KR100509914B1 - 고온 빌레트의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강편가열로에서 가열된 블룸을 압연하여 생산된 빌레트를 냉각대에서 냉각한 후에 후공정으로 이송하기 전 추가적인 냉각과정을 한번 더 수행함으로써 표면흠 탐상이 가능하게 하고 조기에 선재가열로로의 투입이 가능하게 한 고온 빌레트의 냉각장치에 관한 것이다.

본 발명은 고온의 빌레트를 적재하여 상하 이동가능하도록 설치되는 적재대와; 상기 적재대를 수용하여 침적 냉각시킬 수 있도록 일측 중앙부에 설치된 급수배관과, 타측 하부면에 설치된 배수관을 구비하는 냉각조로 구성되는 것을 특징으로 하는 고온 빌레트의 냉각장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 빌레트 이송라인에 냉각장치를 구성하여 설치함으로써 강편빌레트의 냉각대 적치소요시간을 단축하며, 마그네틱 크레인작업 등과 같은 기타 장비의 간섭을 배제하는 효과를 제공한다.

Description

고온 빌레트의 냉각장치{COOLING APPARATUS FOR HOT BILLET}

본 발명은 고온 빌레트의 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강편가열로에서 가열된 블룸을 압연하여 생산된 빌레트를 냉각대에서 냉각한 후에 후공정으로 이송하기 전 추가적인 냉각과정을 한번 더 수행함으로써 표면흠 탐상이 가능하게 하고 조기에 선재가열로로의 투입이 가능하게 한 고온 빌레트의 냉각장치에 관한 것이다.

통상, 도 1에서와 같이, 강편가열로에서 가열된 블룸을 압연하여 생산된 빌레트(1)는 냉각대(3) 위를 이동대(2)에 의해 이동하면서 자연 공냉된 후 야드에 적치되게 된다.

이와 같은 자연 공냉공정은 강편 빌레트(1)를 냉각하는데 있어 그 냉각소요기간이 1~2일 정도로 장시간 소요되며, 이 냉각기간 동안 빌레트(1)의 선재화를 위한 재가열 및 압연이 불가능하게 된다.

그 이유는 선재압연 전에 냉각된 빌레트(1)의 표면흠 탐상을 실시하여야만 비로소 생산이 가능하기 때문이다.

상기와 같은 자연 공냉공정의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 표면흠 탐상을 위한 야드적치 시간을 단축하고, 납기를 단축시킬 수 있도록 강편 빌레트의 하면에 수분사를 실시하는 것에 의해 부분적인 광택불균일이나 스캐브를 저감시킨 기술이 대한민국 특허출원 제1988-51596호로 개시된 바 있으나 이와 같은 하부 수분사로는 원하는 정도의 충분한 냉각능을 발휘할 수 없다는 문제점이 제기되고 있으며, 강편빌레트를 냉각하는데 있어 하부 수분사 또는 자연 공냉만으로는 원하는 납기시간을 적중시킬 수 없어 표면흠 탐상을 위한 대기시간을 줄일 수 없었다.

따라서, 침적냉각과 같은 고냉각능력을 가지는 냉각방법을 사용하여 단시간 내에 냉각온도를 상온까지 하강시킬 필요가 있음과 동시에 현장작업상의 여타 장비의 간섭으로 인하여 냉각설비가 차지하는 면적을 최대한 억제하면서 고냉각능력을 가진 냉각장치의 개발이 절실히 요구되었다.

뿐만 아니라, 기존 냉각방식에서는 소재의 온도에 상관없이 일정시간 동안 냉각을 실시하고 소재를 감지하여 자동으로 냉각을 개시하며 종료시키는 것이 불가능하였으므로 냉각시 원하는 온도까지 냉각시키고 무인으로 빌레트를 감지하여 냉각을 개시하고 종료시키는 냉각제어 기술이 요청되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 한계점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 직접 침적냉각수단을 채택하여 현장작업상 기타 장비의 간섭없이 최소의 공간을 차지하도록 설치함과 동시에 이송된 고온의 빌레트를 다수 적재하여 냉각수가 수용된 냉각조에 직접 침적함으로써 단시간 내에 빌레트의 냉각온도를 상온까지 하강시킬 수 있는 고온 빌레트의 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 냉각제어방법을 통하여 원하는 온도까지 정확히 냉각시키고, 무인으로 빌레트를 감지하고 냉각 개시 및 종료가 자동제어되는 고온 빌레트의 냉각장치의 제공에도 그 목적이 있다.

본 발명은 고온의 빌레트를 적재하여 상하 이동가능하도록 설치되는 적재대와; 상기 적재대를 수용하여 침적 냉각시킬 수 있도록 일측 중앙부에 설치된 급수배관과, 타측 하부면에 설치된 배수관을 구비하는 냉각조로 구성되는 것을 특징으로 하는 고온 빌레트의 냉각장치를 제공한다.

또한, 본 발명을 구성하는 상기 적재대는 다수개의 가로빔과, 이를 관통 고정하는 다수개의 고정빔 및 네모서리에 형성된 고정단으로 구성되는 것을 특징으로 함과 동시에 상기 각 고정단의 하부면에 고정되어 상기 냉각조의 외측면부에 고정 설치된 구동스크류잭에 의하여 상하 구동되면서 상기 고정단의 하부면에 고정된 가이드로드 및 상기 냉각조의 외측면부에 고정설치된 가이드에 의하여 안내되는 것을 특징으로 하는 고온 빌레트의 냉각장치를 제공한다.

뿐만 아니라, 본 발명은 상기 적재대의 상향 구동시 상기 각각의 고정단 하부면을 지지하도록 상기 냉각조의 외측면부에 설치된 지지대 고정빔에 회전가능하도록 설치된 지지대를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 냉각조가 빌레트를 침적 냉각하는 동안 발생하는 냉각수의 오버플로우를 배수하기 위하여 냉각조 상부에 설치된 오버플로우관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 함과 동시에 상기 냉각조의 하부 바닥면에 침적되는 스케일을 제거하기 위하여 냉각조 하부면에 설치된 스케일제거 급수배관을 구비하면서 하부 바닥면이 경사형으로 형성된 것을 특징으로 하는 고온 빌레트의 냉각장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용관계를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 고온 빌레트의 냉각장치의 측면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명 냉각장치는 다수의 빌레트(1)를 적재하여 상하 이동가능하도록 구동스크류잭(30)의 잭로드(31)와 결합함과 동시에 가이드로드(32)와 결합하여 가이드(33)에 의하여 안정적으로 안내되는 적재대(10)와; 상기 적재대(10)를 수용할 만큼의 내부공간을 가지면서 상부에는 오버플로우관(21)이 설치되고, 중앙부에는 냉각수의 급수를 위한 급수관(22)이 설치되며, 하부에는 경사 형성된 하부 바닥면(24)에 침적된 스케일 배출하기 위한 분사노즐(23)을 구비한 냉각조(20)로 구성된다.

적재대(10)는 도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 적재되는 다수의 빌레트(1)를 지지하도록 U형 가로빔(12)이 다수열로 배열되며, 상기 가로빔(12)을 다수의 고정빔(13)이 관통하여 견고하게 고정하게 된다.

상기와 같이 고정된 적재 가로빔(12)의 네모서리에는 후술하는 각 구동수단 및 가이드수단이 고정되어 상하 이동될 수 있도록 고정단(11)이 형성된다.

도 4 및 도 5에서와 같이, 적재대(10)는 그 보다 내부공간이 크게 형성된 냉각조(20)에 상하 구동되어 수용 또는 이탈가능하도록 상기 냉각조(20)의 외측면에 설치된 구동스크류잭(30) 및 가이드(33), 지지대(40)에 의하여 지지되거나 안내되도록 설치된다.

즉, 상기 적재대(10)는 네모서리에 각각 형성된 고정단(11)의 일측 하부면에 잭로드(31)가 고정되며, 상기 고정된 잭로드(31)는 냉각조(20)의 외측부에 설치된 잭고정빔(35)에 고정된 구동스크류잭(30)에 의하여 상하 구동되게 된다.

상기 구동스크류잭(30)의 구동은 상기 냉각조(20)의 중앙 외측면부에 고정된 구동모터(36)와 기어결합한 각각의 구동축(37a,37b)이 상기 구동스크류잭(30)과 각각 기어결합함으로써 상기 적재대(10)의 고정단(11)의 하부면에 고정된 잭로드(31)를 상승 또는 하강시킬 수 있게 된다.

상기 적재대(10)의 상하구동은 상기 각 고정단(11)의 하부면에 고정된 가이드로드(32)가 냉각조(20)의 외측면에 설치된 가이드고정빔(34)에 고정된 가이드(33)를 관통하여 구성됨으로써 안정적으로 안내되게 된다.

또한, 상기 적재대(10)는 상향구동시 상기 각 고정단(11) 하부면을 지지하도록 상기 냉각조(20)의 외측면부에 설치된 지지대고정빔(42)에 회전가능하도록 설치된 지지대(40)가 구성되어 있기 때문에 최고점까지 상승한 적재대(10)는 상기 지지대(40)에 항시 안정적으로 지지되게 된다.

상기 지지대(40)는 냉각조(20)의 외측면부에 설치된 지지대 고정빔(42)에 회전가능하도록 설치된 지지대(40)와 연결된 회전모터(41)에 의하여 회전가능하도록 설치됨으로써 적재대(10)의 하강작용시 상기 회전모터(41)를 구동시켜 지지대(40)를 각각의 고정단(11) 하부면에서 회전시켜 이탈시킴으로써 상기 적재대(10)가 하향작동하도록 한다.

본 발명을 구성하는 냉각조(20)의 특징적인 사항은 상기 설명한 도 2에 도시된 바와 같이, 빌레트(1) 침적 냉각시 발생하는 냉각수의 오버플로우를 배수하기 위하여 냉각조(20) 상부에 설치된 오버플로우관(21)이 마련되어 있으며, 냉각조(20)의 하부 바닥면은 이에 침적되는 스케일을 용이하게 제거하기 위하여 냉각조(20) 하부면에 분사노즐(23)이 구비되어 있으면서, 하부 바닥면(24)이 경사형으로 형성됨으로써 빌레트(1)로부터 이탈되어 바닥면에 침적된 스케일을 냉각조(20)의 배수관(25)으로 용이하게 배출하게 된다.

아울러, 냉각조(20)의 적재대(10)의 상면에 로드쉘과 같은 하중감지센서나 리미트스위치와 같은 센서를 부착하여 빌레트가 적재대에 적재되었음을 감지할 수 있도록 함으로써 빌레트 적재후 운전자가 수동으로 냉각개시시킬 필요가 없게 할 수 있으며, 또한 열전대(thermocouple) 또는 방사온도계(pyrometer)를 부착하여 냉각개시온도와 냉각중의 빌레트 온도를 계측하여 냉각완료온도 도달시 자동으로 적재대가 상승하여 냉각이 종료되도록 구성할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예]

강편 빌레트의 냉각대 적치소요시간을 단축하기 위하여 침적냉각방식을 채택하는 것을 제안하였으며, 이 때 본 발명에 따른 냉각장치에서 고온 빌레트(1)를 이송하는 마그네틱크레인(미도시) 작업과의 간섭을 배제하기 위하여 적재대(10)를 상하 이동가능하도록 설치하여 사전에 지정한 원하는 시간 후에 상하이송이 가능하도록 하였다.

또한, 냉각조(20) 내의 냉각수를 자연적으로 순환하기 위하여 오버플로우관(21)을 설치하였으며, 급수관(22)으로 인입된 냉각수가 오버플로우되도록 고안하였다.

냉각조(20) 하부에 스케일이 침적되는 것을 용이하게 청소하기 위하여 수분사 노즐(23)과 냉각조(20)의 바닥을 경사형으로 구성하였다.

다음은 본 발명에 따른 고온 빌레트 냉각장치를 직접 사용한 실시예이다.

선재 강편공장 냉각대(Cooling Bed)에서 추출한 빌레트(Billet)를 마그네트 크레인(Magnetic Crane)으로 대차라인까지 8본 동시 이송하는 이송로에 본 발명에 따른 냉각장치를 설치하여 연속작업으로 고온의 빌레트를 냉각시키고자 하였다.

본 발명은 소재 생산시 천정크레인 사용을 최소화하여 모든 작업에 있어서 기존에 실시되던 조업에 부하가 없이 동일하게 작업이 가능하도록 하였으며, 냉각조(20)까지 크레인으로 이송한 후에는 크레인 없이 침적냉각이 이루어질 수 있도록 하였고, 침적냉각 후에 냉각조(20) 내부의 빌레트(1)는 침적수와 분리시킨 후 크레인으로 다시 이송할 수 있도록 하였다.

마그네트크레인으로 이송중인 빌레트 8본을 본 발명에 따른 냉각장치의 적재대(10)에 적재시키는데 필요한 시간간격이 8분이므로 5분간 침적냉각을 실시하고, 나머지 3분 내에 냉각조(20)로의 적재대(10)의 상승/하강구동작업 및 기타 부대작업이 완료되도록 하였다.

냉각조(20) 내부에 빌레트이 침적될 때 크레인 없이 침적 냉각하는 경우, 적재된 빌레트이 이탈되어 변형되는 경우가 발생할 수 있으므로 빌레트의 이탈을 방지할 수 있는 장치를 적재대(10)에 부가적인 빌레트 고정수단을 부착할 수도 있다.

연속작업시 냉각조(20) 내부의 수온이 상승하여 냉각능력 약화를 야기하므로 냉각수 순환을 위하여 급수관(22)을 설치하여 냉각수를 공급하고, 배수관(25)을 설치하여 냉각수를 배수시키도록 하였다.

빌레트 8본을 침적시켜 냉각시킬 수 있는 냉각수의 양은 50~600m³/hr이므로, 냉각조(20)를 냉각수 양에 대응하도록 제작하여 160㎜ ×160㎜ ×10000㎜ 사이즈의 빌레트 8본을 동시에 냉각할 수 있도록 하였으며, 현장 작업성을 위하여 빌레트 이송라인의 바닥을 파고 토건공사를 실시한 후에 냉각조(20)를 설치하였다.

도 6은 본 발명에 따른 고온 빌레트의 냉각장치에 의하여 냉각된 고온 빌레트의 냉각속도(A)와 종래의 스프레이 냉각속도(B)를 도시한 비교 그래프도이다.

도 6의 (A)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각장치를 이용하여 약 700℃의 고온 강편빌레트 8본을 침적 냉각시키면 약 300초 이후부터 100℃ 정도로 급속 냉각됨을 알 수 있으며, 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이 종래의 스프레이 방식으로 약 700℃의 고온 강편빌레트 4본을 냉각시키면 600초가 지나도 100℃ 보다 높은 온도로 빌레트이 유지됨을 알 수 있으므로 수분사 냉각방식보다 본 발명에 따른 냉각장치를 이용한 침적냉각방식이 훨씬 높은 냉각능을 가지는 것을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 빌레트 이송라인에 냉각장치를 구성하여 설치함으로써 강편빌레트의 냉각대 적치소요시간을 단축하며, 마그네틱 크레인작업 등과 같은 기타 장비의 간섭을 배제하는 효과를 제공한다.

또한, 냉각조 내의 냉각수를 자연적으로 순환하기 위하여 오버플로우관을 설치함으로써 오버플로우된 냉각수가 재순환되거나 배수되며, 냉각조 하부 바닥을 경사형으로 제작하고 수분사노즐을 설치함으로써 침적된 스케일을 용이하게 제거할 수 있는 효과도 제공한다.

특히, 기존 빌레트냉각에 소요되는 시간 1~2일에서 10분 이내로 단축이 가능하다는 공정상의 효과가 있으며, 냉각제어방법을 통하여 원하는 온도까지 정확히 냉각시키고 무인으로 빌레트를 감지하여 냉각을 개시하고 종료시킬 수 있는 장점을 제공한다.

도 1은 종래의 고온 빌레트의 공냉 냉각대를 보인 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 고온 빌레트의 냉각장치의 측면도,

도 3a는 본 발명에 따른 고온 빌레트의 냉각장치를 구성하는 적재대의 측면도,

도 3b는 본 발명에 따른 고온 빌레트의 냉각장치를 구성하는 적재대의 평면도 및 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 고온 빌레트의 냉각장치의 전체 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 고온 빌레트의 냉각장치의 전체 정면도,

도 6은 본 발명에 따른 고온 빌레트의 냉각장치에 의하여 냉각된 고온 빌레트의 냉각속도(A)와 종래의 스프레이 냉각속도(B)를 도시한 비교 그래프.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

1....빌레트 10....적재대

11....고정단 12....가로빔

13....고정빔 20....냉각조

21....오버플로우관 22....급수관

23....분사노즐 25....배수관

30....구동스크류잭 33....가이드

40....지지대

Claims (7)

1. 강편가열로를 거쳐 가열된 후 압연된 고온 빌레트를 냉각하는 장치에 있어서,

   고온 빌레트(1)를 적재하여 상하 이동가능하도록 다수개의 가로빔(12)과, 이를 관통 고정하는 다수개의 고정빔(13) 및 네모서리에 형성된 고정단(11)으로 구성되고, 상기 각 고정단(11)의 하부면에 고정되어 상기 냉각조(20)의 외측면부에 고정 설치된 구동스크류잭(30)에 의하여 상하 구동됨과 동시에 상기 고정단(11)의 하부면에 고정된 가이드로드(32) 및 냉각조(20)의 외측면부에 고정 설치된 가이드(33)에 의하여 안내되는 적재대(10)와;

   상기 적재대(10)를 수용하여 침적 냉각시킬 수 있도록 일측 중앙부에 설치된 급수관(22)과, 타측 하부면에 설치된 배수관(25)을 구비되고, 하부 바닥면에 침적되는 스케일을 제거하기 위하여 하부 바닥면(24)이 경사형성됨과 동시에 다수의 분사노즐(23)이 구비된 냉각조(20)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고온 빌레트의 냉각장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 적재대(10)는 상기 각 고정단(11) 하부면을 지지하도록 상기 냉각조(20)의 외측면부에 설치된 지지대고정빔(42)에 회전가능하도록 설치된 지지대(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고온 빌레트의 냉각장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 냉각조(20)는 빌레트(1)의 침적 냉각시 발생하는 냉각수의 오버플로우를 배수하기 위하여 냉각조(20) 상부에 설치된 오버플로우관(21)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고온 빌레트의 냉각장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   상기 적재대(10)는 빌레트(1)의 하중에 따라 그 적재여부를 검지하여 냉각개시를 자동제어 하기 위한 신호를 송출하도록 그 상단면에 하중감지센서가 부설되고, 냉각시 적재대(10)에 적재된 빌레트의 온도를 측정하여 냉각개시온도 변화에 상관없이 목표냉각 종료온도까지 냉각이 가능하도록 상기 적재대(10)의 승하강 구동시점 제어신호를 송출하는 열전대 또는 방사온도계가 부설된 것을 특징으로 하는 고온 빌레트의 냉각장치.