KR101701324B1 - Nozzle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노즐에 관한 것으로서, 용강이 이동할 수 있는 내공부를 갖는 노즐 몸체; 상기 용강이 상기 내공부에서 외측으로 이동할 수 있는 토출구;를 포함하고, 상기 토출구는 서로 이격되어 나란하게 구비되는 상부변 및 하부변과, 상기 상부변과 하부변의 양쪽 단부를 각각 연결하는 한 쌍의 측변을 포함하여 형성되고, 상기 상부변과 상기 하부변 간의 거리는 상기 상부변 및 상기 하부변의 길이보다 긴 것을 특징으로 하고, 용강이 토출되는 토출구의 형상을 변경하여 토출구로 토출되는 용강의 유속이나 유량을 제어함으로써 노즐의 막힘을 억제 혹은 방지할 수 있다.The present invention relates to a nozzle, comprising: a nozzle body having an inner circumference capable of moving molten steel; And a discharge port through which the molten steel can move outwardly from the inner circumferential portion, wherein the discharge port has upper and lower sides spaced apart from each other and a pair of upper and lower sides connecting both ends of the upper and lower sides Wherein a distance between the upper side and the lower side is longer than a length of the upper side and the lower side, and the shape of the discharge port through which the molten steel is discharged is changed so that the flow velocity of the molten steel discharged to the discharge port, The clogging of the nozzles can be suppressed or prevented.
Description
본 발명은 노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속주조 시 용강의 정체를 억제하여 막힘을 방지할 수 있는 노즐에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a nozzle, and more particularly, to a nozzle capable of preventing clogging by suppressing stagnation of molten steel during continuous casting.
연속주조공정은 정련이 완료된 용강이 담겨 있는 래들(ladle)이 연속주조기에 안착되어 액체 상태의 용강이 래들에서 턴디쉬(tundish)를 거쳐 주형(mold)으로 이동하면서 고체 상태의 주편으로 변하는 공정이다. 이때, 침지노즐은 턴디쉬 하부에 위치하여 턴디쉬에 수용된 용강을 주형으로 공급한다. The continuous casting process is a process in which a ladle containing refined molten steel is placed in a continuous casting machine, and the molten steel in a liquid state is changed from a ladle to a tundish to a mold, . At this time, the immersion nozzle is located at the bottom of the tundish and supplies the molten steel accommodated in the tundish to the mold.
침지노즐은 용강이 이동할 수 있는 내공부를 갖는 노즐 몸체와, 용강이 내공부에서 주형으로 이동할 수 있는 토출구를 포함하여 구성된다. 이때, 침지노즐에 의해 주형으로 공급되는 용강은 토출구를 통해 토출되는 유속 또는 유량에 의해 유동성을 갖게 된다. The immersion nozzle is composed of a nozzle body having an inner work capable of moving molten steel and a discharge port through which the molten steel can move from the inner work to the mold. At this time, the molten steel supplied to the mold by the immersion nozzle has fluidity due to the flow rate or flow rate discharged through the discharge port.
한편, 연속주조 시 주조 초기에는 침적노즐로 공급되는 용강이 노즐의 내벽과 접촉하면서 용강의 온도가 저하되어 노즐의 내벽에 부착층이 형성되는 현상이 발생한다. 이와 같은 부착층은 침지노즐의 내공부를 따라 흐르는 용강의 흐름을 불균일하게 만들 수 있다. 즉, 부착층은 침지노즐의 내공부에서 용강의 흐름을 방해하여 토출구으로 토출되는 용강류를 일측으로 치우치게 하는 편류를 형성한다. 이러한 편류는 주형에 공급된 용강 탕면에 파동을 일으키는 원인으로 작용하게 되며, 이에 의해 탕면 상부에 위치하는 슬래그나 몰드 파우더가 주형 내부의 응고층에 포집되어 제조되는 주편의 결함을 일으키게 된다. On the other hand, in the initial stage of casting in continuous casting, the molten steel supplied to the immersion nozzle contacts with the inner wall of the nozzle, and the temperature of the molten steel is lowered to form an adhesion layer on the inner wall of the nozzle. Such an adhesion layer can make the flow of molten steel flowing along the inner workings of the immersion nozzle uneven. That is, the adhering layer interferes with the flow of molten steel in the inner workings of the immersion nozzle to form a drift which biases the molten steel flow discharged to the discharge port to one side. Such a drift acts as a cause of a wave on the molten steel bath surface supplied to the mold, whereby the slag or the mold powder located on the molten metal surface is trapped in the solidification layer inside the mold, thereby causing defects in the cast steel.
또한, 침지노즐 내부의 부착층이 성장하여 노즐이 막히게 되면, 주조가 중단되어 주조 실수율이 저하되는 문제점이 있다. Further, when the adhesion layer inside the immersion nozzle grows and the nozzle is clogged, the casting is interrupted and the casting error rate is lowered.
이에 침지노즐의 내벽에 부착층이 형성되는 것을 억제하기 위하여 노즐 내벽에 아르곤 가스 등과 같은 불활성 가스를 주입하는 방법이 사용되고 있지만, 침지노즐로 공급된 아르곤 가스가 용강 중으로 혼입되어 탕면을 불안정하게 만드는 문제점이 있다. In order to suppress the formation of an adhesion layer on the inner wall of the immersion nozzle, an inert gas such as argon gas is injected into the inner wall of the nozzle. However, since the argon gas supplied into the immersion nozzle is mixed into the molten steel, .
본 발명은 토출구의 폭 및 높이를 제어하여 토출구를 통해 토출되는 용강의 유속 및 유량을 제어할 수 있다. The present invention can control the flow rate and flow rate of molten steel discharged through the discharge port by controlling the width and height of the discharge port.
본 발명은 노즐 막힘 현상을 억제 혹은 방지할 수 있는 노즐을 제공한다. The present invention provides a nozzle capable of suppressing or preventing nozzle clogging.
본 발명의 실시 형태에 따른 노즐은, 용강이 이동할 수 있는 내공부를 갖는 노즐 몸체; 상기 용강이 상기 내공부에서 외측으로 이동할 수 있는 토출구;를 포함하고, 상기 토출구는 서로 이격되어 나란하게 구비되는 상부변 및 하부변과, 상기 상부변과 하부변의 양쪽 단부를 각각 연결하는 한 쌍의 측변을 포함하여 형성되고, 상기 상부변과 상기 하부변 간의 거리는 상기 상부변 및 상기 하부변의 길이보다 긴 것을 특징으로 한다. A nozzle according to an embodiment of the present invention includes: a nozzle body having an inner circumference capable of moving molten steel; And a discharge port through which the molten steel can move outwardly from the inner circumferential portion, wherein the discharge port has upper and lower sides spaced apart from each other and a pair of upper and lower sides connecting both ends of the upper and lower sides Wherein a distance between the upper side and the lower side is longer than a length of the upper side and the lower side.
상기 상부변의 길이는 상기 노즐 몸체의 내경에 대해서 90 내지 100%일 수 있다. The length of the upper side may be 90 to 100% with respect to the inner diameter of the nozzle body.
상기 상부변의 길이와 상기 하부변의 길이는 동일할 수도 있다. The length of the upper side and the length of the lower side may be the same.
상기 하부변의 길이는 상기 상부변의 길이에 대하여 60 내지 70%일 수 있다. The length of the lower side may be 60 to 70% of the length of the upper side.
상기 상부변과 상기 하부변 간의 거리는 상기 상부변의 길이에 대해서 105 내지 120%일 수 있다. The distance between the upper side and the lower side may be 105 to 120% with respect to the length of the upper side.
상기 한 쌍의 측변은 동일한 길이로 형성될 수 있다. The pair of sides may be formed to have the same length.
상기 토출구는 상기 노즐 몸체에 복수 개 구비되고, 상기 복수 개의 토출구는 상기 노즐 몸체에 대칭적으로 구비될 수 있다. The plurality of discharge ports may be provided in the nozzle body, and the plurality of discharge ports may be symmetrically provided in the nozzle body.
상기 토출구는 상기 노즐 몸체에 하향 경사지게 형성될 수 있다. The discharge port may be formed to be inclined downward on the nozzle body.
본 발명에 따른 노즐은, 용강이 토출되는 토출구의 형상을 변경하여 토출구로 토출되는 용강의 유속이나 유량을 제어함으로써 노즐의 막힘을 억제 혹은 방지할 수 있다. 즉, 토출구의 폭 제어를 통해 토출구로 토출되는 용강의 유속 및 유량을 부분적으로 제어할 수 있으므로, 용강의 유속 변화에 의해 토출구가 부분적으로 또는 전체적으로 막히는 현상을 억제할 수 있다. 이에 침지노즐 막힘 현상에 따른 주편 품질의 저하나 조업 중단을 방지하여 공정 효율을 향상시킬 수 있다. The nozzle according to the present invention can suppress or prevent the clogging of the nozzle by changing the shape of the discharge port through which the molten steel is discharged and controlling the flow rate and flow rate of the molten steel discharged to the discharge port. That is, since the flow velocity and the flow rate of the molten steel discharged to the discharge port can be partially controlled through the width control of the discharge port, it is possible to suppress the phenomenon that the discharge port is partially or totally clogged due to the change in the flow velocity of the molten steel. Thus, it is possible to prevent the casting quality from being lowered due to the clogging of the immersion nozzle, or to stop the operation, thereby improving the process efficiency.
이에 용강이 토출구를 통해 원활하게 토출되므로, 노즐 내에서 용강의 흐름이 변경, 예컨대 편류되는 현상도 억제할 수 있어 용강이 주형으로 토출되면서 탕면에 영향을 미치는 현상도 억제할 수 있다. Since the molten steel is smoothly discharged through the discharge port, the flow of molten steel in the nozzle can be suppressed, for example, the flow of the molten steel can be suppressed, so that the phenomenon that the molten steel is discharged to the mold and affects the molten metal can be suppressed.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐이 구비되는 연속주조기를 보여주는 개략도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐(침지노즐)의 단면도.
도 3은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐의 정면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐의 다양한 형상을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐의 성능을 검증하기 위한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프.
도 7 내지 도 9는 연속주조 후 침지노즐의 상태를 보여주는 사진.1 is a schematic view showing a continuous casting machine equipped with a nozzle according to an embodiment of the present invention;
2 is a sectional view of a nozzle (immersion nozzle) according to an embodiment of the present invention;
3 is a view for explaining the principle of the present invention;
4 is a front view of a nozzle according to an embodiment of the present invention;
5 is a view showing various shapes of a nozzle according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing simulation results for verifying the performance of a nozzle according to an embodiment of the present invention.
7 to 9 are photographs showing the state of the immersion nozzle after continuous casting.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. In the description, the same components are denoted by the same reference numerals, and the drawings are partially exaggerated in size to accurately describe the embodiments of the present invention, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조기를 보여주는 개략도이다.1 is a schematic view showing a continuous casting machine according to an embodiment of the present invention.
도 1은 일반적인 연속주조 설비를 보여주는 개략도이다. 1 is a schematic view showing a general continuous casting facility;
도 1을 참조하면, 연속주조 설비는 용강을 수송하는 래들(10)이 래들 터렛유닛(20)에 안착되어 교대로 턴디쉬(30)의 상부에 위치된다. 이때 래들 터렛유닛(20)은 회전 구동되는 스윙 타워(21)의 양측에 래들(10)을 안착시킬 수 있도록 된 래들 받침대(23)가 각각 구비됨으로써 래들 받침대(13)에 적어도 2개 이상의 래들(10)을 안착시키고, 스윙 타워(21)의 회전에 의해 래들(10)을 교대로 턴디쉬(30)의 상부에 위치시키는 것이다. 그리고, 턴디쉬(30)의 하부에는 용강을 소정의 두께와 폭을 갖는 주편으로 생산하는 주형(60)이 설치되며, 주형(40)의 하부에는 주편을 안내하는 복수개의 핀치롤(62)이 설치된다. 이때 래들(10)의 저면에는 콜렉터 노즐(Collector Nozzle, 11)이 구비되고, 상기 콜렉터 노즐(11)과 연결되어 래들(10) 내부의 용강을 턴디쉬(30)로 포어링(Pouring)시키는 쉬라우드노즐(Shroud Nozzle, 51)이 설치되며, 턴디쉬(30)의 저면에는 용강을 주형(60)으로 유출시키는 통로인 침지 노즐(40)이 설치된다.Referring to FIG. 1, the continuous casting facility is located at the top of the tundish 30 in turn, with the
상기 쉬라우드노즐(51)은 래들(10) 하부의 콜렉터 노즐(11)과 턴디쉬(30)를 연결시켜 용강 주입 시 강의 오염을 방지하는 역할을 하며, 연주설비 일 측에 설치된 노즐 장착유닛(50)에 지지되어 노즐 장착유닛(50)의 조작에 의해 콜렉터 노즐(11)에 연결된다. 즉, 노즐 장착유닛(50)의 수평축 끝에는 링 형태의 안착구가 설치되어 쉬라우드노즐(51)이 수직상태로 놓이게 되고, 작업자의 조작에 따라 노즐 장착유닛(50)이 구동되면서 수직으로 놓인 쉬라우드노즐(51)을 래들(10) 하부의 콜렉터 노즐(11)에 정확히 맞춰 장착하게 된다. The
여기에서 래들(10) 내에 수용된 용강은 콜렉터 노즐(11)과 쉬라우드노즐(51)을 서로 연결시킨 상태에서 턴디쉬(30)로 유출된다. 또한, 이 과정에서 용강이 대기와 접촉되거나, 턴디쉬(30) 내에 존재하는 슬래그 등이 용강에 혼입되는 것을 방지하기 위하여 쉬라우드노즐(51)을 턴디쉬(30) 내의 용강에 침적시키게 된다.The molten steel contained in the
그리고 턴디쉬(30)로 장입된 용강은 침지 노즐(40)을 통해 주형(60)으로 주입되며, 이때에도 상기와 같은 이유로 침지 노즐(40)을 주형(60) 내에 주입된 용강에 침적시키게 된다. The molten steel charged into the tundish 30 is injected into the
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐(침지노즐)의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐의 다양한 형상을 보여주는 도면이다. 2 is a cross-sectional view of a nozzle (immersion nozzle) according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a view for explaining the principle of the present invention, FIG. 4 is a front view of a nozzle according to an embodiment of the present invention, Are views showing various shapes of a nozzle according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 노즐, 즉 연속주조용 침지노즐은 용강이 이동할 수 있는 내공부를 갖는 노즐 몸체(41)와, 용강이 내공부에서 외측, 즉 주형으로 이동할 수 있는 토출구(43)를 포함할 수 있다. 이때, 노즐 몸체(41)의 외벽에서 주형 내 슬래그(또는 몰드 파우더)와 접촉하는 영역에는 노즐 몸체(41)와는 다른 재질로 형성되는 슬래그 라인부(42)가 형성될 수 있다. 즉, 노즐 몸체(41)는 알루미나 등을 이용하여 형성될 수 있고, 슬래그 라인부(42)는 주형 내 슬래그에 대해서 내식성을 갖는 지르코니아 등을 이용하여 형성될 수 있다. 2, the nozzle, that is, the immersion nozzle for continuous casting includes a
여기에서 토출구(43)는 노즐 몸체(41)를 관통하며 형성되어 노즐 몸체(41)의 내공부를 통해 공급되는 용강을 주형으로 토출시킨다. 토출구(43)는 주형 내로 공급되는 용강에 침지되도록 배치되어 용강이 주형으로 주입될 때 용강 토출로 인한 탕면 변화를 최소화할 수 있다. The
통상적으로 토출구는 정사각 형상으로 형성되며, 이와 같은 형상의 토출구에서는 도 3에 도시된 바와 같이 토출구 상부측에서 용강이 침지노즐 내부로 역류하는 현상이 발생하고 이에 따라 용강이 정체되는 영역이 발생하게 된다. 이와 같이 용강이 정체되는 영역에서는 보통 용강의 온도가 비교적 낮게 측정되고 있어 토출구가 막히거나 침지노즐의 내공부가 막히는 원인으로 작용하고 있다. 이에 토출구의 형상을 변경하여 용강이 정체되는 영역을 저감시킴으로써 토출구 막힘, 즉 노즐 막힘 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다. 3, the molten steel flows backward into the immersion nozzle from the upper side of the discharge port, and a region where the molten steel stagnates is generated in the discharge port having such a shape . The temperature of the molten steel is usually measured relatively low in the region where the molten steel stagnates as described above, which causes the discharge port to be clogged or the inner portion of the immersion nozzle to be clogged. Thus, by changing the shape of the discharge port to reduce the area where the molten steel is stagnated, clogging of the discharge port, that is, clogging of the nozzle can be suppressed or prevented.
베르누이는 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 일정하다는 법칙을 이용하여 베르누이 정리를 발표하였다. 예컨대 굵기가 변하는 관에 공기를 흐르게 하고, 굵기가 다른 부분의 아래에 각각 가느다란 유리관을 연결하면, 비교적 굵은 쪽에 연결된 유리관 내의 물 높이는 낮아지고, 가느다란 쪽에 연결된 유리관 내의 물 높이는 높아진다. 또한, 같은 높이에서 유체가 흐르는 경우, 좁은 통로를 흐를 때 증가하고 비교적 넓은 통로를 흐를 때 감소하게 된다. 이를 통해 유체의 속력이 증가하면 유체 내부의 압력이 낮아지고, 반대로 유체의 속력이 감소하면 유체 내부의 압력은 높아진다. Bernoulli presented the Bernoulli theorem using the principle that the sum of the kinetic energy and the kinetic energy of the fluid is constant. For example, by flowing air through a tube whose thickness varies and connecting a thin glass tube below each of the different thickness portions, the water height in the glass tube connected to the relatively thick side is lowered and the water height in the glass tube connected to the thinner side is increased. Also, when the fluid flows at the same height, it increases when flowing through a narrow passage and decreases when flowing through a relatively wide passage. As the speed of the fluid increases, the pressure inside the fluid decreases. On the contrary, when the speed of the fluid decreases, the pressure inside the fluid increases.
이와 같은 원리를 이용하여 본 발명에서는 토출구의 폭 및 높이를 제어하여 용강의 유속 및 유량을 제어함으로써 침지노즐의 막힘 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다. 즉, 토출구의 높이를 제어하여 용강의 유속 및 유량 제어를 용이하게 하는 동시에, 토출구의 폭 제어를 통해 토출구를 통해 토출되는 용강의 유속 및 유량을 제어함으로써 침지노즐의 막힘 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다. According to the present invention, it is possible to suppress or prevent clogging of the immersion nozzle by controlling the flow velocity and flow rate of the molten steel by controlling the width and height of the discharge port. That is, it is possible to control the flow velocity and flow rate of the molten steel by controlling the height of the discharge port, and to control or prevent the clogging of the immersion nozzle by controlling the flow velocity and flow rate of the molten steel discharged through the discharge port through the width control of the discharge port have.
토출구(43)는 노즐 몸체(41)를 하향 경사지게 관통하며 형성될 수 있으며, 예컨대 노즐 몸체(41)의 외측을 향해 수평방향을 기준으로 20 내지 30° 정도 하향 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 토출구(43)는 노즐 몸체(41)에 복수개 구비될 수 있으며, 예컨대 2개의 토출구(43)가 서로 대향하며 대칭적으로 구비될 수 있다. The
도 4를 참조하면, 토출구(43)는 네 개의 변을 갖도록 형성될 수 있으며, 서로 이격되어 나란하게 구비되는 상부변(43a)과 하부변(43b), 그리고 상부변(43a)과 하부변(43b)의 양쪽 단부를 연결하는 한 쌍의 측변(43c)을 구비할 수 있다. 이때, 상부변(43a)과 하부변(43b) 간의 거리, 즉 토출구(43)의 높이(H)는 상부변(43a)과 하부변(43b) 간의 거리는 보다 상대적으로 길게 형성될 수 있다. 이에 토출구(43)는 도 5에 도시된 바와 같이 상하방향으로 긴 직사각형 또는 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다. 4, the
토출구(43)를 형성하는 네 개의 변 중 상부변(43a)은 노즐 몸체(41)의 내경에 대해서 90 내지 100% 정도의 길이(W1)를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 상부변의 길이(W1)가 제시된 범위보다 작은 경우에는 토출구(43)를 통해 토출되는 용강의 양이 감소하여 용강을 주형에 원활하게 공급하기 어렵고, 제시된 범위보다 큰 경우에는 용강이 지나치게 많이 공급되어 용강이 주형으로부터 유출될 수 있는 문제점이 있다.The
또한, 하부변(43b)의 길이(W2)는 상부변(43a)과 동일한 길이로 형성되거나 짧은 길이로 형성될 수 있다. 이에 전자의 경우에는 토출구가 직사각형 형상으로 형성될 수 있고, 후자의 경우에는 역사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다. 하부변(43b)의 길이(W2)는 상부변(43a)의 길이(W1)에 대하여 60 내지 70%정도를 차지하도록 형성될 수 있다. 이때, 하부변(43b)의 길이(W2)가 제시된 범위보다 작은 경우 토출구의 하부측을 통해 토출되는 용강의 유량이 지나치게 감소할 수 있고, 토출구의 막힘 현상이 일어나는 경우 그 막힘 현상이 가속화되는 문제점이 있다. 또한, 하부변(43b)의 길이(W2)가 제시된 범위보다 큰 경우에는 토출구의 상부측과 하부측 간의 용강의 유속 및 유량 조절이 어려운 문제점이 있다. The length W2 of the
이와 같이 상부변(43a)의 길이(W1)에 대하여 하부변(43b)의 길이(W2)를 제시된 범위 내에서 조절하여 토출구를 통해 토출되는 용강의 유속 및 유량을 부분적으로 제어할 수 있다. 예컨대 하부변(43b)의 길이(W2)가 상부변(43a)의 길이(W1)의 60% 정도를 차지하는 경우에는 하부변(43b)의 길이(W2)가 상부변(43a)의 길이(W1)의 70% 정도를 차지하는 경우보다 토출구의 상부측으로 토출되는 용강의 유량이 많아지게 된다. 또한, 하부변(43b)의 길이(W2)가 상부변(43a)의 길이(W1)의 60% 정도를 차지하는 경우보다 하부변(43b)의 길이(W2)가 상부변(43a)의 길이(W1)의 70% 정도를 차지하는 경우보다 토출구의 하부측으로 토출되는 용강의 유속이 빨라지게 된다. 이와 같이 토출구로 토출되는 용강의 유속 및 유량을 부분적으로 제어하여 노즐의 막힘 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다. The flow velocity and flow rate of the molten steel discharged through the discharge port can be partially controlled by controlling the length W2 of the
상부변(43a)과 하부변(43b) 간의 거리, 즉 토출구(43)의 높이(H)는 상부변(43a)의 길이(W1)에 대하여 105 내지 120% 정도의 크기로 형성될 수 있다. 이와 같이 토출구(43)의 높이가 상부변(43a)이나 하부변의 길이(W1, W2), 즉 토출구의 폭보다 길게 형성되면 토출구 내에서의 용강의 유속 또는 유량 제어가 용이하여 토출구의 막힘 현상을 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있다. 이때, 상부변(43a)과 하부변(43b) 간의 거리(H)가 제시된 범위보다 크면 토출구(43)의 면적이 지나치게 커지기 때문에 주형으로 공급되는 용강의 양을 제어하기 어렵다. 또한, 상부변(43a)과 하부변(43b) 간의 거리가 제시된 범위보다 작으면 토출구(43)에서의 유량 조절이 어려워 노즐 막힘을 제어하기 어려운 문제점이 있다. The distance between the
전술한 바와 같이 침지노즐의 토출구는 상하방향으로 긴 직사각형 또는 역사다리꼴로 형성될 수 있으며, 이때 토출구는 좌우 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다. 이에 상부변(43a)과 하부변(43b)의 양 단부를 각각 연결하는 측변(43c)은 동일한 길이로 형성될 수 있다. As described above, the discharge port of the immersion nozzle may be formed in a shape of a long rectangle or an inverted trapezoid in the vertical direction, and the discharge port may be formed in a symmetrical shape. The
이와 같은 범위 내에서 상부변과 하부변 및 상부변과 하부변 간의 거리, 즉 높이를 조절하여 침지노즐의 토출구를 형성할 수 있으며, 이때 형성되는 토출구의 면적은 5% 이내의 편차를 갖도록 형성되는 것이 좋다. 이는 토출구의 면적이 지나치게 작거나 큰 경우 용강의 유량 제어가 어렵기 때문이다.
Within this range, the discharge port of the immersion nozzle can be formed by adjusting the distance between the upper and lower sides and the upper and lower sides, that is, the height, and the area of the discharge port formed at this time is formed to have a deviation within 5% It is good. This is because it is difficult to control the flow rate of molten steel when the area of the discharge port is excessively small or large.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따라 제조되는 노즐의 성능을 검증하기 위한 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. Hereinafter, the simulation results for verifying the performance of the nozzle manufactured according to the embodiment of the present invention will be described.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐의 성능을 검증하기 위한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다. 6 is a graph showing simulation results for verifying the performance of a nozzle according to an embodiment of the present invention.
시뮬레이션은 두께가 250㎜이고, 폭이 1300㎜인 주편을 주조하되, 주조속도는 1.3m/min, 아르곤 가스 공급량은 8ℓ/min, 침지노즐의 침적 깊이는 190㎜인 조건으로 수행하였다. The simulations were carried out under the conditions of casting a cast steel having a thickness of 250 mm and a width of 1300 mm, a casting speed of 1.3 m / min, an argon gas supply of 8 l / min and a dipping depth of 190 mm.
그리고 침지노즐은 아래의 표 1에 기재된 크기의 토출구를 갖도록 설정하여 시뮬레이션을 수행하였다. And the immersion nozzle was set to have a discharge port of the size shown in Table 1 below.
실시 예1의 경우 토출구가 직사각 형상으로 형성된 경우이고, 실시 예2 및 3의 경우에는 토출구가 역사다리꼴 형상으로 형성된 경우이다. 이때, 실시 예2와 3은 토출구 하부변의 길이가 서로 상이하며, 실시 예2에 비해 실시 예3의 토출구 하부변의 길이가 작은 것을 나타낸다. 그리고 비교 예의 경우에는 토출구가 정사각 형상으로 형성된 경우로서, 일반적으로 사용되고 있는 침지노즐의 토출구 형상이다. In the case of Embodiment 1, the discharge port is formed in a rectangular shape, and in the case of Embodiments 2 and 3, the discharge port is formed in an inverted trapezoidal shape. At this time, in Examples 2 and 3, the length of the lower side of the discharge port is different from that of Example 2, and the length of the lower side of the discharge port of Example 3 is smaller than that of Example 2. [ In the case of the comparative example, the discharge port is formed in a square shape and is a discharge port shape of a commonly used immersion nozzle.
그 결과 도 6에 도시된 바와 같은 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있었다. 도 6을 참조하면, 토출구가 정사각 형상으로 형성되는 비교 예의 경우, 토출구의 상부측에서 용강이 역류하는 영역이 발생하는 것을 알 수 있다. 즉, 토출구의 약 70 내지 90㎜ 정도 이상의 높이에서 용강의 유속이 점차적으로 감소하는, 다시 말해서 용강이 침지 노즐의 내공부로 유입되는 현상이 발생하는 것을 알 수 있다. 또한, 용강의 유속이 변화함에 따라 토출구의 약 80㎜ 정도의 높이와, 58㎜ 정도의 높이에서 유속이 0이 되는 정체 영역이 형성되는 것을 알 수 있다. 이와 같이 용강이 역류하거나 정체 영역으로 인해 침지노즐의 막힘 현상이 발생하게 되는 문제점이 발생하게 된다. As a result, a simulation result as shown in FIG. 6 was obtained. Referring to FIG. 6, it can be seen that, in the case of the comparative example in which the discharge port is formed in a square shape, a region in which molten steel flows backward is formed on the upper side of the discharge port. That is, it can be seen that the flow velocity of the molten steel gradually decreases at a height of about 70 to 90 mm or more of the discharge port, that is, the molten steel flows into the inner rim of the immersion nozzle. Further, it can be seen that as the flow velocity of the molten steel changes, a stagnation region having a height of about 80 mm at the discharge port and a flow velocity of 0 at a height of about 58 mm is formed. As described above, there arises a problem that the molten steel flows backward or clogs the immersion nozzle due to the stagnation region.
이에 비하여 실시 예1 내지 3의 경우에는 용강이 높이 상부 방향에서 용강이 상부측에서 용강이 유속이 침지노즐의 내공부로 다시 유입되는 현상이 발생하는 것을 알 수 있다. 그러나 토출구의 약 90㎜ 정도의 높이 이하에서는 용강의 유속이 다시 증가하게 되고, 유속이 0이 되는 정체 영역은 60 내지 70㎜ 정도의 높이에서 한 번 형성되는 것을 알 수 있다. 이에 토출구가 정사각형상으로 형성되는 비교 예(종래기술)에 비해 침지노즐의 막힘 현상이 억제될 수 있음을 예측할 수 있다. On the other hand, in the case of Examples 1 to 3, it can be seen that the molten steel flows upward from the upper side of the molten steel, and the flow velocity of the molten steel flows back into the inner side of the immersion nozzle from the upper side. However, it can be seen that the flow velocity of the molten steel is increased again at a height of about 90 mm or less of the discharge port, and the stagnation region where the flow velocity becomes zero is formed once at a height of about 60 to 70 mm. Therefore, it can be predicted that clogging of the immersion nozzle can be suppressed compared with the comparative example (prior art) in which the discharge port is formed in a square shape.
도 7 내지 도 9는 연속주조 후 침지노즐의 상태를 보여주는 사진으로, 각각의 사진에서 a)는 본 발명의 실시 예에 의한 침지노즐이고, b)는 종래기술에 의한 침지노즐의 상태를 보여준다. 7 to 9 are photographs showing the state of the immersion nozzle after continuous casting. In each photograph, a) is an immersion nozzle according to an embodiment of the present invention, and b) shows a state of a conventional immersion nozzle.
도 7을 참조하면, 연속주조 후 대체적으로 토출구의 형상이 그대로 유지된 것을 알 수 있다. 그러나 a)의 토출구에 비해 b)의 토출구 주변에 다량의 응고물이 형성된 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 7, it can be seen that the shape of the discharge port is maintained substantially as it is after the continuous casting. However, it can be seen that a large amount of solidification product is formed around the discharge port of b) as compared with the discharge port of a).
도 8은 연속 주조 후 토출구의 상부측 단면을 보여주고 있는데, a)에 비해 b)에, 즉 종래기술의 토출구 상부측에 응고물이 두껍게 형성되어 노즐 막힘이 상당량 진행된 것을 알 수 있다. FIG. 8 shows a top cross-sectional view of the discharge port after continuous casting, which shows that the clogging of the nozzle has progressed considerably since bubbles are formed in b), that is, on the upper side of the discharge port of the prior art.
도 9는 침지노즐의 내공부를 보여주는 사진으로서, 양자 모두 침지노즐 내벽에 응고물이 형성된 것을 알 수 있으나, 특히 b)의 침지노즐 내공부가 더 좁아진 것을 알 수 있다. Fig. 9 is a photograph showing the inner workings of the immersion nozzle. It can be seen that solidification products are formed on the inner wall of the immersion nozzle in both cases, but in particular, the immersion nozzle inner space of b) is narrowed.
이와 같이 토출구의 높이 및 폭을 제어하여 용강의 유속 및 유량을 제어함으로써 침지노즐의 막힘 현상을 개선하여 침지노즐 막힘에 의해 공정 효율이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
Thus, it was confirmed that the clogging phenomenon of the immersion nozzle was improved by controlling the flow rate and flow rate of the molten steel by controlling the height and width of the discharge port, and the process efficiency was lowered due to clogging of the immersion nozzle.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments may be possible. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.
10: 래들 11: 콜렉터 노즐
20: 래들 터렛유닛 30: 턴디쉬
40: 침지노즐 43: 토출구
51: 쉬라우드노즐 60: 주형10: Ladle 11: Collector nozzle
20: ladle turret unit 30: tundish
40: immersion nozzle 43: discharge port
51: shroud nozzle 60: mold
Claims (8)
상기 용강이 상기 내공부에서 외측으로 이동할 수 있는 토출구를 포함하고,
상기 토출구는 서로 이격되어 나란하게 구비되는 상부변 및 하부변과, 상기 상부변과 하부변의 양쪽 단부를 각각 연결하는 한 쌍의 측변을 포함하여 형성되고,
상기 하부변의 길이는 상기 상부변의 길이에 대하여 60 내지 70%이며,
상기 상부변과 상기 하부변 간의 거리는 상기 상부변 및 상기 하부변의 길이보다 길고, 상기 상부변의 길이에 대해서 105 내지 120%인 노즐.A nozzle body having an inner work capable of moving molten steel;
Wherein said molten steel has a discharge port through which said molten steel can move outwardly from said inner work,
Wherein the discharge ports are formed to include upper and lower sides spaced apart from each other and a pair of side edges connecting both ends of the upper and lower sides,
The length of the lower side is 60 to 70% with respect to the length of the upper side,
Wherein a distance between the upper side and the lower side is longer than a length of the upper side and the lower side and between 105 and 120% with respect to a length of the upper side.
상기 상부변의 길이는 상기 노즐 몸체의 내경에 대해서 90 내지 100%인 노즐. The method according to claim 1,
And the length of the upper side is 90 to 100% with respect to the inner diameter of the nozzle body.
상기 한 쌍의 측변은 동일한 길이로 형성되는 노즐. The method of claim 2,
Wherein the pair of side edges are formed to have the same length.
상기 토출구는 상기 노즐 몸체에 복수 개 구비되고,
상기 복수 개의 토출구는 상기 노즐 몸체에 대칭적으로 구비되는 노즐. The method of claim 6,
A plurality of the discharge ports are provided in the nozzle body,
Wherein the plurality of discharge ports are symmetrically provided in the nozzle body.
상기 토출구는 상기 노즐 몸체에 하향 경사지게 형성되는 노즐. The method of claim 7,
And the discharge port is formed to be inclined downward on the nozzle body.
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