KR100533132B1 - 전자기교반기의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주편과 교반기 간의 거리를 가깝게 하기 위해 냉각 스프레이노즐을 교반기 외피에 부착하고, 스프레이 냉각수로 교반기 외피를 냉각하고 스프레이 냉각공기로 코어를 냉각하게 하며, 외피에 용접부을 없게 하여 외피의 소손을 방지하는 전자기교반기의 냉각 장치에 관한 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 이동자장을 인가하기 위하여 전기절연체로 몰딩된 코어와 코일로 이루어져 외피로 보호되도록 고정되는 전자기 교반기를 냉각시키는 장치에 있어서, 상기 코어 내부를 관통하도록 형성되어 냉각에어가 유입되는 코어 냉각통로와; 상기 코어를 보호하도록 코어 외부면에 고정 설치되면서, 두 겹의 스테인리스 판으로 냉각수 유로를 형성하도록 다수의 보강재를 삽입하여 볼팅 체결되는 상기 두 겹의 스테인리스 판으로 이루어지는 외피와; 상기 코어 냉각통로 및 냉각수 유로와 관통 형성되면서 상기 외피의 내부면에 고정되어 응고셀을 냉각시키는 냉각 스프레이노즐로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기 교반기의 냉각장치를 제공한다.

Description

전자기교반기의 냉각장치{APPARATUS FOR COOLING ELECTROMAGNETIC STIRRER}

본 발명은 금속 연속주조기의 연주몰드 하단 2차 냉각대에 설치하는 전자기교반기의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주편과 교반기 간의 거리를 가깝게 하기 위해 냉각 스프레이노즐을 교반기 외피에 부착하고, 스프레이 냉각수로 교반기 외피를 냉각하고 스프레이 냉각공기로 코어를 냉각하게 하며, 외피에 용접부를 없게 하여 외피의 소손을 방지하는 전자기교반기의 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 제강공정에서 주편의 제조수단으로 연속주조기가 폭넓게 이용되고 있으며, 일반 연속주조기에서는 다양한 주조결함이 발생하는 문제점이 있다.

예를 들면, 주편 표층부의 응고시 냉각 불균일에 기인한 크랙 결함, 용강 중의 개재물이나 기포 등이 응고셀에 포집되어 발생하는 결함 등이 있다.

이러한 크랙 및 개재물에 의한 결함은 압연 등과 같은 후속 공정에서 제품의 결함으로 발생한다.

이러한 결함을 줄이기 위해 전자기교반 장치에 의해 이동자장을 작용시켜 용융금속을 적절히 교반하여, 개재물이나 기포가 주편 표층부에 포집되지 않도록 응고 계면을 씻어내고, 용융 금속의 온도 분포를 균일화하여 크랙 발생을 억제함으로써 주조 결함의 발생을 방지하고 있다.

또한, 교반유동에 의해 응고계면에서 성장하는 주상정 팁(Dendrite Tip)을 절단하고, 이 주상정 팁은 미응고 용탕에서 재용해되어 유동과 함께 용탕내부의 온도구배를 감소시킬 뿐 아니라 결정 성장 핵으로 작용하여 등축정 생성을 촉진시켜 주편의 등축정율을 향상시킨다.

종래의 전자기 교반기는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이동자장을 인가하기 위해 코일(3)과 코어(4)로 구성되어 있다.

상기 코일(3)과 코어(4)는 전기절연체(5)로 몰딩되어 있으며, 또한 이들은 외피(16)에 고정되어 주조기에서 발생하는 열, 먼지, 수분 등으로부터 보호된다.

종래의 연속주조기의 몰드 하단부에 설치하는 전자기교반기는 주편 가이드 롤(7)과 이것의 지지대(8), 냉각 스프레이노즐(9) 바깥에 위치하게 된다.

용강에 작용하는 전자기 교반력을 크게 하기 위해서는 코어(4) 간의 간격을 최대한 작게 할 필요가 있으나 상기의 구조물에 의해 간섭이 발생하므로 한계가 있다.

전자기 교반기는 코일에 전류를 인가하고 여기서 발생하는 자기장에 교반기의 코어(4), 외피(16) 및 주변 구조물에 와전류가 발생하고 열이 발생한다.

코일(3)은 주로 내부 수냉 구멍이 있는 동소재를 사용하고, 냉각수를 흘려 냉각하고 있으며, 코어(4)는 규소강판을 적층하여 사용하여 와전류가 발생하지 않도록 하며 누설 자속에 의한 열발생을 무시한다.

하지만, 주편 크기가 큰 블룸(Bloom)이나 슬래브 등에 사용하는 전자기 교반기는 대용량의 전류를 인가하기 때문에, 코어(4)의 경우 규소강판을 적층할지라도 누설자속에 의해 열 발생을 무시할 수 없게 되며, 적층강판 간의 절연이 조금이라도 깨어졌을 경우 와전류가 형성되어 열이 발생하기 때문에 별도의 냉각이 필요하다.

교반기의 외피(16)는 비자성체인 오스테나이트 계열의 스테인리스 소재로 제작하며, 냉각수로를 만들어 냉각할 수 있게 만든다.

일반적으로 스테인리스 판에 보강재(10)를 삽입하고 이를 용접(11)하여 외피(16)에 강성을 주어 변형을 방지하고 냉각수 유로(16a)를 형성하게 하여 불균일 냉각을 방지하게 하여 사용하고 있다.

이러한 형태의 종래 외피(16)를 사용할 경우 도 3과 같이 외피(16)에 이동 자기장 방향으로 손상이 주기적으로 발생하고, 심할 경우 외피(16)에 구멍이 발생한다.

즉, 일반적으로 비자성체인 오스트나이트 계열의 스테인리스를 용접이나 열을 가하면 자성을 지니게 된다.

도 4는 외피의 용접부에 자성을 가지게 하여 전자기장 해석을 수행한 결과이다. 자기장이 강하게 인가되어 있는 공간에 용접된 부분처럼 자성을 가진 부분이 있을 경우 용접부(11) 근처에는 다른 부분에 비해 강한 자기장이 집중되며, 이부분에 자성을 띤 물체, 예를 들면 주조 중에 발생하는 금속성 스케일이나 주조 초기에 주편 인발을 위한 더미바에 사용되는 철칩 등이 달라붙고, 이들이 교반기에 사용하는 주파수로 외피(16)와 마찰을 일으켜 외피의 결함이 발생하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 주편과 교반기 사이에 위치하는 가이드 롤과 그 지지대, 냉각 스프레이노즐을 최대한 작게 하여 교반기와 주편 간의 간격을 줄여 용강 교반력이 증대하게 하고, 외피에 용접부를 제거하여 결함이 발생하지 않게 하고, 코어의 냉각을 할 수 있는 전자기 교반기의 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이동자장을 인가하기 위하여 전기절연체로 몰딩된 코어와 코일로 이루어져 외피로 보호되도록 고정되는 전자기 교반기를 냉각시키는 장치에 있어서, 상기 코어 내부를 관통하도록 형성되어 냉각에어가 유입되는 코어 냉각통로와; 상기 코어를 보호하도록 코어 외부면에 고정 설치되면서, 두 겹의 스테인리스 판으로 냉각수 유로를 형성하도록 다수의 보강재를 삽입하여 볼팅 체결되는 상기 두 겹의 스테인리스 판으로 이루어지는 외피와; 상기 코어 냉각통로 및 냉각수 유로와 관통 형성되면서 상기 외피의 내부면에 고정되어 응고셀을 냉각시키는 냉각 스프레이노즐로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기 교반기의 냉각장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 외피의 코너부가 보강재로 볼팅 고정되면서, 냉각수 유로를 형성하도록 요철 모양으로 형성된 두 겹의 스테인리스 판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 교반기의 냉각장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 전자기교반기의 냉각장치를 도시한 측단면 모식도이고, 도 6은 본 발명에 따른 전자기교반기의 냉각장치를 도시한 평단면 모식도이다.

도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 가이드 롤(7)의 지지대(12)를 롤 측면에 위치시켜 롤 얼라인먼트가 가능한 구조로 하며, 교반기에 사용하는 냉각수와 냉각공기를 사용하여 냉각 스프레이노즐(9)을 교반기의 외피(6)에 부착시킴으로써 교반기와 주편간 거리를 가깝게 하며, 스프레이 냉각공기를 코어(4)에 만든 코어 냉각통로(15)를 통하여 흐르게 함으로써 코어(4) 냉각을 원활히 할 수 있는 전자기교반기 냉각장치이다.

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보다 상세하게는, 교반기의 외피(6)는 용접부가 없도록 하기 위해 두 겹의 스테인리스 판에 보강재(10)를 삽입시켜 볼팅 체결함으로써 도 5의 좌측과 같이 조립한다.

이때, 스테인리스 판과 고정너트(13) 사이에는 고무링과 같은 실링재를 삽입하여 냉각수의 누수를 막는다.

이 방법은 주조기에서 발생하는 먼지와 수증기, 고열에 의해 볼트의 손상이 발생할 수 있으므로 유지보수에 어려움이 있을 수 있다.

다른 방법으로 도 5의 우측에 도시된 바와 같이, 외피(6)를 구성하는 스테인리스 판을 요철모양으로 절곡하여 요철판(14)을 만들고, 이 요철판(14)을 외피(6)에 대고, 외피(6) 코너부의 보강재(10)에 용접을 한다.

이 보강재(10)에는 냉각수로(10a)를 형성하여 냉각수가 흐르게 하며, 이러한 요철판(14)은 전후 방향의 변형에 대해서는 강하지만 좌우 방향으로는 약하다.

따라서 수압에 의해 요철판(14)이 코어(4) 쪽으로 부풀리는 것을 막기 위해 상부에서 하부로 보강재(10)를 대어 이를 방지한다.

이렇게 함으로써 외피에 용접부가 없게 한다. 외피의 코너부의 용접은 자성을 띠더라도 자기장이 약한 영역이어서 문제가 되지 않았다.

도 7은 코어의 자기장 분포를 나타낸 것으로서, 전체적으로 코어(4)의 센터부에는 자장의 세기가 약함을 알 수 있다.

따라서 이곳에 냉각통로(15)를 만들어도 코어(4)의 성능 저하가 발생하지 않을 것으로 판단되며, 실제 냉각통로(15)를 만들어서 자기장을 측정하였을 경우 동일전류에서 자기장의 감소는 없었으며, 코어(4)에 냉각도 우수함을 확인하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기 교반기의 냉각장치를 이용하면 주편과 교반기 간의 간격을 가깝게 할 수 있어 교반력을 증대할 수 있으며, 주편 크기가 커서 대용량의 교반기에 안정적인 냉각을 할 수 있다. 또한 코어 보호 외피의 용접부를 제거하여 소손을 방지할 수 있어 외피 손상에 따른 조업 부담을 덜 수 있다.

도 1은 종래의 전자기 교반기 및 냉각장치를 도시한 측단면 모식도;

도 2는 종래의 전자기 교반기 및 냉각장치를 도시한 평단면 모식도;

도 3은 종래의 전자기 교반기의 냉각장치에 의한 교반기 외피손상을 도시한 사진도;

도 4는 종래의 전자기 교반기의 냉각장치에 형성된 외피 용접부 주변의 자기장 분포도;

도 5는 본 발명에 따른 전자기교반기의 냉각장치를 도시한 측단면 모식도;

도 6은 본 발명에 따른 전자기교반기의 냉각장치를 도시한 평단면 모식도;

도 7은 전자기 교반기의 코어 주변의 자기장 분포도이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1: 응고셀 3: 코일4: 코어 5: 전기절연체6: 외피 6a: 냉각수 유로9: 냉각 스프레이노즐 10: 보강재14: 요철판

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Claims (2)

1. 이동자장을 인가하기 위하여 전기절연체(5)로 몰딩된 코어(4)와 코일(3)로 이루어져 외피(6)로 보호되도록 고정되는 전자기 교반기를 냉각시키는 장치에 있어서,

   상기 코어(4) 내부를 관통하여 냉각에어가 유입되는 코어 냉각통로(15)가 형성되고;

   상기 외피(6)는 코어(4)를 보호하도록 코어(4) 외부면에 고정 설치되면서, 두 겹의 스테인리스 판으로 냉각수 유로(6a)를 형성하도록 다수의 보강재(10)를 삽입하여 볼팅 체결되어 이루어지며;

   상기 코어 냉각통로(15) 및 냉각수 유로(6a)와 관통 형성되면서 상기 보호 외피(6)의 내부면에 고정되어 응고셀(1)을 냉각시키는 냉각 스프레이노즐(9)을 마련하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기 교반기의 냉각장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 외피(6)는 코너부가 보강재(10)로 볼팅 고정되면서, 냉각수 유로(6a)를 형성하도록 요철 모양으로 형성된 두 겹의 스테인리스 판인 요철판(14)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기 교반기의 냉각장치.