KR910009369B1

KR910009369B1 - 철강 주조용 침지 노즐

Info

Publication number: KR910009369B1
Application number: KR1019880006722A
Authority: KR
Inventors: 사다노부 스기우라; 구니시게 도꾸나가; 테루히사 가와시마
Original assignee: 도오시바 쎄라믹스 가부시끼가이샤; 히요시 쥰이치
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1988-06-04
Publication date: 1991-11-14
Also published as: DE3876796T2; AU1650088A; KR890000188A; DE3876796T3; EP0352346B2; DE3876796D1; JPH0251708B2; CA1309838C; US4858794A; EP0352346A1; JPS63303679A; EP0352346B1; AU615443B2

Abstract

내용 없음.

Description

철강 주조용 침지 노즐

제1도는 본 발명에 의한 침지 노즐의 돌기부와 그의 관련부위의 단면도.

제2도는 본 발명에 의한 침지 노즐과 그의 관련부재들의 단면도.

제3도는 본 발명에 의한 침지 노즐의 돌기부와 그의 관련부위의 단면도.

제4도는 종래의 침지노즐과 그의 관련부재들의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 침지노즐, 노즐 본체부 1A : 노즐 통로

2 : 토출구 2a : 경사면

3 : 아르곤 가스 기포체 4,4' : 돌기부

4a : 경사면 5 : 용강

6 : 파우더 라인부 7 : 파우더 층

8 : 접촉부 9 : 모울드(Mold)

10 : 모울드 내의 용강 A : 두께

B : 높이 C : 경사각

본 발명은, 연속 철강 주조장치에 있어서, 턴디쉬(Tundish)로부터 모울드(Mold)로 용강(溶鋼)을 이동시킬때에 사용되는 침지노즐에 관한 것이다.

침지노즐을 이용하는 종래의 철강주조장치에 있어서는, 용강(溶鋼)중에 포함되어 있는 청강 부스러기 등이 노즐표면에 부착하거나, 노즐 구멍을 막히게 하는 것을 방지하기 위하여, 침지노즐을 통하여 이동되는 용강내에 아르곤 가스를 불어 넣게 된다. 이 아르곤가스는, 용강류를 따라서 침지노즐의 안팎으로 이동하고, 모울드 파우더 층이 존재하는 모울드 내에서 용강의 표면으로 부상한다. 이때에, 가스는, 비중이 큰 용강중에서 비중이 작은 모울드 파우더층으로 이동하게 되고, 이들의 경계면에서 아르곤 가스 기포체의 부피가 급격히 팽창, 파열한다. 이 급격한 부피변화에 따른 가스 파열에 의하여 모울드 파우더층의 교반되기 때문에, 노즐의 파우더라인부가 용강에 의해 손상을 받게 된다. 노즐의 손상을 아르곤 가스 기포체가, 침지노즐의 파우더 라인부에 근접한 용강의 표면으로 부상할 경우에 특히 심해진다. 상술한 문제점을 고려하여, 노즐의 파우더라인부의 두께를 두껍게 하여, 직선형의 파우더라인부를 갖는 종래의 침지노즐에 비하여, 파우더라인부가 훨씬 길어진 사용수명을 갖도록 하여, 직선형의 파우더라인부를 갖는 종래의 침지노즐에 비하여, 파우더라인부가 훨씬 길어진 사용수명을 갖도록 하는 침지노즐의 개량이 시도되어졌다.

그러나, 단위 시간당의 손상 두께로서 표시되는 손상 속도는 실질적으로 변화되지 못하였다.

또한, 직선형의 파우더라인부를 갖는 침지노즐에 있어서는, 가스가 토출구로부터 바로 위로 이동하여 노즐 근방에서 부상하기 때문에, 두께를 두껍게 한 잊점 이외에는 아무런 기타의 효과도 기대할 수 없게 된다. 일본국 실개소 59-89648호에는, 노즐토출구 위끝단부에 부각도(負角度)의 경사면을 가지는 돌기부를 삽입하여 형성한 침지노즐이 개시되어 있는데, 이 노즐은 턴디쉬 또는 레이들(Ladle, 도시하지 않음)과 모울드(9) 사이에 마련된다.

제4도에 나타낸 바와 같이, 이 침지노즐(1)의 아래쪽 끝단부는, 모울드(9)내의 용강(10)내에 침지된다. 노즐통로(1a)는 노즐(1)내에 형성되고 2이상의 토출구(2)에 연결되어, 용강을, 화살표로 나타낸 방향으로 모울드(9)내로 인도한다. 용강(5)과 아르곤 가스 기포체(3)를 인도하기 위하여, 돌기부(4')가 각각의 토출구(2)의 상단부에 마련된다. 이 돌기부(4')는, 수평면에 대하여 부각도를 갖는 경사면을 가지므로, 이 경사면은 아래쪽으로 기울어지게 된다. 이 돌기부(4')의 경사면과 토출구의 경사면이 부(-)방향(Negative Direction)으로 아래쪽으로 기울어지는 공통면을 이루게 된다. 그러나, 이는 단지, 가스 기포체의 부상위치를 파우더라인부에서 멀리 떨어지게 하는 효과 밖에는 나타내지 못한다. 토출구로부터 분출된 가스 기포체는, 돌기부의 경사면에 직접 충돌하게 되고, 그 결과, 돌기부의 손상은 더욱더 심각하여진다. 따라서, 이는 돌기부의 사용수명 감소를 해소시켜줄 수 없다.

침지노즐을 사용하여 철강 주조장치에 있어서, 최근에는 작업상의 이익 및 생산 코스트 감소 등의 효과를 얻기 위하여, 복수 연속 주조 및 복수 사용 가능성 등의 요구가 높아지고 있다. 그러나, 일반적으로, 사용수명의 면에 있어서 가장 심각한 문제점이 되는 침지노즐의 파우더 라인부는, 내부식성이 우수한 ZrO₂-C 품질의 것을 사용하더라도, 직선형의 파우더라인부를 갖는 침지노즐인 경우에는, 노즐의 다른 부위에 비하여 파우더라인부의 손상이 훨씬 크기 때문에 파우더 라인부는 더욱더 개량되어질 필요가 있다. 토출구의 위끝 단부에, 경사면이 형성된 돌기부를 갖는 침지노즐의 경우에, 이 돌기부는 가스기포류와 실질적으로 직각으로 맞닿게 되어, 용강에 의한 돌기부의 손상 현상을 피할 수 없게 된다.

또한, 가스 기포류가, 노즐의 돌기부에 충돌한 후에 난류로 변화되어, 교반효과를 증대시키기 등의 문제점을 내포한다.

본 발명의 목적은, 철강 주조용 침지노즐의 용강에 의한 손상도를 감소시킬 수 있고, 그리하여 사용수명을 연장시키고, 가스 기포체가 용이하게 제어되어, 노즐의 파우더라인부에서 멀리 떨어진 위치 또는 위치들에서 부상하도록 한 침지노즐을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면, 철강주조용 침지노즐은, 노즐 본체부와, 이 노즐 본체부의 위끝단으로부터 아래쪽 끝단까지 길이 방향으로 노즐 본체부를 관통하여 연장되어 형성되는 노즐 통로와, 노즐 본체부의 아래쪽 부위에 형성되며 외부로 향해 있고 상기한 노즐 통로에 연결되어 있는 다수개의 토출구와, 이 토출구의 위끝단에서부터 정방향(Positive Direction)으로 위쪽을 향하여 경사져 있는 경사면을 가지며, 토출구의 위끝단에, 노즐 본체부 둘레에 마련되는 돌기부와로 구성된다.

이 돌기부는, 노즐 본체부의 바깥면에서부터 돌기부의 바깥쪽 꼭지점 까지의 길이인 두께(A)가 5㎜ 내지 50㎜범위이고, 토출구 위끝단에서부터 돌기부의 바깥쪽 꼭지점까지의 길이인 높이(B)가 10㎜ 내지 200㎜이며, 가상 수평면과 경사면 사이의 각도인 경사각(C)이 5도 내지 60도인 것이 바람직하다.

상기 경사면의 바람직한 예는 테이퍼 형상면이다. 이 돌기부는, 노즐 본체부와 일체로 또는 별개로 만들어져도 무방하다. 각각의 토출구는 부(-)방향(Negative Direction)으로, 아래쪽으로 경사지고, 상기 돌기부의 경사면의 아래쪽 끝단에 연결되는, 경사면을 갖는다. 토출구의 경사면과 돌기부의 경사면 사이의 각도는 대략 90도이다.

본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명하면 다음과 같다. 연속철강 주조장치에 사용되는 침지노즐은, 턴디쉬 또는 레이들(도시하지 않음)과 모울드(9)사이에 마련된다. 침지노즐(1)의 아래쪽 끝단부는, 모울드(9)내의 용강(10)내에 침지된다. 노즐통로(1a)는, 노즐(노즐 본체부)(1)내에 형성되고, 2이상의 토출구(2)에 연결되어, 용강을, 제2도에 화살표로 나타낸 방향으로, 모울드(9)내로 인도한다. 용강(5)과 아르곤 가스 기포체(3)를 원활하게 인도하기 위하여, 각각의 토출구(2)의 위끝단에, 상기 노즐(1) 둘레로, 돌기부(4)가 형성된다.

이 돌기부(4)는, 수평면에 대하여 정(+)의 각도를 가지며, 위쪽으로 기울어져 있는 데이터 형상의 경사면(4a)를 갖는다. 가스 기포체(3)는 이 경사면(4a)을 따라, 화살표 방향으로 토출구(2)쪽을 이동하게 된다. 이 돌기부(4)는, 가스 기포체(3)와 용강(5)의 흐름 방향을 조절하는 역할을 한다. 아르곤 가스 기포체(3)는, 침지노즐(1)의 파우더라인부(6)에서 멀리 떨어진 위치 또는 위치들에서, 용강(5)의 흐름에 따라 부상한다.

따라서, 파우더층(7)에서의 가스 기포체(3)의 부상시의 부피팽창 및 파열에 수방되는 교반효과를 감소시킬 수 있게 되고, 또한 파우더층(7)에 접촉하는 파우더라인부(6)의 접촉부(8)의 손상을 없앨 수 있게 된다. 돌기부(4)의 바람직한 형상을 설명하면 다음과 같다. 아르곤가스가, 노즐의 파우더라인부(6)에서 충분히 멀리 떨어진 위치에서 부상하도록 하기 위하여, 이 돌기부(4)는, 5 내지 50㎜ 범위내의 두께(A)와, 10 내지 200㎜ 범위내의 높이 (B)와, 5 내지 50도 범위내의 경사각(C)을 갖는다. 제1도에 나타낸 바와 같이, 두께(A)는, 노즐(1)의 바깥면에서부터 돌기부(4)의 바깥쪽 꼭지점까지의 길이이고, 높이(B)는, 토출구(2)의 위끝단에서부터 돌기부(4)의 바깥쪽 꼭지점까지의 길이이며, 경사각(C)은, 가상 수평면으로부터 경사면(4a)까지의 시계반대방향으로의 각도이다.

본 발명에 의하면, 기포의 발생과 파열현상을 효과적으로 억제하며, 가스 기포체가 모울드(9)내의 용강(10)의 표면에서, 원활하게 부상될 수 있게 된다.

또한, 가상 수평면에 대해 부(-)의 각도를 갖는 경사면이 마련된 제4도에 나타낸 바와 같은 종래의 침지 노즐의 돌기부(4')와 비교할 때, 본 발명에 의하면, 가스 기포체(3)는 돌기부(4)에 충돌하여 흩어져서, 난류를 발생시키지 않게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 가스 기포체(3)가 돌기부(4)의 경사면(4a)을 따라 이동되기 때문에 돌기부(4)의 손상을 감소시켜 침지 노즐(1)의 사용 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

반대로, 제4도에 나타낸 종래의 돌기부(4')는 용강(5)과 가스기포체(3)의 흐름 압력을 직접 격게 된다.

각각의 토출구(2)는, 부(-)의 방향으로 아래쪽으로 경사지고, 돌기부(4)의 경사면(4a)의 아래쪽 끝단에 연결되는 경사면(2a)을 갖는 것이 바람직하다.

토출구(2)의 경사면(2a)과, 돌기부(4)의 경사면(4a)사이의 각도는 대략 90도이다.

제1도 및 제2도에 나타낸 실시예에 있어서는, 돌기부(4)가 노즐(1)의 본체부와 일체로 형성되어져 있지만, 제3도에 나타낸 바와 같은, 노즐의 본체부와는 별개로 제작되어, 토출구(2)의 위끝단부에서, 직선형의 노즐에 끼워질 수 있는 고리형상의 돌기부(4)로 만들어질 수도 있다. 아르곤가스가, 노즐의 파우더라인부(6)로부터 충분히 멀리 떨어진 위치에서 부상할 수 있도록 하기 위하여, 이 돌기부(4)는, 5 내지 50㎜범위내의 두께(A)와, 10 내지 200㎜범위내의 높이(B)와, 5 내지 60도 범위내의 경사각(C)을 갖는다.

제3도에 나타낸 바와 같이, 두께(A)는, 노즐(1)의 바깥면에서부터 돌기의 윗면까지의 길이이고, 높이(B)는, 토출구(2)의 위끝단에서부터 돌기부(4)의 윗면의 위쪽 끝단까지의 길이이며, 경사각(C)은, 가상 수평면에서부터 경사면까지의 시계 반대방향으로의 각도이다.

제3도에 나타낸 실시예에 있어서, 고리형상의 돌기부(4)는 다른 것으로 교환할 수 있기 때문에, 이 돌기부를 필요에 따라 적절한 기능을 수행할 수 있는 길이(A), 높이(B) 및 각도(C)를 갖는 돌기부로 용이하게 교체하여 사용할 수 있게 된다.

도시하지는 않았으나, 상기 고리형상의 돌기부는 노즐 본체부에, 나사, 회반죽, 핀 등을 사용하여 고정 부착시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 침지노즐의 파우더라인부의 벽두께를 두껍게 하지 않고서도, 사용 수명을 훨씬 길게 연장시킬 수 있게 된다. 일반적으로, 용강에 의한 손상은 다음과 같은 원인에 의해 발생한다.

(1) 모울드 파우더 부재의 알칼리 성분(CaO, MgO, Na₂O, K₂O, CaF₂)과의 화합반응에 의한 저융점 생성물의 철강중의 확산.

(2) 노즐(1)내의 파우더 라인의 부재(ZrO₂-C 품질)의 흑연, 레진코우크스(Resin coke)의 산화소모에 다른 ZrO₂입자의 이탈 등에 기인한다.

또한, 파우더라인부의 용강에 의한 손상속도를 좌우하고, 증폭시키는 데에 영향을 미치는 주된 요인들은 다음과 같다.

(a) 모울드 내에 있어서의 용강의 교반[전자(電磁)교반 및 모울드의 진동) 및; (b) 용강중에 불어 넣어져 있는 아르곤 가스가 모울드내에서, 용강 표면으로 부상할때의 팽창에 의한 교반력(공기진동)등이다.

본 발명은, 용강의 흐름 방향을 조절하여, 아르곤 가스가 부상하고, 팽창하여 파열하는 위치들을, 침지노즐의 파우더라인부로 멀리 떨어진 곳에 위치하게 함으로써, 상기한 (b)항에 있어서와 같은 아르곤 가스의 부상 및 팽창에 의해 발생되는 교반력의 영향을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 의한 돌기부를 갖는 침지노즐은, 아르곤 가스가 모울드내로 원활하게 토출되고, 이 가스는 노즐의 파우더라인부에서 멀리 떨어진 위치에서 부상하도록 하여, 이 가스가 난류로 바뀌지 않도록 함으로써, 종래의 침지 노즐에 비하여 몇배나 길어진 사용 수명을 가질 수 있게 된다.

Claims

노즐 본체부(1)와, 상기 노즐 본체부(1)의 위끝단으로부터 아래쪽 끝단까지 길이방향으로 노즐 본체부(1)를 관통하여 연장되어 형성되는 노즐 통로(1a)와, 상기 노즐 본체부(1)의 아래쪽 부위에 형성되며 외부로 향해 있고, 상기한 노즐 통로(1a)에 연결되어 있는 다수개의 토출구(2)와, 상기 토출구(2)의 위끝단에서부터 정방향으로 위쪽을 향하여 경사져 있는 경사면(4a)을 가지며, 토출구(2)의 위끝단에, 노즐 본체부(1) 둘레에 마련되는 돌기부(4)와로 이루어지는 철강 주조용 침지노즐.
제1항에 있어서, 상기 돌기부(4)는, 노즐 본체부(1)의 바깥면에서부터 돌기부(4)의 바깥족 꼭지점까지의 길이인 두께(A)가 5㎜ 내지 50㎜ 범위내이고; 가상수평면과 경사면(4a)사이의 각도인 경사각(C)이 5도 내지 60도 범위내인 경사각(C)을 갖는 것을 특징으로 하는 철강 주조용 침지노즐.
제1항에 있어서, 상기 돌기부(4)는, 토출구(2) 위끝단에서부터 돌기부(4)의 바깥쪽 꼭지점까지의 길이인 높이(B)가, 10㎜ 내지 200㎜ 범위내인 것을 특징으로 하는 철강 주조용 침지 노즐.
제1항에 있어서, 상기 경사면(4a)이, 테이퍼 형상면인 것을 특징으로 하는 철강 주조용 침지노즐.
제1항에 있어서, 상기 돌기부(4)가, 상기 노즐 본체부(1)와 일체로 만들어지는 것을 특징으로 하는 철강 주조용 침지노즐.
제1항에 있어서, 상기 돌기부(4)가, 상기 노즐 본체부(1)와 별개로 만들어지고, 이 돌기부(4)가 노즐 본체부(1)에 고정부착되는, 고리형상의 돌기부인 것을 특징으로 하는 철강 주조용 침지노즐.
제1항에 있어서, 각각의 토출구(2)가, 부(-)방향으로, 아래쪽으로 경사지고, 상기 돌기부(4)의 경사면(4a)의 아래쪽 끝단에 연결되는 경사면(2a)을 갖는 것을 특징으로 하는 철강 주조용 침지노즐.
제1항에 있어서, 상기 토출구(2)의 경사면(2a)과, 상기 돌기부(4)의 경사면(4a) 사이에 형성되는 각도가 대략 90도인 것을 특징으로 하는 철강 주조용 침지노즐.