KR102357083B1 - 용융금속의 비산 억제 장치 및 이를 이용한 침지노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 예를 들어 연속 주조 설비용 턴디쉬의 침지노즐에서 용융금속을 주형 내부로 초기 주입할 때, 용융금속이 비산되는 것을 억제할 수 있는 용융금속의 비산 억제 장치 및 이를 이용한 침지노즐에 관한 것으로, 비산 억제 장치는 침지노즐 내에 장착 가능한 통형상의 본체; 및 상기 본체에 형성되고, 상기 침지노즐의 토출구에 연통되는 복수의 관통홀을 포함한다.

Description

용융금속의 비산 억제 장치 및 이를 이용한 침지노즐 {APPARATUS FOR PREVENTING SPLASH OF MOLTEN METAL, AND SUBMERGED NOZZLE USING THE SAME}

본 발명은, 연속 주조 설비용 턴디쉬의 침지노즐에서 용융금속을 주형 내부로 초기 주입할 때 용융금속이 비산되는 것을 억제하도록 된 용융금속의 비산 억제 장치 및 이를 이용한 침지노즐에 관한 것이다.

연속 주조 설비는 예컨대 용강과 같은 용융금속을 주편(Slab) 등의 반제품으로 제조하기 위한 것으로, 크게 턴디쉬와 주형 및 복수의 롤러로 구성되며, 용융금속이 주형을 통과하면서 응고층이 형성되도록 한 후에, 양측으로 배열된 복수의 롤러 사이로 통과할 때 냉각수를 분사시켜 주편의 표면을 냉각시키는 공정을 갖는다.

여기서, 턴디쉬 내 용융금속은 침지노즐을 통해 주형 내부로 주입될 수 있는데, 침지노즐은 그 하부에 용융금속을 주형 내에 주입하는 토출구가 양측으로 형성된 구조를 갖추며, 용융금속이 토출구에 의해 주형 내부로 주입되는 과정에서 빠른 유속을 가지게 됨으로써, 용융금속의 초기 주입시에는 토출구를 통해 용융금속이 비산하게 된다.

이에 따라, 작업자의 시각 착오에 의한 용융금속 주입의 조절이 불안정하며, 주형의 내주면에는 용융금속이 불규칙적으로 부착되어 지금을 형성하게 되고, 비산되는 용융금속이 더미바 헤드 위에 실링된 실링재에 영향을 주어 조업 사고의 위험이 크다.

이와 같은 용융금속의 초기 주입시 비산을 억제하기 위해, 침지노즐의 양측에 비산 방지판이 장착되어 사용되고 있으나, 예열된 침지노즐에 비산 방지판을 설치할 때 고정이 견고하게 이루어지지 않아 용융금속의 초기 주입 중에 비산 방지판이 이격되면서 오히려 용융금속의 비산이 가중되는 문제가 있다.

(특허문헌 1) JP 5440933 B2

이에 본 발명은, 예를 들어 연속 주조 설비용 턴디쉬의 침지노즐에서 용융금속을 주형 내부로 초기 주입할 때, 용융금속이 비산되는 것을 억제할 수 있는 용융금속의 비산 억제 장치 및 이를 이용한 침지노즐을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 비산 억제 장치는, 통형상의 본체; 및 상기 본체에 형성된 복수의 관통홀을 포함하고, 상기 본체는 측방으로 연장된 연장부를 포함하고, 상기 복수의 관통홀이 상기 연장부의 직립한 측벽에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 침지노즐은, 용융금속이 유동하는 유로를 내부에 갖춘 노즐본체; 상기 노즐본체의 하부에 형성되고, 상기 유로에 연통하는 토출구; 및 상기 노즐본체 내에 장착되고, 전술한 비산 억제 장치를 포함하고, 상기 비산 억제 장치의 본체는 상기 노즐본체 내부의 바닥면에 구비된 오목한 홈부 내에 안착되고, 상기 비산 억제 장치의 복수의 관통홀은 상기 토출구에 연통될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 침지노즐에 의해 용융금속을 주형 내부로 초기 주입할 때 용융금속이 비산되는 것을 억제할 수 있어, 용융금속의 과다 비산을 방지하고, 이로써 주형 내 용융금속 충진을 확인하기 위한 시야를 확보하여 용융금속 주입의 조절이 용이하게 이루어지며, 더미바 헤드의 실링재에 영향을 끼치지 않아 초기 용융금속 누출의 위험을 방지할 수 있는 효과를 얻게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치가 적용된 침지노즐의 일부를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치를 3각법에 의해 도시한 도면이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치가 적용된 침지노즐의 일부를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치를 3각법에 의해 도시한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치(10)는, 침지노즐 내에 장착 가능한 통형상의 본체(11); 및 이 본체에 형성되고, 침지노즐의 토출구(2)에 연통되는 복수의 관통홀(12)을 포함하고 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치가 적용된 침지노즐은, 용융금속이 유동하는 유로를 내부에 갖춘 노즐본체(1); 이 노즐본체의 하부에 형성되고, 유로에 연통하는 토출구(2); 및 노즐본체 내에 장착되고, 전술한 비산 억제 장치(10)를 포함한다.

이러한 침지노즐을 통하여, 보다 구체적으로 노즐본체(1)의 상부로 유입된 용융금속이 노즐본체 내 유로를 따라 유동하여 그 하부에서 양쪽 측방으로 형성된 토출구(2)로부터 토출됨으로써, 예를 들면 턴디쉬 내 용융금속이 주형 내부로 주입될 수 있다.

비산 억제 장치(10)의 본체(11)는 대략 T자 형상을 갖도록 형성되며, 그 내부에는 상부면이 개방된 중공부(13)를 가져 통형상으로 형성될 수 있다. 본체(11)는 그 형상으로 인하여, 중공부(13)의 상부가 갖는 단면적이 중공부의 하부가 갖는 단면적보다 크게 형성될 수 있다.

본체(11)의 하부는 노즐본체(1) 내부의 바닥면에 구비된 오목한 홈부(3) 내에 안착될 수 있다.

본체(11)의 상부는, 하부의 상단으로부터 양쪽 측방으로 연장된 한 쌍의 연장부(14)를 포함할 수 있다.

이러한 본체(11)는 예컨대 강재와 같은 금속으로 만들어질 수 있는데, 특히 침지노즐을 통해 주형 내에 주입되는 용융금속의 조성과 동일하거나 유사한 조성의 금속인 것이 바람직하다.

각 연장부(14)는 침지노즐의 토출구(2)에 대응되는 방향으로 연장할 수 있으며, 연장부의 직립한 측벽(15)에는 침지노즐의 토출구에 연통되는 복수의 관통홀(12)이 형성될 수 있다.

하나의 연장부(14)의 측벽(15)에서 관통홀(12)의 개수는 대략 2 내지 10개의 범위 내로 형성될 수 있으며, 도 2에는 일측 측벽에 6개의 관통홀이 형성된 예가 나타나 있다.

각 관통홀(12)의 단면 형상은 삼각형, 사각형 등을 포함한 다각형, 원형, 타원형과 같은 임의의 형상을 가질 수 있다.

또한, 관통홀(12)의 배열은 격자형, 지그재그형, 동심원형 등의 규칙적인 배열 형태는 물론, 분산형의 불규칙적인 배열 형태와 같이 다양한 배열 형태가 적용될 수 있다.

이와 더불어, 관통홀(12)의 단면적은 동일한 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

개구 단면적의 총 합이 침지노즐의 노즐본체(1)에 형성된 토출구(2)의 단면적보다 작은 복수의 관통홀로 인하여, 용융금속의 초기 주입시 용융금속의 과도한 비산을 억제할 수 있게 됨으로써, 주형 내 용융금속 주입의 조절이 가능하게 되는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치(10)는, 본체(11) 중 연장부(14)의 높이보다 다소 큰 높이를 가진 침지노즐의 노즐본체(1)에 형성된 토출구(2) 중 하나를 통하여, 침지노즐의 노즐본체 내부로 삽입될 수 있으며, 전술한 바와 같이 본체의 하부는 노즐본체 내부의 바닥면에 있는 오목한 홈부(3) 내에 안착되게 된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치(10)가 침지노즐에 내장된 상태에서, 용융금속이 노즐본체(1) 내로 유입되면 그 내부의 유로를 따라 용융금속은 유동하며, 노즐본체의 하부에서 비산 억제 장치의 양쪽 측방으로 연장한 연장부(14)의 관통홀(12)들 및 노즐본체의 토출구(2)를 통해 용융금속은 침지노즐의 밖으로 토출될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치(10)는, 용융금속의 초기 주입시 용융금속의 비산을 방지한 후 용융금속의 주형 내 높이 상승에 따라 침지노즐과 함께 용융금속 내에 침지되게 되며, 주형에 채워지는 고온의 용융금속에 의하여, 예컨대 강재와 같은 금속으로 만들어진 비산 억제 장치는 용해되어 소멸된 다음에, 주조된 주편과 함께 더미바를 따라 주형의 외부로 인출될 수 있다.

그 후에는 용융금속의 비산이 없으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치(10) 없이도, 침지노즐을 통해 용융금속을 주형에 공급하면서 주편을 연속적으로 주조하게 된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치(10)는 침지노즐에서 용융금속의 초기 주입에만 사용될 수 있으며, 본체(11)의 하부가 침지노즐의 노즐본체(1) 내부의 바닥면에 있는 오목한 홈부(3) 내에 안착되기 때문에, 용융금속의 토출압에 의해 어느 일측 토출구(2)로부터 빠져나오는 일 없이 안정된 상태로 지지되어 용융금속의 비산 방지 기능을 끝까지 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비산 억제 장치(10)가 적용된 침지노즐에서는, 용융금속의 과도한 비산을 억제하여 용융금속 주입의 조절이 가능하게 됨으로써, 1차적으로 용융금속의 초기 주입시 더미바 헤드 위에 실링된 실링재에 영향을 끼치지 않아 주조 초기에 용융금속 누출의 위험을 방지할 수 있으며, 2차적으로는 작업자의 시야가 충분히 확보되어 용융금속이 주형 내에 적절히 충진되도록 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 침지노즐에 의해 용융금속을 주형 내부로 초기 주입할 때 용융금속이 비산되는 것을 억제할 수 있어, 용융금속의 과다 비산을 방지하고, 이로써 주형 내 용융금속 충진을 확인하기 위한 시야를 확보하여 용융금속 주입의 조절이 용이하게 이루어지며, 더미바 헤드의 실링재에 영향을 끼치지 않아 초기 용융금속 누출의 위험을 방지할 수 있는 효과를 얻게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 노즐본체
2: 토출구
3: 홈부
10: 비산 억제 장치
11: 본체
12: 관통홀
13: 중공부
14: 연장부
15: 측벽

Claims (7)

1. 통형상의 본체; 및
   상기 본체에 형성된 복수의 관통홀
   을 포함하고,
   상기 본체는 측방으로 연장된 연장부를 포함하고,
   상기 복수의 관통홀이 상기 연장부의 직립한 측벽에 형성된 비산 억제 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 본체는, 용융금속에 의해 용해되는 재질로 만들어진 비산 억제 장치.
   
4. 용융금속이 유동하는 유로를 내부에 갖춘 노즐본체;
   상기 노즐본체의 하부에 형성되고, 상기 유로에 연통하는 토출구; 및
   상기 노즐본체 내에 장착되고, 제1항 또는 제3항에 따른 비산 억제 장치
   를 포함하고,
   상기 비산 억제 장치의 본체는 상기 노즐본체 내부의 바닥면에 구비된 오목한 홈부 내에 안착되고,
   상기 비산 억제 장치의 복수의 관통홀은 상기 토출구에 연통되는 침지노즐.
   
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,
   상기 비산 억제 장치의 복수의 관통홀이 가진 개구 단면적의 총 합이 상기 토출구의 단면적보다 작은 침지노즐.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 비산 억제 장치는 상기 용융금속에 의해 용해되어 소멸되는 침지노즐.

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