KR20150131166A - 연속 캐스터로부터 샘플 분사 수로 고체 수 분리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속 캐스팅 작업에서 용융된 금속 스트랜드를 냉각시키기 위해 사용되는 분사 수의 성질을 측정하는 모니터의 정확성을 개선시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 방법은 달리 모니터를 고장시키거나 모니터를 파손시키는 샘플 수로부터 입자를 제거하기 위해 고도로 효과적인 슬라이드-시브(slide-sieve)를 사용한다. 이러한 입자 제거는 또한 낮은 작업 비용, 감소된 유지 비용, 및 생산 비용을 초래하는 더욱 정확한 측정을 제공하는 모니터를 야기시킨다.

Description

연속 캐스터로부터 샘플 분사 수로 고체 수 분리{SOLID WATER SEPARATION TO SAMPLE SPRAY WATER FROM A CONTINUOUS CASTER}
본 발명은 일반적으로 연속 캐스터 시스템(continuous caster system)에서 사용되는 분사 수(spray water)의 성질을 정확하게 모니터링하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 예를 들어, 미국특허 제7,549,797호, 제8,220,525호, 및 제8,066,054호에 기술되는 바와 같이, 연속 캐스팅(continuous casting)은 용융된 금속을 금속 반제품, 예를 들어 빌릿(billet), 블룬(bloon), 또는 슬래브(slab)로 전환시키는 방법이고, 고 용적 및 연속 작업을 위해 유용하다. 통상적으로, 연속 캐스팅에서, 용융된 금속은 턴디시(tundish)라 불리워지는 특수 트로프(trough)에 수집되고, 이후에 주 냉각 구역으로 정확히 조절된 속도로 진행된다. 주 냉각 구역에서, 용융된 금속은 고체 모울드(solid mold)(종종 구리로 제조되고 종종 물/액체 냉각됨)와 접촉된다. 고체 모울드는 용융된 금속으로부터 열을 배출시켜 전히 액체인 코어 둘레에 금속의 고체 "스킨(skin)"을 형성시킨다. 이러한 고체 클래드 액체 금속(solid clad liquid metal)은 스트랜드(strand)로서 지칭된다.
대개, 스트랜드는 이후에 제2 냉각 구역으로 진행되는데, 여기에서 스탠드(stand)는 금속을 추가로 냉각시키기 위해 액체 냉각 매질(흔히 물)이 스트랜드에 대해 분사되는 분사 챔버 내에 정위된다. 분사 챔버에서 사용되는 분사 기술의 예는 미국특허 4,699,202, 4,494,594, 4,444,495, 4,235,280, 3,981,347, 6,360,973, 8,216,117, 및 7,905,271호에 기술된다. 분사되는 동안에, 스트랜드는 또한 롤러(roller)에 의해 지지되는데, 이는 스트랜드의 고체 벽이 누출(ferro static pressure)(서로에 대해 가압하는 이동하는 고체 및 액체 금속의 상이한 성질들에 의해 야기되는 압력)에 의해 야기되는 브레이크아웃(breakout)(스트랜드의 고체 스킨에서의 크랙으로부터 액체 금속의 누출)되는 것을 방지한다. 더욱 고체의 스트랜드는 이후에 후속 냉각, 형상화 및/또는 절단 단계 상으로 진행된다.
미국특허 제7,799,151 및 4,024,764호에 상세히 기술되는 바와 같이, 적절한 캐스팅 작업은 사용되는 모든 구성성분들에 대한 정밀한 조절 및 조정을 필요로 한다. 분사에서 냉각 매질의 분사에 대해 미세 조절이 특히 중요하다. 과학 논문[Comparison of Impact, Velocity, Drop Size and Heat Flux to Redefine Nozzle Performance in the Caster by Kristy Tanner Presented at American Iron and Steel Technology Conference (2004)]에는 이러한 인자, 예를 들어 점적 크기, 분사 밀도 분포, 및 점적 속도 모두가 적절한 냉각 기술에서 얼마나 중요한 지를 기재하고 있다. 이는, 이러한 것이 스트랜드의 열속 분포 및 국소화된 냉각(이들 모두는 얻어진 금속의 전체 품질에 영향을 미침)에 영향을 미치는 스트랜드 상에 스팀 층 또는 증기 층의 형성에 영향을 미치기 때문이다. 점적의 화학적 조성을 안다는 것은 이러한 인자들을 결정할 뿐만 아니라 부식 및 냉각 속도에 대한 이해(insight)를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 것은 분사 챔버에 존재하는 냉각 매질의 정확한 성질의 실시간 인지를 요구한다. 그러나, 이러한 이해는 분사 챔버의 특성에 의해 복잡하게 된다.
종종 다수의 입자는 결국 냉각 매질과 접촉할 수 있으며, 이러한 것은 또한 매질의 성질을 변화시키고 이러한 성질들의 측정을 어렵게 만든다. 예를 들어, 윤활제(US 6,315,809호에 기술된 것과 같은 모울드 분말과 같은)는 종종 고체 모울드 상에 배치되는데, 이는 스트랜드에 의해 제2 냉각 구역으로 들어온다. 이후에, 윤활제는 고도로 반응성인 불화수소산을 포함하는 복잡한 화학물질을 형성시키기 위해 매우 뜨거운 물과 반응할 수 있다. 이는 가혹한 압력 및 온도와 함께, 스트랜드로부터 또는 분사 챔버 자체의 파이프 또는 벽으로부터의 금속 파편의 부식으로부터 추가 입자들을 형성시킬 수 있다. 이는 또한 분사된 매질을 수집하기 위해 사용되는 배관을 차단할 수 있거나 모니터 자체를 손상시킬 수 있는 입자들과의 샘플링을 위해 사용되는 임의의 수집된 냉각 매질을 채운다.
이에 따라, 연속 캐스팅 작업에서 사용되는 응축된 액체 냉각 매질로부터 고체 입자들을 분리하는 방법 및 장치를 제공하는 것이 유용하고 요망된다. 본 섹션에 기술된 기술(art)은 이와 같이 상세하게 명시되지 않는 한, 본원에 인용된 임의의 특허, 공개문 또는 다른 정보가 본 발명에 관하여 "종래 기술"인 것을 구성하도록 의도되지 않는다. 또한, 이러한 섹션은 연구가 이루어지거나 37 CFR § 1.56(a)에서 규정된 바와 같은 다른 관련 정보가 존재하지 않는 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 발명의 적어도 하나의 구체예는 연속 금속 캐스팅 공정의 분사 챔버 내에서 스트랜드에 분사된 냉각 매질의 성질을 정확하게 샘플링하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 분리 디바이스를 통해 냉각 매질의 샘플을 진행시키는 단계를 포함한다. 분리 디바이스는 매질이 표면 위에 흐르며 매질 샘플로부터의 유체 및 미세 입자가 흐름 표면을 통해 그리고 모니터 상으로 진행시키도록 구성되고 배열된 경사진 흐름 표면을 포함한다. 매질에서의 큰 입자들은 경사진 흐름 표면을 통해 진행하기 보다는 미끄러져 내려가서(slide down and off), 이에 의해 표면 위에 클로그(clog)의 형성을 억제한다. 모니터는 냉각 매질의 화학적 또는 물리적 성질을 결정하도록 구성되고 배열된다. 클로그의 부재는 캐스팅 작업 동안 매질의 연속적인 모니터링을 가능하게 한다. 클로그가 형성된 경우에, 모니터는 충분한/임의의 샘플들을 수용하지 못할 것이며, 이에 따라, 캐스팅 작업은 매질 조성물로부터 형성되는 효과들을 "알지 못하게" 할 것이다.
방법 경사진 흐름 표면은 복수의 연장 부재들을 포함할 수 있다. 연장 부재들은 상단이 보다 넓고 하단이 보다 좁은 테이퍼링된 구성(tapered configuration)을 가질 수 있다. 인접한 연장 부재들의 상단들은 복수의 공극들을 규정할 수 있다. 표면은 수평 축에 대해 20°내지 60°, 바람직하게 30°내지 50°의 각도로 정위될 수 있고, 10 내지 100 리터/분의 속도, 바람직하게 20 내지 80 리터/분의 속도로 공극 플레이트(pore plate)를 통한 샘플의 통과를 가능하게 한다. 분리 디바이스는 스트랜드 바로 아래, 또는 부식되기 쉬운 장비의 특정 피스(piece) 아래에 정위될 수 있다.
표면은 0.15 mm 내지 1 mm의 단면 개구 및/또는 0.15 mm2 내지 1 mm2 ?, 바람직하게 0.3 mm 내지 0.8 mm의 단면적을 갖는 복수의 공극들을 포함할 수 있다. 분리 디바이스는 0.1 내지 1 m2, 바람직하게 0.3 내지 0.8 m2의 표면적을 갖는 표면 플레이트를 가질 수 있으며, 이를 따라 복수의 슬릿들이 배치된다.
샘플은 분사 챔버에서 이전에 증기인 응축된 액체 매질, 직접 분사수(direct spray water) 및 스플래시(splash)에 의해 이루어진 혼합 액체를 포함할 수 있다. 모니터는 pH 계측기, 형광 계측기, 산화 환원 전위 계측기, 부식 측정기, 온도, 전도도 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 리스트로부터 선택된 디바이스일 수 있다. 샘플이 분리 디바이스를 통해 진행하지 않는 경우에, 모니터로의 유체의 흐름은 매질에 존재하는 입자들로부터 막히게 될 수 있다. 모니터는 분사 챔버에서 일어나는 부식 정도를 결정할 수 있다. 모니터는 냉각 매질의 조성물이 사전-결정된 양을 초과하여 부식을 야기시킬 것인 지의 여부를 결정할 수 있다. 본 방법은 모니터에 의해 측정된 성질에 응하여 매질의 pH를 상승시키거나 하강시키는 단계, 및 적절한 양의 부식 억제제를 투여하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 샘플은 스케일 피트(scale pit)로 또는 모니터에 의해 분석된 후 분사 챔버로 다시 공급될 수 있다. 모니터 상으로 진행하는 입자들은 압도적으로 이를 측정하는 모니터의 매질에 5분 내에 도입되는 입자들을 포함할 수 있다.
추가적인 특징들 및 장점들은 본원에 기술되고, 하기 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명의 상세한 설명은 하기에서 특별히 도면을 참조로 하여 기술된다.
도 1은 분리 디바이스의 측면도의 개략적 예시이다.
도 2는 분리 디바이스의 사시도의 개략적 예시이다.
도 3은 슬라이드-시브(slid-sieve)의 측면도의 개략적 예시이다.
도 4는 슬라이드-시브의 사시도의 개략적 예시이다.
도 5는 클래드 분리 디바이스(clad separation device)의 사시도의 개략적 예시이다.
본 설명의 목적을 위하여, 도면에서 유사한 참조 번호는 달리 명시하지 않는 한 유사한 특징을 지칭할 것이다. 도면은 단지 본 발명의 원리의 예시로서, 본 발명을 예시된 특정 구체예들로 제한하도록 의도되지 않는다.
하기 정의들은 본 명세서에서 사용되는 용어들, 및 특히 청구항들이 어떻게 해석되는 지를 결정하기 위해 제공된다. 정의의 조직화는 편의를 위한 것으로서, 임의의 정의들을 임의의 특정 카테고리로 제한하도록 의도되지 않는다.
"캐스터(caster)"는 용융된 금속을 고체 금속 반제품, 예를 들어 빌릿(billet), 블룸(bloom), 또는 슬래브(slab)로 전환시키기 위한 연속 캐스팅 공정을 사용하는 디바이스를 의미한다.
"냉각 매질"은 스트랜드를 추가로 냉각시키고 고형화시키기 위해 스트랜드에 분사되는 유체 (통상적으로, 액체)를 의미하는데, 이는 통상적으로 물을 포함하거나 물을 필수적으로 포함하지만, 또한 미스트(mist) 및/또는 공기를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다.
"모니터"는 적어도 하나의 물리적 또는 화학적 특징을 측정하고 그러한 측정에 응하여 신호 또는 디스플레이를 출력하기 위해 구성되고 배열된 디바이스를 의미하며, 이는 미국특허출원 13/095,042 및/또는 13/730,087 및 미국특허 6,645,428, 6,280,635, 7,179,384, 6,312,644, 6,358,746, 7,601,789, 및 7,875,720호에 기술된 임의의 하나 이상의 방법 및/또는 디바이스를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다.
"분사 챔버"는 스트랜드를 추가로 고형화시키기 위해 냉각 매질를 스트랜드에 분산시키는 캐스터의 일부를 의미하는 것으로서, 대개 분사 챔버는 고체 모울드(제1 냉각 구역) 바로 다음에 정위된 제2 냉각 구역이지만, 이는 용융된 금속을 냉각시키는 제1 소스일 수 있거나, 다른 냉각 디바이스 이후 또는 다른 분사 챔버 이후에 정위될 수 있다.
"스트랜드(strand)"는 비교적 고체의 외부 스킨을 가지고 스킨 내에 용융된 금속의 스트림을 의미한다.
본 명세서에서 그밖의 다른 곳에 기술되는 상기 정의 또는 설명이 사전에서 통상적으로 사용되거나, 본 출원에 참고로 포함되는 소스에 기술되는 의미 (명시적 또는 암시적)와 일치하지 않는 경우에, 본 명세서 및 청구항들은 특히 본 명세서에서 정의 또는 설명에 따라 해석되고 일반적인 정의, 사전적 정의, 또는 참고로 포함되는 정의에 따라 해석되지 않는 것으로 이해된다. 상기를 고려하여, 용어가 단지 사전에 의해 이해되는 경우로 이해될 수 있고 이러한 용어가 문헌[Kirk- Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, (2005), (Published by Wiley, John & Sons, Inc.)]에 의해 정의되는 경우에, 이러한 정의는 용어가 청구항에서 어떻게 규정되는 지를 조절할 것이다.
본 발명의 적어도 하나의 구체예에서, 냉각 매질의 샘플은 냉각 매질의 화학적 및 또는 물리적 성질을 결정하는 모니터링 디바이스 상으로 진행되기 전에 연속 캐스팅 분사 챔버로부터 분리 디바이스를 통해 진행한다. 냉각 매질은 물을 포함할 수 있거나, 물을 필수적으로 포함할 수 있다. 냉각 매질 샘플은 스트랜드와 접촉할 때에 증기화되는 매질로부터 응축될 수 있다. 매질은 모울드에서 사용되는 윤활제와 매질 간의 반응으로부터 형성된 산 (예를 들어, 불화수소산)을 함유할 수 있다. 매질은 스트랜드의 부식되거나 침식된 피스들로부터 또는 장비 (예를 들어, 제2 냉각 구역의 벽 또는 파이프)로부터 금속 입자들을 함유할 수 있다.
일반적으로, 분리 디바이스는 스트랜드 아래에 정위될 수 있다. 그러나, 여러 경우에, 모니터링될 물은 장비의 특정 피스 또는 분사 챔버의 구역에서 일어나는 물 효과를 지시하는 고도로 국소화된 구역에 대해 특이적인 물이다. 결과적으로, 유량은 다른 위치로부터의 물이 샘플에서 철벅거리고 샘플을 희석시켜 특정 장소의 물이 함유하는 정보를 잃지 않도록 너무 높지 않아야 한다.
분리 디바이스는 또한, 부식되기 매우 쉬운 사이트에 가깝거나 바로 아래의 위치에 전략적으로 정위될 수 있다. 분리 디바이스는 미세한 금속성 입자의 통과를 가능하게 하지만 큰 금속성 입자들의 통과를 차단하도록 구성되고 배열될 수 있다. 이는 샘플을 시험하기 용이한 형태로 통과시키는 것을 가능하게 하고 모니터링 장비를 손상시킬 가능성이 없으면서 샘플 중의 충분한 금속의 존재가 캐스터에서 발생하는 부식의 유용한 게이지를 제공하는 것을 가능하게 한다.
분리 디바이스는 액체 매질의 예시적인 샘플을 수집하도록 정위되고 구성되고 배열될 수 있다. 적어도 하나의 구체예에서, 슬라이드-시브(slid-sieve)는 10 내지 100 리터/분의 흐름, 바람직하게 20 내지 80 리터/분의 흐름을 가능하게 한다. 이러한 속도에서, 충분한 매질은 예시적인 샘플을 제공하기 위해 모니터로 진입하지만, 캐스터에서 발생하는 다양한 화학적 효과를 상쇄할 정도로 많지는 않다.
적어도 하나의 구체예에서, 분리 디바이스는 캐스터 분사 챔버 내측에서 물 화학에서의 변동성의 모니터링을 촉진시키기 위해 구성되고 배열된다. 이를 달성하기 위하여, 실시간으로 공정을 반영하는 판독을 제공하기 위해 분리 디바이스를 통해 모니터링 디바이스로의 흐름을 충분히 할 필요가 있다. 일 예로서, 공정 수로부터 5분 내에 판독을 제공하기 위하여, 물 샘플 흐름은 최적으로 분당 10 내지 25, 바람직하게 15 리터일 것이다.
적어도 하나의 구체예에서, 슬라이드 시브는 미립자를 수집하기 더욱 쉬운 위치에 정위된다. 예를 들어, 입자의 소스(예를 들어, 부식되기 쉬운 장비의 피스 또는 스트랜드) 바로 아래 또는 분사의 흐름 벡터로부터 바로 다운스트림의 위치는 다른 위치 보다 더욱 많은 입자들을 축적할 것이다.
도 1 및 2와 관련하여, 분리 디바이스(10)의 적어도 하나의 예가 도시된다. 분리 디바이스(10)는 제1의 경사진 표면(angled surface)(1)을 포함하는데, 그 위에 유체 샘플은 디바이스로 흐를 것이다. 유체는 제1의 경사진 표면(1)에서 제2의 경사진 표면(2)으로 흐른다. 제2의 경사진 표면은 하나 이상의 공극들을 포함하는데, 이를 통해 유체 및 미세 입자는 흐를 수 있지만, 굵은 물질은 흐르지 않을 것이다. 이는 유체와 함께 모니터 쪽을 진행하지만 종종 분사 챔버에 잔류하는 이전의 침식된/부식된 물질의 응집물인 보다 굵은 물질을 유지하기 위해 분리 디바이스에 대해 극히 국소적인 위치에서 단지 최근에 부식되거나 침식된 미세 입자들의 분리를 가능하게 한다. 유체는 이후에 제3의 경사진 표면(3) 상으로 진행한다. 적어도 하나의 구체예에서, 제2의 경사진 표면(2)을 따라 진행하는 유체의 흐름은 제3의 경사진 표면(3)으로 진행하지 않으면서 제2의 경사진 표면(2)으로부터 굵은 입자들을 획득하고 운반한다.
적어도 하나의 구체예에서, 제1 및/또는 제2의 경사진 표면(1, 2)의 각도(들)는 최적의 유량이 달성되도록 설정된다. 적어도 하나의 구체예에서, 각도는 수평축에 대해 20°내지 60°, 바람직하게 30°내지 50°이다. 이는 예시적인 양의 미세 입자를 함유한 유체를 제3의 경사진 표면(3)으로 통과시키면서 또한 유체가 플레이트의 표면으로부터 침착된 입자들을 세척할 수 있게 한다. 경사진 표면(3)은 여과된 유체 샘플을 수집하고, 이를 모니터링 디바이스 상으로 진행시킨다.
적어도 하나의 구체예에서, 제2의 경사진 표면은 하나 이상의 또는 복수의 공극을 포함할 수 있는데, 이를 통해 유체 및 미세한 물질이 흐를 수 있지만, 이를 통해 굵은 물질은 흐르지 못할 수 있다. 이러한 공극은 0.15 mm2 내지 1 mm2의 단면적 및/또는 0.15 mm 내지 1 mm, 바람직하게 0.30 mm2 내지 0.8 mm2의 단면 개구를 가질 수 있다. 적어도 하나의 구체예에서, 필터 플레이트(2)의 표면적은 바람직하게 0.1 내지 1 m2, 더욱 바람직하게 0.3 내지 0.8 m2이다. 적어도 하나의 구체예에서, 공극들의 크기는 분리 디바이스가 입자들을 축적하기 위해 위치되는 위치의 경향에 비례할 수 있다. 적어도 하나의 구체예에서, 분리 디바스이스의 일부 또는 모두는 산, 열, 및/또는 수계 부식에 대해 내성적인 물질로부터 구성된다. 이는 일부 또는 모두 스테인레스 스틸로 구성될 수 있다.
도 2, 3 및 4와 관련하여, 제2의 경사진 표면(2)이 하나 이상의 슬라이드-시브를 포함할 수 있는 것으로 나타난다. 슬라이드 시브는 복수의 연장 부재(5)를 포함한다. 연장 부재는 이의 상부 표면(그 위에 매질(7)의 흐름이 내려앉을 것임)이 이의 하부 표면 보다 더욱 넓도록 테이퍼링된 구성을 갖는다. 인접한 연장 부재들(5) 사이의 좁은 슬롯 개구(4)는 공극들을 규정하는데, 이를 통해 미세 입자 및 유체가 진행할 것이지만, 이를 통해 굵은 묽질(8)은 그러하지 못할 것이다.
도 2에 예시된 바와 같이, 슬롯 개구(4)는 적어도 일부 수직 및 수평 축을 따라 연장하도록 정위될 수 있다. 결과적으로, 매질은 이의 하부 단부에 떨어질 때가지 이를 따라 철벅거리게 할 것이다. 슬롯 개구(4)를 횡단하는 동안, 유체 및 미세 입자는 굵은 물질로부터 분리되게 하는데 오랜 시간이 소요된다. 도 3에 예시된 바와 같이, 슬롯 개구 (4)는 수직 및 수평축에 대해 적어도 수직으로 연장하도록 정위될 수 있다. 도 4에 예시된 바와 같이, 연장 부재(5)는 하나 이상의 지지 로드(6)에 대한 맞물림에 의해 지지될 수 있다. 다수의 연장 부재(5) 및 지지 로드(6)는 일부 또는 전체적으로 제2의 경사진 표면(2)을 규정할 수 있다.
도 2 및 5에 예시된 바와 같이, 분리 디바이스는 제3의 경사진 표면(3)이 제2의 경사진 표면(2)의 흐름 방향에 대해 일반적으로 수직인 방향으로 유체의 흐름을 유도할 수 있도록 구성되고 배열될 수 있다.
적어도 하나의 구체예에서, 샘플은 분리 디바이스에서, pH 계측기, 플루오라이드 측정 프로버, 산화 화원 전위 계측기, 부식 측정기, 전도도, 온도, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 리스트로부터 선택된 모니터 디바이스로 진행한다. 샘플로부터 굵은 입자들을 제거함으로써, 더욱 정확한 측정이 수행될 수 있으며, 보다 빈번한 측정이 수행될 수 있으며, 이러한 측정인 수행하기 용이하고, 모니터링 장비를 손상시키지 않을 것이다. 적어도 하나의 구체예에서, 모니터 및/또는 이에 대한 공급 장비는 손상되거나 슬라이드 시브를 먼저 통과하지 않는 한, 샘플을 정확하게 측정하지 못할 수 있을 것이다.
분리 디바이스(10)의 구성성분들 중 하나 이상의 배열은 캐스터 시스템 분사 챔버의 특성을 위해 특히 매우 적합하다. 캐스터가 흔히 고속으로 금속을 캐스팅하기 때문에, 열적 환경의 작은 변화는 모울드에서 열속의 큰 변화를 야기시킬 수 있다. 결과적으로, 냉각 매질의 상이하거나 일치하지 않는 성질 또는 효과는 열 전달 및 열적 응력의 광범위하게 상이한 속도를 초래할 수 있다. 예를 들어, 특정 물질은, 냉각 매질에 존재하는 경우에, 불균일한 열 전달을 초래하는 모울드 상에서 랜덤 침착물(random deposit)을 야기시킬 것이다. 유사하게 수중의 특정 입자들은 구리 모울드 상에 랜덤 구리 옥사이드 형성을 형성할 수 있거나, 매질의 미생물학적 침입은 모울드 상에 랜덤 철 옥사이드 침착을 초래할 수 있다. 다른 물질들, 예를 들어 유기 탄소는 매질의 일부가 매질의 일부의 냉각 성질을 상반되게 변경시키는 포움으로 야기시킬 수 있다. 이러한 효과는 파괴, 과도한 모울드 마모, 및 모울드에서의 크래킹 및 결합을 초래하는 모울드 상에서 불균일한 열 전달을 야기시킬 수 있다. 결과적으로, 냉각 매질의 조성물의 실시간 분석은 냉각 매질이 어떻게 수행되는 지를 이해하고 전체적으로 챔버의 작업적 효율을 보존하기 위해 필수적이다. 분리 디바이스가 굵은 물질을 없애지만 모니터 상으로 유체 및 미세한 미립자들을 진행시킬 수 있기 때문에, 이는 모니터로 샘플의 일정한 샘플의 유입 흐름의 장애를 없앨 필요에 의해 손상 없이 냉각 매질에서의 조건들의 장시간 실시간 분석을 촉진시킬 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 사용자가 캐스터를 작동시킬 수 있게 하고 분리 디바이스를 고려하지 않는 유사한 모니터에 비해 보다 긴 시간 동안 매질 기반 문제를 동시에 모니터링하는 것을 가능하게 한다.
적어도 하나의 구체예에서, 표면의 각도 및/또는 표면 위에서의 매질의 유량 및/또는 공극을 통한 미세물을 갖는 유체의 유량은 특정 조도, 입자 크기의 집단, 및 연속 캐스팅 작업에서 매질의 공급 속도에 대해 최적화된다.
적어도 하나의 구체예에서, 분리 디바이스로 통과하는 샘플은 이후에 일어나는 부식 정도를 결정하기 위해 모니터에 의해 분석된다. 임의적으로, 스트랜드에 분사되는 분사수의 조성은 부식을 줄이기 위해 변경된다.
적어도 하나의 구체예에서, 분리 디바이스로 통과하는 샘플은 이후에 과량의 사전 결정된 양의 부식을 야기시키는 지의 여부를 결정하기 위해 분석된다. 임의적으로, 스트랜드에 분사되는 분사 수의 조성은 부식을 감소시키기 위해 변경된다.
적어도 하나의 구체예에서, 분사 매질 샘플의 측정된 파라미터에 응하여, 추가 분사물의 pH는 상승되거나 하강되고/거나 하나 이상의 화학적 첨가제는 매질에 첨가된다.
적어도 하나의 구체예에서, 분사 매질 샘플의 측정된 파라미터에 응하여, 분사된 냉각 매질은 재순환되고 스트랜드에 재분사되거나 되지 않는다.
적어도 하나의 구체예에서, 분사 매질 샘플의 측정된 파라미터에 응하여, 분사된 냉각 매질은 앞으로의 사용을 위해 저장되거나 폐기물로서 폐기된다.
적어도 하나의 구체예에서, 분리 디바이스로 통과하는 샘플은 이후에 이러한 디바이스 내의 금속 입자들이 스트랜드로부터 또는 캐스터 장비의 특정 피스로부터 유래하는 지의 여부를 결정하기 위해 분석된다. 이러한 분석을 기초로 하여, 공정 조건(금속 공급 속도, 금속 온도, 분사 성질), 스트랜드의 조성을 변경시키는 지의 여부, 장비를 수리/교체하는 지의 여부, 및 얼머나 오랫 동안 캐스터 작업을 유지하는 지, 작업을 중지/개시하는 지의 여부, 및 이들의 임의의 조합에 관하여 결정이 이루어질 수 있다.
적어도 하나의 구체예에서, 분리 디바이스로 통과하기 전에, 스트랜드 유래 금속 대 장비 유래 금속의 비는 너무 커서, 슬라이드 시브를 통과하는 않는 다면, 이러한 비가 장비 유래 금속을 검출하기 위한 신호를 이끌어내고, 검출되지 않는 장비의 부식 또는 잘못된 이의 겉보기 크기를 초래할 것이다.
적어도 하나의 구체예에서, 모니터는 증기상 매질이 액체 매질로 응축하는 속도를 결정하기 위해 사용되며, 입자를 제거하지 않는다면, 모니터는 입자가 모니터로의 샘플의 진입을 방지하기 때문에, 정도에 벗어나게 낮은 응축 속도를 제공할 것이다.
실시예
상기는 하기 실시예를 참조로 하여 보다 잘 이해될 수 있으며, 이러한 실시예는 예시 목적을 위해 제시된 것으로서, 본 발명의 범위를 한정하도록 의도되지 않는다.
분사 챔버에 분사된 다수의 냉각수 샘플을 분리 디바이스를 통해 진행시켰다. 제2의 경사진 표면은 0.15 mm 다공성 크기를 갖는 정적 스크린을 갖는다. 다양한 각도 및 배향을 시험하였다(표 1).
200 g의 수집된 입자들을 4 리터의 물에 분산시키고, 혼합물을 그리드의 상부 상에 던졌다. 물 및 입자의 일부를 정적 스크린으로 통과시키고, 나머지 일부를 샘플 디바이스에 의해 수집하지 않았다. 입자 뿐만 아니라 통과한 물을 계량하고, 제거 효율을 결정하기 위해 분사된 전체 양과 비교하였다(표 1).
최상의 배향은 샘플링 디바이스로 진입하는 최소한의 입자와 최상의 물 흐름 수집물을 결합시킨 것이다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 최상의 배향은 45도의 그리드에 대한 각도와 수평을 이룬다.
표 1: 배향 시험
Figure pct00001
* OXY2에서 수집된 물 흐름은 생산된 스틸 등급 및 캐스팅 속도에 따라 0.1 내지 3.6 m3/h이었다.
발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있으나, 본 발명의 특수한 바람직한 구체예가 본원에 상세하게 기재되어 있다. 본 기재는 본 발명의 원리의 예시이며 본 발명을 예시된 특정한 구체예로 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에 언급된 모든 특허, 특허 출원, 과학 논문, 및 임의의 다른 참조 자료는 그 전문이 참조로서 포함된다. 더욱이, 본 발명은 본원에 기재되고/거나 본원에 포함된 일부 또는 모든 다양한 구체예의 임의의 가능한 조합을 포함한다.
본 기재는 예시적인 것이며 배타적이지 않은 것으로 의도된다. 본 설명은 당업자에게 많은 변형 및 대안을 제안할 것이다. 이러한 모든 대안 및 변형은 청구범위 내에 포함되는 것으로 의도되며, 여기서에서 용어 "포함하는"은 "포함하지만, 이로 제한되지 않는"을 의미한다. 당업자는 균등물이 또한 청구범위에 의해 포함되도록 의도되는 본원에 기술된 특정 구체예에 대한 다른 균등물을 인지할 수 있다.
본원에 기재된 모든 범위 및 파라미터는 그 안에 포함된 임의의 및 모든 부분범위, 및 종말점 사이의 모든 수를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 언급된 범위는 최소값 1에서 최대값 10 사이(및 포함하는)의 임의의 및 모든 부분범위; 즉, 1 또는 그 초과의 최소값에서 시작하여 (예컨대 1 내지 6.1), 10 또는 그 미만의 최대값에서 끝나고 (예컨대 2.3 내지 9.4, 3 내지 8, 4 내지 7), 최종적으로 그 범위 내에 포함된 각 숫자 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 및 10까지의 모든 부분범위를 포함하는 것으로 고려되어야 한다.
이것으로 본 발명의 바람직하고 대안적인 구체예의 설명을 마친다. 당업자는 본원에 첨부된 청구범위에 의해 포함시키고자 하는 균등물인 본원에 기재된 특수한 구체예에 대한 그 밖의 균등물을 인지할 수 있다.

Claims (13)

  1. 연속 금속 캐스팅 공정(continuous metal casting process)의 분사 챔버(spray chamber) 내의 스트랜드(strand)에서 분사된 냉각 매질의 성질을 정확하게 샘플링하는 방법으로서,
    분리 디바이스(separation device)를 통해 냉각 매질의 샘플을 진행시키는 단계로서, 분리 디바이스가, 매질이 표면 위로 흐르고 매질 샘플로부터의 유체 및 미세 입자가 흐름 표면을 통해 그리고 모니터 상으로 진행하고, 매질 중의 큰 입자가 경사진 흐름 표면(angled flow surface)을 통과하지 않고 오히려 경사진 흐름 표면으로 미끄러져 내려가서(slide down and off) 표면 위에 클로그(clog)의 형성을 억제하도록 구성되고 배열된 경사진 흐름 표면을 포함하는 단계를 포함하며,
    모니터가 냉각 매질의 화학적 또는 물리적 성질을 결정하도록 구성되고 배열되는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 경사진 흐름 표면이 복수의 연장 부재(extending member)를 포함하며, 연장 부재가 상단이 더욱 넓고 하단이 더욱 좁아지는 테이퍼링된 구성(tapered configuration)을 가지며, 인접한 연장 부재의 상단이 복수의 공극을 규정하며, 표면이 수평축에 대해 20°내지 60°의 각도로 정위되고 10 내지 100 리터/분의 속도로 공극 플레이트(pore plate)를 통해 샘플의 진행을 가능하게 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 분리 디바이스가 스트랜드 바로 아래 또는 부식되기 쉬운 장비의 특정 피스(piece) 아래에 정위되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 표면이 0.15 mm 내지 1 mm의 단면 개구(aperture)를 갖는 복수의 공극을 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 분리 디바이스가 0.1 내지 1 ㎡의 표면적을 갖는 표면 플레이트를 가지며, 이를 따라 복수의 슬릿(slit)이 배치되는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 샘플이 분사 챔버에서 이전에 증기인 응축된 액체 매질, 직접 분사 수(direct spray water), 및 스플래시(splash)에 의해 이루어진 혼합된 액체를 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 모니터가 pH 계측기, 형광 계측기, 산화 환원 전위 계측기, 부식 측정기, 온도, 전도도 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 리스트로부터 선택된 디바이스인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 분리 디바이스를 통해 진행하는 샘플이 없는 경우에, 모니터로의 유체의 흐름이 매질에 존재하는 입자들로부터 막히게 되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 모니터가 분사 챔버에서 일어나는 부식 정도를 결정하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 모니터가, 냉각 매질의 조성물이 부식을 사전-결정된 양을 초과하게 야기시키는 지를 결정하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 모니터에 의해 측정된 성질에 응하여 매질의 pH를 상승시키거나 하강시키고 적절한 양의 부식 억제제를 투여하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 샘플이 모니터에 의해 분석된 후에 스케일 피트(scale pit)로 공급되거나 분산 챔버로 되돌아 가는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 모니터 상으로 진행하는 입자가 압도적으로, 이를 측정하는 모니터의 5분 내에 매질에 도입된 입자인 방법.
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