KR20160062609A - 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법 - Google Patents

제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제강 조업 중 래들 및 정련 설비 내에 용강의 유속을 2차원 또는 3차원으로 측정하기 위한 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예는 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법으로서, a) 원통형 모사 실험 장치에서 트랜스듀서(transducer)를 상기 모사 실험 장치의 벽면에 수직인 선, 및 상기 모사 실험 장치의 회전축을 지나는 수평선 상에 설치하고, 이와 같이 ‘ㄱ’자형으로 배치된 상기 트랜스듀서를 회전하여 상기 모사 실험 장치의 수직면의 유속을 2차원으로 측정하는 단계; b) 상기 모사 실험 장치에서 상기 트랜스듀서를 원통벽 상에 원형으로 설치하고, 상기 트랜스듀서를 회전 및 상하 이동시켜 상기 모사 실험 장치의 수평면의 유속을 2차원으로 측정하는 단계; 및 c) 상기 a)와 b) 단계의 측정 결과를 합하여 상기 모사 실험 장치 내 유속을 3차원으로 구현하는 단계를 포함하는 것인 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법을 제공한다.

Description

제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법{MEASURING METHOD FOR FLOW VELOCITY OF THE FLUID IN THE STEELMAKING OPERATION SIMULATION TEST EQUIPMENT}
본 발명은 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제강 조업 중 래들 및 정련 설비 내에 용강의 유속을 2차원 또는 3차원으로 측정하기 위한 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제강 조업은 래들 및 정련 설비 내에 개재물(inclusion)의 부상 분리, 용강의 온도 및, 성분의 균일화 등을 제어하기 위해 용강과 슬래그의 유동을 제어하는 것이 중요하다.
그러나, 제강 조업의 특성상 실 조업시, 래들 및 정련 설비 내에 용강 및 슬래그의 유동은 고온 환경 하에서 일어나는 것으로, 적정 조업 조건을 찾는 것이 어렵다는 문제가 있다.
따라서, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 최근까지 모사 실험 장치를 제작하여 실 조업시 일어날 수 있는 용강 및 슬래그의 유동 현상을 모사하는 실험이 많이 이루어져 왔다.
일 예로, 종래에는 래들 내부의 유동 현상을 시각적으로 확인하고 정량화하기 위해, 입자 영상 유속계(particle image velocimetry, PIV)를 사용하였다. 입자 영상 유속계란, 래들 내부의 흐름에 따라 유동하는 입자를 레이저를 이용하여 가시화하고, 이를 연속적으로 촬영한 후에, 분석하여 래들 내부의 용강의 유속을 측정하는 장치이다.
하지만, 종래의 방법은 원통형인 래들 및 정련 설비의 형상으로 인해, 빛이 굴절되어 측정 영상에 왜곡이 발생하는 문제가 있다. 즉, 종래의 방법은 용강 및 슬래그의 유속을 측정할 때, 상기와 같은 문제로 오차가 발생하여 정확한 유속을 측정하기 어렵다.
또한, 종래에는 래들 및 정련 설비 내의 용강의 유속을 3차원으로 측정할 수 있는 장치가 존재하지 않음으로, 래들 및 정련 설비 내의 용강의 유동을 정확하게 파악하기 어려웠다.
따라서, 원통형인 래들 및 정련 설비 내의 용강 및 슬래그의 유속을 2차원 또는 3차원으로 정확하게 측정할 수 있는 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는, 제강 조업 중 래들 및 정련 설비 내에 용강의 유속을 2차원 또는 3차원으로 측정하기 위한 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법으로서, a) 원통형 모사 실험 장치에서 트랜스듀서(transducer)를 상기 모사 실험 장치의 벽면에 수직인 선, 및 상기 모사 실험 장치의 회전축을 지나는 수평선 상에 설치하고, 이와 같이 ‘ㄱ’자형으로 배치된 상기 트랜스듀서를 회전하여 상기 모사 실험 장치의 수직면의 유속을 2차원으로 측정하는 단계; b) 상기 모사 실험 장치에서 상기 트랜스듀서를 원통벽 상에 원형으로 설치하고, 상기 트랜스듀서를 회전 및 상하 이동시켜 상기 모사 실험 장치의 수평면의 유속을 2차원으로 측정하는 단계; 및 c) 상기 a)와 b) 단계의 측정 결과를 합하여 상기 모사 실험 장치 내 유속을 3차원으로 구현하는 단계를 포함하는 것인 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 트랜스듀서는 초음파를 송수신하여 상기 유체의 유속을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 모사 실험 장치에는 고정부가 마련되며, 상기 고정부에는 상기 트랜스듀서가 삽입될 수 있도록 복수 개의 삽입홈이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 트랜스듀서는 상기 삽입홈에 선택적으로 장착되는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 b) 단계에서, 상기 고정부는 두 개로 이루어지며, 상기 고정부는 서로 미리 정해진 각도와 간격을 가지도록 이격되어 마련되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명에 따르면, 원통형인 모사 실험 장치 내 유체의 유속을 정확하게 측정할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 초음파 장치를 사용하여 모사 실험 장치 내 유체의 유속을 측정하는 것으로써, 모사 실험 장치의 곡면 형상으로 인하여 빛이 굴절되는 문제가 없어 정확하게 모사 실험 장치 내 유속을 측정하는 것이 가능하다.
둘째, 본 발명에 따르면, 모사 실험 장치 내 유체의 유속을 2차원 또는 3차원으로 얻을 수 있다.
구체적으로, 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법은 모사 실험 장치 내 수직면의 2차원 유속과 수평면의 2차원 유속을 측정할 수 있다. 또한, 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법은 상기 수직면의 2차원 유속과 수평면의 2차원 유속을 취합함으로, 모사 실험 장치 내 유체의 유속을 3차원으로 구할 수도 있다.
셋째, 본 발명에 따르면, 모사 실험 장치 내 유체의 유속을 측정 시, 선택적으로 유속 측정 위치를 정할 수 있다.
구체적으로, 모사 실험 장치의 고정부는 수직면의 유속을 측정할 경우, 모사 실험 장치 중심을 회전축으로 하여 회전할 수 있다. 또한, 고정부는 수평면의 유속을 측정할 경우, 고정부는 모사 실험 장치의 둘레를 따라 회전이 가능하고, 상하로 움직이도록 마련될 수 있다. 따라서, 측정자가 원하는 위치로 고정부를 이동시켜 대응하는 위치의 유속을 측정할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직면에 대한 2차원 유속 측정 방법을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수직면에 대한 2차원 유속 측정 방법을 정면에서 바라본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수평면에 대한 2차원 유속 측정 방법을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수직면에 대한 2차원 유속 측정 방법을 상부에서 내려다본 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법의 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제강 조업 모사 실험 장치(100) 내 유체의 유속 측정 방법은 a) 원통형 모사 실험 장치에서 트랜스듀서(transducer)(140)를 모사 실험 장치(100)의 벽면에 수직인 선, 및 모사 실험 장치(100)의 회전축을 지나는 수평선 상에 설치하고, 이와 같이 ‘ㄱ’자형으로 배치된 트랜스듀서(140)를 회전하여 모사 실험 장치(100)의 수직면의 유속을 2차원으로 측정하는 단계(S10); b) 모사 실험 장치에서 트랜스듀서(140)를 원통벽 상에 원형으로 설치하고, 트랜스듀서(140)를 회전 및 상하 이동시켜 모사 실험 장치(100)의 수평면의 유속을 2차원으로 측정하는 단계(S20); 및 c) 상기 a) 단계(S10)와 b) 단계(S20)의 측정 결과를 합하여 모사 실험 장치(100) 내 유속을 3차원으로 구현하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
이하, 상기 단계들에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, a) 원통형 모사 실험 장치에서 트랜스듀서를 모사 실험 장치(100)의 벽면에 수직인 선, 및 모사 실험 장치(100)의 회전축을 지나는 수평선 상에 설치하고, 이와 같이 ‘ㄱ’자형으로 배치된 트랜스듀서(140)를 회전하여 모사 실험 장치(100)의 수직면의 유속을 2차원으로 측정하는 단계(S10)를 설명하기 위해 하기 도면을 참조하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직면에 대한 2차원 유속 측정 방법을 나타낸 사시도이다.
상기 a) 단계(S10)는 도 2에 도시된 모사 실험 장치(100)를 사용하여 수직면의 유속을 2차원으로 구할 수 있다.
구체적으로, 상기 a) 단계(S10)에서 수직면의 유속을 2차원으로 구하기 위한 모사 실험 장치(100)를 설명하도록 한다.
모사 실험 장치(100)는 래들(110), 프레임(120), 고정부(130), 트랜스듀서(140)를 포함할 수 있다.
래들(110)은 일반적으로 제강 공정에서 사용되는 원통형의 구조로 이루어진 것일 수 있다. 이 때, 래들(110) 내에는 유체가 채워질 수 있도록, 내부에 공간이 마련된 것일 수 있다. 그리고, 래들(110)의 바닥면에 출구를 형성하여 래들(110) 내의 유체가 유동하도록 할 수 있다.
프레임(120)은 박스 형태로 이루어질 수 있으며, 내부에 공간이 형성된 것일 수 있다.
구체적으로, 프레임(120)은 내부에 공간이 형성되되, 래들(110)을 수용할 수 있는 크기로 내부 공간이 형성될 수 있다. 또한, 프레임(120)에 래들(110)이 수용된 후에, 프레임(120)과 래들(110) 사이의 비어있는 공간에 유체가 채워지도록 할 수 있다. 여기서, 프레임(120)과 래들(110) 사이의 비어있는 공간에 유체가 채워지도록 함으로써, 래들(110)에 일정한 압력을 가하도록 할 수 있다.
프레임(120)의 형상은 일실시예에 한정되지 않으며, 래들(110)을 내부에 수용할 수 있는 형상이라면 모두 일실시예에 포함될 수 있다. 일 예로, 원통의 형태로 이루어질 수도 있다.
고정부(130)는 래들(110)의 바닥면과 수직을 이루도록 벽면에 부착되어 마련될 수 있다. 동시에, 또 하나의 고정부(130)가 래들(110)의 바닥면과 평행을 이루도록 마련될 수 있다. 이 때, 고정부(130)는 래들(110)의 바닥면과 평행을 이루되, 래들(110)의 중심인 회전축을 지나도록 할 수 있다.
또한, 고정부(130)에는 복수 개의 삽입홈(135)이 마련될 수 있다. 이 때, 삽입홈(135)은 고정부(130)의 길이 방향으로 연속적으로 형성될 수 있으며, 삽입홈(135)은 트랜스듀서(140)가 삽입되어 고정될 수 있는 크기 및 형상으로 마련될 수 있다.
트랜스듀서(140)는 초음파를 송신 및 수신하는 장치로써, 고정부(130)에 형성된 삽입홈(135)에 삽입되어 장착된 상태로, 초음파를 송신하고 수신할 수 있다.
또한, 트랜스듀서(140)는 고정부(130)의 삽입홈(135)에 선택적으로 장착될 수 있다. 구체적으로, 트랜스듀서(140)는 고정부(130)에 마련된 삽입홈(135)에 장착될 때, 측정하고자 하는 위치에 대응되도록 선택적으로 장착할 수 있다.
일 예로, 래들(110) 내부의 상측에 위치한 유체의 유속을 측정할 경우, 벽면에 마련된 고정부(130)에 장착된 트랜스듀서(140)를 고정부(130)의 상측에 마련된 삽입홈(135)에 장착시킬 수 있다.
상술한 구성으로 이루어진 모사 실험 장치(100)를 통해 상기 a)단계(S10)를 실시한 일실시예를 하기 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수직면에 대한 2차원 유속 측정 방법을 정면에서 바라본 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 우선, 모사 실험 장치(100)의 고정부(130)는 래들(110)의 상부와 래들(110)의 벽면에 두 개로 마련되어, ‘ㄱ’자 형태로 이루어질 수 있다.
다음, 각각의 고정부(130)에는 열 개의 트랜스듀서(140)가 장착될 수 있다.
구체적으로, 래들(110)의 상부에 마련된 고정부(130)에 장착되는 트랜스듀서(140)는 고정부(130)의 일측으로부터 삽입홈(135)이 네 개째일 때마다 장착될 수 있다. 즉, 인접한 두 개의 트랜스듀서(140) 사이에는 세 개의 삽입홈(135)이 비어있는 상태가 될 수 있다.
또한, 래들(110)의 벽면에 마련된 고정부(1300)에 장착되는 트랜스듀서(140)는 고정부(130)의 상부로부터 삽입홈(135) 한 개를 건너 뛴 상태에서 연속하여 열 개가 장착될 수 있다.
즉, 고정부(130)의 최상단에 위치한 삽입홈(135)의 바로 아래에 있는 삽입홈(135)부터 시작하여 열 개의 삽입홈(135)에 트랜스듀서(140)가 연속적으로 장착될 수 있다. 그리고, 열 개의 트랜스듀서(140)가 장착된 이후의 삽입홈(135)부터 고정부(130)의 최하단에 위치한 삽입홈(135)까지는 비어있는 상태가 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 래들(110)의 상부와 벽면에 각각 열 개의 트랜스 듀서(140)가 마련된 모사 실험 장치(100)는 래들(110) 내부 상측의 유속을 측정할 수 있다.
구체적으로, 고정부(130)에 장착된 상태인 트랜스듀서(140)는 각각 초음파를 송수신한다. 즉, 래들(110) 상부에 위치한 열 개의 트랜스듀서(140)가 수직으로 래들(110)의 바닥면을 향해 초음파를 송신하게 되면, 트랜스듀서(140)로부터 송신된 초음파는 래들(110)의 바닥면으로부터 다시 반사되어 송신된 트랜스듀서(140)로 향할 수 있다. 결국, 각각의 트랜스듀서(140)는 초음파를 송신하고 난 이후, 다시 각각 자신이 송신했던 초음파를 수신하게 될 수 있다.
그리고, 래들(110) 벽면에 위치한 열 개의 트랜스듀서(140)도 수평으로 정반대편에 위치한 래들(110)의 벽면을 향해 초음파를 송신하게 되면, 트랜스듀서(140)로부터 송신된 초음파는 반대편에 위치한 래들(110)의 벽면으로부터 다시 반사되어 송신된 트랜스듀서(140)로 향할 수 있다. 결국, 벽면에 위치한 트랜스듀서(140)도 초음파를 송신하고 난 이후, 다시 각각 자신이 송신했던 초음파를 수신하게 될 수 있다.
상기와 같이 초음파를 송수신하는 트랜스듀서(140)는, 초음파 도플러 유속계(ultrasonic velocity profiler, UVP)를 활용한 것으로, 초음파를 송수신하는 데에 걸린 시간과 초음파의 총 이동 거리를 통해 유체의 속도를 계산할 수 있다. 즉, 초음파의 특성상, 도플러 효과가 발생할 수 있다.
구체적으로, 트랜스듀서(140)로부터 송신된 초음파는 래들(110)에 의해 반사되어 다시 원래의 위치에 있는 트랜스듀서(140)로 돌아올 때까지 이동하는 동안, 유체의 운동에 의해 영향을 받게될 수 있다. 즉, 트랜스듀서(140)는 초음파가 이동하는 동안 유체의 흐름에 의해 영향을 받은 것을 이용하여 유속을 측정할 수 있다.
이처럼, 래들(110)의 상부와 벽면에 장착된 총 이십 개의 트랜스듀서(140)의 초음파 경로는 도 3에 도시된 바와 같이, 총 100개의 접점이 발생할 수 있다. 이 때, 접점이 발생한 위치는 수직면에 대하여 유속을 2차원으로 측정할 수 있다.
구체적으로, 래들(110) 상부에 위치한 트랜스듀서(140)는 유체의 유동에 따라 해당 접점의 세로축에 대한 속도를 알 수 있다. 또한, 래들(110) 벽면에 위치한 트랜스듀서(140)는 유체의 유동에 따라 해당 접점의 가로축에 대한 속도를 알 수 있다. 즉, 모사 실험 장치(100)는 상기 a) 단계(S10)를 통해 래들(110) 내의 수직면에 대한 유속을 2차원으로 구할 수 있다.
이에 더하여, 고정부(130)는 래들(110)의 회전축을 중심으로 회전하며, 상술한 작동 과정을 거쳐 래들(110) 내의 모든 수직면에 대한 유속을 2차원으로 구할 수 있다.
이어서, b) 모사 실험 장치에서 트랜스듀서(140)를 원통벽 상에 원형으로 설치하고, 트랜스듀서(140)를 회전 및 상하 이동시켜 모사 실험 장치(100)의 수평면의 유속을 2차원으로 측정하는 단계(S20)를 설명하기 위해 하기 도면을 참조 하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수평면에 대한 2차원 유속 측정 방법을 나타낸 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 b) 단계(S20)에서 고정부(130)는 원통형인 래들(110)의 벽면을 따라 원형으로 설치될 수 있다. 이 때, 고정부(130)는 동일한 높이에 두 개로 마련되되, 일정한 간격을 가지고 래들(110)에 부착된 상태로 수평면의 유속을 측정할 수 있다.
구체적으로, 수평면에 대한 유속을 측정하는 방법을 설명하기 위해 하기 도면을 참조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수직면에 대한 2차원 유속 측정 방법을 상부에서 내려다본 단면도이다.
도 4와 5에 도시된 바와 같이, 고정부(130)는 일정한 간격을 가지고 마련되되, 각 고정부(130)에 장착되는 트랜스듀서(140) 중에 타 측에 위치한 고정부(130)와 인접한 위치에 장착되는 트랜스듀서(140)의 초음파가 래들(110)의 중심축을 지나도록 마련될 수 있다.
일 예로, 도 5에서 보았을 때, 좌측의 고정부(130)는, 좌측 고정부(130)의 우측 가장 자리에 장착된 트랜스듀서(140)의 초음파가 래들(110)의 중심축을 지나도록 할 수 있다. 그리고, 우측의 고정부(130)는, 좌측 가장 자리에 위치한 트랜스듀서(140)의 초음파가 래들(110)의 중심축을 지나도록 할 수 있다.
또한, 고정부(130)는 일 측에 위치한 고정부(130)와 타 측에 위치한 고정부(130)에 장착되는 트랜스 듀서(140)에 있어서, 서로 대응하는 위치에 장착되어 있는 트랜스듀서(140)가 모두 래들(110)로부터 초음파가 반사되는 위치가 서로 동일하도록 마련될 수 있다.
일 예로, 일 측에 위치한 고정부(130)의 우측 가장 자리에 위치한 트랜스듀서(140)와 타 측에 위치한 고정부(130)의 우측 가장 자리에 위치한 트랜스듀서(140)는 고정부(130)에 있어서, 서로 동일하게 대응되는 위치에 장착되었다고 볼 수 있다. 따라서, 서로 대응되는 두 개의 트랜스듀서(140)는 초음파를 송신하였을 때, 동일한 지점에서 초음파가 반사되도록 할 수 있다.
고정부(130)에는 각각 열 개의 트랜스듀서(140)가 장착된다. 그리고, 각각의 트랜스듀서(140)는 서로 일정한 간격을 두고 삽입홈(135)에 장착될 수 있다. 즉, 일실시예와 같이, 인접한 트랜스듀서(140) 사이에 세 개의 삽입홈(135)이 빈 상태이도록 거리를 두고 장착될 수 있다.
이 때, 인접한 트랜스듀서(140)의 간격은 일실시예에 한정되지 않으며, 트랜스듀서(140)를 연속하도록 삽입홈(135)에 장착할 수도 있다.
또한, c) 단계(S30)에서, 고정부(130)의 길이와 트랜스듀서(140)의 개수는 일실시예에 한정되지 않으며, 상황에 따라 변경될 수 있다. 즉, 동시에 더 넓은 범위의 유속을 측정하길 원할 때, 고정부(130)의 길이와 트랜스듀서(140)의 개수를 늘릴 수도 있다.
일 예로, 고정부(130)가 래들(110) 둘레 전체를 감싸도록 원형으로 마련하고 원형으로 마련된 고정부(130)의 삽입홈(135)의 전체에 트랜스듀서(140)를 삽입하여 측정할 수도 있다.
다음으로, 실험 모사 장치(100)에서 정해진 간격을 두고 장착된 트랜스듀서(140)는 각각 초음파를 송수신할 수 있다. 이 때, 양 측에 위치한 고정부(130)에 있어서, 대응되는 삽입홈(135)에 위치한 트랜스듀서(140)는 서로 쌍을 이루어 동일한 위치에 초음파를 송수신할 수 있다. 그리고, 상기 a) 단계(S10)와 마찬가지로, 각각의 트랜스듀서(140)는 자신이 송신한 초음파를 수신할 수 있다.
이처럼, 두 개의 고정부(130)에 각각 열 개의 트랜스듀서(130)를 장착하고, 상술한 방식으로 초음파를 송수신하게 되면, 초음파의 경로상에 있어서 총 55개의 접점이 발생할 수 있다. 따라서, 트랜스듀서(140)는 초음파를 송수신하는 데에 걸린 시간과 초음파의 이동거리를 통해 래들(110) 내 유체의 유속을 측정하며, 상기 접점에 대하여 래들(110)내 유체의 수평면에 대한 유속을 2차원으로 측정할 수 있다.
고정부(130)는 회전이 가능함으로, 수평면 상에 측정자가 유속을 측정하고자 하는 위치를 선택하여 시험을 실시할 수 있다. 또한, 고정부(130)는 상하로 높이를 조정하는 것이 가능함으로, 측정자가 유속을 측정하고자 하는 높이를 선택하여 시험을 실시할 수 있다.
계속해서, 상기 a) 단계(S10)와 b) 단계(S20)의 측정 결과를 합하여 모사 실험 장치(100) 내 유속을 3차원으로 구현하는 단계(S30)를 설명하도록 한다.
상기 c) 단계(S30)는 상기 a) 단계(S10)에서 구한 수직면에 대한 2차원 유속과 상기 b) 단계(S20)에서 구한 수평면에 대한 2차원 유속을 취합하여 3차원 유속을 구하는 단계이다. 구체적으로, 상기 a) 단계(S10)에서 구한 수직면에 대한 2차원 유속의 가로축은 x축이라고 하고, 세로축은 y축이라고 할 때, 상기 b) 단계(S20)에서 구한 수평면에 대한 2차원 유속은 z축으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 c) 단계(S30)에서 각각의 방향에 대한 유체의 유속을 취합함으로 래들(110) 내 유체의 3차원 유속을 측정할 수 있다.
상술한 단계들로 구성된 제강 조업 모사 실험 장치(100) 내 유체의 유속 측정 방법은, 빛의 굴절에 대한 문제가 발생하지 않음으로, 원통형인 래들(110)내에서도 정확한 측정이 가능하다.
또한, 제강 조업 모사 실험 장치(100) 내 유체의 유속 측정 방법은, 측정자가 필요로 하는 위치를 선택적으로 시험하는 것이 가능함으로, 간편하다.
또한, 제강 조업 모사 실험 장치(100) 내 유체의 유속 측정 방법은, 래들(110) 내의 유속을 2차원 또는 3차원으로 선택적으로 구하는 것이 가능하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 모사 실험 장치 110: 래들
120: 프레임 130: 고정부
135: 삽입홈 140: 트랜스듀서

Claims (5)

  1. 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법으로서,
    a) 원통형 모사 실험 장치에서 트랜스듀서(transducer)를 상기 모사 실험 장치의 벽면에 수직인 선, 및 상기 모사 실험 장치의 회전축을 지나는 수평선 상에 설치하고, 이와 같이 ‘ㄱ’자형으로 배치된 상기 트랜스듀서를 회전하여 상기 모사 실험 장치의 수직면의 유속을 2차원으로 측정하는 단계;
    b) 상기 모사 실험 장치에서 상기 트랜스듀서를 원통벽 상에 원형으로 설치하고, 상기 트랜스듀서를 회전 및 상하 이동시켜 상기 모사 실험 장치의 수평면의 유속을 2차원으로 측정하는 단계; 및
    c) 상기 a)와 b) 단계의 측정 결과를 합하여 상기 모사 실험 장치 내 유속을 3차원으로 구현하는 단계를 포함하는 것인 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서는 초음파를 송수신하여 상기 유체의 유속을 측정하는 것을 특징으로 하는 것인 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 모사 실험 장치에는 고정부가 마련되며, 상기 고정부에는 상기 트랜스듀서가 삽입될 수 있도록 복수 개의 삽입홈이 형성된 것인 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서는 상기 삽입홈에 선택적으로 장착되는 것인 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서, 상기 고정부는 두 개로 이루어지며, 상기 고정부는 서로 미리 정해진 각도와 간격을 가지도록 이격되어 마련되는 것을 특징으로 하는 것인 제강 조업 모사 실험 장치 내 유체의 유속 측정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107871439A (zh) * 2017-11-28 2018-04-03 重庆大学 一种倒角型连铸结晶器的物理模拟实验方法及实验系统

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