KR100553638B1

KR100553638B1 - Gas Jet Cooler

Info

Publication number: KR100553638B1
Application number: KR1020030096257A
Authority: KR
Inventors: 김형수
Original assignee: 주식회사 포스코; 주식회사 포스코건설; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2006-02-22
Also published as: KR20050064681A

Abstract

본 발명은 강판의 가스 제트 냉각장치에 관한 것으로 특히, 이동하는 강판을 연속적으로 열처리 또는 표면처리하는 제철공정의 라인에 장착되어 상기 강판에 가스를 분사시켜 냉각시키는 강판의 가스 제트 냉각장치 중, 강판의 불균일한 냉각 및 강판 진동의 원인인 주기적 와류를 제거하는 강판의 가스 제트 냉각장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas jet cooling apparatus for a steel sheet, and more particularly, to a gas jet cooling apparatus for a steel sheet which is mounted on a line of a steelmaking process that continuously heat-treats or surface-treats a moving steel sheet by injecting gas into the steel sheet to cool it. It is an object of the present invention to provide a gas jet cooling apparatus for a steel sheet that removes periodic vortices that cause uneven cooling of the steel sheet and vibration of the steel sheet.

상기한 목적을 갖는 본 발명의 강판의 가스 제트 냉각장치는, 종래의 강판의 가스 제트 냉각장치에 있어서, 다수의 가스 제트 분사노즐을 강판의 이동 방향(진행 방향)과 반대 방향으로 경사지도록 설치하되, 상기 강판과 가스 제트 분사노즐의 경사각은 강판의 중심부에서 단부로 갈수록 감소시키며, 상기 강판의 단부에서는 강판과 가스 제트 분사노즐이 거의 평행이 되도록 가스 제트 분사노즐의 경사각을 형성하여 구성한다.In the gas jet cooling apparatus of the steel sheet of the present invention having the above object, in the gas jet cooling apparatus of a conventional steel sheet, a plurality of gas jet injection nozzles are installed to be inclined in the direction opposite to the moving direction (progression direction) of the steel sheet. The inclination angle of the steel plate and the gas jet injection nozzle decreases from the center of the steel plate toward the end, and the inclination angle of the gas jet injection nozzle is formed so that the steel plate and the gas jet injection nozzle are substantially parallel to the end of the steel plate.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 강판의 가스 제트 냉각장치에 의하여, 강판의 폭방향으로 균일한 냉각 효과를 얻을 수 있으며, 강판 도금 두께의 불균일이나 통판성의 저하 및 제품의 결함으로 이어지는 문제점을 방지할 수 있다.By the gas jet cooling apparatus of the steel sheet of the present invention having the above-described configuration, it is possible to obtain a uniform cooling effect in the width direction of the steel sheet, and to prevent the problem of unevenness in the thickness of the steel plate plating, decrease in the sheet flowability, and problems in product defects. Can be.

강판, 가스 제트, 냉각, 가스 제트 분사노즐, 와류, 가스 챔버, 송풍기Steel Plate, Gas Jet, Cooling, Gas Jet Injection Nozzle, Vortex, Gas Chamber, Blower

Description

Gas jet cooler of steel plate {Gas Jet Cooler}

도 1은 종래의 강판의 가스 제트 냉각장치를 나타내는 개략도1 is a schematic view showing a gas jet cooling apparatus of a conventional steel sheet

도 2a 및 도 2b는 종래의 강판의 가스 제트 냉각장치에 있어서 대향 충돌 제트에 의한 주기적 압력 변동 메커니즘을 나타내는 개략도2A and 2B are schematic diagrams showing a periodic pressure fluctuation mechanism by opposing collision jets in a gas jet cooling apparatus of a conventional steel sheet.

도 3은 종래의 강판의 가스 제트 냉각장치에 있어서 전단 유동의 이탈에 의한 와류 흘림 메커니즘을 나타내는 개략도3 is a schematic view showing a vortex shedding mechanism by the departure of the shear flow in the gas jet cooling apparatus of a conventional steel sheet

도 4는 본 발명에 따른 강판의 가스 제트 냉각장치를 개략적으로 나타내는 개략 측면도4 is a schematic side view schematically showing a gas jet cooling apparatus of a steel sheet according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 강판의 가스 제트 냉각장치를 나타내는 사시도5 is a perspective view showing a gas jet cooling apparatus of the steel sheet according to the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 강판 10a : 와류10: steel plate 10a: vortex

20 : 가스 챔버 20a : 칸막이20: gas chamber 20a: partition

30, 30a~30f : 가스 제트 분사노즐 40 : 송풍기30, 30a ~ 30f: gas jet injection nozzle 40: blower

본 발명은 강판의 가스 제트 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동하는 강판을 연속적으로 열처리 또는 표면처리하는 제철공정의 라인에 장착되어 상기 강판에 가스를 분사시켜 냉각시키는 강판의 가스 제트 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas jet cooling apparatus for a steel sheet, and more particularly, a gas jet cooling apparatus for a steel sheet mounted on a line of an iron making process for continuously heat treating or surface treating a moving steel sheet to inject gas into the steel sheet to cool it. It is about.

일반적으로 연속소둔로 등에 있어서 강판을 가스 제트 냉각장치에 의해서 냉각할 때 강판의 온도는 중앙부에서 높고, 단부로 갈수록 낮아지는 경향을 나타낸다. 즉, 강판의 폭 방향으로 가스 제트의 유량이 균일하게 분사된다 할지라도 폭 방향으로는 불균일하게 냉각되는 것이다.In general, when the steel sheet is cooled by a gas jet cooling apparatus in a continuous annealing furnace or the like, the temperature of the steel sheet tends to be higher at the center portion and lower toward the end portion. That is, even if the flow rate of the gas jet is uniformly injected in the width direction of the steel sheet, it is cooled unevenly in the width direction.

이러한 불균일 냉각은 강판의 기계적 강도의 불균일을 초래하여 강판의 품질을 저하시킨다.This non-uniform cooling leads to non-uniformity of the mechanical strength of the steel sheet, thereby degrading the quality of the steel sheet.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 종래의 기술로는, 일본 특개평12-297331호(공개일 2000. 10. 24, 발명의 명칭 : 가스 제트 냉각장치)가 있는데, 이는 도 1에 나타낸 바와 같이, 가스 제트 냉각장치의 중앙부와 단부가 분리된 동시에 칸막이(20a)에 의하여 분할된 가스 챔버(20)가 구비되며, 상기 각 가스 챔버(20)의 압력을 제어할 수 있도록 구성되었다. 상기의 도 1에서 미설명부호 10은 강판, 30은 가스 제트 분사노즐, 40은 송풍기를 각각 나타낸 것이다.Conventional techniques for solving the above problems include Japanese Patent Application Laid-Open No. 12-297331 (published on October 24, 2000, the name of the invention: a gas jet cooling device), which is shown in FIG. The central part and the end of the gas jet cooler are separated and provided with a gas chamber 20 divided by the partition 20a, and configured to control the pressure of each gas chamber 20. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a steel plate, 30 denotes a gas jet injection nozzle, and 40 denotes a blower.

그러나 상기한 종래 기술에서는, 강판(10) 단부에 분사되는 가스 제트의 대향 충돌점에서 정체 압력이 가장 높아져, 유동이 극도로 불안정해지며, 아주 작은 교란으로도 주기적으로 유동이 굴절되므로 높은 압력 변동을 초래하는 문제점이 있었다.However, in the above-described prior art, the stagnation pressure is the highest at the opposing impact point of the gas jet injected to the end of the steel plate 10, the flow becomes extremely unstable, and the flow is refracted periodically even with very small disturbances, resulting in high pressure fluctuations. There was a problem that caused.

따라서, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 상기 강판(10)에서 발생된 압력차로 인하여 충돌 가스 제트의 유동이 왜곡되면서 압력 변동은 상기 강판(10)의 양면에서 교대로 나타나게 된다. 이와 같은 강판(10) 단부의 주기적인 압력 변동은 상기 강판의 진동을 초래하게 된다.Therefore, as shown in FIGS. 2A and 2B, pressure fluctuations are alternately displayed on both sides of the steel sheet 10 while the flow of the impingement gas jet is distorted due to the pressure difference generated in the steel sheet 10. Such periodic pressure fluctuations at the ends of the steel sheet 10 cause vibration of the steel sheet.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 가스 제트의 대향 충돌시, 즉 상기 가스 제트가 강판(10)에 충돌한 후 상기 강판(10)을 따라 평행하게 흐르는 유동이 강판의 단부에서 이탈할 때 발생하는 와류(10a) 흘림 또한 상기 강판(10) 단부에서의 주기적인 압력 변동을 초래하게 되며, 이는 상기 강판(10) 진동의 원인이 되는 것이다.In addition, as shown in FIG. 3, when the gas jets collide with each other, i.e., when the gas jet collides with the steel sheet 10 and the flow flowing in parallel along the steel sheet 10 deviates from the end of the steel sheet. Vortex flow 10a also causes periodic pressure fluctuations at the ends of the steel sheet 10, which causes the steel sheet 10 to vibrate.

상기와 같은 주기적 압력 변동을 일으키는 두가지 요인, 즉 분사 가스 제트의 대향 충돌과 와류 흘림이 동시에 발생한다면 이들은 서로 상승 작용을 하여 압력 변동의 진폭을 증가시킴으로써, 강판의 진동은 통제할 수 없을 정도로 증가할 수 있는 문제점이 있다.If two factors causing such periodic pressure fluctuations occur simultaneously, such as opposing collisions and vortex shedding of the injection gas jets, they synergize with each other to increase the amplitude of the pressure fluctuations, thereby increasing the uncontrolled vibration of the steel sheet. There is a problem that can be.

그러나 만일, 가스 제트가 서로 대향하지 않고 엇갈려 분사된다면 대향 충돌에 의한 압력 변동은 피할 수 있으나, 강판의 단부를 향하여 상기 강판을 따라 평행하게 흐르는 가스 제트의 유동으로 인한 와류 흘림은 피할 수 없다.However, if the gas jets are injected alternately without facing each other, the pressure fluctuation due to the opposite collision can be avoided, but the vortex shedding due to the flow of the gas jets flowing parallel to the steel sheet toward the end of the steel sheet is inevitable.

따라서, 상기한 강판의 진동으로 인하여 용융도금 공정에서 강판 도금 두께의 불균일이나 통판성의 저하 및 제품의 결함으로 이어지는 문제점이 필연적으로 발생하는 것이다.Therefore, due to the vibration of the steel sheet, problems inevitably occur in the hot dip plating process, such as non-uniformity of the steel sheet plating thickness, lowering of sheet metal, and defects in products.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 강판과 가스 챔버 사이의 가스 제트 분사노즐각을 상기 강판의 폭 방향에 따라 달리함으로써, 강판의 불균일한 냉각이 해소되고, 주기적 와류의 제거로 인한 강판의 진동을 억제함으로써, 강판 도금 두께의 불균일이나 통판성의 저하 및 제품의 결함으로 이어지는 문제점을 방지할 수 있는 강판의 가스 제트 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to improve the problems of the prior art as described above, by varying the gas jet injection nozzle angle between the steel sheet and the gas chamber according to the width direction of the steel sheet, non-uniform cooling of the steel sheet is eliminated, periodically It is an object of the present invention to provide a gas jet cooling apparatus for a steel sheet which can prevent the problems leading to non-uniformity of the steel sheet plating thickness, lowering of sheet metality, and defects in products by suppressing vibration of the steel sheet due to the removal of the vortex.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 강판의 가스 제트 냉각장치는, 이동하는 강판을 연속적으로 열처리 또는 표면처리하는 제철공정 중 강판의 가스 제트 냉각장치에 있어서, 다수의 가스 제트 분사노즐을 강판의 이동 방향(진행 방향)과 반대 방향으로 경사지도록 설치하되, 강판과 가스 제트 분사노즐의 경사각은 강판의 중심부에서 단부로 갈수록 감소시키며, 강판의 단부에서는 강판과 가스 제트 분사노즐이 거의 평행이 되도록 가스 제트 분사노즐의 경사각을 형성하여, 강판의 불균일한 냉각 및 강판 진동의 원인인 주기적 와류를 제거한 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above object, the gas jet cooling apparatus of the steel sheet of the present invention, in the gas jet cooling apparatus of the steel sheet during the steelmaking process of continuously heat treatment or surface treatment of the moving steel sheet, a plurality of gas jet injection nozzle Inclined in a direction opposite to the moving direction (progression direction) of the steel sheet, the inclination angle of the steel sheet and the gas jet injection nozzle decreases from the center of the steel sheet toward the end portion, and at the end of the steel sheet, the steel sheet and the gas jet injection nozzle are almost parallel. The inclination angle of the gas jet injection nozzle is formed so as to remove periodic vortices that cause uneven cooling of the steel sheet and vibration of the steel sheet.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함 에 있어서, 종래와 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components as in the prior art have the same number as much as possible even if displayed on different drawings.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 강판의 가스 제트 냉각장치를 개략적으로 나타내는 개략 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 강판의 가스 제트 냉각장치를 나타내는 사시도로서, 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 강판의 가스 제트 냉각장치는, 종래의 가스 제트 냉각장치와 동일하게 가스 제트 분사를 위한 가스 챔버(20)와 다수의 가스 제트 분사노즐(30a~30f) 및 상기 가스 챔버(20)에 가스를 공급하는 배관 및 송풍기로 구성된다.Figure 4 is a schematic side view schematically showing a gas jet cooling apparatus of the steel sheet according to the present invention, Figure 5 is a perspective view showing a gas jet cooling apparatus of the steel sheet according to the present invention, as shown in the drawings, The gas jet cooler is a pipe for supplying gas to the gas chamber 20, the plurality of gas jet injection nozzles 30a to 30f, and the gas chamber 20 for gas jet injection, as in the conventional gas jet cooler. And a blower.

상기한 구성에 있어서, 다수의 가스 제트 분사노즐(30a~30f)은 진행하는 강판(10)과 가장 근접하여 설치하되, 상기 가스 제트 분사노즐(30a~30f)의 출구와 상기 강판(10)의 접촉으로 인한 상기 강판(10)의 손상을 방지할 수 있는 거리에 위치시킨다.In the above configuration, a plurality of gas jet injection nozzles (30a ~ 30f) is installed closest to the traveling steel plate 10, the outlet of the gas jet injection nozzles (30a ~ 30f) of the steel sheet 10 Located at a distance that can prevent damage to the steel sheet 10 due to the contact.

이때, 상기 가스 제트 분사노즐(30a~30f)은 강판(10)의 냉각 효율을 증대시키기 위하여 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 강판(10)의 이동 방향과 반대 방향으로 경사지도록 설치하되, 상기 강판(10)과 가스 제트 분사노즐(30a~30f)의 경사각은 상기 강판(10)의 중심부에서 단부로 갈수록 감소시키며, 상기 강판(10)의 단부에서는 가스 제트 분사노즐(30f)과 거의 평행이 되도록 상기 가스 제트 분사노즐(30f)의 경사각을 형성한다. 즉, 상기 가스 제트 분사노즐(30f)을 통하여 상기 강판(10)에 분사되는 가스 제트가 상기 강판(10)과 평행한 각도로 분사되도록 하는 것이다.At this time, the gas jet injection nozzles (30a ~ 30f) are installed to be inclined in a direction opposite to the moving direction of the steel sheet 10, as shown in the drawing to increase the cooling efficiency of the steel sheet 10, the steel sheet ( 10) and the inclination angles of the gas jet injection nozzles 30a to 30f decrease toward the end from the center of the steel plate 10, and at the end of the steel plate 10 to be substantially parallel to the gas jet injection nozzle 30f. The inclination angle of the gas jet injection nozzle 30f is formed. That is, the gas jet injected to the steel sheet 10 through the gas jet injection nozzle 30f is injected at an angle parallel to the steel sheet 10.

상기와 같이 강판(10) 단부로 갈 수록 상기 강판(10)과 가스 제트 분사노즐(30a~30f)의 경사각이 감소하게 되면 분사되는 가스 제트의 충돌 압력이 작아지게 되며, 이로 인한 강판(10)의 냉각 성능이 떨어지게 된다.As described above, when the inclination angle of the steel plate 10 and the gas jet injection nozzles 30a to 30f decreases toward the end of the steel plate 10, the collision pressure of the injected gas jet is reduced, thereby resulting in the steel plate 10 Will reduce cooling performance.

따라서 상기 강판(10)의 단부로 갈 수록 강판(10)의 온도는, 가스 제트의 수직 분사의 경우에 비하여 증가하게 되며, 이에 따른 상기 강판(10)의 중심부와 단부의 온도 편차가 감소하게 되는 것이다.Therefore, the temperature of the steel sheet 10 is increased toward the end of the steel sheet 10, as compared with the case of vertical injection of the gas jet, thereby reducing the temperature deviation of the center and the end of the steel sheet 10 will be.

또한 상기 강판(10)의 단부에서 강판과 거의 평행한 각도로 가스 제트를 분사하게 되면 대향 제트의 충돌 압력이 작아지게 되며, 상기 강판과 평행한 방향의 전단류가 흐르게 되어 주기적인 와류 흘림이 발생하지 않게 되므로, 강판의 진동을 억제할 수 있게 되는 것이다.In addition, when the gas jet is injected at an angle substantially parallel to the steel sheet at the end of the steel sheet 10, the collision pressure of the opposite jet is reduced, the shear flow in the direction parallel to the steel sheet flows to generate periodic vortex flow Since it does not, it becomes possible to suppress the vibration of a steel plate.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

이상에서와 같이 본 발명의 강판의 가스 제트 냉각장치는, 강판의 폭 방향으로 가스 제트 분사노즐의 경사각을 다르게 형성함으로써, 강판의 불균일한 냉각이 해소되고, 주기적 와류를 제거하여 강판의 진동을 억제함으로써, 강판 도금 두께의 불균일이나 통판성의 저하 및 제품의 결함으로 이어지는 문제점을 방지할 수 있다.As described above, the gas jet cooling apparatus of the steel sheet of the present invention forms a different inclination angle of the gas jet injection nozzle in the width direction of the steel sheet, thereby eliminating uneven cooling of the steel sheet, and eliminating periodic vortices to suppress vibration of the steel sheet. Thereby, the problem which leads to the nonuniformity of a steel plate plating thickness, the fall of a board | substrate, and a defect of a product can be prevented.

Claims

In the gas jet cooling apparatus of the steel sheet 10 during the steelmaking process to continuously heat-treat or surface-treat the moving steel sheet, the gas jet injection nozzles 30a to 30f are inclined in a direction opposite to the moving direction of the steel sheet 10. Installed, the gas jet cooling apparatus of the steel sheet, characterized in that to increase the cooling rate of the steel sheet (10).

According to claim 1, wherein the inclination angle of the steel sheet 10 and the gas jet injection nozzles (30a ~ 30f) is reduced from the central portion of the steel sheet 10 toward the end, the gas jet injection nozzle at the end of the steel sheet 10 An inclination angle of the gas jet injection nozzle (30f) is formed so as to be substantially parallel to (30f).