KR20010031195A - 연속 주조용 레들 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강철의 연속 주조에 관한 것으로, 연속 주조용 레들 노즐은, 하류 영역에서 실질적으로 일정한 횡단면을 지닌 제1의 부분(3)과, 그리고 상기 제1의 부분의 상류에서 횡단면이 상대적으로 발산하는 제2의 부분(4)을 포함한다. 본 발명은 특히 강철의 연속 주조에 적합하게 적용할 수 있다.

Description

연속 주조용 레들 노즐{LADLE NOZZLE FOR CONTINUOUS CASTING}

연속 주조법에서는, 액상의 강철을 연속 주조용 레들과 디스트리뷰터 (distributor) 사이에 주입(注入:teeming)시키기 위해 사용되는 수많은 종류의 노즐이 공지되어 있다. 가장 널리 사용되고 있는 것으로는, 직선형 노즐, "벨(Bell) 형상"으로 알려진 수렴형 노즐, 그리고 "엘리픈트 풋(Elephant Foot)"으로 알려진 노즐을 들 수 있다.

용융 강철에 대한 내저항을 얻기 위해 이들 노즐은 우수한 내화재로 구성되어 있다. 이러한 노즐내에서의 용융 강철의 유동은 예측하기 매우 어렵고 다양한 기하학적 형상으로 된다. 특히, 불규칙적으로 일어나는 이러한 유동은, 경계층의 이탈을 유발하며, 심지어 음(negative)의 속도(이 속도는 전체의 평균 속도로, 단위는 초 당 미터) 영역을 유발시킨다는 것이 밝혀졌다. 상기 유동은 노즐 헤드에서의 구성 재료의 형상(특히, 레들에 밸브 플러그가 구비되어 있을 경우)과, 노즐의 구체적인 기하학적 형상과 같은 변수에 의해 결정된다. 더욱이 디스트리뷰터의 바닥에서의 제트의 동적 거동은 진동을 유발하게 되는 데, 이는 노즐이 수렴형의 경우에 더 심하게 된다. 이러한 진동은 매체의 활동적인 성질에 추가하여 구속을 발생하고, 이러한 구속은, 특히 노즐이 견고하게 레들상의 밸브에 고정되어 있을 경우(어떠한 회전 여유가 없음) 노즐의 파열을 불러일으킬 수 있다.

따라서, 더 이상 노즐이 만족할 만한 주입을 행할 수 없어 교체하여야 하며, 이는 까다로운 조작 및 생산비의 증가 원인이 된다. 그 결과, 상당한 문제점을 초래한다.

본 발명은 연속 주조용 레들 노즐에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 노즐의 일실시 태양을 도시한 종단면도이며,

도 2는 도 1의 노즐에 표시된 화살표 A의 방향으로 바로 본 단부도이다.

본 발명이 목적은 가능한 한 전술한 문제점을 해소하여 개선된 연속 주조용 레들 노즐을 제공하는 데 있다.

더욱이, 각각의 주조 레들의 설치에 있어서, 노즐은 레들의 벨브상에 배치될 수 있어야 하고, 이는 노즐로 향한 레들의 배출 통로를 차단하게 된다.

강철로 충전된 각각의 레들은 내화성 모래로 된 플러그 메스(mass)를 포함하며, 이 모래는 용융 강철과 플러그 사이에 개재되어 레들의 기부에 있는 탕구를 방해하게 된다. 플러그의 개방시, 상기 플러그 메스는 플러그와 레들 노즐을 통해 완전히 배출될 수 있어야 하며, 그리고 노즐의 막힘 없이 강철의 주입 개시에 관련한 압력파의 어떠한 굴절("블로우 백(blow back)")도 피할 수 있어야 한다.

본 발명의 목적은, 또한 노즐의 단부가 이미 디스트리뷰터의 강철에 침지되었을 때 플러그가 개방될 수 있게 하고, 그리고 이러한 개방이 막힐 위험이 없이 일어나도록 하는 데 있다.

보다 구체적으로 말하면, 본 발명의 목적은 주어진 유량을 보존하는 것과 동시에 레들과 디스트리뷰터 사이의 강철의 분사 속도 감속을 획득하는 데 있다. 본 출원인은 디스트리뷰터의 기저부상에서 제트의 충돌로부터 초래되는 순간적인 동적 효과를 억제할 수 있고 또 노즐 자체의 진동을 줄이거나 완전히 제거할 수 있어 노즐의 파열 위험성을 없앨 수 있다는 사실을 밝혀내었다. 더욱이, 디스트리뷰터의 심장부로의 주입 구조를 변경함으로써 디스트리뷰터로 찬찬히 붓기에 있어서도 유리하다고 밝혀졌다. 또한, 노즐의 형상은 플러그 메스를 구성하는 모래에 의한 막힘을 피할 수 있도록 되어 있다.

이러한 관점에서, 본 발명은 그 주제와 같이, 하류 영역에서 실질적으로 일정한 횡단면을 지닌 제1의 부분과, 그리고 상기 제1의 부분의 상류에 횡단면이 상대적으로 발산하는 제2의 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 레들 노즐을 제공한다.

먼저, 제1의 부분, 즉 횡단면이 실질적으로 일정한 제1의 부분은 약간 발산 혹은 수렴할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그 일례가 아래에서 설명될 것이다.

제2의 부분에 있어서는, 그 횡단면은 상대적으로 발산하게 되며, 이는 제2의 부분은 제1의 부분 보다 더욱 발산하는 것을 의미한다. 그 내부의 횡단면 방향의 하류는 상류 제1 부분의 내부의 횡단면 방향의 상류와 동일게 되어 연속 통로를 형성하게 된다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련한 후술하는 설명을 통해 더욱 명백해질 것이다.

첨부 도면은 본 발명의 주요한 특징이 도시되어 있으며, 특히 그 형상과 관련한 특징이 도시되어 있다. 결국, 이 도면은 설명의 이해를 도와 줄 뿐만 아니라, 본 발명의 특징적 구성을 그대로 도시하고 있다.

도 1은 종래의 것과 마찬가지로 주조 레들에 결합하기 위한 칼라 부분(1)과, 횡단면의 크기가 변하고 그 형상이 원형인 관상의 도관(2)을 포함하는 연속 주조용 레들 노즐의 종단면도가 도시되어 있다.

상기 관상의 도관(2)은 횡단면이 실질적으로 일정하고 디스트리뷰터 단부쪽에 있는 제1의 하류 부분(3)과, 주조 레들의 단부쪽에 있고 그 횡단면이 발산하는 제2의 상류 부분(4)으로 구성되어 있다. 제1의 하류 부분(3)과 제2의 상류 부분(4)은 평면(5)에서 상호 연결되어 있고, 적어도 그 내부의 횡단면의 크기는 일치한다.

실제로, 상기 도시된 실시예에 따르면, 횡단면이 실질적으로 일정한 제1의 부분(3)은 정점의 각도가 2°로 매우 약간 발산하고 있다. 상류 부분(4)은 정점의 각도가 10°로 발산하고 있다.

이와 동일하게, 상기 도시된 실시예의 경우, 제1의 부분(3)과 제2의 부분(4)은 실질적으로 일정하고 그에 따라 절두된 원추 형상으로 되는 발산성을 갖게 된다.

내부의 형상에 있어서는, 발산성이 변하는 다른 형태라도 좋다. 예컨대, 절두된 원추형의 직선으로 둘러싸인 모선(母線) 대신, 지수 함수의 모선으로 하거나, 또는 전체적으로 발산성을 형성할 있는 다른 형태일 수도 있다.

더욱이, 제1의 부분(3)에서의 노즐 벽 두께는 실질적으로 일정한 것이 바람직하다. 양호하게는, 제2의 부분과 동일한 것이 바람직하다. 그러나, 노즐의 외부 형상은 요구 조건, 혹은 주입과 관련한 요구 조건 이외의 다른 사항에 따라 변형될 수 있다.

또한, 제2의 부분(4)의 상류에서 도시된 주조 레들의 노즐은 칼라 부분(1)에 인접한 또 다른 부분(6)을 구비하며, 이 부분(6)은 제1의 부분(3)과 유사하게 그 횡단면이 실질적으로 일정하지만 매우 약간 발산하고 있다. 상기 제2의 부분(3)과 또 다른 부분(6)은 평면(7)에서 상호 연결되어 있고, 상기 부분(6)의 하류 방향의 횡단면은 적어도 그 내측에서 제2의 부분(4)의 상류 횡단면과 일치한다.

노즐은 특히 그레파이트 알루미나 혹은 제강소에 사용된 다른 내화재로 구성될 수 있다.

본 출원인은 액상의 강철이 노즐로 유입되는 액상의 강철은 유입 속도 보다 더 낮은 속도로 그 노즐로부터 균일한 방식으로 벗어난다는 사실을 발견하였다. 유동의 평균 속도의 비율은 상기 부분의 비율과 동일하며, 결국, 본 발명의 경우 노즐의 횡단면이 둥글기 때문에 직경 비율의 제곱과 일치한다. 더욱이, 이러한 노즐의 형상 때문에, 고형의 분말 혹은 과립화된 메스(특히, 플러그 메스)가 막힐 수 없게 된다.

본 발명의 주요 특징은 플러그 밸브가 레들에 사용되는 것에 있다. 노즐의 형상은 상기 밸브의 배출부에서 유동의 특성과 잘 어울리는 것이 바람직하다.

비록, 적어도 몇몇 경우 등압 프레싱에 의해 단일편으로 제조하는 것이 바람직할 수 있지만, 본 출원인은 노즐의 2부분 혹은 그 이상으로 제조하여 공지의 방법을 상호 조립하는 것을 채택하고 있다. 이들 부분의 최소한 일부는 등압 프레싱에 의해 제조될 수도 있다.

따라서, 전술한 실시예에 있어서, 상기 제1의 부분은 정점의 각도가 2°로 발산하고 있다. 그러나, 2°의 임계치 미만의 평균 각도로 남을 경우 이 보다 더 작거나 0°혹은 발산하는 또 다른 각도로 될 수 있다.

보편적으로, 상기 제2의 부분은 약 1°내지 20°사이, 양호하게는 약 3°내지 14°사이, 가장 양호하게는 약 6°내지 10°사이의 정점 각도에서 발산한다.

더욱이 본 발명은 밀폐 수단이 레들 밸브가 아닌 경우에도 적용할 수 있다.

일반적인 크기와 유사하게, 상기 제1의 부분은 그 부분의 가장 큰 횡방향의 치수보다 약 1배 내지 약 5배, 양호하게는 약 2배 내지 약 5배, 가장 양호하게는 약 2배 내지 약 4배의 길이를 가진다.

노즐의 축에 수직인 노즐의 제1 부분 및 제2 부분의 횡단면의 형상은 충분한 연속성을 보존하는 형태라면 어떤 것이라도 좋다. 전부 실질적으로 비원형, 예컨대 실질적인 타원형 혹은 더 정확한 원형이라면 바람직하다.

Claims (10)

1. 횡단면이 실질적으로 타원이고 디스트리뷰터에 침지되도록 설계된 하류 단부의 개구를 구비하고, 레들로부터 디스트리뷰터까지 연장하는 연속 주조용 레들 노즐에 있어서, 하류 영역에서 실질적으로 일정한 횡단면을 지닌 제1의 부분(3)과, 그리고 상기 제1의 부분의 상류에서 횡단면이 상대적으로 발산하는 제2의 부분(4)을 포함하는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 부분(3)은 평균 정점의 각도가 2°미만인 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2의 부분(4)은 약 1°내지 20°사이의 정점 각도에서 발산하는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2의 부분은 약 3°내지 4°사이의 정점 각도에서 발산하는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.
5. 제4항에 있어서, 상기 제2의 부분(4)은 약 6°내지 10°사이의 정점 각도에서 발산하는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1의 부분(3)은 그 부분의 가장 큰 횡방향의 치수보다 약 1배 내지 약 5배의 길이를 가지는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1의 부분(3)은 그 부분의 가장 큰 횡방향의 치수보다 약 2배 내지 약 5배의 길이를 가지는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1의 부분(3)은 그 부분의 가장 큰 횡방향의 치수보다 약 2배 내지 약 4배의 길이를 가지는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1의 부분 및 제2의 부분 중 하나 이상은 실질적으로 타원형의 횡단면을 구비하는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1의 부분 및 제2의 부분 중 하나 이상은 실질적으로 원형의 횡단면을 구비하는 것을 특징으로 연속 주조용 레들 노즐.