KR20160029860A - 연속 주조의 2차 냉각 방법 - Google Patents

연속 주조의 2차 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

연속 주조 장치에서 주조되는 주조편을 향해, 분사 노즐의 분사구로부터 냉각수를 부채 형상으로 분사하여, 연속 주조 중의 상기 주조편을 냉각하는 2차 냉각 방법에 있어서, 상기 분사 노즐의 분사 방향의 중심축을, 상기 분사 노즐의 중심축선에 대해 경사지게 한다.

Description

연속 주조의 2차 냉각 방법{SECONDARY COOLING METHOD IN CONTINUOUS CASTING}
본 발명은 분사 노즐 및 연속 주조의 2차 냉각 방법에 관한 것이다.
철강업에 있어서, 용강을 응고시켜 주조편을 제조할 때, 일반적으로, 연속 주조 설비가 사용된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 연속 주조 설비에 있어서, 주형(1)에서 1차 냉각되어 표면이 응고된 주조편(2)이 주형(1)의 하방으로 조금씩 인출된다. 이 주조편(2)이 가이드 롤(3) 사이에 끼워지면서 연속적으로 송출됨으로써, 주조편(2)이 연속적으로 제조된다. 주조편(2)이 가이드 롤(3)에 의해 송출되는 동안, 롤대(4)에 있어서, 주조편(2)의 표면이 2차 냉각된다. 구체적으로는, 도 2에 도시한 바와 같이, 주조편(2)을 빼내는 방향으로 인접하는 한 쌍의 가이드 롤(3) 사이에, 분사 노즐(5)이 배치되어 있고, 분사 노즐(5)로부터 기액 혼합 미스트가 분사되어, 주조편(2)이 2차 냉각된다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는, 주조편(2)의 2차 냉각에 이용되는 분사 노즐이 개시되어 있다. 이 분사 노즐은, 노즐 본체와, 이 노즐 본체의 선단부에 형성된 복수의 슬릿 형상 토출구와, 이 토출구의 상류측에 형성된 제1 유로와, 제1 유로의 상류측에 형성되고, 또한 제1 유로보다도 유로 폭이 작은 제2 유로와, 제2 유로의 상류측에 형성되고, 또한 제2 유로보다도 유로 폭이 큰 제3 유로를 구비하고 있다. 이 분사 노즐은, 슬릿 형상 토출구의 두께 방향에서의 분무 분포의 균등성을 향상시킬 수 있다.
그러나 이 특허문헌 1에 기재된 분사 노즐을 주조편(2)의 2차 냉각에 사용하면, 대칭의 분무 패턴으로 미스트가 분무된다. 그 결과, 주조편(2)의 반송 영역(또는, 가이드 영역)(4a 및 4b)(도 1 참조), 특히 주조편(2)이 연직 방향의 하방으로 인출되는 반출 영역(4a)에서, 주조편(2)의 표면에 분사된 냉각수의 일부가 배수되지 않고, 가이드 롤(3)의 상부와 주조편(2) 사이에 체류하여, 저류수(6)가 발생한다(도 2 참조). 저류수(6)는 주조편(2)의 폭 방향의 중앙에 분사된 물이 측방으로 퍼지므로, 주조편(2)의 폭 방향의 중앙부에서 가장 적고, 양측을 향해 증가하는 분포를 나타낸다. 이와 같이, 주조편(2)의 폭 방향에서 저류수(6)의 분포가 다른 경우, 주조편(2)을 균일하게 냉각하는 것이 곤란하다.
또한, 가이드 롤(3)에 의해 주조편(2)을 끼워 가압하는 경우에는, 가이드 롤(3)의 강성을 증대시키기 위해, 주조편(2)의 폭 방향으로 복수의 가이드 롤(3)이 배치된다. 이와 같은 경우, 인접하는 가이드 롤(3)은 베어링부에 의해 서로 결합되어 있다. 이 베어링부와 주조편(2) 사이에는 간극이 존재하므로, 인접하는 가이드 롤(3)의 사이에 분사된 냉각수는, 상기한 간극으로부터 배수된다. 따라서 인접하는 가이드 롤(3)의 사이(즉, 베어링부)에서는, 저류수(6)는 발생하지 않고, 주조편(2)과 가이드 롤(3)의 접촉부에서만 저류수(6)가 발생한다. 그 결과, 주조편(2)의 폭 방향으로 냉각 불균일이 생긴다. 주조편(2)의 냉각이 불균일해지면, 주조편(2)의 표면 성상이나 내부 품질에 결함이 발생한다.
상기한 바와 같은 2차 냉각시에 있어서의 주조편(2)의 냉각 불균일을 저감시키기 위해, 예를 들어 하기 특허문헌 2에는, 연속 주조 장치 내에, 2차 냉각용의 분사 노즐과는 별도로, 저류수를 제거하기 위한 고압 기체를 분사하는 전용 노즐을 설치하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 하기 특허문헌 3에는, 연속 주조 장치 내에, 저류수를 흡인하는 흡인관을 설치하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 하기 특허문헌 4에는, 에어 미스트의 분사면을 경사지게 한 냉각 방법이 개시되어 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 일본 특허 공개 제2008-168167호 공보
(특허문헌 2) 일본 특허 공개 제2010-253528호 공보
(특허문헌 3) 일본 특허 공개 제2010-253529호 공보
(특허문헌 4) 일본 특허 공개 제2009-255127호 공보
그러나 상기 특허문헌 2 및 3에 개시된 기술에서는, 2차 냉각시에 있어서의 주조편의 냉각 불균일을 저감시키기 위한 전용 장치(고압 기체를 분사하는 노즐이나 흡인관 등)를 새롭게 설치하므로, 그들 전용 장치의 설치를 위한 비용이나 스페이스가 필요하게 된다고 하는 문제가 있다.
또한, 상기 특허문헌 4에 개시된 기술은, 인접하는 노즐로부터 분무되는 에어 미스트가 서로 겹치지 않도록 하여 균일한 냉각을 실현하는 것이며, 가이드 롤 부분의 저류수를 저감시키는 것에 대해서는 고려되어 있지 않다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 주조편의 냉각 불균일을 저감시키기 위한 전용 장치를 설치하는 일 없이, 주조편의 냉각 불균일을 저감 가능한 분사 노즐 및 연속 주조의 2차 냉각 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하여 이러한 목적을 달성하기 위해, 이하와 같은 수단을 채용한다. 즉,
(1) 본 발명의 일 형태에 관한 분사 노즐은, 노즐 본체와; 상기 노즐 본체의 선단부에 형성된 홈부와; 상기 홈부에 있어서 길고 가는 형상으로 개방되는 토출구와; 상기 토출구에 연결되는 유로;를 구비하고, 상기 홈부의 한쪽의 단부보다도 다른 쪽의 단부 쪽이 깊게 형성되어 있다.
토출구로부터의 유체는, 홈부를 구성하는 토출벽을 따라 흐르기 때문에, 한쪽의 단부(토출벽의 박육부 또는 얕은 홈부)측으로부터의 분사량을 규제하면서, 다른 쪽의 단부(토출벽의 후육부 또는 깊은 홈부)측으로부터의 분사량을 증대할 수 있다. 그 결과, 냉각수(기액 혼합 미스트)가 노즐 선단의 경사 전방 영역으로 중점적으로 분사된다. 따라서 상기 형태에 관한 분사 노즐에 의하면, 연속 주조 설비에 있어서의 가이드 롤과 주조편의 접촉부에 발생하는 저류수를 효율적으로 긁어낼 수 있어, 2차 냉각시에 있어서의 주조편의 냉각 불균일을 저감시킬 수 있다. 즉, 2차 냉각시에 있어서, 주조편을 균일하게 냉각할 수 있다.
(2) 상기 (1)에 기재된 분사 노즐에 있어서, 상기 노즐 본체의 선단부에 상기 홈부가 복수 형성되어 있어도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 분사 노즐에서는, 상기 홈부에 있어서의 상기 토출구의 중심의 위치가, 상기 노즐 본체의 축심으로부터 어긋나, 상기 홈부의 다른 쪽의 단부측에 위치하고 있어도 된다.
토출구의 중심이, 홈부의 다른 쪽의 단부(깊은 홈부)측에 위치하면, 깊은 홈부측으로 토출구로부터의 유체가 보다 많이 유입되어, 깊은 홈부측으로부터의 분사량을 한층 더 증대할 수 있다.
(4) 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 분사 노즐에 있어서, 상기 홈부가, 상기 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향을 기준으로 하여 3∼30°경사져 있어도 된다.
즉, 적어도 1개의 홈부(예를 들어, 각 홈부)에 있어서, 한쪽의 단부(얕은 홈부)의 바닥부 하단부와, 다른 쪽의 단부(깊은 홈부)의 바닥부 하단부를 연결하는 선은, 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향을 기준으로 하여 3∼30°정도 경사져 있어도 된다. 이 경사 각도에 의해, 홈부의 각 단부로의 유량 배분(각 단부측으로부터의 분사량 배분)을 조정할 수 있다. 또한, 상기 경사 각도는, 분사 방향의 중심축을, 노즐 본체의 축심에 대해 다른 쪽의 단부(깊은 홈부)측으로 경사지게 하는 각도에 대응시켜도 된다.
(5) 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 분사 노즐이, 노즐 본체와; 상기 노즐 본체의 선단부에, 상기 노즐 본체의 축심을 피하여 병렬로 형성된 2개의 홈부와; 상기 홈부 각각에 있어서 길고 가는 형상으로 개방되는 토출구와; 상기 토출구의 양쪽에 연결되는 제1 유로와; 상기 제1 유로보다도 상류측에 형성되고, 또한 상기 제1 유로보다도 유로 폭이 작은 제2 유로와; 상기 제2 유로보다도 상류측에 형성되고, 또한 제2 유로보다도 유로 폭이 큰 제3 유로;를 구비하고 있어도 된다.
(6) 상기 (5)에 기재된 분사 노즐에 있어서, 상기 제1 유로가, 상기 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향으로 연장되어 있어도 된다. 또한, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로가, 상기 노즐 본체의 축심을 따라 연장되어 있어도 된다. 또한, 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로가, 각각, 단면이 원형, 타원형 또는 눈물 방울 형상의 통 형상이어도 된다.
(7) 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 분사 노즐에 있어서, 2개의 상기 홈부가, 상기 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향을 따라, 서로 서서히 이격되도록 형성되어 있어도 된다.
예를 들어, 노즐 본체의 축심에 대해 경사진 2개의 홈부가 연장되는 방향은, 축심을 지나는(가로지르는) 직선을 중심선으로 하여, 홈부의 경사면의 하부로 가는 것에 따라, 상기 중심선으로부터 넓어지는 방향이며, 중심선을 중심으로 하여 대칭이어도 된다.
(8) 상기 (7)에 기재된 분사 노즐에 있어서, 상기 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향에 있어서, 2개의 상기 홈부 사이의 대향하는 각도(각 홈부의 연장되는 방향으로 연장된 직선이 교차하는 각도)가 3∼30°이어도 된다.
(9) 상기 (1)∼(8) 중 어느 하나에 기재된 분사 노즐이, 물과 공기가 혼합된 2유체를 분사해도 된다.
(10) 상기 (1)∼(9) 중 어느 하나에 기재된 분사 노즐이, 연속 주조 라인의 주조편을 사이에 끼우는 롤이 배치된 롤대에 있어서, 상기 롤 사이에 배치되고, 기액 혼합 미스트를 분사하여, 상기 주조편을 냉각하기 위해 사용되어도 된다.
(11) 상기 (10)에 기재된 분사 노즐이, 상기 홈부의 다른 쪽의 단부를, 상기 주조편의 측부 방향으로부터 상기 주조편의 하류 방향에 이르는 소정의 방향을 향해 배치되고, 상기 기액 혼합 미스트를 분사하여 상기 주조편을 냉각해도 된다.
한편,
(12) 본 발명의 일 형태에 관한 연속 주조의 2차 냉각 방법은, 연속 주조 설비에서 주조되는 주조편을 향해, 분사 노즐의 분사구로부터 냉각수를 부채 형상으로 분사하여, 연속 주조 중의 상기 주조편을 냉각하는 2차 냉각 방법이며, 상기 분사 노즐의 분사 방향의 중심축을, 상기 분사 노즐의 중심축선에 대해 경사지게 한다.
(13) 상기 (12)에 기재된 2차 냉각 방법에 있어서, 상기 분사 노즐의 분사 방향이, 상기 분사 노즐의 분사구의 정면으로부터, 편측에 인접하는 분사 노즐의 분사구의 정면까지의 폭에 걸치도록, 상기 분사 노즐의 분사 방향의 중심축을 경사지게 해도 된다.
(14) 상기 (12) 또는 (13)에 기재된 2차 냉각 방법에 있어서, 상기 분사 노즐의 분사 방향을 상기 주조편의 면내 방향으로 회전시켜, 상기 냉각수가 연속 주조의 상류측으로부터 하류측을 향해 분사되도록, 상기 냉각수의 상기 주조편으로의 분사면의 장축 방향을 기울여도 된다.
(15) 상기 (14)에 기재된 2차 냉각 방법에 있어서, 상기 분사 노즐의 분사 방향을, 상기 주조편의 주조 방향의 상류측으로 3°∼30°경사지게 해도 된다.
(16) 상기 (12)∼(15) 중 어느 하나에 기재된 2차 냉각 방법에 있어서, 상기 분사 노즐의 분사 방향을, 상기 주조편의 폭 방향의 열마다, 교대로 좌우 역방향으로 해도 된다.
(17) 상기 (12)∼(15) 중 어느 하나에 기재된 2차 냉각 방법에 있어서, 상기 분사 노즐의 분사 방향을, 상기 주조편의 폭 방향 중앙을 경계로 하여 좌우 대칭의 방향으로 하고, 각 분사 노즐이 상기 주조편의 측방을 향해 상기 냉각수를 분사해도 된다.
(18) 상기 (12)∼(17) 중 어느 하나에 기재된 2차 냉각 방법에 있어서, 상기 분사 노즐이 2유체 노즐이며, 상기 냉각수는, 물에 공기를 혼합한 기액 혼합 미스트이어도 된다.
상기 형태에 의하면, 노즐 본체의 선단부에, 적어도 1개의 홈부가, 한쪽의 단부보다도 다른 쪽의 단부를 깊게 절결하여 형성되어 있으므로, 노즐 선단의 전방 경사 영역에 보다 많은 유체를 분사 또는 분무할 수 있다. 그로 인해, 상기 형태에 관한 분사 노즐을 연속 주조 설비의 롤대에 배치하면, 롤과 주조편 사이에 발생하는 저류수를 향해 유체(냉각수)를 많이 분사할 수 있다. 그 결과, 저류수를 효율적으로 긁어낼 수 있어, 2차 냉각시에 있어서의 주조편의 냉각 불균일을 저감시킬 수 있다. 즉, 2차 냉각시에 있어서, 주조편을 균일하게 냉각할 수 있다.
특히, 상기 형태에 관한 분사 노즐은, 주조편이 연직 방향의 하방으로 반출되는 반출 영역이나, 롤의 강성을 증대시키기 위해 복수의 롤이 주조편의 폭 방향으로 배치된 반출 영역에 있어도, 저류수를 저감시켜 주조편을 균일하게 냉각할 수 있다. 이와 같은 균일한 냉각에 의해, 주조편의 표면 성상이나 내부 품질도 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 형태에 의하면, 분사 방향을 경사지게 함으로써, 냉각수가, 가이드 롤 위치의 저류수를 긁어내는 방향으로 분사된다. 그 결과, 저류수가, 주조편의 폭 방향의 측방을 향해 배수된다. 즉, 냉각수의 분사와 함께 저류수를 배제할 수 있으므로, 전용 장치 등을 설치하는 일 없이, 주조편의 폭 방향의 냉각 불균일을 저감시킬 수 있어, 우수한 품질의 주조편을 제조할 수 있다.
도 1은 종래의 연속 주조 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 종래의 분사 노즐의 배치 상태를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 분사 노즐의 개략 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시하는 분사 노즐의 토출구를 도시하는 부분 개략 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시하는 분사 노즐의 V-V선 개략 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시하는 분사 노즐의 VI-VI선 개략 단면도이다.
도 7은 도 3에 도시하는 분사 노즐의 개략 평면도이다.
도 8은 도 3에 도시하는 분사 노즐의 VIII-VIII선 단면도이다.
도 9는 본 실시 형태에 관한 분사 노즐의 변형예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시하는 분사 노즐의 다른 개략 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시하는 분사 노즐의 개략 평면도이다.
도 12a는 본 실시 형태에 관한 분사 노즐의 분사 방향의 일례를 도시하는 개략도(정면도)이다.
도 12b는 본 실시 형태에 관한 분사 노즐의 분사 방향의 일례를 도시하는 개략도(사시도)이다.
도 13a는 본 실시 형태에 관한 분사 노즐의 분사 방향의 다른 예를 도시하는 개략도(정면도)이다.
도 13b는 본 실시 형태에 관한 분사 노즐의 분사 방향의 다른 예를 도시하는 개략도(사시도)이다.
도 14a는 본 실시 형태에 관한 분사 노즐의 분사 방향의 또 다른 예를 도시하는 개략도(정면도)이다.
도 14b는 본 실시 형태에 관한 분사 노즐의 분사 방향의 또 다른 예를 도시하는 개략도(사시도)이다.
도 15는 연속 주조 설비의 개요를 도시하는 측면도이다.
도 16은 본 실시 형태에 있어서의 냉각수 분사의 모습을 도시하는 측면도이다.
도 17a는 본 실시 형태에 있어서의 분사 노즐[2유체 노즐(111)]의 분사 방향의 일례를 도시하는 정면도이다.
도 17b는 본 실시 형태에 있어서의 분사 노즐[2유체 노즐(111)]의 분사 방향의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 18a는 본 실시 형태에 있어서의 분사 노즐[2유체 노즐(111)]의 분사 방향의 다른 예를 도시하는 정면도이다.
도 18b는 본 실시 형태에 있어서의 분사 노즐[2유체 노즐(111)]의 분사 방향의 다른 예를 도시하는 사시도이다.
도 19a는 본 실시 형태에 있어서의 분사 노즐[2유체 노즐(111)]의 분사 방향의 또 다른 예를 도시하는 정면도이다.
도 19b는 본 실시 형태에 있어서의 분사 노즐[2유체 노즐(111)]의 분사 방향의 또 다른 예를 도시하는 사시도이다.
도 20은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 정면도이다.
도 21은 도 20의 냉각 방법을 실시하였을 때의 주조편의 온도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시 형태를 도시하는 정면도이다.
도 23은 도 22의 냉각 방법을 실시하였을 때의 주조편의 온도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 24는 종래의 2차 냉각 방법의 예를 도시하는 정면도이다.
도 25는 도 24의 냉각수 분사의 모습을 도시하는 측면도이다.
도 26은 분사면을 모두 동일 방향으로 기울인 2차 냉각 방법의 예를 도시하는 정면도이다.
도 27은 분사 노즐의 중심으로부터의 거리와, 폭 방향의 분무량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 28은 분사 노즐의 중심으로부터의 거리와, 두께 방향의 분무량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 29는 서로 인접하는 분사 노즐의 분무 영역이 서로 겹쳐 형성되는 랩 영역의 중심으로부터의 거리와, 폭 방향의 분무량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 30은 제2 실시예의 분사 노즐의 배치예와, 주조편의 폭 방향의 온도 분포를 나타내는 개략도이다.
도 31은 비교예 2의 분사 노즐의 배치예와, 주조편의 폭 방향의 온도 분포를 나타내는 개략도이다.
도 32는 비교예 3의 분사 노즐의 배치예와, 주조편의 폭 방향의 온도 분포를 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
〔분사 노즐〕
우선, 본 발명에 관한 분사 노즐의 일 실시 형태에 대해 설명한다. 도 3은 본 실시 형태에 관한 분사 노즐의 개략 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시하는 분사 노즐의 토출구를 도시하는 부분 개략 사시도이다. 도 5는 도 3에 도시하는 분사 노즐의 V-V선 개략 단면도이다. 도 6은 도 3에 도시하는 분사 노즐의 VI-VI선 개략 단면도이다. 도 7은 도 3에 도시하는 분사 노즐의 개략 평면도이다. 도 8은 도 3에 도시하는 분사 노즐의 VIII-VIII선 개략 단면도이다.
본 실시 형태에 관한 분사 노즐은, 통 형상의 노즐 본체(11)와, 축심을 피하여 노즐 본체(11)의 선단에, 병렬로 형성된 2개의 홈부(12, 12')와, 각각의 홈부에서 타원 형상으로 개방되는 토출구(13, 13')와, 이들 토출구의 양쪽에 연결되고, 또한 노즐 본체(11)의 축선 방향에 대해 직교하는 방향으로 형성된 단면 원형의 통 형상체[제1 유로(14)]와, 이 제1 유로의 상류측에서, 노즐 본체(11)의 축심 방향으로 형성되고, 또한 제1 유로(14)보다도 유로 폭이 좁아진 단면 원형의 통 형상체[제2 유로(15)]와, 이 제2 유로의 상류측에서, 제2 유로(15)와 동축에 노즐 본체(11)의 축심 방향으로 형성되고, 또한 제2 유로(15)보다도 유로 폭이 큰 단면 원형의 통 형상체[제3 유로(16)]를 구비하고 있다.
상기 제3 유로(16)의 하류 단부로부터는, 단면 형상이 반원호 형상의 절결 오목홈이, 제2 유로(15)에 인접하여(또는, 제2 유로의 내벽을 절삭하여), 제2 유로(15)의 도중부까지 축방향으로 연장되어 형성되고, 연통 유로(17)를 형성하고 있다. 상기 절결 오목홈은, 제2 유로(15)의 내벽이 대향하는 대향벽에 형성되고, 서로 대향하는 한 쌍의 연통 유로(17)를 형성하고 있다. 또한, 각 절결 오목홈의 하류 단부는, 상류로부터의 유체가 충돌 가능한 충돌벽(또는, 단차부)(18)을 형성하고 있다.
도 4∼도 6에 도시된 바와 같이, 노즐 본체(11)의 축심을 중심으로 하는 분무량 분포에 이방성을 부여하기 위해, 홈부(12, 12')에 있어서, 한쪽의 단부(A측 단부, 얕은 홈부)보다도 다른 쪽의 단부(B측 단부, 깊은 홈부)가 깊게 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 홈부(12, 12')는, 바닥벽(12a, 12a')과, 상기 바닥벽으로부터 서로 대치하여 기립하는 측벽(토출벽)(12b, 12b' 및 12c, 12c')을 구비하고 있고, 각 바닥벽은, 홈을 따라 한쪽의 단부로부터 다른 쪽의 단부를 향하여 후방 방향(상류측)으로 경사지고, 각 토출벽은, 한쪽의 단부에서 높이(벽 두께)가 작은 얕은 홈부(박육부)를 형성하고, 다른 쪽의 단부에서 높이(벽 두께)가 큰 깊은 홈부(두꺼운 부분)를 형성하고 있다. 그로 인해, 홈부(12, 12')의 바닥벽(12a, 12a')에서 타원 형상으로 개방되는 토출구(13, 13')로부터 분출하고, 토출벽을 따라 흐르는 유체는, 홈부(12, 12')의 한쪽의 단부측(얕은 홈의 A측)보다도 다른 쪽의 단부측(깊은 홈의 B측)에서 유량이 증대하므로, 노즐 선단의 경사 전방 영역에 많은 유체를 분무할 수 있다.
또한, 홈부(12, 12')는, 노즐 본체(11)의 축심에 대해 직교하는 방향을 기준으로 하여 3∼30°정도 경사져 있다. 상기 경사 각도는, 홈부(12, 12')의 한쪽의 단부(얕은 홈부의 바닥부 하단부)와 다른 쪽의 단부(깊은 홈부의 바닥부 하단부)를 연결하는 선의 경사 각도[바닥벽(12a, 12a') 또는 토출구(13, 13')의 경사 각도]에 대응하고 있다. 상기 경사에 의해, 홈부(12, 12')의 다른 쪽의 단부측(깊은 홈의 B측)으로부터의 분무량을 증대할 수 있는 동시에, 분무 방향의 중심축을 노즐 본체(11)의 축심에 대해 다른 쪽의 단부측(깊은 홈의 B측)으로 경사지게 할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 병렬하는 홈부(12, 12')[토출구(13, 13')]는, 축심을 지나 홈부의 열방향으로 연장되는 선을 중심으로 하여 대칭으로 위치하고 있다. 또한, 토출구(13, 13')의 중심은, 축심으로부터 어긋나, 홈부(12, 12')의 다른 쪽의 단부측(깊은 홈의 B측)에 위치하고 있다. 그로 인해, 토출구(13, 13')로부터의 유체는, 홈부(12, 12')의 한쪽의 단부측(얕은 홈의 A측)보다도 다른 쪽의 단부측(깊은 홈의 B측)으로 많이 배분되고, 다른 쪽의 단부측(깊은 홈의 B측)에서 분사량을 한층 더 증대할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 홈부(12, 12')의 방향(깊이 방향)은 전방 방향(하류측)으로 가는 것에 따라 노즐 본체(11)의 축선 방향으로 서로 접근하는 방향(내측)이다. 즉, 홈부(12, 12')를 구성하는 토출벽(12b, 12b' 및 12c, 12c')은, 노즐 본체(11)의 축심에 접근하는 것에 따라 전방 방향으로 경사[노즐 본체(11)의 측부 또는 주연부를 향하여 후방 방향으로 경사]져 있다. 그로 인해, 토출구(13, 13')로부터의 유체는, 노즐 본체(11)의 축선 방향으로부터 외측 방향으로의 분사가 규제되고, 노즐 본체(11)의 축선 방향(또는, 내측)으로의 분사가 허용되어 있고, 노즐 본체(11)의 선단부의 경사 전방 영역 또는 충돌 혼합 영역에서, 각 토출구로부터의 유체를 충돌 혼합시켜, 분사류의 액적을 미세화 및 균질화할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 분사 노즐은, 기체와 액체의 혼합 유체(2유체)를 분사하는 데에 유용하다. 즉, 본 실시 형태에 관한 분사 노즐은, 통상, 기체 공급로와 액체 공급로를 구비한 공급 유닛(공급관 등)에 기밀 및 액밀하게 장착된다. 이 공급 유닛은, 기체와 액체를 충돌 혼합하여 분사 노즐에 공급하기 위해, 혼합실을 구비하고 있어도 된다.
이와 같은 분사 노즐에서는, 공급 유닛으로부터의 기액 혼합 유체는, 제3 유로(16)로부터 제2 유로(15)로 유통하는 과정에서, 유로 직경이 작은 제2 유로(15)에 있어서, 연통 유로(17)의 하류 단부의 충돌벽(또는, 단차부)(18)에서 충돌하므로, 교란성 또는 교반성(또는, 충돌 혼합성)을 향상시킬 수 있고, 혼합 유체(기액 혼합 미스트)의 액적을 미세화할 수 있다. 또한, 충돌벽(18)에서 교반 혼합된 혼합 유체는, 유로 직경이 작은 제2 유로(15)로부터 유로 직경이 큰 제1 유로(14)로 도입되어 개방되므로, 혼합 유체(기액 혼합 미스트)의 혼합성을 더욱 향상시킬 수 있는 동시에, 액적을 미세화 및 균질화할 수 있다.
그리고 제1 유로(14) 내에서 균질화된 혼합 유체(기액 혼합 미스트)는 노즐 본체의 축심을 기준으로 하여 대칭의 위치 관계에 있는 2개의 토출구(13, 13')에 동등하게(또는, 대략 동등하게) 분배할 수 있다. 또한, 각 토출구로부터의 혼합 유체(기액 혼합 미스트)는 한쪽의 단부가 낮고, 또한 다른 쪽의 단부가 높은 토출벽을 따라 흐르기 때문에, 토출벽이 연장되는 연장 방향의 유량 분포에 있어서, 다른 쪽의 단부(깊은 홈부)측의 유량을 증가할 수 있다. 이와 같은 유량 분포로 노즐 선단부로부터 분사되면, 각 토출구로부터의 혼합 유체(기액 혼합 미스트)가 노즐 선단부의 경사 전방 영역에서 교차하여 합류 또는 충돌하므로, 더욱 균일화 및 균질화된 혼합 유체(혼합 미스트)를 피처리체에 분사 또는 분무할 수 있다.
도 9 및 도 10은, 본 실시 형태에 관한 분사 노즐의 변형예를 도시하는 개략 단면도이다. 또한, 도 9는 도 3의 VI-VI선 방향의 개략 단면도에 상당하고, 도 10은, 도 3의 VIII-VIII선 방향의 개략 단면도에 상당한다. 도 11은, 도 9 및 도 10에 도시하는 분사 노즐의 개략 평면도이다.
도 9∼도 11에 도시하는 분사 노즐은, 평면 형상(또는, 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 면)에 있어서, 2개의 홈부(22, 22')가, 노즐 본체(11)의 축심에 대해 직교하는 방향을 따라, 서로 서서히 이격되도록 형성되어 있는(소위, 팔(八)자 형상으로 형성되어 있는) 점 및 제1 유로(24)가 단면 눈물 방울 형상의 통 형상체인 점을 제외하고, 도 3 ∼도 8에 도시하는 분사 노즐과 마찬가지로 구성되어 있다.
이와 같은 분사 노즐은, 제1 유로(24)가 전방 방향(하류측)을 향하여 끝이 가늘어지는 형태이기 때문에, 제2 유로(25)로부터의 혼합 유체가 더욱 혼합 교반되어 균일화 및 균질화된다. 또한, 2개의 홈부(22, 22')가, 축심을 통과하는 직선을 중심선으로 하여, 홈부의 경사면(절결면)의 하부를 향하여, 상기 중심선으로부터 서서히 넓어지도록 형성되어 있으므로, 혼합 유체를 광역에 분무할 수 있다. 특히, 도 9∼도 11에 도시하는 분사 노즐을 연속 주조 설비에 이용하는 경우, 1개의 노즐로 주조편의 양측부 방향으로 동시에 분무할 수 있으므로, 극히 효율적으로 저류수를 긁어낼 수 있는 점에서 유리하다.
또한, 노즐 본체의 형상은 통 형상으로 특별히 제한되지 않고, 다양한 형상의 노즐 본체를 이용할 수 있다. 또한, 필요하면, 노즐 본체에는 기체 공급구 및/또는 액체 공급구를 형성해도 된다. 또한, 노즐 본체의 상류측에는, 기체 공급로 및/또는 액체 공급로를 형성해도 된다.
노즐 본체의 선단부에는, 적어도 1개의 홈부(오목부)를 형성하면 되고, 분사 두께 방향의 확장을 크게 하여, 분사 분포의 균등성을 향상시킨다고 하는 관점으로부터, 복수의 홈부를 형성하는 것이 바람직하다. 홈부의 수는, 예를 들어 2∼5 정도이어도 되지만, 통상, 2∼4(특히, 2 또는 3) 정도인 경우가 많다.
적어도 1개의 홈부는, 한쪽의 단부보다도 다른 쪽의 단부를 깊게 형성하면 된다. 즉, 홈부의 측벽(토출벽)의 높이(벽 두께)는 한쪽의 단부에 대해 다른 쪽의 단부가 크면 되고, 홈부는, 한쪽의 단부로부터 다른 쪽의 단부를 향하여, 불규칙적 또는 규칙적으로(직선적으로 또는 만곡하여) 깊게 되어 있어도 된다. 토출구로부터의 유체는, 홈부의 토출벽을 따라 유통하므로, 높이(벽 두께)가 작은 얕은 홈부(박육부)에서는 유량을 저감시킬 수 있고, 높이(벽 두께)가 큰 깊은 홈부(후육부)에서는 유량을 증가할 수 있다. 이와 같이, 토출벽이 연장되는 연장 방향에서의 유량은, 토출벽의 높이(벽 두께)에 의해 간편하게 조정할 수 있어, 한쪽의 단부(얕은 홈부 또는 토출벽의 박육부)보다도 다른 쪽의 단부(깊은 홈부 또는 토출벽의 후육부)로부터 많은 유체를 분사할 수 있다.
한쪽의 단부보다도 다른 쪽의 단부가 깊게 형성된 홈부는, 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향을 기준으로 하여 경사져 있다. 예를 들어, 홈부의 한쪽의 단부(얕은 홈부의 바닥부 하단부)와 다른 쪽의 단부(깊은 홈부의 바닥부 하단부)를 연결하는 선(또는, 홈부의 바닥부)은 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향을 기준으로 하여 경사[한쪽의 단부로부터 다른 쪽의 단부로 가는 것에 따라 후방 방향(상류측)으로 경사]져 있다. 경사 각도(도 12a 및 12b에 나타내는 각도 α에 대응하는 각도)는, 예를 들어 1∼50°, 바람직하게는 2∼40°, 더욱 바람직하게는 3∼30°, 특히 5∼25°정도이다. 또한, 상기 경사 각도는, 복수의 노즐을 간격을 두고 배치하는 경우에는, 인접하는 노즐의 분사구 정면까지 분무 가능한 각도로 하는 것이 바람직하다. 상기 경사 각도가 지나치게 크면, 홈부의 한쪽의 단부(얕은 홈부)측의 분사량이 지나치게 저감하고, 상기 경사 각도가 지나치게 작으면, 홈부의 한쪽의 단부(얕은 홈부)측과 다른 쪽의 단부(깊은 홈부)측의 분사량 차가 저감하여, 분사량 분포가 노즐 본체의 축심을 중심으로 하여 대칭이 된다.
홈부의 깊이 방향(토출벽의 두께 방향)은 노즐 본체의 축심 방향이어도 되고, 노즐 본체의 축심에 대해 경사지는 방향[노즐 본체의 전방 방향(하류측) 또는 후방 방향(상류측)을 향하여, 노즐 본체의 축심으로부터 이격되는 방향]이어도 된다. 노즐 본체의 축심에 대한 경사 각도는, 예를 들어 5∼30°, 바람직하게는 7∼28°, 더욱 바람직하게는 10∼25°정도이어도 된다.
홈부는, 노즐 본체의 축심을 통과하여 연장되어 있어도 되지만, 통상, 노즐 본체의 축심을 피하여 연장되어 있는 경우가 많다. 또한, 홈부는, 직선적으로 또는 만곡하여 연장되어 있어도 된다. 또한, 홈부는, 노즐 본체의 선단을 횡단하고 있어도 되고, 노즐 본체의 선단을 횡단하지 않고 축심 또는 축심 근방으로부터 주연부를 향하여 연장되어 있어도 된다.
홈부의 평면 형상(또는, 홈부의 바닥벽의 형상)은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 직사각형, 원형, 타원형, 포탄형 등이어도 된다. 또한, 홈부의 단면 형상은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 ㄷ자 형상, U자 형상, V자 형상 등이어도 된다.
노즐 본체의 선단부에 복수의 홈부를 형성하는 경우, 적어도 1개의 홈부(통상, 모든 홈부)에 있어서, 한쪽의 단부보다도 다른 쪽의 단부가 깊게 형성되어 있다. 각각의 홈부의 형태는, 동일해도 되고, 달라도 된다. 각각의 홈부의 형태는, 통상, 노즐 본체의 축심을 중심으로 하여 대칭인 경우가 많다.
복수의 홈부는, 교차해서 연장되어 있어도 되지만, 통상, 교차하지 않고 연장되어 있다. 복수의 홈부 중, 임의의 2개의 홈부는, 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향에 있어서, 평행하게 또는 팔자 형상으로 형성되어 있어도 된다. 예를 들어, 노즐 본체의 축심에 대해 경사진 2개의 홈부가 연장되는 방향은, 노즐 본체의 축심을 통과하는 직선을 중심선으로 하여, 각 홈부의 경사면의 상부 또는 하부를 향하여, 중심선으로부터 넓어지는 팔자 형상이어도 되고, 중심선을 중심으로 하여 대칭이어도 된다. 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향에 있어서, 팔자 형상으로 형성된 2개의 홈부 사이의 대향하는 각도(각 홈부의 연장되는 방향으로 연장된 직선의 교차하는 각도)는, 예를 들어 1∼40°, 바람직하게는 2∼35°, 더욱 바람직하게는 3∼30°정도이어도 된다.
복수의 홈부의 깊이 방향은, 평행 방향, 충돌 방향(내측), 개방 방향(외측)이어도 된다. 즉, 각 홈부의 깊이 방향은, 서로 동일하거나 또는 다르고, 노즐 본체의 축심 방향이어도 되고, 노즐 본체의 축심에 대해 경사져 있어도 된다. 분무 폭을 넓히거나, 분무류를 충돌시켜 미세화 및 균일화하는 점으로부터, 임의의 2개의 홈부 중 적어도 한쪽의 홈부의 깊이 방향이 노즐 본체의 축심에 대해 경사져 있어도 되고, 임의의 2개의 홈부의 깊이 방향은, 노즐 본체의 축심을 중심선으로 하여, 전방 방향(하류측) 또는 후방 방향(상류측)을 향해 중심선으로부터 넓어지는 팔자 형상이어도 되고, 중심선을 중심으로 하여 대칭이어도 된다.
또한, 복수의 홈부는, 제2 유로의 축방향의 투영 영역과 적어도 부분적으로 중복되어 있어도 되고, 상기 투영 영역으로부터 벗어난 영역에 형성되어 있어도 된다. 또한, 복수의 홈부 중 적어도 1개의 홈부는, 노즐 본체의 축심을 통과해도 되지만, 복수의 홈부는, 통상, 축심을 피하여 형성되어 있는 경우가 많다.
토출구는, 홈부에서 개방되어 있는 한, 특별히 제한되지 않고, 홈부의 측벽(토출벽)에서 개방되어도 되지만, 홈부의 바닥부 또는 바닥벽에서 개방되어 있는 경우가 많다.
토출구의 중심은, 노즐 본체의 축심상에 있어도 되지만, 축심으로부터 이격되어 위치하고 있는 경우가 많다. 또한, 토출구의 중심은, 홈부의 한쪽의 단부와 다른 쪽의 단부의 중앙에 있어도 되지만, 홈부의 한쪽의 단부측 또는 다른 쪽의 단부측에 치우쳐 위치하고 있어도 된다. 특히, 복수의 토출구를 형성하는 경우, 복수의 토출구(예를 들어, 2개의 토출구)의 중심은, 각각, 축심으로부터 이격되고, 또한 한쪽의 단부(얕은 홈부)측 또는 다른 쪽의 단부(깊은 홈부)측(특히, 깊은 홈부측)에 위치해도 된다. 또한, 복수의 토출구(예를 들어, 2개의 토출구)는 축심을 피하여 병렬로 형성되고, 또한 축심을 통과하는 직선을 중심으로 하여 대칭으로 위치하고 있어도 된다. 이와 같이, 복수의 토출구가 위치하고 있으면, 깊은 홈측으로 가는 것에 따라 유체의 분사량을 크게 증가시킬 수 있다.
토출구의 형상은, 길고 가는 형상인 한, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 직사각형, 타원형, 포탄형 등이어도 된다. 토출구의 크기(개구 직경 등)는 유체의 분사량에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 복수의 토출구를 형성하는 경우, 각 토출구의 형상 및 크기는, 서로 동일해도 되고, 달라도 된다. 각 토출구의 크기를 바꿈으로써, 각 토출구에 분배되는 혼합 유체의 유량도 조정할 수 있다.
홈부(및 토출구)의 형성 방법은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향을 기준으로 하여, 소정의 각도만큼 전방 방향(하류측) 또는 후방 방향(상류측)으로 경사지게 한 방향에 따라서, 직선적으로 또는 만곡하여 노즐 선단을 절결함으로써 형성해도 된다. 또한, 노즐 본체뿐만 아니라 유로도 절결함으로써, 홈부와 토출구를 동시에 형성해도 된다.
토출구에 연결되는 유로(제1 유로)의 형상은, 혼합 유체를 개방하여 미세화할 수 있는 한 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 단면이 원형, 타원형 또는 눈물 방울 형상(또는, 액적형)인 통 형상이어도 되고, 구체 형상, 타원체 형상, 계란 형상, 각기둥 형상 등이어도 된다. 또한, 유로는, 노즐 본체의 축선 방향을 따라 형성해도 되고, 노즐 본체의 축선 방향에 대해 직교하는 방향으로 형성해도 된다. 가공성의 관점에서, 노즐 본체의 축선 방향에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 유로를 형성하는 경우가 많다.
또한, 토출구에 연결되는 유로는, 적어도 1개의 토출구에 연결되어 있으면 되고, 복수의 토출구에 연결되어 있어도 된다. 즉, 토출구에 연결되는 유로의 수는, 토출구의 수와 동일하거나 또는 그것보다 적은 수이어도 된다.
토출구에 연결되는 유로에는, 또한 적어도 1개의(예를 들어, 복수의) 유로가 연통하고 있어도 된다. 예를 들어, 토출구에 연결되는 유로(제1 유로)의 상류측에, 상기 유로와는 유로 폭이 다른 제2 유로가 형성되고, 제2 유로의 상류측에, 제2 유로와는 유로 폭이 다른 제3 유로가 형성되어 있는 경우가 많다.
제2 유로의 형상은, 혼합 유체를 교축할 수 있는 한 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 단면이 원형, 타원형 또는 눈물형(또는, 액적형)인 통 형상이어도 되고, 구체 형상, 타원체 형상, 계란 형상, 각기둥 형상 등이어도 된다. 또한, 제2 유로의 형상은, 제1 유로를 향하여 유로가 좁아지는 형상(예를 들어, 원뿔 형상, 각뿔 형상 등의 뿔 형상)이어도 된다. 또한, 제2 유로는, 제1 유로에 비해 유로 폭이 좁아져 있으면 되고, 오리피스 형상이어도 된다. 제2 유로는, 통상, 노즐 본체의 축선 방향, 특히 노즐 본체의 축심 방향으로 형성하는 경우가 많다.
제3 유로의 형상은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 단면이 원형, 타원형 또는 눈물 방울 형상(또는, 액적형)인 통 형상이어도 되고, 구체 형상, 타원체 형상, 계란 형상, 각기둥 형상 등이어도 된다. 또한, 제3 유로의 형상은, 제2 유로를 향하여 유로가 좁아지는 형상(예를 들어, 원뿔 형상, 각뿔 형상 등의 뿔 형상)이어도 된다. 제3 유로는, 제2 유로보다도 유로 폭이 크며, 제3 유로의 유로 직경(평균 직경)을 100으로 하였을 때, 제2 유로의 유로 직경(평균 직경)은, 예를 들어 5∼85 정도의 범위로부터 선택해도 되고, 통상, 10∼80, 바람직하게는 20∼75, 더욱 바람직하게는 30∼70 정도이어도 된다. 또한, 제3 유로는, 노즐 본체의 축선 방향으로 형성하는 경우가 많다. 예를 들어, 제3 유로는, 제2 유로와 동축, 특히 노즐 본체의 축심 방향으로 형성하는 경우가 많다.
노즐 본체에는, 제1 유로, 제2 유로 및 제3 유로로 구성된 유로가 축심을 동일하게 하여 형성해도 되고, 제1 유로를 노즐 본체의 축심에 대해 직교하는 방향으로 형성하고, 제2 유로 및 제3 유로를 노즐 본체의 축심을 따라 형성해도 된다.
분사 노즐은, 제3 유로와 제2 유로를 연통하는 동시에, 제3 유로를 둘레 방향의 적어도 1개소에서 반경 방향으로 좁히고, 또한 제3 유로로부터의 유체가 충돌 가능한 단차부(또는, 충돌 단차부, 충돌벽)가 하류 단부에 형성된 연통 유로를 구비하고 있어도 된다. 이와 같은 연통 유로는 스프레이의 분포 형성에 유용하다. 또한, 연통 유로에 있어서, 단차부(또는, 충돌 단차부, 충돌벽)를 형성함으로써, 단차부에 충돌하여 교반 혼합된 유체는 유로 폭이 좁은 제2 유로에서 더 혼합 교반되고, 제1 유로에서 해방(특히, 급격하게 해방)되어 균질화할 수 있다. 그로 인해, 분사 노즐에는, 적어도 1개의 연통 유로를 형성해도 된다. 또한, 분사 노즐에는, 둘레 방향의 복수 개소(예를 들어, 적어도 하나의 대향하는 개소)에서 연통 유로를 형성해도 되고, 예를 들어 둘레 방향으로 등간격마다 형성된 2∼6 정도의 부위에서 연통 유로를 형성해도 된다.
연통 유로의 충돌벽(단차부)은 반경 방향으로 제3 유로를 좁히면 되고, 통상, 둘레 방향의 복수 개소(예를 들어, 적어도 하나의 대향하는 개소)에서 제3 유로를 반경 방향으로 좁히는 경우가 많고, 예를 들어 둘레 방향으로 등간격마다 형성된 2∼6 정도의 부위에서 제3 유로를 반경 방향으로 좁혀도 된다.
연통 유로는, 제2 유로에 인접하고 있는(또는, 제2 유로 내벽을 축방향으로 절삭하고 있는) 경우가 많고, 제3 유로의 하류 단부로부터 제2 유로의 도중부까지 하류 방향으로 연장되는 절결 오목홈(절결 오목부)으로 구성해도 된다. 이 절결 오목홈의 하류 단부(절결 오목홈의 하류측의 단부면)는 통상, 상기 단차부(충돌벽)를 형성한다. 절결 오목홈(또는, 절결 오목부)의 단면 형상은, 반원호 형상, U자 형상, ㄷ자 형상, V자 형상 등이어도 된다. 또한, 연통 유로는, 상류 방향으로부터 하류 방향을 향해 다단으로 형성해도 된다.
상기한 분사 노즐은, 다양한 유체(물 등의 액체, 공기 등의 기체)를 분사하는 데에 유용하고, 물 등의 액체를 단독으로 분사시켜도 되지만, 액체(특히, 물)와 기체(특히, 공기)를 혼합한 2유체를 분사하는 데에 유용하다. 그로 인해, 분사 노즐에 유체를 공급하고, 토출구로부터 분사한다. 특히, 분사 노즐에 기체와 액체를 공급하고, 노즐 내에서 혼합된 혼합 유체를 토출구로부터 분사한다.
상기한 분사 노즐에 있어서, 기체의 압력은, 통상, 0.01∼1㎫(예를 들어, 0.02∼0.8㎫), 바람직하게는 0.03∼0.7㎫ 정도이다. 액체는, 통상, 가압 액체(또는, 고압액)로서 공급되고, 압력은, 0.01∼2㎫, 바람직하게는 0.02∼1.5㎫, 더욱 바람직하게는 0.03∼1㎫ 정도이어도 된다. 기체와 액체의 유량비(체적 비율)는, 예를 들어 기체/액체(기액 체적비)가 2∼500, 바람직하게는 3∼400, 더욱 바람직하게는 4∼300 정도이어도 된다.
상기한 분사 노즐은, 단순한 구조이어도, 미립자화된 미스트(기액 혼합 미스트)를 생성할 수 있다. 미스트 입자의 입자 직경은, 기체 및 액체의 유량 등에 의해 변동하는데, 예를 들어 평균 입자 직경(평균 액적 직경)이 10∼500㎛, 바람직하게는 15∼400㎛(예를 들어, 20∼300㎛), 더욱 바람직하게는 50∼250㎛(예를 들어, 60∼200㎛) 정도이어도 된다.
상기한 분사 노즐에 의하면, 분사 노즐을 비스듬히 설치하는 일 없이, 노즐 선단으로부터 경사 전방 영역으로 보다 많은 유체를 분사 또는 분무할 수 있다. 분사 방향의 중심축은, 노즐 본체의 축심에 대해 다른 쪽의 단부(깊은 홈부)측으로 경사져 있고, 경사 각도(도 12a 및 12b에 나타내는 각도 α)는, 예를 들어 1∼50°, 바람직하게는 2∼40°, 더욱 바람직하게는 3∼30°, 특히 5∼25°정도이다.
또한, 상기한 분사 노즐은, 노즐 본체의 축심을 중심으로 하여 비대칭의 분사 패턴으로 유체를 분사할 수 있다. 예를 들어, 홈부의 길이 방향에 있어서, 유체의 분사 각도(스프레이 각도)는 노즐 본체의 축심을 기준으로 하여, 협각측(얕은 홈측의 각도, 도 12b에 나타내는 각도 θ1)이 10∼50°(바람직하게는 15∼45°, 더욱 바람직하게는 20∼40°) 정도이고, 광각측(깊은 홈측의 각도, 도 12b에 나타내는 각도 θ2)이 20∼70°(바람직하게는 25∼65°, 더욱 바람직하게는 30∼60°) 정도이어도 된다.
또한, 복수의 홈부(2개 1세트의 홈부 등)의 방향(깊이 방향)이 전방 방향(하류측)으로 가는 것에 따라, 노즐 본체의 축선 방향에 대해 서로 좁아지는 방향(충돌 방향)인 경우, 각 홈부로부터의 분출류의 교차 각도는, 10∼60°정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 통상, 15∼55°, 바람직하게는 20∼50°, 더욱 바람직하게는 25∼45°정도이다.
상기한 분사 노즐은, 노즐 본체의 축심에 대해 특정한 방향으로 유체를 많이 분사 또는 분무할 수 있으므로, 연속 주조 설비의 주조편의 양측에 롤이 배치된 롤대에 있어서, 주조편을 2차 냉각하는 데에 유효하게 이용할 수 있다. 특히, 상기한 분사 노즐은, 복잡한 설치법을 취하는 일 없이, 도 12a 및 12b에 도시한 바와 같이, 유체의 분사 방향의 중심축을 노즐 본체의 축심에 대해 특정한 방향으로 경사지게 할 수 있으므로, 가이드 롤 위치의 저류수를 효율적으로 긁어내어, 주조편을 균일하게 냉각할 수 있다. 또한, 도 12a 및 12b에 있어서, 화살표는 주조 방향(주조편의 진행 방향)을 나타낸다.
도 12a 및 12b에서는, 노즐의 축심은 주조편의 진행 방향에 대해 직교하는 방향을 향하고 있지만, 노즐의 홈부의 다른 쪽의 단부(깊은 홈부)를 주조편의 측방을 향해 배치하고 있으므로, 분무 방향의 중심축이, 노즐의 축심에 대해 주조편의 측방으로 각도 α 경사져 있다. 또한, 경사 각도 α(사행각 α)는 주조편의 폭 방향으로 인접하는 한 쌍의 노즐 간격에 따라 적절히 선택할 수 있다.
이 예에서는, 주조편의 폭 방향으로 간격(250∼350㎜ 정도)을 두고 인접하는 한 쌍의 노즐에 있어서, 한쪽의 노즐로부터 분사되는 유체의 분사면을, 그 노즐의 축심으로부터, 다른 쪽의 노즐의 축심에 이르는 범위로 하고 있다. 이와 같이, 유체의 분사 방향의 중심축을 주조편의 측방으로 기울임으로써, 저류수가 주조편의 측방으로 배출되기 쉬워진다.
또한, 필요에 따라, 도 13a 및 13b와 도 14a 및 14b에 도시한 바와 같이, 분사 노즐을 회전 및/또는 경사지게 하여, 유체의 분사 방향의 중심축을 특정 방향을 향해 사용할 수도 있다. 도 13a 및 13b와 도 14a 및 14b에 있어서, 화살표는 주조 방향을 나타낸다.
도 13a 및 13b에서는, 도 12a 및 12b와 마찬가지로, 분사 노즐의 축심은 주조편의 진행 방향에 대해 직교하는 방향을 향하고 있지만, 분사 노즐의 홈부의 다른 쪽의 단부(깊은 홈부)를 주조편의 진행 방향으로 가는 것에 따라 주조편의 측방으로 가는 방향으로 배치하고 있으므로, 도 12a 및 12b에 도시하는 분무 방향의 중심축이, 주조편의 면내 방향으로 각도 β 회전하고 있다. 그로 인해, 분사 각도가 큰 측(θ2)을 롤 상부의 물 저류부에 접근시킬 수 있어, 롤 상부의 물 저류부에 많은 유체를 분무할 수 있어, 저류수의 배출성을 향상시킬 수 있다. 또한, 회전 각도 β(비틀림 각 β)는 주조 방향으로 인접하는 한 쌍의 롤 간격(40∼50㎜ 정도), 분사 노즐의 토출구와 주조편의 거리에 따라, 적절히 선택할 수 있고, 1∼50°(바람직하게는 2∼40°, 더욱 바람직하게는 3∼30°, 특히 5∼25°) 정도이다. 회전 각도 β가 지나치게 작으면, 저류수를 향한 경사 하방향의 분사가 충분하지 않아, 저류수의 배출 효과가 작아지고, 회전 각도 β가 지나치게 크면, 하류측의 롤에 충돌하여 주조편까지 도달할 수 없어, 냉각 효율이 저하한다.
도 14a 및 14b에서는, 노즐 본체를 주조 방향의 상류측으로 경사지게 함으로써, 도 13a 및 13b에 나타내는 분무 방향의 중심축을 주조 방향의 상류측으로 각도 γ 경사지게 하고 있다. 그로 인해, 회전 각도 β를 크게 해도, 유체가 주조 방향의 하류측의 롤에 간섭하는 것을 방지할 수 있어, 저류수의 배출성을 향상시킬 수 있다. 또한, 경사 각도 γ(앙각 γ)는 주조 방향으로 인접하는 한 쌍의 롤 간격, 분사 노즐의 토출구와 주조편의 거리 및 주조편의 면내 방향에 있어서의 분무 방향의 중심축의 회전 각도 β에 따라, 적절히 선택할 수 있고, 1∼50°(바람직하게는 2∼40°, 더욱 바람직하게는 3∼30°, 특히 5∼25°) 정도이다.
이와 같이, 상기한 분사 노즐은, 분사 방향의 중심축을 노즐 본체의 축심에 대해 임의의 각도로 경사지게 할 수 있으므로, 롤 위치의 저류수를 효율적으로 저감(또는, 주조편의 폭 방향에 걸치는 저류수의 분포를 균일화)시킬 수 있어, 주조편을 균일하게 냉각하여 주조편의 표면 성상이나 내부 품질을 향상시킬 수 있다.
〔연속 주조의 2차 냉각 방법〕
이어서, 본 발명에 관한 연속 주조의 2차 냉각 방법의 일 실시 형태에 대해 설명한다.
도 15는, 연속 주조 설비(100)의 개요를 도시한다. 주형(102)의 상측으로부터, 턴디쉬(도시하지 않음) 내의 용강이 주입되고, 주형(102)에서 1차 냉각되어 표면이 응고된 상태의 주조편(103)이 주형(102)의 하방으로부터 조금씩 인출된다. 주형(102)의 하방에 있어서, 주조편(103)은 각각 대향하여 설치된 복수 쌍의 가이드 롤(104) 사이에서 끼워 넣어지면서 연속적으로 송출되고, 이에 의해, 연속한 주조편(103)이 생산된다. 도 15는 연속 주조 설비(100)의 일례이며, 주조편(103)의 양측의 가이드 롤(104)에 의해, 주조편(103)이 주형(102)의 대략 연직 하방으로 빼내어진 후, 서서히 90°정도 구부러져, 수평 방향으로 이동해 가는 만곡형이다. 본 발명은 만곡형의 연속 주조 설비로 한정되지 않고, 수직형 등에서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
주조편(103)은 냉각수를 분사하는 2차 냉각 수단에 의해 냉각되면서, 가이드 롤(104)에 의해 연속적으로 송출된다. 2차 냉각 수단은, 도 16에 도시한 바와 같이, 각 가이드 롤(104)끼리의 간극으로부터 주조편(103)을 향해 에어 미스트(112)(기액 혼합 미스트)를 분사하는 2유체 노즐(111)(상술한 분사 노즐)로 이루어지고, 2유체 노즐(111) 내에서 공기와 물이 혼합되어, 에어 미스트(112)가 분사된다. 2유체 노즐(111)은 주조편(103)의 폭 방향으로 균일한 수량 밀도 분포를 갖는 분사 패턴으로 되도록, 주조편(103)의 폭 방향으로 적절한 간격으로 복수, 예를 들어 2200㎜ 정도의 폭의 주조편(3)에 대해 폭 방향의 1열에 대해 7∼8개 배치된다. 그리고 통상, 1개의 노즐당 5∼20리터/분 정도의 수량이 분사된다.
에어 미스트(112)는 2유체 노즐(111)의 분사구(121)로부터 부채 형상으로 퍼져 분사되고, 에어 미스트(112)가 주조편(103)에 충돌하는 분사면(122)은 타원형 형상으로 되어 있다. 도 24에 도시한 바와 같이, 2유체 노즐(111)의 분사 방향을 경사지게 하지 않는 경우, 즉, 분사 방향이 2유체 노즐(111)의 중심축선 방향이며, 에어 미스트(112)가 분사구(121)를 중심으로 한 타원형 형상으로 분사된 경우, 도 25에 도시한 바와 같이, 주조편(103)에 접촉하고 있는 가이드 롤(104)의 상부에, 에어 미스트(112)의 배수가 체류하여 저류수(113)가 생긴다. 가이드 롤(104)이 도 24에 도시한 바와 같이 주조편(103)의 폭 방향으로 분할되어 있는 경우에는, 가이드 롤(104)과 주조편(103)이 접촉하는 부분에는 저류수(113)가 생기지만, 베어링부(105)에는 저류수가 생기지 않는다. 그 결과, 주조편(103)의 폭 방향으로 온도 불균일이 발생하여, 균일한 냉각을 할 수 없게 된다.
따라서 본 실시 형태에서는, 우선, 도 17a 및 17b에 도시한 바와 같이, 에어 미스트(112)의 분사 방향의 중심축을, 2유체 노즐(111)의 중심축선을 따른 방향으로부터 경사지게 한다. 즉, 분사구(121)로부터 분사되는 에어 미스트(112)의 분사 방향을, 분사구(121)의 정면으로부터, 좌우 어느 한쪽에 인접하는 2유체 노즐(111)의 분사구(121)의 정면까지의 폭에 걸치는 범위로 한다. 또한, 주조편(103)의 폭 방향의 최단부에 배치된 2유체 노즐(111)의 분사구(121)도, 다른 분사구(121)와 마찬가지로 분사 방향을 경사지게 한다. 이와 같이 하여, 에어 미스트(112)의 분사 방향을 주조편(103)의 측방을 향하게 함으로써, 저류수(113)가 주조편(103)의 측방으로 배출되기 쉬워진다.
또한, 도 18a 및 18b에 도시한 바와 같이, 가이드 롤(104) 부분의 저류수(113)를 긁어내는 방향으로 에어 미스트(112)가 분사되도록, 2유체 노즐(111)의 분사 방향을 회전시킨다. 즉, 분사구(121)로부터, 주조의 하류 방향을 향해 경사 방향으로 에어 미스트(112)가 분사되도록, 분사 방향을 주조편(103)의 표면의 면내 방향으로 회전시켜, 분사면(122)의 장축 방향을 기울인다. 또한, 도 18a 및 18b의 화살표는 주조 방향을 나타낸다. 이에 의해, 도 16에 도시한 바와 같이, 에어 미스트(112)가 가이드 롤(104)의 상부의 저류수(113)를 주조편(103)의 측방을 향해 긁어낸다. 이 회전 각도는, 가이드 롤(104)끼리의 상하의 간격 및 2유체 노즐(111)의 분사구(121)와 주조편(103)의 거리에 따라 설정된다. 가이드 롤(104)의 상하 방향의 간극은, 통상 40∼50㎜ 정도이고, 2유체 노즐(111)의 분사구(121)로부터 분사된 에어 미스트(112)가 하류측의 가이드 롤(104)에 차단되는 일 없이 주조편(103)에 도달할 수 있는 범위로 한다. 기울기 각도가 지나치게 작으면, 저류수(113)를 향한 경사 하향의 에어 미스트(112)의 분사가 충분하지 않아, 저류수(113)의 배출 효과가 낮아진다. 또한, 기울기 각도가 지나치게 크면, 에어 미스트(112)의 일부가 가이드 롤(104)에 접하여 주조편(103)까지 도달하지 않아, 냉각 효율이 저하한다.
또한, 도 18a 및 18b에 도시하는 분사 방향의 회전에 의해, 에어 미스트(12)가 하류측의 가이드 롤에 간섭되지 않도록, 도 19a 및 19b에 도시한 바와 같이, 분사 방향을, 가이드 롤(104)의 상하 방향의 간극의 중심 부근으로 되도록 주조 방향의 상류측으로 경사지게 해도 된다. 이 경사 각도는, 3°∼ 30°정도로 하고, 가이드 롤(104)끼리의 상하의 간격, 2유체 노즐(111)의 분사구(121)와 주조편(103)의 거리 및 전술한 도 18a 및 18b의 회전 각도에 따라 설정된다. 또한, 도 19a 및 19b의 화살표는 주조 방향을 나타낸다.
각 분사구(121)로부터의 분사 방향은, 도 17a 및 17b, 도 18a 및 18b, 도 19a 및 19b에 도시하는 상기한 경사 및 회전을 모두 조합한 것이어도 되고, 도 17a 및 17b의 경사만, 또는 도 17a 및 17b와 도 18a 및 18b를 조합한 것이어도 된다.
도 20은, 도 17a 및 17b, 도 18a 및 18b, 도 19a 및 19b에 도시한 바와 같은 경사 및 회전을 시킨 각 분사면(122)의 분사 방향을, 주조편(103)의 폭 방향의 열마다, 교대로 좌우 역방향으로 한 예이다. 즉, 도 20의 상측으로부터 1열째는, 분사구(121a)로부터 도면의 좌측 하방을 향해 분사하고, 상측으로부터 2열째는, 분사구(121b)로부터 우측 하방을 향해 분사하도록, 분사 방향이 기울어져 있다. 3열째는 1열째와 마찬가지이며, 4열째는 2열째와 마찬가지이다. 동렬에 배치된 분사구(121)는 동일한 분사 방향이며, 도 20에 도시한 바와 같이, 각각의 열에서, 분사 방향을 따른 방향으로, 저류수(113)가 많이 배출된다. 그리고 열마다 교대로 분사 방향을 역방향으로 함으로써, 전체에서는 균등하게 저류수(113)가 배출된다. 도 21의 그래프의 실선은, 도 20의 2차 냉각 방법을 실시한 경우의, 주조편(103)의 폭 방향에 의한 온도 분포를 나타낸다. 파선은, 도 26에 도시한 바와 같이 분사면(122)의 장축 방향만을 모두 동일 방향으로 기울여 2차 냉각을 실시한 경우의 주조편(103)의 온도 분포이며, 본 실시 형태에 있어서, 균일한 냉각 효과가 얻어지게 되었다.
도 22는, 도 17a 및 17b, 도 18a 및 18b, 도 19a 및 19b에 도시한 바와 같은 경사 및 회전을 시킨 각 분사면(122)의 기울기가, 주조편(103)의 폭 방향의 중앙을 경계로 하여, 좌우 서로 역방향, 즉 좌우 대칭이며, 각각의 분사 방향은, 하류측 또한 주조편(103)의 측방을 향해 분사하도록 기울어져 있는 예이다. 즉, 도 22에서는, 모든 열이, 주조편(103)의 폭 방향 중앙으로부터 양측을 향해 저류수(113)가 긁어내어지도록, 분사 방향이 경사져 있다. 또한, 이 경우, 도 22에 도시한 바와 같이, 폭 방향 중앙에, 분사 방향을 폭 방향으로 경사지게 하지 않고 주조 하류측을 향해 기울인 분사구(121c)를 설치해도 된다. 도 22에 도시하는 중앙의 분사구(121c)는 분사 방향을 주조 하류측으로 기울이고 있으므로, 하류측의 가이드 롤(104) 부분의 저류수(113)를 긁어내는 효과가 있다. 도 23의 그래프의 실선은, 도 22의 2차 냉각 방법을 실시한 경우의, 주조편(103)의 폭 방향에 의한 온도 분포를 나타낸다. 파선은, 도 26에 도시한 바와 같이 분사면(122)의 장축 방향만을 모두 동일 방향으로 기울여 2차 냉각을 실시한 경우의 주조편(103)의 온도 분포이며, 본 실시 형태에 있어서, 균일한 냉각 효과가 얻어지게 되었다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 2유체 노즐(111)의 분사 방향을 경사지게 함으로써, 저류수(113)의 주조편(103) 측방으로의 배출이 촉진된다. 따라서 저류수(113)가 요인으로 되는 2차 냉각 불균일이 저감하여, 우수한 품질의 주조편을 제조할 수 있다. 또한, 주조편(103)의 진행 방향으로 배치된 각 가이드 롤(104) 사이의 간극의 한정된 스페이스에, 새로운 전용 장치를 설치하는 일 없이, 2유체 노즐(111)로서 전술한 본 실시 형태에 관한 분사 노즐을 이용함으로써, 2차 냉각과 동시에 저류수(113)의 배출을 행할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 가이드 롤(104)은 주조편(103)을 강하게 구속하는 높은 강성을 확보하기 위해, 폭 방향으로 분할되어 베어링부(105)에서 각 가이드 롤(104)이 연결된 것으로 하였지만, 주조편(103)의 폭 방향 전체를 압박하는 폭을 갖는 가이드 롤에서도, 마찬가지로 저류수를 배출하는 효과를 발휘할 수 있다.
실시예
이하에, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(1) 분사 노즐 단일 부재의 수량 분포
제1 실시예
도 3에 도시하는 분사 노즐로부터, 표 1에 나타내는 공기량 및 수량, 분사 거리 155㎜의 조건으로, 기액 혼합 미스트를 분무하였다. 또한, 분무 각도는, 분사 노즐의 중심축에 대해 θ1은 35°및 θ2는 60°이다. 노즐 센터로부터의 거리와 분무량[수량 밀도(％)]의 관계를 나타내는 그래프를 작성하였다. 폭 방향의 분무량 분포(도 3에 나타내는 VI-VI선 방향의 분무량 분포)를 도 27의 실선으로 나타내고, 두께 방향의 분무량 분포(도 3에 나타내는 VIII-VIII선 방향의 분무량 분포)를 도 28의 실선으로 나타내었다. 도 27 및 도 28의 실선으로 나타내는 바와 같이, 제1 실시예의 분사 노즐은, 두께 방향의 분무량 분포가 노즐 센터를 중심으로 하여 대칭인 것에 대해, 폭 방향의 분무량 분포가 노즐 센터를 중심으로 하여 비대칭이며, 노즐 센터로부터의 거리가 50∼100㎜ 정도 오프셋시킨 위치를 중심으로 하여 대략 대칭의 분무량 분포를 나타낸다. 또한, 제1 실시예의 분사 노즐은, 수량을 크게 변화시켜도 균일한 분포를 유지할 수 있다.
Figure pat00001
비교예 1
특허문헌 1의 도 1∼5에 기재된 노즐을 사용하고, 제1 실시예와 동일한 조건으로 기액 혼합 미스트를 분무하고, 노즐 센터로부터의 거리와 분무량[수량 밀도(％)]의 관계를 나타내는 그래프를 작성하였다. 폭 방향의 분무량 분포를 도 27의 파선으로 나타내고, 두께 방향의 분무량 분포를 도 28의 파선으로 나타낸다. 도 27 및 도 28의 파선으로 나타내는 바와 같이, 비교예 1의 노즐은, 폭 방향 및 두께 방향의 분무량 분포가 노즐 센터를 중심으로 하여 대칭이다.
(2) 랩 수량 분포
제2 실시예
도 3에 도시하는 분사 노즐을, 비틀림 각(β)을 0°로 하고, 270㎜의 간격을 두고 열 형상으로 배치하였다. 각각의 분사 노즐로부터, 표 1에 나타내는 공기량 및 수량, 분사 거리 155㎜의 조건으로, 기액 혼합 미스트를 분무하였다. 서로 인접하는 분사 노즐의 분무 영역이 서로 겹쳐 형성되는 랩 영역의 중심부(랩 센터)로부터의 거리와 분무량[수량 밀도(％)]의 관계를 나타내는 그래프를 작성하였다. 결과를 도 29의 실선으로 나타내었다. 도 29의 실선으로 나타내는 바와 같이, 제2 실시예의 분사 노즐 세트는, 폭 방향의 분무량 분포가 랩 센터를 중심으로 하여 비대칭이다.
비교예 2
특허문헌 1의 도 1∼5에 기재된 노즐을 사용하고, 제2 실시예와 동일한 조건으로 기액 혼합 미스트를 분무하고, 서로 인접하는 분사 노즐의 분무 영역이 서로 겹쳐 형성되는 랩 영역의 중심부(랩 센터)로부터의 거리와 분무량[수량 밀도(％)]의 관계를 나타내는 그래프를 작성하였다. 결과를 도 29의 파선으로 나타낸다. 도 29의 파선으로 나타내는 바와 같이, 비교예 2의 노즐 세트는, 폭 방향의 분무량 분포가 랩 센터를 중심으로 하여 대칭이다.
(3) 주조편의 냉각 효과
제3 실시예
도 3에 도시하는 노즐 본체(11)를 사용하고, 도 30에 나타내는 노즐의 배치예에 따라서, 연속 주조 장치에 설치하였다. 즉, 롤의 저류수가 주조편의 중앙을 경계로 하여 좌우의 양측으로 긁어내어지도록, 비대칭 스프레이 각도가 큰 측을 주조편 중앙부를 경계로 하여 외측을 향하도록 배치하였다. 이 장치를 사용하여, 표 1의 분무 조건 3에 따라서 기액 혼합 미스트를 분무하여, 주조편을 냉각하고, 주조편의 폭 방향의 온도를 측정하였다. 결과를 도 30에 나타낸다. 도 30에 나타내는 바와 같이, 노즐로부터 기액 미스트를 경사 분사함으로써, 롤의 저류수가 배제되고, 저류수의 영향이 저감하였기 때문에, 주조편의 폭 방향의 온도가 균일해졌다.
비교예 3
특허문헌 1의 도 1∼5에 기재된 노즐(31)을 사용하고, 도 31에 나타내는 노즐의 배치예에 따라서, 연속 주조 장치에 설치하였다. 이 장치를 사용하여, 제3 실시예와 동일한 조건으로 기액 혼합 미스트를 분무하여, 주조편의 폭 방향의 온도를 측정하였다. 결과를 도 31에 나타낸다. 도 31에 나타내는 바와 같이, 인접하는 노즐의 스프레이가 양쪽 사이드에서 간섭하기 때문에, 롤의 저류수를 거의 긁어낼 수 없어, 주조편 온도는 양쪽 사이드에서 높고, 불균일하였다.
비교예 4
도 1∼5에 기재된 노즐(31)을 사용하고, 도 32에 나타내는 노즐의 배치예에 따라서, 연속 주조 장치에 설치하였다. 이 장치를 사용하여, 제3 실시예와 동일한 조건으로 기액 혼합 미스트를 분무하여, 주조편의 폭 방향의 온도를 측정하였다. 결과를 도 32에 나타낸다. 도 32에 나타내는 바와 같이, 롤의 저류수는 거의 긁어낼 수 없어, 주조편의 양쪽 사이드에서의 저류수가 냉각에 강하게 영향을 미치기 때문에, 분무량 분포는 균일함에도 불구하고, 주조편 온도는 양쪽 사이드에서 높고, 불균일하였다.
[산업상 이용가능성]
본 발명에 관한 분사 노즐은, 피처리체에 대해 경사 방향으로 유체를 분사하는 용도에 적합하고, 예를 들어 연속 주조 장치(만곡형, 수직형 등)에 있어서, 주조편을 균일하게 냉각하기 위해 적절하게 이용할 수 있다. 특히, 본 발명에 관한 분사 노즐은, 저류수를 효율적으로 긁어낼(또는, 저류수의 분포를 균일하게 할) 수 있으므로, 주조편이 연직 하방으로 빼내어지는 반출 영역에 배치하는 경우나, 롤을 주조편에 협압하기 위해 롤을 주조편의 폭 방향으로 분할한 형태로 이용하는 경우에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 연속 주조의 2차 냉각 방법은, 연속 주조기 등에 있어서, 롤에 의해 판 형상 반송물을 반송하면서 노즐에서 냉각수를 분사하는 냉각 방법에 적용할 수 있다.
1, 102 : 주형
2, 103 : 주조편
3, 104 : 가이드 롤
4 : 롤대
5 : 분사 노즐
6, 113 : 저류수
7, 105 : 베어링부
11, 21, 31 : 노즐 본체
12, 12', 22, 22' : 홈부
13, 13', 23, 23' : 토출구
14, 24 : 제1 유로
15, 25 : 제2 유로
16, 26 : 제3 유로
17, 27 : 연통 유로
18, 28 : 충돌벽
111 : 2유체 노즐
112 : 에어 미스트
121 : 분사구
122 : 분사면

Claims (6)

  1. 연속 주조 장치에서 주조되는 주조편을 향해, 분사 노즐의 분사구로부터 냉각수를 부채 형상으로 분사하여, 연속 주조 중의 상기 주조편을 냉각하는 2차 냉각 방법에 있어서,
    상기 분사 노즐의 분사 방향의 중심축을, 상기 분사 노즐의 중심축선에 대해 경사지게 하고,
    상기 분사 노즐의 분사 방향을 상기 주조편의 면내 방향으로 회전시켜, 상기 냉각수가 연속 주조의 상류측으로부터 하류측을 향해 분사되도록, 상기 냉각수의 상기 주조편으로의 분사면의 장축 방향을 기울이는 것을 특징으로 하는, 연속 주조의 2차 냉각 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 분사 방향이, 상기 분사 노즐의 분사구의 정면으로부터, 편측에 인접하는 분사 노즐의 분사구의 정면까지의 폭에 걸치도록, 상기 분사 노즐의 분사 방향의 중심축을 경사지게 하는 것을 특징으로 하는, 연속 주조의 2차 냉각 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 분사 방향을, 상기 주조편의 주조 방향의 상류측으로 3°∼ 30°경사지게 하는 것을 특징으로 하는, 연속 주조의 2차 냉각 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 분사 방향을, 상기 주조편의 폭 방향의 열마다, 교대로 좌우 역방향으로 하는 것을 특징으로 하는, 연속 주조의 2차 냉각 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 분사 방향을, 상기 주조편의 폭 방향 중앙을 경계로 하여 좌우 대칭의 방향으로 하고, 각 분사 노즐이 상기 주조편의 측방을 향해 상기 냉각수를 분사하는 것을 특징으로 하는, 연속 주조의 2차 냉각 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분사 노즐이 2유체 노즐이며, 상기 냉각수는, 물에 공기를 혼합한 기액 혼합 미스트인 것을 특징으로 하는, 연속 주조의 2차 냉각 방법.
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