KR101053275B1 - 박주편 연속주조장치용 침적노즐 및 이를 이용한 박주편연속주조방법 - Google Patents

Abstract

쌍드럼이나 쌍벨트등 이동주형을 이용한 박주편의 연소주조에 있어서, 침적노즐로 부터 토출되는 용탕류를 바람직한 상태로 안정화시킴으로써, 균일한 두께의 응고쉘을 형성함과 아울러, 성분편석 및 스컴의 권입을 방지한다.

용탕을 침적노즐6을 매개하여 탕류부3에 공급하여 박주편에 연속주조하는 장치에 있어서, 침적노즐6의 냉각드럼1과 대향하는 측에 다수의 토출공 10a, 10b를 설치하고, 그 토출구의 방향을 침적노즐6의 폭중앙부를 경계로 하여 좌우양측으로 반대로 경사되게 설치한다. 토출구10a,10b로부터 토출된 용탕의 흐름은 침적노즐6의 폭중앙부를 경계로 하여 좌우양측의 사이드댐2로 향하기 때문에, 탕류부3에 부유하는 스컴의 주편에로의 권입을 방지할 수 있다.

박주편, 연속주조, 침적노즐, 쌍드럼식, 토출공

Description

박주편 연속주조장치용 침적노즐 및 이를 이용한 박주편 연속주조방법{Immersion nozzle for continuous casting device of thin cast slab and continuous casting method of thin cast slab using the same}

도 1은 쌍드럼식 연속주조장치를 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 침적노즐을 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 2의 침적노즐에 의한 용탕류를 설명하는 그림이다.

도 4는 본 발명의 그밖의 침적노즐을 나타내는 사시도이다.

도 5는 도 4의 침적노즐에 의한 용탕류를 설명하는 그림이다.

도 6은 본 발명의 그밖의 침적노즐을 나타내는 평단면도이다.

도 7은 종래의 침적노즐의 평단면도이다

도 8은 실시예서의 박주편의 표면결함 지표를 나타내는 그림이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1...냉각드럼(이동주형) 2...사이드댐

3...탕류부 4...턴디쉬

5...내노즐 6...본 발명의 침적노즐

7...침적노즐의 측벽 8...침적노즐의 단벽

9...침적노즐의 저벽 10a, 10b...침적노즐의 저벽

11...종래의 침적노즐 12...종래의 침적노즐의 토출공

g...응고쉘 kp...드럼최근접점

t...박주편 a...측벽에 수직한 방향의 용강류

b...각도θ의 경사를 갖는 용강류 s...스컴

θ...토출공의 각도 M...용탕

본 발명은 쌍드럼이나 쌍벨트등으로 이루어진 이동주형을 이용한 연속주조장치에 의해, 탄소강, 스테인레스강, 동, 알루미늄등의 박주편을 제조하는데 이용되는 침적노즐 및 이를 이용한 연속주조방법에 관한 것으로서, 특히, 침적노즐로부터 노출되는 용탕의 흐름을 바람직한 상태로 안정화시킴으로써 균일한 두께의 응고쉘을 형성함과 아울러, 스컴의 권입을 방지할 수 있는 기술에 관한 것이다.

이동주형을 이용한 연속주조방법으로서 쌍드럼식 연속주조방법은, 축을 수평으로 하여 상호 접근되고 또한 상호 반대방향으로 회전하는 한쌍의 냉각드럼과, 이 냉각드럼의 양단면에 습동가능하게 압부(押付)되어진 한쌍의 사이드 댐(堰)으로 탕류부를 형성하고, 이 탕류부에 턴디쉬내의 용탕을 침작노즐을 매개하여 공급하면서 회전하는 냉각드럼의 주면(周面)에서 응고쉘을 형성하고, 이 응고쉘을 한쌍의 냉각 드럼의 최접근부(킷싱포인트)에서 압착·일체화하여 박주편으로 하는 방법이다.

탕류부(湯溜部)에 공급되는 탕에는 슬래그등의 비금속개재물이나 산화에 의해 생성된 금속산화물이 혼입된다. 이들은 탕류부의 용탕 상면에서 스컴으로 되어 부유하고, 메니스커스로부터 드럼 주면이나 주편표면에 권입된다. 그 결과, 주편에 스컴권입 하자가 발생하고, 또한 그부분의 냉각이 지연되어 불균일하게 되므로 주편에 성분편석등이 발생하고, 제품에 광택얼룩등이 발생한다.

종래의 침적노즐로서는 도 7에 나타낸 평면도와 같이, 침적노즐(11)의 양측벽에 부설된 복수의 토출공(吐出孔:12)의 방향을 수평으로 또는 측벽에 수직한 방향으로 된 것인데 예로서 특허문헌1에 의해 알려져 있다.

이 침적노즐의 토출공(12)으로 부터 토출된 고온의 용탕은 국부적으로 빠른 흐름a로 되어 측벽한 수직한 방향으로 부터 응고쉘g에 충돌하기 때문에, 메니스커스에서 파립(波立)이 발생하고, 또한 응고쉘g이 부분적으로 재용해하여 쉘두께가 불균일하게 되며, 주편표면에 움푹패임(凹)이나 균열 및 이중살등의 표면결함이 발생한다. 또한 응고쉘g에 충돌후의 용탕은 좌우상하로 분기(分岐)하지만, 좌우방향의 흐름은 인접하는 토출공으로 부터의 용탕흐름과 간섭하여 합해지므로, 그 위치에서 정체한다. 그 때문에, 탕면에 부상된 스컴이 정체하여 응고쉘에 권입하기 쉬운 문제가 있다.

이러한 문제를 해결한 침적노즐로서, 토출공의 방향을 수평면내에서 일방향으로 경사시킴으로써, 토출공으로 부터 토출된 용탕류이 침적노즐을 중심으로 하여 선회하도록 한것으로 예컨데, 특허문헌2로 알려져 있다. 이러한 침적노즐에 의하 면, 토출공으로 부터 토출된 용탕은 응고쉘에 대하여 비스듬한 방향으로부터 충돌하기 때문에 메니스커스의 파립이나 응고쉘이 재용해하는 것이 적어지고, 또한 용탕류가 정체하는 일도 없다.

그렇지만, 이 침적노즐에 의한 용탕류는 드럼 주표면근방에서 부터 일단 분리된후, 선회하여 대향하는 드럼 주표면근방으로 돌아가므로, 스컴을 드럼 주표면근방으로부터 떼어낼 수가 없으며, 드럼과 사이드댐과의 코너부에서 스컴이 권입되기가 쉽다.

또한 메니스커스에서의 파입(波立)이나, 스컴의 권입을 억제하여 균일한 두께의 응고쉘을 생선함과 아울러, 성분편석을 방지하는 침적노즐로서, 그 침적노즐의 양측벽 하부에 슬릿상 토출공을 설치하고, 그 토출공의 내측에 소공(小孔)을 갖는 정류용 다공노즐을 설치하며, 각 슬릿상 토출공에 연통하는 소공중 중앙부 소공방향을 주형의 장변에 바르게 마주하는 방향으로 향하게 하고, 또한 양단부의 소공 방향을 중앙부 소공 방향에 대하여 바깥방향으로 향하게 한 것인데 예컨데 특허문헌3에 의해 알려져 있다.

이 침적노즐은 그 노즐폭방향에서 균일한 흐름을 형성시킬 수 있지만, 그 반면, 드럼축방향의 흐름이 형성되기 어렵기 때문에, 특히, 드럼과 사이드언과의 코너부에서의 흐름이 약해져서 이 부분에서 스컴이 권입되기 쉬운 문제가 있다.

[특허문헌1]

특개평01-5650호공보

[특허문헌2]

특개평01-317658호공보

[특허문헌3]

특개평08-164454호공보

본 발명은 쌍드럼이나 쌍벨트등의 이동주형을 이용한 박주편의 연속주조에 있어서, 침적노즐로부터 토출되는 용탕의 흐름을 바람직한 상태로 안정화시킴으로써, 균일한 두께의 응고쉘을 형성함과 아울러, 스컴의 권입을 방지하여 스컴권입 하자나 성분편석 및 제품의 광택얼룩을 방지하는 것을 그 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1)용탕을 침적노즐을 매개하여 한쌍의 이동주형에 공급하여 박주편으로 연속주조하는 장치에 있어서, 상기 침적노즐의 이동주형과 대향하는 측에 다수의 토출공을 설치하고, 그 토출공의 방향을 그 침적노즐의 폭중앙부를 경계로 하여 좌우양측으로 반대로 경사시켜 설치된 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조장치용 침적노즐.

(2)상기 침적노즐은 횡단면이 거의 사각형으로서 한쌍의 측벽과 한쌍의 단(端)벽을 가지며, 또한 하단을 폐쇄하는 저벽을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1)기재의 박주편 연속주조장치용 침적노즐.

(3)상기 토출공은 한쌍의 측벽하부에 따라 설치되고, 또한 침적노즐 좌우양측에 적어도 하나의 공(孔)이상이 경사되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또 는 (2)기재의 박주편 연속주조장치용 침적노즐.

(4)상기 토출공의 축과 측벽에 수직한 선이 이루는 각도θ가 침적노즐의 좌우양단으로 향함에 따라서 작게 되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3)중 어느 하나 기재의 박주편 연속주조장치용 침적노즐.

(5)상기 이동주형은 축을 수평으로 하여 상호 접근하며, 또한 상호 반대방형으로 회전하는 한쌍의 냉가드럼인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4)중 어느 하나 기재의 박주편 연속주조장치용 침적노즐.

(6)용탕을 침적노즐을 매개하여 한쌍의 이동주형에 공급하여 박주편에 연속주조하는 방법에 있어서, 상기 침적노즐로부터 이동주형에 주입되는 용탕의 흐름을 그 침적노즐의 폭중앙부를 경계로 하여 좌우양측으로 반대로 경사시키는 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조방법.

(7)상기 이동형 주형은 축을 수평으로 하여 상호 접근하며, 또한 반대방향으로 회전하는 한쌍의 냉각드럼인 것을 특징으로 하는 상기 (6)기재의 박주편 연속주조방법.

도 1은 본 발명이 적용되는 이동주형을 이용한 연속주조장치중 쌍드럼식 연속주조장치의 사시도이며, 이동주형을 구성하는 한쌍의 냉각드럼1, 1은 축을 평행으로 하여 상호 접근하며 또한 상호 반대방향으로 회전한다. 한쌍의 냉각드럼1,1의 양단면에는 한쌍의 사이드댐2,2가 습동가능하게 압부되어 탕류부3가 형성되어 있다. 탕류부3의 상방에는 턴디쉬4가 배치되어 있으며, 턴디쉬내의 용탕M은 내부노즐5 및 침적노즐6을 매개하여 탕류부3로 공급된다.

도 2는 본 발명의 침적노즐을 확대하여 나타낸 사시도, 도 3은 침적노즐로부터 토출되는 용강의 흐름을 설명하는 평단면도이다. 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 침적노즐6은 횡단면이 거의 사각형이며, 한쌍의 측벽7,7과 한쌍의 단벽8,8 및 하단을 폐쇄하는 저벽9를 가지고 있다. 한쌍의 측벽7,7의 하부에는 다수의 토출공10a,10b를 가지며(도에서는 일측에 7개), 그 토출공10a,10중 침적노즐6의 폭중앙부에 위치하는 3개의 토출공10a의 방향은 수평방향에서 측벽7에 수직한 방향을 지향하고 있지만, 토출공10a의 좌우양측 각 2개의 토출공10b의 방향은 수평방향에서 사이드댐2측에 지향하도록 경사되어 있으며, 토출공10b의 축과 측벽7에 수직한 선이 이루는 각도θ는 5~45°가 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 침적노즐을 설치한 쌍드럼식 연속주조장치를 이용하여 연속주조를 행하는 경우에 대하여 설명한다. 도 1에 나타낸, 본 발명의 침적노즐6을 소정위치로 위치정한후, 턴디쉬4내의 용탕M을 침적노즐6을 매개하여 탕류부3에 주입하고, 탕류부3의 용탕 레벨을 소정 레벨로 제어한다. 탕류부3내의 용탕은 회전하는 냉각드럼1,1의 주면(周面)에서 냉각,응고하여 한쌍의 응고쉘g.g를 형성하고, 그 응고쉘은 드럼 최근접점(킷싱포인트)kp에서 압착·일체화하여 박주편t로 된다.

도 3에 나타난 바와 같이, 침적노즐6의 토출공10a로부터 탕류부3으로 토출된 용탕은, 드럼주면과 수직한 방향a로 흐르고, 토출공10b로부터 탕류부3으로 토출된 용탕은 각도θ의 경사를 갖는 방향b으로 흐른다. 그 때문에, 일측 3개의 토출공10a 중 중앙부에 위치하는 토출공으로 부터 토출된 용탕은, 유체의 질량보존과 압력의 균형을 유지하도록 흐르므로 응고쉘g에 충돌하기전에 좌우로 분기(分岐)된 흐름을 형성한다.

또한 토출공10b로부터 배출된 용탕은, 각도θ의 경사를 갖는 방향b으로 흘러 응고쉘g에 충돌하기 때문에 응고쉘을 재용해하는 것이 적어지게 되고, 응고쉘에 충돌한후 사이드댐2,2로 향하여 흐름이 좌우로 분기된다. 그 때문에, 인접하는 토출공으로 부터 토출된 용탕의 흐름끼리 상호 간섭하여 합해지는 일이 없으므로 용강류는 정체함이 없이 폭방향으로 균일한 흐름으로 되고 균일한 두께의 응고쉘이 형성될 수 있다.

또한 상방향으로 분기된 흐름은 탕면에 달한후 좌우로 분기하기 때문에, 인접하는 토출공으로 부터 토출된 용탕의 흐름끼리 상호 간섭하여 합해지는 일이 없으므로 용강류 및 탕면에 부상된 스컴은 정체함이 없으며, 사이드댐2,2로 향하여 흘러간후 드럼과 사이드댐과의 코너부를 경유하여 냉각드럼1,1로부터 멀어지는 방향으로 흐르므로 응고쉘에 권입되는 일이 없게 된다.

나아가 도 2에는 토출공10의 공(孔)형상을 진원상(眞圓狀)으로 하였지만, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 횡장상(橫長狀)으로도 좋으며, 이 경우는 용탕류를 드럼축방향에서 보다 균일화할 수 있으므로 응고쉘 두께를 더욱 균일화할 수 있다. 또한 도 3에는 토출공의 축과 측벽에 수직한 선이 이루는 각도θ를 각 토출공 마다 동일하게 하였지만, 도 6에 나타난 바와 같이, 각도 θ1,θ2,θ3....를 침적노즐의 좌우양단으로 향함에 따라 크게되도록, 즉, θ1≤θ2≤θ3....와 같이 하여도 좋으 며, 이 경우는 사이드댐2측으로 향하는 용탕류를 보다 조세(助勢)할 수 있다.

(실시예)

쌍드럼식 연속주조장치를 이용하여, 본 발명예 및 비교예로 박주편을 제조하였다.

실시조건(본 발명예와 비교예에서 공통)

주조강종: 스테인레스강(SUS304), 주조속도:45m/min, 박주편사이즈: 두께 3.5mm × 폭 1300mm, 주조량: 300ton, 냉각드럼 직경:1200mm, 냉각드럼 폭:1300mm, 침적노즐: 토출공의 사이즈는 18mm환공(丸孔), 토출공의 개수는 15공/일측으로, 토출공의 중심과 탕면과의 거리가 50mm가 되도록 침적시켰다.

(비교예)

비교예에서는 침적노즐의 모두의 토출공 방향을 도 7과 같이, 측벽에 수직한 방향으로 하였다.

(본 발명예)

본 발명예에서는 침적노즐 폭중앙부에 위치하는 3개의 토출공 방향은 도 2 및 도 3과 같이, 측벽에 수직한 방향으로 하고, 그 토출공의 좌우양측의 토출공 방향은 각도θ를 15°로 하였다. 본 발명예에서는 도 8과 같이, 비교예를 100으로 하는 박주편의 표면결함지표를 비교예의 1/5까지 개선할 수 있다.

본 발명의 연속주조방법 및 침적노즐에 의하면, 침적노즐로 부터 탕류부로 공급된 용탕흐름을, 침적노즐의 폭중앙부를 경계로하여 좌우양측으로 반대로 경사지도록 하므로, 용탕류를 바람직한 상태로 안정화시키고, 균일한 두께의 응고쉘을 형성하고, 움푹패임이나 균열 및 이중살등 표면결함이 없는 주편을 제조할 수 있다. 또한 탕류부의 드럼근방으로 부유하는 스컴을 사이드댐으로 향하게 하여 드럼으로부터 멀어지고, 스컴의 응고쉘로의 권입을 방지하여 스컴권입 하지나 성분편석 및 제품의 광택얼룩 발생을 방지할 수 있다.

Claims (10)

1. 용탕을 침적노즐을 매개하여 한쌍의 이동주형에 공급하여 박주편으로 연속주조하는 장치에 있어서, 상기 침적노즐의 이동주형과 대향하는 측에 다수의 토출공을 설치하고, 그 토출공의 방향을 그 침적노즐의 폭중앙부를 경계로 하여 좌우양측으로 반대로 경사시켜 설치된 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조장치용 침적노즐.
2. 제 1항에 있어서, 상기 침적노즐은 횡단면이 사각형으로서 한쌍의 측벽과 한쌍의 단벽을 가지며, 또한 하단을 폐쇄하는 저벽을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조장치용 침적노즐.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 토출공은 한쌍의 측벽하부에 따라 설치되고, 또한 침적노즐 좌우양측에 적어도 하나의 공(孔)이상이 경사되어 있는 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조장치용 침적노즐.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 토출공의 축과 측벽에 수직한 선이 이루는 각도θ가 침적노즐의 좌우양단으로 향함에 따라서 작게 되는 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조장치용 침적노즐.
5. 제 3항에 있어서, 상기 토출공의 축과 측벽에 수직한 선이 이루는 각도θ가 침적노즐의 좌우양단으로 향함에 따라서 작게 되는 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조장치용 침적노즐.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 이동주형은 축을 수평으로 하여 상호 접근하며, 또한 상호 반대방형으로 회전하는 한쌍의 냉각드럼인 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조장치용 침적노즐.
7. 제 3항에 있어서, 상기 이동주형은 축을 수평으로 하여 상호 접근하며, 또한 상호 반대방형으로 회전하는 한쌍의 냉각드럼인 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조장치용 침적노즐.
8. 제 4항에 있어서, 상기 이동주형은 축을 수평으로 하여 상호 접근하며, 또한 상호 반대방형으로 회전하는 한쌍의 냉각드럼인 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조장치용 침적노즐.
9. 용탕을 침적노즐을 매개하여 한쌍의 이동주형에 공급하여 박주편에 연속주조하는 방법에 있어서, 상기 침적노즐로부터 이동주형에 주입되는 용탕의 흐름을 그 침적노즐의 폭중앙부를 경계로 하여 좌우양측으로 반대로 경사시키는 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 이동주형은 축을 수평으로 하여 상호 접근하며, 또한 반대방향으로 회전하는 한쌍의 냉각드럼인 것을 특징으로 하는 박주편 연속주조방법.

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