KR100580063B1 - 열 차폐 장치 및 수직형 연속 어닐링 노 - Google Patents

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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

수직형 연속 어닐링 노에 배치된 열 공급원으로부터의 열을 차단하기 위한 차폐 장치는 외기에 노출되도록 수평으로 또는 하방으로 돌출된 외기 흡입 포트와, 외기에 노출되도록 상부로 돌출된 배기 포트를 구비하는 이중벽 튜브를 포함한다.

Description

열 차폐 장치 및 수직형 연속 어닐링 노{HEAT SHIELDING APPARATUS FOR VERTICAL CONTINUOUS ANNEALING FURNACE}
도 1은 본 발명에 따른 복사열 차폐 장치의 제 1 실시예에 사용하기 위한 이중벽 튜브의 구조를 도시하는 수직 단면도,
도 2는 평판을 이용하는 종래예, 단순한 냉각 튜브를 이용하는 비교예 및 본 발명에 따른 이중벽 튜브의 형태인 냉각 튜브를 이용하는 제 1 실시예의 배치를 비교하여 나타내는 측면도 및 정면도,
도 3은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것으로 냉각 가스(Q)의 유량과, 각 이중벽 튜브의 외부 튜브 및 평판의 표면 온도 사이의 관계를 비교하여 나타내는 그래프,
도 4는 냉각 가스의 유량, 스트립의 폭 방향에서의 롤 상의 온도 차이(ΔT) 및 스트립의 사행(snaking)의 발생 사이의 관계를 나타내는 그래프,
도 5는 냉각 가스의 유량과, 외부 튜브의 외경의 제곱과 높이 차이(H)의 제곱근의 곱 사이의 관계를 나타내는 그래프,
도 6은 냉각 가스(Q)의 유량과, 높이 차이(H) 사이의 관계를 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명에 따른 복사열 차폐 장치의 제 2 실시예의 구성을 도시하는 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 복사열 차폐 장치의 제 3 실시예의 구성을 도시하는 측면도,
도 9는 평판을 이용하는 종래예, 단순한 냉각 튜브를 이용하는 비교예 및 본 발명에 있어서 사행의 발생 건수를 비교하여 나타내는 그래프,
도 10은 종래예, 비교예 및 본 발명에서의 복사열 차폐 장치의 치환 빈도를 비교하여 나타내는 그래프,
도 11은 노내에 배치되고 볼록한 롤 크라운을 구비하는 롤을 도시하는 정면도,
도 12는 노내에 배치되고 롤에 부여된 열 크라운으로 인한 오목한 크라운을 구비하는 롤에 의해 스트립이 반송되는 상태를 도시하는 정면도,
도 13은 본 발명의 복사열 차폐 장치의 실시예를 포함하는 어닐링 노의 개략도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 스트립 12 : 롤
14 : 열 공급원 16, 30 : 차폐판
20 : 이중벽 튜브 22 : 내부 튜브
23 : 외기 흡입 포트 24 : 외부 튜브
25 : 배기 포트
본 발명은 스트립이 연속적으로 반송되는 동안에 금속 스트립상에 열처리를 실행하는 수직형 연속 어닐링 노를 위한 열 차폐 장치에 관한 것이다.
최근에, 냉간 압연후의 강철 스트립을 재결정시키고 강철 스트립에 양호한 가공성을 부여하기 위한 어닐링 방법은 배치 어닐링(batch annealing) 대신에 연속 어닐링에 의해 주로 실행되어 오고 있다. 연속 어닐링을 실행하기 위한 연속 어닐링 노로서는 어닐링이 수평 패스를 따라 이동하는 스트립상에서 실행되는 수평형 연속 어닐링 노와, 다수의 롤이 노의 상부 및 하부 부분에 배치되고 어닐링이 수직 패스를 따라 이동하는 스트립상에서 실행되는 수직형 연속 어닐링 노가 공지되어 있다. 이들 연속 어닐링 노중에서, 수직형 노는 스트립의 통과(관통) 속도를 증가시킴으로써 실현되는 대량생산 공정에 보다 유리하다.
또한, 현재 복사 튜브를 이용하는 간접 가열이 수직형 연속 어닐링 노를 위한 열 공급원으로서 주류를 이루고 있으며, 강철 스트립은 열 공급원으로부터의 복사열에 의해 주로 가열된다.
다수의 롤이 노의 상부 및 하부 부분에 배치되며, 스트립이 각각의 롤 주위를 선회할 때 상방에서 하방으로 또는 그 반대로 이동 방향을 변경시키면서 롤에 의해 수직 방향으로 반송되는 강철 스트립상에서 어닐링이 실행되는 수직형 연속 어닐링 노에 있어서, 강철 스트립의 사행 또는 미스트랙킹(mistracking)을 방지하고 그리고 스트립의 안정된 통과를 보장하는 것이 중요하다. 일반적으로 도 11에 도시된 바와 같이, 노에 배치된 각 롤(12)은 단부쪽으로 테이퍼진 양 숄더를 갖는 볼록한 롤을 구비하도록 설계된다. 이러한 설계는, 테이퍼진 부분상에 겹쳐진 스트립상에, 각을 이룬 롤의 테이퍼진 부분상에 권취된 스트립의 자체 중심설정 운동에 의거하여 롤 에지로부터 롤 중심쪽의 방향으로 작용하는 중심설정력(화살표 F)을 이용함으로써 스트립이 항상 롤 중심과 일치하여 이동하도록 강철 스트립이 노를 통과되게 한다.
그러나, 도 12에 도시된 바와 같이, 노에 제공된 열 공급원(예를 들면 복사 튜브)(14)으로부터의 복사열은 강철 스트립(10) 뿐만 아니라 노에 배치된 롤(12)을 가열시킨다. 따라서, 노에 배치된 롤의 실제 크라운은 롤에 최초에 부여된 크라운(소위 최초 크라운)과, 열 공급원으로부터의 복사열에 의해 부여된 크라운(소위 열 크라운)의 합으로 주어진다. 그 결과, 강철 스트립의 온도가 롤 온도보다 낮은 경우 그리고 열 크라운이 최초 크라운보다 큰 경우에, 롤 중심 부분의 온도는 비교적 낮아지고, 롤 크라운은 도 12의 실선으로 표시된 바와 같이 오목하게 된다. 강철 스트립(10)이 이러한 오목한 크라운을 구비하는 롤(12)상에서 이동한다면, 강철 스트립의 폭 방향에서 발생된 힘은 롤 중심으로부터 롤 에지쪽으로 작용한다. 따라서, 일단 강철 스트립이 사행 또는 미스트랙킹을 받으면, 스트립은 즉시 롤 에지상으로 올라타게 강제되어, 스트립이 노 벽과 접촉하게 되는 스트립 통과중 문제를 야기시킨다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 일본 실용신안 공개 공보 제 1988-119661 호에 개시된 바와 같이 열 공급원(14)으로부터 롤(12)쪽으로 복사된 열을 차단하기 위해서 차폐판을 제공하는 것과 같이 롤 온도가 스트립 온도보다 높게 되는 것을 방지하기 위한 몇몇 장치가 제안되었다. 또한, 일본 특허 공개 공보 제 1982-79123 호에는 냉각용의 공기, 질소 가스 등이 유동하는 내열 튜브를 이용하는 차폐 장치가 개시되어 있다.
또한, 차폐판 단독으로는 열 크라운을 억제하기에 충분하지 않다는 관점에서, 일본 특허 공개 공보 제 1977-71318 호에는 적극적인 방법으로 열 크라운을 제어하도록 냉각 가스를 롤에 분사하는 기술이 개시되어 있다. 더욱이, 동일한 목적을 위해서, 일본 특허 공개 공보 제 1978-119208 호에는 롤 에지 부분을 수냉시키거나, 롤 중앙 부분과 롤 에지 부분 사이에 열 전도를 변경시키는 기술이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 공보 제 1978-130210 호와 일본 특허 공개 공보 제 1982-23733 호에는 냉각 유동 경로를 형성하는 냉각 장치를 롤과 별개로 배치하는 기술이 개시되어 있다.
관련 기술의 상술한 예중에서, 적극적인 방법으로 롤에 부여된 열 크라운을 억제하기 위한 기술은 스트립의 사행을 방지하는데는 효과적이지만, 막대한 장비 투자를 필요로 하는 문제가 있다. 다른 문제점은 장치 자체의 사이즈를 증가시키기 때문에, 장치의 열 용량이 반드시 증가되어 가열 영역에서 단위 연료 소비를 악화시킨다는 것이다.
본 발명은 관련 기술의 상술한 문제점을 극복하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 예를 들면 상술한 일본 특허 공개 공보 제 1982-79123 호에 개시된 바와 같이 냉각 튜브를 이용하는 복사열 차폐 장치에 의거하여 저렴하고 보다 효율적인 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 성취하기 위해서, 본 발명은 다수의 롤이 노의 상부 및 하부 부분에 배치되며, 롤에 의해 연속적으로 반송되는 금속 스트립상에 열처리를 실행하는 수직형 연속 어닐링 노를 위한 복사열 차폐 장치를 제공한다. 스트립은 금속 스트립이 각각의 롤 주위를 선회할 때 상방에서 하방으로 또는 하방에서 상방으로 이동 방향을 변경시키면서 롤에 의해 수직 방향으로 반송된다. 복사열 차폐 장치는 노내에 제공된 열 공급원으로부터 복사된 열을 차단하기 위해서 노의 상부 부분에 위치된 롤 아래에 및/또는 노의 하부 부분에 위치된 롤 위에 배치된다. 바람직하게, 복사열 차폐 장치는 노의 상부 부분에 있는 롤의 바로 아래에, 및/또는 노의 하부 부분에 있는 롤의 바로 위에 위치된다. 복사열 차폐 장치는 외기에 노출되도록 수평으로 또는 하방으로 돌출된 외기 흡입 포트를 구비하는 내부 튜브와, 외기에 노출되도록 상방으로 돌출된 배기 포트를 구비하는 외부 튜브를 포함하는 이중벽 튜브를 포함한다.
복사열 차폐 장치에 있어서, 바람직하게, 이중벽 튜브의 외부 튜브의 외경(D)은 약 60㎜ 이상이며, 이중벽 튜브의 외기 흡입 포트와 배기 포트 사이의 높이 차이(H)가 약 150㎜ 이상이며, 이중벽 튜브의 외부 튜브의 외경(D)(단위; m)과 높이 차이(H)(단위; m)가 하기의 수학식 1을 충족시킨다.
Figure 112001005300968-pat00001
더욱이, 본 발명에 따르면, 복사열 차폐 장치의 몇몇 실시예는 상술한 바와 같이 다수의 이중벽 튜브를 포함한다. 이중벽 튜브는 노의 상부 부분에 위치된 롤 바로 아래에 및/또는 노의 하부 부분에 위치된 롤 바로 위에 수평으로 배치되는 것이 바람직하다.
선택적으로, 몇몇 실시예에 있어서, 복사열 차폐 장치는 상술한 바와 같이 하나 이상의 이중벽 튜브를 포함하며, 이중벽 튜브는 지지 튜브로서 이용되며, 차폐판은 상기 지지 튜브에 부착된다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 후술한다.
본 발명의 복사열 차폐 장치는 노내에 제공된 가열원으로부터 복사된 열을 차단하기 위해 수직형 연속 어닐링 노의 상부 부분에 위치된 롤 아래에(바람직하게 바로 아래에) 및/또는 노의 하부 부분에 위치된 롤 위에(바람직하게 바로 위에) 배치되며, 열 차폐 장치는 거의 롤에 평행하다.
본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 복사열 차폐 장치는 외기로 노출되도록 하방으로 돌출된 외기 흡입 포트(23)를 구비하는 내부 튜브(22)와, 외기로 노출되도록 상방으로 돌출된 배기 포트(25)를 구비하는 외부 튜브(24)를 포함하는 이중벽 튜브(20)의 구조를 갖고 있다. 이러한 구조에 따르면, 외기(예를 들면, 공기)의 자연 대류를 효율적으로 이용함으로써 저렴하고 보다 효율적인 복사열 차폐 장치가 실현될 수 있다.
더욱이, 이중벽 튜브(20)를 통해 유동하는 냉각 가스(공기)의 유량과, 복사열 차폐 효과 및 이중벽 튜브의 고온 내크리프성 사이의 관계에 대한 반복 실험 결과, 본 발명자는 복사열을 차단하기에 적당한 조건 범위를 발견하였는데, 여기에서 이중벽 튜브(20)의 외부 튜브(24)의 외경(D)은 약 60㎜ 이상이고, 외기 흡입 포트(23)와 배기 포트(25) 사이의 높이 차이(거리)(H)는 약 150㎜ 이상이며, 이중벽 튜브의 외부 튜브(24)의 외경(D)(단위; m) 및 높이 차이(H)(단위; m)는 수학식 1, 즉
Figure 112004023989795-pat00002
을 충족시킨다.
내열 합금강이 이중벽 튜브(20)를 형성하기 위한 예시적인 적당한 재료이다. 예를 들면, 약 18중량% 이상의 Cr 함유량과, 약 8중량% 이상의 Ni 함유량을 갖는 스테인리스강, 또는 높은 내열성을 가진 특수강이 바람직한 재료이다.
본 발명자는 일본 특허 공개 공보 제 1982-79123 호에 개시된 종래의 냉각 튜브를 이용하는 복사열 차폐 장치가 외기(공기)의 자연 대류를 이용하는 냉각 능력에 있어서 한계가 있다는 것을 발견하였다. 상기 일본 특허 공개 공보 제 1982-79123 호에는 냉각용 공기가 흡입 송풍기에 의해 또는 압력 송풍기에 의해 냉각 튜브내로 강제적으로 유동되는 것이 개시되어 있다. 그러나, 송풍기가 흡입측상에 제공되는 경우에, 송풍기는 배기 가스를 고온에서 흡입하며, 그에 따라 송풍기 자체는 내열성이 있어야 하거나, 또는 흡입 가스를 냉각시키기 위한 장치가 송풍기의 상류에 제공되어야 한다. 모든 경우에, 장비 비용이 반드시 증가된다. 한편, 압력 송풍기가 냉각 튜브내로 유동하도록 냉각 공기를 강제하는데 이용되는 경우에, 금속(또는 강철) 스트립이 냉각 튜브로부터 노내로 공기가 누설되는 것으로 인해 산화될 위험이 있다.
상기 관점에 의거하여, 본 발명자는 도 2에 도시된 3가지 형태의 구조를 갖는 복사열 차폐 장치를 제조하였고, 이러한 실제의 장치로 시험을 시행했다.
도 2의 좌측은 단순한 평판 형태의 차폐판(16)을 이용하는 종래예를 나타낸 것이다. 스트립(10)(전형적으로, 강철 스트립), 노내에 배치된 롤(12) 및 열 공급원(14)(전형적으로, 복사 튜브)이 도시되어 있다. 도 2의 중앙에는 단순한 직선 이중벽 튜브의 형태인 냉각 튜브(18)를 이용하는 비교예를 나타낸 것이다. 도 2의 우측은 도 1에 도시된 이중벽 튜브의 형태인 냉각 튜브(20)를 포함하는 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 것이다.
도 3은 수평축으로 표시된 것으로 각 이중벽의 외부 튜브의 배기 포트에서 측정된 냉각 가스(공기)의 유량에 대한, 수직축으로 표시된 것으로 각 이중벽의 외부 튜브와 평판[노내에 배치된 롤(12)에 접하는 측면]의 온도를 측정하여 얻어진 시험 결과를 나타낸 그래프이다. 측정 조건은, 노 온도가 900℃이고, 외기(냉각 가스)의 온도가 300℃이고, 이중벽 튜브의 외부 튜브 직경은 100㎜이고, 이중벽 튜브의 내부 튜브 직경이 100㎜이며, 이중벽 튜브의 외기 흡입 포트(23)와 배기 포트(25) 사이의 높이 차이(H)가 200㎜가 되도록 설정되었다.
도 3에서 마크(Δ)로 표시된 바와 같이 외기 흡입 포트 및 배기 포트에서 개선이 이뤄지지 않은 냉각 튜브(단순히 직선 이중벽 튜브)를 이용하는 비교예에 있어서, 자연 대류로 인한 냉각 가스의 유량은 작으며, 이중벽 튜브의 외부 튜브 표면 온도는 800℃에 도달했다.
마크(□)로 표시된 바와 같이 종래예(평판을 이용함)에 있어서, 평판의 표면 온도는 860℃에 도달했다.
반대로, 이중벽 튜브가 도 3에서 마크(Ｏ)로 표시된 바와 같이 외기에 노출되도록 각각 하방 및 상방으로 돌출된 외기 흡입 포트 및 배기 포트를 구비하도록 개선된 본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 냉각 가스의 유량은 5.0×10-3(Nm3/s)에 도달하고, 외부 튜브의 표면 온도는 약 500℃까지 감소되었다.
도 4는 본 발명에 따른 이중벽 튜브의 외부 튜브의 배기 포트에서 측정한 냉각 가스(공기)의 유량과, 스트립의 폭 방향에서 온도 측정 롤상에서 발생하는 온도 차이(△T) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 롤 온도는 롤의 폭 방향에서 내부에 매립된 열전쌍에 의해 측정되며, 롤에 거의 평행한 복사열 차폐 장치 바로 위에 위치된다. 측정 조건은, 롤 배럴의 길이가 2000㎜이고, 노를 통해 통과되는 강철 스트립의 평균 폭이 1260㎜이고, 평균 노 온도가 900℃가 되도록 설정된다. 여기에서, 온도 차이(△T)는 △T = Te(롤 에지로부터 100㎜ 이격된 지점에서의 롤 표면 온도) - Tc(롤 중앙에서의 롤 표면 온도)로 규정된다. 도 4의 그래프는 롤 크라운이 오목하게 되고 강철 스트립의 사행을 발생시키는 최소 온도 차이(△T)가 약 150℃이고 그리고 강철 스트립의 사행을 방지하기 위해 요구되는 냉각 가스의 유량이 3.0×10-3(Nm3/s) 이상인 것을 나타내고 있다.
본 발명의 상술한 제 1 실시예에 있어서, 외기 흡입 포트는 하방으로 돌출된 것으로 설명되어 있다. 그러나, 외기 흡입 포트는 이러한 구성으로만 제한되지 않는다. 선택적으로, 외기 흡입 포트는 다른 방향, 예를 들면 수평으로 돌출될 수 있다.
외기로 노출되도록 수평방향 또는 하방으로 돌출된 외기 흡입 포트와 외기에 노출되도록 상방으로 돌출된 배기 포트를 구비하는 이중벽 튜브를 포함하는 본 발명에 따른 복사열 차폐 장치에 있어서, 외기의 흡입으로부터 배기까지 이중벽 튜브에서의 유동에 대해 발생된 굴뚝 효과는 냉각 가스의 상술한 필요 유량을 충족시키기 위해 이용된다.
유체에 대한 질량 보존의 법칙으로부터, 냉각 가스의 유량(Q)(m3/s)은 하기의 수학식 2에 의해 주어진다.
Figure 112001005300968-pat00023
여기에서, Vg는 배기 포트에서의 냉각 가스의 유속(m/s)이며, D는 외부 튜브의 외경(m)이다.
또한, 유체에 대한 에너지 보존의 법칙으로부터, 배기 포트에서의 냉각 가스의 유속(m/s)은 하기의 수학식 3에 의해 주어진다.
Figure 112001005300968-pat00024
여기에서 g는 중력가속도(=9.8m/s2)이며, H는 이중벽 튜브의 외기 흡입 포트와 배기 포트 사이의 높이 차이(m)이다.
수학식 2와 3을 조합하면 하기의 수학식 4가 얻어진다.
Figure 112001005300968-pat00025
수학식 4에 따르면, 냉각 가스의 유량(Q)은 외부 튜브의 외경(D)에 비례하며, 또한 이중벽 튜브의 외기 흡입 포트와 배기 포트 사이의 높이 차이(H)의 제곱근에 비례한다.
도 5는 수평축에 표시된 변수
Figure 112004023989795-pat00005
와 수직축에 표시된 냉각 가스의 유량(Q)(Nm3/s) 사이의 관계를 나타내는 것으로 실제로 측정된 데이터를 도시하는 그래프이다. 도 5의 그래프는 수학식 1, 즉
Figure 112004023989795-pat00006
이 약 3.0×10-3(Nm3/s) 이상인 냉각 가스의 필요 유량(Q)을 충족시키는데 요구된다는 것을 나타낸다. 즉, 노 온도가 실제 작동 동안에 약 500℃ 내지 약 900℃ 범위이며, 노가 이러한 온도 범위에 있는 경우에 상술한 값 이상의 냉각 가스의 유량이 소망하는 냉각을 성취하는데 충분한 것으로 알려져 있다. 따라서, 수학식 1, 즉
Figure 112004023989795-pat00007
이 충족된다면, 실제 작동 동안에 충분한 냉각 효과가 제공될 수 있다.
도 6은 냉각 가스의 유량(Q)(Nm3/s)과 이중벽 튜브의 외기 흡입 포트와 배기 포트 사이의 높이 차이(H)(㎜) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6의 그래프는, 높이 차이가 약 150㎜ 미만이면, 높이 차이(H)가 이중벽 튜브의 직경에 대응하는 것과 실질적으로 동일한 높이이기 때문에 냉각 가스가 유동되기 어렵게 된다. 따라서, 이중벽 튜브의 외기 흡입 포트와 배기 포트 사이의 높이 차이(H)는 약 150㎜ 이상이 되도록 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 이중벽 튜브의 외부 튜브의 외경이 작다면, 외부 튜브는 복사열로 인해서 보다 쉽게 크리프를 받게 된다. 지금까지 경험된 본 발명의 실제 작동으로부터, 외부 튜브의 외경은 약 60㎜ 이상인 것이 바람직하다는 것을 확인하였다.
더욱이, 이중벽 튜브의 외부 튜브와 내부 튜브 사이의 외경비는 약 2.0 내지 약 4.0의 범위인 것이 바람직하다.
외부 튜브는 약 18중량% 이상의 Cr 함유량과 약 8중량% 이상의 Ni 함유량을 가진 스테인리스강으로 제조되는 것이 바람직하며, 이러한 스테인리스강은 예를 들면 JIS(일본 공업 규격; Japanese Industrial Standards)에 따라 SUS304, SUS316 및 SUS316L로 표시된다.
이중벽 튜브를 설치하는 경우에, 이중벽 튜브의 외기 흡입 포트는 노 벽으로 부터 약 100㎜ 또는 그 이상 이격되는 것이 바람직하다.
노내에 배치된 롤이 복사열 차폐 장치의 이중벽 튜브의 직경보다 몇배 큰 직경을 갖는 경우에, 이중벽 튜브의 하나의 유닛을 포함하는 복사열 차폐 장치를 이용함으로써 열 공급원으로부터 롤 표면쪽으로 복사된 열을 충분히 차단하기 어렵다. 이러한 경우에, 복사열은 도 7 및 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의해 효율적으로 차단될 수 있다. 도 7에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 있어서, 다수의 이중벽 튜브(20)는 노의 상부 부분에 위치된 롤 바로 아래에 수평으로 나란히 배치되고 및/또는 노의 하부 부분에 위치된 롤 바로 위에 위치된다.
도 8에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 있어서, 하나 이상(2개가 도시되어 있음)의 이중벽 튜브(20)는 지지 튜브로서 사용되며, 차폐판(30)은 도시된 바와 같이 지지 튜브에 부착된다. 또한, 도 7 및 도 8은 롤(20), 열 공급원(14) 및 스트립(10)의 구성을 도시하고 있다.
실시예
실제 장치에 의해 실행되는 시험으로부터 얻어진 상술한 결과에 의거하여, 도 1에 도시된 이중벽 튜브는 SUS316 스테인리스강을 이용하여 제조된다. 이중벽 튜브는 외부 튜브의 외경(D)이 114.3㎜이고, 외부 튜브의 내경이 97.1㎜이며, 내부 튜브의 외경이 48.0㎜이며, 내부 튜브의 내경이 41.2㎜이다. 이중벽 튜브의 외기 흡입 포트와 배기 포트 사이의 높이 차이(H)는 200㎜이다. 그에 따라 제조된 이중벽 튜브를 각각 포함하는 다수의 복사열 차폐 장치는 도 13에 도시된 바와 같이 수직형 연속 어닐링 노의 가열 영역의 상부 및 하부 스테이지에 설치된다. 복사열 차폐 장치는 그 바로 아래에서 각 롤로부터 400㎜ 이격된 높이에서 가열 영역의 상부 스테이지에 설치된다. 또한, 복사열 차폐 장치는 그 바로 위에서 각 롤로부터 400㎜ 이격된 높이에서 가열 영역의 하부 스테이지에 설치된다. 실제로 설치된 복사열 차폐 장치의 차폐 효과는 보통의 조건하에서 약 2년 동안 노를 작동시킴으로써 측정된다.
측정 결과는 도 9(사행 발생 건수) 및 도 10(복사열 차폐 장치의 치환 빈도)에 도시되어 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 있어서 사행의 발생 건수는 평판과 단순한 냉각 튜브를 각기 이용하는 종래예 및 비교예의 복사열 차폐 장치와 비교할 때 약 ⅓까지 감소되었다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이 복사열 차폐 장치의 유효 수명은 종래의 장치 및 비교예의 장치와 비교할 때 본 발명에서 크게 연장되었는데, 그 이유는 본 발명에 있어서 외기의 흡입으로부터 배기까지 냉각 튜브에서 유동시에 발생되는 굴뚝 효과를 효율적으로 이용함으로써 냉각 작용이 개선되기 때문이다.
추가로, 도 13의 장치에서 이중벽 튜브(20)를 포함하는 본 발명의 복사열 차폐 장치는 인접한 통로 사이의 위치, 즉 각 롤(12) 바로 아래가 아닌 위치에서 상부 스테이지에 배치된다. 차폐 효과는 복사열 차폐 장치를 이와 같이 배열함으로써 증가될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 외기의 흡입으로부터 배기까지 이중벽 냉각 튜브에서의 유동을 발생시키는 굴뚝 효과의 효율적인 이용으로 인해서, 저렴하고, 스트립의 사행 방지에 효과적이며, 연장된 유효 수명을 갖는 복사열 차폐 장치를 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 상부 부분 및 하부 부분과, 상기 상부 부분 및 하부 부분에 배치된 다수의 롤을 포함하는 수직형 연속 어닐링 노용 열 차폐 장치(a heat shielding apparatus)로서, 금속 스트립이 각각의 롤 주위를 선회할 때 상방에서 하방으로 또는 하방에서 상방으로 이동 방향을 변경시키면서 롤에 의해 수직 방향으로 연속적으로 반송되는 금속 스트립상에 열처리를 실행하며, 상기 열 차폐 장치는 상기 노의 상부 부분에 있는 롤 바로 아래에 또는 상기 노의 하부 부분에 있는 롤 바로 위에 위치가능한, 열 차폐 장치에 있어서,
    적어도 하나의 이중벽 튜브를 포함하며;
    상기 각 이중벽 튜브는 외기에 노출되도록 수평으로 또는 하방으로 돌출된 외기 흡입 포트와, 외기에 노출되도록 상방으로 돌출된 배기 포트를 포함하는
    열 차폐 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 이중벽 튜브는 외기에 노출되도록 수평으로 또는 하방으로 돌출된 외기 흡입 포트를 포함하는 내부 튜브와, 외기에 노출되도록 상방으로 돌출된 배기 포트를 구비하는 외부 튜브를 포함하는
    열 차폐 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 이중벽 튜브의 외부 튜브는 외경이 60㎜ 이상이고, 상기 각 이중벽 튜브의 외기 흡입 포트와 배기 포트 사이의 높이 차이(H)가 150㎜ 이상이며, 상기 각 이중벽 튜브의 외부 튜브의 외경(D)(단위; m)과 높이 차이(H)(단위; m)는 수학식 1, 즉
    Figure 112006005907247-pat00008
    의 관계를 충족시키는
    열 차폐 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치가 다수의 이중벽 튜브를 포함하며, 상기 이중벽 튜브는 상기 노의 상부 부분에 있는 롤 바로 아래에 또는 상기 노의 하부 부분에 있는 롤 바로 위에 수평으로 위치가능한
    열 차폐 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치가 다수의 이중벽 튜브를 포함하며, 상기 이중벽 튜브는 상기 노의 상부 부분에 있는 롤 바로 아래에 또는 상기 노의 하부 부분에 있는 롤 바로 위에 수평으로 위치가능한
    열 차폐 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치가 다수의 이중벽 튜브를 포함하며, 상기 이중벽 튜브는 상기 노의 상부 부분에 있는 롤 바로 아래에 또는 상기 노의 하부 부분에 있는 롤 바로 위에 수평으로 위치가능한
    열 차폐 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치가 적어도 하나의 이중벽 튜브를 포함하며, 상기 각 이중벽 튜브가 지지 튜브로서 사용가능하며, 차폐판이 상기 각 지지 튜브에 부착되는
    열 차폐 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치가 적어도 하나의 이중벽 튜브를 포함하며, 상기 각 이중벽 튜브가 지지 튜브로서 사용가능하며, 차폐판이 상기 각 지지 튜브에 부착되는
    열 차폐 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치가 적어도 하나의 이중벽 튜브를 포함하며, 상기 각 이중벽 튜브가 지지 튜브로서 사용가능하며, 차폐판이 상기 각 지지 튜브에 부착되는
    열 차폐 장치.
  10. 수직형 연속 어닐링 노(a vertical continuous annealing furnace)에 있어서,
    상부 부분 및 하부 부분과,
    상기 상부 부분 및 하부 부분에 배치된 다수의 롤로서, 금속 스트립이 각각의 롤 주위를 선회할 때 상방에서 하방으로 또는 하방에서 상방으로 이동 방향을 변경시키면서 롤에 의해 수직 방향으로 연속적으로 반송되는 금속 스트립상에 열처리를 실행하는, 상기 다수의 롤과,
    상기 노의 상부 부분에 위치된 롤 바로 아래에 또는 상기 노의 하부 부분에 위치된 롤 바로 위에 배치된 열 차폐 장치를 포함하며;
    상기 열 차폐 장치는 적어도 하나의 이중벽 튜브를 포함하며, 상기 각 이중벽 튜브는 외기에 노출되도록 수평으로 또는 하방으로 돌출된 외기 흡입 포트와, 외기에 노출되도록 상방으로 돌출된 배기 포트를 포함하는
    수직형 연속 어닐링 노.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 각 이중벽 튜브는 외기에 노출되도록 수평으로 또는 하방으로 돌출된 외기 흡입 포트를 포함하는 내부 튜브와, 외기에 노출되도록 상방으로 돌출된 배기 포트를 구비하는 외부 튜브를 포함하는
    수직형 연속 어닐링 노.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 각 이중벽 튜브의 외부 튜브는 외경이 60㎜ 이상이며, 상기 각 이중벽 튜브의 외기 흡입 포트와 배기 포트 사이의 높이 차이(H)가 150㎜ 이상이며, 상기 각 이중벽 튜브의 외부 튜브의 외경(D)(단위; m)과 높이 차이(H)(단위; m)는 수학식 1, 즉
    Figure 112006005907247-pat00009
    의 관계를 충족시키는
    수직형 연속 어닐링 노.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치는 상기 노의 상부 부분에 위치된 롤 바로 아래에 또는 상기 노의 하부 부분에 위치된 롤 바로 위에 수평으로 배치된 다수의 이중벽 튜브를 포함하는
    수직형 연속 어닐링 노.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치는 상기 노의 상부 부분에 위치된 롤 바로 아래에 또는 상기 노의 하부 부분에 위치된 롤 바로 위에 수평으로 배치된 다수의 이중벽 튜브를 포함하는
    수직형 연속 어닐링 노.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치는 상기 노의 상부 부분에 위치된 롤 바로 아래에 또는 상기 노의 하부 부분에 위치된 롤 바로 위에 수평으로 배치된 다수의 이중벽 튜브를 포함하는
    수직형 연속 어닐링 노.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치가 적어도 하나의 이중벽 튜브를 포함하며, 상기 각 이중벽 튜브가 지지 튜브로서 사용되며, 차폐판이 상기 각 지지 튜브에 부착되는
    수직형 연속 어닐링 노.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치가 적어도 하나의 이중벽 튜브를 포함하며, 상기 각 이중벽 튜브가 지지 튜브로서 사용되며, 차폐판이 상기 각 지지 튜브에 부착되는
    수직형 연속 어닐링 노.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 열 차폐 장치가 적어도 하나의 이중벽 튜브를 포함하며, 상기 각 이중벽 튜브가 지지 튜브로서 사용되며, 차폐판이 상기 각 지지 튜브에 부착되는
    수직형 연속 어닐링 노.
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