KR101406666B1 - 슬래그 연마재 제조장치 및 열연강대의 스케일 제거방법 - Google Patents

Abstract

제철 산업에서 발생되는 전로 또는 전기로 슬래그를 소재 표면 처리용 슬래그 비드로 가공 제조하고, 이를 이용하여 열연 강대의 스케일을 효과적으로 제거 가능하게 하여, 열연강대의 품질을 향상시키는 슬래그 연마재 제조장치 및 열연강대의 스케일 제거방법이 제공된다.
바람직하게는, 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치는, 장치 하우징; 및, 상기 장치 하우징에 회전 가능하게 제공되고 용융 상태에서 급속 냉각 처리된 가공전 슬래그 비드와 마모재가 투입되어 내부에서 가공된 슬래그 연마재를 배출토록 구성된 드럼수단;을 포함하여 제공될 수 있다.

Description

슬래그 연마재 제조장치 및 열연강대의 스케일 제거방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING SLAG BEAD AND METHOD FOR REMOVING SCALE ON HOT ROLLED STEEL STRIP}

본 발명은 제철 산업에서 발생되는 전로 또는 전기로 슬래그를 소재 표면 처리용 슬래그 연마재로 가공 제조하고, 제조된 슬래그 연마재를 이용하여 열연 강판의 표면 스케일을 효과적으로 제거 가능하게 하여, 열연 강대의 품질을 향상시킨 슬래그 연마재 제조장치 및 열연강대의 스케일 제거방법에 관한 것이다.

제철 공정에서 대량으로 산출되는 부산물인 슬래그는, 예를 들어, 전로 또는 전기로 공정에서 발생되는데, 이와 같은 슬래그의 경우 연간 수백만 톤 이상이 발생됨에도 불구하고, 그 처리와 재활용면에서 극히 취약한 실정이며 이중 극히 일부만을 1~2개월 정도의 숙성기간을 거친 후 활용하며 나머지는 대부분 매립처리하는 실정이다.

즉, 통상적인 슬래그 처리는 대략 1200~1500℃인 용융 슬래그를 대기 중에 방냉한 후 응고된 슬래그 덩어리는 대형의 장비에 의해 분쇄하여 철 성분을 자력선별 등의 선별 과정을 거쳐 다시 철원으로 사용할 수 있도록 회수하고 크기 별로 분리하여 일부 재활용하고 철분이 제거된 나머지 슬래그는 거의 매립되거나 도로 포장 등의 골재로서 사용하고 있다.

또한, 종래의 통상적인 슬래그 처리 또는 재활용의 경우, 분쇄기, 마그네틱 콘베이어, 선별기 등의 고가 장비와 회수에 과도한 비용이 소요되고 있고, 특히 매립된 슬래그의 경우 슬래그에 포함된 CaO 성분으로 인해 물과 반응함으로써 팽창, 지반 함몰, 중금속 용출 등의 다른 파생 문제들이 발생되고 있다.

그리고, 전로 또는 전기로에 발생된 슬래그의 냉각시 상부에 물을 살포하여 슬래그를 냉각시키는 경우, 슬래그의 열전달율이 낮고 슬래그 자체의 열용량이 크기 때문에, 전반적으로 슬래그의 냉각에는 상당한 시간이 필요하다.

따라서, 다음의 도 3에서 설명하듯이, 전로 또는 전기로 조업시 발생하는 용융 슬래그를 '아토마이징'이라는 처리 공정을 통하여, 스피넬(spinel) 구조를 갖는 구상 슬래그를 만들어, 슬래그의 급냉을 통하여 종래 문제점인 중금속 용출과 팽창이 없도록 한 슬래그 처리와 관련된 기술이 알려져 있다.

한편, 이와 같은 통상의 냉각이나 아토마이징 처리한 구상 슬래그(이하, '슬래그 비드'라 함)를 열연 강대(강판)의 표면 스케일을 제거하는 데에 적용한 예는 없었다.

그러나, 다음의 도 8a,8b에서 설명하듯이, 아토마이징 처리된 슬래그 비드를 별도의 가공 처리 없이 열연 강대의 스케일을 제거하기 위하여 그대로 사용하는 것보다는 한번 더 슬래그 비드를 가공하여 표면을 매끄럽게 한 슬래그 연마재를 이용하여 열연강대의 표면 스케일을 제거하는 것이 더 바람직하다.

한편, 고온에서 열간 압연된 열연 강대(탄소강, 고강도강, 전기모터용 실리콘 첨가강 또는 스테인레스강 등)는 표면에 약 5∼15 ㎛ 두께의 스케일 층이 생성된다.

도 1에서는 기존에 이와 같은 강판의 표면에 생성된 스케일을 제거하는 설비를 도시하고 있는데, 그 제거 방법은 주로 염산 또는 황산 등 고온의 강산을 사용하여 화학적으로 열연 스케일을 강판의 표면에서 제거하는 것이다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 일반적으로 알려진 기존의 스케일을 제거하기 위한 산세 설비는, 스케일 브레이커(330)를 이용하여 스케일에 균열(크랙)을 발생시킨 후, 산세조(340) 및 수세조(350)를 단계적으로 통과시키면서 스케일을 제거하였다.

상기 산세조(340)는 통상 4개의 단위 산세조(342,344,346,348)들로 구성되고, 산세조에서는 주로 염산이나 황산 등 고온의 강산을 사용하여 이를 통과하는 열연 강판 표면의 스케일을 화학적으로 제거하였다.

이때, 도 1에서 미설명부호 310은 페이오프 릴, 320은 용접기, 그리고 360은 텐션 릴을 나타내고, 수세조(350)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 브러쉬 및 린스 세정 단계로 구분될 수 있다.

즉, 도 1의 기존 스케일 처리방식은, 다수의 산세조와 수세조 사용에 따른 설비 길이의 증가, 산 증기 발생으로 인한 작업 환경 저해, 폐산 처리로 인한 환경 유해성 유발, 산 회수 및 내산성 설비 등으로 인한 부대 설비의 증가, 강종에 따른 스케일 제거능 상이, 라인 정지 시에 산 용액 탱크 및 수세 탱크에 체류된 강판의 품질 불량 발생 등 여러 가지 문제점이 있었다.

더하여, 도 1에서는 개략적으로 도시하였지만, 이와 같은 기존 산세처리를 통한 스케일 제거방식에서 실제 산세조(240)와 수세조(250)의 설비 길이가 대략 100m에 이르기 때문에, 라인이 정지하는 경우 산세조와 수세조에 걸려있는 열연 강판은 과도한 산 처리로 인하여 표면 품질이 불량하게 되는 것이었다.

따라서, 이러한 산 용액에 의한 화학적 스케일 제거 방법을 대체하기 위하여 금속 숏볼(Shot ball) 혹은 그릿트(Grit), 또는 금속 숏볼 혹은 그릿트를 물과 혼합한 슬러리(Slurry)를 강판 표면에 분사하여 물리적으로 강판의 표면 스케일을 제거하는 기술이 예를 들어 JP 공개측허 2002-532633, JP 공개특허 2002-275666 및 JP 공개특허 2002-371314 등에서 알려지고 있다.

그러나, 대부분 산세 효율을 높이기 위한 전처리 공정으로서 산세공정과 병용되고 있어 산세 공정의 완전한 제거가 어려운 것은 물론, 기타 고압수를 분사하거나 얼음입자를 분사하는 방법 등이 알려져 있으나, 스케일 제거 성능과 실용화가 불분명한 것이다.

이외에도 고압수 분사를 통한 스케일 제거방법이 JP 공개특허 2004-74178에서, 얼음입자 분사를 통한 스케일 제거방법이 US 6,328.631 등에서 제안되고 있으나, 이 또한 스케일 제거 성능과 실용화 여부가 불분명하다.

한편, 물리적 스케일 제거공정과 압연 혹은 도금 공정을 연속적으로 연결한 설비 및 처리방법이 JP 공개특허 2003-064461 및 US 6,088,895 등에서 제안되어 있으나, JP 공개특허 2003-064461의 경우 텐숀 레벨러(Tension leveller) 혹은 숏 블라스팅 방법을 이용하나 단지 기존 산세를 유지한 상태에서 보조 수단으로 사용하는 것이다.

또한, US 6,088,895에서는 텐숀 레벨링 및 숏 브레스팅 처리 후 2단계의 브러슁 처리를 통해 스케일을 제거하고 표면조도를 일정 범위로 조절하여 후속되는 냉간압연에 의해 표면의 평균조도를 0.3 ㎛ 이하로 미세하게 조정하는 것으로써, 미려한 표면조도가 요구되는 스테인레스 냉연강판으로 대상이 한정되는 부분이 있다.

그러나, 스테인레스 열연 강판의 경우 동 특허의 방법만으로 스케일을 제거하는 것은 어려우며, 실질적으로 산세 공정과 병용하여 적용되고 있는 실정이다.

또한, 금속 숏볼, 그릿 또는 이들을 혼합한 연마 슬러리를 열연 강대의 표면에 분사하는 경우 균일한 강판의 표면 조도 확보가 어렵고, 실제 연속 사용시에는 물과의 과다한 비중 차이로 인하여 회수 및 재순환 사용에 여러 문제점이 있다.

그리고, 금속 계열의 연마재 외에, 기타 실리콘 옥사이드, 실리콘카바이드, 알루미늄 옥사이드, 글래스비드(glass bead), 및 세라믹 비드(ceramic bead) 등을 연마재로 사용하여 파우더 형태 또는 물과 미리 혼합된 슬러리 용액 형태로 사용 하기도 하나, 강도나 경제성 측면 도는 대량 사용에 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 제철 산업에서 발생되는 전로 또는 전기로 슬래그를 소재 표면 처리용 슬래그 연마재로 가공하여 제조하고, 이를 이용하여 열연 강대의 표면 스케일을 효과적으로 제거 가능하게 하여, 열연강대의 품질을 향상시키는 슬래그 연마재 제조장치 및 열연강대의 스케일 제거방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 요구를 달성하기 위한 기술적인 일 측면의 일 실시예로서 본 발명은, 장치 하우징; 및, 상기 장치 하우징에 회전 가능하게 제공되고 용융 상태에서 급속 냉각처리된 슬래그 비드와 마모재가 투입되어 가공된 슬래그 연마재를 배출토록 구성된 드럼수단;을 포함하여 구성되되,
상기 드럼수단은 내부에 슬래그 비드와 마모재가 투입되고, 회전체와 연계되어 회전 가능하게 제공되는 원통 드럼을 포함하고, 상기 원통 드럼의 내면에 형성되어 연마성을 향상시키도록 제공되는 요철부를 더 포함하는 슬래그 연마재 제조장치를 제공한다.

또한, 기술적인 일측면의 다른 실시예로서 본 발명은, 장치 하우징; 및, 상기 장치 하우징에 회전 가능하게 제공되고 용융 상태에서 급속 냉각처리된 슬래그 비드와 마모재가 투입되어 가공된 슬래그 연마재를 배출토록 구성된 드럼수단;을 포함하여 구성되되,
상기 장치 하우징과 드럼수단을 관통하여 제공되는 초음파 인가수단을 더 포함하는 슬래그 연마재 제조장치를 제공한다.

그리고, 기술적인 일 측면의 또 다른 실시예로서 본 발명은, 장치 하우징; 및, 상기 장치 하우징에 회전 가능하게 제공되고 용융 상태에서 급속 냉각처리된 슬래그 비드와 마모재가 투입되어 가공된 슬래그 연마재를 배출토록 구성된 드럼수단;을 포함하여 구성되되,
상기 마모재는 강철구로 제공되고, 배출된 강철구는 장치의 투입구 측으로 재순환 처리되는 슬래그 연마재 제조장치를 제공한다.

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또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 스케일이 형성된 강판을 스케일 브레이커로 처리하는 단계; 및, 급속 냉각 처리된 슬래그 비드 또는 슬래그 연마재를 포함하는 연마 슬러리를 연마슬러리 분사유닛을 통하여 진행되는 열연강대의 표면에 분사하여 스케일을 제거하는 단계;를 포함하여 구성되되,
상기 연마 슬러리는 상기 슬래그 연마재 제조장치를 통하여 제공된 슬래그 연마재를 포함하고,
상기 연마슬러리는 연마슬러리 분사유닛의 내부에 공급되는 고압수; 및, 물과 슬래그 연마재가 혼합되어 공급된 혼합물 또는, 슬래그 연마재가 혼합되어 고압으로 분사되어 열연강대의 표면 스케일이 제거되는 열연강대의 스케일 제거방법을 제공한다.

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이와 같은 본 발명에 의하면, 전로 또는 전기로 공정에서 발생하는 부산물인 슬래그를 스케일 제거용으로 사용할 수 있도록 연마재로의 적합한 강도와 형상을 갖는 슬래그 연마재로 제조할 수 있어, 궁극적으로 열연강대의 표면 스케일 처리성을 높이도록 한편, 기존에 매립되는 슬래그의 재활용성도 우수한 것이다. 따라서, 본 발명은 슬래그의 재활용을 통한 경제적 이점도 제공하는 것이다.

그리고, 바람직하게는 급속 냉각된 슬래그 비드를 가공한 슬래그 연마재를 물과 혼합한 연마슬러리로 하여 열연 강대의 표면 스케일 처리에 적용하기 때문에, 알려진 유리나 세라믹 등의 기존 연마재들을 사용하는 연마 슬러리의 분사를 통한 스케일 처리에 비하여 스케일의 제거 효과가 우수하고, 경제성이 우수한 스케일 제거를 구현하는 것이다.

도 1은 종래 알려진 열연 강대의 연속 산세 공정을 도시한 공정도
도 2는 본 발명에 따른 열연 강대의 스케일 제거공정을 도시한 전체 공정도
도 3은 본 발명과 관련된 용융 슬래그의 급속 냉각을 통한 슬래그 비드 생산공정을 도시한 개략도
도 4는 급속 냉각된 슬래그 비드를 스케일 제거용의 슬래그 연마재로 제조(가공)하는 본 발명에 따른 슬래그 연마재 제조장치의 전체 구성을 도시한 구성도
도 5는 도 4의 본 발명 장치를 도시한 분해 사시도
도 6은 도 2의 본 발명에 따른 연마슬러리 분사유닛의 상세 구성을 도시한 구성도
도 7은 본 발명의 스케일 제거공정의 재활용 공정을 도시한 구성도
도 8a 및 도 8b는 급속 냉각된 슬래그 비드와 본 발명의 제조장치로 가공한 슬래그 연마재를 확대하여 나타낸 사진
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제1,2 실시예를 통하여 처리된 열연강대를 나타낸 사진

이하, (첨부된 도면을 참조하여) 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. (도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.)

먼저, 도 2에서는 본 발명에 따른 열연강대의 스케일 제거공정을 도시하고 있고, 도 3에서는 용융상태의 슬래그를 급속 냉각처리하는 공정을 도시하고 있고, 도 4,5에서는 도 3의 공정을 통하여 제공된 슬래그 비드를 가공 제조하여 강판의 스케일 제거에 적합한 슬래그 연마재로 제공하는 본 발명에 따른 슬래그 연마재 제조장치를 도시하고 있고, 도 6에서는 도 2의 연마슬러리 분사유닛을 도시하고 있다.

다만, 이하의 본 실시예 설명에서는 도 3의 용융 슬래그를 급속 냉각하여 처리된 슬래그 입자를 슬래그 비드(SB)로 설명하고, 도 4 및 도 5에서 도시한 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치에서 슬래그 비드를 추가 가공하여 제조되는 가공된 슬래그 비드를 슬래그 연마재(SB')로 구분하여 설명한다.

먼저, 도 3에서는 본 발명과 관련된 용융 슬래그(S)를 급속 냉각하는 공정을 도시하고 있다.

즉, 도 3에서 도시한 바와 같이, 용융 슬래그(S)가 충진된 슬래그 포트(210)에서 틸팅 가능한 탕도(220)에 공급되면 탕도의 경사에 따라 용융 슬래그(S1)는 노즐(230)에서 고압에서 소정의 각도로 고속으로 분사되는 가스(G)와 충돌하면서 용융 슬래그는 특성상 알갱이로 변화되면서 피트에 조성된 제1 수조(240)에 침지되어 급냉된다.

이때, 고속의 가스로 아토마이징 처리된 슬래그 알갱이(구상 슬래그 입자) 즉, 슬래그 비드(SB)는 피트에 조성된 제2 수조(250)로 옮겨져 최종적으로 도 8a에서 사진으로 나타낸 바와 같은 슬래그 비드(SB)로 제공될 수 있다.

그리고, 도 3에서 도시한 바와 같이, 제2 수조에서 최종적으로 냉각된 슬래그 비드(SB)는 버켓 엘리베이터(260)와 불출 설비(270)를 통하여 이송포대(용기)(280)에서 수집되어 원하는 장소로 공급될 수 있다.

예를 들어, 상기 슬래그 비드(SB)는 용융상태에서 고속의 가스와 충돌하면서 수조에서 처리되는 급속 냉각 결과, 평균 입도가 300~1000 ㎛이고, 이때의 입자의 경도는 모스 경도 7 이상으로 강성을 갖는 슬래그 비드로 제공되는 것이다.

다만, 도 8a의 사진에서 알 수 있듯이, 고속의 분사 가스와 충돌하고 수 처리된 슬래그 비드(SB)는 입자의 표면에 모서리가 형성된 형태이기 때문에, 이를 그대로 열연강대의 스케일 제거를 위하여 사용하는 것도 가능하나. 다음의 도 4 및 도 5에서 도시한 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치를 이용하여 스케일 제거에 더 적합한 형태로 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 이와 같은 1차 급냉 처리된 슬래그 비드(SB)를 다시 가공하는 도 4 및 도 5에서 도시한 슬래그 연마재 제조장치를 제안하는 것이다.

이때, 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치(1)를 통하여 제공되는 슬래그 연마재(SB')는, 도 8b의 사진에서와 같이, 평균 입자가 250 ㎛ 정도이고, 입자 경도가 모스 경도 8 이상으로 우수한 강성을 갖고 있고, 표면에 도 8a의 슬래그 비드(SB)와 같은 모서리 들이 제거되는 더 구상화된 슬래그 연마재(SB')를 제공하는 것이다.

물론, 도 8a의 슬래그 비드의 경우에도 강성이 우수하기 때문에, 열연강대의 스케일 제거용으로 사용되는 것이 전혀 불가능한 것은 아니다.

다음, 도 4 및 도 5에서 도시한 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치(1)는, 기본적으로 장치 하우징(10)과, 상기 장치 하우징(10)에 회전 가능하게 제공되고 용융상태에서 급속 냉각되어 처리된 가공전 슬래그 비드(SB)와 마모재(2)예를 들어 강철구(2)가 투입되어 가공된 슬래그 연마재(SB')를 배출토록 구성된 드럼수단(30)을 포함하여 제공될 수 있다.

따라서, 본 발명의 스케일 제거용 슬래그 연마제(SB')를 제공하기 위한 장치(1)는 드럼수단(30)을 회전시키고, 그 내부에 1차 처리된 슬래그 비드(SB)와 강철구(2)를 혼합하여 투입함으로써, 강철구(20)와 충돌된 도 8a의 슬래그 비드(SB)는 도 8b의 스케일 제거에 유용한 형태의 가공된 슬래그 연마재(SB')(가공된 슬래드 비비드)로 제공될 수 있는 것이다.

이때, 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치(1)의 장치 하우징(10)은, 도 4 및 도 5와 같이, 드럼수단(30)이 내부에 회전 가능하게 안착되는 본체부(12)와 상기 상기 본체상에 분리 조립되는 커버부(14)로 제공될 수 있다.

그리고, 상기 본체부(12)와 커버부(14)는 플랜지부(F)를 포함하여 분리 조립되면서 내부에 드럼수단(30)을 회전 가능하게 탑재하는 것을 가능하게 한다. 이때, 상기 본체부(12)는 내부가 중공 원통체로 제공될 수 있다.

더하여, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치(1)는 장치 하우징의 본체부(12)와 상기 드럼수단(30)사이에 제공되면서 상기 드럼수단을 회전 가능하게 제공되는 회전체(50)를 더 포함한다.

즉, 이와 같은 본 발명의 회전체(50)는 장치 하우징의 커버부(14)에 형성된 구멍을 관통하여 모터(52)가 상부에 연계되는 회전축부(54) 및, 상기 회전 축부의 하부에 연결부(56)를 매개로 연결되고 상기 드럼수단(30)의 외측에 포위토록 조립되고 장치 하우징의 본체부에 베어링요소를 매개로 회전 가능하게 제공된 회전 본체(58)로 구성된다.

따라서, 모터(52)가 회전 구동되면 회전축부(54)와 연결대(56) 및 회전 본체(58)가 일체로 회전되고, 상기 회전본체(58)에 조립되는 드럼수단(30)도 일체로 회전하면서 내부에 투입된 슬래그 비드(SB)와 강철구(2)는 서로 충돌하면서 슬래그 비드의 표면부분이 연마 처리되는 것이다.

이때, 연결대(56)사이의 공간으로 슬래그 비드(입자)(SB)와 강철구(2)가 드럼수단(30)으로 투입되게 된다.

다음, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 드럼수단(30)은 내부에 슬래그 비드(SB)와 강청구(2)가 투입되어 회전시 슬래그 비드의 표면 연마가 이루어지는 연마공간(32)을 포함하는 중공의 원통 드럼(32)을 포함하고, 특히 원통 드럼의 내면에는 연마성을 향상시키는 요철부(34)들이 구비되어 있다.

이때, 상기 원통 드럼(32)은 회전체(50)의 회전본체(58)의 냐부에 볼트 들으로 조립되고, 회전본체(58)는 장치 하우징(10)의 장치 본체(14)에 베어링부품(BR)들을 매개로 회전 가능하게 조립되고, 회전체(50)의 회전축부(54)는 커버부(14)에 베어링부품(BR)으로 지지되고, 장치 본체(14)의 하부에 분리되어 조립되는 바닥부재(16)에도 드럼수단(30)의 원통 드럼(32)을 지지하는 베어링부품(BR)이 조립될 수 있다.

따라서, 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치(1)는 고속 회전하면 원통드럼의 내부에 강철구와 급속 냉각 처리되어 제공되는 슬래그 비드(입자)(SB)가 충돌하면서 가공 처리될 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 급속 냉각 처리된 슬래그 비드(SB)와 강철구(2)는 장치 하우징(10)의 본체부(12)에 조립되는 커버부(14)에 형성된 투입구(18)를 통하여 원통드럼의 내부로 투입될 수 있는데, 바람직하게는 상기 투입구(18)에는 직경이 큰 투입관(20)이 연계되고, 제어부(C)로 제어되는 밸브로 투입이 조정될 수 있다.

예를 들어, 도 3에서 도시한 1차 급속 냉각 처리된 슬래그 비드(SB)들이 수집된 이송포대(280)가 이송장치(26)로 이송되어 투입관(20)의 투입위치로 오면, 일측의 호퍼(H)에서 컨베이어(c/v)를 통하여 강철구(2)가 투입관(20)에 밸브의 개방시 장치의 원통 드럼(32)의 내부로 자동화를 기반으로 투입될 수 있다.

동시에, 본 발명 장치에서 장치 하우징의 본체부(12)의 바닥부(16)에 관통된 배출구(36)를 통하여 가공 처리된 슬래그 연마재(SB')와 강철구(2)가 배출되는데, 배출구에도 제어밸브를 구비한 배출관(22)이 연계될 수 있다.

따라서, 모터의 제어부(C) 제어를 통하여 드럼수단의 회전 조작을 통하여 처리된 슬래그 연마재(SB')와 강철구(2)는 상기 배출구와 배출관을 통하여 1차적으로 마그네틱 분리기(24)로 투입되고, 이때 슬래그비드와 강철구(2)는 각각의 컨베이어(c/v)에 낙하되고, 강철구는 다시 투입호퍼(H)로 보내지고, 도 8b와 같은 표면이 처리된 강도가 우수한 가공된 슬래그 비드인 슬래그 연마재(SB')는 도 2에서 도시한 본 발명의 연마슬러리 분사유닛(100)으로 공급되어 열연강대의 스케일 제거에 사용되는 것이다.

이때, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 드럼수단(30)의 원통드럼(32)의 내부 중공된 면에는 강철구와 더불어 슬래그 비드의 표면을 더 가공 처리하는 요철부(34)들이 구비되고, 모터(52)는 밸브와 제어부(C)와 연계되어 장치의 제어작동을 수행할 수 있다.

특히, 상기 모터는 서모모터로서 회전각 제어가 용이한 모터를 사용하는 것이 바람직한데, 예를 들어. 원통드럼(32)의 배출구(36)와 바닥부(16)측의 배출구 (18)가 일체로 위치가 조정되어야 배출이 이루어지므로, 상기 모터는 제어부를 통하여 사전에 설정된 세트 위치로 조작되면 상기 원통드럼의 배출구와 바닥부 배출부의 위치가 일치되도록 제어되고, 배출관(22)은 상기 바닥부에 플랜지 조립된다.

따라서, 본 발명의 원통드럼(32)으로의 슬래그 비드(SB)와 가공된 슬래그 연마재(SB')의 투입과 가공 및 배출이 제어될 수 있다.

더하여, 본 발명의 장치에서 장치 하우징(10)의 바닥부(16)과 드럼수단(30)의 원통드럼(32)의 회전 중심을 통과하여 초음파 인가수단(70)이 더 제공될 수 있다.

물론, 상기 초음파 인가수단(70)은 알려져 있고, 이와 같은 초음파 인가수단(70)은 원통드럼의 회전 중심을 통과하여 베어링부품(BR)으로 원통드럼의 회전이 가능하게 삽입되고, 따라서 초음파 인가수단의 외부 케이싱(미부호)은 원통드럼의 회전을 지지하는 역할도 할 수 있을 것이다.

결국, 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치는, 가공전 1차 급속 냉각된 슬랙그 비드(SB)(입자)를 강철구(2)와의 주된 충돌로 표면을 매끄럽게 하고, 2차로는 원통드럼의 내부 요철부로 더 가공하고, 추가로 초음파 인가를 통하여 슬래그 입자와 강철구 간 심한 진동 충돌을 유도하여 더 슬래그 입자의 표면을 처리할 수 있는 것이다.

이에 따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치(1)는 고속분사가스와의 충돌과 수조 처리를 통하여 급속 냉각되어 알갱이로 된 도 8a와 같은 슬래스 비드(SB)를 도 8b의 강판의 스케일 제거용으로 사용하기 적당한 가공 슬래그 비드 즉, 슬래그 연마재(SB')의 제공을 가능하게 하는 것이다.

다음, 도 2 및 도 6 내지 도 7에서는 지금까지 설명한 용융상태의 슬래그를 도 3과 같이 급속 냉각처리하고, 다시 도 4 내지 도 5의 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치(1)를 통하여 제공되는 슬래그 연마재(SB')를 이용한 열연강대의 스케일 처리에 대하여 도시하고 있다.

다만, 본 실시예에서는 슬래그 연마재(SB')를 통한 스케일 제거만을 도시하고 설명하나, 앞에서 설명하듯이, 슬래그 비드(SB)를 이용한 스케일 제거도 가능하다.

한편, 도 2에서는 열연강대의 스케일 제거의 전체 공정을 도시하고 있고, 도 6에서는 연마 슬러리 분사유닛(100)을 도시하고 있고, 도 7에서는 처리된 스케일과 연마 슬러리(102)의 재처리 단계를 도시하고 있다.

즉, 먼저 도 2 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판의 스케일 제거방법은, 기본적으로 스케일이 형성된 열연강대(강판)를 스케일 브레이커(330)로 처리하는 단계와, 슬래그 연마재 제조장치(1)를 통하여 제공된 슬래그 연마재(SB')를 포함하는 연마 슬러리(102)를 연마슬러리 분사유닛(100)을 통하여 강판의 표면에 분사하여 스케일을 제거하는 단계로 이루어질 수 있다.

즉, 열연강대가 통과하는 쳄버(101)내에 제공된 연마슬러리 분사유닛(100)의 내부에 고압으로 분사되는 분사수(W)와, 미리 물과 슬래그 연마재(SB')가 혼합되어 유닛에 공급되면 분사수와 유닛의 내부에서 혼합되어 최종적으로 연마슬러리(102)가 열연강대(S)의 표면에 분사되어 강도가 우수하고 도 8b와 같이 표면이 가공된 슬래그 연마재는 열연강대의 표면에 충돌하여 스케일을 효과적으로 제거하는 것을 가능하게 하는 것이다.

이때, 연마슬러리 분사유닛(100)의 하우징(110)의 내부에 공급되는 고압수(W)의 압력은 100∼ 500 bar가 적당하고, 도 7과 같이. 연마슬러리 분사유닛에서 분사된 연마 슬러리와 처리된 스케일은 재처리되어 슬래그 비드 또는 슬래그 연마재를 재순환 사용하는 것도 바람직하다.

그리고, 도 2와 같이 연마슬러리 분사유닛(100)을 통과하여 표면의 스케일 이 제거된 열연강대(S)는 수세단계(350)와 건조단계(355)를 거쳐 최종적으로 권취기에서 코일링될 수 있다.

다음, 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 연마슬러리 분사유닛(100)을 더 살펴보면, 열연강대 상에 적당한 높이로 이격된 장치하우징(110)의 본체(112)의 상부에 고압수관(라인)(114)이 연결되고, 본체(112)의 내부에는 고압수 노즐(122)이 조립된 고압수 분사구(116)가 조립되어 유닛의 본체(112)의 내부로 고압수(W)가 분사된다.

동시에, 본체(112)의 일측에 제공된 슬래그 연마재 공급부(120)를 통하여, 미리 물(W)과 슬래그 연마재(SB')가 혼합된 상태로 공급라인(118)을 통하여 본체(112)의 내부에 투입되고, 따라서 분사되는 고압수에 의한 본체 내부의 음압 형성을 통하여 물과 슬래그 연마재는 장치 하우징(110)의 본체(112)의 내부로 강하게 흡인되어 투입되면서 고압수와 충돌하면서 혼합되고, 이때 생성된 연마슬러리(102)(물과 슬래RM 연마재가 혼합된 것도 연마슬러리임)는 본체 하단부에 제공된 노즐(124)을 통하여 고압으로 열연강대의 표면에 분사되는 것이다.

이때, 장치 하우징(110)의 본체 내부로 분사되는 고압수(W)의 분사압력은 100~500 bar의 범위가 적합한데, 예를 들어 100bar 이하의 압력에서는 스케일 제거효율이 미흡하고 500bar 이상의 압력인 경우에는 분사압력이 높아 열연강대의 표면 조도가 증가하고, 기타 전력비나 설비비의 증가를 초래하게 된다.

그리고, 본 발명의 연마슬러리 분사유닛(100)의 하단 노즐(24)로 부터 열연강대까지의 간격은 100~350mm 정도가 바람직한데, 예를 들어 노즐에서 강대간 간격은 실제 열연강대의 표면 스케일의 제거 능력과 제거 폭에 영향을 주는데, 만약 그 간격이 100mm 이하인 경우에는 스케일의 제거 폭이 너무 좁고, 스케일 제거를 위한 실제로 강판의 폭 방향으로 배치되는 유닛들의 설치수가 증가하게 되고, 반대로 350mm 이상인 경우에는 스케일의 제거 능력이 저하된다.

그리고, 도 6에서 도시한 바와 같이, 장치 하우징(110)의 본체(112)의 하단에 제공된 노즐(124)은 중앙으로 오목하게 형성되고 슬릿(124a)이 형성되기 때문에, 슬래그 연마재(SB')와 물(고압수)가 혼합된 연마 슬러리(102)는 일차적으로 노즐의 오목한 부분에서 균일하게 혼합된 상태에서 일정한 면적으로 퍼지면서 분사될 수 있어 스케일 제거효율을 높일 수 있는 것이다.

다음, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 연마슬러리 분사유닛(100)에는 고압수(W)와 물과 슬래그 연마재(SB')가 혼합된 연마 슬러리를 탱크(T)와 펌프(P)를 통하여 공급하고, 분사된 연마 슬러리(102)와 제거된 스케일(미부호)는 수집되어 슬래그 연마재(SB')는 재순환 처리되는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는 물(W)과 슬래그 연마재(SB')를 미리 혼합하여 분사유닛(100)의 장치 하우징(110)의 본체(12)의 내부에 공급하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 슬래그 연마재만을 공급하고, 고압수와 유닛 내부에서 균일하게 혼합시키어 연마슬러리(102)를 최종적으로 열연강대의 표면에 분사토록 하는 것도 가능하다.

또는, 고압수 대신에 고압의 공기를 유닛 내부에 공급하고, 일측에 물과 슬래그 연마재를 미리 혼합하여 공급하여도 고압의 연마 슬러리 분사를 구현할 수 있을 것이다.

즉, 본 발명의 경우에는 강도가 우수한 슬래그 연마재(SB')를 기반으로 하는 연마 슬러리(102)를 분사하므로, 스케일 처리효율이 높고, 강판의 표면 조도 또한 균일한 것이다.

다음, 도 7에서는 분사되어 강판의 표면에 충돌한 연마 슬러리(102)의 회수를 통한 특히 가공 처리된 슬래그 비드의 슬래그 연마재(SB')의 재순환 구성을 도시하고 있다.

즉, 도 7에서 도시한 바와 같이, 연마슬러리 분사유닛의 하부에 제공된 수집조(미부호)로 분사된 슬래그 연마재를 포함하는 연마 슬러리와 처리된 스케일 또는 강판과 충돌하여 깨진 슬래그 연마재가 수집된다.

그리고, 수집조에서 수집된 위와 같은 수집물들은 펌프(P)로 싸이클론(CY)으로 이송되고, 싸이클론에서는 슬래그 연마재(SB')와 물(W)을 분리하여 슬래그 연마재는 저장탱크를 통하여 물이 공급되는 교반조(M)로 보내져, 연마 슬러리(102)로 조성되고, 펌프(P)를 통하여 연마슬러리 분사유닛(100)의 일측 투입구측으로 투입된다.

이때, 도 4,5에서 도시한 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치(1)를 통하여 공급되는 슬래그 연마재(SB')는 호퍼(H)로 공급되고 스크류 피더를 통하여 상기 교반조(M)로 공급될 수 있다.

다음, 싸이클론(CY)을 거친 스케일을 포함하는 물(W)은 필터(F)를 거쳐 탱크(T)와 펌프(P)로서 분사유닛의 고압수 공급을 위하여 투입될 수 있다.

그리고, 필터에서는 처리된 스케일(미부호)이 호퍼(H)로 공급되어 처리될 수 있다.

물론, 도면에서는 도시하지 않았지만, 도 7에서 필터 대신에, 마그네틱 분리기를 통하여 스케일과 물을 분리 처리할 수 있다.

이하, 실시예들을 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

(실시예 1)

저탄소 열연강대(두께 2.0mm x 폭 1200mm)를 도 2의 본 발명의 처리공정을 통하여 라인 스피드를 50mpm으로 하여, 하기의 표 1과 같은 조건에서 열연강대를 연속적으로 통판시킨 결과, 종래의 도 1의 산세 처리한 결과와 비교하면 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 열연강대의 평균 표면 조도는 1.2 ㎛ 수준(산세 처리인 경우 1.2~1.5 ㎛)을 얻었으며, 열연강대의 표면 광택도도 우수하였다.

구 분	처리 조건
스케일 브레이커	연신율 1.2%, 벤딩 량 20mm, 강판의 표면온도 50?
연마슬러리 분사조건	슬래그 연마재 (가공 처리된 슬래그 비드(SB')),200 ㎛ 입도), 분사유닛의 내부 고압수 분사압력 300 bar
분사 조건	유닛의 분사각도 15도, 강판과 노즐간 간격 200mm

이때, 도 9a에서는 상기의 표 1의 조건으로 슬래그 연마재(가공된 도 8b의슬래그 연마재(SB')를 열연강대의 표면을 처리한 사진을 나타내고 있다. 즉 사진에서 스케일을 처리한 부분과 처리하지 않은 부분의 구분이 명확하다.

(실시예 2)

저탄소 열연강대(두께 2.3mm x 폭 1000mm)를 라인 스피드 50mpm으로 하여 하기의 표 2와 같은 조건에서 연속적으로 열연강대를 통판시키면서 스케일을 처리한 경과, 종래 산세 처리한 강판과 비교하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 강판의 평균 표면조도는 2.5 ㎛ 수준을 얻었으며, 열연강대의 표면 광택도가 우수하였다.

구 분	처리 조건
스케일 브레이커	연신율 2.5%, 벤딩 량 30mm, 강판 표면온도 50?
연마슬러리 분사조건	도 8a의 급속 냉각된 슬래그 비드(SB), 300 ㎛, 분사압력 300 bar
분사조건	분사각도 23도, 노즐과 강대간 간격 150mm

즉, 실시예 2의 경우에는 도 8a의 본 발명의 슬래그 연마재 제조장치를 거치지 않은 도 3의 방식으로 처리한 가공전 슬래그 비드(SB)를 사용한 실시예인데, 도 9b의 사진과 같이, 산세 처리보다 스케일 제거효율은 높음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1.... 슬래그 연마재 제조장치 10.... 장치 하우징
30.... 드럼수단 50.... 회전체
70.... 초음파 인가수단 100.... 연마슬러리 분사유닛
SB.... 슬래그 비드 SB'.... 슬래그 연마재

Claims (13)

1. 장치 하우징(10); 및, 상기 장치 하우징(10)에 회전 가능하게 제공되고 용융 상태에서 급속 냉각처리된 슬래그 비드(SB)와 마모재(2)가 투입되어 가공된 슬래그 연마재(SB')를 배출토록 구성된 드럼수단(30);을 포함하여 구성되되,
   상기 드럼수단(30)은 내부에 슬래그 비드(SB)와 마모재(2)가 투입되고, 회전체(50)와 연계되어 회전 가능하게 제공되는 원통 드럼(32)을 포함하고, 상기 원통 드럼의 내면에 형성되어 연마성을 향상시키도록 제공되는 요철부(34)를 더 포함하는 슬래그 연마재 제조장치.
2. 장치 하우징(10); 및, 상기 장치 하우징(10)에 회전 가능하게 제공되고 용융 상태에서 급속 냉각처리된 슬래그 비드(SB)와 마모재(2)가 투입되어 가공된 슬래그 연마재(SB')를 배출토록 구성된 드럼수단(30);을 포함하여 구성되되,
   상기 장치 하우징(10)과 드럼수단(30)을 관통하여 제공되는 초음파 인가수단(70)을 더 포함하는 슬래그 연마재 제조장치.
3. 장치 하우징(10); 및, 상기 장치 하우징(10)에 회전 가능하게 제공되고 용융 상태에서 급속 냉각처리된 슬래그 비드(SB)와 마모재(2)가 투입되어 가공된 슬래그 연마재(SB')를 배출토록 구성된 드럼수단(30);을 포함하여 구성되되,
   상기 마모재(2)는 강철구로 제공되고, 배출된 강철구는 장치의 투입구 측으로 재순환 처리되는 슬래그 연마재 제조장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 장치 하우징(10)은, 상기 드럼수단(30)이 내부에 회전 가능하게 안착되는 본체부(12); 및,
   상기 본체부 상에 분리 조립되는 커버부(14);
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 슬래그 연마재 제조장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 장치 하우징의 본체부와 드럼수단 사이에 회전 가능하게 제공되면서 드럼수단에 회전력을 인가토록 구성된 회전체(50);
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 연마재 제조장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 회전체(50)는 장치 하우징의 커버부를 통과하여 모터(52)가 연계되는 회전축부(54); 및,
   상기 회전축부의 하부에 연결부(56)를 매개로 연결되고 드럼수단(30)의 외측에 포위토록 조립되며, 장치 하우징의 본체부에 베어링요소를 매개로 회전 가능하게 제공된 회전 본체(58);
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 슬래그 연마재 제조장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 연결부(56)사이 공간으로 가공전 슬래그 비드(SB)와 마모재(2)가 상기 드럼수단(30)으로 투입되는 것을 특징으로 하는 슬래그 연마재 제조장치.
8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 드럼수단(30)은 내부에 슬래그 비드(SB)와 마모재(2)가 투입되고, 회전체(50)와 연계되어 회전 가능하게 제공되는 원통 드럼(32)을 포함하고,
   상기 원통 드럼의 내면에 형성되어 연마성을 향상시키도록 제공되는 요철부(34)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 연마재 제조장치.
9. 제4항에 있어서,
   상기 장치 하우징의 커버부와 본체부의 하부 바닥부 및 상기 드럼수단에 구비된 원통드럼에는 슬래그 비드와 마모재의 투입 및, 가공된 슬래그 연마재의 배출을 위한 투입구와 배출구가 제공되되,
   상기 원통드럼의 배출구는 바닥부 배출부와 모터의 제어를 통하여 위치 정렬되는 것을 특징으로 하는 슬래그 연마재 제조장치.
10. 스케일이 형성된 강판을 스케일 브레이커(330)로 처리하는 단계; 및, 급속 냉각 처리된 슬래그 비드(SB) 또는, 슬래그 비드를 가공한 슬래그 연마재를 포함하는 연마슬러리(102)를 연마슬러리 분사유닛(100)을 통하여 진행되는 열연강대의 표면에 분사하여 스케일을 제거하는 단계;를 포함하여 구성되되,
    상기 연마 슬러리(102)는 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에서 기재된 슬래그 연마재 제조장치(1)를 통하여 제공된 슬래그 연마재(SB')를 포함하고,
    상기 연마슬러리는 연마슬러리 분사유닛의 내부에 공급되는 고압수; 및, 물과 슬래그 연마재가 혼합되어 공급된 혼합물 또는, 슬래그 연마재가 혼합되어 고압으로 분사되어 열연강대의 표면 스케일이 제거되는 열연강대의 스케일 제거방법.
11. 삭제
12. 제10항에 있어서,
    상기 연마슬러리 분사유닛에 공급되는 고압수의 압력은 100∼500 bar로 이루어 지고, 상기 연마슬러리 분사유닛에서 분사된 연마슬러리(102)와 처리된 스케일은 재처리되어 슬래그 연마재는 재순환 처리되는 것을 특징으로 하는 열연강대의 스케일 제거방법.
13. 제10항에 있어서,
    표면 스케일 제거된 강판은, 수세단계와 건조단계를 더 거치는 것을 특징으로 하는 열연강대의 스케일 제거방법.

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