KR200209775Y1 - 고온 후판재 폭방향 균일 냉각수 주수 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제철소에서 열간 압연 과정을 거치는 고온 스트립 형태의 후판재에 폭방향으로 균일한 냉각을 이룰 수 있게 냉각수를 주사토록 하는 냉각 설비를 제공하여 이 과정을 통해 생산되는 후판재 제품의 폭방향 품질성과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 고온 후판재 폭방향 균일 냉각수 주수 장치에 관한 것으로,

특히, 입측 배관(8)이 상부 양측에 연결 설치되어 있되, 내측에 1차 유입 공간부(10)가 형성되어 있고, 상기 1차 유입 공간부(10) 상에는 일정 직경의 홀(22)이 다수개 형성되어 있는 평판(24)이 폭방향으로 이중 설치되어 있는 헤더(12)와, 상기 헤더(12)와 수개의 연결관(14)을 통해 연결 되어 있되, 내측에 2 차 유입 공간부(16)와 수개의 주수 노즐(18)을 구비하고 있는 주수관(20)을 구비한 냉각 설비(4)로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

고온 후판재 폭방향 균일 냉각수 주수 장치{IMPINGING APPARATUS OF WIDTH DIRECTIONAL UNIFOMITY ON A COOLING FOR HOT PLATE}

본 고안은 고온 후판재 폭방향 균일 냉각수 주수 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철소에서 열간 압연 과정을 거치는 고온 스트립 형태의 후판재에 폭방향으로 균일한 냉각을 이룰 수 있게 냉각수를 주사토록 하는 냉각 설비를 제공하여 이 과정을 통해 생산되는 후판재 제품의 폭방향 품질성과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 고온 후판재 폭방향 균일 냉각수 주수 장치에 관한 것이다.

일반적으로 열간 압연 공정 라인은 가열로에서 슬라브 소재를 압연에 필요한 온도까지 가열시킨 후 추출을 이루는 가열로와, 이렇게 추출되어진 슬라브를 전달받아 사상 압연을 이룰 수 있도록 바(BAR) 형태로 압연해 주는 조압연기와, 상기 조압연기에서 압연 가공된 바 형태의 소재를 전달받아 스트립 형태의 후판재이 되도록 두께, 폭, 온도, 형상 등을 조정하는 다듬질 압연기와, 상기 다듬질 압연기에서 압연 가공된 스트립 형태의 후판재을 전달 받아 기계적 성질이 양호하게 하기 위해 권취를 이룰 수 있도록 하는 온도까지 냉각시키는 스트립 냉각 장치와, 상기 스트립 냉각 장치에서 냉각이 행해진 스트립을 코일 형상으로 권취하는 권취기로 이루어져 있다.

여기서, 상기 스트립 냉각 장치는 다듬질 연마기에 의해 성형된 스트립 형태의 후판재가 통과할시 상,하부에서 신속하게 일정의 물을 분사토록 하여 급속 냉각을 이루는 장치인데, 이는 스트립 형상의 후판재를 가이드 이동시키는 롤의 상,하부에 3~4개의 단위 설비로 구성된 냉각 설비를 동일한 간격을 취하도록 폭방향으로 설치하여 통과하는 스트립 형태의 후판재 상,하면 전체에 냉각수를 균일하게 주수하도록 하여 기계적 성질이 양호하게 하기 위해 권취를 이룰 수 있도록 하는 온도까지 냉각시키는 기능과, 판 변형을 방지토록 기능을 함은 물론이고, 두께가 얇은 후판재 생산을 가능케하는 기능을 하는 장치이다.

이와 같은 기능을 하는 스트립 냉각 장치가 구비하고 있는 냉각 설비는 통상적으로 통과하는 스트립 형태의 후판재에 폭방향으로 냉각수를 주수하여 급속 냉각을 이룬다.

도 5는 종래의 스트립 냉각 장치의 구성 상태를 개략적으로 도시한 개략도이며, 도 6은 종래의 열간 압연 공정 라인에 설치된 스트립 냉각 장치의 냉각 설비를 발췌 도시한 개략 단면도이고, 도 7은 종래의 냉각 설비의 헤더 구성 상태를 발췌 도시한 개략 단면도로서,

스트립 형상의 후판재(1)을 가이드 시키는 상,하부 구속 롤(2)과, 상기 상,하부 구속 롤(2)의 상,하부에 각각 독립되게 폭방향으로 수개 설치되어 스트립 형태의 후판재(1)가 통과할 경우 이 후판재(1)의 상하면 전체에 폭방향으로 균일하게 냉각수를 수차에 걸쳐 주수하도록 하는 냉각 설비(4)를 구비한 스트립 냉각 장치(6)가 형성되어 있다.

한편, 상기 냉각수를 공급하는 냉각 설비(4)는 입측 배관(8)이 상부 양측에 연결 설치되어 있되, 내측에 1차 유입 공간부(10)를 구비한 헤더(12)와, 상기 헤더(12)와 수개의 연결관(14)을 통해 연결 되어 있되, 내측에 2 차 유입 공간부(16)와 수개의 주수 노즐(18)을 구비하고 있는 주수관(20)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성되어 있는 종래의 냉각 설비는 다음과 같은 과정을 통해 작동을 이루게 되는데 그 과정은 다음과 같다.

스트립 형태의 후판재(1)가 유입시에는 이를 감지한 스트립 냉각 장치(6)가 입측 배관(8)으로 부터 폭방향으로 형성되어 있는 헤더(12)의 1차 유입 공간부(10) 상으로 고압의 냉각수를 분사 공급하게 된다.

이렇게 고압으로 분사 공급되는 냉각수는 폭방향으로 형성되어 있는 헤더(12)의 1차 유입 공간부(10) 상으로 분사 공급됨과 동시에 연결관(14)을 통해 주수관(20)의 2차 유입 공간부(16)로 분사 공급되게 된후 폭방향으로 형성된 수개의 주수 노즐(18)을 통해 유입을 이루는 고온의 후판재(1) 상,하부면에 분사 주수되어 일정 온도 이하로 급속 냉각을 이루게 된다.

그러나, 이러한 종래의 냉각 설비는 다음과 같은 문제점들을 야기시켰다 이를 첨부된 도면을 참조로하여 설명하면 다음과 같다.

도 8은 종래의 냉각 설비에서 실사용시 측정된 폭방향 유량 분포를 도시한 곡선도로서. 이는 유입되는 스트립 형태의 후판재(1)를 냉각하고자 입측 배관(8)을 통해 고압으로 분사 공급되는 냉각수를 폭방향으로 형성되어 있는 1,2차유입 공간부(10),(16) 전체에 분포 공급할 수 있는 별다른 구성이 없으므로, 헤더(12)의 양끝단과 두 입측 배관(8) 사이에 유동의 정체지역(Z)이 존재하여 제작 초기에 목적한 균일한 주수를 이루지 못하기 때문에 나타나는 현상이라 할 수 있다.

그러므로, 스트립 형태의 후판재(1)가 유입시 후판재(1) 전체에 폭방향으로 균일한 냉각을 이루지 못하여, 폭방향 온도 편차에 의한 판 변형과 같은 문제 현상은 물론이고, 폭방향 기계적 성질을 고르지 못하게 하는 문제 등을 야기시켜 결론적으로 생산되는 후판재 제품의 품질성과 신뢰성을 크게 저하시키는 문제를 발생시켰다.

본 고안은 상술한 종래의 스트립 냉각 장치의 냉각 설비 문제점 들을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 폭방향으로 형성되어 있는 주수 노즐을 통해 균일한 냉각수의 분사 주수를 이룰 수 있게 하여 스트립 형태의 후판재에 균일한 냉각을 가해 품질성과 신뢰성이 향상된 후판재 제품을 생산토록 하는 고온 후판재 폭방향 균일 냉각수 주수 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안인 스트립 냉각 장치의 냉각 설비를 발췌 도시한 개략 단면도,

도 2는 본 고안의 주요부인 냉각 설비의 헤더에 평판이 설치된 상태를 발췌 도시한 개략 단면도,

도 3은 본 고안인 평판에 홀을 형성함에 있어 적용시킨 기공비에 따른 폭방향 유량 분포의 비와 압력 손실을 도시한 곡선도,

도 4는 본 고안의 기술이 적용된 냉각 설비에서 실사용시 측정된 폭방향 유량 분포를 도시한 곡선도,

도 5는 종래의 스트립 냉각 장치의 구성 상태를 개략적으로 도시한 개략도,

도 6은 종래의 열간 압연 공정 라인에 설치된 스트립 냉각 장치의 냉각 설비를 발췌 도시한 개략 단면도,

도 7은 종래의 냉각 설비의 헤더 구성 상태를 발췌 도시한 개략 단면도,

도 8은 종래의 냉각 설비에서 실사용시 측정된 폭방향 유량 분포를 도시한 곡선도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 :후판재 2 :상,하부 구속 롤

4 :냉각 설비 6 :스트립 냉각 장치

8 :입측 배관 10 :1차 유입 공간부

12 :헤더 14 :연결관

16 :2차 유입 공간부 18 :주수 노즐

20 :주수관 22 :홀

24 :평판

이하, 본 고안인 고온 후판재 폭방향 균일 냉각수 주수 장치를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안인 스트립 냉각 장치의 냉각 설비를 발췌 도시한 개략 단면도이고, 도 2는 본 고안의 주요부인 냉각 설비의 헤더에 평판이 설치된 상태를 발췌 도시한 개략 단면도이며, 도 3은 본 고안인 평판에 홀을 형성함에 있어 적용시킨 기공비에 따른 폭방향 유량 분포의 비와 압력 손실을 도시한 곡선도로서,

입측 배관(8)이 상부 양측에 연결 설치되어 있되, 내측에 1차 유입 공간부(10)가 형성되어 있고, 상기 1차 유입 공간부(10) 상에는 일정 직경의 홀(22)이 다수개 형성되어 있는 평판(24)이 폭방향으로 이중 설치되어 있는 헤더(12)와, 상기 헤더(12)와 수개의 연결관(14)을 통해 연결 되어 있되, 내측에 2 차 유입 공간부(16)와 수개의 주수 노즐(18)을 구비하고 있는 주수관(20)을 구비한 냉각 설비(4)가 형성되어 있다.

한편, 상기 평판(24)에 형성되어 있는 홀(22)은 구멍의 크기가 3㎜를 가지며, 구멍의 기공비(홀의 단면적과 전체 평판의 단면적 비)가 0.6을 갖도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성되어 있는 고온 후판재 폭방향 균일 냉각수 주수 장치를 첨부 도면을 참조하여 작동을 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 고안의 기술이 적용된 냉각 설비에서 실사용시 측정된 폭방향 유량 분포를 도시한 곡선도로서. 기존의 헤더(12)의 내부에 일정 직경의 홀(22)을 다수개 갖는 평판(24)을 이중으로 설치함으로서 폭방향 주수되는 유량 분포를 도 4에 도시된 바와 같이 균일하게 이룰 수 있게 되는 것이다.

이를 더욱 구체적으로 설명하면 이는 유입되는 스트립 형태의 후판재(1)을 냉각하고자 입측 배관(8)을 통해 고압으로 수직 분사 공급되는 냉각수를 폭방향으로 형성되어 있는 1차 유입 공간부(10) 전체에 상기 이중으로 설치되는 평판(24)과 이에 형성되어 있는 홀(22)을 통해 균일하게 분포 공급하여 폭방향으로 형성되어 있는 주수 노즐(18)에 균일한 냉각수 공급을 이룰 수 있도록 한 것이다.

여기서, 참고적으로 상기 헤더(12) 내에 이중으로 설치되는 평판(24)의 홀(22)을 형성함에 있어서는 홀(22)의 크기를 작게 형성할수록 폭방향 유량비의 불균일은 효과적으로 해결할 수 있으나, 헤더(12) 내의 압력 손실을 증가시키므로 효과적인 분사 압력은 얻지 못하는 문제를 발생시키므로, 실험 결과에 의거하여 약 0.6의 기공비를 갖는 3㎜ 지름의 홀(22)을 형성한 것이다.

이는 폭방향 유량비의 균일한 분포를 이루기 위한 평판(24)의 저항에 최소의 압력 손실을 이루면서도 최적의 분사 압력을 유도할 수 있게 하기 위한 것이다.

그러므로, 스트립 형태의 고온 후판재(1)를 냉각시 후판재(1) 전체에 폭방향으로 균일한 냉각수 공급을 이뤄 냉각을 이룰 수 있도록 한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 고안은 제철소에서 열간 압연 과정을 거쳐 고온 스트립 형태의 후판재에 폭방향으로 균일한 냉각을 이룰 수 있게 냉각수를 주사토록 하는 냉각 설비를 제공하여 이 과정을 통해 생산되는 후판재 제품의 폭방향 품질성과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 입측 배관(8)이 상부 양측에 연결 설치되어 있되, 내측에 1차 유입 공간부(10)가 형성되어 있고, 상기 1차 유입 공간부(10) 상에는 일정 직경의 홀(22)이 다수개 형성되어 있는 평판(24)이 폭방향으로 이중 설치되어 있는 헤더(12)와, 상기 헤더(12)와 수개의 연결관(14)을 통해 연결 되어 있되, 내측에 2 차 유입 공간부(16)와 수개의 주수 노즐(18)을 구비하고 있는 주수관(20)을 구비한 냉각 설비(4)로 구성됨을 특징으로 하는 고온 후판재 폭방향 균일 냉각수 주수 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 평판(24)에 형성되어 있는 홀(22)은 구멍의 크기가 3㎜를 가지며, 구멍의 기공비(홀의 단면적과 전체 평판의 단면적 비)가 0.6을 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 고온 후판재 폭방향 균일 냉각수 주수 장치.