KR20010063649A - 히트파이프를 이용한 연속주조기 몰드 1차 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조기의 몰드(주형)에 설치사용되는 1차 냉각장치(8)의 개선에 관한 것으로, 기존 강제수냉에 의한 냉각형태를 그대로 유지하면서 냉각장치 내부에 설치구비하는 히트파이프형태의 냉각수단(9)을 이용하여, 주형 동판 모서리 부근에서 발생하는 온도 구배를 최소화함으로써 주형 동판의 수명을 연장함은 물론, 주편의 품질을 향상시킬 수 있도록 한 연속주조기 몰드의 1차 냉각장치에 관한 것이다.

본 발명은 연속주조기의 주형에 설치 사용하는 1차 냉각장치(8)을 구성함에 있어서 밀폐된 튜브형태이고 내부가 진공상태인 튜브상의 몸체(10)와, 상기 몸체(10) 내부에 수용된 작동유체(16)와, 상기 몸체(10)의 내주면을 따라 배치된 다공체 위크(11)로 이루어진 히트파이프형태의 냉각수단(8)을 주형의 내부에 동판 둘레방향 및 높이방향으로 설치구비하는 것을 특징으로하는 연속주조기 몰드의 1차 냉각장치를 제공한다.

Description

히트파이프를 이용한 연속주조기 몰드 1차 냉각장치{FIRST COOLING DEVICE USING A HEAT PIPE FOR MOLD OF CONTINUOUS CASTER}

본 발명은 연속주조기의 몰드(주형)에 설치사용되는 냉각장치의 개선에 관한 것으로, 특히 히트파이프형태의 냉각수단을 이용하여 주형 장단변방향으로 보다 균일한 동판 온도 및 주편의 온도분포를 유도할 수 있도록 구성된 연속주조기의 몰드 1차 냉각장치에 관한 것이다.

본 발명에 관련된 연속주조기는, 도 1과 같이 용강(1)이 담겨 있는 래들(2), 래들(2)과 주형(4) 사이에서 용강저장 및 개재물 부상분리 기능을 하는 턴디쉬(3), 용강을 1차 냉각을 통하여 요구 형태 및 크기의 주편으로 응고시킨후 그 주편을 2차 냉각대(5)로 안내하는 주형(4), 다수의 세그먼트들로 조합구성된 2차 냉각대(5)를 포함하는 구성으로 되어 있다. 여기에서, 주형(4)은 도 2에서 보는 바와 같이 주편과 직접 접촉을 유지하면서 가능한 한 많은 열량을 제거하여 최대한의 응고쉘 두께를 유지하는 동판(6)과 상기 동판(6)의 열을 주형 외부로 제거하는 냉각장치(8)를 구비하여 구성되어 있다. 이러한 주형(4)을 통해 주조되는 주편은 그 온도가 매우 고온(1400℃내외)인 관계로 주편과 직접 접해 있는 동판(6)의 열변형이 심한데다가, 주형 장단변의 온도 편차가 심하게 형성되어 동판수명이 단축됨은 물론, 주편품질에도 악영향을 끼치게 된다.

종래에는 이러한 주형의 열변형을 억제하고 1차 냉각능을 향상시키기 위해서 도 3의 예와 같이 동판(6)에 냉각슬릿(14)들을 형성하고 그 냉각슬릿(14) 내벽에여러 가지 형태로 냉각수 통로를 형성하여 냉각수를 순환시키는 방법을 사용하였으나, 이러한 냉각방식은 1차 냉각능만 다소 상승시킬 뿐이고, 주형 장단변에 발생하는 온도구배는 거의 제거하지 못함에 따라 주형 및 동판의 수명이 단축되는 문제점이 있고, 동판변형 및 온도불균일 현상으로 인한 주편결함까지 빈발하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 종래와 같이 냉각수의 강제순환장치에 의한 1차 냉각만을 이룰 경우 주형 장단변상에 존재하는 온도구배는 제거되지 못하는 문제점을 해소할 수 있도록 더욱 개선된 연속주조기의 몰드를 위한 1차 냉각장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 연속주조기의 구성 개요도,

도 2는 본 발명에 관련된 연속주조기 몰드의 사시도,

도 3 (a)는 종래에 사용되어 온 냉각장치의 정면도, (b)는 평면도, (c)는 측 면도

도 4 (a)는 본 발명에 따라 하트파이프가 설치된 냉각장치의 정면도, (b)는 평면도, (c)는 측면도

도 5는 본 발명에 따른 냉각장치의 요부 구성 및 작용을 보인 도식적인 단면 도.

*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 용강 2 : 래들 3 : 턴디쉬

4 : 주형 5 : 2차 냉각대 세그먼트 6 : 동판

8 : 냉각 장치 9 : 히트파이프형태의 냉각수단 10 : 몸체

11 : 다공체 위크 12 : 증발기체 13 : 응축액체

14 : 냉각슬릿 16 : 작동유체

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 연속주조기 몰드의 1차 냉각장치를 구성함에 있어서 주형내부에 히트파이프의 원리를 이용한 냉각수단을 설치구비하는 것을 특징으로 하는 연속주조기의 몰드 1차 냉각장치를 제공한다.

이하에서, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 4의 (a), (b), (c)는 본 발명에 따라 연속주조기 몰드의 1차 냉각장치(8) 내부에 히트파이프 형태의 냉각수단(9)을 장착구비하여서 된 냉각장치의 내부 정면도, 평면도 및 측면도를 각각 나타낸다. 주형 냉각장치(8) 내부에 폐쇄튜브로 된 히트파이프 형태의 냉각수단(9)을 주형 하부쪽으로 갈수록 넓은 간격을 유지하면서 1차 냉각장치 튜브벽에 가깝게 유지하도록 하여 위치시킨다.

도5는 본 발명에 따라 연속주조기 몰드의 1차 냉각장치 내부에 설치구비되는 히트파이프형태의 냉각수단(9)에 대한 길이방향의 단면구성 및 작동원리를 보인 것이다. 이 냉각수단(9)은 내부 공간이 진공상태로 유지되는 튜브상의 몸체(10)와, 상기 몸체(10)내에 수용된 작동유체(16)와, 상기 몸체(10)의 내주면을 따라 배치된 다공체 위크(11)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

이와 같이 내부가 진공상태로 유지되는 튜브상의 몸체(10)내에 작동유체가 밀봉수용된 상태에서 몸체(10)내에 온도구배가 존재하게 되면 몸체(10)내의 작동유체(16)가 고온부(H)에서 증발되고, 그 증발된 기체의 잠열은 상당히 크기 때문에 작은 온도차이에도 증발기체(12)가 저온부(L)로 신속히 이동 응축하여 액체(13)로 되게 된다. 저온부(L)에서 응축하면서 잠열을 방출하고 액화된 작동유체(16)는 모세관 원리가 작용하는 다공체 위크(11)를 통해 고온부(H)로 회귀된다. 이러한 작용이 반복적으로 진행되면 열전도도로 환산할 경우 동(Copper)의 경우보다 수백배에 이르는 열전도도로 열교환이 자연스럽게 이루어져 주형 장단변 길이방향으로의 동판온도 분포가 거의 균일한 상태가 된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 냉각수단(9)은 1차 냉각장치의 냉각수 통로 표면에서 일정 깊이의 위치에 동판의 둘레 방향으로 배치시키고, 작동유체(16)는 20~400℃의 온도범위에서 동작하도록 하며, 몸체(10)내부는 10^-4torr정도의 진공상태로 유지시키도록 한다. 즉, 정상주조시 1차냉각수의 입출측 온도차를 약 10℃라고 할때 주형 동판과의 일정 거리에 있는 튜브상의 몸체(10) 내부의 온도가 주형동판(6)의 근처에는 약 400℃가 되며, 주형하부에서는 약 20℃를 나타내므로 주형상부에서 하부까지 적용된 히트파이프의 작동유체(16)의 작동온도 범위는 20∼400℃가 유지되어야 한다.

상기 냉각수단(9)을 도 4의 (a), (b), (c)의 경우처럼 장치의 위쪽이 아래쪽보다 조밀한 밀도를 가지도록 설치하고, 주형 장단변방향의 온도구배를 고려하여 냉각효과를 극대화하는 배치를 이룬다.

본 발명은 상술한 바와 같이 기존 강제순환 냉각쟈켓을 그대로 사용하면서 히트파이프형태의 냉각수단(9)을 주형 냉각장치 내부에 동판의 둘레방향으로 설치구비함으로써 동판의 모서리 부위에서도 장변쪽과 마찬가지로 균일한 온도분포를 이루어 낼 수 있을 뿐만 아니라 냉각수만 사용하는 경우보다 냉각능 또한 크게 향상시킬 수 있어 주편품질의 향상 및 주형 동판 수명 연장에 따른 주형 유지보수비의 절감등의 효과를 가져다 줄 수 있는 특징이 있다.

Claims (3)

1. 연속주조기 몰드의 1차 냉각대에 설치 사용되는 냉각장치(8)로서, 밀폐된 튜브형태이고 내부가 진공상태로 유지되는 튜브상의 몸체(10)의 내주면을 따라 배치된 다공체 위크(11)로 이루어진 냉각수단(9)을 동판 둘레방향 및 높이방향으로 설치구비하는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 연속주조기 몰드의 1차 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각수단(9)은 냉각장치(8)의 상부쪽이 조밀한 밀도를 가지고 하부로 내려갈 수록 넓은 간격을 유지하도록 배치하며, 1차 냉각장치의 튜브벽에 가깝게 위치함을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 연속주조기 몰드의 1차 냉각장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 튜브상의 몸체(10) 내부에는 20∼400℃의 온도에서 작동할 수 있는 작동유체(16)가 밀봉 수용됨을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 연속주조기 몰드의 1차 냉각장치.