KR880002056Y1 - 연속주조주형내 개재물 부상분리촉진 및 용강흐름에 의한 주편터짐 방지용 쌍침지노즐 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연속주조주형내 개재물 부상분리촉진 및 용강흐름에 의한 주편터짐 방지용 쌍침지노즐

제1도는 종래의 2공 침지노즐로 수모델 실험한 주형내의 유선형태를 나타낸 사진.

제2도는 제1도의 지배적인 유선방향의 개략도.

제3도는 종래 형태 노즐 사용시의 용강 응고진행에 대한 개략도.

제4도는 본고안의 사시도.

제5도는 본 고안 쌍침지 노즐로 수모델 실험한 주형내의 유선형태를 나타낸 사진.

제6도는 제5도의 지배적인 유선방향의 개략도.

제7도는 본 고안 쌍침지 노즐 사용시의 용강 응고진행에 대한 개략도.

제8(a)도, 제8(b)도는 본 고안 쌍침지노즐의 각도단면도.

제9도는 본 고안 쌍침지 노즐로 미립코르크입자를 이용하여 크기별로 개재물 거동를 모사하여 정량적으로 파악한 도표.

본 고안은 연속주조주형내 개재물의 부상분리 촉진 및 용강흐름에 의한 주편터짐 쌍방지용 쌍침지 노즐(Nozzle)에 관한 것이다.

종래에는 각연속 주조설비 종류에 따라 다소 차이는 있으나 일반적으로 주형내 용강중의 비금속개재물 분리는 그 설비의 침지노즐깊이 및 침지노즐 토출구 각도에 의존하고 있으며 개재물의 크기가 작은 경우에는 충분한 부상기회를 갖지 못하고 하강류에 휩쓸려 주편내로 혼입되어 버린다.

또한 일반적으로 침지노즐의 토출구를 빠져나온 1차 용강의 흐름이 주형벽쪽으로 직접 진행하기 때문에 용강의 응고된 부위를 침식시키게 되며 이것은 실제조업에서 이상 주조 조건발생시 종종 주편터짐을 야기시키는 원인이 되었다.

그래서, 종래의 일반적인 형태의 침지노즐로부터 빠져나온 용강의 흐름을 파악하고자 실제주형의 1/2크기에 해당하는 주형을 제작하여 동역학적 상사성(動力學的相似性)을 만족시키면서 실험한 결과 제1도 및 제2도에서와 같이 용강의 흐름이 크게 4가지로 나타남을 알 수 있었다.

즉, 침지노즐(1)의 토출구(2)를 빠져나온 용강은 첫째 주형(3)벽을 향하는 1차적인 용강흐름(4), 둘째 탕면을 향하는 상부방향의 와류(5), 셋째 주형(3) 속에서의 2차적인 하강류(6) 및 와류(7), 넷째 2차적인 상승류(8)로 나타났다. 그리고 이러한 용강흐름의 형태는 일반적으로 사용하는 침지노즐의 원형형태 노즐, 점보(Jumbo)형태 노즐 등 여러가지 노즐의 각각의 토출각도에서 모두 공통되게 나타나는 용강흐름의 형태로서 다만 그 크기의 정도에 다소 차이가 있을뿐이며, 용강중의 비금속개재물은 이러한 용강의 흐름들을 따라 움직이고 이러한 용강흐름들의 속도성분의 크기가 작을때 비금속 개재물의 부상분리기회는 많아지게 된다. 그러나 종래 형태의 노즐(1)에서는 2차적인 상승류(8)가 1차적인 용강흐름(4)의 영향으로 상승류(8)속에 포함되어 있는 비금속개재물 상당량이 다시 주형(3)내의 2차적인 하강류(6) 및 와류(7)에 휩쓸려 주편속으로 혼입되는 문제점이 이었을 뿐만 아니라, 제2도 및 제3도에서 나타난 바와 같이 1차적인 용강흐름(4)은 주형(3)의 벽쪽으로 곧장 진행하기 때문에 응고된 용강(9)을 침식시키게되며 이것은 실제조업에서 이상주조조건 발생시 주편터짐을 야기시키는 문제점이었다.

본 고안은 연속주조시 주형내에 혼입되어진 비금속개재물의 부상분리를 촉진시키고 침지노즐 토출구에서 1차적인 용강흐름의 영향으로 응고층이 침식되므로서 발생하는 주편터짐을 방지하기 위하여 일반적인 1개의 노즐로부터 단공 또는 다공을 갖는 2개의 노즐가지로하되 노즐로 출구끼리 서로 마주보게하여 주형내 용강흐름을 변경시켜 개재물 부상회오를 충분히 갖게하고 노즐 토출구로부터 1차적인 용강흐름의 방향 변경 및 속도의 감소로서 주편터짐을 방지하고자 하는데에 그 목적이 있다.

첨부도면에 의거 그 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.

견고하고 열충격에 강한 내화물로된 주노즐(10)과 단공 또는 다공의 토출구(11)를 갖는 두개의 가지노즐(12)로 구성되며(제4도) 본 노즐의 길이(13)는 연주기 설비에따른 종래의 침지노즐길이와 같게하고 노즐가지의 길이(14)는 노즐침지깊이를 고려하여 350 -450㎜로 하며 노즐간의 폭(15)은 탕면의 와류범위를 감소시키기 위하여 생산하는 대상강종의 전폭에 대하여 1/3 - 2/3로 한다.

노즐 토출구(11)의 각도는 제8(a)도, 제8(b)도와 같이 0°에서 하향 20°까지 제한 형성된다.

그리고 가지노즐(12)의 토출구(11)의 갯수는 서로 같게하고 방향은 서로 마주보면서 대칭되게 한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과같다.

노즐간의 폭(15)을 생산하는 대상강종의 전폭에 대하여 1/3-2/3로 하는 이유는 노즐폭(15)이 전폭의 1/3보다 작을 경우에는 양쪽 토출구(11)로부터 나온 용강의 충돌력에 의한 용강의 흐름으로 두께방향의 응고된 용강이 침식되며 또한 전폭의 2/3보다 클 경우에는 용강의 충돌힘이 약화되기 때문에 미립개재물의 응집효과 및 용강흐름방향의 변경효과를 얻을 수 없었기 때문이다.

또한, 노즐토출구(11)의 각도가 0°에서 하향20°까지 제한하는 이유는 노즐토출구(11)의 각도는 0°이상되면 탕면이 불안정하게 되어 슬래그(Slag)가 혼입되며 20°보다 적을 경우에는 용강흐름의 충돌이 주형(3)하단에서 일어나기 때문에 개재물 부상분리효과를 저하시키기 때문이다.

본 고안의 쌍침지노즐과 종래형태노즐의 실험조건과 동일조건으로 수모텔(Moddel)실험한 결과 제5도 및 제6도에서 보듯이 쌍침지노즐의 토출구(11)를 빠져나온 각용강흐름이 서로 부딪혀서 속도성분이 상당히 감소된 상승류(5')와 하강류(6')의 1차적인 용강흐름(4')과 2차적 흐름의 와류(7')및 상승류(8')로 나타나게 되며 이때의 흐름은 제5도 및 제6도에서와같이 각흐름이 갖는 속도성분은 현저히 감소된 파형으로 나타났다.

따라서 토출구(11')를 빠져나온 용강이 서로 충돌하면서 용강중에 포함된 부상분리 정도가 힘든 미세한 비금속개재물(액상상태포함)들이 서로 응집하여 대형 비금속개재물로 강제성장되므로 부상분리 기회를 크게갖게 되었다.

또한 제2도 및 제3도의 종래형태노즐에서 나타난 상승류(5)와 1차적인 용강흐름(4)이 제6도, 제7도에서와같이 본 고안장치를 사용하였을때에는 속도성분이 거의 없는 상승류(5')와 1차적인 흐름(4')으로 전환되어 종래의 1차흐름(4)으로 인한 응고용강의 침식이 나타나지 않으므로 용강흐름에 의한 주편터짐의 방지가 가능하게 되었다.

제9도는 미립코르크(Cork)입자(밀도 : 0.25g/㎥)를 이용하여 크기별로 개재물 거동을 모사하여 정량적으로 파악한 것으로서 종래형태노즐(0°-하향 15°)에 비하여 쌍침지노즐(0°-하향 20°)인 경우가 개재물 부상분리 능력이 우수함을 볼 수 있다.

이상과 같이 본 고안은 미립개재물의 응집과 개재물의 부상분리기회를 촉진시킬 뿐만 아니라 1차 용강흐름에 의한 주편터짐을 방지하므로서 고급청정강 및 무결함 주편생산에 크게 기여할 수 있는 실용적인 고안이다.

Claims (1)

1. 연속주조용 주형(3)내에 쌍침지노즐을 구성함에 있어서 토출구(11)각도를 0°-하향 20°까지 하고, 노즐간의 폭(15)은 생산하는 대상강종의 전폭에 대하여 전폭의 1/3-2/3로 하고, 토출구(11)의 갯수는 서로 갖게하고 그 방향은 마주보게하여서 되는 연속주조주형내 개재물 부상분리촉진 및 용강흐름에 의한 주편터짐을 방지하는 쌍침지노즐.