KR20160083927A - 노즐 및 주조 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스틸 주조를 위한 침지 노즐(1)로서:
ㆍ 유입구 부분(1A),
ㆍ 상기 유입구 부분(1A)으로부터 또는 유입구 부분에 인접하여 제1 길이방향 축(X1)을 따라서 연장되는 세장형 부분(1B),
ㆍ 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 외측 둘레벽 상에 개방되어 있는 제1 유출구 전방 포트(35)를 포함하는, 유출구 부분(1C),
상기 유입구 오리피스(18)에서 개방되어 있고, 적어도 상기 제1 전방 포트(35)를 통해서 분위기로 개방되는 곳인 노즐의 유출구 부분(1C)에서 적어도 부분적으로 연장되며, 제1 길이방향 축(X1)에 평행하게 연장되는 주입 보어(50)로서, 제1 전방 포트는, 보어(50)와 만나는 전방 포트 유입구(35i)로부터 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽에서 개방되어 있는 전방 포트 유출구(35o)까지, 상기 제1 길이방향 축(X1)을 가로지르는 전방 포트 방향(Y1)을 따라 연장되는 것인, 보어를 포함하고,
ㆍ 제1 길이방향 축(X1)에 대해서 수직하며 전방 포트 유입구(35i)를 통과하는 평면을 따른 노즐 유출구 부분(1C)의 평면 절단면이:
o 보어 둘레(50P)에 의해서 그리고 상기 보어 둘레에 의해서 획정된 영역의 보어 중심(50x)에 의해서 규정되는, 보어(50)의 윤곽선과,
o 벽 둘레(1P)에 의해 획정된 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽의 윤곽선 및 상기 벽 둘레에 의해 획정된 영역의 벽 중심(1x), 그리고
o 보어 중심(50x)이 통과하고, 전방 포트 방향(Y1)의 정투영에 평행한 방향을 따라서 절단면의 평면으로 연장되는 제1 횡방향 축(Y)
을 포함하며, 상기 평면 절단면에서,
ㆍ 보어 중심(50x)과 벽 중심(1x)은 별개이고 거리(d≠0)를 두고 이격되어 있으며,
ㆍ 제1 횡방향 축(Y)을 따라 보어 중심(50x)으로부터 벽 둘레(1P)까지 연장되는 세그먼트는, 벽 중심(1x)으로부터 제1 횡방향 축(Y)과 벽 둘레(P) 사이의 교차점까지 연장되는 세그먼트보다 긴 것을 특징으로 한다.

Description

노즐 및 주조 설비{NOZZLE AND CASTING INSTALLATION}

본 발명은 H-빔 등과 같은 금속 빔 주조용 노즐에 관한 것이다. 본 발명의 노즐은 몰드 내로의 금속 유동의 보다 양호한 제어를 가능하게 하여, 결함이 적은 금속 빔을 생산한다.

금속 성형 프로세스에서, 금속 멜트가 어느 한 야금학적 용기로부터 다른 용기로, 몰드로 또는 공구로 이송된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 레이들(ladle)(11)이 노(爐)로부터의 금속 멜트로 채워지고 턴디시(tundish)(10)로 이송된다. 이어서, 슬래브, 빌렛, 빔 또는 잉곳을 형성하기 위해서, 금속 멜트가 주입 노즐(1)을 통해서 턴디시로부터 몰드에 부어질 주조될 수 있다. 야금학적 용기로부터 나오는 금속 멜트의 유동은, 중력에 의해 상기 용기의 하부에 위치해 있는 노즐 시스템(1, 111)을 통과하게 움직여지게 된다. 특히, 턴디시(10)는 그 하부 바닥(10a)에, 턴디시의 내부를 몰드와 유체 연통시키는 노즐(1)이 마련되어 있다. 일부 설비는 턴디시 없이 이루어지고 레이들을 몰드에 직접 연결한다.

일부 경우에, 최적의 몰드 충전 및 몰드에 유입되는 금속의 열 프로파일을 보장하기 위해, 2개의 노즐이 단일 몰드에 대해서 이용된다. US39311850와 같은, 단순한 직사각형 프로파일을 위해서 이러한 해결책이 이용될 수 있으나, 이는 H-형상의 빔 또는 유사물과 같은 복잡한 형상의 금속 부품을 몰딩하는 데 일반적으로 이용된다. 예를 들어, JPH09122855는 H-빔의 각 플랜지와 웨브(web) 사이의 교차부에 위치되는 2개의 노즐에 의해서 공급되는 H-빔 몰드를 개시한다("플랜지"가 "H"의 2개의 측방향 요소를 지칭하고 "웨브"가 양 플랜지를 연결하는 중간 요소를 지칭하며; H-빔이 또한 종종 I-빔으로서 지칭되고, 2개의 용어가 본원에서 동의어로서 사용되고 있다는 것을 주목하여야 할 필요가 있다). 단일 몰드에 2개의 노즐을 이용하는 것은 몇 가지 단점을 초래한다. 첫 번째로, 생산 비용이 증가되는 데, 이는 단일 노즐 대신에 2개의 노즐이 요구되기 때문이다. 두 번째로, 전체적인 금속 공급 유동이 불균일해지지 않도록, 2개의 노즐의 유량이 주조 동안에 잘 조화되어야 한다. 이러한 것은 달성이 용이하지 않다.

몰드마다 단일 노즐을 포함하고, 그에 따라 설명한 바와 같이 2개의 노즐을 이용하는 것과 연관된 전술한 단점을 해결하는, H-빔 주조 설비가, 예를 들어 JPS58224050, JPH115144 및 JPH05146858에 제안되어 있다. 전술한 문헌의 각각에서, 노즐의 둘레벽에서 개방된 전방 포트뿐만 아니라 단부 유출구를 포함하는 단일 노즐이 H-몰드의 단 하나의 플랜지와 웨브 사이의 교차부에 배치된다. 몰드에 대한 노즐의 오프셋 배치로 인해서, 이러한 노즐들은 보다 복잡한 전방 포트 디자인을 갖는데, 이 디자인에서 개구부들은, 몰드에 대해서 대칭적으로 배치되는 노즐들에서의 경우와 같이, 수직 평면에 대해서 대칭적으로 노즐의 주변 둘레에 분포되어 있지는 않다. 이러한 노즐들은 웨브에 평행하게 연장되며 H-몰드의 대향 플랜지를 향해 개방되어 있는 제1 전방 포트를 적어도 포함한다. 노즐 측부 상에 위치된 플랜지의 모서리의 적절한 충전을 보장하기 위해, 전술한 노즐이 또한 제1 전방 포트와 Y자를 형성하는 2개의 전방 포트를 포함한다. 전방 포트는 일반적으로 하향 연장된다.

응고된 금속 브릿지가 노즐과 저온 몰드 벽 사이에서 형성되지 않도록, 노즐과 몰드 벽 사이의 접촉을 피하여야 한다는 것을 염두에 두고서, H-몰드의 웨브와 플랜지의 교차부에서 이용 가능한 간극에 의해 노즐의 크기가 제한된다. 이는 상기한 노즐에 의해 달성 가능한 유량에 있어서 중요하고, 그 결과 둘레벽의 크기가 제한되어, 축방향 보어 및 전방 포트의 크기도 또한 제한된다. JPH09122855는, H-몰드의 웨브와 각각의 플랜지 사이의 교차점에서 이용 가능한 간극을 최적화하기 위해, 둥근 코너를 가지는, 삼각형의 횡단면 형상을 가지는 노즐의 쌍을 제안한다. 상기한 노즐에는, 역시 삼각형 형상인, 단부 유출구 만이 마련되고, 전방 포트를 포함하지 않는다.

몰드를 채우는 용융 금속의 유동 프로파일과 열 프로파일은, 물론 무결점 빔의 생산을 보장하는데 있어서 가장 중요하다. H-빔 몰드에 있어서 유동 프로파일과 열 프로파일은 양자 모두, 상기한 단일 노즐의 디자인에 대해서, 특히 전방 포트의 수, 위치 및 디자인에 대해서 매우 민감하다. 예를 들어, 제어되지 않는 난류를 일으키고 몰드를 급속히 침식시켜 몰드의 사용 수명을 감소시키는, 과다한 모멘텀으로 몰드 벽을 타격하는 발생 가능한 금속 제트를 가능한 한 방지하는, 안정적인 몰드의 적시 충전을 보장하는 것이 중요하다. 와류 및 난류가 형성될 때, 빔의 냉각은 제어하기가 보다 어려워지고 결함이 드러난다.

본 발명의 목적은, H-빔, T-빔, L-빔, C-빔 등과 같은 복잡한 형상의 몰드를 충전하기에 적합한 노즐로서, 상기한 몰드 내로 침투하는 금속 제트의 제어를 향상시켜, 유동 프로파일과 열 프로파일을 보다 매끄럽게 만들고, 그리고 궁극적으로 금속 빔의 결함 농도를 매우 낮게 만드는 것이다. 본 발명의 이러한 그리고 다른 장점이 이하의 섹션에서 제시된다.

본 발명은 첨부된 독립항에서 한정된다. 바람직한 실시예가 종속항에서 한정되어 있다. 특히, 본 발명은 스틸 주조를 위한 침지 노즐로서:

ㆍ 노즐의 제1 단부에 위치해 있고 유입구 오리피스를 포함하는 유입구 부분,

ㆍ 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 유입구 부분으로부터 또는 유입구 부분에 인접하여 제1 길이방향 축(X1)을 따라서 연장되는 세장형 부분,

ㆍ 제1 단부의 반대편에 있는, 노즐의 제2 단부에 인접하여 위치해 있고 노즐의 제2 단부를 포함하는 유출구 부분으로서, 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 외측 둘레벽 상에 개방되어 있는 제1 유출구 전방 포트를 포함하는, 유출구 부분,

ㆍ 상기 유입구 오리피스에서 개방되어 있고, 노즐의 세장형 부분을 따라서 연장되며, 그리고 적어도 상기 제1 전방 포트를 통해서 분위기로 개방되는 곳인 노즐의 유출구 부분 내에서 적어도 부분적으로 연장되는, 제1 길이방향 축(X1)에 평행하게 연장되는 보어로서, 제1 전방 포트는, 보어와 만나는 전방 포트 유입구로부터 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽에서 개방되어 있는 전방 포트 유출구까지, 제1 길이방향 축(X1)을 가로지르는 전방 포트 방향(Y1)을 따라 연장되는 것인, 보어를 포함하고,

ㆍ 제1 방향(X1)에 대해서 수직하며 전방 포트 유입구를 통과하는 평면을 따른 노즐 유출구 부분의 평면 절단면(planar cut)이:

o 보어 둘레(50P)에 의해서 그리고 상기 보어 둘레에 의해서 획정된 영역의 보어 중심(50x)에 의해서 규정되는, 보어(50)의 윤곽선과,

o 벽 둘레(1P)에 의해 획정된 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽의 윤곽선 및 상기 벽 둘레에 의해 획정된 영역의 벽 중심(1x), 그리고

o 보어 중심(50x)이 통과하고, 전방 포트 방향(Y1)의 정투영에 평행한 방향을 따라서 절단면의 평면으로 연장되는 제1 횡방향 축(Y)

을 포함하고,

세장형 부분(1B)과 유출구 부분 양자 모두의 둘레벽은 실질적으로 노즐의 전체 길이에 걸쳐서 길이방향 축(X1)에 대해 센터링되어 있으며, 적어도 제1 전방 포트의 레벨에서, 보어는 제1 전방 포트에 반대인 방향으로 제1 길이방향 축(X1)에 대해 평행하고 오프셋되어 있는 제2 길이방향 축(X2)을 따라 연장되게 기하형태를 변경하며,

ㆍ 노즐은, 제1 길이방향 축(X1)에 대하여 제1 전방 포트(35)의 방향에 반대인 방향을 따라서 연장되고 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 방향(Y1)에 의해 획정되는 평면에 속하는 전방 포트를 포함하지 않으며, 상기 평면 절단면에서,

ㆍ 보어 중심(50x)과 벽 중심(1x)은 별개이고 거리(d≠0)를 두고 이격되어 있다.

ㆍ 제1 횡방향 축(Y)을 따라 보어 중심(50x)으로부터 벽 둘레(1P)까지 연장되는 세그먼트의 길이(L1)는, 벽 중심(1x)으로부터 제1 횡방향 축(Y)과 벽 둘레(P) 사이의 교차점까지 연장되는 세그먼트 길이(L1)보다 길다. L1/L2비는 바람직하게는 적어도 1.05이고, 더 바람직하게는 적어도 1.1이며, 가장 바람직하게는 적어도 1.25이다.

이러한 기하구조는 전방 포트 채널의 실질적인 세장화를 허용하며, 이는, 동심 관계인 보어 및 둘레벽을 가지는 종래의 노즐에서 이제까지 가능하였던 것보다 더 안정적인 금속 유동과 이 금속 유동의 모멘텀의 소산을 허용한다.

"분위기로의 개방"이라는 표현은 노즐의 외부를 둘러싸는 분위기로의 개방을 의미한다. 노즐 전방 포트가 몰드의 공동 내에 삽입되어 있는 경우, "분위기"는 상기 노즐 전방 포트를 둘러싸는 몰드의 공동에 의해서 획정되는 공간을 지칭한다. 본원에서 "전방 포트"는, 축방향 보어와 유체 연통해 있고 축방향 보어로부터 횡방향으로 연장되며 적어도 부분적으로 노즐 둘레벽에서 개방되어 있는 유출구를 포함하는 포트 채널의 보편적인 정의로서 사용된다. 이는, 도 3의 하부 전방 포트 등과 같이, 포트가 또한 둘레벽에서 개방되어 있는 경우에, 노즐의 제2 단부에서 부분적으로 개방되어 있는 포트를 포함한다.

평면 도형 또는 이차원적인 형상의 "중심"은 그 형상 내의 모든 지점의 산술 평균 ("평균적") 위치로서 규정된다. 다시 말해서, 소정 영역에서 잘라낸 판지가 연필의 선단부 상에서 완벽하게 균형을 이룰 수 있는 지점이 상기 중심이다(밀도와 중력장은 균일하다고 가정). 기하학에서, 이차원 도형의 "무게중심"이라는 용어는 "중심"과 동의어이고, 물리학에서 "무게중심"과 "중심"은 밀도가 균일한 형상들에서만 단일 지점을 형성한다.

바람직한 실시예에서, 보어의 기하형태에서의 변경은, 적어도 제1 횡방향 축(Y)의 방향을 따라 얇아지는 보어를 포함한다. 그렇지 않으면, 제1 길이방향 축(X1)과 제2 길이방향 축(X2)은 동축 관계일 수 있다.

유출구 부분은 노즐의 제2 단부에서 개방된 단부 유출구를 더 포함하는 것이 바람직하다. 유출구 부분은, 보어로부터 유출구 부분의 둘레벽까지, 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 축 양자 모두에 대해서 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 2차 전방 포트를 더 포함하는 것이 더 바람직하다. 적어도 2개의 상기한 2차 전방 포트가 제공되어, 제1 전방 포트와 함께 Y-형상을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 유출구 부분이 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 축에 의해 규정된 절반-평면 내에 포함되는 축을 따라서 연장되는 제2 전방 포트를 더 포함할 때, 금속 유동 모멘텀의 보다 양호한 소산이 얻어진다. 이러한 제2 전방 포트가 제1 전방 포트의 위에 또는 아래에 위치된다.

제1 전방 포트는 길이방향 축(X1)에 수직으로 또는 하향으로 연장될 수 있다. 다시 말해서, 전방 포트 유출구의 중심이 전방 포트 유입구의 중심과 동일한 노즐 제2 단부로부터의 거리에 있을 수 있거나, 전방 포트 유입구의 중심보다 노즐 제2 단부에 더 가까이 있을 수 있다.

본 발명은 또한 금속 빔을 주조하기 위한 주조 설비로서,

(a) 적어도 하나의 침지 노즐(1)이 마련되어 있는 야금학적 용기(10, 11)로서, 침지 노즐은 제1 길이방향 축(X1)에 평행하게 연장되며 야금학적 용기의 바닥에 연결된 것이고, 상기 노즐은

ㆍ 노즐의 제1 단부에 위치해 있고 유입구 오리피스(18)를 포함하는 유입구 부분(1A),

ㆍ 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 유입구 부분(1A)으로부터 또는 유입구 부분에 인접하여 제1 길이방향 축(X1)을 따라서 연장되는 세장형 부분(1B),

ㆍ 제1 단부의 반대편에 있는, 노즐의 제2 단부에 인접하여 위치해 있고 노즐의 제2 단부를 포함하는 유출구 부분(1C)으로서, 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 외측 둘레벽 상에 개방되어 있는 제1 유출구 전방 포트(35)를 포함하는, 유출구 부분(1C),

ㆍ 상기 유입구 오리피스(18)에서 개방되어 있고, 노즐의 세장형 부분(1B)을 따라서 연장되며, 그리고 적어도 상기 제1 전방 포트(35)를 통해서 분위기로 개방되는 곳인 노즐의 유출구 부분(1C) 내에서 적어도 부분적으로 연장되는, 제1 길이방향 축(X1)에 평행하게 연장되는 보어(50)로서, 제1 전방 포트는, 보어(50)와 만나는 전방 포트 유입구(35i)로부터 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽에서 개방되어 있는 전방 포트 유출구(35o)까지, 상기 제1 길이방향 축(X1)을 가로지르는 전방 포트 방향(Y1)을 따라 연장되는 것인, 보어를 포함하고,

ㆍ 제1 길이방향 축(X1)에 대해서 수직하며 전방 포트 유입구(35i)를 통과하는 평면을 따른 노즐 유출구 부분(1C)의 평면 절단면이:

o 보어 둘레(50P)에 의해서 그리고 상기 보어 둘레에 의해서 획정된 영역의 보어 중심(50x)에 의해서 규정되는, 보어(50)의 윤곽선과,

o 벽 둘레(1P)에 의해 획정된 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽의 윤곽선 및 상기 벽 둘레에 의해 획정된 영역의 벽 중심(1x), 그리고

o 보어 중심(50x)이 통과하고, 전방 포트 방향(Y1)의 정투영에 평행한 방향을 따라서 절단면의 평면 상으로 연장되는 제1 횡방향 축(Y)을 포함하는 것인 야금학적 용기와,

(b) 제1 몰드 방향을 따라서 연장되는 적어도 제1 세장형 부분과, 제1 몰드 방향에 대해 가로지르는 제2 몰드 방향을 따라서 연장되는 적어도 제2 세장형 부분으로 분할되는 횡단면을 규정하는 빔 블랭크 몰드(100)

를 포함하고,

ㆍ 노즐은, 길이방향 축에 대하여 제1 전방 포트(35)의 방향에 반대인 방향을 따라서 연장되고 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 방향(Y1)에 의해 획정되는 평면에 속하는 전방 포트를 포함하지 않으며, 상기 평면 절단면에서,

ㆍ 보어 중심(50x)과 벽 중심(1x)은 별개이고 거리(d≠0)를 두고 이격되어 있으며,

ㆍ 제1 횡방향 축(Y)을 따라 보어 중심(50x)으로부터 벽 둘레(1P)까지 연장되는 세그먼트의 길이(L1)는, 벽 중심(1x)으로부터 제1 횡방향 축(Y)과 벽 둘레(P) 사이의 교차점까지 연장되는 세그먼트 길이(L1)보다 긴 것을 특징으로 하고,

상기 제1 몰드 방향은 제1 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 방향(Y1)을 포함하는 평면 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 주조 설비에 관한 것이다.

본 발명의 주조 설비 내의 블랭크 빔 몰드는 T-횡단면, L-횡단면, X-횡단면, C-횡단면, 또는 H-횡단면을 가질 수 있다. 블랭크 빔 몰드가 바람직하게 H-횡단면을 갖는데, H의 웨브는 제1 세장형 부분에 의해서 형성되는 것이고, 2개의 측방향 플랜지는 제2 세장형 부분 및 제3 세장형 부분에 의해서 형성되는 것이며, 양자 모두가 제1 세장형 부분에 수직하고, 상기 침지 노즐은 H-빔 횡단면의 플랜지 및 웨브와 교차하는 영역에 배치된다. 본 발명의 주조 설비는 바람직하게는 블랭크 빔 몰드마다 단일 침지 노즐을 포함한다.

본 발명의 속성의 보다 완전한 이해를 위해서, 첨부 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 참조한다.
도 1은 금속 빔을 주조하기 위한 주조 설비의 개관도이다.
도 2는 H-몰드에 삽입된 본 발명에 따른 노즐의 예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 노즐들의 실시예들을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 노즐들의 다른 실시예들과 종래 기술의 노즐(도 4a)을 비교하여 보여준다.
도 5는 본 발명에 따른 노즐의 유출구 부분의 다른 실시예를 보여준다.
도 6은 종래 기술의 노즐의 전방 포트 길이와 본 발명에 따른 노즐을 비교한다.
도 7은 벽 중심의 위치를 어떻게 실험적으로 결정하는지를 보여준다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 노즐이 3개의 주요 부분으로 분할될 수 있다:

ㆍ 노즐의 제1 단부에 위치해 있고 유입구 오리피스(18)를 포함하는 유입구 부분(1A),

ㆍ 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 유입구 부분(1A)으로부터 또는 유입구 부분에 인접하여 제1 길이방향 축(X1)을 따라서 연장되는 세장형 부분(1B),

ㆍ 제1 단부의 반대편에 있는, 노즐의 제2 단부에 인접하여 위치해 있고 노즐의 제2 단부를 포함하는 유출구 부분(1C)으로서, 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 외측 둘레벽 상에 개방되어 있는 제1 유출구 전방 포트(35)를 포함하는, 유출구 부분(1C).

노즐은, 상기 유입구 오리피스(18)에서 개방되어 있고, 노즐의 세장형 부분(1B)을 따라서 연장되며, 그리고 적어도 상기 제1 전방 포트(35)를 통해서 분위기로 개방되는 곳인 노즐의 유출구 부분(1C) 내에서 적어도 부분적으로 연장되는, 제1 길이방향 축(X1)에 평행하게 연장되는 보어(50)로서, 제1 전방 포트는, 보어(50)와 만나는 전방 포트 유입구(35i)로부터 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽에서 개방되어 있는 전방 포트 유출구(35o)까지, 상기 제1 길이방향 축(X1)을 가로지르는 전방 포트 방향(Y1)을 따라 연장되는 것인, 보어를 더 포함한다.

본 발명에 따른 노즐이, 통상적으로 몰드(100)의 플랜지(100f)와 웨브(100w)의 교차부에서, 웨브에 수직인 몰드의 대칭 평면에 대해서 오프셋되어 위치해 있는, 단일 노즐을 몰드마다 이용하여, H-빔과 같은 복잡한 형상을 주조하는데 있어서 특히 적합하기 때문에, 금속은 길이방향 축(X1)이 지나는 수직 평면에 대해서 대칭적으로 노즐 전방 포트의 외부로 유동하지 않아야 한다. 특히, 제1 전방 포트(35)는 사용 시에, 몰드 웨브(100w)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되도록 디자인되어 있고, 그리고 상기 노즐의 웨브와의 교차부가 위치해 있는 플랜지(100f)로부터 멀어지게 배향된다. 몰드 플랜지의 외측 벽(100f-out)의 부근이 노즐 전방 포트(35) "뒤"에 위치해 있기 때문에(도 6d 참조), 본 발명에 따른 노즐이 길이방향 축에 대한 제1 전방 포트(35)의 방향에 반대인 방향을 따라서 연장되고 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 축(Y1)에 의해 획정되는 평면에 속하는 전방 포트를 포함하지 않는다.

전방 포트 유입구(35i)를 통과하는 제1 방향(X1)에 수직인 평면을 따른 노즐 유출구 부분(1C)의 평면 절단면에서, 이하의 특징이 식별될 수 있다:

o 보어 둘레(50P)에 의해서 그리고 상기 보어 둘레에 의해서 획정된 영역의 보어 중심(50x)에 의해서 규정되는, 보어(50)의 윤곽선과,

o 벽 둘레(1P)에 의해 획정된 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽의 윤곽선 및 상기 벽 둘레에 의해 획정된 영역의 벽 중심(1x), 그리고

ㆍ 벽 중심(1x)으로부터 제1 횡방향 축(Y)과 벽 둘레(P) 사이의 교차점까지 연장되는 세그먼트보다 긴, 제1 횡방향 축(Y)을 따라 보어 중심(50x)으로부터 벽 둘레(1P)까지 연장되는 세그먼트.

보어 중심(50x)과 벽 중심(1x)은 별개이고 거리(d≠0)를 두고 이격되어 있는 것이 중요하다. 상기 평면 절단면 상에서 선형으로 연장되는 제1 전방 포트(35)가 따르는 방향은, 보어 중심(50x)으로부터 출발하여 벽 둘레(1P)에 이르기까지 연장되는 제1 횡방향 축(Y)에 의해 규정된다. 바람직한 실시예에서, 보어 중심(50x)과 벽 중심(x)은 양자 모두 제1 횡방향 축에 속한다.

제1 전방 포트(35)가 경사져 있는 경우[즉, 전방 포트 방향(Y1)이 길이방향 축(X1)에 대해 수직이 아닌 경우], 전방 포트 유출구(35o)가 절단면 평면의 밖에 있을 수 있다. 이러한 것은, 예를 들어, 도 4b~도 4d에서, 명료함을 위해 절단면 B-B가 2개의 평행한 평면에 만들어진 경우인데, 이는 유입구(35i)로부터 유출구(35o)까지의 제1 전방 포트(35)의 전체 길이를 보여주기 위한 것이다.

전술한 바와 같이, 영역의 "중심"(50x, 1x)은, 균질한 밀도를 갖는(즉, 내화재 밀도가 보어 밀도 보다 높다는 것을 무시) 영역의 무게중심와 동등한 것으로, 영역 내의 모든 지점의 산술 평균("평균적") 위치의 통상적인 기하학적 정의로 본원에서 이용된다. 원, 타원과 같은 단순한 도형의 경우에, 중심의 위치를 결정하는 것이 용이하다. 그러나, 덜 규칙적인 기하형태의 경우, 중심의 위치를 산출하는 것이 항상 용이하지는 않다. 도 7은 임의의 2차원 형상의 중심의 위치를 어떻게 실험적으로 결정하는지를 보여준다. 보어 또는 둘레벽의 윤곽선을 판지로부터 잘라낸다. 박판의 균일한 밀도를 보장하기 위해서, 보어 위치는 둘레벽의 형상을 나타내는 판지로부터 절취되지 않아야 한다. 도 7에는, 도 6d에서 거론된 노즐의 둘레벽의 윤곽선으로서, 원형 보어의 위치가 점선(절취되지는 않음)으로 표시되어 있는, 윤곽선이 나타내어져 있다. 이어서, 판지 박판은, 핀을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있는 방식으로, 박판 둘레 근처의 제1 지점에 삽입된 핀에 의해 유지되어 있고; 연직선이 핀으로부터 밑으로 드리워져 있다(도 7a 참조). 연직선의 위치는 본체에 그려져 있다(도 7b에서 점선 참조). 핀을 박판의 다른 지점에 삽입하여 실험을 반복한다. 두 라인의 교차부가 벽 중심(1x)이다(도 7b의 검은색 원 참조). 이러한 실험 방법은, 간단하고 신뢰 가능한 방식으로 임의의 표면의 중심을 결정할 수 있게 한다.

벽의 중심과 보어 중심 사이의 오프셋은 노즐의 전체 길이에 걸쳐 연장될 필요가 없다. 이러한 오프셋은 제1 전방 포트(35)의 레벨에서 유출구 부분에 존재하면 충분하다. 결과적으로, 보어(50)와 세장형 부분(1B)을 획정하는 외측 둘레벽은, 실질적으로 세장형 부분(1B)의 전체 길이에 걸쳐, 제1 길이방향 축(X1)에 대해 동심 관계일 수 있고, 오프셋은 도 3a, 도 4b~도 4d에 도시된 바와 같이 노즐의 하측 부분에만 형성될 수 있다. 별법으로서, 보어(50)와 노즐의 둘레벽 사이의 오프셋은 노즐 길이의 상당 부분을 따라, 또는 심지어 도 3b에 도시된 바와 같이 전체 노즐 길이를 따라 연장될 수 있다.

도 6a~도 6d에 도시된 바와 같이, 본 발명에 제안되어 있는 바대로 제1 전방 포트의 레벨에서 노즐 둘레벽에 대해 보어를 오프셋시킴으로써, 본 발명에 따른 노즐(도 6a~도 6d의 하측 절반부 참조)에 있어서 제1 전방 포트의 길이(L1 > L2)를, 종래의 "동축" 노즐(도 6a~도 6d의 상측 절반부 참조)의 길이(L1 = L2)에 비해, 상당히 증대시킬 수 있게 된다. 보다 긴 제1 전방 포트(35)는 복수의 장점을 갖는다. 첫 번째로, 제1 전방 노즐의 밖으로 흘러나오는 금속 멜트의 유동을 실질적으로 보다 더 안정화시킬 수 있어, 몰드의 웨브 섹션을 따라 비교적 긴 거리에서 분출되어 나오며, 그리고 짧은 전방 포트에 비해 실질적으로 난류의 발생이 줄어든다. 두 번째로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 본 발명(하측 절반부)에 따른 노즐의 전방 포트 유출구(35o)는, 종래의 "동축" 노즐(상측 절반부)에 비해 몰드 웨브 섹션 내로 더 깊게 연장되고, 그에 따라 몰드를 적절하게 충전하기 위해 금속 제트가 담당하여야 하는 거리가 단축된다. 세 번째로, 보다 긴 전방 포트(35)는 금속 유동의 모멘텀을 감소시킬 수 있게 하고, 그에 따라 노즐에 대향하는 몰드 플랜지의 외측 플랜지 벽(1OOf-out)에 대한 제트의 충격력이 감소될 수 있게 된다. 이는 충격 유동이 난류를 일으키고 몰드의 플랜지 외벽을 급속히 침식시키기 때문에 중요하다. 유한 요소 모델링(FEM) 또는 컴퓨터 유체 역학(CFD)은, 몰드에 있어서 서브-메니스커스(sub-meniscus) 속도가 높으면, 몰드 레벨 변동의 위험이 커지고, 노즐에 대향하는 플랜지와 웨브 사이의 반경의 레벨에서의 유동 분리(flow detachment)의 위험이 커진다는 것을 보여준다. 최저 서브-메니스커스 속도가 본 발명에 따른 노즐로 얻어지는데, 이는 보다 긴 제1 전방 포트(35)를 따라서 모멘텀 소산이 향상된 것에 기인한다.

도 3a, 도 4d, 도 5e~도 5h에 도시된 일 실시형태에서, 세장형 부분(1B)과 유출구 부분(1C) 양자 모두의 둘레벽은, 실질적으로 노즐의 전체 길이에 걸쳐서 길이방향 축(X1)에 대해 센터링될 수 있으며, 적어도 제1 전방 포트(35)의 레벨에서, 보어(50)는 제1 전방 포트에 반대인 방향으로 제1 길이방향 축(X1)에 대해 평행하고 오프셋되어 있는 제2 길이방향 축(X2)을 따라 연장되게 기하형태를 변경한다. 제2 길이방향 축(X2)을 따라 연장되는 보어 부분은, 적어도 제1 횡방향 축(Y)의 방향을 따라서, 제1 길이방향 축(X1)을 따라 연장되는 보어 부분보다 얇아지는 것이 바람직하다. 더 얇은 보어 부분은 도 4d, 도 5g, 도 5h에 도시된 바와 같이 더 넓은 상류측 보어 부분과 서로 모양이 비슷한 것일 수 있고, 이 경우 보어(50)는 그 전체 길이를 따라 원형 횡단면을 유지하며, 유출구 부분(1C)에서 더 작은 직경을 갖는다. 별법으로서, 더 얇은 보어 부분은 더 넓은 상류측 보어 부분과 다른 횡단면 형상을 가질 수 있다. 도 5e 및 도 5f는 원형 횡단면(상기 도면들에서 점선 참조)을 갖는 넓은 상류측 보어 부분과, 타원형 횡단면을 갖는 얇은 하류측 보어 부분을 보여주는데, 상기 타원의 단경은 제1 횡방향 축(Y)을 따라 있다. 제1 횡방향 축(Y)의 방향을 따라 보어의 하류측 부분의 직경을 감소시키는 것의 유일한 장점은, 소기의 금속 유동률을 확보하는 데 필요한 충분히 큰 보어 횡단면적을 유지하면서, 제1 길이방향 축(X1)과 제2 길이방향 축(X2) 사이의 오프셋(d)을 더 크게 할 수 있다는 것이다. 하류측 보어의 횡단면적 감소가 상사성을 가져야 하는지 혹은 한 방향만을 따라야 하는지는, 용례에 따라 좌우되며, 이에 따라 당업자는 보어 부분의 치수를 설정할 수 있다.

도 3b, 도 4b, 도 4c, 도 5a~도 5d에 도시된 제2 변형례에서, 전방 포트의 레벨에서의 보어와 둘레벽 사이의 오프셋은, 실질적으로 보어(50)의 전체 길이에 걸쳐서 보어(50)를 제1 길이방향 축(X1)에 대해 센터링함으로써, 그리고 적어도 제1 전방 포트의 레벨에서 외측 둘레벽(1P)을 반대 방향과 비하여 제1 횡방향 축(Y)의 방향으로 확대시킴으로써 형성된다. 도 4b, 도 4c, 도 5a~도 5d에 도시된 바와 같이, 노즐의 외측 둘레벽의 확대가 노즐의 하측 부분으로 제한된 경우, 내화재의 상당량을 아낄 수 있게 된다. 그렇지 않은 경우에는, 외측 둘레벽이 넓어지기 시작하여야 하는 노즐의 레벨에 대하여 특별한 제한은 없다.

제3 실시예에서, 전자(前者)의 두 실시예는 도 5d와 도 6c에 도시된 바와 같이 조합되어 있는데, 이 경우, 적어도 제1 전방 포트(35)의 레벨에서, 노즐의 외측 둘레벽(1P)은 제1 횡방향 축(Y)의 방향을 따라 넓어지고, 보어의 횡단면은 적어도 상기 제1 횡방향 축(Y)의 방향으로 감소되며, 그 결과 보어는 상기 제2 길이방향 축(X2)을 따라 연장된다. 이 실시예는 도 6에 도시된 바와 같이 제1 전방 포트(35)의 최대 연장을 허용하는데, 앞에서 거론된 제1 실시예는 도 6a에 도시되어 있고, 제2 실시에는 도 6b에 도시되어 있으며, 제3 실시예는 도 6c에 도시되어 있고, 제1 전방 포트(35)의 길이(L1)은 실시예 (a), (b), (c)의 순으로 커지고 있다.

제1 전방 포트(35)가 따라 연장하는 전방 포트 방향(Y1)은 제1 길이방향 축(X1)에 수직할 수 있다. 이는 도 4c, 도 5a 및 5e에 도시된 바와 같은 수평 전방 포트(35)에 상응하는 것으로, 여기에서 용어 "수평"은 사용 시의 노즐의 위치에 대해서 이용된다. 별법으로서, 전방 포트 방향(Y1)은 제1 길이방향 축(X1)에 대하여 수직은 아니지만 가로지르는 방향일 수 있다. 특히, 전방 포트 유출구(35o)의 중심이 전방 포트 유입구(35i)의 중심보다 노즐 제2 단부에 더 가까이 있도록, 제1 전방 포트(35)가 (사용 시의 노즐의 위치에 대해서) 하향 연장될 수 있을 것이다.

복잡한 형상의 몰드의 적절한 충전을 위해서는, 단일 전방 포트가 충분하지 않을 수 있을 것이다. 그에 따라, 본 발명에 따른 노즐이 노즐의 제2 단부에서 개방된 단부 유출구(37)를 더 포함한다(도 4, 도 5c, 도 5h 참조). 단부 유출구(37)는 바람직하게는 길이방향 축에 평행하지만 길이방향 축과 각을 이룰 수도 있다. 단부 유출구(37)는, 길이방향 보어와 유체 연통하고 노즐의 제2 단부에서만 개방된 채널에 의해서 형성된다. 채널의 개방이 부분적으로 제2 단부에서 그리고 부분적으로 노즐의 둘레벽에서 연장되는 경우, 이를 전방 포트라 한다(예를 들어, 도 3 참조). 보어(50)로부터 유출구 부분(1C)의 둘레벽까지, 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 방향(Y1)에 대해서 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 2차 전방 포트(39a, 39b)를 또한 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 H-몰드의 경우, 도 3, 도 5c, 도 5h에서 도시된 바와 같이 노즐에 인접한 플랜지가 금속 멜트로 충전될 수 있도록, 노즐은 제1 전방 포트(35)와 함께 보어 상에 센터링된 Y자를 형성하는 2개의 2차 전방 포트(39a, 39b)를 포함하는 것이 바람직하다.

대부분의 실시예에서 노즐은, 보어의 중심(50x)으로부터 벽 둘레(1P)까지 연장되는 모든 세그먼트들 중에서 가장 긴 세그먼트와 동축 관계인 단일 전방 포트(35)로서, 제1 횡방향 축(Y)에 의해 특징지워지는 단일 전방 포트를 포함한다(도 5b를 제외한 나머지 참조). 그러나, 몇몇 특수한 경우에는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 각각 제1 횡방향 축(Y)으로 특징지워지며 "V"자 형상을 형성하는 2개의 전방 포트(35)를 갖는 것이 가능하다. 이러한 특수한 실시예에서는, L1 > L2의 요건을 충족시키기 위하여, 제1 및 제2 전방 포트(35)의 제1 횡방향 축(Y) 각각이, 둘레벽에 있어서 L1 = L2인 지점을 규정하는 경계 지점(1z)에서도 또는 경계 지점을 넘어서는 위치에서도 벽 둘레(1P)와 교차할 수 없다. 도 5b의 경계 지점(1z)의 우측은, 본 발명에 따라서 L1 > L2이지만, 경계 지점의 좌측은 L1 < L2이며, 앞서 거론된 바와 같이 2차 전방 포트(39, 39a, 39b)가 된다.

제1 길이방향 축(X1) 및 제1 횡방향 축(Y)에 의해 규정된 절반-평면 내에 포함되는 축을 따라서 연장되는 제2 전방 포트(36)를 노즐에 마련함으로써, 유동 모멘텀이 더 소산될 수 있고 유동 안정성이 향상될 수 있다. 다시 말해서, 도 4c, 도 4d에 도시된 바와 같이, 제2 전방 포트(36)가 제1 전방 포트의 위 또는 아래에 위치될 수 있다(본원에서 용어 "위"와 "아래"는 사용 시의 노즐 위치에 대해서 이용되고 있음). 본 실시예의 변형에서, 제1 및 제2 전방 포트(35, 36)는 도 3에서 도시된 바와 같은 보다 얇은 채널에 의해서 연결되어, 전방 포트 유출구에 개-뼈 형상을 부여할 수 있다.

본 발명에 따른 노즐은, 도 1에 도시된 바와 같은 금속 빔 주조용 설비와 함께 사용하기에 유익한 것으로서,

(a) 야금학적 용기의 내부와 유체 연통하는 유입구 오리피스(18)를 갖는 본 발명에 따른 적어도 하나의 침지 노즐(1)이 마련되는 야금학적 용기(10, 11)로서; 제1 전방 포트(35)와 함께 보어(50)가 상기 야금학적 용기의 외부로 연장되고 야금학적 용기 내로 부분적으로 침투하는 것인, 야금학적 용기, 및

(b) 제1 몰드 방향을 따라서 연장되는 적어도 제1 세장형 부분과, 제1 몰드 방향에 대해 가로지르는 제2 몰드 방향을 따라서 연장되는 적어도 제2 세장형 부분으로 분할되는 횡단면을 규정하는 빔 블랭크 몰드(100).

상기 제1 몰드 방향은 제1 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 축(Y1)에 의해서 규정된 평면 내에 포함되고, 바람직하게는 제1 길이방향 축(X1)에 수직인 것이다.

블랭크 빔 몰드는 T-, L-, X-, C-, H- 또는 유사한 횡단면을 가질 수 있다. H- 또는 C-횡단면의 경우에, H 또는 C의 웨브가 제1 세장형 부분에 의해 획정되어 있고, H 또는 C의 2개의 측방향 플랜지가, 제1 세장형 부분에 대해서 수직인, 제2 세장형 부분 및 제3 세장형 부분에 의해서 획정되어 있다. 각각의 몰드마다 상기한 단 1개의 침지 노즐이 사용되는 것이 바람직하고, H- 또는 C- 빔 횡단면의 웨브와 플랜지의 교차 영역에 배치된다. 유사하게, T-, L-, 또는 X-횡단면의 경우에, 단일 노즐이 각각의 몰드마다 이용되는 것이 바람직하고, 몰드의 제1 및 제2 세장형 부분 사이의 교차 영역에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 몰드의 경우, 상기 전방 포트(35)에 대해 가로지르는 방향으로 연장되는 추가적인 전방 포트로서, 이러한 전방 포트 위치의 레벨에서 보어의 중심과 둘레벽의 중심 사이에 오프셋을 갖는 추가적인 전방 포트가, 몰드에 있어서 대규모의 길이를 가지며 교차하는 2개의 세장형 부분의 경우에 예상될 수 있다.

노즐 둘레벽과 몰드 벽, 특히 전방 포트에 가까운 몰드 벽과의 사이에 충분한 간극(δ)을 허용하기 위하여, 노즐의 외측 둘레벽은 노즐의 부근에서 몰드 벽의 윤곽에 거의 매칭되는 횡단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 둘레벽의 횡단면 형상은 도 6d에 예시된 바와 같이 배 또는 벌브와 유사한 형상을 가질 수 있다. 앞서 거론된 바와 같이, 노즐과 저온의 몰드 벽 사이에 응고된 금속 브리지가 형성되는 것을 방지하기 위해서는, 충분한 간극(δ)이 요구된다. 이러한 노즐의 외측 둘레벽의 형상은, 몰드 벽과의 사이에 충분한 간극을 유지하면서, 제1 전방 포트(35)를 몰드 웨브(즉, 제1 세장형 부분)의 방향으로 보다 깊이 침투시킬 수 있게 한다[도 6d의 상측 절반부(PA)와 하측 절반부(INV) 비교].

본 발명에 따른 노즐은 이 노즐에서 흘러나와 빔 등을 생산하기 위한 복잡한 형상의 몰드 내로 유동하는 금속 제트의 보다 양호한 제어를 가능하게 한다. 제1 전방 포트(35)의 길이(L1)를 지금까지보다 더 크게 할 수 있다. 이는, 유동 모멘텀 소산의 향상 뿐만 아니라 흘러나오는 금속 제트의 안정성 증대 및 감속이라는 장점을 갖는다. 그 결과, 복잡한 형상의 몰드의 반경에서 유동 파괴가 방지될 뿐만 아니라, 주조 빔에서의 많은 결함의 원인이 되는, 와류 및 데드존(dead zone)의 형성이 감소된다.

Claims (15)

1. 스틸 주조용 침지 노즐(1)로서,
   ㆍ 노즐의 제1 단부에 위치해 있고 유입구 오리피스(18)를 포함하는 유입구 부분(1A),
   ㆍ 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 유입구 부분(1A)으로부터 또는 유입구 부분에 인접하여 제1 길이방향 축(X1)을 따라서 연장되는 세장형 부분(1B),
   ㆍ 제1 단부의 반대편에 있는, 노즐의 제2 단부에 인접하여 위치해 있고 노즐의 제2 단부를 포함하는 유출구 부분(1C)으로서, 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 외측 둘레벽 상에 개방되어 있는 제1 유출구 전방 포트(35)를 포함하는, 유출구 부분(1C),
   ㆍ 상기 유입구 오리피스(18)에서 개방되어 있고, 노즐의 세장형 부분(1B)을 따라서 연장되며, 그리고 적어도 상기 제1 전방 포트(35)를 통해서 분위기로 개방되는 곳인 노즐의 유출구 부분(1C) 내에서 적어도 부분적으로 연장되는, 제1 길이방향 축(X1)에 평행하게 연장되는 보어(50)로서, 제1 전방 포트는, 보어(50)와 만나는 전방 포트 유입구(35i)로부터 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽에서 개방되어 있는 전방 포트 유출구(35o)까지, 상기 제1 길이방향 축(X1)을 가로지르는 전방 포트 방향(Y1)을 따라 연장되는 것인, 보어를 포함하고,
   ㆍ 제1 길이방향 축(X1)에 대해서 수직하며 전방 포트 유입구(35i)를 통과하는 평면을 따른 노즐 유출구 부분(1C)의 평면 절단면이:
   o 보어 둘레(50P)에 의해서 그리고 상기 보어 둘레에 의해서 획정된 영역의 보어 중심(50x)에 의해서 규정되는, 보어(50)의 윤곽선과,
   o 벽 둘레(1P)에 의해 획정된 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽의 윤곽선 및 상기 벽 둘레에 의해 획정된 영역의 벽 중심(1x), 그리고
   o 보어 중심(50x)이 통과하고, 전방 포트 방향(Y1)의 정투영에 평행한 방향을 따라서 절단면의 평면 상으로 연장되는 제1 횡방향 축(Y)
   을 포함하고,
   세장형 부분(1B)과 유출구 부분(1C) 양자 모두의 둘레벽은 실질적으로 노즐의 전체 길이에 걸쳐서 길이방향 축(X1)에 대해 센터링되어 있으며, 적어도 제1 전방 포트(35)의 레벨에서, 보어(50)는 제1 전방 포트에 반대인 방향으로 제1 길이방향 축(X1)에 대해 평행하고 오프셋되어 있는 제2 길이방향 축(X2)을 따라 연장되게 기하형태를 변경하며,
   ㆍ 노즐은, 길이방향 축에 대하여 제1 전방 포트(35)의 방향에 반대인 방향을 따라서 연장되고 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 방향(Y1)에 의해 획정되는 평면에 속하는 전방 포트를 포함하지 않으며, 상기 평면 절단면에서,
   ㆍ 보어 중심(50x)과 벽 중심(1x)은 별개이고 거리(d≠0)를 두고 이격되어 있으며,
   ㆍ 제1 횡방향 축(Y)을 따라 보어 중심(50x)으로부터 벽 둘레(1P)까지 연장되는 세그먼트의 길이(L1)는, 벽 중심(1x)으로부터 제1 횡방향 축(Y)과 벽 둘레(P) 사이의 교차점까지 연장되는 세그먼트 길이(L1)보다 긴 것을 특징으로 하는 침지 노즐.
2. 제1항에 있어서, 보어(50)와 세장형 부분(1B)을 획정하는 외측 둘레벽은, 실질적으로 세장형 부분(1B)의 전체 길이에 걸쳐, 제1 길이방향 축(X1)에 대해 동심 관계인 것인 침지 노즐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보어(50)는 실질적으로 그 전체 길이에 걸쳐, 제1 길이방향 축(X1)에 대해 센터링되어 있고, 적어도 제1 전방 포트(35)의 레벨에서, 유출구 부분(1C)을 획정하는 외측 둘레벽은 제1 횡방향 축(Y)의 방향에서 그 반대 방향과 비교하여 넓어지는 것인 침지 노즐.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 보어(50)의 기하형태에서의 변경은, 적어도 제1 횡방향 축(Y)의 방향을 따라 얇아지는 것을 포함하는 것인 침지 노즐.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유출구 부분(1C)은 노즐의 제2 단부에서 개방된 단부 유출구(37)를 더 포함하고, 상기 단부 유출구는 바람직하게는 길이방향 축(X1)에 대해 평행하게 연장되는 것인 침지 노즐.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 유출구 부분(1C)은, 보어(50)로부터 유출구 부분(1C)의 둘레벽까지, 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 방향(Y1)에 의해 획정되는 평면에 대해서 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 2차 전방 포트(39a, 39b)를 더 포함하는 것인 침지 노즐.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전방 포트 유출구(35o)의 중심이 전방 포트 유입구(35i)의 중심보다 노즐 제2 단부에 더 가까이 있도록, 전방 포트는 전방 포트 방향(Y1)을 따라 상기 제2 길이방향 축(X)과 90°보다 작은 각을 이루며 연장되는 것인 침지 노즐.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 길이방향 축(X1)과 제2 길이방향 축(X2)은 동축 관계인 것인 침지 노즐.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 유출구 부분(1C)은, 제1 길이방향 축(X1)에 대해 제1 전방 포트(35)와 동일측에서 연장되며 제1 길이방향 축(X1) 및 제1 횡방향 축(Y)에 의해 규정된 절반-평면 내에 포함되는 축을 따라서 연장되는 제2 전방 포트(36)를 더 포함하는 것인 침지 노즐.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 보어 중심(50x)은 제1 횡방향 축(Y) 상에 있는 것인 침지 노즐.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 비 L1/L2는 적어도 1.05이고, 바람직하게는 적어도 1.1이며, 더 바람직하게는 적어도 1.25인 것인 침지 노즐.
12. 금속 빔을 주조하기 위한 주조 설비로서,
    (c) 적어도 하나의 침지 노즐(1)이 마련되어 있는 야금학적 용기(10, 11)로서, 침지 노즐은 제1 길이방향 축(X1)에 평행하게 연장되며 야금학적 용기의 바닥에 연결된 것이고, 상기 노즐은
    ㆍ 노즐의 제1 단부에 위치해 있고 유입구 오리피스(18)를 포함하는 유입구 부분(1A),
    ㆍ 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 유입구 부분(1A)으로부터 또는 유입구 부분에 인접하여 제1 길이방향 축(X1)을 따라서 연장되는 세장형 부분(1B),
    ㆍ 제1 단부의 반대편에 있는, 노즐의 제2 단부에 인접하여 위치해 있고 노즐의 제2 단부를 포함하는 유출구 부분(1C)으로서, 외측 둘레벽에 의해 획정되고 상기 외측 둘레벽 상에 개방되어 있는 제1 유출구 전방 포트(35)를 포함하는, 유출구 부분(1C),
    ㆍ 상기 유입구 오리피스(18)에서 개방되어 있고, 노즐의 세장형 부분(1B)을 따라서 연장되며, 그리고 적어도 상기 제1 전방 포트(35)를 통해서 분위기로 개방되는 곳인 노즐의 유출구 부분(1C) 내에서 적어도 부분적으로 연장되는, 제1 길이방향 축(X1)에 평행하게 연장되는 보어(50)로서, 제1 전방 포트는, 보어(50)와 만나는 전방 포트 유입구(35i)로부터 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽에서 개방되어 있는 전방 포트 유출구(35o)까지, 상기 제1 길이방향 축(X1)을 가로지르는 전방 포트 방향(Y1)을 따라 연장되는 것인, 보어를 포함하고,
    ㆍ 제1 길이방향 축(X1)에 대해서 수직하며 전방 포트 유입구(35i)를 통과하는 평면을 따른 노즐 유출구 부분(1C)의 평면 절단면이:
    o 보어 둘레(50P)에 의해서 그리고 상기 보어 둘레에 의해서 획정된 영역의 보어 중심(50x)에 의해서 규정되는, 보어(50)의 윤곽선과,
    o 벽 둘레(1P)에 의해 획정된 노즐의 유출구 부분의 외측 둘레벽의 윤곽선 및 상기 벽 둘레에 의해 획정된 영역의 벽 중심(1x), 그리고
    o 보어 중심(50x)이 통과하고, 전방 포트 방향(Y1)의 정투영에 평행한 방향을 따라서 절단면의 평면 상으로 연장되는 제1 횡방향 축(Y)을 포함하는 것인 야금학적 용기와,
    (d) 제1 몰드 방향을 따라서 연장되는 적어도 제1 세장형 부분과, 제1 몰드 방향에 대해 가로지르는 제2 몰드 방향을 따라서 연장되는 적어도 제2 세장형 부분으로 분할되는 횡단면을 규정하는 빔 블랭크 몰드(100)
    를 포함하고,
    ㆍ 노즐은, 길이방향 축에 대하여 제1 전방 포트(35)의 방향에 반대인 방향을 따라서 연장되고 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 방향(Y1)에 의해 획정되는 평면에 속하는 전방 포트를 포함하지 않으며, 상기 평면 절단면에서,
    ㆍ 보어 중심(50x)과 벽 중심(1x)은 별개이고 거리(d≠0)를 두고 이격되어 있으며,
    ㆍ 제1 횡방향 축(Y)을 따라 보어 중심(50x)으로부터 벽 둘레(1P)까지 연장되는 세그먼트의 길이(L1)는, 벽 중심(1x)으로부터 제1 횡방향 축(Y)과 벽 둘레(P) 사이의 교차점까지 연장되는 세그먼트 길이(L1)보다 긴 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 몰드 방향은 제1 길이방향 축(X1) 및 전방 포트 방향(Y1)을 포함하는 평면 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 주조 설비.
13. 제11항에 있어서, 블랭크 빔 몰드(100)는 T-횡단면, L-횡단면, X-횡단면, C-횡단면, 또는 H-횡단면을 갖는 것인 주조 설비.
14. 제11항에 있어서, 블랭크 빔 몰드는 H-횡단면을 갖고, H의 웨브는 제1 세장형 부분에 의해서 획정되는 것이며, 2개의 측방향 플랜지는 제2 세장형 부분 및 제3 세장형 부분에 의해서 획정되는 것이고, 제2 세장형 부분 및 제3 세장형 부분은 양자 모두가 제1 세장형 부분에 수직하며, 상기 침지 노즐은 H-빔 횡단면의 플랜지와 웨브가 교차하는 영역에 배치되어 있는 것인 주조 설비.
15. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 각 블랭크 빔 몰드(100)마다 단일 침지 노즐(1)이 사용되고, 상기 노즐은 제1 세장형 부분과 제2 세장형 부분이 교차하는 영역에 배치되는 것인 주조 설비.

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