KR100902215B1 - Submerged entry nozzle for continuous casting - Google Patents
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Abstract
본 발명은 침지노즐의 내벽에서 침지노즐의 축 방향에 수직한 방향으로 용강의 편류를 방지할 수 있는 단차를 설치하여 용강의 편류를 방지할 수 있도록 된 연주용 침지노즐을 제공하는 데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a immersion nozzle for playing that can prevent the drift of the molten steel by installing a step that can prevent the molten steel in the direction perpendicular to the axial direction of the immersion nozzle in the inner wall of the immersion nozzle.
따라서, 본 발명은 턴디쉬로부터 몰드의 내부에 용강을 공급하는 연주용 침지노즐에 있어서, 상기 침지노즐의 내벽에 상기 침지노즐의 축 방향과 수직으로 형성된 단차부를 포함하는 연주용 침지노즐을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a playing immersion nozzle comprising a stepped portion formed on the inner wall of the immersion nozzle perpendicular to the axial direction of the immersion nozzle for supplying molten steel from the tundish into the mold.
턴디쉬, 슬라이드게이트, 단차부Tundish, Slide Gate, Step
Description
도 1은 종래기술에 따른 침지노즐이 설치된 연주설비를 개략적으로 나타내는 도면.1 is a view schematically showing a playing equipment is installed immersion nozzle according to the prior art.
도 2는 종래기술에 따른 범용 열유동 해석 패키지인 FLOW-3D를 가지고 슬라이드게이트 부분에서 용강의 흐름을 해석한 결과를 나타내는 도면.Figure 2 is a view showing the results of analyzing the flow of molten steel in the slide gate portion with a conventional flow flow analysis package FLOW-3D according to the prior art.
도 3은 본 발명에 따른 연주용 침지노즐의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the immersion nozzle for playing according to the present invention.
도 4는 단차를 설치하지 않고 실제 용강의 유동을 해석한 결과를 나타내는 도면.4 is a view showing the results of analyzing the flow of actual molten steel without providing a step.
도 5는 본 발명에 의해 설계된 단차를 적용하여 실제 용강의 유동을 해석한 결과를 나타내는 도면.5 is a view showing the results of analyzing the actual flow of molten steel by applying a step designed by the present invention.
도 6은 단차의 위치를 슬라이드 게이트의 하부 400mm 지점에 설치한 경우의 용강 유동을 해석한 결과를 나타내는 도면.Fig. 6 is a diagram showing the result of analyzing the molten steel flow when the position of the step is provided at the lower 400mm point of the slide gate.
도 7은 단차의 위치를 슬라이드 게이트의 하부 100mm 지점에 설치한 경우의 용강 유동을 해석한 결과를 나타내는 도면.The figure which shows the result of having analyzed the molten steel flow in case the position of a level | step difference is provided in the lower 100mm point of a slide gate.
도 8은 본 발명예에 따른 단차부를 형성시킨 주편의 품질과 종래예에 따른 침지노즐에 따른 주편의 품질을 비교한 도면.8 is a view comparing the quality of the cast steel with the stepped portion formed in the step according to the present invention and the quality of the cast steel according to the immersion nozzle according to the prior art.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 침지노즐 12 : 단차부10: immersion nozzle 12: stepped portion
본 발명은 연속 주조시 사용되는 턴디쉬와 몰드사이에 설치되어 몰드내로 용강이 공급되는 통로 역할을 하는 연주용 침지노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 침지노즐의 내벽에서 노즐 축방향에 수직한 방향으로 용강의 편류를 방지할 수 있는 단차부를 설치함으로 용강이 편류되는 것을 방지하는 연주용 침지노즐에 관한 것이다.The present invention relates to a performance immersion nozzle installed between the tundish and the mold used in the continuous casting to serve as a passage for supplying molten steel into the mold, and more particularly in a direction perpendicular to the nozzle axis direction on the inner wall of the immersion nozzle. It relates to a immersion nozzle for playing to prevent the molten steel to drift by installing a step portion that can prevent the drift of the molten steel.
일반적으로 연속주조 공정은 도 1에서 도시된 바와 같이 정련되어 레들에 담겨져 있는 용강(102)을 턴디쉬(104)로 주입하고, 턴디쉬(104)에서 주입된 용강(102)을 몰드(106)에 연속적으로 주입시켜 용강(102)을 1차냉각시키며, 1차냉각된 주편을 표면에 살수하므로 2차 냉각시켜 용강을 응고시켜 주편을 제조하는 공정이다.In general, the continuous casting process injects
이러한 연속주조공정에서는 턴디쉬(104)에서 용강(102)이 몰드(106) 내로 공급될 때 내화성 재질로 이루어진 슬라이드게이트(108)와 침지노즐(110)이 사용된다.In the continuous casting process, when the
슬라이드게이트(108)는 턴디쉬(104)로부터 몰드(106)내로 용강을 전달하는 통로 역할을 함과 동시에 턴디쉬(104)로부터 몰드(106) 내로 공급되는 용강(102)의 양을 조절하는 역할도 동시에 하게 된다.
The
턴디쉬로부터 몰드내로 용강을 공급되는 용강의 유량을 제어하는 방법으로는 스토퍼를 설치하여 턴디쉬로부터 몰드로 공급되는 용강을 양을 단속적으로 조절하는 방법과 슬라이드게이트를 사용하는 방법이 사용되어 왔다.As a method for controlling the flow rate of molten steel supplied from the tundish into the mold, a method of intermittently adjusting the amount of molten steel supplied from the tundish to the mold and using a slide gate have been used.
이러한 방법 중 스토퍼에 의한 방법은 용강의 유량을 정확하게 제어하는 것이 곤란하고 취급이 복잡하며 또한 설치에 비교적 큰 공간이 필요로 하기 때문에 최근에는 슬라이드게이트 방식이 많이 사용되어 지고 있다.Among these methods, the stopper method has been used a lot of slide gate methods recently because it is difficult to precisely control the flow rate of molten steel, complicated handling, and requires a relatively large space for installation.
슬라이드게이트를 사용하는 방식은 상,중,하부 게이트를 사용하여 중부 게이트를 한방향으로 제어하여 개구도를 조절하는 방식을 사용하나, 용강이 통과하는 게이트의 위치가 한쪽으로 편심되어 구성됨에 따라 하부 게이트에 용강이 충돌하는 영역이 생기게 되어 손상을 가하기도 하고, 침지 노즐을 통과하는 용강의 흐름 자체에 와류가 형성되어 몰드내에 유입될 시 균일한 흐름 상태를 갖지 못하게 된다.The method of using the slide gate is to control the opening degree by controlling the middle gate in one direction by using the upper, middle, and lower gates, but as the position of the gate through which the molten steel passes is eccentrically configured to one side, the lower gate The molten steel collides with each other to cause damage, and vortices are formed in the flow of molten steel passing through the immersion nozzle so that the molten steel does not have a uniform flow state when introduced into the mold.
또한 용강의 정체 현상이 발생하게 되면 용강의 응고 현상이 나타나게 되어 장시간 사용후에는 게이트의 제어가 불가능하게 되기도 한다.In addition, when stagnation of molten steel occurs, coagulation of molten steel may occur, which may make it impossible to control the gate after a long time of use.
한편 정체영역에서 개재물의 클로깅(Clogging)에 의한 주조 말기 주편 품질에 영향을 주기도 한다.On the other hand, it affects the quality of the final cast by the clogging of inclusions in the stagnant region.
이와 같은 슬라이드게이트는 개구 상태를 완전 개구 상태가 아닌 약 70-80%의 개구 상태에서 사용하는 경우가 대부분이므로 더욱 심각하다.Such a slide gate is more serious because it is most often used in an opening state of about 70-80% rather than a full opening state.
여기서 종래기술에 따른 침지노즐의 슬라이드게이트로 인한 편류에 대하여 자세히 설명하면 다음과 같다.Here, the drift caused by the slide gate of the immersion nozzle according to the prior art will be described in detail.
도 2는 범용 열유동 해석 패키지인 FLOW-3D를 가지고 슬라이드게이트 부분에서 용강의 흐름을 해석한 결과를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the results of analyzing the flow of molten steel in the slide gate portion with a general-purpose thermal flow analysis package FLOW-3D.
편류의 발생으로 인하여 도 2와 같이 상부 슬라이드게이트(112)를 통과한 용강(102)이 중심축이 일치하지 못한 중부 슬라이드게이트(114)와 충돌한 후, 하부 슬라이드게이트(116)의 측면과 재충돌함에 따라서 정상류가 형상 되지 못하고 있음을 도시한 유동해석 결과이다.Due to the occurrence of the drift, the
또한 슬라이드게이트의 개구도는 중부 플레이트를 주편의 두께방향으로 평형 이동시킴으로써 조절하나, 통상의 경우 개구도는 완전 개구 되지 않고 약 70~80%정도 개구된다.In addition, the opening degree of the slide gate is controlled by equilibrium movement of the middle plate in the thickness direction of the cast steel, but in general, the opening degree is about 70 to 80% of the opening is not completely open.
그런데 20~30%정도의 여유는 주조온도가 낮아 주속을 증가시킬 필요가 있거나, 침지 노즐의 막힘을 방지하기 위해 필요로 한다.By the way, the 20 ~ 30% margin needs to increase the circumferential speed due to the low casting temperature, or to prevent clogging of the immersion nozzle.
실제의 개구도는 연주기에서 턴디쉬 높이와 주조속도등 여러가지 요인에 의해 결정되는데 70%이하인 경우도 존재한다.The actual opening degree is determined by various factors such as tundish height and casting speed in the player, and it is sometimes less than 70%.
한편 개도율이 50%이하인 경우에는 슬라이드게이트를 빠져 나오는 용강이 한쪽으로만 흐르게 되어 정체영역을 만들게 된다.On the other hand, when the opening rate is 50% or less, the molten steel exiting the slide gate flows to only one side to create a stagnant region.
따라서 50% 이하로 개구된 상태에서는 편류의 해소가 필요한 데, 이 때 용강의 흐름을 제어하기 위해 슬라이드게이트의 상부 하부 중부 플레이트를 비직선형으로 구성하여 침지노즐내에서 와류 및 편류 현상을 방지하는 장치가 개발되었다.Therefore, it is necessary to eliminate the drift when the opening is less than 50%. At this time, the upper lower middle plate of the slide gate is formed in a non-linear shape to control the flow of the molten steel to prevent vortex and drift in the immersion nozzle. Was developed.
한편 이와 같은 각 플레이트를 곡선형으로 가공하기 위해서는 그 두께가 얇아져야 하고 이에 따른 실제 사용중에 용손에 의한 흐름 제어가 불가능하게 된다.On the other hand, in order to process each of these plates in a curved shape, the thickness must be thin, and thus the flow control by the melting loss during the actual use is impossible.
따라서 비직선형으로 구성함에 의해 흐름의 사각지대는 해소되지만 편류 그 자체를 해결할 수 없는 문제점이 있다.Therefore, the blind spot of the flow is solved by configuring in a non-linear, but there is a problem that can not solve the drift itself.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 침지노즐의 내벽에서 침지노즐의 축방향에 수직한 방향으로 용강의 편류를 방지할수 있는 단차를 설치하여 용강의 편류를 방지할 수 있도록 된 연주용 침지노즐을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to install a step that can prevent the molten steel in the direction perpendicular to the axial direction of the immersion nozzle in the inner wall of the immersion nozzle to prevent the drift of the molten steel It is to provide a immersion nozzle for playing.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 턴디쉬로부터 몰드의 내부에 용강을 공급하는 연주용 침지노즐에 있어서, 침지노즐의 내벽에 침지노즐의 상부에 위치한 슬라이드게이트의 개구부의 하부에 침지노즐 축방향과 수직으로 형성된 단차부를 포함하는 연주용 침지노즐을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a immersion nozzle for supplying molten steel from the tundish to the inside of the mold, the immersion nozzle axial direction and the lower part of the opening of the slide gate located on the inner wall of the immersion nozzle above the immersion nozzle It provides a immersion nozzle for playing comprising a stepped portion formed vertically.
여기서 단차부는 슬라이드게이트의 최고빈도 개도율시의 형상과 동일한 형상이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.The stepped portion is preferably formed so as to have the same shape as the shape at the highest frequency opening rate of the slide gate.
이하, 본 발명에 따른 연주용 침지노즐을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the immersion nozzle for playing according to the present invention will be described in detail.
도 3은 본 발명에 따른 연주용 침지노즐의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the immersion nozzle for playing according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이 침지노즐에는 편류를 방지하기 위하여 침지노즐(10)의 내벽에 단차부(12)가 형성된다.As shown in FIG. 3, the immersion nozzle has a
여기서 단차부(12)의 크기는 연속 주조시 정상상태 또는 가장 빈도수가 큰 중부 슬라이드게이트의 개구율 따라 단차부의 크기를 결정하는 것이 바람직하다.
Here, the size of the
또한 단차부(12)의 형상은 슬라이드게이트의 최대 빈도 개구율일 때의 개구형상과 동일하다The shape of the
통상 가장 빈도수가 큰 중부 슬라이드게이트의 개구율일 때의 개구면적과 동일한 크기의 단차부(12)를 형성하는 것이 바람직하다.It is usually preferable to form the
따라서 단차부(12)의 모양은 반원모양을 갖는다.Therefore, the shape of the
실제로 단차부(12)의 위치를 결정하기 위해서는 실제로 설치하여 그 크기 및 위치를 시행착오적으로 검토하는 것이 가장 정확하게 판단될 수 있으나, 이렇게 하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요된다In fact, in order to determine the position of the
따라서 단차부의 크기 및 형상을 결정하기 위해서는 열유동 해석 패키지를 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to use a thermal flow analysis package to determine the size and shape of the stepped portion.
특히 만곡형 연속 주조기에서 용강은 턴디쉬로부터 침지노즐을 통해 주형으로 유입되는 용강의 유동은 난류유동 특성을 갖는다.In particular, in the continuous continuous casting machine, the molten steel flows into the mold through the immersion nozzle from the tundish has a turbulent flow characteristics.
이러한 난류유동현상을 취급하기 위해서 가장 널리 사용되는 난류모델 가운데 하나인 표준 k-e 난류모델을 사용하여 해석하고자 한다.In order to deal with these turbulent flow phenomena, we use standard k-e turbulence model, one of the most widely used turbulence models.
표준 k-e 난류모델은 난류 레이놀즈 수(turbulent Reynolds number)가 큰 강의 연속 주조에 대해서 적용하면 실제 현상과 유사한 결과를 얻을 수 있다. The standard k-e turbulence model can be applied to continuous casting of steels with large turbulent Reynolds numbers, which gives results similar to real phenomena.
이하 본 발명에 대한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
실시예Example
아래의 표 1은 단차부를 설치하여 용강 유동 해석을 실시한 결과를 나타내었다.Table 1 below shows the results of the molten steel flow analysis by installing the stepped portion.
여기서 노즐을 통과하는 용강의 주조속도는 아래의 수학식 1의 연속방정식에 의해서 얻어진 수치이다.Here, the casting speed of the molten steel passing through the nozzle is a numerical value obtained by the continuous equation of Equation 1 below.
(수학식 1)(Equation 1)
여기서 v1은 노즐을 통과하는 용강의 평균유속이며, v2는 주조속도이며,A1은 노즐의 단면적이며, A2는 주편의 단면적이다.Where v1 is the average flow velocity of molten steel passing through the nozzle, v2 is the casting speed, A1 is the cross-sectional area of the nozzle, and A2 is the cross-sectional area of the cast steel.
도 4는 단차를 설치하지 않고 실제 유동 해석한 결과를 나타낸다.4 shows the results of actual flow analysis without providing a step.
여기서 도 4에 상부에 위치한 도면은 실제로 계산한 노즐내의 방향 z방향속도(도면의 상하방향)를 나타낸것으로 도면의 하부방향의 속도는 (-)값으로 도면의 상부방향은 (+)값으로 나타난다.Here, the drawing located at the top in FIG. 4 shows the actual z-direction velocity (up and down direction of the drawing) in the nozzle, and the speed in the lower direction of the drawing is negative and the upper direction of the drawing is positive. .
또한 도 4 상부에 위치한 도면의 왼쪽은 노즐내의 용강 흐름 분포를 오른쪽의 용강 유속을 나타내는 크기만큼을 색으로 표시한 것이다.In addition, the left side of the drawing located in the upper part of FIG. 4 displays the molten steel flow distribution in the nozzle as much as the size representing the molten steel flow rate on the right side.
예를 들어 검정은 도면의 윗방향으로 흐르는 1054mm/sec의 흐름을 나타내고, 흰색은 도면의 아랫방향으로 -30000mm/sec로 흐르는 흐름을 나타낸다.For example, black represents a flow of 1054 mm / sec flowing upward in the drawing, and white represents a flow of -30000 mm / sec flowing downward in the drawing.
또한 도면의 왼쪽은 주편의 아웃사이드를, 도면의 오른쪽은 주편의 인사이드를 나타낸다. In addition, the left side of the figure shows the outside of the cast steel, and the right side of the figure shows the inside of the cast steel.
도면의 실제 개구율이 20~30%일때 중부 슬라이드게이트를 통과한 용강의 유속은 용강이 통과해야 할 면적이 감소하므로 z방향의 속도는 2~3배정도 그 크기가 증가하여 노즐 하단부에서 몰드로 들어가는 용강의 흐름은 도 4의 하부에 위치한 도면에 도시된 바와 같이 한쪽 방향으로 치우쳐 있다.When the actual opening ratio in the drawing is 20 ~ 30%, the flow rate of molten steel passing through the middle slide gate decreases the area through which the molten steel passes, so the velocity in the z direction increases by 2 to 3 times, and the molten steel entering the mold from the lower end of the nozzle Flow is biased in one direction as shown in the figure located at the bottom of FIG.
따라서 노즐에서 몰드로 유입되는 용강은 도면의 왼쪽으로 더 큰 흐름이 생겨 편류가 발생하게 된다.Therefore, the molten steel flowing from the nozzle into the mold has a larger flow to the left side of the drawing, causing drift.
도 5는 본 발명에 의해 설계된 단차를 적용하여 유동해석한 결과를 나타낸것으로서 단차의 위치를 중부슬라이드 게이트에서 200mm 하부에 설치함으로써 용강의 인사이드 아웃사이드 편류가 저감되고 균일한 유동을 얻을 수 있었다.Figure 5 shows the results of the flow analysis by applying the step designed by the present invention by installing the position of the step below 200mm from the middle slide gate was able to reduce the inside outside drift of molten steel and obtain a uniform flow.
노즐을 통과하는 용강의 벽면 흐름은 중앙부의 흐름보다 벽면의 마찰 때문에 느려진다.The wall flow of the molten steel through the nozzle is slower because of the friction of the wall than the flow in the center.
도 6은 단차의 위치를 슬라이드 게이트의 하부 400mm 지점에 설치한 경우의 유동 해석 결과를 나타낸 것으로, 슬라이드 게이트와 단차의 거리가 너무 멀어 슬라이드 게이트에서 발생한 편류를 단차에서 감소시키지 못하고 몰드로 용강이 유입되고 있다.Figure 6 shows the flow analysis results when the position of the step is installed at the lower 400mm of the slide gate, the distance between the slide gate and the step is too far, the molten steel flows into the mold without reducing the drift generated in the slide gate from the step It is becoming.
도 7은 단차의 위치를 슬라이드 게이트의 하부 100mm 지점에 설치한 경우의 유동 해석 결과를 나타낸것으로, 슬라이드 게이트와 단차와의 거리가 너무 가까워서 슬라이드 게이트에서 발생한 편류가 충분히 발달되어 단차에서 감소되지 못하고 있음을 알 수 있다. 7 shows the flow analysis result when the position of the step is installed at the lower 100mm point of the slide gate, and the distance between the slide gate and the step is too close so that the drift generated in the slide gate is sufficiently developed and is not reduced in the step. It can be seen.
또한 노즐 근처에서 속도분포는 벽면근처가 -600mm/sec에서 중앙이 - 250mm/sec으로 안정되게 분포하고 있지만 최대 유속을 갖는 위치가 중심에서 5~6mm 편심되어 있어 발명예보다 편류를 더 발생할 수 있다.In addition, the velocity distribution in the vicinity of the nozzle is stably distributed from -600mm / sec to -250mm / sec near the wall, but the position with the maximum flow velocity is 5 ~ 6mm eccentric from the center, which may cause more drift than the invention. .
한편 본 발명예에 따른 단차부를 형성시키고 304 스테인레스강에서 실제 연속 주조를 행한 결과와 종래예에 의해 주조된 주편의 상하면 품질 편차를 도 8에 나타내었다.On the other hand, the result of the step of forming the step according to the present invention and the actual continuous casting in 304 stainless steel and the upper and lower quality deviation of the cast slab cast by the conventional example is shown in FIG.
본 발명의 조건으로 적용한 발명예의 경우가 현저히 상하면 주편품질편차가 현저히 줄어든 것을 알 수 있다.When the case of the invention applied under the conditions of the present invention is significantly higher, it can be seen that the slab quality deviation is significantly reduced.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 연주용 침지노즐을 사용하여 강의 연속주조시 슬라이드게이트에 의해 발생된 편류를 슬라이드 게이트의 개구 구멍과 같은 크기를 가진 단차를 이용하여 편류를 저감시키므로 생산되는 주편의 표면 품질을 향상시킬 수 있다.As described above, the surface of the cast steel produced by reducing the drift generated by the slide gate having the same size as the opening hole of the slide gate during the continuous casting of the steel using the immersion nozzle for playing according to the present invention. Can improve the quality.
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- 2001-12-24 KR KR1020010084124A patent/KR100902215B1/en active IP Right Grant
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