KR101132944B1

KR101132944B1 - 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치

Info

Publication number: KR101132944B1
Application number: KR1020067010621A
Authority: KR
Inventors: 로메오 카포토스티; 리카르도 토넬리; 프랑코 마치
Original assignee: 티센크룹 니로스타 게엠베하; 티센크룹 악키아이 스페시알리 테르니 에스. 피. 에이.
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2012-04-05
Also published as: CN1878630A; AU2003283829B2; US20070221357A1; KR20070001071A; WO2005042184A1; US7398817B2; AU2003283829A1; EP1682292B1; DE60325109D1; ATE416052T1; EP1682292A1; CN100406156C

Abstract

수평축을 갖는 두 개의 서로 반대로 회전하는 주조 롤러의 측면과 상기 롤러의 표면과 접촉하도록 위치된 두 개의 봉쇄 측면 플레이트(2a, 2b)에 의해 경계가 형성되는 스트립 연속 주조 주형의 영역(3)에 수용되고 노즐을 통해 공급되는 용융 금속의 불순물 구속 장치로서: 상기 용융 금속을 공급하기 위한 적어도 두 개의 제1그룹 홀들(4a, 4a') 및 용융 금속 공급을 위한 적어도 하나의 제2그룹 홀들(4b, 4b')을 갖고, 상기 제1그룹 홀은 각각 두 개의 롤러들(1a, 1b)의 대향하는 측면들 중 하나를 향하여 각각 형성되는 적어도 한 쌍의 홀들에 의해 형성되고, 그리고 상기 제2그룹 홀은 상기 측면 플레이트에 가장 가깝게 상기 측면 플레이트를 향하도록 형성되고, 그리고 상기 적어도 하나의 제2그룹 홀들(4b, 4b')은 상기 두 개의 제1그룹 홀들(4a, 4a')보다 더 깊은 위치에 형성되는 노즐(4); 그리고 상기 노즐의 단부와 봉쇄 측면 플레이트들(2a, 2b) 사이의 영역(3)의 일부에 위치하고, 상기 측면 플레이트 사이의 단면 형상이 동일 수평면 상에서 Y자 형상인 적어도 두 쌍의 배리어들(5);을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 불순물 구속 장치를 제공한다.

방출기, 배리어, 용융 금속, 불순물, 주조 주형

Description

연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치 {Apparatus for confining the impurities of a molten metal contained into a continuous casting mould}

본 발명은 철강을 공급하고 그리고 스트립 연속 주조 주형 내 불순물을 구속하기 위한 시스템의 분야에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 서로 반대로 회전하는(counter-rotating) 롤러들이 장착된 기기를 이용한 스트립 연속 주조에서, 주요 문제는 철강 내 산화물(용융 금속의 제련, 수송 또는 주조에 의해 발생)에 의해 주로 구성되는 불순물의 존재에 의해, 그리고 부유하고 그리고 수 제곱센티미터의 폭까지 두껍게 하는 용융 금속조(molten metal bath) 표면 위 덩어리를 이루기 쉬운 내화성 물질(공통적으로 활용되는 장치들로부터 발생)의 입자들에 의해 발생된다. 그러한 불순물들(통상적으로 "스컴"("scum")이라고 알려짐)은 회전하는 롤러들의 표면과 접촉하게 되고 그리고 그로부터 끌어 당겨지며, 그리고 나서 결정화되기 쉬운 스트립의 표면에서 응고되어 스트립 자체의 표면 상에 결함을 발생시킨다.

이 기술분야에서 이러한 문제의 발생을 회피하기 위하여 몇몇 장치들이 알려져 있으며, 이러한 장치는: 예컨대, 불활성 가스를 이용하여 주형 내 액체 욕조(liquid bath)를 보호하고 극히 깨끗한 용융 금속을 생성함으로써 금속 산화물을 제한한다. 그럼에도 불구하고, 실제로는 적어도 산업적 공정에서 예컨대, 레이들(ladle)로부터 턴디쉬(tundish)까지의 수송 또는 처리 중인 철강의 최소한의 산화마저도 피하는 것이 불가능하다. 턴디쉬 코팅(tundish coating), 스토퍼 로드(stopper rod) 또는 금형 안으로 금속을 공급하는 방출기 또는 턴디쉬 내 금속 덮개 분말과 같은 내화성 재료가 이용됨으로써 이미 언급된 바와 같이 다른 오염원들이 발생된다.

이러한 이유로, 일상적으로 롤러들의 축에 평행하게 주형 안에서 용융 금속 안으로 잠기는 배리어들을 활용하고, 주조 롤러들의 표면 근처에 이들 불순물들의 축적을 방지하는 시스템들이 개발되어 왔다.

특히, 일본 특허공개공보 JP 6-106304 및 JP 2001-321897는 롤러들의 축에 평행하게 배열되고 용융 금속 안으로 잠겨지는 한 쌍의 긴 배리어들 그리고 롤러들의 표면을 향한 방향의 홀들을 구비한 잠겨진 방출기(이하에서, "플런저"라고도 한다)를 통한 용융 금속 공급기를 제공한다. 용융 금속의 일부는 플런저 및 롤러들 사이에 위치하는 배리어들에 부딪치고 내측으로 반사되는 한편, 그 일부는 배리어들의 하부를 통과하여 롤러에 평행한 유동을 생성하고 이 유동은 배리어들에 의해 구성되는 격실 내부로 불순물들을 구속하는 부유하는 불순물들을 끌어올린다.

그러나, 이러한 방법에 의하면, 부유하는 불순물들이 완전하게 롤러 표면으로부터 제거되지 않고 특히 금형 구석 근처의 욕조(bath) 내에서 롤러들에 인접하여 축적이 발생할 수 있다. 이는 롤러들을 향한 방향의 유체 유동이 매우 약하고 충분히 효과적이지 못하기 때문이며, 그런 까닭에 배리어에 의해 부분적으로 차폐되고 그리고 불순물들이 주형 구석에 모이지 않게 홀들이 형성된다. 더욱이, 롤러들에 평행한 여러 표면 근방의 유동과 대조적으로 주형 구석 근처의, 배리어들에 의해 반사되고 측면 플레이트를 향한 방향의 유체 유동에 의해 감소되는 표면 근방의 유동은 배리어들 내부의 불순물들의 손쉬운 축적을 방해하고 그리고 배리어들 및 롤러들 사이의 침체 영역을 생성하며, 이 영역에서 불순물들은 두꺼워질 수 있고 그리고 철의 응고에 의해 주형 스트립 표면 위에 결함이 발생할 수 있다.

노즐의 홀들이나 배리어의 위치를 변경(대략 밀리미터로 한정됨)하면, 상기 배리어에 의해 반사된 금속 유동이 변할 수 있다는 점에서, 그리고 상기 금속 유동이 상기 배리어 아래를 통과하여 시스템에 의해 야기된 유체동역학적 작용을 현저하게 변하게 한다는 점에서, 상기와 같은 해법은 여러 단점을 갖는다. 산업용 철-제련 측면에서, 이는 중요한 문제를 일으킨다. 이는 치수 공차, 내화 부품용으로 널리 이용되는 조립 기술, 회피 불가능한 열팽창 및 기존 부품들의 침식에 기인하며, 스트립 주조 공정 중에 그러한 정밀도를 확보하는 것은 실제로 불가능하게 된다.

더욱이, 일본 공개특허공보 JP 6-106304에 개시된 장치는 플런저에 의해 공급된 용융 금속 중 적어도 일부의 용융 금속이 측면 플레이트 쪽을 직접적으로 향하지 않으므로 상기 일본 공개특허공보 JP 6-106304의 장치에 의하면, 바람직하지 못한 응고가 상기 플레이트 상에서 형성되어, 결과적으로 중요한 주조 문제를 발생시킨다.

일본 공개특허공보 JP 2001-321897 내에 기술된 장치는 부분적으로 측면 플레이트를 향한 방향으로 형성되는 용융 금속 공급기를 활용하며 따라서 측면 플레이트를 향한 방향의 방출기 홀들은 주조 롤러들의 표면을 향한 방향의 다른 홀들의 전체 영역의 0.3 내지 0.7 사이의 전체 영역비를 갖는다. 이러한 해법은, 측면 플레이트 상의 바람직하지 못한 응고가 형성되지 않게 하는 한편, 다른 한편으로 롤러의 표면에 평행하게 흐르는 표면 근방의 유동 외에도, 상기 기재한 단점을 해소시킬 수 있는 측면 플레이트 쪽을 향한 방향의 유체 유동을 야기하며, 이는 배리어 내측에서 불순물들이 용이하게 축적되지 않게 한다는 것이다.

미국 특허공보 US 5385199에는 주조 롤러의 표면에서 3 내지 10 ㎜ 의 범위의 거리로 상기 주조 롤러들의 표면에 평행하게 용융 금속조 안으로 잠기는 두 개의 배리어와 이 배리어의 이용 방법이 기재되어 있다. 이와 같은, 배리어의 사용 목적은, 롤러 자체의 회전 이동에 의해서 배리어와 롤러 사이의 한정된 공간에서 발생하는 난류 이동을 활용함으로써, 불순물이 롤러들에 인접한 욕조 표면에서 두꺼워지는 것을 회피하기 위한 것이다. 그러나, 이러한 방법을 사용하면, 배리어들과 롤러 사이의 욕조 상에서 철이 용이하게 응고될 수 있다. 이러한 응고는 스트립 표면에 크랙(crack) 및 내려앉은 부분(depression)과 같은 부적합한 결함을 야기하여 통상의 스트립 응고를 감소시킨다.

그러므로, 기술상 단점을 극복할 수 있는 장치를 특정 장소에 배치시킬 필요가 있다. 이러한 특정 장소의 장치 배치는 이하 기술된 바와 같이 명백한 다른 이점들을 추가로 갖는 본 발명에 의해 달성된다.

요컨대, 본 발명의 주제는 수평축을 갖는 두 개의 서로 반대로 회전하는(counter-rotating) 주조 롤러의 측면과 상기 롤러의 표면과 접촉하도록 위치된 두 개의 봉쇄 측면 플레이트(2a, 2b)에 의해 경계가 형성되는 스트립 연속 주조 주형의 영역(3)에 수용되고 노즐을 통해 공급되는 용융 금속의 불순물 구속 장치로서,

- 상기 용융 금속을 공급하기 위한 적어도 두 개의 제1그룹 홀들(4a, 4a') 및 용융 금속 공급을 위한 적어도 하나의 제2그룹 홀들(4b, 4b')을 갖고, 상기 제1그룹 홀은 각각 두 개의 롤러들(1a, 1b)의 대향하는 측면들 중 하나를 향하여 각각 형성되는 적어도 한 쌍의 홀들에 의해 형성되고, 그리고 상기 제2그룹 홀은 상기 측면 플레이트에 가장 가깝게 상기 측면 플레이트를 향하도록 형성되고, 그리고 상기 적어도 하나의 제2그룹 홀들(4b, 4b')은 상기 두 개의 제1그룹 홀들(4a, 4a')보다 더 깊은 위치에 형성되는 노즐(4); 그리고

- 노즐 단부와 봉쇄 측면 플레이트들(2a, 2b) 사이의 영역(3)의 일부에 위치하고, 상기 측면 플레이트 사이에서의 단면 형상이 동일 수평면 상에서 Y자 형상인 적어도 두 쌍의 배리어들(5);을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 불순물 구속 장치에 관한 것이다.

노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')은 상기 노즐의 중심에 대칭이고 롤러들의 축선의 연직선에 대하여 5°와 45°사이의 X각만큼 수평 평면에서 기울어져서, 각각의 쌍의 각각의 홀은 상기 홀에 가장 인접한 측면 플레이트를 향하여 퍼져나가는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')은 선택적으로 홀들의 각각의 쌍에 대하여 서로 다른 X각만큼 수평 평면에서 기울어진 것을 특징으로 한다.

노즐(4)의 제2그룹의 홀들(4b, 4b')은 두 개의 제1그룹의 홀들(4a, 4a') 중 어느 것에 대해서도 적어도 5 ㎜ 보다 깊은 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

노즐(4)의 제2그룹의 홀들(4b, 4b')은 0° 내지 30° 사이의 각만큼 아래 방향으로 기울어진 것을 특징으로 한다.

노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')은 0° 내지 45° 사이의 각만큼 윗 방향으로 기울어진 것을 특징으로 한다.

노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')의 단면은 원형이고, 이 원의 지름은 5 내지 20 ㎜인 것을 특징으로 한다.

노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')의 단면은 다각형인 것을 특징으로 한다.

노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')의 단면은 부분적으로 곡선형으로 이루어지고 부분적으로 다각형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')의 다각형 홀들의 단면 높이는, 적어도 20 ㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.

제2그룹의 홀들(4b, 4b')의 전체 영역 및 제1그룹의 홀들(4a, 4a')의 전체 영역의 비는 0.15와 0.30 사이인 것을 특징으로 한다.

노즐(4)은 그 중앙에서 롤러들의 측면에 수직한 방향으로 형성되고 노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a') 사이에 위치하는 적어도 하나의 추가 홀(10)을 갖는 것을 특징으로 한다.

Y각은 5° 내지 45° 사이인 것을 특징으로 한다.

배리어들(5) 각각은 하나 이상의 내화성 부품에 의해 구성되거나 Al₂O₃, BN, ZrO₂, SiC, SiN, SiO₂, MgO 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 화합물을 함유하는 세라믹 재료에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.

배리어들(5)은 상기 연직선에 대하여 기울어질 수 있는 것을 특징으로 한다.

배리어들(5)은 용융 금속조(molten metal bath) 위 상기 주형 내에 위치한 리드에 반대방향으로 고정될 수 있거나 상기 리드의 일부에 결합되어 일체화되고, 선택적으로 배리어들(5)은 노즐(4)에 고정되거나 상기 노즐의 일부인 것을 특징으로 한다.

배리어들(5)은 상부로부터 상기 용융 금속의 표면을 향한 방향의 불활성 가스나 환원 가스의 빠른 유동으로 채워지고, 상기 환원 가스가, 용융 금속의 표면상에 불어지기 이전에, 100℃ 보다 높은 온도로 예열되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 주제는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치의 사용 방법으로서, 배리어들(5)은 롤러들의 측면으로부터 적어도 10 ㎜ 이격되고, 측면 플레이트(2a, 2b)로부터 적어도 20 ㎜ 이격되며, 상기 노즐로부터 10 ㎜ 이내에 위치하는 것을 특징으로 하는 사용 방법에 관한 것이고, 상기 배리어들(5)은 용융 금속 안으로 적어도 5 ㎜ 부분적으로 침지되는 것을 특징으로 하는 사용 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일반적 특성의 기술이 이하에 주어진다. 첨부된 도면 및 실시예의 도움을 받아, 본 발명에 관한 보다 상세한 기술이 주어진 실시형태를 참조하여 제공될 것이며 이는 목적, 특징, 이점 및 그 작동 모드를 더 잘 알게 할 것이다.

도 1a는 롤러들의 평면을 향한 방향을 향한 홀들의 축을 통하여 통과하는 수평 평면상에 얻어지는 본 발명의 주요 장치 및 롤러 주형의 개략적 평면 단면도이고, 모든 요소는 여기서 단순화를 위하여 동일한 높이에서 도시된다.

도 1b는 롤러들의 회전축에 평행하고 금형 중앙을 통과하는 수직 평면에서 얻어지는 본 발명의 주요 장치 및 롤러 주형의 개략적 단면도이다.

도 1c는 롤러들의 회전축에 수직하고 롤러들의 측면에 인접한 수직 평면에서 얻어지는 본 발명의 주요 장치 및 롤러 주형의 개략적 단면도이다.

본 발명은 도 1에 개략적으로 도시된 장치로 구성되며, 상기 장치는 스트립을 직접 주조하는 서로 반대로 회전하는 롤러 주형에 용융 금속을 공급한다. 이러한 주형에 있어서, 용융 금속은 통상적으로 용융 금속조(3) 내에 침지된 내화 노즐(4)에 의해 공급되고, 상기 용융 금속조는 2개의 서로 반대로 회전하는 롤러와 상기 롤러의 측면을 가압하는 2개의 내화성 플레이트(2a, 2b)로 형성된 격실을 포함하며, 상기 용융 금속이 상기 롤러에 응고된다.

필연적으로 철강이 함유하는 (일반적으로 용융 금속의 정제, 수송 또는 주조에서 발생하는 산화물에 의해 그리고 내화성 재료의 입자들에 의해 구성되는) 불순물들은 용융 금속조의 표면에서 뭉쳐지고 부유하기 쉬워, 수 제곱센티미터 폭의 영역이 될 수 있는 두께의 증가를 야기시킨다. 이러한 불순물들("스컴"이라고 알려짐)은 회전 롤러의 표면과 접촉한 후 상기 표면으로부터 끌어내어져 스트립의 표면에서 응고되고 이러한 응고에 의해 스트립 표면에 결함을 발생시킨다.

본 발명의 목적은 크랙(crack), 내려앉은 부분(depressions) 또는 공동(cavity)이 없는 전체적으로 우수한 표면 품질을 갖는 주조 스트립을 얻기 위해, 주조 롤러들의 표면 근처의 용융 금속조의 표면에 불순물들이 축적되는 것을 방지하는 것이다.

본 발명의 특징인 방출 장치("플런저"나 "노즐"이라고도 함)가 도 1에 개략적으로 도시되어 있으며, 상기 방출 장치는 두 개의 롤러 표면을 대칭적으로 향한 두 개 이상의 쌍의 홀들(4a, 4a')을 통하여 용융 금속을 주형 안으로 공급하는 침지된 내화성 노즐(4)로 구성되고, 각각의 쌍의 각각의 홀은 롤러의 축선의 연직선에 대하여 적어도 5°의 X각만큼 기울어지며(상기 X각은 여러 쌍의 홀에 있어서 동일할 필요는 없다), 상기 주형의 측면을 향한 중심으로부터 대칭으로 분기되는 방향을 갖는다. 이들 홀들은 일반적으로 10 및 30 ㎜ 이내에서 제한적으로 침지되며(여기서, "침지"는 용융 금속조의 표면과 홀의 상부 단부 사이의 거리를 의미함), 불순물은 주형 측면 쪽으로 이송시키는 용융 금속(9)의 표면 근방의 유동을 생성한다. 주형 측면을 향한 기울기는 유체와 이에 따른 방향으로 부유하는 불순물의 적절한 이동을 기본적으로 보장한다.

더욱이, 플런저는 롤러들의 축에 평행한 홀들의 축을 구비한 측면 플레이트들을 향한 방향으로 각 측면에 하나씩 적어도 두 개의 홀들(4b, 4b')을 갖는다. 이들 홀들의 목적은 측면 플레이트 상에서의 바람직하지 못한 응고의 형성을 피하기 위해 용융 금속 유동(8)을 상기 측면 플레이트쪽으로 직접적으로 향하게 하는 것으로서, 상기 측면 플레이트 상의 응고는 스트립 단부의 품질을 저하시킬 수 있고 상기 측면 플레이트나 상기 스트립 자체의 파열을 야기할 수도 있다.

침지된 이들 홀들은 침지액 내에서 롤러들의 표면을 향한 방향의 홀들보다 적어도 5 ㎜ 더 깊은 것이 바람직하지만, 반드시 필요한 것은 아니나, 동일한 침지(깊이)를 가질 수도 있다. 이들 홀들(4b, 4b')의 전체 영역은 바람직하게는 주조 롤러들의 표면쪽을 향해 형성된 노즐의 다른 홀들(4a, 4a')의 전체 영역보다 0.15 배보다 크고 0.3 배보다 작다.

더욱이, 측면 플레이트들을 향한 방향으로 형성된 홀들(4b, 4b')은, 반드시 필요한 것은 아니지만, 바람직하게는 5°와 30° 사이의 각만큼 아래 방향으로 기울어지는데, 이는 홀과 이에 따른 플레이트 사이의 거리에 따라 결정된다.

이러한 방식으로 플레이트들을 향한 방향의 용융 금속 유동(8)은 불순물들을 주형 측면을 향한 방향으로 불순물들을 수송하는 표면 근방의 용융 금속 유동(9)보다 깊은 깊이에서 머무르며, 따라서 상기 불순물들의 이동을 방해한다. 이러한 해법이 없다면, 플레이트들을 향한 방향의 용융 금속의 적절한 품질, 및 주조 롤러들 근처의 욕조 표면의 영역(메니스커스; meniscus)으로부터 불순물의 효과적 제거를 동시에 보장하는 것은 불가능하다.

본 발명에서 제안된 장치는 노즐 단부와 측면 플레이트들 사이의 공간에 위치하고 그리고 5° 및 30° 사이의 각 쌍의 두 개의 배리어들 사이의 Y각 만큼 기울어진 두 쌍의 배리어들(5)에 의해 완성된다. 이러한 배리어들(5)은 노즐 벽과 접촉하게 될 수 있으나, 상기 벽으로부터 10㎜ 이상 떨어지지 않는 한편, 배리어들은 주조 롤러들 (바람직하게는 주조 롤러로부터 10㎜ 이상 떨어져야 함) 및 측면 플레이트들 (바람직하게는 측면 플레이트로부터 적어도 20㎜ 떨어져야 함) 중 어느 것과도 접촉하지 않는다. 이러한 배리어들이 내화성 재료나 세라믹 재료로 만들어진 바(bar)들로 구성되는 경우에, 이들 배리어들은 리드(lid, 도 1에 도시되지 않음)에 고정되는 것이 바람직하며, 이 리드는 일반적으로 용융 금속조가 산화되는 것을 방지하기 위해 사용되고 바람직하게는 5㎜ 보다 낮지 않은 깊이로 용융 금속 안으로 부분적으로 침지된다.

이러한 방식으로 위치하는 이러한 배리어들은 롤러들의 표면에 평행한 표면 근방의 용융 금속 유동(9)에 의해 유도되는 스컴의 이동을 안내하고 포함하는데 기여하여, 이러한 스컴을 롤러들 자체의 표면으로부터 제거하고 노즐 및 각 쌍의 배리어들 사이에 형성된 격실(7) 내측으로 이송할 수 있다.

본 발명의 장치의 특징은 응고된 스트립의 표면상에 결함이 발생하지 않게 하는 데 효과적이며, 또한 배리어들 사이의 격실 및 배리어들과 롤러 사이의 공간에 상당량의 불순물들을 채우는 데 효과적이다.

이는 유동(8)이 롤러 표면 근처의 불순물의 응집을 방해한다는 사실 때문이다.

실시예

52톤(ton)의 스테인리스 스틸(AISI 304)이 레이들(ladle)로부터 15-t 턴디쉬(tundish)를 통해 서로 반대로 회전하는 이중 롤러를 구비한 스트립 주형 안으로 주조되었다. 1520℃의 철강은 1500 ㎜의 직경과 1130 ㎜ 폭의 니켈 도금 구리로 제작된 스커트를 구비한 두 개의 주형 롤러들에 의해 형성된 격실 내 용융 금속조 안으로 부분적으로 침지된 내화성 노즐을 통해 주형 안으로 공급되며, 이 안에서 냉각되고, 그리고 롤러들의 측벽에 인접하여 이동된 내화성 재료로 제작된 두 개의 격실 플레이트들에 의해 경계가 설정된다. 420 ㎜ 정도의 용융 금속이 주형 안으로 공급되고 그리고 대략 2,8 ㎜ 두께의 스트립이 48분의 전체 주조 시간동안 대략 48 m/min의 주조 속도에서 주조된다.

용융 금속조(molten metal bath)의 표면은 철강 구조물에 의해 지지되고 그 아래에서 산화로부터 욕조를 보호하기 위해 질소가 공급되는 내화성 리드에 의해 보호된다.

용융 금속을 주형으로 공급하기 위한 노즐은 턴디쉬(tundish)와 결합되는 수직 파이프용 원형 단면을 구비하고 뒤집힌 T 형상을 갖는 알루미나-그래파이트(alumina-graphite)로 제작되는 한편, 수평 부분은 대략 다음의 치수: 길이 700 ㎜, 폭 100 ㎜, 높이 140 ㎜를 갖는 평행사변형 형상으로 구성된다. 노즐은 롤러의 축에 평행한 700 ㎜의 긴 벽과 측면 플레이트들에 평행한 두 개의 100 ㎜의 폭 벽을 갖는다.

바닥 벽으로부터 35 ㎜ 떨어진 위치에서, 주조 롤러들 쪽을 향한 양측의 긴 벽에서, 15 ㎜의 직경과 롤러들의 표면을 향한 방향으로 형성된 수평 축을 구비하고 곡선 단면을 갖지며, T형 노즐의 각 어깨부(arm)에서 중심에 대하여 대칭으로 위치하는 네 쌍의 홀들이 얻어진다. 노즐 어깨부의 홀들 각각은 서로 95 ㎜ 만큼 등간격으로 위치하고 그리고 벽들 자체에 수직에 대해 30° 만큼 기울어지며, 이때 각 어깨부(arm)의 단부의 경계를 형성하는 짧은 벽을 향한 방향으로 얻어진다.

노즐의 각 어깨부의 단부에 위치하는, 상기 노즐의 두 개의 짧은 벽 중 각각의 벽에서, 대향하는 측면 플레이트를 향한 방향으로 형성되고 30°만큼의 각으로 아래로 기울어진 라운드형 홀이 얻어진다.

동작 조건하에서 긴 측면에서의 홀들은 20 ㎜ 침지하는 한편, 측면 플레이트들을 향한 방향으로 형성된 홀들은 30 ㎜ 침지한다.

Al₂O₃계 및 SiO₂계열이고, 180 ㎜의 길이와, 60 ㎜의 높이 및 20 ㎜의 두께를 갖는 네 개의 내화성 섬유 배리어들은 전술한 리드에 고정되어, 용융 금속의 자유표면에 수직하고 리드를 향한 긴 측면을 구비하여 수직한 위치로 배치된다. 두 쌍으로 구성되고 긴 측면이 V를 형성하도록 배치된 배리어들은 노즐의 좁은 측면 및 대향하는 측면 플레이트들 사이에 형성된 두 개의 영역에 위치한다. 쌍으로 구성된 두 개의 배리어들은 노즐의 수직한 짧은 벽들과 접촉하여 배치하고, 상기 짧은 벽 사이에서 30°의 각을 형성하도록 기울어지며 그리고 측면 플레이트들로부터 36 ㎜, 롤러들로부터 40 ㎜의 최소 거리를 갖도록 도시된다.

기술된 노즐과 함께 배리어들이 테스트될 때, 이들 배리어들은 용융 금속 내에 20 ㎜만큼 침지되고, 욕조 표면에서 부유하는 불순물들을 모으기 위한 대략 사다리꼴 형상의 두 영역을 결정하며, 상기 영역의 한정된 면들은 배리어들 그 자체(사다리꼴의 경사진 측면), 노즐의 좁은 측면(작은 변) 및 측면 플레이트 자체(큰 변)로 구성되나, 상기 측면 플레이트(후자)는 배리어들과 접촉하지 않는다.

이렇게 위치된 배리어들은 롤러들의 표면에 평행한 표면 근방의 용융 금속 유동에 의해 유도된 불순물의 이동을 포함하여 안내하도록 구성되어, 이들 불순물들을 롤러들 자체의 표면으로부터 제거하고 수집 영역(gathering area) 안으로 수송할 수 있다.

본 발명에 따른 장치를 사용하는 연속 주조 테스트는 제조된 스트립 표면상의 불순물들로부터 발생되는 실질적인 크랙(crack), 내려앉은 부분(depression) 및 공동(cavity)이 없는 우수한 품질의 스트립의 생산을 가능하게 한다.

본 발명에 따르면, 스트립 연속 주조 주형의 영역(3)에 수용되고 노즐을 통해 공급되는 용융 금속의 불순물을 효과적으로 구속함으로써 보다 우수한 품질의 스트립을 제조할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.

Claims

수평축을 갖는 두 개의 서로 반대로 회전하는(counter-rotating) 주조 롤러의 측면과 상기 롤러의 표면과 접촉하도록 위치된 두 개의 봉쇄 측면 플레이트(2a, 2b)에 의해 경계가 형성되는 스트립 연속 주조 주형의 영역(3)에 수용되고 노즐을 통해 공급되는 용융 금속의 불순물 구속 장치로서,

- 상기 용융 금속을 공급하기 위한 적어도 두 개의 제1그룹 홀들(4a, 4a') 및 용융 금속 공급을 위한 적어도 하나의 제2그룹 홀들(4b, 4b')을 갖고, 상기 제1그룹 홀은 각각 두 개의 롤러들(1a, 1b)의 대향하는 측면들 중 하나를 향하여 각각 형성되는 적어도 한 쌍의 홀들에 의해 형성되고, 그리고 상기 제2그룹 홀은 상기 측면 플레이트에 가장 가깝게 상기 측면 플레이트를 향하도록 형성되고, 그리고 상기 적어도 하나의 제2그룹 홀들(4b, 4b')은 상기 두 개의 제1그룹 홀들(4a, 4a')보다 더 깊은 위치에 형성되는 노즐(4); 그리고

- 노즐 단부와 봉쇄 측면 플레이트들(2a, 2b) 사이의 영역(3)의 일부에 위치하고, 상기 측면 플레이트 사이에서의 단면 형상이 동일 수평면 상에서 Y자 형상인 적어도 두 쌍의 배리어들(5);

을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')은 상기 노즐의 중심에 대칭이고 상기 롤러들의 축선의 연직선에 대하여 5°와 45° 사이의 X각 만큼 상기 수평 평면에서 기울어져서, 각각의 쌍의 각각의 홀은 상기 홀에 가장 인접한 측면 플레이트를 향하여 퍼져나가는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')은 상기 홀들의 각각의 쌍에 대하여 서로 다른 X각만큼 상기 수평 평면에서 기울어진 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐(4)의 제2그룹의 홀들(4b, 4b')은 상기 두 개의 제1그룹의 홀들(4a, 4a') 중 어느 것에 대해서도 적어도 5 ㎜ 보다 깊은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐(4)의 제2그룹의 홀들(4b, 4b')은 0° 내지 30° 사이의 각만큼 아래 방향으로 기울어진 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')은 0° 내지 45° 사이의 각만큼 윗 방향으로 기울어진 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')의 단면은 원형이고, 이 원의 지름은 5 내지 20 ㎜인 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')의 단면은 다각형인 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')의 단면은 부분적으로 곡선형으로 이루어지고 부분적으로 다각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a')의 다각형 홀들의 단면의 높이는 20㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2그룹의 홀들(4b, 4b')의 전체 영역 및 상기 제1그룹의 홀들(4a, 4a')의 전체 영역의 비는 0.15와 0.30 사이인 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐(4)은 그 중앙에서 상기 롤러들의 측면에 수직한 방향으로 형성되고 상기 노즐(4)의 제1그룹의 홀들(4a, 4a') 사이에 위치하는 적어도 하나의 추가 홀(10)을 갖는 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Y자 형상의 사이각은 5° 내지 45° 사이인 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배리어들(5) 각각은 하나 이상의 내화성 부품에 의해 구성되거나, Al₂O₃, BN, ZrO₂, SiC, SiN, SiO₂, MgO 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 화합물을 함유하는 세라믹 재료에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배리어들(5)은 롤러들의 축선의 연직선에 대하여 기울어질 수 있는 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배리어들(5)은 용융 금속조(molten metal bath) 위 상기 주형 내에 위치한 리드에 반대 방향으로 고정될 수 있거나 또는 상기 리드의 일부에 결합되어 일체화되는 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배리어들(5)은 상기 노즐(4)에 고정되거나 또는 상기 노즐의 일부인 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배리어들(5)은 상부로부터 상기 용융 금속의 표면을 향한 방향의 불활성 가스나 환원 가스의 빠른 유동으로 채워지는 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 환원 가스가, 상기 용융 금속의 표면 상에 불어지기 이전에, 100℃ 보다 높은 온도로 예열되는 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치의 사용 방법으로서, 상기 배리어들(5)은 상기 롤러들의 측면으로부터 적어도 10㎜ 이격되고, 상기 측면 플레이트(2a, 2b)로부터 적어도 20㎜ 이격되며, 상기 노즐로부터 10 ㎜ 이내에 위치하는 것을 특징으로 하는 사용 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 배리어들(5)은 상기 용융 금속 안으로 적어도 5㎜ 부분적으로 침지되는 것을 특징으로 하는 스트립 연속 주조 주형에 수용된 용융 금속의 불순물 구속 장치의 사용 방법