KR100942099B1

KR100942099B1 - 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법

Info

Publication number: KR100942099B1
Application number: KR1020060049456A
Authority: KR
Inventors: 박순복
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2010-02-12
Also published as: KR20070115268A

Abstract

본 발명은 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법에 관한 것으로, 강판의 진행 경로를 따라 일정 간격 떨어져 여러 개의 허스롤이 배치된 소둔로에서 허스롤의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 방법에 있어서, 상기 강판의 진행 속도를 100mpm이라 할 때, 상기 강판의 진행 속도를 유지시키면서 상기 강판의 진행 경로를 따라 형성되는 가열대, 균열대, 환원대 및 냉각대에 배치되는 허스롤의 회전 속도를 97∼98mpm, 98∼99mpm, 99∼100mpm 및 100∼101mpm의 범위에 있도록 설정하며, 이러한 구성에 의하면 조업을 중단하지 않은 상태에서 허스롤의 회전 속도를 가열대, 균열대, 환원대 및 냉각대 별로 다르게 설정하여 허스롤 표면부의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

연속소둔, 세라믹 허스롤, 브러싱, 강판, 온라인

Description

세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법{Method for removing contaminant from ceramic hearth roll}

도1은 통상의 연속 소둔설비를 개략적으로 도시한 도면;

도2에는 종래의 고온 소둔로가 갖는 문제점을 설명하기 위한 도면;

도3은 본 발명에 따른 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법에 사용되는 소둔로의 구성을 나타낸 개략 구성도;

도4는 본 발명의 주요 구성을 설명하기 위한 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10 : 소둔로

11 : 강판

12 : 허스롤

13 : 구동모터

본 발명은 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조업을 중단하지 않은 상태에서 허스롤의 회전 속도를 가열대, 균열대, 환원대 및 냉각대 별로 다르게 설정하여 허스롤 표면부의 이물질을 제거할 수 있는 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법에 관한 것이다.

일반적으로 안정기와 같은 전기기기에 사용되는 고타발성(Glassless)의 방향성 전기강판의 소둔 작업은 850∼1,300℃의 고온조건을 갖도록 형성된 소둔로에서 수행되며, 대개 0.28∼0.5㎜ 정도의 두께를 갖는 강판이 소둔로의 내부에 설치된 허스롤을 따라 진행하게 된다.

이러한 허스롤의 표면에는 강판과의 접촉으로 인해 산화스케일 등의 이물질이 부착된다.

도1은 일반적인 고온 소둔로의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도로서, 수평식 고온 소둔로(20)의 내부에 강판(21)의 진행 방향을 따라 일정 간격 떨어져 여러 개의 허스롤(22)이 배치되며, 이들 허스롤(22)은 체인(24)에 의해 함께 회전하도록 연결되어 모터(23)에 의해 회전되는 구성을 갖는다.

도2에는 종래의 고온 소둔로가 갖는 문제점을 설명하기 위한 도면으로, 허스롤(22)의 표면에 이물질(S1)이 부착되고, 이러한 허스롤(22)을 통과하는 강판(21)의 표면에는 상기 이물질(S1)에 의해 이물마크(S2)가 형성된 것을 보인다.

이와 같이 강판의 표면에 발생된 이물마크는, 절연성 확보를 위해 절연코팅되는 강판의 표면에 공간부를 형성시켜 코팅용액의 부착성을 저하시키며, 나아가 응력제거를 위한 예비 소둔처리 및 코어로 타발가공시 절연코팅층이 쉽게 박리될 뿐만 아니라 다수 적층되는 코어 간의 밀착성(점적율)이 현저히 떨어져 와전류 손실이 발생되는 등의 문제점이 있었다.

종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 연속적으로 제품 생산시와 동일한 소둔조건 즉, 가열대 880∼900℃, 균열대 855~860℃, 환원대 650~700℃, 냉각대 150~300℃로 각각 설정하고, 이슬점: 70∼80℃, 수소 50vol% 및 질소 50vol% 정도인 산화성 분위기가스 조건 하에서 브러싱 강판(두께 0.8∼0.95t)을 소둔로 내에 투입하여 라인을 정지한 후, 허스롤을 20∼30mpm(분당 강판 이동거리) 정도의 저속으로 정방향(즉, 강판의 진행방향) 회전시킴으로써 허스롤 상단에 위치한 브러싱 강판과의 마찰력에 의해 허스롤 표면에 고착되어 있는 이물질이 제거되도록 하고 있었다.

그러나, 이 경우, 브러싱 강판의 반복사용에 따라 강판재질의 연화가 발생되고 이로 인해 소둔로내 브러싱 강판의 장력제어가 곤란하며 브러싱 작업 중 강판이 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 라인 정지 후 브러싱 작업이 진행되므로, 그 횟수가 증가함에 따라 생산성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 브러싱 작업을 자주할 경우 세라믹 허스롤 표면에 특수코팅된 코팅층이 조기에 손상되어 허스롤 교환주기를 단축시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 조업을 중단하지 않은 상태에서 허스롤의 회전 속도를 가열대, 균열대, 환원대 및 냉각대 별로 다르게 설정하여 허스롤 표면부의 이물질을 제거할 수 있는 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 강판의 진행 경로를 따라 일정 간격 떨어져 여러 개의 허스롤이 배치된 소둔로에서 허스롤의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 방법에 있어서, 상기 강판의 진행 속도를 100mpm이라 할 때, 상기 강판의 진행 속도를 유지시키면서 상기 강판의 진행 경로를 따라 형성되는 가열대, 균열대, 환원대 및 냉각대에 배치되는 허스롤의 회전 속도를 97∼98mpm, 98∼99mpm, 99∼100mpm 및 100∼101mpm의 범위에 있도록 설정함을 특징으로 하는 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도3은 본 발명에 따른 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법에 사용되는 소둔로의 구성을 나타낸 개략 구성도이다.

수평식 고온 소둔로(10)의 내부에 강판(11)의 진행 방향을 따라 일정 간격 떨어져 여러 개의 허스롤(12)이 배치되며, 이들 허스롤(12)은 각각 독립적으로 구동되는 구동모터(13)에 의해 회전되도록 연결된다.

바람직하게는, 도4에 도시된 것처럼, 각 영역에 설치된 허스롤들이 동일한 구동모터에 의해 함께 회전되도록 연결된다.

즉, 상기 소둔로(10)의 내부에 설치된 허스롤(12)들은 강판의 진행 방향을 따라 가열대에 속하는 영역에 설치된 허스롤(12A)들과, 균열대에 속하는 영역에 설치된 허스롤(12B)들과, 환원대에 속하는 영역에 설치된 허스롤(12C)들과, 냉각대에 속하는 영역에 설치된 허스롤(12D)들로 구분된다.

그리고, 가열대의 허스롤(12A)들은 가열대 담당 구동모터(13A)에 의해 함께 구동되도록 연결되며, 균열대의 허스롤(12B)들은 균열대 담당 구동모터(13B)에 의해 함께 구동되도록 연결되며, 환원대의 허스롤(12C)들은 환원대 담당 구동모터(13C)에 의해 함께 구동되도록 연결되며, 냉각대의 허스롤(12D)들은 냉각대 담당 구동모터(13D)에 의해 함께 구동되도록 연결된다.

본 발명의 실시예에서는 강판의 진행 방향을 따라 1번 허스롤부터 3번 허스롤까지, 즉 3개의 허스롤(12A)이 가열대에 배치되고, 4번 허스롤부터 11번 허스롤까지, 즉 8개의 허스롤(12B)이 균열대에 배치되고, 12번 허스롤과 13번 허스롤, 즉 2개의 허스롤(12C)이 환원대에 배치되고, 14번 허스롤부터 16번 허스롤까지, 즉 3개의 허스롤(12D)이 냉각대에 배치된 것을 알 수 있다.

본 발명은 이렇게 개별적으로 또는 구간별로 구동되도록 구성된 허스롤들을 구간대별로 적정한 회전수로 회전되게 하여 강판의 처짐 현상을 방지하여 세라믹 허스롤과의 접촉면적을 최소로 한 상태, 즉 점접촉 상태에서 세라믹 허스롤 표면부에 부착된 이물질이 고착되기 전에 제거할 수 있다.

이를 보다 상세하게 설명한다.

소둔라인의 허스롤들은 구간별, 즉 가열대, 균열대, 환원대 및 냉각대별로 동일한 회전 속도를 갖도록 구동모터에 의해 회전 구동된다.

강판의 온라인 속도를 100mpm이라고 할 때, 그 강판의 온라인 속도를 유지하면서, 가열대에 설치된 허스롤(13A)의 회전속도는 97∼98mpm, 균열대에 설치된 허스롤(13B)의 회전속도는 98∼99mpm, 환원대에 설치된 허스롤(13C)의 회전속도는 99 ∼100mpm, 냉각대에 설치된 허스롤(13D)의 회전속도는 100∼101mpm으로 설정한다.

이렇게 허스롤의 회전속도를 구간별로 서로 다르게 설정하면, 라인을 정지하지 않으면서 강판과 허스롤 사이에 점접촉을 유도하며, 또한 허스롤이 이물질에 의해 오염되는 것을 최소화시킬 수 있으며, 강판과 세라믹 허스롤 사이에 미세한 마찰력이 발생하면서 허스롤 표면에 부착된 이물질이 제거된다.

이하에서, 본 발명의 실시예를 살펴본다.

16개의 세라믹 허스롤이 설치된 통상의 연속 소둔설비를 사용하고, 또한 상기 허스롤의 각각을 별도의 구동모터를 이용하여 개별적으로 구동하였다.

그리고, 실시예에서 사용된 강판은 탄소(C) 0.04∼0.07wt%, 규사(Si) 2.5∼4.0wt%, 망간(Mn) 0.5∼0.25wt%, 인(P) 0.03wt% 이하, 황(S) 0.02wt% 이하, 알루미늄(Al) 0.1wt% 이하, 질소(N) 0.01wt% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 방향성 전기강판용 냉연강판이었다.

소둔조건으로서, 소둔로 내 온도는 연속적으로 제품 생산시와 동일한 소둔조건 즉, 가열대 880∼900℃, 균열대 855~860℃, 환원대 650~700℃, 냉각대 150~300℃로 각각 설정하고, 이슬점: 70∼80℃, 수소 50vol% 및 질소 50vol% 정도인 0.2∼2.0N㎥/hr의 유량으로 질소가스를 주입하였다.

그리고, 강판의 온라인 속도를 100mpm으로 유지한 상태에서, 가열대에 설치된 허스롤(13A)의 회전속도는 97∼98mpm, 균열대에 설치된 허스롤(13B)의 회전속도는 98∼99mpm, 환원대에 설치된 허스롤(13C)의 회전속도는 99∼100mpm, 냉각대에 설치된 허스롤(13D)의 회전속도는 100∼101mpm의 범위로 유지하였다.

또한, 하기 표 1은 허스롤의 회전속도를 다양하게 하여 그 회전속도가 본 발명의 범위에 있는 것을 실시예로 표시하고 본 발명의 범위에서 벗어난 것을 비교예로 표시하였다. 또한, 하기에서 나타낸 허스롤 회전속도는 강판의 온라인 속도에 대한 상대속도이다. 즉, "1"로 표시된 것은 강판의 온라인 속도에 1을 더한 값인 "101"이 절대 회전속도이며, "-1"로 표시된 것은 강판의 온라인 속도에 1을 뺀 값인 "99"가 절대 회전속도이다.

구 분	가열대측 허스롤 회전속도(mpm)	균열대측 허스롤 회전속도(mpm)	환원대측 허스롤 회전속도(mpm)	냉각대측 허스롤 회전속도(mpm)
비교예1	1.5	2.5	2.5	2.5
비교예2	1	2.0	2	2
비교예3	0	1.5	1.5	1.5
실시예1	-1	0	1	1
실시예2	-2	-1	0	0
실시예3	-3	-2	-1	-1
비교예4	-4	-3	-2	-2
비교예5	-5	-4	-3	-3

이러한 비교예1 내지 비교예5 및 실시예1 내지 실시예3에 따른 브러싱 효과, 즉 강판과 세라믹 허스롤 사이에 미세한 마찰력이 발생하면서 허스롤 표면에 부착된 이물질이 제거되는 효과를 확인하기 위하여, 허스롤의 오염 여부, 강판의 이물마크 발생 여부 및 제품의 이물마크 발생 여부 등을 측정하였으며, 또한 허스롤의 저속회전에 의해 강판에 과도한 장력이 가해지는지의 여부를 판단하기 위하여, 강판의 두께 변화 및 강판에 굽힘 변형이 발생하는지의 여부를 측정하였다.

구체적으로, 허스롤의 오염여부 판단은 허스롤 표면에 부착된 이물질을 직접 육안으로 확인하여 이물질이 없으면 합격(○), 육안상 미발견되나 촉감이 있으면 보통(△), 이물질이 발견되면 불합격(×)으로 구분하였다.

강판의 이물마크 발생 여부는 별도의 이물마크 체크용 스트립을 소둔로 내에 투입한 후 10초 정도 허스롤을 회전시켜 강판에 발생된 흠집정도를 보고 판단하였다. 이때 촉감과 흠집이 없으면 합격(○), 촉감은 없으나 심한 흠집이 육안으로 관찰되면 보통(△), 촉감과 흠집이 발견되면 불합격(×)으로 구분하였다.

제품 표면에의 이물마크 발생 여부는 소둔조건의 온도까지 승온시킨 후 제품 강판을 소둔로내 투입시켜 통과한 제품에 이물마크가 미 발생되면 합격(○), 이물마크 흔적은 있으나 촉감이 없으면 보통(△), 이물마크가 육안으로 확인되면 불합격(×)으로 구분하였다.

강판의 두께변화의 정도 및 골판 발생 여부는 의도한 제품 두께(0.25∼0.5T) 대비 0.005∼0.01T 정도의 두께 감소에 골판짐, 즉 굽힙변형이 없으면 합격(○), 의도한 제품 두께(0.25∼0.5T) 대비 0.01∼0.03T 정도의 두께 감소에 골판이 발생될 조짐이 보이면 보통(△), 의도한 제품 두께(0.25∼0.5T) 대비 0.03∼0.07T 정도의 두께 감소에 골판 식별이 가능한 경우 불합격(×)으로 구분하였다.

결과를 하기 표 2에 나타내었다.

구 분	측 정 결 과				최종판정
구 분	허스롤 표면	강판 표면	제품 표면	두께 변화	최종판정
비교예1	×	×	×	×	불량
비교예2	△	×	△	×	불량
비교예3	△	△	△	△	보통
실시예1	○	○	○	○	양호
실시예2	○	○	○	○	양호
실시예3	○	○	○	○	양호
비교예4	△	△	△	△	보통
비교예5	×	×	×	×	불량

[표 1] 및 [표 2]에서 볼 수 있는 바와 같이, 온라인 속도를 100mpm 상태로 유지하면서 가열대측 허스롤의 회전속도는 온라인 속도 대비 -3 ~ -2mpm으로, 균열대측 허스롤의 회전속도는 온라인 속도 대비 -2 ~ -1mpm으로, 환원대측 허스롤의 회전 속도는 온라인 속도 대비 -1 ~ 0mpm으로, 냉각대측 허스롤의 회전 속도는 온라인 속도 대비 0 ~ +1mpm으로 각각 설정하여 라인 정지 없이 온라인 작업중일 경우(실시예 1 내지 3) 브러싱 효과 및 스트립 두께 변화가 양호하게 나타났다.

그리고, 온라인 속도를 100mpm 상태로 유지하면서 가열대측 허스롤의 회전속도는 온라인 속도 대비 -3mpm으로, 균열대측 허스롤의 회전속도는 온라인 속도 대비 -2mpm으로, 환원대측 허스롤의 회전속도는 온라인 속도 대비 -1mpm으로, 냉각대측 허스롤의 회전속도는 온라인 속도 대비 0mpm이하로 할 경우(비교예 1 내지 3) 브러싱 효과가 저하되어 허스롤의 표면에 이물질이 잔존하였다.

또한, 온라인 속도를 100mpm 상태로 유지한 상태에서 가열대측 허스롤의 회전속도는 온라인 속도 대비 -2mpm으로, 균열대측 허스롤의 회전속도는 온라인 속도 대비-1mpm으로, 환원대측 허스롤의 회전 속도는 온라인 속도 대비 0mpm으로, 냉각대측 허스롤의 회전 속도는 온라인 속도 대비 +1mpm이상으로 할 경우 강판이 늘어나는 조짐이 발생하였다.

전방롤을 역방향으로 회전시키는 경우(비교예 4, 5)에는 브러싱 효과 및 강판 두께 변화가 열위한 것으로 나타났다. 특히 전방롤을 역방향 회전시키는 경우, 강판에 걸리는 인장력에 의해 최악의 경우 파단이 발생될 위험이 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법에 의하면, 고온 소둔로내 온라인 상태에서 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거를 위한 브러싱 작업이 효과적으로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 생산성 증가 및 브러싱 강판을 별도로 설치할 필요성이 없으며 또한 설비의 휴지 상태에서 별도의 브러싱 작업을 수행할 필요가 없어 설비의 가동효율이 향상되는 효과를 갖는다.

또한 강판의 오염이 방지되므로 전기강판의 절연코팅성, 층간 와전류 방지 및 점적율이 향상된다.

나아가 세라믹 허스롤 사용기간을 2배 정도 연장시켜 원가절감에 획기적인 효과를 가져온다.

Claims

강판의 진행 경로를 따라 일정 간격 떨어져 여러 개의 허스롤이 배치된 소둔로에서 허스롤의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 방법에 있어서,

상기 강판의 진행 속도를 100mpm이라 할 때, 상기 강판의 진행 속도를 유지시키면서 상기 강판의 진행 경로를 따라 형성되는 가열대, 균열대, 환원대 및 냉각대에 배치되는 허스롤의 회전 속도를 97∼98mpm, 98∼99mpm, 99∼100mpm 및 100∼101mpm의 범위에 있도록 설정함을 특징으로 하는 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법.
제1항에 있어서, 상기 허스롤은 각각 별도의 구동모터에 의해 회전되도록 구성됨을 특징으로 하는 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법.
제1항에 있어서, 상기 허스롤은 상기 가열대, 균열대, 환원대 및 냉각대에 배치된 것끼리 구동모터에 의해 동일한 속도로 회전되도록 구성됨을 특징으로 하는 세라믹 허스롤 표면부 이물질 제거방법.