KR20160068087A - 연속주조기용 침지노즐 - Google Patents

Abstract

연속주조기용 침지노즐이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 침지노즐은 바닥이 밀폐되며, 내부에 용강이 유동하는 용강유로를 구비한 노즐바디와, 노즐바디의 측면에 형성되고, 용강유로에 유동하는 용강을 외부로 배출하는 토출부를 포함하고, 토출부는 노즐바디의 측면 둘레방향을 따라 복수의 행과 열을 이루도록 배열된 복수의 토출홀을 포함하고, 복수의 토출홀 중 적어도 하나의 행을 이루는 토출홀들의 용강 토출방향은 복수의 토출홀 중 다른 하나의 행을 이루는 토출홀들의 용강 토출방향과 상이하게 마련된다.

Description

연속주조기용 침지노즐{SUBMERGED ENTRY NOZZLE FOR CONTINUOUS CASTING}

본 발명은 연속주조기용 침지노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용강배출 시 와류현상을 저감할 수 있는 연속주조기용 침지노즐에 관한 것이다.

연속주조공정(continuous casting process)은 정련과정을 마친 용강이 담기는 래들(ladle)에서 롱노즐(long nozzle)을 통해 턴디쉬(tundish)로 용강이 주입되고, 턴디쉬에 일시 저장된 용강이 턴디쉬와 주형(mold)사이에 위치되는 침지노즐을 거쳐 주형에 주입되며, 주형에서의1차 냉각, 주형하부에서의 2차 냉각을 거쳐 응고시킴에 따라 빌렛(billet), 블룸(bloom), 슬래브(slab) 등과 같은 주편을 생산하는 일련의 공정을 말한다.

턴디쉬에 수용된 용강을 주형 내로 공급하는 과정에서 용강은 턴디쉬의 출탕구에 설치되는 스토퍼 또는 슬라이딩 방식의 게이트에 의해 출탕이 단속되고, 침지노즐을 통해 주형 내로 공급된다.

턴디쉬로부터 주형으로의 용강 주입에 이용되는 침지노즐은 용강이 토출되는 개구된 한 쌍의 토출구가 침지노즐의 하측 측면에서 양측으로 형성된 구조를 가진다.

이때, 개구된 한 쌍의 토출구를 통해 주형 내부로 토출되는 용강은 주형 내부에서의 불규칙한 용강 흐름에 따른 와류 현상이 발생할 수 있어, 이로 인한 품질 저하를 해소하고자 침지노즐에서 토출되는 용강의 흐름을 제어하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.

한국등록특허 제10-0792733호 (2008.01.08 공고) 한국등록특허 제10-0333077호 (2002.10.19 공고) 한국공개특허 제10-2009-0073500호 (2009.07.03 공개)

본 발명의 실시 예들은 간단한 구조에 의해 몰드 내로 토출되는 용강의 와류 현상을 저감할 수 있는 연속주조기용 침지노즐을 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 종사자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연속주조기에서 용강을 주입하는데 이용하는 침지노즐로서, 바닥이 밀폐되며, 내부에 용강이 유동하는 용강유로를 구비한 노즐바디와, 상기 노즐바디의 측면에 형성되고, 상기 용강유로에 유동하는 용강을 외부로 배출하는 토출부 및 상기 토출부는 상기 노즐바디의 측면 둘레방향을 따라 복수의 행과 열을 이루도록 배열된 복수의 토출홀을 포함하고, 상기 복수의 토출홀 중 적어도 하나의 행을 이루는 토출홀들의 용강 토출방향은 상기 복수의 토출홀 중 다른 하나의 행을 이루는 토출홀들의 용강 토출방향과 상이하게 마련되는 연속주조기용 침지노즐이 제공될 수 있다.

또한 상기 복수의 토출홀 중 적어도 하나의 행을 이루는 토출홀에서 배출되는 용강은 수평방향을 향해 배출되고, 상기 복수의 토출홀 중 나머지 행을 이루는 토출홀에서 배출되는 용강은 상기 적어도 하나의 행을 이루는 토출홀에서 배출되는 용강과 교차하는 방향을 향해 배출될 수 있다.

또한 상기 복수의 행 중 중간행 부분에 배열되는 복수의 토출홀은 수평방향을 향해 용강을 배출하고, 상기 복수의 행 중 상기 중간행 상부에 배열되는 복수의 토출홀은 하부방향을 향해 용강을 배출하고, 상기 복수의 행 중 상기 중간행 하부에 배열되는 복수의 토출홀은 상부방향을 향해 용강을 배출할 수 있다.

또한 상기 토출부는 상기 노즐바디의 바닥과 인접한 위치에 형성될 수 있다.

또한 상기 복수의 토출홀은 일정패턴을 이루는 패턴홀영역이 상기 노즐바디의 측면 원주방향을 따라 복수개 배열될 수 있다.

또한 상기 복수의 토출홀은 각각 용강이 배출되도록 상기 노즐바디의 측면에 형성되는 토출유로를 포함하고, 상기 토출유로는 수평유로 및 하향 경사진 하향경사유로와 상향 경사진 상향경사유로 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 용강 토출각도가 서로 다른 복수의 토출홀을 구비함으로써 침지노즐로부터 토출되는 용강의 와류현상을 저감할 수 있어 용강 품질 향상을 이룰 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속주조기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 턴디쉬와 몰드를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 침지노즐을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 침지노즐의 토출부 부분을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 침지노즐에서 토출되는 용강의 유동 흐름을 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

또한 “제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원서 에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 발명을 제한 및 한정하려는 의도는 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원서 에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분과 "연결" 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속주조기를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 턴디쉬와 몰드를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연속주조기는 용강이 담기는 래들(ladle,10)과, 래들(10) 및 후속 래들(10a)을 지지하고 회전시키는 래들 터렛(ladle turret,11)과, 래들(10)과 주형(30)의 중간에 위치하여 래들(10)로부터 용강을 공급받아 일시적으로 저장하는 턴디쉬(tundish,20)와, 턴디쉬(20)로부터 침지노즐(40)을 통해 용강을 공급받고, 용강을 일정한 형상으로 초기 응고시키는 주형(mold,30) 및 미응고 주편으로부터 열을 빼앗아 응고를 완료시키면서 주편을 벤딩(bending) 또는 교정(straightening)할 수 있는 롤과 분사노즐(spray nozzle)로 구성된 2차 냉각대(50)와, 2차 냉각대(50)를 통과한 주편을 소정 길이로 절단하는 절단장치(60)를 포함한다.

즉 제강공정에서 정련된 용강은 래들(10)에 수용되어 운반된 후 래들 터렛(11)에 지지되어 턴디쉬(20)에 공급되고, 턴디쉬(20)에 일시 저장된 용강은 슬라이딩 게이트(25) 및 침지노즐(40)을 통해 주형(30)으로 공급된다. 주형(30) 내부로 공급된 용강은 주형(30) 내에서 초기 응고된 후 2차 냉각대(50)를 통과하면서 완전한 응고가 이루어지고, 절단장치(60)에 의해 소정길이로 절단되어 빌렛, 슬래브, 블룸과 같은 주편으로 제작된 후 이송 롤러(61)를 따라 야드 등으로 이송되게 된다.

한편 턴디쉬(20)에서 주형(30)으로의 용강 공급은 침지노즐(40)을 통해 이루어지는데, 이때 침지노즐(40)을 통해 주형(30) 내부로 토출되는 용강의 유동장은 초기 응고 과정에서 열 전달에 큰 영향을 미칠 뿐 아니라, 주편의 품질에도 밀접한 관련이 있게 된다.

따라서 본 발명의 실시 예에서는 주형 내부로 토출되는 용강의 흐름을 완화시킴에 의해 주형 내부에서의 와류 발생을 저감할 수 있는 침지노즐을 제공한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 침지노즐을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 침지노즐의 토출부 부분을 도시한 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 침지노즐(40)은 노즐바디(41)와, 노즐바디(41)의 측면에 형성된 토출부(100)를 포함한다.

노즐바디(41)는 상단이 개방된 중공의 원통형상으로 이루어질 수 있고, 그 내부에는 턴디쉬(20)로부터 공급된 용강이 이동하는 용강유로(43)가 형성될 수 있다. 노즐바디(41)의 개방된 상단은 턴디쉬(20)에 연결되어 용강유로(43)를 턴디쉬(20)의 내부와 연통되고, 노즐바디(41)의 바닥은 턴디쉬(20)에서 용강유로(43)를 따라 이동하는 용강이 주형(30) 내에서 직하로 하강되는 것을 방지하도록 밀폐된 형태로 마련될 수 있다. 이는 주형(30) 내에서 직하로 하강하는 토출류에 의한 응고셀 형성이 지연되는 것을 방지하기 위함이다.

토출부(100)는 용강유로(43)를 통해 유동하는 용강을 주형(30) 내부로 토출시키기 위한 구성으로서, 용강의 토출시 발생할 수 있는 회전와류를 저감시킬 수 있는 복수의 토출홀(110)로 구성될 수 있다.

복수의 토출홀(110)은 노즐바디(41)의 바닥과 인접한 노즐바디(41)의 측면 둘레방향을 따라 복수의 행과 열을 이루도록 배열될 수 있다. 복수의 행과 열을 이루도록 배열되는 복수의 토출홀(110)은 노즐바디(41)의 측면 둘레를 따라 등 간격을 이루는 격자형태로 마련될 수 있고, 또는 복수의 토출홀(110) 중 일부가 일정패턴을 형성하는 패턴홀영역(120)이 노즐바디(41)의 측면 원주방향을 따라 일정간격을 두고 복수개 배열된 형태로 마련될 수 있다.

여기서 패턴홀영역(120)은 중간행(110a)에 일렬로 배열된 3개의 토출홀과, 중간행(110a)을 기준으로 그 상부행(110b)에 삼각 형태로 배열된 3개의 토출홀과, 중간행(110a)을 기준으로 그 하부행(110c)에 삼각 형태로 배열된 3개의 토출홀을 포함하도록 구성하여 각 패턴홀영역(120)에서 분출되는 용강 흐름을 완화시킴에 의해 와류 발생을 줄일 수 있다.

또한 복수의 토출홀(110) 중 적어도 일부는 토출방향이 서로 다르도록 마련될 수 있다. 일 예로, 복수의 토출홀(110) 중 하나의 행을 이루도록 배열되는 토출홀들의 용강 토출방향과 복수의 토출홀(110) 중 다른 하나의 행을 이루도록 배열되는 토출홀들의 용강 토출방향은 상이하게 마련되어, 복수의 토출홀(110)에 의해 토출되는 토출류가 서로 교차할 수 있도록 마련될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 복수의 행을 이루도록 배열된 복수의 토출홀(110) 중 중간행(110a) 부분에 배열되는 복수의 토출홀(110)은 용강을 수평방향으로 배출할 수 있는 수평유로(111)가 형성되고, 중간행(110a)을 기준으로 그 상부 행(110b)에 배치되는 복수의 토출홀(110)은 용강을 하향 경사진 방향으로 배출할 수 있는 하향경사유로(112)가 형성되고, 중간행(110a)을 기준으로 그 하부 행(110c)에 배치되는 복수의 토출홀(110)은 용강을 상향 경사진 방향으로 배출할 수 있는 상향경사유로(113)가 형성될 수 있다.

이러한 구성을 통하여, 도 5에 도시된 바와 같이 턴디쉬(20)로부터 침지노즐(40)에 마련된 복수의 토출홀(110)을 통해 주형(30) 내부로 토출되는 용강류는 수평방향으로 흐르는 수평 용강류를 기준으로 상하에서 하강 용강류와 상승 용강류가 수평 용강류에 충돌하여 합류하게 됨으로써 용강 흐름을 완화시켜 주형(30) 내부의 상승 용강류 또는 하류 용강류에 의한 와류 발생을 현저히 저감시킬 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 래들, 30: 턴디쉬,
30: 주형, 40: 침지노즐,
41: 노즐바디, 100: 토출부,
110: 토출홀, 111: 수평유로,
112: 하향경사유로, 113: 상향경사유로.

Claims (6)

1. 연속주조기에서 용강을 주입하는데 이용하는 침지노즐로서,
   바닥이 밀폐되며, 내부에 용강이 유동하는 용강유로를 구비한 노즐바디;
   상기 노즐바디의 측면에 형성되고, 상기 용강유로에 유동하는 용강을 외부로 배출하는 토출부; 및
   상기 토출부는 상기 노즐바디의 측면 둘레방향을 따라 복수의 행과 열을 이루도록 배열된 복수의 토출홀을 포함하고,
   상기 복수의 토출홀 중 적어도 하나의 행을 이루는 토출홀들의 용강 토출방향은 상기 복수의 토출홀 중 다른 하나의 행을 이루는 토출홀들의 용강 토출방향과 상이하게 마련되는 연속주조기용 침지노즐.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 토출홀 중 적어도 하나의 행을 이루는 토출홀에서 배출되는 용강은 수평방향을 향해 배출되고,
   상기 복수의 토출홀 중 나머지 행을 이루는 토출홀에서 배출되는 용강은 상기 적어도 하나의 행을 이루는 토출홀에서 배출되는 용강과 교차하는 방향을 향해 배출되는 연속주조기용 침지노즐.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 행 중 중간행 부분에 배열되는 복수의 토출홀은 수평방향을 향해 용강을 배출하고,
   상기 복수의 행 중 상기 중간행 상부에 배열되는 복수의 토출홀은 하부방향을 향해 용강을 배출하고,
   상기 복수의 행 중 상기 중간행 하부에 배열되는 복수의 토출홀은 상부방향을 향해 용강을 배출하는 연속주조기용 침지노즐.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 토출부는 상기 노즐바디의 바닥과 인접한 위치에 형성되는 연속주조기용 침지노즐.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 토출홀은 일정패턴을 이루는 패턴홀영역이 상기 노즐바디의 측면 원주방향을 따라 복수개 배열되는 연속주조기용 침지노즐.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 토출홀은 각각 용강이 배출되도록 상기 노즐바디의 측면에 형성되는 토출유로를 포함하고,
   상기 토출유로는 수평유로; 및,
   하향 경사진 하향경사유로와 상향 경사진 상향경사유로 중 적어도 어느 하나를 포함하는 연속주조기용 침지노즐.
   
   

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