일반기술

초전도 자석을 이용한 연속적 주조 액상 금속의 전자기 억제

본 프로젝트의 초점인 장치의 작동 영역에서 용해 억제는 로렌츠 힘(Lorenz force)에 의해 나타난다. 로렌츠 힘은 용해 및 용해에서 나타나는 dc 자계를 통해 전류의 조합에 의해 생성된다. 용해로 유입되는 전류는 특수 설계된 전극을 통해 트윈롤(twin roll)을 따라 공급된다. 대부분 롤축과 나란히 발생되는 자계는 초전도 자석을 통해 생성된다. 구리 띠 자석 대신 초전도 자석을 적용하면 장치의 전력 소비가 대폭 감소된다.본 프로젝트의 시행 첫 해 중에 0.3m 직경의 롤이 있는 실험 장치의 구상 및 설계 개발이 수행되었고, 공정의 수치적 모델이 개발되었다. 고급 주조 장치의 설계 매개변수는 다음과 같다. 금속 스트립(metal strip)의 폭은 0.5m이며 롤 간격은 5mm이고 주조 속도는 0.2m/s, 전자기 압력은 30kH/m, 용해를 통한 전류는 3kA, 작동 영역의 자기 유도는 0.5 텔사(telsa)였다. 용해로 전류를 공급하는 전극은 열파이프 및 자기유체역학발전 효과를 사용하고 중간 금속을 통해 냉각된다. 자석 시스템에는 초전도 자석, 저온학(cryogenics) 및 철 요크(iron yoke)가 포함된다. 초전도 코일을 위해 단순 트랙(racetrack) 기하학이 사용된다. 여러 변형체(variant)들은 장치에서 자석의 적절한 위치 관점에서 분석된다. 초전도 코일이 생산되어 테스트를 통과했다.프로젝트 시행 2년, 3년째에는 실험 장치의 주요 구성요소 설계, 생산 및 테스트, 적절한 수치적 모델 개발, 테스트 및 실험과의 비교, 저온 유지 장치와 함께 초전도 자석 개발 및 테스트 성공, 자석의 운영 매개변수 획득, 장치의 자기 시스템이 분석되어 수치적으로 최적화 등등 이외에도 여러 실험이 수행 되었다. 수행된 연구를 통해 "상향" 지속적 주조와 연관된 난제들을 효과적인 방법으로 해결할 수 있었고 롤러 사이 및 아래의 공간에서 액상 금속의 필수 전자기 억제가 가능하였다. 이것은 "상향" 방식이 기존 방식에 비해 잠재적으로 유망하고 도움이 될 것임을 나타낸다.프로젝트를 통해 얻어진 결과의 과학적 중요성은 새롭고 유력한 트윈롤 스트립 주조 방식이 이론적으로 연구되었고 수치적으로 및 실험적으로 긍정적인 결과가 나타났다는 것이다. 액상 금속의 필수 전자기 억제 가능성이 명백히 입증된 것이다.혁신적인 사항본 프로젝트의 목적은 원리 및 실험 장비를 개발하고 주괴(ingot) 품질의 관점에서 높은 자계를 사용하여 액상 금속의 지속적인 주조를 조사하는 것이다.금속 유동을 형성하는데 필요한 완벽한 전자기 시스템 기술 및 시제품을 이러한 기반에 근거해 개발하고 테스트할 수 있게 될 것이다. 이 기술의 결과로 인해 액상 금속의 정밀 주조 및 전자기 추진이 가능하게 될 것이다. 본 프로젝트는 폐기물 배출을 적게 하며 고품질 구조의 금속 박판 및 스트립 생산을 가능하게 할 것으로 기대된다.강철 및 비철 금속 박판의 지속적인 주조 생산을 위한 기술 및 실험 장비는 주조 제품의 구조 및 표면을 향상시킬 것으로 본 프로젝트 시행 도중 및 후에 예상되었다.