KR100819213B1

KR100819213B1 - 압력 모듈레이터가 있는 연속 주조용 노즐

Info

Publication number: KR100819213B1
Application number: KR1020027017287A
Authority: KR
Inventors: 동 후; 로렌스 제이. 헤슬립; 제임스 디. 도리코트
Original assignee: 비수비우스 크루서블 컴패니
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2008-04-02
Also published as: CN1437516A; WO2002000376A1; ATE466679T1; AU2001268316B2; SK287958B6; CZ20024102A3; EP1296785B1; BR0111828B1; AR028737A1; DE60142049D1; SK17862002A3; MXPA02012877A; JP2004501771A; CZ305080B6; PL359389A1; ZA200210147B; TW558463B; RU2266174C2; CN1244426C; PL198727B1

Abstract

야금적 용기 또는 주형들 사이에서 액상 금속의 흐름을 전달하는 노즐은 액상 금속을 받아들이는 입구 부분을 포함한다. 스토퍼 로드와 같은 유동 조절기는 입구 부분에 대해 개방 위치에서부터 폐쇄 위치로 이동할 수 있어, 노즐을 통한 유동을 각각 허용 또는 금지할 수 있다. 입구 부분과 유동 조절기는 이들 사이에서 제어 존을 형성한다. 제어 존의 하류의 압력 모듈레이터는 제어 존 전후의 압력차를 최소화하도록 되어 있다. 압력 조절기는 제어 존의 하류의 흐름을 수축시킨다.

Description

압력 모듈레이터가 있는 연속 주조용 노즐{CONTINUOUS CASTING NOZZLE WITH PRESSURE MODULATOR}

처리 중에, 액상 금속, 특히 액체의 강(steel)은 중력의 영향을 받아 턴디쉬(tundish)와 같은 하나의 용기로부터 주형과 같은 다른 하나의 용기로 유동한다. 하나의 용기로부터 다른 하나의 용기로 이동하는 중에 액상 금속의 유동 스트림을 노즐이 안내하며 억제할 수 있다.

처리 중에 액상 금속의 유동 속도를 제어하는 것이 필수적이다. 이를 위해, 액상 금속의 유동 속도의 조정을 가능하게 하는 조절기 또는 유동 제어기가 사용된다. 당업자에게 공지된 임의의 다른 유동 조절기가 사용될 수 있지만, 통상의 조절기는 스토퍼 로드이다. 따라서, 통상적인 강의 연속 주조 공정은 액상 금속이 유동 조절용 스토퍼 로드를 채용한 소정의 노즐을 통하여 턴디쉬로부터 주형 안으로 유동하는 것을 허용한다.

도 1을 참조하면, 그러한 통상적인 강의 연속 주조 공정에서, 턴디쉬(15)는 노즐(25)이 그 턴디쉬(15)에 연결되어 있는 상태로 주형(20)의 바로 위에 배치된다. 노즐(25)은 액상 금속(10)이 턴디쉬(15)로부터 주형(20)으로 유동하여 통과하는 도관을 제공한다. 턴디쉬(15) 내의 스토퍼 로드(30)는 노즐(25)을 통한 유동 속도를 제어한다.

도 2는 도 1의 노즐(25)의 노즐 보어(45)의 입구 부분(35)과 하측 부분(40)을 확대 도시한 부분 개략도이다. 도 2에서, 입구 부분(35)은 지점(1)과 지점(2) 사이에서 연장한다. 하측 부분(40)은 지점(2)과 지점(3) 사이에서 연장한다. 노즐 보어(45)의 입구 부분(35)은 턴디쉬(15)에 담긴 액상 금속(10)과 유체 연통 상태에 있다. 노즐 보어(45)의 하측 부분(40)은 주형(20) 내의 액상 금속(10)에 부분적으로 잠긴다.

도 1을 다시 참조하면, 턴디쉬(15)로부터 주형(20) 안으로의 액상 금속(10)의 유동 속도를 조절하기 위해, 스토퍼 로드(30)가 상승 또는 하강한다. 예를 들면, 스토퍼 로드(30)가 완전히 하강하여 그 스토퍼 로드(30)의 노즈(nose)(50)가 노즐 보어(45)의 입구 부분(35)을 봉쇄하는 경우, 액상 금속의 흐름은 정지하게 된다. 완전히 하강된 위치 위로 스토퍼 로드(30)가 상승함에 따라, 액상 금속이 노즐(25)을 통해 유동할 수 있다. 노즐(25)을 통과하는 유동 속도는 스토퍼 로드(30)의 위치를 조정함으로써 제어된다. 스토퍼 로드(30)가 상승함에 따라, 스토퍼 로드(30)의 노즈(50)는 노즐 보어(45)의 입구 부분(35)으로부터 멀리 이동되어, 보다 큰 유동 속도를 허용하도록 스토퍼 로드(50)와 노즐(25) 사이의 개방 영역이 증대된다.

도 3은 턴디쉬(15)로부터 주형(20)으로의 또 다른 액상 금속 유동 시스템을 도시하고 있다. 이 시스템은 스토퍼 로드(30)의 노즈(50)와 노즐 보어(45)의 입구 부분(35) 사이에 위치한 제어 존(control zone)(55)을 구비한다. 이 제어 존(55)은 스토퍼 로드의 노즈(50)와 노즐 보어(45)의 입구 부분(35) 사이의 개방 채널의 가장 좁은 부분이다. 턴디쉬(15) 내의 액상 금속(10)에는 중력에 의한 정압이 발생된다. 스토퍼 로드(30)가 노즐의 보어(45) 안으로의 액상 금속(10)의 유입을 봉쇄하지 않는 경우, 턴디쉬(15) 내의 액상 금속(10)의 압력은 그 액상 금속(10)이 턴디쉬(15) 외부로 흘러 노즐(25) 안으로 유동하게 한다.

흐름이 최대치보다 작은 경우, 제어 존(55)의 개방 영역의 특성이 노즐(25) 안으로 흐른 후에 주형(20) 안으로 유동하는 유동 속도를 제어하는 주요 인자가 된다.

도 4에는 제어 존(55)을 통해 턴디쉬(15) 외부로 흘러 노즐(25) 안으로 유동하는 액상 금속(10)의 압력의 변화를 도식적으로 나타내고 있다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 지점(60)은 제어 존(55)의 상류에서 턴디쉬(15)에 담긴 액상 금속(10)의 일반적인 위치를 나타낸다. 지점(65)은 제어 존(55)의 하류에서의 노즐(25)의 개방 보어(45) 내의 일반적인 위치를 나타낸다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 지점(60)과 지점(65) 사이에서 액상 금속(10)의 압력의 일반적인 추이는 제어 존(55)에 걸쳐서 압력이 급격하게 떨어진다는 것이다. 지점(60)에서의 압력은 일반적으로 대기압보다 높다. 지점(65)에서의 압력은 일반적으로 대기압보다 낮아, 결과적으로 부분 진공 상태가 된다.

도 5는 입구 인서트(70)와 본체(75)를 포함하는 2개의 구성품으로 된 노즐을 도시하고 있다. 보어(45)의 입구 부분(35)은 지점(21)에서부터 지점(22), 지점(23)으로 연장하며, 하측 부분(40)은 지점(23)에서부터 지점(24)으로 연장한다.

도 6에는 도 5의 노즐을 채용하고 있는 턴디쉬(15)로부터 주형(20) 안으로의 액상 금속 유동 시스템이 도시되어 있다. 도 7은 도 6의 시스템에서의 지점(60)에서부터 지점(65)으로의 압력의 추이를 도시하고 있다. 도 6의 시스템에 있어서의 압력의 추이는 근본적으로, 제어 존(55)에 걸쳐 급격한 압력 강하가 있는 도 3의 시스템에 있어서의 압력의 추이와 동일하다.

요약하면, 도 1, 도 3 및 도 6의 노즐은 각각의 제어 존에 걸쳐 급격한 압력 강하를 야기한다. 그러한 급격한 압력 강하는 유동 조절 시스템이 지나치게 민감하게 한다. 지나치게 민감한 유동 조절 시스템은, 원하는 속도에서의 유동 안정화를 위해 제어 존의 크기 및/또는 기하학적 형상을 조정하도록 정확한 위치 설정을 달성하기 위해 조작자가 조절기를 연속적으로 불규칙하게 움직이거나(hunting) 이동시키게 하는 경향이 있다. 적절한 유동 조절을 위한 불규칙한 움직임은 입구 부분(35)에, 그리고 노즐(25)의 보어(45) 전체에 걸쳐 난류를 발생시키게 된다.

불규칙한 움직임 및 제어 존의 하류에 발생되는 부분 진공/저압에 의해 야기되는 난류는 제어 존의 둘레의 침식을 가속화한다. 예를 들면, 스토퍼 로드(30)의 노즈(50)와 노즐 보어(45)의 입구 부분(35)의 침식이 발생할 수 있다. 최고 침식률은 일반적으로 제어 존(55)의 하류에 인접하여 발생한다. 제어 존(55)에 그리고 그 주위에서의 침식은 액상 금속 유동 속도 제어와 관련된 곤란한 점들을 더욱 심하게 한다. 침식에 따른 제어 존(55)의 중요 기하학적 형상의 원하지 않는 변화는 유동 속도의 변화를 예측할 수 없게 하여, 궁극적으로 유동 조절 시스템의 완전 손 상을 초래할 수 있다.

도 5를 다시 참조하면, 침식을 감소시키고 그로 인한 유동 조절을 개선하기 위해, 몇몇 노즐에서는 입구 인서트(70)가 내침식성 내화 재료로 구성되는 것이 일반적이다. 그러나, 노즐(40)에 입구 인서트(70)를 추가하는 것은 도 4 및 도 7에 도시되어 있는 바와 같은 제어 존(55) 전후의 급격한 압력 강하에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 종래의 노즐에 있어서의 유동 조절은 여전히 조절기의 움직임에 지나치게 민감하여, 이에 의해 정해지는 제어 존의 크기 및 형상으로 인해, 유동 속도의 안정화의 달성을 어렵게 한다.

따라서, 노즐의 제어 존 전후의 압력차를 최소화하고, 이것의 침식 효과를 감소시켜 제어 존의 크기와 형상을 안정화하고, 이에 의해 불규칙한 움직임을 감소시켜 유동 안정성을 증대시키는 노즐의 필요성이 존재한다.

본 발명은, 노즐의 제어 존에 걸쳐 최소의 압력차를 갖는 노즐을 제공하며, 그 압력차의 침식 효과를 감소시켜 제어 존의 크기와 형상을 안정화하고, 이에 의해 불규칙한 움직임을 감소시켜 유동 안정성을 증대시킴으로써, 전술한 필요성을 충족시킨다.

이를 위해, 본 발명은 액상 금속을 받아들이는 입구 부분을 구비한 액상 금속의 유동 제어용 노즐을 포함한다. 스토퍼 로드와 같은 조절기가 입구 부분에 대해 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동하여, 노즐을 통한 유동을 각각 허용 및 방지할 수 있다. 입구 부분과 조절기는 그 사이에서 제어 존을 형성한다. 제어 존 전후의 압력차를 최소화하도록, 압력 모듈레이터가 제어 존의 하류에 마련되어 있다. 그 압력 모듈레이터는 제어 존의 하류에서의 흐름을 수축시킨다.

본 발명은 제어 존의 하류에서 노즐의 압력을 조정함으로써 그 제어 존 전후의 급격한 압력 강하를 감소시키며, 제어 존의 인접한 하류에서 흐름의 난류를 감소시키고, 유동 조절에 대한 과민성을 제거한다. 본 발명의 노즐은 제어 존의 영역에서의 침식을 감소시킬 수 있어, 연속 주조 중에 유동 제어 및 주형 레벨 제어를 개선한다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.

도 1은 종래의 연속 주조용 노즐을 채용한 액상 금속 유동 시스템의 개략도이며,

도 2는 도 1의 종래의 노즐에서의 노즐 보어의 입구 부분 및 하측 부분을 확대 도시한 부분 개략도이고,

도 3은 종래의 다른 연속 주조용 노즐을 채용한 액상 금속 유동 시스템의 개략도이며,

도 4는 도 3의 종래의 예를 통해 유동하는 액상 금속의 유체 압력의 그래프이고,

도 5는 도 1의 종래의 노즐에서의 노즐 보어의 대안적인 입구 부분 및 하측 부분을 확대 도시한 부분 개략도이며,

도 6은 도 5의 노즐을 채용한 액상 금속 유동 시스템의 개략도이고,

도 7은 도 6의 종래의 예를 통해 유동하는 액상 금속의 유체 압력의 그래프이며,

도 8은 본 발명에 따른 연속 주조용 노즐의 제1 실시예를 채용한 액상 금속 유동 시스템의 개략도이고,

도 9는 도 8의 실시예의 입구 부분, 압력 모듈레이터, 그리고 하측 부분을 확대 도시한 부분 개략도이며,

도 10은 도 8의 실시예를 통해 유동하는 액상 금속의 유체 압력의 그래프이고,

도 11 내지 도 16은 도 8 및 도 9의 실시예를 위한 대안적인 압력 모듈레이터의 개략도이며,

도 17은 본 발명에 따른 연속 주조용 노즐의 제2 실시예를 채용한 액상 금속 유동 시스템의 개략도이고,

도 18은 도 17의 실시예의 입구 부분, 압력 모듈레이터, 그리고 하측 부분을 확대 도시한 부분 개략도이며,

도 19는 도 17의 실시예를 통해 유동하는 액상 금속의 유체 압력의 그래프이고,

도 20 내지 도 26은 본 발명의 연속 주조용 노즐에서의 노즐 보어의 대안적인 입구 부분 및 하측 부분의 부분 개략도이다.

도 8 및 도 9에는 본 발명의 노즐(100)의 제1 실시예가 도시되어 있다. 도 8은 노즐(100)을 채용한, 턴디쉬(15)로부터 주형(20)으로의 액상 금속 유동 시스템을 도시하고 있다. 도 9는 노즐(100)의 확대도이다.

도 9를 참조하면, 노즐(100)은 2개의 구성 요소, 즉 압력 모듈레이터 삽입 인서트(105)와 본체(110)를 포함한다. 노즐(100)은 세 부분, 즉 지점(121)으로부터 지점(122)까지 연장하는 입구 부분(120)과, 지점(122)으로부터 지점(123), 지점(124), 지점(125), 지점(126)까지 연장하는 압력 모듈레이터 부분(130)과, 그리고 지점(126)으로부터 지점(127)까지 연장하는 하측 부분(140)으로 분할된 보어(115)를 구비한다.

압력 모듈레이터(130)는 갑작스러운 강력한 흐름의 압축을 발생시킨다. 이 압축은 이하에서 논의하는 바와 같이, 노즐(100)의 제어 존 전후의 압력차를 최소화하고, 압력차의 침식 효과를 감소시켜 제어 존의 크기 및 형상을 안정화시킨다. 이는 불규칙한 움직임(hunting)을 감소시켜 유동 안정성을 증대한다.

도 8을 참조하면, 노즐(100)은 스토퍼 로드(30)의 노즈(50)와, 이 노즈(50)의 반대측의 노즐 보어(115)의 입구 부분(120) 사이에 위치한 제어 존(55)을 구비한다. 당업자는 임의의 공지된 유동 조절기가 스토퍼 로드(30) 대신에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

각 제어 존(55)은 노즐 보어(115)의 입구 부분(120)과 스토퍼 로드의 노즈(50) 사이의 개방 채널의 가장 좁은 부분이다. 일반적으로, 각 제어 존(55)은 압력 모듈레이터 부분(130) 위에 위치하며, 그 제어 존(55)을 변경하여 압력 모듈레이터 부분(130) 안으로의 액상 금속의 흐름을 제어할 수 있는 임의의 구조로 형성된다.

노즐(100)의 압력 조정은 수축 존(constriction zone)을 사용하여 이루어진다. 도 8의 액상 금속 유동 시스템은 노즐(100)의 제어 존(55)의 하류에 위치한 수축 존(150)을 구비한다. 수축 존(150)은 압력 모듈레이터 인서트(105)에 의해 형성된 노즐 보어(115)의 좁은 부분에 걸쳐 위치한다. 스토퍼 로드(30)가 노즐 보어(115)의 입구 부분(120)을 봉쇄하지 않아 유동을 허용하도록 제어 존(55)을 개방한 경우, 중력에 의해 야기된 턴디쉬(15) 내의 액상 금속(10)의 압력은 이 액상 금속(10)이 턴디쉬(15) 외부로 흘러 노즐(100) 안으로 유동하게 한다. 흐름이 최대치보다 작은 경우, 제어 존(55)의 개방 영역의 특성은 노즐(100) 안으로, 이어서 주형(20) 안으로의 유동 속도의 조절에 있어서 주요 인자가 된다.

액상 금속(10)이 제어 존(55)을 통과하여 턴디쉬(15)의 외부로 흘러 노즐(100)의 입구 부분(120)으로, 그 다음에 수축 존(150)을 통과하여 하측 부분(140)으로 유동함에 따른 액상 금속(10)에서의 압력 변화가 도 10에 개략적으로 나타나있다. 지점(60)은 제어 존(55)의 상류에서 턴디쉬(15)에 담긴 액상 금속 내의 일반적인 위치를 나타낸다. 지점(65)은 제어 존(55)의 하류이지만 노즐 보어(115)의 압력 모듈레이터 부분(130)에 있는 수축 존(150)의 상류에서의 노즐의 개방 보어 내의 일반적인 위치를 나타낸다. 지점(80)은 노즐 보어(115)의 하측 부분(140)에서 수축 존(150)의 하류에서의 노즐의 개방 보어 내의 일반적인 위치를 나타낸다.

도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 제어 존(55) 전후의 초기의 작은 압력 강하는 수축 존(150) 전후의 다른 압력 강하로 이어진다. 도 8, 도 10, 도 17 및 도 19에서의 지점(60, 65)은 도 3, 도 4, 도 6, 그리고 도 7에서의 지점(60, 65)과 유사하다. 도 10을 도 4 및 도 7과 비교하면, 압력 모듈레이터 부분(130)에 의해 초래된 수축 존(150)은 제어 존(55) 전후의 압력 강하의 크기를 감소시킨다는 것이 입증된다. 따라서, 지점(65)에서의 압력은 제어 존(55) 전후의 압력 강하를 감소시키도록 조정된다.

도 9를 다시 참조하면, 노즐(100)의 압력 모듈레이터(130)는 형상 매개 변수(A, B, L1, L2)를 갖는다. 단순화를 위해, 도 11 내지 도 16에는 전술한 매개 변수들을 변경함으로써 파생된 다양한 구성을 선으로 이루어진 개략도로 도시하고 있다. "A"는 수축 존의 크기이다. "B"는 수축 존에서 또는 그에 인접한 상류에서 보어의 압력 모듈레이터 부분(130)의 개방 채널의 크기이다. "L1"은 수축 존 위의 압력 모듈레이터의 길이이다. "L2"는 수축 존의 길이다. 압력 모듈레이터 내에서의 수축 존 상류의 유동 영역은 압력 스페이스이다. 수축 비는 B/A로 정해진다. 압력 스페이스비는 L1/B로 정해진다. 상대 수축 길이 비는 L2/A로 정해진다.

지점(65)에서의 압력은 압력 모듈레이터의 수축비, 압력 스페이스비, 그리고 상대 수축 길이 비에 영향을 받는다. 지점(65)에서의 압력에 효율적으로 영향을 미치며 이를 조정하기 위해, 압력 스페이스에서의 유동 박리는 최소화하여야 하며, 이는 일반적으로 약 1.4보다 큰 수축비(B/A)와, 0.7보다 크며 8.0 미만의 압력 스페이스비(L1/B)와, 그리고 6.0 미만의 상대 수축 길이 비(L2/A)를 요구한다.

도 11 내지 도 16에는 또한 수축 존의 턱부분과 상류의 노즐 보어 사이의 각도(Φ)가 도시되어 있다. 이 각도(Φ)의 크기는 흐름 수축의 효율에 영향을 미칠 수 있으며, 따라서 압력 모듈레이터의 효과에 영향을 미칠 수 있다. 허용 가능한 효율을 위해, 각도(Φ)는 135°미만이어야 하며, 바람직하게는 약 80° 내지 100°의 범위에 있어야 한다.

각도(Φ)가 너무 크거나 너무 작은 경우, 압력 모듈레이터는 흐름의 갑작스런 수축 또는 큰 압력 구배를 덜 초래할 수 있어, 압력 조정이 불충분할 수 있다. 상기 압력 모듈레이터가 종래의 노즐에서와 같이 압력을 조정할 수 없는 경우, 노즐은 노즐의 제어 존 전후의 압력차를 감소시킬 수 없다. 압력차의 감소는 침식 효과를 경감시켜 제어 존의 크기와 형상을 안정화하며, 이로 인해 불규칙한 움직임을 감소시켜 유동의 안정성을 증대한다.

예를 들면, 도 13에서와 같이 수축 존의 상류의 압력 모듈레이터의 벽이 수축 존을 향해 확장하도록 노즐이 구성되어 각도(Φ)가 너무 작은 경우, 압력 조정은 압력 스페이스 내에서 심각한 유동 박리가 발생할 수 있기 때문에 나빠진다. 압력 스페이스에서의 유동 박리는 압력을 조정하는 압력 모듈레이터의 성능을 감소시킨다. 마찬가지로, 노즐이 도 15에서와 같이 구성되어 각도(Φ)가 너무 작은 경우, 심각한 유동 박리가 압력 스페이스 내에 발생할 수 있다. 각도(Φ)의 감소는 유동 박리의 위험을 증대시킨다.

도 16에는 또한 수축 존의 상측 턱부분과 상류의 노즐 보어 사이에 반경(R)이 표시되어 있다. 또한, 허용 가능한 효율성 및 효과를 위해, 반경(R)은 (B-A)/2보다 작아야 하며, 바람직하게는 (B-A)/4보다 작아야 한다.

액상 금속(10)의 흐름은 길이(L1)를 규정하는 부분에 근접하여 압력 모듈레이터 안으로 들어가게 되며, 그 부분은 L1/B의 비가 약 0.7 내지 8.0의 범위, 바람직하게는 약 1.0 내지 2.5의 범위이도록 일반적인 크기(B)를 갖는다. 흐름은, 일반적인 크기(B)를 크기(A)로 감소시킨 압력 모듈레이터 부분(130)의 턱부분(135)에서 수축된다. B/A의 비는 약 1.4보다 커야하며, 바람직하게는 약 1.7 내지 2.5의 범위에 있어야 한다. 전술한 바와 같이, 턱부분은 이 턱부분과 압력 모듈레이터의 상류 보어 사이에 각도(Φ)를 규정한다. 각도(Φ)는 약 135°보다 작아야 하며, 약 80°내지 100°의 범위가 바람직하다. 압력 모듈레이터의 수축 존의 길이는 L2이며, L2/A의 비는 6.0보다 작으며, 약 0.3 내지 0.5 범위에 있는 것이 바람직하다.

도 17은 본 발명에 따른 제2 실시예의 노즐(200)을 채용한, 턴디쉬(15)로부터 주형(20) 안으로의 제2의 액상 금속 유동 시스템을 도시한다. 도 18에 도시되어 있는 바와 같이, 노즐(200)은 3개의 구성 요소, 즉 입구 인서트(203), 압력 모듈레이터 인서트(205), 그리고 본체(210)를 포함한다. 노즐(100)과 마찬가지로, 노즐(200)은 세 부분, 즉 지점(221)으로부터 지점(223)까지 연장하는 입구 부분(220)과, 지점(223)으로부터 지점(227)까지 연장하는 압력 모듈레이터 부분(230)과, 그리고 지점(227)으로부터 지점(228)까지 연장하는 하측 부분(240)으로 분할된 보어(215)를 구비한다. 입구 인서트(203)는 압력 모듈레이터 인서트(205)로부터 분리되어 있는 데, 이는 각각이 상이한 속도로 마모되기 때문이다. 입구 인서트(203)와 압력 모듈레이터(205)는 필요에 따라 개별적으로 교체될 수 있다.

압력 모듈레이터(130)와 마찬가지로, 압력 모듈레이터(230)에서는 갑작스럽고 강력한 유체의 압축이 발생하여, 노즐(200)의 제어 존 전후의 압력차와 그 제어 존의 침식을 최소화며, 궁극적으로 유동의 안정성을 증대한다.

또한, 본 발명은, 전술한 바와 같은 압력 조정을 제공하는 노즐(300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)을 포함하는 도 20 내지 도 26의 구성들을 생각할 수 있다. 각 노즐(300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)은 도 8 및 도 17의 세 부분에 대응하는 세 부분, 즉 입구 부분(320, 420, 520, 620, 720, 820, 920)과, 압력 모듈레이터 부분(330, 430, 530, 630, 730, 830, 930)과, 하측 부분(340, 440, 540, 640, 740, 840, 940)을 구비한다. 도 20 내지 도 23에는 다양한 용도를 위한 상이한 구성의 사후 조정(post modulation) 하측 부분을 갖는 실시예가 도시되어 있다. 도 24 내지 도 26은 다양한 용도를 위한 상이한 구성의 사전 조정(pre-modulation) 입구 부분을 갖는 실시예를 도시한다. 압력 모듈레이터가 전술한 바와 같은 한은, 다양한 사후 조정 또는 사전 조정 구성이 유익한 효과를 달성할 수 있다.

본 발명이 특정 실시예에 대해 기재되어 있지만, 많은 다른 변형 및 수정과 다른 용례가 당업자들에게는 명백할 것이다. 본 발명은 본 명세서의 특정 개시에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims

유동 방향으로 액상 금속의 흐름을 전달하며, 상기 액상 금속의 흐름을 제어하는 가동형 조절기와 함께 사용되는 것인 노즐에 있어서, 상기 노즐은,

(a) 상기 흐름을 전달하기 위한 관통 보어를 형성하는 내면과,

(b) 상기 조절기와 협동하도록 되어 있으며, 이 조절기와의 사이에 제어 존을 형성하는 입구 부분

을 포함하며,

상기 제어 존의 하류에는 압력 모듈레이터가 마련되고, 상기 압력 모듈레이터는 상기 유동 방향으로 정렬된 측면, 및 상기 측면과 각도(Φ)를 형성하는 바닥을 구비하며, 상기 각도(Φ)는 135°미만인 것을 특징으로 하는 노즐.
제1항에 있어서, 상기 조절기는 스토퍼 로드인 것을 특징으로 하는 노즐.
제1항에 있어서, 상기 압력 모듈레이터는 노즐에 장착되는 인서트를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐.
제3항에 있어서, 상기 인서트는 입구 부분을 획정하며, 이 입구 부분의 하류 및 압력 모듈레이터에서의 흐름을 수축시키는 하나 이상의 수축 존을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
제4항에 있어서, 상기 수축 존은 유동 방향으로 정렬된 길이 "L2"와, 유동 방향에 대해 직각 방향의 폭 "A"를 가지며, 상기 압력 모듈레이터 부분은 유동 방향으로 정렬된 길이 "L1"와, 유동 방향에 대해 직각 방향의 폭 "B"를 갖는 것을 특징으로 하는 노즐.
제5항에 있어서, 상기 폭 "B"를 상기 폭 "A"로 나누어 수축비 "B/A"를 규정하며, 상기 길이 "L1"을 상기 폭 "B"로 나누어 압력 스페이스비 "L1/B"를 규정하고, 상기 길이 "L2"를 상기 폭 "A"로 나누어 상대 수축 길이 비 "L2/A"를 규정하며, 이들 비는 유동 박리를 감소시키도록 선택되는 것을 특징으로 하는 노즐.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 폭 "B"를 상기 폭 "A"로 나누어 수축비 "B/A"를 규정하며, 이 수축비는 약 1.4보다 큰 것을 특징으로 하는 노즐.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 폭 "B"를 상기 폭 "A"로 나누어 수축비 "B/A"를 규정하며, 이 수축비는 약 1.7 내지 2.5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 길이 "L1"을 상기 폭 "B"로 나누어 압력 스페이스비 "L1/B"를 규정하며, 이 압력 스페이스비는 약 0.7 보다 크고 약 8.0 보다 작은 것을 특징으로 하는 노즐.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 길이 "L1"을 상기 폭 "B"로 나누어 압력 스페이스비 "L1/B"를 규정하며, 이 압력 스페이스비는 약 1.0 내지 2.5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 길이 "L2"를 상기 폭 "A"로 나누어 상대 수축 길이 비 "L2/A"를 규정하며, 이 상대 수축 길이 비는 약 6.0 미만인 것을 특징으로 하는 노즐.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 길이 "L2"를 상기 폭 "A"로 나누어 상대 수축 길이 비 "L2/A"를 규정하며, 이 상대 수축 길이 비는 약 0.3 내지 1.5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
삭제
제1항에 있어서, 상기 각도(Φ)는 약 80°내지 100°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
제1항에 있어서, 상기 측면과 바닥은 이들 사이에 반경(R)을 형성하며, 이 반경은 약 (B-A)/2보다 작은 것을 특징으로 하는 노즐.
제15항에 있어서, 상기 반경(R)은 약 (B-A)/4보다 작은 것을 특징으로 하는 노즐.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 노즐에서, 소정 유동 방향을 갖는 유체 흐름을 제어하는 방법.