KR200238078Y1 - 열연코일냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제철산업분야에서 열간압연후 냉간압연용 소재로 이동되는 열연코일을 물에 의하여 강제냉각하기 위한 열연코일 냉각장치에 관한 것으로서, 열연코일(110)을 이송시키는 콘베이어(120)의 측부와 상부를 감싸도록 형성되고, 입구측과 출구측에 각각 고압의 공기를 분사함으로서 에어커튼을 형성하도록 된 에어커튼 형성부(20)(20′)를 갖추도록 된 하우징(10);과, 상기 하우징(10)의 내측 콘베이어(120)의 양측에 설치되어 열연코일(110)에 물을 분사하도록 된 측면분사장치(40);를 포함함을 특징으로 하여, 하우징을 고압으로 분사되는 공기와 물에 의하여 형성되는 커튼에 의하여 외부로부터 차단함으로서 하우징 내부의 안정적인 분위기 형성이 가능하게 하여 열연코일의 품질을 양호하게 하는 적정한 온도로 냉각하는 것이 가능하게 한다.

Description

열연코일 냉각장치

본 고안은 열연코일을 용액을 이용하여 강제로 냉각하기 위한 강제 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제철산업분야에서 열간압연후 냉간압연용 소재로 이동되는 열연코일을 물에 의하여 강제 냉각하기 위한 열연코일 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉연재는 선주문 후생산의 원칙에 의하여 생산되어지며, 이러한 경우 주문서 작성으로부터 제품의 출하에 이르는 기간은 통상 30∼40일이 소요되어진다. 열간압연 작업후 냉간압연을 위한 작업대기까지 냉각야드에 적치되어 냉각하는 시간이 하절기에는 5일 이상, 동절기에는 3일 이상으로 소요되는데, 이는 권취시 700∼450℃의 온도를 가지는 강판을 40℃이하의 온도를 가지는 강판으로 냉각시키기 위한 시간이다.

그리고, 열간압연작업은 230mm 정도의 두께를 가지는 슬라브를 가열로에서 1,200℃정도의 온도를 가지도록 가열한 후 롤의 압하력을 이용한 가역식 조압연기를 통과하면서 약 70mm정도의 두께를 가지는 강판으로 변화되고, 다시 비가역식 사상압연기에서 보다 얇은 판으로 압연된후, 권취기에서 두루마리 형태로 감는 작업이다. 압연작업이 종료된후 열연코일이 최종제품인 것을 제외한 냉연용 소재는 냉연공장의 코일야드로 옮겨지게 된다.

지금까지의 열연코일 냉각은 권취후 야드내에 적치하여 자연공냉으로 이루어지거나 이동식 송풍기를 이용한 강재공냉의 방법이 이용되어 왔다.

초기 권취후 냉각과정에서 생성되는 열연코일 표면의 스케일(Scale)(고온의 철과 공기중의 산소가 반응하여 생성되는 표면 산화물)은 먼저 뵈스타이트(Wustite)가 생성되고 온도는 떨어지면서 570~300℃에서 공석반응으로 산세성이 낮은 마그네타이트(Magnetite)로 변화되고, 마그네타이트는 하기 화학식과 같이 조직이 더욱 치밀한 헤미타이트(Hematite)로 반응하게 되는데 그 화학식은 다음과 같다.

[화학식]

4FeO → Fe + Fe304 (470~400℃ 구간에서 최대변태)

즉, 산세성 향상을 위해서는 냉각시 570∼300℃의 온도구간에서 급냉하는 것이 뷔스타이트의 분해를 억제하여 산세성을 향상시키기 위하여 유리하게 된다.

자연공냉 및 송풍기를 이용한 강제공냉을 실시할 경우 냉연작업 대기용 코일과 열연코일의 냉각을 함께 실시하여야 하므로 적치능력이 500코일 이상인 냉연소재용 코일 냉각야드가 운용되어지고 있다.

또한, 열간압연직후의 코일을 야드에 적치하게 될 경우 냉각이 완료되어 작업이 가능한 코일도 복사열을 받아 다시 냉각을 실시해야 하는 경우가 발생하게 되므로 이들을 서로 구분하여 적치할 필요가 있고 이를 위하여는 더 넓은 야드의 확보가 필요한 문제점등이 있는 것이다.

본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은, 물을 이용하여 열연코일을 강제냉각하기 위한 별도의 공간을 마련하여 그 공간을 외부로부터 완전하게 차단함으로서 안정적인 분위기를 형성하고, 그러한 공간에서 물을 분사하여 코일을 냉각하도록 된 열연코일 냉각장치를 제공함에 있다.

제1도는 본 고안에 따른 열연코일 냉각장치를 도시한 개략 구성도.

제2도는 본 고안에 따른 열연코일 냉각장치를 도시한 정면 구성도.

제3(a)도는 본 고안의 코일특성감지기를 도시한 상세도.

제3(b)도는 본 고안의 측면분사장치를 도시한 상세도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징 20,20′ : 에어커튼 형성부

22,22′ : 공기분사노즐 30 : 코일특성감지부

33 : 모터 34 : 온도감지센서

35 : PLG센서 40 : 측면분사장치

44 : 코일스프링 46 : 밸브작동막대

47 : 볼밸브 49 : 브라켓

60 : 덮개 62 : 덕트

71 : 물공급파이프

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은, 제철소의 열간압연 작업후 냉간압연을 위한 작업위치로 진행되는 열연코일을 냉각시키는 냉각장치에 있어서, 열연코일을 이송시키는 콘베이어의 측부와 상부를 감싸도록 형성되고, 입구측과 출구측에 각각 고압의 공기를 분사함으로서 에어커튼을 형성하도록 된 에어커튼 형성부를 갖추도록 된 하우징;과, 상기 하우징의 내측 콘베이어의 양측에 설치되어 열연코일에 물을 분사하도록 된 측면분사장치를 포함함을 특징으로 하는 열연코일 냉각장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면에 의하여 보다 상세하게 설명한다.

제1도는 본 고안에 따른 열연코일 냉각장치를 갖춘 열간압연설비의 일부를 도시한 개략구성도이고, 제2도는 제1도를 정면에서 본 개략 구성도로서, 코일(110)을 이송하는 콘베이어(120)의 상부측으로 일정한 크기의 내부공간을 형성하는 하우징(10)을 설치하고, 이러한 하우징(10)으로의 입구측과 출구측에는 각각 에어커튼 형성부(Air Curtain)(20)(20′)가 갖추어짐으로서, 하우징(10)의 내부는 외부와 차단되어진다.

상기 에어커튼 형성부(20)(20′)는 각각 콘베이어(10)의 양측 단부와 상부측을 감싸도록 된 공기공급파이프(21)(21′)와, 상기 공기공급파이프(21)(21′)에 설치되어 콘베이어(10)의 상부측으로 공기를 분사할 수 있도록 된 공기분사노즐(22)(22′)을 가진다. 물론, 상기 공기공급파이프(21)(21′)의 각각은 밸브(25)를 갖추어 그 밸브(25)의 개폐작동에 의하여 공기분사노즐(22)(22′)을 통하여 고압의 공기가 분사될 수 있도록 한다.

상기 전방측 에어커튼 형성부(20)의 외측으로는 하우징(10)의 내측으로 이동하는 코일(110)의 온도와 외경을 측정하도록 된 코일특성감지기(30)가 설치되는바, 이러한 코일특성감지기(30)는 제3(a)도에 보다 상세하게 도시한 바와같이 지지대(32)와, 상기 지지대(32)에 고정되는 모터(33)와, 그 모터(33)에 장착되어 모터(33)의 회전수로부터 후술하는 온도감지센서(34)가 코일 상부면에 접촉하는 경우 상기 온도감지센서(34)의 이동거리 즉, 초기위치에서 열연코일(110)의 표면에 접촉하는 순간까지의 이동거리를 파악함으로서, 상기 열연코일(110)의 외경크기를 연산할 수 있도록 하는 PLG센서(35)와, 상기 모터(33)의 회전축 전단에 형성된 나사형상의 구동휠(36)에 결합되는 톱니형 나사산을 가지는 타이밍벨트(37)와, 상기 타이밍벨트(37)의 다른 측에 연결된 나사형상의 구동휠(38)을 형성하여 지지대(32)에 베어링부재(39)를 매개로 회전가능하도록 장착된 회전축(31)과, 상기 회전축(31)에 형성된 나사산(31a)에 결합되어 그 나사산(31a)의 회전시 상하방향으로 이동할 수 있도록 된 상하이동막대(34a)와, 상기 상하이동막대(34a)의 하단부에 장착되어 그 상하이동막대(34a)의 하강시 일체로 하강하여 코일의 외표면에 접촉하여 코일의 표면온도를 감지하여 그 값을 제어부에 전송할 수 있도록 된 온도감지센서(34)로 이루어진다.

그리고, 상기 하우징(10)의 내부에는 콘베이어(120)의 양측단부에 설치되는 다수개의 측면분사장치(40)를 장착하는바, 이러한 측면분사장치(40)는 제3(b)도에 보다 상세하게 도시한 바와같이 물을 공급하기 위한 물공급파이프(41)의 전방측 단부에 물을 분사하기 위한 물분사노즐(42)을 장착하고, 상기 물분사노즐(42)의 외측으로는 이들을 감싸 보호하기 위한 보호통(43)이 설치되며, 상기 보호통(43)의 외측중앙부에 일단이 고정된 코일스프링(44)의 타측 단부는 밸브작동막대(46)의 중앙부에 고정된다.

이러한 밸브작동막대(46)는 그 후방측 단부가 물공급파이프(41)의 내측으로 장착되어 회전하면서 공급되는 물의 양을 조절할 수 있도록 된 볼밸브(47)에 고정되고, 상기 볼밸브(47)는 중앙에 관통구멍(48)을 형성하여 상기 밸브작동막대(46)가 도면에 실선으로 도시한 바와같이 수평한 상태로 있게 되는 경우에는 물의 흐름을 차단하고 밸브작동막대(46)가 도면에 일점쇄선으로 도시한 바와같이 회전된 상태로 있게 되는 경우에는 물이 흐를 수 있도록 한다.

상기 밸브작동막대(46)의 자유단측은 콘베이어(120)상에서 이송되는 코일(110)에 의하여 상하로 이동하게 되고, 이는 코일(110)의 외경이 크게 되면 더 상승하여 볼밸브(47)의 회전정도를 증가시킴으로서 더 많은 물이 물분사노즐(42)을 통하여 코일(110)로 분사되도록 한다.

이러한 작동을 보다 안정적으로 수행하도록 하기 위하여는 코일(110)이 측면분사장치(40)의 위치에 있지 않은 경우에 밸브작동막대(46)가 코일(110)의 중앙부보다 약간 더 상부측에 있도록 하기 위한 브라켓(49)을 상기 보호통(43)의 전방부 외측에 형성하여, 코일스프링(44)에 의하여 반시계방향으로 회전하려는 밸브작동막대(46)를 도면상의 실선상태에 유지되도록 한다.

물론, 상기 물공급파이프(41)에는 내부를 흐르는 물의 흐름유량을 측정하도록 된 유량계(51)와 공기의 흐름을 개폐할 수 있도록 된 개폐밸브(52)를 갖추고, 이러한 유량계(51)와 개폐밸브(52)는 별도의 제어부에 전기적으로 연결되어 그 제어부에 신호를 전송하거나 그 제어부로부터의 신호에 의하여 제어되도록 한다.

또한, 상기 하우징(10)에는 상부측에 덮개(61)를 설치하여 필요시에 크레인 등으로 들어올릴 수 있도록 하고, 하우징(10)의 일측에는 덕트(Duct)(62)를 설치한다.

한편, 상기 하우징(10)의 입구에는 내측 상부에 위치하는 물공급파이프(71)가 설치되는바, 이러한 물공급파이프(71)는 그 길이방향이 콘베이어(120)의 가로방향과 동일하고 하부측에 다수개의 물분사노즐을 형성함으로서, 입구측 에어커튼 형성부(20)와 함께 또다른 물에 의한 커튼을 형성하여 하우징(10)의 입구측을 외부와 완전하게 차단하도록 도와준다.

물론, 상기한 모든 파이프들은 고온변형에 강하고 녹이 발생되지 않는 스테인레스재질을 사용하는 것이 바람직하고, 하우징(10)의 외측으로부터 내측으로 관통하여 설치되는 모든 구성요소들에는 그 관통부에 고무등으로 된 패킹부재를 매개로 장착됨으로서 하우징(10)의 내외부를 완전하게 차단하여 하우징(10) 내부 분위기를 안정되게 유리하도록 하는 것이 바람직하고, 물을 분사하는 물공급파이프(71)의 노즐은 그 형상이 콘베이어(120)의 폭방향으로 길게 된 슬롯형(Slot Type)으로 형성되어 층류의 물분사를 이루게 함으로서 효과적인 커튼을 이룰수 있도록 함이 바람직하다.

상기한 구성으로 이루어진 본 고안의 장치는 열연코일(110)이 코일특성감지기(30)에 도달하게 되면 모터(33)가 작동하여 초기 위치에 있던 온도감지센서(34)를 하강시켜 그 온도감지센서(34)가 코일(110)의 상부면에 접촉할 수 있도록 하고, 이때 상기 온도감지센서(34)가 코일(110)의 상부면에 접촉하여 온도를 측정하는 순단 동시에, 상기 모터(33)에 장착된 PLG센서(35)가 작동하여 초기위치 즉, 모터(33)가 중지된 상태에서 온도감지센서(34)의 코일(110) 접촉시까지의 모터(33) 구동에 따른 회전수를 측정하게 된다.

따라서, 모터(33)가 일정정도 회전하게 되면 온도감지센서(34)가 열연코일(110)의 상부면에 접촉하면서 상기 열연코일(110)의 표면온도를 감지하게 되는 동시에, 상기 PLG센서(35)에서는 모터(33)의 회전수를 감지함으로서 열연코일(110)의 외경을 측정할 수 있게 되는데, 이는 열연코일(110)의 외경에 따라 온도감시센서(34)의 이동거리가 각각 다르기 때문이다.

다음, 이러한 열연코일(110)의 온도 및 외경에 대한 데이터값들을 전송받게된 제어부는 그에 따른 냉각수량을 계산하여 개폐밸브(52)를 적정한 정도로 개방하여 측면분사장치(40)를 통하여 적정한 정도의 냉각수 분사가 가능하도록 준비하게 된다.

이렇게 외경과 온도가 측정된 열연코일(110)은 이송을 계속하여 하우징(10)전방측으로 이동하게 되면 이러한 하우징(10)의 에어커튼 형성부(20)를 통하여 분사되는 고압의 공기에 의하여 1차적인 에어커튼이 형성되는바, 이는 열연코일(110)이 하우징(10)으로 인입되는 입구측을 외부로부터 차단하여 하우징(10) 내부로 차가운 공기가 들어가는 것을 차단하게 된다.

또한, 이러한 에어커튼 형성부(20)를 통과하는 경우 하우징(10)의 내측 입구의 상부측에 설치되어 하부측으로 층류의 물을 분사하도록 된 물 공급파이프(71)에 의한 물의 커튼은 상기 물과 마찬가지로 하우징(10)으로 들어오게 되는 차가운 공기를 2차로 차단하게 되어 상기 하우징(10)의 내측이 외부와 완전하게 차단되도록 하는 작용을 하게 된다.

물론, 상기 공기와 물에 의한 1차 및 2차 커튼은 하우징(10)의 내외부 사이의 공기의 흐름을 완전하게 차단하는 역할을 함과 동시에 열연코일(110)의 냉각하게 되는 냉각효과도 가지게 된다.

상기한 물과 공기의 커튼을 통과한 열연코일(110)은 측면분사장치(40)에 도착하여 그 측면분사장치(40)로부터 분사되어지는 물에 의하여 냉각되어지는바, 이러한 측면분사장치(40)에 연결되어진 물공급파이프(41)에는 상술한 바와같이 물이 공급되어 분사될 준비가 갖추어져 있다. 그러나, 열연코일(110)이 도착하여 있지않은 경우에는 밸브작동막대(46)가 제3(b)도에 도시한 실선의 상태로 있게 되어 볼밸브(47)에 의해 흐름이 차단되므로 물분사노즐(42)을 통한 물의 분사작동은 이루어지지 않게 된다.

이러한 상태에서 열연코일(110)이 통과하게 되면 밸브작동막대(46)가 그 열연코일(110)에 의하여 상부측으로 이동하게 되고, 이 이동은 상기 열연코일(110)의 외경 크기에 부합하여 그 크기가 크게 되면 더 많이 상승하여 볼 밸브(47)가 물 공급파이프(41)를 완전하게 개방하여 많은 양의 물이 분사되도록 하고 반면에 열연코일(110)의 외경크기가 상대적으로 작게 되면 조금만 상승하여 볼 밸브(47)가 불공급파이프(41)를 적게 개방하여 작은 양의 물만이 분사되도록 함으로서, 열연코일의 크기에 따른 적정량의 물만을 분사하게 되는 것으로, 이는 필요한 양의 물만을 분사하는 경제적인 측면뿐만 아니라, 과도한 물의 분사로 인한 열연코일의 과냉각으로 발생되는 품질저하를 미연에 방지할 수 있는 효과도 가지게 되는 것이다.

물론, 열연코일(110)이 측면분사장치(40)를 지나가게 되면 그 열연코일(110)에 의하여 상승하여 있던 밸브작동막대(46)가 코일스프링(44)의 탄성 복원력에 의하여 하강하게 되고 또한 브라켓(49)에 의하여 초기상태를 유지하면서 볼밸브(47)를 반시계방향으로 회전시켜 물공급파이프(41)를 통한 물의 흐름을 차단함으로서 차기의 분사작동을 위하여 대기하게 되는 것이다.

이렇게 물에 의하여 적정한 정도의 온도로 냉각된 열연코일(110)은 하우징(10)을 빠져 나가게 되고, 이때 하우징(10)의 출구측에 형성되어 있는 에어커튼 형성부(20′)의 공기분사노즐(22′)로부터는 고압의 공기가 분사되어 에어커튼을 형성함으로서, 열연코일(110)이 하우징(10)을 빠져나가는 동안에 외부의 공기가 하우징(10)의 내측으로 침입하지 않는 것이다. 따라서, 하우징(10)의 내측은 항상 안정된 분위기를 조성하여 열연코일(110)의 냉각온도를 최상의 품질이 유지될 수 있도록 제어하는 것이 가능하게 되는 것이다.

이때, 상기 코일특성감지기(30), 에어커튼 형성부(20)(20′), 측면분사장치(40) 등의 제어는 별도의 제어부에 의하여 실행되도록 하는 것이 바람직하고, 이때의 제어방법은 본 고안에 속하는 당업자의 수준으로 용이하게 다양한 태양으로 이루어질 수 있으며, 본 고안에서는 굳이 어느 하나의 제어방법으로 한정하지는 않는다.

상술한 바와같이 본 고안에 따른 열연코일 냉각장치에 의하면, 열연코일을 냉각하기 위한 하우징을 고압으로 분사되는 공기와 물에 의하여 형성되는 커튼에 의하여 외부로부터 차단함으로서 하우징 내부의 안정적인 분위기 형성이 가능하게 하여 열연코일의 품질을 양호하게 하는 적정한 온도로 냉각하는 것이 가능하게 하고, 그 하우징의 내측에 설치되는 측면분사장치로부터의 물 분사량이 코일의 외경크기에 따라 자동으로 변화하도록 함으로서 코일의 크기에 따라 다르게 분사되는 물에 의하여 그 코일이 적정한 정도 냉각되도록 하는 우수한 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 제철소의 열간압연 작업후 냉간압연을 위한 작업위치로 진행되는 열연코일(110)을 냉각시키는 냉각장치에 있어서, 열연코일(110)을 이송시키는 콘베이어(120)의 측부와 상부를 감싸도록 형성되고, 입구측과 출구측에 각각 고압의 공기를 분사함으로서 에어커튼을 형성하도록 된 에어커튼 형성부(20)(20′)를 갖추도록 된 하우징(10);과, 상기 하우징(10)의 내측 콘베이어(120)의 양측에 설치되어 열연코일(110)에 물을 분사하도록 된 측면분사장치(40);를 포함함을 특징으로 하는 열연코일 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징(10)의 입구 외측으로 설치되고, PLG센서(35)를 갖춘 모터(33)에 타이밍 벨트(37)를 매개로 연결되어 상하 이동 가능하도록 온도감지센서(34)를 장착하여, 상기 온도감지센서(34)의 열연코일(110) 접촉시 측정되는 코일(110)의 표면 온도데이터와 상기 온도감지센서(34)의 이동거리를 모터(33)의 회전수로서 측정하는 상기 PLG센서(35)에 의해 검출된 코일(110)의 외경 데이터를 상기 측면분사장치(40)의 물공급파이프(41)를 통한 물의 유량을 제어토록 연결된 제어부에 전송시키는 코일특성감지기(30)를 추가로 포함함을 특징으로 하는 열연코일 냉각장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 측면분사장치(40)의 물공급파이프(41)에 장착되어 물의 유량을 조절하도록 된 볼밸브(47)는 일측단부가 열연코일측으로 연장되고 코일스프링(44)에 의하여 하부측으로 탄성력을 받으며 브라켓(49)에 의하여 하부측으로의 이동이 차단되도록 된 밸브작동막대(46)의 타측단부에 고정됨을 특징으로 하는 열연코일 냉각장치.