상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써 본 발명은, 연속주조공정의 연주기 세그먼트 양단에 장착된 다수의 롤들 사이로 통과되는 주편을 냉각수로 냉각시키는 방법에 있어서, 상기 주편 양단의 롤들 사이의 폭방향으로 설치된 홀수열의 제 1계열 노즐들로 상기 주편 전면에 냉각수를 분사하고, 상기 주편 양단의 롤들 사이의 폭방향으로 상기 제 1계열 노즐들보다 높게 설치된 짝수열의 제 2계열노즐들로 상기 주편 전면에 냉각수를 분사하여, 상기 주편의 중앙부와 양단 가장자리부의 응고속도의 차이를 최소화시킴을 특징으로 하는 연속주조시 주편의 표면응고속도 균일화방법를 마련함에 의한다.
본 발명에 따른 연속주조시 주편의 표면응고속도 균일화방법은, 연속주조공정의 연주기 세그먼트 양단에 장착된 다수의 롤들(2) 사이로 통과되는 주편(25)을 냉각수로 냉각시키는 방법에 있어서, 상기 주편(25) 양단의 롤들(2) 사이의 폭방향으로 설치된 홀수열의 제 1계열 노즐들(30)로 상기 주편(25) 전면에 냉각수를 분사하고, 상기 주편(25) 양단의 롤들(2) 사이의 폭방향으로 상기 제 1계열 노즐들(30)보다 높게 설치된 짝수열의 제 2계열노즐들(40)로 상기 주편(25) 전면에 냉각수를 분사하여, 상기 주편(25) 중앙부와 양단 근처의 응고속도의 차이를 최소화시킨 것이다.
여기서, 상기 제 1계열 노즐들(30)은 홀수열당 상기 주편(25) 폭방향으로 5개씩 설치되게 하고, 상기 제 2계열 노즐들(40)은 짝수열당 상기 주편(25) 폭방향으로 4개씩 설치되게 한 뒤에 분사작업을 실시한다.
또한, 상기 제 2계열 노즐들(40)은 상기 제 1계열 노즐들(30)이 상기 주편 (25)으로부터 거리 a만큼 이격되어 설치될 때, 상기 주편(25)으로부터 1.3a만큼 이격되어 설치되어 상기 주편(25) 전면에 분사작업을 실시한다.
또한, 상기 제 2계열 노즐들(40)은 각각 상기 주편(25)의 폭방향으로 상기 제 1계열 노즐들(30) 사이에 배치되게 설치되어 상기 주편(25) 전면에 분사작업을 실시한다.
한편, 상기 제 1, 2계열 노즐들(30)(40)은 상기 주편(25)의 폭방향으로 양단에 설치된 노즐들이 각각 중앙측으로 그 다음에 설치된 노즐과 서로 대략 b만큼 이격되어 설치될 때, 상기 제 1, 2계열 노즐들(30)(40)의 양단에 설치된 노즐들 사이에 배치된 노즐들은 서로 폭방향으로 대략 1.63b만큼 이격설치되게 한 뒤, 상기 주편(25) 전면에 분사작업을 실시한다.
그리고, 상기 제 1, 2계열 노즐들(30)(40)의 냉각수 분사각은 대략 100 ~ 120 도를 유지한 상태에서 냉각수의 분사작업을 실시하고, 보다 바람직하게는 110 도에서 분사작업을 실시한다.
아울러, 상기 제 1, 2계열 노즐들(30)(40)은 상기 주편(25) 폭방향의 중앙부에 배치된 노즐들로부터 분사되는 냉각수량보다 상기 주편(25) 폭방향의 양단에 배치된 노즐들로부터 대략 20 ~ 30 % 많게 냉각수가 분사되도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 연속주조시 주편의 표면응고속도 균일화방법을 도면과 실시예에 따라서 보다 상세히 설명한다.
<실시예>
도 7은 일정량으로 냉각수 분사시 주편의 표면온도분포의 실측정결과와 계산결과의 비교도이다. 즉, 도 7은 상기 주편(25) 폭방향으로 2차 냉각대에서 냉각수가 일정한 양으로 분사된다고 가정할 때, 열전달 응고모델을 이용한 계산결과와 측정치를 함께 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 열전달 응고모델을 이용한 경우에는 상기 주편(25) 중앙부나 가장자리부의 온도는 884도로 균일한 분포를 나타내어, 실험측정치와 상당히 다른 경향을 보여주고 있다. 따라서 상기 주편(25)으로 냉각수 분사량이 일정하게 균등히 분사된다는 조건은 실제 주편(25)에서 발생되는 불균일 응고에 의한 응고지연부 현상 및 주편(25)의 내부품질에 영향을 주지 못한다.
앞서 가정과는 달리, 2차 냉각대에서 분사되는 냉각수 분사량이 불균일하게 분사된다고 가정하였다. 도 8은 일정량으로 냉각수를 분사시 주편(25) 상의 기화된 수증기에 따른 냉각수량 분포도이다. 도 8을 참조하면, 기화된 수증기에 따른 2차 냉각대에서 분사되는 냉각수량의 간섭정도는 그림 8에서와 같이 사인곡선을 가지며 냉각수량의 간섭정도는 주편(25)의 양단에서 25% 감소한다고 가정하였다.
이 때, 열전달 응고모델을 이용하여 계산한 결과는 도 9에 도시된다. 도 9는 주편상의 기화된 수증기를 고려시 주편의 표면온도분포의 실측정결과와 계산결과 비교도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 열전달 응고모델을 이용한 계산결과와 실험을 통한 실측정결과가 잘 일치함을 알 수 있다. 따라서, 상기 주편(25) 표면의 불균일 응고에 의해 발생되는 응고지연부를 해소하기 위해 열전달 응고모델을 이용한 계산결과를 기초로 하여 상기 주편(25)의 양쪽 가장자리부에 냉각수가 20 ~ 30% 더 많이 분사되게, 바람직하게는 25% 정도 더 많이 분사되게 하는 실험을 실시하였다.
상기 주편(25)의 양쪽 가장자리부에 2차 냉각대의 폭방향 냉각수량 분포를 25% 로 증가시키기 위해서, 상기 제 1계열 노즐들(30)과 제 2계열 노즐들(40)의 설치위치를 변화시켰다.
도 10은 본 발명에 따른 연속주조시 주편의 표면응고속도 균일화방법에서의 2차 냉각대의 노즐배열개략도이다. 도 10을 참조하면, 2차 냉각대에서 본 발명에 따른 새로운 노즐배열은 제 1계열 노즐들(30)이 상기 연주기 세그먼트(50) 양단에서 홀수열에 각각 상기 주편(25)의 폭방향으로 5개씩 설치되게 하였고, 짝수열에 각각 상기 주편(25)의 폭방향으로 각각 4개씩 설치되게 하였다.
또한, 상기 제 1계열 노즐들(30)은 상기 주편(25)의 선단거리(15)가 대략 220 ~ 240 mm 로 이격된 지점에 설치되게 하였고, 보다 바람직하게는 230 mm 로 이격된 지점에 설치되게 하였다. 그리고, 상기 제 2계열 노즐들(40)은 상기 주편(25)의 선단거리(15)가 대략 290 ~ 310 mm 로 이격된 지점에 설치되게 하였고, 보다 바람직하게는 300 mm 로 이격된 지점에 설치되게 하였다.
또한, 상기 제 1계열 노즐들(30)과 제 2계열 노즐들(40)의 배치는 모두 양단에 설치된 노즐들이 중앙측으로 그 다음에 배치된 노즐과는 거리(16)가 대략 290 ~ 310 mm, 보다 바람직하게는 300mm 이격된 위치로 설치되게 하였고, 상기 양단에 설치된 노즐들의 사이에 배치된 노즐들 사이의 간격은 대략 480 ~ 500 mm, 보다 바람직하게는 490mm 이격되게 설치되게 하였다.
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한편, 상기 제 1계열 노즐들(30)은 각 노즐당 분사폭(17a)이 대략 725mm이고, 이에 반해 상기 제 2계열 노즐들(40)은 각 노즐당 분사폭(17b)이 대략 875mm이다.
그리고, 상기 제 1, 2계열 노즐들(30)(40)은 모두 각 노즐들의 냉각수 분사각도(18)를 110도롤 동일하게 설정한 뒤, 냉각수 분사작업을 실시하였다.
상기와 같이 설치한 뒤, 제 1, 2계열의 노즐들(30)(40)로부터 냉각수를 분사시킨 후의 결과는 도 11에 도시된다. 도 11을 참조하면, 상기와 같이 제 1, 2계열의 노즐들(30)(40)을 배치한 상태에서 노즐분사작업을 실시하면, 상기 주편(25)의 양단 가장자리부에서의 냉각수 분사량이 중앙부보다 대략 25% 가량 증가된 것을 알 수 있다.
상기와 같이 제 1, 2 노즐들(30)(40)을 배치시킨 뒤, 상기 주편(25)의 폭방향에 따른 냉각수 분사량의 분포를 연주기에 적용하여 주편(25)을 생산하는 과정에서 주편의 표면온도를 측정하였고, 이와 동시에 동일시스템에 대해서 열전달 응고모델을 이용하여 계산하였다.
도 12는 본 발명에 따른 연속주조시 주편의 표면응고속도 균일화방법에서 2차 냉각대 내 주편의 폭방향의 표면온도분포의 실측정결과와 계산결과 비교도이다.
도 12를 참조하면, 기화된 수증기의 간섭을 고려여 냉각수가 상기 주편(25) 가장자리부에 20~30% 더 많이 분사되도록 한 경우, 상기 주편(25)의 표면온도는 균일한 분포를 나타내고 있으며, 계산결과도 비슷한 양상으로 예측되었다. 또한, 도 3과 비교해 볼 때, 상기 주편(25)의 표면온도는 불균일응고에 의한 응고지연부가 현저히 저감되었다.
도 13은 본 발명에 따른 연속주조시 주편의 표면응고속도 균일화방법에서의 주편의 중앙부와 가장자리부의 품질상태도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 연속주조시 주편의 표면응고속도 균일화방법을 사용한 뒤에 응고지연부가 저감되었고, 이에 따라 상기 주편(25)의 중심편석대 및 중앙부와 가장자리부의 표면응고속도의 차이가 크게 감소하였다.