KR20110059443A - 연속주조용 오픈 노즐 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오픈 노즐의 내측에 내층재가 배치되어 오픈 노즐의 용강 접촉부와 토출부의 수명을 연장시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 연속주조용 노즐 구조체에 관한 것이다.
본 발명은 턴디쉬로부터 배출되는 용강을 몰드의 내부로 유도하며 외측과 내측에 내화물 소재층과 지르코니아 소재층으로 구성된 연속주조용 노즐과, 노즐의 지르코니아 소재층 내측에 결합수단을 매개로 착탈 가능하게 결합되는 내층재로 구성된 것이다.
이에 따르면 본 발명은 결합돌기와 홈부를 이용한 록킹 결합방식을 채택하여 분해 조립이 용이하도록 함과 아울러, 내침식성을 향상시켜 노즐 수명을 연장시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Description

연속주조용 오픈 노즐 구조체{OPEN NOZZLE STRUCTURE}
본 발명은 연속주조용 오픈 노즐 구조체에 관한 것으로, 특히 용강과 접촉되는 부위의 내측면에 바델라이트 소재의 내층재가 배치되어 내침식성을 향상시켜 노즐의 수명을 연장할 수 있도록 그 구조가 개선된 연속주조용 오픈 노즐 구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 연속주조 작업은 제강공정에서 정련된 용강을 담고 있는 레들(ladle)을 레들 터랫트(ladle turret)에 안착하고, 레들(ladle)로부터 용강을 공급 받아 일시적으로 저장한 후, 각 스트랜드(strand)로 분배하는 기능을 가진 턴디쉬(tundish)에 용강을 수용하고, 복수의 주형내에 동시에 분배, 주입하도록 이루어지는 것이다.
턴디쉬로부터 주형으로의 용강 주입은 턴디쉬 바닥에 구비된 출강노즐을 통하여 하부의 주형 내부로 주입되는 데, 용강의 주입방식에 따라 밀폐형 구조의 스톱퍼(stopper casting)방식과, 이와는 반대로 턴디쉬와 주형 사이가 오픈된 오픈캐스팅(open casting)방식으로 구분된다.
노즐은 사용조건상 내열충격성, 내침식성이 요구되며 이런조건을 충족시키기 위해 노즐 전체를 용융실리카(fused Silica)재질로 하거나, 몸체는 알루미나-카본 재질로 하고 몰드파우더 경계부위에는 지르코니아 또는 지르코니아-카본 재질을 일체형으로 제조하여 사용한 것도 있다.
상기한 노즐의 소재 특성상 용강이 직접 접촉되고 대기 중에 노출된 하단부 부위가 다른 부위보다 빨리 침식되어 노즐 수명을 단축시킬 뿐만 아니라, 침식된 노즐 하부를 통해 용강이 외측으로 비산되어 몰드의 외측으로 비산되어 지금을 형성시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 용강과 직접 접촉되는 내측 부위에 내침식성이 우수한 바델라이트 소재의 내층재를 착탈 가능하게 배치함으로써, 노즐 전체 수명을 연장시킬 수 있도록 그 구조가 개량된 연속주조용 노즐 구조체를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 턴디쉬의 하부에 몰드와 이격되게 배치되며 내화물 소재층과 지르코니아 소재층으로 구성된 오픈 캐스팅 방식의 노즐과,
상기 노즐의 지르코니아 소재층의 내측으로 결합수단을 매개로 착탈 가능하게 결합되는 내층재를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 내층재는 바델라이트 소재로 된 것이다.
상기 내층재는 상기 노즐의 지르코니아 소재층의 중앙에 형성된 중공 내부로 삽입되는 포스트부와,
상기 포스트부의 하부에 연장 형성되고 지르코니아 소재층의 하부를 마감하여 용강 토출 부위를 감싸는 플랜지부로 구성된다.
상기 결합수단은 상기 지르코니아 소재층의 내측에 형성되는 결합돌기와,
상기 내층재의 외측면에 상기 결합돌기와 록킹 결합되도록 형성된 홈부를 구비한다.
상기 홈부는 외측 하부에 상기 결합돌기가 진입되도록 수직으로 형성된 진입홈과, 상기 진입홈의 단부로부터 수평방향으로 연장되도록 형성된 고정홈으로 구성된 것이다.
본 발명의 다른 특징적인 요소는, 턴디쉬의 하부에 몰드와 이격되게 배치되며 내화물 소재층과 지르코니아 소재층으로 구성된 오픈 캐스팅 방식의 노즐과,
상기 노즐의 지르코니아 소재층의 내측으로 층을 이루도록 결합되는 내층재를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 턴디쉬 내의 용강을 몰드로 유도하는 오픈 노즐의 내측에 내층재가 배치되어 오픈 노즐의 용강 접촉부와 토출부의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 결합돌기와 홈부를 이용한 록킹 결합방식을 채택하여 분해 조립이 용이하도록 함과 아울러, 내침식성을 향상시켜 노즐 수명을 연장 시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.
스톱퍼방식의 용강 주입방법은 용강의 주형내 주입시 용강이 대기와 접촉되지 않도록 턴디쉬 하부의 침지 노즐이 주형의 내부까지 연장된 구조로 되어 있다.
이는, 트랙슈등의 중기 제품을 생산하기 위한 보론강이나, 부등변 부등후 앵글등의 조선용 형강을 제조할 때 채택되며, 주로 고급강의 제조시 사용되는 방식이다.
반면에, 오픈캐스팅방식은 턴디쉬로부터 용강을 별도의 가이드 장치없이 노즐을 통해 주형 내부로 낙하시켜 주조하는 방식으로서, 주로 H빔등의 일반 형강재를 제조할 때 채택되며, 스톱퍼방식에 비해 생산성이 높고 제조비용이 저렴한 이점을 갖는다.
또한, 제강의 연속주조공정중 턴디쉬에서 용강을 주형에 연속하여 흘러 보내면서 주형과 용강 계면의 윤활제로 오일 또는 몰드파우더를 사용하고 있다.
이와 같이 몰드파우더를 사용하는 경우는 턴디쉬에서 낙하 유입되는 용강류에 의해 몰드파우더층이 파괴되어 주편에 유입되므로써 품질 저하의 문제가 되고 있으므로, 이를 방지하기 위해 용강 낙하부에 세미노즐(seminozzle)을 구성하고 이러한 세미노즐의 하부를 주형 내에 침적하여 사용하고 있다.
연속주조용 세미노즐은 턴디쉬와 몰드사이에 사용되어 용강의 산화방지 및 용강의 와류방지에 의한 슬래그 혼입을 방지하여 주조된 주편의 품질 향상에 주요한 역할을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 연속주조용 노즐 구조체는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 턴디쉬(미도시됨)로부터 배출되는 용강을 몰드의 내부로 유도하며 외측과 내측에 내화물 소재층(12)과 지르코니아 소재층(14)으로 구성된 연속주조용 노즐(10)과, 노즐(10)의 지르코니아 소재층(14) 내측에 결합수단을 매개로 착탈 가능하게 결합되는 내층재(100)로 구성된 것이다.
더 상세히 설명하면, 연속주조용 노즐(10)은 몰드로부터 이격되고 턴디쉬의 하부에 배치되어 턴디쉬 내의 출강시 용강을 몰드의 세미노즐 측으로 가이드하도록 중앙 부위에 수직으로 형성된 중공(15)을 갖는다.
내층재(100)는 미안정화된 m-지르코니아인 바델라이트 광물 소재로 된 것을 채용한다.
내층재(100)는 노즐(10)의 지르코니아 소재층(14)의 중앙에 형성된 중공(15) 내부로 삽입되는 포스트부(110)와, 포스트부(110)의 하부에 연장 형성되고 지르코니아 소재층(14)의 하부를 마감하여 용강 토출 부위를 감싸는 플랜지부(120)로 구성된다.
연속주조용 노즐(10)의 지르코니아(ZrO2) 소재층은 소성시 결정상 변화에 따른 팽창 수축을 감소시키기 위해 안정화된 큐빅상 지르코니아(c-ZrO2) 소재를 채택한다.
내화물 소재층(12)은 부정형 내화물 소재를 채택할 수 있다.
결합수단은 중공(15)의 내주면 일부위에 돌기 형태로 외측으로 돌출되도록 형성된 결합돌기(210)와, 내층재(100)의 외주면에 결합돌기(210)가 진입되어 수용되도록 홈 형태로 형성된 홈부(220)를 구비한다.
홈부(220)는 결합돌기(210)가 진입되도록 내층재(100)의 단부로부터 수직 방향으로 형성되는 진입홈(222)과, 진입홈(222)의 단부에 수평 방향으로 연장되는 고정홈(224)으로 구성된다.
즉, 결합수단은 결합돌기(210)가 홈부(220)의 진입홈(222)을 따라 진입된 후에, 내층재(100)의 회전시 고정홈(224)에 걸려 고정됨에 따라 착탈 가능하게 결합된 것이다.
그리고, 홈부(220)는 내층재(100)의 외주면 상부에 형성되고, 결합돌기(210)는 중공(15)의 내주면 상부에 배치된다.
또한, 결합수단의 다른 예로는 도 4에 도시된 바와 같이, 결합돌기(210)와 홈부(220)의 배치상태가 앞서 설명한 선 실시 예와 동일한 구성요소를 가지되, 결합돌기(210)와 홈부(220)의 배치 위치가 서로 반대로 배치된 것이다.
이는, 결합수단이 앞서 설명한 선 실시예에만 한정되지 않음을 나타낸 것이다.
즉, 결합수단의 결합돌기(210)가 내층재(100)의 외주면에 돌출되게 형성되고, 중공(15)의 내주면에 결합돌기(210)가 진입된 후에 고정되도록 홈부(220)가 형 성된 것이다.
이 경우 결합돌기(210)는 내층재(100)의 포스트부(110) 하부에 배치되고, 홈부(220)는 중공(15)의 내주면 하부에 배치된다.
미설명 부호 "105"는 내층재(100)의 중앙에 형성된 통공을 나타낸 것이다.
상기한 실시 예들의 내층재(100)는 턴디쉬 노즐(10)의 사용조건에 따라 1~10mm 두께를 갖도록 배치하는 것이 바람직하며, 이는 두께가 10mm 를 초과할 경우 용강으로부터 전달되는 열에 의해 크랙이 발생할 우려가 있기 때문이다.
한편, 내층재(100)의 두께가 1mm 미만일 경우에는 두께가 너무 얇아서 교체 주기가 단축되고, 지르코니아 소재층(14)의 CaO가 용강 및 대기에 의해 분해되어 침식이 발생할 우려가 있다.
또한, 내층재(100)는 두께가 얇을 수록 안정성은 향상되지만 교체 수명이 줄어드는 상관 관계를 갖는다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 연속주조용 노즐 구조체는, 연속주조용 오픈 노즐 타입의 노즐(10)의 중공(15) 내주면에 미안정화된 m-지르코니아 소재인 바델라이트 소재의 내층재(100)를 결합시키는 과정은, 내층재(100)를 노즐(10)의 하부에서 상측으로 중공(15)을 통해 삽입시킨 후에 내층재(100)를 중공(15) 내부에서 회전시키면, 내층재(100)와 지르코니아 소재층(14) 사이에 배치된 결합돌기(210)와 홈부(220)가 록킹 결합되어 내층재(100)가 지르코니아 소재층(14)에 고정되는 조립과정을 갖는 다.
이때, 결합돌기(210)가 내층재(100)의 외주면에 배치된 경우에는, 내층재(100)의 외측에 돌출된 결합돌기(210)가 중공(15)의 내주면에 형성된 홈부(220)의 진입홈(222)을 따라 수직 방향으로 결합된 후에, 내층재(100)의 회전시 결합돌기(210)가 진입홈(222)에서 고정홈(224) 내부로 슬라이딩 이동된다.
즉, 내층재(100)는 노즐(10)의 중공(15) 내부로 삽입될 때 결합돌기(210)가 홈부(220)의 진입홈(222) 내부로 삽입된 상태에서 고정홈(224) 측으로 이동되도록 회전 동작시킴으로써, 지르코니아 소재층(14)과의 조립을 완료한다.
이로 인해 노즐(10)의 중공(15) 사이에 내층재(100)의 포스트부(110)가 배치되고, 지르코니아 소재층(14)의 하부에 내층재(100)의 플랜지부(120)가 배치된다.
또한, 결합돌기(210)가 중공(15)의 내주면에 배치되고 홈부(220)가 내층재(100)의 외주면에 형성된 경우에도, 내층재(100)가 중공(15) 내부로 삽입되는 과정에서 홈부(220)의 진입홈(222)이 중공(15) 내주면의 결합돌기(210)와 결합되도록 삽입시킨 후에 결합돌기(210)가 고정홈(224) 측으로 이동되도록 내층재(100)를 회전시킨다.
한편, 도 5는 본 발명의 결합수단의 또 다른 예를 보인 단면도로서, 결합수단은 지르코니아 소재층(14)의 중공(15) 내주면에 내층재(100)를 압착 성형한 후에, 소성 가공으로 일체화시키는 방식을 채택한 것이다.
이는, 내층재(100)가 지르코니아 소재층(14)의 중공(15) 내주면에 앞서 설명 한 선 실시 예들의 결합방식이 아닌 압착 성형 후 소성 가공인 다른 방식으로 결합시킬 수 있음을 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 연속주조용 노즐 구조체를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 연속주조설비용 노즐 구조체의 결합상태도.
도 3은 본 발명 노즐 구조체의 단면도.
도 4는 본 발명 결합수단의 다른 예를 보인 사시도.
도 5는 본 발명 결합수단의 또 다른 예를 보인 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 노즐 12 : 내화물 소재층
14 : 지르코니아 소재층 15 : 중공
100 : 내층재 110 : 포스트부
120 : 플랜지부 210 : 결합돌기
220 : 홈부 222 : 진입홈
224 : 고정홈

Claims (6)

  1. 턴디쉬의 하부에 몰드와 이격되게 배치되며 내화물 소재층과 지르코니아 소재층으로 구성된 오픈 캐스팅 방식의 노즐과,
    상기 노즐의 지르코니아 소재층의 내측으로 결합수단을 매개로 착탈 가능하게 결합되는 내층재를 구비한 것을 특징으로 하는 연속주조용 노즐 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내층재는 바델라이트 소재로 된 것을 특징으로 하는 연속주조용 노즐 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내층재는 상기 노즐의 지르코니아 소재층의 중앙에 형성된 중공 내부로 삽입되는 포스트부와,
    상기 포스트부의 하부에 연장 형성되고 지르코니아 소재층의 하부를 마감하여 용강 토출 부위를 감싸는 플랜지부로 구성된 것을 특징으로 하는 연속주조용 노즐 구조체.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합수단은 상기 지르코니아 소재층의 내측에 형성되는 결합돌기와,
    상기 내층재의 외측면에 상기 결합돌기와 록킹 결합되도록 형성된 홈부를 구비한 것을 특징으로 하는 연속주조용 노즐 구조체.
  5. 청구항 4 있어서,
    상기 홈부는 외측 하부에 상기 결합돌기가 진입되도록 수직으로 형성된 진입홈과,
    상기 진입홈의 단부로부터 수평방향으로 연장되도록 형성된 고정홈으로 구성된 것을 특징으로 하는 연속주조용 노즐 구조체.
  6. 턴디쉬의 하부에 몰드와 이격되게 배치되며 내화물 소재층과 지르코니아 소재층으로 구성된 오픈 캐스팅 방식의 노즐과,
    상기 노즐의 지르코니아 소재층의 내측으로 층을 이루도록 일체로 결합되는 내층재를 구비한 것을 특징으로 하는 연속주조용 노즐 구조체.
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