KR101264238B1 - 침지노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 턴디쉬의 바닥부에 연결되어 몰드 내의 용강에 침지되는 상부의 몸체와 하부의 토출부로 이루어진 침지노즐에 관한 것으로, 상기 토출부의 내부 중앙에 지지대가 형성되고, 상기 토출부의 하단과 측면에 모서리가 둥근 형상을 갖는 토출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 침지노즐를 제공한다.
본 발명에 의하면, 침지노즐 내부의 형상을 개선함으로써 침지노즐에 미치는 인장응력을 감소시키고, 토출구의 형상을 타원으로 형성함으로써 토출구의 모서리 부분에 집중되는 인장응력의 집중을 해소하여 침지노즐에 발생되는 세로균열을 방지해 안정적인 연속주조가 가능하며, 침지노즐 내부로 유입된 용강을 특정한 각도로 분할하여 토출구로 배출시킴으로써 용강의 유동을 안정화시켜 용강의 편류와 그로 인한 슬라브 표면 결함을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

침지노즐{SERBMERGED ENTRY NOZZLE}

본 발명은 턴디쉬의 바닥부에 연결되어 몰드 내의 용강에 침지되는 상부의 몸체와 하부의 토출부로 이루어진 침지노즐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 턴디쉬에 연결된 침지노즐의 세로크랙을 방지하고, 안정된 탕면을 확보하여 표면 크랙의 발생을 감소시켜 무결함 주편을 생산할 수 있는 침지노즐에 관한 것이다.

일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 전기로(1)에서 고철 또는 용선을 주원료로 하여 용강을 제조 및 정련한 다음 연속 주조하여 압연 강판을 제조하는 데 있어서, 고철 또는 용선을 전기로(1)에 장입한 후 전력을 투입하여 고철을 용해, 용강 승열시켜 래들(2)로 출강한 다음 래들 퍼네이스(LF, 3)에서 용강을 2차 정련 및 승온시킨 후, 연속주조공정으로 이송하여 연속주조기(4)에서 연속으로 주조하게 된다.

이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(8)의 바닥에 연결된 침지노즐(6)을 통해 용강을 주형(5)에 토출시켜 슬라브(7)를 생산하는 바, 침지노즐(6)은 고온의 용강과 접촉해도 파손되지 않도록 내화물로 되어 있지만, 도 4에 나타난 바와 같이 침지노즐의 두께 방향으로 인장응력이 미친다.

이로 인하여, 도 5의 사진에 나타난 바와 같이 침지노즐의 몸체와 토출부에 세로크랙이 발생하게 될 뿐만 아니라, 토출부에 형성된 토출구의 단면 형상이 직사각이어서 모서리 부분에 인장응력이 집중되어 크랙의 전이가 용이하게 되므로 침지노즐이 쉽게 파손되고, 심지어는 이로 인하여 용강이 누출되는 사고가 발생되기도 한다.

게다가, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 침지노즐(6)은 단공의 스트레이트 쓰루(straight through)형으로 형성되었기 때문에 침지노즐(6)에 의한 주형(5) 내의 용강 유동이 비대칭적으로 생성되어 주형(5)의 양측에서 침지노즐(6) 쪽으로의 유동중 한쪽만 빨라지는 편류가 발생되며, 더욱이 용강이 침지노즐(6)과 주형(5) 사이의 좁은 영역을 통과해야 하므로 이 부분에서의 속도가 더욱 빨라지게 되어 점선 원내의 표시부분과 같이 침지노즐(6) 모서리 부분의 탕면이 하강하는 현상이 발생한다.

이로 인하여, 국부적으로 응고지연이 발생하고 응고셀의 두께가 다른 부분에 비해 얇아지므로 인장응력이 가해질 때 슬라브에 표면 크랙이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 턴디쉬 바닥부에 연결되어 몰드 내의 용강에 침지되는 침지노즐의 형상을 개선함으로써 침지노즐의 세로크랙을 방지하고 안정된 탕면을 확보하여 표면 크랙의 발생을 감소시켜 무결함 주편을 생산하는 침지노즐의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 턴디쉬의 바닥부에 연결되어 몰드 내의 용강에 침지되는 상부의 몸체와 하부의 토출부로 이루어진 침지노즐에 있어서, 상기 토출부의 내부 중앙에 지지대가 형성되고, 상기 토출부의 하단과 측면에 모서리가 둥근 형상을 갖는 토출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 침지노즐을 제공한다.

이때, 상기 지지대는 정단면이 삼각형으로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 지지대는 상기 토출부의 상부까지 연장 형성된 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 지지대의 양측에 상기 지지대의 높이보다 낮은 분리대가 형성되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 침지노즐 내부의 형상을 개선함으로써 침지노즐에 미치는 인장응력을 감소시키고, 토출구의 형상을 타원으로 형성함으로써 토출구의 모서리 부분에 집중되는 인장응력의 집중을 해소하여 침지노즐에 발생되는 세로균열을 방지해 안정적인 연속주조가 가능하며, 침지노즐 내부로 유입된 용강을 특정한 각도로 분할하여 토출구로 배출시킴으로써 용강의 유동을 안정화시켜 용강의 편류와 그로 인한 슬라브 표면 결함을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 전기로를 사용한 공정을 나타낸 개략도.
도 2는 연속주조기의 주형에 종래의 침지노즐을 적용한 상태의 사시도.
도 3은 종래의 침지노즐 사용시 주형내 용강유동현상의 모식도.
도 4는 종래의 침지노즐에 두께 방향으로 인장응력이 미치는 모습을 도시한 개략도.
도 5는 종래의 침지노즐 사용시 세로크랙이 발생한 사진.
도 6은 본 발명에 따른 침지노즐의 정단면도.
도 7은 본 발명에 따른 침지노즐의 측면 토출구의 형상을 나타낸 사진과 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 침지노즐 사용시 주형내 용강유동현상의 모식도.

이하, 본 발명의 구성에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명자들은 침지노즐의 내화물과 외부의 온도 차이 및 턴디쉬(8)로부터 침지노즐(6) 내부로 유입되는 용강의 압력이 턴디쉬의 침지노즐 균열의 주요 원인이라는 것을 밝혀 내고, 침지노즐 내부의 형상을 개선함으로써 침지노즐에 미치는 인장응력을 감소시키고, 토출구의 형상을 타원으로 형성하여 토출구의 모서리 부분에 집중되는 인장응력의 집중을 해소함으로 인하여 침지노즐에 발생되는 세로균열을 방지해 안정적인 연속주조가 가능하며, 침지노즐 내부로 유입되는 용강을 특정한 각도로 분할하여 토출구로 배출시킴으로써 용강의 유동을 안정화시켜 용강의 편류와 그로 인한 슬라브 표면 결함을 방지할 수 있는 침지노즐을 개발하였다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 침지노즐은 턴디쉬(8)의 바닥부에 연결되어 몰드 내의 용강에 침지되고, 상부의 몸체(20)와 하부의 토출구(30)로 이루어진다.

일반 제강 공정에서의 턴디쉬 침지노즐의 형상은 원통의 직통형이어서 용강의 흐름이 원활하므로 세로균열 현상이 발생하지 않으나, 하이밀 공정에서는 주걱형의 침지노즐을 사용함으로 인하여 정체 영역이 발생하여 용강의 흐름이 지연될 수 있고, 토출부에 인장응력이 집중되어 크랙의 전이가 용이한 특징이 있다.

이를 방지하기 위해 토출부(30)의 내부 중앙에 지지대(40)를 형성하는 바, 토출부(30)에 미치는 인장응력은 단면적과 반비례하므로, 상기 지지대(40)를 형성하여 침지노즐 내부를 지지함으로써 토출부에 집중되는 인장응력을 분산시켜 크랙의 발생 및 전이를 방지할 수 있다.

이때, 상기 지지대(40)는 정단면이 동일한 각도의 경사면을 갖는 삼각형으로 이루어지는 것이 바람직한 바, 이로 인하여 침지노즐의 내부로 흐르는 용강이 지지대(40) 양측의 동일한 경사진 각도를 따라 분할되어 흐르도록 하여 용강을 대칭 유동되도록 분리시킴으로써 두께 방향의 인장응력을 감소시키고, 몰드로 토출되는 용강의 비대칭 흐름을 최소화하여 용강의 유동을 안정화시킬 수 있다.

또한, 상기 지지대(40)는 토출부(30)의 상부까지 연장 형성되는 것이 바람직 한 바, 몸체로부터 흘러 온 용강을 보다 신속히 분리시켜 토출부에서의 크랙 발생을 저감할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 토출부(30)의 하단에 형성된 메인토출구(32)와 상기 토출부(30)의 양측면에 형성된 측면토출구(31)는 모따기를 하여 모서리가 둥근 형태로 형성되며, 이로 인해 단면 형상이 직사각이어서 모서리 부분에 집중되는 인장응력에 의한 크랙의 발생 및 전이가 방지되므로 침지노즐이 쉽게 파손되는 현상 및 용강의 유출을 막을 수 있다.

한편, 상기 지지대(40)의 양측에는 상기 지지대(40)의 높이보다 낮은 분리대(50)가 형성되는 것이 바람직한 바, 상기 분리대는 상기 지지대(40)의 좌·우측에 형성되어 토출부(30)의 단면적을 확대시키고, 용강의 유동패턴을 토출부(30)의 하단과 측면으로 적정하게 재분배시킴으로써, 도 8에 나타난 바와 같이, 용강의 비대칭 흐름을 최소화하여 용강의 유동을 안정화 시키고 안정된 탕면을 확보하여 슬래브의 표면 크랙의 발생을 감소시켜 무결함 주편을 생산할 수 있다.

결국, 본 발명은 침지노즐 내부의 형상을 개선함으로써 침지노즐에 미치는 인장응력을 감소시키고, 토출구의 형상을 타원으로 형성하여 모서리 부분에 집중되는 인장응력의 집중을 해소하여 세로균열을 방지해 안정적인 연속주조가 가능하며, 용강을 특정한 각도로 분할하여 토출구로 배출시킴으로써 용강의 유동을 안정화시켜 용강의 편류와 그로 인한 슬라브 표면 결함을 방지할 수 있다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있을 것이다.

1. 전기로 2. 래들
3. 래들 퍼네이스(LF) 4. 연속주조기
5. 주형 6. 침지노즐
7. 슬라브 8. 턴디쉬
9. 크랙
10. 본 발명에 따른 침지노즐 20. 몸체
30. 토출구 31. 측면토출구
32. 메인토출구 40. 지지대
50. 분리대

Claims (4)

1. 턴디쉬의 바닥부에 연결되어 몰드 내의 용강에 침지된 복수의 토출구들을 가지는 침지노즐에 있어서,
   하부를 향해 단면적이 점진적으로 증가하는 상부유로를 가지는 상부의 몸체; 및
   상기 몸체에 연결되어 상기 상부유로와 상기 토출구들을 연통하는 하부유로를 가지며, 하단과 측면에 모서리가 둥근 형상의 상기 토출구들이 각각 형성되는 하부의 토출부;
   상기 토출부의 내부에 형성된 상기 하부유로의 중앙에 설치되어 상기 하부유로를 구획하며, 상기 토출부의 상부까지 연장 형성된 정단면이 삼각형인 지지대;
   상기 지지대의 양측에 설치되어 상기 지지대에 의해 구획된 상기 하부유로를 각각 구획하며, 상기 지지대의 높이보다 낮고 상단이 곡면인 분리대를 포함하되,
   상기 상부유로의 내측경사 및 상기 지지대의 양측경사, 그리고 상기 지지대와 대향되는 상기 분리대의 내측경사는 서로 나란하며,
   상기 지지대와 상기 분리대 사이에 위치하여 상기 토출부의 하단에 형성된 상기 토출구와 연통되는 상기 하부유로 및 상기 분리대의 외측에 위치하여 상기 토출부의 측면에 형성된 상기 토출구와 연통되는 상기 하부유로는 상기 분리대를 중심으로 외측경사지고,
   상기 분리대의 외측에 위치하는 상기 하부유로의 경사각이 상기 지지대와 상기 분리대 사이에 위치하는 상기 하부유로의 경사각보다 큰, 침지노즐.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제

Images