KR200159535Y1 - 쌍롤식 연속박판주조에서 반사체가 장착된 메니스커스 실드장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 쌍롤 사이로 공급된 용융금속을 롤과의 접촉을 통해 응고시켜 얇은판을 제조해내는 쌍롤식 박판제조장치에서 롤사이의 용강풀 표면에서 발생할 수 있는 스컬을 최대한 억제시키고자 밑면에 반사체를 장착한 메니스커스 실드장치에 관한 것이다.
본 고안은, 쌍롤에 의한 연속박판제조장치에서 용강풀에 형성되는 스컬을 방지하기 위한 메니스커스 실드 장치에 있어서, 메니스커스 실드커버의 하부면에는 용강풀측을 향하여 단열재와, 반사체가 장착됨을 특징으로 하는 메니스커스 실드장치를 제공한다.
본 고안에 의하면, 메니스커스 실드커버의 하부면에 장착된 반사체가 용강풀측으로 복사열을 크게 전달함으로서 용강풀내에서 발생할 수 있는 스컬의 형성을 최소화하여 주편의 품질을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 얻어지는 것이다.
Description
제1도는 일반적인 쌍롤식 연속박판주조설비에 메니스커스실드가 장착된 단면도.
제2도는 본 고안에 따라서 반사체가 장착된 메니스커스실드의 단면도.
제3도는 본 고안에 따라서 반사체가 장착된 메니스커스실드의 평면도.
제4도는 본 고안에 따른 메니스커스실드에 갖춰진 에지댐의 상세도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 롤 2 : 용강풀(Pool)
3 : 에지댐 호올더(holder) 4 : 에지댐(edge dam)
5 : 아르곤 공급관 6 : 메니스커스 실드(meniscus shield) 커버
7 : 단열재 8 : 반사체(reflector)
9 : 노즐 10 : 주편
11 : 아르곤 분사구멍 20 : 메니스커스 실드장치
본 고안은 쌍롤 사이로 공급된 용융금속을 롤과의 접촉을 통해 응고시켜 얇은판을 제조해내는 쌍롤식 박판제조 장치에서 롤사이의 용강풀 표면에서 발생할 수 있는 스컬을 최대한 억제시키고자 밑면에 반사체를 장착한 메니스커스 실드 장치에 관한 것이다.
일반적인 쌍롤(1)식 연속박판주조공정의 개략도가 제1도에 도시되어 있다. 이는 노즐(9)을 통해 쌍롤(1) 사이로 공급된 용강은 쌍롤(1)과 에지댐(4)에 의해 용강풀(2)을 형성하게 되고 쌍롤(1)과 접촉한 용강은 롤의 중심 방향으로 열을 빼앗기면서 응고하게 되고 형성된 주편(10)은 쌍롤(1)의 회전에 의해 롤(1)을 빠져나오게 된다. 그리고, 주조중 노즐(9) 및 에지댐(4) 근처의 용탕풀 표면에서는 외부로의 복사열 방출에 의해 스컬의 생성이 상당히 심하게 조성 된다. 이렇게 표면에서 생성된 스컬은 주조중 깨지거나하여 용탕속으로 유입되어 응고되면서 최종적으로 얻어지는 주편에 결함으로서 나타나게 된다. 또한 용탕풀(2)의 표면에 스컬이 형성되게 되면 용탕풀의 높이 제어에도 좋지 못한 영향을 미치게 되어 주조의 불안정성을 야기하게 된다. 용탕풀 표면에서 스컬이 생성되는 가장 큰 이유는 대기로의 복사열(Q) 방출 때문이며, 방출되는 복사열(Q)은 아래식과 같다. 아래식(1)에서 보듯 (WPI 91-166298/23호에 개시된 메니스커스 실드를 사용하지 않게 되면 대기온도가 상온에 가깝기 때문에 방출되는 복사열이 많아지게 된다. 물론 용탕풀 표면위에 존재하는 가스를 매체로 전도를 통해 방출되는 열이 있지만 가스의 열전도도가 상당히 작기 때문에 이 효과는 무시할 수 있다.
Q =εσ(T4-T4 a) (1)
ε: 방사율(emissivity)
σ: Stefan-Boltzmann 상수
Ta : 대기온도
Q : 복사열
따라서 스컬 생성을 억제시키기 위해서는 대기 온도를 높여서 복사열 방출을 줄이는 것이 필요하며 용탕풀 위에 메니스커스 실드커버(6)를 사용하게 되면 이 효과를 얻을 수 있게 된다. 메니스커스 실드커버(6)를 사용하게 되면 용탕 표면에서 외부로 방출된 복사열중 일부분은 반사(reflection)되어 다시 용강풀 표면으로 들어오게 되고 나머지 부분은 메니스커스 실드 자체의 온도 상승에 거의 기여하게 된다. 메니스커스 실드커버의 온도 상승은 결과적으로 대기온도의 온도 상승을 의미하게 되고 결과적으로 용탕풀 표면에서의 복사열 방출이 현저히 줄어들게 된다. 메니스커스 실드의 밑면을 회색-난반사(diffuse-gray)표면으로 가정하였을 경우 위에 언급된 내용을 수식으로 정리하면 식(2)와 같다. 식(2)에서 qo는 메니스커스 실드커버(6)의 밑면에서 방출되는 복사열이며 대부분이 용탕풀 표면으로 전달된다고 볼 수 있다. 이유는 메니스커스 실드와 용탕풀 사이의 형상계수(configuration factor)가 다른 어떤면보다도 크기 때문이다.
qo =εmσT4m +ρmqi (2)
Tm : 메니스커스 실드의 온도
εm : 메니스커스 실드의 emissivity
ρm : 메니스커스 실드의 reflectivity
qi : 메니스커스 실드로 유입된 열량
상기 식(2)에서 오른쪽 첫번째 항은 메니스커스 실드커버(6)의 온도 조건에 따라 자체적으로 내놓는 복사열이고 두번째 항은 메니스커스 실드커버(6)로 전달된 복사열중 외부로(본 쌍롤식 박판 제조장치의 경우 용탕풀 표면으로 봄이 타당함)반사되는 열량이다.
그러나, 종래의 메니스커스 실드커버(6)는 그 하부면의 반사율이 낮기 때문에 메니스커스 실드 커버(6)에 의한 복사열의 크기가 적고, 그에 따른 스컬의 발생을 초래하여 주편의 품질을 저하시키는 것이다.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서 그 목적은 용강풀에서 발생할 수 있는 스컬의 형성을 최소화하여 주편의 품질을 크게 향상시킬 수 있는 쌍롤식 연속박판주조에서 반사체가 장착된 메니스커스 실드장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성되기 위하여 본 고안은, 쌍롤에 의한 연속박판 제조장치에 용강풀에 형성되는 스컬을 방지하기 위한 메니스커스 실드장치에 있어서, 메니스커스 실드커버의 하부면에는 용강풀측을 향하여 단열재와, 반사율이 높은 반사체가 장착됨을 특징으로 하는 메니스커스 실드장치를 마련함에 의한다.
이하, 본 고안은 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
본 고안의 메니스커스 실드장치(20)는 제2도에 도시된 바와 같이 메니스커스 실드커버(6)의 바로 아랫면에 단열재(7)를 삽입하고 그 아랫면에 반사체(8)를 설치하면 된다. 단열재(7)를 삽입하는 이유는 반사체로 전달된 복사열중 많은 양온 용탕풀(2) 표면으로 반사되지만 일부분은 반사체(8)를 통해 메니스커스 실드 커버(6)로 전달되게 된다. 이렇게 커버(6)로 전달되는 열량을 차단시키기 위해 단열재(7)를 설치하였으며 결과적으로 반사체(8)의 온도 상승을 유발시킬 수 있다.
반사체(8)의 온도가 상승하게 되면 반사체 자체적으로 용탕풀 표면으로 내놓는 복사열량도 증가하게 된다(즉, 상기 식(2)에서 오른쪽 첫번째 항의증가).
또한, 반사체의 효과를 높이기 위해서는 반사체 표면이 상당히 매끄러워야 한다. 따라서 표면연마가 잘된 스텐레스강과 같이 반사율(reflectivity)이 높은 재질을 사용하는 것이 필요하다. 그런데 용탕풀 윗면에서는 상당히 많은 양의 가스가 발생하며 이러한 가스들이 반사체의 밑면에 증착될 수 있다. 이렇게 되면 반사체(8)의 반사(reflection) 효과는 현저히 줄어들게 되고 용탕풀의 표면에 다시 스컬이 조성되게 된다. 따라서 이러한 가스증착을 방지하는 대책이 필요하며, 이를 제4도에 나타내었다. 이러한 가스증착을 방지하는 수단으로는 불활성기체인 아르곤 가스를 아르곤 공급관(5)을 통해 공급하여 최종적으로 아르곤 분사구멍(11)을 통해 분출시킨다.
상기 아르곤 공급관(5)은 에지댐(4)이 장착되는 에지댐 홀더(3) 상부측을 관통하도록 연장되고 용강풀(2) 측의 메니스커스 실드커버(6)로 향하여 아르곤가스를 분사시키는 것이다.
이와 같이 에지댐쪽에서 메니스커스 실드커버(6)와 노즐(9)쪽으로 분사되는 아르곤 가스는 용탕풀(2)위의 가스가 반사체에 증착되는 것을 효과적으로 차단시켜 주어 주조중 반사체의 반사율이 떨어지는 일이 발생하지 않게 한다. 이러할 경우 아르곤 분사구멍(11)의 크기는 아주 미세하게(대략 0.3∮) 뚫고 구멍사이의 간격도 촘촘하게(대략 3mm)하여 실드 효과가 좋도록 한다.
상기에서와 같이 본 고안에 의하면, 메니스커스 실드커버(6)의 하부면에 장착된 반사체(8)가 용강풀(2)측으로 복사열을 크게 전달함으로서 용강풀(2)내에서 발생할 수 있는 스컬의 형성을 최소화하여 주편의 품질을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 얻어지는 것이다.
Claims (2)
- 쌍롤(1)에 의한 연속박판 제조장치에서 용강풀에 형성되는 스컬을 방지하기 위한 메니스커스 실드 장치에 있어서, 메니스커스 실드커버(6)의 하부면에는 용강풀(2)측을 향하여 단열재(7)와, 반사율이 높은 반사체(8)가 장착됨을 특징으로 하는 메니스커스 실드장치.
- 제1항에 있어서, 상기 반사체(8)에 가스증착을 막기 위하여 에지댐 홀더(3)에 장착되는 아르곤 공급관(5)을 추가 포함하고, 상기 아르곤 공급관(5)은 아르곤 가스를 상기 메니스커스 실드커버(6)측으로 분사시켜 반사체(8)에 가스증착을 방지시킴을 특징으로 하는 메니스커스 실드장치.
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