KR101990948B1

KR101990948B1 - 열간압연공정의 분말 도포장치 및 분말 도포방법

Info

Publication number: KR101990948B1
Application number: KR1020170114394A
Authority: KR
Inventors: 이도륜; 강윤희; 김진호; 황진화; 김순종; 정준재
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-06-19
Also published as: KR20190027516A

Abstract

열간압연공정의 분말 도포장치가 개시된다. 본 실시 예에 따른 열연강판의 표면에 분말을 도포하는 장치는 열연강판의 상부에 위치되며 내부에 수용부를 갖는 노즐 하우징과, 노즐 하우징을 상하로 이동시키는 승강장치와, 분말을 저장하여 보관하는 분말 보관함 및 분말 보관함과 수용부를 연결하며 분말 보관함에 저장된 분말을 수용부로 제공하는 분말 공급장치를 포함한다.

Description

열간압연공정의 분말 도포장치 및 분말 도포방법{APPARATUS AND METHOD FOR SPRAYING POWDER IN HOT ROLLING PROCESS}

본 발명은 열간압연공정에서 고온의 열연강판에 분말을 도포하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 열간압연공정은 제강공정에서 생산된 슬래브(slab)를 가열로에서 압연에 적당한 온도로 재가열 하여 추출한 후 조압연공정(Roughing Mill)에서 라인상에 배치된 3~4대의 조압연기를 통해 폭 압연과 두께 압연을 실시하여 일정두께의 바(bar) 형태로 중간 압연하고, 사상압연공정(Finishing Mill)에서 6~7대가 연속적으로 배열된 마무리 압연스탠드를 통해 최종 두께까지 연속적으로 압연을 행하여 두께를 줄인 다음 권취기에서 코일 형태로 감아낸다.

한편, 열간압연공정에서 분말을 열연강판의 일정 영역에 원하는 양을 도포하는 것이 필요하다. 기존의 분말 도포방법에는 스프레이 방식, 중력 도포방식, 진동 도포방식 등이 개시되나, 1000도 이상의 열간 압연 환경하에서 공지된 방식을 이용하는 것에는 한계가 있다.

구체적으로, 스프레이 방식은 고온 및 200mpm 이상의 속도로 이동하는 열연강판에 분말을 도포하기 쉽지 않으며, 이를 해결하기 위해서는 스프레이 도포기를 수십 개 설치하여야 하는 바, 공정의 복잡함을 야기한다.

또한 중력 도포방식이나 진동 도포방식은 고온 환경에 이용하기 위해서는 냉각, 방열 등 설비를 보호하기 위한 다양한 방법이 필요하다.

한국공개특허 제2001-0039583호(2001.05.15 공개) 한국공개특허 제2009-0092872호(2009.09.02 공개)

본 발명의 실시 예들은 열악한 환경의 열간압연공정에서 열연강판에 분말을 도포할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 열연강판의 표면에 분말을 도포하는 장치로서, 상기 열연강판의 상부에 위치되며, 내부에 수용부를 갖는 노즐 하우징과, 상기 노즐 하우징을 상하로 이동시키는 승강장치와, 상기 분말을 저장하여 보관하는 분말 보관함 및 상기 분말 보관함과 상기 수용부를 연결하며, 상기 분말 보관함에 저장된 분말을 상기 수용부로 제공하는 분말 공급장치를 포함하는 열간압연공정의 분말 도포장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 노즐 하우징의 하측에는 상기 수용부에 공급된 분말이 배출되는 노즐 슬릿을 개폐하는 도어가 설치될 수 있다.

또한 상기 노즐 하우징의 하측에는 교체용 노즐 슬릿판이 분리 가능하게 장착되는 장착홈이 마련될 수 있다.

또한 상기 수용부는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 경사면이 구비될 수 있다.

또한 상기 승강장치는 모터와, 상기 모터의 축에 결합된 구동기어와, 상기 노즐 하우징의 일측에 마련되며 상기 구동기어와 치합되는 랙기어부를 포함한다.

또한 상기 분말 공급장치는 상기 분말 보관함과 상기 노즐 하우징을 연결하는 공급호스와, 상기 분말 보관함에 저장된 분말을 상기 공급호스로 제공하는 공압펌프를 포함한다.

또한 상기 노즐 하우징은 상기 수용부를 형성하는 내벽과, 상기 내벽과 소정간격 이격된 외벽을 포함한 이중 벽으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 열연강판에 분말을 도포하는 방법에 있어서, 상하방향으로 승강 이동하며 하단에 노즐 슬릿을 개폐하는 도어가 설치된 노즐 하우징을 상기 열연강판의 상부에 배치하고, 상기 열연강판에 분말 도포 시 상기 노즐 하우징을 설정 높이만큼 하부로 이동시키고, 상기 노즐 하우징과 이격 배치된 분말 보관함으로부터 상기 노즐 하우징에 분말을 공급하고, 상기 노즐 하우징의 하측에 설치된 도어를 개방하여 상기 열연강판에 분말을 도포하고, 상기 열연강판에 분말 도포 완료 시 상기 도어를 닫은 후 상기 노즐 하우징을 상부로 이동시키는 열간압연공정의 분말 도포방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 열간압연공정에서 고온의 열연강판에 분말 도포 시 노즐 하우징 내에 수용된 분말이 뭉침에 의해 노즐 슬릿이 막히는 현상을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 분말 도포장치가 배치된 열간압연공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 열간압연공정에 적용되는 분말 도포장치에 발생하는 가열현상을 나타낸 것이다.
도 3은 열간압연공정에 적용되는 분말 도포장치의 분말 흩날림을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 열간압연공정에 배치된 분말 도포장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 하우징의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 하우징의 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 하우징이 초기 위치에 배치된 상태를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 하우징이 분말을 도포하기 위해 하강된 상태를 도시한 동작 상태도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 하우징이 분말을 도포하는 도포하는 상태를 도시한 동작 상태도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 실시 예에 의한 분말 도포장치는 열간압연공정에서 필요에 따라 열연강판의 일부에 분말을 도포하는 장치로서, 고온 환경하에서 도포하는 분말이 분말 도포장치 내에서 뭉치는 현상을 방지하면서 분말 도포 시 분말이 비산되는 것을 방지할 수 있는 장치이다.

도 1은 분말 도포장치가 배치된 열간압연공정을 개략적으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 분말 도포장치(10)는 조압연기(1)를 통과하여 배출되는 열연강판(3)의 상부에 배치될 수 있다. 여기서 도면번호 5는 절단기이고, 도면번호 6은 디스케일러이며, 도면번호 7은 사상압연기이다.

도 2는 열간압연공정에 적용되는 분말 도포장치에 발생하는 가열현상을 나타낸 것이고, 도 3은 열간압연공정에 적용되는 분말 도포장치의 분말 흩날림을 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 열간압연공정에서 이송롤(2) 위로 열연강판(3)이 지나갈 때 열연강판(3)과 근접한 위치에 분말 도포장치(10)를 배치하게 되면, 분말 도포장치(10)는 1000도 이상의 열연강판(3)의 복사열에 의해 가열되게 된다.

분말 도포장치(10)가 가열되게 되면, 분말 도포장치(10) 내부에 저장된 분말은 온도 상승에 따라 딱딱하게 뭉치거나 소결되는 현상이 발생하고, 이로 인하여 분말 도포장치(10)의 노즐이 막히는 문제가 발생한다.

또한 분말 도포장치(10) 내에 구비된 분말에 지속적인 열이 가해지면, 일부 분말은 딱딱하게 굳는 영역이 넓어지게 되며, 열연강판(3)이 완전히 지나가고 난 후 공냉이 이루어지면, 응고영역까지 발생하여 노즐이 완전히 막혀버리게 된다.

이와 달리, 도 3과 같이 이송롤(2) 위로 열연강판(3)이 지나갈 때 열연강판(3)으로부터 원거리에 분말 도포장치(10)를 위치시키게 되면, 분말 도포장치(10)로부터 낙하하는 분말은 공기 중에 비산되어 열연강판(3) 위에 제대로 도포되지 못하는 현상이 발생한다.

따라서 본 실시 예의 분말 도포장치(10)는 열간압연공정에서 1000도 이상의 열연강판(3)이 지나갈 때 복사열에 의해 분말이 가열되어 굳는 현상을 방지할 수 있도록 마련된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 분말 도포장치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 하우징의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 하우징의 절개 사시도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 분말 도포장치(10)는 노즐 하우징(20), 승강장치(30), 분말 보관함(40) 및 분말 공급장치(50)를 포함한다.

노즐 하우징(20)은 내부에 분말이 수용되는 수용부(21)를 구비하고, 노즐 하우징(20)의 하측에는 수용부(21)에 공급된 분말이 배출되는 노즐 슬릿(23)이 마련된다.

수용부(21)는 분말 공급장치(50)로부터 제공되는 분말을 일시적으로 수용할 수 있는 공간을 형성하고, 공급된 분말이 노즐 하우징(20) 하측에 형성된 노즐 슬릿(23)에 원활히 공급되도록 하기 위해 하부로 갈수록 점진적으로 폭이 좁아지는 경사면(22)이 마련된다.

노즐 슬릿(23)은 노즐 하우징(20)의 하측에서 소정 길이와 폭을 가지도록 절개된 형태로 형성될 수 있다.

노즐 하우징(20)은 수용부(21)를 형성하는 내벽(25)과, 내벽(25)과 소정간격 이격된 외벽(26)의 이중 벽으로 형성될 수 있다.

내벽(25)과 외벽(26) 사이에 형성되는 공간은 노즐 하우징(20) 외부의 열이 내벽(25)에 전달되는 것을 차단한다.

승강장치(30)는 고온의 열연강판(3)이 지나갈 때 열연강판(3)의 복사열에 의해 노즐 하우징(20)이 가열되는 것을 방지하기 위해 노즐 하우징(20)을 상부로 상승시켜 고온의 열연강판(3)에서 멀어지게 하고, 분말 도포가 필요할 때에만 열연강판(3)에 대해 설정 높이만큼 노즐 하우징(20)을 하강시킨다.

이러한 승강장치(30)의 일 예로, 노즐 하우징(20)의 외측에는 상하방향으로 길이가 긴 랙기어부(31)가 결합되고, 랙기어부(31)는 모터(33)의 축에 결합된 구동기어(35)와 맞물리게 된다.

이에 따라, 모터(33)의 동력에 의해 회전하는 구동기어(35)의 회전방향에 따라서 노즐 하우징(20)은 상하방향으로 이동될 수 있다.

이러한 과정에서, 노즐 하우징(20)은 열연강판(3)에 근접 도포를 수행하기 때문에 분말이 흩날리지 않고, 열연강판(3)에 잘 도포될 수 있다. 또한 분말을 도포하지 않은 경우에는 고온의 열연강판(3)에서 멀리 떨어진 위치에 배치함에 따라 노즐 하우징(20) 내부에 존재하는 분말이 굳음으로써 나타나는 노즐 막힘 현상을 해소할 수 있다.

노즐 하우징(20)의 하측에는 분말이 배출되는 노즐 슬릿(23)을 개폐하는 도어(60)가 설치될 수 있다.

도어(60)는 노즐 하우징(20)의 하측에서 힌지축(61)을 기준으로 회동할 수 있게 설치될 수 있고, 힌지축(61)을 회전 구동하기 위한 도어 개폐부(62)에 의해 자동 개폐될 수 있다.

도어 개폐부(62)는 모터와, 모터의 회전력을 전달받아 회전하도록 힌지축(61)에 결합된 피니언을 포함할 수 있다. 이와 달리, 도어는 노즐 하우징(20)의 하측에 슬라이딩 이동할 수 있게 설치될 수 있고, 도어 개폐부는 슬라이딩 도어를 밀거나 당기기 위한 엑츄에이터로 구성될 수 있다.

또한 도어(60)는 열연강판(3)의 복사열이 수용부(21) 내부로 전달되는 것을 줄이기 위한 단열 도어로 구성될 수 있다.

노즐 하우징(20)의 노즐 슬릿(23) 하측에는 교체용 노즐 슬릿판(70)이 분리 가능하게 장착되는 장착홈(24)이 마련될 수 있다.

교체용 노즐 슬릿판(70)은 노즐 하우징(20)의 분말 도포량을 제어할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 장착홈(24)에 끼워질 수 있는 평판 형태로 마련될 수 있고, 장착홈(24)에 끼워진 경우 노즐 하우징(20)의 노즐 슬릿(23)과 대응하는 위치에 절개된 형태의 유량 조절 슬릿(71)이 형성된다.

교체용 노즐 슬릿판(70)에 형성된 유량 조절 슬릿(71)은 도 6과 같이 분말 분사량에 따라서 다양한 사이즈로 형성될 수 있고, 작업자는 조절하고자 하는 시간당 분말 분사량에 따라 대응하는 사이즈를 갖는 유량 조절 슬릿(71,71')이 형성된 노즐 슬릿판(70,70')을 장착홈(24)에 교환함에 의해 노즐 하우징(20)의 분말 분사량을 조절할 수 있게 된다.

분말 보관함(40)은 건조 공기에 의해 분말을 항온, 항습 상태를 유지하면서 보관하는 장치로서, 열연강판(3)의 열에 의하여 보관된 분말이 뭉치는 것을 방지하도록 열연강판(3)의 열에 의한 영향을 받지 않은 거리만큼 멀리 이격된 위치에 배치된다.

분말 공급장치(50)는 분말 보관함(40)에 보관된 분말을 도포 직전에 노즐 하우징(20)의 수용부(21)에 제공하기 위한 장치이다.

노즐 하우징(20)의 하부에는 고온의 열연강판(3)에 의한 영향으로 인하여 노즐 하우징(20)의 수용부(21)에 분말이 항시 보관되는 경우에는 저장된 분말이 뭉치는 현상이 발생 할 수 있다.

따라서 분말 공급장치(50)는 노즐 하우징(20)에서 분말 도포 직전에 수용부(21)에 일정량만 보관할 수 있도록 분말 보관함(40)에 저장된 분말을 수용부(21)에 공급한다.

이러한 분말 공급장치(50)는 분말 보관함(40)과 노즐 하우징(20)의 수용부(21)를 연결하는 공급호스(51)와, 분말 보관함(40)에 저장된 분말을 공급호스(51)로 제공하는 공압을 제공하는 공압펌프(53)를 포함한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 분말 도포장치를 이용한 분말 도포방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 7에 개시된 바와 같이, 노즐 하우징(20)은 열연강판(3)에 분말을 도포하지 않을 때에는 이송롤(2)을 따라 이동하는 열연강판(3)의 복사열에 의한 영향을 줄이도록 소정높이(4m 이상) 상승된 위치에 배치된다.

이후 열연강판(3)에 분말 도포가 필요한 경우에는 도 8과 같이 열연강판(3)과 근접한 위치(대략 0.5m)로 노즐 하우징(20)을 하강시킨다.

그리고 노즐 하우징(20)의 수용부(21)에 분말을 공급하도록 분말 공급장치(50)를 동작시킨다. 공압펌프(53)의 압력에 의해 분말 보관함(40)에 저장된 분말은 공급호스(51)를 통해 노즐 하우징(20)의 수용부(21)에 제공된다.

노즐 하우징(20)의 수용부(21)에 분말이 일정량 제공되면, 도 9와 같이 노즐 하우징(20)의 하단에 설치된 도어(60)를 개방하여, 노즐 슬릿(23)을 통해 수용부(21)에 저장된 분말을 낙하시켜 열연강판(3)에 분말을 도포한다.

열연강판(3)에 분말 도포가 완료되면, 분말 보관함(40)으로부터 분말 공급을 중단한 상태에서 노즐 하우징(20)의 도어(60)를 닫고, 도 7과 같이 초기 위치로 노즐 하우징(20)을 상승시킨다.

이러한 방법을 통하여, 열간압연공정에서 1000도 이상의 고온의 환경에 노출되는 분말도포장치에 저장된 분말이 뭉침에 의해 노즐 슬릿이 막히는 현상을 방지함과 아울러 분말 도포 시 분말이 비산되는 현상을 줄일 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

3: 열연강판, 10: 분말 도포장치,
20: 노즐 하우징, 21: 수용부,
22: 경사면, 23: 노즐 슬릿,
24: 장착홈, 25: 내벽,
26: 외벽, 30: 승강장치,
31: 랙기어부, 33: 모터,
35: 구동기어, 40: 분말 보관함,
50: 분말 공급장치, 51: 공급호스,
60: 도어, 70: 노즐 슬릿판.

Claims

열연강판의 표면에 분말을 도포하는 장치로서,
상기 열연강판의 상부에 위치되며, 내부에 분말을 수용하는 수용부와, 상기 수용부에 수용된 상기 분말이 배출되는 노즐 슬릿을 갖는 노즐 하우징;
상기 열연강판에 분말 도포 시 상기 노즐 하우징을 하부로 이동시키고, 상기 열연강판에 분말 도포 완료 시 상기 노즐 하우징을 상부로 이동시키는 승강장치;
상기 분말을 저장하여 보관하는 분말 보관함; 및
상기 분말 보관함과 상기 수용부를 연결하며, 상기 분말 보관함에 저장된 분말을 상기 수용부로 제공하는 분말 공급장치;를 포함하는 열간압연공정의 분말 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 노즐 하우징의 하측에는 상기 노즐 슬릿을 개폐하는 도어가 설치되는 열간압연공정의 분말 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 노즐 하우징의 하측에는 교체용 노즐 슬릿판이 분리 가능하게 장착되는 장착홈이 마련되는 열간압연공정의 분말 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 수용부는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 경사면이 구비되는 열간압연공정의 분말 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 승강장치는 모터와, 상기 모터의 축에 결합된 구동기어와, 상기 노즐 하우징의 일측에 마련되며 상기 구동기어와 치합되는 랙기어부를 포함하는 열간압연공정의 분말 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 분말 공급장치는 상기 분말 보관함과 상기 노즐 하우징을 연결하는 공급호스와, 상기 분말 보관함에 저장된 분말을 상기 공급호스로 제공하는 공압펌프를 포함하는 열간압연공정의 분말 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 노즐 하우징은 상기 수용부를 형성하는 내벽과, 상기 내벽과 소정간격 이격된 외벽을 포함한 이중 벽으로 이루어지는 열간압연공정의 분말 도포장치.
열연강판에 분말을 도포하는 방법에 있어서,
상하방향으로 승강 이동하며 분말을 수용하는 수용부와, 상기 수용부 하단에 노즐 슬릿을 개폐하는 도어가 설치된 노즐 하우징을 상기 열연강판의 상부에 배치하고,
상기 열연강판에 분말 도포 시 상기 노즐 하우징을 설정 높이만큼 하부로 이동시키고,
상기 노즐 하우징과 이격 배치된 분말 보관함으로부터 상기 노즐 하우징의 상기 수용부에 분말을 공급하고,
상기 노즐 하우징의 하측에 설치된 도어를 개방하여 상기 열연강판에 분말을 도포하고,
상기 열연강판에 분말 도포 완료 시 상기 도어를 닫은 후 상기 노즐 하우징을 상부로 이동시키는 열간압연공정의 분말 도포방법.