KR101840634B1 - 노즐 장치 - Google Patents

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KR101840634B1
KR101840634B1 KR1020170012900A KR20170012900A KR101840634B1 KR 101840634 B1 KR101840634 B1 KR 101840634B1 KR 1020170012900 A KR1020170012900 A KR 1020170012900A KR 20170012900 A KR20170012900 A KR 20170012900A KR 101840634 B1 KR101840634 B1 KR 101840634B1
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김용인
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 노즐장치 관한 것으로서, 주조 시 몰드에 용강을 주입하는 노즐 장치로서, 노즐 몸체; 및 적어도 일부는 상기 용강에 접촉되고, 적어도 일부는 상기 용강의 상부에 배치되는 몰드 플럭스에 접촉하도록 상기 노즐 몸체에 연결되는 격막;을 포함하고, 몰드 플럭스의 변성을 억제하여 주편의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

노즐 장치{Apparatus of nozzle}
본 발명은 노즐장치 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 몰드 플럭스의 변성을 억제하여 주편의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 노즐장치에 관한 것이다.
일반적으로, 주편은 몰드에 수용된 용강이 냉각대를 거쳐 냉각되면서 제조된다. 예컨대, 연속주조공정은 일정한 내부 형상을 갖는 몰드에 용강을 주입하고, 몰드 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 몰드의 하측으로 인발하여 슬라브, 블룸, 빌렛, 빔 블랭크 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정이다.
이러한 연속주조공정에서 주편은 몰드 내에서 1차 냉각되고, 몰드을 통과한 후 주편에 물이 분사되어 2차 냉각되는 과정을 거쳐 응고가 진행된다. 용강은 몰드의 가장자리부터 응고가 진행되고, 이때 몰드가 주기적으로 진동하면서 마찰을 발생시키고 이로써 연속적인 용강 주입과 몰드에서의 응고가 진행된다. 또한, 몰드의 진동 시 윤활이 원활하게 진행될 수 있도록 몰드 내 용강의 상부에 몰드 플럭스를 주입한다. 몰드 플럭스는 용강의 응고층과 몰드 사이로 유입되어 마찰을 최소화하며, 용강과 몰드 간의 열전달 속도 제어에 중요한 역할을 수행한다.
한편, 고Al 함유 고Mn강의 경우 용강 내의 Al 성분의 농도가 매우 높기 때문에 아래의 식 1과 같이 용강 중 Al 성분이 몰드 슬래그의 SiO2와 반응하여 몰드 플럭스 중 SiO2 는 감소하고, Al2O3가 증가하게 된다. 이에 몰드 슬래그가 변성됨과 동시에 주조 시간이 경과함에 따라 그 변성 속도가 빨라지게 된다.
몰드 슬래그의 변성은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
식 1)
[Al] + (SiO2)↓ → [Si] + (Al2O3)↑
상기 식 1과 같은 반응에 의해 용강 중 Al 성분이 몰드 슬래그로 픽업되고, 주조가 진행됨에 따라, 즉 주조 길이가 증가할수록 몰드 슬래그 중에 Al 성분의 픽업이 가속화되어 Al2O3 성분이 농축된다. 이와 반대로 몰드 슬래그 중 SiO2는 감소하여 몰드 플럭스의 점성, 염기도 및 응고온도가 변화하게 된다.
이와 같은 몰드 플럭스의 변성은 몰드 내벽에 형성되는 슬래그 베어(Slag Bear) 또는 림(Rim)의 성장을 가속화시키고, 몰드와 용강 사이로의 몰드 플럭스 유입을 억제하여, 용강의 초기 응고시 열전달의 방해로 주편 폭 중앙부 부근에 국부적인 응고층 불균일 형성으로 주편에 대형 면세로 크랙을 발생시킨다. 이러한 대형 면세로 크랙은 크랙은 스카핑(Scarfing) 또는 그라인딩(Grinding) 처리로 제거하기 어려워 실패 비용으로 인한 생산비용 증가가 불가피하다.
KR2012-0053742A KR1349918B KR1371959B
본 발명은 용강과 몰드 플럭스 간 접촉 면적을 감소시켜 몰드 플럭스의 변성을 억제할 수 있는 노즐 장치를 제공한다.
본 발명은 주조 효율 및 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 노즐 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 노즐장치는, 주조 시 몰드에 용강을 주입하는 노즐 장치로서, 노즐 몸체; 및 적어도 일부는 상기 용강에 접촉되고, 적어도 일부는 상기 용강의 상부에 배치되는 몰드 플럭스에 접촉하도록 상기 노즐 몸체에 연결되는 격막;을 포함하고, 상기 격막은 상기 몰드의 내벽과 상기 용강 사이로 상기 몰드 플럭스가 유입되도록 상기 몰드의 내벽과 이격될 수 있다.
상기 노즐 몸체는, 내부에 상기 용강이 이동하는 내공부가 형성되고, 하부에는 상기 용강이 배출되는 토출구가 형성되며, 상기 토출구 상부측에 상기 격막이 설치되는 홈부가 형성될 수 있다.
상기 홈부에 상하방향으로 연장되는 가이드 돌기를 형성할 수 있다.
상기 격막은, 상기 몰드 내 용강의 탕면 면적보다 작은 면적을 갖는 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 노즐 몸체가 삽입되도록 중심부에 형성되는 삽입구를 포함할 수 있다.
상기 삽입구의 직경은, 상기 노즐 몸체의 직경보다 작고, 상기 홈부의 직경보다 클 수 있다.
상기 삽입구에 상기 가이드 돌기와 맞물려지는 가이드홈이 형성될 수 있다.
상기 격막은, 면적을 갖는 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 노즐 몸체가 삽입될 수 있도록 일측이 개방된 제1삽입홈이 형성되는 하부 격막과, 면적을 갖는 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 노즐 몸체가 삽입될 수 있도록 타측이 개방된 제2삽입홈이 형성되는 상부 격막을 포함하며, 상기 제1삽입홈과 상기 제2삽입홈은 좌우대칭되는 형상으로 형성되어 상기 노즐 몸체가 삽입되는 상기 삽입구를 형성할 수 있다.
상기 하부 격막과 상기 상부 격막이 서로 맞물려지도록 상기 하부 격막과 상기 상부 격막 중 적어도 어느 하나의 가장자리에는 상하방향으로 연장되는 연장부가 형성될 수 있다.
상기 하부 격막과 상기 상부 격막에는 상기 하부 격막과 상기 상부 격막을 상하방향으로 관통하는 통공이 각각 형성되고, 상기 하부 격막에 형성되는 통공은 상기 제2삽입홈의 적어도 일부와 중첩되고, 상기 상부 격막에 형성되는 통공은 상기 제1삽입홈의 적어도 일부와 중첩될 수 있다.
상기 격막은, 상기 하부 격막의 적어도 일부가 상기 용강에 침지되고, 상기 상부 격막의 적어도 일부는 상기 몰드 플럭스에 침지되는 높이에 설치될 수 있다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 주조 중 용강과 몰드 플럭스 간의 접촉 면적을 감소시켜 용강 중 개재물과 몰드 플럭스 간의 반응을 억제할 수 있다. 이에 몰드 플럭스의 변성을 억제하여 몰드 내벽에 슬래그 베어가 형성되는 것을 억제하여 몰드 내벽과 용강 사이로 몰드 플럭스의 유입을 원활하게 할 수 있다. 따라서 주편을 주조하는 과정에서 몰드 플럭스에 의한 윤활 작용과, 몰드 플럭스에 의한 발열 기능과 열차단 기능을 원활하게 하여 용강을 균일하게 응고시킬 수 있다. 또한, 슬래그 베어에 의한 주편의 결함을 억제하여 주편의 품질과 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 노즐 몸체에 격막이 직접 연결되어 있기 때문에 몰드 내 격막을 용이하게 침적시킬 수 있다.
도 1은 주조설비를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 종래기술에 따른 주조방법으로 주조를 수행할 때 몰드 내부 상태를 보여주는 도면.
도 3은 종래기술에 따른 주조방법으로 주조할 때 몰드 플럭스의 성분 변화를 보여주는 그래프.
도 4는 종래기술에 따른 주조설비를 이용하여 주조된 주편의 사진.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 장치를 몰드에 설치한 상태를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 장치에 구비되는 격막을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 격막의 변형 예를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 주조설비를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 종래기술에 따른 주조방법으로 주조를 수행할 때 몰드 내부 상태를 보여주는 도면이고, 도 3은 종래기술에 따른 주조방법으로 주조할 때 몰드 플럭스의 성분 변화를 보여주는 그래프이고, 도 4는 종래기술에 따른 주조설비를 이용하여 주조된 주편의 사진이다.
도 1을 참조하면, 주조설비는, 제강공정에서 정련된 용강이 담기는 래들(10)과, 래들(10)에 연결되는 주입노즐, 예컨대 쉬라우드 노즐(미도시)을 통해 용강을 공급받아 이를 일시 저장하고 몰드(30)에 공급하는 턴디쉬(20)와, 턴디쉬(20)에 연결되는 침지 노즐(22)을 통해 용강을 전달받아 일정한 형상으로 초기 응고층(Mc)시키는 몰드(30)와, 몰드(30)의 하부에 구비되어 몰드(30)로부터 인발된 미응고 주편(1)을 냉각시키면서 일련의 성형 작업을 수행하도록 복수의 세그먼트가 연속적으로 배열되는 냉각라인(40)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 주조가 시작되어 턴디쉬(20) 내 용강(M)이 침지 노즐(22)에 의해 몰드(30)에 주입되면, 몰드(30)에 주입된 용강의 상부에는 몰드 플럭스를 공급할 수 있다. 몰드 플럭스는 고상, 예컨대 파우더 상태로 용강 상부에 공급될 수도 있고, 고상의 몰드 플럭스를 용해시킨 액상의 용융 몰드 플럭스로 공급될 수도 있다. 이하에서는 액상의 용융 몰드 플럭스를 이용하는 예에 대해서 설명하며, 몰드 플럭스라 한다.
주조가 진행되면서 몰드 플럭스는 몰드(30)에 부여되는 진동에 의해 몰드(30)의 내벽과 용강 사이로 유입되어 윤활작용을 하여 몰드(30)에서 응고된 용강, 즉 응고셀(Mc)이 몰드(30)의 하부로 인발될 수 있다. 이때, 몰드 플럭스는 유활 작용과 함께 용강 중 개재물의 흡수 제거, 용강의 보온 및 열전달 속도 제어 등과 같은 기능을 수행할 수 있다.
주조 중 몰드 플럭스의 SiO2 성분은 용강 중 개재물, 예컨대 Al 성분과 반응하여 Al2O3를 생성하게 되고, 이렇게 생성된 Al2O3는 몰드(30) 내벽에 부착 및 응고되어 슬래그 베어(R)를 형성하게 된다. 또한, 이와 같은 반응으로 인해 몰드 플럭스 중 SiO2 성분이 감소하게 되어 용융 몰드 플럭스의 염기도(CaO/SiO2)가 증가하게 되고, 이에 몰드 플럭스의 점도도 증가하게 된다. 몰드 플럭스의 점도가 증가하면 몰드(30) 내벽과 용강 사이로 몰드 플럭스가 원활하게 유입되지 못한다.
특히, Al 성분을 다량 함유하고 있는 고Al 고Mn강의 경우, 주조가 진행됨에 따라 이와 같은 몰드 플럭스의 변성이 가속화되어 주조를 안정적으로 진행하기 어려운 문제점이 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 몰드 플럭스 중 Al2O3와 SiO2 성분은 주조가 진행될수록 서로 반비례 관계를 갖게 된다. 즉, Al2O3의 경우, 주조 말기에는 주조 초기에 비해 대략 10배 가까이 증가하고, SiO2의 경우, 주조 말기에는 주조 초기에 비해 대략 1/5 정도로 감소하게 된다. 이에 주편에는 도 4에 나타난 바와 같이 16㎜ 정도의 깊이를 갖는 대형 면세로 크랙이 발생하는 등의 문제점이 발생한다.
따라서 본 발명에서는 용강과 몰드 플럭스 간의 접촉 면적을 감소시켜 용강 중 개재물과 몰드 플럭스 간의 반응을 억제함으로써 몰드 플럭스의 변성을 억제하고 이에 따른 슬래그 베어의 발생을 억제할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 장치를 몰드에 설치한 상태를 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 장치에 구비되는 격막을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 몰드(30)는 서로 대항하는 2개의 장변(32)과, 장변(32)과 교차하는 방향으로 배치되고 서로 마주보는 2개의 단변(34)을 포함하여 형성될 수 있다. 몰드(30)는 2개의 장변(32)과 2개의 단변(34)을 상호 연결하여 상부 및 하부가 개방된 중공의 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 턴디쉬(20)에 저장된 용강을 몰드(30)에 주입하는 노즐 장치(100)는 몰드(30)의 중심부에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 노즐 장치(100)는, 용강이 이동하는 통로를 형성하는 노즐 몸체(110)와, 적어도 일부는 상기 용강에 접촉되고 적어도 일부는 용강의 상부에 배치되는 몰드 플럭스에 접촉하도록 노즐 몸체(110)에 연결되는 격막(120)을 포함할 수 있다.
여기에서 격막(120)은 노즐 몸체(110), 예컨대 노즐 몸체(110)의 외측에 구비되어 노즐 몸체(110)를 몰드(30)에 삽입하면 용강(M)과 몰드 플럭스(F) 사이에 배치되어 용강(M)과 몰드 플럭스(F) 간의 접촉 면적을 감소시킬 수 있다. 이에 주조 중 용강(M)과 몰드 플럭스(F) 간의 반응을 억제하여 용강(M) 중 개재물, 예컨대 Al 성분이 몰드 플럭스(F)에 픽업되어 몰드 플럭스(F)가 변성됨으로써 슬래그 베어가 형성되거나 몰드 플럭스(F)의 점도가 증가하는 등의 현상을 억제할 수 있다.
도 6을 참조하면, 노즐 몸체(110)는 내부에 용강이 이동하는 통로, 예컨대 내공부가 형성되고, 하부에는 몰드(30)에 용강을 배출시키기 위한 토출구(112)가 형성될 수 있다. 노즐 몸체(110)는 예컨대, 침지 노즐일 수 있다. 그리고 노즐 몸체(110)의 외주면에는 격막(120)을 설치하기 위한 홈부(114)가 형성될 수 있다. 홈부(114)는 노즐 몸체(110)의 길이방향으로 적어도 일부에 형성될 수 있으며, 적어도 토출구(112) 상부측에 형성될 수 있다. 홈부(114)는 노즐 몸체(110)의 직경(R0)보다 작은 직경(R1)을 갖도록 형성될 수 있고, 홈부(114)의 길이(t1)는 적어도 격막(120)의 두께(t2)보다 크게 형성될 수 있다. 이는 노즐 몸체(110)에 격막(120)이 지지된 상태로 상하방향으로 이동 가능하도록 하기 위함이다.
또한, 노즐 몸체(110)에는 격막(120)의 이동을 가이드하기 위한 가이드 돌기(116)가 형성될 수 있다. 가이드 돌기(116)는 격막(120)이 설치되는 홈부(114)에서 노즐 몸체(110)의 길이방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 가이드 돌기(116)는 후술하는 격막(120)의 가이드홈(124)과 맞물려져 격막(120)의 이동을 가이드하며, 격막(120)의 위치 변경 및 이탈을 방지하여 몰드(30)와의 충돌 등을 방지할 수 있다.
격막(120)은 중심부에 노즐 몸체(110)가 삽입되는 삽입구(122)가 형성되고, 삽입구(122)의 가장자리에는 가이드 돌기(116)와 맞물려지는 가이드홈(124)이 형성될 수 있다. 이때, 삽입구(122)의 직경(R2)은 노즐 몸체(110)에서 홈부(114)의 직경(R1)보다 작을 수 있다. 이는 격막(120)이 노즐 몸체(110)이 설치된 상태로 상하방향으로 이동 가능하도록 하기 위함이다. 격막(120)은 노즐 몸체(110)에 탈부착 가능하도록 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 격막(120)은 하부 격막(120a)과, 하부 격막(120a)의 상부에 구비되는 상부 격막(120b)을 포함할 수 있다. 하부 격막(120a)과 상부 격막(120b)은 상하방향으로 적층되어, 적어도 하부 격막(120a)의 상부면과 상부 격막(120b)의 저면이 서로 밀착되도록 구비될 수 있다.
하부 격막(120a)은 면적을 갖는 장방형 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 적어도 몰드(30) 내 용강의 탕면 면적보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 하부 격막(120a)은 일측 단부로부터 중심부 방향으로 연장되는 제1삽입홈(122a)이 형성될 수 있다. 이때, 제1삽입홈(122a)의 일측, 즉 하부 격막(120a)의 일측은 개방되고 타측은 홈부(114)의 외주면 형상에 대응하는 형태를 갖는 'U'자형으로 형성될 수 있다. 또한, 제1삽입홈(122a)에는 노즐 몸체(110)의 홈부(114)에 형성되는 가이드 돌기(116)와 맞물려지는 가이드홈(124a)이 형성될 수 있다.
도 6에서는 제1삽입홈(122a)이 하부 격막(120a)의 길이방향, 예컨대 장변 방향으로 형성된 것으로 도시하였으나, 폭방향, 예컨대 단변 방향으로 형성될 수도 있다. 또한, 하부 격막(120a)의 타측에는 상부로 연장되는 제1연장부(128a)가 형성될 수 있다. 제1연장부(128a)는 하부 격막(120a) 상부에 상부 격막(120b)을 안착시켰을 때 하부 격막(120a)과 상부 격막(120b) 간의 정렬을 용이하게 하고, 상부 격막(120b)이 하부 격막(120a) 상부에서 이동하는 것을 방지할 수 있다.
상부 격막(120b)은 면적을 갖는 장방형 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 적어도 몰드(30) 내 용강의 탕면 면적보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 상부 격막(120b)은 하부 격막(120a)과 좌우대칭인 형상으로 형성될 수 있으며, 상부 격막(120b)은 일측 단부로부터 중심부 방향으로 연장되는 제2삽입홈(122b)이 형성될 수 있다. 이때, 제2삽입홈(122b)의 일측, 즉 상부 격막(120b)의 일측은 개방되고 타측은 홈부(114)의 외주면 형상에 대응하는 형태를 갖는 'U'자형으로 형성될 수 있다. 또한, 제2삽입홈(122b)에는 노즐 몸체(110)의 홈부(114)에 형성되는 가이드 돌기(116)와 맞물려지는 가이드홈(124b)이 형성될 수 있다. 여기에서 상부 격막(120b)의 일측은 하부 격막(120a)의 타측에 대응할 수 있다. 도 7에서 상부 격막(120b) 역시 제2삽입홈(122b)이 상부 격막(120b)의 길이방향, 예컨대 장변 방향으로 형성된 것으로 도시하였으나, 폭방향, 예컨대 단변 방향으로 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 상부 격막(120b)은 양쪽 측면 및 타측 단부에 하부방향으로 연장되는 제2연장부(128b)가 형성될 수 있다. 제2연장부(128b)는 적어도 하부 격막(120a)의 양쪽 측면 및 타측 단부를 둘러쌀 수 있는 길이로 형성될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 상부 격막(120b)과 하부 격막(120a)은 서로 맞물려지는 형태로 결합될 수 있다. 또한, 서로 반대 방향으로 개구되도록 형성되는 제1삽입홈(122a)과 제2삽입홈(122b)에 의해 상부 격막(120b)과 하부 격막(120a)의 중심부에는 노즐 몸체(110)가 삽입되는 삽입구(122)가 형성될 수 있다. 그리고 제1삽입홈(122a)과 제2삽입홈(122b)에 각각 형성되는 가이드홈(124a, 124b)은 노즐 몸체(110)의 홈부(114)에 형성되는 가이드 돌기(116)와 서로 맞물려질 수 있다.
이러한 구성을 통해 주조 중 격막(120)은 노즐 몸체(110)에 연결된 상태로 적어도 일부가 몰드(30) 내에 수용된 용강에 침지되어 용강과 몰드 플럭스 간 접촉 면적을 감소시킬 수 있다. 또한, 주조 중 몰드(30)에 진동이 가해지더라도 격막(120)은 노즐 몸체(110)의 홈부(114)를 따라 상하방향으로 이동하여 몰드(30)에 가해지는 진동이 노즐 몸체(110)에 전달되는 것을 최소화할 수 있다.
도 8에는 격막의 변형 예가 도시되어 있다.
격막(120)은 하부 격막(120a)과 상부 격막(120b) 각각에 통공(129a, 129b)이 형성된 것을 제외하고 본 발명의 실시 예에 따른 격막(120)과 거의 동일한 구조로 형성될 수 있다.
통공(129a, 129b)은 하부 격막(120a)과 상부 격막(120b)에 각각 형성되어 몰드(30) 내 용강의 탕면 상부에 주입되는 몰드 플럭스를 노출시킬 수 있다. 하부 격막(120a)에 형성되는 통공(129a)은 하부 격막(120a)의 타측, 예컨대 하부 격막(120a)의 중심부를 기준으로 제1삽입홈(122a)이 형성되는 부분의 반대쪽에 형성될 수 있다. 또한, 상부 격막(120b)에 형성되는 통공(129b)은 상부 격막(120b)의 타측, 예컨대 상부 격막(120b)의 중심부를 기준으로 제2삽입홈(122b)이 형성되는 부분의 반대쪽에 형성될 수 있다. 이때, 하부 격막(120a)에 형성되는 통공(129a)은 상부 격막(120b)에 형성되는 제2삽입홈(122b)의 적어도 일부와 중첩되고, 상부 격막(120b)에 형성되는 통공(129b)은 하부 격막(120a)에 형성되는 제1삽입홈(122a)의 적어도 일부와 중첩될 수 있다.
이러한 구성을 통해 격막(120)의 중심부에는 노즐 몸체(110)가 삽입되는 삽입구(122)가 형성되고, 삽입구(122)의 양쪽에는 몰드 플럭스를 노출시키는 통공(129a, 129b)이 형성될 수 있다. 통공(129a, 129b)은 주조 시 격막(120)과 용강의 접촉에 의해 발생하는 저항을 저감시켜 용강의 탕면 유동을 억제해줄 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 주조방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조방법은, 노즐 장치를 몰드(30)에 설치하는 과정과, 몰드(30)에 용강을 주입하는 과정과, 용강 상부에 몰드 플럭스를 공급하는 과정 및 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정을 포함할 수 있다. 주편을 주조하는 과정에서 노즐 장치를 구성하는 격막(120)을 통해 몰드 플럭스와 접촉하는 용강의 면적을 몰드 내 용강의 탕면 면적보다 작게 할 수 있다. 이에 주조 중 몰드 플럭스와 용강 간의 반응 면적을 감소시켜 몰드 플럭스의 변성을 억제 또는 지연할 수 있다.
먼저, 전로 정련 등을 통해 정련이 완료된 용강과 몰드 플럭스가 마련되면, 몰드(30)에 노즐 장치를 설치하고, 노즐 몸체를 통해 몰드(30) 내에 용강과 몰드 플럭스를 주입한다. 이때, 노즐 장치를 구성하는 격막(120)은 몰드 플럭스 주입을 위해 몰드(30)의 내벽과 소정 거리, 예컨대 20 내지 40㎜ 정도 이격되도록 배치시킬 수 있다. 또한, 격막(120)은 적어도 하부 격막(120a)이 용강에 침지될 수 있을 정도의 높이에 설치할 수 있다.
여기에서 용강은 알루미늄을 3중량% 이상 함유하는 고알루미늄 고망간강일 수 있다. 그리고 몰드 플럭스는 플라즈마 토치 등을 이용하여 용융시킨 용융 몰드 플럭스일 수 있다.
이후, 몰드(30) 내부에 용강이 어느 정도 주입되면 노즐 몸체(110)의 하부가 용강에 침지되된다. 그리고 노즐 몸체(110)에 설치된 격막(120)의 적어도 일부, 예컨대 하부 격막(120a)은 용강에 침지되고 적어도 일부, 예컨대 상부 격막(120b)은 몰드 플럭스 내부 및 상부에 배치될 수 있다.
이와 같은 상태로 몰드(30)에 용강과 몰드 플럭스를 지속적으로 공급하여 주편을 주조할 수 있다. 주편을 주조하는 동안 몰드 플럭스는 격막(120)과 몰드(30) 내벽 사이 공간으로 주입할 수 있다.
주조 중 격막(120)은 용강과 직접 접촉하기 때문에 용강 상부에 주입된 몰드 플럭스는 격막(120)의 외측이나 격막(120)의 상부측으로 밀려나서 격막(120)이 설치된 영역에서 용강과 몰드 플럭스 간의 접촉이 억제될 수 있다. 따라서 주조 중 용강과 몰드 플럭스 간의 접촉 면적이 감소된 상태를 유지하여 용강 중 개재물과 몰드 플럭스 간의 반응을 최소할 수 있으므로, 몰드 플럭스의 변성에 의한 윤활 기능 및 열전달 기능의 저감을 억제하여 고품질의 주편을 생산할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 래들 20: 턴디쉬
22: 침지 노즐 30: 몰드
40: 냉각라인 100: 노즐 장치
110: 노즐 몸체 120: 격막
120a: 하부 격막 120b: 상부 격막

Claims (10)

  1. 주조 시 몰드에 용강을 주입하는 노즐 장치로서,
    노즐 몸체; 및
    적어도 일부는 상기 용강에 접촉되고, 적어도 일부는 상기 용강의 상부에 배치되는 몰드 플럭스에 접촉하도록 상기 노즐 몸체에 연결되는 격막;
    을 포함하고,
    상기 격막은 상기 몰드의 내벽과 상기 용강 사이로 상기 몰드 플럭스가 유입되도록 상기 몰드의 내벽과 이격되며, 상기 몰드 내 용강의 탕면 면적보다 작은 면적을 갖는 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 노즐 몸체가 삽입되도록 중심부에 형성되는 삽입구를 포함하고,
    면적을 갖는 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 노즐 몸체가 삽입될 수 있도록 일측이 개방된 제1삽입홈이 형성되는 하부 격막과,
    면적을 갖는 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 노즐 몸체가 삽입될 수 있도록 타측이 개방된 제2삽입홈이 형성되는 상부 격막을 포함하며,
    상기 제1삽입홈과 상기 제2삽입홈은 좌우대칭되는 형상으로 형성되어 상기 노즐 몸체가 삽입되는 상기 삽입구를 형성하는 노즐 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐 몸체는,
    내부에 상기 용강이 이동하는 내공부가 형성되고, 하부에는 상기 용강이 배출되는 토출구가 형성되며,
    상기 토출구 상부측에 상기 격막이 설치되는 홈부가 형성되는 노즐 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 홈부에 상하방향으로 연장되는 가이드 돌기를 형성하는 노즐 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 삽입구의 직경은,
    상기 노즐 몸체의 직경보다 작고, 상기 홈부의 직경보다 큰 노즐 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 삽입구에 상기 가이드 돌기와 맞물려지는 가이드홈이 형성되는 노즐 장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 하부 격막과 상기 상부 격막이 서로 맞물려지도록 상기 하부 격막과 상기 상부 격막 중 적어도 어느 하나의 가장자리에는 상하방향으로 연장되는 연장부가 형성되는 노즐 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 하부 격막과 상기 상부 격막에는 상기 하부 격막과 상기 상부 격막을 상하방향으로 관통하는 통공이 각각 형성되고,
    상기 하부 격막에 형성되는 통공은 상기 제2삽입홈의 적어도 일부와 중첩되고, 상기 상부 격막에 형성되는 통공은 상기 제1삽입홈의 적어도 일부와 중첩되는 노즐 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 격막은,
    상기 하부 격막의 적어도 일부가 상기 용강에 침지되고, 상기 상부 격막의 적어도 일부는 상기 몰드 플럭스에 침지되는 높이에 설치되는 노즐 장치.
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KR101516785B1 (ko) * 2013-11-27 2015-05-04 현대제철 주식회사 침지노즐

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