KR102184274B1 - Apparatus for preventing entrainment of floating matters on free surfaces of ladle and tundish during continuous casting process - Google Patents

Apparatus for preventing entrainment of floating matters on free surfaces of ladle and tundish during continuous casting process Download PDF

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    • B22D41/08Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like for bottom pouring

Abstract

일 실시예에 따른 연속 주조 공정 중 배출 포트를 각각 갖는 래들 및 턴디쉬의 자유 표면의 부유물 혼입 방지 장치는 상기 래들 및 상기 턴디쉬의 배출 포트에 설치되도록 구성되고, 상기 부유물 혼입 방지 장치는 디스크 형상의 플레이트 및 상기 플레이트에 설치되고, 상기 래들 및 상기 턴디쉬의 각각의 배출 포트 주변의 표면에 대해 상기 플레이트를 지지하도록 구성된 지지부를 포함하고, 상기 래들의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트의 폭의 비율 및 상기 턴디쉬의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트의 폭의 비율은 각각 적어도 1 이상이다.In the continuous casting process according to an embodiment, a device for preventing mixing of floating matter on a free surface of a ladle and a tundish having discharge ports, respectively, is configured to be installed at the discharge port of the ladle and the tundish, and the device for preventing mixing of floating matters And a support portion installed on the plate and configured to support the plate with respect to the surface around each discharge port of the ladle and the tundish, and a ratio of the width of the plate to the radius of the discharge port of the ladle And a ratio of the width of the plate to the radius of the discharge port of the tundish is at least 1, respectively.

Description

연속 주조 공정 중 래들 및 턴디쉬의 자유 표면의 부유물 혼입 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING ENTRAINMENT OF FLOATING MATTERS ON FREE SURFACES OF LADLE AND TUNDISH DURING CONTINUOUS CASTING PROCESS}A device to prevent mixing of floating matter on the free surface of ladle and tundish during continuous casting process{APPARATUS FOR PREVENTING ENTRAINMENT OF FLOATING MATTERS ON FREE SURFACES OF LADLE AND TUNDISH DURING CONTINUOUS CASTING PROCESS}

이하, 실시예들은 연속 주조 공정 중 래들 및 턴디쉬의 자유 표면의 부유물 혼입 방지 장치에 관한 것이다.Hereinafter, the embodiments relate to an apparatus for preventing mixing of floating matter on the free surface of a ladle and a tundish during a continuous casting process.

컨테이너에서의 액체가 폭이 좁은 포트(port)를 통해 배출되거나 흡입될 때, 자유 표면(free surface) 상에서 딤플(dimple)이 종종 발견된다. 와류(swirling flow)가 컨테이너에서의 코리올리 효과(Coriolis effect) 또는 외란(external disturbance)에 의해 발생할 때, 딤플은 수직 방향으로 빠르게 발달하고 배출 포트 또는 펌프 입구에 도달한다. 이러한 딤플 침투는 공심 현상(air-core phenomenon)으로 불린다. 액체 배출 공정 중 공심 현상은 많은 산업 디바이스에 심각한 문제를 야기한다. 예를 들어, 액체 추진제 탱크에서의 와류에 의해 생성된 공심 현상은 연료 공급률의 변동을 야기한다. 액체상(liquid phase)의 유체에 의해 차지하는 유효 배출 면적(effective drainage area)은 공심으로 인해 좁아지기 때문에, 연료 공급률이 공심 현상에 의해 상당히 감소될 수 있다. 섬프 펌프 스테이션(sump pump station)에서, 공심은 펌프 작동에 의해 개시된 와류에 의해 형성될 수 있다. 펌프에 동반된 공기는 펌프 블레이드 상의 캐비테이션(cavitation), 펌프 효율의 감소, 진동 및 소음을 야기할 수 있다. 또한, 연속 주조 공정(continuous casting process)에서 턴디쉬 배출 공정(tundish discharging process)에 따르면, 용융 금속 위에 떠다니는 슬래그가 공심 현상으로 인해 슬랩(slab)으로 동반될 수 있고, 이는 철강 제품의 상당한 품질 결함을 야기한다. 따라서, 이러한 공심 현상을 방지하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.When liquid in a container is discharged or sucked through a narrow port, dimples are often found on the free surface. When the swirling flow is caused by the Coriolis effect or external disturbance in the container, the dimple develops rapidly in the vertical direction and reaches the discharge port or pump inlet. This dimple penetration is called an air-core phenomenon. Air core phenomena during the liquid evacuation process cause serious problems for many industrial devices. For example, air core phenomena created by vortices in a liquid propellant tank cause fluctuations in the fuel supply rate. Since the effective drainage area occupied by the fluid in the liquid phase becomes narrow due to the air core, the fuel supply rate can be significantly reduced by the air core phenomenon. In a sump pump station, the air core can be formed by a vortex initiated by pump operation. Air entrained in the pump can cause cavitation on the pump blades, reduced pump efficiency, vibration and noise. In addition, according to the tundish discharging process in the continuous casting process, the slag floating on the molten metal can be entrained into the slab due to the air core phenomenon, which is a significant quality of the steel product. Cause defects. Therefore, a lot of research has been conducted to prevent this air core phenomenon.

한국공개특허공보 제10-2011-0028023호 (2011.03.17. 공개)Korean Patent Application Publication No. 10-2011-0028023 (published on March 17, 2011)

일 실시예에 따른 목적은 연속 주조 공정 중 래들 및 턴디쉬의 자유 표면의 부유물 혼입 방지 장치를 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide an apparatus for preventing mixing of floating matter on free surfaces of a ladle and a tundish during a continuous casting process.

일 실시예에 따른 연속 주조 공정 중 배출 포트를 각각 갖는 래들 및 턴디쉬의 자유 표면의 부유물 혼입 방지 장치는 상기 래들 및 상기 턴디쉬의 배출 포트에 설치되도록 구성되고, 상기 부유물 혼입 방지 장치는 디스크 형상의 플레이트 및 상기 플레이트에 설치되고, 상기 래들 및 상기 턴디쉬 각각의 배출 포트 주변의 표면에 대해 상기 플레이트를 지지하도록 구성된 지지부를 포함하고, 상기 래들의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트의 폭의 비율 또는 상기 턴디쉬의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트의 폭의 비율은 각각 적어도 4 이상이다.In the continuous casting process according to an embodiment, a device for preventing mixing of floating matter on a free surface of a ladle and a tundish having discharge ports, respectively, is configured to be installed at the discharge port of the ladle and the tundish, and the device for preventing mixing of floating matters And a support part installed on the plate and the plate, and configured to support the plate with respect to a surface around the discharge port of each of the ladle and the tundish, and a ratio of the width of the plate to the radius of the discharge port of the ladle or The ratio of the width of the plate to the radius of the discharge port of the tundish is at least 4, respectively.

삭제delete

상기 래들의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트의 폭의 비율 또는 상기 턴디쉬의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트의 폭의 비율은 각각 8 이하일 수 있다.The ratio of the width of the plate to the radius of the discharge port of the ladle or the width of the plate to the radius of the discharge port of the tundish may be 8 or less, respectively.

삭제delete

상기 래들의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트와 상기 배출 포트의 주변의 표면 사이의 거리의 비율 또는 상기 턴디쉬의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트와 상기 배출 포트의 주변의 표면 사이의 거리의 비율은 적어도 2 이상일 수 있다.The ratio of the distance between the plate and the peripheral surface of the discharge port to the radius of the ladle discharge port or the ratio of the distance between the plate and the peripheral surface of the discharge port to the radius of the discharge port of the tundish is at least It can be 2 or more.

상기 래들의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트와 상기 배출 포트의 주변의 표면 사이의 거리의 비율 또는 상기 턴디쉬의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트와 상기 배출 포트의 주변의 표면 사이의 거리의 비율은 4 이하일 수 있다.The ratio of the distance between the plate and the peripheral surface of the discharge port to the radius of the ladle discharge port or the distance between the plate and the peripheral surface of the discharge port to the radius of the discharge port of the tundish is 4 It can be below.

상기 지지부는 상기 플레이트로부터 돌출하는 복수 개의 돌출 요소들을 포함할 수 있다.The support may include a plurality of protruding elements protruding from the plate.

상기 복수 개의 돌출 요소들은 상기 플레이트의 중심부를 기준으로 원주 방향으로 서로 이격되며 배열될 수 있다.The plurality of protruding elements may be arranged to be spaced apart from each other in a circumferential direction with respect to the center of the plate.

일 실시예에 따른 장치는 연속 주조 공정 중 래들 및 턴디쉬의 자유 표면의 부유물 혼입을 방지할 수 있다.The apparatus according to an embodiment may prevent mixing of floating matter on the free surfaces of the ladle and the tundish during the continuous casting process.

일 실시예에 따른 연속 주조 공정 중 래들 및 턴디쉬의 자유 표면의 부유물 혼입 방지 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In the continuous casting process according to an embodiment, the effect of the device for preventing the mixing of floating matter on the free surface of the ladle and tundish is not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned are clearly to those skilled in the art from the following description. It will be understandable.

도 1은 일 실시예에 따른 부유물 혼입 방지 장치를 포함하는 연속 주조 공정 시스템의 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 부유물 혼입 방지 장치의 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 부유물 혼입 방지 장치가 설치된 모습의 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 부유물 혼입 방지 장치의 기술적 효과를 입증하기 위해 사용된 실험 장비의 도면이다.
도 5는 도 4의 실험 장비를 이용하여 도출한, 탱크의 바닥 표면으로부터의 부유물 혼입 방지 장치의 높이 변화에 따른 배출 시간과 물 높이를 비교한 그래프이다.
도 6은 도 4의 실험 장비를 이용하여 도출한, 탱크의 바닥 표면으로부터의 부유물 혼입 방지 장치의 폭 변화에 따른 배출 시간과 물 높이를 비교한 그래프이다.
도 7은 도 4의 실험 장비를 이용하여 도출한 배수 중 물-공기 인터페이스의 경과 시간을 나타낸 그래프로서, 부유물 혼입 방지 장치가 없는 경우(a), 15mm의 폭과 10mm의 높이를 가지는 부유물 혼입 방지 장치가 있는 경우(b) 및 30mm의 폭과 20mm의 높이를 가지는 부유물 혼입 방지 장치가 있는 경우(c)를 비교한 그래프이다.
1 is a diagram of a continuous casting process system including a floating matter mixing prevention device according to an embodiment.
2 is a perspective view of an apparatus for preventing mixing of floating objects according to an exemplary embodiment.
3 is a conceptual diagram illustrating a device for preventing mixing of floating matters according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram of experimental equipment used to demonstrate the technical effect of the device for preventing mixing of floating matter according to an embodiment.
FIG. 5 is a graph comparing the discharge time and water height according to the height change of the device for preventing the mixing of floating matter from the bottom surface of the tank derived using the experimental equipment of FIG. 4.
6 is a graph comparing the discharge time and the water height according to the width change of the device for preventing the mixing of floating matter from the bottom surface of the tank derived using the experimental equipment of FIG. 4.
FIG. 7 is a graph showing the elapsed time of the water-air interface during drainage derived using the experimental equipment of FIG. 4, and when there is no device for preventing the mixing of floating objects (a), the mixing of floating objects having a width of 15 mm and a height of 10 mm is prevented. This is a graph comparing the case with the device (b) and the case with the device for preventing the mixing of floating matters having a width of 30 mm and a height of 20 mm (c).

이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the constituent elements of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a) and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but another component between each component It should be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.

어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same name in other embodiments. Unless otherwise stated, the description of one embodiment may be applied to other embodiments, and a detailed description will be omitted in the overlapping range.

도 1은 일 실시예에 따른 부유물 혼입 방지 장치를 포함하는 연속 주조 공정 시스템의 도면이다.1 is a diagram of a continuous casting process system including an apparatus for preventing mixing of floating matter according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 연속 주조 공정 시스템(10)은 래들(ladle)(110), 턴디쉬(tundish)(120), 주조 몰드(130) 및 래들(110)과 턴디쉬(120)에서 발생하는 와류를 억제하여 래들(110)의 자유 표면 상의 부유물 및 턴디쉬(120)의 자유 표면 상의 부유물의 주조 몰드(130)로의 혼입을 방지하는 장치(140)를 포함할 수 있다. 래들(110)과 턴디쉬(120) 사이에 제1쉬라우드(first shroud)(114)가 설치되고, 턴디쉬(120)와 주조 몰드(130) 사이에 제2쉬라우드(second shroud)(116)가 설치될 수 있다. 제1쉬라우드(114) 상에는 래들(110)로부터 턴디쉬(120)로 이어지는 유로 상의 유체의 유동을 개폐하는 제1밸브(116)가 설치될 수 있다. 제2쉬라우드(124) 상에는 턴디쉬(120)로부터 주조 몰드(130)로 이어지는 유로 상의 유체의 유동을 개폐하는 제2밸브(126)가 설치될 수 있다.Referring to FIG. 1, the continuous casting process system 10 according to an embodiment includes a ladle 110, a tundish 120, a casting mold 130, and a ladle 110 and a tundish ( It may include a device 140 that suppresses the eddy current generated by the ladle 110 and prevents mixing of the floating material on the free surface of the ladle 110 and the floating material on the free surface of the tundish 120 into the casting mold 130. A first shroud 114 is installed between the ladle 110 and the tundish 120, and a second shroud 116 between the tundish 120 and the casting mold 130 ) Can be installed. A first valve 116 may be installed on the first shroud 114 to open and close the flow of fluid in a flow path leading from the ladle 110 to the tundish 120. A second valve 126 may be installed on the second shroud 124 to open and close a flow of fluid in a flow path leading from the tundish 120 to the casting mold 130.

부유물 혼입 방지 장치(140)들은 래들(110)의 배출 포트(112) 및 턴디쉬(120)의 배출 포트(122)에 각각 인접하게 래들(110)의 바닥 표면 상에, 그리고 턴디쉬(120)의 바닥 표면 상에 설치될 수 있다. 테일러 보텍스(Taylor vortex)는 래들(110) 및 턴디쉬(120)의 각각의 중심으로 유체를 배출함으로써 개시되는 축 방향 모멘텀을 집중시키는 데 중요한 역할을 하고, 래들(110) 및 턴디쉬(120)의 강한 축 방향 모멘텀은 테일러 보텍스의 성장을 돕는다. 따라서, 부유물 혼입 방지 장치(140)들이 각각 배출 포트들(112, 122)에 인접하게(또는 직접적으로) 위치하는 것은 테일러 보텍스와 축 방향 모멘텀 사이의 교호 작용을 효과적으로 차단하는 것을 돕는다.The floating matter mixing prevention devices 140 are on the bottom surface of the ladle 110 and adjacent to the discharge port 112 of the ladle 110 and the discharge port 122 of the tundish 120, respectively, and the tundish 120 Can be installed on the bottom surface of the. Taylor vortex plays an important role in concentrating the axial momentum initiated by discharging fluid to the centers of each of the ladle 110 and tundish 120, and the ladle 110 and tundish 120 The strong axial momentum of the Taylor vortex aids in growth. Therefore, positioning of the floating matter mixing prevention devices 140 adjacent (or directly) to the discharge ports 112 and 122, respectively, helps to effectively block the interaction between the Taylor vortex and the axial momentum.

도 2는 일 실시예에 따른 부유물 혼입 방지 장치의 사시도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 부유물 혼입 방지 장치가 설치된 모습의 개념도이다.FIG. 2 is a perspective view of an apparatus for preventing mixing of floating objects according to an exemplary embodiment, and FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a device for preventing mixing of floating objects according to an exemplary embodiment.

도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 부유물 혼입 방지 장치(140)는 플레이트(142) 및 지지부(144)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the apparatus 140 for preventing mixing of floating matters according to an exemplary embodiment may include a plate 142 and a support part 144.

플레이트(142)는 공심 발생을 효과적으로 지연(retard)시키기에 적합한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 플레이트(142)는 원형 또는 타원형 또는 여러 다각형과 같은 디스크 형상을 가질 수 있다.The plate 142 may have a shape suitable for effectively retarding the generation of air cores. For example, the plate 142 may have a disk shape such as a circle or an ellipse or several polygons.

지지부(144)는 플레이트(142)를 래들(110)의 바닥 표면(S1), 특히 래들(110)의 배출 포트(112) 주변의 표면(S1)에 대해 지지하도록 구성된다. 또한, 도시되지 않았으나, 지지부(144)는 플레이트(142)를 턴디쉬의 바닥 표면, 특히 턴디쉬의 배출 포트 주변의 표면에 대해 지지하도록 구성된다.The support 144 is configured to support the plate 142 against the bottom surface S1 of the ladle 110, in particular a surface S1 around the discharge port 112 of the ladle 110. Further, although not shown, the support 144 is configured to support the plate 142 against the bottom surface of the tundish, particularly a surface around the discharge port of the tundish.

지지부(144)는 복수 개의 돌출 요소(1441)들을 포함할 수 있다. 복수 개의 돌출 요소(1441)들은 플레이트(142)의 하부면으로부터 돌출할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 돌출 요소(1441)들은 원기둥 형상을 가질 수 있다. 복수 개의 돌출 요소(1441)들은 플레이트(142)의 중심부를 기준으로 원주 방향으로 서로 이격되며 배열될 수 있다. 대안적으로, 복수 개의 돌출 요소(1441)들은 플레이트(142)의 하부면 상에서 매트릭스 형태로 배열될 수도 있다.The support 144 may include a plurality of protruding elements 1441. The plurality of protruding elements 1441 may protrude from the lower surface of the plate 142. For example, the plurality of protruding elements 1441 may have a cylindrical shape. The plurality of protruding elements 1441 may be arranged to be spaced apart from each other in the circumferential direction based on the center of the plate 142. Alternatively, the plurality of protruding elements 1441 may be arranged in a matrix form on the lower surface of the plate 142.

일 실시예에서, 유체의 하강 패턴은 플레이트(142) 폭(2R)에 의존할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 유체의 하강 패턴은 플레이트(142) 폭(2R)과 배출 포트(112)의 폭(2r)의 비율에 의존할 수 있다.In one embodiment, the descending pattern of the fluid may depend on the width 2R of the plate 142. In a preferred embodiment, the descending pattern of the fluid may depend on the ratio of the width 2R of the plate 142 and the width 2r of the discharge port 112.

일 실시예에서, 유체의 하강 패턴은 플레이트(142)와 표면(S1) 사이의 거리(h)에 의존하지 않을 수 있다. 다시 말하면, 표면(S1)으로부터 플레이트(142)의 높이는 유체의 하강 패턴에 영향을 주지 않을 수 있다.In one embodiment, the descending pattern of the fluid may not depend on the distance h between the plate 142 and the surface S1. In other words, the height of the plate 142 from the surface S1 may not affect the descending pattern of the fluid.

도 4는 일 실시예에 따른 부유물 혼입 방지 장치의 기술적 효과를 입증하기 위해 사용된 실험 장비의 도면이다.4 is a diagram of experimental equipment used to demonstrate the technical effect of the device for preventing mixing of floating matter according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 부유물 혼입 방지 장치의 기술적 효과를 입증하기 위하여 액체 배출 실험에 사용된 실험 장비가 도시된다. 탱크(T)의 내부에 설정 비율의 공기와 물을 담았다. 이 때, 탱크(T)의 바닥에는 배출 포트가 형성되어 있다. 수치 해석(numerical analysis)을 위해, 배출 포트의 폭을 10mm, 다시 말하면, 배출 포트의 반지름을 5mm로 설정하였다. 그리고, 탱크(T)의 폭을 90mm로 설정하고, 탱크(T)에 담긴 물의 높이는 바닥으로부터 250mm로, 공기층의 높이는 물의 자유 표면으로부터 100mm로 설정하였다. 여기서, 자유 표면은 탱크(T)의 상부 커버를 제거함으로써 구현되었다. 또한, 탱크(T)에 있는 물의 배출에 따라 와류 현상을 구현하기 위하여, 모터(M)를 탱크(T)에 연결된 샤프트(S)에 벨트(B)로 연결하고 모터(M)를 구동하여 탱크(T)를 회전시켰다. 순간적인 유체 배출 패턴을 캡쳐하기 위해, CCD 카메라(C)가 1초당 20프레임 스피드로 탱크(T)에 담긴 물의 화상 이미지를 획득하였다. CCD 카메라(C)로부터 받은 화상 이미지에 기초하여 컴퓨터(P)를 통해 시간 경과에 따른 액체의 레벨(level)이 측정되었다. 마지막으로, 부유물 혼입 방지 장치가 프로토 타입으로서 탱크의 배출 포트에 인접하게 배치되었다.Referring to FIG. 4, there is shown an experimental equipment used in a liquid discharge experiment in order to prove the technical effect of the apparatus for preventing mixing of floating matter according to an embodiment. The inside of the tank T contained air and water at a set ratio. At this time, a discharge port is formed at the bottom of the tank T. For numerical analysis, the width of the discharge port was set to 10 mm, that is, the radius of the discharge port was set to 5 mm. In addition, the width of the tank T was set to 90 mm, the height of the water contained in the tank T was set to 250 mm from the bottom, and the height of the air layer was set to 100 mm from the free surface of the water. Here, the free surface was implemented by removing the top cover of the tank T. In addition, in order to implement a vortex phenomenon according to the discharge of water in the tank T, the motor (M) is connected to the shaft (S) connected to the tank (T) with a belt (B) and the motor (M) is driven to (T) was rotated. In order to capture the instantaneous fluid discharge pattern, the CCD camera C acquired an image image of the water contained in the tank T at a speed of 20 frames per second. Based on the image image received from the CCD camera C, the level of the liquid over time was measured through the computer P. Finally, an anti-floating device was placed adjacent to the discharge port of the tank as a prototype.

도 5는 도 4의 실험 장비를 이용하여 도출한, 탱크의 바닥 표면으로부터의 부유물 혼입 방지 장치의 높이 변화에 따른 배출 시간과 물 높이를 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing the discharge time and the water height according to the height change of the device for preventing the mixing of floating matter from the bottom surface of the tank derived using the experimental equipment of FIG. 4.

도 5를 참조하면, 부유물 혼입 방지 장치의 유무에 따른 비교 및 일정한 폭을 가지는 부유물 혼입 방지 장치의 높이에 따른 비교를 나타낸 그래프가 도시된다. 범주에서, "Rot"는 탱크의 회전을 의미하고, "Supp"는 부유물 혼입 방지 장치를 의미한다. 따라서, "No Rot"는 탱크의 회전이 없다는 것을 의미하고, "No Supp"는 부유물 혼입 방지 장치가 없다는 것을 의미한다.Referring to FIG. 5, a graph showing a comparison according to the presence or absence of a floating material mixing prevention device and a comparison according to the height of a floating material mixing prevention device having a certain width is shown. In the category, "Rot" refers to the rotation of the tank, and "Supp" refers to a device for preventing incorporation of floats. Therefore, "No Rot" means that there is no rotation of the tank, and "No Supp" means that there is no device for preventing the mixing of floating matter.

탱크의 회전 및 부유물 혼입 방지 장치가 없는 제1케이스에서, 탱크의 물이 완전히 배출되기까지 걸린 시간, 즉 완전 배출 시간이 약 21초 정도 소요되었다.In the first case without the device for preventing rotation of the tank and mixing of floating matters, the time taken for the water in the tank to be completely discharged, that is, the complete discharge time, took about 21 seconds.

한편, 부유물 혼입 방지 장치가 없고 탱크의 회전이 있는 제2케이스에서, 배출이 시작된 이후 약 3초 부근에서 수위(water level)의 하강 속도가 갑작스럽게 변화하였다. 이는 공심 발생에 의해 배출 포트로 공기가 동반된 것에 기인한다. 배출 유동 속도는 상기 시간(약 3초) 이후로 급격하게 감소하였다. 또한, 수위의 하강 속도가 감속하였다. 제1케이스에 대비할 때, 제2케이스가 완전 배출 시간이 거의 2배 정도 소요되었다.On the other hand, in the second case where there is no device for preventing the mixing of floating matter and the tank is rotated, the rate of descent of the water level suddenly changes around 3 seconds after the start of discharge. This is due to air entrained to the discharge port by the generation of air core. The discharge flow rate decreased sharply after this time (about 3 seconds). In addition, the speed of lowering of the water level decreased. In preparation for the first case, the second case took almost twice as long as the complete discharge time.

한편, 부유물 혼입 방지 장치가 있는 경우, 배출 유동 속도의 급작스러운 변화가 발생하지 않았고, 완전 배출 시간이 제2케이스에 비해 상대적으로 상당히 감소하였다. 아울러, 순간 배출 유동 속도가 전체적인 배출 시간에 걸쳐 더욱 균일해졌다. 이는 수위에 따른 유체 하강 패턴이 부유물 혼입 방지 장치의 높이에 상당히 영향을 받지 않는다는 점을 보여주었다.On the other hand, when there is a device for preventing the mixing of floating matters, a sudden change in the discharge flow rate did not occur, and the complete discharge time was relatively significantly reduced compared to the second case. In addition, the instantaneous discharge flow rate became more uniform over the entire discharge time. This showed that the fluid descending pattern according to the water level was not significantly affected by the height of the floating matter mixing prevention device.

도 6은 도 4의 실험 장비를 이용하여 도출한, 탱크의 바닥 표면으로부터의 부유물 혼입 방지 장치의 폭 변화에 따른 배출 시간과 물 높이를 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing the discharge time and water height according to the width change of the device for preventing the mixing of floating matter from the bottom surface of the tank derived using the experimental equipment of FIG. 4.

도 6을 참조하면, 일정한 높이로 탱크 바닥 표면으로부터 이격된 부유물 혼입 방지 장치의 폭에 따른 비교를 나타낸 그래프가 도시된다. 여기서, "폭"이란 부유물 혼입 방지 장치의 수평 방향으로 최대 길이를 의미한다. 따라서, 부유물 혼입 방지 장치가 원형의 디스크 형상을 가지면, "폭"은 "직경"으로도 해석될 수 있다.Referring to FIG. 6, a graph showing a comparison according to the width of the floating matter mixing prevention device spaced apart from the tank bottom surface at a constant height is shown. Here, "width" means the maximum length in the horizontal direction of the floating matter mixing prevention device. Therefore, if the floating matter mixing prevention device has a circular disk shape, "width" can also be interpreted as "diameter".

폭이 5mm인 부유물 혼입 방지 장치, 즉 배출 포트의 5mm의 반지름 대비 부유물 혼입 방지 장치의 폭이 상대적으로 작은 케이스에서, 처음 약 4초 동안 상당히 빠르게 수위가 하강하였다. 한편, 부유물 혼입 방지 장치의 폭이 탱크의 배출 포트의 반지름에 대비하여 상대적으로 증가할수록, 초기 배출 중의 수위의 갑작스러운 변화가 사라지고, 수위의 초기 하강 속도가 상당히 감소하였다. 그러나, 약 17초에서, 부유물 혼입 방지 장치의 폭이 상대적으로 큰 케이스들(W = 20mm, 30mm, 40mm)의 하강 수위가 부유물 혼입 방지 장치의 폭이 상대적으로 작은 케이스들(W = 5mm, 10mm)의 하강 수위를 앞질렀다. 결국, 부유물 혼입 방지 장치의 크기에도 불구하고, 완전 배출 시간이 감소하였다. 이는 부유물 혼입 방지 장치의 폭이 20mm 이상이면, 부유물 혼입 방지 장치의 폭이 수위의 하강 패턴에 거의 영향을 주지 않는다는 것을 의미하는 것이다.In the case where the width of the device for preventing mixing of floating matters having a width of 5 mm, that is, the width of the device for preventing mixing of floating matters relative to the radius of 5 mm of the discharge port, was relatively small, the water level decreased considerably during the first 4 seconds. On the other hand, as the width of the floating matter mixing prevention device increased relative to the radius of the discharge port of the tank, the abrupt change in the water level during initial discharge disappeared, and the initial descending speed of the water level significantly decreased. However, in about 17 seconds, the descending water level of the cases (W = 20mm, 30mm, 40mm) in which the width of the floating object mixing prevention device is relatively large is lower than that of the cases (W = 5mm, 10mm ) Has exceeded the descent level. Eventually, despite the size of the floating matter mixing prevention device, the complete discharge time was reduced. This means that if the width of the floating matter mixing preventing device is 20 mm or more, the width of the floating matter mixing preventing device hardly affects the descending pattern of the water level.

도 7은 도 4의 실험 장비를 이용하여 도출한 배수 중 물-공기 인터페이스의 경과 시간을 나타낸 그래프로서, 부유물 혼입 방지 장치가 없는 경우(a), 15mm의 폭과 10mm의 높이를 가지는 부유물 혼입 방지 장치가 있는 경우(b) 및 30mm의 폭과 20mm의 높이를 가지는 부유물 혼입 방지 장치가 있는 경우(c)를 비교한 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing the elapsed time of the water-air interface during drainage derived using the experimental equipment of FIG. 4, and when there is no device for preventing the mixing of floating objects (a), the mixing of floating objects having a width of 15 mm and a height of 10 mm is prevented. This is a graph comparing the case with the device (b) and the case with the device for preventing the mixing of floating objects having a width of 30 mm and a height of 20 mm (c).

도 7을 참조하면, (a)의 케이스에서, 탱크 회전에 의해 생성된 딤플이 약 3초에서 배출 포트로 급격하게 흡입됨을 확인할 수 있었다. 배출 시간 동안 공심은 남아있었다. 기상(air phase)이 배출 포트의 횡단면(cross section)을 부분적으로 차지하기 때문에, 물의 배출 유동 속도가 공심 생성 후 감소하기 시작하였다.Referring to FIG. 7, in the case of (a), it was confirmed that the dimples generated by the rotation of the tank were rapidly sucked into the discharge port in about 3 seconds. Air core remained during the discharge time. Since the air phase partially occupied the cross section of the discharge port, the discharge flow rate of water started to decrease after air core creation.

한편, (b)의 케이스 및 (c)의 케이스에서, 딤플의 어떤 갑작스러운 흡입도 발생하지 않았다. 출렁거림(sloshing), 즉 자유 표면의 반복적인 상하 운동이 배출이 지속되는 동안 탱크의 중심부에서 나타났다. 다만, (c)의 케이스에 비해 (b)의 케이스가 초기 배출 기간 동안 약간 더 빠른 수위 하강을 보여주었다. 약 4초 이후에, (b)의 케이스의 수위 하강 속도가 상당히 느려졌다. 그러나, 완전 배출 시간은 (b)의 케이스가 (c)의 케이스보다 더 길었다.On the other hand, in the cases (b) and (c), no sudden inhalation of the dimples occurred. Sloshing, i.e. repeated up and down motion of the free surface, appeared in the center of the tank while the discharge continued. However, compared to the case of (c), the case of (b) showed a slightly faster drop in water level during the initial discharge period. After about 4 seconds, the speed of lowering the water level in the case (b) was considerably slowed. However, the complete discharge time was longer in the case of (b) than the case of (c).

상기와 같이, 부유물 혼입 방지 장치의 폭이 적절한 범위에 있을 때 공심의 발생을 효과적으로 지연시킬 수 있고, 유체의 배출 속도 및 완전 배출 시간 관점에서 유리함을 확인할 수 있다.As described above, when the width of the floating matter mixing prevention device is within an appropriate range, it is possible to effectively delay the generation of the air core, and it can be confirmed that it is advantageous in terms of the discharge rate of the fluid and the complete discharge time.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

Claims (8)

연속 주조 공정 중 배출 포트를 각각 갖는 래들 및 턴디쉬의 자유 표면의 부유물 혼입 방지 장치에 있어서,
상기 부유물 혼입 방지 장치는 상기 래들 및 상기 턴디쉬의 배출 포트에 설치되도록 구성되고,
상기 부유물 혼입 방지 장치는
디스크 형상의 플레이트; 및
상기 플레이트에 설치되고, 상기 래들 및 상기 턴디쉬의 각각의 배출 포트 주변의 표면에 대해 상기 플레이트를 지지하도록 구성된 지지부;
를 포함하고,
상기 래들의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트의 폭의 비율 또는 상기 턴디쉬의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트의 폭의 비율은 각각 적어도 4 이상인 부유물 혼입 방지 장치.
In the apparatus for preventing mixing of floating matter on the free surface of a ladle and a tundish each having a discharge port during a continuous casting process,
The floating matter mixing prevention device is configured to be installed at the discharge port of the ladle and the tundish,
The floating matter mixing prevention device
A disk-shaped plate; And
A support part installed on the plate and configured to support the plate against a surface around each discharge port of the ladle and the tundish;
Including,
The ratio of the width of the plate to the radius of the discharge port of the ladle or the width of the plate to the radius of the discharge port of the tundish is at least 4 or more.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 래들의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트의 폭의 비율 또는 상기 턴디쉬의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트의 폭의 비율은 각각 8 이하인 부유물 혼입 방지 장치.
The method of claim 1,
The ratio of the width of the plate to the radius of the discharge port of the ladle or the width of the plate to the radius of the discharge port of the tundish is 8 or less, respectively.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 래들의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트와 상기 배출 포트의 주변의 표면 사이의 거리의 비율 또는 상기 턴디쉬의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트와 상기 배출 포트의 주변의 표면 사이의 거리의 비율은 적어도 2 이상인 부유물 혼입 방지 장치.
The method of claim 1,
The ratio of the distance between the plate and the peripheral surface of the discharge port to the radius of the ladle discharge port or the ratio of the distance between the plate and the peripheral surface of the discharge port to the radius of the discharge port of the tundish is at least A device to prevent mixing of 2 or more floating objects.
제5항에 있어서,
상기 래들의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트와 상기 배출 포트의 주변의 표면 사이의 거리의 비율 또는 상기 턴디쉬의 배출 포트의 반지름 대비 상기 플레이트와 상기 배출 포트의 주변의 표면 사이의 거리의 비율은 4 이하인 부유물 혼입 방지 장치.
The method of claim 5,
The ratio of the distance between the plate and the peripheral surface of the discharge port to the radius of the ladle discharge port or the distance between the plate and the peripheral surface of the discharge port to the radius of the discharge port of the tundish is 4 A device to prevent mixing of floating matters below.
제1항에 있어서,
상기 지지부는 상기 플레이트로부터 돌출하는 복수 개의 돌출 요소들을 포함하는 부유물 혼입 방지 장치.
The method of claim 1,
The support unit includes a plurality of protruding elements protruding from the plate.
제7항에 있어서,
상기 복수 개의 돌출 요소들은 상기 플레이트의 중심부를 기준으로 원주 방향으로 서로 이격되며 배열되는 부유물 혼입 방지 장치.
The method of claim 7,
The plurality of protruding elements are spaced apart from each other in a circumferential direction with respect to the center of the plate and arranged to prevent mixing of floating matter.
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