KR19990012672U - 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제강공정중 연주공장에서 사용되는 설비인 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐에 관한 것으로서, 턴디쉬(120)의 하부측에 설치되어 래들(110)의 용강을 턴디쉬(120)를 거쳐 몰드(140)로 공급하도록 된 연속주조용 침지노즐에 있어서, 하부측으로 경사를 가지는 복수개의 하부 토출구(14)와, 상기 하부 토출구(14)의 상부측에 위치하고 상부측으로 경사를 가지는 복수개의 상부 토출구(12)를 갖춤을 특징으로 하여, 몰드내 표면유속을 증가시켜 몰드내 탕면온도를 상승시켜 메니스커스 후크(Meniscus Hook) 길이를 저감하여 개재물 포집을 저감하고, 2공 침지노즐에 비하여 토출면적에 기인한 토출유속의 저감으로 주속 증가시 생산성을 향상시키게 된다.

Description

상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐

본 고안은 제강공정중 연주공장에서 사용되는 설비인 턴디쉬의 침지노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상하부에 각각 복수개의 토출구를 형성하고 이들중 상부토출구의 방향을 상부측으로 함으로써 몰드내 표면유속을 증가시켜 몰드내 탕면온도를 상승시켜 메니스커스 후크(Meniscus Hook) 길이를 저감하여 개재물 포집을 저감하고, 2공 침지노즐에 비하여 토출면적에 기인한 토출유속의 저감으로 주속 증가시 생산성을 향상시키도록 된 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐에 관한 것이다.

일반적으로 제강공정에서 정련된 용강은 래들(110)에 담겨져 연속주조공정을 통해 응고되면서 연속적으로 주조되어지는바, 이러한 연속주조공정은 도 1에 개략적으로 도시한 바와같이 래들(110)에 담겨진 용강이 그 래들(110)의 하부측을 통해 턴디쉬(120)로 배출되고, 계속하여 턴디쉬(120)의 용강은 침적노즐(130)을 통하여 몰드(140)로 이동하며, 그 몰드(140)로부터 배출되어 연속적으로 설치된 안내롤(150)을 따라 주행하면서 일정형상의 슬래브(160) 제품으로 생산되어지도록 이루어진다. 용강은 레이들로부터 턴디쉬로, 턴디쉬에서 몰드로 이동하게 된다.

상기 턴디쉬(120)와 몰드(140) 사이에 장착되는 침적노즐(130)의 보다 상세한 구성이 도 2에 도시되는바, 이는 턴디쉬(120)의 하부측에 상부노즐(122)과 하부노즐(124)을 설치하고, 이들을 통과하는 용강의 흐름을 조정하기 위한 상, 하부 플레이트(126)(128)를 상기 상부노즐(122)과 하부노즐(124) 사이에 설치하며, 상기 하부노즐(124)의 하단부에 침적노즐(130)이 연결되어지며, 상기 상, 하부플레이트(126)(128)는 슬라이딩게이트노즐을 이루게 되는 것이다.

통상적으로 침지노즐에서 토출된 용강의 유동제어는 강의 품질향상에 있어 매우 중요한 요소이다. 즉, 침지노즐의 하단부측에 형성되는 토출구를 빠져나온 용강은 몰드의 단변부에 충돌후 상승 또는 하강하게 되는데, 침지노즐로부터 토출된 하강유속이 적정유속보다 빠르게 되는 경우에는 용강이 내부로 깊이 침투하여 개재물과 아르곤 기포의 혼입을 유발하여 주편 내부에 구멍(Hole)성의 결함을 발생시키게 된다. 또한 침지노즐로부터 토출된 상승유속이 빠를 경우 침지노즐 주위에서 발생하기 쉬운 와류(vortex) 또는 용강 반전류에 의한 쉬어링액션(shearing action)에 의해 탕면 불안정으로 슬래그 혼입을 유발하는 문제점을 내포하고 있다.

최근에, 침지노즐을 통한 용강의 토출류를 조절함으로써 몰드내 용강 유동을 안정화시키고 또한 개재물 부상을 촉진하기 위해 주로 사용되어 있는 방법은 침지노즐의 토출구 개수를 기존의 2개(도 3a 참조)에서 3개(도 3b 참조) 또는 4개(도 3c 참조)로 증가시키는 방법과 토출구 형상을 변경하여 토출유속 분포를 안정화시켜 탕면안정 및 개재물 부상에 유리한 조건을 유도하기 위한 방법이다. 특히 4공 침지노즐(130')은 단부측 상하부에 각각 2개의 토출구(130a)(130b)를 하부측으로 적정경사를 가지도록 형성함으로써 메니스커스부 온도상승을 유도하여 개재물 포집을 저감하고 토출유속을 감소시켜 몰드 파우더 혼입방지 및 아르곤 기포의 침투깊이를 저감할 목적으로 한다. 또한 침지노즐 내벽에 전체적인 용손물질을 첨가하여 용강과 반응하여 저융점 화합물을 형성하도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 침지노즐은 여전히 고속주조시에 용강의 흐름에 기인한 개재물 침투깊이가 증가되어 개재물이 몰드내에서 부상분리할 시간적인 여유가 없어 그 개재물이 직접적으로 주편으로 유입되어 제품의 품질결함을 일으키는 문제점을 가지는 것이었다.

본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고속주조시 반전유속에 의한 몰드내 슬래그의 혼입을 방지하고 또한 내부의 막힘을 방지함으로서 안정적인 용강의 흐름을 유도하여 생산성을 향상시키고 제품의 결함을 방지하여 그 품질을 향상시킬 수 있도록 된 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐을 제공함에 목적이 있다.

도 1은 일반적인 연속주조설비를 개략적으로 도시한 구성도

도 2는 일반적인 침지노즐의 구성을 개략적으로 도시한 상세단면도

도 3a 내지 도 3c는 종래의 침지노즐을 도시한 개략 단면구성도

도 4는 본 고안에 따른 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐을 도시한 단면 구성도

도 5a 및 도 5b는 종래의 침지노즐과 본 고안의 침지노즐에 의한 용강의 토출류 흐름을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 ... 침지노즐

12 ... 상부토출구

14 ... 하부토출구

16 ... 코팅부

110 ... 래들

120 ... 턴디쉬

140 ... 몰드

150 ... 안내롤

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 고안은 턴디쉬의 하부측에 설치되어 래들의 용강을 턴디쉬를 거쳐 몰드로 공급하도록 된 연속주조용 침지노즐에 있어서, 하부측으로 경사를 가지는 복수개의 하부 토출구와, 상기 하부 토출구의 상부측에 위치하고 상부측으로 경사를 가지는 복수개의 상부 토출구를 갖춤을 특징으로 하는 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐을 마련함에 의한다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면에 의하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 고안에 따른 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐을 도시한 단면 구성도로서, 상, 하부 플레이트(22)(24)를 상단부에 갖추어 그를 통한 용강의 흐름을 조정할 수 있도록 된 통상의 구조를 갖춘 본 고안의 침지노즐(10)은, 그 하단부에 각각 한쌍의 토출구를 갖도록 된 통상의 4공노즐이다.

본 고안의 침지노즐(10)은 하부측 토출구(14)의 방향을 종래와 같이 반경 방향으로 적정한 하향 경사를 가지도록 형성하는 반면, 상부측 토출구(12)의 방향은 반경 방향으로 적정한 상향 경사를 가지도록 형성하고 있다. 또한 침지노즐 토출구 주위 및 슬래그 라인부에 용손물질을 코팅(coating)처리하도록 이루어진다. 이때 상부 토출구(12)의 각도를 상향으로 하되 몰드 단변쪽으로 용강의 흐름이 원할하게 진행할 수 있고 용강의 흐름에 의해 응고 쉘을 파단하지 않도록 설정되어야 한다. 특히, 상부 토출구(12)와 하부 토출구(14) 사이에서 와류(vortex) 발생에 의한 용강정체구역이 형성되지 않도록 적정 주속을 유지해 주어야 한다. 또한 침지노즐 내벽 상부 토출구 위쪽에서 슬래그 라인부, 상부 토출구와 하부 토출구 사이, 하부 토출구에 적정한 용손물질을 코팅한 코팅부(16)를 형성함으로써 용강정체구역에서 노즐 막힘을 방지할 수 있다.

본 고안에서 보여지는 바와같이 침지노즐(10)의 상부 토출구(12)를 상향화하여 몰드내 슬래브 폭방향 가장자리부 탕면온도 증가에 의한 개재물 포집능을 증가시키고 몰드 슬래그의 유입을 제어하는 방법은 알려져 있지 않은 것이고, 특히 상부토출구(12)를 상향화하는 것은 이원이각형 2공 침지노즐에서의 유속 저감효과보다 4공 침지노즐에서 확실한 효과를 보일 것이다. 또한, 침지노즐 토출구측에만 코팅부(16)를 형성하여 용강 정체구역인 토출구 주위에서 노즐막힘을 방지할 수도 있다.

본 고안은 토출구의 개수를 4개로 형성하여 주속을 증가할수록 몰드내 반전유속에 기인한 표면유속을 저감하여 고속주조시 몰드슬래스혼입을 저감할 수 있으며 아르곤 침투깊이를 저감하여 주편내부 결함을 저감할 수 있기 때문에 고속 주조시 품질향상에 큰 효과가 있을 것으로 기대된다. 이는 침지노즐의 개수를 4공으로 설정하고 상부 토출구(12)를 상향화하여 슬라브 폭방향 가장자리부 온도를 보상함으로써 개재물이 몰드로 침입하는 것을 방지할 수 있으며, 침지노즐 내벽 및 토출구에 개재물 막힘을 해소를 목적으로 코팅되어지는 용손물질은, CaO-ZrO₂로 하며, 이러한 경우 침지노즐 내벽 및 토출구측에 코팅된 용손물질이 용강중의 개재물(Al₂O₃)과 반응하여 액상이 형성되어 Al₂O₃와 CaO가 저융점 화합물을 형성하면서 용손이 진행됨으로써 ZrO₂의 접합강도 저하로 부착층에 유출하여 용강의 흐름에 의해 지속적인 용손반응을 유도하여 노즐막힘을 방지하게 된다.

따라서, 4공 침지노즐의 상부 토출구를 상향으로 하여 몰드내 표면유속을 제어함으로서 슬래브 폭방향 가장자리부 온도증가에 의한 개재물 포집능을 증가시켜 품질을 향상시키고, 침지노즐내 개재물 막힘 취약부분이 토출구 주위에 용손물질을 첨가하여 개재물 막힘을 저감하게 되는 것이다.

도 5a 및 도 5b는 2공침지노즐(130)과 본 고안에 따른 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐(10)에 의한 용강의 토출류 흐름상태를 개략적으로 도시한 것으로서, 2공 침지노즐(130)(물론, 하향경사를 형성하는 상하부 토출구를 갖춘 종래의 4공노즐도 동일한 작용을 이루게 된다)의 경우 용강의 토출방향이 하부측으로 향하게 되어 단변에 충돌하여 단변 상부측으로 도달하는 그 길이가 상당히 길게 형성됨으로써 용강 상부측의 온도가 하락함은 물론 이러한 용강의 흐름에 기인하여 침지노즐(130) 외표면부와 근접한 위치에 있는 몰드파우더층이 침지노즐(130)의 외표면부를 따라 하강하여 용강에 혼합되는 현상이 발생하게 되어 이는 제품의 품질에 악영향을 미치는 것인 반면, 본 고안의 침지노즐(10)의 경우에는 상부측 토출구(12)가 상향경사를 가짐으로써 단변 가장자리부에 용강이 원할하게 공급되도록 하는 토출류 흐름을 형성하여 상부측 용강의 온도상승에 의한 개재물 포집능을 향상시킴은 물론 이러한 상승류는 종래와 같이 침지노즐 외표면측에서 다시 하강하는 하강류를 형성하지 않아 용강내 몰드 슬래그의 유입을 억제하는 부상조건을 발생시키는 바람직한 작용을 하게 된다.

상술한 바와같이 본 고안에 따른 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐에 의하면, 4공의 토출구중 상부 토출구를 상향하는 일정경사를 가지도록 형성하여 몰드 단변측 탕면온도 상승에 의한 개재물 저감능을 향상시킬 수 있으며, 용강 정체구역인 토출구주위에 용손물질을 첨가하여 노즐 막힘을 방지하여 품질을 향상시키고, 토출구의 면적비에 기인한 주속대비 증가시 탕면유속을 안정화하여 몰드 슬래그 혼입방지 및 아르곤 기포의 침투를 방지함으로써 우수한 품질의 제품생산 및 생산성의 향상을 가져온다.

Claims (2)

1. 턴디쉬(120)의 하부측에 설치되어 래들(110)의 용강을 턴디쉬(120)를 거쳐 몰드(140)로 공급하도록 된 연속주조용 침지노즐에 있어서,

   하부측으로 경사를 가지는 복수개의 하부 토출구(14)와, 상기 하부 토출구(14)의 상부측에 위치하고 상부측으로 경사를 가지는 복수개의 상부 토출구(12)를 갖춤을 특징으로 하는 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐.
2. 제 1항에 있어서, 용강 정체구역인 토출구 주위에 CaO-ZrO₂로 된 용손물질을 코팅한 코팅부(16)를 형성함으로써 노즐막힘을 방지함을 특징으로 하는 상향토출구를 갖는 연속주조용 침지노즐.