KR20010064340A - 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각수 통로를 통과하는 냉각수의 유속을 피토관을 이용하여 차압센서로 동압과 정압간의 압력차이에 따른 전류를 측정함으로써 압력차이를 구하고, 이를 피토관 계수를 고려한 베르누이 방정식에 대입하여 유속을 컴퓨터 모니터상에 연속적으로 나타내는 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 빌레트의 주형동판과 냉각수 자켓사이의 냉각수 통로를 통과하는 냉각수의 유속을 측정하는 장치에 있어서, 상기 냉각수 통로(2)를 유동하는 냉각수의 동압력을 측정할 수 있도록 냉각수의 유동방향과 동일한 방향에 동압측정부(5)가 형성된 동압용 피토관(4)과, 상기 냉각수 통로를 유동하는 냉각수의 정압력을 측정할 수 있도록 냉각수의 유동방향과 수직한 방향에 정압측정부(7)가 형성된 정압용 피토관(6)과, 상기 동압용 피토관과 정압용 피토관에 걸리는 압력의 차이를 측정하는 차압센서(15)와, 상기 차압센서에서 측정한 데이터를 디지털 신호로 변환시키는 디지털 신호변환기(17) 및, 디지털 신호로 변환된 데이터를 이용하여 냉각수의 유속을 피토관 계수(K)가 삽입된 베르누이방정식으로 연산하는 컴퓨터(18)를 포함하는 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치가 제공된다.

Description

빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치{Continuous velocity measuring apparatus on cooling water in a water jacket of billet mold}
본 발명은 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치에 관한 것이며, 특히, 냉각수 통로를 통과하는 냉각수의 유속을 피토관을 이용하여 차압센서로 동압과 정압간의 압력차이에 따른 전류를 측정함으로써 압력차이를 구하고, 이를 피토관 계수를 고려한 베르누이 방정식에 대입하여 유속을 컴퓨터 모니터상에 연속적으로 나타내는 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치에 관한 것이다.
빌레트 연속주조시 주형냉각은 주편의 품질을 좌우하는데 매우 중요한 역할을 한다. 이 때, 주형냉각을 결정짓는 요인중의 하나가 냉각수 유속이다. 동일한 냉각수의 출구 압력하에서 유속이 낮아질수록 냉각수 비등은 더 쉽게 발생한다. 냉각수 비등이 발생하면 열방출을 국부적으로 가속화시키고, 이로 인하여 능형변형(정사각형 모양의 단면을 가진 빌레트가 주조중에 그 모양을 약간 벗어나 마름모꼴로 변형되어 나오는 현상)뿐만 아니라 미니스커스(meniscus ; 최초 응고개시부위)에서의 주형벽 온도변동을 제어할 수 없기 때문에 바람직하지 못하다.
따라서, 이런 문제점을 해결하기 위한 냉각조건의 설정과 품질 및 조업이상 발생예측을 위하여 주조중 주형냉각수의 유속측정 및 연속 모니터링이 중요한 과제중의 하나이다. 하지만, 주형동판과 냉각수 자켓 사이의 간격이 6mm이하로 매우좁을 뿐만 아니라 냉각수 유속도 6m/s이상으로 빨라서 유속계를 기성품으로는 구할 수가 없어서, 주로 냉각수 유량과 냉각수 통로의 단면적으로 구한 개략적인 계산치를 사용하고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉각수 통로를 통과하는 냉각수의 유속을 피토관을 이용하여 차압센서로 동압과 정압간의 압력차이에 따른 전류를 측정함으로써 압력차이를 구하고, 이를 피토관 계수를 고려한 베르누이 방정식에 대입하여 유속을 컴퓨터 모니터상에 연속적으로 나타내는 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치의 개략도이고,
도 2는 도 1에 도시된 유속측정장치의 일부분을 도시한 상세도이고,
도 3은 도 1에 도시된 유속측정장치의 정면도이며,
도 4는 도 1에 도시된 유속측정장치로 모니터링한 빌레트 주형내 냉각수 유속을 나타낸 그래프.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
1 : 주형동판 2 : 냉각수 통로
3 : 냉각수 자켓 4 : 동압용 피토관
5 : 동압측정부 6 : 정압용 피토관
7 : 정압측정부 8 : 보호용 테두리부
9 : 베이스플레이트 10 : 고정용 실링부
11 : 커넥터 12 : 커넥터 보호동 테두리부
13 : 상부동관 14 : 하부동관
15 : 차압센서 16 : 증폭기
17 : 디지털 신호변환기 18 : 컴퓨터
19 : 모니터
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 빌레트의 주형동판과 냉각수 자켓사이의 냉각수 통로를 통과하는 냉각수의 유속을 측정하는 장치에 있어서, 상기 냉각수 통로를 유동하는 냉각수의 동압력을 측정할 수 있도록 냉각수의 유동방향과 동일한 방향에 동압측정부가 형성된 동압용 피토관과, 상기 냉각수 통로를 유동하는 냉각수의 정압력을 측정할 수 있도록 냉각수의 유동방향과 수직한 방향에 정압측정부가 형성된 정압용 피토관과, 상기 동압용 피토관과 정압용 피토관에 걸리는 압력의 차이를 측정하는 차압센서와, 상기 차압센서에서 측정한 데이터를 디지털 신호로 변환시키는 디지털 신호변환기 및, 디지털 신호로 변환된 데이터를 이용하여 냉각수의 유속을 베르누이방정식으로 연산하는 컴퓨터를 포함하는빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 냉각수의 유속은 피토관 계수(K)가 삽입된 베르누이방정식으로 연산하는 것이 바람직하다.
아래에서, 본 발명에 따른 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 유속측정장치의 일부분을 도시한 상세도이다. 그리고, 도 3은 도 1에 도시된 유속측정장치의 정면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 유속측정장치로 모니터링한 빌레트 주형내 냉각수 유속을 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 3에 보이듯이, 본 발명의 유속측정장치는 주형동판(1)과 냉각수 자켓(3)사이의 냉각수 통로(2)를 통과하는 냉각수의 유속을 측정하는 것으로서, 냉각수 통로(2)에는 동압용 피토관(4) 및 정압용 피토관(6)이 위치한다.
여기에서, 동압용 피토관(4)은 냉각수 유속의 동압력을 측정하는 데 사용되는 것으로서, 냉각수의 유동방향과 동일한 방향으로 동압측정부(5)가 배치되어 있다. 그리고, 정압용 피토관(6)은 냉각수 유속의 정압력을 측정하는 데 사용되는 것으로서, 냉각수의 유동방향과 수직한 방향으로 정압측정부(7)가 배치되어 있다.
이런 피토관(4, 6)은 보호용 테두리부(8)와 베이스플레이트(9) 및 고정용 실링부(10)에 의해 각각 냉각수 자켓(3)에 고정된다. 이렇게 고정된 피토관(4, 6)은 커넥터(11) 및 커넥터 보호용 테두리부(12)에 의해 상부동관(13) 및하부동관(14)에 각각 연결되어 있다.
그리고, 상부동관(13) 및 하부동관(14)에는 동압용 피토관(4)과 정압용 피토관(6)에 걸리는 압력의 차이, 즉 차압을 측정하는 차압센서(15)가 연결되어 있고, 이런 차압센서(15)에는 차압센서(15)에서 얻은 미세전류를 증폭시키는 증폭기(16)가 연결되어 있다. 이런 증폭기(16)에는 디지털 신호변환기(17 ; DGH module)가 연결되어 있고, 이런 디지털 신호변환기(17)에는 피토관 계수가 삽입된 베르누이방정식을 이용하여 유속을 연산하여 보여주는 컴퓨터(18) 및 모니터(19)가 연결되어 있다.
아래에서는, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 유속측정장치의 작동관계에 대해 상세히 설명하겠다.
연속주조 중에 주형동판(1)과 냉각수 자켓(3)사이의 냉각수 통로(2)를 통하여 냉각수가 고속으로 흘러가는데, 이 때에 동압용 피토관(4)과 정압용 피토관(6)에 걸리는 압력의 차이, 즉 차압을 차압센서(15)로 미세전류를 얻는다. 이 미세전류는 증폭기(16)를 거쳐 4 - 20mA 정도의 신호로 증폭되어 디지털 신호변환기(17)로 보내어지면, 여기서 디지털 신호로 변환시켜 컴퓨터(18)로 전달되고 이 신호를 피토관 계수가 삽입된 베르누이방정식에 대입하여 속도로 모니터(19)상에 나타난다.
이와 같은 본 발명에서 사용한 피토관(4, 6)은 스테인레스 재질로 형성된 것으로서, 냉각수의 흐름에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 외경 1.25mm, 내경 0.8mm인 것이 사용된다. 통상적으로, 유체의 흐름중에 물체를 삽입할 때 생기는유속이 변화하는 블록(block)효과는 측정부의 단면적을 S, 물체의 단면적을 SB 라고 하면 SB/S에 비례하여 커진다.
SB/S≒0.01일 경우 약 1% 정도 유속이 빨라진다고 알려져 있다. 따라서, 외경 1.25mm 피토관(4, 6)을 주형동판(1)과 냉각수 자켓(3)사이에 삽입할 경우 서로의 단면적비는 약 0.004로서 피토관(4, 6)에 의한 블록효과는 그다지 크지 않을 것으로 판단된다.
이런 피토관(4, 6)을 이용하여 정압과 동압을 측정한 후 유속을 계산하는 식은 다음과 같다. 유체중 어떤 점에서의 압력과 유속의 관계는 베르누이방정식에 의해 주어진다. 따라서, 어떠한 점의 압력을 측정함으로써 그 점에서의 유속을 구할 수가 있다. 정압과 동압을 측정할 수 있는 피토관에서의 압력과 운동에너지의 관계는 수학식 1, 수학식 2와 같이 나타낼 수가 있다.
따라서, 유속(V)은 압력차(ΔP)의 1/2승에 비례하여 증가함을 알 수가 있다. 그러나, 실제로는 피토관의 형상, 측정홀의 위치 및 크기 등에 의해 수학식 2가 엄밀하게 만족되지 않으며, 피토관 계수(K)를 사용한 수학식 3이 일반적으로 사용된다.
여기서, K는 피토관 계수로서 실험적으로 결정된다.
K값을 구하는데 필요한 기준유속은 연주조건, 즉 1차냉각수량은 1700 - 1900L/min, 냉각수 통로(2)의 폭은 5 - 6mm, 주형동판의 내경은 163 - 164mm, 주형동판의 두께는 14mm 등의 수치를 이용해서 구하여 표 1에 나타냈으며, 약 6 - 8m/s로 확인되었다.
아래에서는, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 유속측정장치를 사용하여 실험한 결과에 대해 설명하겠다.
본 발명의 유속측정장치를 포스코 #2빌레트 연주주형에 설치한 결과, 주조중 컴퓨터 모니터상에 나타난 주형 냉각수의 유속을 도 4에 나타냈다. 도 4에서 알 수 있듯이, 연속주조중 냉각수의 유속은 계속해서 변하고 있으며, 시간이 21:21:15일 때 주형상부 및 주형하부에서 각각 14.62, 16.42m/s를 나타냈으며, 피토관 계수(K)값을 보정하여 2.5로 나누어 주면 각각 5.9, 6.7m/s가 됨을 확인하였다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치는 빌레트의 주형동판과 냉각수 자켓사이의 좁은 공간내에서 흐르는 냉각수의 유속을 피토관을 이용한 차압측정을 통하여 증폭기, 신호변환기, 컴퓨터 등을 거쳐 모니터상에 연속주조중 매 순간마다 연속적으로 유속을 확인할 수 있으므로, 연속주조중 품질 및 조업 이상의 예측이 가능하다.
이상에서 본 발명의 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (2)

  1. 빌레트의 주형동판과 냉각수 자켓사이의 냉각수 통로를 통과하는 냉각수의 유속을 측정하는 장치에 있어서,
    상기 냉각수 통로를 유동하는 냉각수의 동압력을 측정할 수 있도록 냉각수의 유동방향과 동일한 방향에 동압측정부가 형성된 동압용 피토관과, 상기 냉각수 통로를 유동하는 냉각수의 정압력을 측정할 수 있도록 냉각수의 유동방향과 수직한 방향에 정압측정부가 형성된 정압용 피토관과, 상기 동압용 피토관과 정압용 피토관에 걸리는 압력의 차이를 측정하는 차압센서와, 상기 차압센서에서 측정한 데이터를 디지털 신호로 변환시키는 디지털 신호변환기 및, 디지털 신호로 변환된 데이터를 이용하여 냉각수의 유속을 베르누이방정식으로 연산하는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각수의 유속은 하기의 식과 같이 피토관 계수(K)가 삽입된 베르누이방정식으로 연산하는 것을 특징으로 하는 빌레트 주형내 냉각수 유속측정장치.
    식
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1405989A3 (en) * 2002-09-27 2004-08-04 Horiba, Ltd. Vehicle-installed exhaust gas analyzing apparatus
KR100862783B1 (ko) * 2002-08-30 2008-10-13 주식회사 포스코 가열로의 가스유속 측정장치
CN103878336A (zh) * 2014-03-18 2014-06-25 南京钢铁股份有限公司 一种连铸二冷区动压检测系统
KR20160079253A (ko) * 2014-12-26 2016-07-06 주식회사 포스코 가스유속 측정기 교정장치
CN114183226A (zh) * 2021-12-21 2022-03-15 潍柴动力股份有限公司 颗粒捕集器的效率监控方法及装置、电子设备、存储介质

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100862783B1 (ko) * 2002-08-30 2008-10-13 주식회사 포스코 가열로의 가스유속 측정장치
EP1405989A3 (en) * 2002-09-27 2004-08-04 Horiba, Ltd. Vehicle-installed exhaust gas analyzing apparatus
CN103878336A (zh) * 2014-03-18 2014-06-25 南京钢铁股份有限公司 一种连铸二冷区动压检测系统
CN103878336B (zh) * 2014-03-18 2016-03-02 南京钢铁股份有限公司 一种连铸二冷区动压检测系统
KR20160079253A (ko) * 2014-12-26 2016-07-06 주식회사 포스코 가스유속 측정기 교정장치
CN114183226A (zh) * 2021-12-21 2022-03-15 潍柴动力股份有限公司 颗粒捕集器的效率监控方法及装置、电子设备、存储介质

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