KR890002516B1

KR890002516B1 - 연속주조 장치용 냉각기구

Info

Publication number: KR890002516B1
Application number: KR1019840000993A
Authority: KR
Inventors: 마사가즈 나까오; 고오로오 다까쓰까; 히라꾸 쓰지야; 사도루 이께나가; 미찌히사 다구찌; 쇼오헤이 무라까미; 히로시 다까기; 요시노리 오노에
Original assignee: 가부시끼가이샤 고오베 세이꼬오쇼; 마끼 후유히꼬
Priority date: 1983-02-28
Filing date: 1984-02-28
Publication date: 1989-07-13
Also published as: US4567934A; CA1211612A; AU563046B2; KR840007674A; AU2510884A

Abstract

내용 없음.

Description

연속주조 장치용 냉각기구

제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기-액 분사장치(air-water spraying apparatus)의 사시도.

제 2 도는 제 1 도의 미스트분사장치의 단면도.

제 3 도는 미스트분사장치를 사용하여 주편이 냉각되는 상태를 나타내는 정면도.

제 4 도는 주편을 인발하는 방향에서 본 발명에 따른 방법과 종래 방법에 의한 유량분포를 대비하여 표시한 실험그래프.

제 5 도는 주편을 인발하는 방향에서 본 발명의 방법과 종래 방법에 의한 열전달계수분포를 대비하여 표시한 실험그래프.

제 6 도는 제 3 도의 변형예를 도시하는 정면도.

제 7 도는 제 6 도의 변형예를 도시하는 정면도.

제 8 도는 제 3 도의 또 다른 변형예를 도시하는 정면도.

제 9 도는 분출공의 경사구조를 나타내는 단면도.

제10도는 제 9 도의 우측 정면도.

제11도는 다른 분출공의 경사구조를 나타낸 단면도.

제12도는 제11도의 우측 정면도.

제13도는 다른 변형예를 나타낸 단면도.

제14도는 또 다른 변형예를 나타낸 단면도.

제15도는 제 2 실시예를 나타내는 냉각기구의 선도.

제16도는 제15도의 주요부에 관한 확대도.

제17도는 분출수량(Q)의 계산결과를 나타내는 선도.

제18도는 분출수압과 유량사이의 관계에 관한 계산결과를 나타내는 선도.

제19도는 물의 유량이 적을때 상업적으로 이용할 수 있는 물분사노즐의 특성도.

제20도, 제21도는 분사수량의 측정결과를 나타내는 선도.

제22도는 제 3 실시예의 약선도.

제23도는 제22도의 주요부에 관한 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 분출노즐 14 : 혼합공급관

15 : 도입구 22 : 분출공

24 : 주편 26 : 가이드로울러

본 발명은 연속주조설비에 있어서 주편을 냉각시키기 위한 기구(mechanism)특히 주편이 균일하게 냉각될 수 있는 연속주조설비에 있어서 미스트 냉각방법 및 연속주조주편의 냉각용 미스트분사장치에 관한 것이다.

비록 종래에는 물분사방법이 연속주조에서 연속적으로 인발되는 주편을 냉각시키기 위해 일반적으로 사용되어 오기는 했으나, 최근에는 주편의 표면균열이 감소하고 소비하는 물의 양이 극히 적으며 냉각효율이 높은 기-액미스트 냉각방법이 주요방법이 되고 있다.

기-액미스트 분출장치를 사용하는 연속주편의 냉각은 분출노즐에 형성된 분출공이 가이드로울러 사이의 위치에서 연속주편의 표면으로 향하도록 배치되는 방식으로 수행된다. 그럼으로써 가이드로울러들 사이의 상부 위치로부터 주편을 향해 미스트가 분사된다. 이경우 주편을 균일하게 냉각시키기 위해 가능한한 넓은 영역에 걸쳐서 미스트를 분사시키는 것이 바람직하다. 그러나 분사류의 확산각도(spreading angle) (θ)이 너무 크면 가이드로울러에 의해 분사미스트의 일부분이 저지되는 원인이 되어 이 분사미스트는 주편에 미치지 못하고 미스트는 낭비될 뿐만아니라 가이드로울러를 과냉시키게 되는 문제가 야기된다. 따라서 확산각도(θ)는 가이드로울러들 사이의 거리에 따라 조절되어야 한다. 즉, 각(θ)은 분사미스트의 가장자리 끝이 가이드로울러의 접선방향과 거의 일치하게 되는 값으로 설정되어 분사미스트의 학산각도(θ)는 대단히 작게 된다. 결과적으로, 미스트에 의해 직접적으로 냉각되는 주편표면은 이 작은각(θ)으로 커버되는 좁은 영역에 해당되어 이 좁은 영역으로 전후영역의 냉각비율은 그 영역에서의 주편이 간접적으로 냉각되거나 공냉되기 때문에 떨어진다. 따라서 주편의 냉각비율, 특히 주편표면부의 냉각비율은 순간적으로 불균일하게 되며 냉각에서 기인한 수축부에서 주편표면에 변화가 일어나 응역의 불균형을 야기 시킨다. 그럼으로써 주편에 균열이 자주 발생한다는 문제가 있게된다(특히, 표면위이 균열).

한편, 일본특허 공개번호 12347/82호에 개시된 방법이 또한 고려될 수 있는데 여기에는 두개의 분출공이 분출노즐내에서 적당한 거리를 두고 개방되어 있음으로써 전체로서 미스트 분사영역애 확장된다. 그러나, 그와 같은 노즐을 사용한 실험에 따르면 주편의 냉각상태가 가이드로울러와의 출돌에 저지되는 미스트의 양이 반대로 단지 증가하게 되는 상태이므로 결론적으로 상기 언급한 문제를 전혀 피할 수 없다는 것을 알게 되었다. 더우기, 연속주조설비에서 사용할 냉각기구는 냉각수를 공급하는 헤더(이하 헤더라고함), 물지관 그리고 분출노즐로 이루어지며, 가이드로울러나 그와 유사한 것과 같은 주편지지장치를 따라 설치되어 있다.

이 주편지지장치가 수직으로 원호와 같은 모양을 하고 있기 때문에, 헤더의 양 상하 단부에서 수압의 차이가 생기게 된다. 따라서 같은 분출노즐이 설치되어 있는 그러한 지지장치에서 분출수량은 불균일하게 된다. 특히 물의 양이 적을때 수압차는 커다란 영향을 미친다. 따라서 길이방향(인발방향)에서 주편의 냉각상태는 불균일하게 되며 주편에 균열이 생겨 표면품질이 나쁘게 되는 원인이 된다.

그와같은 문제점들을 해결하기 위해 분출수량을 균일하게 만드는 방법으로서 아래와 같은 방법들이 종래에 알려져 왔다. 즉 고정드로틀(throttle)혹은 가동드로틀과 같은 유량조절밸브를 각 물지관에 설치하고 압력손실을 그 밸브의 개방각도에 의해 조절하고, 헤더의 보어내경을 상부로부터 실질적으로 점차 작아지는 값으로 설정하여, 압력손실을 헤더내에서 야기시켜서 노즐배압을 감소시킴으로써 모든 단계에서 분출될 물의 양이 균일하게 한다.

그러나 앞서 언급한 종래 냉각장치에 따르면 물지관이나 헤더를 위해서는 특별한 장비나 특별한 공정이 필요하다. 따라서 이것은 구조가 복잡하게 되는 원인이 되며 고장이 장치내에서 쉽게 발생하게 되는 원인이 되어 보수와 점검에 많은 노력이 소요되며 동시에 생산비를 높이는 결과를 초래한다. 더우기 드로틀을 사용하는 장치의 경우에 있어서, 균일한 분출수량을 얻기 위해 분출수량을 조절해야 하는 결점이 있어 번거롭다.

본 발명의 목적은 거의 균일하게 주편을 냉각시키기 위해 기-액미스트의 충분한 양이 주편표면에 분사될 수 있어서 불균일한 냉각에 기인하여 발생되는 주편 균열과 같은 어떠한 불편함도 없이 연속주조가 이루어질 수 있는 연속주조설비에 사용되는 냉각기구를 제공하는데 있다.

상기 목적은 아래와 같이 구성된 냉각기구에 의해 달성된다. 즉, 최소한 두개의 분출공이 연속주조설비에서 사용되는 냉각용 기-액미스트를 분사하기 위한 장치내에 설치된다. 분출미스트류들이 주편표면에 도달하기 전에 서로 교차될 수 있도록이러한 분출공들이 형성되는데, 그럼으로써 주편표면에 뿜어지는 미스트양이 증가하게 된다. 각 분사방향에서 작용하는 운동에너지 영향에 기인하여 교차후 기-액미스트류는 뿜어지며 주편표면의 거의 모든 영역에 직적 분사된다. 또한 헤더들은 가이드로울러와 관련하여 설치되며 다수의 물지관들은 헤더의 길이방향에 일렬로 설치되어 있다. 물지관은 그것의 내경이 하부단계로 감에 따라 보다 작아지도록 형성된다. 노즐의 배압은 물지관에서 발생되는 압력손실 때문에 감소되므로 거의 균일한 냉각수량이 물지관의 두부(head portion)에 각각 설치되어 있는 다수의 분출노즐로부터 분사된다.

본 발명에 따르면 하기와 같은 효과를 얻을 수 있다. (a) 분사미스트의 효율(즉 주편냉각을 위해 소비되는 미스트의 비율)은 괄목할 만큼 개선이 되기때문에 소비되는 물의 양은 감소되며 미스트를 발생시키기 위한 구동력(실제로 물과 공기의 공기압력)은 가능한한 가장 효과적으로 이용되며 그럼으로써 지극히 양호한 효율로 기-액미스트에 의한 냉각이 이루어질 수 있다. (b) 배치되어 있는 가이드로울러의 사이의 거리가 넓을 경우라도 교차후 기-액미스트류의 확뵙폭을 크게함으로써 주편을 균일하게 냉각시킬 수 있다. (c) 노즐의 원주방향에서 분출공들의 확산부가 분출노즐의 중심선에 대해 α각으로 교차하는 면에서 경사지도록 분출공들은 경사져서 형성될 수 있으므로 기계가공이 단순화될 수 있다. (d) 기-액혼합물은 좁은 오리피스를통과한 후에 미세한 미스트를 만들기 위해 체류실로 분사방출된다. 그럼으로써 냉각효과를 개선시킨다. (e) 기-액혼합물이 체류실의 내벽들 사이에서 수없이 반복적으로 충돌함으로써 미세하게 되기 때문에 냉각효과는 더욱 개선될 수 있다. (f) 특별한 장비를 사용하거나 특별한 공정을 행할 필요가 없으므로 구조는 간단하게 되고 파손을 좀처럼 발생하지 않고 생산비는 절감된다. (g) 분출수량은 물지관 대신에 보어내경이 틀린 다른 물지관으로 대체함으로써 쉽게 조절될 수 있다. (h) 공기와 물은 공기지관을 각각의 분무노즐들에 연결함으로써 충분히 혼합된다. 그럼으로써 기-액혼합물을 미세하게 만들수 있고 냉각효과를 개선시킬 수 있다.

제1도 내지 제4도는 제 1 실시예의 기-액미스트 분사장치를 나타내고 있다. 도면에서 미스트분사장치(10)에는 양끝이 막히 원통형 분출노즐(12)이 있다. 도입구(15)로 구성된 기액 혼합공급관(14)은 그곳에 함께 연결하기 위해 이 분출노즐(12)의 한면에 붙어 있다. 물을 공급키 위한 물지관(16)과 공기를 공급하기 위한 공기지관(18)들은 혼합공급관(14)에 각각 연결되어 있다. 분출공(22a, 22b)들은 혼합공급관(14)의 도입구(15) 반대편에 있는 분출 노즐(12)의 기-액미스트분출측벽(20)에 형성되어 개방되어 있어 그들은 분출노즐(12)의 전길이의 거의 중앙부에 대해 대칭적으로 형성된다.(이 실시예에서, 이 중앙부는 대체로 혼합공급관(14)의 중심선(14c)과 일치한다.) 이 경우에, 분출공(22a,22b)들은 각각의 미스트분사류가 주편(24)표면에 도달하기 전에 그 위치에서 서로 교차되도록 배향된다. 제 3 도에서 도시된 것처럼 분출공(22a,22b)으로부터 나온 각각의 분사미스트가 주편(24)표면에 도달하기 전에 그위치에서 서로 교차되고 출돌하기는 하나 각 분사미스트의 운동에너지는 충돌때문에 즉각적으로 없어지지는 않는다. 교차후 혼합미스트류는 각 분사방향에서 운동에너지의 영향때문에 전방으로 확산되어 가이드로울러(26a,26b)와 주편사이의 영역으로 진입하여 주편(24)표면의 거의 모든 영역에 직접분사된다.

제 4 도는 종래 방법과 제 3 도에 도시한 것과 같은 본 발명의 방법에 있어서 주편표면에서의 미스트유량분포의 대비를 표시하는 실험결과를 나타낸다. 제 5 도는 양 방법에 의한 주편을 인발하는 방향에서의 열전달계수분포를 비교한 실험결과를 나타내고 있다. 이러한 결과에서 명백한 것처럼, 주편(24)의 중앙부만이 단일 구멍구조의 종래 분출노즐에 의해 집중적으로, 냉각이 되므로 주편(24)의 냉각영역(즉 가이드로울러(26a)의 중심(C₁)과 가이드로울러(26b)의 중심(C₂) 사이의 주편표면)에서 냉각비율이 대단히 불균일하고 그리하여 불균일한 냉각에 기인하는 주편 균열의 가능성이 크게된다는 사실이 쉽게 이해될 것이다. 덧붙이면, 이중 구멍구조의 종래 분출노즐에 이용하는 경우, 중앙부만의 집중적인 냉각이 약간 완화된다 해도 냉각비율의 균일성은 아직 충분하지가 않다. 반면, 본 발명의 분출노즐(3도)을 사용한 경우, 미스트는 주편(24)의 전표면에 넓게 분사되어 전체주편(24)의 냉각효율은 현저하게 평균화된다. 더우기 하기 표 1는 위에서 언급한 것과 유사한 각각의 분출노즐이 사용될때 주편(24)표면에서 미스트 수집효율의 비교표이다.

[표 1]

이러한 실험결과에서 명백하듯, 본 발명을 사용한 경우의 미스트 수집혼합율이 다른 종래 방법에 의한 효율보다 대단히 높아 거의 모든 분사미스트가 효과적으로 이용되어 미스트에 의한 냉각이 효과적으로 수행될 수 있도록 된다는 사실이 이행될 것이다.

미스트분사장치로서 비록 미스트분출측벽(20)에 두개의 분출공(22a,22b)이 형성되어 있는 단일분사장치가 이용되어 왔기는 하나, 유사한 정신을 갖는 방법에 의해서 조차 유사한 균일냉각효과가 얻어질 수 있는데, 예를들어 제 6 도에 도시된 것처럼 여기에는 오직 한개의 분출공이 형성되어 있는 한쌍인 두개의 분출노즐(12a,12b)로 구성된 미스트 분사장치는 제 3 도에 대해 이전에 언급한 대로 각각의 분출공(22a,22b)들이 같은 방향을 향하도록 설치되어 있다.

제 7 도는 제 6 도의 변형예로서의 다른 실시예를 도시하고 있는데, 각각의 분출노즐(12a,12b)내에 형성되어 있는 분출공(22a,22b)들은 경사져 있지 않으나 분출노즐(12a,12b)들은 비스듬한 방향에 설치되어 상기와 같은 방향으로 분출공(22a,22b)이 향하게되어 유사한 효과를 얻을 수 있다. 교차후 혼합 미스트의 분사상태는 분출공(22a,22b)의 기울기 각(α) (제 3 도)에 의해 결정된다.

따라서, 적용되는 냉각부에는 각 가이드로울러(26)의 지름(D), 가이드로울러(26a,26b)사이 (중심 C₁과 C₂사이)의 거리(L) 그리고 분출노즐(12)로부터 주편(24)표면까지의 거리(H)등에 따라 기울기 각(α)을 적절하게 설정함으로써 모든 분사 미스트가 주편(24)의 거의 모든 영역에 걸쳐 균일하게 분사될 수 있게 된다.

본 발명의 기본적인 구성은 상술한 바와 같다.

그러나 상술한 기본개념을 기초로 하여 아래 서술된 것과 같은 여러가지 변형예들로 본 발명의 냉각기구를 행하는 것도 물론 효과적이다. 즉, 제 8 도는 4개의 분출공(23a 내지 22d)이 미스트분사방향이 서로 교차되는 방법으로 분출노즐(12)내에 형성되는 경우에 있어서의 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서, 미스트가 교차한 후 혼합물 미스트류의 분사가 넓혀질 수 있기 때문에, 가이드로울러(26a,26b)들 사이의 거리(L)가 클때, 이 구성은 매우 효과적이다. 덧붙이면, 제 9 도, 제10도에 도시된 것처럼, 미스트분출공(22a,22b)들은 그들의 모양이 노즐(12)의 원주방향에서 분출공(22a,22b)의 확산부가 분출노즐(12)의 중심선(12c)에 수직으로 교차하는 면에 존재하게 되도록 형성되며 노즐(12)의 분출측벽내에 있는 개방구가 경사지도록 (각 α로)형성된다.

더우기, 제11도, 제12도에 도시된 것처럼, 분출공(22a,22b)들은 노즐(12)의 원주방향에서 그것의 확산부가 노즐(12)의 중심선(12c)에 대해 각 α로 교차되는 면에서 경사지도록 형성된다.

이러한 사실 때문에 분출공(22a,22b)들의 절단, 개구작업은 대단히 쉽게 된다.

기-액미스트 냉각방법에 있어서, 주편(24)이 주편(24)표면에 분사되는 미스트의 증발잠열에 의해 효과적으로 냉각되는 것과 같은 특징이 있다. 대부분의 그러한 특징을 효가적으로 만들기 위해 가능한한 분사되는 미스트의 물방울의 미세하게 만드는 것이 바람직하다.

상기 언급한 관점에서 볼때, 아래에 기술된 것과 같은 구조를 갖는 분출노즐은 대단히 효과적이다. 즉, 제13도에 있어서(즉, 분사노즐부의 단면도), 분출노즐(12)내의 체류실(28)을 위해 기-액 혼합물의 도입구(15)에 오리피스(30)이 부착되어 있다. 그러한 구조에 있어서, 기-액 혼합물이 좁은 오리피스(30)를 통과한 후 체류실(28)내로 분출되어 방출될때, 미스트의 미세한 물방울이 형성된다. 따라서 분출공(22a,22b)으로부터 분사되는 미스트는 대단히 미세하게 된다.

한편 제14도는 도시한 것처럼 미스트를 미세하게 만드는 수단으로서 다른 방법이 고려될 수 있는데, 상기 언급한 것과 같은 오리피스(30)를 설치하지 않고 도입구(15)의 도입폭에 대응하는 개방부를 대향하고 있는 미스트분출측벽(20)내의 위치로부터 비켜나 있는 상하부에 분출공(22a,22b)들을 형성하는 방법이다. 다시말해, 혼합공급관(14)내에 형성된 각각의 커다란 입자의 기-액혼합물은 이것이 도입구(15)로부터 체류실(20)로 들어갈때와 같은 크기의 큰입자로서 도입된다 하더라도, 만약 분출공들이 상기 대면폭(facing width)(W)에 대응하는 분출측벽(20)에서 개방된다면, 큰입자의 물방울들의 일부는 미세한 방울로 변하지 않고 분출공(22a,22b)으로부터 그대로 분출될 것이다.

그러나 만약 분출공(22a,22b)들이 상기 언급한 대면폭(W)에 대응하는 미스트분출측벽(20)으로부터 벗어난 위치에 형성된다면 도입구(15)로부터 도입되는 커다란 입자의 혼합물은 먼저 체류실(28)의 분출측벽(20)과 충돌하고 다시 충돌하게 될 것이다. 체류실(28)의 내벽사이에서 수없이 반복 충돌한 후, 혼합물은 공급압에 의해 가압되어 분출공(22a,22b)으로부터 계속하여 분출된다. 이때 기-액 혼합물이 상기 언급한대로 벽과의 충돌과 그 자체끼리의 충돌로 이하여 부서져 미세한 물방울로 변하고나서 분출공(22a,22b)들로부터 분사되는 미스트는 대단히 미세하므로 커다란 냉가효과를 제공하게 된다.

제 2 실시예에는 제15도 내지 제21도와 관련하여 기술된다. 이 실시예에서는 제 1 실시예에서의 부분들과 구성요소들과 같은 역할을 하는 유사한 부분들과 구성요소들은 같은 참고번호로 표시되어 있다.

냉각기구는 주편(24)의 인발방향(화살표 표시되어 있음)에 설치되어 있는 헤더(32)와 이 헤더(32)의 외주면에 따라 수직으로 연결되어 있는 다수의 물지관(34a 내지 34l) 그리고 각 물지관(34)의 두부에 부착된 분출노즐(12) (12a 내지 12l)로 구성되어 있다.

냉각수는 유량조절밸브(40)와 유량체(42) 그리고 호스(36)를 통해 공급펌프(38)로부터 헤더(32)로 공급된다. 헤더(32)는 이 냉각수를 각 물지관(34)으로 분배하는 역할을 한다. 각 물지관(34)으로부터 분배된 냉각수는 각 분출노즐(12)로부터 분출되며 인접한 가이드로울러(26) (즉 26a와 26b, 26b와 26c…26k와 26l)사이를 지나 주편(24)에 분사된다. 제15도는 물지관(34)과 분출노즐(12)들이 부착된 오직 한 세트의 헤더(32)가 도시되어 있다. 그러나 다수의 이러한 헤더세트들은 둘 또는 네개의 주편표면을 동시에 냉각키 위해 필드에 배치되어 있다.

각 물지관(34)의 길이(l)와 내경(d)들은 각 물지관(34)의 부착높이에 따라 적절한 치수를 얻기 위한 하기 산술식을 사용하여 얻어진다.

우선, 분출노즐(12)로부터 분출수량(Q)과 노즐배압(Pn)사이의 하기 관계가 널리 알려져 있다.

Q=Cd·A

…………………………………………(1)

여기에서 Cd는 노즐계수, A는 노즐구멍의 단면적, g는 중력가속도 γ은 비중량이다. 그러므로 같으나 노즐이 사용될때 분출수량(Q)은 노즐배압(Pn)에 의해 결정된다는 것이 이해될 것이다. 따라서 모든 단계(stage)에 있어서의 노즐배압(Pn)은 모든 단계에서의 분출수량(Q)을 균일하게 만들기 위해 동일하도록 설정된다. 제16도에 도시된 것처럼, 가장높은 단계의 분출노즐(12a)과 둘째단계의 분출노즐(12b)은 설명할 목적으로 기술될 것이다. 균일한 분출수량(Q)을 얻기위해, 가장높은 단계에서의 노즐배압(Pn₁)과 둘째단계에서의 노즐배압(Pn₂)같은 필요가 있다. 즉, 하기식을 만족시켜야 한다.

Pn₁=Pn₂………………………………………………………(2)

가장 높은 단계에서의 노즐배압(Pn₁)은 가장 높은 단계에서의 물지관(34a)의 입구압력(Pe₁)은 가장 높은 단계에서의 물지관(34)의 입구압력(Pe₁)에서 물지관(34a)내에서의 손실수두(loss head) (

h₁) 만큼 뺀 압력이다. 즉,

Pn₁=Pe₁-γ·

h₁……………………………………………(3)

이제 물지관의 길이를 l₁, 내경을 d₁이라할때 가장 높은 단계에서의 물지관(34a)내에서의 손실수두(

h₁)는 다음과 같은 식으로부터 얻어진다.

여기에서 ρ는 관마찰손실을 제외한 손실계수이며 λ는 관마찰계수, 그리고 V는 관내의 물의 유속이다. 따라서 가장 높은 단계에서의 노즐배압(Pn₁)은 (3) (4)식으로부터 다음식으로 표시된다.

상기식(3)과 비스하게, 둘째단계에서의 노즐배압(Pn₂)은 둘째단계에서의 물지관(34b)의 입구압력(Pn₂)에서 물지관(34b)내의 손실수두(

h₂)만큼 뺀 압력이다. 따라서 하기식이 만족된다.

Pn₁=Pe₂-γ·

h₂………………………………………………(6)

그러나, 둘째 단계에서의 물지관(34b)의 입구압력(Pe₂)은 가장 높은 단계에서 물지관(34a)의 입구압력(Pe₁)보다 수두(head) (낙차) (H₁)만큼 크기 때문에 다음의 관계가 성립된다.

Pn₂=P₁+γ·h₁……………………………………………………(7)

또한, 둘째 단계에서의 물지관(34b)의 길이를 l₂, 내경을 d₂라고 가정할때, 둘째 단계에서의 물지관(34b)내의 손실수두(

h₂)는 식(4)과 유사하게 다음과 같이 표시된다.

따라서, 둘째 단계에서의 노즐배압(Pn₂)은 식(6) (7) (8)으로 부터 다음과 같이 표시된다.

그러므로 상기식(2), (5), (9)를 정리하면

이 된다. 다시 정리하면 다음식을 얻는다.

그러므로 식(10)에 따라 둘째 단계에서의 물지관(34b)의 길이(l₂)와 내경(d₂)을구하는 것이 가능하다.

상기와 비슷한 방법으로, 각 단계에서 수압의 차이에 의한 영향을 해소시킬 수 있는 물지관(34)의 길이(l)와 내경(d)을 구하는 것이 가능하다. 그러나, 현장에서 여러종류의 물지관(34)을 다루기가 어려운 경우, 헤더(32)들을 여러단계로 구분하고 각 그룹에서 물지관의 치수를 통일하는 것이 또한 가능하다. 상기식(10)으로부터 얻어진 각 단계의 물지관(34)에 대한 분출수량(Q)계산예가 도면에 도시되어 있다. 제17도는 다음과 같은 조건에서 계산된 분출수량(Q)의 계산결과를 보여준다.

즉 물지관들이 일정한 간격으로 수직으로 설치되고, 가장 높은 단계에서 12번째 단계로의 수득(Hn)가 2.2m이고 각 물지관의 길이가 200mm이고, 상부 첫번째 내지 4번째 단계에서의 각 물질관의 길이가 내경이 3.0mm이고, 5번째 내지 8번째 단계에서의 각 물지관의 내경이 2.5mm이고, 9번째 내지 12번째 단계에서의 각 물지관의 내경이 2.0mm이며, 헤더(32)에 공급될 유량이 14.2l/min인(이하 헤더내 물의 유량)조건하에서 계산된 분출수량(Q)의 계산결과를 보여주는 것이다. 한편 수압차 때문에 야기되는 물의 유량(Q)의 불균일성을 이해하기 위해서, 물지관의 입구압력(Pe)의 물의 유량(Q)사이의 관계에 대한 계산에가 표 2와 제18도에 도시되어 있다.

[표 2]

이 계산예들은 다음과 같은 조건아래 얻어진다. 즉 총 4단계에서 물지관들이 일정한 간격으로 수직설치되어 있고, 첫단계에서 네째 단계까지의 수두(Hn)가 2.1m이고, 헤더에서 물의 유량이 16.5l/min이고, 각 물지관의 길이(l)는 200mm이며, 그리고 각관의 내경이 6.5mm인 조건하에서 얻어진것이다.

더우기 노즐배압(Pn)물의 유량이 낮을때 갑자기 감소하는 경우가 있기 때문에, 물의 유량이 낮을때 시판되고 있는 물 분사용 노즐을 사용하는 경우에 있어서 물의 유량(Q)과 노즐배압(Pn)사이의 관계가 참고로서 제19도에 또한 도시되어 있다.

제18도, 제19도의 특성을 고려하여 제17도를 고찰해볼때, 본 발명에 따른 산술식에 의해 얻어진 각 물지관(34)의 내경은 물의 유량(Q)을 균일화게 되도록 하는데 유익하다는 것이 명백하다.

다음, 상기식(10)으로부터 얻은 물지관(34)을 수직으로 배치된 헤더(32)에 부착하여 물의 유량(Q)의 측정을 행한 결과는 도면에 도시되어 있다.

제20도는 다음과 같은 조건하에서 얻어진 물유량의 측정결과를 나타낸다. 즉, 물지관(34)들이 일정한 간격으로 수직설치되어 있고, 가장 높은 단계로부터 8번째 단계로 까지의 수두(Hn)는 2.2m이고, 모든 단계에서의 각 물지관(34)의 길이(l)가 200mm이고, 가장 높은 단계 내지 4번째 단계에서의 각 물지관의 내경이 3.0mm이고, 5번째 내지 8번째 단계에서의 각 물지관의 내경이 2.4mm인 조건하에서 얻어진 측정결과이다.

또한, 헤더내의 물의 유량은 24l/min와 12l/min로 설정되었다. 비교를 위해, 제21도가 또한 제시된다.

즉 제21도는 다음과 같은 조건하에서 물의 유량(Q)의 측정결과를 나타내고 있다.

즉 물지관(34)들이 일정한 간격으로 수직으로 설치되어 있고, 가장 높은 단계에서 8번째 단계까지의 수두(Hn)가 2.2mm이고, 모든 단계에서의 각 물지관(34)의 길이(l)가 200mm이고, 모든 단계에서의 각 관이 내경 3.0mm의 조건하에서의 측정 결과이다. 역시 헤더내에서의 물의 유량은 24l/min와 12l/min로 설정되었다.

제20도에서 명백히 알 수 있득이 헤더(32)의 상, 하단부 사이의 수두가 크다는 사실에도 불구하고 각 단계에서의 물의 유량(Q)의 분포는 실용상 효과적인 균일성을 갖는 다는 사실이 이해될 것이다. 특히, 제21도 비교할때, 헤더내에서 물의 유량이 낮을때(12l/min), 본 발명이 우수하다는 것을 알 수 있다. 더우기 만약 각 물지관(34)의 내경이 각 물지관 내에서의 압력손실을 증가시키기 위해 보다 작게 만들어진다면, 저유량 영역내에서 물의 유량(Q)의 분포특성을 개선하는 것이 또한 가능하다. 그러나, 각 물지관(34)의 최소내경은 쵸킹(choking)과 제 2 차 냉각재로서 사용될 물의 유량이 최대, 최소값을 고려하면 약 2mm나 그이상으로 정하는 것이 바람직하다.

제22도와 제23도는 제 3 실시예를 도시하고 있는데, 여기에서 연속주편(24)은 공기와 냉각수로 구성된 혼합미스트에 의해 냉각된다. 물헤더(32)와 공기헤더(42)는 주편(24)를 인발하는 방향(화살표로 표시됨)을 따라 평행하게 설치되어 있다. 공기헤더(42)에 연결된 공기지관(44) (44a 내지 44l)들은 각각 분출노즐(12)의 혼합부(46) (46a 내지 46l)를 통해 헤더(32)에 연결된 각각의 물지관(34) (34a 내지 34l)에 각각 연결된다.

제23도에 도시된 것처럼, 만약 착탈가능한 관연결재가 공기지관(44)을 분출노즐(12)에 연결하는데 사용된다면, 쵸킹이 발생하였을때 수리하는데 편리할 것이다. 기-액혼합물 미스트에 사용될 공기는 압축기(50)로부터 유량조절밸브(52), 유량계(54) 그리고 공기호스(48)를 통해 공기 헤더(42)에 공급된다.

본 발명은 모든 단계에서의 각 물지관(34)의 길이(l)를 일정한 값으로 설정하고 각 물지관(34)의 내경(d)을 하부단계로 갈수록 순차적으로 작게함으로써 균일한 물의 유량(Q)을 얻고자 한다. 그러나 현장에서 각각 물지관의 길이(l)를 약간 조정하는 것을 물론 가능하다.

Claims

복수의 가이드로울러(26a,26b)를 지나서 연속적으로 인발되는 연주 주편(24)으로 향하여 상기 가이드로울러(26a,26b)의 사이를 통과하도록 미스트를 분사하면서 주편(24)의 냉각을 행하는데 있어서, 적어도 1조의 이웃하는 가이드로울러(26a,26b)의 중간점에 2개 분출공(22a,22b)을 가진 단일의 미스트 분출 노즐(12)을 배치하여 미스트의 분사를 행하고, 이때 주편(24)으로부터 미스터 분출공(22a,22b)까지의 거리가 가이드로울러(26a,26b)의 직경 이상인 동시에 각 분출공(22a,22b)은 분사류가 내향하는 방향으로 경사지게 하고, 이때 가이드로울러(26a,26b)직경, 가이드로울러(26a,26b)간의 거리 및 미스트 분출공(22a,22b)으로부터 주편(24)표면까지의 거리에 따라서 상기 분출공(22a,22b)의 경사각을 설정함으로써 분사류가 주편표면에 도달하기까지의 지점에서 교차하도록 미스트를 분사시키고 교차후의 미스트의 일부를 상기 로울러(26a,26b) 배면측으로 돌려 넣는 것을 특징으로 하는 연속 주조설비에서의 미스트 냉각방법.
복수의 가이드로울러(26a,26b)를 지나서 연속적으로 인발되는 연주 주편(24)를 냉각하기 위한 미스트 분사장치에서 기액 혼합공급관(14)의 선단에 부착된 미스트 분출노즐(12)은 이웃하는 가이드 로울러(26a,26b)사이의 중간점이며 그리고 주편표면으로부터 미스트 분출공(22a,22b)까지의 거리가 가이드로울러(26a,26b)의 직경 이상인 위치에 배치되어 있고, 이 노즐(12)의 미스트 분출면에는 2개의 미스트 분출공(22a,22b)을 개구하는 동시에 각 분출공(22a,22b)은 분사류가 내향하는 방향으로 경사지게 하고, 또한 분출 미 스트류가 주편표면에 도달까지의 지점에서 서로 교차하고 교차후의 미스트의 일부가 가이드 로울러(26a,26b)의 직경, 가이드로울러(26a,26b)간의 거리 및 미스트 분출공(22a,22b)으로부터 주편표면까지의 거리에 따라서 상기 미스트 분출공(22A,2b)의 경사각을 설정한 것을 특징으로 하는 연주 주편냉각용 미스트 분사장치.