KR100454700B1 - 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법을 제공하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은 가열로내 슬라브 하부영역에서 단열재의 내부구조물(9)을 가열로의 입측과 버너 사이의 바닥 중심부에 설치함으로서, 열연가열로에서 폭방향으로 균일한 온도 및 산소농도를 확보하기 위하여 버너의 배기가스 유동을 제어할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이, 가열대 중심부에 설치된 내부 구조물은 도2에서 설명한 종래의 배기가스 유동 이외에 그 반대방향의 유동을 만듦으로써 노온 및 산소농도를 가열로 폭방향으로 균일하게 개선시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

열연가열로의 배기가스 유동제어 방법{Method for controlling exhaust gas flow in a hot mill heating furnace}

본 발명은 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법에 관한 것으로, 특히 열연가열로에서 폭방향으로 균일한 온도 및 산소농도를 확보하기 위하여 버너의 배기가스 유동을 제어하기에 적당하도록 한 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 열연가열로는 압연공정 전에 피가열체인 슬라브를 정해진 온도로 가열함으로써 열연제품이 원하는 두께와 폭으로 압연될 수 있도록 하는 설비이다.

도1은 일반적인 열연가열로의 개략구성도이다.

그래서 슬라브는 워킹빔(walking beam) 또는 푸셔(pusher) 같은 운반장치에 의하여 가열로 내로 삽입, 이동되는데, 도1은 이러한 워킹빔형 가열로의 개략도이며, 여기서 x는 가열로의 길이방향, y는 높이방향, z는 폭방향을 가리킨다.

그리고 참조번호 1은 슬라브이며, 2는 빔이고, 3은 기둥이며, 4는 양측면 버너이고, 5는 상부 버너이다.

이에 따라 가열로 내로 삽입된 슬라브(1)는 이들을 유지, 이동시키는 빔(2)과 기둥(3)에 의해 예열대, 균열대의 3개 존(zone)을 거치면서 가열된다.

가열장치는 슬라브(1) 하부에서 가열로 양쪽 측면을 따라 배치되어 있는 버너(4)와 슬라브 상부에 설치되어 있는 버너(5)들로 구성되어 있다.

효율적인 버너연소를 통하여 슬라브를 원하는 온도로 균일하게 가열하는 것이 이러한 가열로의 운영목표인데 가열로 온도제어와 관련된 종래의 기술로는 미국특허번호 3604695, 4338077등을 언급할 수 있다. 미국 특허번호 3604695는 가열로의 분위기온도, 슬라브의 크기 및 위치 등에 따라 슬라브의 평균온도를 예측하고, 이렇게 예측된 온도와 정해진 슬라브 승온패턴과의 편차를 최소화하도록 가열로 온도를 제어하는 방법에 관한 것이며, 미국특허번호 4338077은 승온패턴이 다른 슬라브들이 가열로 내로 들어오는 경우에 있어서 가열로 온도를 제어하는 방법에 관한 것이다.

그러나 슬라브는 가열로의 폭방향(z)으로 균일하게 가열되어야 압연시 두께와 폭이 일정해지는데, 종래의 기술들은 온도검출기가 설치된 지점의 온도를 그 존의 대표온도로 보고 이를 제어함으로써 폭방향의 온도편차 감소방안을 제시하지 못하는 단점이 있었다.

제2도는 슬라브 하부에서 버너의 배기가스 유동특성을 도시한 것이다.

그래서 가열로 양쪽 측면(7)을 따라 설치되어 있는 버너(4)로부터 분출된 배기가스는 가열로의 중심부(6)에서 충돌한 후 가열로 입구쪽으로 이동하며, 입구(8)에 도달하면 양측면쪽을 향하게 되는데, 배기가스는 고온이고 산소농도가 희박하기 때문에 이러한 배기가스의 유동형태에 의해서, 입구(8)로부터 버너(4)까지의 폭방향 온도분포는 가열로 중심부가 높고 측면이 낮게 되며, 반면에 산소농도는 중심부가 낮고 측면으로 갈수록 높아지는 등 이러한 배기가스 유동특성의 결과로 발생한 가열로의 폭방향 온도 및 산소농도 편차를 증가하게 되어, 균일한 노온 및 산소농도 분포를 확보할 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 열연가열로에서 폭방향으로 균일한 온도 및 산소농도를 확보하기 위하여 버너의 배기가스 유동을 제어할 수 있는 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법은,상부버너와 하부버너를 일부 포함하며, 예열대, 가열대, 균열대로 대역 구분되는 가열로에서, 상기 상부버너 및 하부버너가 구비되지 않은 예열대의 가열로 입측으로부터 두번째 및 세번째 기둥 사이의 바닥 중심부에 일체형 직사각형, 웨지형, 분리형 직사각형중 어느 하나의 형상을 갖고 단열재로 된 내부구조물을 슬라브 하부영역까지 설치한 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

도1은 일반적인 열연가열로의 개략구성도이고,

도2는 도1에서 가열로 하부의 연소가스 유동특성을 보인 도면이며,

도3은 본 발명의 일실시예에 의한 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법에 따른 개략구성도이고,

도4는 도3에 의한 내부 구조물 형태의 도면이며,

도5는 도3에 의한 연소가스 유동제어 효과를 보인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 슬라브 2 : 빔

3 : 기둥 4 : 양측면 버너

5 : 상부 버너 6 : 가열로 중심부

9 : 내부 구조물

이하, 상기와 같은 본 발명 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명은 종래의 배기가스 유동특성의 결과로 발생한 가열로의 폭방향 온도 및 산소농도 편차를 감소시킴으로써 균일한 노온 및 산소농도 분포를 확보하고자 한다.

도3은 본 발명의 일실시예에 의한 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법에 따른 개략구성도이고, 도4는 도3에 의한 내부 구조물 형태의 도면이며, 도5는 도3에 의한 연소가스 유동제어 효과를 보인 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, 가열로내 슬라브 하부영역에서 단열재의 내부구조물(9)을 가열로의 입측과 버너 사이의 바닥 중심부에 설치한다.

상기 내부구조물(9)의 평면 형상은 일체형 직사각형, 웨지형, 분리형 직사각형의 형태를 갖는다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에서는 열연가열로의 폭방향 중심부에 내부 구조물을 설치하여 배기가스의 유동특성을 변화시킨다.

그래서 가열로 중심부를 따라 흐르는 도2의 배기가스 유동이 설치된 내부 구조물에 의하여 가열로 중심부에서 측면으로 향하는 종래의 유동과, 이와는 반대로 가열로 측면에서 중심부를 향하는 유동으로 분리되고 서로 섞임으로써 폭방향의 온도 및 산소농도 편차를 개선시킨다.

도3은 슬라브 하부영역에서 내부 구조물(9)을 가열로 바닥에 중심부에 설치한 경우를 나타낸 것인데, 내부 구조물(9)은 단열재를 사용하여 직사면체 형태로 쌓아 올렸고 그 설치위치는 기둥(3)의 두 번째와 세 번째 열 사이의 공간이다. 이 구조물을 위에서 x-z평면에 투사하면 도4의 (a)에서와 같은 직사각형이고 그 중심을 가열로의 중심부(6)를 지난다.

배기가스 유동을 제어하기 위하여 다양한 형태의 내부 구조물이 응용될 수 있는데, 가열로 입측에서 버너사이의 설치가능한 공간에 도4의 (b)에서와 같이 웨지(wedge) 형태의 내부 구조물을 설치할 수 있으며, 가열로 중심부(6)를 대칭으로 두 개의 구조물을 설치할 수도 있다.

이처럼 본 발명은 열연가열로에서 폭방향으로 균일한 온도 및 산소농도를 확보하기 위하여 버너의 배기가스 유동을 제어하게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

도5는, 제4도에 나타낸 세 가지 형태의 내부 구조물이 가열로 중심부에 각각 설치된 경우의 배기가스 유동제어효과를 나타낸 것인데, 가열로 중심부를 따라 이동하는 버너의 배기가스가 도5의 (a) 형태의 내부 구조물은 만나면 이 구조물을 넘어가는 유동과, 구조물과 가열로 측면사이의 공간으로 돌아나가는 유동으로 나누어 진다. 내부 구조물을 넘어간 배기가스 유동은 도2에서처럼 가열로 중심부에서 측면쪽으로 향하게 되고 이 구조물을 돌아나간 유동은 가열로 측면에서 중심부로 향하게 되어 결국 두 유동이 섞임으로써 가열로 폭방향으로 온도 및 산소농도 분포가 균일해 지게 된다.

또한 도5의 (b)와 같은 웨지형 구조물은 이 구조물을 돌아나가는 유동속도를 증가시킬 수 있으며, 도5의 (c)와 같은 형태의 구조물은 중앙의 뚫려있는 영역을 통해서 상대적으로 많은 배기가스의 이동을 가능하게 해준다.

이와 같이, 가열대 중심부에 설치된 내부 구조물은 도2에서 설명한 종래의 배기가스 유동 이외에 그 반대방향의 유동을 만듦으로써 노온 및 산소농도를 가열로 폭방향으로 균일하게 개선시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 상부버너(5)와 하부버너(4)를 일부 포함하며, 예열대, 가열대, 균열대로 대역 구분되는 가열로에서,

   상기 상부버너(5) 및 하부버너(4)가 구비되지 않은 예열대의 가열로 입측으로부터 두번째 및 세번째 기둥(3) 사이의 바닥 중심부에 일체형 직사각형, 웨지형, 분리형 직사각형중 어느 하나의 형상을 갖고 단열재로 된 내부구조물(9)을 슬라브 하부영역까지 설치한 것을 특징으로 하는 열연가열로의 배기가스 유동제어 방법.
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