KR100370562B1 - 히트파이프를 이용한 연속주조기의 롤 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조기의 냉각대에 설치사용되는 롤(9)을 냉각시켜 주기 위한 냉각장치의 개선에 관한 것으로, 특히 롤 원주방향으로 발생하는 온도구배를 최소화함으로써 롤의 수명을 연장함은 물론, 롤에 의한 주편의 온도강하를 감소시켜 주편품질의 향상을 가져올 수 있는 연속주조기의 롤 냉각장치에 관한 것이다.

본 발명은 연속주조기의 냉각대에 설치사용되는 롤(9)의 냉각장치를 구성함에 있어서 밀폐된 환상형태이고 내부가 진공상태인 튜브상의 몸체(10)와, 상기 몸체(10)내부에 수용된 작동유체(14)와, 상기 몸체(10)의 내주면을 따라 배치된 다공체(11)로 이루어진 냉각장치(8)를 롤 내부에 롤의 원주방향을 따라 설치구비하는 것을 특징을 하는 히트파이프를 이용한 연속주조기의 롤 냉각장치를 제공한다.

Description

히트파이프를 이용한 연속주조기의 롤 냉각장치

본 발명은 연속주조기의 냉각대에 설치사용되는 롤의 냉각장치에 관한 것으로, 특히 히트파이프를 이용한 롤 냉각수단을 롤에 설치구비하여, 롤의 원주방향으로 보다 균일한 온도분포를 얻어낼 수 있도록 구성된 연속주조기의 롤 냉각장치에 관한 것이다

본 발명이 관련된 연속주조기는 도1과 같이 용강(1)이 감겨 있는 래들(2), 래들(2)과 주형(4) 사이에서 용강저장 및 개재물 부상분리 기능을 하는 턴디쉬(3), 주편을 요구 형태 및 크기로 응고시키는 주형(4) 및 다수의 세그먼트들로 조합된 2차 냉각대(5)를 포함하는 구성으로 되어 있다. 여기에서, 2차 냉각대(5)는 이 냉각대(5)를 통과하는 주조금속이 임의의 위치에서 일정한 두께의 응고쉘을 유지하도록 노즐에 의한 냉각 및 롤에 의한 압하를 한다.

이러한 2차 냉각대(5)에 설치사용되는 롤은 주편의 인발을 담당하는 구동 롤들과 주편의 벌징(bulging)을 방지하고 정해진 주조방향으로 주편을 안내해 주는 가이드 롤들로 구성되는데, 이 롤들은 고온의 주편과 접촉해 있는 관계로 열부하에의한 변형을 받기 쉽고, 그와 같은 롤들의 열변형은 주편품질에 큰 악영향을 끼치게 된다.

종래에는 이러한 냉각대 롤들의 열변형을 억제하기 위해서 도2의 예와 같이 롤(9a)(9b)(9c)내부에 여러 가지 형태로 냉각수 통로(6a)(6b)(6c)를 형성하여 이들 냉각수 통로를 통해 냉각수를 순환시키는 방법을 이용하여 롤을 냉각시켰으나, 이러한 롤 냉각방식은 롤 표면의 최고온도만 약간 저하시킬 뿐이고, 특히 주편표면온도가 매우 고온(약 1,000℃이상)인 관계로 롤의 원주방향으로의 온도구배가 심하게 야기되어 반복적인 피로 열부하는 제거하지 못하는 문제점이 있으며, 이에 따라 롤 표면에 크랙이 자주 발생하여 롤 수명이 단축되는 문제점이 있고, 또 이로 인해 주편결함까지 빈발하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 연구된 것으로, 종래와 같이 냉각수의 강제순환에 의한 롤 냉각만을 이룰 경우 롤의 온도는 약간 강하시킬 수 있지만 롤 수명에 지배적인 영향을 끼치는 것으로 알려진 반복피로 열부하는 그대로 존재하게 되는 문제점이 해소되도록 개선된 연속주조기의 롤 냉각장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명이 관련된 연속주조기의 구성개요도,

도2는 종래의 롤 냉각장치가 설치된 롤들의 단면도,

도3a는 본 발명에 따라 히트파이프가 설치된 롤의 정단면도,

도3b는 도3a에 도시된 롤의 측단면도,

도4는 본 발명에 따른 롤 냉각장치의 상세 구성 및 작동원리를 보여 주는 측단면도,

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 용강 2 : 래들 3 : 턴디쉬

4 : 주형 5 : 2차 냉각대 세그먼트 8 : 냉각장치

9 : 롤 10 : 몸체 11 : 다공체

14 : 작동유체

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 연속주조기의 롤 냉각장치를 구성함에 있어서 롤 내부에 롤의 원주방향을 따라 연장배치된 복수의 히트파이프들로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속주조기의 롤 냉각장치를 제공한다.

이하에서, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도3a 및 도3b는 본 발명에 따라 내부에 히트파이프로 이루어진 냉각장치가 장착된 연속주조기 냉각대 롤(9)의 정단면도 및 측단면도를 각각 나타낸다.

롤(9) 중심에는 한 단일한 냉각튜브(6)가 관통설치되고, 냉각튜브(6)가 관통설치된 둘레에는 폐쇄튜브로 된 복수의 히트파이프들로 이루어진 냉각장치(8)를 롤(9)의 원주방향을 따라 연장되어 있도록 하여 설치한다.

도4는 본 발명에 따라 연속주조기의 냉각대 롤(9)내부에 설치구비되는 냉각장치(8)의 상세구성 및 작동원리를 보여 준다. 이 냉각장치(8)는 환상형으로 연장형성되어 있고 내부공간이 진공상태로 유지되는 튜브상의 몸체(10)와, 이 몸체(10)내에 수용된 작동유체(14)와, 상기 몸체(10)의 내주면을 따라 배치된 다공체(11)를 포함하는 구성으로 되어 있다. 이와 같이 내부가 진공상태로 유지되는 튜브상의 몸체(10)내에 작동유체가 밀봉수용된 상태에서 몸체(10)내에 온도구배가 존재하게 되면 몸체(10)내의 작동유체(14)가 주편측에 가까운 고온부(H)에서 증발되고 그 증발된 기체의 잠열은 상당히 크기 때문에 작은 온도차이에도 증발기체가 다공체(11)를 따라 롤 중심쪽의 저온부(L)로 매우 신속히 이동하여 응축하게 된다. 저온부(L)에서 응축하면서 잠열을 방출하고 액화된 작동유체(14)는 다시 모세관 원리가 작용하는 다공체(11)를 통해 고온부(H)로 회귀된다. 이러한 작용이 반복적으로 진행되면 열전도도로 환산할 경우 동(Copper)의 경우보다 수백배에 이르는 열전도도로 열교환이 자연스럽게 이루어져 롤(9)의 원주방향으로의 표면온도 분포가 균일하게 된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 냉각장치(8)는 롤(9)의 표면에서 일정 깊이의 위치에 롤(9)의 길이방향에 대해 수직한 방향으로 위치시키고, 작동유체(14)가 20∼400℃의 온도범위에서 동작하도록 하며, 몸체(10)내부는 10^-4torr정도의 진공상태로 유지시킨다.

상기 냉각수단(8)을 도3a의 경우처럼 롤(9)의 길이방향을 따라 일정간격으로 다수 설치함으로써 롤 원주방향의 온도 구배를 고려하여 냉각효과를 극대화한다.

본 발명은 상술한 바와 같이 히트파이프형의 냉각장치(8)를 롤(9)내부에 롤의 원주방향으로 설치구비함으로써 롤의 원주방향으로 균일한 온도분포를 이루어 낼 수 있고, 이로써 주편품질의 향상 및 롤수명 연장에 따른 롤 유지보수비의 절감효과를 가져다 줄 수 있는 특징이 있다.

Claims (1)

1. 연속주조기의 냉각대 롤(9)을 냉각시키기 위한 장치로서, 밀폐된 환상형태이고 내부가 진공상태로 유지되는 튜브상의 몸체(10)와, 상기 몸체(10)내에 수용된 작동유체(14)와, 상기 몸체(10)의 내주면을 따라 배치된 다공체(11)로 이루어진 냉각장치(8)를 롤 원주방향으로 설치구비하는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 연속주조기의 롤 냉각장치.