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KR100530101B1 - 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐 - Google Patents

턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐 Download PDF

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KR100530101B1
KR100530101B1 KR10-2001-0067662A KR20010067662A KR100530101B1 KR 100530101 B1 KR100530101 B1 KR 100530101B1 KR 20010067662 A KR20010067662 A KR 20010067662A KR 100530101 B1 KR100530101 B1 KR 100530101B1
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Abstract

본 발명은 제강공정에서 턴디쉬(Tundish) 내의 용강 유동을 조정하여 턴디쉬 내의 개재물(Slag)이 침지노즐을 통해 연속주조 몰드로 유입되는 것을 방지하기 위한 장치에 관한 것으로 특히, 개재물의 성장에 의한 침지노즐의 막힘 현상을 방지하는 동시에 용강류에 의한 침식을 방지할 수 있는 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 본 발명의 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐은 그 하부의 에지(Edge) 형상이 커브 에지(Curved Edge)로 형성되고, 상기 커브 에지를 갖는 본 발명의 와류발생 억제 댐은 용강 유출구를 형성하는 웰블럭까지 연장시켜 설치한다.
위와 같은 형상 및 설치 관계를 갖는 본 발명의 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐에 의하여 상기 연속주조 몰드로의 개재물 혼입을 억제시킬 수 있으며, 상기 개재물의 성장에 의한 침지노즐의 막힘 현상을 방지할 수 있는 동시에 용강류에 의한 침식을 방지할 수 있다.

Description

턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐{Dam for Suppression of Vortex in Ingot Steel}
본 발명은 제강공정에서 턴디쉬(Tundish) 내의 용강 유동을 조정하여 턴디쉬 내의 개재물(Slag)이 침지노즐을 통해 연속주조 몰드로 유입되는 것을 방지하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 턴디쉬 내의 탕면이 낮아짐에 따라 상기 턴디쉬 내에서 발생되는 와류에 의한 상기 연속주조 몰드로의 개재물 혼입을 억제하며, 상기 개재물의 성장에 의한 침지노즐의 막힘 현상을 방지할 수 있는 동시에 용강류에 의한 침식을 방지할 수 있는 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐에 관한 것이다.
일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제강공정에서 정련된 용강을 연속주조하는 과정은, 약 280톤 정도의 용강이 저장된 래들(1) 내의 용강은 쉬라우드 노즐(Shroud nozzle)(2)을 통하여 약 60톤 정도의 용강이 저장 가능한 용기인 턴디쉬(3)로 주입되고, 이어서 상기 턴디쉬(3) 내의 용강이 침지노즐(6)을 통해 주조 몰드(7)로 주입되며, 이어서 상기 주조 몰드로 주입된 용강이 냉각 응고되는 과정으로 이루어진다.
상기 과정에서 상기 침지노즐(6)을 통해 상기 주조 몰드(7)로 주입되는 용강의 량은 상기 턴디쉬(3) 하부에 설치된 슬라이딩 게이트(Sliding Gate)(5)의 동작에 의하여 제어되고, 주입된 용강은 상기 주조 몰드 내에서 응고가 개시되며, 이를 상기 주조 몰드의 하부로 인발한 후 살수 냉각에 의하여 완전히 응고된 주편으로 제조하게 된다.
이때 다수의 래들(1)을 순차적으로 공급하는 연속주조공정에서 상기 래들의 교환 중에는 상기 턴디쉬(3) 내로 용강이 공급되지 않으므로 상기 턴디쉬 내의 탕면이 강하함에 따라 상기 탕면이 낮아지게 되고, 이 경우에 상기 침지노즐 근처의 상기 턴디쉬 바닥면에서 와류(Vortex)가 발생되며, 상기 와류의 발생에 의하여 상기 턴디쉬 내 탕면 상의 개재물이 상기 주조 몰드(7) 내로 혼입되는 문제점이 있었다.
일반적으로 용기에서 유체를 상기 용기의 내경에 비하여 현저하게 작은 배출구를 통해 방출시킬 때 용기 내의 유체 유동은 회전성분을 갖게 된다. 따라서 전 단계에서 발생된 용강 주입의 영향 및 난류(Turbulent Flow) 영향까지 포함하고 있는 상기 턴디쉬에서는 회전 유속의 강도가 더 크다 할 수 있다.
상기한 문제점을 방지하기 위하여 도 2에 나타낸 바와 같이 종래에는 와류의 발생을 억제하여 개재물의 혼입을 방지하기 위하여 와류발생 억제 댐(10)이 설치되었다.
이와 같은 와류발생 억제 댐(10)은 그 하부의 일측이 직각 형상의 에지(Edge)(10a)로 형성되어, 턴디쉬(3)의 웰블럭(Well Block)(4) 주위에 설치되었다.
그러나 상기 와류발생 억제 댐의 설치시 상기 댐의 위치와 상기 웰블럭까지의 거리 및 상기 와류발생 억제 댐 자체의 형상 등에 대한 정확한 설계가 이루어지지 않음에 따라 와류의 발생은 감소하였으나 개재물의 생성을 도와 침지노즐의 막힘 현상을 가속화시키는 결과를 가져왔으며, 또한 용강류에 의한 상기 직각 형상 에지부가 침식되는 결과를 가져왔다.
도 2 및 도 3을 통해 이를 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.
상기 웰블럭(4) 부근의 용강 유출구(S)쪽에 위치한 종래의 상기 와류발생 억제 댐(10)의 일측면은 턴디쉬(3)의 측벽(3a)에 부착되어 설치되고, 타측면은 상기 웰블럭(4) 전까지 설치되었다. 즉, 상기 와류발생 억제 댐은 상기 턴디쉬의 측벽(3a)에서 상기 웰블럭 전까지 상기 턴디쉬의 가로방향으로 설치되었다.
이때 상기 와류발생 억제 댐의 하부 직각 형상 에지(10a)가 용강 유출구(S)측에 위치한 웰블럭(4a)보다 후방쪽에 위치, 즉 상기 웰블럭으로부터 조금 떨어져 상기 턴디쉬의 측벽(3a) 쪽으로 조금 물러나 설치되었다.
상기한 형상 및 설치 위치를 갖는 상기 와류발생 억제 댐에 의하여 와류의 발생은 감소하였으나, 용강 유출구(S)를 통과하는 용강의 일부가, 상기 와류발생 억제 댐의 직각 형상 에지(10a)가 상기 용강 유출구로부터 조금 떨어져 위치해 있는 관계로, 상기 직각 형상의 에지쪽으로 유입되고, 상기 유입된 용강이 상기 직각 형상의 에지에 부딪친 후 회전함에 따라 세퍼레이션(Separation)류가 발생된다. 이에 따라 상기 직각 형상의 에지 하부에서 개재물이 집적되어 성장되며, 이로 인하여 침지노즐의 상부가 막히는 문제점이 발생되었으며, 또한 상기 직각 형상 에지부가 침식되는 문제점이 발생되었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 와류발생 억제 댐의 가장 적절한 형상 및 설치 위치를 도출시켜 개재물의 성장에 의한 침지노즐의 막힘 현상을 방지하는 동시에 와류의 발생으로 인한 슬래그의 유입을 차단하여 제품의 품질 저하를 방지할 수 있는 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐은 그 하부 에지(Edge) 형상을 커브 에지(Curved Edge)로 형성하되, 커브 에지는 제1 만곡부와 제2 만곡부로 형성하고, 제1 만곡부는 R55의 곡률반경을 가지고 와류발생 억제 댐의 내부로 만곡된 만곡부로 형성하며, 제2 만곡부는 R50의 곡률반경을 가지고 와류발생 억제 댐의 외부로 만곡된 만곡부로 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐은 턴디쉬의 길이방향 벽에서 웰블럭까지 턴디쉬의 세로방향으로 설치된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명의 와류발생 억제 댐(10)의 하부 에지(Edge) 형상을 커브 에지(Curved Edge)(10b)로 형성하되, 상기 커브 에지(10b)는 제1 만곡부(10b')와 제2 만곡부(10b'')로 형성하고, 상기 제1 만곡부(10b')는 상기 와류발생 억제 댐의 외부로부터 R55의 곡률반경을 갖는 만곡부 즉, 상기 R55의 곡률반경을 가지고 상기 와류발생 억제 댐의 내부로 만곡된 만곡부로 형성하며, 상기 제2 만곡부(10b'')는 상기 와류발생 억제 댐의 내부로부터 R50의 곡률반경을 갖는 만곡부 즉, 상기 R50의 곡률반경을 가지고 상기 와류발생 억제 댐의 외부로 만곡된 만곡부로 형성한다.
이어서 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 상기 형상을 구비한 본 발명의 와류발생 억제 댐의 설치 관계를 설명하면 다음과 같다.
상기 형상을 갖는 본 발명의 와류발생 억제 댐(10)은 종래와 마찬가지로 턴디쉬(3) 내의 웰블럭(4) 근처에 설치하되, 상기 와류발생 억제 댐의 일측면을 측벽(3a)에 연결시켜 설치하는 것이 아니라 상기 측벽과 연결되는 길이방향의 벽(3b)에 연결시켜 설치하며, 상기 와류발생 억제 댐의 타측면은 도면상으로 볼 때 용강 유출구(S)를 형성하는 웰블럭(4a)까지 연장시켜 설치한다. 이때, 상기 와류발생 억제 댐의 타측면은 침지노즐(8)(도 1에도시)의 막힘에 따른 봉쑤심 작업시 방해가 되지 않는 범위 내에서 설치되는 것이 바람직하다.
도 4 내지 도 6을 통해 상기 설치 관계를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 와류발생 억제 댐(10)은 상기 턴디쉬(3)의 길이방향 벽(3b)에서 상기 웰블럭(4)까지 상기 턴디쉬의 세로방향으로 설치된다.
상기한 본 발명의 와류발생 억제 댐의 형상 및 설치 관계에 있어서, 본 발명의 상기 와류발생 억제 댐의 커브 에지(10b)가 상기 용강 유출구 상에 위치해 있는 관계로, 상기 용강의 대부분이 빠른속도로 용강 유출구(S)를 통과하게 되고, 아주 적은 양의 용강만이 상기 커브 에지쪽으로 유입되지만, 상기 유입된 용강은 상기 커브 에지의 만곡부에 의하여 자연스럽게 상기 용강 유출구로 유도되어 상기 용강 유출구를 통하여 배출된다.
이에 따라 세퍼레이션류의 발생이 방지되고, 이로 인한 개재물의 성장이 방지되어 침지노즐 상부의 막힘 현상이 방지되며, 또한 상기 커브 에지에 의하여 용강류가 원활하게 흐름에 따라 상기 커브 에지부의 침식이 방지된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
(실시예 1)
실제 턴디쉬의 1/3 크기에 해당하는 턴디쉬의 수모델 장치(주폭:1300mm, 주속기준:1.3m/min)를 이용하여 잉크(Ink) 실험 및 비디오(Video)를 촬영하여 측정하였다.
측정 조건은, 와류발생 억제 댐이 설치되지 않았을 경우와 종래의 가로방향으로 본 발명의 형상을 갖는 와류발생 억제 댐이 설치되었을 경우 및 본 발명의 세로방향으로 본 발명의 형상을 갖는 와류발생 억제 댐이 설치되었을 경우를 각각 비교하여 측정하였다.
도 7에 나타낸 바와 같이 본 발명의 와류발생 억제 댐(10)은, 윗면(a)을 353mm, 수평부(b')에서 제2 만곡부(10b'')까지를 밑면(b)으로 보았을 때 상기 밑면(b)을 225mm, 수직부(c')에서 제1 만곡부(10b')까지를 높이(c)로 보았을 때 상기 높이(c)를 270mm로 형성하였다. 이때 상기 제1 만곡부의 높이는 상기 수평부(b')로부터 70mm의 상부에 형성하였으며, 상기 제2 만곡부의 높이는 상기 수평부(b')로부터 130mm의 상부에 형성하였다.
도 8a는 와류발생 억제 댐이 설치되지 않았을 경우의 턴디쉬(3) 내부 용강의 유동을 나타낸 개략도로서, 래들(미도시)로부터 용강이 상기 턴디쉬 내부로 유입되면 상기 용강의 유동을 상향으로 조정하기 위한 둑(Weir)(W)과 댐(Dam)(D)이 기본적으로 상기 턴디쉬 내부에 설치되어 있다. 만일 상기 둑(W)과 댐(D)이 설치되지 않으면 상기 용강이 하향으로 유동되어 개재물이 상기 용강과 함께 섞여 침지노즐(미도시)을 통과하게 된다. 이와 같은 이유로 인하여 상기 둑과 댐이 기본적으로 상기 턴디쉬 내에 설치되어 있는 것이다.
본 발명의 실시예에서 상기 와류발생 억제 댐이 턴디쉬(3) 내에 설치되지 않았을 경우, 상기 턴디쉬 내에서 상기 침지노즐을 통하여 배출될 때까지 상기 턴디쉬 내 용강의 주 흐름(Flow)(F) 최소 체류시간이 41초 였으며, 상기 댐(D)의 홀을 지나는 용강의 흐름이 약했다.
도 8b는 상기 도 8a의 평면도를 나타낸 것이다.
또한, 도 9a에 나타낸 종래의 가로방향으로 본 발명의 와류발생 억제 댐이 설치되었을 경우, 상기 용강의 주 흐름(F)이 상기 턴디쉬 내에서 노즐을 통하여 배출될 때까지의 최소 체류시간이 39초 였으며, 상기 댐(D)의 홀을 지나는 용강의 흐름이 강하였으며, 와류의 형성시점은 본 발명의 와류발생 억제 댐의 직하였다.
도 9b는 상기 도 9a의 평면도를 나타낸 것이다.
그리고, 도 10a에 나타낸 본 발명의 세로방향으로 본 발명의 와류발생 억제 댐이 설치되었을 경우, 상기 용강의 주 흐름(F)이 상기 턴디쉬 내에서 노즐을 통하여 배출될 때까지의 최소 체류시간이 37초 였으며, 상기 댐(D)의 홀을 지나는 용강의 흐름이 강하였으며, 와류의 형성시점은 본 발명의 와류발생 억제 댐의 하부였다. 즉, 와류의 형성 높이가 매우 낮았다.
도 10b는 상기 도 10a의 평면도를 나타낸 것이며, 도 11은 본 발명의 와류발생 억제 댐의 설치 형상을 나타낸 사진이다.
이상에서와 같이 본 발명의 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐에 의하여, 와류의 발생이 억제되어 상기 와류의 발생으로 인한 슬래그의 유입이 차단되므로 제품의 품질 저하를 방지할 수 있으며, 또한 개재물의 성장에 의한 침지노즐의 막힘 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 연속주조공정을 나타내는 개략도
도 2는 종래의 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐을 나타내는 개략도
도 3은 종래의 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐의 설치 위치를 나타내는 평면도
도 4는 본 발명의 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐의 형상을 나타내는 외형도
도 5는 본 발명의 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐의 설치 위치를 나타내는 평면도
도 6은 본 발명의 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐이 턴디쉬 내에 설치되어 있는 모습을 나타내는 개략도
도 7은 본 발명의 실시예에서 사용된 본 발명의 와류발생 억제 댐의 치수를 나타내는 외형도
도 8a는 본 발명의 실시예에서 와류발생 억제 댐이 설치되지 않았을 경우의 턴디쉬 내부 용강의 유동을 나타낸 개략도
도 8b는 상기 도 8a의 개략 평면도
도 9a는 본 발명의 실시예에서 종래의 가로방향으로 본 발명의 와류발생 억제 댐이 설치되었을 경우 턴디쉬 내부 용강의 유동을 나타낸 개략도
도 9b는 상기 도 9a의 개략 평면도
도 10a는 본 발명의 실시예에서 본 발명의 세로방향으로 본 발명의 와류발생 억제 댐이 설치되었을 경우 턴디쉬 내부 용강의 유동을 나타낸 개략도
도 10b는 상기 도 10a의 개략 평면도
도 11은 본 발명의 실시예에서 본 발명의 와류발생 억제 댐의 설치 형상을 나타낸 사진
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 래들 2 : 쉬라우드 노즐
3 : 턴디쉬 4 : 웰블럭
5 : 슬라이딩 게이트 6 : 침지노즐
7 : 주조 몰드 10 : 와류발생 억제 댐
10a : 직각 형상 에지 10b : 커브 에지
10b' : 제1 만곡부 10b'' : 제2 만곡부

Claims (2)

  1. 연속주조공정에서 턴디쉬(3) 내부 용강의 와류 발생을 억제하여 주조 몰드(7)로의 개재물 유입을 방지하는 턴디쉬 내부의 와류발생 억제 댐에 있어서, 상기 와류발생 억제 댐(10)의 하부 에지(Edge) 형상을 커브 에지(Curved Edge)(10b)로 형성하되, 상기 커브 에지(10b)는 제1 만곡부(10b')와 제2 만곡부(10b'')로 형성하고, 상기 제1 만곡부(10b')는 R55의 곡률반경을 가지고 상기 와류발생 억제 댐의 내부로 만곡된 만곡부로 형성하며, 상기 제2 만곡부(10b'')는 R50의 곡률반경을 가지고 상기 와류발생 억제 댐의 외부로 만곡된 만곡부로 형성한 것을 특징으로 하는 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐.
  2. 제1항에 있어서, 상기 와류발생 억제 댐(10)은 상기 턴디쉬(3)의 길이방향 벽(3b)에서 웰블럭(4)까지 상기 턴디쉬의 세로방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 턴디쉬 내부 용강의 와류발생 억제 댐.
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