KR20020051255A - 리브를 이용하는 연속주조에서의 노즐막힘 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리브를 이용하는 연속주조에서의 노즐막힘 방지방법에 관한 것으로, 특히 종래의 상부노즐에 리브를 부착 설계함으로서 분리유동을 제거하여 노즐 막힘을 억제할 수 있는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 턴디쉬로부터 용강을 주형으로 주입하여 제조하는 연속주조방법에서, 상부노즐을 지지하는 철피 외곽에 중심일치를 위하여 종형 및 횡형으로 일정간격 이격하여 각각 복수개의 리브를 형성하여 웹블록과 상부노즐간의 간격을 일정하게 유지하고 결합 매개체인 캐스타블의 공간을 확보함으로써 웰블럭과 하부 플레이트사이의 중심을 일치시키는 것을 특징으로 하는 연속주조에서의 노즐막힘 방지방법을 개시한다..

Description

리브를 이용하는 연속주조에서의 노즐막힘 방지방법{method of preventing clogging of non-metallic inclusion utilizing lib in tundish}

본 발명은 리브를 이용하는 연속주조에서의 노즐막힘 방지방법에 관한 것으로, 특히 종래의 상부노즐에 리브를 부착 설계함으로서 분리유동을 제거하여 노즐 막힘을 억제할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조 조업시 턴디쉬(Tundish)로부터 주형(Mold)으로 흐르는 용강이 대기와 접촉함으로 발생하는 산화를 방지하게 하기 위하여 턴디쉬와 주형사이를 밀폐화시킨다. 도 1은 연속주조기의 모식도이며, 턴디쉬와 주형사이의 상세한 용강 전달계(Delivery System)를 도 2에 나타내었다. 용강이 상부노즐(1, Upper Nozzle), 슬라이드게이트(3, Slide Gate), 침지노즐(6, Submerged Entry Nozzle,SEN)등 중간 매개체를 통과할 때, 용강에 포함된 비금속 개재물이 노즐벽으로 이동하여 부착함으로써 노즐막힘이 발생하게 된다.

도 2에 턴디쉬에서 주형으로 이동할 때 용강 전달계에서 일어나는 노즐막힘을 표현하였으며, 특히 "A"로 나타낸 영역은 슬라이드 게이트의 개도에 의해 상부 플레이트(4)와 하부 플레이트(5)의 중심이 일치하지 않아 각 모서리에 정체 영역이 형성되어 분리유동(Separation Flow)이 발생하고 이 영역에 개재물이 집적된다. 개재물은 용강과의 접촉각이 140도로 매우 커서 용강에서 밀려나오기가 용이하기 때문에, 일단 개재물이 노즐벽에 부착되면 연속하여 개재물들의 집적이 발생하고 노즐막힘이 일어나게 된다. 노즐막힘이 발생하게 되면 정상주조속도에 필요한 유량의 확보가 어려워 봉쑤심(Porking)을 하게 되고 이러한 조치는 큰 개재물이 대량으로 한꺼번에 주형으로 혼입되어 응고 완료된 주편의 품질 열화를 일으키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 상부노즐의 제작성이 용이하고, 웰블럭, 상부 플레이트와 중심축을 일치하게 하는 상부노즐 설치 방법이 작업자의 숙련도에 관계없이 용이 하도록 하는 연속주조에서의 노즐막힘 방지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 연속주조기 모식도.

도 2는 상부노즐∼침지노즐간 용강 주입 시스템(Delivery System) 개략도.

도 3은 상부노즐 설치 방법에서 종래의 기술에 의한 턴디쉬 출구 상세도.

도 4는 상부노즐과 상부 플레이트 중심이 불일치한 경우 의 분리유동이 발생하는 현상을 도시하는 도면.

도 5는 본 발명에서 제공하는 상부노즐을 도시하는 도면.

도 6은 통상적인 상부노즐을 설치하는 방법을 도시하는 도면.

도 7은 자중에 의한 상부노즐의 처짐형상을 턴디쉬 바닥에서 바라본 상태의 도면.

도 8은 본 발명에서의 철피에 리브가 부착된 상태의 상부노즐.

도 9는 본 발명에서의 리브의 상세확대도.

도 10은 본 발명에서의 상부노즐 적용시의 처짐 억제 모식도.

이하 본 발명을 도면을 첨부하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 상부노즐 보호를 위하여 구성된 철피(Metal case) 외각에 리브(Rib)를 설치하여, 웰블럭(Wall Block)과 상부노즐간의 간격을 일정하게 유지하고 결합 매개체인 캐스타블(Castable)의 공간을 확보, 강도 및 기밀이 유지될 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 턴디쉬 출구 부분의 상세도를 나타낸 것이다. 턴디쉬 출구부분은 상부 웰블럭(Upper Well Block, 7), 하부 웰블럭(Lower Well Block, 8), 상부노즐(1), 상부 플레이트(Upper Plate,4)로 구성되어 있다. 상부 웰블럭~상부플레이트는 작업자가 중심일치가 되도록 수작업으로 연결하며, 각 내화물 연결부위에 캐스터블(Castable)을 이용하여 공기흡입이 억제되도록 밀폐화시킨다.

본 발명은 웰블럭(7)과 상부노즐(Upper Nozzle,1), 하부 플레이트(5)를 중심축이 직선상에 위치하도록 하는 방법에 대한 것이다. 중심축이 일치하지 않았을 때 생기는 분리유동의 현상을 도 4에 나타내었다. 분리유동은 국부적으로 회전류(Recirculating Flow)가 형성되므로 개재물 집적대를 제공하게 된다.유로(Flow Path)에서 중심축을 일치시키게 되면 도 4에서와 같이 중심축이 일치하지 않아 생기는 분리유동을 억제할 수 있다.

슬라이드 게이트와 침지노즐은 턴디쉬의 철피에 구조적으로 고정되어 있어서 중심이 항상 일치하지만 상부노즐을 붙들어 고정시켜주는 역할을 하는 웰블럭과 상부노즐은 작업자의 감각에 의해 고정하고 있다. 그러나 이것은 작업자의 숙련도에 의존하게 된다. 본 발명은 작업자의 숙련도에 상관없이 웰블럭~하부 플레이트간에 중심이 일치하게 설치할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명을 이용하여 웰블럭~하부 플레이트 간의 중심을 구조적으로 일치하게 하여 웰블럭과 상부노즐, 상부노즐과 하부 플레이트 영역에 발생하는 분리유동을 제거하여 분리유동에 의한 개재물 집적을 억제하여 노즐막힘을 제거할 수 있다.

일반적으로 연주속기는 도 1에서 보는 바와 같이, 레이들, 턴디쉬, 턴디쉬∼주형간 용강량 전달 및 조절 장치(Delivery System), 주형(Mold)으로 구성된다. 상기 연주주조기에서 턴디쉬∼주형간 용강 전달 및 조절장치는 상부노즐, 상부 플레이트, 하부플레이트(Lower Plate), 침지노즐로 구성되는 2-플레이트 방식과, 상부 플레이트, 미들 플레이트(Middle Plate), 하부 플레이트로 구성되는 3-플레이트 방식이 있다. 용강에 존재하는 비금속 개재물(Non-Metallic Inclusion)은 턴디쉬에서 몰드로 이동할 때, 도 2에 나타낸 바와 같이 상부노즐∼침지노즐 간의 내화물 내벽에 부착하여 노즐막힘을 일으키고, 용강이 지나가는 경로를 차단하여 주조를 방해하며 슬라이드 게이트에 부착되어 요구되는 유량에 부족을 일으켜 주조를 방해한다. 이러한 비금속 개재물이 분리유동에 의해 노즐 및 상.하부 플레이트에 부착됨을 방지하기 위하여 통상적으로 사용되고 있는 것이 웰 블럭(7)과 상부노즐(1), 침지노즐(4,5)을 일직선상에 위치하도록 하여 중심이 일치하도록 하는 것이다.

통상적으로 슬라이드 게이트(3)와 침지노즐(6)은 턴디쉬 철피에 구조적으로 고정되어 있어서 중심이 항상 일치하고 만약 틀릴 경우 나사를 이용하여 미세조정을 하도록 설계되어 있어 조정이 가능하다. 그러나 상부노즐(1)을 붙들어 고정시켜주는 역할을 하는 웰블럭(7)과 상부노즐(1)은 작업자의 직감적인 눈짐작으로 설치하고 있다. 웰블럭(7)과 상부노즐(1)은 기밀 및 강도를 위하여 공간을 확보하고 두 물체를 튼튼하게 결합하기 위해 매개체로 캐스터블(9)을 이용하고 있다.

도 5에서 보는 바와 같이 상부노즐을 설치할 때는 턴디쉬를 90도 회전하여 눕힌 상태에서 체결하고, 도 6에 보는 바와 같이 상부노즐(1) 외피에 캐스터블(9)로 감싼 후 웰블럭(7)에 삽입하여 웰블럭(7)과 상부노즐(1)을 밀폐화시킨다.

그러나 캐스터블(9)은 밀가루 반죽과 같이 경화가 되지 않아 유연하므로, 상부노즐(1)의 자체하중으로 인하여 도 7과 같이 상부노즐(1)이 아래로 처지게 된다. 상부노즐(1)이 아래로 이동된 상태로 상부 플레이트(4)가 체결되면, 상부노즐(1)과 하부노즐(2)사이에는 중심축이 일치하지 않는 불일치(mis-alignment)가 발생한다. 이러한 불일치에 의하여 웰블럭(7)과 상부노즐(1), 상부노즐(1)과 상부 플레이트(4) 사이를 흐르는 용강에 분리유동이 형성되어 개재물의 집적이 용이한 위치가 된다.

이러한 중심이동을 방지하기 위한 종래 공지의 기술은 작업자의 감각 및 숙련으로 밖에 해결 할 수 없었다. 이 기술의 핵심적인 요소는 웰블럭(Wall Brick)과상부노즐(Upper Nozzle)의 중심을 숙련도에 관계없이 일정하게 하는 것이다.

턴디쉬 예열과정에서 열변형에 의해 웰블럭과 상부노즐 사이에 갭(Gap)이 발생하는 것을 방지하기 위한 노력이 미국특허 5,374,036에 나타나 있다.

본 발명은 상부노즐의 제작성이 용이하고, 웰블럭, 상부 플레이트와 중심축을 일치하게 하는 상부노즐 설치 방법이 작업자의 숙련도에 관계없이 용이 하도록 구성한다. 즉, 상부노즐 보호를 위하여 구성된 철피(Metal case) 외각에 리브(Rib)를 설치하여, 웰블럭(Wall Block)과 상부노즐간의 간격을 일정하게 유지하고 결합 매개체인 캐스타블(Castable)의 공간을 확보, 강도 및 기밀이 유지될 수 있도록 구성된다. 이와 같은 방법으로 도 7에 나타낸 바와 같이 상부노즐과 상부 플레이트 중심이 불일치한 경우 발생하는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 8에 본 발명에서 제공하는 상부노즐을 나타내었다. 즉, 상부노즐을 지지하는 철피(Metal Case) 외곽에 공간(buffer) 확보용 리브(Rib)를 형성하도록 하는 것이다. 전체적인 중심일치를 위하여 4개의 리브(Rib)를 설치하고 수평을 위하여 길이방향에 4개의 리브(Rib)를 설치한다. 이렇게 함으로써 웰블럭과 상부노즐 철피 사이의 공간이 리브(Rib)로 인하여 확보되어 무게로 인한 처짐을 방지하고 고정용 매개체인 캐스터블의 두께가 모든 방향에 항상 일정하게 확보되게 함으로 중심을 일정하게 유지할 수 있도록 한다. 리브(Rib)의 두께 및 크기, 간격, 위치는 최소화 하여 매개체인 캐스타블의 양 및 두께을 확보함으로 작업이 용이하도록 하였다. 도 9에서 본 발명에서 제공하는 리브의 상세도를 나타내었다. 이 발명은 상부노즐 외부에 최소한의 리브(Rib)를 설치함으로 상부노즐의 제작성 및 용강온도에 의한 어떠한 문제도 발생하지 않는다.

도 10에는 본 발명에서 제공하는 상부노즐을 적용할 때, 상부노즐을 웰블럭에 설치한 경우에 있어 처짐이 방지되는 효과를 나타낸 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명을 통하여 연속주조기 턴디쉬에서 용강의 이동 통로의 일부인 상부노즐과 웰블럭을 조립할 때, 어떠한 경우에 설치를 하던지 중심이 일정하게 설치되어 웰블럭, 상부노즐, 상부 플레이트 사이에 분리유동의 형성 인하여 웰블럭과 상부노즐, 상부노즐과 상부 플레이트간 비금속개재물에 의한 막힘 발생을 억제할 수 있다. 또한 이의 구현을 통해 내화물 막힘이 억제되어 막힘 및 침지노즐의 몰드내 중심이동으로 발생되는 편류 및 주속감소등을 최소화 할 수 있다.

또한 철피에 리브를 설치함으로 상부노즐과 웰블럭 내벽의 간격이 모든 방향에 있어서 균일하게 되므로, 캐스타블(Castable) 양의 확보 및 제작성, 작업성이 용이하다.

Claims (1)

1. 턴디쉬로부터 용강을 주형으로 주입하여 제조하는 연속주조방법에서, 상부노즐을 지지하는 철피 외곽에 중심일치를 위하여 종형 및 횡형으로 일정간격 이격하여 각각 복수개의 리브를 형성하여 웹블록과 상부노즐간의 간격을 일정하게 유지하고 결합 매개체인 캐스타블의 공간을 확보함으로써 웰블럭과 하부 플레이트사이의 중심을 일치시키는 것을 특징으로 하는 연속주조에서의 노즐막힘 방지방법.