KR20000013236U - 연속주조용 침지노즐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 턴디쉬에서 주형 내로 용강공급시 사용되는 침지노즐에 관한 것으로, 토출구에 개재물이 부착되는 것을 방지하고, 균일한 토출류의 분배를 유도하여 균일한 응고셀 두께를 확보함으로서 양호한 품질의 주편을 생산할수 있도록 개선된 연속주조용 침지노즐에 관한 것이다.

본 고안은, 턴디쉬에서 주형 내로 용강공급시 사용되는 침지노즐에 있어서, 토출구의 좌우벽측에 곡률을 형성하고, 상단부분에는 수평방향에 대하여 일정각도를 형성하는 2단각화부분을 형성하여 용강의 토출시 용강분리현상을 방지하도록 구성된 연속주조용 침지노즐을 제공한다.

본 고안에 의하면, 적절한 곡률시작 위치와 곡률반경으로 용강분리현상이 완전히 사라졌으며, 유로가 토출구보다 확대되기 때문에 주형 단변부에 충돌시 단변부 두께 방향을 100% 커버하는 성능을 보여주고, 충돌속도도 한계속도보다 작으므로, 균일한 응고셀의 성장을 확보할 수 있다.

Description

연속주조용 침지노즐

본 고안은 턴디쉬에서 주형 내로 용강공급시 사용되는 침지노즐에 관한 것으로, 보다 상세히는 토출구에 개재물이 부착되는 것을 방지하고, 균일한 토출류의 분배를 유도하여 균일한 응고셀 두께를 확보함으로서 양호한 품질의 주편을 생산할수 있도록 개선된 연속주조용 침지노즐에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 레이들(110), 턴디쉬(120) 및 턴디쉬(120)내의 용강을 주형 내로 공급하는 내화물관(130)과 주형(140)으로 구성된다. 상기 내화물관(130)은 턴디쉬(120)하부의 설치된 턴디쉬 노즐(132)과, 주형(140) 내로 공급되는 용강의 양을 조절하는 게이트밸브(134) 및 최종적으로 용강을 주형(140)내로 유도하는 침지노즐(136)로 구성된다.

상기와 같은 연속 주조기(100)에 사용되는 침지노즐(136)의 토출구(136a) 형상은 용강(M)의 토출거동을 지배하여 주형내 용강(M)의 유동패턴 및 응고셀(142)의 형성에 큰 영향을 주고 있는데, 일반적인 연속주조시에는 도 2에 도시된 바와 같이 토출구(136a)가 주형(140)의 단변부(145)를 향하여 한쌍으로 뚫어져 있는 형상을 사용한다.

도 2에는 종래의 기술에 따른 침지노즐(136)의 토출구(136a)가 평면도와 정면도및 측면도로서 도시되어 있는데, 도 2a 에 나타난 바와같이 토출구(136a)의 끝점(150)이 날카롭게 형성되어 있기 때문에, 용강(M)의 흐름이 출구(136a)에서 수축되어 내벽에서의 분리현상이 발생되고, 수축에 의해 유로(F)의 면적이 줄어들면서 속도가 증가하게 된다. 또한, 토출구(136a) 끝점(150)에서 분리현상이 발생되면 용강(M)의 정체현상이 생기며, 개재물(P)이 부착되어 토출구(136a)의 막힘을 조장하게 된다.

또한, 도 2b와 같이 수직으로 하강하던 용강(M)이 측면에 약간의 각도(수평선을 기준으로 하향 5도-45도)를 가지고 뚫어져 있는 토출구(136a)를 향하여 급격히 유선의 방향이 변화하므로 토출구(136a)의 상단(160)에서는 심한 분리현상이 나타나, 이 부분에 개재물(P)이 부착되는 것은 물론, 유로(F)가 좁아서 유속의 상승을 유발한다. 상기와 같이 용강(M) 유로(F)가 수축되면 용강(M)의 속도가 토출시보다 증가함은 물론, 주형(140) 단변부(145) 측의 응고셀(142)에 부딪치는 면적이 협소하여 국부적인 용강(M)의 재용해가 일어나게 되고, 결과적으로는 응고셀(142)의 두께가 불균일해지므로 주편에 크랙이나 용강(M)의 누출사고가 발생할 수있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 토출구에 개재물이 부착되는 것을 방지하고, 균일한 토출류의 분배를 유도하여 균일한 응고셀 두께를 확보함으로서 양호한 품질의 주편을 생산할수 있도록 개선된 연속주조용 침지노즐을 제공함에 있는 것이다.

도 1은 일반적인 연속주조설비의 전체구성을 도시한 개략도;

도 2는 종래의 기술에 따른 침지노즐의 구성도로서,

a)는 횡단면도, b)는 종단면도, c)는 측면도;

도 3은 본 고안에 따른 침지노즐의 구성도로서,

a)는 횡단면도, b)는 종단면도, c)는 측면도;

도 4는 본 고안의 실시예에 포함된 비교노즐의 구성도로서,

a)는 횡단면도, b)는 종단면도, c)는 측면도;

도 5는 본 고안의 실시예에 포함된 다른 비교노즐의 구성도로서,

a)는 횡단면도, b)는 종단면도, c)는 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10..... 2단각화부분 100..... 연속 주조기

110.... 레이들 120..... 턴디쉬

130.... 내화물관 132..... 턴디쉬 노즐

134.... 게이트 136..... 침지노즐

136a... 토출구 F..... 용강 유로

M...... 용강 P..... 개재물

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은,

턴디쉬에서 주형 내로 용강공급시 사용되는 침지노즐에 있어서, 토출구의 좌우벽측에 곡률을 형성하고, 상단부분에는 수평방향에 대하여 일정각도를 형성하는 2단각화부분을 형성하여 용강의 토출시 용강분리현상을 방지하도록 구성된 연속주조용 침지노즐을 마련함에 의한다.

이하, 본 고안을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 연속주조용 침지노즐(1)은 종래의 토출구(136a)형상과는 달리 도 3에 도시된 바와같이, 토출구(136a) 양측면말단에 곡률(R)을 부여하고, 상단(160)의 시작점에 2단 각화부분(10)을 형성하여, 토출구(136a) 세 지점에서의 분리현상을 막아 개재물(P)의 부착을 방지하고, 용강(M)의 유로(F)를 확대시켜 유속의 감소 및 균일분배를 유도함으로써 주형 단변부(145)에의 응고셀(142) 두께를 일정하게 하여 주편크랙과 용강(M)누출을 방지할 수 있다.

본 고안에 따른 연속주조용 침지노즐(1)은 상기 토출구(136a) 양측면 말단에 형성된 곡률(R)과, 상단(160)의 시작점에 2단 각화부분(10)을 형성하여, 용강(M)의 유로(F)를 상하,좌우방향으로 확대시킴으로서 주형 단변부(145)에서의 용강(M)충돌 속도를 감소시키고, 응고셀(142)의 재용해를 방지하는 것이다.

상기 토출구(136a) 좌우벽의 곡률(R)은 토출구(136a)의 내부에서 외부방향으로 노즐벽 두께(t)의 1/2지점에서 시작하되 곡률(R)반경이 노즐벽 두께(t)의 1/3 내지 2/3으로 형성된다.

그리고, 상기 토출구(136a)의 상단(160)에 형성된 2단 각화부분(10)의 각도는 내측이 수평선(H)을 기준으로 하여 상부측 각도(α)가 하향 51 내지 71도, 그 외측의 각도(β)가 5내지 45로 형성된다.

[실시예]

본 고안의 효과를 확인하기 위하여 종래의 침지노즐(136)과, 토출구(136a)상단(160)에 2단각화부분(10)만을 형성한 노즐(1'), 토출구(136a) 양 측면 끝에 곡률(R)이 있는 침지노즐(1") 및 본 고안에 따른 노즐(1)을 아크릴로 제작하여 수모델실험을 통해 토출구(136a)에서의 유체의 분리정도를 관찰하고, 유체의 주형(140) 단변부(145)에의 충돌면적 및 충돌속도를 측정하였다. 표 1에 종래노즐, 비교노즐 및 본 고안에 따른 노즐의 실시결과를 나타내었다.

비교노즐 중 (가)계열 노즐(1')은 토출구(136a)의 상단(160)에만 2단각화 부분(10)을 형성한 노즐로서, 이는 도 4에 도시된 바와 같이, 그 각도(α)가 수평선(H)을 기준으로 10-50도 인 것을 A, 51-70도 인 것을 B, 71도 이상인 것을 C로 표시하였다.

또한, 비교노즐 중 (나)계열 노즐(1")은 2단각화부분을 갖는 노즐(1') 중 B의 51-70 각도(α)를 선택하고, 동시에 토출구(136a)의 양 측면 끝단에 곡률(R)을 준 것으로, D는 도 5에 도시된 바와 같이, 곡률(R)이 노즐내벽에서 시작되는 것이며, E 및 F는 곡률(R)의 시작점이 노즐 벽두께(t)의 중간지점에서 시작하는 것인데, 곡률(R)반경이 노즐벽두께(t)의 1/3보다 작은 경우를 E, 2/3보다 큰 경우를 F라 한다.

한편, 본 고안에 따른 노즐(1)은 곡률(R)의 시작점이 노즐 벽두께(t)의 중간지점이며 곡률(R)반경이 벽두께(t)의 1/3이상 2/3 이하인 경우로 도 3에 상세히 도시되어 있다.

각 노즐 별 성능 대비표:

항 목	종래 노즐 (도2)	비교 노즐	본고안 노즐 (도3)	기 준
		2단각 노즐(가, 도4)			2단각 + 곡률(나, 도 5)
		A			B	C	D	E	F
분리현상	상단	대	중	없음	소	없음	없음	없음	없음	분리현상이 없어야 함
	좌우	중	중	중	중	대	중	소	없음
단변부 충돌면적	50%	60%	70%	65%	52%	70%	80%	100%	100%: 단변부 두께전체를 커버해야함
단변부 충돌속도 (cm/sec)	80	60	55	57	75	65	54	40	50cm/sec 이하

상기 표 1에서 나타난 바와같이, 종래노즐(136)은 토출구(136a)의 상단(160)과 좌우에서 용강 분리현상이 크게 일어나 토출구(136a)의 막힘이 발생되며, 토출시 유로(F)의 수축으로 주형 단변부(145)의 충돌면적이 좁고, 충돌속도가 빨라 응고셀(142)의 불균일 성장을 유발하기 쉽다. 그러나, 비교노즐 중 2단각노즐(1')은 상단(160)부분의 분리현상이 제거되어 이 부분의 개재물(P)부착현상이 감소되었고, 2단각화부분(10)의 내벽각도(α)가 51-70도인 B형은 분리현상이 완전히 제거되었다. 이 노즐(1')은 단변부(145) 충돌면적이 종래노즐(136)에 비해 10% 증가하고 충돌속도가 25cm/sec가 감소되어 어느 정도 효과가 있으나, 도 4에 나타난 바와같이, 좌우 측면에 개재물(P)부착현상이 나타나고 유로(F)의 수축이 발생하였다.

한편, (가)계열의 B노즐의 상단 각도(α)를 채용하고 토출구(136a) 단면적을 확대시키지 않은 상태에서, 토출구(136a)의 좌우벽 끝단에 단지 곡률(R)만을 부여한 D, E, F중 D는 도 5a)에 도시된 바와 같이, 종래 노즐(136)에 비해 개재물(P) 부착이 더욱 더 심한 것으로 나타났으며, E는 D에 비해 분리현상이나 단변부(145) 충돌면적 등이 양호해 졌으나, 여전히 문제가 있으며, F는 곡률(R)이 작아 분리현상이 여전히 남아있다.

그러나, 본 고안의 노즐(1)은 적절한 곡률(R)시작 위치와 곡률(R)반경으로 분리현상이 완전히 사라졌으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 유로(F)가 토출구(136a)보다 확대되기 때문에 주형(140) 단변부(145)에 충돌시 단변부(145) 두께(t) 방향을 100% 커버하는 성능을 보여주고, 충돌속도는 40cm/sec로 한계속도인 50cm/sec 보다 작으므로, 균일한 응고셀(142)의 성장을 확보할 수 있었다.

상기에서와 같이 본 고안에 의하면, 토출구(136a)에서 용강(M)의 토출시 분리현상을 방지하고, 유로(F)의 확대를 유도하여 주형 단변부(145)에 충돌시 단변부(145)의 두께(t)방향 전체를 커버함은 물론 충돌속도를 감소시켜 응고셀(142)의 재용해를 막아 균일한 성장을 확보할 수 있다.

Claims (1)

1. 턴디쉬(120)에서 주형(140) 내로 용강(M)공급시 사용되는 침지노즐에 있어서,

   토출구(136a)의 좌우벽측에 곡률(R)을 형성하고, 상단(160)부분에는 수평방향에 대하여 일정각도(α)(β)를 형성하는 2단각화부분(10)을 형성하여 용강(M)의 토출시 용강분리현상을 방지하도록 구성됨을 특징으로 하는 연속주조용 침지노즐.