KR890002924Y1 - 연속주조설비에 사용되는 냉각용 기액(氣液)미스트 분출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연속주조설비에 사용되는 냉각용 기액(氣液)미스트 분출장치

제1도는 주편냉각을 위한 미스트분출장치의 개략적사시도.

제2도는 제1도의 개략적 종단면도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도.

제4도는 제2도의 좌측입면도.

제5도 및 제6도는 분출공의 양쪽 가장자리부와 절단형상에 관한 실용예를 보여주는 도면.

제7도는 제5도 및 제6도의 양쪽 가장자리부의 절단형상이 주편의 폭방향에서 단위폭 길이당 물의 분포량에 미치는 영향도를 보여주는 실험데이타도표.

제8도는 분출공의 확산각과 미스트분사류의 확산폭과의 관계를 보여주는 실험데이다도표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 미트분출노즐 10a : 분출측벽

12 : 분출공 10b : 도입측벽

14 : 도입구

본고안의 연속주조설비에 있어서 주편을 냉각시키는데 사용하기 위한 기액(氣液)미스트를분출하는 장치에 관한 것이다.

종래에는 연속주조에 있어서는 물분출방법이 연속적으로 연발되는 주편을 냉각시키는 수단으로서 통상 사용되었다. 그러나 최근에는 주편의 표면균열이 감소될 뿐만, 아니라 물의 소비량도 적고 냉각효율이 높은 기액미스트 냉각방법이 주류로 되고 있다.

일반적으로 양단이 막힌 원통상 노즐이 미스트 분출장치로서 사용되고, 또한 직경방향과 평행하는 슬릿상 분출공이 형성되어 미스트 분출노즐의 원주면의 분출측벽에서 개구되어 있다.

한편, 기액혼합 공급파이프가 분출측벽 맞은편의 도입측벽 연통된다.

이와같은 구조하에서는 기액혼합 공급파이프의 가장자리 부분의 도입구의 중심축과 상기 중심축과 평행하는 분출노즐의 분출공의 중심점을 지나는 중심선은 대체로 일직선상에 배열되어있다.

위와같은 구조때문에 기액혼합 공급파이프내의 비교적 많은량의 물방울이 미스트로 형성되지 않은채 분출공으르부터 분출되어 버리게 된다.

그 결과로서. 미스트의 증발잠열을 이용함으로써 냉각효율 또는 주편의 표면균열에서의 개선효과와 같은 미스트 냉각방법의 특징인 장점을 최대한, 활용할 수 없었다.

이외에도, 또 한가지의 공지방법으로서는 기액혼합 공급파이프의 끝부분의 도입구에 오리피스를 제공해서 물방울을 미세하게 만드는 방법이 있다.(일본특허 공개번호 12347/82)그러나 오리피스를 형성하는 것은 까다롭고 또한 분출장치의 총원가가 높아질 뿐만 아니라 만약 오리피스가 이 물질로 막혀버리면 그것을 제거하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다.

더우기 공급 쪽에서의 공기 및 물의 압력이 상당히 상승되지 못하면 분출공으로부터 분출되는 미스트의 양이 불충분 해질 것이기 때문에 냉각능력이 부족할 수도 있다.

본 고안의 목적은 냉각용 미스트를 아주 미세하게 만들어서 그것을 넒은 범위로 분출함으로써 주편을 광범위에 걸쳐서 균일하게 효과적으로 냉칵시킬 수 있는 연속주조설비용 기액미스트 분출장치를 제공하는 것이다.

위의 목적은 다음과 같이 구성되는 미스트 분출장치에 의해서 달성된다.

즉 연속주조설비에 사용되는 냉각용 미스트를 분출하기 위해서 노즐의 분출측벽에 분출공을 형성하는 한편 분출측벽과 대향하는 측의 도입측벽에 도입구를 도입구의 높이 위치가 분출공의 높이 위치와 다르도록 제공한다.

다시말하면 도입구의 높이의 위치는 도입구의 중심측과 상기 중심축에 대하여 평행이며 분출공의 중심점을 통과하는 중심선과의 거리이 하기의 관계를 충족시키도록 설정한다.

상기 식에서 d는 도입구의 내경, D는 미스트 분출노즐의 도입측벽으로부터 분출측벽까지의 거리이다.

기액혼합물 공급파이프를 도입구에 부착시켜서 서로 연통되게 한다.

비교적 큰 물방울의 기액혼합물이 기액혼합 공급파이프에 의해서 형성되고 이기액 혼합물은 도입구로부터 미스트 체류실로 도입된다.

기액혼합물은 상기 미스트체류실 내에서 반복해서 수없이 출동한 후에 미세하게 바울이 되고 난 다음 이것은 후방으로 부터의 공급압력에 의해 가압됨으로써 분출공으로 부터 연속분출된다.

분 고안에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.(a)미스트가 매우 미세하게 되고 미스트 냉각방법의 특징을 최대한 활용함으로써 주편이 균일하게 냉각될 수 있으므로 이로써 주편의 표면균열이 감소되고 미스트의 증발잠열을 이용하여 냉각효율이 개선된다.

(b)미스트 분출노즐의 구조가 단순화되어 용이하게 제작 될 수 있으므로 미스트분출노즐이 사용될 때 조업상 번거로움을 방지할 수강있다.

(c)분출공은 용이하게 형성될 수가 있고 또한 미스트분사류를 주편의 폭방향으로 적절히 넓힐 수가 있음으로써 주편이 광범위에 걸쳐서 냉각 되게 할수 있다.

(d)분출공의 확산각을 설정함으로써, 주편 폭방향에서의 미스트 분사류의 범위를 결정할 수가 있고 따라서 주편을 효과적으로 냉각시킬 수가 있다.

이하에서 본 고안의 구성과 작용효과에 관해서 실시예의 도면과 관련시켜 설명할 것이다.

그러나 이들 도면은, 전형적인 실시예를 보여주는 것 뿐이고 본 고안은 이들에게한정되는 것이 아니며, 미스트 분출노즐의 첫수 및 구조와 미스트 분출공의 형상 및 칫수를 적절히 변형시키고 수정하는것 등은 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위로서 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위로서 본 고안의 기술적 범위에 포함한다.

제1도는 주편을 냉각하기 위한 미스트 분출장치를 보여 주는 개략적 사시도이다.

제2도는 제1도의 개략적 종단면도이다.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다.

제4도는 제2도의 좌측입면도이다.

도면에서 부재번호 10은 양단이 폐쇄된 전형적인 원통상 미스트 분출노즐을 표시하며 이것에는 직경방향과 평행인 슬릿상 분출공(12)이 분출측벽(10a)에 개구되어 있다.

도입구(14)가 분출공(12)의 개구부의 맞은편 도입측벽(10b)에 제공된다.

이 도입구(14)는 기액혼합 공급파이프(20)와 연통되고, 그 말단에 물공급파이프(16)및 공기공급파이프(18)가 연결되어 있다.

본 실시에는 미스트분출노즐(10)에서 개구되어 있는 분출공 (12)과, 기액혼합공급파이프(20)와의 연통지점인 도입구(14)의 위치에 대하여 개량한 것이다.

다시 말하면 분출공(12)이 공급파이프(20)의 기액혼합물을 도입하는 방향의 연장선상에 있는 미스트 분출측벽으로 부터 비켜나 있다는 것에 주목하여야 한다.

이점이 본 고안의 기본개념의 하나이다.

본고안의 기본개념의 또 다른 하나는 미스트분출노즐(10)의 체류실(22)내로 향하는 도입구(14)에 오리피스가 형성되어 있지 않다는 것이다. 그렇기 때문에. 기액혼합공급파이프(20)내에서 형성된 비교적 큰물발울의 기액혼합물은 그 상태로 도입구(14)로 부터 미스트분출노즐(10)의 체류실(22)내로 보내지나, 그 큰물방울 혼합물을 먼저 노즐(10)의 분출측벽(10a)과 충돌하고 반복 충돌한다.

이와같이 상기 큰물방울들은 노즐(10)의 내벽사이에서 반복해서 여러번 충돌한 후에 그들은 후방으로부터의 공급압력에 의해 가압됨으로써 분출공(12)으로부터 연속적으로, 분출된다.

이 물방울들은 이와같이 벽과의 충돌 및 서로간의 충돌로 인해서 부서져서 미세한 미스트로 된다. 그래서 분출공(12)으로 부터 분출되는 미스트는 극히 미세하게 되어서 높은 냉각효과를 제공한다.

이와같은, 효과를 얻기 위해서는, 분출공(12)의 위치를 제1의 기본개념에서 언급한 것처럼 적어도 기액혼합물의 유입방향으로 부터 벗어난 위치로 형성하는 것이 불가피하다. 환언하면, 도입구(14)의 중심측(14c)과,상기 중심축(14c)과 평행하고 동렬로 있으며 분출공(12)의 중심점(12p)을 통과하는 중심선(12c)과의 거리를 ℓ이라고 가정하고, 도입구(14)의 내경, 즉 원형도입구(14)의 보어의 내경을 d라고 가정할때, 분출공(12)간격은 너무 작아서 실질적으로 무시할 수 있으므로 거의 ℓ과 보어d간에이라는 관계가 성립한다면. 분출공(12)은 도입구(14)와 마주하게 되고 따라서 아직 미세하게 되지 못안 큰물방울의 기액혼합물의 일부가 분출공으르부터 직접 분출됨으로써, 본 고안의 효과는 거의 얻을 수 없다.

반대로, 기액혼합물의 충돌로 인한 미세한 물방울 형성효과를 얻기 위해서는거리를 더 큰값으로 설정하는것이 바람직하다고 생각한다.

그러나 거리이 너무크면, 미스트분출노즐(10)내에서의 기액 혼합물의 체류시간이 길어지고 압력손실도 커지므로 유속이 감소되고 일단 미세한 물방울로 되었던 것들이 다시 한테 엉커서 큰물방울로 되는 경향이 있다.

그 결과로서, 이것은 반대로 미스트입자를 미세하게 하는 효과를 감소시킬 뿐이다.

본 고안자들은 위와같은 문제를 해결하기 위해서 거리의 상한치를 구명하는 실험을 행하였다.

미스트분출노즐(10)의 도입측벽(10b)으로부터 분출측벽(10a)까지의거리, 즉원통상미스트분출노츨(10)의 보어의 내경을 D라고 가정한다면, 거리과 보어 D와의 관계는 ｜ ≤2.5D｜가 충족되도록 조정해야 한다.

그래서 본 고안자들은 미스트를 미세하게 하는 목적을 효과적으로 달성할 수 있음을 발견하였다. 위와같은 사실들을 기초로해서, 본 고안에 있어서는의 관계가 충족되도륵 거리를 실정하였다. 분출공(12)은 슬릿상 또는 검공상{點孔狀)(dot-hole-like shape)으로 만들수도 있다.

슬릿상의 분출공(122)을 사용할 때는, 길이방향에서의 양측에 대해 하기와 같이 각을 자르는 2가지 방법을 사용할 수가 있다.

한가지 경우는 제5도에 도시한 것처럼 양측을 분출공(12)의 중앙접선(24)과 미스트분출노즐(20)의중심선(10c)이에 모두 평행하는 표면에서 절단하는 것이다.

또 한가지의 경우는 제6도와 같이 중앙접선(24)에 대하여 수직이 되는 중심선(12c)상에 있는. 미스트분출노즐(10) 내의 일점(26)으로부터 부채꼴 모양으로 열린(개방각θ)표면에서 양측을 절단하는 경우이다. 이들 두가지의 절개표면의 차이는 냉각효과를 약간 다르게 한다.

즉, 제5도의 실시예에 있어서는 분출공(12)의 길이방향의 측단들이 안쪽으로 예리하게 돌출해 있다.

그래서 제5도의 부재번호 28이 표시하는 위치에서 부압이 발생해서 그 부압이 미스트 분사류를 폭방향으로 확산시키도록 작용하므로, 미스트는 폭방향으로 약간 확산되어 배출된다.

반대로 제6도의 분출공이 경우는 상기와 같은 부압이 거의 발생하지 않기 때문에 미스트는 분출공(12)의 개방각(중심각 θ와 동일)과 거의 동일한 확산각으로써 주편방향으로 배출된다.

제7도는 분출공(12) 의 절단방향의 차이에 따라 발생되는 주편의 폭방향에서의 단위폭당 물의 분포량의 차이를 보여 준다. 제7도에서 2점쇄선은 제5도의 노즐이 사용되었을 때의 실험데이타를 표시하고, 실선은 제6도의 노즐이 사용되었을때의 실험데이타(즉, 체류실내애서 직경의 3/4지점으로 부터 분출공의 개방각 60°를 표시한다.

이들 그래프가 명백히 표시하는 바와같이. 제5도의 형상을 한 분출공의 경우에 주편의 폭방향으로 미스트 분사류가 넓게 확산되며, 제6도의 분출공의 경우에는 미스트 분사류의 확산폭은 제5도의 경우보다 약간 좁다.

그러므로 최적냉각 효과는 분출공(12)의 절단각을 냉각시킬 주편의 횡방향폭에따라서 변동시킴으로써 얻을수있다.

제7도의 점선은 종래의 미스트분출장치를 사용했을때의 실험데이타분포를 나타내고 있다.

이 그래프에서 알 수 있는것은 분포가 불규칙하에 일방으로 편의되어 있고 균일하고 안정적인 냉각효율을 얻을수 없다는 것이다.

반대로 제8도는 제6도의 개방각θ와 주표의 표면에 도달한 미스트의 확산폭(mm)과의 관계를보여주며 이 관계는 실험에 근거하여 얻은 것이다. 따라서 개방각θ를 변동시켜서도 미스트 분사류의 폭을 조정할 수 있다는 것은당연하다.

Claims (6)

1. 미스트분출조즐(10)이 기액혼합 공급파이프(20)의 헤드부에 부착되어 있으며 연속주조설비에서 주편을 냉각하기위한 기액 미스트 분출장치에 있어서, 상기 미스트분출노즐(10)의 분출측벽(1Oa)에 형성된분출공(12)과 상기 분출공(12)의 높이 위치와 상이한 높이 위치로 도입측벽(10b)에 설치된 도입구(14)로 이루어지고, 상기 도입구(14) 중심축(14c)과 상기 중심측(4c)에 평행하며 상기 분출공(12)의 중심점(12p)을 통과한 중심선(12c)과의 사이의 거리이≤2.5D (단. d는 도입구(14)의 내경이고, D는 상기 미스트 분출노즐(10)의 도입측벽(10b)으로부터 분출측벽(10a)까지의 거리임)의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 미스트분출노즐(10)은 원통상이고 그 양단은 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 분출공(12)은 원통상 미스트 분출노즐(10)의 분출측벽(10a)에 형성되고 또한 직경방향과 평행하는 슬릿상의 형상을 깆고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항 또는 2항에 있어서. 상기 분출분(12)은 복수개의 점공형상으로 상기 미스트분출노즐(10)의 분출측벽(10a)에 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항 3항중 어느 한 항에 있어서. 상기 슬릿상 분출공(12)은 상기 분출공(12)의 중앙접선(24)과 상기미스트 분출노즐(10)의 중심선(10c)에 다같이 평행한 표면에서 절단하여 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿상 분출공(12)은 미스트분출노즐(10) 내에서 중앙접선(24)에 대하여 수직인 중심선(12c)상의 일점(26으로부터 부채꼴모양으로 딸린 표면에서 절단하여 형성된 것을 특징으로 하는 장치.