KR102612890B1 - 연속 주조용 침지 노즐 - Google Patents

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KR102612890B1
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히로야수 니이추마
케이고 후지타
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시나가와 리프랙토리스 컴퍼니, 리미티드
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

제1 부분(3)에 있어서, 유로(31)의 횡단면 형상은 원형이며, 제2 부분(5)에 있어서, 유로(51)의 형상이 편평형이며, 접속 부분(4)에 있어서, 유로(41)의 형상은, 제1 부분(3)의 유로(31)와 제2 부분(5)의 유로(51)을 연속적으로 접속하는 형상이며, 개구부(52)는 제2 부분(5)의 선단측에 마련되며, 또한 편평형의 면방향에 따라 연장되어 있으며, 제1 부분(3)에 있어서의 유로(31)의 단면적의 최대값을 S1로 하고, 제2 부분(5)에 있어서의 유로(51)의 단면적의 최대값을 S2로 하고, 제1 부분(3)과 접속 부분(4)의 경계부(42)로부터 상류측에 걸친 제1 부분(3)의 길이(L1)의 20% 범위내에서의 유로(31)의 단면적의 최소값을 S3으로 하고, S2는 S1보다 크고, S1과 S3의 비(比) S1/S3은 1.10 이상 2.00 이하이며, 또한 S2와 S3의 비(比) S2/S3은 1.20 이상 2.50 이하이다.

Description

연속 주조용 침지 노즐
본 발명은 연속 주조용 침지 노즐에 관한 것이다. 본 발명에 따른 침지 노즐은 몰드 두께가 200mm 미만인 슬래브의 연속 주조용에 특히 적합하다.
최근, 압연 공정의 노동력을 줄이기 위해, 몰드 두께가 200mm 이하인 슬래브(박슬래브 또는 중간 두께 슬래브라고 칭함)의 연속 주조가 도입되고 있다. 이에 맞추어 종래의 원통형의 침지 노즐(이하, 원통형 노즐이라고 칭함) 대신에, 토출부가 편평한 침지 노즐(이하, 편평형 노즐이라고 칭함)이 채용되고 있다. 그러나, 편평형 노즐에는 종래의 원통형 노즐에 비해, 편평형 노즐의 상류에 있는 스토퍼나 슬라이딩 노즐 등을 용강이 통과할 때에 발생한 편류를 원활하게 하기 어렵다는 문제점이 있다. 그 때문에, 주형내의 용강이 불균일하게 되어 강품질(鋼品質)의 악화를 초래하고 있다. 따라서, 이 문제점을 해소하기 위해, 편류를 억제하는 것을 지향하는 다양한 편평형 노즐이 고안되었다.
특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, 상류측이 대략 원통형으로, 하류측이 편평형으로 형성된 노즐이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는, 출구측이 편평형으로 형성된 노즐에 있어서, 입구측에 지름확대부(徑大化部) 및 지름축소부(徑小化部)로 이루어지는 용강 교반부가 게재되어 있는 예가 개시되어 있다.
일본 특개평 11-47897호 공보 일본 특표 2001-501132호 공보 (또는 미국 특허 제5785880호 명세서) 일본 특개 2001-300699호 공보
그러나, 이러한 선행 기술에서는, 편류를 충분히 억제할 수 없었다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서는, 상류측 원통 부분의 편류가 어느 정도 해소되었다고는 해도, 하류측에 평편 부분을 마련해도 여전히 토출되는 용강류의 편류를 억제할 수 없었다. 또한, 특허문헌 3의 노즐은, 그 복잡한 형상 때문에 제조 수율이 나쁘고, 또한 지름확대부와 지름축소부의 경계에 굽힘 응력이 집중되어 균열이 발생하기 쉬웠다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비교적 단순한 구조를 가지며, 노즐내의 용강 유동이 적정화된 연속 주조용 침지 노즐을 제공하는 것에 있다. 이것에 의해, 주편의 품질 및 생산성을 향상시킨다.
편평형 노즐내의 용강 유동에 대하여 유체 해석을 실시한 바, 편평 노즐 내관의 횡단면 형상이 원형에서 편평 형상으로 천이하는 부분에 있어서, 횡단면 형상이 원형인 부분에서 적어도 부분적으로 내경을 좁히고, 일단 흐름을 내관 중앙부에 대고 정류화함으로써, 그 후의 편평 형상으로의 천이시에 흐름이 좌우로 균등하게 분배시키기 쉽다는 것이 밝혀졌다. 또한, 내경을 일단 좁힘으로써 발생하는 유속의 상승을 완화하기 위해서, 토출 구멍 부근의 내관 단면적을 좁히고 있는 부분의 단면적의 1.20배 이상으로 하는 것이 유효한 것도 확인하였다. 이러한 지견을 바탕으로, 편평형 노즐 각부의 형상의 최적화를 실시하였다.
본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐은, 유로와 개구부를 구비하고, 기단측으로부터 순서대로 제1 부분, 접속 부분 및 제2 부분이 마련되어 있는 연속 주조용 침지 노즐로서, 상기 제1 부분에 있어서, 상기 유로의 횡단면 형상은 원형이며, 상기 제2 부분에 있어서, 상기 유로의 형상이 편평형이며, 상기 접속 부분에 있어서, 상기 유로의 형상은 상기 제1 부분의 상기 유로와 상기 제2 부분의 상기 유로를 연속적으로 접속하는 형상이며, 상기 개구부는 상기 제2 부분의 선단측에 마련되고, 또한 상기 편평형의 면방향을 따라 연장되어 있으며, 상기 제1 부분에 있어서의 상기 유로의 단면적의 최대값을 S1로 하고, 상기 제2 부분에 있어서의 상기 유로의 단면적의 최대값을 S2로 하고, 상기 제1 부분과 상기 접속 부분의 경계부로부터 상류측에 걸친 상기 제1 부분의 길이의 20% 범위내에서의 상기 유로의 단면적의 최소값을 S3로 하고, S2는 S1보다 크고, S1과 S3의 비(比) S1/S3은 1.10 이상 2.00 이하이며, 또한 S2와 S3의 비(比) S2/S3은 1.20 이상 2.50 이하인 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 노즐의 구조를 비교적 단순하게 하면서도, 노즐내의 용강 유동이 적정화될 수 있다. 첫째로, 대략 원통형의 제1 부분의 하단에 적어도 부분적으로 유로의 내경을 좁힌 부분을 마련함으로써, 용강류가 접속 부분에 유입되기 전에 정류되기 쉽다. 둘째로, 제2 부분에서의 유로의 단면적의 최대값을 상기의 내경을 좁힌 부분에서의 유로의 단면적의 최소값보다 크게 함으로써, 제2 부분에 있어서 용강류의 유속을 적합하게 감속함과 동시에, 노즐의 좌우에 용강류가 균등하게 공급되기 쉽다.
이하, 본 발명의 바람직한 양태에 대하여 설명한다. 단, 이하에 기재하는 바람직한 실시예에 의하여, 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐은, 일 양태로서 전체 길이에 대한 상기 제1 부분, 상기 제2 부분 및 상기 접속 부분의 각각 길이의 비율이 어느 것이나 10% 이상인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 편류를 억제하는 효과와 용강류의 유속을 감속하는 효과의 양쪽이 충분한 수준으로 얻어지기 쉽다.
본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐은, 일 양태로서 상기 제2 부분에 있어서의 상기 유로의 폭은 300mm 이하인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 용강류의 유속을 감속하는 효과가 충분한 수준으로 얻어지기 쉽다.
본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐은, 일 양태로서 상기 제1 부분의 기단측에 접속되는 접합 부분을 더욱 가지며, 상기 접합 부분에 있어서, 상기 유로의 단면적은 기단측으로부터 선단측으로 점감(漸減)하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 스토퍼형의 유량 제어가 채용되는 경우에 있어서, 턴디시로부터 주형까지 용강을 산화시키는 흡기의 원인이 되는 줄눈(目地)을 없앨 수 있기 때문에, 강(鋼)의 품질이 향상되기 쉽다.
본 발명의 추가적인 특징과 이점은, 도면을 참조하여 기술하는 이하의 예시적이고 비제한적인 실시형태의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
도 1은 실시형태에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 정면 단면도이다.
도 2는 실시형태에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 측면 단면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 제1 부분의 횡단면도이다.
도 4는 실시형태에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 제2 부분의 횡단면도이다.
본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 이하에서는, 본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐을 몰드 두께가 200mm 이하인 슬래브의 연속 주조에 이용되는 연속 주조용 침지 노즐(1) (이하, 단지 노즐(1)이라고 칭함)에 적용한 예에 대하여 설명한다.
〔연속 주조용 침지 노즐의 전체 구성〕
노즐(1)은 내화재료에 의해 형성된 원통형의 부재이다. 내부에는 용강을 유통시키기 위한 유로가 형성되어 있으며, 선단 부분에는 개구부가 마련되어 있다. 노즐(1)에는 기단측으로부터 순서대로 접합 부분(2), 제1 부분(3), 접속 부분(4) 및 제2 부분(5)이 마련되어 있으며, 각 부분의 형상이 다르다(도 1, 도 2). 노즐(1)은 접합 부분(2)에 있어서, 상류측의 설비(스토퍼, 슬라이딩 노즐 등. 도시하지 않음)와 접합되어 있다. 노즐(1)의 전체 길이(L)는 1200mm이다. 또한, 이하에 설명하는 노즐(1)의 각부의 길이에 관한 기재와, 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 양태가 다른 경우가 있지만, 이것은 도 1 및 도 2에 있어서 노즐(1)의 각부의 구조를 강조하여 나타내기 위해 상하 방향의 길이를 변경하여 도시하고 있기 때문이다. 따라서, 각부의 길이에 대해서는 이하의 설명에서의 기재에 근거하여 이해되어야 한다.
노즐(1)을 구성하는 내화재료의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 당업계에서 종래 사용되고 있는 내화재료를 사용할 수 있다. 이러한 내화재료로서는, 알루미나-흑연질, 마그네시아-흑연질, 스피넬-흑연질, 지르코니아-흑연질, 칼슘 지르코네이트-흑연질, 고알루미나질, 알루미나-실리카질, 실리카질, 지르콘질, 스피넬질 등이 예시된다. 또한, 존 라이닝을 적절하게 적용해도 된다.
이하의 설명에서 방향에 대하여 언급할 때는, 도 1에 도시되는 배치를 기준으로 한다. 즉, 상하 방향에 대하여 언급할 때는, 기단측(접합 부분(2)측)을 상(상부, 위쪽, 상측, 상류 등)이라고 칭하고, 선단측(제2 부분(5)측)을 하(하부, 아래 쪽, 하측, 하류 등)이라고 칭한다. 또한, 노즐(1)의 전체 및 부분의 길이에 대하여 언급할 때는, 특별히 언급하지 않는 한, 상기에 정의한 상하 방향의 길이를 말한다.
또한, 유로의 단면에 대하여 언급할 때는, 특별히 언급하지 않는 한, 상기에 정의한 상하 방향과 직교하는 방향(도 1 지면과 직교하는 방향)의 단면을 말하는 것으로 하고, 해당 단면을 횡단면이라고 칭한다. 또한, 노즐(1)의 사용시에 있어서, 용강은 상기에 정의한 상측으로부터 하측을 향하여 흐르기 때문에, 상기에 정의한 횡단면은 용강의 흐름 방향에 대한 단면이기도 하다.
〔제1 부분의 구성〕
제1 부분(3)은 노즐(1)의 기단측에서의 주요 부분이다. 본 실시형태에서는 제1 부분(3)의 길이(L1)는 300mm이며, 노즐(1)의 전체 길이(L)에 대한 제1 부분(3)의 길이(L1)의 비율은 25%이다(도 1).
제1 부분(3)에 있어서, 유로(31)의 횡단면 형상은 원형이다(도 1 내지 도3). 본 실시형태에서는, 제1 부분(3)의 횡단면의 단면적은 일정하지 않고, 제1 부분상부(3a)에 있어서 유로(31)의 단면적은 3850mm2이며, 제1 부분 중간부(3b)에 있어서 유로(31)의 단면적은 5000mm2이며, 제1 부분 하부(3c)에 있어서 유로(31)의 단면적은 3700mm2이다.
서로 유로(31)의 단면적이 다른 제1 부분 상부(3a)와 제1 부분 중간부(3b)의 경계부분에 있어서, 유로(31)는 그 직경이 연속적으로 변화하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 또한, 제1 부분 중간부(3b)와 제1 부분 하부(3c)의 경계 부분에 있어서도, 유로(31)는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 제1 부분 중간부(3b)에 있어서 제1 부분(3)의 유로(31)의 단면적이 최대가 된다. 여기서, 제1 부분(3)에 있어서의 유로(31)의 단면적의 최대값을 S1로 하고, 본 실시형태에서는 S1은 5000mm2(제1 부분 중간부(3b)에 있어서의 유로(31)의 단면적)이다.
제1 부분 하부(3c)는 접속 부분(4)에 연결되어 있고, 길이(L1c)가 60mm이다. 따라서, 제1 부분 하부(3c)의 길이(L1c)는 제1 부분(3)의 길이(L1)의 20%이다.
여기서, 제1 부분 하부(3c)에 있어서의 유로(31)의 단면적의 최소값을 S3으로 하고, 본 실시형태에서는 S3은 3700mm2이다. 여기서, 제1 부분 하부(3c)에 있어서의 유로(31)의 단면적의 최소값은 제1 부분과 접속 부분의 경계부로부터 상류측에 걸친 제1 부분의 길이의 20% 범위내에 있어서의 유로의 단면적의 최소값의 예이다. 또한, 본 실시형태에서는, 제1 부분 하부(3c)가 제1 부분 중간부(3b)와 접속되어 있는 테이퍼 형상 부분을 제외하고 원통형으로 형성되어 있기 때문에, S3은 제1 부분 하부(3c)의 해당 테이퍼 형상 부분이외의 부분에서의 유로(31)의 단면적과 일치한다.
〔제2 부분의 구성〕
제2 부분(5)은 노즐(1)의 선단측에서의 주요 부분이다. 본 실시형태에서는 제2 부분(5)의 길이(L2)는 600mm이며, 노즐(1)의 전체 길이(L)에 대한 제2 부분(5)의 길이(L2)의 비율은 50%이다(도 1).
제2 부분(5)에 있어서, 유로(51)의 형상은 편평형이다(도 1, 도 2 및 도4). 또한, 유로(51)의 편평형의 형상에 대하여, 도 1의 XZ 평면 방향을 "면방향"으로 정의하고, 도 2의 Y축 방향을 "두께 방향"으로 정의한다. 여기서, 편평형의 형상이란, 당업자가 편평형이라고 인식하는 범위에서 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 유로(51)의 폭(W2)(도 1의 X축 방향)이 두께(도 2의 Y축 방향)의 1.5배 이상인 형상을 말한다.
유로(51)의 선단측에는 개구부(52)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는 4개의 개구부(52)가 마련되어 있으며, 2개는 노즐(1)의 길이 방향의 선단면에, 나머지 2개는 노즐(1)의 길이 방향 측면에 각각 마련되어 있다. 어느 개구부(52)도 유로(51)의 편평형 형상의 면방향(도 1의 XZ 평면 방향)으로 연장되어 있다. 또한, 개구부(52)를 마련하는 수는 특별히 한정되지 않지만, 어느 개구부(52)도 유로(51)의 편평형의 면방향을 따라 마련되는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 개구부(52)가 마련되어 있지 않은 범위에서 유로(51)의 단면적이 일정하고 5400mm2이다. 따라서 본 실시형태에서는, 제2 부분(5)에 있어서의 유로(51)의 단면적의 최대값(S2)은 5400mm2이다. 또한, 유로(51)의 단면적은 반드시 일정하지 않아도 되지만, 이 경우, 단면적이 서로 다른 영역끼리의 경계 부분을 테이퍼 형상으로 형성하고, 제2 부분(5)의 길이 방향을 따라 단면적이 연속적으로 변화하도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 개구부(52)가 마련되어 있지 않은 범위에 있어서 유로(51)의 폭(W2)도 일정하고 300mm이다. 유로(51)의 폭(W2)은 300mm 이하인 것이 바람직하다.
〔접속 부분의 구성〕
접속 부분(4)은 제1 부분(3)과 제2 부분(5)을 연속적으로 접속하는 부분이다. 본 실시형태에서는, 접속 부분(4)의 길이(L3)는 250mm이며, 노즐(1)의 전체 길이(L)에 대한 접속 부분(4)의 길이(L3)의 비율은 21%이다(도 1).
접속 부분(4)에서는, 단면 형상이 원형인 제1 부분(3)의 유로(31)와, 단면 형상이 편평형인 제2 부분(5)의 유로(51)를 연속적으로 접속하는 형상의 유로(41)가 마련되어 있다. 따라서, 유로(41)의 단면 형상은 상단(42)에서 원형이며, 하단(43)에서 편평형이다. 제1 부분(3)과 접속 부분(4)의 경계(즉, 접속 부분(4)의 상단(42))에서의 유로(41)의 단면적은, 제1 부분 하부(3c)에서의 유로(31)의 단면적과 일치하며 3700mm2이다.
〔접합 부분의 구성〕
접합 부분(2)은 노즐(1)을 상류측의 설비(스토퍼, 슬라이딩 노즐 등. 도시하지 않음)와 접합하기 위한 부위이다. 접합 부분(2)에서는, 유로(21)의 단면적이 기단측으로부터 선단측(즉, 제1 부분(3)의 측)으로 점감하도록 구성되어 있다. 노즐(1)에 접합 부분(2)을 마련함으로써, 스토퍼형의 유량 제어가 채용되는 경우에 있어서, 턴디시로부터 주형까지 용강을 산화시키는 흡기의 원인이 되는 줄눈을 없앨 수 있기 때문에, 강의 품질이 향상되기 쉽다.
〔각부의 치수 관계〕
이어서, 제1 부분(3), 접속 부분(4) 및 제2 부분(5)의 치수 관계에 대하여 설명한다.
상기에 설명한 바와 같이, 노즐(1)의 전체 길이(L)에 대하여, 제1 부분(3)의 길이(L1)의 비율은 25%이며, 접속 부분(4)의 길이(L3)의 비율은 21%이며, 제2 부분(5)의 길이(L2)의 비율은 50%이다. 이와 같이, 노즐(1)의 전체 길이(L)에 대한 제1 부분(3), 접속 부분(4) 및 제2 부분(5)의 각각 길이의 비율이 어느 것이나 10% 이상인 것이 바람직하다. 특히, 노즐(1)의 전체 길이(L)에 대한 제2 부분(5)의 길이(L2)의 비율은 20% 이상인 것이 보다 바람직하다.
제1 부분(3)에서의 유로(31)의 단면적의 최대값(S1)은 5000mm2이며, 제2 부분(5)에서의 유로(51)의 단면적의 최대값(S2)은 5400mm2이다. 따라서, S2는 S1보다 크다.
제1 부분(3)에서의 유로(31)의 단면적의 최대값(S1)은 5000mm2이며, 제1 부분 하부(3c)에서의 유로(31)의 단면적의 최소값(S3)은 3700mm2이므로, S1과 S3의 비(比) S1/S3은 1.35이다. 본 실시형태에서는, S1과 S3의 비(比) S1/S3은 1.10 이상 2.00 이하의 범위에 있다. S1과 S3의 비(比) S1/S3은 1.15 이상인 것이 바람직하고, 1.25 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, S1과 S3의 비(比) S1/S3은 1.90 이하인 것이 바람직하고, 1.80 이하인 것이 보다 바람직하다.
제2 부분(5)에서의 유로(51)의 단면적의 최대값(S2)은 5400mm2이며, 제1 부분 하부(3c)에서의 유로(31)의 단면적의 최소값(S3)은 3700mm2이므로, S2와 S3의 비(比) S2/S3은 1.46이다. 본 실시형태에서는, S2와 S3의 비(比) S2/S3은 1.20 이상 2.50 이하의 범위에 있다. S2와 S3의 비(比) S2/S3은 1.25 이상인 것이 바람직하고, 1.30 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, S2와 S3의 비(比) S2/S3은 2.40 이하인 것이 바람직하고, 2.20 이하인 것이 보다 바람직하다.
〔그 밖의 실시형태〕
마지막으로, 본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 그 밖의 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 각 실시형태에서 개시되는 구성은, 모순이 발생하지 않는 한, 다른 실시형태에서 개시되는 구성과 조합하여 적용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐에 따른 제1 부분, 접속 부분 및 제2 부분의 어느 것에 있어서도, 상기에 예시한 제1 부분(3), 접속 부분(4) 및 제2 부분(5)의 구조에 한정되지 않고, 각부의 구조에 대하여 특정 기능을 부여하기 위한 공지된 변경이 더해져도 된다. 예를 들면, 확경(擴徑, diameter expansion) 부위 및 축경(縮徑, diameter reduction) 부위, 단차, 요철부 및 홈 등의 편류 방지책이 제1 부분, 접속 부분 및 제2 부분 중 어느 하나에 있어서도 마련될 수 있다.
상기의 실시형태에서는, 노즐(1)의 기단측의 단부에 접합 부분(2)이 마련되어 있는 구성을 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명에 따른 연속 주조용 침지 노즐의 기단측에는 접합 부분이 마련되어 있지 않아도 된다. 이 경우, 연속 주조용 침지 노즐의 기단측의 단부는 제1 부분이며, 따라서 그 유로는 대략 원통형(단면적이 거의 일정)으로 구성된다.
상기 실시형태에서는, 제1 부분 하부(3c)에 있어서의 유로(31)가, 상단의 테이퍼 형상 부분을 제외하고 원통형으로 형성되어 있는 구성을 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명에 있어서, 제1 부분 하부에 있어서의 유로의 형상은 유로의 횡단면 형상이 원형만으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 부분 하부의 유로의 중도에 국소적인 축경부를 마련하는 구성이나, 제1 부분 하부의 유로를 테이퍼 형상으로 형성하는 구성 등이 채용될 수 있다. 또한, 상기 실시형태에서는 제1 부분 하부(3c)의 길이(L1c)가 제1 부분(3)의 길이(L1)의 20%인 구성을 예로서 설명했지만, 제1 부분 하부의 길이는 임의다. 또한, 어느 경우에 있어서도, 제1 부분과 접속 부분의 경계부로부터 상류측에 걸친 제1 부분의 길이의 20% 범위내에서의 유로의 단면적의 최소값을 S3으로 정의한다. 여기서, 상기의 범위 외, 즉 제1 부분 길이의 20%을 초과하여 경계부로부터 떨어져 있는 부분에 유로의 단면적을 좁힌 개소를 마련해도, 편류를 방지하는 효과는 얻어지기 어렵다.
상기 실시형태에서는, 제1 부분 하부(3c)에 있어서의 유로(31)의 단면적의 최소값을 S3으로 하고, S1과 S3의 비(比) S1/S3은 1.10 이상 2.00 이하의 범위에 있으며, S2와 S3의 비(比) S2/S3은 1.20 이상 2.50 이하의 범위에 있는 발명에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 다른 양태로서, 제1 부분과 접속 부분의 경계에 있어서의 유로의 단면적을 S3으로 정의하고, 해당 S3에 대해서 S1과 S3의 비(比) S1/S3 및 S2와 S3의 비(比) S2/S3이 각각 상기 수치 범위에 있는 발명을 특정할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 양태는 유로와 개구부를 구비하고, 기단측으로부터 순서대로 제1 부분, 접속 부분 및 제2 부분이 마련되어 있는 연속 주조용 침지 노즐로서, 상기 제1 부분에 있어서, 상기 유로의 횡단면 형상은 원형이며, 상기 제2 부분에 있어서, 상기 유로의 형상이 편평형이며, 상기 접속 부분에 있어서, 상기 유로의 형상은 상기 제1 부분의 상기 유로와 상기 제2 부분의 상기 유로를 연속적으로 접속하는 형상이며, 상기 개구부는 상기 제2 부분의 선단측에 마련되고, 또한 상기 편평형의 면방향을 따라 연장되어 있으며, 상기 제1 부분에 있어서의 상기 유로의 단면적의 최대값을 S1로 하고, 상기 제2 부분에 있어서의 상기 유로의 단면적의 최대값을 S2로 하고, 상기 제1 부분과 상기 접속 부분의 경계에 있어서의 상기 유로의 단면적을 S3으로 하고, S2는 S1보다 크고, S1과 S3의 비(比) S1/S3은 1.10 이상 2.00 이하이며, 또한 S2와 S3의 비(比) S2/S3은 1.20 이상 2.50 이하인 연속 주조용 침지 노즐이다. 이러한 다른 양태에 의해서도, 상기 실시형태와 같은 작용 효과를 발휘한다.
그 밖의 구성에 관해서도, 본 명세서에서 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며, 본 발명의 범위는 이에 의해 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다. 당업자라면, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 개변이 가능한 것을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 개변된 다른 실시형태도 당연히 본 발명의 범위에 포함된다.
[실시예]
이하에서는, 실시예를 나타내어 본 발명을 더욱 설명한다. 단, 이하의 실시예는 본 발명을 한정하지 않는다.
〔노즐 형상〕
이하의 각 조건을 변경한 노즐을 작성하였다. 각 예에 있어서 선택된 조건은 후술하는 표 중에 기재되어 있다.
(S1과 S2의 대소 관계)
상기 실시형태와 마찬가지로 S2>S1로 한 예 및 상기 실시형태와 반대로 S1>S2로 한 예를 작성하였다.
(S1과 S3의 비(比) S1/S3)
S1과 S3의 비(比) S1/S3을 1.00 내지 2.10의 범위에서 변경한 예를 작성하였다.
(S2와 S3의 비(比) S2/S3)
S2와 S3의 비(比) S2/S3을 0.75 내지 2.80의 범위에서 변경한 예를 작성하였다.
(제2 부분(5)의 폭(W2))
상기 실시형태와 마찬가지로 제2 부분(5)의 폭(W2)을 300mm으로 한 예 및 상기 실시형태와 다른 320mm로 한 예를 작성하였다.
〔평가〕
실시예 및 비교예의 각 예의 노즐에 대하여 물 모델 시험을 실시하였다. 몰드 사이즈는 1200Х1400mm로 하고, 스루풋은 용강 환산으로 분당 4.0톤으로 하였다. 각 노즐로부터 토출시킨 물에 대하여, 메니스커스 유속 및 노즐 좌우의 탕면 변동량의 차이를 3분간에 걸쳐 측정하고, 그 평균값 및 시간 변화를 기록하였다.
(메니스커스 유속)
메니스커스 유속의 3분간의 평균값에 대하여, A 내지 C의 3단계로 평가하였다. 평가 B 및 C의 예에 대해서는, + 또는 -의 부호를 병기하며, 가장 바람직한 범위(평가 A의 범위)에 대한 대소를 나타내었다. 또한, 평가 B 이상이면 실제 사용상 바람직하고, 평가 A는 특히 바람직하다.
A: 메니스커스 유속의 3분간의 평균값이 초당 20cm 이상 30cm 이하이다.
B(-): 메니스커스 유속의 3분간의 평균값이 초당 10cm 이상 20cm 미만이다.
B(+): 메니스커스 유속의 3분간의 평균값이 초당 30cm를 초과 40cm 이하이다.
C(-): 메니스커스 유속의 3분간의 평균값이 초당 10cm 미만이다.
C(+): 메니스커스 유속의 3분간 평균값이 초당 40cm를 초과한다.
(좌우의 탕면 변동량의 차이)
노즐 좌우의 탕면의 차이에 대하여, A 내지 C의 4단계로 평가하였다. 또한, 평가 B 이상이면 실제 사용상 바람직하고, 평가 A는 특히 바람직하다.
A: 좌우 탕면의 액위(液位)의 차이가 항상 7mm 미만이다.
B: 좌우 탕면의 액위의 차이가 항상 7mm 이상 10mm 미만이다.
C: 좌우 탕면의 액위의 차이가 항상 10mm 이상이다.
〔결과〕
실시예 및 비교예의 각 예에 대하여, 치수 조건 및 평가 결과를 이하의 표 1 내지 표 3에 나타낸다. S2가 S1보다 크고(조건 1), S1과 S3의 비(比) S1/S3이 1.10 이상 2.00 이하이고(조건 2), 또한 S2와 S3의 비(比) S2/S3이 1.20 이상 2.50 이하인(조건 3) 실시예 1 내지 9는, 메니스커스 유속 및 좌우의 탕면 변동량의 차이의 양쪽에 대하여, 실제 사용상 바람직한 수준(평가 B 이상)이었다(표 1). 한편, 조건 1 내지 3 중 적어도 하나를 만족시키지 않는 비교예 1 내지 6은, 메니스커스 유속 및 좌우의 탕면 변동량의 차이 중 어느 하나에 대하여 평가 C이고, 실제 사용상 바람직하지 않은 수준이었다.
표 3에는 제1 부분(3), 접속 부분(4) 및 제2 부분(5)의 길이의 비율을 변경한 예를 나타낸다. 어느 예도 실제 사용상 바람직한 수준(평가 B 이상)이었지만, 노즐(1)의 전체 길이(L)에 대한 제1 부분(3), 접속 부분(4) 및 제2 부분(5)의 각각 길이의 비율이 어느 것이나 10% 이상인 실시예 10 내지 13은, 10%에 미치지 않는 부분이 존재하는 실시예 14 내지 16에 비해 보다 양호한 평가였다.
표 1: 실시예
[표 1]
표 2: 비교예
[표 2]
표 3: 제1 부분(3), 접속 부분(4) 및 제2 부분(5)의 길이의 비율을 변경한 예
[표 3]
본 발명은 연속 주조용 침지 노즐로서 이용할 수 있고, 특히 몰드 두께가 200mm 미만인 슬래브의 연속 주조용에 특히 적합하다.
1: 연속 주조용 침지 노즐
2: 접합 부분
21: 유로
3: 제1 부분
3a: 제1 부분 상부
3b: 제1 부분 중간부
3c: 제1 부분 하부
31: 유로
4: 접속 부분
41: 유로
42: 접속 부분의 상단
43: 접속 부분의 하단
5: 제2 부분
51: 유로
52: 개구부

Claims (5)

  1. 유로와 개구부를 구비하고, 기단측으로부터 순서대로 제1 부분, 접속 부분 및 제2 부분이 마련되어 있는 연속 주조용 침지 노즐로서,
    상기 제1 부분에 있어서, 상기 유로의 횡단면 형상은 원형이며,
    상기 제2 부분에 있어서, 상기 유로의 횡단면 형상이 장변 방향의 폭이 단변 방향의 폭의 1.5배 이상인 편평형이며,
    상기 접속 부분에 있어서, 상기 유로의 형상은 상기 제1 부분의 상기 유로와 상기 제2 부분의 상기 유로를 연속적으로 접속하는 형상이며,
    상기 개구부는 상기 제2 부분의 선단측에 마련되고, 또한 상기 편평형의 면방향을 따라 연장되어 있으며,
    상기 제1 부분에 있어서의 상기 유로의 단면적의 최대값을 S1로 하고, 상기 제2 부분에 있어서의 상기 유로의 단면적의 최대값을 S2로 하고, 상기 제1 부분과 상기 접속 부분의 경계부로부터 상류측에 걸친 상기 제1 부분의 길이의 20% 범위내에서의 상기 유로의 단면적의 최소값을 S3으로 하고,
    S2는 S1보다 크고,
    S1과 S3의 비(比) S1/S3은 1.10 이상 2.00 이하이며, 또한
    S2와 S3의 비(比) S2/S3은 1.20 이상 2.50 이하이고,
    전체 길이에 대한 상기 제1 부분의 길이의 비율이 8% 이상 42% 이하이고,
    전체 길이에 대한 상기 제2 부분의 길이의 비율이 8% 이상 50% 이하이고,
    전체 길이에 대한 상기 접속 부분의 길이의 비율이 8% 이상 50% 이하인 것을 특징으로 하는 연속 주조용 침지 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 부분에 있어서의 상기 유로의 폭은 300mm 이하인 것을 특징으로 하는 연속 주조용 침지 노즐.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 부분의 기단측에 접속되는 접합 부분을 더 구비하고,
    상기 접합 부분에 있어서, 상기 유로의 단면적은 기단측으로부터 선단측으로 점감(漸減)하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 침지 노즐.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 제2부분의 선단측에 있는 2개의 길이 방향 측면에 하나씩 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 침지 노즐.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 제2부분의 선단면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 침지 노즐.
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