KR20120098727A

KR20120098727A - 주탕 노즐 및 이러한 주탕 노즐과 내측 노즐의 조립체

Info

Publication number: KR20120098727A
Application number: KR1020127012959A
Authority: KR
Inventors: 파브리쎄 시비에
Original assignee: 베수비우스 그룹 에스.에이.
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-09-05
Also published as: CA2777076A1; ZA201202297B; TW201124214A; EP2490845A1; JP5519797B2; IN2012DN02791A; AU2010310090A1; JP2013508160A; CL2012001016A1; WO2011047850A1; MX336555B; RU2551742C2; EP2319640A1; BR112012009152A2; TWI522189B; MY155670A; US8905274B2; MX2012004669A; AR080344A1; KR101689919B1

Abstract

본 발명은, 주탕 노즐의 상류 단부(32)에서, 상부 표면(16) 및 저부 표면을 갖고 대략 직사각형 형상인 플레이트(34)를 포함하는 것인 주탕 노즐(30)에 관한 것이다. 주탕 노즐(30)은 또한, 플레이트(34)의 상부 표면(16)에 실질적으로 직교하는 축선(40)을 갖는 튜브(38)를 포함한다. 튜브(38)는 플레이트(34)의 저부 표면으로부터 노즐의 하류 단부(36)로 연장된다. 주탕 노즐은, 플레이트(34)의 상부 표면(16)을 통해 형성되는 유입구 오리피스(18), 플레이트(34)에서의 보어, 및 튜브(38)에서의 보어(50)로 이루어지는 주탕 채널을 포함하며, 튜브의 하류 단부(36)는 폐쇄되고, 상기 주탕 채널은 튜브(38)의 측방향 벽에 형성되는 유출구(46, 46')를 통해 하류 단부(36)에 근접하게 나타난다. 플레이트(34)의 오리피스, 플레이트의 보어 및 튜브의 보어 그리고 유출구는 유체로 연결된다. 유출구(46, 46')는 튜브(38)의 축선(40)의 양측에 대칭으로 배치된다. 축선(40)의 양측 상에 있는 유출구(46, 46')의 중심은, 튜브(38)의 축선(40)에 실질적으로 직교하는 유출구의 축선(48)을 형성한다. 유출구의 축선은 플레이트(34)의 한 쌍의 변에 대해 실질적으로 평행하다. 오리피스(18)는 장원형이며 장축(42) 및 단축(44)를 갖는다. 오리피스(18)의 단축(44)은 유출구의 축선(48)에 대해 평행하다. 본 발명의 다른 목적에 따르면, 본 발명은 또한 이러한 노즐과 내측 노즐의 조립체에 관한 것이다. 이러한 노즐뿐만 아니라 내측 노즐과 이 노즐의 조립체는 턴디쉬로부터 연속 주조 몰드를 향한 강의 연속 주조를 위해 사용된다.

Description

주탕 노즐 및 이러한 주탕 노즐과 내측 노즐의 조립체{POURING NOZZLE AND ASSEMBLY OF SUCH A POURING NOZZLE WITH AN INNER NOZZLE}

본 발명은 상류 야금 용기로부터 하류 야금 용기로 용강을 연속적으로 주조하기 위해 사용되는 내화 요소에 관한 것이다.

본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 분배 탱크[때때로 또한 턴디쉬(turndish)라고도 불림]로부터 주조 몰드 또는 잉곳 몰드[때때로 또한 코키유(coquille)]까지 용강을 주조하기 위해 노즐이 사용된다.

턴디쉬로부터 잉곳 몰드까지 강의 연속적인 주조에 있어서, 주탕 노즐은, 액상의 강을 주위 분위기로부터의 화학적 공격(chemical attack)으로부터 보호하기 위해 그리고 상류 용기로부터 하류 용기까지 그 전달 동안 액상의 강을 열적으로 단열시키기 위해 사용된다. 대체로 원통형 형상인 이러한 노즐은, 상류 용기의 저부 부근에 배치되는, 대체로 테이퍼진 입구를 갖는 상류 단부를 갖춘 단일 부품으로 이루어진다. 이러한 노즐은, 노즐의 하류 단부를 향해 액상의 강이 유동하는 것이 가능하도록 하는 주탕 채널을 형성하는 보어에 의해 똑바로 관통되는데, 노즐의 하류 단부는 잉곳 몰드 내에 침지된다. 대부분의 경우에 있어서, 강의 제트의 수직 유동을 제한하기 위해 노즐의 저부 단부는 폐쇄되거나 또는 저부 단부에 최소한 한정부가 마련되며, 강은 주로 노즐의 하부 단부에 마련되는 측방향 개구(또는 유출구라고 불림)를 통해 잉곳 몰드에서 빠져나오게 된다. 본 발명의 상황에 있어서, 노즐의 "폐쇄된" 저부 단부라는 용어는, 노즐이 그 저부 단부에서 실제로 폐쇄되거나 또는 단순히 노즐에 전술한 한정부가 마련되는 것을 지칭하기 위해 사용될 것이다. 슬래브와 같은 평평한 생산품으로서 강을 주조하는 경우에 있어서, 대체로 구리로 제조되며 물로 냉각되고 쌍을 지어 평행한 4개의 측방향 벽을 갖추고 슬래브의 폭 및 두께에 대략적으로 대응하는 대략 직사각형 형상의 단면을 갖는 바텀리스 몰드(bottomless mould)인 잉곳 몰드가 사용된다. 상기 잉곳 몰드는 길이가 그 폭보다 실질적으로 더 크다. 노즐의 저부 부분에서의 측방향 개구들은 보통, 잉곳 몰드에서의 균일한 유동을 가능하게 하기 위해 서로에 대해 대칭으로 배치된다. 추가적으로, 측방향 개구는 노즐에 또한 가장 근접하게 위치하는 잉곳 몰드의 긴 벽을 향해 절대로 정확하게 나타나지 않는데, 측방향 개구가 없다면 턴디쉬로부터 방출되며 이에 따라 여전히 높은 온도인 액상의 강이 직접 상기 긴 벽과 접촉하게 되고 과도한 가열을 초래하며 특정 기간 이후에는 구리 벽의 용해를 초래한다. 그 결과, 플랜트 및 사람 양자 모두에 대해 재앙에 가까운 결과를 초래하는 강의 누출이 초래된다. 대조적으로, 노즐의 개구 중 측방향 개구는 또한 가장 멀리 위치하는 잉곳 몰드의 좁은 벽을 향해 배향되는데, 따라서 턴디쉬로부터 방출되는 강은 벽에 도달하기 이전에 앞서 주탕된 강과 접촉하여 냉각될 시간을 갖게 된다.

이러한 주탕 노즐은, 그 수명이 주탕 시간을 한정할 수 있는 시점까지 고도의 응력을 받는 마모성 부품이다. 구체적으로, 이들 노즐은 알루미나의 증착에 의해 막히게 될 수도 있고, 특히 어그레시브(aggressive)한 슬래그 또는 어그레시브한 등급의 강에 의해 화학적으로 부식될 수도 있으며, 열적 충격 또는 기계적 충격에 의해 손상(crack)될 수도 있다. 따라서, 1980년대 이래로, 노즐을 취급 및 교체하기 위한 장치가 개발되고 있다.

이들 장치에 있어서, 이때 단일 부품으로 이루어지고 잉곳 몰드의 중심만큼 멀리 턴디쉬의 저부 벽으로부터 연장될 때까지 잠겨있는 유입 노즐은, 턴디쉬의 저부 벽을 통해 강을 운반하는 내측 노즐(잠겨있는 유입 노즐의 상부 부분에 대응됨) 및 잉곳 몰드 내로 강을 전달하기 위한 주탕 노즐(잠겨있는 유입 노즐의 저부 부분에 대응됨)을 포함하는 조립체에 의해 대체된다. 일반적으로, 내측 노즐 및 주탕 노즐은 단일 부품으로 이루어지지만, 이들 노즐은 또한 예컨대 플레이트 및 튜브의 조립체로 형성될 수도 있다. 플레이트는 또한 사전에 제조된 튜브 주위에 주조될 수 있다. 주탕 위치에 있어서, 내측 노즐 및 주탕 노즐의 주탕 채널은 유체로 연통되어 있다. 내측 노즐의 하류 단부는, 오리피스가 마련되는 플레이트로서 주탕 노즐의 상류 단부를 구성하는 오리피스가 또한 마련되는 다른 플레이트에 대해 밀봉식으로 적용될 수 있는 플레이트로 이루어진다. 2개의 플레이트는 첫째로 2개의 노즐 사이의 연결부의 기밀성을 보장하며, 둘째로 준비 위치로부터 주탕 위치로의 주탕 노즐의 슬라이딩을 보장한다. 이들 플레이트는, 가이드 시스템에서 슬라이딩할 수 있도록 형상 면에서 대체로 직사각형이다. 본 상세한 설명의 상황에 있어서, 이러한 대체로 직사각형인 형상을 참고할 것이지만, 그럼에도 불구하고 실제로 플레이트는 이러한 형상에서 벗어날 수 있으며, 예컨대 플레이트는 둥근 코너 또는 잘린(truncated) 코너를 갖는다. 모든 경우에 있어서, 플레이트는, 직각으로 서로 교차하는 4개의 변을 갖고 그 대향하는 변들은 쌍을 지어 평행한 것인 직사각형에 의해 경계가 한정될 것이다. 그런데, 주탕 노즐은 측방향 개구의 무게 중심을 지나는 축선(유출구의 축선)에 의해 주어지는 방향에 또한 대응하는 한 쌍의 변에 평행한 방향으로 가이드 시스템에서 슬라이딩한다는 것에 주의해야만 한다. 일부 경우에 있어서, 노즐의 측방향 개구는 이들 개구가 잉곳 몰드의 좁은 벽을 향해 정확하게 배향되지 않도록 의도적으로 오프셋되어 있다는 것에 또한 주의해야 한다. 예를 들면, 유출구의 축선은, 주조 생산품의 균일도를 개선하기 위해 잉곳 몰드에서 강의 순환을 촉진하도록 최대 25 °만큼 오프셋될 수 있다. 노즐을 취급 및 교체하기 위한 장치는 또한, 이러한 장치에서의 간섭을 방지하기 위해 오프셋될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 유출구의 축선을 잉곳 몰드의 축선에 대해 엄밀하게 평행으로 유지하고자 한다면, 이 축선을 가이드 시스템에서 슬라이딩하는 방향에 대해 오프셋시킬 필요가 있다. 본 발명의 상황에 있어서, 즉 유출구의 축선에 대해 소정 방향이 정해질 때, 이러한 방향은 -25 °로부터 +25 °까지 변할 수 있다는 것을 명심해야 한다. 따라서, 어떤 방향이 유출구의 축선에 대해 평행하다고 언급될 때에는 이 방향이 유출구의 축선에 대해 25 °범위 내에서 평행하다고 이해할 필요가 있다.

노즐의 취급 및 교체를 위해 이러한 장치를 이용하는 플랜트에 있어서, 주탕은, 내측 노즐 및 제1 주탕 노즐을 통해 이루어지는데, 이들 노즐의 보어들은 연통된다. 주탕 위치에서 주탕 노즐이 교체되어야만 할 때, 상기 장치는, 주탕 위치를 향하는 가이드 레일을 포함하는 가이드 시스템 상에서 준비 위치에 올 때까지 새로운 주탕 노즐을 슬라이딩시킨다. 이러한 슬라이딩 동안, 새로운 주탕 노즐은 교체 대상인 주탕 노즐을 멀리 보내버린다. 이러한 슬라이딩 동안, 주탕 노즐의 상류 단부를 형성하는 플레이트는 내측 노즐의 주탕 채널과 일직선 상에 오게 되며 이 채널을 폐쇄시킨다. 유럽 특허 제EP-B1-192019호는 이러한 장치를 제시한다. 이러한 장치는, 시장의 요구를 완벽하게 충족시키고 있으며 주조 시퀀스의 길이를 현저히 연장시킬 수 있도록 한다.

대부분의 경우에 있어서, 주탕된 강의 유동의 조절 및 구체적으로 주탕 시퀀스의 종점에서의 주탕의 중지는, 턴디쉬의 상부로부터 작동되는 스토퍼 로드(stopper rod)에 의해 달성되는데, 그 본체는 액상 강 배스(liquid steel bath)를 통과하며 그 노우즈는 내측 노즐의 유입구를 폐쇄시키도록 되어 있다.

주조 조작자가 최소한의 지연 없이 주탕을 중지할 필요가 있는 응급 상황에 당면하는 일이 종종 발생한다. 예를 들면, 스토퍼 로드의 파괴 또는 주조 작업 동안의 임의의 사고의 경우이다. 종래 기술은 이러한 경우에 새로운 노즐을 대신하는 블라인드 플레이트의 사용을 권장한다. 블라인드 플레이트가 주탕 위치(이보다는 폐쇄 위치로 불러야 함)에 도달할 때, 내측 노즐의 하류 오리피스는 이에 따라 상기 블라인드 플레이트에 의해 차단되며 주탕 시퀀스는 중지된다. 응급 상황에 대처하기 위해, 주탕 조작자는 일반적으로 필요할 때 즉시 블라인드 플레이트를 폐쇄 위치로 슬라이딩시킬 수 있도록 가이드 시스템 상의 준비 위치에 항시 블라인드 플레이트를 두어야 한다. 주탕 노즐이 대체되어야만 할 때, 이제 블라인드 플레이트를 제거하고 새로운 노즐로 이를 대체할 필요가 있다. 엄밀하게 이러한 순간에 발생하는 응급 상황은 일반적으로 주요한 사고를 초래하는데, 왜냐하면 블라인드 플레이트에 의해 주탕을 중지시킬 수 있게 되기 이전에 새로운 노즐을 가이드 시스템으로부터 릴리스하는 것, 새로운 노즐을 주탕 플랜트로부터 멀리 이동시키는 것, 블라인드 플레이트를 복구하는 것, 가이드 시스템 상에 블라인드 플레이트를 배치하는 것, 그리고 이를 폐쇄 위치로 슬라이딩시키는 것이 필요하기 때문이다. 이에 따라 소중한 수 초의 시간이 허비되며, 이는 시퀀스의 중지를 불가능하게 할 수 있는데, 상기 장치는 그 동안 손상되거나 또는 더 이상 조작자가 액세스할 수 없게 된다.

종래 기술(US-A1-5494201)은, 이러한 문제에 대한 해법을 제시하였는데, 이 해법은, 상기 장치에 추가적인 가이드 시스템(예컨대 제1 가이드 레일에 대해 수직으로 배치됨)을 제공하는 것, 그리고 블라인드 플레이트가 임의의 시간에 도입되는 것을 가능하게 하는 것으로 이루어지고, 심지어 주탕 노즐의 정확한 대체 순간에도 블라인드 플레이트가 여전히 준비 위치에 있도록 하며 폐쇄 위치로 슬라이딩될 준비가 되도록 한다. 그러나, 이러한 장치는 비교적 부피가 크고 이에 따라 모든 주탕 플랜트에 적절하지는 않다.

또한, 상류 단부를 구성하는 플레이트가 슬라이딩 방향에 대해 대향하는 방향으로 적어도 주탕 구멍과 동일한 거리만큼 연장되는 것인 주탕 노즐을 이용하는 것이 제안된 바 있다. 이러한 방식으로, 주탕 노즐을 약간 밀어냄으로써 주탕 채널을 폐쇄하는 것이 가능한데, 주탕 노즐의 전술한 상류 플레이트의 일부는 이때 내측 노즐의 저부 단부에 마련되는 주탕 채널의 오리피스와 일직선을 이루는 오리피스를 갖지 않는다. 이러한 개선은, 주탕 노즐의 상류 플레이트 그리고 결과적으로 잭(jack)의 스트로크(stroke)를 연장시키는 것을 필요로 하기 때문에 현저한 상업적 성공을 이루지는 못하고 있다. 결과적으로, 턴디쉬 아래에서 또는 잉곳 몰드 내에서 이용 가능한 공간이 한정되는 플랜트에서는 적용 가능하지 않다.

현 시점에서 보통 사용되는 응급 폐쇄 시스템은 이에 따라 앞서 다룬 모든 단점이 처리된 블라인드 플레이트이다.

산업계는 이에 따라 여전히, 임의의 플랜트, 특히 이용 가능한 공간이 제한되는 플랜트에서 사용될 수 있는 것인, 연속 주조 노즐을 취급 및 교체하기 위한 장치를 위한 응급 폐쇄 시스템을 찾고 있다. 추가적으로, 이러한 응급 폐쇄 시스템은 임의의 시점에 특히 심지어는 조작자가 주탕 노즐의 대체를 구상하는 시점에 매우 신속하게 사용될 수 있어야 할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 이들 문제에 대한 해법을 제공하는 것이다.

이러한 문제는, 상류 단부라고 불리는 일 단부에 있는 플레이트로서 상부 표면 및 저부 표면을 갖는 대체로 직사각형 형상인 플레이트와, 그 축선이 상기 플레이트의 상부 표면에 대해 실질적으로 직교하는 튜브로서 상기 플레이트의 저부 표면으로부터 하류 단부라고 불리는 노즐의 대향 단부까지 연장되는 튜브를 포함하는 것인 주탕 노즐에 의해 해소된다. 노즐은, 플레이트의 표면을 통해 형성되는 유입구 오리피스, 플레이트에서의 보어 및 튜브에서의 보어로 이루어지는 주탕 채널을 포함하며, 튜브의 하류 단부는 폐쇄되고, 상기 주탕 채널은 튜브의 측방향 벽에 마련되는 유출구를 통해 하류 단부에 근접하게 나타난다. 플레이트에서의 오리피스, 플레이트에서의 보어, 및 튜브에서의 보어 그리고 유출구는 유체로 연결되는데, 상기 유출구는 튜브의 축선의 양측에 대칭으로 배치되며, 유출구의 중심은, 유출구의 축선으로서 불리며 튜브의 축선에 실질적으로 직교하는 축선을 형성하는 축선의 양측에 배치되며, 상기 유출구의 축선은 플레이트의 한 쌍의 변에 대해 실질적으로 평행하다. 본 발명에 따르면, 유입구 오리피스는 장원형(oblong)이며, 장축 및 단축을 갖는데, 오리피스의 단축은 유출구의 축선에 대해 평행하다.

장원형 오리피스가 마련되는 것인 주탕 노즐을 사용하는 것이 이미 제시된 바 있다는 것에 주목해야 한다(문헌 GB-A-2160803 참고). 상기 노즐은, 상류 단부라고 불리는 일 단부에 있는 플레이트로서 상부 표면 및 저부 표면을 갖는 대체로 직사각형 형상인 플레이트와, 그 축선이 상기 플레이트의 상부 표면에 대해 실질적으로 직교하는 튜브로서 상기 플레이트의 저부 표면으로부터 하류 단부라고 불리는 노즐의 대향 단부까지 연장되는 튜브를 포함한다. 상기 노즐은 플레이트의 표면을 통해 형성되는 유입구 오리피스, 플레이트에서의 보어, 및 튜브에서의 보어로 이루어진 주탕 채널을 포함한다. 노즐의 주탕 채널은, 그 전체 길이를 따라 유입구 오리피스의 형상과 동일한 장원형 형상을 갖는다. 플레이트에서의 오피리스, 플레이트에서의 보어, 및 튜브에서의 보어는 유체로 연결된다. 노즐의 하류 단부는 개방되며, 이에 따라 하류 단부로부터 빠져나오는 용융 금속 제트는 몰드 저부를 향해 직접 돌진하게 된다. 이러한 노즐은, 주조 몰드 내로 알루미늄과 같은 비철 금속을 주조하기 위한 주물(foundry) 용례를 위해 의도된 것이라는 것에 주의해야 한다. 이러한 노즐은 턴디쉬로부터 연속 주조 몰드 내로 용강을 연속적으로 주조하기 위해서는 사용될 수 없다. 게다가, 노즐로부터 연속적으로 나오는 냉각되지 않은 강 제트로서 잉곳 몰드의 저부 단부를 향해 직접 돌진하는 강 제트는 심각한 안전 문제(누출의 위험)를 야기시킨다. 대조적으로, 본 발명에 따르면, 연속 주조 노즐은 폐쇄된 하류 단부를 갖는데, 주탕 채널은 튜브의 측방향 벽에 마련되는 유출구를 통해 하류 단부에 근접하게 나타난다.

본 발명의 상황에 있어서, 주탕 오리피스의 최대 치수는 "장축"이라는 용어로 언급되며, 장축에 수직인 방향으로 주탕 오리피스의 최대 치수는 "단축"이라는 용어로 언급되는데, 논의 대상인 "축선"이 대칭 축선이 아닌 경우에도 그러하다.

플레이트의 상부 표면에서 주탕 채널의 오리피스의 이러한 특별한 구조 덕분에, 플레이트의 일부가 내측 노즐의 저부 단부에 형성되는 주탕 채널의 오리피스와 일직선이 되는 오리피스를 갖지 않도록 주탕 노즐이 슬라이딩하게 함으로써 주탕 채널을 매우 신속하게 폐쇄하는 것이 가능하다. 주탕 채널의 오리피스의 동일한 주탕 단면에 대해, 주탕 채널의 오리피스의 형상은, 완전한 개방 위치로부터 완전한 폐쇄 위치로 변하기 위해 노즐이 이동되어야 하는 거리를 감소시킨다. 결과적으로, 동일한 아동 속도에서 그리고 동일한 단면에서, 주탕 채널의 폐쇄는 앞서 설명된 바와 같은 원형 오리피스를 갖춘 노즐에 비해 더욱 신속하게 행해질 것이다. 조작자는 이에 따라 주탕을 중지하기 위한 소중한 시간을 허비하지 않게 된다.

추가적으로, 이전 시스템의 상업적인 거부를 초래하였던 결점, 즉 주탕 노즐의 플레이트 및 결과적으로 잭의 스트로크 그리고 궁극적으로 장치의 부피를 연장시킬 필요가 있었던 결점은, 크게 최소화되는데, 이는 오리피스의 장원형 형상으로 인해 플레이트의 현저한 연장이 요구되지 않기 때문이다.

유리하게는, 장원형 오리피스의 장축은 유출구의 축선에 대해 수직인 직사각형의 변들과 관련하여 중심에서 벗어나게 된다. 이러한 방식으로, 플레이트의 표면의 사용은 최적화된다. 따라서, 심지어 플레이트의 크기가 감소된 경우에도 주탕 채널을 폐쇄하는 것이 가능하다. 일반적으로, 플레이트는 주탕 오리피스와 플레이트의 둘레 사이에서, 주탕 오리피스와 내측 노즐에서의 오리피스를 폐쇄하도록 의도되는 플레이트의 영역 사이에서, 그리고 이러한 폐쇄 영역과 둘레 사이에서 충분한 안전 여유를 확보하도록 크기가 결정된다. 구체적으로, 주탕 오리피스의 둘레와 플레이트의 둘레 사이에서 약 30 mm, 바람직하게는 40 mm, 또는 심지어 50 mm의 최소 거리를 확보하는 것이 권장된다. 이러한 거리는 오리피스의 둘레와 유출구의 축선에 평행한 플레이트의 변들 사이에서 더 작을 수 있는데, 왜냐하면 주탕 노즐에서 취급 및 교체 장치(구체적으로 가이드 레일)에 의해 가해지는 추력은 일반적으로 주탕 오리피스에 근접한 그 변을 따라 분포되기 때문이다. 따라서, 20 내지 30 mm의 안전 거리는 충분할 수 있다. 마찬가지로, 주탕 오리피스와 내측 노즐에서의 오리피스를 폐쇄하도록 의도되는 플레이트의 영역 사이에서 그리고 이러한 폐쇄 구역과 둘레 사이에서 5 내지 20 mm를 확보하는 것은 충분할 것이다. 플레이트 자체는, 유출구 축선에 대응하는 방향으로의 치수가, 안전 여유만큼 증가되어, 오리피스의 단축의 치수의 2배와 동일하게 되어야 한다(여기에서 주탕 오리피스 및 폐쇄 영역을 허용하기 위함). 유리하게는, 플레이트의 이러한 치수는 이에 따라 오리피스의 단축의 치수의 적어도 3배이다.

장원형 오리피스는 임의의 긴 형상, 예컨대 직사각형, 난형, 타원형, 직선 세그먼트에 의해 연결된 원호 등을 취할 수 있다. 순수하게 기하학적 관점으로부터, 직사각형 형상은 주어진 단축 치수에 대해 가장 유리한 유동의 최대 단면을 갖도록 하는 것을 가능하게 하는 형상이다. 그러나, 제조의 용이성을 이유로, 직선 세그먼트에 의해 연결되는 원호의 형태를 부여하는 것이 바람직하다. 훨씬 더 유리하게는, 주탕 구멍 오리피스는 2개의 원호에 의해 형상이 결정되는데, 이들 원호의 반경은 동일하고, 평행한 직선 세그먼트에 의해 연결되는 원호들의 중심간 거리의 2배에 대응된다. 이러한 형상은 원으로서 구상화될 수 있는데(유출구 축선에 수직인 그 직경은 장원형 오리피스의 장축에 대응함), 그 크기는 평행한 현(유출구 축선에 대해 수직임)을 따라 절단(truncation)되며, 그 분할선은 단축에 대응된다.

앞서 지적한 바와 같이, 주탕 채널은, 유체로 연결된 플레이트에서의 오리피스, 플레이트에서의 보어, 및 튜브에서의 보어 그리고 유출구를 포함한다. 따라서, 특정 배향을 갖고 장원형 주탕 오리피스에 유입되는 제트가 수직 방향으로 배향된 유출구들로부터 다시 빠져나오도록 이들 다양한 요소를 연속적으로 연결하는 것이 필요하다. 제트의 배향에 있어서의 변화를 가능하게 하는 주탕 채널의 다양한 실시예를 구상할 수 있다. 방향 면에서의 이러한 변화는, 급격하게 또는 주탕 채널에서의 액상인 강의 경로 전체에 걸쳐 점진적으로 이루어질 수 있다. 제1 경우에 있어서, 이는 우선 주탕 노즐 내로 유입될 때 또는 오히려 유출구에 근접하여 행해질 수 있다.

유한 요소 방법에 의한 유동의 연구는, 노즐에서 주탕 채널의 유입구 오리피스에 근접하여 매우 급격하게 천이를 행하는 것이 매우 유리하다고 결론을 내렸다. 본 발명의 매우 유리한 실시예에 따르면, 주탕 채널은 장원형 단면으로부터 원형 단면으로 (노즐의 상류 플레이트의 상부 표면으로부터 20 내지 50 mm의 거리에 걸쳐) 급격하게 변한다. 이러한 급격한 변화의 효과는, 주탕 노즐을 통한 강의 통과로 인해 유발되는 압력 강하로서 내측 노즐과 주탕 노즐 사이의 표면 연결부를 통해 공기를 흡입하도록 하는 경향이 있는 압력 강하를 부분적으로 보상하는 것이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 주탕 노즐의 바로 상류에 있는 부분인 내측 노즐은, 2가지 주탕 요소 사이의 경계에서 강의 유동에 대한 외란을 최소화하기 위해 노즐에서의 주탕 채널의 유입구 오리피스와 실질적으로 동일하게 되도록 형상이 결정되는 유출구 오리피스를 갖는다. 본 발명의 다른 목적은 이에 따라 본 발명에 따른 주탕 노즐과 내측 노즐의 조립체로서, 상기 내측 노즐은, 하류 단부라고 불리는 일 단부에 있으며 배출 오리피스가 마련되는 플레이트를 포함하는 것인 조립체에 관한 것인데, 이때 주탕 노즐과 내측 노즐 사이의 밀봉은 주탕 노즐의 상류 플레이트와 내측 노즐의 하류 플레이트를 연결함으로써 행해진다. 본 발명의 이러한 양태에 따르면, 내측 노즐의 배출 오리피스는 주탕 노즐에서의 주탕 채널의 유입구 오리피스와 실질적으로 동일한 방식으로 동형을 이루며, 이에 따라 주탕 위치에서 2개의 오리피스가 유체로 연통된다.

본 발명은, 도면을 참고하여 단지 예로서만 제시되는 후술하는 설명을 읽으면 더욱 양호하게 이해될 것이다.

본 발명에 따르면 종래 기술의 문제에 대한 해법을 제공하는 주탕 노즐, 및 이러한 주탕 노즐과 내부 노즐의 조립체를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 주탕 노즐을 포함하는 연속 주조 잉곳 몰드의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주탕 노즐을 포함하는 연속 주조 잉곳 몰드의 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주탕 노즐의 등각 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주탕 노즐의 단면을 함께 도시한 등각 사시도이다.

대략 형상 면에서 직사각형이며 2개의 긴 변(12, 12') 및 2개의 짧은 변(14, 14')을 갖는 잉곳 몰드를 도 1 및 도 2에서 개략적으로 볼 수 있다. 잉곳 몰드의 중앙에는, 위로부터 본 주탕 노즐이 도시되어 있는데, 단지 주탕 오리피스(18)가 마련된 주탕 노즐의 상부 표면(16)만을 볼 수 있다. 취급 및 교체 장치의 세부사항은 이들 도면에서는 볼 수 없다. 노즐 취급 및 교체 장치에서 주탕 노즐이 슬라이딩하는 방향(20)이 또한 각각의 잉곳 몰드에 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 주탕 노즐의 배출 오리피스는 슬라이딩의 방향(20)에 평행한 방향으로 정렬된다는 것에 주의해야 한다. 종래 기술(도 1)로부터 공지된 노즐의 주탕 오리피스(18)는 원형이고 상부 표면(16)에 대해 중앙에 위치하는 반면, 본 발명(도 2)에 따른 주탕 노즐의 주탕 오리피스(18)는 장원형 형상을 갖는다. 오리피스는 노즐이 슬라이딩하는 방향(20)에 대해 수직인 방향으로 길고, 이에 따라 (도시되어 있지 않은) 유출구의 방향에 대해 수직이다. 장원형 오리피스(18)는 슬라이딩하는 방향(20)으로 중심에서 벗어나며, 이 방향으로 플레이트의 정면에 대해 위치하게 된다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 주탕 노즐(30)의 세부사항을 도시한 것이다. 2개의 도면은, 주탕 노즐의 상류 단부(32)에서, 상부 표면(16) 및 저부 표면을 갖고 형상 면에서 대략 직사각형인 플레이트(34)를 포함하는 것인 동일한 주탕 노즐(30)을 도시한 것이다. 주탕 노즐(30)은 또한, 플레이트(34)의 상부 표면(16)에 실질적으로 직교하는 축선(40)을 갖는 튜브(38)를 포함한다. 튜브(38)는 플레이트(34)의 저부 표면으로부터 노즐의 하류 단부(36)로 연장된다. 주탕 노즐은, 플레이트(34)의 상부 표면(16)을 통해 마련되는 유입구 오리피스(18), 플레이트(34)에서의 보어 및 튜브(38)에서의 보어(50)로 이루어지는 주탕 채널을 포함하며, 튜브의 하류 단부(36)는 폐쇄되고, 상기 주탕 채널은 튜브(38)의 측방향 벽에 마련되는 유출구(46, 46')를 통해 하류 단부(36)에 근접하게 나타난다. 플레이트(34)의 오피리스, 플레이트에서의 보어, 및 튜브에서의 보어 그리고 유출구는 유체로 연결된다. 유출구(46, 46')는 튜브(38)의 축선(40)의 양측에 대칭으로 배치된다. 축선(40)의 양측 상에 있는 유출구(46, 46')의 중심은, 주탕 채널에 의해 정해지는 축선에 실질적으로 직교하는 유출구의 축선(48)을 형성한다. 유출구의 축선은 플레이트(34)의 한 쌍의 변에 대해 실질적으로 평행하다. 오리피스(18)는 장원형이며 장축(42) 및 단축(44)를 갖는다. 오리피스(18)의 단축(44)은 유출구의 축선(48)에 대해 평행하다.

16 : 상부 표면
18 : 유입구 오리피스
30 : 주탕 노즐
32 : 상류 단부
34 : 플레이트
36 : 하류 단부
38 : 튜브
40 : 튜브의 축선
42 : 장축
44 : 단축
46, 46' : 유출구
48 : 유출구의 축선
50 : 튜브에서의 보어

Claims

상류 단부(32)라고 불리는 일 단부에 있는 플레이트로서 상부 표면(16) 및 저부 표면을 갖는 대체로 직사각형 형상인 플레이트(34)와, 튜브(38)로서, 튜브의 축선(40)이 상기 플레이트(34)의 상부 표면(16)에 대해 실질적으로 직교하며 상기 플레이트의 저부 표면으로부터 하류 단부(36)라고 불리는 노즐의 대향 단부까지 연장되는 것인 튜브를 포함하는, 턴디쉬로부터 연속 주조 몰드를 향한 강의 연속 주조를 위한 주탕 노즐(30)로서, 상기 주탕 노즐(30)은,
플레이트(34)의 상부 표면(16)을 통해 형성되는 유입구 오리피스(18), 플레이트에서의 보어, 및 튜브에서의 보어(50)로 이루어지는 주탕 채널을 포함하며, 상기 튜브의 하류 단부(36)는 폐쇄되고, 상기 주탕 채널은 튜브(38)의 측방향 벽에 형성되는 유출구(46, 46')를 통해 하류 단부(36)에 근접하게 나타나고, 플레이트(18)에서의 오리피스, 플레이트에서의 보어 및 튜브에서의 보어 그리고 유출구는 유체로 연결되며, 상기 유출구(46, 46')는 튜브(38)의 축선(40) 양측에 대칭으로 배치되고, 축선(40)의 양측에서 유출구(46, 46')의 중심은 유출구의 축선(48)이라 불리는 축선으로서 튜브(38)의 축선(40)에 실질적으로 직교하는 축선을 형성하며, 유출구의 축선(48)은 플레이트(34)의 한 쌍의 변에 실질적으로 평행한 것인 주탕 노즐에 있어서,
오리피스(18)는 장원형이며 장축(42) 및 단축(44)를 갖는 것과,
오리피스(18)의 단축(44)은 유출구의 축선(48)에 대해 평행한 것을 특징으로 하는 주탕 노즐.
제1항에 있어서, 장원형 오리피스(18)의 장축(42)은 유출구의 축선(48)에 대해 수직인 직사각형의 변과 관련하여 중심에서 벗어나는 것인 주탕 노즐.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유출구의 축선(38)에 대응하는 방향으로 플레이트(34)의 치수는 오리피스(18)의 단축(44)의 치수의 적어도 3배와 동일한 것인 주탕 노즐.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 장원형 오리피스(18)는 2개의 원호에 따른 형상을 가지며, 이들 원호의 반경은 동일하고 평행한 직선 세그먼트들에 의해 연결되는 원호들의 중심간 거리의 2배에 대응하며, 상기 직선 세그먼트들은 길이가 동일하고 유출구의 축선(48)에 대해 수직인 것인 주탕 노즐.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 주탕 채널은 플레이트(34)의 상부 표면(16)으로부터 20 내지 50 mm인 거리에 걸쳐 장원형 단면으로부터 원형 단면으로 변하는 것인 주탕 노즐.
제5항에 있어서, 단면의 변화는 유동의 단면의 축소를 수반하는 것인 주탕 노즐.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 따른 주탕 노즐(30)과 내측 노즐의 조립체로서, 상기 내측 노즐은, 하류 단부라 불리는 일 단부에서 배출 오리피스가 마련되는 플레이트를 포함하며, 주탕 노즐과 내측 노즐 사이의 밀봉은 내측 노즐의 하류 플레이트와 주탕 노즐의 상류 플레이트(34) 사이의 연결부에 의해 행해지는 것인 조립체에 있어서, 내측 노즐의 배출 오리피스는 주탕 노즐(30) 내의 주탕 채널의 오리피스(18)와 실질적으로 동일한 방식으로 형상이 결정되며, 이에 따라 주탕 위치에서 2개의 오리피스가 유체로 연통되는 것을 특징으로 하는 조립체.