KR101099316B1 - 복수 개의 유출구를 지닌 주조용 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용금의 연속 주조에 사용하기 위한 침지 노즐에 관한 것이다. 침지 노즐은 중앙 보어와 여러 쌍의 방출구를 포함한다. 중앙 보어의 단면은 여러 쌍의 방출구 사이에서 감소되어, 임의의 방출구의 높이 대 폭의 비가 1 이하이다.

Description

복수 개의 유출구를 지닌 주조용 노즐{MULTI-OUTLET CASTING NOZZLE}

본 발명은 통상적으로 용금(鎔金)의 연속 주조에 사용되는 노즐에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하자면, 본 발명은 복수 개의 유출구를 지닌 개선된 노즐에 관한 것이다.

용금, 특히 용강(鎔鋼)은 통상적으로 주조용 노즐을 통해 연속 주조 장치의 몰드 내로 주입된다. 주조용 노즐은 일반적으로 내화재로 이루어지며, 통상적으로 용금을 수용하는 유입구 및 용금을 방출하는 하나 이상의 유출구를 지닌 튜브형이다. 용금은 노즐의 유출구로 유입되고, 노즐의 중앙 보어를 통과하여 하나 이상의 노즐 유출구로부터 유출된다. 슬래브(slab)의 연속 주조에 있어서, 통상적으로 노즐은 유출구 부분이 슬래브형 몰드 공동 내부에 위치된 상태로 수직으로 배치되어, 금속 흐름을 몰드의 상부로 지향시킨다.

슬래브 주조에 있어서, 노즐은, 이 노즐의 유출류가 슬래브형 몰드 공동의 협소한 면들을 향해 거의 수평으로 노즐의 양측면으로부터 노즐을 빠져나가는 2개 이상의 스트림(stream)으로 분할되도록 구성되는 것이 종종 바람직하다. 이러한 방식으로, 몰드로 흐르는 고온 용금의 대부분은 노즐에 의해 슬래브의 폭을 가로지르게 지향되어, 슬래브 몰드의 넓은 면에 직접 충돌하지 않고, 슬래브 내로 하방으로 직접 낙하하지 않는다. 노즐로부터 방출되는 유출 스트림이 거의 수평으로 배 향됨으로써, 몰드 내의 용금 풀 상부의 온도가 보다 균일해지는 것을 돕는다. 그것은 또한 주조하는 동안에 몰드의 상면에 첨가되는 윤활 분말을 보다 균일하게 용융시키는 것을 돕고, 슬래브의 균열, 주조 금속 제품 중의 비금속제 함유물 포함 및 가스 기포와 같은 주조 금속 제품에 있어서의 품질 문제를 방지하는 것을 돕는다.

슬래브 몰드(4) 내에 있는 주조용 노즐(2)의 전형적인 구성이 도 1에 도시되어 있다. 반대 방향의 용금 스트림이 주조용 노즐(2)을 거의 수평으로 빠져나가도록, 노즐(2)은 통상적으로 대향하는 측방향 유출구(10, 12)와, 중앙 보어(8) 바로 아래에 있는 폐쇄 저부(6)에 의해 용금 흐름을 수직 방향에서 수평 방향으로 선회시키도록 구성된다. 통상적으로, 슬래브 주조에 사용되는 주조용 노즐(2)에서의 용금 흐름의 소망하는 선회 각도는 슬래브 몰드의 폭, 주조 속도, 주조 합금 등에 따라 수직 방향에서부터 수평 방향을 향해 55 내지 105도 범위이다.

전형적으로, 중앙 보어, 단일 폐쇄 저부 및 측방향 유출구를 지닌 주조용 노즐은 노즐로부터의 용금 흐름을 거의 수평으로 선회시키기 위해서 사용된다. 간단한 단일 폐쇄 저부는 용금 흐름이 노즐로부터 하방으로 직접 빠져나가는 것을 방지하고, 따라서 용금 흐름은 수평으로 선회되어 노즐의 대향하는 측방향 유출구를 통해 빠져나가야 한다. 도 2, 도 3 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 측방향 유출구의 축은 중앙 보어의 수직축과 함께 설계 선회 각도라고 불리우는 소정 각도를 형성한다. 예컨대, 도 2는 설계 선회 각도가 90도이고 2개의 대향하는 측방향 유출구를 지닌 슬래브-주조용 노즐을 도시한다. 도 3는 설계 선회 각도가 55도이고 2개의 대향하는 측방향 유출구를 지닌 슬래브-주조용 노즐을 도시한다. 도 6는 설계 선회 각도가 105도이고 2개의 대향하는 측방향 유출구를 지닌 슬래브-주조용 노즐을 도시한다.

기존의 주조용 노즐은 다음과 같은 여러 결점을 갖고 있다. (1) 유출 스트림이 노즐의 설계 선회 각도를 달성하지 않고, 유출 스트림의 실제 선회 각도는 주조 작업시에 변동 및 원더링(wandering)되며, (2) 유출 스트림은 통상적으로 측방향 유출구의 개구 영역을 완전히 사용하지 않고, (3) 유출 스트림은, 이 유출 스트림 하부에서의 노즐 유출 속도가 유출 스트림 상부에서의 노즐 유출 속도에 비해 현저히 빠른, 불균일한 속도를 지니며, (4) 유출 스트림은 몰드 내의 액체 풀 내로 너무 깊숙이 침투하고, (5) 유출 스트림은 난류식 및 시간에 따라 변동하는 방식으로 스핀 및 교반된다. 이들 결점으로 인해, 몰드 내에서의 용금 흐름 패턴이 바람직하지 않고 불안정해지며, 노즐 보어와 노즐 유출구에 차단 침전물이 형성되며, 노즐 유출 스트림 및 몰드 내의 용금 풀에 과량의 난류가 초래된다. 이들 결점의 네트(net) 작용은 주조 장치의 작동 성능과 주조 슬래브의 품질에 악영향을 끼친다.

노즐의 폐쇄 저부의 구조를 변형하는 것과 같은 여러 방식으로 이들 문제를 해결하려는 시도가 있었다. 예컨대, 대향하는 측방향 유출구로부터 흘러나오는 유출 스트림을 개선하고 안정화시키기 위해서, 노즐의 폐쇄 저부가 도 4에 도시된 바와 같은 작은 구멍(14)에 의해 부분적으로 개방되어 비교적 소량의 용금 흐름이 하방으로 노즐을 빠져나올 수 있다. 폐쇄 저부에 있는 구멍은 측방향 유출구를 빠져나가는 유출 스트림을 약화시킨다. 선회된 유출 스트림을 약화시킴으로써, 이들 유출 스트림의 원더링이 감소할뿐만 아니라, 몰드의 협소한 면을 향해 선회되는 흐름량도 감소하고, 따라서 몰드의 협소한 단부에 도달하는 선회된 유출 스트림의 모멘텀 또는 침투력이 감소한다. 또한, 저부 구멍 또는 구멍들이 너무 크게 형성되면, 용금 흐름이 거의 수평으로 선회하지 않을 수도 있다.

대향하는 측방향 유출구로부터 흘러나오는 유출 스트림을 개선하고 안정화시키는 다른 방법은 폐쇄 저부가 유출구 하부 아래에 있는 노즐을 제공하는 것이다. 도 5에, 폐쇄 저부가 유출구 하부 아래에 배치된 노즐이 도시되어 있으며, 이 노즐을 양호한 형상의 폐쇄 저부를 지닌 노즐이라고 칭한다. 양호한 형상의 폐쇄 저부를 지닌 노즐은 기존의 노즐이 유출 스트림의 설계 선회 각도를 달성하지 못하고 유출 스트림의 원더링이 여전히 발생하는 것과 같은 전술한 결점을 해결하지 못한다. 양호한 형상의 폐쇄 저부를 지닌 노즐은 완전하지는 않지만 유출 스트림 속도의 균일성을 향상시킨다. 그러나, 유출 스트림의 교반 및 난류가 증가하고, 따라서 유출 스트림의 침투력이 감소하며, 유출 스트림이 충분한 모멘텀에 의해 몰드의 협소한 면에 도달하여, 몰드 내에서 일관성 있는 패턴의 흐름을 달성하는 유출 스트림의 능력이 악화된다.

대향하는 측방향 유출구로부터 흘러나오는 유출 스트림을 개선하고 안정화시키는 다른 방법은 상부 및 하부 측방향 유출구를 사용하는 것이다. 도 12에, 상부 및 하부 측방향 유출구를 지닌 노즐이 도시되어 있다. 이 노즐은 단면적이 일정하고 간단한 중앙 보어와, 폐쇄 저부 상부에 있는 대향하는 상부 및 하부 측방향 유출구를 지닌다. 그러한 노즐도 또한 전술한 결점을 해결하지는 못한다. 하부 측방향 유출구의 총 개구 면적이 중앙 보어의 개구 영역에 비해 작지 않으면, 상부 측방향 유출구로부터 방출되는 용금 흐름 비율은 하부 측방향 유출구로부터 방출되는 용금 흐름 비율보다 훨씬 적다. 이 경우, 상부 측방향 유출구로부터의 유출 스트림은 설계 선회 각도를 달성하지 못하고, 교반하며, 난류를 형성하고 불안정하며 원더링한다. 하부 측방향 유출구의 총 개구 면적이 중앙 보어의 개구 면적과 동일하거나 크면, 유출 스트림이 거의 또는 전혀 상부 측방향 유출구로부터 방출되지 않으며, 심지어는 용금이 몰드 내의 금속 풀로부터 상부 측방향 유출구를 통해 노즐 내로 흘러들어가서 노즐의 기능을 손상시킨다. 양자의 경우에, 단면적이 일정하고 간단한 중앙 보어와, 폐쇄 저부 상부에 있는 대향하는 상부 및 하부 측방향 유출구를 지닌 기존의 노즐은 전술한 문제를 해결하지 못한다.

도 7에, 사이토 등의 명의의 미국 특허 제4,949,778호에 개시되어 있는 것과 같은 폐쇄 저부 위에 상부 및 하부 측방향 유출구가 위치하는 다른 노즐이 도시되어 있다. 사이토 등은 노즐의 중앙 보어의 적어도 일부의 단면적이 노즐의 중심축 및 대향하는 측방향 유출구 주위에서 반경 방향으로 감소되는 노즐을 교시한다. 측방향 유출구의 총 개구 면적은 감소되기 전의 중앙 보어의 단면적의 2배 미만이고, 측방향 유출구는 중앙 보어의 감소된 부분 또는 부분들의 상부 또는 하부에 배치된다. 사이토 등은 또한 일조의 노즐 유출구의 개구 면적, 중앙 보어의 개구 면적, 감소된 후의 중앙 보어의 개구 면적 및 방출 계수 간의 수학적 관계를 교시한다.

도 7a, 도 7b 및 도 7c는 사이토 등의 명의의 미국 특허 제4,949,778호의 제1 실시예를 도시하는 도면을 재현한 것이다. 사이토 등은 중앙 보어 직경의 감소, 또는 환언하자면 중앙 보어의 수직 중심축을 중심으로 하는 모든 반경 방향 또는 수평 방향으로의 중앙 보어의 단면적 감소에 의한 노즐의 중앙 보어 단면적의 감소를 교시한다. 이 감소로 인해, 렛지형(ledge-like) 표면이 형성되며, 이 렛지형 표면은 중앙 보어의 전체 외주 또는 둘레 주위에서 연장되고, 렛지 아래에 있는 보어를 형성하며, 이 렛지 아래에 있는 보어는 렛지 위에 있는 보어보다 모든 반경 방향에서 협소하다. 따라서, 사이토 등의 교시에 따라, 하부 유출구는 감소된 보어에 의해 폭이 제한되고, 따라서 상부 유출구는 하부 유출구보다 넓으며, 수학적인 관계와 다른 특허의 교시에 따라, 하부 유출구는 그 폭보다 길어야 한다.

그러나, 사이토 등의 명의의 미국 특허 제4,949,778호의 교시에 따란 설계된 노즐은 여러 결점을 지닌다는 것이 확인되었다. 하부 유출구는 큰 수직 종횡비를 갖는다. 다시 말해서, 하부 유출구의 높이가 폭보다 크고, 따라서 유출 스트림이 하부 측방향 유출구의 개구 면적을 완전히 사용하지 않고, 유출 스트림의 하부에서의 노즐 유출 속도가 유출 스트림 상부에서의 노즐 유출 속도보다 현저히 빨라, 유출 스트림의 속도가 불균일하다. 노즐의 중앙 보어 전체 둘레 주위에서 연장되는 렛지형 원주면의 존재로 인하여, 상부 유출구로부터 방출되는 상부 유출 스트림의 스피닝과 교반이 제어되지 않는다. 다른 결점은 중앙 보어가 복수 배로 감소하는 경우에, 최상위 유출구가 몰드 내에 있는 용금의 표면 또는 메니스커스(meniscus)에 근접하여, 메니스커스에서의 난류와 레벨 변동이 증가한다는 것이다.

본 발명의 목적은, 용금의 연속 주조에 사용되는 침지 노즐로서, 중앙 보어를 지닌 본체로서, 이 중앙 보어는 본체의 대부분을 관통하고 폐쇄 단부에서 종결되는 것인 본체와, 침지 노즐의 종축을 중심으로 대칭으로 배치된 복수 쌍의 방출 유출구를 포함하는 침지 노즐에 있어서, 상기 중앙 보어의 단면적은 복수 쌍의 방출 유출구 사이에서 감소하고, 임의의 유출구의 높이 대 폭의 비율은 1 이하인 것을 특징으로 하는 침지 노즐을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 용금의 연속 주조에 사용되는 침지 노즐로서, 중앙 보어를 지닌 본체로서, 이 중앙 보어는 본체의 대부분을 관통하고 폐쇄 단부에서 종결되는 것인 본체와, 침지 노즐의 종축을 중심으로 대칭으로 배치된 복수 쌍의 방출 유출구를 포함하는 침지 노즐에 있어서, 상기 중앙 보어의 단면적은 복수 쌍의 방출 유출구 사이에서 감소하고, 침지 노즐의 폐쇄 단부에 보다 근접한 유출구의 폭은 침지 노즐의 폐쇄 단부로부터 멀리 떨어진 침지 노즐의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 침지 노즐을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 주조용 노즐과 주조 시스템의 개략도이다.

도 2는 종래의 주조용 노즐의 단면도이다.

도 3은 다른 종래의 주조용 노즐의 단면도이다.

도 4는 다른 종래의 주조용 노즐의 단면도이다.

도 5는 다른 종래의 주조용 노즐의 단면도이다.

도 6은 다른 종래의 주조용 노즐의 단면도이다.

도 7a는 다른 종래의 주조용 노즐의 사시도이다.

도 7b는 도 7a의 종래의 노즐의 단면도이다.

도 7c는 도 7a의 종래의 노즐의 단부도이다.

도 8a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주조용 노즐의 단면도이다.

도 8b는 도 8a의 선 8b-8b를 따라 취한 주조용 노즐의 단면도이다.

도 9는 도 8a의 주조용 노즐의 단면도이다.

도 10a는 본 발명의 변형예에 따른 주조용 노즐의 단면도이다.

도 10b는 도 10a의 선 10b-10b를 따라 취한 주조용 노즐의 단면도이다.

도 11은 도 10a의 주조용 노즐의 단면도이다.

도 12는 다른 종래의 주조용 노즐의 단면도이다.

도 13a는 본 발명의 변형예에 따른 주조용 노즐의 단면도이다.

도 13b는 도 13a의 주조용 노즐의 단면도이다.

도 8 및 도 9는 주조용 노즐(20)의 제1 실시예를 도시한다. 본 발명의 제1 실시예는 한쌍의 대향하는 상부 측방향 유출구(30) 및 한쌍의 대향하는 하부 측방향 유출구(32)를 포함한다. 본 실시예에서, 상부 유출구(30)의 수직 방향에서부터 수평 방향을 향한 설계 선회 각도는 하부 유출구(32)의 설계 선회 각도와 같은 90도이다. 각각의 상부 유출구(30)는 상부 엣지(22)와 하부 엣지(24)에 의해 형성된다. 주조용 노즐(20)의 중앙 보어(26)는 상부 유출구(30)의 하부 엣지(24)에 의해 측방향으로 제한된다. 측방향 제한부는 상부 유출구(30)의 단지 하부 엣지(24)만이 중앙 보어(26) 내로 침입함으로써 형성되고, 따라서 상부 유출구(30)의 상부 엣지(22) 상부에 있는 중앙 보어(26)의 측방향 개구가 상부 유출구(30)의 하부 엣지(24)에서의 중앙 보어(26)의 측방향 개구보다 크다.

하부 유출구(32)는 제한부 아래, 그리고 폐쇄 저부(36) 위에 위치한다. 측방향 제한부는 노즐(20)의 중앙 보어(26)의 전체 둘레 주위에서 연장되는 렛지형 원주면의 형상을 취하지 않는다. 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 측방향 제한부는 단지 중앙 보어의 측방향 개구를 감소시키고, 따라서 측방향 개구에 대해 90도에 있는 중앙 보어(26)의 크기는 변하지 않는다. 상부 및 하부 유출구(30, 32)의 설계 선회 각도가 반드시 90도로 동일할 필요는 없다. 또한, 상부 및 하부 유출구(30, 32)의 설계 선회 각도는 다를 수 있다. 양자의 경우, 설계 선회 각도는 수직 중앙 보어에 대해 거의 수평으로 선회하는 복수 개의 유출 스트림을 획득하기 위해서, 수직 방향에서 수평 방향으로 측정했을 때에 30 내지 105도의 범위일 것이다.

바람직하게는, 하부 측방향 유출구(32)의 폭은 상부 측방향 유출구(30)의 폭에 대하여 감소되지 않고, 측방향 유출구(30, 32)의 높이는 측방향 유출구(30, 32)의 폭보다 작은 것이 바람직하다. 측방향 유출구(30, 32)의 총 개구 면적은 측방향 유출구(30, 32) 상부에 있는 노즐(26)의 중앙 보어의 개구 면적의 2배 미만인 것이 바람직하고, 측방향 유출구(30, 32) 상부에 있는 노즐(20)의 중앙 보어(26)의 개구 면적보다 크거나 같은 것이 바람직하다. 노즐(20)은 거의 수평 방향을 향하는 소망하는 흐름의 선회를 달성하고, 이 동안 유출 스트림에 의해 유출구가 양호 하게 충전된다. 이것은 클로깅(clogging)을 방지하고 보다 균일한 유출 흐름 속도 및 스피닝과 교반이 현저히 감소된 보다 안정적이고 제어된 유출 스트림을 생성한다. 그 결과, 몰드 내에서 보다 바람직하고 일관성 있는 패턴의 흐름이 제공된다.

변형예에서는, 유출 스트림의 달성된 선회 각도가 보어의 수직 중심축에 대한 유출구의 하부 엣지의 각도에 의해 제어되고, 복수 개의 선회 각도 및 복수 개의 제한부가 사용될 수 있다. 도 10 및 도 11은 본 발명의 주조용 노즐의 실시예를 도시한다. 노즐(50)은 위아래로 배치되는 2쌍의 대향하는 상부 측방향 유출구(60, 64)와, 이들 상부 측방향 유출구 아래에 있는 한쌍의 대향하는 하부 측방향 유출구(62)를 포함한다. 본 실시예에서, 상부 측방향 유출구(60)의 수직 방향에서부터 수평 방향을 향하는 설계 선회 각도는 90도이고, 중앙 상부 측방향 유출구(64)의 설계 선회 각도는 75도이며, 하부 측방향 유출구(62)의 설계 선회 각도는 60도이다.

상부 측방향 유출구(60) 각각은 상부 엣지(72)와 하부 엣지(74)에 의해 형성된다. 주조용 노즐(50)의 중앙 보어(66)는 상부 측방향 유출구(60)의 하부 엣지(74)에 의해 측방향으로만 제한된다. 상부 측방향 유출구(60)가 중앙 보어(66) 내로 침입함으로써 각각의 측방 제한부가 형성되며, 따라서 상부 측방향 유출구(60)의 상부 엣지(72) 위에 있는 중앙 보어(66)의 측방향 개구는 동일한 상부 측방향 유출구(60)의 하부 엣지(74)에서의 중앙 보어(66)의 측방향 개구보다 크다. 본 발명의 이 실시예에서는 2개의 제한부를 포함한다. 최상위 유출구(60, 64)의 상부 엣지(72)에서의 중앙 보어(66)의 측방향 개구와, 중앙 보어(66)를 통한 흐름 방향으로 하방으로 이동하는 것을 고려하면, 단지 중앙 보어(66)의 측방향 개구만이 각각의 연속적인 제한부에 의해 계단식으로 감소된다. 측방향 제한부는 노즐(50)의 중앙 보어(66)의 전체 둘레 주위에서 연장되는 렛지형 원주면 형상을 취하지 않는다.

이전 실시예에 관하여 논의한 바와 같이, 단지 측방향 제한부만이 중앙 보어(66)의 측방향 개구를 감소시키고, 따라서 측방향 개구(60, 62, 64)에 대해 90도 위치에 있는 중앙 보어(66) 개구의 치수는 변하지 않는다. 최하위 유출구(62)는 최하위 제한부 아래, 그리고 폐쇄 저부(76) 위에 위치한다. 바람직하게는, 측방향 유출구(62, 64)의 폭은 상부에 있는 측방향 유출구(60, 62) 각각에 대하여 감소하지 않으며, 측방향 유출구(60, 62, 64)의 높이는 측방향 유출구(60, 62, 64)의 폭보다 작은 것이 바람직하다. 측방향 유출구(60, 62, 64)의 총 개구 면적은 측방향 유출구(60, 62, 64) 상부에 있는 노즐(50)의 중앙 보어(66)의 개구 면적의 2배 미만인 것이 바람직하고, 측방향 유출구(60, 62, 64) 상부에 있는 노즐(50)의 중앙 보어(66)의 개구 면적보다 크거나 같은 것이 바람직하다.

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 변형예를 도시한다. 주조용 노즐(90)은 전술한 실시예와 유사하게 구성된다. 그러나, 중앙 보어(92)의 면적을 감소시키는 측방향 제한부(98)는 중앙 보어(92) 완전히 가로질러 연장되지 않는다. 소망하는 흐름 특성을 달성하기 위해서, 측방향 개구(97)의 폭이 중앙 보어(92) 직경의 절반 이하여야 한다.

상부 유출구(60)의 하부 엣지(74)가 중앙 보어(66) 내로 침입함으로써 형성되고, 노즐의 하부 유출구(62, 64) 위, 그리고 노즐(60)의 폐쇄 저부 위에 있는 주조용 노즐(50)에 있는 중앙 보어(66)의 하나 이상의 측방향 제한부는 본 발명의 특징부이다. 노즐(50)의 저부(76)는 노즐(50)을 통해 흐르는 용금의 배압(backpressure)을 안정화시키기 위해서 기본적으로 폐쇄되어야 하며, 하나 이상의 측방향 제한부가 흐름의 소정 부분을 선회시켜 상부 유출 스트림을 형성하는 데 사용되는 반면, 흐름의 잔부는 후속해서 폐쇄 저부(76)에 의해 선회되어 하부 유출 스트림을 형성한다. 본 발명의 노즐(50)에서의 이러한 연속적인 흐름 분할과 흐름 선회로 인해, 각각의 유출구로부터 방출되는 용금의 방출율 및 속도와, 유출 스트림의 방출 각도가 변동하는 것이 종래의 노즐에 비해 현저히 적다. 측방향 제한부는 노즐(50)의 중앙 보어(66)의 전체 둘레 주위에서 연장되는 렛지형 원주면 형상을 취하지 않는다. 대신, 측방향 제한부는 단지 중앙 보어(66)의 측방향 개구를 감소시키기만 하고, 측방향 개구에 대해 90도 위치에 있는 중앙 보어의 개구의 치수는 본 발명의 제한부에 의해 변하지 않는다. 따라서, 상부 측방향 유출구의 폭에 대해 하부 측방향 유출구의 폭의 감소가 없을 것이 요구되며, 측방향 유출구들의 작은 수직 종횡비가 허용된다. 측방향 유출구의 수직 종횡비는 유출구 높이 대 유출구 폭의 비율로 정의된다. 바람직하게는, 모든 측방향 유출구의 수직 종횡비는 1 미만이다. 작은 수직 종횡비는 종래의 노즐에 비해, 획득되는 유출 스트림을 현저히 안정화시켜, 유출구를 보다 양호하게 충전하여 클로깅을 방지하고, 유출 스트림의 유출 흐름 속도가 보다 균일하며, 유출 스트림의 스피닝과 교반이 현저히 감소되고, 몰드 내에서 흐름 패턴이 난류가 거의 없고 매우 일관성 있는 것으로 확인되었다. 유출구의 수직 종횡비가 작으며, 측방향 유출구의 총 개구 면적이 상부에 있는 중앙 보어의 개구 면적보다 크거나 같고 중앙 보어의 개구 면적의 2배 미만인 본 발명의 주조용 노즐은 최상위 유출구가 매니커스에 근접하는 것을 허용하고, 따라서 심지어는 2개 이상의 제한부가 매니커스 파괴의 위험 없이 사용될 수 있다.

본 발명의 노즐에서는, 수직 방향에서부터 수평 방향을 향하는 선회 각도가 55 내지 105도이고 거의 수평인 복수 개의 상부 및 하부 유출 스트림이 용이하고 안정적으로 달성된다. 달성된 선회 각도는 종래의 노즐에 비해 설계 선회 각도와 보다 근접한다. 흐름을 복수 개의 상부 및 하부 유출 스트림으로 보다 확실하고 안정적으로 분할하는 것뿐만 아니라 상부 유출 스트림 및 하부 유출 스트림의 상이한 정상 선회 각도도 용이하게 실현될 수 있다. 이로 인해, 용금이 슬래브 몰드 내로 고도로 확산되고 여전히 수평으로 도입되는 것이 달성되고, 이것은 고수율 주조를 위해 바람직하며, 종래 기술의 결점을 극복한다.

측방향 제한부의 크기를 조정함으로써, 그 하부 엣지가 중앙 보어 내로 돌출하여 제한부를 형성하는 상부 유출구를 통해 노즐을 빠져나가는 용금 흐름 비율을 제어한다. 측방향 제한부의 크기는 제한부 위에 있는 수평면에서의 중앙 보어의 개구 면적에 대한 제한부에서의 수평면에서의 중앙 보어의 개구 면적의 비에 의해 규정된다. 따라서, 설계자는 전통적인 노즐에 비해 보다 확실하고 간단하게, 각각의 상부 측방향 유출구를 통해 본 발명의 노즐을 빠져나가는 총 흐름 비율을 조정할 수 있다.

본 발명을 다양하게 수정하고 변형할 수 있다는 것은 명백하다. 따라서, 이 하의 청구 범위의 범위 내에서, 전술한 것 이외의 방법으로 본 발명을 실행할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (27)

1. 용금(鎔金)의 연속 주조에 사용되는 침지 노즐로서,

   a) 중앙 보어를 지닌 본체로서, 이 중앙 보어는 본체의 대부분을 관통하고 폐쇄 단부에서 종결되는 것인 본체와,

   b) 침지 노즐의 종축을 중심으로 대칭으로 배치된 복수 쌍의 방출 유출구

   를 포함하는 침지 노즐에 있어서,

   상기 중앙 보어의 단면적은 복수 쌍의 방출 유출구 사이에서 감소하고, 임의의 유출구의 높이 대 폭의 비율은 1 이하인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 침지 노즐의 폐쇄 단부에 보다 근접한 유출구의 폭은 침지 노즐의 폐쇄 단부에서 멀리 떨어진 노즐의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모든 유출구의 총 면적은 용금 흐름에 대해 수직인 중앙 보어 단면적의 2배 미만인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모든 유출구의 총 면적은 용금 흐름에 대해 수직인 중앙 보어 단면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 침지 노즐은 2쌍 이상의 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 침지 노즐은 3쌍의 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이에 형성되는 각도는 30도 내지 105도인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폐쇄 단부로부터 가장 멀리 떨어져 있는 한쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이의 각도는 90도인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이에 형성되는 각도는 90도인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이에 형성되는 각도는 다른 각 쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이에 형성되는 각도와 다른 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
11. 제6항에 있어서, 각 쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이에 형성되는 각도는 각각 60도, 75도 및 90도인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
12. 제1항에 있어서, 상기 중앙 보어의 단면적은 이 중앙 보어의 전체 원주 둘레에서 감소하지 않는 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
13. 제12항에 있어서, 상기 중앙 보어의 단면적은 유출구의 반경 방향에 대해 수직인 반경 방향으로 감소하지 않는 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
14. 제13항에 있어서, 상기 중앙 보어의 단면적은 유출구의 반경 방향에 대해 수직인 반경 방향으로 연속적으로 감소하지 않는 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
15. 용금의 연속 주조에 사용되는 침지 노즐로서,

    a) 중앙 보어를 지닌 본체로서, 이 중앙 보어는 본체의 대부분을 관통하고 폐쇄 단부에서 종결되는 것인 본체와,

    b) 침지 노즐의 종축을 중심으로 대칭으로 배치된 복수 쌍의 방출 유출구

    를 포함하는 침지 노즐에 있어서,

    상기 중앙 보어의 단면적은 복수 쌍의 방출 유출구 사이에서 감소하고, 침지 노즐의 폐쇄 단부에 보다 근접한 유출구의 폭은 침지 노즐의 폐쇄 단부로부터 멀리 떨어진 침지 노즐의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
16. 제15항에 있어서, 모든 유출구의 총 면적은 용금 흐름에 대해 수직인 중앙 보어 단면적의 2배 미만인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 모든 유출구의 총 면적은 용금 흐름에 대해 수직인 중앙 보어 단면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 침지 노즐은 2쌍 이상의 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
19. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 침지 노즐은 3쌍의 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
20. 제15항 또는 제16항에 있어서, 각 쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이에 형성되는 각도는 30도 내지 105도인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
21. 제15항 또는 제16항에 있어서, 폐쇄 단부로부터 가장 멀리 떨어져 있는 한쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이의 각도는 90도인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
22. 제15항 또는 제16항에 있어서, 각 쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이에 형성되는 각도는 90도인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
23. 제15항 또는 제16항에 있어서, 각 쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이에 형성되는 각도는 다른 각 쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이에 형성되는 각도와 다른 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
24. 제20항에 있어서, 각 쌍의 유출구와 침지 노즐의 종축 사이에 형성되는 각도는 각각 60도, 75도 및 90도인 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
25. 제15항에 있어서, 상기 중앙 보어의 단면적은 이 중앙 보어의 전체 원주 둘레에서 감소하지 않는 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
26. 제25항에 있어서, 상기 중앙 보어의 단면적은 유출구의 반경 방향에 대해 수직인 반경 방향으로 감소하지 않는 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
27. 제25항에 있어서, 상기 중앙 보어의 단면적은 유출구의 반경 방향에 대해 수직인 반경 방향으로 연속적으로 감소하지 않는 것을 특징으로 하는 침지 노즐.

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