KR101290353B1 - 몰드파우더의 용융특성 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비 연속주조 시에도 다양한 종류의 몰드파우더의 용융특성을 측정하여, 측정 데이터를 전산으로 받아서 자료화할 수 있는 몰드파우더의 용융특성 측정장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 몰드파우더의 용융특성 측정장치는 외측에 가열부를 구비하며, 내화물로 형성된 유도로; 상기 유도로 내부에 삽입되는 카본발열체; 상기 카본발열체 상부에 설치되며, 상기 몰드파우더를 수용하는 시료홀더; 및 상기 카본발열체 하부에 설치되는 포집부;를 포함한다.

Description

몰드파우더의 용융특성 측정장치{Measurement apparatus of melting characteristics for mold powder}
본 발명은 몰드파우더의 용융특성 측정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비 연속주조 시에도 다양한 종류의 몰드파우더의 용융특성을 간편하게 측정할 수 있는 몰드파우더의 용융특성 측정장치에 관한 것이다.
몰드파우더는 연속주조 공정에서 몰드 내의 용강이 응고될 때 응고쉘과 몰드 동판이 융착되지 않으면서 주조작업을 할 수 있도록 하는 일종의 윤활작용을 한다.
이러한 몰드파우더는 가열 전에는 분말 형태이며, 연속주조 작업에서 몰드 내의 용강 표면에 투입이 되는데, 1500℃가 넘는 용강 표면에서 비교적 낮은 용융점으로 소결 상태를 거쳐 용융 상태로 몰드 동판과 응고쉘 사이에서 윤활작용을 하며, 용융점과 점도 등의 여러 가지 요인이 연속주조 작업에 큰 영향을 미치게 된다. 이에 의해 몰드파우더의 용융상태를 측정하여 연속주조 작업 시 응고쉘에 미치는 영향을 파악하여야 한다.
도 1은 일반적인 몰드파우더의 용융상태를 측정하는 방법을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 몰드파우더(110)의 용융상태 측정을 위하여 카본와이어(140)를 준비하고, 연속주조 작업 중인 몰드(120)의 용강(130)에 직접 카본와이어(140)를 침적시켜 카본와이어(140)의 온도에 따른 변색정도를 측정하였다. 그리고, 카본와이어(140)의 온도에 따른 변색정도에 따라 몰드파우더(110)의 용융층(110c), 소결층(110b), 분말층(110a)을 짐작하는 방법으로 몰드파우더(110)의 용융상태를 알아내었다.
하지만, 상기와 같은 측정방법은 강종별로 몰드파우더의 종류가 달라지므로, 각종 몰드파우더를 실험하는데 시간상, 공간상 제약을 받을 수밖에 없다는 문제점이 있었다. 또한, 연속주조 작업 시에만 몰드파우더의 용융상태 측정이 가능하고, 몰드파우더가 용융되어 떨어지는 과정을 육안으로 관찰하거나 몰드파우더의 용융상태를 직접 확인할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 비 연속주조 시에도 다양한 종류의 몰드파우더의 용융특성을 측정하여, 측정 데이터를 전산으로 받아서 자료화할 수 있는 몰드파우더의 용융특성 측정장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 몰드파우더의 용융특성 측정장치는 외측에 가열부를 구비하며, 내화물로 형성된 유도로; 상기 유도로 내부에 삽입되는 카본발열체; 상기 카본발열체 상부에 설치되며, 몰드파우더를 수용하는 시료홀더; 및 상기 카본발열체 하부에 설치되는 포집부;를 포함한다.
여기서, 상기 카본발열체는 원통형으로 형성되며, 종방향으로 중앙을 관통하는 중앙홀과, 외측벽에 형성된 센서삽입용 홀이 구비되고, 상부 외주면으로부터 중앙홀로 갈수록 하측으로 경사지게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 센서삽입용 홀에는 측온센서가 구비될 수 있다.
또한, 상기 시료홀더는 상하부가 관통된 형상이며, 상기 발열체와 상기 몰드파우더가 맞닿는 영역에는 알루미늄 박판이 더 구비될 수 있다.
게다가, 상기 포집부는 용융되어 떨어지는 몰드파우더를 포집하는 포집도가니와, 상기 포집도가니 하부에 위치된 로드셀과, 상기 로드셀 하부에 위치되어 상기 로드셀과 포집도가니를 승하강시키는 리프터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 카본발열체 하부에는 상기 포집부로 떨어지는 몰드파우더를 관찰할 수 있는 투명관찰부를 더 포함할 수 있고, 리프터는 투명관찰부를 향해 로드셀과 포집도가니를 승하강할 수 있다. 상기 몰드파우더가 용융되어 상기 시료홀더로부터 상기 포집부로 떨어질 때 상기 리프터는 상기 투명관찰부에 밀착되어 있고 상기 투명관찰부 내부에 상기 포집도가니 및 상기 로드셀을 위치시킬 수 있다.
그리고, 상기 가열부는 외부 전원부에 연결되어 상기 유도로에 유도기전력을 제공하는 유도코일이며, 상기 전원부의 온/오프(ON/OFF)를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 카본발열체는 원통형으로 형성될 수 있으며, 이때, 상기 시료홀더는 하부가 폐색된 형태로 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다양한 종류의 몰드파우더의 용융특성을 실내에서 측정하여, 측정 데이터를 전산으로 받아서 자료화할 수 있을 뿐만 아니라, 연속주조 작업 중의 몰드파우더의 형상을 관찰할 수 있음으로써, 간편하게 몰드파우더의 용융속도와 용융상태를 동시에 측정 또는 확인할 수 있음에 따라 보다 용이하게 몰드파우더의 특성을 파악할 수 있다.
도 1은 일반적인 몰드파우더의 용융상태를 측정하는 방법을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 몰드파우더의 용융특성 측정장치의 유도로에 제1 카본발열체를 삽입하고, 유도로에 전원을 인가하기 이전의 상태를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 몰드파우더의 용융특성 측정장치의 유도로에 제1 카본발열체를 삽입하고, 유도로에 전원을 인가한 이후의 상태를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 유도로 내부의 제1 카본발열체를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 몰드파우더의 용융특성 측정장치의 유도로에 제2 카본발열체를 삽입하고 몰드파우더를 용융 후, 몰드파우더를 응고시키는 상태를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 유도로 내부의 제2 카본발열체를 나타내는 사시도.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 몰드파우더의 용융특성 측정장치를 구체적으로 설명한다.
도면을 설명하기에 앞서, 본 발명의 카본발열체는 중앙홀과 센서삽입용 홀이 형성되며 용융속도 측정 시에 유도로에 삽입되는 원통형의 카본발열체와, 중앙홀 및 센서삽입용 홀이 없으며 용융상태 측정 시에 유도로에 삽입되는 원통형의 카본발열체로 구분된다. 설명의 편의상 전자를 제1 카본발열체, 후자를 제2 카본발열체로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 몰드파우더의 용융특성 측정장치의 유도로에 제1 카본발열체를 삽입하고, 유도로에 전원을 인가하기 이전의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 몰드파우더(30)의 용융특성 측정장치는 가열부(62)를 구비한 유도로(61), 제1 카본발열체(50'), 시료홀더(10') 및 포집부(100)를 포함한다.
유도로(61)는 내화물로 형성되고, 유도로(61) 외측에는 가열부(62)가 구비되며, 가열부(62)는 외부 전원부(20)에 연결되어 유도로(61)에 유도기전력을 제공하는 유도코일일 수 있다. 그리고, 전원부(20)에는 제어부(21)가 연결되어 전원부(20)의 온/오프(ON/OFF)를 제어할 수 있다.
제1 카본발열체(50')는 유도로(61) 내부에 삽입되는데, 원통형의 카본 재질로 형성되며, 종방향으로 중앙을 관통하는 중앙홀(15)과, 외측벽에 형성된 센서삽입용 홀(16)이 구비된다. 그리고, 상부 외주면으로부터 중앙홀(15)로 갈수록 하측으로 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 센서삽입용 홀(16)에는 측온센서(13)가 삽입되어, 제1 카본발열체(50')의 온도를 제어할 수 있다.
그리고, 제1 카본발열체(50') 상부에는 몰드파우더(30)를 수용하는 시료홀더(10')가 설치되는데, 시료홀더(10')는 상하부가 관통된 형상이며, 제1 카본발열체(50')와 몰드파우더(30)가 맞닿는 영역에는 알루미늄 박판(11)이 더 구비된다. 알루미늄 박판(11)에 의해 가열부(61)에 전원이 인가되기 이전에 제1 카본발열체(50')의 중앙홀(15)로 분말 형태의 몰드파우더(30)가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1 카본발열체(50') 하부에는 포집부(100)가 설치된다. 포집부(100)는 용융되어 떨어지는 몰드파우더(30)를 포집하는 포집도가니(70)와, 포집도가니(70) 하부에 위치된 로드셀(80)과, 로드셀(80) 하부에 위치되어 로드셀(80)과 포집도가니(70)를 승하강시키는 리프터(90)를 포함할 수 있다. 여기서, 로드셀(80)은 포집되는 몰드파우더(30)의 무게를 측정한다. 그리고, 리프터(90)에는 모터(92) 및 리프터 승하강용 부재(91)가 설치되어, 모터(92)의 작동에 의해 리프터 승하강용 부재(91)를 따라 리프터(90) 및 리프터(90) 상부의 로드셀(80)과 포집도가니(70)가 승하강될 수 있다.
제1 카본발열체(50') 하부에는 용융속도 측정 시 포집도가니(70)를 둘러싸도록 설치되어, 포집도가니(70)로 떨어지는 몰드파우더(30)를 관찰할 수 있는 투명관찰부(40)를 더 포함할 수 있다. 이러한 투명관찰부(40)는 내열유리로 형성되어, 연속주조 작업 중의 용융된 몰드파우더(30)의 상태를 육안으로 확인할 수 있다.
그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 로드셀(80)에서 측정된 몰드파우더(30)의 무게를 전송받아 저장할 수 있는 별도의 프로그램이 구비된다. 이에 의해 몰드파우더(30)의 용융속도 측정이 완료되면 그 데이터를 전산으로 받아서 몰드파우더(30)의 종류별로 자료화할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 몰드파우더의 용융특성 측정장치의 유도로에 제1 카본발열체를 삽입하고, 유도로에 전원을 인가한 이후의 상태를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 유도로 내부의 제1 카본발열체를 나타내는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 용융특성 측정장치의 유도로(61)에 제1 카본발열체(50')를 삽입하여, 몰드파우더(30a,30b,30c)의 용융속도를 측정한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 카본발열체(50')는 원통형으로 형성되며, 종방향으로 중앙을 관통하는 중앙홀(15)과, 외측벽에 형성된 센서삽입용 홀(16)이 구비된다. 그리고, 용융된 몰드파우더(30c)가 중앙홀(15)로 원활히 떨어지도록 상부 외주면으로부터 중앙홀(15)로 갈수록 하측으로 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 센서삽입용 홀(16)에는 제1 카본발열체(50')의 온도를 제어할 수 있는 측온센서(13)가 삽입된다.
가열부(62)에 전원 인가 시 시료홀더(10') 내의 몰드파우더(30a,30b,30c)는 제1 카본발열체(50')와 맞닿은 부분이 용융되어 제1 카본발열체(50') 하부의 포집도가니(70)로 떨어지게 된다. 이때, 몰드파우더(30a,30b,30c)는 제1 카본발열체(50')와 가까운 영역부터 용융층(30c), 소결층(30b), 분말층(30a) 순으로 존재한다.
몰드파우더(30a,30b,30c)의 용융속도 측정 시, 리프터(90)는 내열유리로 제작된 투명관찰부(40)의 하부와 밀착되어, 투명관찰부(40) 내부에 포집도가니(70) 및 로드셀(80)이 위치되며, 이에 의해 포집도가니(70)로 떨어지는 몰드파우더(32)의 상태를 관찰할 수 있다. 여기서, 리프터(90)는 모터(92)에 의해 승하강되며, 복사열로부터 보호하기 위하여 냉각수를 공급해 줄 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 몰드파우더의 용융특성 측정장치의 유도로에 제2 카본발열체를 삽입하고 몰드파우더를 용융 후, 몰드파우더를 응고시키는 상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 유도로 내부의 제2 카본발열체를 나타내는 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 용융속도 측정 후 유도로(61) 내부에 원통형의 제2 카본발열체(50")를 삽입하고, 제2 카본발열체(50") 상부에는 하부가 폐색된 시료홀더(10")를 위치시킨다. 이후, 가열부(62)에 전원을 인가한 뒤 다시 차단하여 몰드파우더(30a,30b,30c)를 용융 후 응고시켜서 연속주조 작업 시의 몰드파우더(30a,30b,30c) 용융상태를 육안으로 확인할 수 있다. 이때, 시료홀더(10")의 하부가 폐색되어 있으므로, 그 하부로 용융된 몰드파우더(30c)가 떨어지지 않으며, 시료홀더(10") 내에서 몰드파우더(30a,30b,30c)는 제2 카본발열체(50")와 인접한 영역은 용융층(30c), 중간은 소결층(30b), 최상부는 분말층(30a)으로 존재한다. 그리고, 포집부(100)의 리프터(90)는 하강되어 투명관찰부(40)의 하부에 위치되어 있다.
이하, 본 발명의 몰드파우더 용융특성 측정장치의 작용을 설명한다.
먼저, 본 발명의 몰드파우더 용융특성 측정장치의 유도로(61) 내부에 제1 카본발열체(50')를 삽입하고, 알루미늄 박판(11)을 제1 카본발열체(50') 상부에 위치시킨다. 그리고, 원통 형태의 시료홀더(10')를 제1 카본발열체(50') 상부에 장착한 후, 시료홀더(10')에 분말 형태의 몰드파우더(30)를 넣는다.
제1 카본발열체(50') 하부에는 리프터(90) 상의 로드셀(80)에 포집도가니(70)를 올려놓고, 모터(92)를 가동시켜 리프트(90)가 상승됨에 따라 투명관찰부(40) 내부로 포집도가니(70)를 장착시키고, 측온센서(13)를 제1 카본발열체(50')의 센서삽입용 홀(16)에 삽입한다.
이후, 제어부(21)에 의해 전원부(20)가 온(ON)으로 작동되면, 유도기전력에 의해 제1 카본발열체(50')가 승온된다. 제1 카본발열체(50')가 가열됨에 따라 분말 형태의 몰드파우더(30)가 약 600℃ 정도에서 소결되고, 알루미늄 용융점이 지나면 알루미늄 박판(11)이 용융되어 제1 카본발열체(50')의 중앙홀(15)로 떨어진다. 이후, 1500℃ 정도에 이르면 소결된 몰드파우더가 용융 상태로 변하여 제1 카본발열체(50')의 중앙홀(15)을 통과하며 포집도가니(70)로 떨어진다.
이때, 로드셀(80)이 용융된 몰드파우더(32)가 떨어질 때마다 중량을 측정하여 용융속도를 측정하게 되고, 이를 별도의 프로그램으로 전송하여 이러한 자료를 데이터화한다. 제1 카본발열체(50')의 온도는 센서삽입용 홀(16)에 삽입된 측온센서(13)에 의해 제어되며, 용융되는 몰드파우더(32)의 양에 따라 시료홀더(10')에 분말 형태의 몰드파우더(30)를 보충해주며, 용융속도를 측정할 수 있다.
상기와 같은 방법에 의해 용융속도의 측정이 완료되면, 제1 카본발열체(50')를 제거하고 유도로(61) 내부에 원통형의 제2 카본발열체(50")를 삽입하여 연속주조 작업 시 몰드파우더(30)가 어떤 물성으로 존재하는지, 용융상태를 파악할 수 있다.
제2 카본발열체(50")는 제1 카본발열체(50')의 중앙홀(15) 및 센서삽입용 홀(16)이 막혀있는 원통 형상이며, 제2 카본발열체(50") 상부에 하부가 폐색된 시료홀더(10")를 위치시킨 후, 유도로(61)에 전원을 인가한다. 그리고, 제2 카본발열체(50")가 1500℃에 도달한 후 일정 시간 동안 유지시킨 뒤, 유도로(50')에 전원을 차단하여 몰드파우더(30a,30b,30c)를 응고시킨다. 이에 의해 응고된 몰드파우더(30a,30b,30c)의 상태를 육안으로 확인할 수 있게 된다. 즉, 제2 카본발열체(50")와 인접한 순서대로 몰드파우더는 용융층(30c), 소결층(30b), 분말층(30a)을 띠고 있음을 육안으로 확인할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 따르면, 몰드파우더의 용융속도를 로드셀에서 측정된 데이터로 확인할 수 있으며, 몰드파우더의 성분별로 어떠한 용융속도와 점도 등을 가지는지 자료화할 수 있을 뿐만 아니라, 몰드파우더의 용융상태를 육안으로 확인할 수 있어 몰드파우더의 특성을 한결 용이하게 파악할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10',10" : 시료 홀더 20 : 전원부
21 : 제어부 30,30a,30b,30c : 몰드파우더
40 : 투명관찰부 50',50" : 카본발열체
61 : 유도로 62 : 가열부
70 : 포집도가니 80 : 로드셀
90 : 리프터 100 : 포집부

Claims (9)

  1. 외측에 가열부를 구비하며, 내화물로 형성된 유도로;
    상기 유도로 내부에 삽입되는 카본발열체;
    상기 카본발열체 상부에 설치되며, 몰드파우더를 수용하는 시료홀더; 및
    상기 카본발열체 하부에 설치되는 포집부;를 포함하고,
    상기 포집부는 용융되어 떨어지는 몰드파우더를 포집하는 포집도가니와, 상기 포집도가니 하부에 위치된 로드셀과, 상기 로드셀 하부에 위치되어 상기 로드셀과 포집도가니를 승하강시키는 리프터를 포함하며,
    상기 카본발열체 하부에는 상기 포집부로 떨어지는 몰드파우더를 관찰할 수 있는 투명관찰부를 더 포함하고,
    상기 리프터는 상기 투명관찰부를 향해 상기 로드셀 및 상기 포집도가니를 승하강하며,
    상기 몰드파우더가 용융되어 상기 시료홀더로부터 상기 포집부로 떨어질 때 상기 리프터는 상기 투명관찰부에 밀착되어 있고 상기 투명관찰부 내부에 상기 포집도가니 및 상기 로드셀을 위치시키는 몰드파우더의 용융특성 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카본발열체는 원통형으로 형성되며, 종방향으로 중앙을 관통하는 중앙홀과, 외측벽에 형성된 센서삽입용 홀이 구비되고, 상부 외주면으로부터 중앙홀로 갈수록 하측으로 경사지게 형성되는 몰드파우더의 용융특성 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서삽입용 홀에는 측온센서가 구비되는 몰드파우더의 용융특성 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시료홀더는 상하부가 관통된 형상이며, 상기 카본발열체와 상기 몰드파우더가 맞닿는 영역에는 알루미늄 박판이 더 구비되는 몰드파우더의 용융특성 측정장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가열부는 외부 전원부에 연결되어 상기 유도로에 유도기전력을 제공하는 유도코일이며, 상기 전원부의 온/오프(ON/OFF)를 제어하는 제어부를 더 포함하는 몰드파우더의 용융특성 측정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 카본발열체는 원통형으로 형성되는 몰드파우더의 용융특성 측정장치.
  9. 삭제
KR1020100037376A 2010-04-22 2010-04-22 몰드파우더의 용융특성 측정장치 KR101290353B1 (ko)

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