 이를 구비하는 연속 주조용 용융금속 공급장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일 측면으로서 본 발명은, 용융금속이 장입되는 용기와 주형 사이에 연계 설치되는 적어도 하나의 꺽임부 및, 상기 꺽임부를 기점으로 양측으로 하류로 일체로 되는 용기 토출부와 주형 침적부를 포함하고,
상기 용기 토출부는 꺽임부를 기점으로 용기측으로 하류로 경사지게 일체로 되어 용기에 연결되고, 상기 주형 침적부는 상기 꺽임부를 기점으로 하류로 수직 하게 일체로 되어 주형내에 침적되며,
상기 주형의 길이방향 중심선을 기준으로 양쪽으로 동일한 길이로 신장되되 전체 길이는 적어도 상기 용기의 길이 내로 이루어 져 대단면으로 구성된 주형 침적노즐을 제공한다.

삭제

삭제

이때, 상기 용기 토출부의 용기 연결부위에는 유량제어밸브가 설치되어 있다.

바람직하게는, 상기 유량제어 밸브는, 슬라이딩 게이트를 구비하여 용기 토출부의 유로 단면적을 변경하여 유량을 제어하는 것이다.

삭제

여기서, 상기 용기 토출부와 꺽임부 및, 주형 침적부에서 용융금속 이 유동되는 유로는 토출부에서 꺽임부 및 침적부로 갈수록 두께가 감소되어 공기유입차단과 초기 운영을 용이토록 구성되는 것이 바람직하다.

삭제

여기서, 상기 주형 침적부의 배출구는 단면상 직사각형 또는 타원형중 하나의 대단면으로 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 용기는 래들로 부터 용강이 공급되는 턴디시로 구성되고, 상기 주형은 주편을 생산하는 연속 주조 주형이 바람직하다.

또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 상기 주형 침적노즐;

상기 주형 침적노즐의 용기 토출부와 연결되되 초기에만 상기 주형 침적노즐의 꺽임부 보다 레벨이 높고 이후로는 레벨이 낮게 조정되는 턴디시; 및,

상기 꺽임부를 지나 주형 침적노즐의 주형 침적부가 침적되되 연속적으로 턴디시로 부터 용융금속이 공급되어 연속 주편을 생산하는 연속주조 주형;

을 포함하여 구성된 주형 침적노즐을 구비하는 연속 주조용 용융금속 공급장치을 제공한다.

여기서, 상기 턴디시는 그 내부 장입 용융금속의 레벨은 용강의 침적노즐 공급 초기에는 노즐 꺽임부 보다 높고 이후로는 낮게 제어되거나 턴디시가 주형보다 높게 배치되어 내부 용융금속의 레벨제어가 이루어 지는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 연속 주조용 용융금속 공급장치를 도시한 정면 구조도이고, 도 5는 도 4의 A-A 선 단면도이며, 도 6은 도 4의 다른 설치상태를 도시한 개략도이고, 도 7은 본 발명의 용융금속 공급장치의 실험예를 도시한 것으로서, 주형내 용융금속의 균일한 유동과 자유표면의 균일함을 나타내는 사진이다.

도 4 및 도 5에서는 본 발명인 연속 주조용 용융금속 공급장치(1)와 이에 구비되는 주형 침적노즐(50)을 도시하고 있는데, 먼저 본 발명의 주형 침적노즐(50)을 살펴본다.

즉, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 주형 침적노즐(50)은, 융융금속(12)이 장입되는 용기(10)와 적어도 이 용융금속이 부어져 일정한 형상의 금속대(주편)을 생산하는 주형(30)과 연계 설치되는 적어도 하나의 꺽임부(52) 및, 상기 꺽임부(52)를 기점으로 양측으로 하류로 일체로 되는 용기 토출부(54)와 주형 침적부(56)를 포함하여 구성된다.

이때, 본 발명의 주형 침적노즐(50)은 주형 침적부(56)의 배출구(56a)부분이 도 2의 원통상의 소형 침적노즐 보다는 도 3의 대단면 노즐과 같이 대단면으로 구성되는 것에 특징이 있고, 이와 같은 대단면 침적노즐(50)의 침적부 배출구를 통하여 배출되는 용융금속의 배출 속도가 감소되기 때문에, 종래와 같은 문제 예를 들어, 파우더의 부상이나 이물질의 용강 혼입 등의 문제가 방지되고, 특히 용융금속 탕면의 자유표면이 일정하게 편편한 형태를 유지하게 한다.

한편, 본 발명의 침적노즐에서 특징은 꺽임부(52)인데, 이와 같은 꺽임부 (52)는 용강의 유속을 일정하게 하면서 다음에 상세하게 설명하듯이 공기 유입이 이루어 져도 꺽임부를 지나서 배출되는 용융금속에는 공기 유입이 없어지게 한다.

이때, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 용기 토출부(54)의 용기(10) 연결부위에는 유량제어밸브(70)가 설치되는데, 상기 유량제어 밸브(70)는, 용기 토출부(54)의 유로 단면적을 변경하여 유량을 제어하는 방식이다.

즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 슬라이딩 게이트(72)가 용기 토출부(54)에서 용기로 부터 토출되는 용융금속의 유로 통과량을 제어하고, 물론 이와 같은 슬라이딩 게이트(72)는 그 구동수단 예를 들어, 실린더, 모터 구동되는 볼스크류 등이 제어판넬과 연계되어 주형에서의 탕면레벨에 따라 자동적으로 용융금속의 공급 유량을 제어하도록 설치될 수 있다.

그리고, 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 주형 침적노즐(50)은, 용기 토출부(54)와 꺽임부(52) 및, 주형 침적부(56)는 용기 길이방향으로 신장되는 단면상 사각형태이고, 내부에 형성되는 용융금속 유로(A)은 토출부,꺽임부 및, 침적부로 갈수록 두께방향으로 감소되어 공기유입차단과 초기 운영을 용이토록 구성되는 것에 특징이 있다.

이때, 적어도 침적부(56)는 두께가 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.

즉, 용기(10)와 연결되는 용기 토출부(54)의 연결부위는 두께가 가장 크지만, 꺽임부(52)로 갈수록 그 두께가 감소하고, 이에 따라 초기 보다 넓은 부위에서 공기가 유입되어도 점진적으로 좁아지는 유로(A)를 통하여 용융금속이 모이면서 공급되고, 이후 꺽임부(52)를 지나서는 일정 두께의 침적부(56)를 통하여 주형내에 적정한 유동, 유속으로 용융금속을 배출하기 때문에, 공기 유입이 최소한 꺽임부에서 차단되고, 또한 초기 운영시 점차 좁아지는 유로를 통하여 융용금속이 흐르기 때문에, 쉽게 용융금속을 일정하게 배출하는 것을 가능하게 한다.

이때, 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 주형 침적노즐의 상기 꺽임부(52) 보다 용기(10)내의 용융금속 레벨(L)이 높아야 초기에는 용융금속의 주형 공급이 원활하게 이루어 지는데, 이후에는 반드시 용기의 레벨(L)이 꺽임부 보다 높아야 할 필요는 없고 일단 용강이 공급되기 시작하면 계속 공급되게 된다.

그리고, 용기(10) 위치보다는 용기내 용융금속의 장입 레벨(L)을 초기에 높도록 제어하거나 용기(10)를 주형(30) 보다 높게 설치하여 레벨제어를 할 수 있을 것이다.

예를 들어, 용강의 노즐 공급초기에는 슬라이딩 게이트의 조금 개방되어 있는 상태에서는 래들내 용강 레벨(L)이 노즐 꺽임부 보다는 높게 하고, 용강 공급이 시작되면 슬라이딩 게이트의 개방이 보다 완전하게 이루어 지므로, 래들의 용강레벨이 꺽임부보다 낮아도 용강의 침적노즐 공급은 원활하게 이루어 진다.

그리고, 본 발명의 침적노즐은 유입구와 출구가 단면상 두께가 좁은 대단면 형태이으므로 래들내 용강 레벨이 노즐의 꺽임부보다 낮아도 용강 공급은 원활하게 이루어 진다.

그런데, 실제 제철소의 연속 주조 설비중 주형은 공장 바닥을 통하여 아래층으로 연장되는 것이므로, 용기(10) 예를 들어, 턴디시는 주형보다는 높게 위치되는 것이 일반적이다.

이때, 도 6에서 도시한 바와 같은 경우 용기 토출부(54)에서 꺽임부(52)의 경사는 도 4의 경우보다 적어질 것이다.

그리고, 상기 주형 침적부(56)의 배출구(56a)는 단면상 직사각형 또는 타원형 중 하나일 수 있다.

또한, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 주형(10)의 길이방향 중심선(C)을 기준으로 양쪽으로 동일한 폭으로 신장되어 적어도 용기 내의 길이(D)로 본 발명의 침적노즐(50)의 전체 길이가 형성되는 것이 바람직하다.

이는 침적노즐이 주형내에 한쪽으로 치우지면 용융금속 유동이 주형내에 한쪽으로 과도하게 몰리게 되고, 용기 길이보다 침적노즐의 길이가 길면 설비적으로 제작, 설치가 용이하지 않기 때문이다.

이때, 상기 용기(10)는 본 실시예에서는 래들로 부터 용강이 공급되는 턴디시이고, 상기 주형(30)은 주편 예를 들어, 슬래브를 연속 생산하는 연속 주조 주형이다.

물론, 제철공장이 아니더라도 용융금속을 취급하는 소규모 금속공장에서 본 발명의 침적노즐(50)을 이용하는 것은 가능하다.

다음, 본 발명의 연속 주조용 용융금속 공급장치(1)에 대하여 살펴보면, 앞에서 설명한 본 발명의 주형 침적노즐(50)과, 상기 주형 침적노즐(50)의 용기 토출부(54)와 연결되되 적어도 주형 침적노즐(50)의 꺽임부(52) 보다는 내부 장입 용강의 레벨(L)이 초기에만 높게 조정되고 이후로는 레벨이 꺽임부 보다 낮아도 되는 턴디시 및, 상기 꺽임부를 지나 주형 침적노즐의 주형 침적부(56)가 침적되되 연속 적으로 턴디시로 부터 용강이 공급되어 연속 주편을 생산하는 연속주조 주형을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 턴디시는 앞에서 설명한 용기(10)이고, 연속주조 주형은 앞에서 설명한 주형(30)이다.

그리고, 본 발명의 공급장치에서 상기 용기(10)인 턴디시는 도 4 및 도 5에서와 같이, 사각 박스 형상일 수 있다.

다음, 도 7에서는 본 발명의 침적노즐을 구비한 공급장치에서 침적노즐(50)의 주형 침적부(56)가 주형(30)에 침적되어 용융금속(12)을 배출하는 상태를 실험한 것을 사진으로 나타내고 있다.

따라서, 도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명에서는 주형 자유표면(12')이 매우 일정하고, 배출유동(F')이 널게 분포되어 과도한 불안정한 유동의 발생되지 않음을 알 수 있다.

다음, 지금까지 설명한 본 발명의 침적노즐(50)과 이를 이용한 용융금속 공급장치(1)의 작용을 정리하면 다음과 같다.

먼저, 연주 조업 초기에는 용기(10)인 턴디시 상부의 래들(미도시)로부터 턴디시내로 턴디시 레벨이 원하는 레벨(L) 즉, 침적노즐(50)의 꺽임부(52) 보다는 높게 된 상태에서 용기 토출부(54)의 유량조절 밸브(70)가 완전하게 개방되지 않는 상태에서 용융금속(12) 즉, 용강이 공급된다.

다음, 래들내 용강의 레벨이 꺽임부 보다 높은 초기에 용강 공급이 노즐로 이루어 지면, 유량조절밸브(70)의 슬라이딩 게이트(72)가 올라가면서 침적노즐(50) 을 통하여 주형(30)내로 용강이 공급되고, 이후 래들의 용강 레벨(L)은 꺽임부 보다 점진적으로 낮아진다.

이때, 침적노즐(50)내 용융금속 즉, 용강의 공급 충진은 다음과 같은데, 유량조절 밸브(70)가 열리자 마자 용강은 서서히 침적노즐(50)을 채우기 시작하고, 이때 노즐내의 꺼임부(52)에 의한 경사로 인하여 혹 침적노즐내에 차 있던 공기는 서서히 밀려나가게 되며 침적노즐 정점 즉, 꺽임부(52)에 용강(12)이 이를때 까지 공기는 별도의 배기구 없이 노즐 침적부 배출부(56a)를 통하여 주형근처 대기로 방출된다.

물론, 도 5에서 꺽임부(52)의 길이방향으로 소정의 공기 배출구를 설치하는 것도 가능할 것이다.

그리고, 용강(12)이 침적노즐의 꺽임부(52)에 상향경사 유로를 따라 도달한 직후에 용강은 주형 침적부(56)의 배출구(56a)측으로 급하게 아래 방향으로 배출되며, 이때부터 본격적으로 주형(30)내로 용강이 공급된다.

이후부터, 주형(30)내 용강(12)은 그 적정레벨을 유지하도록 그 레벨을 검출하는 센서(미도시) 신호로부터 유량제어밸브(70)의 개도를 자동으로 제어하게 되며 통상적으로 주형레벨은 침적노즐출구보다 충분히 높아서 침적노즐내부에는 그 침적노즐 정점의 일부 갇힌 공기를 제외하고는 거의 공기가 배출된다.

또한, 일부 잔류하는 공기자체도 시간이 지나면 자연스럽게 용강과 함께 배출되며 결국 침적노즐(50)의 내부는 용강으로 꽉차게 된다.

한편, 유량제어로 인한 노즐내 유동박리 현상은 노즐 단면적이 커지므로 평 균 유동 속도는 충분히 느리고 또한, 노즐단면적이 축소되는 비율에 따라 충분한 길이를 두게 되면 박리된 유선히 충분히 노즐 정점전에 노즐벽에 재부착하게 되어 유동왜곡 현상도 완벽히 방지된다.

따라서, 침적노즐의 주형 침적부 배출구(56a)에서는 충분히 균일한 유속분포를 확보할 수 있게 된다.

또한, 이와 같은 본 발명의 주형 침적노즐(50) 및 이를 구비하는 용융금속 공급장치(1)는, 래들 교체시기에도 턴디시 즉, 용기(10)의 용강 레벨이 감소하기는 하겠지만 유량제어 밸브를 이용함으로써 안정적인 유량제어 기능이 가능하다.

특히, 본 발명에서는 도 3의 종래와 같이 무거운 턴디시 전체를 상,하로 이동 시킬 필요가 없다.

이와 같이 본 발명인 연속 주조용 용융 금속 공급장치에 의하면, 침적노즐 배출구에서 충분히 균일한 유동이 배출되고, 주형내 탕면 자유표면도 충분히 안정적이며, 턴디시나 주형의 탕면 레벨제어도 매우 용이하게 수행할 수 있도록 하고, 특히 제작, 운영 및 보수 유지 등의 전체적인 비용절감이나 운영성을 향상시키는 우수한 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (10)

1. 용융금속이 장입되는 용기와 주형 사이에 연계 설치되는 적어도 하나의 꺽임부 및, 상기 꺽임부를 기점으로 양측으로 하류로 일체로 되는 용기 토출부와 주형 침적부를 포함하고,

   상기 용기 토출부는 꺽임부를 기점으로 용기측으로 하류로 경사지게 일체로 되어 용기에 연결되고, 상기 주형 침적부는 상기 꺽임부를 기점으로 하류로 수직 하게 일체로 되어 주형내에 침적되며,

   상기 주형의 길이방향 중심선을 기준으로 양쪽으로 동일한 길이로 신장되되 전체 길이는 적어도 상기 용기의 길이 내로 이루어져 대단면으로 구성된 주형 침적노즐.
2. 제 1항에 있어서, 상기 용기 토출부의 용기 연결부위에는 유량제어밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 주형 침적노즐.
3. 제 2항에 있어서, 상기 유량제어 밸브는, 슬라이딩 게이트를 구비하여 용기 토출부의 유로 단면적을 변경하여 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 주형 침적노즐.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 용기 토출부와 꺽임부 및, 주형 침적부에서 용융금속 이 유동되는 유로는 토출부에서 꺽임부 및 침적부로 갈수록 두께가 감소되어 공기유입차단과 초기 운영을 용이토록 구성된 것을 특징으로 하는 주형 침적노즐.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서, 상기 주형 침적부의 배출구는 단면상 직사각형 또는 타원형중 하나의 대단면으로 구성된 것을 특징으로 하는 주형 침적노즐.
8. 제 1항에 있어서, 상기 용기는 래들로 부터 용강이 공급되는 턴디시로 구성되고, 상기 주형은 주편을 생산하는 연속 주조 주형인 것을 특징으로 하는 주형 침 적노즐.
9. 제 1항 내지 제 3항, 제 5항, 제 7항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 기재된 주형 침적노즐;

   상기 주형 침적노즐의 용기 토출부와 연결되되 초기에만 상기 주형 침적노즐의 꺽임부 보다 레벨이 높고 이후로는 레벨이 낮게 조정되는 턴디시; 및,

   상기 꺽임부를 지나 주형 침적노즐의 주형 침적부가 침적되되 연속적으로 턴디시로 부터 용융금속이 공급되어 연속 주편을 생산하는 연속주조 주형;

   을 포함하여 구성된 주형 침적노즐을 구비하는 연속 주조용 용융금속 공급장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 턴디시는 그 내부 장입 용융금속의 레벨은 용강의 침적노즐 공급 초기에는 노즐 꺽임부 보다 높고 이후로는 낮게 제어되거나 턴디시가 주형보다 높게 배치되어 내부 용융금속의 레벨제어가 이루어 지는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 용융금속 공급장치.

Images