KR101492671B1

KR101492671B1 - 주탕용 노즐 및 연속 주조 장치

Info

Publication number: KR101492671B1
Application number: KR1020107013347A
Authority: KR
Inventors: 마사시 후꾸다
Original assignee: 쇼와 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2015-02-12
Also published as: CN101945718B; PT2243575T; KR20100097702A; CN101945718A; EP2243575A1; JP5324081B2; EP2243575A4; WO2009078433A1; US20110120665A1; EP2243575B1; US8776863B2; JP2009148768A

Abstract

용탕과의 반응을 방지하여, 고품질의 주괴를 장시간 연속적으로 주조할 수 있는 주탕용 노즐을 제공한다.
연속 주조 장치(1)의 용탕 수용부(10)와 주형(40) 사이에 배치되는 주탕용 노즐(20)이며, 적어도 1개의 주탕 통로(21)를 갖고 내화물로 이루어지는 통형의 본체부(22)를 구비하고, 이 본체부(22)의 주탕 통로(21)에, 열전도율이 10 내지 30W/(mㆍ℃)이고 용탕과 반응하지 않는 재료로 구성된 슬리브(23)가 끼움 장착되어 있다.

Description

주탕용 노즐 및 연속 주조 장치{MOLTEN METAL POURING NOZZLE AND CONTINUOUS MOLDING DEVICE}

본 발명은 용탕 수용부와 주형 사이에 배치하는 주탕용 노즐, 및 이 주탕용 노즐을 구비한 연속 주조 장치에 관한 것이다.

도 6은 종래의 수평 연속 주조 장치(2)의 구조를 나타내고 있다(특허문헌 1, 2 참조).

상기 수평 연속 주조 장치(2)에 있어서, 용탕 수용부(10) 내의 용탕(M)은 출탕구(11)를 지나 주탕용 노즐(70)의 주탕 통로(71)를 통과한 후, 대략 수평하게 설치된 통 형상 주형(40) 내에 들어가고, 여기서 강제 냉각되어 용탕의 외표면에 응고 껍질이 형성된다. 또한 주형(40)으로부터 인출된 주괴(S)에 냉각수(C)가 직접 방사되어, 주괴 내부까지 금속의 응고가 진행되면서 주괴(S)가 연속적으로 인출된다. 또한, (43)은 주형(40)의 입구측에 개구되어 주형 내에 윤활유를 공급하기 위한 공급관이다.

상기 주탕용 노즐(70)의 재료로서는, 열전도율이 0.1 내지 0.4W/(mㆍ℃) 정도인 내화재, 예를 들어 규산칼슘을 많이 포함하는 내화재가 사용되고 있다.

일본 특허 공개 평11-170014호 공보 일본 특허 공개 제2006-110558호 공보

상기 구성의 수평 연속 주조 장치(2)에서 Mg를 1% 이상 함유하는 알루미늄 합금을 주조하는 경우, 용탕과 주탕용 노즐(70)을 구성하는 규산칼슘이 반응하여 Ca, Mg, O를 포함하는 화합물을 생성하고, 이들 반응 생성물이 주탕 통로(71)의 벽면에 부착한다는 문제점이 있었다. 주탕 통로(71)에 반응 생성물이 부착한 상태에서 연속 주조를 행하면, 유로 단면에 있어서의 용탕(M)의 온도 분포가 불균일해져, 주괴 품질의 저하의 원인으로 되고, 또한 반응 생성물이 축적되어 가면 주탕 통로(71)가 막혀 장시간의 연속 운전이 불가능해지는 경우가 있다. 또한, 용탕(M)의 흐름에 의해 벽면으로부터 반응 생성물이 벗겨져 떨어져 용탕(M)에 혼입되면, 반응 생성물을 혼입한 상태에서 응고되어 주괴 품질이 현저하게 저하된다.

본 발명은 상술한 기술 배경을 감안하여, 용탕과의 반응을 방지하고, 고품질의 주괴를 장시간 연속적으로 주조할 수 있는 주탕용 노즐, 및 이 주탕 노즐을 구비한 연속 주조 장치의 제공을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 하기 [1] 내지 [10]에 기재된 구성을 갖는다.

[1] 연속 주조 장치의 용탕 수용부와 주형 사이에 배치되는 주탕용 노즐이며,

적어도 1개의 주탕 통로를 갖고 내화물로 이루어지는 통형의 본체부를 구비하고, 이 본체부의 주탕 통로에, 열전도율이 10 내지 30W/(mㆍ℃)이고 용탕과 반응하지 않는 재료로 구성된 슬리브가 끼움 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 주탕용 노즐.

[2] 상기 슬리브의 두께가 0.5 내지 3㎜인 전항 1에 기재된 주탕용 노즐.

[3] 상기 슬리브에 볼록부 또는 오목부를 형성하는 한편, 상기 볼록부 또는 오목부에 대응하는 오목부 또는 볼록부를 본체부에 형성하고, 이들의 요철 끼워 맞춤에 의해 슬리브가 본체부의 주탕 통로에 대하여 빠짐 방지 상태로 끼움 장착되어 있는 전항 1 또는 2에 기재된 주탕용 노즐.

[4] 상기 슬리브의 용탕 입구측 단부에 외측으로 돌출되는 플랜지부를 설치하는 한편, 상기 본체부의 주탕 통로의 용탕 입구측 단부면에 상기 플랜지부를 끼워 맞추는 오목부가 형성되어 있는 전항 3에 기재된 주탕용 노즐.

[5] 상기 주탕 통로는 본체부의 중심으로부터 편위한 위치에 설치되어 있는 전항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 주탕용 노즐.

[6] 상기 본체부는 복수의 주탕 통로를 갖고 있는 전항 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 주탕용 노즐.

[7] 상기 슬리브의 재료는 질화규소, 탄화규소, 질화붕소, 그래파이트 중 어느 하나인 전항 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 주탕용 노즐.

[8] 상기 본체부를 구성하는 내화물의 열전도율이 0.1 내지 0.4W/(mㆍ℃)인 전항 1 내지 7에 기재된 주탕용 노즐.

[9] 용탕 수용부와, 주형과, 상기 용탕 수용부와 주형 사이에 배치된 주탕용 노즐을 구비하고,

상기 주탕용 노즐은 적어도 1개의 주탕 통로를 갖고 내화물로 이루어지는 통형의 본체부를 구비하고, 이 본체부의 주탕 통로에, 열전도율이 10 내지 30W/(mㆍ℃)이고 용탕과 반응하지 않는 재료로 구성된 슬리브가 끼움 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치.

[10] 상기 연속 주조 장치는 상기 주탕용 노즐의 주탕 통로 및 주형의 성형 구멍의 중심축이 대략 수평이 되도록 배치되는 수평 연속 주조 장치인 전항 9에 기재된 연속 주조 장치.

상기 [1]에 기재된 주탕용 노즐은, 본체부의 주탕 통로가 슬리브로 덮여 있으므로, 용탕과 본체부는 접촉하지 않는다. 이로 인해, 용탕과 본체부를 구성하는 내화물과의 반응물이 생성되는 일도 없고, 반응 생성물의 축적에 의해 용탕의 온도 분포가 불균일해지거나 흐름이 저해되는 일도 없다. 나아가서는, 반응 생성물에 기인하는 주괴의 품질 저하가 없어, 고품질의 주괴를 장시간 연속해서 주조할 수 있다.

상기 [2]에 기재된 주탕용 노즐에 의하면, 슬리브는 적당한 강도를 갖고 있다. 게다가 용탕이 과도하게 발열(拔熱)되는 일도 없기 때문에, 용탕이 조기에 냉각되어 유동성을 저하시키는 일도 없다.

상기 [3], [4]에 기재된 각 주탕용 노즐에 의하면, 주탕 통로로부터의 슬리브의 탈락을 저지할 수 있다.

상기 [5], [6]에 기재된 각 주탕용 노즐에 의하면, 용탕의 온도 분포를 제어할 수 있다.

상기 [7]에 기재된 주탕용 노즐에 있어서, 재료로서, 질화규소, 탄화규소, 질화붕소, 그래파이트는 슬리브의 조건을 만족하는 재료이다.

상기 [8]에 기재된 주탕용 노즐에 의하면, 우수한 단열성이 확보된다.

상기 [9]에 기재된 연속 주조 장치는, 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 것에 기재된 주탕용 노즐을 갖고 있으므로, 주탕용 노즐에서 반응물이 생성되지 않고, 고품질의 주괴를 장시간 연속해서 주조할 수 있다.

상기 [10]에 기재된 연속 주조 장치가 수평 연속 주조 장치인 경우에는, 중력에 의해 주괴가 주형의 하면측으로 가압됨으로써 냉각이 빨라지는 경향이 있어, 부분적으로 응고 개시가 빨라져 주형에 있어서의 응고 균형이 깨져 응고 조직이 불균질로 된다. 이와 같이, 수평 연속 주조에서는 수직형 연속 주조보다도 응고 균형이 깨질 가능성이 높기 때문에, 슬리브의 끼움 부착에 의해 주탕용 노즐을 통과하는 용탕의 온도 분포를 제어할 수 있는 본 발명을 적용하는 의의가 크다.

도 1은 본 발명에 관한 주탕용 노즐의 일 실시 형태, 및 이 주탕용 노즐을 구비한 수평 연속 주조 장치를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 주탕용 노즐의 주형측 단부면을 주형의 성형 구멍으로부터 본 도면이다.
도 3은 다른 주탕용 노즐 및 이 주탕용 노즐을 구비한 수평 연속 주조 장치를 도시하는 모식 단면도이다.
도 4a는 다른 주탕용 노즐의 주형측 단부면을 주형의 성형 구멍으로부터 본 도면이다.
도 4b는 다른 주탕용 노즐의 주형측 단부면을 주형의 성형 구멍으로부터 본 도면이다.
도 4c는 다른 주탕용 노즐의 주형측 단부면을 주형의 성형 구멍으로부터 본 도면이다.
도 4d는 다른 주탕용 노즐의 주형측 단부면을 주형의 성형 구멍으로부터 본 도면이다.
도 5는 본 발명의 연속 주조 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 모식 단면도이다.
도 6은 종래의 수평 연속 주조 장치를 나타내는 모식 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시하는 수평 연속 주조 장치(1)는 본 발명에 관한 연속 주조 장치의 일 실시 형태이다.

상기 수평 연속 주조 장치(1)에 있어서, (10)은 측벽에 출탕구(11)를 갖는 용탕 수용부, (20)은 단면 원형의 주탕 통로(21)를 갖는 주탕용 노즐, (40)은 단면 원형의 성형 구멍(41)을 갖는 통 형상의 주형이다. 이들 (10), (20), (40)은 출탕구(11), 주탕 통로(21), 성형 구멍(41)이 연통하고, 또한 연통된 구멍의 중심축이 대략 수평이 되도록 배치되어 있다. 그리고, 용탕 수용부(10) 내의 용탕(M)은 주탕용 노즐(20)의 주탕 통로(21)를 통과하여 주형(40)의 성형 구멍(41)에 도입되고, 냉각되어 응고된다. 응고된 주괴(S)는 도시하지 않은 인출 장치에 의해 연속적으로 주형(40)으로부터 인발된다. 인발 속도가 주조 속도로 되며, 예를 들어 300 내지 1500㎜/min의 속도로 주조할 수 있다.

상기 주형(40)은 내부에 캐비티(42)를 갖고, 이 캐비티(42)에 도시하지 않은 공급관으로부터 도입되는 냉각수(C)를 유통시킴으로써, 주형(40)을 냉각하여 성형 구멍(41) 내의 주괴(S)를 1차 냉각함과 함께, 출구측에 형성된 개구부로부터 냉각수(C)를 분출시켜 출구로부터 주출되어 오는 주괴(S)에 방사하여, 주괴(S)를 2차 냉각하는 것으로 이루어져 있다. 또한, 상기 성형 구멍(41)의 입구측에는 이 성형 구멍(41)에 개구되는 윤활유 공급관(43)이 설치되어 있다.

도 2는 주형(40)의 성형 구멍(41)측으로부터 본 주탕용 노즐(20)이며, 성형 구멍(41)에 면하는 주탕용 노즐(20)의 단부면을 도시하고 있다. 상기 주탕용 노즐(20)은 내화물로 이루어지는 본체부(22) 중심에 직경(D1)의 원형의 주탕 통로(21)가 뚫려 형성되고, 이 본체부(22)의 주탕 통로(21)에 본체부(22)보다도 열전도율이 좋은 질화규소로 이루어지는 원통형의 슬리브(23)가 끼움 장착되어 있다. 상기 슬리브(23)의 외경은 주탕 통로(21)의 직경(D1)에 대응하고, 슬리브(23)는 주탕 통로(21)의 벽면에 밀착 상태로 끼움 장착되어 있다. 이러한 구성에 의해, 주탕 통로(21)는 본체부(22)가 노출되지 않고 슬리브(23)로 덮여 있다. 또한, 상기 슬리브(23)의 내경은 (D2)이며, 단면에 있어서 직경(D2)의 원형 공간이 실질적인 주탕 통로로 되어 있다.

상기 본체부(22)를 구성하는 내화물은 전혀 한정되지 않지만, 열전도율이 0.1 내지 0.4W/(mㆍ℃)인 단열성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 열전도율이 0.1W/(mㆍ℃) 미만에서는 구조재로서의 압축 왜곡 응력을 만족하는 재료의 입수가 곤란하고, 0.4W/(mㆍ℃)를 초과하면 단열성이 부족하다. 특히 0.12 내지 0.17W/(mㆍ℃)의 재료가 바람직하다. 상기 범위의 열전도율을 갖는 재료로서, 규산칼슘, 실리카와 알루미나의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 특히, 슬리브(23)를 구성하는 재료의 열전도율이 상기 슬리브재(23)의 근방을 둘러싸는 본체부(22)를 구성하는 내화물의 열전도율의 25 내지 300배인 것이 바람직하고, 특히 59 내지 250배인 것이 바람직하다. 양자의 열전도율의 비율이 상기 범위 내로 되도록 재료를 선정함으로써, 용탕(M)으로부터의 열을 본체부(22)로 빠져나가지 않게 슬리브(23)에 가둘 수 있고, 또한 슬리브(23) 내의 열 이동에 의해 온도의 균일화를 얻을 수 있고, 주탕 통로(21) 내의 온도의 균일화를 얻을 수 있기 때문이다.

한편, 상기 슬리브(23)는 용탕(M)에 직접 접촉하는 부분이며, 용탕(M)과 반응하지 않는 재료로 구성할 필요가 있다. 용탕(M)과 반응하지 않는 재료는 대체로 열전도율이 좋고 발열성(拔熱性)이 높은 것이지만, 노즐로서 필요한 단열성은 본체부(22)에 의해 확보되어 있으므로, 본체부(22)와 같은 낮은 열전도율은 요구되지 않는다. 이로 인해, 슬리브(23)의 재료는 용탕과 반응하지 않는 재료를 얻을 수 있는 열전도율이 10 내지 30W/(mㆍ℃)인 것을 사용한다. 열전도율이 10W/(mㆍ℃) 미만에서는 기공률이 높은 것으로 되어 반복 사용이 곤란하고, 30W/(mㆍ℃)를 초과하면 용탕과의 반응성이 높은 물질이 많아지기 때문이다. 특히 바람직한 열전도율은 16 내지 26W/(mㆍ℃)이다. 상기 범위의 열전도율을 갖고, 또한 용탕과 비반응성의 재료로서, 질화규소, 탄화규소, 질화붕소, 그래파이트를 권장할 수 있다.

또한, 상기 슬리브의 두께(T)는 0.5 내지 3㎜의 범위가 바람직하다. 두께(T)가 0.5㎜ 미만에서는 강도도 약하여 파손의 위험성이 높아지고, 또한 충분한 반응 방지 효과를 얻을 수 없을 우려가 있다. 한편, 3㎜를 초과하면 주조 개시 시에 발열되어, 유로에서의 용탕(M)의 유동성이 저하될 우려가 있다. 상기 슬리브(23)의 바람직한 두께(T)는 1 내지 2㎜이다.

상술한 구조의 주탕용 노즐(20)은 용탕(M)이 직접 접촉하는 슬리브(23)와는 반응하지 않기 때문에 반응물은 생성되지 않는다. 또한, 용탕(M)의 유로로서의 단열성은 본체부(22)에 의해 확보되어 있으므로 용탕(M)이 조기에 냉각되어 유동성을 저하시키는 일도 없다. 따라서, 용탕(M)의 유로에 반응 생성물이 부착하여 유로 단면에 있어서의 용탕 온도가 불균일해지는 일이 없고, 또한 벗겨져 떨어진 반응 생성물이 용탕(M)에 혼입되어 주괴(S)에 들어가는 일도 없기 때문에, 품질이 좋은 주괴를 연속 주조할 수 있다. 또한, 반응 생성물이 축적되어 유로를 막는 일도 없기 때문에, 장시간의 연속 운전이 가능해진다. 이들에 의해, 고품질의 주괴를 효율적으로 제조할 수 있다.

또한, 용탕(M)과 본체부(22)는 직접 접촉하지 않으므로 본체부(22)의 손상이나 소모를 면할 수 있으므로, 슬리브(23)를 교환하면 본체부(22)를 반복해서 사용할 수 있다.

도 1의 슬리브(23)는 본체부(22)의 주탕 통로(21)와의 간극을 가급적 작게 함으로써 본체부(22)로부터의 빠짐을 저지하고 있지만, 이하와 같이 요철 끼워 맞춤을 이용함으로써 빠짐을 확실하게 저지할 수 있다.

도 3에 도시하는 주탕용 노즐(30)에 있어서, 슬리브(33)는 개략 원통형이며, 그 외경은 본체부(32)의 주탕 통로(31)의 직경(D1)에 대응하는 치수로 설정되어 있다. 또한, 원통체의 용탕 입구측의 주연에는 외측으로 돌출되는 플랜지부(34)가 설치되어 있다. 한편, 상기 본체부(32)의 주탕 통로(31)의 용탕 입구측의 단부면에는, 상기 플랜지부(34)의 두께에 대응하는 오목 형상의 단차부(35)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 본체부(32)의 주탕 통로(31)의 입구측으로부터 슬리브(33)를 삽입하면 슬리브(33)의 플랜지부(34)가 본체부(32)의 단차부(35)에 끼워 맞춰지고, 주탕용 노즐(30)의 입구측 단부면은 2개의 부재에 의해 연속되는 하나의 평면을 형성한다. 이러한 끼워 맞춤 구조의 주탕용 노즐(30)에 있어서, 용탕(M)은 항상 주형(40)측으로 흐르므로 플랜지부(34)가 단차부(35)를 가압하게 되어, 슬리브(33)는 빠짐 방지 상태로 된다.

주탕용 슬리브에 있어서의 본체부와 슬리브의 끼워 맞춤 구조는 도시예에 한정되지 않는다. 슬리브에 오목부를 형성하고, 본체부에 볼록부를 형성하도록 해도 된다. 단, 얇은 슬리브에 오목부를 형성하면 강도가 저하되므로, 두꺼운 본체부에 오목부를 형성하여 슬리브에 볼록부를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 슬리브에 볼록부를 형성함으로써 슬리브의 강도도 향상된다.

본 발명의 주탕용 슬리브에 있어서, 주탕 통로의 수나 위치는 한정되지 않는다. 도 1 내지 도 3에 도시한 주탕용 슬리브(20)(30)는 중심에 1개의 주탕 통로(21)(31)를 갖는 것이지만, 주탕 통로를 중심으로부터 편위한 위치에 설치할 수도 있고, 복수의 주탕 통로를 설치할 수도 있다.

도 4a 내지 도 4d는 주형(40)의 성형 구멍(41)측으로부터 본 주탕용 노즐의 단부면을 도시하고 있다. 도 4a의 주탕용 노즐(50)은 본체부(52)의 중심으로부터 외측으로 치우친 위치에 1개의 주탕 통로(51)를 설치한 것이며, 주탕 통로(51)에는 슬리브(53)가 끼움 장착되어 있다. 도 4b의 주탕용 노즐(55)은 본체부(57)의 중심을 사이에 두고 상하에 2개의 주탕 통로(56)를 설치한 것이며, 각 주탕 통로(56)에는 슬리브(58)가 끼움 장착되어 있다. 도 4c의 주탕용 노즐(60)은 본체부(62)의 하방부에 3개의 주탕 통로(61)를 설치한 것이며, 각 주탕 통로(61)에는 슬리브(63)가 끼움 장착되어 있다. 도 4d의 주탕용 노즐(65)은 본체부(67)의 중심을 사이에 두고 상하 좌우로 4개의 주탕 통로(66)를 설치한 것이며, 각 주탕 통로(66)에는 슬리브(68)가 끼움 장착되어 있다.

상술한 바와 같이 슬리브는 본체부보다도 열전도율이 좋은 재료로 구성되어 있으므로, 주탕 통로의 수나 위치의 설정에 의해 슬리브로부터의 발열량(拔熱量)을 조절할 수 있고, 나아가서는 주형에 유입시키는 용탕의 온도 분포를 조절하여 주형에 있어서의 응고 밸런스를 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 주탕용 슬리브를 구비한 연속 주조 장치에 있어서, 주탕용 슬리브 이외의 부분의 구성은 전혀 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 5에 도시한 수평 연속 주조 장치는 주형(40)의 성형 구멍(41)의 주위벽에 자기 윤활성이 높은 재료, 예를 들어 그래파이트로 형성한 슬리브(45)를 장착함으로써 주괴의 미끄러짐을 향상시킨 것이다.

본 발명의 연속 주조 장치는 주탕용 노즐의 주탕 통로 및 주형의 성형 구멍의 중심축이 대략 수평이 되도록 배치되어 주괴가 대략 수평으로 진행하는 도시예의 수평 연속 주조 장치에 한정되는 것은 아니며, 수직형 연속 주조 장치 등의 다른 주조 장치에 적용할 수도 있다. 단, 이하의 이유에 의해, 본 발명에 의한 효과는 수평 연속 주조 장치에 있어서 현저하다.

수평 연속 주조에 있어서는, 주괴는 중력에 의해 주형의 하면측에 가압됨으로써 냉각이 빨라지고, 그에 수반하여 하면측의 응고 개시가 빨라진다고 생각된다. 부분적으로 응고 개시가 빨라지면 주형에 있어서의 응고 균형이 깨져 응고 조직이 불균질해진다. 이와 같이, 수평 연속 주조에서는 수직형 연속 주조보다도 응고 균형이 깨질 가능성이 높기 때문에, 슬리브의 끼움 부착에 의해 주탕용 노즐을 통과하는 용탕의 온도 분포를 제어할 수 있는 본 발명을 적용하는 의의가 크다.

본 발명의 주탕용 노즐은 임의의 금속의 주조에 사용할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 연속 주조에 적용할 수 있다. 특히 고착하기 쉬운 금속의 연속 주조에 사용하는 경우에 현저한 효과를 발휘할 수 있다. 이러한 고착하기 쉬운 금속으로서, Mg 함유 Al 합금을 예시할 수 있다.

<실시예>

도 1 및 도 2에 도시하는 본 발명의 수평 연속 주조 장치(1), 및 도 6에 도시하는 종래의 수평 연속 주조 장치(2)에 있어서, 용탕 수용부(10)와 주형(40) 사이에 배치하는 주탕용 노즐(20)(70)의 조건을 바꾸어 JIS 5056 알루미늄 합금의 연속 주조 시험을 행하였다.

표 1에 나타내는 실시예 1 내지 4의 상기 주탕용 노즐(20)은 단면 원형의 주탕 통로(21)를 갖는 본체부(22)에 원통형의 슬리브(23)를 끼움 장착한 것이다. 상기 본체부(22)의 재료로서 열전도율이 0.138W/(mㆍ℃)인 규산칼슘판(니치아스 가부시끼가이샤제, 상품명: 루미보드)을 사용하고, 상기 슬리브(23)의 재료로서 열전도율이 16.7W/(mㆍ℃)인 질화규소를 사용하였다. 상기 슬리브(23)는 두께(T)가 0.5㎜, 1.0㎜, 2.0㎜, 3.0㎜의 4종류를 준비하였다. 이들 슬리브(23)의 내경은 모두 15㎜이고, 외경을 변화시킴으로써 상기 두께(T)로 이루어져 있다. 한편, 상기 본체부(22)에는 각 슬리브(23)의 외경에 대응하는 직경의 주탕 통로(21)를 뚫어 형성하고, 주탕 통로(21)에 슬리브(23)를 끼움 장착하였다.

한편, 비교예의 주탕용 노즐(70)은 상기 규산칼슘판에 직경 15㎜의 주탕 통로(71)를 뚫어 형성한 것이다.

또한, 각 실시예 및 비교예에 있어서, 주형(40)의 성형 구멍의 직경은 40㎜이다.

상기 주탕용 노즐(20)(70)을 구비한 수평 연속 주조 장치(1)(2)에 의해, 주조 온도: 700℃±10℃, 주조 속도: 600㎜/min의 조건에서 연속 주조를 행하고, 원활한 주조가 불가능해질 때까지 연속 운전을 행하였다.

연속 주조한 주괴(S)의 외관을 관찰함과 함께, FPMA에 의해 개재물을 조사하여 품질을 평가하였다. 또한, 주조 후의 주탕용 노즐(20)(70)의 내부를 관찰하여, 반응 생성물의 유무와 슬리브(23) 또는 본체부(71)의 상태를 조사하였다. 그 결과, 각 실시예의 슬리브(23)에는 용탕(M)과 반응한 흔적은 없고 반응 생성물도 확인되지 않았다. 한편, 비교예의 주탕 통로(71)의 벽면에는 용탕(M)과의 반응이 확인되고, 반응 생성물이 축적되어 있었다. 비교예의 연속 운전은 주탕 통로(71)에 축적된 반응 생성물에 의해 저해된 것이다.

또한, 연속 주조 시간, 반응 생성물, 주괴 품질에 기초하여, ○(우수함)와 ×(뒤떨어짐)의 2단계로 종합적으로 평가하였다.

표 1에 주탕용 노즐의 구성을 나타냄과 함께, 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1로부터, 주탕용 노즐의 주탕 통로에 슬리브를 끼움 장착함으로써, 용탕과의 반응물의 생성이 없고, 고품질의 주괴를 효율적으로 주조할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

본원은, 2007년 12월 18일에 출원된 일본 특허 출원의 특허 출원 제2007-326371호의 우선권 주장을 수반하는 것이며, 그 개시 내용은 그대로 본원의 일부를 구성하는 것이다.

여기에 사용된 용어 및 표현은, 설명을 위해 사용된 것이며 한정적으로 해석하기 위해 사용된 것은 아니고, 여기에 개시되고 또한 설명된 특징 사항의 어떠한 균등물도 배제하는 것은 아니며, 본 발명의 청구된 범위 내에 있어서의 각종 변형도 허용하는 것이라고 인식되어야만 한다.

산업상 이용가능성

본 발명의 주탕용 노즐은, 본체부의 주탕 통로에 용탕과 반응하지 않는 슬리브가 끼움 장착되어 있으므로, 용탕과 본체부가 접촉하지 않아, 이들의 반응 생성물이 발생하지 않는다. 이로 인해, 반응 생성물의 축적에 의해 연속 운전이 저해되는 일이 없으므로, 장시간의 안정된 주조에 이용할 수 있다

1: 수평 연속 주조 장치(연속 주조 장치)
10: 용탕 수용부
20, 30, 50, 55, 60, 65, 70: 주탕용 노즐
21, 31, 51, 56, 61, 66, 71: 주탕 통로
22, 32, 52, 57, 62, 67: 본체부
23, 33, 53, 58, 63, 68: 슬리브
40: 주형
41: 성형 구멍

Claims

연속 주조 장치의 용탕 수용부와 주형 사이에 배치되는 주탕용 노즐이며,
적어도 1개의 주탕 통로를 갖고 내화물로 이루어지는 통형의 본체부를 구비하고, 이 본체부의 주탕 통로에, 열전도율이 10 내지 30W/(mㆍ℃)이고 용탕과 반응하지 않는 재료로 구성된 슬리브가 끼움 장착되어 있으며,
상기 슬리브에 볼록부 또는 오목부를 형성하는 한편, 상기 볼록부 또는 오목부에 대응하는 오목부 또는 볼록부를 본체부에 형성하고, 이들의 요철 끼워 맞춤에 의해 슬리브가 본체부의 주탕 통로에 대하여 빠짐 방지 상태로 끼움 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 주탕용 노즐.
제1항에 있어서, 상기 슬리브의 두께가 0.5 내지 3㎜인 주탕용 노즐.
삭제
제1항에 있어서, 상기 슬리브의 용탕 입구측 단부에 외측으로 돌출되는 플랜지부를 형성하는 한편, 상기 본체부의 주탕 통로의 입구측 단부면에 상기 플랜지부를 끼워 맞추는 오목부가 형성되어 있는 주탕용 노즐.
제1항에 있어서, 상기 주탕 통로는 본체부의 중심으로부터 편위한 위치에 형성되어 있는 주탕용 노즐.
제1항에 있어서, 상기 본체부는 복수의 주탕 통로를 갖고 있는 주탕용 노즐.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬리브의 재료는 질화규소, 탄화규소, 질화붕소, 그래파이트 중 어느 하나인 주탕용 노즐.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체부를 구성하는 내화물의 열전도율이 0.1 내지 0.4W/(mㆍ℃)인 주탕용 노즐.
용탕 수용부, 주형 및 상기 용탕 수용부와 주형 사이에 배치된 주탕용 노즐을 구비하고,
상기 주탕용 노즐은 적어도 1개의 주탕 통로를 갖고 내화물로 이루어지는 통형의 본체부를 구비하고, 이 본체부의 주탕 통로에, 열전도율이 10 내지 30W/(mㆍ℃)이고 용탕과 반응하지 않는 재료로 구성된 슬리브가 끼움 장착되어 있으며,
상기 슬리브에 볼록부 또는 오목부를 형성하는 한편, 상기 볼록부 또는 오목부에 대응하는 오목부 또는 볼록부를 본체부에 형성하고, 이들의 요철 끼워 맞춤에 의해 슬리브가 본체부의 주탕 통로에 대하여 빠짐 방지 상태로 끼움 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치.
제9항에 있어서, 상기 연속 주조 장치는 상기 주탕용 노즐의 주탕 통로 및 주형의 성형 구멍의 중심축이 수평이 되도록 배치되는 수평 연속 주조 장치인 연속 주조 장치.