KR20120051410A - 용강 유동 블럭 및 이를 이용한 연속주조용 턴디쉬 - Google Patents

용강 유동 블럭 및 이를 이용한 연속주조용 턴디쉬 Download PDF

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KR20120051410A
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Abstract

본 발명은 레이들에서 턴디쉬로 주입되어 몰드로 배출되는 용강이 턴디쉬에서 충분히 체류할 수 있도록 하는 용강 유동 블럭 및 이를 이용한 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬는 용강이 주입되는 턴디쉬로서, 상부가 개방되고, 내부에는 용강이 수용되는 내부공간이 형성되며, 적어도 하나 이상의 댐에 의해 상기 내부공간은 용강이 주입되는 용강 주입부 및 용강이 채워지는 적어도 하나 이상의 용강 저장부로 구획되는 턴디쉬 본체와; 상기 댐의 하부영역에 교체 가능하도록 설치되고, 상기 용강 주입부에서 상기 용강 저장부로 용강이 이동되는 유로를 형성하는 용강 유동 블럭을 포함하고, 상기 용강 유동 블럭에 형성되는 유로는 상기 용강 주입부에서 상기 용강 저장부로 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

용강 유동 블럭 및 이를 이용한 연속주조용 턴디쉬{Block for flowing molten steel and Tundish using the same}
본 발명은 용강 유동 블럭 및 이를 이용한 연속주조용 턴디쉬에 관한 것으로서, 레이들에서 턴디쉬로 주입되어 몰드로 배출되는 용강이 턴디쉬에서 충분히 체류할 수 있도록 하는 용강 유동 블럭 및 이를 이용한 연속주조용 턴디쉬에 관한 것이다.
일반적으로 용강의 연속주조는 용융된 금속을 슬라브(Slab), 브룸(Bloom), 빌렛트(Billet)로 반제품화 하는 공정 중의 하나로서, 노즐은 제강기술의 진보와 더불어 레이들(Ladle)과 턴디쉬(Tundish) 사이에 또는 턴디쉬와 몰드(Mold) 사이에 사용되어 용강의 산화방지 및 와류방지에 의한 슬래그 혼입을 방지하여 주조된 주편의 품질 향상에 기여토록 하는 중요한 역할을 한다.
도 1은 일반적인 연속주조장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 연속주조장치는 용강을 수송하는 레이들(1)의 하부에 턴디쉬(2)가 위치되고, 턴디쉬(2)의 하부에 용강을 소정의 두께와 폭을 갖는 주편으로 생산하는 몰드(3)가 설치되며, 몰드(3)의 하부에는 주편을 안내하는 복수개의 핀치롤(4)이 설치된다. 이때 레이들(1)의 저면에는 콜렉터 노즐(Collector Nozzle)(5)이 구비되고, 상기 콜렉터 노즐(5)과 연결되어 레이들(1) 내부의 용강을 턴디쉬(2)로 포어링(Pouring)시키는 쉬라우드 노즐(Shroud Nozzle)(6)이 설치되며, 턴디쉬(2)의 바닥면에 형성되는 배출구에는 용강을 주형(3)으로 유출시키는 통로인 침지 노즐(7)이 설치된다. 이때 상기 쉬라우드 노즐(6)은 별도의 노즐 장착장치(6a)에 의해 이송되어 턴디쉬(2) 상부에 장착된다.
상기와 같은 연속 주조장치에서 진행되는 연속 주조공정은 레이들(1)에 수용된 용강을 쉬라우드 노즐(6)을 통하여 턴디쉬(2)로 주입하고, 턴디쉬(2)에 주입된 용강을 침지 노즐(7)을 통하여 주형에 연속적으로 주입시켜 용강을 1차 냉각시키면, 1차 냉각된 주편의 표면에 냉각수를 살수하여 2차 냉각시키면서 핀치롤(4) 사이로 인발시킴에 따라 용강을 응고시켜 주편을 제조하는 것이다.
한편, 근래에는 쉬라우드 노즐에서 주입되는 용강이 턴디쉬의 배출구를 통하여 바로 배출되지 않도록 턴디쉬 내부에 다양한 형상의 댐을 설치하여 턴디쉬의 내부 공간을 레이들로부터 용강이 주입되는 공간과 몰드로 용강이 배출되는 공간을 구분하고 있다. 그래서 용강이 턴디쉬의 내부 공간에서 소정의 시간 동안 저장된 다음 몰드로 배출되도록 함에 따라 용강 슬래그 또는 턴디쉬 파우더가 부상되는 시간을 제공하고, 이에 따라 슬래그 또는 파우더가 몰드로 유입되는 것을 방지한다.
특히, 댐에 의해 턴디쉬의 내부 공간이 완전히 구획되는 턴디쉬의 경우에는 댐의 하부영역에 용강이 유동되는 유로를 형성하여 용강의 유동을 보장한다. 하지만, 댐에 형성되는 용강 유로는 용강의 원활한 유동만을 목적으로 설계되었기 때문에 턴디쉬에 주입된 용강이 유로를 통과한 다음 급속하게 배출구를 통하여 몰드로 주입되는 경향이 발견되었다.
이렇게 용강의 턴디쉬에서 일정 시간 동안 체류되지 않고 급속하게 배출구를 통하여 배출되는 경우에는 용강 슬래그 또는 턴디쉬 파우더가 용강과 함께 몰드에 직접 유입되는 문제가 발생하고, 턴디쉬 내 용강의 성분 및 온도 불균일 현상이 발생되어 생산되는 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시형태는 턴디쉬로 유입된 용강이 턴디쉬에 임시 저장되지 않고 급속하게 배출구로 배출되는 것을 억제할 수 있는 용강 유동 블럭 및 이를 이용한 연속주조용 턴디쉬를 제공한다.
그리고, 본 발명의 실시형태는 턴디쉬 내에서 용강의 이상적인 흐름을 유도하여 턴디쉬 내부에서 용강을 교반시킬 수 있는 용강 유동 블럭 및 이를 이용한 연속주조용 턴디쉬를 제공한다.
그리고, 본 발명의 실시형태는 복수개의 배출구가 형성되는 턴디쉬의 경우에 용강이 특정 배출구로 집중되지 않고 각각의 배출구로 분산되어 배출되도록 하는 용강 유동 블럭 및 이를 이용한 연속주조용 턴디쉬를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시형태는 턴디쉬의 내부공간을 구획하는 댐에 교체할 수 있는 용강 유동 블럭을 제공하고, 이에 따라 턴디쉬의 정비 소요를 절감할 수 있는 연속주조용 턴디쉬를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 용강 유동 블럭은 턴디쉬의 댐에 설치되어 용강이 통과되는 용강 유동 블럭으로서, 상기 댐에 교체 가능하도록 설치되는 블럭 본체와; 용강이 유동되도록 상기 블럭 본체를 관통하는 유로를 포함하고, 상기 유로는 상기 블럭 본체의 일면에 인입부가 형성되고, 타면에 토출부가 형성되며, 상기 인입부에서 상기 토출부 방향으로 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유로의 단면적은 상기 인입부에서 토출부 방향으로 점진적으로 작아지는 것을 특징으로 한다.
상기 유로의 단면적은 상기 인입부에서 토출부 방향으로 점진적으로 커지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬는 용강이 주입되는 턴디쉬로서, 상부가 개방되고, 내부에는 용강이 수용되는 내부공간이 형성되며, 적어도 하나 이상의 댐에 의해 상기 내부공간은 용강이 주입되는 용강 주입부 및 용강이 채워지는 적어도 하나 이상의 용강 저장부로 구획되는 턴디쉬 본체와; 상기 댐의 하부영역에 교체 가능하도록 설치되고, 상기 용강 주입부에서 상기 용강 저장부로 용강이 이동되는 유로를 형성하는 용강 유동 블럭을 포함하고, 상기 용강 유동 블럭에 형성되는 유로는 상기 용강 주입부에서 상기 용강 저장부로 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 용강 저장부의 바닥면에는 상기 유로의 형성방향에 부합하는 방향으로 복수개의 배출구가 형성되고, 상기 유로의 단면적은 상기 용강 주입부에서 용강 저장부 방향으로 점진적으로 작아지는 것을 특징으로 한다.
상기 용강 저장부의 바닥면에는 상기 유로의 형성방향과 수직되는 방향으로 복수개의 배출구가 형성되고, 상기 유로의 단면적은 상기 용강 주입부에서 용강 저장부 방향으로 점진적으로 커지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 턴디쉬의 댐에 형성되는 유로가 배출구를 직접 향하지 않도록 함에 따라 턴디쉬 내에서 용강이 급속하게 배출구로 배출되는 것을 방지하여 용강이 턴디쉬에 임시 저장되지 않고 바로 배출구를 통하여 몰드로 유출되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 턴디쉬 내 용강의 성분 및 온도 불균일 현상을 해소하고, 용강 슬래그 및 턴디쉬 파우더의 분리 효과를 증대시켜 턴디쉬 기능을 향상시킬 수 있다.
또한, 턴디쉬 내부에서 용강을 교반시킬 수 있기 때문에 생산품의 품질을 향상시키고, 용강의 슬래그 및 턴디쉬 파우더가 몰드로 직접 유입되어 발생되는 결함 및 조업 사고를 억제할 수 있다.
그리고, 턴디쉬의 내부공간을 구획하는 댐에 용강의 유동을 유도하는 용강 유동 블럭을 교체가능하도록 구비함에 따라 턴디쉬의 정비 소요를 절감하고, 턴디쉬의 사용 기간을 증대시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 연속주조장치의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬를 보여주는 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬를 보여주는 횡단면도이고,
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 용강 유동 블럭을 보여주는 사시도이며,
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 용강 유동 블럭을 보여주는 횡단면도이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬를 보여주는 평단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬를 보여주는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬를 보여주는 횡단면도이고, 도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 용강 유동 블럭을 보여주는 사시도이며, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 용강 유동 블럭을 보여주는 횡단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬는 내부에는 용강이 수용되는 내부공간이 형성되며, 적어도 하나 이상의 댐(110a,110b)에 의해 상기 내부공간이 구획되는 턴디쉬 본체(100)와; 상기 댐(110a,110b)의 하부영역에 교체 가능하도록 설치되고, 용강이 이동되는 유로(123a,123b)를 형성하는 용강 유동 블럭(120a,120b)을 포함한다.
턴디쉬 본체(100)는 레이들에서 용강을 공급받아 몰드로 배출하기 전에 소정의 시간 동안 용강을 저장하는 수단으로서, 상부가 개방되고 상기 내부공간은 댐(110a,110b)에 의해 상기 레이들로부터 용강이 주입되는 용강 주입부(101)와 용강이 채워지는 적어도 하나 이상의 용강 저장부(103a,103b)로 구획된다.
상기 용강 주입부(101)는 내부에 빈 공간이 형성되고 상단이 개방된 용기 형태로서, 하측으로 내려갈수록 수평 내부 단면의 면적이 줄어들도록 기울기가 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예는 용강 저장부(103a,103b)가 한 쌍으로 구비되기 때문에 용강의 주입 및 분배가 원활하게 이루어지도록 상기 용강 주입부(101)는 용강이 주입되는 용강 주입영역(101a)과 용강이 분배되는 용강 분배영역(101b)으로 구획될 수 있다.
상기 용강 주입영역(101a)은 레이들에 연결된 주입노즐(10)이 내부로 삽입되는 영역이고, 용강 분배영역(101b)은 복수의 용강 저장부(103a,103b)에 인접하게 배치되어 용강 주입영역(101a)에 주입된 용강이 각각의 용강 저장부(103a,103b)로 분배되도록 유도하는 영역이다.
상기 용강 저장부(103a,103b)에 형성되는 용강 주입영역(101a)과 용강 분배영역(101b)은 턴디쉬의 벽체(105) 또는 댐에 의해 구획되고, 이때 턴디쉬 본체(100)의 벽체(105) 또는 댐의 하부영역에는 용강이 유동되는 유동공(105a)이 형성된다.
상기 용강 저장부(103a,103b)는 한 쌍이 상기 용강 저장부(103a,103b)의 용강 분배영역(101b)을 사이에 두고 서로 마주보고 형성된다. 이때 용강 저장부(103a,103b)도 용강 저장부(103a,103b)와 마찬가지로 하측으로 내려갈수록 수평 내부 단면의 면적이 줄어들도록 기울기가 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 용강 저장부(103a,103b) 각각의 바닥면에는 용강을 몰드로 배출시키는 적어도 하나 이상의 배출구(104)가 형성된다.
전술된 바와 같이 본 실시예에서 용강 주입부(101)와 용강 저장부(103a,103b)는 용강 주입부(101)를 사이에 두고 한 쌍의 용강 저장부(103a,103b)가 형성되고, 용강 주입부(101)의 용강 주입영역(101a)이 일측으로 돌출되어 "T"자 형태를 가지는 턴디쉬 본체(100)를 형성한다.
턴디쉬 본체(100)의 내부에는 상기 용강 주입부(101), 정확하게는 용강 주입영역(101a)과 용강 저장부(103a,103b)를 구획하는 한 쌍의 댐(110a,110b)이 설치된다. 이때 댐(110a,110b)의 높이는 턴디쉬 본체(100)의 내부공간에 채워지는 용강의 최상단 높이보다 높게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 댐(110a,110b)에는 용강 주입부(101)에서 용강 저장부(103a,103b)로 용강을 유동시키기 위한 용강 유동 블럭(120a,120b)이 교체가능하도록 설치된다.
용강 유동 블럭(120a,120b)은 상기 댐(110a,110b)에 교체 가능하도록 설치되는 블럭 본체(121a,121b)와, 용강이 유동되도록 상기 블럭 본체(121a,121b)를 관통하는 유로(123a,123b)를 포함한다.
상기 블럭 본체(121a,121b)는 댐(110a,110b)에 설치되어 댐(110a,110b)과 일체가 되도록 상기 댐(110a,110b)과 같은 재질 및 두께로 제작되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 블럭 본체(121a,121b)의 손상시에는 댐(110a,110b)에서 블럭 본체(121a,121b)만 분리하여 교체할 수 있다.
상기 유로(123a,123b)는 상기 블럭 본체(121a,121b)의 일면에 인입부(125)가 형성되고, 타면에 토출부(127)가 형성되며, 상기 인입부(125)에서 상기 토출부(127) 방향으로 상향 경사지게 형성된다. 바람직하게는 상기 유로(123a,123b)가 상기 용강 주입부(101), 즉 용강 분배영역(101b)에서 상기 용강 저장부(103a,103b)로 상향 경사지게 형성된다.
그래서, 도 3과 같이 용강 주입부(101)의 용강 주입영역(101a)에서 유동공(105a)을 통하여 용강 분배영역(101b)으로 유동된 용강이 용강 유동 블럭(120a,120b)의 유로(123a,123b)를 통하여 용강 저장부(103a,103b)로 유동될 때 용강이 용강 저장부(103a,103b)의 배출부(104)를 향하여 유동되지 않고 상부 방향으로 유동되도록 한다. 이에 따라 용강 저장부(103a,103b)에서는 자연스럽게 용강이 교반되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 용강이 용강 저장부(103a,103b)에 체류되는 시간을 증가시켜서 용강 내 혼입된 용강 슬래그 및 턴디쉬 파우더와 용강 중에 생성된 개재물을 부상시켜 각종 불순물이 몰드로 직접 주입되는 것을 억제한다.
한편, 본 발명에 따른 연속주조용 턴디쉬의 형상은 전술된 제 1 실시예와 같이 "T"자형 턴디쉬에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬를 보여주는 평단면도로서, 도 5에 도시된 제 2 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬는 턴디쉬 본체(200)의 내부공간이 용강 주입부(201)와 용강 저장부(203)로 구획되는데, 이때 용강 주입부(201)와 용강 저장부(203)는 일직선으로 배치된다. 이때도 마찬가지로 용강 주입부(201)와 용강 저장부(203)는 댐(210)에 의해 구획되고, 상기 댐(210)에는 용강의 유동을 위한 유로(221)가 형성된 용강 유동 블럭(220)이 설치된다.
그리고, 상기 용강 저장부(203)의 바닥면에는 복수의 배출구(204)가 소정의 간격을 두고 일직선을 배치된다. 이때 복수의 배출구(204)는 상기 유로(221)의 형성방향에 부합하는 방향으로 배치된다.
이렇게 복수의 배출구(204)가 유로(221)의 형성방향으로 배치되는 경우에는 상기 용강 유동 블럭(220)에 형성되는 유로(221)의 단면적이 상기 용강 주입부(201)에서 용강 저장부(203) 방향으로 점진적으로 작아지도록 형성한다. 그래서 용강이 용강 유동 블럭(220)을 통과하면서 유속이 증가하도록 하여 턴디쉬 본체(200) 내에서 용강의 교반을 활성화하고, 용강이 특정 배출구(204)로 집중되어 배출되지 않고 각각의 배출구(204)로 분산되어 배출되도록 유도한다.
물론, 본 실시예에서도 제 1 실시예와 마찬가지로 유로(221)는 상기 용강 주입부(201)에서 상기 용강 저장부(203)로 상향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬를 보여주는 평단면도로서, 도 6에 도시된 제 3 실시예에 따른 연속주조용 턴디쉬는 턴디쉬 본체(300)의 내부공간이 용강 주입부(301)와 용강 저장부(303)로 구획되는데, 이때 용강 주입부(301)와 용강 저장부(303)는 횡형 구조로 평행하게 배치된다. 이때도 마찬가지로 용강 주입부(301)와 용강 저장부(303)는 댐(310)에 의해 구획되고, 상기 댐(310)에는 용강의 유동을 위한 용강 유동 블럭(320)이 설치된다.
그리고, 상기 용강 저장부(303)의 바닥면에는 복수의 배출구(304)가 소정의 간격을 두고 일직선을 배치되는데, 이때 복수의 배출구(304)는 상기 유로(321)의 형성방향과 수직되는 방향으로 복수개의 배출구(304)가 배치된다.
이렇게 복수의 배출구(304)가 유로(321)의 형성방향과 수직되는 방향으로 배치되는 경우에는 상기 용강 유동 블럭(320)에 형성되는 유로(321)의 단면적이 상기 용강 주입부(301)에서 용강 저장부(303) 방향으로 점진적으로 커지도록 형성한다. 그래서 용강이 용강 유동 블럭(320)을 통과하면서 용강이 넓게 퍼지게 하여 용강이 특정 배출구(304)로 집중되어 배출되지 않고 각각의 배출구(304)로 분산되어 배출되도록 유도한다.
물론, 본 실시예에서도 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로 유로(321)는 상기 용강 주입부(301)에서 상기 용강 저장부(303)로 상향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
전술된 바와 같이 본 발명은 다양한 형상의 턴디쉬에 구비되는 댐에 설치되어 용강의 흐름을 제어하는 용강 유동 블럭 및 이를 이용한 연속주조용 턴디쉬에 관한 것으로서, 턴디쉬의 형상은 제시된 실시예에 한정되지 않고 용강 주입부와 용강 저장부가 구획되는 다양한 형상이 적용될 수 있다. 또한, 용강 유동 블럭에 형성되는 유로는 턴디쉬의 형상에 대응하여 다양하게 그 크기 및 형상을 변화시켜 구현할 수 있을 것이다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100,200,300: 턴디쉬 본체
101,201,301: 용강 주입부
103,203,303: 용강 저장부
104,204,304: 배출구
110a,110b,210,310: 댐
120a,120b,220,320: 용강 유동 블럭
121a,121b: 블럭 본체
123a,123b,221,321: 유로

Claims (6)

  1. 턴디쉬의 댐에 설치되어 용강이 통과되는 용강 유동 블럭으로서,
    상기 댐에 교체 가능하도록 설치되는 블럭 본체와;
    용강이 유동되도록 상기 블럭 본체를 관통하는 유로를 포함하고,
    상기 유로는 상기 블럭 본체의 일면에 인입부가 형성되고, 타면에 토출부가 형성되며, 상기 인입부에서 상기 토출부 방향으로 상향 경사지게 형성되는 용강 유동 블럭.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로의 단면적은 상기 인입부에서 토출부 방향으로 점진적으로 작아지는 용강 유동 블럭.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로의 단면적은 상기 인입부에서 토출부 방향으로 점진적으로 커지는 용강 유동 블럭.
  4. 용강이 주입되는 턴디쉬로서,
    상부가 개방되고, 내부에는 용강이 수용되는 내부공간이 형성되며, 적어도 하나 이상의 댐에 의해 상기 내부공간은 용강이 주입되는 용강 주입부 및 용강이 채워지는 적어도 하나 이상의 용강 저장부로 구획되는 턴디쉬 본체와;
    상기 댐의 하부영역에 교체 가능하도록 설치되고, 상기 용강 주입부에서 상기 용강 저장부로 용강이 이동되는 유로를 형성하는 용강 유동 블럭을 포함하고,
    상기 용강 유동 블럭에 형성되는 유로는 상기 용강 주입부에서 상기 용강 저장부로 상향 경사지게 형성되는 턴디쉬.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 용강 저장부의 바닥면에는 상기 유로의 형성방향에 부합하는 방향으로 복수개의 배출구가 형성되고,
    상기 유로의 단면적은 상기 용강 주입부에서 용강 저장부 방향으로 점진적으로 작아지는 턴디쉬.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 용강 저장부의 바닥면에는 상기 유로의 형성방향과 수직되는 방향으로 복수개의 배출구가 형성되고,
    상기 유로의 단면적은 상기 용강 주입부에서 용강 저장부 방향으로 점진적으로 커지는 턴디쉬.
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