KR20080007273A

KR20080007273A - 연속적인 용탕 캐스팅을 위한 턴디시 스토퍼 로드

Info

Publication number: KR20080007273A
Application number: KR1020077028024A
Authority: KR
Inventors: 로돌포 다빌라 모랄레스; 리노 데메디세스 가르시아
Original assignee: 호세코 인터내셔널 리미티드
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2008-01-17
Also published as: AR053255A1; TNSN07410A1; CA2606765A1; CN101171095A; US20060249546A1; JP2008540130A; AU2006243023A1; BRPI0611085A2; EP1877213A1; TW200714390A; EA200702404A1; US20060261100A1; MX2007013515A; WO2006117508A1

Abstract

용탕의 연속적인 캐스팅을 위한 스토퍼 로드(22)는 스토퍼 로드 본체(22-3), 이 스토퍼 로드 본체의 하위 단부에서의 스토퍼 로드 팁(22-1)을 갖는다. 스토퍼 로드 팁은 오목한 노즈(recessed nose)(22-1b)에서 종결짓는 원추대형 외부 표면(frustoconically shaped exterior surface)(22-1a)을 형성한다. 오목한 노즈는 곡선형 표면(예를 들어, 구면대)을 가장 양호하게 가지지만, 비곡선형 표면(예를 들어, 프리즘형 표면, 피라미드형 표면, 삼각형 표면 및 사각형 표면 등)이 대안적으로 사용될 수도 있다. 스토퍼 로드 팁의 원추대형 외부 표면(22-1a)은 수평 평면에 대해 각도를 가장 양호하게 형성하고, 이 각도는, 노즐 표면 및 스토퍼 로드 팁 표면에의 함유물의 퇴적을 최소화시키기 위하여 노즐 표면과 스토퍼 로드 팁 표면에 인접하는 흐르는 용탕의 경계 층 두께를 감소시키도록 흐르는 용탕의 속도를 충분히 크게 증가시킨다. 양호하게, 각도 θ는 약 70°보다 크고 85°보다 작다.

Description

연속적인 용탕 캐스팅을 위한 턴디시 스토퍼 로드{TUNDISH STOPPER ROD FOR CONTINUOUS MOLTEN METAL CASTING}

본 발명은 일반적으로 강철, 구리, 알루미늄 및 이것들의 합금과 같은, 용탕(molten metal)의 캐스팅에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 연속적인 캐스팅 동작 동안 턴디시(tundish)로부터 배출되는 용탕의 유량(flow rate)을 조정하기 위한 스토퍼 로드에 관한 것이다.

용탕의 연속적인 캐스팅은, 연속적인 캐스팅 장치 내의 몰드(mould)보다 물리적으로 높게 위치하는, 예를 들어 턴디시 또는 레이들(ladle)과 같은, 적절한 베셀(vessel) 내에 이용 가능한 용탕원(available source of molten metal)을 제공하는 것을 포함한다. 용탕을 유지하기 위한 베셀로서 턴디시를 사용하는 경우, 용탕의 흐름은 캐스팅 조건에 적절한 유량으로 턴디시 배출 노즐을 통해 턴디시로부터 몰드로 배출된다. 턴디시 배출 노즐로부터 배출되는 용탕의 유량은 스토퍼 로드에 의해 제어 가능하게 조정된다. 보다 구체적으로, 이 스토퍼 로드는 안착된 상태(seated condition)와 안착되지 않은 상태(unseated condition) 사이에서 턴디시 배출 노즐에 대해 이동 가능하다. 그러므로 턴디시 배출 노즐에 대한 스토퍼 로드의 이동은, 용탕을 흐르게 할 수 있는, 턴디시 배출 노즐과 스토퍼 로드 팁 사이에 형성된 환상의 오리피스 영역(annular orifice area)을 선택적으로 조정할 것이다. 이에 따라 유효한 환상 오리피스 영역을 조정 가능하게 변경시킴으로써 턴디시로부터 배출되는 용탕의 유량을 조정 가능하게 제어할 수 있다.

용탕의 흐름을 제어하는 것과 관련된 한 문제점은, 용탕이 턴디시로부터 노즐을 통해 배출될 때 용탕 내에 소위 함유물(inclusions)(예를 들어, 캐스팅되는 금속의 산화된 입자들과 같은 용탕 내의 오염물질)이 통상적으로 존재한다는 점이다. 턴디시 배출 노즐에 대하여 안착할 수 있는 스토퍼 로드 팁의 특정한 기하학적 구조에 의해, 스토퍼 로드 및/또는 턴디시 배출 노즐의 표면 상에 함유물이 퇴적하는 것을 촉진하는 흐름 프로파일(flow profiles)이 생길 수 있다. 그러므로 시간의 경과에 따라, 턴디시 배출 노즐과 스토퍼 로드 팁 사이에 한정되는 오리피스의 기하학적 구조는 함유물의 지속적인 퇴적으로 인해 변할 수 있고, 이에 따라 결국 스토퍼 로드의 흐름 제어 특성에 악영향을 미치게 된다.

유동체가 고체 표면 위를 흐를 때 경계 층이 생성되는데, 이 고체 표면은 편평하거나, 곡선이거나 또는 3차원(3-D) 표면을 따르는 3차원 곡선일 수 있다. 이것은, 표면에서 그리고 표면으로부터 먼 곳에서 속도 기울기(velocity gradient)가 존재하기 때문에, 소위 경계 층을 벗어나서, 흐름이 무점성 흐름(inviscid flow)처럼 행동하는 것으로 주로 특징지어진다. 그러면, 경계 층의 내측에서는, 점성력(viscous force)이 관성력(inertial force) 또는 대류력(convective force)보다 우세하다.

경계 층 내측의 속도 프로파일(velocity profiles)은 표면의 곡률 반경에 매 우 의존한다. 이 반경은 특정한 흐름 조건에 따라 흐름 분리 현상(flow separation phenomena)이 발생할 수 있을 정도로 결정적일 수 있다. 분리 현상이란, 유동체가 네거티브 압력 기울기(negative pressure gradient)에 의해 밀리는(driven) 표면을 따라 하류로 계속해서 흐르는 것이 아니라, 포지티브 압력 기울기의 앞에 있게 된다는 것을 의미한다. 이와 같은 흐름 상태는 SEN 내의 포트 영역(port area)의 불완전한 사용을 야기하는 하류 흐름 불안정(downstream flow instability)을 초래한다. 환언하면, 분리 현상은 SEN의 내부 벽에서 그리고 흐름 동요(flow fluctuations)를 조장하는 SEN의 포트에서의 불안정성을 초래하며, 몰드 내에서의 조(bath)의 메니스커스 진동(meniscus oscillation)을 야기하여, 속도의 요동치는 스파이크(turbulent spikes of velocity)를 제어할 수 없게 한다. 이러한 모든 현상은 극심한 슬랩 결함(slab defects)을 유발한다.

스토퍼 로드를 사용하는 턴디시에서 주요 흐름 제어원(source of flow control)은 스토퍼 팁의 형상이다. 연속적인 캐스팅 공업에서 대부분의 스토퍼들은 반경이 서로 다른 둥근 팁(rounded tip)들을 갖는다. 둥근 팁을 사용하면 강철은 유체 속도가 매우 느린 곳에 매우 두꺼운 경계층을 형성한다. 그러면 바로 그 팁에는 정체 지역(stagnant zone)이 형성되고 이 영역과 접촉하는 임의의 함유물은 운동량(momentum)을 잃고 팁의 세라믹 표면 상에 쉽게 트랩되어 시간의 경과에 따라 폐색 문제(clogging problem)가 야기되어 버린다. 또한, 둥근 팁은 팁의 상류 지역에서 경계 층 두께를 두껍게 하고, 함유물이 트랩되기 쉬워 노즐이 막힐 우려가 높아진다.

그러므로 스토퍼 로드 팁에의 함유물의 퇴적을 (완전히 제거하지 못하는 경우) 최소화하며, 이에 의해 스토퍼 로드를 길어진 기간 동안 작동 상태로 유지할 수 있고 강철 청정도(steel cleanliness)를 향상시킬 수 있는, 연속적인 용탕 캐스팅을 위한 스토퍼 로드를 제공하는 것이 바람직하다. 본 발명은 이러한 필요성을 구현하는 것에 관한 것이다.

본 발명은 금속 청정도를 향상시키기 위해, 노즐을 통해 용탕을 유지하는 베셀로부터 용탕이 배출될 때, 용탕의 흐름 프로파일을 생성하는 연속적인 용탕 캐스팅을 위한 스토퍼 로드에서 폭넓게 구현된다. 즉, 본 발명에 따른 스토퍼 로드는 스토퍼 로드 팁에 함유물(예를 들어, 금속 산화물과 같이 바람직하지 않은 미립자)이 퇴적되지 않게 한다. 본 발명의 하나의 특별하게 양호한 관점에 따르면, 연속적인 용탕 캐스팅을 위한 스토퍼 로드가 제공되며, 이 스토퍼 로드는, 노즐 표면 및 스토퍼 로드 팁 표면에의 함유물의 퇴적을 최소화시키기 위하여 노즐 표면과 스토퍼 로드 팁 표면에 인접하는 흐르는 용탕의 경계 층 두께를 감소시키기에 충분하게 흐르는 용탕의 속도를 증가시키도록 하는 기하학적 프로파일을 가진다.

유리하게, 본 발명에 따른 스토퍼 로드 팁의 기하학적 프로파일은 또한 스토퍼 로드의 양력 감도(lifting force sesitivities)에 악영향을 미치지 않는다. 즉, 스토퍼 로드 팁의 기하학적 프로파일은 턴디시 배출 노즐에 대한 스토퍼 로드 팁의 물리적 변위(physical displacement)를 수행하는 것을 곤란하게 하는 용탕 흐름 프로파일을 형성하지 않는다. 그 결과, 본 발명의 스토퍼 로드는 턴디시로부터 배출되는 용탕 흐름에 대한 상대적으로 넓은 범위의 유량 제어를 보인다.

본 발명의 한 관점에 따르면, 용탕의 연속적인 캐스팅을 위한 턴디시 스토퍼 로드가 제공되며, 상기 스토퍼 로드는, 스토퍼 로드 본체, 및 상기 스토퍼 로드 본체의 하위 단부에서의 스토퍼 로드 팁을 포함하며, 이 스토퍼 로드 팁은 오목한 노즈(recessed nose)에서 종결짓는 원추대형 외부 표면(frustoconically shaped exterior surface)을 갖는다.

유리하게, 오목한 노즈는 오목한 곡선형 표면(예를 들어, 구면대(spherical segment))이지만, 비곡선형 표면(예를 들어, 프리즘형 표면, 피라미드형 표면, 삼각형 표면 및 사각형 표면 등) 또한 제공될 수 있다.

특히 양호한 실시예에서, 원추대형 외부 표면은 수평 표면에 대해 각도 θ를 형성하고, 이 각도는 약 55° 내지 약 85° 사이이며, 보다 양호하게는 70°보다 크다. 유리하게, 스토퍼 로드 본체와 스토퍼 로드 팁에 중심 가스 흐름 채널과 팁 가스 흐름 채널이 각각 형성되어, 비활성 가스가 오목한 노즈에 공급될 수 있게 한다. 바람직하게, 원추대형 외부 표면과 본체의 외부 표면 사이에의 접합점은 평탄하며, 즉 날카로운 방향 변화가 없다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 용탕의 연속적인 캐스팅을 위한 시스템이 제공되며, 이 시스템은, 캐스팅될 용탕의 공급을 유지하기 위한 베셀(vessel), 상기 베셀로부터 용탕을 배출하기 위한 배출 노즐(discharge nozzle), 및 상기 배출 노즐을 통해 상기 베셀로부터 배출되는 용탕의 유량을 조정할 수 있도록, 상기 배출 노즐 쪽으로 그리고 노즐에서 멀어지는 상호 직선 운동(reciprocal rectilinear mevements)을 위해 장착된 스토퍼 로드를 포함하며, 상기 스토퍼 로드는, 스토퍼 로드 본체, 및 스토퍼 로드 본체의 하위 단부에서의 스토퍼 로드 팁을 포함하며, 상기 스토퍼 로드 팁은 오목한 노즈에서 종결짓는 원추대형 외부 표면을 갖는다. 유리하게, 상기 베셀은 턴디시 또는 레이들이다.

본 발명의 제3 관점에 따르면, 연속적인 캐스팅 동작 동안 배출 노즐을 통해 베셀로부터 배출되는 용탕의 유량을 조정하는 조정 방법이 제공되며, 상기 조정 방법은, 스토퍼 로드 본체 및 상기 스토퍼 로드 본체의 하위 단부에서의 스토퍼 로드 팁을 포함하는 스토퍼 로드를 제공하는 단계로서, 상기 스토퍼 로드 팁은 오목한 노즈에서 종결짓는 원추대형 외부 표면을 갖는, 상기 스토퍼 로드를 제공하는 단계; 상기 스토퍼 로드 팁이 상기 배출 노즐과 협력하여 동작하도록 상기 스토퍼 로드를 상기 베셀 내에 위치시키는 단계; 및 상기 베셀로부터 상기 배출 노즐을 통해 배출되는 용탕의 유량을 조정하기 위하여 상기 배출 노즐에 대해 상기 스토퍼 로드 팁을 제어 가능하게 변위시키는 단계를 포함한다.

이러한 관점 및 이점 그리고 다른 관점 및 이점은 본 발명의 양호한 예시적 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 주의 깊게 고려해 보면 분명하게 될 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조할 것이며, 도면 전체를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 구조적 요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 특별하게 양호한 실시예에 따른 연속적인 용탕 캐스팅을 위한 스토퍼 로드를 갖는 턴디시의 개략적 단면 입면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 스토퍼 로드의 단면 입면도이다.

도 3은 스토퍼 로드 팁의 단며도의 확대 상세도이다.

도 4는 본 발명의 범주를 벗어난 스토퍼 로드와 비교하여, 본 발명에 따른 스토퍼 로드의 내화 표면 상에 트랩될 것으로 예상될 수 있는 용탕 내의 트랩된 함유물의 비율에 대한 막대 그래프이다.

도 5는 본 발명의 스토퍼 로드의 다른 예에 대한 도 2와 같은 도면이다.

도 6은 본 발명의 스토퍼 로드의 또다른 예에 대한 도 2 및 도 5와 같은 도면이다.

첨부된 도 1은 용탕(14)의 공급을 그 안에 포함하기 위한 턴디시(12)를 포함하는 연속적인 캐스팅 턴디시 시스템(10)을 도시하고 있다. 용탕(14)은 턴디시 입구 노즐(16)에 의해 턴디시(12)에 유입된 다음 턴디시 배출 노즐(18)을 통해 턴디시로부터 배출된다. 통상적으로, 턴디시 배출 노즐은 연속적인 캐스팅 몰드(continuous casting mould)(도시되지 않음)와 관련된 침지 노즐(immersion nozzle)(20)에 연결되어 용탕을 몰드에 전달한다. 턴디시(12)가 도시되어 있고 이하에 구체적으로 언급될 것이지만, 레이들 역시 용탕(14)을 유지하기 위한 베셀로서 사용될 수 있다. 그렇지만, 설명의 용이를 위해, 본 발명에서 사용하기 위한 특별하게 양호한 베셀을 나타낼 때 이하에서는 턴디시(12)를 구체적으로 서술할 것이다.

본 발명에 따른 스토퍼 로드(22)는, 스토퍼 로드 팁(22-1)은 노즐(18) 쪽으 로 또는 노즐에서 멀어지게 거의 수직으로(도 1의 화살표 A1) 변위할 수 있도록, 턴디시 배출 노즐과 관련해서 상호 직선 운동(reciprocal rectilinear mevements)을 하도록 장착되어 있다. 이에 의해 스토퍼 로드 팁(22-1)의 변위는 노즐(18)에 의해 형성되는 오리피스 영역(orifice area)을 변화시키며, 또한 노즐(18)은 오리피스 영역을 통해 배출되는 용탕의 유량을 제어한다. 이와 관련해서, 스토퍼 로드(22)는, 리프팅 기구, 예를 들어 유압식 액추에이터(도시되지 않음)와 연관된 아암(arm)(24)과 결합되어 있는 크로스-핀(22-2)을 포함한다.

본 발명에 따른 스토퍼 로드(22)는 첨부된 도 2 및 도 3에 더 명확하게 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 스토퍼 로드(22)는 대체로 긴 실린더형 스토퍼 로드 본체 부재(22-3)이며, 이것은 그 상위 단부(22-4)와 그 하위 단부(22-5) 사이에서 다소 테이퍼링되어 있다. 가장 바람직하게, 스토퍼 로드 본체(22-3)는 용탕에 담겨질 수 있도록 고온의 세라믹 재료로 형성된다.

스토퍼 로드 팁(22-1)은 스토퍼 로드(22)의 하위 단부(22-5)에서 스토퍼 로드 본체(22-3)의 하위 단부에 결합되어 있고, 또한 가장 바람직하게, 용탕에 담겨질 수 있도록 고온의 세라믹 재료로 형성되어 있다. 스토퍼 로드 팁(22-1)은 스토퍼 로드 본체(22-3)와 비교하여 동일하거나 다른 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 또한, 스토퍼 로드 본체(22-3) 및 스토퍼 로드 팁(22-1)을 별개의 구성요소로서 도시하였으나, 이것들은 원한다면 예를 들어 단일의 구조로 형성될 수 있다.

스토퍼 로드 팁(22-1) 내에는 팁 벤트 채널(tip vent channel)(22-6)이 중앙에 형성되어 스토퍼 로드 본체(22-3) 내에 형성된 중앙 벤트 채널(22-7)과 연통한 다. 가장 바람직하게, 팁 벤트 채널(22-6)은 중앙 벤트 채널(22-7)에 비해 직경이 더 작다. 총체적으로, 팁 벤트 채널(22-6)과 중앙 벤트 채널(22-7)은 스토퍼 로드 본체(22-3) 및/또는 스토퍼 로드 팁(22-1)을 형성하는 세라믹 재료에 의해 발생될 수 있는 폐가스(off-gas)를 턴디시(12) 밖으로 배출함으로써, 이 폐가스가 턴디시 내의 용탕(14)을 오염시키지 않게 한다. 팁 벤트 채널(22-6)과 중앙 벤트 채널(22-7)이 첨부된 도 1 내지 도 3에 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 스토퍼 로드(22)는 어떠한 이러한 팁 벤트 채널 및 중앙 벤트 채널 없이도 제공될 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 팁(22-1)을 관통하는 채널(22-9)이 제공될 수 있으며 이 채널은 비활성 정화 가스가 유입될 필요가 있는 경우에 특히 유용하다. 통상적으로 중앙 벤트 채널(22-7) 및 채널(22-9)을 통해 아르곤이 스토퍼 로드 팁에 공급된다.

크로스-핀(22-2)을 수용하기 위해 스토퍼 로드 본체(22-3)를 관통하는 애퍼처(aperture)(22-8)가 형성되어 있다. 스토퍼 로드(22)를 리프팅하는 대안의 수단 역시 제공될 수 있다. 스토퍼 로드(22)가 리프팅 로드에 나사산으로 부착될 수 있도록(threadably attached), 예를 들어, 나사산 너트(threaded nut)를 스토퍼 로드 본체(22-3)의 상위 단부에 물리적으로 매립하거나 부착할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이러한 목적을 위해 외부 압력 칼라(external pressure collar)를 스토퍼 로드 본체(22-3)의 상위 단부에 부착할 수 있다.

본 발명에서 중요한 점은, 스토퍼 로드 팁(22-1)이 오목한 노즈(recessed nose)(22-1b)를 포함하는 원추대형 외부 표면(frustoconically shaped exterior surface)(22-1a)을 갖는다는 점이다. 가장 양호하게, 오목한 노즈(22-1b)는 구면대(spherical segment)와 같이 매끄러운 활 모양의 요면(smoothly arcuate concavity)이다. 그렇지만, 본 발명의 실행에 있어서는 실질적으로 어떠한 요면이라도 사용될 수 있다. 그러므로 오목한 노즈(22-1b)는 규칙적 곡선형 표면 및 불규칙적 곡선형 표면으로 구현될 수 있다. 대안적으로, 비곡선형 표면(예를 들어, 프리즘형, 피라미드형, 삼각형 및 사각형 등)이 오목한 노즈(22-1b)를 형성하는 데 사용될 수 있다.

스토퍼 로드 팁(22-1)의 원추대형 외부 표면(22-1a)은 수평 평면에 대해 각도 θ를 가장 양호하게 형성하고, 이 각도 θ는 노즐 표면과 스토퍼 로드 팁 표면 에 인접하는 경계 층 두께를 감소시키도록 흐르는 용탕의 속도를 증가시킬 수 있을 정도로 충분히 크므로, 노즐 및 스토퍼 로드 팁 표면에의 함유물의 퇴적을 최소화한다. 또한, 원추대형 외부 표면(22-1a)에 의해 형성된 각도 θ는 스토퍼 로드(22)의 양력 감도에 악영향을 미칠 정도로 크지 않다. 유리하게, 스토퍼 로드 팁(22-1)의 원추대형 외부 표면(22-1a)은 수평 표면에 대해 약 55° 내지 약 85° 사이의 각도 θ를 형성한다. 본 발명의 특히 양호한 양호한 실시예에 따르면, 원추대형 외부 표면(22-1a)에 의해 형성된 각도 θ는 약 70°보다 크고, 예를 들면 70°내지 76°사이이다.

오목한 또는 옴폭한 노즈(22-1b)를 사용하면, 사용 중에, 캐스트 금속(강철) 속도를 증가시킨 다음 정체 금속(stagnant metal)의 크기를 감소시키는 압력의 급격한 변화가 야기된다. 옴폭한 곳의 깊이(dimple depth)는 대략 5mm이다.

스토퍼 로드를 통해 아르곤 가스를 주입하면, 오목한 곳 또는 옴폭한 곳에서 더 높은 속도에 도달하고, 가스 버블은 노즈에서 폐색성 물질(clogging material)을 제거한다. 스토퍼-노즐을 통하는 유동체 흐름 패턴(fluid flow patterns)은 아그곤의 공급에 의해 강화되고, 스토퍼-팁 콘(stopper-tip cone)의 표면을 따르는 경계 층의 두께 때문에, 턴디시 하부, 및 스토퍼 노즈와 실린더형 본체 사이의 접합부 위의 영역은 유선형이고 단상 흐름(single-phase flow)으로 관찰되는 것들보다 얇다. 턴디시 내의 함유물의 변동률(floating rate)이 증가된다. 오목한 곳 또는 옴폭한 곳의 표면 상의 경계 층을 감소시키는 것 외에, 비활성 가스의 주입으로 강철-가스 혼합물의 국부 밀도(local density)가 감소되며, 그 결과 노즐-딤플 통로(nozzle-dimple throat)에서의 부력이 높아진다. 이에 따라 그 근처에서의 함유물의 제거가 촉진된다. 비활성 가스(예를 들어 아르곤) 주입은 턴디시 내의 흐름 패턴을 안정시킨다. 전체 유동체의 흐름 패턴은 비활성 가스 유량과 관계 없이 일정할 것이다. 비활성 가스를 주입하기 위해 구멍 크기를 크게 하면 이러한 장점이 강화되는데, 약간의 냉각 효과(chilling effect)가 예상된다. 이것이 2mm와 같은 작은 구멍 크기가 5mm 구멍 크기보다 선호될 수 있는 유일한 이유이다.

노즈의 원추대형 표면과 스토퍼 로드 본체의 실린더형 본체 사이의 (날카로운) 접합부에서의 경계 층을 더 감소시키기 위해, 도 6에 22-1c로 도시된 바와 같이, 이 접합부를 둥글게 할 수 있다.

이러한 환상의 접합부의 라운딩(rounding)은 몇 가지 장점이 있는데, 즉,

ⅰ) 원추대형 팁과 실린더형 스토퍼 로드 본체를 따라 흐르는 강철의 속도를 감소시킨다.

ⅱ) 스토퍼 로드 노즐 통로에 매우 가까이에서 높은 속도들이 집중해 있는 고속 필드(high velocity field)의 크기를 감소시킨다.

ⅲ) 스토퍼 로드 통로 근처에서 '표류하는(swimming)' 함유물이 더 낮은 속도의 필드에 있게 되고, 그 결과 관성력에 의해 노즐 통로 쪽으로 끌려 오는 대신, 부력이 함유물을 상승시킬 수 있다.

ⅳ) 팁에 위치하거나 노즐 통로에 위치하는 영역들에 함유물이 부착되지 않고, 스토퍼 로드의 본체 상에의 부착이 강화될 것이다.

이하의 비제한적인 실시예를 참조하면 본 발명을 더 이해하게 될 것이다.

예

입자의 궤도에 대한 라그랑즈 모델(Lagrange model)과 결합된 수학적 유동체 난류 모델에 기초하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 운동량 전달(momentum transfer)을 위해 선택된 모델은 k-ε으로 알려진 난류 영역(turbulent regime)이었다. 4.0 tons/minute의 일정한 캐스팅 레이트가 시험할 스토퍼 로드마다 시뮬레이트되었다.

상부 실린더형 표면 부분, 중간 원추대형 표면 부분, 및 매끄러운 말단 볼록 노즈(terminal smoothly convex nose)를 가지도록 구성된 스토퍼 로드 팁에 의해 비교 스토퍼 로드(Comparative Stopper Rod) No.1 (CSR1)이 형성되었다. 반 타원체 표면 구성(hemi ellipsoidal surface configuration)을 갖는 스토퍼 로드 팁에 의해 비교 스토퍼 로드 No.2 (CSR2)이 형성되었다. 본 발명에 따른 스토퍼 로드를 위의 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 구성하였다. 스토퍼 로드마다 폐색(clog)을 형성하는 트랩된 함유물의 비율에 대한 막대 그래프 도면이 도 4에 도시되어 있다. 본 발명의 범주를 벗어나는 스토퍼 로드 CSR1 및 CSR2에 비해, 본 발명에 따른 스토퍼 로드에서는 트랩된 함유물의 비율이 실질적으로 더 낮아졌다는 것이 명백하다.

가장 실제적이고 양호한 실시예인 것으로 현재 고려되고 있는 것과 결합하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않으며, 오히려 첨부된 청구의 범위의 정신 및 범주 내에 포함되는 다양한 변형 및 등가의 장치를 망라하도록 된 것임을 이해하여야 한다.

Claims

용탕의 연속적인 캐스팅을 위한 스토퍼 로드에 있어서,

스토퍼 로드 본체, 및 상기 스토퍼 로드 본체의 하위 단부에서의 스토퍼 로드 팁을 포함하며,

상기 스토퍼 로드 팁은, 오목한 노즈(recessed nose)에서 종결짓는 원추대형 외부 표면(frustoconically shaped exterior surface)을 갖는, 스토퍼 로드.
제1항에 있어서,

상기 오목한 노즈는 오목한 곡선형 표면(recessed curvilinear surface)인, 스토퍼 로드.
제2항에 있어서,

상기 오목한 곡선형 표면은 구면대(spherical segment)인, 스토퍼 로드.
제1항에 있어서,

상기 오목한 노즈는 오목한 비곡선형 표면(recessed non-curvilinear surface)인, 스토퍼 로드.
제4항에 있어서,

상기 오목한 비곡선형 표면은 프리즘형 표면, 피라미드형 표면, 삼각형 표면 및 사각형 표면 중에서 선택되는, 스토퍼 로드.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 원추대형 외부 표면은 수평 표면에 대해 약 55° 내지 약 85° 사이의 각도 θ를 형성하는, 스토퍼 로드.
제6항에 있어서,

상기 각도 θ는 약 70°보다 큰, 스토퍼 로드.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스토퍼 로드 본체 내에 형성된 가스 공급 채널(gas supply channel)을 포함하는 스토퍼 로드.
제8항에 있어서,

상기 스토퍼 로드 팁은 상기 스토퍼 로드 본체 가스 공급 채널에 결합된 팁 가스 공급 채널을 포함하여, 가스가 상기 스토퍼 로드 본체 가스 공급 채널 및 상기 팁 가스 공급 채널을 통해 상기 노즈의 오목한 곳으로 공급될 수 있도록 하는, 스토퍼 로드.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스토퍼 로드 본체와 상기 원추대형 외부 표면 사이의 접합부는 곡선형/둥근 형태인, 스토퍼 로드.
용탕의 연속적인 캐스팅을 위한 시스템에 있어서,

캐스팅될 용탕의 공급을 유지하기 위한 베셀(vessel);

상기 베셀로부터 용탕을 배출하기 위한 배출 노즐(discharge nozzle); 및

상기 배출 노즐을 통해 상기 베셀로부터 배출되는 용탕의 유량을 조정할 수 있도록 상기 배출 노즐 쪽으로 그리고 노즐에서 멀어지는 상호 직선 운동(reciprocal rectilinear mevements)을 위해 장착된 스토퍼 로드

를 포함하며,

상기 스토퍼 로드는,

(ⅰ) 스토퍼 로드 본체, 및

(ⅱ) 스토퍼 로드 본체의 하위 단부에서의 스토퍼 로드 팁

을 포함하며,

(ⅲ) 상기 스토퍼 로드 팁은 오목한 노즈에서 종결짓는 원추대형 외부 표면을 갖는, 시스템.
제11항에 있어서,

상기 스토퍼 로드 팁의 상기 오목한 노즈는 오목한 곡선형 표면인, 시스템.
제12항에 있어서,

상기 오목한 곡선형 표면은 구면대인, 시스템.
제11항에 있어서,

상기 스토퍼 로드 팁의 상기 오목한 노즈는 오목한 비곡선형 표면인, 시스템.
제14항에 있어서,

상기 오목한 비곡선형 표면은 프리즘형 표면, 피라미드형 표면, 삼각형 표면 및 사각형 표면 중에서 선택되는, 시스템.
제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 원추대형 외부 표면은 수평 표면에 대해 약 55° 내지 약 85° 사이의 각도 θ를 형성하는, 시스템.
제16항에 있어서,

상기 각도 θ는 약 70°보다 큰, 시스템.
제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스토퍼 로드는 상기 스토퍼 로드 본체 내에 형성된 가스 공급 채널을 더 포함하는, 시스템.
제18항에 있어서,

상기 스토퍼 로드 팁은 상기 스토퍼 로드 본체 가스 공급 채널에 결합된 팁 가스 공급 채널(tip gas supply channel)을 포함하여, 가스가 상기 스토퍼 로드 본체 가스 공급 채널 및 상기 팁 가스 공급 채널을 통해 상기 노즈의 오목한 곳으로 공급될 수 있도록 하는, 시스템.
제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스토퍼 로드 본체와 상기 원추대형 외부 표면 사이의 접합부는 곡선형/둥근 형태인, 시스템.
제11항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스토퍼 로드는 리프팅 기구(lifting mechanism)에 부착되도록 구성된 크로스-핀(cross-pin)을 더 포함하는, 시스템.
제11항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베셀은 턴디시(tundish)인, 시스템
연속적인 캐스팅 동작 동안, 배출 노즐을 통해 베셀로부터 배출되는 용탕의 유량을 조정하는 조정 방법에 있어서,

(a) 스토퍼 로드 본체 및 상기 스토퍼 로드 본체의 하위 단부에서의 스토퍼 로드 팁을 포함하는 스토퍼 로드를 제공하는 단계로서, 상기 스토퍼 로드 팁은 오목한 노즈에서 종결짓는 원추대형 외부 표면을 갖는, 상기 스토퍼 로드를 제공하는 단계;

(b) 상기 스토퍼 로드 팁이 상기 배출 노즐과 협력하여 동작하도록 상기 스토퍼 로드를 상기 베셀 내에 위치시키는 단계; 및

(c) 상기 배출 노즐을 통해 상기 베셀로부터 배출되는 용탕의 유량을 조정하기 위하여 상기 배출 노즐에 대해 상기 스토퍼 로드 팁을 제어 가능하게 변위시키는(displace) 단계

를 포함하는 조정 방법.
제21항에 있어서,

단계 (b)는 상기 스토퍼 로드를 턴디시 내에 위치시키는 단계를 포함하는, 조정 방법.