KR100321046B1 - 수중열간 압연장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와이퍼 프레임의 상면에서 노즐을 관통시켜 냉각수를 분사하도록 함으로서 피압연재와의 충돌에 의한 설비의 파손 및 변형 등을 방지시킬수 있어서 안정된 수중압연이 가능하고, 냉각수의 분사압력을 조절하여 스케일 등의 표면결함을 용이하게 제거할수 있도록 개선된 수중열간 압연장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 와이퍼를 고정시키는 와이퍼프레임을 직각으로 관통하여 폭방향으로 다수개의 편측분사노즐이 장착되고, 상기 편측분사노즐은 냉각수 분사측을 비스듬히 가공한 노즐조립구멍에 삽입되어 고정되며, 그 하단이 와이퍼프레임의 피압연재측 표면보다 돌출되지 않도록 구성된 냉각수 분사부; 상기편측분사노즐에 냉각수 공급배관을 통하여 연결되어 냉각수를연속적으로 공급시키는 냉각수 펌프; 상기 냉각수 공급배관에 장착되어 그 개도를 자동으로 조절하여 분사압력을 제어하는 가변식 냉각수 공급밸브를 갖추고, 상기 가변식 냉각수 공급밸브에 연결된 압력가변 신호발생기와 수중압연 제어컴퓨터 및 압연라인의 호스트 컴퓨터를 갖추어 피압연재의 압연정보에 따라서, 상기 가변식 냉각수 공급밸브의 개도를 조정하고 피압연재에 분사되는 냉각수 압력을 조정하는 제어부;를 포함하는 수중열간 압연장치를 제공한다.

Description

수중열간 압연장치 및 방법
본 발명은 금속판의 열간압연시 피압연재가 압연롤에 의하여 압연되기 직전에 피압연재와 사상압연롤사이에 적정압력의 냉각수를 분사하여 압연하는 수중열간 압연장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 와이퍼 프레임의 상면에서 노즐을 관통시켜 냉각수를 분사하도록 함으로서 피압연재와의 충돌에 의한 설비의 파손 및 변형 등을 방지시킬수 있어서 안정된 수중압연이 가능하고, 냉각수의 분사압력을 조절하여 스케일 등의 표면결함을 용이하게 제거할수 있도록 개선된 수중열간 압연장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 열간사상압연시 사상압연기의 스탠드간에서 스프레이 냉각에 의한 냉각을 실시하여 판표면에 형성되는 산화피막의 성장을 억제하고, 산화스케일을 제어하여 왔으나, 이는 일시에 많은 량의 냉각수를 필요로 하고, 이러한 냉각에 의한 온도손실도 커서 판내부의 조직불균일의 원인이 되어 왔다.
이러한 종래의 기술은 도 7에 도시된 바와 같이, 사상압연기(200)의 압연롤(210)사이로 피압연재(220)가 진입하여 압연되기 직전에 입측에 스프레이 헤더(230)를 설치하고, 노즐(232)을 이용하여 냉각수를 분사하는 방식을 채용하여 왔으나, 상기 스프레이 헤더(230)와 노즐(232)등이 와이퍼프레임(240)의 내측에 위치됨으로서, 피압연재(220)와의 거리가 근접되어 충돌 등에 의하여 파손이 잦게 됨으로서 설비사고의 문제점이 있었으며, 또한 정해진 압력으로 냉각수를 분사함으로서 피압연재(220)의 종류가 달라지는 경우에는 냉각수량이 피압연재(220)의 냉각량에 일치하지 않음으로서 피압연재(220)의 냉각부족 혹은 과냉각을 초래하고, 피압연재 표면의 산화스케일 발생을 충분히 제어하지 못하는 것이었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 사상압연롤과 피압연재사이에 적정압력의 냉각수를 분사하여 표면을 국부적으로 냉각시키고, 압연중 피압연재와 압연롤사이에 수막을 형성시키는 수중압연을 통하여 열연판의 표면결함인 스케일 결함의 발생을 용이하게 억제시키고, 피압연재와의 충돌에 의한 변형등을 방지하여 설비사고를 사전에 예방할수 있도록 개선된 수중열간 압연장치 및 방법을 제공함에 있는 것이다.
제 1도는 본 발명에 따른 수중열간 압연장치의 냉각수 분사부를 도시한 구성도;
제 2도는 본 발명에 따른 수중열간 압연장치의 편측분사고즐이 와이퍼 프레임에 조립된 상태를 도시한 분해사시도;
제 3도는 본 발명에 따른 수중열간 압연장치의 편측분사고즐이 와이퍼 프레임에 조립된 상태를 도시한 단면도;
제 4도는 본 발명에 따른 수중열간 압연장치를 전체적으로 도시한 구성도;
제 5도는 본 발명의 실시예로서 수중압연 분사압력과 스케일 결함 발생관계를 나타낸 그래프;
제 6도는 본 발명에 따른 수중열간 압연방법을 도시한 플로우 챠트;
제 7도는 종래의 기술에 따른 냉각수 분사장치를 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
7..... 냉각수 분사부 10..... 편측분사노즐
12.... 냉각수 공급호스 22..... 분사구
30.... 가변식 냉각수 공급밸브 35..... 냉각수 공급펌프
40.... 압력가변 신호발생기 45..... 수중압연 제어 컴퓨터
50.... 호스트 컴퓨터 200.... 사상압연기
210... 압연롤
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 금속판의 열간압연시 피압연재가 압연롤에 의하여 압연되기 직전에 피압연재와 사상압연롤사이에 적정압력의 냉각수를 분사하여 압연하는 수중열간 압연장치에 있어서, 와이퍼를 고정시키는 와이퍼프레임을 직각으로 관통하여 폭방향으로 다수개의 편측분사노즐이 장착되고, 상기 편측분사노즐은 냉각수 분사측을 비스듬히 가공한 노즐조립구멍에 삽입되어 고정되며, 그 하단이 와이퍼프레임의 피압연재측 표면보다 돌출되지 않도록 구성된 냉각수 분사부; 상기편측분사노즐에 냉각수 공급배관을 통하여 연결되어 냉각수를연속적으로 공급시키는 냉각수 펌프; 상기 냉각수 공급배관에 장착되어 그 개도를 자동으로 조절하여 분사압력을 제어하는 가변식 냉각수 공급밸브를 갖추고, 상기 가변식 냉각수 공급밸브에 연결된 압력가변 신호발생기와 수중압연 제어컴퓨터 및 압연라인의 호스트 컴퓨터를 갖추어 피압연재의 압연정보에 따라서, 상기 가변식 냉각수 공급밸브의 개도를 조정하고 피압연재에 분사되는 냉각수 압력을 조정하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 수중열간 압연장치를 마련함에 의한다.
그리고, 본 발명은, 금속판의 열간압연시 피압연재가 압연롤에 의하여 압연되기 직전에 피압연재와 사상압연롤사이에 적정압력의 냉각수를 분사하여 압연하는 수중열간 압연방법에 있어서, 피압연재가 사상압연기측으로 접근된 상태를 검출하는 단계; 제어컴퓨터에서 피압연재의 압연정보에 기초하여 냉각수 적정분사압력을 환산하는 단계; 상기 제어컴퓨터로 부터 환산된 냉각수 분사압력에 기초하여 가변식 냉각수 공급밸브의 개도를 조정하여 냉각수 분사압력을 조정하는 단계; 상기 냉각수 충돌압력이 적어도 18kgf/cm2이상이 되도록 피압연재에 분사시키는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 수중열간 압연방법을 마련함에 의한다.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 수중열간 압연장치(1)가 도 1내지 도 4에 도시되어 있다. 이는 조압연공정을 마친 피압연재(220)가 사상압연기(200)의 압연롤(230) 사이에 진입되어 압연되는 경우, 압연하중에 따라서 가변적으로 롤(230)과 피압연재(220) 사이에 냉각수를 분사하여 롤(230)과 피압연재(220)의 표면을 압연직전에 효율적으로 냉각시키고, 압연중 피압연재(220)와 압연롤(210)사이에 수막을 형성시키도록 되어 있다.
본 발명의 수중열간 압연장치(1)는 사상압연기(200)의 압연롤(210) 이물제거 및 압연롤(210) 냉각수가 피압연재(220)의 표면에 낙하되는 것을 방지하기 위한 와이퍼(242)와, 상기 와이퍼(242)를 고정시키는 프레임(240)의 상면에 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각수 분사부(7)가 형성되는 바, 이는 폭방향으로 수개의 편측분사노즐(10)이 설치되고, 이 편측분사노즐(10)은 냉각수공급호스(12)에 각각 연결되는 구조를 갖는다.
한편, 상기 편측분사노즐(10)은 와이퍼프레임(240)에 직각으로 관통되고, 냉각수 분사가 방해가 되지 않도록 냉각수 분사측을 비스듬히 가공하여 분사구(22)를 형성한 노즐조립구멍(20)에 압입식으로 삽입되며, 상단부에는 나사부(10a)가 형성되고, 상기 나사부(10a)가 고정소켓(24)에 의하여 냉각수 공급호스(12)에 견고하게 고정된다. 그리고, 상기 편측분사노즐(10)은 피압연재(220)의 선단부가 압연롤(210)에 진입시 충돌에 의한 손상을 방지하기 위하여 그 하단부(10b)가 와이퍼 프레임(240)의 피압연재(220)측 표면(240a)보다 돌출되지 않는 구조로 조립된다.
그리고, 상기 냉각수 공급호스(12)는 가변식 냉각수 공급밸브(30)에 연결되고, 이 냉각수 공급밸브(30)는 냉각수배관(32)을 통하여 냉각수 펌프(35)와 연결된다. 또한, 가변식 냉각수 공급밸브(30)는 제어부(42)에 연결되는 바, 상기 제어부(42)는 압력가변 신호발생기(40)와 연결되고, 압력가변 신호발생기(40)는 수중압연 제어 컴퓨터(45)에 연결되며, 상기 수중압연 제어컴퓨터(45)는 다시 압연라인의 호스트 컴퓨터(50)에 연결되어 정보가 전달되도록 구성되는 것이다. 또한, 상기 수중압연 제어컴퓨터(45)는 롤 압연 압력검출장치(60)와 피압연재 검출장치(65)등에 연결된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 수중열간 압연장치(1)는 아래와 같은 압연방법(100)을 갖는다. 이는 먼저, 피압연재(220)가 사상압연기(200)측으로 접근된 상태를 검출하는 단계(100)와, 상기 제어컴퓨터(45)(50)에서 피압연재(220)의 압연정보에 기초하여 냉각수 적정분사압력을 환산하는 단계(110)및, 상기 제어컴퓨터(45)로 부터 환산된 냉각수 분사압력에 기초하여 가변식 냉각수 공급밸브(30)의 개도를 조정하여 냉각수 분사압력을 조정하는 단계(120)가 이루어지고, 상기 냉각수 충돌압력이 적어도 18kgf/cm2이상이 되도록 피압연재(220)에 분사시키는 단계(130)를 갖는 것이다.
상기 단계(100)는 피압연재(220)의 선단부가 사상압연기(200)에 접근하면, 피압연재 검출장치(65)에 의하여 접근상태가 검출되고, 그 신호가 수중압연제어 컴퓨터(45)에 전달되며, 이때 상기 단계(110)에서는 피압연재(220)의 압연정보가 호스트 컴퓨터(50)로 부터 수중압연 제어컴퓨터(45)로 전달되고 수중압연 제어컴퓨터(45)는 이러한 압연정보에 기초하여 냉각수의 적정분사압력을 환산하고 압력가변 신호 발생기(40)에 분사압력신호를 전송한다. 따라서, 다음 단계(120)에서는 이러한 분사압력신호를 받은 상기 압력가변신호 발생기(40)가 다시 가변식 냉각수 공급밸브(30)에 밸브개도신호를 제공하여 가변식 냉각수 공급밸브(30)의 개도를 설정하게 되고, 다음 단계(130)에서는 수중압연 제어컴퓨터(45)가 지시한 소정 압력의 냉각수가 냉각수 펌프(35)로 부터 냉각수 배관(32)을 따라서 소정의 개도로 설정된 가변식 냉각수 공급밸브(30)와 냉각수 공급호스(12)를 지나 편측분사노즐(10)에 의해서 상,하 압연롤(210)과 피압연재(220)가 접촉되어 압연되는 부분에 적정압력의 냉각수를 분사하는 것이다. 이러한 경우 상기 편측분사노즐(10)에서 분사된 냉각수가 피압연재(220)에 충돌되는 압력은 대략 18Kgf/cm2 이상이다.
따라서, 압연롤(210)과 피압연재(220)의 표면을 국부적으로 냉각시키고, 압연중 피압연재(220)와 압연롤(210)사이에 수막을 형성시키는 수중압연을 통하여 열연 피압연재(220)의 표면결함인 스케일 결함의 발생을 용이하게 억제시키는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 수중열간압연장치(1)를 열연공장 사상압연기(200)에 장착하고 분사된 냉각수의 충돌압력과 스케일 결함의 억제효과를 조사한 그래프도이다. 여기서 충돌압력이 18Kgf/cm2 이상이 되는 경우는 강판표면의 스케일결함을 완전하게 억제할수 있었으며, 13Kgf/cm2이하의 경우에는 스케일 결함이 발생하였다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상,하 와이퍼 프레임(240)과 피압연재(220) 사이에 설치된 종래의 냉각헤더(230)방식은 피압연재(220)의 선,후단과 냉각헤더(230)의 잦은 충돌로 인하여 설비의 파손 및 변형이 발생함으로서 적정위치에 효과적으로 냉각수를 분사시키기가 어려우며, 냉각수 공급배관(32)의 설치공간이 협소하여 어려움이 많았으나, 본 발명의 경우는 편측분사노즐(10)이 와이퍼 프레임(240)에 직각으로 관통되고 냉각수분사시 방해가 되지 않도록 냉각수 분사측을 비스듬히 가공한 분사구(22)를 갖는 노즐조립구멍(20)에 삽입되어 고정소켓(24)에 의하여 견고하게 고정된 구조를 갖는다.
따라서, 편측분사노즐(10)이 와이퍼 프레임(240)의 피압연재(220)측 표면보다 돌출되지 않도록 조립되기 때문에 피압연재(220)의 선단부가 압연롤(210)에 진입시 충돌에 의한 파손이 방지되는 것이며, 냉각수공급을 위한 공간을 용이하게 확보할수 있는 것이다.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 열간압연시 사상압연롤(210)과 피압연재(220)의 사이에서 적정압력의 냉각수를 분사하여 표면을 국부적으로 냉각시키고, 압연중 피압연재(220)와 압연롤(210)사이에 수막을 형성시키는 수중압연을 통하여 열연판의 표면결함인 스케일 결함의 발생을 용이하게 억제시켜 피압연재(220)의 표면품질을 개선시킬수 있으며, 와이퍼 프레임(240)의 상면에서 노즐(10)을 관통시켜 냉각수를 분사하도록 함으로서 피압연재(220)와의 충돌에 의한 설비의 파손 및 변형 등을 방지시킬수 있어서 안정된 수중압연이 가능한 것이다.

Claims (3)

  1. 금속판의 열간압연시 피압연재(220)가 압연롤(210)에 의하여 압연되기 직전에 피압연재(220)와 사상압연롤(210)사이에 적정압력의 냉각수를 분사하여 압연하는 수중열간 압연장치에 있어서, 와이퍼(242)를 고정시키는 와이퍼프레임(240)을 직각으로 관통하여 폭방향으로 다수개의 편측분사노즐(10)이 장착되고, 상기 편측분사노즐(10)은 냉각수 분사측을 비스듬히 가공한 분사구(22)를 갖는 노즐조립구멍(20)에 삽입되어 고정되며, 그 하단(10b)이 와이퍼프레임(240)의 피압연재(220)측 표면(240a)보다 돌출되지 않도록 구성된 냉각수 분사부(7); 상기 편측분사노즐(10)에 냉각수 공급배관(32)을 통하여 연결되어 냉각수를 연속적으로 공급시키는 냉각수 펌프(35); 상기 냉각수 공급배관(32)에 장착되어 그 개도를 자동으로 조절하여 분사압력을 제어하는 가변식 냉각수 공급밸브(30)를 갖추고, 상기 가변식 냉각수 공급밸브(30)에 연결된 압력가변 신호발생기(40)와 수중압연 제어컴퓨터(45) 및 압연라인의 호스트 컴퓨터(50)를 갖추어 피압연재(220)의 압연정보에 따라서, 상기 가변식 냉각수 공급밸브(30)의 개도를 조정하고 피압연재(220)에 분사되는 냉각수 압력을 조정하는 제어부(42);를 포함함을 특징으로 하는 수중열간 압연장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수중압연 제어컴퓨터(45)는 롤 압연 압력검출장치(60)와 피압연재 검출장치(65)에 연결됨을 특징으로 하는 수중열간 압연장치.
  3. 금속판의 열간압연시 피압연재(220)가 압연롤(210)에 의하여 압연되기 직전에 피압연재(220)와 사상압연롤(210)사이에 적정압력의 냉각수를 분사하여 압연하는 수중열간 압연방법에 있어서, 피압연재(220)가 사상압연기(200)측으로 접근된 상태를 검출하는 단계(100); 제어컴퓨터(45)(50)에서 피압연재(220)의 압연정보에 기초하여 냉각수 적정분사압력을 환산하는 단계(110); 상기 제어컴퓨터(45)로 부터 환산된 냉각수 분사압력에 기초하여 가변식 냉각수 공급밸브(30)의 개도를 조정하여 냉각수 분사압력을 조정하는 단계(120); 상기 냉각수 충돌압력이 적어도 18kgf/cm2이상이 되도록 피압연재(220)에 분사시키는 단계(130);를 포함함을 특징으로 하는 수중열간 압연방법.
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