KR100283160B1 - 철강산업에서 평강의 가열 또는 재-가열을 위한 개선된 유도로 - Google Patents

Abstract

얇은 강철 스트립의 제조동안 최종 롤링 단계 상부로, 연속적인 캐스팅 플랜트로부터 철강산업의 평강, 특히 얇은 슬랩을 연속적으로 및 균일하게 가열할 수 있는, 개선된 유도로가 기술된다. 가열될 생산물에 의해 도시된 작은 두께 때문에, 상기 형태의 노는 스트립 공급방향으로 코일의 축소된 크기를 가진다. 상기 조건하에서 효율성이 감소하고 큰 누화 플럭스가 만들어지고 결과적으로 심각한 장애를 피하기 위하여, 본 발명은 가열될 생산물이 통과하여 코일로 들어가는 통과 영역만이 빈채 남겨지는 반면에 전체길이를 따라 상부 및 하부 둘다에서 유도기 코일을 감는 사실상 C-형태의 단면을 가진 두개의 연속적인 적층판 패킷으로 형성되어 있는 플럭스 집속기에 제공된다.

Description

철강산업에서 평강의 가열 또는 재-가열을 위한 개선된 유도로

본 발명은 철강산업의 평강의 가열 또는 재-가열을 위한 개선된 유도로에 관한 것이며, 특히 얇은 강철 슬래브를 롤링하기에 적당하도록 균질한 온도를 재-설정하는 것에 관한 것이다.

International Publication WO 90/14742에 대응하는 Italian Patent Application No. 20534 A/89에는 코일장치를 포함하는 유도로가 공지되어 있으며, 상기 코일은 하나 이상의 주파수 변화기에 의해서 별도로 제공되고 각 코일과 다음 코일 사이에서 롤러쌍에 의해 지지되고 앞으로 움직여지게 되는 스트립에 의해 연속적으로 교차되며, 플럭스 집속기 장치는 스트립 자체에 의해 한정된 평면에 대하여 적어도 상부 또는 하부측의 각 유도기의 단부에 쌍으로 장착된다.

상기 해결책이 양호한 결과를 제공한다하더라도, 이 방법은 종방향의 평강과 연계해서 만족스럽게 유도가열을 촉진하는 것이 가능한 반면, 자속은 두께방향으로 스트립을 횡방향으로 가로지르도록 사전에 방향설정되어 있기 때문에, 모서리의 열처리에 대해서는 스트립의 바깥쪽에 근접해 있을 때 장치의 구조적 금속부를 가로지르게 되는 자속의 큰 누화에 기인하여 이루 문제가 발생되었고, 그로인해 이동가능한 횡방향 자속 집속기가 존재함에도 불구하고 부적당한 가열을 초래하게 되었다.

이전에 좀더 두꺼운 평강에 대해 좀더 긴 유도기(가열될 제품의 종방향 크기를 따라)가 가능해었으나 집속기의 가능한 이용은 쓸모없게 되었으며, 이는 누화의 감소 및 효율의 약간의 개선이 비용의 증가에 비해 가치가 없기 때문이다. 얇은 슬래브와 같은 평강과 연계해서 필수적으로 사용되는 것과 같은 짧은 유도기에서, 상기 언급된 이전 특허에 따른 측면 자속 집속기의 존재는 자속 누화의 문제를 해결하지 못하고, 방사에 기인한 손실을 포함하여 가열되는 평강에 들어가는 파워와 공급된 액티브 파워간의 비를 고려할 때, 예를 들면 0.6 이하의 비교적 낮은 효율서을 초래한다.

실제로, 코일의 종방향 크기는 너무 크게 만들 수 없는 바, 그 이유는 두개의 연속하는 코일 사이의 공간(그 공간 위로 얇은 평강이 적당한 방식으로 순방향으로 공급될 수 없다)의 감소된 값을 유지하기 위해서, 너무 작은 휨반경을 갖지 않도록 피해져야 하는 롤러의 감소된 직경은 평강의 걸림 및 열전송의 문제를 초래할 것이기 때문이다. 플럭스 누화에 의해 생긴 장애를 극복하기 위해 기계적인 부분을 변형하려는 시도가 이루어졌다. 상기 형태의 해결책은 스트립에 스파크 및 "도팅(dotting)"을 막기 위해서 내화성 물질로 코팅된 롤러를 제공하거나 와전류의 발생을 막기 위하여 고형이 아닌 분리된 섹터들로 형성된 롤러를 만들거나 또는 최종적으로 콘크리트와 같은 별도의 기둥위에 롤러를 설치하는 것이 필요하다. 상기 방식에서의 구조는 좀더 복잡하고 비용이 많이 들 뿐 아니라 또한 견고하고 컴팩트하지 못하게 얻어질 것이고, 처리형태 및 강철 산업환경에 적절치 못하다.

놀랍게도, 가열될 평강에 의해 정의되는 평면에 대해서 상부 및 하부측에서 유도 코일을 에워싸기 위하여, C-형 단면을 가진 두 적층 패킷으로 형성되어 있는, 전체 코일을 따라 뻗어 있는 자속 집속기를 사용함으로써, 자속 누화는 적어도 90% 정도 감소하고 상기 언급된 효율은 약 0.7 이상 상승할 수 있다는 것이 판명되었다. 에너지 절약에 더하여, 단순히 통상적인 구조의 기계적 구조체가 얻어질 수 있으며, 다시말해 철강 제조분야에서 사용될 수 있으며, 반대로 유도로는 통상 과거에는 상기 분야에서 사용되는 고형 구조에 통합되지 않은 에스트란 같은 것으로써 간주되어 왔다.

본 발명에 따른 개선된 유도로의 상기 목적 및 부가 목적들, 이점 및 특징은 첨부된 도면을 참고로 바람직한 실시예에 대한 다음 상세한 설명으로부터 당업자에게는 명백하게 될 것이다 :

제 1도는 로의 가열소자 또는 코일을 도시한 부분 절개 사시도.

제 2도는 제 1도의 4개의 가열소자로 구성된 본 발명의 유도로의 측면도.

제 3a및 3b도는 각각 통상적인 유도기에서 자속 경로 및 가열된 물질에서 유도된 전류 경로를 도시한 도면.

제 4도는 본 발명에 따른 자속 집속기의 적층체(7)에서 자속의 경로를 가리키는 제 1도의 라인(IV-IV)에 따른 단면도.

본 발명에 따른 로의 단지 하나의 가열소자(10)가 스트립(1)의 순방향 이동방향으로 제 1도에서 개략적으로 도시되어 있다. 이 가열소자(10)는 제 2도에 도시된 바와 같이 지지부(9)에 장착된 두쌍의 롤러(8) 사이에 포함되고, 사각형 단면을 가지며 내화성 블럭(3)에 내재되어 있는 코일(2)로 형성되어 있다. 도면에서, 코일의 단부(4)를 볼 수 있으며, 이 단부는 적당한 도체 또는 도시되지 않은 "버스 바(bus bars)"를 통해서 파워소스와 그리고 냉각 파이프 네트워크와 전기적인 접속을 제공한다. 실제로 단부에는 코일과 동축이며 각각 냉각수의 입구 및 출구의 구멍(4a,4b)이 제공되어 있다.

당업자에게 공지된 다른 구조 또는 보조 부분들에 대한 기술을 남겨 놓은 대신에, 본 발명에 따른 제 1도는 코일(2)을 완전히 둘러싸고 있는 자속 집속기(5)가 도시되어 있으며, 코일에 의해 형성된 루프의 두 아암 사이에 스트립(1)이 통과하기에 충분하게 갭(6)만이 빈 상태로 제공된다. 자속 집속기(5)는 두 개의 자기 적층 패킷, 다시 말해서 상부판(5a) 및 하부판(5b)의 조립으로 구성되며, 단부에서 서로 맞추어지며, 그것에 의해 코일(2)은 완전히 둘러싸여지는 반면, 중심 갭(6)은 빈 상태로 된다. 부분적으로 절개된 하우징으로 표시된 상부 패킷(5a)에 대해 좀더 잘 도시되어 있는 바와같이, 동일한 것을 형성하는 적층체 또는 철판(7)이 모두 서로 평행하고 스트립(1)및 각 코일(2)의 상부 또는 하부 루프에 의해 정의된 평면에 대해서 직각으로 방향설정되어 있으며, 따라서, 고투자율을 가지고 내부에 자속 집속을 강화한다. 제 4도에 도시된 바와 같이, 스트립(1)의 길이를 길이방향으로 가로 지를 때, 자속은 로 자체의 금속 구조부를 통해서 연계함으로써 외부에서 자속의 경로를 만드는 경향을 가진다. 실제로, 자속 누화는 각 적층체 안에서 순환하여 흐르고, 따라서, 자기회로를 폐경로로 하지만, 동시에 유도전류 또는 와전류가 한 철판에서 다른 철판으로 통과할 때 적층 패킷에 의해 제공되는 높은 저항 때문에 교차되는 방향으로 유도전류가 발생되는 것을 방지 하거나 또는 최소로 줄인다.

종래기술에 관련하여, 제 3a, 3b도를 참고로 상기 기술된 것을 좀더 잘 설명하기 위하여, 단면으로 도시된 코일(2)에 의해 생성된 자속이 가열될 물질(1)을 통과하는 동안 공기중에서 어떻게 폐경로를 형성하는지 그리고 화살표(C)에 의해 표시된 방향으로 물질(1)로부터 유도전류를 어떻게 생성하는지가 관찰될 수 있다. 제 3a도에 이론적으로 도시된 바와 같이, 자속 경로에 대한 사전분석 연구에서, 자기장의 무시할 수 있는 값이 유도기로부터 200mm의 거리에서 검출된다. 그러나, 1 보다 μr 더 높은 지지구조를 가진 실제 장치를 조사할 때, 상기 장치는 강철로 만들어지거나 또는 어떤 경우에는 밀폐링으로 되어 있으므로, 자속은 이들 금속부로부터 상당히 편향되고, 따라서 20% 정도로 추정되는 파워 손실을 일으킨다.

한쌍의 철판, 다시 말해서 상부판(7a) 및 하부판(7b)을 가진 자속 집속기(5)를 단면으로 도시한 제 4도에서, 자속(F)은 사실상 코일 코어 안에서 와전류로 인한 손실을 최소화하기 위하여 내부에서 폐경로를 형성한다. 명백하게 자기 철판은 상기 목적에 적합하게 치수설정되어야 하며, 자기장 주파수는 좀더 높아야 한다.

실험에 기초하여, 좀더 높은 효율성이 얻어진다는 것을 나타내기 위해 본 발명에 따른 유도로 장치에 대해 다음과 같이 일실시예를 설명한다.

얇은 슬래브용 유도로는 도면에서 기술되고, 도시된 바와 같이 4개의 유도기 어셈블리를 일렬 배치하고, 각각에 925㎾의 파워 및 6㎑의 동작 주파수가 제공된다. Fe 37 강으로 만들어진 가열된 얇은 슬래브는 1330㎜ 폭과 25㎜ 두께의 크기이다. 온도는 두 개의 열전쌍에 의해 검출되고, 상기 열전쌍중 하나는 슬래브의 중앙부에 있고, 제 2 열전쌍은 2㎜ 떨어져 있다. 9m/min의 속도로 얇은 슬래브를 순방향으로 공급함으로써 83℃의 온도 그레디안트가 얻어졌다. 또한, 앞서 이루어진 테스트에 의해, 상기 온도에서 방사로 인한 열손실은 17℃와 같다는 것이 판명되었다. 따라서, 전체 순 온도차는 100℃이고, 물질의 비열에 대한 0.2WhㆍKg^-1ㆍK^-1의 값에 대해 25 ×1330 ×7.85ㆍ10^-6×9000 ×60 ×0.2 ×100℃=2819kwh의 에너지에 대응한다. 코어에서 파워 손실은 12w, 다시 말해서 전체 파워의 1%이다.

따라서, 유도기 효율은 가해진 파워 및 슬래브에 의해 수신된 파워간의 비로써 계산될 수 있다 : η= 2819 / (925 ×4)=0.762이고, 다시 본 발명에 따른 각 인덕터를 둘러싸는 선형 자속 집속기 대신에, 상기 언급된 종래 공개된 특허 제 WO 90/14742호에서의 두 측면 플럭스 집속기를 가지고 동일한 조건하에서 얻어지는 값은 약 0.6이다.

가능한 추가 및/또는 변형은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 행해질 수 있다. 직렬로 노를 형성하는 코일 또는 가열수단의 수는 엄격하지 않고 원하는대로 선택될 수 있다는 것이 명백하다.

Claims (2)

1. 연속하여 유도코일(2)을 포함하며, 각 유도코일은 내화성 물질(3)을 가진 유도기 조립체에 내재되어 있고 주파수 변환기를 통해 별도로 공급되며, 평강(1)을 지지하고 순방향으로 공급하기 위해 각 코일과 다음 코일 사이에 롤러(8) 쌍이 제공되며, 각 코일(2)의 크기는 스트립의 공급 방향으로 350㎜ 이하인, 연속적으로 유도로를 가로지르는 강철 스트립 또는 30㎜ 이하의 두께를 가지는 얇은 슬래브와 같은 평강(1)을 균일한 온도로 가열 하기 위한 유도로에 있어서, 상기 각 코일(2)은, 상기 평강(1)의 공급 방향에 대하여 교차방향으로 코일(2)의 전체 폭을 따라 연장하며 상기 평강(1)을 통과시키기 위한 갭(6)을 중앙에 남기면서 그 단부에서 결합되는 상부 및 하부의 두 부분(5a,5b)으로 형성되는 선형 플럭스 집속시(5) 안에 밀봉되는 것을 특징으로 하는 유도로.
2. 제1항에 있어서, 상기 선형 플럭스 집속기(5)의 각 부분(5a,5b)은 나란히 정렬된 자기 철판(7)의 패킷으로 형성되며, 상기 자기 철판(7)은 C 형상이고, 상기 코일(2)의 평면 및 가열될 평강(1)에 의해 정의된 평면 둘 다에 대해 모두 직각방향이며, 상기 평강(1)을 에워싸는 코일(2)을 그들 사이에 포함된 상기 갭(6)을 하우징하기 위해 서로 마주보는 관계로 정렬 되어 있는 것을 특징으로 하는 유도로.