JP5550154B2

JP5550154B2 - 冷却性能測定装置

Info

Publication number: JP5550154B2
Application number: JP2012147110A
Authority: JP
Inventors: 政昊李; 奎亨都; 東郁呉; 泰勳金; 公勳李
Original assignee: Korea Institute of Machinery and Materials KIMM
Current assignee: Korea Institute of Machinery and Materials KIMM
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: JP2013160755A; KR101168385B1

Description

本発明は、冷却性能測定装置に関し、より詳しくは、厚板または鋼板を対象として噴射ノズルから噴射される冷却水による冷却性能を容易に測定することができる冷却性能測定装置に関する。

一般的な鉄鋼製造工程は、第一に、鉄鉱石と焼結鉱およびコークスを溶鉱炉に注入した後、熱を加えて鉄鉱石を溶かして鎔銑を作る製銑工程、第二に、高炉でトピードカー（ＴｏｒｐｅｄｏＬａｄｌｅＣａｒ）へ移送された鎔銑、古鉄および副原料を転炉に装入した後、酸素を吹き込んで鎔銑中の不純物を除去させ必要な成分を添加させて所望の成分と適正温度の溶鋼を作る製鋼工程、第三に、製鋼工程で生産された溶鋼を鋳型（Ｍｏｌｄ）に注入し連続的に引抜して冷却させて直接所定の半製品スラブを製造する連続鋳造工程、第四に、連続鋳造で生産された半製品を厚板工程へ移送させて再加熱した後、それぞれの熱延圧延機で所定の形状および寸法を有する製品を生産する工程、つまり、半製品を加熱して二つのロール（Ｒｏｌｌ）間に押し込んで圧着させて多様な形態の鋼材を作る圧延工程などに区分される。

特に、圧延工程は、圧延機で所望の厚さに圧延した後、ローラーテーブルを通じて移送されながら各規格の材質に合う冷却温度まで迅速に冷却するようになり、このような厚板または鋼板の冷却工程が非常に重要である。これと同時に、冷却性能を向上させるために、試片を利用して冷却性能を測定する工程も非常に重要な工程となる。

図１は、従来の冷却性能測定用試片の一例を概略的に示した図面である。図１に示されているように、従来の冷却性能測定用試片は、実際の冷却対象となる厚板または鋼板と同一な材質の試片２０に挿入穴を形成し、挿入穴内部に熱電対２１を挿入した後に溶接する工程により製作した。しかし、このような従来の試片２０は、加熱と冷却が加えられる過程で容易に熱変形が発生し、一旦熱変形が発生すると再利用が不可能で寿命が短いという問題があった。

また、従来の試片２０を再び製作するためには、複数の挿入穴内に熱電対２１を挿入して溶接する工程を経なければならないため、時間および費用において非経済的であるという問題があった。

本発明の目的は、上記の従来の問題点を解決するためのものであって、冷却水噴射ノズルによる厚板、鋼板の冷却性能を経済的に測定することができる冷却性能測定装置を提供することにある。

本発明の一実施形態による冷却性能測定装置は、噴射ノズルから噴射される冷却水による冷却性能を測定するための冷却性能測定装置において、下面に複数の測定穴が形成される上板と、前記上板と別個に構成されて前記上板の下面に結合される下板と、前記下板から上側へ突出されるように装着され、前記測定穴内部に収容されることによって、前記噴射ノズルから噴射される冷却水による前記上板の冷却性能を測定する測定部材とを含み、前記下板の熱膨張係数は、前記上板の熱膨張係数よりもさらに小さいことを特徴とする。

また、前記下板には、結合される上板の測定穴と対応する位置に形成される複数の挿入穴が形成され、前記測定部材は、前記挿入穴内に挿入されて溶接される熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）であってもよい。

また、前記上板と下板は着脱可能に結合されてもよい。

また、前記下板は、ニッケル鋼合金材質で形成されてもよい。

本発明の実施形態による冷却性能測定装置によれば、加熱および冷却による熱変形を最小化して装置の寿命を増加させることができる。

また、相対的に熱膨張係数が小さい素材の下板を上板と接合することによって、下板のみならず上板の熱変形を最小化することができる。

また、上板の熱変形時に、熱電対などの測定部材が付着されている下板は再利用し、上板のみを分離して交換、補修することによって、時間および費用において経済的に冷却性能を測定することができる。

従来の冷却性能測定用試片の一例を概略的に示した図面である。本発明の一実施形態による冷却性能測定装置の斜視図である。図２の冷却性能測定装置の分解斜視図である。図２の冷却性能測定装置を切断線に沿って切断した断面を示した図面である。

以下、添付の図２〜図４を参照して本発明の一実施形態による冷却性能測定装置１００について詳細に説明する。

本発明の一実施形態による冷却性能測定装置１００は、複数の噴射ノズル１０から噴射される冷却水により鋼板または厚板が冷却される程度およびその性能を測定するための装置であって、上板１１０と下板１２０と測定部材１３０と検査部１４０を含む。

前記上板１１０は、冷却性能測定試片の役割を果たす部材であり、実際冷却対象となる材質と同一な材質および規格で構成され、板状で構成される。

一方、噴射ノズル１０による冷却性能を測定するための測定ポイントを選定し、上板１１０には選ばれた各測定対象地点ｐに複数の測定穴１１１を形成する。各測定穴１１１は、上板の下面から内側へ陥没して形成され、上板１１０の上面は平らな状態が維持されるように測定穴１１１は上板１１０の上面を貫通しないようにする。

前記下板１２０は、上板１１０を下方で支持するための板状部材であり、上板１１０の下面に装着される。一方、下板１２０は、加熱と冷却が反復される上板１１０と直接的に接触する部材であるため、上板１１０の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する素材で構成されることが好ましく、本実施形態で下板１２０はニッケル鋼合金（Ｎｉｃｋｅｌｉｒｏｎａｌｌｏｙ）からなってもよく、一例として鋼鉄に３６％のニッケル（Ｎｉ）が含有されているインバー鋼（ＩｎｖａｒｉａｂｌｅＡｌｌｏｙ）を利用してもよいが、これに限定されない。

また、上板１１０と下板１２０は、互いに対向して結合するが、上板１１０または下板１２０の容易な交換および補修のために互いに着脱可能な形態で結合される。即ち、下板１２０は上板１１０と分離して別個に構成され、測定部材１３０を通じて上板１１０と結合されてもよい。

上板１１０との結合時に、上板１１０の測定穴１１１に対応する位置の下板１２０には上面から内側へ陥没する挿入穴１２１が形成される。挿入穴１２１は、後述する測定部材１３０が挿入、固定される空間であって、使用される測定部材１３０の長さおよび形状を考慮して形成することが好ましい。

前記測定部材１３０は、上板１１０の温度を測定するための部材であり、本実施形態では測定部材１３０として熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）が利用される。測定部材１３０は、下板１２０の挿入穴１２１内に一部分が挿入され残りの部分は下板１２０から垂直上方へ露出した状態で、溶接工程により下板１２０に堅固に装着される。

上述した構成によって、複数の測定部材１３０が上側へ突出した下板１２０は、露出した測定部材１３０を測定穴１１１内に収容した状態で上板１１０と着脱可能に結合される。

前記検査部１４０は、測定部材１３０から測定される各測定対象地点ｐでの上板１１０の温度情報が提供されるように各測定部材１３０と電気的に連結される部材であって、提供される温度情報を利用して各測定対象地点ｐでの噴射ノズル１０による冷却性能および全体測定対象地点ｐでの冷却均一度を測定、検査する。

次に、上述した冷却性能測定装置１００の一実施形態の作動について説明する。

まず、試片として利用される上板１１０を実際の工程と同一な条件の温度に加熱する。加熱された状態で本実施形態の冷却性能測定装置１００を噴射ノズル１０の下方に位置させた後に、冷却水が加熱された状態の上板１１０側へ噴射されるように上板１１０の上方に設けられた噴射ノズル１０を作動させる。

これと同時に、検査部１４０およびこれに連結される測定部材１３０を作動させることによって、上板１１０の各測定対象地点ｐでの温度を測定する。検査部１４０は、各測定対象地点ｐでの温度情報を利用して、冷却時間、冷却水の流量などの変化による冷却性能を検査する。また、冷却性能は全体領域での冷却程度が同一な程度、つまり、冷却程度の均一性も含むため、検査部１４０は冷却均一度を同時に測定、検査することもできる。

したがって、従来の冷却性能測定時には試片に測定部材を溶接固定する方法で製作して利用し、試片の熱変形時には同一な工程を経て試片全体を再び製作しなければならないため、時間および費用において非経済的であるいう問題があったが、本実施形態によれば、温度を測定する測定部材１３０を下板１２０に溶接固定させた状態で実質的に試片の役割を果たす上板１１０と相互結合させることによって、実験時に反復的な加熱および冷却から上板１１０が熱変形を起こす場合にも、上板１１０のみを分離、交換して下板１２０を再利用することができるため、測定部材の溶接などによる製作時間および費用を節減することができる。

また、下板１２０を相対的に小さい熱膨張係数を有する素材で利用することによって、直接接触する上板１１０から伝達される熱による熱変形を防止することができ、下板１２０が結合された状態の上板１１０を固定、支持するため、熱変形されることを最小化することができる。

したがって、本実施形態によれば、熱による変形を最小化して全体的な寿命を増加させることができる。また、相対的に熱変形を起こす可能性が高い上板１１０は、熱変形が発生しない下板１２０から分離して交換、補修することによって、熱電対などのような測定部材１３０の固定に消耗する費用および時間を節減することができる。

本発明の権利範囲は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で多様な形態の実施形態で具現され得る。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも変形可能な多様な範囲まで本発明の特許請求の範囲の記載範囲内に属すると言える。

１００本発明の一実施形態による冷却性能測定装置
１１０上板
１１１測定穴
１２０下板
１２１挿入穴
１３０測定部材
１４０検査部

Claims

噴射ノズルから噴射される冷却水による冷却性能を測定するための冷却性能測定装置において、
下面に複数の測定穴が形成される上板と、
前記上板と別個に構成されて前記上板の下面に結合される下板と、
前記下板から上側へ突出されるように装着され、前記測定穴内部に収容されることによって、前記噴射ノズルから噴射される冷却水による前記上板の冷却性能を測定する測定部材とを含み、
前記下板の熱膨張係数は、前記上板の熱膨張係数よりもさらに小さいことを特徴とする、冷却性能測定装置。
前記下板には、結合される前記上板の測定穴と対応する位置に形成される複数の挿入穴が形成され、
前記測定部材は、前記挿入穴内に挿入されて溶接される熱電対であることを特徴とする、請求項１に記載の冷却性能測定装置。
前記上板と前記下板は着脱可能に結合されることを特徴とする、請求項１または２に記載の冷却性能測定装置。
前記下板は、ニッケル鋼合金材質で形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却性能測定装置。