KR950008975Y1 - 슬라브 고속주조용 침지노즐 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

슬라브 고속주조용 침지노즐

제1도는 연속주조장치를 도시한 개략도.

제2도는 종래 슬라브 침지노즐을 도시한 것으로 a는 정면도 b는 제2도 a의 A-A'방향의 단면도.

제3도는 종래 슬라브 고속주조용 침지노즐을 도시한 것으로 a는 일본실개소 55-88347에 의한 노즐의 단면도 b는 일본 특개 평1-157751에 의한 노즐의 정면도 c는 제3도 b의 A-A'방향의 단면도.

제4도는 본 고안에 의한 슬라브 고속주조용 침지노즐을 도시한 것으로 a는 정면도 b는 제4도 a의 A-A' 방향의 단면도.

제5도는 침지노즐의 주형내 탕면변동량 비교도.

제6도는 침지노즐의 주형내 아르곤 기포 침투량을 도시한 비교도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

15 : 상부토출구 16 : 하부토출구

20 : 침지노즐 V₁, V₂ : 침지노즐의 관내유속

U, U₁, U₂: 침지노즐의 토출유속

본 고안은 슬라브의 연소주조장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 용강의 토출유속을 감소시켜 탕면안정을 유도하고 아르곤 기포를 조기에 부상분리 할 수 있도록 한 슬라브 고속주조용 침지노즐에 관한 것이다.

일반적으로 침지노즐(1)이란 제1도에 도시한 바와같이 연속주조시 턴디쉬(2)와 주형(3)간의 용강의 실링용으로 사용되는 내화물로된 관을 말하며 슬라브 연속주조시에는 일반적으로 제2도와 같이 단변부를 향해서 토출구(7)가 1개씩 뚫어져 있는 2공 침지노즐(23)을 사용한다. 도한 침지노즐(23)은 관의 내경(8)이 좁아 막힘현상이 발생하기 쉬우므로 다공질로 되어 있는 침지노즐 내벽을 통해 아르곤 가스를 주입하여 기포(6)를 생성시킴으로써 막힘현상을 방지하는데 생성된 기포(6)는 용강과 함께 주형(3)내로 들어가 부상되지 못하면 기포성 결함을 야기한다. 특히, 고속주조시에는 짧은 시간에 많은 용강이 침지노즐의 토출구를 빠져나와 주형을 채우게 되므로 토출 유속이 빨라져 탕면 변동을 심하게 일으킨다. 탕면변동량을 감소시키기 위하여 침지노즐의 토출각도를 하향화하여 탕면안정을 유도할 수 있으나, 아르곤 기포(6)의 침투깊이가 깊어져 주편의 품질을 저하시킨다. 그러므로 침지노즐의 토출단면적을 넓혀 용강 토출속도를 감소시킴으로써 고속 주조시에도 탕면 안정 및 아르곤기포등의 조기부상을 확보할 수 있는 침지노즐이 요구된다.

이를 위해서 일반 2공 노즐(23)의 토출단면적을 넓히게 되면 토출된 용강의 속도분포가 불균일하게 부압이 발생하므로 주형제가 혼입되는 결과를 초래하게 된다. 종래에는 제3도의 a와 같이 토출구의 구멍을 주형의 장변부(5)와 평항하게 한쪽에 2개씩 뚫고 상부토출구(9)는 하향으로 하고 하부 토출구(10)는 각도를 주지않음으로써 양 토출구로부터 토출된 용강의 충돌을 유도하여 용강유속을 감소시키는 원리(일본 실개소 55-88347)이나 용강의 대부분이 하부토출구(10)로 빠져나오므로 그 효과가 거의 없었다. 그리고, 이점을 보완하기 위해 제3도의 b 및 c에 도시한 바와 같이 상부토출구(11)의 하단부터 침지노즐의 내경(13)을 줄여 상부토출구(11)로의 용강유출을 조장함으로써 전체적인 용강토출속도를 줄인 고속주조용침지노즐(21)이 발명되었으나(일본 특개평 1-157751), 이 노즐(21)은 상부토출구(11)로의 용강유량의 증가시키기 위해 D₁을 D₂로 감소시키면 하부토출구(12)의 가로길이(L₃)가 짧아질 수 밖에 없어 토출단면적(a₂)이 좁아지므로 토출구 면적에 반비례하는 용강의 토출유속의 감소에 한계가 있는 문제점이 있는 것이다.

본 고안은 상술한 바와같은 종래의 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로 그 목적은, 슬라브의 연속주조장치에 있어서 용강의 토출유속을 종래보다 더 감소시키고, 고속주조시에도 탕면안정 및 아르곤기포와 비금속개재물의 부상력이 우수한 슬라브 고속 주조용 침지노즐을 제공하여 한계주조속도를 상승시키는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 고안은, 슬라브의 연속 주조장치의 턴디쉬와 몰드간 실링용 침지노즐에 있어서, 상기 노즐의 용강 토출구가 주형의 단변부를 향하여 한 방향에 상, 하로 2개씩 뚫어져 있으며, 상부토출구의 하단에서부터 노즐의 내경이 좁아지고 하부토출구의 상단에서부터다시 넓어지는 형태이며, 상부토출구의 길이비(가로/세로(L₁/L₂))는 1.2~1.4, 하부토출구의 길이비(가로/세로(L₃/L₄))는 0.8-0.95, 상부용강 통로 직경과 상부토출구 가로길이비(D₁/L₁) 및 하부 용강통로 직경과 하부 토출구 가로길이비(D₃/L₃)가 0.85-0.93, 상부용강통로의 직경과 단차부 용강통로의 직경비(D₁/D₂)가 0.80-0.85, 단차부 용강통로의 직경과 하부 용강통로의 직경비(D₂/D₃)가 1.2~1.25로 하여 한계주조속도를 최대화시키는 것을 특징으로 하는 슬라브 연속주조장치의 슬라브 고속주조용 침지노즐을 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면을 기초로하여 본 고안의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 고안에 의한 슬라브 고속주조용 침지노즐을 도시한 것으로 a는 정면도, b는 A-A'방향으로의 단면도로서, 침지노즐(20)의 상부측(20a) 내경은 D₁, 하부측(20c) 내경은 D₃, 중간측(20b) 내경은 D₂로 형성하고, 상기 중간측(20b)의 직상부에 상부토출구(15), 직하부에 하부토출구(16)가 마련된다.

한편, 상기 침지노즐(20)의 관내를 흐르는 용강의 유속(V₁)은 다음의 식(1)로 나타나고,

이때 V₁ : 침지노즐 관내 용강의 유속(㎝/sec) A : 주형의 폭(㎜) B : 주형의 두께(㎜) do : 침지노즐의 내경(㎜) Vc : 주조속도 침지노즐의 토출구를 통해 주형으로 들어가는 용강의 토출유속은 연속방정식으로 나타낼 수 있다.

즉, 일반 침지노즐의 경우는 (2)식과 같고,

고속주조용 침지노즐(4공 침지노즐)의 경우는 연속방정식을 적용하면 S₁V₁ = 2k'A₁U₁+kS₂v₂KS₂V₂ = 2k'A₂U₂과 같고, U₁= U₂일때

S₁,S₂ : 침지노즐의 내경 A₁,A ₂: 침지노즐의 상하부 토출구 면적 U₁,U₂ : 상하부 토출유속 k,k₁ : 상수 V₁,V₂ : 침지노즐의 관내 유속

상기 식(1) (2) (3)에서 알수 있는 바와 같이 상부토출구(15) 직하에 단차를 설치하여 상하부 토출구(15) (16)의 토출유속이 일정하도록 침지노즐(20)을 설계했을 경우 토출유속은 토출구의 면적에 반비례하므로 토출유속을 감소시키기 위하여 토출구의 단면적을 증가시켰다.

또한, 상부 토출구(15)의 가로(L₁)/세로(L₂)길이비는 1보다 크게 하여 용강이 넓게 퍼지도록 함으로써 부상력을 향상시켰고, 하부토출구(16)는 가로(L₃)/세로(L₄)길이비를 1보다 작게 함으로써 지나친 용강의 상승에 의한 탕면불안정을 제어할 수 있게 하였으며, 용강의 상승, 하강 유속을 주조 속도에 따라 조정할 수 있게 구성되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

제4도에 도시한 바와 같이 침지노즐(20) 중간측(20b)의 직상부와 직하부에 형성된 상하부 토출구(15) (16)를 가지는 본 고안의 슬라브 고속주조용 침지노즐(20)에 대한 종래의 노즐(제2도 및 제3도의 a와 c에 도시) (23) (22) (21)과의 비교 효과를 확인하기 위하여, 탕면 변동량 및 아르곤 기포 침투깊이를 주조속도별로 측정하였다. 상기 아르곤 기포는 아르곤 가스를 다공체로 된 침지노즐의 내벽을 통해 주입하여 기포를 물과 함께 주형속으로 불어넣어 침투깊이를 측정하고, 기존 2공 노즐의 침지노즐(제2도에 도시) (23) 토출각도는 0°, 하향 35°, 제3도의 a에 도시한 기존고속 주조용 노즐(22)은 상부 토출구 0°, 하향 35°, 제3도의 b에 도시한 기존 고속주조용 노즐(21) 및 본 고안(제4도에 도시)(20)은 0°로 하며, 제3도의 c에 도시한 기존 고속주조용 노즐(21)과 본 고안에 의한 침지노즐(20)의 D₁과 D₂는 동일한 직경으로 하고 상부토출구의 면적(a₁)도 동일하게 하여, 그 측정결과를 제5도, 제6도 및 표1에 나타냈다.

그리고, 제5도에 도시한 바와 같이 본 고안품이 기존의 노즐에 비해 탕면변동량이 전주속범위에서 작고 고속주조범위에서 차이가 뚜렷이 나타나며, 기포의 침투 깊이도 제6도에 나타난 바와 같이 고안품이 기존의 침지노즐에 비해 전반적으로 얕으며 주조속도가 증가할 수록 그 효과는 월등하다. 또한 기존 고속주조용 노즐(제3도의 c)의 주조속도 한계가 4.0ton/min인데 비하여 고안품은 4.5ton/min로서 주조속도를 상승시킬 수 있는 효과가 있다. 또, 모델 시험결과를 확인하기 위해 내화물로 침지노즐을 실제작하여 고속주조에 적용하였으며, 슬라브의 표면품질을 검사하여 표1에 나타내었다.

[표 1]

[표 1]

표1에 나타난 바와같이 종래재중 0° 침지노즐은 아르곤 기포의 침투깊이는 얕으나 탕면변동량이 많아 최대 주소속도가 2.0ton/min이며, -35°는 탕면변동량은 적으나 아르곤 기포의 침투깊이가 깊어 최대 주소속도 3.5ton/min, a노즐은 토출유속이 커서 탕면 변동도 심하나 아르곤 기포의 침투 깊이는 비교적 얕아 죄대주속이 3.5ton/min, c노즐은 탕면변동도 심하지 않고 아르곤 기포의 침투깊이도 얕은 편이나 상부 토출구의 하다에서 감속된 직경이 그래도 하부토출구로 이어져 하부토출구의 가로길이를 증가시키는데 한계가 있으므로 토출구의 면적을 증가시킬수 없다. 이에 따라 토출유속의 감소도 한계가 있으므로 최대 주조속도는 4.0ton/min이다. 반면에 고안재의 a, b는 단차부 용강통로의 직경(D₂)보다 하부 용강통로의 직경(D₃)을 크게 할 수 있기 때문에 c노즐에 비해 아르곤 기포의 침투깊이 및 탕면변동량이 4.5ton/min를 주조할 수 있을 만큼 작게 나타나고 있다.

비교재 A, B는 단차부 용강통로의 직경(D₂)보다 하부 용강통로의 직경(D₃)을 작게한 노즐인데 고안재보다는 효과가 좋지 않고 최대 주조속도가 종래재를 벗어나지 못하고 있다.

상술한 바와같이 본 고안의 슬라브 고속주조용 침지노즐에 의하면, 기존고속주조용 침지노즐의 하부토출구의 상단부터 내경을 확장시켜 고속주조에 의한 슬라브 제조시 용강의 토출유속을 감소시킴으로써 탕면안정을 유도하고 아르곤 기포를 조기에 부상분리하여 슬라브의 품질을 향상시킬수 있으며, 이에 따라 주조속도를 4.5ton/min까지 향상시키는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 슬라브의 연속주조장치의 턴디쉬와 몰드간 실링용 침지노즐에 있어서 상기 노즐(20)의 용강 토출구가 주형의 단변부를 향하여 한 방향에 상, 하로 2개씩 뚫어져 있으며, 상부 토출구(15)의 하단에서부터 노즐의 내경이 좁아지고 하부토출구(16)의 상단에서 부터 다시 넓어지는 형태이며, 상부토출구(15)의 길이비(가로/세로(L₁/L₂))는 1.2-1.4, 하부토출구(16)의 길이비(가로/세로(L₃/L₄))는 0.8-0.95, 상부용강통로 (17) 직경과 상부토출구(15) 가로 길이비(D₁/L₁) 및 하부용강통로(24) 직경과 하부토출구(16) 가로 길이비(D₃/L₃)가 0.85-0.93, 상부용강통로(17)의 직경과 단차부 용강통로(18)의 직경 비(D₁/D₂)가 0.8-0.85, 단차부 용강통로(18)의 직경과 하부 용강통로(24)의 직경비(D₂/D₃)가 1.2-1.25로 하여 주조속도를 최대화시키는 것을 특징으로 하는 슬라브 연속주조장치의 슬라브 고속주조용 침지노즐.