KR101451727B1 - 스케일 제거장치 및 이를 이용한 연속주조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스케일 제거장치 및 이를 이용한 연속주조장치에 관한 것으로, 슬라브를 소정온도 이상으로 가열하는 가열로와, 상기 가열된 슬라브 표면의 스케일을 제거하는 스케일 제거장치와, 상기 스케일이 제거된 슬라브를 압연하는 압연기를 포함하며, 상기 스케일 제거장치는 상기 슬라브의 상부에 설치되어 상기 슬라브의 표면에 존재하는 스케일을 자력에 의해 수거하는 자력부재를 포함한다.

Description

스케일 제거장치 및 이를 이용한 연속주조장치{Apparatus for removing scale on slab and continuous casting apparatus using the same}

본 발명은 슬라브 표면에 생성되는 스케일을 제거하기 위한 스케일 제거장치 및 이를 이용한 연속주조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압수를 분사함과 동시에 자력부재의 자성을 이용하여 슬라브 표면에 존재하는 스케일을 완전하게 제거할 수 있는 스케일 제거장치 및 이를 이용한 연속주조장치에 관한 것이다.

일반적으로 후강판 가열공정에 있어서는 고온의 발생열로 인하여 슬라브 표면에 반융착된 스케일이 부착된다. 이와 같은 스케일은 슬라브 제품의 품질을 저하시키는 요인이 되므로 제거할 필요가 있다.

이와 같은 스케일을 제거하기 위한 종래의 스케일 제거장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 이송롤(3)로서 이송되는 HSB(4, Hydraulic Scale Breaker)내의 슬라브(1)의 상측 및 하측으로 다수 개가 배열 설치된 상부노즐(5) 및 하부노즐(6)을 통하여 고압수를 분사시키어 슬라브(1)의 표면에 부착된 스케일(S)을 제거한다.

상기와 같은 스케일 제거장치(10)는 상부노즐(5) 및 하부노즐(6)을 이용하여 고압수를 분사하여 스케일을 제거하며, 상부 노즐(5)은 상하 이동식 및 외부에 커버 2단 이동식 구조를 가지고, 하부노즐(6)은 고정식이다.

최근에는 프레스 가공시의 성형성, 가공성 및 가공 후 사용상의 내구성이 요구되고 있어서, 이에 맞게 가공성 향상을 위하여 탄소함량이 0.07%이하인 저 탄소강재가 사용되고 여기에 내구성의 향상을 위해서 고용원소인 Si를 첨가하여 인장 강도를 확보하고 있는 추세이다.

그러나, Si 첨가강은 고온 가열 후 스케일 박리를 할 시에 슬라브에 붙어서 디스케일링이 잘 되지 않는다. 이를 적 스케일을 형성한다고 한다.

구체적으로, 하부노즐(6)에 의한 슬라브(1)의 하면은 이송롤(3)과의 접촉으로 인한 마찰로 스케일(S) 제거가 잘 되지만, 슬라브(1)의 상면은 Si 스케일이 그대로 남아 있기 때문에 스케일(S) 제거가 잘 되지 않는다. 이로 인해서 압연시 미박리 스케일과 그렇지 않은 부분의 마찰계수가 달라지기 때문에 압연 후 선단부가 들리거나 바닥부가 처지는 비대칭 압연 현상을 유발시키며 이를 통해서 설비와 충돌을 일으키는 문제가 있다.

또한, 상기와 같은 종래의 스케일 제거장치는 단순히 고압수를 분사하는 작업으로만 슬라브(1)의 스케일(S)을 제거함으로 인하여, 슬라브(1)의 상면에 존재하는 스케일(S)을 완전하게 제거하는 것이 불가능하고, 따라서 작업자가 별도의 수작업으로 스케일(S)을 제거해야 하는 번거로운 작업이 수반되는 문제가 있다.

대한민국등록특허공보 제0423433호(2004.03.19.) 대한민국등록특허공보 제0959023호(2010.05.24.)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 슬라브의 상면에 존재하는 스케일을 완전하게 제거할 수 있는 스케일 제거장치 및 이를 이용한 연속주조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 작업자가 별도의 수작업으로 슬라브의 상면에 존재하는 스케일을 제거할 필요가 없는 스케일 제거장치 및 이를 이용한 연속주조장치를 제공하는 것이다.

상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 슬라브를 소정온도 이상으로 가열하는 가열로와, 상기 가열된 슬라브 표면의 스케일을 제거하는 스케일 제거장치와, 상기 스케일이 제거된 슬라브를 압연하는 압연기를 포함하며, 상기 스케일 제거장치는 상기 슬라브의 상부에 설치되어 상기 슬라브의 표면에 존재하는 스케일을 자력에 의해 수거하는 자력부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치를 제공한다.

여기서, 상기 자력부재는 자성유체와, 상기 자성유체의 외측에 설치되어 상기 자성유체가 자성을 갖도록 유도하는 하나 이상의 전자석을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 스케일 제거장치는 상기 자성유체가 채워지는 케이스를 더 포함하며, 상기 전자석은 상기 케이스의 양측에 배치될 수 있다.

아울러, 상기 전자석은 철심, 상기 철심의 외주면에 나선형으로 감긴 코일 및 상기 코일에 전류를 공급하는 전류공급원을 포함하며, 상기 전자석은 각각 상기 자성유체를 향해 서로 다른 극성을 갖는 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 전자석 각각은 그 코일의 감김 방향이 서로 반대인 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 전자석 각각의 코일에 공급되는 전류의 방향은 서로 반대인 것을 그 특징으로 한다.

그리고, 상기 스케일 제거장치는 상기 슬라브의 상부 및 하부에 설치되어 상기 슬라브를 향해 고압수를 분사하는 분사노즐을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 본 발명은 일방향으로 이동하는 슬라브의 상부에 위치하여 상기 슬라브의 표면에 존재하는 스케일을 자력에 의해 수거하는 자력부재를 포함하는 스케일 제거장치를 제공한다.

여기서, 상기 자력부재는 자성유체와, 상기 자성유체의 외측에 설치되어 상기 자성유체가 자성을 갖도록 유도하는 하나 이상의 전자석을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 스케일 제거장치는 상기 자성유체가 채워지는 케이스를 더 포함하며, 상기 전자석은 상기 케이스의 양측에 배치되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스케일 제거장치 및 이를 이용한 연속주조장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 물 분사와, 전자석 및 자성유체를 이용하여 슬라브의 상면에 존재하는 스케일을 중복적으로 제거함으로써, 작업자가 별도의 수작업으로 슬라브 상면에 존재하는 스케일을 제거할 필요가 없는 이점이 있다.

둘째, 고압수 분사와, 전자석 및 자성유체를 이용하여 슬라브의 상면에 존재하는 스케일을 중복적으로 제거함으로써, 디스케일링 된 슬라브의 아연 시 선단의 들림이나 처짐 현상을 없앨 수 있는 이점이 있다.

셋째, 전자석의 N극과 S극의 사이에 자성 유체(액상 상태)를 쓰면 장치의 내외가 완전히 차단 밀폐되고 동시에 마찰도 거의 없는 이점이 있다.

넷째, 자성유체는 그 위치마다 자기장의 세기가 다르므로 서로 다른 성분의 스케일을 비중으로 분리할 수 있는 이점이 있다.

다섯째, 적 스케일링이 생기는 것을 최소화하여 판 형상 및 품질에 좋은 영향을 미칠 것이며, 기존 설비에 추가적으로 장치를 덧붙이는 것이기 때문에 설비 사양 증가로 인한 투자비보다 원가절감을 할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 스케일 제거장치가 적용된 연속주조장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스케일 제거장치의 개략적 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스케일 제거장치의 측면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자력부재의 구성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스케일 제거장치가 적용된 연속주조장치를 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 스케일 제거장치 및 이를 이용한 연속주조장치의 실시예를 설명한다. 도 2내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 스케일 제거장치(100)를 설명한다.

본 실시예에 따른 스케일 제거장치(100)는 슬라브(1)의 상부에 위치하는 상부 베이스(110), 분사노즐(120), 입구측도어(130), 출구측도어(140), 자력부재(190)를 포함한다.

이런 슬라브 표면의 스케일 제거장치(100)는 입구측도어(130)를 통과한 슬라브(1)의 상면에 고압수를 분사하여 상기 슬라브(1)의 상면에 존재하는 스케일(S)을 깨뜨림과 동시에 자성유체(160)의 자성으로 깨진 스케일(S)을 끌어들임으로써, 보다 완벽하게 슬라브(1) 상면의 스케일(S)을 제거할 수 있다.

상부 베이스(110)는 슬라브(1)의 상부에 위치하며, 상부 베이스(110)에는 분사노즐(120), 전자석(150) 및 자성유체(160)가 설치된다.

분사노즐(120)은 상부 베이스(110)의 하면에 설치되어 상부 베이스(110)의 하부를 통과하는 슬라브(1)의 상면에 고압수를 분사하여 슬라브(1)의 상면에 존재하는 스케일(S)을 제거한다. 여기서, 분사노즐(120)은 슬라브(1) 하면에 존재하는 스케일(S)을 제거할 수 있도록 슬라브(1)의 하부에도 설치될 수 있다.

입구측도어(130)는 상부 베이스(110)의 일측 하면에 회전 가능하도록 설치되어, 슬라브(1)가 입구측도어(130)를 통과할 때 슬라브(1)의 상면과 입구측도어(130)의 하단과의 접촉으로 생기는 마찰력으로 인해서 슬라브(1)의 상면에 존재하는 스케일(S)이 분리 또는 제거될 수 있다.

출구측도어(140)는 상부 베이스(110)의 타측 하면에 회전 가능하도록 설치되어, 슬라브(1)가 출구측도어(140)를 통과할 때 슬라브(1)의 상면과 출구측도어(140)의 하단과의 접촉으로 생기는 마찰력으로 인해서 슬라브(1)의 상면에 잔존할 수도 있는 스케일(S)이 제거될 수 있다.

상기 자력부재(190)는 자성유체(150) 및 전자석(160)을 포함한다.

자성유체(150)는 상부 베이스(110)의 하면에 설치되어 상부 베이스(110)의 하부를 통과하는 슬리브(10)의 상면에 존재하는 스케일(S)을 자성에 의해 자성유체(150)로 끌어들인다. 이때, 자성유체(150)로 끌리는 스케일(S)은 그 비중에 따라 끌리는 정도가 다르므로 스케일(S)을 종류별로 비중 분리하는 것도 가능하다.

이때, 자성유체(150)로 끌린 스케일(S)은 후술할 전자석(160)의 코일(164)에 흐르는 전류를 차단하여 자성유체(150)가 자성을 잃도록 함으로써 스케일(S)이 자성유체(150)로부터 분리되도록 할 수 있다. 이 경우, 자성유체(150)에서 분리된 스케일(S)은 중력에 의해 자유 낙하하므로, 상부 베이스(110)의 하부에 스케일 수거함(미도시)을 설치하면 손쉽게 제거할 수 있다.

한편, 자성유체(150)는 액상속에서 콜로이드 크기(지름 10만분의 1mm 정도의 마크네타이트 입자)의 강자성 미립자를 안정 분산시킨 용액으로, 자성 재료 특유의 잔류자기 현상이 없고, 원심력이나 자계를 작용시켜도 응집이나 침강이 일어나지 않으며, 외관상 액체 자체가 자성을 갖는 듯한 성질을 나타낸다. 여기서, 자성유체(150)는 Ｆｅ₃Ｏ₄의 미립자를 분산시킨 용액이나, Fe, Co, Fe-Co 합금 등을 분산시킨 용액이 사용될 수 있고, 또한 흡수한 열에너지를 급속히 전도 방산시키는 열전도성 자성 유체가 사용될 수도 있다.

따라서, 자성유체(150)는 분사노즐(120)에서 분사된 고압수에 의하여 스케일(S)이 일부 박리된 상태에서 남은 스케일(S) 부분들을 자성으로 자성유체(150)로 끌어당김으로써 스케일(S)을 중복으로 제거하게 된다. 이때, 자성유체(150)는 상부 베이스(110)의 중앙에 설치되고, 그 면적은 상부 베이스(110) 면적의 2/3인 것이 바람직하다.

전자석(160)은 철심(162)과, 철심(162)의 외주면에 나선형으로 감긴 코일(164) 및 코일(164)에 전류를 공급하는 전류공급원(미도시)을 포함하고, 전자석(160)은 자성유체(150)의 양단에 설치되어 자성유체(150)가 자성을 갖도록 한다.

이때, 자성유체(150)의 양단에 설치된 전자석(160)은 자성유체를 향해 서로 다른 극성을 갖는다. 즉, 자성유체(150)의 일단을 향한 전자석(160)의 극성이 N극이라면, 타단을 향한 전자석(160)의 극성은 S극이 된다. 여기서, 전자석(160)의 극성은 철심(162)에 감긴 코일(164)의 감김 방향을 서로 반대 방향으로 하거나 코일(164)에 공급되는 전류의 방향을 반대로 함으로써 전자석(160)에 형성되는 자성의 극성을 반대로 할 수 있다.

또한, 스케일 제거장치(100)는 자성유체(150) 및 자성유체(150)의 양단에 위치한 전자석(160)을 상부 베이스(110)의 하면에 고정할 수 있도록 고정케이스(170)를 구비할 수 있다. 이때, 고정케이스(170)는 자성유체(150)만이 채워지고, 이 고정케이스(170)의 양단에 전자석(160)이 위치하도록 구성할 수도 있다.

결과적으로, 본 발명에 따른 스케일 제거장치(100)는 분사노즐(120)을 통한 고압수를 분사함과 동시에 자성유체(150)의 자성을 이용하여 슬라브(1) 표면의 스케일(S)을 중복적으로 완벽하게 제거할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 스케일 제거장치(100)를 이용하면 최근 늘어가고 있는 Si 첨가강에 대한 무결점 스케일링이 가능할 것으로 판단된다. 보통 Si 첨가강은 고온 가열 후 스케일 박리를 할 시에 슬라브에 붙어서 디스케일링이 안 되는 현상을 보여주고 있으며, 이를 적 스케일을 형성한다고 하는데 추후에 압연시 미박리 스케일과 그렇지 않은 부분의 마찰계수가 달라지기 때문에 압연 후 선단부가 들리거나 바닥부가 처지는 비대칭 압연 현상을 유발시키며 상기 발명을 통해서 설비와 충돌을 일으키는 문제점을 가지고 있는 현상을 해결하기 위한 방법으로 유용하게 사용될 수 있다.

도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 스케일 제거장치를 이용한 연속주조장치를 설명한다.

본 실시예에 따른 연속주조장치는 가열로(50), 스케일 제거장치(4) 및 압연기(200)를 포함한다.

가열로(50)는 연속주조 공정 등의 제강공정에서 제조된 강재 슬라브(1)를 강재의 재결정 온도 이상으로 가열한다.

스케일 제거장치(4)는 가열로(50)에서 가열된 슬라브(1) 표면의 스케일(S)을 제거하며, 분사노즐(120) 및 자력부재(190)를 포함한다.

분사노즐(120)은 스케일 제거장치(4) 내부로 이동하는 슬라브(1)의 상부 및 하부에 설치되어 슬라브(1)의 상면 및 하면에 고압수를 분사하여 슬라브(1)의 표면에 존재하는 스케일(S)을 제거한다.

자력부재(190)는 슬라브(1)의 상부에 설치되어 슬라브(1)의 표면에 존재하는 스케일을 자력에 의해 수거한다.

또한, 스케일 제거장치(4)는 위에서 설명한 스케일 제거장치(100)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

압연기(200)는 스케일 제거장치(4)에 의해 스케일(S)이 제거된 슬라브(1)를 소정의 두께와 폭으로 압연한다.

결과적으로, 본 발명에 따른 연속주조장치는 슬라브(1)를 소정의 온도 이상으로 가열하고 고압수와 자력부재를 이용하여 슬라브 표면의 스케일을 완벽하게 제거한 후 슬라브(1)를 압연함으로써, 압연시 미박리 스케일과 그렇지 않은 부분의 마찰계수가 달라지기 때문에 압연 후 선단부가 들리거나 바닥부가 처지는 비대칭 압연 현상으로 인한 압연설비와의 충돌을 방지할 수 있다.

S: 스케일 1: 슬라브
3: 이송롤 4: HSB(Hydraulic Scale Breaker)
5: 상부노즐 6: 하부노즐
50: 가열로 120: 분사노즐
100: 스케일 제거장치 110: 상부 베이스
130: 입구측도어 140: 출구측도어
150: 자성유체 160: 전자석
162: 철심 164: 코일
170: 고정케이스 190: 자력부재
200: 압연기

Claims (11)

1. 슬라브를 소정온도 이상으로 가열하는 가열로;
   상기 가열된 슬라브 표면의 스케일을 제거하는 스케일 제거장치;및
   상기 스케일이 제거된 슬라브를 압연하는 압연기를 포함하며,
   상기 스케일 제거장치는,
   일방향으로 이동하는 슬라브의 상부에 위치하는 상부 베이스;
   상기 상부 베이스의 하면에 설치되며, 상기 슬라브의 상부에 배치되어 상기 슬라브의 상면에 존재하는 스케일을 자력에 의해 끌어당기는 자력부재; 및
   상기 상부 베이스의 하면에 설치되고, 상기 슬라브의 상부 및 상기 자력부재의 양측에 배치되며, 상기 슬라브의 상면을 향해 고압수를 분사 가능한 분사노즐;을 포함하되,
   상기 자력부재는,
   자성유체가 채워지며, 상기 자성유체를 상기 슬라브로부터 이격된 상태를 유지시키는 케이스; 및
   상기 케이스의 양측에 각각 배치되며, 상기 자성유체가 자성을 갖도록 유도하는 전자석;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전자석은 철심, 상기 철심의 외주면에 나선형으로 감긴 코일 및 상기 코일에 전류를 공급하는 전류공급원을 포함하며,
   상기 전자석은 각각 상기 자성유체를 향해 서로 다른 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 전자석 각각은 그 코일의 감김 방향이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 전자석 각각의 코일에 공급되는 전류의 방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 스케일 제거장치는,
   상기 슬라브의 하부에 설치되어 상기 슬라브의 하면을 향해 고압수를 분사하는 하부 분사노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치.
   
8. 일방향으로 이동하는 슬라브의 상부에 위치하는 상부 베이스;
   상기 상부 베이스의 하면에 설치되며, 상기 슬라브의 상부에 배치되어 상기 슬라브의 상면에 존재하는 스케일을 자력에 의해 끌어당기는 자력부재; 및
   상기 상부 베이스의 하면에 설치되고, 상기 슬라브의 상부 및 상기 자력부재의 양측에 배치되며, 상기 슬라브의 상면을 향해 고압수를 분사 가능한 분사노즐;을 포함하되,
   상기 자력부재는,
   자성유체가 채워지며, 상기 자성유체를 상기 슬라브로부터 이격된 상태를 유지시키는 케이스; 및
   상기 케이스의 양측에 각각 배치되며, 상기 자성유체가 자성을 갖도록 유도하는 전자석;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
   
9. 삭제
10. 삭제
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 스케일 제거장치는
    상기 상부 베이스의 일측에 회전 가능하도록 설치되는 입구측도어와, 상부 베이스의 타측에 회전 가능하도록 설치되는 출구측도어를 더 포함하되,
    상기 입구측도어 및 상기 출구측도어의 하단은 상기 슬라브의 상면보다 낮은 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
    

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