KR102008369B1 - 유체 분사장치 및 유체 분사방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피처리물에 유체를 분사하여 냉각시키는 유체 분사장치로서, 유체 공급라인; 상기 유체 공급라인의 일단에서 분기되는 제1 라인; 상기 유체 공급라인의 일단에서 상기 제1 라인과 다른 방향으로 분기되는 제2 라인; 주편으로 유체를 분사하도록 상기 제1 라인과 상기 제2 라인에 연결되는 분사기; 및 상기 제1 라인 및 상기 제2 라인 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성된 유체 이동경로의 직경 크기를 조절하도록 설치되는 조절기;를 포함하고, 피처리물에 안정적으로 유체를 분사할 수 있다.

Description

유체 분사장치 및 유체 분사방법{Fluid spray Apparatus and Method}
본 발명은 유체 분사장치 및 유체 분사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 방향으로 분기되는 라인을 따라 이동하는 유체의 압력차를 감소시켜, 피처리물에 안정적으로 유체를 분사할 수 있는 유체 분사장치 및 유체 분사방법에 관한 것이다.
일반적으로 연속 주조공정(Continuous casting process)은 액상의 용강을 일정한 형태의 고상으로 연속 응고시키는 공정이다. 즉, 연속 주조공정에서 일정한 형상의 주형에 용강을 연속적으로 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬래브(Slab), 블룸(Bloom), 빌릿(Billet) 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조한다.
주형 내부로 공급된 용강이 일정한 형상으로 초기 응고된다. 주형의 하측으로 인발되는 주편은, 냉각라인에 연속적으로 배열되는 다수의 세그먼트(Segment)에 의해 냉각되면서 성형된다. 이때, 세그먼트에는 냉각수를 분사하는 복수의 노즐이 설치된다. 노즐들은 주편을 향하여 냉각수를 분사한다.
한편, 냉각라인은 주편의 응고 정도에 따라 복수의 영역으로 구분된다. 주형의 하부의 냉각 영역 일부에서는 주형에서 인출되는 미응고 상태의 주편을 신속하게 응고시키기 위해 주편의 상하부에 냉각수를 동시에 분사한다.
그러나 세그먼트들의 높이 차이로 인해, 상측 세그먼트에 배치되는 노즐과, 하측 세그먼트에 배치되는 노즐 사이에 수두 차이가 발생할 수 있다. 이에, 상측 세그먼트의 노즐과 하측 세그먼트의 노즐이 분사하는 냉각수의 압력에 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 상측 세그먼트의 노즐의 수압이 하측 노즐의 수압보다 상대적으로 약해져, 상측 세그먼트의 노즐에서 냉각수가 정상적으로 분사되지 않는 문제가 있다.
KR 2014-0081471 A
본 발명은 서로 다른 방향으로 분기되는 라인을 따라 이동하는 유체의 압력차를 감소시킬 수 있는 유체 분사장치 및 유체 분사방법을 제공한다.
본 발명은 피처리물로 유체를 안정적으로 분사하여, 피처리물을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 유체 분사장치 및 유체 분사방법을 제공한다.
본 발명은 피처리물에 유체를 분사하여 냉각시키는 유체 분사장치로서, 유체 공급라인; 상기 유체 공급라인의 일단에서 분기되는 제1 라인; 상기 유체 공급라인의 일단에서 상기 제1 라인과 다른 방향으로 분기되는 제2 라인; 주편으로 유체를 분사하도록 상기 제1 라인과 상기 제2 라인에 연결되는 분사기; 및 상기 제1 라인 및 상기 제2 라인 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성된 유체 이동경로의 직경 크기를 조절하도록 설치되는 조절기;를 포함한다.
상기 조절기는, 상기 유체 이동경로의 둘레를 감싸고, 상기 유체 이동경로와 연통되는 내부공간을 가지는 몸체부재; 적어도 일부가 상기 몸체부재의 내부공간에서 상기 유체 이동경로로 이동 가능하게 설치되는 조절부재; 및 상기 조절부재를 이동시키도록, 상기 조절부재와 연결되는 구동부재;를 포함한다.
상기 조절부재는, 복수개가 구비되어 상기 유체 이동경로의 둘레를 감싸도록 배치되고, 상기 몸체부재에서 상기 유체 이동경로의 중심부로 회전 이동 가능하게 설치된다.
상기 제1 라인은 상기 제2 라인보다 상측으로 연장되며, 상기 조절기는 상기 제2 라인에 구비되는 유체 이동경로의 직경 크기를 감소시킬 수 있다.
상기 조절기는 상기 제2 라인에 구비되는 유체 이동경로의 직경을 10mm 이상 내지 100mm 이하로 조절할 수 있다.
상기 유체 이동경로에서 유체의 유속을 측정하도록, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인 중 적어도 어느 하나에 설치되는 유속 측정기; 및 상기 유속 측정기와 연결되어 상기 조절기의 작동을 제어하는 제어기;를 더 포함한다.
상기 유속 측정기는 상기 조절기와 20cm 이상 내지 30cm 이하로 이격된다.
상기 피처리물은 주편을 포함하고, 상기 분사기는 주조설비에 구비되는 세그먼트에 설치되며, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인은 서로 다른 높이로 위치하는 세그먼트들에 설치되는 분사기에 유체를 공급한다.
본 발명은 피처리물에 유체를 분사하여 냉각시키는 유체 분사방법으로서, 유체 공급라인, 상기 유체 공급라인의 일단에서 분기되는 제1 라인, 및 상기 유체 공급라인의 일단에서 상기 제1 라인과 다른 방향으로 분기되는 제2 라인을 마련하는 과정; 상기 피처리물에 유체를 공급하는 과정; 상기 제1 라인 및 상기 제2 라인 중 적어도 어느 하나의 내부를 이동하는 유체의 유속을 측정하는 과정; 및 측정되는 유속에 따라 상기 제1 라인 및 상기 제2 라인 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성되는 유체 이동경로의 직경 크기를 조절하는 과정;을 포함한다.
상기 제1 라인은 상기 제2 라인보다 상측으로 연장되며, 상기 유체 이동경로의 직경 크기를 조절하는 과정은, 상기 제2 라인에 구비되는 유체 이동경로의 직경 크기를 감소시키는 과정을 포함한다.
측정되는 유속에 따라 상기 유체 이동경로 직경 크기를 조절하는 과정은, 상기 측정되는 유속을 이용하여 상기 제1 라인 내부의 유체와 상기 제2 라인 내부의 유체가 가지는 에너지 차이를 산출하는 과정; 산출되는 에너지 차이가 미리 정해진 설정값을 초과하는지 비교하는 과정; 및 산출되는 유체의 에너지 차이가 상기 설정값을 초과하면, 상기 제2 라인에 구비되는 유체 이동경로의 직경을 감소시키는 과정;을 포함한다.
상기 측정되는 유속을 이용하여 상기 제1 라인 내부의 유체와 상기 제2 라인 내부의 유체가 가지는 에너지 차이를 산출하는 과정은, 상기 에너지 차이를 하기의 식에 의해 산출하는 과정을 포함한다.
식: HL = 0.5(V2/2g)
(여기서, HL은 제1 라인 내부의 유체와 제2 라인 내부의 유체가 가지는 에너지 차, V는 제2 라인 내부의 유체 유속, g는 중력가속도임)
측정되는 유속에 따라 상기 유체 이동경로 직경 크기를 조절하는 과정은, 상기 제1 라인을 따라 이동하는 유체의 유속과 상기 제2 라인을 따라 이동하는 유체의 유속이 같아지도록, 상기 제2 라인에 구비되는 유체 이동경로의 직경을 감소시키는 과정을 포함한다.
상기 유체는 냉각수를 포함하고, 상기 피처리물은 주조설비에 구비되는 세그먼트들을 따라 이송되는 주편을 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 서로 다른 방향으로 분기되는 라인을 따라 이동하는 유체의 압력 차이를 감소시킬 수 있다. 따라서, 피처리물로 유체를 안정적으로 분사하여, 피처리물을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
예를 들어, 유체가 냉각수인 경우, 서로 다른 높이에서 주편으로 냉각수를 분사할 때, 상측으로 공급되는 냉각수와 하측에 공급되는 냉각수의 수두 차이를 보상해줄 수 있다. 이에, 서로 다른 높이에서도 냉각수가 동일하거나 유사한 압력으로 분사될 수 있다. 따라서, 압력 차이로 인해 상측으로 공급되는 냉각수가 주편으로 분사되지 않는 것을 방지할 수 있고, 주편으로 냉각수를 안정적으로 분사하여 주편을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사장치가 세그먼트에 설치되는 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 조절기의 작동구조를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 조절기의 작동구조를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 조절기의 작동구조를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사장치의 구조를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사방법을 나타내는 플로우 차트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사장치가 세그먼트에 설치되는 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사장치(100)가 구비되는 주조설비에 대해 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조설비는, 래들(10), 턴디쉬(20), 주형(30), 냉각대(40), 및 유체 분사장치(100)를 포함할 수 있다. 이때, 주조설비는, 용강을 주형(30)에 연속하여 주입하고, 반응고된 주편을 주형(30)의 하부에서 연속하여 인출시켜 빌렛, 블룸, 슬라브 등의 주편을 얻는 연속 주조설비일 수 있다.
래들(10)은 원통형의 용기 모양으로 형성될 수 있다. 래들(10)은 용강을 담을 수 있도록 내부공간을 가지고, 상부가 개방될 수 있다. 래들(10)의 하부에는 주입기가 구비될 수 있다.
주입기는 쉬라우드 노즐일 수 있다. 주입기는 상하방향으로 연장형성되어 내부에 용강이 이동하는 경로를 형성한다. 주입기의 상단부에는 용강이 유입될 수 있는 입구가 형성되고, 하단부에는 용강이 배출될 수 있는 출구가 형성될 수 있다. 래들(10) 내부에 저장된 용강이 주입기를 통해 턴디쉬(20) 내부로 주입될 수 있다.
이때, 래들(10)은 래들 터렛에 의해 지지될 수 있고, 래들 터렛은 턴디쉬(20) 상측에 배치되는 래들(10)을 교체하여, 턴디쉬(20)에 연속적으로 용강을 공급해줄 수 있다. 그러나 래들(10)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
턴디쉬(20)는 래들(10)의 하측에 위치할 수 있다. 턴디쉬(20)는 용강이 저장될 수 있는 용기 모양으로 형성될 수 있다. 턴디쉬(20)의 상부는 개방되고, 하부에는 침지노즐(22)이 구비될 수 있다.
침지노즐(22)은 상하방향으로 연장될 수 있다. 침지노즐(22)은 상단부가 턴디쉬(20) 바닥면에 형성된 출강구와 연결되고, 하단부가 주형(30)의 내부를 향하여 연장될 수 있다. 이에, 출강구를 통해 침지노즐(22) 내부로 유입된 용강이 주형(30) 내부로 공급될 수 있다.
또한, 주형(30)으로 공급되는 용강의 유량을 제어하기 위해 턴디쉬(20)의 출강구를 개폐하는 스토퍼가 턴디쉬(20)에 설치될 수 있다. 이에, 스토퍼의 작동을 제어하여 침지노즐(22)을 통해 주형(30)으로 공급되는 용강의 양을 조절할 수 있다.
또는, 턴디쉬(20)와 침지노즐(22)에 슬라이딩 게이트가 설치될 수도 있다. 슬라이딩 게이트는 침지노즐(22) 내부에 형성된 용강의 이동경로의 개방된 정도를 조절할 수 있다. 이에, 슬라이딩 게이트의 작동을 제어하여 턴디쉬(20)에서 주형(30)으로 용강이 공급되는 양을 조절할 수도 있다.
주형(30)은 턴디쉬(20)의 하측에 위치할 수 있다. 주형(30)은 용강을 응고시켜 금속 제품의 외관을 결정하는 틀이다. 주형(30)은 서로 마주보게 배치되는 2개의 장변 플레이트와, 2개의 장변 플레이트 사이에 서로 마주보게 배치되는 2개의 단변 플레이트를 포함할 수 있다. 장변 플레이트들과 단변 플레이트들 사이의 용강이 수용되는 공간이 형성되고, 주형(30)의 상부와 하부는 개방될 수 있다. 장변 플레이트들과 단변 플레이트들 중 적어도 일부의 내부에는 냉각수가 순환하는 경로가 형성될 수 있다. 이에, 주형(30) 내부로 공급된 용강이 냉각수에 의해 열을 빼앗겨 신속하게 응고될 수 있다.
냉각대(40)는 주형(30)의 하측에 위치할 수 있다. 냉각대(40)는 주편의 이동경로를 따라 일렬로 배치되는 다수의 세그먼트(45)를 포함한다. 세그먼트(45)는, 상부 프레임(45a), 하부 프레임(45b), 롤러(45c), 및 유압실린더(45d)를 포함할 수 있다.
상부 프레임(45a)과 하부 프레임(45b)은 상하방향으로 서로 이격된다. 상부 프레임(45a)과 하부 프레임(45b) 각각에는 주편의 폭방향으로 배치되는 복수개의 롤러를 각각 지지될 수 있다. 유압실린더(45d)는 상부 프레임(45a)과 하부 프레임(45b) 사이에 이격 거리를 조절하여 주편에 압하력을 가할 수 있다.
유체 분사장치(100)는 주편에 유체를 분사하도록 세그먼트(45)에 설치된다. 이에, 유체 분사장치(100)가 세그먼트(45)를 통과하는 주편으로 유체를 분사하여, 주편을 냉각시켜줄 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 조절기의 작동구조를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 조절기의 작동구조를 나타내는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 조절기의 작동구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사장치(100)의 구조에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 유체 분사장치(100)는 피처리물에 유체를 분사하여 냉각시키는 장치이다. 유체 분사장치(100)는, 유체 공급라인(110), 제1 라인(120), 제2 라인(130), 분사기(180), 및 조절기(140)를 포함한다. 또한, 유체 분사장치(100)는, 제어밸브(150), 유속 측정기, 및 제어기를 더 포함할 수 있다.
이때, 피처리물은 주편일 수 있고, 유체는 냉각수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유체 분사장치(100)는 냉각수와 에어를 함께 분사하여 냉각수를 미세하게 분사할 수 있는 미스트 방식, 또는 냉각수만 분사하는 수냉 방식으로 주편을 냉각시킬 수 있다. 또한, 유체 분사장치(100)는 세그먼트(45)에 설치되어 세그먼트(45)를 통과하는 주편에 냉각수를 분사할 수 있다. 그러나 피처리물과 유체의 종류 및 유체 분사장치(100)가 설치되는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
유체 공급라인(110)은 내부에 유체가 이동할 수 있는 배관일 수 있다. 유체 공급라인(110)은 일단이 제1 라인(120)과 제2 라인(130)에 연결되고, 타단이 유체가 저장된 저장용기(미도시)와 연결될 수 있다. 이에, 저장용기에 저장된 유체가 유체 공급라인(110)을 따라 이동하여 제1 라인(120)이나 제2 라인(130)으로 이동할 수 있다.
제어밸브(150)는 유체 공급라인(110)에 설치된다. 제어밸브(150)는 유체 공급라인(110)에서 분사기(180)로 공급되는 유체의 양을 조절할 수 있다. 또는, 제어밸브(150)가 분사기(180)로 공급되는 유체의 압력을 조절할 수도 있다. 제어밸브(150)는 주편의 강종 및 주편의 이동속도에 따라 제어될 수 있다.
제1 라인(120)은 내부에 유체가 이동할 수 있는 배관일 수 있다. 제1 라인(120)은 유체 공급라인(110)의 일단에서 분기될 수 있다. 예를 들어, 제1 라인(120)은 제2 라인(130)보다 상측으로 분기될 수 있다. 따라서, 유체 공급라인(110)에서 제1 라인(120)으로 이동한 유체가, 제2 라인(130)으로 이동한 유체보다 더 높은 높이에서 분사될 수 있다.
이때, 제1 라인(120)의 적어도 일부는 주편의 상측에서 주편의 이송방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 라인(120)은 유체 공급라인(110)의 일단에서 상측으로 연장되다가 굴절되어, 주편의 이송방향으로 연장될 수 있다. 따라서, 제1 라인(120)에 설치되는 분사기(180)의 노즐들이 주편의 이송방향으로 방향으로 배치될 수 있다. 그러나 제1 라인(120)이 분기되어 연장되는 방향은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제2 라인(130)은 내부에 유체가 이동할 수 있는 배관일 수 있다. 제2 라인(130)은 유체 공급라인(110)의 일단에서 제1 라인(120)과 다른 방향으로 분기될 수 있다. 제2 라인(130)의 내부는 제1 라인(120) 및 유체 공급라인(110)의 내부와 연통될 수 있다. 예를 들어, 제2 라인(130)은 제1 라인(120)보다 하측으로 분기될 수 있다. 따라서, 유체 공급라인(110)에서 제2 라인(130)으로 이동한 유체가, 제1 라인(120)으로 이동한 유체보다 더 낮은 높이에서 분사될 수 있다.
이때, 제2 라인(130)의 적어도 일부는 주편의 하측에서 주편의 이송방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 라인(130)은 유체 공급라인(110)의 일단에서 하측으로 연장되다가 굴절되어, 주편의 이송방향으로 연장될 수 있다. 따라서, 제2 라인(130)에 설치되는 분사기(180)의 노즐들이 주편의 이송방향으로 방향으로 배치될 수 있다. 그러나 제2 라인(130)이 분기되어 연장되는 방향은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
분사기(180)는 주편으로 유체를 분사하는 역할을 한다. 분사기(180)는 제1 라인(120)과 제2 라인(130)에 연결된다. 분사기(180)에 구비되는 노즐들이 세그먼트(45)의 상부 프레임(45a)과 하부 프레임(45b)에 설치될 수 있다. 이에, 노즐들이 주편의 상부와 하부에서 동시에 유체를 분사할 수 있다.
또한, 세그먼트(45)들은 주형의 하측에서 굴곡을 가지는 주편의 이동경로를 형성할 수 있다. 즉, 상하방향에서 전후방향으로 변경되는 경로를 형성한다. 이에, 굴곡진 경로에, 상대적으로 높은 위치에 배치되는 상측 세그먼트(40a)와 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 하측 세그먼트(40b)가 배치될 수 있다. 분사기(180)는 상측 세그먼트(40a)에 설치되는 제1 노즐(181), 및 하측 세그먼트(40b)에 설치되는 제2 노즐(182)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 라인(120)은 상측 세그먼트(40a)에 설치된 제1 노즐(181)에 유체를 공급하고, 제2 라인(130)은 하측 세그먼트(40b)에 설치된 제2 노즐(182)에 유체를 공급할 수 있다.
제1 노즐(181)은 복수개가 구비될 수 있고, 제1 라인(120)에 연결된다. 제1 노즐(181)은 상측 세그먼트(40a)에 설치되어 주편의 상하부에 위치할 수 있다. 이에, 제1 라인(120)에서 제1 노즐(181)로 공급된 유체가 주편의 상부면과 하부면을 향하여 분사될 수 있다.
또한, 제1 노즐(181)들은 주편의 이송방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 제1 노즐(181)을 세그먼트(45)의 상부 프레임(45a)과 하부 프레임(45b)에 지지되는 롤러(45c)들 사이에 위치할 수 있다. 이에, 복수개의 제1 노즐(181)이 주편의 상부면과 하부면 전체로 유체를 공급하여, 주편을 신속하게 냉각시킬 수 있다.
제2 노즐(182)은 복수개가 구비될 수 있고, 제2 라인(130)에 연결된다. 제2 노즐(182)은 하측 세그먼트(40b)에 설치되어, 주편의 상하부에 위치할 수 있다. 이에, 제2 라인(130)에서 제2 노즐(182)로 공급된 유체가 주편의 상부면과 하부면을 향하여 분사될 수 있다.
또한, 제2 노즐(182)들은 주편의 이송방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 제2 노즐(182)을 세그먼트(45)의 상부 프레임(45a)과 하부 프레임(45b)에 지지되는 롤러(45c)들 사이에 위치할 수 있다. 이에, 복수개의 제2 노즐(182)이 주편의 상부면과 하부면 전체로 유체를 공급하여, 주편을 신속하게 냉각시킬 수 있다.
조절기(140)는 제1 라인(120) 및 제2 라인(130) 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성된 유체 이동경로의 직경 크기를 조절할 수 있다. 제1 라인(120)이 상측으로 연장되어 상측 세그먼트(40a)에 설치되는 제1 노즐(181)에 연결되고, 제2 라인(130)이 하측으로 연장되어 하측 세그먼트(40b)에 설치되는 제2 노즐(182)에 연결는 경우, 제1 라인(120) 내부의 유체 압력이 제2 라인(130) 내부의 유체 압력보다 낮을 수 있다.
즉, 하나의 공급라인(110)으로 서로 다른 높이에 위치하는 세그먼트에 설치된 노즐들에 유체를 공급하기 때문에, 상대적으로 낮은 위치의 세그먼트에 설치된 노즐에는 유체가 원활하게 공급되지만, 상대적으로 높은 위치의 세그먼트에 설치된 노즐에는 유체가 원활하게 공급되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 조절기(140)가 제1 라인(120) 내부에 형성되는 유체 이동경로의 직경(또는, 폭)을 증가시키거나, 제2 라인(130) 내부에 형성되는 유체 이동경로의 직경(또는, 폭)을 감소시켜, 제1 라인(120)과 제2 라인(130) 내부에서 유체의 압력이 동일해지거나 유사해지게 할 수 있다.
하기에서는 조절기(140)가 제2 라인(130)에 설치되어 제2 라인(130)에 구비되는 유체 이동경로의 직경을 조절하는 것을 예시적으로 설명하기로 한다. 그러나 조절기(140)의 설치 위치 및 작동구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 4를 참조하면, 조절기(140)는, 몸체부재(141), 조절부재(142), 및 구동부재를 포함한다. 조절기(140)는 제2 라인(130) 내부에 형성되는 유체 이동경로의 직경을 감소시킬 수 있다.
몸체부재(141)는 제2 라인(130)에 형성되는 유체 이동경로의 둘레를 감싼다. 몸체부재(141)는 유체 이동경로와 연통되는 내부공간을 가진다. 몸체부재(141)의 직경은 제2 라인(130)의 직경보다 크게 형성된다. 예를 들어, 제2 라인(130)은 유체 공급라인(110)과 연결되는 제1 배관(131), 및 분사기(180)와 연결되는 제2 배관(132)을 포함할 수 있고, 몸체부재(141)는 제1 배관(131)과 제2 배관(132)을 연결해줄 수 있다. 이에, 몸체부재(141)의 내부가 제2 라인(130)의 내부와 연통될 수 있고, 몸체부재(141)의 내부공간이 O링처럼 제2 라인(130) 내부의 유체 이동경로의 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다.
또한, 몸체부재(141)에 구비되는 내부공간에 조절부재(142)의 적어도 일부를 이동 가능하게 수납할 수 있다. 몸체부재(141)의 내부와 제2 라인(130)의 내부가 연통되어 있기 때문에, 몸체부재(141)의 내부의 조절부재(142)가 제2 라인(130)의 내부의 유체 이동경로로 이동할 수 있고, 조절부재(142)가 이동한 정도에 따라 유체 이동경로의 직경(또는, 폭)이 조절될 수 있다.
조절부재(142)는 적어도 일부가 몸체부재(141)의 내부공간에서 제2 라인(130)의 유체 이동경로로 이동 가능하게 설치된다. 조절부재(142)는 오리피스와 같은 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 조절부재(142)는, 복수개가 구비되어 유체 이동경로의 둘레를 감싸도록 배치되고, 몸체부재(141)에서 유체 이동경로의 중심부로, 유체 이동경로와 수직한 방향으로 회전 가능하게 설치될 수 있다.
조절부재(142)는 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 복수개의 조절부재(142)의 일부는 서로 중첩될 수 있다. 조절부재(142)들은 제2 라인(130) 내부의 유체 이동경로의 중심을 기준으로 균등한 각도로 배치되며, 유체 이동경로와 수직한 방향으로 설치된다. 각각의 조절부재(142)는 일측이 몸체부재(141) 내부의 회전축에 의해 회전 가능하게 지지된다.
이때, 각각의 조절부재(142)들의 타측은 일부가 서로 포개지도록 설치될 수 있다. 각각의 조절부재들이 포개지는 부분은 유체 이동경로를 통과하는 유체의 유량을 조절하는 부분이다. 즉, 각각의 조절부재(142)들은 제2 라인(130) 내부를 이동하는 유체의 유량 조절시 조절부재(142)들이 포개지는 부분이 균일한 비율로 증감되도록 회전할 수 있다.
조절부재(142)는 제2 라인(130) 내부의 유체의 유량 조절을 위해, 유체 이동경로의 개구율을 균일하게 증감할 수 있다. 이러한 조절부재(142)의 유량 조절 방식은 보통 카메라의 광의 노출량을 조절하는 조리개 구동방식에 일반적으로 적용되는 방식으로써, 제2 라인(130) 내부의 유체 이동경로의 개구율을 일정한 비율로 증감할 수 있다.
구동부재(미도시)는 조절부재(142)를 이동시키도록, 조절부재(142)와 연결된다. 예를 들어, 구동부재는, 회전체, 모터, 제1 톱니, 제2 톱니, 및 제3 톱니를 포함할 수 있다. 회전체는 몸체부재(141) 내부의 가장자리를 따라 회전 가능하게 설치될 수 있다. 회전체의 중심은 유체가 통과되도록 개방되며, 개방된 중심 영역은 제2 라인(130) 내 유체 이동경로와 대응되도록 배치된다.
회전체는 모터로부터 제1 톱니와 제2 톱니를 통해 구동력을 전달받을 수 있다. 회전체 외주면에는 소정의 나사산이 형성된다. 나사산은 제2 톱니에 형성된 나사산과 맞물린다. 따라서, 제2 기어가 회전되면, 회전체가 회전할 수 있다. 이때, 제1 톱니는 모터의 중심축에 구비되어 모터에 의해 직접적으로 회전할 수 있다. 따라서, 제1 톱니와 제2 톱니 및 회전체는 서로 맞물려 회전할 수 있다.
또한, 회전체의 내주면에는 소정의 나사산이 형성된다. 나사산은 제3 톱니에 형성된 나사산과 맞물린다. 따라서, 회전체의 회전에 의해 제3 톱니가 회전한다. 즉, 제1 회전체의 회전에 의해 제3 톱니가 회전체의 내측에서 회전한다.
제3 톱니는 회전체의 내측벽을 따라 조절부재(142)들에 대응하여 복수개가 설치된다. 각각의 제3 톱니들은 제2 라인(130) 내부의 유체 이동경로의 중심을 기준으로 균등한 각도로 설치된다. 제3 톱니는 몸체부재(141) 내부의 회전축에 설치된다. 각각의 회전축들은 제3 톱니의 회전 중심과 수직하게 설치된다. 따라서, 회전축들의 회전에 의해 각각의 조절부재(142)들은 유체 이동경로의 단면과 평행한 방향으로 회전할 수 있다. 그러나 구동부재가 조절부재(142)들을 구동시키는 방식은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이때, 제2 라인(130)의 유체 이동경로의 최대 직경이 100mm인 경우, 조절기(140)는 유체 이동경로의 직경(D)을 10mm 이상 내지 100mm 이하로 조절할 수 있다. 유체의 이동경로가 10mm 미만으로 작아지면, 제2 라인(130)으로 공급되는 유체의 양이 너무 많이 감소할 수 있다. 이에, 제2 노즐(182)에서 주편으로 분사하는 유체의 양이 부족해져, 주편의 하부면이 제대로 냉각되지 않을 수 있다. 또한, 유체의 이동경로의 최대 직경이 100mm이기 때문에, 조절기(140)로 유체 이동경로의 직경이 100mm를 초과하도록 조절할 수 없다. 따라서, 유체 이동경로의 직경은 10mm 이상 내지 100mm 이하로 조절될 수 있다.
한편, 도 5와 같이 조절부재(142)는, 복수개가 구비되어 상기 유체 이동경로의 둘레를 감싸도록 배치되고, 몸체부재(141) 내부에서 유체 이동경로로 회전 이동 가능하게 설치될 수도 있다.
예를 들어, 조절부재(142)는 플레이트 모양으로 형성될 수 있다. 조절부재(142)는 일측이 몸체부재(141) 내부에 회전 가능하게 지지된다. 몸체부재(141)의 타단이 유체 이동경로 내부를 이동하는 유체의 이동방향으로 회전 이동할 수 있다. 이때, 조절부재(142)들의 타측은 서로 중첩될 수 있다. 따라서, 조절부재(142)들이 유체 이동경로를 향하여, 유체 이동경로 내 유체의 이동방향과 반대방향으로 회전 이동하면 유체 이동경로의 직경(또는, 폭)이 작아진다. 반대로, 조절부재(142)들이 몸체부재(141) 내측을 향하여, 유체 이동경로 내 유체의 이동방향으로 회전 이동하면 유체 이동경로의 직경(또는, 폭)이 커질 수 있다.
또한, 복수개의 연결부재(미도시)가 구비되어, 조절부재(142)들을 연결해줄 수 있다. 이에, 하나의 조절부재(142)가 회전하면, 다른 조절부재(142)들도 연결부재에 의해 함께 회전할 수 있다. 예를 들어, 조절부재(142)에는 서로 이격된 한 쌍의 돌기가 구비될 수 있고, 연결부재는 일 조절부재(142)의 일측 돌기와, 다른 조절부재(142)의 타측 돌기를 감싸도록 설치될 수 있다. 조절부재(142)에 구비된 돌기는 연결부재 내에서 이동할 수 있다. 따라서, 조절부재(142)들이 펴졌을 때는 돌기가 연결부재의 외곽부로 이동하고, 조절부재(142)들이 유체 이동경로 내부로 밀렸을 때는 돌기가 연결부재의 중심부로 이동할 수 있다. 그러나 연결부재의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이때, 구동부재는 실린더일 수 있다. 구동부재의 로드 부분이 복수개의 조절부재 중 어느 하나와 회전 가능하게 연결될 수 있다. 구동부재의 로드 부분이 유체 이동경로의 중심부를 향하여 전진하면, 조절부재(142)가 몸체부재(141) 내부에서 유체 이동경로 내측으로 회전 이동할 수 있다. 구동부재의 로드 부분이 몸체부재(141) 내부로 후진하면, 조절부재(142)가 몸체부재(141) 내부로 회전 이동할 수 있다. 따라서, 조절부재(142)들이 회전 이동한 정도에 따라 제2 라인(130) 내 유체 이동경로의 직경의 크기가 조절될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사장치의 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 유속 측정기와 제어기에 대해 설명하기로 한다.
유속 측정기는 유체 이동경로에서 유체의 유속을 측정하도록, 제1 라인과 제2 라인 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이 유속 측정기(160)는 제2 라인(130) 내부에 형성된 유체 이동경로에서 유체의 유속을 측정하는 센서일 수 있다. 유속 측정기(160)는 공급라인(110)의 일단(또는, 공급라인(110)과 제2 라인(130)의 연결부)과 상기 조절기 사이에 설치될 수 있다. 따라서, 유속 측정기(160)는 공급라인(110)에서 제2 라인(130)으로 공급되는 유체의 유속을 측정할 수 있다.
이때, 제2 라인(130)의 유체 이동경로의 직경이 10cm인 경우, 유속 측정기(160)는 조절기(140)와 20cm 이상 내지 40cm 이하로 이격될 수 있다. 유속 측정기(160)와 조절기(140) 사이의 이격거리(L)가 20cm 미만인 경우, 유속 측정기(160)와 조절기(140) 사이가 너무 가까워져 측정결과에 조절기(140)의 영향을 받을 수 있다. 이에, 유속 측정기(160)가 제2 라인(130) 내부의 유체의 유속을 정확하게 측정하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
반대로, 유속 측정기(160)와 조절기(140) 사이의 이격거리(L)가 40cm를 초과하는 경우, 유속 측정기(160)가 제1 라인(120)과 사이가 너무 가까워져 측정결과에 제1 라인(120)의 영향을 받을 수 있다. 이에, 유속 측정기(160)가 제2 라인(130) 내부의 유체의 유속을 정확하게 측정하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 유속 측정기(160)의 측정값의 정확도를 향상시키기 위해, 유속 측정기(160)가 설치되는 위치를 조절할 수 있다.
제어기(170)는 유속 측정기(160)와 연결된다. 제어기(170)는 유속 측정기(160)의 측정결과에 따라 조절기(140)의 작동을 제어할 수 있다. 제2 라인(130) 내부의 유속이 증가하면, 제1 라인(120) 내부의 유체와 제2 라인(130) 내부의 유체의 압력 차가 증가한다. 제2 라인(130) 내부의 유속이 감소하면, 제1 라인(120) 내부의 유체와 제2 라인(130) 내부의 유체의 압력 차가 감소한다. 따라서, 제어기(170)는 유속 측정기(160)에서 측정되는 값을 이용해, 제1 라인(120) 내부의 유체와 제2 라인(130) 내부의 유체의 압력 차(또는, 에너지 차)를 산출하고, 산출되는 압력 차가 미리 설정된 설정값 이하가 되도록 조절기(140)의 작동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 산출되는 압력 차이가 설정값을 초과하면, 제어기(170)가 조절기(140)의 작동을 제어하여, 제2 라인(130) 내부에 형성된 유체 이동경로의 직경을 감소시킬 수 있다. 이에, 제2 노즐(182)로 공급되는 유체의 양이 감소하면서, 제1 노즐(181)과 제2 노즐(182)에서의 압력차가 감소할 수 있다. 따라서, 제1 노즐(181)에서도 유체가 안정적으로 분사될 수 있고, 제1 노즐(181)과 제2 노즐(182)에서 분사되는 유체가 주편을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 즉, 하나의 유속 측정기(160)를 이용하여 제어기(170)로 조절기(140)의 작동을 제어할 수 있다.
한편, 유속 측정기가 복수개 구비되어 가 제1 라인(120)과 제2 라인(130) 각각에 설치될 수도 있다. 이에, 제1 라인(120)을 이동하는 유체의 유속과 제2 라인(130)을 이동하는 유체의 유속 차이를 비교할 수 있다. 이때, 제어기(170)는 유속 측정기(160)와 연결되고, 제1 라인(120)과 제2 라인(130)을 따라 이동하는 유체의 유속이 동일해지거나 유사해지도록, 조절기(140)의 작동을 제어할 수도 있다. 따라서, 제1 라인(120)과 제2 라인(130)으로 균일한 압력의 유체가 공급되어 주편으로 유체를 용이하게 분사할 수 있다.
이처럼 서로 다른 방향으로 분기되는 라인을 따라 이동하는 유체의 압력 차이를 감소시킬 수 있다. 따라서, 주편으로 유체를 안정적으로 분사하여, 주편을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 특히, 유체가 냉각수인 경우, 서로 다른 높이에서 주편으로 냉각수를 분사할 때, 상측으로 공급되는 냉각수와 하측에 공급되는 냉각수의 수두 차이를 보상해줄 수 있다. 이에, 서로 다른 높이에서도 냉각수가 동일하거나 유사한 압력으로 분사될 수 있고, 압력 차이로 인해 상측으로 공급되는 냉각수가 주편으로 분사되지 않는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사방법을 나타내는 플로우 차트이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사방법에 대해 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 유체 분사방법은, 주편에 유체를 분사하여 냉각시키는 유체 분사방법이다. 유체 분사방법은, 피처리물에 유체를 분사하여 냉각시키는 방법이다. 유체 분사방법은, 유체 공급라인, 상기 유체 공급라인의 일단에서 분기되는 제1 라인, 및 유체 공급라인의 일단에서 제1 라인과 다른 방향으로 분기되는 제2 라인을 마련하는 과정(S110), 피처리물에 유체를 공급하는 과정(S120), 제1 라인 및 제2 라인 중 적어도 어느 하나의 내부를 이동하는 유체의 유속을 측정하는 과정(S130), 및 측정되는 유속에 따라 제1 라인 및 제2 라인 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성되는 유체 이동경로의 직경 크기를 조절하는 과정(S140)을 포함한다.
이때, 피처리물은 주편일 수 있고, 유체는 냉각수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각수와 에어를 함께 분사하여 냉각수를 미세하게 분사할 수 있는 미스트 방식, 또는 냉각수만 분사하는 수냉 방식으로 주편을 냉각시킬 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조해서 설명하면, 유체 공급라인(110), 유체 공급라인(110)의 일단에서 상측으로 분기되어 연장되는 제1 라인(120), 및 유체 공급라인(110)의 일단에서 하측으로 분기되어 연장되는 제2 라인(130)을 구비하는 유체 분사장치(100)를 주조설비의 세그먼트(45)들에 설치할 수 있다.
그러나 제1 라인(120)과 제2 라인(130)이 분기되는 방향은 이에 한정되지 않고, 수평방향 등 다양할 수 있다. 하기에서는 제2 라인(130)에 구비되는 유체 이동경로의 직경 크기를 감소시켜 제1 라인(120)과 제2 라인(130)에 유체의 압력차를 감소시키는 것을 예시적으로 설명하기로 한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제1 라인(120)에 구비되는 유체 이동경로의 직경 크기를 증가시킬 수도 있고, 제1 라인(120)과 제2 라인(130)에 구비되는 유체 이동경로의 직경 크기를 함께 조절할 수도 있다.
주형의 하부로 인발되어 세그먼트(45)를 따라 이송되는 주편에 유체를 공급할 수 있다. 즉, 제1 라인(120)에 연결된 제1 노즐(181)은 상대적으로 높은 곳에 위치한 상측 세그먼트(40a)에 설치되고, 제2 라인(130)에 연결된 제2 노즐(182)은 상대적으로 낮은 곳에 위치한 하측 세그먼트(40b)에 설치될 수 있다. 따라서, 상측 세그먼트(40a)와 하측 세그먼트(40b)를 통과하는 주편이 세그먼트들에 설치된 노즐에서 분사하는 유체로 인해 냉각될 수 있다.
이때, 제1 노즐(181)과 제2 노즐(182)이 높이 차이로 인해, 제1 라인(120)과 제2 라인(130)으로 공급되는 유체의 압력이 달라질 수 있다. 예를 들어, 노즐 하나가 분당 1리터에서 수십리터까지 유체를 분사할 수 있는데, 노즐 내 유체의 압력은 최소 0.5bar이다. 그런데 제1 노즐(181)과 제2 노즐(182)의 높이차(또는, 상측 세그먼트(40a)와 하측 세그먼트(40b)의 높이차)가 1~3m이기 때문에, 제1 노즐(181)과 제2 노즐(182)의 압력차가 약 0.1~0.3bar 정도 발생한다. 따라서, 상대적으로 유체의 압력이 약한 제1 노즐(181) 측으로 유체가 원활하게 공급되지 못해 제1 노즐(181)이 유체를 분사하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이에, 제1 노즐(181)과 제2 노즐(182) 내에서의 압력 차이를 감소시키는 작업을 수행할 수 있다.
먼저, 제2 라인(130) 내부를 이동하는 유체의 유속을 측정할 수 있다. 즉, 제2 라인(130)에 설치되는 유속 측정기(160)로, 공급라인(110)에서 제2 라인(130)으로 공급되어 이동하는 유체의 이동속도를 측정할 수 있다.
그 다음, 유속 측정기(160)에서 측정되는 유속을 이용하여 제1 라인(120) 내부의 유체와, 제2 라인 내부의 유체가 가지는 에너지 차이를 산출할 수 있다. 이때, 에너지 차이는 수두(水頭) 차이일 수 있다. 수두는 물이 가지고 있는 위치 에너지, 운동 에너지, 및 압력 에너지를 높이 단위로 환산한 것이다. 유속 측정기(160)에서 측정되는 유속을 이용하여 제1 라인(120) 내부의 유체와 제2 라인(130) 내부의 유체가 가지는 에너지(또는, 수두) 차이를 산출하기 위해 하기의 식을 이용할 수 있다.
식: HL = 0.5(V2/2g)
(여기서, HL은 제1 라인 내부의 유체와 제2 라인 내부의 유체가 가지는 에너지(또는, 수두) 차, V는 제2 라인 내부의 유체 유속, g는 중력가속도임)
식을 참조하면, 제2 라인(130) 내부의 유속이 증가하면, 제1 라인(120) 내부의 유체와 제2 라인(130) 내부의 유체가 가지는 에너지 차가 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 제2 라인(130) 내부의 유속이 감소하면, 제1 라인(120) 내부의 유체와 제2 라인(130) 내부의 유체가 가지는 에너지 차가 감소하는 것을 알 수 있다. 이때, 0.5는 형상계수일 수 있고, 형상계수의 값은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이때, 제1 라인(120) 내부의 유체와 제2 라인(130) 내부의 유체가 가지는 에너지 차를 감소시키는 것이, 제1 라인(120) 내부의 유체와 제2 라인(130) 내부의 유체 압력 차이를 감소시키는 것이다. 따라서, 제2 라인(130)으로 공급되는 유체의 유속을 증가시키거나 감소시키기 위해, 제2 라인(130) 내부에 형성되는 유체 이동경로의 직경을 조절할 수 있다.
그 다음, 식에 의해 산출되는 에너지 차이가 미리 정해진 설정값을 초과하는지 비교할 수 있다. 설정값은 0.1 이상 내지 0.4 이하의 값 중 어느 하나가 선택될 수 있다. 설정값이 0.1 미만의 값으로 설정되면, 제2 라인(130) 내부에 형성된 유체 이동경로가 너무 작아져, 제2 노즐(182)로 주편을 냉각시킬 충분한 양의 유체가 공급되지 못할 수 있다.
반대로, 설정값이 0.4를 초과하는 값으로 설정되면, 제1 라인(120)과 제2 라인(130) 내부의 유체가 가지는 에너지 차가 너무 커져, 제1 노즐(181)로 유체가 안정적으로 공급되지 못할 수 있다. 따라서, 제1 노즐(181)과 제2 노즐(182) 모두로 유체가 안정적으로 공급될 수 있도록, 설정값을 결정할 수 있다.
그 다음, 산출되는 유체의 에너지 차이가 설정값을 초과하면, 제2 라인(130) 내부에 형성된 유체 이동경로의 직경을 감소시킬 수 있다. 이에, 제2 노즐(182)로 공급되는 유체의 양이 감소하면서, 제1 노즐(181)과 제2 노즐(182)에서의 압력차가 감소할 수 있다. 따라서, 제1 노즐(181)에서도 유체가 안정적으로 분사될 수 있고, 제1 노즐(181)과 제2 노즐(182)에서 분사되는 유체가 주편을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 이후, 주조공정이 완료될 때까지 산출되는 유체의 에너지 차이가 설정값 이하로 유지되도록, 제2 노즐(182) 내부에 형성된 유체 이동경로의 직경을 조절할 수 있다. 이와 같이 식을 이용하면 제2 라인(130) 내부의 유체 유속만 측정하여, 제2 노즐(182)의 직경을 조절할 수 있다.
한편, 제1 라인(120)을 따라 이동하는 유체의 유속과, 제2 라인을 따라 이동하는 유체의 유속을 함께 측정할 수도 있다. 이에, 제1 라인(120)을 이동하는 유체의 유속과 제2 라인(130)을 이동하는 유체의 유속 차이를 비교할 수 있다. 제1 라인(120)과 제2 라인(130) 내부의 유체의 유속이 같아지도록, 제2 라인(130)에 구비되는 유체 이동경로의 직경만 감소시킬 수 있다. 또는, 제1 라인(120)의 직경만 증가시킬 수도 있고, 제1 라인(120)의 직경은 증가시키고, 제2 라인(130)의 직경은 감소시킬 수도 있다. 따라서, 제1 라인(120)과 제2 라인(130)으로 공급되는 유체의 압력이 같아져, 주편에 유체가 안정적으로 분사될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
45: 세그먼트 100: 유체 분사장치
110: 공급라인 120: 제1 라인
130: 제2 라인 140: 조절기
141: 몸체부재 142: 조절부재
150: 제어밸브 160: 유속 측정기
170: 제어기 180: 분사기

Claims (14)

  1. 피처리물에 유체를 분사하여 냉각시키는 유체 분사장치로서,
    유체 공급라인;
    상기 유체 공급라인의 일단에서 분기되는 제1 라인;
    상기 유체 공급라인의 일단에서 상기 제1 라인과 다른 방향으로 분기되는 제2 라인;
    주편으로 유체를 분사하도록 상기 제1 라인과 상기 제2 라인에 연결되는 분사기; 및
    상기 제1 라인 및 상기 제2 라인 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성된 유체 이동경로의 직경 크기를 조절하도록 설치되는 조절기;를 포함하고,
    상기 조절기는, 상기 유체 이동경로의 둘레를 감싸도록 배치되고 회전 이동가능하며 상기 유체 이동경로로 이동 가능하게 설치되는 복수개의 조절부재를 포함하고, 상기 복수개의 조절부재는 적어도 일부가 중첩되며 유체가 통과하는 유체 이동경로의 직경을 증감시키는 유체 분사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조절기는,
    상기 유체 이동경로의 둘레를 감싸고 상기 유체의 이동경로와 연통되는 내부공간을 가지며, 상기 유체의 이동경로와 연통되는 내부공간에 상기 조절부재가 이동 가능하게 설치되는 몸체부재;및
    상기 조절부재를 이동시키도록, 상기 조절부재와 연결되는 구동부재;를 포함하는 유체 분사장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 조절부재는, 상기 몸체부재의 내부공간에서 상기 유체 이동경로의 중심부로 이동할 때, 상기 유체 이동경로와 수직한 방향으로 회전 이동하거나 혹은 상기 유체 이동경로 내 유체의 이동방향과 반대방향으로 회전 이동하는 유체 분사장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 라인은 상기 제2 라인보다 상측으로 연장되며, 상기 조절기는 상기 제2 라인에 구비되는 유체 이동경로의 직경 크기를 감소시킬 수 있는 유체 분사장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 조절기는 상기 제2 라인에 구비되는 유체 이동경로의 직경을 10mm 이상 내지 100mm 이하로 조절할 수 있는 유체 분사장치.
  6. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 유체 이동경로에서 유체의 유속을 측정하도록, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인 중 적어도 어느 하나에 설치되는 유속 측정기; 및
    상기 유속 측정기와 연결되어 상기 조절기의 작동을 제어하는 제어기;를 더 포함하는 유체 분사장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 유속 측정기는 상기 조절기와 20cm 이상 내지 30cm 이하로 이격되는 유체 분사장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피처리물은 주편을 포함하고, 상기 분사기는 주조설비에 구비되는 세그먼트에 설치되며,
    상기 제1 라인과 상기 제2 라인은 서로 다른 높이로 위치하는 세그먼트들에 설치되는 분사기에 유체를 공급하는 유체 분사장치.
  9. 피처리물에 유체를 분사하여 냉각시키는 유체 분사방법으로서,
    유체 공급라인, 상기 유체 공급라인의 일단에서 분기되는 제1 라인, 및 상기 유체 공급라인의 일단에서 상기 제1 라인과 다른 방향으로 분기되는 제2 라인을 마련하는 과정;
    상기 피처리물에 유체를 공급하는 과정;
    상기 제1 라인 및 상기 제2 라인 중 적어도 어느 하나의 내부를 이동하는 유체의 유속을 측정하는 과정; 및
    측정되는 유속에 따라 상기 제1 라인 및 상기 제2 라인 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성되는 유체 이동경로의 직경 크기를 조절하는 과정;을 포함하고,
    상기 유체 이동경로의 직경 크기를 조절하는 과정은,
    상기 유체 이동경로의 둘레를 감싸도록 배치되는 복수개의 조절부재를 상기 유체 이동경로로 회전 이동시켜 상기 조절부재의 적어도 일부가 중첩되며 유체가 통과하는 상기 유체 이동경로의 직경을 증감시키는 유체 분사방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 라인은 상기 제2 라인보다 상측으로 연장되며,
    상기 유체 이동경로의 직경 크기를 조절하는 과정은, 상기 제2 라인에 구비되는 유체 이동경로의 직경 크기를 감소시키는 과정을 포함하는 유체 분사방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    측정되는 유속에 따라 상기 유체 이동경로 직경 크기를 조절하는 과정은,
    상기 측정되는 유속을 이용하여 상기 제1 라인 내부의 유체와 상기 제2 라인 내부의 유체가 가지는 에너지 차이를 산출하는 과정;
    산출되는 에너지 차이가 미리 정해진 설정값을 초과하는지 비교하는 과정; 및
    산출되는 유체의 에너지 차이가 상기 설정값을 초과하면, 상기 제2 라인에 구비되는 유체 이동경로의 직경을 감소시키는 과정;을 포함하는 유체 분사방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 측정되는 유속을 이용하여 상기 제1 라인 내부의 유체와 상기 제2 라인 내부의 유체가 가지는 에너지 차이를 산출하는 과정은,
    상기 에너지 차이를 하기의 식에 의해 산출하는 과정을 포함하는 유체 분사방법.
    식: HL = 0.5(V2/2g)
    (여기서, HL은 제1 라인 내부의 유체와 제2 라인 내부의 유체가 가지는 에너지 차, V는 제2 라인 내부의 유체 유속, g는 중력가속도임)
  13. 청구항 10에 있어서,
    측정되는 유속에 따라 상기 유체 이동경로 직경 크기를 조절하는 과정은,
    상기 제1 라인을 따라 이동하는 유체의 유속과 상기 제2 라인을 따라 이동하는 유체의 유속이 같아지도록, 상기 제2 라인에 구비되는 유체 이동경로의 직경을 감소시키는 과정을 포함하는 유체 분사방법.
  14. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 유체는 냉각수를 포함하고, 상기 피처리물은 주조설비에 구비되는 세그먼트들을 따라 이송되는 주편을 포함하는 유체 분사방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003080307A (ja) * 2001-09-11 2003-03-18 Kawasaki Steel Corp 管路内におけるエマルジョンの流速設定方法
KR101560976B1 (ko) * 2014-05-08 2015-10-16 주식회사 포스코 연속주조기용 냉각장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT506823A1 (de) * 2008-05-20 2009-12-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und stranggiessanlage zum herstellen von dicken brammen
KR20130056049A (ko) * 2011-11-21 2013-05-29 주식회사 포스코 연속주조장치용 세그먼트
KR101421841B1 (ko) 2012-12-21 2014-07-22 주식회사 포스코 하이브리드 냉각노즐장치 및 이를 이용한 연속주조설비의 냉각노즐 제어방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003080307A (ja) * 2001-09-11 2003-03-18 Kawasaki Steel Corp 管路内におけるエマルジョンの流速設定方法
KR101560976B1 (ko) * 2014-05-08 2015-10-16 주식회사 포스코 연속주조기용 냉각장치

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