KR20240060805A - Leak-proof upper tundish nozzle - Google Patents

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KR20240060805A
KR20240060805A KR1020247011341A KR20247011341A KR20240060805A KR 20240060805 A KR20240060805 A KR 20240060805A KR 1020247011341 A KR1020247011341 A KR 1020247011341A KR 20247011341 A KR20247011341 A KR 20247011341A KR 20240060805 A KR20240060805 A KR 20240060805A
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KR
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gas
protective
ceramic inner
nickel
inner part
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KR1020247011341A
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브루스 알 포먼
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아르셀러미탈
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Abstract

가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐로서, 보호 캔; 상기 보호 캔 내에 배치된 세라믹 내부 부분으로서, 상기 세라믹 내부 부분은 내부에 가스 유동 경로들을 가지는, 상기 세라믹 내부 부분; 및 상기 보호 캔에 부착된 가스 주입 포트로서, 상기 가수 주입 포는 상기 보호 캔을 통해 상기 세라믹 내부 부분 내의 상기 가스 유동 경로들 내로 가스의 주입을 허용하는, 상기 가스 주입 포트를 포함한다. 가스 유동 시일이 보호 캔과 세라믹 내부 부분 사이에 형성된다. 가스 유동 시일은 보호 캔과 세라믹 내부 부분 사이의 갭으로부터 가스 누출을 차단한다. 가스 유동 시일은 니켈 또는 니켈의 합금으로 형성될 수 있다.A gas-injected upper tundish nozzle, comprising: a protective can; a ceramic inner portion disposed within the protective can, the ceramic inner portion having gas flow paths therein; and a gas injection port attached to the protective can, wherein the water injection can allows injection of gas through the protective can into the gas flow paths within the ceramic inner portion. A gas flow seal is formed between the protective can and the ceramic inner portion. The gas flow seal blocks gas leakage from the gap between the protective can and the ceramic interior portion. The gas flow seal may be formed of nickel or an alloy of nickel.

Description

누출-방지 상부 턴디쉬 노즐Leak-proof upper tundish nozzle

본 발명은 강 슬래브의 주조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이러한 주조에 사용되는 상부 턴디쉬 노즐에 관한 것이다. 가장 구체적으로, 본 발명은 아르곤 누출이 최소화/제거되는 아르곤 주입된 상부 턴디쉬 노즐 설계에 관한 것이다.The present invention relates to the casting of steel slabs, and more particularly to upper tundish nozzles used in such casting. Most specifically, the present invention relates to an argon injected top tundish nozzle design where argon leakage is minimized/eliminated.

본 발명은 상부 턴디쉬 노즐의 개선된 설계에 관한 것이다. 노즐은 강을 슬래브로 연속 주조하는데 사용되도록 설계된다. 도 1 은 이러한 연속 주조 라인의 단면을 도시한다. 라인은 턴디쉬 (2) 에 프레시 강을 연속적으로 가져오는 래이들 (1) 을 포함한다. 턴디쉬 (2) 는 그로부터 주조 몰드 (3) 내로의 유동을 제어한다.The present invention relates to an improved design of an upper tundish nozzle. The nozzle is designed to be used for continuous casting of steel into slabs. Figure 1 shows a cross section of this continuous casting line. The line comprises a ladle (1) which continuously brings fresh steel to a tundish (2). The tundish (2) controls the flow therefrom into the casting mold (3).

도 2 는 턴디쉬 (2) 및 주조 몰드 (3) 를 좀 더 자세히 바라본 도면으로 본 발명의 중점이 되는 상부 턴디쉬 노즐 (4) 의 위치를 구체적으로 도시한다. 상부 턴디쉬 노즐 (4) 은 턴디쉬 (2) 로부터 용융 강을 수집하고, 이 강을 게이트 밸브를 통해 주조 몰드 (3) 내로 지향시킨다.Figure 2 is a view looking at the tundish 2 and the casting mold 3 in more detail and specifically shows the position of the upper tundish nozzle 4, which is the focus of the present invention. The upper tundish nozzle (4) collects molten steel from the tundish (2) and directs this steel through a gate valve into the casting mold (3).

도 3 은 상부 턴디쉬 노즐 (4) 의 단순화된 단면이다. 상부 턴디쉬 노즐 (4) 은 세라믹 내부 부분 (6) 및 깨지기 쉬운 세라믹 내부 부분 (6) 을 수용하고 보호하는 보호 캔 (5) 으로 구성된다.Figure 3 is a simplified cross-section of the upper tundish nozzle 4. The upper tundish nozzle (4) consists of a ceramic inner part (6) and a protective can (5) that accommodates and protects the fragile ceramic inner part (6).

이러한 노즐의 세라믹 내부 부분 (6) 은 종종 알루미늄, 규소, 마그네슘, 크롬, 또는 지르코늄, 또는 이들의 혼합물의 세라믹 산화물일 수 있는 다공성 가스 투과성 내화성 재료로부터 형성된다. 대안적으로, 노즐의 세라믹 내부 부분 (6) 은 세라믹 내부 부분 (6) 내에 설정된 가스 유동 경로들을 제공하기 위해 세라믹 내에 천공/터널링된 구멍들을 갖는 세라믹 재료로 형성될 수 있다.The ceramic inner part 6 of such nozzles is often formed from a porous gas-permeable refractory material, which may be a ceramic oxide of aluminum, silicon, magnesium, chromium, or zirconium, or mixtures thereof. Alternatively, the ceramic inner portion 6 of the nozzle may be formed of a ceramic material with holes drilled/tunneled in the ceramic to provide gas flow paths established within the ceramic inner portion 6.

다공성 가스 투과성 내화성 재료 및/또는 천공/터널링된 구멍들은 고체 개재물에 의한 상부 턴디쉬 노즐 (4) 의 막힘을 방지하기 위해 연속 주조 동안 상부 턴디쉬 노즐 (4) 내로 주입되는 아르곤 가스를 위한 유동 경로들을 제공한다. 아르곤 유동은 또한 상부 턴디쉬 노즐 (4), 게이트 밸브 및 후속적으로 주조 몰드 (3) 내의 강의 유동 패턴에 영향을 미친다.The porous gas permeable refractory material and/or the drilled/tunneled holes provide a flow path for argon gas to be injected into the upper tundish nozzle (4) during continuous casting to prevent clogging of the upper tundish nozzle (4) by solid inclusions. provides them. Argon flow also affects the flow pattern of the steel in the upper tundish nozzle (4), the gate valve and subsequently the casting mold (3).

전술한 바와 같이, 상부 턴디쉬 노즐 (4) 의 세라믹 내부 부분 (6) 의 내부 표면은 액체 강의 유동을 안내하기 위한 보어를 한정한다. 세라믹 내부 부분 (6) 의 외부 표면은 보호 캔 (5) 에 둘러싸여 있다. 보호 캔 (5) 은 하나 이상의 환형 가스 안내 공간을 한정하기 위해 세라믹 내부 부분 (6) 의 외부 표면으로부터 이격될 수 있는 강과 같은 금속 시트 재료로 형성될 수 있다. 아르곤 가스는 가스 주입 포트 (7) 를 통해 상부 턴디쉬 노즐 (4) 에 주입된다. 도 3 은 아르곤 가스 주입 포트 (7) 뿐만 아니라 다공성 세라믹 내부 부분 (6) 을 갖는 상부 턴디쉬 노즐 (4) 에서의 아르곤 유동 경로 (8) 를 도시한다.As mentioned above, the inner surface of the ceramic inner part 6 of the upper tundish nozzle 4 defines a bore for guiding the flow of liquid steel. The outer surface of the ceramic inner part (6) is surrounded by a protective can (5). The protective can 5 may be formed of a metal sheet material, such as steel, which can be spaced from the outer surface of the ceramic inner part 6 to define one or more annular gas guiding spaces. Argon gas is injected into the upper tundish nozzle (4) through the gas injection port (7). Figure 3 shows the argon gas injection port 7 as well as the argon flow path 8 in the upper tundish nozzle 4 with porous ceramic inner part 6.

다공성 세라믹 내부 부분 (6) 을 갖는 상부 턴디쉬 노즐 (4) 의 작동 시, 가압된 불활성 가스 (예컨대 아르곤) 는 용융된 금속이 상부 턴디쉬 노즐 (4) 의 보어를 통해 유동하는 동안 세라믹 내부 부분 (6) 의 외부 표면과 이를 둘러쌀 수 있는 보호 캔 (5) 사이의 환형 공간을 통해 침투된다. 불활성 가스는 다공성 세라믹 내부 (6) 내의 가스 유동 경로들 (8) 을 통해 유동한다. 아르곤은 결국 아르곤 기포들 (9) 로서 다공성 세라믹 내부 부분 (6) 을 빠져나간다. 이들 기포는 유리하게는 용융 금속이 보어를 형성하는 내부 표면과 직접 접촉하는 것을 방지하는 유체 필름을 상부 턴디쉬 노즐 (4) 내의 보어의 표면 위에 형성할 수 있다. 보어 표면을 용융 금속으로부터 절연함으로써, 가스의 유체 필름은 그러한 강 내에 존재하는 소량의 알루미나가 노즐 보어의 표면에 부착되어 축적되는 것을 방지한다. 이러한 알루미나 디포짓의 방지는 중요한데, 이러한 디포짓은 용융 강이 보어의 벽들 주위에서 정체될 때까지 용융 강의 유동을 궁극적으로 방해하여, 상부 턴디쉬 노즐 (4) 을 막히게 할 것이기 때문이다. 이러한 막힌 노즐 (4) 은 주조 공정의 중단 및 노즐 (4) 의 교체를 필요로 한다.During operation of the upper tundish nozzle (4) with a porous ceramic inner part (6), pressurized inert gas (e.g. argon) flows into the ceramic inner part while molten metal flows through the bore of the upper tundish nozzle (4). It penetrates through the annular space between the outer surface of (6) and the protective can (5) that may surround it. The inert gas flows through gas flow paths (8) within the porous ceramic interior (6). Argon eventually escapes the porous ceramic inner part (6) as argon bubbles (9). These bubbles can advantageously form a fluid film on the surface of the bore in the upper tundish nozzle 4 which prevents the molten metal from direct contact with the internal surface forming the bore. By insulating the bore surface from the molten metal, the fluid film of gas prevents the small amounts of alumina present in such steels from adhering to and accumulating on the surface of the nozzle bore. Prevention of such alumina deposits is important, as these deposits will ultimately impede the flow of molten steel until it stagnates around the walls of the bore, clogging the upper tundish nozzle (4). Such a clogged nozzle (4) requires interruption of the casting process and replacement of the nozzle (4).

이러한 상부 턴디쉬 노즐 (4) 은, 일반적으로 그 자체가 보어 차단 알루미나 디포짓의 축적을 지연시키는데 효과적인 것으로 도시되었지만, 본 발명자들은 이러한 노즐들과 관련된 다수의 단점을 관찰하였다. 하나의 구체적인 쟁점은 아르곤 가스의 누출, 즉 상부 턴디쉬 노즐 (4) 의 내부 보어 표면이 아닌 영역에서 시스템으로부터의 아르곤의 손실에 관한 것이다. 이러한 누출은 상부 턴디쉬 노즐 (6) 의 내부 보어로 침투하는 가스의 기능을 위태롭게 할 수 있다. 가스 누출이 충분히 심각한 경우, 노즐 보어의 표면 위에 보호 유체 필름을 형성하는 것을 방해할 수 있다. 불활성 가스의 압력은 용융 강이 보어의 표면에 인가하는 상당한 배압을 극복할 수 있을 정도로 충분히 높은 수준으로 유지되어야 한다. 이상적으로, 가스 압력은 원하는 필름을 형성하기에 충분해야 한다. 너무 높으면, 가스가 강을 과도하게 교반하여, 추가적인 결함을 생성할 수 있다. 따라서, 가스 압력 및 유동의 제어는 중요하며, 좁은 범위 내에서 유지되어야 한다. 임의의 상당한 누출은 원하는 미묘한 압력 균형을 위태롭게 할 수 있다. 또한, 이러한 아르곤 손실은 생산에 추가되는 비용이며, 따라서 가능하면 최소화되어야 한다.Although these upper tundish nozzles (4) have generally shown themselves to be effective in retarding the build-up of bore blocking alumina deposits, the inventors have observed a number of disadvantages associated with these nozzles. One specific issue concerns the leakage of argon gas, i.e. the loss of argon from the system in areas other than the inner bore surface of the upper tundish nozzle (4). Such leakage can jeopardize the ability of gas to penetrate into the inner bore of the upper tundish nozzle (6). If the gas leak is sufficiently severe, it may prevent the formation of a protective fluid film over the surface of the nozzle bore. The pressure of the inert gas must be maintained at a sufficiently high level to overcome the significant back pressure that the molten steel exerts on the surface of the bore. Ideally, the gas pressure should be sufficient to form the desired film. If it is too high, the gas may over-agitate the steel, creating additional defects. Therefore, control of gas pressure and flow is important and must be maintained within narrow limits. Any significant leaks can jeopardize the delicate pressure balance desired. Additionally, these argon losses are an added cost to production and should therefore be minimized whenever possible.

명백하게, 선행 기술 설계에 고유한 누출 메카니즘들을 최소화하거나 제거하는 개선된 상부 턴디쉬 노즐 (4) 설계에 대한 요구가 있다.Clearly, there is a need for an improved upper tundish nozzle 4 design that minimizes or eliminates the leakage mechanisms inherent in prior art designs.

본 발명은 누출-방지 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐에 에 관한 것이다. 노즐은 보호 캔 및 보호 캔 내에 배치된 세라믹 내부 부분을 포함한다. 세라믹 내부 부분은 바람직하게는 내부에 가스 유동 경로들을 갖는다. 노즐은 보호 캔에 부착된 가스 주입 포트를 더 포함하고, 이는 보호 캔을 통해 그리고 세라믹 내부 부분 내의 가스 유동 경로들 내로 가스의 주입을 허용한다.The present invention relates to a leak-proof gas injected upper tundish nozzle. The nozzle includes a protective can and a ceramic interior portion disposed within the protective can. The ceramic inner part preferably has gas flow paths therein. The nozzle further includes a gas injection port attached to the protective can, allowing injection of gas through the protective can and into gas flow paths within the ceramic inner portion.

노즐은 또한 보호 캔과 세라믹 내부 부분 사이에 형성된 적어도 하나의 가스 유동 시일을 포함한다. 가스 유동 시일은 보호 캔과 세라믹 내부 부분 사이의 갭으로부터 가스 누출을 차단한다. 가스 유동 시일은 니켈 또는 니켈의 합금으로 형성될 수 있다.The nozzle also includes at least one gas flow seal formed between the protective can and the ceramic interior portion. The gas flow seal blocks gas leakage from the gap between the protective can and the ceramic interior portion. The gas flow seal may be formed of nickel or an alloy of nickel.

가스 유동 시일은 전기 도금, 무전해 도금, 니켈/합금 호일 스트립, 스퍼터링, 플라즈마 기상 디포지션, 및 금속 인쇄로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법에 의해 보호 캔과 세라믹 내부 부분 사이의 임의의 갭들 내에 니켈 또는 니켈 합금을 디포짓시킴으로써 형성될 수 있다.The gas flow seal is formed by depositing nickel or nickel in any gaps between the protective can and the ceramic interior portion by a method selected from the group consisting of electroplating, electroless plating, nickel/alloy foil strip, sputtering, plasma vapor deposition, and metal printing. It can be formed by depositing an alloy.

일 실시형태에서, 가스 유동 시일은 보호 캔과 세라믹 내부 부분 사이의 임의의 갭들 내로 니켈 또는 니켈 합금을 전기도금함으로써 형성될 수 있다. 니켈 또는 니켈 합금은 보호 캔의 외부 및 세라믹 내부 부분의 외부 상의 갭을 가로질러 전기도금될 수 있다. 니켈 또는 니켈 합금은 보호 캔 및 세라믹 내부 부분이 단일 피스로 형성된 후에 보호 캔의 외부 및 세라믹 내부 부분의 외부 상의 갭에 걸쳐 전기도금될 수 있다.In one embodiment, the gas flow seal can be formed by electroplating nickel or nickel alloy into any gaps between the protective can and the ceramic interior portion. Nickel or nickel alloy may be electroplated across the gap on the exterior of the protective can and the exterior of the ceramic interior portion. Nickel or nickel alloy may be electroplated across the gap on the exterior of the protective can and the exterior of the ceramic interior portion after the protective can and ceramic interior portion are formed as a single piece.

니켈 또는 니켈 합금은 보호 캔의 내부 표면 및 세라믹 내부 부분의 외부 표면 중 하나 또는 둘 다 상에 디포짓될 수 있다. 바람직하게는, 니켈 또는 니켈 합금은 보호 캔 및 세라믹 내부 부분이 단일 피스로 형성되기 전에 보호 캔의 내부 표면 및 세라믹 내부 부분의 외부 표면 중 하나 또는 둘 다에 디포짓될 수 있다.Nickel or nickel alloy may be deposited on one or both of the inner surface of the protective can and the outer surface of the ceramic inner portion. Preferably, nickel or nickel alloy may be deposited on one or both of the inner surface of the protective can and the outer surface of the ceramic inner portion before the protective can and ceramic inner portion are formed as a single piece.

보호 캔은 금속 재료, 바람직하게는 강으로 형성될 수 있다. 세라믹 내부 부분은 다공성 세라믹 재료로 형성될 수 있고, 가스 유동 경로들은 다공성 세라믹 재료 내에 다공들을 포함할 수 있다. 세라믹 내부 부분은 알루미늄, 규소, 마그네슘, 크롬 또는 지르코늄 중 하나 이상의 세라믹 산화물 또는 이들의 혼합물로 구성된 가스 투과성 내화 재료로 형성될 수 있다.The protective can can be made of metallic material, preferably steel. The ceramic interior portion may be formed of a porous ceramic material, and the gas flow paths may include pores in the porous ceramic material. The ceramic inner portion may be formed of a gas-permeable refractory material composed of one or more ceramic oxides of aluminum, silicon, magnesium, chromium, or zirconium, or mixtures thereof.

세라믹 내부 부분은 다공성 또는 가스 투과성이 아닐 수 있고, 가스 유동 경로들은 세라믹 내부 부분의 본체 내로 직접 형성될 수 있다. 가스 유동 경로들은 가스 분배 매니폴드 및 가스 분배 채널들을 포함할 수도 있다. 가스 분배 채널들은 상부 턴디쉬 노즐 내에서 유동하는 강 내로 가스를 방출하기 위한 가스 출구들을 가질 수 있다.The ceramic inner portion may not be porous or gas permeable, and gas flow paths may be formed directly into the body of the ceramic inner portion. Gas flow paths may include a gas distribution manifold and gas distribution channels. The gas distribution channels may have gas outlets for discharging gas into the flowing river within the upper tundish nozzle.

도 1 은 본 발명의 상부 턴디쉬 노즐이 바람직하게 사용되는 연속 주조 라인의 단면을 도시한다.
도 2 는 턴디쉬 및 주조 몰드를 좀 더 자세히 바라본 도면으로, 상부 턴디쉬 노즐의 위치를 구체적으로 도시한다.
도 3 은 상부 턴디쉬 노즐의 단순화된 단면이다.
도 4 는 상부 턴디쉬 노즐의 전형적인 단면도를 도시하며, 구체적으로 가스가 누출될 수 있는 갭을 도시한다.
도 5 는 본 발명의 갭 시일 용액을 포함하는 상부 턴디쉬 노즐의 단면도를 도시한다.Figure 1 shows a cross-section of a continuous casting line in which the top tundish nozzle of the invention is preferably used.
Figure 2 is a more detailed view of the tundish and casting mold, and shows in detail the position of the upper tundish nozzle.
Figure 3 is a simplified cross-section of the upper tundish nozzle.
Figure 4 shows a typical cross-sectional view of an upper tundish nozzle, specifically showing gaps through which gas may leak.
Figure 5 shows a cross-sectional view of an upper tundish nozzle containing the gap seal solution of the present invention.

본 발명은 (아르곤과 같은) 불활성 가스의 원하지 않는 누출을 최소화/제거하는 개선된 아르곤 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4) 이다.The present invention is an improved argon injected top tundish nozzle (4) that minimizes/eliminates unwanted leakage of inert gases (such as argon).

도 4 는 상부 턴디쉬 노즐 (4) 의 전형적인 단면도를 도시한다. 도면은 보호 캔 (5), 세라믹 내부 부분 (6), 아르곤 주입 포트 (7) 및 세라믹 내부 부분 (6) 내의 아르곤 가스 유동 경로 (8) 와 같은 주요 구성요소들을 도시한다. 이러한 유형의 상부 턴디쉬 노즐 (4) 에서, 세라믹 내부 부분 (6) 은 다공성이거나 다공성이 아닐 수 있지만, 아르곤 유동 경로 (8) (노즐의 보어 내로 가스를 방출하기 위해 가스 출구들을 포함하는 가스 분배 매니폴드 및 가스 분배 채널들을 포함함) 는 제조 동안 세라믹 내부 부분 (6) 내로 성형된다. 전술한 바와 같이, 세라믹 내부 부분 (6) 은 대안적으로 미리 제조된 가스 유동 경로들 (8) 없이 다공성 세라믹으로 형성될 수 있다.Figure 4 shows a typical cross-sectional view of the upper tundish nozzle 4. The figure shows the main components: the protective can (5), the ceramic inner part (6), the argon injection port (7) and the argon gas flow path (8) within the ceramic inner part (6). In this type of upper tundish nozzle (4), the ceramic inner part (6) may or may not be porous, but the argon flow path (8) (gas distribution comprising gas outlets for releasing the gas into the bore of the nozzle) (including the manifold and gas distribution channels) is molded into the ceramic inner part 6 during manufacturing. As mentioned above, the ceramic inner part 6 may alternatively be formed of porous ceramic without prefabricated gas flow paths 8 .

도 4 는 또한 본 발명에 의해 해결되는 문제점을 도시한다. 즉, 보호 캔 (5) 과 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 갭으로부터 아르곤 가스의 상당한 누출이 있을 수 있다. 누출 경로 (10) 는 상부 갭 및 하부 갭에 있을 수 있다. 제조 시에, 내부 세라믹 부분 (6) 은 보호 캔 (5) 내로 프레스 성형되어, 이에 의해 단일 피스를 형성한다. 금속 보호 캔 (5) 과 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 열 팽창의 차이로 인해, 그들 사이의 가스 기밀 시일이 불가능하지는 않더라도 매우 어렵다. 이들 갭들이 작고 미미해 보일 수 있지만, 전형적인 상부 턴디쉬 노즐 (4) 의 경우, 보호 캔 (5) 과 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 0.04318 mm 의 갭은 3.175 mm 파이프와 동일한 유동 면적을 갖는다는 것을 알아야 한다. 이는 아르곤 체적 및 압력의 상당한 손실을 초래할 수 있다.Figure 4 also shows the problem solved by the present invention. That is, there may be significant leakage of argon gas from the gap between the protective can (5) and the ceramic inner part (6). Leakage paths 10 can be in the upper gap and the lower gap. During manufacture, the inner ceramic part 6 is press-molded into the protective can 5, thereby forming a single piece. Due to the difference in thermal expansion between the metal protective can 5 and the ceramic inner part 6, a gas-tight seal between them is very difficult, if not impossible. These gaps may seem small and insignificant, but for a typical upper tundish nozzle (4), a gap of 0.04318 mm between the protective can (5) and the ceramic inner part (6) has the same flow area as a 3.175 mm pipe. need to know This can result in significant loss of argon volume and pressure.

도 5 는 본 발명자들에 의해 고안된 본 발명의 해결책을 도시한다. 본 발명자들은 보호 캔 (5) 과 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 시일 (11, 11') 이 아르곤의 누출을 막을 수 있다는 것을 발견하였다. 구체적으로, 시일 (11, 11') 은 니켈 또는 니켈 합금으로 형성된다. 보호 캔 (5) 과 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 계면에서의 온도는 니켈/합금 시일 (11, 11') 의 용융점보다 낮다. 이 시일 (11, 11') 은 갭 내의 상승된 온도에서 연성으로 유지되고, 보호 캔 (5) 및 세라믹 내부 부분의 팽창 동안 균열 없이 신장되는 것으로 여겨진다. 이렇게 하면 갭에서 누출을 방지하는데 도움이 된다.Figure 5 shows the solution of the invention devised by the inventors. The inventors have found that the seal (11, 11') between the protective can (5) and the ceramic inner part (6) can prevent the leakage of argon. Specifically, the seals 11, 11' are formed of nickel or nickel alloy. The temperature at the interface between the protective can (5) and the ceramic inner part (6) is lower than the melting point of the nickel/alloy seal (11, 11'). It is believed that this seal (11, 11') remains ductile at elevated temperatures in the gap and stretches without cracking during expansion of the protective can (5) and the ceramic inner part. This will help prevent leaks from the gap.

본 발명자들은 보호 캔 (5) 과 그 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 갭들에 누출이 있는지 여부를 결정하기 위해 수용된 바와 같이 상업용 상부 턴디쉬 노즐 (4) 을 압력 시험하였다. 노즐을 가압하고 비눗물 용액을 갭들에 적용하였다. 기포가 형성되어, 가스의 상당한 누출을 나타낸다.The inventors pressure tested a commercial top tundish nozzle (4) as received to determine whether there were leaks in the gaps between the protective can (5) and its ceramic interior portion (6). The nozzle was pressurized and the soapy water solution was applied to the gaps. Bubbles form, indicating significant leakage of gas.

본 발명자들은 보호 캔 (5) 과 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 갭과 완전히 중첩되는 영역에서 상부 턴디쉬 노즐 (4) 상에 니켈을 전기도금하였다. 시일 (11, 11') 의 전기도금 후에, 노즐은 다시 압력 시험되었고, 누출이 막혔다는 것을 알 수 있었다. 이는 물론 실온에서였고 강 주조 온도에서가 아니었다.The inventors electroplated nickel on the upper tundish nozzle (4) in the area completely overlapping the gap between the protective can (5) and the ceramic inner part (6). After electroplating of the seals 11, 11', the nozzle was pressure tested again and it was found that the leak was plugged. This was of course at room temperature and not at steel casting temperature.

다음으로, 전기도금된 니켈 시일 (11, 11') 을 갖는 캔을 100 lb 개방 공기로를 사용하여 노즐 내로 액체 강을 타설 (pouring) 함으로써 열적 시험을 수행하였다. 타설물은 레이들로부터 상부 턴디쉬 노즐 (4) 을 통해 노즐 아래의 잉곳 몰드로 진행하였다. 강이 응고된 후에, 노즐을 검사하였고, 전기도금된 니켈 시일 (11, 11') 이 완전히 손상되지 않았으며, 직접 금속이 튀는 현상에서도 살아남았다는 사실이 밝혀졌다.Next, cans with electroplated nickel seals 11, 11' were subjected to thermal testing by pouring liquid steel into a nozzle using a 100 lb open air furnace. The pour advanced from the ladle through the upper tundish nozzle (4) to the ingot mold below the nozzle. After the steel had solidified, the nozzle was inspected and it was found that the electroplated nickel seals (11, 11') were completely intact and had survived direct metal splashing.

본 발명자는 두 가지 상이한 유형의 니켈 시일을 구상한다. 제 1 유형의 니켈 시일 (11) 은 전술되었다. 이는 보호 캔 (5) 과 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 갭들을 덮도록 외부에서 적용된다. 이러한 유형의 시일 (11) 은 일반적으로 상부 턴디쉬 노즐 (4) 이 형성된 후에 적용된다.The inventors envision two different types of nickel seals. The first type of nickel seal 11 has been described above. This is applied externally to cover the gaps between the protective can (5) and the ceramic inner part (6). This type of seal (11) is generally applied after the upper tundish nozzle (4) has been formed.

대안적으로, 니켈 재료는 상부 턴디쉬 노즐 (4) 이 형성되기 전에 보호 캔 (5) 및 세라믹 내부 부분 (6) 중 하나 또는 둘 다에 적용될 수 있다. 니켈은 보호 캔 (5) 및/또는 세라믹 내부 부분 (6) 상에 전략적으로 디포짓되어 그 사이에 니켈 시일 (11') 을 형성한다.Alternatively, nickel material may be applied to one or both of the protective can (5) and the ceramic inner portion (6) before the upper tundish nozzle (4) is formed. Nickel is strategically deposited on the protective can (5) and/or the ceramic inner portion (6) to form a nickel seal (11') therebetween.

본 발명자들은 니켈 시일들 (11, 11') 을 디포짓하기 위해 전기도금을 사용하였다. 다른 실행가능한 기법들은 무전해 도금, 니켈 호일 스트립, 스퍼터링, 플라즈마 디포지션, 금속 인쇄 등을 포함한다. 중요한 것은 니켈이 어떻게 제자리에 갔는지 보다는 보호 캔 (5) 과 세라믹 내부 부분 사이에 니켈 시일 (11, 11') 을 형성하는 것이다.The inventors used electroplating to deposit nickel seals 11, 11'. Other feasible techniques include electroless plating, nickel foil stripping, sputtering, plasma deposition, metal printing, etc. What is important is not how the nickel gets into place, but rather the formation of a nickel seal (11, 11') between the protective can (5) and the ceramic inner part.

Claims (14)

가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4) 로서,
보호 캔 (5),
상기 보호 캔 (5) 내에 배치된 세라믹 내부 부분 (6) 으로서, 상기 세라믹 내부 부분 (6) 은 내부에 가스 유동 경로들을 갖는, 상기 세라믹 내부 부분 (6),
상기 보호 캔 (5) 에 부착된 가스 주입 포트 (7) 로서, 상기 가스 주입 포트 (7) 는 상기 보호 캔 (5) 을 통해 그리고 상기 세라믹 내부 부분 (6) 내의 상기 가스 유동 경로들 (8) 내로 가스의 주입을 허용하는, 상기 가스 주입 포트 (7),
상기 보호 캔 (5) 과 상기 세라믹 내부 부분 (6) 사이에 형성된 가스 유동 시일 (11, 11') 로서, 상기 가스 유동 시일 (11, 11') 은 상기 보호 캔 (5) 과 상기 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 갭으로부터 가스 누출을 차단하고, 상기 가스 유동 시일 (11, 11') 은 니켈 또는 니켈의 합금으로 형성되는, 상기 가스 유동 시일 (11, 11')
을 포함하는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).As a gas-injected upper tundish nozzle (4),
protective cans (5),
A ceramic inner part (6) disposed within the protective can (5), said ceramic inner part (6) having gas flow paths therein,
A gas injection port (7) attached to the protective can (5), which allows the gas flow paths (8) through the protective can (5) and within the ceramic inner part (6). a gas injection port (7), which allows injection of gas into the
A gas flow seal (11, 11') formed between the protective can (5) and the ceramic inner part (6), wherein the gas flow seal (11, 11') is formed between the protective can (5) and the ceramic inner part. (6) blocking gas leakage from the gap between the gas flow seals (11, 11'), wherein the gas flow seals (11, 11') are formed of nickel or an alloy of nickel;
A gas-injected upper tundish nozzle (4), comprising: 제 1 항에 있어서,
상기 가스 유동 시일 (11, 11') 은 전기도금, 무전해 도금, 니켈/합금 호일 스트립들, 스퍼터링, 플라즈마 기상 디포지션, 및 금속 인쇄로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법에 의해 상기 보호 캔 (5) 과 상기 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 임의의 갭들 내에 니켈 또는 니켈 합금을 디포짓시킴으로써 형성되는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 1,
The gas flow seal 11, 11' is applied to the protective can 5 by a method selected from the group consisting of electroplating, electroless plating, nickel/alloy foil strips, sputtering, plasma vapor deposition, and metal printing. A gas-injected upper tundish nozzle (4) formed by depositing nickel or nickel alloy in any gaps between the ceramic inner portions (6). 제 2 항에 있어서,
상기 가스 유동 시일 (11, 11') 은 상기 보호 캔 (5) 과 상기 세라믹 내부 부분 (6) 사이의 임의의 갭들 내로 니켈 또는 니켈 합금을 전기도금함으로써 형성되는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 2,
The gas flow seal (11, 11') is formed by electroplating nickel or nickel alloy into any gaps between the protective can (5) and the ceramic inner part (6). 4). 제 3 항에 있어서,
상기 니켈 또는 니켈 합금은 상기 세라믹 내부 부분 (6) 및 상기 보호 캔 (5) 의 외부 상의 상기 갭을 가로질러 전기도금되는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 3,
The nickel or nickel alloy is electroplated across the gap on the ceramic inner part (6) and the exterior of the protective can (5). 제 4 항에 있어서,
상기 니켈 또는 니켈 합금은, 상기 보호 캔 (5) 및 상기 세라믹 내부 부분 (6) 이 단일 피스로 형성된 후에, 상기 세라믹 내부 부분 (6) 및 상기 보호 캔 (5) 의 외부 상의 상기 갭을 가로질러 전기도금되는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 4,
The nickel or nickel alloy is spread across the gap on the ceramic inner part 6 and the exterior of the protective can 5 after the protective can 5 and the ceramic inner part 6 are formed as a single piece. Electroplated, gas-injected upper tundish nozzle (4). 제 2 항에 있어서,
상기 니켈 또는 니켈 합금은 상기 보호 캔 (5) 의 내부 표면 및 상기 세라믹 내부 부분 (6) 의 외부 표면 중 하나 또는 둘 다에 디포짓되는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 2,
The gas-injected upper tundish nozzle (4), wherein the nickel or nickel alloy is deposited on one or both of the inner surface of the protective can (5) and the outer surface of the ceramic inner part (6). 제 6 항에 있어서,
상기 니켈 또는 니켈 합금은, 상기 보호 캔 (5) 및 상기 세라믹 내부 부분 (6) 이 단일 피스로 형성되기 전에, 상기 보호 캔 (5) 의 내부 표면 및 상기 세라믹 내부 부분 (6) 의 외부 표면 중 하나 또는 둘 다에 디포짓되는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 6,
The nickel or nickel alloy is applied to one of the inner surface of the protective can (5) and the outer surface of the ceramic inner portion (6) before the protective can (5) and the ceramic inner portion (6) are formed as a single piece. Gas-injected upper tundish nozzles (4) deposited in one or both. 제 1 항에 있어서,
상기 보호 캔 (5) 은 금속 재료로 형성되는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 1,
The gas-injected upper tundish nozzle (4), wherein the protective can (5) is formed of a metallic material. 제 8 항에 있어서,
상기 보호 캔 (5) 은 강 재료로 형성되는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 8,
Gas-injected upper tundish nozzle (4), wherein the protective can (5) is formed of steel material. 제 1 항에 있어서,
상기 세라믹 내부 부분 (6) 은 다공성 세라믹 재료로 형성되고, 상기 가스 유동 경로들은 상기 다공성 세라믹 재료 내의 다공들을 포함하는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 1,
The gas-injected upper tundish nozzle (4), wherein the ceramic inner part (6) is formed of a porous ceramic material, and the gas flow paths comprise pores in the porous ceramic material. 제 10 항에 있어서,
상기 세라믹 내부 부분 (6) 은 알루미늄, 규소, 마그네슘, 크롬, 또는 지르코늄 중 하나 이상의 세라믹 산화물, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 가스 투과성 내화성 재료로 형성되는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 10,
The gas-injected upper tundish nozzle (4), wherein the ceramic inner part (6) is formed of a gas-permeable refractory material consisting of one or more ceramic oxides of aluminum, silicon, magnesium, chromium, or zirconium, or mixtures thereof. 제 1 항에 있어서,
상기 세라믹 내부 부분 (6) 은 다공성 또는 가스 투과성이 아니며, 상기 가스 유동 경로들은 상기 세라믹 내부 부분의 본체 내에 직접 형성되는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 1,
The gas-injected upper tundish nozzle (4), wherein the ceramic inner part (6) is not porous or gas permeable and the gas flow paths are formed directly within the body of the ceramic inner part. 제 12 항에 있어서,
상기 가스 유동 경로들은 가스 분배 매니폴드 및 가스 분배 채널들을 포함하는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 12,
A gas-injected upper tundish nozzle (4), wherein the gas flow paths comprise a gas distribution manifold and gas distribution channels. 제 13 항에 있어서,
상기 가스 분배 채널들은 상기 상부 턴디쉬 노즐 내에서 유동하는 강 내로 상기 가스를 방출하기 위한 가스 출구들을 갖는, 가스 주입된 상부 턴디쉬 노즐 (4).According to claim 13,
A gas-injected upper tundish nozzle (4), wherein the gas distribution channels have gas outlets for discharging the gas into a river flowing within the upper tundish nozzle.
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