KR101129500B1 - 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소의 연속 주조 공정에서 생산되는 제품의 품질을 향상시키기 위해 전자기력을 이용하여 용강의 유동을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 침지노즐 아래의 불활성 가스가 침지노즐을 통해 유입되는 연속 주조 공정에서 용강이 과도하게 솟아오르는 부분에 대해서는 약한 자기장을 형성하여 솟아오르는 형태의 흐름을 약화시키고, 과냉이 심하게 발생하여 유동을 약화시켜야 하는 부분에서는 자기장 세기를 강하게 인가하여 과냉을 억제함으로써 탕면의 폭방향의 유동을 적절히 배분하여 주편의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유동 제어 장치는 상기와 같은 과정을 통해 연속 주조 주형 내의 유동 형태를 적절히 제어함으로써 탕면 안정화에 따른 몰드 파우더의 혼입 저감과 용강 중 비금속 개재물 및 불활성 가스 기포 등을 저감시켜 표면 품질이 양호한 연속 주조 주편을 제조할 수 있다는 장점을 가진다.

연속 주조, 용강, 유속, 전자기장, 코어, 코일

Description

전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치 및 그 방법 {Fluid Control Device and the Method Using Electro-Magnetic Braking Principle}

도 1은 종래의 일반적으로 사용되는 연속 주조 공정에 대한 개략도이다.

도 2a 내지 도 2e는 종래의 다양한 방법을 이용한 연속 주조 공정의 몰드 내에서 발생하는 유동 형태를 도시한 단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 전자기 유동 제어 장치의 종단면도와 사시도이며, 도 3c 및 도 3d는 각각 전자기 유동 제어 장치의 상부 전자석과 하부 전자석의 형태를 도시한 횡단면도와 사시도이다.

도 4a 내지 도 4b는 종래의 발명 및 본 발명에 따른 자기장의 분포 변화를 3차원으로 도시한 그래프이다.

도 5a 내지 도 5b는 상기 도 6a 내지 도 6b의 자기장 비에 따른 유속 분포를 시뮬레이션한 그래프이다.

도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 유동 제어 장치를 적용한 결과, 표면에 집적되어 있는 결함 요인이 감소한 결과를 보여주는 표이다.

도 7a 내지 도 7b는 종래의 장치와 본 발명에 따른 유동 제어 장치를 각각 사용할 경우, 최적의 사용 조건에서 통계적인 분석법을 이용하여, 상부와 하부 자 기장의 세기에 따른 주편의 표층 아래에 있는 불순물의 정도를 도시한 상자그림이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 래들 4 : 턴디쉬

6 : 침지노즐 8 : 몰드

10 : 몰드 파우더 12 : 토출류

14 : 상승류 16 : 하강류

18 : 기포상승류 20 : 전자기 코어

22 : 코어에 의한 이상 유동 24 : 전자기 하부 코어

26 : 전자기 상부 코어 28 : 초전도 자석

32 : 하부 코일 34 : 상부코일

36 : Water Jacket 38 : 전류제어장치

50 : 상부 전자석 60 : 하부 전자석

72 : 최소값 74 : 최대값

76 : 중앙값 78 : 제1사분위수

80 : 제3사분위수 82 : 평균

84 : 25~75% 사분위범위

본 발명은 제철소의 연속 주조 공정에서 생산되는 제품의 품질을 향상시키기 위해 전자기력을 이용하여 용강의 유동을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 침지노즐 아래의 불활성 가스가 침지노즐을 통해 유입되는 연속 주조 공정에서 용강이 과도하게 솟아오르는 부분에 대해서는 약한 자기장을 형성하여 솟아오르는 형태의 흐름을 약화시키고, 과냉이 심하게 발생하여 유동을 약화시켜야 하는 부분에서는 자기장 세기를 강하게 인가하여 과냉을 억제함으로써 탕면의 폭, 방향의 유동을 적절히 배분하여 주편의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

상기 유동 제어 장치는 연속 주조 주형 내의 유동 형태를 적절히 제어함으로써 탕면 안정화에 따른 몰드 파우더의 혼입 저감과 용강 중 비금속 개재물 및 불활성 가스 기포 등을 저감시켜 표면 품질이 양호한 연속 주조 주편을 제조할 수 있다는 장점을 가진다.

도 1은 일반적으로 사용되는 종래의 연속 주조 공정에 대한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 통상적인 연속 주조는 래들(2)을 빠져나온 용강이 턴디쉬(4)에서 침지노즐(Submerged Entry Nozzle)(6)을 통해 몰드(Mold)(8) 내부로 유입되면서 냉각이 시작되어 주편의 표면이 형성된다. 따라서 표면 품질의 대부분은 몰드(8)에서 결정이 된다.

도 2a는 연속 주조 공정의 몰드 내에서 발생하는 일반적인 유동 형태를 도시한 단면도이고, 도 2b는 초기 전자기 제동을 이용한 유동 제어 장치의 코어의 설치 위치와 그에 따른 유동을 도시한 단면도이고, 도 2c는 초기 전자기 유동 제어 장치의 문제를 보완하기 위해 고안된 유동 제어 장치에 따른 유동을 도시한 단면도이고, 도 2d는 전자기 제동 방식의 유동 제어 장치로 2쌍의 코어를 가지고 있는 형태의 몰드에서의 유동 형태를 도시한 단면도이고, 도 2e는 초전도 방식을 이용한 전자기 제동방식의 유동 제어 장치의 코어의 형태를 도시한 단면도이다.

일반적인 유동 형태는 도 2a에서 보는 바와 같이 침지노즐(6)에서 토출된 용강(12)이 몰드(8)의 벽부에 부딪힌 후에, 몰드 파우더(10)와 용강이 접촉하고 있는 탕면쪽으로 향하게 되는 상승류(14)와, 주편 내부로 들어가는 하강류(16)와, 노즐의 막힘을 방지하기 위해 침지노즐(6) 내부에서 취입하는 불활성 기체의 부력에 의해 발생하는 침지노즐 주변의 기포상승류(18)로 형성된다.

이 때, 주편에서 나타나는 표면 결함의 대부분은 표면으로부터 수 mm이내에 위치한 것으로 통상적으로 알려져 있으며, 몰드(8)에서 냉각 조건을 감안할 때 대부분이 탕면과 토출류(12)가 몰드(8)의 단면과 부딪히는 부분 사이에서 표면 결함의 원인이 생성된다.

상기와 유사한 문제들을 해결하기 위해 종래에는 주로 침지노즐(6)의 토출각도를 적절히 변경시켜 주편의 품질을 향상시키는 기술을 사용하였다. 즉, 하강류(16)의 양이 증가하고 상승류(14)의 양이 감소하여, 상승류(14)에 의해 결함이 많 이 발생하는 경우에는 토출각도를 크게 하고, 탕면의 온도가 낮아 과냉에 의해 결함이 많이 발생하는 경우에는 토출각도를 작게 함으로써 품질을 향상시키는 방법을 사용해 왔다.

그러나, 상기와 같이 토출 각도를 조절하여 표면 결함을 줄이고자 하는 종래의 기술은, 상승류(14)의 양이 작아지는 경우에는 탕면으로 공급되는 열이 그만큼 감소하게 되므로 과냉의 문제가 다시 대두되며, 또한, 상승류(14)의 양을 증가시키는 경우에는 몰드 파우더의(10) 혼입의 문제가 여전히 남아 있는 실정이다. 더구나 주조 속도, 주조 폭, 침지 깊이, 노즐의 막힘 등을 방지하기 위해 사용하는 불활성 가스의 양에 따라 유동 형태가 변경이 되는데, 이와 같이 주조 공정 중에 해당 인자들이 변하게 되어, 고정된 토출각도를 가진 침지노즐(6)을 사용하여 결함을 줄이고자 하는 기술은 한계가 있었다.

이처럼 침지노즐(6)만을 이용하여 결함을 감소시키는 방법에는 한계가 존재함에 따라 도 2b와 같이 침지노즐(6)의 바로 아래에 토출류(12)가 지나가는 곳에 전자기 제동원리를 이용한 전자기 제동 장치(EMBR : Electro Magnetic Brake Ruler)(20)를 두어, 용강의 유동과 자기장과의 관계에 의해 발생하는 로렌쯔 힘(Lorentz Force)에 의하여 유속을 감소시키는 발명이 제안되었다(스웨덴 특허 SE 8,003,695, 미국 특허 US 4,495,984). 그러나, 이 기술을 실제 적용했을 때에는 예상대로 유속이 줄어드는 것이 아니라 제동력이 미치는 부분을 우회하는, 이상 유동(22)이 발생함에 따라 품질 향상 효과가 미비하였다.

상기의 문제점을 보완하기 위해, 도 2c와 같이 침지노즐(6) 바로 아래에 한 쌍의 전자기 하부 코어(24)를 수평으로 배치하여 주편 전폭에 걸쳐 제동력이 작동될 수 있도록 수평 방향으로 자기장을 분포시키는 방법이 제시되었다(스웨덴 특허 SE 9,100,184:미국 특허 US 5,404,933).

그러나, 이와 같은 방법은 하강류(16) 전체에 대해 제동력이 작용하여 하강류(16)가 줄어드는 대신 상승류(14)가 증가하여, 고속 주조의 경우 오히려 탕면이 불안정해지면서 몰드 파우더(10)의 혼입에 의한 결함 발생이 증가하는 문제점이 발생되었다.

상기와 같은 탕면 불안정 현상을 해소하기 위해, 도 2d와 같이 침지노즐(6)의 아래 부분의 전자기 하부 코어(24) 이외에 탕면 부분에도 전자기 상부 코어(26)를 두어 전자기장을 인가하여 두 개의 코어(24, 26) 사이에 토출류(12)를 가둬둠으로써 탕면을 안정화시킬 수 있는 방법이 고안되었다(일본 특개평 2-284750).

그러나, 상기와 같은 방법은 상부와 하부의 전자기 코어(24, 26)에 의해 수직 방향으로 동일한 자기장을 분포시켜, 하강류(16)를 줄이기 위해 자기장의 세기를 증가시키면, 상승류(14)에도 동일한 자기장 세기가 인가되어, 탕면으로 올라가는 상승류(14)를 과도하게 감소시킴으로써 탕면의 열공급이 차단되어 과냉이 발생한다는 문제점을 발생시키고 있다. 이외에도 노즐의 막힘을 방지하기 위해 투입하는 불활성 기체에 의해 침지노즐(6) 근처에서 기포상승류(18)가 더욱 많이 형성되어, 유동 현상이 역전되기도 하여 몰드(8) 내의 불안정한 유동 현상을 조장함으로써 결함을 저감시키는데 그 효과가 미비하였다.

전자기를 이용한 유동 제어의 또 다른 접근 방법으로 도 2e처럼 침지노즐(6) 좌우의 몰드(8) 전체를 초전도자석(Superconductive Magnet)(28)을 이용하여 강자기장을 인가하는 방법으로 6.0 ton/min 이상의 고 토출량 아래에서 품질 향상을 이루고자 하는데 그 목적이 있었다.

하지만, 초전도자석의 특성상 극저온에서만 사용할 수 있다는 것과, 도 2e와 같이 좌우로 배치된 코어로 인해 탕면으로 상승하는 유동이 급격히 감소되는 관계로 과냉의 문제에 대해 특별한 해결책을 주지 못하고 그 실효성도 없는 실정이다(특1996-7004658).

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명은 목적은 연속 주조 공정 시에 2공 침지노즐을 사용하면서 침지노즐 내부에서 불활성 기체를 투입하는 방식에서 탕면부근의 유동을 제어하기 위해 독립된 2쌍의 전자석을 이용하고 폭방향으로 균일하지 않는 자기장세기를 이용하는 방식을 사용함으로써 탕면의 유동이 필요한 곳에는 약한 자기장을 형성하여 유동을 발생시켜 주고, 유동을 약화시켜야 할 부분에 대해서는 자기장 세기를 강하게 인가하여 유동을 감소시켜 줌으로써 탕면의 폭방향 유동을 적절히 배분하여 주편의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어장치를 제공하는데 있다.

그리고 상기와 같은 장치를 이용하여, 몰드 내의 유동을 흐름을 효과적으로 제어하여 탕면의 유속을 넓은 면적에 걸쳐 존재하게 함으로써 유속 분포 또한 더 균일해질 수 있어 주편의 표면의 개재물이나 몰드 파우더, 기포 등의 결함인자를 줄일 수 있고, 과냉을 억제하며 개재물이 집적되는 것을 방지하는 효과를 가질 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어장치를 제안한다.

연속 주조 공정에서 전자기력을 이용하여 유동을 제어하기 위하여 본 발명은, 몰드 외주면의 상부에 대향 위치된 한 쌍의 상부 전자석과, 몰드 침지노즐의 하부에 대응하는 몰드 외주면의 하부에 대향 위치하고, 상기 상부 전자석과 독립적으로 작용하는 한 쌍의 하부 전자석을 포함하며, 상기 상부 전자석은 코어와 상기 코어 주위에 감긴 코일을 포함하고, 상기 상부 전자석 코어의 상기 몰드를 향하는 면은 가운데가 볼록한 형상을 지닌 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 몰드 외주면의 상부에 대향 위치된 한 쌍의 상부 전자석과,
몰드 침지노즐의 하부에 대응하는 몰드 외주면의 하부에 대향 위치하고, 상기 상부 전자석과 독립적으로 작용하는 한 쌍의 하부 전자석을 포함하며, 상기 하부 전자석은 코어와 상기 코어 주위에 감긴 코일을 포함하고, 상기 하부 전자석 코어의 상기 몰드를 향하는 면은 가운데가 오목한 형상을 지닌 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 상부 및 하부의 전자석에 인가되는 전류 세기가 서로 다를 수도 있으며, 상기 상부 전자석의 자기장 세기가 하부 전자석의 자기장 세기보다 작게 유지될 수도 있다.

또한, 상기 하부 전자석은 코어와 상기 코어 주위에 감긴 코일을 포함하고, 상기 하부 전자석 코어의 상기 몰드를 향하는 면은 가운데가 오목한 형상을 지닐 수도 있다. 그리고 상기 상부 및 하부 전자석은 서로 분리되어 있을 수도 있고, 상기 상부 및 하부 전자석은 상기 상부 전자석에 의한 상부 자기장과 상기 하부 전자석에 의한 하부 자기장 간의 연동을 감소시키는 요우크(Yoke)로 연결될 수도 있다.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 전자기 유동 제어 장치의 종단면도와 사시도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 전자기 유동 제어 장치는 몰드 외주면의 상부에 대향 위치된 한 쌍의 상부 전자석(50)과, 몰드 침지노즐의 하부에 대응하는 몰드 외주면의 하부에 대향 위치하고, 상기 상부 전자석과 독립적으로 작용하는 한 쌍의 하부 전자석(60)을 포함하는, 각각 독립된 전자석 두 쌍으로 구성되어 있는 것을 볼 수 있다.

본 발명에서는 상기 상부 전자석(50)의 코어(26)와 하부 전자석(60)의 코어(24)는 각각 분리되어 있거나, 공기와 유사한 자기투과율을 가진 재질로 이루어진 요우크(yoke)로 연결되어 상부와 하부 자기장이 서로 연동되는 것을 최대한 줄일 수 있도록 한다. 상기 상하부 전자석의 각 코어의 외부에는 자기장을 형성시키기 위해 코일(32, 34)이 감겨져 있으며, 각 코일의 외부에는 이를 냉각할 수 있는 설비도 갖춰져 있다.

또한, 상기 상부 코일(34) 및 하부 코일(32)에는 전자장의 세기를 조절하기 위해 전류를 공급하는 전류제어장치(38, 40)가 각각 구비되어 있다. 이에 따라, 본 발명은 상부 코일(34)과 하부 코일(32)에 따로 전류를 공급함으로써 다른 세기의 자기장을 형성할 수 있고, 그에 따라 독립적인 조절이 가능하다.

도 3c 및 도 3d는 상기 전자기 유동 제어 장치의 상부 전자석과 하부 전자석의 형태를 도시한 횡단면도와 사시도이다.

도 3c 및 도 3d를 참조하면, 2공 노즐을 사용하는 연속 주조 공정에서 침지노즐(6)을 통해 들어온 용강의 흐름은 도 2a 내지 도 2e에서 볼 수 있듯이 침지노즐(6)에서 토출된 용강이 몰드(8)의 벽부에 부딪힌 후 생성되는 상승류(14) 및 하강류(16), 그리고 노즐 막힘 방지를 위해 발생시키는 불활성 기체의 부력에 의해 침지노즐(6) 근처에서도 생성되는 기포상승류(18)를 발생시킨다. 특히, 상기의 불활성 기체에 의해 생성되는 기포상승류(18)의 경우는 대부분 침지노즐(6)로부터 300 mm 이내의 범위에서 부상되고, 이로 인해 탕면이 교란되면서 몰드 파우더(10)가 혼입되는 상황이 자주 발생되어, 상당수의 결함이 이 부분에서 발생하고 있다. 따라서 이 부분에서 발생하는 결함을 방지하기 위해서는 부력에 의해 발생하는 상승류(14)에 제동력을 걸어주어야 한다.

이에 따라, 상부 코어(26)는 양쪽 끝단보다 침지노즐(6) 근처에서 상대적으로 강한 자기장을 형성하여, 불활성 기체에 의해 부상되는 기포상승류(18)를 강하게 제동하여 탕면을 안정화시키도록 가운데가 볼록한 코어(26)의 형상을 가진다. 상기의 상부 코어(26)의 가운데가 볼록한 형상은 양쪽 끝부분에서 가장 약한 자기장을 가지게 되고, 상기 가운데의 약한 자기장은 몰드(8)의 벽부 근처로 적절한 상승류(14)를 유도하여 과냉을 억제하며 개재물이 집적되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이에 비해, 하부 코어(24)는 가운데가 오목하고 양 끝으로 갈수록 볼록한 형상을 가진다. 상기 하부 코어(24)에 의해 형성되는 자기장은 침지노즐(6)에서 토출된 용강에 포함되어 있던 비금속 개재물이 주편 내부 깊은 곳까지 도달하는 것을 방지하여 주편의 내부품질이 향상되는 효과가 있다. 또한, 침지노즐(6)의 토출류(12)가 단변에 직접적으로 충돌하는 힘을 감소시켜 주편의 재용융 현상에 의한 주편 터짐 현상을 방지할 수 있다.

특히, 상기 하부 코어(24)의 양끝 부분인 주형의 단변 근처에서 최대 자기장 세기를 형성하고, 하부 코어(24)의 중심부에서는 자기장의 세기를 최대로 약화시킴으로써 유동이 하강류(16)를 따라 내려가 다시 올라올 때, 해당 제동력을 약화시킴으로써 개재물의 부상 분리를 촉진시키는 것을 목적으로 하고 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 탕면에서는 중심부의 자기장 세기가 양쪽 끝부분의 자기장 세기보다 크게 유지되고, 상기 침지노즐 하부에서는 중심부의 자기장 세기가 양쪽 끝부분의 자기장 세기보다 작게 유지되어, 주편의 표면의 개재물이나 몰드 파우더, 기포 등의 결함인자를 크게 줄일 수 있다.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 유동 제어 장치를 실제 설비에 적용하여 테스트한 결과로 자기장 세기를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.

도 4a 내지 도 4b는, 본 발명에서의 유동 제어 장치를 설치한 후에 하부 코어(24)에 인가된 자기장 세기를 고정시킨 채, 상부 코어(26)에 인가되는 자기장의 세기를 변화시키면서 측정한 것이다. 상기의 실험은 하부 코어(24)에 인가되는 하 부 전류의 세기를 고정하고, 상부 코어(26)에 인가되는 상부 전류의 세기를 변화시킴으로써 상부와 하부 자기장 세기의 독립적인 조절을 가능하게 하였다. 본 실험에서 자기장 세기의 깊이 방향 실험은 탕면을 기준으로 수심 0 mm부터 1000 mm까지의 자기장 세기를 측정하였으며, 자기장 세기의 폭방향 실험은 탕면의 중심을 기준으로 0 mm에서 반경 800 mm까지의 자기장 세기를 측정하였다.

먼저, 도 4a를 참조하면, 상부 코어(26)에 의한 깊이 방향으로의 자기장 분포를 보면, 탕면의 꼭대기에서의 자기장 세기는 약 100 mT이고, 꼭대기에서 멀어져 바닥에 가까이 갈수록 자기장의 세기는 감소해, 바닥 부분에서는 자기장의 세기가 약 67 mT 로 중심부 자기장 세기의 약 67% 정도의 세기를 가지도록 자기장 분포를 형성하고 있는 것을 알 수 있다.

도 4b를 참조하면, 상부 코어(26)에 의한 폭방향으로의 자기장 분포를 보면, 중심부에서는 약 140 mT의 자기장 세기를 가지고, 끝부분으로 갈수록 85 mT 정도의 자기장 세기를 가져, 몰드 중심부에서 멀어질수록 자기장의 세기가 작아지고, 끝부분에서는 중심부 자기장 세기의 약 60% 정도 세기를 가지도록 자기장 분포를 형성하고 있다.

도 5a 내지 도 5b는 종래의 발명 및 본 발명에 따른 자기장의 분포 변화를 3차원으로 도시한 그래프이고, 도 6a 내지 도 6b는 상기 도 5a 내지 도 5b의 자기장의 비에 따른 유속 분포를 시뮬레이션한 그래프를 도시한 것이다.

먼저 도 5a는 기존의 방식을 사용하여 상부 자기장과 하부 자기장의 세기비 가 1:1로 서로 같은 크기의 자기장을 형성하고 있는 경우를 나타낸 것이고, 도 6b는 본 발명에 따른 상부 자기장과 하부 자기장의 크기를 각각 조절할 수 있는 유동 제어 장치를 사용하여 상부 자기장과 하부 자기장의 세기비가 0.5:1로 상부 자기장의 세기가 하부 자기장 세기의 50% 일 때의 자기장의 분포를 나타낸 것이다.

도 6a에서는, 도 5a와 같은 기존의 방식을 이용할 경우, 하부로 내려가는 유동을 제어하기 위해 강한 전자기장을 인가하게 되면, 탕면에서도 똑같은 크기의 강한 자기장이 인가되어 탕면으로 용강이 상승하지 못하는 문제가 발생하고, 이로 인해 불활성가스에 의한 기포상승류만이 존재하는 것처럼 보인다. 따라서 탕면 유속이 빠른 부분이 침지노즐 근처로 국한되면서 주편의 표면의 개재물이나 몰드 파우더, 기포 등의 결함인자가 많아진다.

그러나, 도 5b와 같이 상부 자기장과 하부 자기장의 비율을 조절한 경우를 보면, 도 6b처럼 탕면의 유속이 넓은 면적에 걸쳐 존재하며, 유속 분포 또한 더 균일해지는 형태로 가는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 기존의 같은 세기의 자기장을 인가하는 기존의 발명을 이용한 경우보다 주편의 표면의 개재물이나 몰드 파우더, 기포 등의 결함인자가 크게 줄게 되는 것을 알 수 있다.

도 7a 내지 도 7b는 종래의 장치와 본 발명에 따른 유동 제어 장치를 각각 사용할 경우, 최적의 사용 조건에서 통계적인 분석법을 이용하여, 상부와 하부 자기장의 세기에 따른 주편의 표층 아래에 있는 불순물의 정도를 도시한 상자그림(Boxplot)이다.

상기 상자그림은 자료의 최소값(Minimum)(72), 최대값(Maximum)(74), 중앙값(Median)(76), 제1사분위수(First Quartile)(78), 제3사분위수(Third Quartile)(80)를 도시하여 그래프로 나타낸 것으로서 자료의 분포 형태를 종합적으로 나타내며, 특히, 이상치(Outlier)에 대한 객관적인 기준을 제시하는 그래프로 두 개 이상의 자료를 비교할 때 많이 쓰이는 통계 그래프이다.

보다 상세하게 도 7a를 참조하면, 본 발명에 따라 유동제어장치를 이용할 경우, 폭방향의 양쪽 끝부분의 개재물이나 몰드 파우더 등의 결함 요인의 평균(Average)(82)은 약 0.0068 정도이고, 25%~75% 사이의 사분위범위(Interquartile Range)(84)는 약 0.0067로써 기존의 방식을 이용한 결함 요인의 평균(82)이 약 0.0375이고, 25%~75% 사이의 사분위범위(84)가 약 0.0436인 것에 비해 약 5배 이상 현저하게 감소된 것을 볼 수 있다.

마찬가지로 도 7b를 참조하면, 본 발명에 따라 유동제어장치를 이용할 경우, 폭방향의 중심 부분에 집적되어 있는 개재물이나 몰드 파우더 등의 결함 요인의 평균(82)은 약 0.0065 정도이고 25%~75% 사이의 사분위범위(84)는 약 0.0058이고, 기존의 방식을 이용한 결함 요인의 평균(82)이 약 0.0155 정도이고, 25%~75% 사이의 사분위범위(84)는 약 0.0161인 것에 비해 약 2배 이상 감소된 것을 볼 수 있다.

따라서, 본 발명에 따라 독립된 두 쌍의 전자석을 사용하여, 독립된 세기의 자기장을 형성하였을 때, 주편의 표면에 개재물이나 몰드 파우더, 기포 등의 결함인자가 줄어드는 효과가 있음을 알 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 연속 주조 공정 시에 2공 침지노즐을 사용하면서 침지노즐 내부에서 불활성 기체를 투입하는 방식에서 탕면부근의 유동을 제어하기 위해 독립된 2쌍의 전자석을 이용하고 폭방향으로 균일하지 않는 자기장세기를 이용하는 방식을 사용함으로써 탕면의 유동이 필요한 곳에는 약한 자기장을 형성하여 유동을 발생시켜 주고, 유동을 약화시켜야 할 부분에 대해서는 자기장 세기를 강하게 인가하여 유동을 감소시켜 줌으로써 탕면의 폭방향 유동을 적절히 배분하여 주편의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

그리고 상기와 같은 시스템을 이용하여, 몰드 내의 유동을 흐름을 효과적으로 제어하여 탕면의 유속을 넓은 면적에 걸쳐 존재하게 함으로써 유속 분포 또한 더 균일해질 수 있어 주편의 표면의 개재물이나 몰드 파우더, 기포 등의 결함인자를 줄일 수 있고, 과냉을 억제하며 개재물이 집적되는 것을 방지하는 데 있어서 큰 효과를 거둘 수가 있다.

Claims (8)

1. 몰드 외주면의 상부에 대향 위치된 한 쌍의 상부 전자석과,

   몰드 침지노즐의 하부에 대응하는 몰드 외주면의 하부에 대향 위치하고, 상기 상부 전자석과 독립적으로 작용하는 한 쌍의 하부 전자석을 포함하며,

   상기 상부 전자석은 코어와 상기 코어 주위에 감긴 코일을 포함하고, 상기 상부 전자석 코어의 상기 몰드를 향하는 면은 가운데가 볼록한 형상을 지닌 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치.
2. 몰드 외주면의 상부에 대향 위치된 한 쌍의 상부 전자석과,

   몰드 침지노즐의 하부에 대응하는 몰드 외주면의 하부에 대향 위치하고, 상기 상부 전자석과 독립적으로 작용하는 한 쌍의 하부 전자석을 포함하며,

   상기 하부 전자석은 코어와 상기 코어 주위에 감긴 코일을 포함하고, 상기 하부 전자석 코어의 상기 몰드를 향하는 면은 가운데가 오목한 형상을 지닌 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 상부 및 하부의 전자석에 인가되는 전류 세기가 서로 다른 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 상부 전자석의 자기장 세기가 하부 전자석의 자기장 세기보다 작게 유지되는 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 하부 전자석은 코어와 상기 코어 주위에 감긴 코일을 포함하고, 상기 하부 전자석 코어의 상기 몰드를 향하는 면은 가운데가 오목한 형상을 지닌 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치.
6. 삭제
7. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 5의 어느 한 항에 있어서,

   상기 상부 및 하부 전자석은 서로 분리되어 있는 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치.
8. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 5의 어느 한 항에 있어서,

   상기 상부 및 하부 전자석은 상기 상부 전자석에 의한 상부 자기장과 상기 하부 전자석에 의한 하부 자기장 간의 연동을 감소시키는 요우크(Yoke)로 연결된 전자기 제동 원리를 이용한 유동 제어 장치.

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