KR100858684B1 - 용금류의 분할 및 분포를 위한 충돌 패드 - Google Patents

Abstract

통로를 형성하는 측벽(17)에 의해 상부 충돌면이 적어도 부분적으로 둘러싸인 기판(21)을 포함하는 하는 용금 연속 주조용 턴디쉬 충돌 패드(1)가 개시된다. 이 충돌 패드는, 용금의 유입류를 수용하고 편향시켜, 편향류가 패드의 통로 및 개방 상면를 통해 유출되도록 구성되어 있다. 통로를 둘러싸는 볼트 스텝 요소(24, 25, 27) 및/또는 둑형 벽(34)이 유출류의 지향을 돕는다. 유출류의 분할 및 분포는 충돌 패드와 턴디쉬 유출구 사이에서 용금 내부의 플러그 유동 형성을 촉진한다.

Description

용금류의 분할 및 분포를 위한 충돌 패드{IMPACT PAD FOR DIVIDING AND DISTRIBUTING LIQUID METAL FLOW}

본 발명은 용금 배스에서 표면 난류를 감소시키는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 연속 주조 중에 턴디쉬(tundish)에서의 표면 난류를 감소시킬 목적으로, 레이들(ladle)로부터 유입되는 레이들 스트림의 유체 유동 패턴을 제어하기 위한 충돌 패드(impact pad)에 관한 것이다.

주조 공정 중에는 용금이 제1 용기로부터 제2 용기 또는 몰드로 흐른다. 예를 들면, 강(鋼)의 연속 주조에서의 통상적인 관행은 용금을 레이들 용기로부터 턴디쉬 용기 안으로, 그리고 턴디쉬 용기로부터 몰드 안으로 이동시키는 것이다. 통상적으로, 레이들의 바닥에 부착된 노즐, 관 또는 슈라우드(shroud)로부터 용금이 흘러 나와 낙하류로서 턴디쉬에 들어간다. 용금은 턴디쉬의 바닥에 있는 유출구를 통해 흐르는 하나 이상의 유출류로서 턴디쉬에서 나온다.

워터 모델링(water modeling)은 용금의 유동을 시뮬레이션하는 방법의 하나로서 인정되었으며, 이 방법을 이용하여 레이들로부터 턴디쉬로 흐르는 용강의 흐름을 조사하였다. 워터 모델링 결과, 레이들로부터 유입되는 레이들 스트림이 턴디쉬 플로어로부터 용강의 표면을 향해 편향되는 것으로 판명되었다. 편향된 레이들 스트림이 상승하면 용강의 표면에 과도한 난류가 생길 수 있다. 턴디쉬의 측벽 및 단부벽과 같은 구조적 차단물 때문에 난류가 악화될 수 있다. 난류가 과도해지면, 용강의 표면 상에서 보호용 플럭스 커버가 파열되어, 플럭스 입자가 용강 내부로 혼입될 수 있다. 그 결과 공기에 노출되면, 강이 산화될 수 있다. 플럭스 입자는 응고된 강에 개재물을 생성시킬 수 있다. 두 가지 요인 모두 최종 제품에 악영향을 미친다.

턴디쉬 충돌 패드는 턴디쉬 라이닝이 레이들 스트림에 의해 부식되는 것을 막기 위해 사용하지만, 턴디쉬에서 용금의 편향류, 난류 및 흐름을 제어하기 위해서도 사용된다. 턴디쉬의 바닥에 충돌 패드를 배치하여 유입되는 레이들 스트림을 수용한다. 충돌 패드의 상면은 용금의 유입류가 가하는 충격력 및 부식성 영향에 대한 내성이 있다. 충돌 패드가 부식되었을 때 충돌 패드를 교체하는 것은 턴디쉬 라이닝보다 쉽다. 충돌 패드의 상면은 유입류의 횡단면 또는 직경보다 일반적으로 넓어서, 턴디쉬가 레이들에 대해 측방향 및 수직 방향으로 이동할 수 있도록 해 준다.

종래 기술의 턴디쉬 충돌 패드는, 상면을 형성하는 내화 재료로 이루어진 편평한 슬랩으로 간단히 구성할 수 있다. 충돌 패드는 턴디쉬의 바닥에 배치하거나, 바닥에 오목하게 들어가도록 구성할 수 있다. 유입류가 패드의 상면에 충돌하도록 충돌 패드를 레이들 슈라우드 아래에 배치하는 것이 바람직하다. 이 구성에서는 편향된 레이들 스트림을 제어하려는 시도가 이루어지지 않는 경우가 종종 있다.

편향류를 재지향시킴으로써 턴디쉬 유동 거동을 개선하도록 설계된 충돌 패드도 종래 기술에 포함된다. 종래 기술의 충돌 패드는, 턴디쉬에서의 비산(splashing) 및 난류가 감소되도록 턴디쉬 배스에서의 유입류의 편향 패턴과 전체적인 흐름 거동을 변화시키기 위한 형상을 포함한다. 수피의 미국 특허 제5,072,916호에 개시되어 있는 충돌 패드에서는, 파형의 상면 및 측벽이 반사류를 재지향 및 감속시키면서 그 반사류의 비산, 교반 및 난류를 감소시킨다. 세일러의 미국 특허 제5,358,551호에 기재되어 있는 충돌 패드에서는, 무단 측벽이 패드 상면의 둘레부를 완전히 둘러싸서, 내부 공간이 있는 충돌 패드를 형성한다. 무단 측벽은 유동을 위쪽 및 안쪽으로 역전시키는 언더컷(undercut)을 포함한다.

슈미트 등의 미국 Re. 35,685에 개시되어 있는 충돌 패드에서는, 언더컷이 있는 외부 측벽이 유동을 재지향 및 역전시켜 유입류로 다시 향하게 한다. 전술한 세일러의 미국 특허 제5,358,551호와는 달리, 이 경우의 측벽은 무단 측벽이 아니다. 다시 말하면, 측벽이 상면의 둘레부를 완전히 둘러싸지 않는다. 유동의 대부분은 턴디쉬 개구를 향해 턴디쉬의 바닥을 따라 빠져 나오며, 금속 표면을 향해 위쪽으로 지향되지 않는다.

보 탄 등의 미국 특허 제4,776,570호에는, 상벽 및 측벽이 있는 폐쇄 박스로 이루어진 레이들 스트림 브레이커(ladle stream breaker)가 개시되어 있다. 상벽에는 개구가 형성되어 있으며, 이 개구에 레이들 슈라우드의 하단부가 끼워져 있어, 유입류가 박스 안으로 들어간다. 측벽에는 간단한 직선형 구멍이 복수 개 형성되어 있어, 용금이 복수 개의 저에너지 하위 흐름(sub-stream)으로서 박스에서 나올 수 있게 된다. 상벽이 없으면 용금이 상기 구멍을 빠져 나올 이유가 없으므로, 레이들 스트림 브레이커의 상단으로 빠져 나오게 될 것이다. 이 레이들 스트림 브레이커는 슬래그의 비말 동반을 억제해서 개재물 분리를 향상시킨다고 기재되어 있다. 충돌 패드와는 달리, 레이들 스트림 브레이커는 상단벽을 구비한 폐쇄 박스이다. 또한, 레이들 스트림 브레이커는 레이들 슈라우드에 고정되어, 레이들 슈라우드와 턴디쉬 간의 상대적 측방향 이동을 억제한다. 레이들 슈라우드를 턴디쉬에 대해 이동시킬 수 있는 구성은 주조 공정에 매우 유리하며 핵심적이라고 할 수 있다. 본 발명에서는 레이들 스트림 브레이커의 사용을 고려하지 않는다.

종래 기술의 충돌 패드는 턴디쉬에서 용금의 흐름을 적절히 제어하지 않는다. 편평한 충돌 패드는 과도한 비산을 일으켜, 용금에 표면 난류 및 산화가 생기게 할 수 있다. 턴디쉬 벽 부근의 강한 상향류 성분과 유입류 주위의 하향 항력으로 인해서 슬래그 동반 흐름이 발생할 수 있다. 이러한 거동은 강의 오염을 촉진시켜, 일반적으로 금속의 품질을 저하시킬 수 있다. 소정 형상의 충돌 패드는 유동이 턴디쉬의 상면을 향하도록 위쪽으로 재지향시킨다. 이렇게 유동이 용금 배스의 표면으로 재지향되면, 그 표면이 교란되어 난류가 발생할 수 있고 용금이 슬래그 및 가스로 오염될 수 있다. 또한, 무단 측벽을 구비한 종래 기술의 턴디쉬 배스에서 형성되는 전체적인 유동 패턴은, 비금속 부양(non-metallic flotation)을 위한, 또는 화학 전이 중의 금속 화학 물질 간의 혼합 감소를 위한 최선의 기회를 제공하지 않는다. 측벽이 무단 측벽이 아닌 종래 기술의 충돌 패드는, 주로 턴디쉬의 바닥 부근에서 유동을 바깥쪽으로 재지향시킨다. 이러한 재지향은 표면 교란을 감소시키는 데에는 도움이 되지만, 비금속 부양을 위한, 또는 금속 화학 물질 간의 혼합 감소를 위한 최선의 기회를 제공하지는 않는다.

측벽의 유무에 무관하게, 종래 기술의 충돌 패드는 위쪽 방향과 바깥쪽 방향의 양방향으로 유동이 제어되면서 분할 및 분포되도록 유동을 재지향시켜 표면 난류를 감소시키는 동시에 개재물을 분리시킬 수 없다.

본 발명의 턴디쉬 충돌 패드는 통로가 형성된 측벽에 의해 상부 충돌면이 둘러싸인 기판을 포함한다. 측벽은 무단 측벽일 수 있으며, 기판과 함께, 상면이 개방되어 있는 내부 공간을 형성하게 된다.

상기 턴디쉬 충돌 패드는 충돌면으로 유입되는 용금의 흐름을 수용해서 편향시키도록 구성되어 있다. 이 턴디쉬 충돌 패드는 편향류가 통로를 통해 흐를 수 있도록 구성되어 있다. 무단 측벽으로 인해서, 개방된 상면과 통로를 통해서만 유동이 내부 공간을 빠져나올 수 있다.

본 발명의 한 가지 목적은 유입류를 상부 충돌면과 평행하게 편향시키는 충돌 패드를 제공하는 것이다. 편향류는 충돌 패드에 의해 개별적인 부분들로 분할 및 분포되며, 이들 부분은 측벽에 있는 복수 개의 통로를 통해 충돌 패드로부터 바깥쪽으로 이동한 후 상면으로부터 상승한다.

본 발명의 다른 목적은, 편향류를 위쪽 방향과 바깥쪽 방향의 양방향으로 분할하고 분포시켜 용금 배스의 표면 교란을 감소시키는 충돌 패드를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 턴디쉬에서 용금의 플러그 유동을 촉진하는, 특히 충돌 패드로부터 턴디쉬 유출구로의 편향류의 플러그 유동을 촉진하는 충돌 패드를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은, 위쪽 방향과 바깥쪽 방향으로 유동을 분할함으로써, 중심을 벗어나서 충돌면과 충돌하는 유입류에 의해 생기는 교란 및 비대칭 상태에 대한 유동의 감도를 감소시키는 것이다.

한 가지 실시 형태에서, 충돌 패드의 기판은 복수 개의 통로가 있는 천공된 측벽으로 둘러싸여 있다. 이 측벽은 편향류를 통로로 유도하는 유도 요소를 포함하는 것이 바람직하다. 그러한 유도 요소는 통로 상하에 위치하는 편향면을 포함할 수 있다.

또 하나의 실시 형태에서, 둑(weir)형의 벽이 내부 공간을 복수 개의 챔버로 분할하여 편향류를 감속시킨다. 편향류는 벽의 위쪽이나 둘레를 통과하여 천공된 측벽으로 이동한 후, 통로나 상단 경계부를 통해 내부 공간을 벗어난다.

도 1은 턴디쉬와, 종래 기술의 편평한 슬랩 충돌 패드에서의 유동 패턴을 도시한 단면도.

도 2는 턴디쉬와, 측벽이 직선형인 종래 기술의 충돌 패드에서의 유동 패턴을 도시한 단면도.

도 3은 턴디쉬와, 측벽이 안쪽으로 굴곡된 종래 기술의 충돌 패드에서의 유동 패턴을 도시한 단면도.

도 4는 턴디쉬와, 측벽이 부분적으로 안쪽으로 굴곡된 종래 기술의 충돌 패드에서의 유동 패턴을 도시한 단면도.

도 5a는 본 발명의 충돌 패드의 사시도.

도 5b는 본 발명의 충돌 패드를 A-A선을 따라 절단하여 도시한 사시도.

도 5c는 본 발명의 충돌 패드의 다른 절단 사시도.

도 6은 턴디쉬 내부에 위치한 본 발명의 충돌 패드를 유동 패턴과 함께 도시한 사시도.

도 7은 본 발명의 충돌 패드의 유동 패턴을 도시한 단면도.

도 8은 본 발명의 충돌 패드의 플러그 유동을 도시한 단면도.

도 9a는 본 발명의 다른 실시 형태의 사시도.

도 9b는 도 9a의 단면 사시도.

도 10a는 본 발명의 또 다른 실시 형태의 사시도.

도 10b는 도 10a의 단면 사시도.

도 11은 둑형 구조를 포함하는 본 발명의 또 하나의 실시 형태의 사시도.

도 12a는 도 11의 횡단면도.

도 12b는 도 12a의 종단면도.

도 1은 턴디쉬(2) 내부에 위치해 있는 종래 기술의 편평한 슬랩 충돌 패드(1)의 단면도이다. 화살표들은 턴디쉬(2)로 들어가는 유입류(3)와, 턴디쉬(2)를 벗어나는 유출류(4)와, 턴디쉬 공간(5)에 수용되어 있는 용금의 어떤 다른 유동 성분을 나타낸다. 턴디쉬 공간(5) 내부의 전체적인 유동 패턴은, 용금이 턴디쉬 공간(5)에 걸쳐 비산되고 교반함에 따라 복수 개의 성분들을 갖게 된다. 충돌 패드(1)의 충돌면(7)이 유입류(3)를 바깥쪽으로 편향시켜 편향류(6)가 발생한다. 이 편향류(6)의 일부는 방향이 역전되어 유입류(3)를 향해 위쪽 및 안쪽으로 이동해서 역류(8)를 형성한다. 편향류(6)의 또 다른 일부는, 용금의 상면(10)을 향해 턴디쉬(2)의 벽(9) 옆에서 상승하는 상향류(11)가 된다. 이 상향류(11)는 상면(10)에서 용금에 표면 난류를 일으킬 수 있고, 용금을 플럭스와 혼합시킬 수 있다. 유입류(3)가 주위 용금의 일부를 아래쪽으로 끌어 당김에 따라 하향류(12)가 발생한다. 이 하향류(12)도 플럭스를 상면(10)으로부터 용금에 혼입시킬 수 있다. 표면류(13)가 상면(10)을 따라 턴디쉬 유출구(14)로 이동할 수 있으며, 단락류(15)는 턴디쉬 유출구(14)를 향해 턴디쉬 바닥(16) 부근으로 이동하므로, 턴디쉬 유출구(14)까지 더 짧은 경로를 따르게 된다. 단락류(15)는 용금 중의 불순물이 부양될 기회를 제한한다. 도 1의 편평한 슬랩 충돌 패드(1)는 단락류(15), 상향류(11) 및 하향류(12)를 포함한 바람직하지 않은 유동 패턴을 효과적으로 억제하지 못한다.

도 2는 무단 측벽(17)이 있는 종래 기술의 충돌 패드(1)를 구비한 턴디쉬(2)를 보여주고 있다. 유입류(3)의 대부분은, 충돌 패드(1)의 충돌면(7)이 편향류(6)를 충돌 패드(1) 밖으로 이동시킬 때까지 아래쪽 방향으로 이동한다. 편향류(6)의 일부인 역류(8)는 유입류(3)를 향해 상향 내측 방향으로 이동한다. 편향류의 또 다른 부분에서 상향류(11)가 생겨나, 충돌 패드(1)의 내부 공간을 벗어날 때 상향 외측 방향으로 이동한다. 편향류(6)의 또 다른 부분은, 충돌 패드(1)의 내부 공간을 대체로 위쪽 방향으로 벗어나는 상향류(11)를 형성한다. 도 1에서와 마찬가지로, 표면류(13)가 용금의 상면(10)에 접근해서 그 상면(10)을 따라 턴디쉬 유출구(14)로 이동한다. 마찬가지로, 도 3에는 종래 기술의 충돌 패드(1)가 도시되어 있다. 이 충돌 패드는, 편향류(6) 반대측에 언더컷면(18)이 있는 무단 외부 측벽(17)을 구비한다. 편향류(6)는 상향 내측 방향으로 회전하는 것으로 나타나 있다. 그 밖에는, 도 2의 유동 패턴과 유사하다.

도 4는 종래 기술의 또 다른 충돌 패드(1)를 구비한 턴디쉬(2)의 단면도이다. 이전 도면에서와 마찬가지로, 유입류(3)는 충돌 패드(1)의 충돌면(7) 때문에 바깥쪽으로 이동하는 편향류(6)가 생길 때까지 계속 아래쪽 방향으로 흐른다. 측벽(17)은 편향류를 유입류(3)를 향해 역전시키는 언더컷면(18)을 포함한다. 이 종래 기술에 따르면, 충돌 패드(1)를 벗어나는 역전류(19)는 상면(10)을 향해 위쪽으로 이동하지 않고, 측벽이 없는 충돌 패드(1)의 개방 단부(20)를 통해 빠져 나온다. 단락류(15)는 유출구(14)에서 턴디쉬(2)를 벗어날 때까지 전체적으로 턴디쉬(2)의 바닥(16) 근처에 머무른다.

종래 기술의 충돌 패드는 턴디쉬 내부에서 이상적인 용금 유동 패턴을 형성하지 못한다. 예를 들면, 도 2 및 도 3에는 무단 외부 측벽이 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 충돌 패드는, 패드 내부를 벗어나는 유동을 용금 배스의 상면을 향해 대체로 위쪽 방향으로 지향시킨다. 상향류가 턴디쉬 내에서 용금의 상면을 교란시킬 수 있다. 상면이 교란되어 난류가 발생하면, 용금 표면 상방에 있는 가스 분위기나 슬래그와 용금 사이에 해로운 상호 작용이 일어날 수 있다. 유입류가 충돌면의 중심에 충돌하지 않는다면(이 경우, 상향류는 대칭적이고 고속일 수 있음) 이러한 문제가 악화된다. 도 1 및 도 4의 경우에는, 턴디쉬를 빠져나오기 전에 오염물이 유동으로부터 분리될 가능성을 감소시키는 단락류가 상당량 발생한다.

플러그 유동은, 혼합 및 난류를 감소시키고, 이상적으로는 제거하는 형태의 유동이다. 플러그 유동은 재료가 "플러그"로서 용기를 출입할 수 있게 하는데, 각 플러그는 용기 안에서의 체류 시간이 유사하다. 턴디쉬 내부에서의 플러그 유동은 레이들 슈라우드로부터 턴디쉬 유출구까지의 균일한 유동에 해당한다. 플러그 유동은 상면에서의 교란 및 난류로 인해 용금이 오염될 가능성을 제한한다. 또한, 플러그 유동은 유동의 단락화를 제어해서, 비금속 오염물이 부양되어 강으로부터 분리될 가능성 및 시간을 증가시킨다. 추가적으로, 플러그 유동은 용금 배스 중에 이미 존재하는 용금과, 그 배스로 들어가는 새로운 용금 사이를 혼합시키는 와류의 범위를 감소시킴으로써, 턴디쉬에서의 화학적 변화를 위한 바람직한 상태를 제공한다. 플러그 유동은 난류를 감소시켜 산화 및 슬래그 비말 동반을 감소시키므로 주조에 유리하다. 종래 기술의 충돌 패드는 턴디쉬에서 플러그 유동을 만들어내지 못한다. 유입류는 턴디쉬에 이미 존재하는 재료와 혼합되어 체류 시간이 다른 복수의 유동이 발생하여, 체류 시간이 단락화되고 턴디쉬에 정체 구역이 생긴다. 그러한 유동 패턴은 바람직하지 못하며, 비금속 화학종이 용금으로부터 분리되는 효율을 저하시킨다.

본 발명의 충돌 패드가 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 도시되어 있는데, 도 5a는 충돌 패드의 사시도, 도 5b는 A-A선을 따라 취한 절단 사시도, 도 5c는 충돌 패드를 아래쪽에서 본 절단 사시도이다. 충돌 패드(1)는 상부 충돌면(7)이 있는 기판(21)을 포함한다. 상부 충돌면은 측벽(17)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸여 있다. 측벽(17)은 내부면(22)을 포함하며, 전체적으로 상부 충돌면(7)의 둘레부에 위치해 있다. 측벽(17)에는 복수 개의 통로(23)가 형성된다. 내부면(22)은 통로(23) 둘레에 볼트 스텝 구조(vaulted-stepped architecture; 24)를 포함할 수 있다. 이 볼트 스텝 구조(24)는 볼트(vault; 25)가 형성되는 제1 경계면(26)을 포함한다. 볼트(25)는 측벽 안에 형성되거나 측벽 상에 형성되며, 높은 지붕과 벽을 포함한다. 또한, 통로는 그 통로에 스텝(27)을 형성하는 적어도 하나의 면을 구비한 제3 표면을 포함할 수 있다.

본 발명의 한 가지 실시 형태는 무단 측벽을 구비하고 전체적으로 8각형인 패드를 포함하며, 이 패드의 8개에 있는 각면(facet)에는 각면 하나당 볼트 스텝 통로(vaulted-step passage)가 하나씩 마련되어 있어 모두 8개의 통로가 있다. 통로를 형성하는 각면들은 내부면(22)과 대체로 직교한다. 볼트(25)가 충돌면(7)으로부터 볼트 높이(28)만큼 상향 연장되며, 볼트는 소정 거리(31)만큼 연장된다. 볼트 스텝 통로는 소정 스텝 높이(30)를 갖는다. 이 실시 형태에서, 각 통로는 볼트 높이(28), 볼트 간격(31) 및 스텝 높이(30)가 모두 동일하지만, 변형 실시 형태에서는 통로의 치수가 다를 수 있다.

도 6 및 도 7에는 본 발명의 충돌 패드(1)를 구비한 턴디쉬(2) 내부의 유동 거동이 도시되어 있다. 도 6은 패드를 직접 둘러싸고 있는 유동 거동을 보여주고 있다. 턴디쉬(2)로의 유입류에 의해 발생한 하향류(12)가 패드(1)의 충돌면에 충돌한다. 패드의 측벽을 관통하는 통로의 독특한 구조로 인해서, 유동이 대체적인 상향류(11)와 대체적인 외향류(32)로 분할된다. 외향류(32)는 복수 개의 분리된 흐름으로 분포되어 각 통로를 통해 바깥쪽으로 이동한다. 도 7은 턴디쉬(2)의 벌크 내에서의 유동을 보여주고 있는데, 용금이 턴디쉬 유출구(14)를 향해 이동하고 있다. 용금이 턴디쉬 유출구(14)를 향해 흐름에 따라 턴디쉬(2) 내부에 플러그 유동이 쉽게 형성된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 충돌 패드(1)는 턴디쉬(2) 내부에서 플러그 유동(33)의 형성을 촉진하는데, 왜냐하면 충돌 패드(1)는 유동을 위쪽 방향(11)과 바깥쪽 방향(32)의 양방향으로 분할하여 더욱 확산된 흐름을 제공하고, 이 확산류는 용금이 턴디쉬 유출구(14)로 이동함에 따라 쉽게 플러그 유동으로 발전하기 때문이다. 또한, 상향류와 외향류로 분할되는 것은 용금 배스 상면에서의 교란을 감소시키는데, 왜냐하면 유동이 위쪽으로 주로 지향되는 것이 아니라 위쪽과 바깥쪽 모두로 지향되며, 또한 통로를 통해 바깥쪽으로 이동하는 별개의 흐름으로 분할되기 때문이다.

본 발명의 측벽은 반드시 무단 측벽일 필요는 없지만, 측벽은 통로를 항상 포함한다. 측벽 통로의 크기, 개수 및 위치는 변할 수 있으며, 패드의 전체적인 형상도 변할 수 있다. 충돌 패드의 내부 형상에 따라서, 통로에 볼트가 형성될 수도 있고 형성되지 않을 수도 있다. 도 9a 내지 도 10b는 측벽(17)에 볼트 구조(24)의 통로(23)가 형성되는 충돌 패드(1)의 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태의 사시도이다.

도 11, 도 12a 및 도 12b에 도시되어 있는 또 다른 실시 형태에서, 충돌 패드(1)는 기판(21)과, 적어도 하나의 통로(23)를 구비한 적어도 하나의 측벽(17)과, 적어도 하나의 둑형 내벽(34)을 포함한다. 측벽은 특정 주조 상태에 따라 무단 측벽일 수도 있고 아닐 수도 있다. 통로(23)는 볼트 구조를 구비할 수 있지만, 편평한 벽을 관통하는 간단한 구멍을 갖출 수도 있다. 내벽(34)은 충돌 패드(1)의 내부 공간 안에 복수 개의 챔버(35)를 형성한다. 각 챔버(35)는 바람직하게는 상단 개구를 구비하며, 유출류를 이송하는 모듈 역할을 한다. 상단 개구가 있는 중심 챔버(35a)는 주로 충돌 및 수용을 위한 챔버 역할을 하여, 레이들 슈라우드 스트림으로부터의 하향류와 관련된 에너지를 억제한다. 유출 챔버(35b)는 균일하게 분포된 정상 상태의 플러그 유동을 형성하기 위한 이송 모듈의 역할을 주로 수행한다.

충돌 패드(1)는 유입류를 유출류로부터 분리하여 이들 사이의 상호 작용과 혼합을 감소시킨다. 유입류와 유출류가 분리됨으로써, 충돌하는 흐름의 에너지를 중심 챔버가 흡수하고 유동이 유출 챔버(35b)를 통과할 수 있게 된다. 또한, 유입류와 유출류의 분리는 충돌 패드(1) 내부에 플러그 유동이 형성될 수 있게 한다.

둑형 내벽은 유입류의 운동 에너지를 소산시켜 유출 챔버로 완만한 유동이 형성되도록 한다. 둑형 내벽의 높이, 형상 및 위치는 특정 주조 상태에 맞게 조정할 수 있다. 구체적으로, 상이한 턴디쉬 형상에 맞는 플러그 유동을 얻기 위해 각 챔버로 유동이 이송되도록 벽을 조정한다. 벽의 높이는 임의의 편리한 높이일 수 있으며, 종종 측벽의 높이와 같다. 개별적인 벽의 높이는 다를 수 있으며, 기판까지 연장될 수도 있고 아닐 수도 있다. 도 12a 및 도 12b에는 다리부(36)가 기판(21)까지 연장되는 둑형 벽(34)이 도시되어 있다. 이 둑형 벽(34)과 다리부(36) 및 기판(21)이 천공부(37)를 형성한다. 이 천공부는 챔버(35) 사이에서 유체가 연통하게 하며, 특히 중심 챔버(35a)와 유출 챔버(35b) 사이에서 유체가 연통하게 한다. 천공부의 유무에 상관 없이, 둑형 벽(34)의 상면(38)에는 만입부(39)가 형성되어 챔버(35) 사이에서 유체가 연통하게 할 수 있다. 중요한 것은, 벽이 어떠한 형상이라도 유출 챔버로의 유동을 제어함으로써 유출류가 통로(23)와 상단 개구를 통해 벗어날 수 있게 되는 것이다. 이러한 방식으로, 충돌 패드와 턴디쉬 유출구 사이에 플러그 유동이 생길 수 있다.

본 발명의 충돌 패드는 유입되는 레이들 스트림을 패드 측벽의 통로 및 개방된 상단 개구를 통해 유도한다. 충돌 패드는 하향류와 관련된 높은 에너지를 억제하고 이용하여 통로로 공급한다. 충돌 패드를 복수 개의 챔버로 분할하는 둑형 벽이나, 통로를 둘러싸는 볼트 스텝 구조에 의해 유도가 용이해진다. 유출류는 턴디쉬의 높이 전체에 걸쳐 속력이 균일하게 분포된 상태로 충돌 패드를 벗어나 턴디쉬 유출구로 향한다. 유리하게도, 충돌 패드는 유입류를 분할해서, 유입류가 충돌 패드의 중심과 충돌하지 않는 경우의 교란과 비대칭 상태에 대한 유입류의 감도를 감소시킨다.

본 발명의 충돌 패드는 단일 스트랜드(strand), 2 스트랜드 및 다중 스트랜드 시스템과 같은 비대칭적인 경우를 포함한 특정한 턴디쉬 형상에 대처할 수 있다. 측벽의 통로와 유출 챔버는 유체 유동 요건을 충족시키기 위한 특정한 형상에 맞출 수 있다. 예를 들면, 충돌 패드를 턴디쉬의 단부 부근에 배치하기 위해 측벽을 제거할 수 있다.

비록 본 발명을 구체적인 실시 형태와 관련하여 설명하였지만, 당업자에게라면 그 밖에 많은 변형 및 수정과 그 밖의 사용이 자명할 것이다. 본 발명은 본 명 세서의 구체적인 개시 내용에 한정되지 않는다.

Claims (13)

1. a) 용금의 유입류를 수용하고 편향시키도록 구성되는 충돌면(7)과 둘레부를 구비하는 기판(21)과,

   b) 상기 충돌면과 면하는 내부면(22)을 구비하고 상기 둘레부의 적어도 일부를 따라 상기 기판으로부터 상향 연장되는 측벽(17)

   을 포함하는 연속 주조에 사용하기 위한 턴디쉬 충돌 패드에 있어서,

   상기 측벽에는 복수 개의 통로(23)가 형성되며, 이들 통로는 상기 내부면 상의 볼트 스텝 구조(vaulted-stepped architecture)(24)에 의해 둘러싸여 있고 편향된 유입류의 적어도 일부가 이 통로를 통해 유출될 수 있도록 구성되고, 상기 측벽(17)은 기판(21)의 둘레부를 완전히 에워싸서 개방된 상면이 있는 내부 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 측벽은 복수 개의 각면(facet)을 포함하고, 개개의 각면은 적어도 하나의 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
4. 제3항에 있어서, 상기 각면은 6개 이상인 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
5. 제1항에 있어서, 상기 볼트 스텝 구조는 상기 통로에 걸쳐 아치를 이루는 제1 경계면(26)과, 상기 통로에 걸쳐 스텝(27)을 형성하는 제2 경계면을 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
6. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 둑형 벽(34)이 상기 기판으로부터 상향 연장되어 상기 내부 공간을 복수 개의 챔버(35)로 분할하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
7. 제6항에 있어서, 유입류를 수용하도록 구성되어 있는 수용 챔버가, 개방된 상단부와 적어도 하나의 통로를 구비하는 적어도 하나의 유출 챔버와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 둑형 벽이 적어도 하나의 다리부(36) 상에서 상기 기판으로부터 상향 연장되어, 상기 다리부와 둑형 벽 및 기판이 챔버간 유체 연통을 가능하게 하는 천공부(37)를 형성하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 둑형 벽은 상면과, 이 상면 상의 챔버간 유체 연통을 가능하게 하는 만입부를 구비하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
10. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 둑형 벽(34)이 상기 기판으로부터 상향 연장되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
11. a) 용금의 유입류를 수용하고 편향시키도록 구성된 충돌면과 둘레부를 구비하는 기판(21)과,

    b) 상기 충돌면과 면하는 내부면을 구비하고, 상기 기판으로부터 상향 연장되며 상기 둘레부를 완전히 둘러싸서 상면이 개방된 내부 공간을 형성하는 측벽(17)

    을 포함하는 연속 주조에 사용하기 위한 턴디쉬 충돌 패드에 있어서,

    적어도 하나의 둑형 벽(34)이 상기 기판으로부터 상향 연장되어, 상기 내부 공간을 상기 측벽에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 적어도 하나의 유출 챔버 및 수용 챔버로 분할하며, 상기 측벽은 또한 상기 내부 공간의 외부로 통하는 적어도 하나의 통로(23)를 형성하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
12. 제11항에 있어서, 상기 측벽에는 복수 개의 통로가 형성되며, 이들 통로는 상기 내부면 상의 볼트 스텝 구조에 의해 둘러싸여 있고 편향된 유입류의 적어도 일부가 이 통로를 통해 유출될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 둑형 벽에는 수용 챔버와 유출 챔버간의 유체 연통을 가능하게 하는 천공부가 형성되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 충돌 패드.

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