KR20010018171A - 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤에 관한 것으로, 특히 그 중앙에 축방향의 냉각수통로(6)가 형성되고, 그 내부에 일정한 경사각을 갖는 나선형의 냉각튜브(8)가 진공상태에서 작동유체를 내장하도록 설치되며, 다공튜브(11)가 상기 냉각튜브(8)의 내주면을 따라 배치되면서 증발기체(12)와 응축액체(13)로 상변화하는 작동유체를 저온부(L)에서 고온부(H)로 순환시키도록 설치되는 것을 특징으로 하는 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤에 관한 것이다.

Description

히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤{COOLING ROLL OF CONTINUOUS CASTER UTILIZING HEAT PIPE MEANS}

본 발명은 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤에 관한 것으로, 특히 약 1000℃이상의 주편과의 반복적인 접촉에 의한 열변형을 최대한 억제하기 위해 히트파이프의 원리를 이용하여 원주 및 길이방향으로 균일한 온도분포를 갖도록 냉각하는 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조기는 도1에 도시한 바와같이 래들(2)에 담긴 용강(1)이 턴디쉬(3)를 거쳐 몰드(4)에 주입되고, 다시 몰드에서 용강이 응고되어 인발되는 주편은 각 세그먼트(5)의 냉각대롤을 따라 진행되면서 분사되는 냉각수에 의해 응고된다.

이때, 각 세그먼트(5)에 설치되는 냉각대롤은 주편의 인발을 담당하는 핀치롤과, 주편의 벌징을 방지하면서 정해진 주조방향으로 주편을 안내하는 가이드롤로 구성된다.

여기서, 냉각대롤은 약 1000℃이상의 주편과의 반복적인 접촉에 의해 원주방향과 길이방향으로의 온도구배가 심하게 발생되고, 이로인해 열부하에 의한 변형이 발생되면서 그 표면에 크랙이 발생되어 수명이 단축된다.

따라서, 종래에는 이러한 냉각대롤의 열변형을 억제하기 위하여 도2a,b,c에 도시한 바와같이 냉각대롤(9)의 중심에 축방향의 냉각수통로(6-1)를 형성하거나, 냉각수롤의 표면에 근접하도록 축방향의 냉각수통로(6-2)를 원주방향으로 다수 배열하거나, 원통형의 냉각수통로(6-3)를 형성하여 냉각수를 순환시킴으로써 냉각대롤을 냉각하는 방법을 사용하였다.

그러나, 이러한 종래의 냉각대롤 냉각방식은 냉각대롤(9)의 표면의 최고온도만 약간 저하시킬 뿐 냉각대롤이 약 2∼5rpm의 저속으로 회전되기 때문에 나타나는 롤의 원주 및 길이방향에 대한 온도구배로 인한 반복피로와 열부하를 제거하지 못하고, 이로인해 롤표면에 크랙이 여전히 발생되어 롤의 수명을 단축시키게 되며, 더욱이 열변형으로 인해 주편의 품질을 저하시키는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 그 내부에 형성된 나선형의 히트파이프를 이용하여 원주 및 길이방향으로 균일한 온도분포를 갖도록 냉각함으로써 약 1000℃이상의 주편과의 반복적인 접촉에 의한 열변형을 최대한 억제하는 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 연속주조기를 나타내는 구성도,

도2a,b,c는 종래기술에 따른 연속주조기의 냉각대롤을 나타내는 단면도,

도3은 본 발명에 따른 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤을 나타내는 단면도,

도4는 본 발명에 따른 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤을 나타내는 사시도,

도5는 본 발명에 따른 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤중 냉각튜브의 냉각작용을 나타내는 모식도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 용강 2: 래들 3: 턴디쉬 4: 주형 5: 세그먼트설비 6,6-1,6-2,6-3: 냉각수통로 8: 냉각튜브 9: 냉각대롤 11: 다공튜브 12: 증발기체 13: 응축액체 14: 주편

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 그 중앙에 축방향의 냉각수통로가 형성되고, 그 내부에 일정한 경사각을 갖는 나선형의 냉각튜브가 진공상태에서 작동유체를 내장하도록 설치되며, 다공튜브가 상기 냉각튜브의 내주면을 따라 배치되면서 증발기체와 응축액체로 상변화하는 작동유체를 저온부(L)에서 고온부(H)로 순환시키도록 설치되는 것을 특징으로 하는 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤을 제공한다.

도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤을 나타내는 단면도이고, 도4는 본 발명에 따른 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤을 나타내는 사시도이며, 도5는 본 발명에 따른 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤중 냉각튜브의 냉각작용을 나타내는 모식도이다.

본 발명에 따른 냉각대롤(9)에는 그 중심에 냉각수통로(6)가 축방향으로 관통 형성되어 있고, 그 표면에 가깝도록 나선형의 냉각튜브(8)가 내장 설치되어 있다.

이때, 냉각튜브(8)는 그 경사각이 약 15。를 나선형을 이루면서 그 내부가 10^-4torr의 진공상태를 유지하도록 밀봉되어 있고, 다시 진공상태의 내부에 20∼400℃의 온도범위에서 작동하는 작동유체가 주입되어 있다.

여기서, 냉각튜브(8)에는 그 내부에 다공튜브(11)가 끼워지게 되고, 다공튜브(11)내에는 작동유체의 액체가 흐르게 되지만 작동유체의 액체(13)가 증발되면 다공을 통해 작동유체의 기체(12)로 빠져나가게 된다.

그리고, 다공튜브(11)의 외측 다시말하면 냉각튜브(8)의 중심부를 따라 흐르던 작동유체의 증발기체(12)는 응축되면서 액화되고, 응축액체(13)는 다시 모세관현상의 다공을 통해 다공튜브내로 흐르게 된다.

이하, 본 발명의 작용을 설명한다.

저속으로 회전하는 냉각대롤(9)이 고온의 주편(14)과 접촉하게 되면 냉각튜브(8)내에는 고온부(H)와 저온부(L)가 발생된다.

따라서, 고온부(H)에 위치하는 다공튜브(11)내의 작동유체는 가열되면서 증발기체(12)로 증발되고, 동시에 저온부(L)에 위치하는 다공튜브(11)내의 작동유체는 고온부(H)를 채우기 위하여 이동하게 된다.

그리고, 고온부(H)에서 발생되는 증발기체(12)는 저온부(L)로 이동되어 잠열을 방출하면서 응축액체(13)로 응축되고, 저온부(L)의 응축액체는 모세관원리에 의해 다공을 통해 다공튜브(11)내로 유입되고, 다시 고온부(H)를 채우기 위하여 다공튜브내를 이동하게 된다.

이러한 냉각작용을 반복하게 되면 냉각대롤(9)의 원주 및 길이방향으로의 표면온도분포가 거의 균일하게 냉각이 이루어지게 된다.

본 발명은 냉각대롤을 원주 및 길이방향으로의 표면온도분포가 거의 균일하게 냉각시킬 수 있고, 이로부터 롤표면의 크랙발생을 방지할 수 있으며, 롤변형에 따른 주편결함발생을 예방할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Claims (1)

1. 그 중앙에 축방향의 냉각수통로(6)가 형성되고, 그 내부에 일정한 경사각을 갖는 나선형의 냉각튜브(8)가 진공상태에서 작동유체를 내장하도록 설치되며, 다공튜브(11)가 상기 냉각튜브(8)의 내주면을 따라 배치되면서 증발기체(12)와 응축액체(13)로 상변화하는 작동유체를 저온부(L)에서 고온부(H)로 순환시키도록 설치되는 것을 특징으로 하는 히트파이프의 원리를 이용한 연속주조기의 냉각대롤.