포스코 No.1 미니밀의 Parallel 주형용 2-Piece 노즐 모델

목차

1. 서 론

2. 연구방법

3. 결과 및 고찰

3-1. 2-Piece Nozzle Design

3-2. 수모델 실험결과

4. 결 론

본문내용

요동에 대한 결과를 Fig. 12 에 나타내었으며 침지 깊이에 거의 무관하게 비숫한 경향을 나타내는 것으로 보아 실제 주조시 약간의 탕면 변화가 수반되더라도 탕면 요동은 크지 않으리라는 것을 예측 할 수 있다.
Type A2-5 & A2-6은 거의 유사한 경향을 나타내었으며 Type A2-6(Fig. 13)의 결과를 보면 Mold내 용강의 대칭적 분포, 탕면으로 열 공급 그리고 탕면 안정성 면에서 상당히 양호한 결과를 나타냄을 알수 있다. Type A-? 조건들에 대한 탕면 요동 결과인 Fig. 14를 보더라도 Type A2-5 & A2-6의 결과는 노즐 Tip의 침지 깊이 변화에 거의 무관하게 일정함을 알수 있으며 요동 값이 < 2.5 mm 범위내에서 작게 유지됨을 알 수 있다. 이에 반해 Type A2-1 & A2-3은 침지 깊이가 얕아짐에 따라 탕면 요동이 더 심하게 됨을 보여주고 있다.
4. 결 론
POSCO No. 1 Mini-Mill Parallel Mold용 2-Piece Feed 노즐 모델 개발 연구를 수행하였으며 결론은 아래와 같다.
1) 2-D 수치해석 결과를 통해 노즐 내부에서 용강 정체지역의 최소화, 용강의 난류성 감소에 따른 Mold내로의 층류적 용강 공급을 극대화 할 수 있는 2-Piece 침지 노즐 설계 조건을 얻었다. 2-Piece 노즐은 상부 원통형 노즐, 하부 Flat 노즐로 구성되고 하부 노즐 내부에는 상부 노즐 직하에 Baffle, 노즐 Tip부에는 Separator를 설치하였다.
2) 수모델 실험에서 편류(Biased Flow)는 1 공 노즐을 사용하여 억제시킬수 없었으며, Mold내 용강 유동에 대한 3-D 수치해석 결과를 통해 Mold내에서 발생되는 편류는 시스템이 갖고 있는 본질적인 특성임을 확인하였다.
3) 하부 노즐 내부에 설치된 Baffle로 인해 상부 노즐로 부터 토출된 심한 난류성 용강의 운동에너지가 1차적으로 상당히 완화되었고, 궁극적으로 Baffle Slit을 통과하면서 용강은 층류화 되어 Mold내로 공급됨을 수모델 실험을 통해 확인하였다.
4) 수모델 실험에서 3공 토출 방식의 노즐 유형은 탕면 안정성이 양호하지 못하였고, 특히 중앙에서 토출되는 용강류에 의해 Mold내에서 용강의 편류가 야기되었으며, 이 흐름이 좌우 토출구에서 토출되는 용강에도 영향을 주어 전체적으로 비대칭을 유발시켰다.
5) 수모델 실험 결과, 탕면의 안정성과 Mold내 용강의 대칭적 분포 관점에서 볼 때 2공 토출 방식이 1공과 3공 토출 방식에 비해 좋았다. 2공 노즐의 경우 노즐 Tip내에 설치되어 용강 분리 역할을 해주는 Separator 밑변의 길이(W2)가 작을수록, Separator의 각도(θ)는 55°근처 일때가 가장 좋은 결과를 나타냈다. Separator 밑변 길이가 40 mm≤W2≤50 mm 범위일때 노즐에서 토출되는 용강의 토출에너지가 상대적으로 작아져서 상승류에 의해 야기될수 있는 탕면 요동이 최소화 되었다.
5. 참고문헌
(1) J.K.Brimacombe and I.V.Samarasekera, I&SM, November 1994 p. 29
(2) K.W nnenberg & K. Schwerdtfeger, I&SM, April 1995 p. 25
(2) T. G. O'connor and J. A. Dantzig, Metall. Trans. B, 1994, vol.25B, pp. 443∼457.
(4) F. M. Najjar, B. G. Thomas and D. E. Hershey, Metall. Trans. B, 1995, vol.26B, pp. 749∼765.
Table 1 Parameters for calculation.
Parameters
Value
Mold 단변폭
70 mm
Mold 장변폭
1350 mm
Mold 길이
3000 mm
밀 도
7080 kg/m3
층류 점도
0.0064 kg/(m·sec)
주 속
5 mpm
Table 2. Summary of calculation condition.
DCI(mm)
IA(mm)
X2(mm)
θ1(degree)
θ2(degree)
Uniformity
AKE(cm2/s2)
Case1
60.012
15.009
60
0.000
3.8141
13.466
6.1119×102
Case2
59.548
15.910
40
14.036
3.8141
12.136
4.7206×102
Case3
56.403
16.825
20
26.565
3.8141
10.433
4.1644×102
Case4
67.549
17.542
20
26.565
3.8141
10.264
4.4867×102
Case5
69.844
16.040
20
29.745
6.5198
7.0910
3.4903×102
Case6
66.691
14.440
20
32.412
8.3973
6.0975
2.9620×102
※ AKE : Average Turbulence Kinetic Energy
※ 그 외의 약어는 Fig.1 참조
Table 3. Summary of dimensions of feed nozzle tip.
유형
분류
(Type)
토출구면적
(mm2)
W2
(mm)
W3
(mm)
W4
(mm)
L1
(mm)
θ
(Deg.)
IP
(mm)
I
A
1200
­
­
­
140
­
880
B
900
­
­
­
140
­
­
II
A2-1
1020
120
10
­
65
40
390
III
A2-2
920
160
­
­
66
45
376
A2-3
1020
120
­
­
65
55
486
A2-4
984
100
­
­
75
55
500
IV
A2-5
1130
50
15
­
140
55
533
A2-6
1179
40
15
­
140
55
532
V
B3-1
902
50
61.4
30
94.2
69.4
600
VI
B3-2
900
50.8
53
­
80
21.6
230
VII
B3-3
600
50
61.3
25
140
73.5
550
VIII
A3-1
1069
10
10
55
66
40
300
IP(Impingement Point) : 노즐 Tip의 토출구를 통해 토출된 용강이 Mold의 단변부와
만나는 위치(측정 위치의 기준은 탕면임)

키워드

포스코,   미니밀,   노즐 모델