KR910008033Y1

KR910008033Y1 - 제어냉각장치의 냉각헤더

Info

Publication number: KR910008033Y1
Application number: KR2019890020285U
Authority: KR
Inventors: 장준상
Original assignee: 포항종합제철 주식회사; 정명식; 재단법인 산업과학기술연구소; 박태준
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1991-10-12
Also published as: KR910010966U

Abstract

내용 없음.

Description

제어냉각장치의 냉각헤더

제1도는 제어냉각장치의 개략도.

제2도는 종래 냉가헤더의 종단면도.

제3도는 본 고안에 의한 냉각헤더의 사시도.

제4도는 제3도의 A-A선 단면도.

제5도는 본 고안에 의한 정류판의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 냉각헤더 8 : 정류실

9 : 노즐실 10 : 공기자동배출밸브

14 : 정류판 14a : 다공

17 : 격판

본 고안은 제철소 열연공자의 런아웃테이브(Run Out Table)상의 냉각설비를 모사(Simulation)한 제어냉각장치의 냉각헤더에 관한것이다.

일반적으로 냉각장치는 제1도에서 도시한 바와 같이 머플로(Muffle Furnace)에서 가열한 시편을 시험 압연기에서 압연한후, 압연된 시편을 대차(5)로 이동시켜 냉가시킬수 있는 구조로되어 있으며, 오버헤드탱크(Overhead Tank)(1)를 설치하여 안정된 냉각수를 냉가헤더(Cooling Header)로 공급하도록 하여 제어냉각기술의 개발과 강재의 열처리분야에 이용된다.

상기 냉각장치의 특징은 슬리트노즐(Slit Nozzle)방식의 냉각헤더를 개량하여 파이트노즐(Pipe Nozzle)방식의 냉각헤더와 함께 단독 또는 복합으로 사용할수 있도록 하였다.

슬리피트노즐방식의 냉가헤더는 고냉각능, 폭방향 균일냉각의 장점때문에 일부선진 제철소에서 채택하고 있지만, 유랑제어범위가 좁기때문에 냉각온도제어범위가 좁은 단점이 있었다.

그래서 , 종래에는 제2도와 같은 냉가헤더를 개발하여 사용하였다.

상기 냉가헤더는 상자형태로서 노즐출구를 통하여 분출되는 수류가 안정된 판상층류(Flat Laminar Flow)를 유지할수 있도록 고안되었으며, 특히 저유량시에도 안정된 판상층류를 연속적으로 유지할 수 있게끔 하여 유량제어범위를 넓히는 효과를 얻었다.

안정된 판상층류를 유지하기 위해서는 다음과 같은 두가지 방법이 있다.

첫째는 냉각헤더내에 잔류된 공기를 배출하여 분출되는 수류에 공기가 혼입이 없도록하는 방법과, 둘째로는 냉가헤더내에 잔류된 공기가 분출되는 수류에 혼입되어도 층류(Laminar Flow)를 교란시키지 않도록하는 방법이있다.

여기에서 층류의 정의는 노즐에서 분출된 수류가 투명하고 안정된 상태를 유지하여 낙하하고, 낙하된 수류가 강재표면에 충돌할때 비산이 없는 상태이다.

종래의 냉각헤더(제2도참조)는 후자의 방법을 사용한다.

즉, 냉각수가 냉가헤더(3A)내로 공급되는 초기에 공기배출밸브(11)를 수동으로 조절하여 열고, 노즐실(9A)의 수두가 h(여기에서 수도 h는 h가 임계값이하일때 노즐출구(13)로부터 공기의 열류혼입이 이루어져 층류의 교란이 발생하기 때문에 임계값이상으로 설정된 값이다)에 달할때 까지는 잔류된 공기의 일부를 배출한다.

그 다음 공기 배출밸브(11)를 닫고 냉각수가 분출되도록한다.

이때 분출되는 수류가 안정적인 층류를 유지하기 위한 작용은 다음과 같다. 냉각수가 입상사절판(12)으로 부터 낙하하여 수증에 충돌하여 들어갈때. 노즐실(9A) 상부에 잔류된 공기는 순간적으로 다량 수중에 혼입되어 조대한 기포를 형성한다. 이러한 조대한 기포는 분출수류에 혼입되어 분출되면서 층류를 교란하며, 특히 저유량시에는 분출수류의 막(film)을 깨뜨려 층류의 하한계역을 높이는 현상을 초래한다. 따라서 종래 냉각헤더(3A)는 입상사절판(12)의 높이 H와 노즐실(9)의 수두 h사이의 낙차를 이용하여 낙하수가 노즐실(11)의 수중에 들어 있는 조대한 기포를 미세환 기포로 깨뜨려 분출시킴으로서 층류를 유지하도록 하였다.

그러나, 이러한 종래의 냉각헤더(3A)는 고유량시(층류의 상한계역)와 저유량시(층류의 하한계역) 공히 문제점이 발생한다. 고유량시에는 제2도와 같이 냉각헤더(3A) 내부의 정류실(8A) 상부와 노즐실(9A) 상부에서 잔류된 공기가 압축된 상태로 남있게 된다. 그리고 정류실(9A) 상부에서 압축된 공기는 냉각헤더(3A)내의 냉각수흐름을 불안정스럽게 만들고, 노즐실(9A) 상부에서 압축된 공기 는낙하수가 수중에 충돌하여 들어갈때, 수중으로 다량혼입하게 되어 낙하수의 충격에 의해서도 쉽게 깨지지 않는다.

또한, 저유량시에도 노즐실(9A) 수준에 들어 있는 조대한 기포는 낙하수에 의하여 일부 미세한 기포로깨지는 효과가 나타났지만, 일부는 깨지지않는 상태로 분출되었다.

이러한 조대한 기포는 상술한 바와 같이 층류의 상한계역을 감소시키고 하한계역을 높여 결국 층류유량 제어범위를 좁게 만들게되는 것이었다.

본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한것으로서 특히 유량제어범위를 확대시켜 냉각온도 제어범위를 증대시키도록한 제어냉각장치의 냉가헤더를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 목적을 달성하기 위한 실시구조로는 정류판과 격판및 공기자동배출밸브가 마련되는 정류실과, 역U자형으로 형성된 노즐실로 이루어지는 구성으로 가능케된다.

이하 도면에 따라 본 고안에 의한 실시구조를 상세히 설명한다.

본 고안은 제3도내지 제5도에서 도시한 바와 같이 상자형 냉각헤더(3)의 내면에 다공(14A)이 천설된 정류판(14)과 하면이 개구되도록 입설된 격판(17)에 의해 정류실(8)이 마련되며, 상기 정류실(8)의 상단에는 공기자동배출밸브(10)가 마련되는데 이는 릴리이프밸브(Releief Valve)방식을 채택함에 의해 공기압이 임의 값이상일때는 밸브가 자동으로 열리게되고, 임의값 이하 일때에는 밸브가 자동으로 닫히게하여, 공급된 냉각수의 불안정한 유동을 정류하여줌과 동시에 잔류된 공기를 자동으로 배출되게 한다.

노즐실(9)은 상기 정류실(8)의 상부보다 높은 위치에 설치하여 정류실(8)의 잔류공기가 공급유량에 관계없이 용이하게 배출되도록 구성된다.

또한, 노즐실(9)은 역U자형태로하여, 냉각수공급전에 노즐실(9)에 잔류하던 공기가 냉각수가 분출되면서 전부 배출되도록 구성된다.

미설명부호 2는 주공급관, 4는 배수조, 5는 대차, 6은 모터, 7은 펌프, 13 : 노즐 출구 15는 냉각수배수밸브 16은 공급관이다.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 실시구조의 작용및 효과를 설명한다.

즉, 본 고안 제3도내지 제5도에서 도시한 바와 같이 정류실(8)의 중간위치에 있는 공급관(16)을 통하여 공급된 냉각수가 정류실(8)에서 충만케되면, 정류실(8)내의 잔류공기는 공기 자동배출밸브(10)를 통하여 배출되고, 또한 노즐실(9)내의 공기는 냉각수가 정류실(8)내에서 충만하여진 이후 노즐 통로를 통하여 분출되면서, 냉각수에 밀려 배출케된다. 이후에 냉각헤더(3) 내부는 냉각수가 충만된 상태로서 작업할수 있게끔 되었으며, 실제 조대한 기포가 혼재된 냉각수가 연속적으로 공급되어도, 조대한 기포가 정류판(14)의 다공(14a)을 통과할때 조대한 기포는 미세한 기포로 깨뜨려져 정류실(8) 상부에서 잔류하게 된다. 이 잔류된 공기는 자동배출밸브(10)를 통하여 배출된다. 결국 냉각헤더(3) 내부는 이와 같은 작용을 하여 잔류공기가 배출됨으로서, 분출되는 수류는 작업과정중에 항상 안정된 층류를 형성할 수 있다. 특히 저유량시와 고유량시에는 분출되는 수류는 종래 냉각헤더(3A)의 경우보다 안정된 층류로서 분출되기때문에, 종래 냉각헤더(3A)의 경우보다 유량범위는 확대된다.

이하 실시예를 통하여 상세히 설명한다.

[실시예]

본 고안의 슬리트 노즐방식의 냉각헤더(3)와 종래 냉각헤더(3A)와의 유량제어범위와, 냉각온도제어범위를 비교하기 위해서, 동일한 유량조건하에서 실험한 결과를 하기표 1에서 도시하였다.

즉, 상기 유량제어범위는 층류를 형성하는 분출속도의 범위를 말하며 냉각온도는 3mm두깨의 탄소강에서 냉각속도범위를 말한다.

[표 1]

상기표 1에서와 같이 층류를 형성하는 분출속도와 냉각속도가 종래의 냉각헤더(3A)보다 본 고안의 냉각헤더(3)의 범위가 넓어졌음을 알 수 있다.

이와 같이된 본 고안은 종래의 냉가헤더와는 달리, 다공(14a)이 천설된 정류판(14)과 하부가 개구된 격판(17)및 공기자동배출밸브(10)가 마련되는 정류실(8)과, 의 높이보다 높게 역"U"자형으로 형성된 노즐실(9)을 마련함에 의해, 냉각헤더(3) 내부에 잔류된 공기가 배출되도록하여, 분출수류를 기포가 혼재되지 않은 안정적인 층류로서 분출하기때문에 종래 냉가헤더(3A)의 경우보다 층류의 상한계역이 높아지고, 반면에 하한계역은 낮아져 유량 제어범위가 확대되었으며, 이로말미암아 냉각온도제어범위가 넓어지는 효과가 있는 실용적인 고안이다.

Claims

제어냉각장치의 냉가헤더에 있어서, 냉가헤더(3)의 내면과 상단에 다공(14a)이 천설된 정류판(14)과 하부가 개구된 격판(17)및 공기자동배출밸브(10)가 마련되는 정류실(8)과, 상기 정류실(8)의 상부보다 높게 역"U"자형으로 형성되는 노즐실(9)로 이루어지는 구성을 특징으로하는 제어냉각장치의 냉각헤더.