KR20070009830A - 강판 냉각용 가스 노즐 장치 - Google Patents

Abstract

연속 소둔로에서 가열된 강판을 냉각시키는 강판 냉각용 가스 노즐 장치가 제공된다.

상기 강판 냉각용 가스 노즐 장치는, 가열된 강판이 통과하도록 대향 배치된 노즐 헤드와, 상기 노즐 헤드의 일측에 연결되고 이물질에 의한 막힘이 방지되는 슬릿 노즐공을 포함하여 강판에 냉각 가스를 분사시키는 노즐 팁부 및, 상기 노즐 헤드의 내부에 삽입되어 냉각가스를 노즐 헤드내에 공급하는 가스 공급관을 포함하여 구성되어 있다.

본 발명에 의하면, 가스 공급관의 부식이나 기타 이물질이 노즐장치를 막는 것을 방지시키어 강판의 냉각 편차를 예방하는 한편, 더하여 냉각가스에 포함된 부식물이나 이물질을 미리 걸러내어 고순도의 냉각 가스만을 강판의 표면에 분사시키도록 함으로서, 강판 표면에 가스에 포함된 이물질이 부착함에 따른 강판의 표면 결함을 억제시키어 강판의 품질을 향상시키는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

연속소둔로, 냉각대, 급냉대, 서냉대, 강판, 냉각가스 노즐장치

Description

강판 냉각용 가스 노즐 장치{Gas Nozzle Device for Cooling Strip}

도 1은 일반적인 연속 소둔로를 도시한 개략도

도 2는 연속 소둔로의 냉각구간을 도시한 개략도

도 3은 종래 강판 냉각용 가스 노즐 장치를 도시한 사시도

도 4는 종래 가스 노즐 장치를 도시한 것으로서,

(a)는 관 부식에 따른 이물질이 노즐장치의 노즐관에 끼이는 문제를 도시한 단면도

(b)는 노즐장치를 통한 강판의 냉각편차상태를 도시한 평면도

도 5는 본 발명에 따른 강판 냉각용 가스 노즐 장치를 도시한 것으로서,

(a)는 분해사시도

(b)는 단면도

도 6은 본 발명인 가스 노즐 장치의 변형예를 도시한 단면도

도 7은 본 발명인 가스 노즐 장치의 다른 변형예를 도시한 단면도

도 8은 본 발명인 가스 노즐 장치의 또 다른 변형예를 도시한 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 강판 냉각용 가스 노즐 장치

10.... 노즐헤드 30.... 노즐팁부

32.... 노즐공 50.... 가스 공급관

52.... 가스분출구 70.... 여과부재

본 발명은 연속 소둔로에서 가열된 강판을 냉각시키는 강판 냉각용 가스 노즐 장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 냉각가스를 공급하는 가스공급라인의 부식이나 기타 이물질이 노즐장치를 막는 것을 방지시키어 강판의 냉각 편차를 예방하는 한편, 더하여 냉각가스에 포함된 부식물이나 이물질을 미리 걸러서 고순도의 냉각 가스만을 강판 표면에 분사시키도록 함으로서, 강판 표면에 부착되는 이물질에 의한 강판의 표면결함을 억제시키어 최종적으로 강판의 품질을 향상시키는 강판 냉각용 가스 노즐 장치에 관한 것이다.

냉연공정은 코일풀림기(Pay Off Reel)에서 소재코일을 장입하여, 라인상에 통판중인 강판(Strip)의 후단에 용접기로 용접하여 연결하고, 차공정으로 진행시킨다.

이때, 강판 표면상에 존재하는 각종 압연유 및 이물질을 제거시키기 위한 전처리설비인 알카리장치에서 알카리용액을 이용하여 세정하고, 강판저장설비인 루퍼 (looper)에서 강판을 일시 저장 및 패스시키면서, 강판을 연속 소둔로 설비로 장입시켜, 일정한 온도로 열처리하게 된다.

이와 같은 냉연공정의 연속소둔로 설비는 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 예열로, 가열로, 소둔로, 가스냉각로, 균열로, 최종냉각로의 6구간공정으로 이루어 진다.

예를 들어, 예열로는 강판 즉, 연속 강판의 온도를 200~280 ℃ 정도까지 예열하는 단계이고, 가열로는 강판의 표면에 가열부하를 줄여주기 위한 단계며, 이와 같은 가열로는 도면에서는 상세하게 도시하지 않았지만, 대용량의 버너(burner)를 강판 전,후면에서 엇갈리게 배치하여, 코크스 오븐 가스(Coke Oven Gas)(COG)의 연소화염을 강판의 표면위에 직접 분사함으로써, 강판의 온도상승 및 표면상의 압연유, 불순물 등을 분해, 휘발시키는 역할을 하며, 가열로내에서 강판은 약 700℃ 까지 승온되어, 소둔로에서의 작업부하를 경감시키게 되며, 일단 가열과정이므로 내부응력을 제거하게 되지만, 그 기본적인 기능은 도금부착성의 확보라는 측면에서 강판의 표면 청정도를 부여하는데 있다.

그리고, 소둔로에서는 로의 수직방향으로 설치된 복사관을 이용하여 강판의 표면 소둔을 수행하고, 이후 가스 냉각로, 균열로, 최종 냉각로을 거쳐 강판의 연속 소둔작업이 완료되게 된다.

그리고, 도 1에서 도시한 바와 같이, 각각의 로 들은 강판의 여러 루퍼를 구현하면서 가동된다.

한편, 소둔로는 환원성 분위기에서 강판을 간접 가열하는 복사관이 설치되면 서 주로 강판 연속 소둔로(CAL) 및 용융 아연 도금로(CGL)등에 사용되는데, 소둔로의 가열대(heating section)에 설치된 복사관내에 설치된 버너에 연료(COG)와 연소용 공기를 일정비율로 공급하여 연소시킴으로서 발생하는 열원에 의해서 복사열을 얻게 되며, 상기 복사열에 의해서 냉간압연된 강판을 가열하여 압연조직을 재결정, 성장시켜 내부응력을 제거하고, 적절한 인성을 가진 조직을 만드는 것이다.

그리고, 연소시 발생되는 고온의 폐가스는 대기중으로 배출되기 전에 폐열을 회수하여 상기 버너에 사용되는 연소용 공기를 예열하는 데에 사용한다.

한편, 도 2에서는 서냉대와 급냉대로 이루어 진 냉각로를 도시하고 있다.

즉, 냉각로(110)에 진입하는 강판(100)은 냉각가스를 통판되는 강판에 분사시키어 1차적으로 서냉시키는 서냉대(112)와 이를 통과하는 강판의 표면에 냉각수를 사용하여 급냉시키는 급냉대(114)로 구분할 수 있다.

예를 들어, 급냉대(114)에서는 냉각수를 사용하여 강판의 온도를 급냉시키는데, 대략 650℃의 강판을 냉각수 분사를 통하여 290℃까지 급냉시키어 고급강을 생산한다.

그런데, 연속 소둔로의 냉각로(110)에서 급냉대(114) 전에는 서냉대(112)가 배치되는데, 이와 같은 서냉대(112)는 급격한 강판의 온도변화를 완충시키면서 급냉대(114)에서 발생되는 수증기의 발생이나 기류흐름을 억제하기 위한 것으로, 통상 질소가스(N₂)와 같은 불활성가스의 냉각가스를 노즐장치(120)를 통하여 진행되는 강판(100)의 표면에 분사시킨다.

다음, 도 3에서는 종래의 강판 냉각용 노즐장치(120)를 도시하고 있다.

즉, 도 3에서 도시한 바와 같이, 냉각가스인 질소가스가 공급되는 노즐헤드(122)의 길이방향으로 노즐관(124)들이 일정간격으로 배열 설치되어 이 노즐관(124)들을 통하여 냉각가스가 강판 표면에 분사되고, 이를 통하여 강판의 서냉이 이루어 지는 것이다.

그런데, 도 4a에서 도시한 바와 같이, 종래의 가스 노즐 장치(120)의 경우에는 가스공급관의 내부 부식 등으로 발생되는 이물질(126)이 직경이 작은 노즐관(124)을 막으면서 정상적으로 냉각가스를 분사시키지 못하게 되는 문제가 발생되었다.

따라서, 도 4b에서 도시한 바와 같이, 이물질(126)에 의하여 막힌 노즐관(124)에서는 냉각가스가 정상적으로 분사되지 않거나 완전하게 분사되지 않기 때문에, 냉각가스가 분사되지 않은 부분 즉, 강판(100)의 'A' 또는 'B'부분은 냉각되지 않고, 결국 강판의 냉각편차를 유발시키는 문제가 발생되었다.

특히, 냉각가스에 포함되어 강판에 분사된 이물질은 강판의 표면에 부착되면서, 미세한 덴트(dent)와 같은 표면 결함을 발생시키는 다른 문제를 발생시키는 것이었다.

결국, 종래의 가스 노즐 장치를 통하여는 강판의 제품 품질을 저하시키는 것이었다.

그런데, 이와 같은 강판의 미소 결함은 표면의 어떠한 미세 결함도 하용하지 않는 자동차 외판재인 경우에는 수요자에게 상당한 신뢰 저하로 이어 지는 것이다.

이에 따라서, 냉각가스에 포함된 이물질이 가스 노즐 장치를 막는 것을 차단 하고, 더하여 가스에 포함된 이물질을 가스 노즐 장치에서 여과하는 것을 가능하게 하면 보다 바람직할 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한것으로서, 냉각가스를 공급하는 가스공급관의 부식이나 기타 이물질이 노즐장치를 막는 것을 방지시키어 강판의 냉각 편차를 예방하는 강판 냉각용 가스 노즐 장치를 제공함에 제 1 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 냉각가스에 포함된 부식물이나 이물질을 미리 걸러서 고순도의 냉각 가스만을 강판 표면에 분사시키도록 함으로서, 강판 표면에 부착되는 이물질에 의한 강판 표면의 덴트와 같은 표면결함을 억제시키어 최종적으로 강판의 품질을 향상시키는 강판 냉각용 가스 노즐 장치를 제공함에 제 2 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로 본 발명은,가열된 강판이 통과하도록 대향 배치된 노즐 헤드;

상기 노즐 헤드의 일측에 연결되고 이물질에 의한 막힘이 방지되는 슬릿 노즐공을 포함하여 강판에 냉각 가스를 분사시키는 노즐 팁부; 및,

상기 노즐 헤드의 내부에 삽입되어 냉각가스를 노즐 헤드내에 공급하는 가스 공급관;

을 포함하여 구성된 강판 냉각용 가스 노즐 장치을 제공한다.

이때, 상기 노즐 헤드는 냉각로의 서냉대구역에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가스 공급관에는 노즐 헤드내에 냉각가스를 공급하면서 막힘이 방지되는 슬릿형 가스분출구를 포함한다.

그리고, 상기 가스 공급관의 가스분출구는 노즐 헤드의 노즐팁부 반대측을 향하여 위치되어 있다.

또한, 상기 가스 공급관과 노즐헤드사이에는 공급되는 냉각가스에 포함된 이물질을 걸러내는 여과부재가 추가로 구비되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 여과부재는 노즐팁부 반대방향에 위치된 가스공급관 의 가스분출구와 노즐팁부사이에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가스공급관의 가스분출구는 간헐 개구형 슬릿으로 형성되면서 강판의 중앙부분에서 외곽으로 갈수록 개구길이가 감소되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 5은 본 발명에 따른 강판 냉각용 가스 노즐 장치를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 변형예를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 변형예를 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명의 또 다른 변형예를 도시한 단면도이다.

먼저, 도 5에서는 본 발명의 강판 냉각용 가스 노즐 장치(1)의 일 실시예를 도시하고 있다.

도 5a 및 도 5b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판 냉각용 가스 노즐 장 치(1)는, 크게 냉각로의 서냉대에 대향 위치되는 노즐 헤드(10)와, 상기 노즐 헤드(10)의 일측에 연결되고 이물질에 의한 막힘이 방지되는 슬릿 노즐공(32)을 포함하여 강판에 냉각 가스를 분사시키는 노즐팁부(30) 및, 상기 노즐 헤드(10)의 내부에 삽입되어 냉각가스를 노즐 헤드내에 공급하는 가스 공급관(50)을 포함하여 구성되어 있다.

즉, 본 발명의 가스 노즐 장치(1)는, 기존의 가스 노즐 장치와는 다르게 가스 공급관(50)이 노즐 헤드(10)의 내부에 삽입되어 이 공급관(50)의 가스 분출구(52)를 통하여 노즐 헤드(10)의 길이방향으로 균일하게 냉각가스 예를 들어, 질소가스를 공급하여 강판의 냉각 균일성을 높인 데에 특징이 있다.

특히, 도 5a 및 도 5b에서 도시한 바와 같이, 노즐팁부(30)가 노즐헤드(10)에 연통하도록 연결되어 있으면서 종래 노즐관 대신에 노즐팁부의 선단부에 길이방향으로 일체로 절개된 슬릿 노즐공(32)을 형성하여 종래 이물질에 의하여 노즐관이 막히는 것을 효과적으로 방지시킨 다른 특징도 제공한다.

이때, 도 5a에서 도시한 바와 같이, 상기 노즐헤드(10)의 단부와 가스공급관(50)의 단부에는 서로 체결 고정되는 플랜지부(12)(54)들이 각각 제공되어 있어 가스 노즐 장치의 조립도 용이하게 한다.

그리고, 상기 노즐팁부(30)의 측면에는 밀폐판(34)이 용접 등으로 부착될 수 있다.

한편, 도 5b에서 도시한 바와 같이, 상기 가스 공급관(50)의 가스분출구(52)는 노즐 헤드(10)의 노즐팁부 반대측을 향하여 위치된 것이 바람직한데, 이는 가스 가 원통상의 노즐 헤드(10)의 내부에서 흐름을 형성하면서 돌아서 노즐팁부(30)의 슬릿 노즐공(32)을 통하여 분사되므로, 가스의 와류로 이물질의 분산이 이루어 지면서 이물질에 의하여 노즐공이 막히는 것을 효과적으로 방지시킬 수 있기 때문이다.

이때, 상기 가스공급관(50)의 가스분출구(52)도 부식에 의하여 가스에 포함된 부식 이물질에 의하여 막히는 것을 방지토록 길이방향으로 길게 절개된 슬릿형으로 형성시키는 것이 바람직하다.

다음, 도 6에서는 본 발명의 다른 변형된 강판 냉각용 가스 노즐 장치(1)를 도시하고 있다.

즉, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 가스 공급관(50)과 노즐헤드(10)사이에는 공급되는 냉각가스에 포함된 이물질을 여과하는 여과부재(70)가 추가로 배치된 것이다.

이때, 상기 여과부재(70)는 노즐팁부 반대방향에 위치된 가스공급관 가스분출구(52)와 노즐팁부(52)사이에 상,하로 각각 배치되어 가스 공급관(50)에서 공급되는 가스는 모두 상기 여과부재(70)를 통과하도록 된다.

그리고, 상기 여과부재(70)는, 도 6에서와 같이 기공들이 미세히 형성되는 통상의 가스 여과용 필터를 사용하면 되고, 지지틀(72)의 내부에 설치된다.

물론, 상기 지지틀(72)은 여과부재(70)가 찌그러 지는 것을 방지하는데, 이와 같은 여과부재(70)는 미세 기공들이 형성된 합성수지체나 스크린망 또는, 가스를 여과하는 필터재 등이 사용될 수 있을 것이다.

다음, 도 7에서는 도 6의 본 발명의 가스 노즐 장치(1)의 변형예를 도시하고 있다.

즉, 도 7에서 도시한 바와 같이, 노즐 헤드(10)의 내측면에 장착된 제 1 가이드(72)에 여과부재(70)의 지지틀(72)을 고정하고, 가스 공급관(50)을 노즐 헤드에 삽입시키어 프랜지부(12)(54)들을 체결 고정할때, 상기 가스공급관(50)상의 제 2 가이드(74)가 미리 설치된 여과부재(70)의 하단에 끼워지면서 조립된다.

따라서, 상기 제 1,2 가이드(72)(74)는 본 발명인 가스 노즐 장치(1)의 조립성을 향상시킬 것이다.

다음, 도 8에서는 본 발명인 가스 노즐 장치(1)의 또 다른 변형예를 도시하고 있는데, 상기 가스공급관(50)의 가스분출구(52)를 간헐 개구형 슬릿으로 형성시키면서 강판의 냉각환경에 대응하여 중앙부분에서 외곽으로 갈수록 개구길이(D)를 감소시킨 것이다.

즉, 냉각로에서 통판되는 강판의 폭방향으로 중앙부분과 에지부간에는 ㄴ내냉각환경이 다른데, 통상 강판의 중앙보다는 에지부분이 더 잘 냉각되고, 따라서 가스공급관(50)의 가스 분출구(52)가 강판의 에지부분으로 갈수록 개구 직경이 작으면 중앙부분에서 보다 강판 가스가 분출되므로 강판의 폭방향 냉각을 균일하게 할 것이다.

이에 따라서, 본 발명인 강판 냉각용 가스 노즐 장치는 연속 강판의 서냉을 위한 가스 분사시 가스에 포함된 이물질이 가스 노즐공을 막을 염려가 없고, 보다 고순도의 냉각가스를 노즐팁을 통하여 분사시키기 때문에, 냉각효율도 높이는 것이 다.

이와 같이 본 발명인 강판 냉각용 가스 노즐 장치에 의하면, 냉각가스를 공급하는 가스공급라인의 부식이나 기타 이물질이 노즐장치를 막는 것을 방지시키어 강판의 냉각 편차를 예방하는 우수한 효과가 있다.

더하여, 냉각가스에 포함된 부식물이나 이물질을 미리 걸러서 고순도 냉각 가스만을 강판 표면에 분사시키도록 함으로서, 강판 표면에 이물질의 부착에 따른 표면결함의 발생을 억제시키어 최종적으로 강판의 품질을 향상시키는 다른 우수한 효과를 제공한다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (7)

1. 가열된 강판이 통과하도록 대향 배치된 노즐 헤드;

   상기 노즐 헤드의 일측에 연결되고 이물질에 의한 막힘이 방지되는 슬릿 노즐공을 포함하여 강판에 냉각 가스를 분사시키는 노즐 팁부; 및,

   상기 노즐 헤드의 내부에 삽입되어 냉각가스를 노즐 헤드내에 공급하는 가스 공급관;

   을 포함하여 구성된 강판 냉각용 가스 노즐 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 노즐 헤드는 냉각로의 서냉대구역에 배치된 것을 특징으로 하는 강판 냉각용 가스 노즐 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가스 공급관은 노즐 헤드내에 냉각가스를 공급하고 막힘이 방지되는 슬릿형 가스분출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 냉각용 가스 노즐 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 가스 공급관의 가스분출구는 노즐 헤드의 노즐팁부 반대측을 향하여 위치된 것을 특징으로 하는 강판 냉각용 가스 노즐 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 가스 공급관과 노즐헤드사이에는 공급되는 냉각가스에 포함된 이물질을 걸러내는 여과부재가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 강판 냉각용 가스 노즐 장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 여과부재는 노즐팁부 반대방향에 위치된 가스공급관 의 가스분출구와 노즐팁부사이에 배치된 것을 특징으로 하는 강판 냉각용 가스 노즐 장치.
7. 제 3항에 있어서, 상기 가스공급관의 가스분출구는 간헐 개구형 슬릿으로 형성되면서 강판의 중앙부분에서 외곽으로 갈수록 개구길이가 감소되는 것을 특징으로 하는 강판 냉각용 가스 노즐 장치.

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