KR101662042B1

KR101662042B1 - 수평 연속 주조 시스템용 주조 노즐

Info

Publication number: KR101662042B1
Application number: KR1020117021001A
Authority: KR
Inventors: 헬프리트 아이홀츠; 스벤 클라위터; 룬 슈미트-에르겐센; 칼-하인츠 슈피처; 한스-위르겐 헤켄; 조켄 슐뤼터
Original assignee: 잘쯔기터 플래시슈탈 게엠베하; 에스엠에스 그룹 게엠베하
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2016-10-10
Also published as: KR20110126135A; EP2406025A1; UA105380C2; CN102348520B; JP5480306B2; JP2012519595A; RU2510305C2; CN102348520A; US8302663B2; BRPI1009441B1; DE102009012985A1; AU2010223681B2; RU2011141293A; EP2406025B1; US20120138257A1; AU2010223681A1; WO2010102600A1; BRPI1009441A2

Abstract

본 발명은 특히 강 스트립을 주조하는 수평 스트립 주조 시스템을 위한 주조 노즐에 관한 것이다. 이 주조 노즐은 공급 채널에 연결되고 내화재로 만들어진 직사각형 중공 블럭으로 형성되며 또한 상기 노즐의 출구 영역은 유출 용융물을 받는 냉각식 연속 벨트 보다 약간만 위쪽에 위치한다. 상기 중공 블럭은 주조 방향으로 적어도 한번 분할되어 있으며, 좁은 시일링 요소가 세그먼트의 분할 영역에 배치되어 있고, 분할 영역에 남아 있는 틈의 폭은 주조 노즐의 작동시 폐쇄되도록 선택된다.

Description

수평 연속 주조 시스템용 주조 노즐{CASTING NOZZLE FOR A HORIZONTAL CONTINUOUS CASTING SYSTEM}

본 발명은 특히 강 스트립을 주조하는 수평 스트립 주조 설비를 위한 주조 노즐에 관한 것이다. 이러한 주조 설비에서는 주조 채널을 형성하는 노즐에서 액체 강이 냉각식 연속 벨트상에 공급되어야 한다.

이러한 주조 노즐은 강 연구 74(2003)No. 11/12p. 724 - 731 ("직접 스트립 주조"(DSC) - 새로운 강 등급의 제조를 위한 방안") 에 알려져 있다.

이 공지된 구성에서, 액체 강은 분배기로부터 수평 정렬된 공급 채널을 경유하여 주조 노즐안으로 유입하게 되며, 이 노즐은 직사각형 단면의 채널을 가지며 내화재로 둘러싸여 있다. 주조 노즐은 내화재로 만들어진 직사각형 중공 블럭으로 형성된다. 주조 노즐의 출구 영역에는 소위 상부 위어(weir)가 상부 요소에 배치되어 있고 또한 소위 하부 위어가 바닥 요소에 배치되어 있다. 두 위어는 함께 상호 작용하여 사이펀을 형성해서, 용융물에 남아 있는 슬러리 잔류물을 뒤에 남게 한다.

DE 196 36 697 C1 에는 박(thin) 스트립 주조 설비를 위한 주조 노즐이 개시되어 있는데, 이 노즐은 박 스트립의 전달 방향으로 움직일 수 있는 캐리어 상에 배치되는 백업 댐 및 전달 방향으로 캐리어 쪽으로 주조 틈을 한정하는 전방 댐을 갖는다. 바람직한 실시 형태에 따르면, 용융물을 위한 수개의 출구가 후방 댐과 전방 댐 사이에서 박 스트립의 폭 방향으로 옆으로 나란히 제공되어 있다.

이렇게 해서, 주조 틈의 폭에 대해 용융물이 더욱 균일하게 분포될 수 있다. 출구의 형성은 후방 댐 또는 전방 댐 각각의 형상을 통해 이루어져야 한다. 이에 관한 상세한 점은 주어져 있지 않다.

경제적인 이유로, 가능한 한 가장 넓은 강 스트립을 주조하는 것이 바람직하다. 주조 폭이 예컨대 ＞300 mm 이면, 주조 노즐의 작동 중에 가장 상이한 문제에 직면하게 된다.

한편, 이는 특히 상부 요소(이는 두 지지부상에 배치되는 캐리어로 설계됨)의 내화재의 정적 강도와 관련이 있다. 다른 한편, 연속 작업 중에 하위 구조물의 상당한 열팽창이 일어나서 주조 노즐의 순(clear) 단면을 바람직하지 않게 변화시키게 된다. 또한, 내화재로 된 매우 넓은 주조 노즐을 제작하는 것은 더 이상 합당하지 않게 비용을 상승시킨다.

본 발명의 목적은, ＞300 mm 폭의 스트립에 대해서도, 직사각형 중공 블럭으로 형성된 입증된 주조 노즐을 합당한 제조 비용으로 사용할 수 있게 하는 것이다.

상기 목적은 독립 청구항의 전제부에서 출발하여 특징부의 내용으로 달성된다. 유리한 개선 구성은 종속 청구항에 기재되어 있다.

본 발명에 따르면, 중공 블럭은 주조 노즐의 폭방향으로 적어도 한번 분할되어 있으며, 좁은 시일링 요소가 세그먼트의 분할 영역에 배치되어 있고, 이 분할 영역에 남아 있는 틈의 폭은 주조 노즐의 작동 중에 폐쇄되도록 선택된다.

작업 중에 발생되는 주조 노즐의 휨은 더 짧은 하나의 노즐에 한정되며 따라서 통제될 수 있다.

분할 영역은 두 세그먼트 사이에 시일링 요소를 배치하여 시일링된다. 바람직하게는, 이 시일링 요소는 Al₂O₃ 계 내화재로 된 펠트(felt)("Pyrostop" 이라는 상표명으로도 알려져 있음)를 포함한다. 이 재료는 1600℃ 까지의 온도도 견딜 수 있다. 주조 노즐용으로 사용되는 내화재의 열팽창에 따라 시일링 요소의 폭은 1 ∼ 2 mm 이어야 한다.

개별 세그먼트의 조립 중에 분할 영역에 남아 있는 틈은 열팽창의 결과로 주조 노즐의 작동 중에 분할 영역이 폐쇄되도록 선택된다.

주조 노즐을 여러 부분으로 형성하면, 분할 영역이 강 유동의 분할을 일으키기 때문에 각각의 분할 영역에서 상부 요소와 바닥 요소 사이에 지지 웨브를 배치해야 한다는 단점이 생긴다. 출구 영역에서 유동이 합쳐지도록 하기 위해, 지지 웨브의 폭은 가능한 한 작아야 하며 바람직하게는 10 ∼ 20 mm 을 초과하지 않아야 한다.

열팽창의 결과로 세그먼트가 주조 방향을 가로지르는 방향으로 쉽게 이동할 수 있도록, 바닥 요소들은 대응하는 단차형 돌출부를 각각 갖는다.

주조 노즐과 공급 채널의 형상끼워맞춤 연결은, 주조 방향의 반대측에 있는 부분을 클램핑부로서 형성함으로써 실현된다. 폭과 높이는 전방부 보다 작다.

또한, 이 클램핑부의 상부 요소의 상측면과 바닥 요소의 하측면에는 주조 방향의 반대 방향으로 상승하는 경사부가 제공되어 있다. 바람직하게는, 상기 클램핑부의 상부 요소의 상측면은 돌출부 없이 전방부의 상부 요소의 상측면에 연결된다.

큰 주조 폭이 관련될 때는, 하나가 아닌 여러개의 분할 영역을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 경우를 위해 모듈러 구성이 제안된다. 이 모듈러 구성은 우측과 좌측에 각각 배치되는 세그먼트에 특징이 있다.

두 세그먼트는 서로 거울상 관계로 거의 동일하게 형성된다. "거의" 라는 표현은 단차형 돌출부와 관계 있다. 사이에 배치된 세그먼트는 원하는 주조 폭에 따라 더 넓게 또는 더 좁게 선택될 수 있다.

두 중간 세그먼트를 배치하는 경우, 그 두 세그먼트는 비용상의 이유로 동일하게 형성된다.

제안된 바와 같이 주조 노즐을 여러 부분으로 구성하면, 개별적인 세그먼트는 요구되는 정적 강도를 가지며 더욱 비용 효율적으로 제조될 수 있으며 또한 가변적인 주조 폭에 대해 모듈러 구성을 가능케 하는 이점이 얻어진다.

주조 노즐의 예시적인 실시 형태를 더 자세히 설명한다.

도 1 은 두 부분으로 된 주조 노즐을 주조 방향의 반대 방향에서 것이다.
도 2 는 도 1 의 평면도이다.
도 3 은 도 1 의 선 A - A 을 따라 취한 단면도이다.
도 4 는 도 1 의 선 B - B 을 따라 취한 단면도이다.
도 5 는 도 1 의 주조 방향에서 본 것이다
도 6 은 네 부분으로 된 주조 노즐을 주조 방향의 반대 방향에서 본 것이다.

본 발명에 따라 두 세그먼트(1.1, 1.2)로 분할된 주조 노즐이 도 1 과 도 5 에 도시되어 있으며, 도 2 에는 평면도가 도시되어 있고 도 3 과 도 4 에는 단면도가 도시되어 있다.

상기 세그먼트(1.1, 1.2)는 서로 거울상(mirror image) 관계로 거의 동일하게 형성되어 있는데, 각 세그먼트는 상부 요소(2.1, 2.2), 바닥 요소(3.1, 3.2) 및 측방 요소(4.1, 4.2)를 갖고 있다. 두 세그먼트(1.1, 1.2) 사이의 분할 영역(5)에는 1 ∼ 2 mm 두께의 시일링 요소(6)가 배치되어 있다.

주조 방향(13)(도 3 및 도 4)을 가로지는 슬라이딩 운동 중에 두 세그먼트(1.1, 1.2)의 안내를 개선하기 위해, 분할 영역(5)에서 바닥 요소(3.1, 3.2)에는 대응하는 단차형 돌출부(7.1, 7.2)가 각각 제공되어 있다. 두 세그먼트(1.1, 1.2)가 서로 거울상 관계로 거의 동일한 형상을 갖는 다는 것은 이 단차형 돌출부(7.1, 7.2)와 관계 있다.

두 세그먼트(1.1, 1.2)의 조립 중에 분할 영역(5)에 남아 있는 틈의 폭은 열팽창의 결과로 주조 노즐의 작동 중에 폐쇄되도록 선택된다.

도 1 에는 바닥 요소(3.1, 3.2)에 있는 하부 위어(weir: 8.1, 8.2)의 전방측이 각각 나타나 있다. 도 3 에는 이 위어가 상세히 나타나 있다.

상부 요소(2.1, 2.2)를 바닥 요소(3.1, 3.2)에 대해 지지할 수 있도록, 지지 웨브(9.1, 9.2)가 각각 배치되어 있다. 상세한 것은 도 4 에 나타나 있다.

도 2 의 평면도에서 보는 바와 같이, 각각의 세그먼트(1.1, 1.2)는 전방부(10.1, 10.2) 및 클램핑부(11.1, 11.2)를 갖는다. 상세한 것은 도 3 및 4 를 참조하여 설명한다.

도 3 은 도 1 의 선 A - A 을 따라 취한 단면도이다. 이 단면도에는 한편으로 상부 요소(2.1)와 바닥 요소(3.1) 사이의 수평 채널(12.1) 및 다른 한편으로는 바닥 요소(3.1)에 배치되어 있는 하부 위어(8.1)가 나타나 있다. 채널(12.1)안에 표시되어 있는 개방 화살표는 주조 방향(13)을 나타낸다.

주조 노즐과 공급 채널(여기서는 미도시)의 형상끼워맞춤 연결은, 각 세그먼트(1.1, 1.2)에 있어서 주조 방향(13)의 반대측에 있는 부분을 클램핑부(11.1, 11.2)로서 형성함으로써 실현된다. 이를 위해, 상부 요소(2.1)의 상측면은 클램핑 부(11.1)에서 주조 방향(13)의 반대 방향으로 상승하는 경사부(14.1)를 갖는다. 마찬가지로, 클램핑부(11.1)에서 바닥 요소(3.1)의 하측면은 주조 방향의 반대방향으로 상승하는 경사부(15.1)를 갖는다. 두 경사부의 경사각은 ≥5°범위이다.

도 4 는 도 1 의 선 B - B 을 따라 취한 단면도이다. 이 단면도는 클램핑부(11.1, 11.2)의 측면(16.1,16.2)의 곧은 형상을 각각 나타낸다. 각 지지 웨브(9.1, 9.2)의 이중 원추 형상에 대해서도 참조해야 한다.

이러한 형상은 지지 기둥의 충분한 강성과 함께 용융물의 유동 향상 경로를 이룰 수 있다는 이점이 있다.

주조 방향에서 본 도 5 에 나타나 있는 바와 같이, 클램핑부(11.1, 11.2)는 각 전방부(10.1, 10.2) 보다 작은 높이와 폭을 갖는다. 하부 위어(8.1, 8.2)의 후측면도 볼 수 있다. 지지 웨브(9.1, 9.2)는 각 바닥 요소(3.1, 3.2)의 상측면까지 이르므로 도 1 과 비교하여 더 큰 높이를 갖는다.

도 6 은 도 1 과 동일한 방식으로 네 부분으로 된 주조 노즐을 나타내는데, 이 주조 노즐은 외측에 있는 세그먼트(1.1, 1.2)와 두 중앙 세그먼트(1.3, 1.4)를 갖는다. 도 1 을 참조하여 이미 언급한 바와 같이, 모듈러 구성면에서 두 외측 세그먼트(1.1, 1.2)는 서로 거울상 관계로 거의 동일하게 형성되고, 두 중앙 세그먼트(1.3, 1.4)는 동일하게 형성된다. 이리 하여, 원하는 주조 폭에 따라, 항상 두 외측 세그먼트(1.1, 1.2)를 사용할 수 있고 또한 하나 또는 두개의 중앙 세그먼트(1.3, 1.4)를 사이에 둘 수 있고 그리고 중앙 세그먼트(들)(1.3, 1.4)의 폭을 적절히 선택할 수 있다.

1.1, 1.2, 1.3, 1.4 주조 노즐의 세그먼트
2.1, 2.2, 2.3, 2.4 상부 요소
3.1, 3.2, 3.3, 3.4 바닥 요소
4.1, 4.2 측방 요소
5 분할 영역
6 시일링 요소
7.1, 7.2 단차형 돌출부
8.1, 8.2 하부 위어
9.1, 9.2 지지 웨브
10.1, 10.2, 10.3, 10.4 전방부
11.1, 11.2, 11.3, 11.4 클램핑부
12.1, 12.2 채널
13 주조 방향
14.1 상측 경사부
15.1 하측 경사부
16.1, 16.2 측면 클램핑부

Claims

수평 스트립 주조 설비를 위한 주조 노즐로서, 이 노즐은 공급 채널에 연결되고 내화재로 만들어진 직사각형 중공 블럭으로 형성되며 또한 유출하는 용융물을 받는 냉각식 연속 벨트 상부에 위치하는 출구 영역을 갖지며,
상기 중공 블럭은 주조 노즐의 폭방향으로 적어도 한번 분할되어 있으며, 좁은 시일링 요소(6)가 세그먼트들(1.1 ∼ 1.4)의 분할 영역(5)에 배치되어 있고, 상기 세그먼트들의 조립 중에 상기 분할 영역에 남게 되는 틈은 주조 노즐의 작동 중 열팽창에 의해 폐쇄될 수 있는 폭을 가지며,
상기 분할 영역(5)에서 접하는 관계로 있는 상기 중공 블럭의 바닥 요소(3.1 ∼ 3.4)는 단면에서 볼 때 단차형 돌출부(7.1, 7.2)를 가지며, 이 돌출부는 서로 대응하고 주조 방향을 가로지르는 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 주조 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 시일링 요소는 1 ∼ 2 mm의 두께를 가지면서 Al₂O₃ 계 내화재로 된 펠트인 것을 특징으로 하는 주조 노즐.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
지지 웨브(9.1, 9.2)가 분할 영역(5)의 옆에 배치되어 상부 요소(2.1 ∼ 2.4)와 바닥 요소(3.1 ∼ 3.4)를 연결하는 것을 특징으로 하는 주조 노즐.
제 4 항에 있어서,
채널(12.1 ∼ 12.4)과 대향하는 관계로 있는 각 지지 웨브(9.1, 9.2)의 표면은 주조 방향 단면에서 볼 때 양쪽으로 테이퍼진 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 주조 노즐.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중공 블럭은 주조 방향(13)의 반대쪽에서 클램핑부(11.1 ∼ 11.4)를 가지며, 이 클램핑부의 주조방향을 가로지르는 방향의 폭과 높이는 전방부(10.1 ∼ 10.4) 보다 작으며, 상기 클램핑부(11.1)의 상부 요소(2.1)의 상측면과 바닥 요소(3.1)의 하측면은 주조 방향(13)의 반대 방향으로 상승하는 경사부(14.1, 15.1)를 갖는 것을 특징으로 하는 주조 노즐.
제 6 항에 있어서,
상기 클램핑부(11.1)의 상부 요소(2.1)의 상측면은 돌출부 없이 주조 노즐의 전방부(10.1)의 상부 요소(2.1)의 상측면에 연결되는 것을 특징으로 하는 주조 노즐.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중공 블럭은 두개의 분할 영역(5)을 가지며, 우측과 좌측의 세그먼트(1.2, 1.3)는 서로 거울상 관계로 동일하게 형성되어 있으며, 중간 세그먼트(1.4)의 폭은 원하는 주조 폭에 적합하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 주조 노즐.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중공 블럭은 세개의 분할 영역(5)을 가지며, 우측과 좌측의 세그먼트(1.2, 1.3)는 서로 거울상 관계로 동일하게 형성되어 있으며, 두 중앙 세그먼트(1.3, 1.4)는 동일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주조 노즐.
강 스트립을 주조하기 위한 제1항 또는 제2항의 주조 노즐.