KR100643350B1 - 압연유 순환정화용 전자기 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압연유를 순환정화시키는데 사용되는 전자기 필터에 관한 것이다.
본 발명은 호프먼필터(3)와 유입라인(3a)을 매개로 연결되어 압연유가 유입되는 제 1챔버(11)와, 상기 세정탱크(5)와 유출라인(5a)을 매개로 연결되어 압연유가 배출되는 제 2챔버(12)를 좌우양측면에 각각 연통배치한 중공형 본체케이스(10)와, 상기 중공형 본체케이스(10)의 또다른 좌우양측면에 단부가 접하고, 전원인가시 상기 제 1,2챔버(11)(12)사이의 연장선을 가로지르는 방향으로 자속을 통과시킬수 있도록 일정량의 코일(23)(24)이 권취된 제 1,2요크(21)(22) 및 상기 제 1,2요크(21)(22)사이를 통과하는 자속에 의해서 자화되어 상기 제 1챔버(11)로부터 제 2챔버(12)측으로 흐르는 압연유에 함유된 철계미립자를 여과할수있도록 상기 제 1,2챔버(11)(12)와 서로 대응하는 상기 본체케이스(10)의 내부공간에 설치되는 필터부(30)를 포함하여, 철강재 압연공정에서 사용하는 압연유(주로 윤활유)의 순환 재사용의 과정에서 강판의 표면품질을 향상시키고, 압연유의 사용량을 줄일수 있도록 순환과정에서 고자장에 의해 용이하게 자화되는 매쉬필터에 의해 압연유에 함유된 각종 철계 미립자를 여과할수 있는 효과가 얻어진다.
호프만 필터, 세정탱크, 전자기 필터, 요크, 챔버,
Description
도 1은 본 발명에 따른 압연유 순환정화용 전자기필터의 설치상태도,
도 2는 본 발명에 따른 압연유순환정화용 전자기필터를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 압연유 순환정화용 전자기필터를 도시한 횡단면도,
도 4는 본 발명에 따른 압연유 순환정화용 전자기필터를 도시한 종단면도,
도 5(a)(b)는 본 발명에 따른 압연유 순환정화용 전자기필터에서의 여과 및 역세작업을 도시한 상태도,
도 6(a)(b)(c)은 본 발명에 따른 압연유 순환정화용 전자기필터에 채용되는 필터부를 도시한 평면도, 측면도 및 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
3 .... 호프만 필터 4 .... 전자기필터
5 .... 세정탱크 3a .... 유입라인
5a .... 유출라인 10 .... 본체케이스
11,12 ... 제 1,2챔버 21,22 ... 제 1,2요크
23,24 ... 코일 29 .... 요크코아
30 .... 필터부 31a,31b ... 폴피스
32 .... 메쉬네트 33 .... 지지용 리본
34 .... 필터케이스 39 .... 자기유도센서
본 발명은 압연유를 순환정화시키는데 사용되는 전자기 필터에 관한 것으로, 보다 상세히는 철강재 압연공정에서 사용하는 압연유(주로 윤활유)의 순환 재사용의 과정에서 강판의 표면품질을 향상시키고, 압연유의 사용량을 줄일수 있도록 순환과정에서 고자장에 의해 용이하게 자화되는 매쉬필터에 의해 압연유에 함유된 각종 철계 미립자를 여과할수 있는 압연유 순환정화용 전자기필터에 관한 것이다.
일반적으로 철강제품 압연공정에서 압연유를 순환정화하는 시스템은 도 1에 도시한 바와같이, 일방향 진행되는 강판을 압연롤(1a)로서 압연하는 압연설비(1)에서 사용된 후 회수되는 압연유는, 먼저 저장탱크(dirty tank)(2)에 1차로 저장되어 각종의 조대한 이물질을 비중차에 의해서 상기 저장탱크(2)의 바닥에 1차로 걸러낸다. 이때 수 mm 이상의 모든 입자는 바닥에서 회수되어 제거된다.
이어서, 상기 저장탱크(2)에 연통 연결된 호프먼필터(hoffman filter)측으로 1차 여과된 압연유가 유입되면, 상기 저장탱크(2)에서 여과하기 곤란한 수백 마이크론(㎛)이상의 이물질 입자는 상기 호프먼필터(3)에서 비교적 엄격하게 2차로 수거 제거된다.
그러나, 수백마이크론이하의 철계 미립자는 상기 호프먼필터(3)를 통과하면 서 여과된 압연유에도 함유되어 있으며, 이러한 이물질 입자는 압연유에 현탁(suspension)되어 일반적인 여과장치로서는 완벽하게 걸러낼수 없는 것이다. 이에 따라, 수거된 압연유를 순환정화하여 재사용하기 위해서는 상기 호프먼필터(3)와 압연설비(1)사이에 미처 제거되지 않은 미세한 철계 미립자만을 자력과 같은 물리적특성을 이용하여 제거하는 별도의 여과장치를 설치해야만 하는 것이다.
이에 따라 종래에 수질향상 또는 공업용수의 순환과정에서 용수의 재활용을 위해 철계 이물질을 여과하여 제거하는 고자장 자기필터(high gradient magnetic filter)를 사용하는 기술은 학술적으로 이미 1975년대부터 확인되어 왔다.(C.de Lauter and H. Kolm, IEEE Trans. on Magn., MAG-11(5), 1975, p.1570 및 J.A. Oberteuffer. I. Wechaler and N.J. McNallan, IEEE Trans. on Magn.,MAG-11(5),1975,p.1591). 그 이후 실험실에서 그 효율에 관한 많은 연구결과를 토대로 실제현장에서 사용되기는 10여년후에 시작되었다.
일반적인 전자석인 솔레노이드 코일(solenoid coil)을 유체가 흐르는 배관주위에 감은 다음 자장을 발생시켜 압연유의 철계입자에 대한 여과를 수행하는 장치(미국특허 4,279,748 1981호, 일본특허 소60-179109호, 1985)와, 유체속의 원하는 입자등의 자기특성별로 각기 분급하여 압연유에 함유된 철계입자를 여과할수 있는 회전형 여과장치(rotary magnetic separator)(미국특허 4,445,228호, 1984)가 알려져 있다.
그러나, 이러한 종래의 여과장치중 상기 회전형 여과장치는 자기필터의 핵심 원리가 되는 자장을 발생시키는 장치인 전자석(electromagnetic)의 설계기술이 한정되어 고자장을 얻기 위해 전자석의 크기가 비효율적으로 대형화되는 문제점이 있었고, 솔레노이드 코일형태의 단순한 전자석형태를 갖는 여과장치의 경우에는 전자석의 설치구조가 간단한 반면에 높은 자장력의 발생이 불가능하여 여과효율이 낮은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 고자장을 발생시킬수 있는 전자석을 조립식으로 간편하게 제작하여 비용이 저렴하고, 보수정비가 간편하며, 사용수명을 연장할수 있는 한편, 압연유의 여과효율성을 극대화시켜 에너지를 절약할수 있는 압연유 순환정화용 전자기필터를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,
압연설비의 강판압연공정에서 사용된 압연유가 저장되는 저장탱크와, 상기 압연유에 함유된 이물질을 제거하는 호프만필터와 세정탱크사이에서 철계미립자 이물질을 여과하는 장치에 있어서,
상기 호프먼필터와 유입라인을 매개로 연결되어 압연유가 유입되는 제 1챔버와, 상기 세정탱크와 유출라인을 매개로 연결되어 압연유가 배출되는 제 2챔버를 좌우양측면에 각각 연통배치한 중공형 본체케이스와,
상기 중공형 본체케이스의 또다른 좌우양측면에 단부가 접하고, 전원인가시 상기 제 1,2챔버사이의 연장선을 가로지르는 방향으로 자속을 통과시킬 수 있도록 일정량의 코일이 권취된 제 1,2요크 및
상기 제 1,2요크사이를 통과하는 자속에 의해서 자화되어 상기 제 1챔버로부터 제 2챔버측으로 흐르는 압연유에 함유된 철계미립자를 여과할수있도록 상기 제 1,2챔버와 서로 대응하는 상기 본체케이스의 내부공간에 설치되는 필터부를 포함함을 특징으로 하는 압연유 순환정화용 전자기 필터를 마련함에 의한다.
도 1은 본 발명에 따른 압연유순환정화용 전자기필터가 설치되는 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 압연유순환정화용 전자기필터를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 압연유 순환정화용 전자기필터를 도시한 횡단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 압연유 순환정화용 전자기필터를 도시한 종단면도이며, 도 5(a)(b)는 본 발명에 따른 압연유 순환정화용 전자기필터에서의 여과 및 역세작업을 도시한 상태도이고, 도 6(a)(b)(c)은 본 발명에 따른 압연유 순환정화용 전자기필터에 채용되는 필터부를 도시한 평면도, 측면도 및 사시도이다.
본 발명의 전자기필터는 도 1 내지 6(a)(b)(c)에 도시한 바와같이, 압연설비(1)의 압연공정에서 사용된 압연유를 수거하여 이에 함유된 조대한 이물질을 여과한 다음, 재사용시 강판 및 압연롤(1a)의 표면손상을 유발하는 철계미립자를 압연유로부터 여과할수 있도록 압연유로부터 조대한 이물질을 여과하는 호프만필터(3)와, 철계미립자가 여과된 압연유를 압연설비(1)측으로 순환공급하는 세정탱크(5)사이에 갖추어지는 것으로서, 이러한 전자기필터(4)는 본체케이스(10), 제 1,2요크(21)(22) 및 필터부(30)등으로 구성된다.
즉, 상기 본체케이스(10)는 상기 호프먼필터(3)와 유입라인(3a)을 매개로 하여 서로 연통연결되어 1차로 조대한 이물질이 여과된 압연유가 내부유입되는 제 1챔버(11)와, 상기 세정탱크(5)와 유출라인(5a)을 매개로 하여 서로 연통연결되어 상기 본체케이스(10)내를 통과하면서 여과된 압연유가 배출되는 제 2챔버(12)를 좌우양측면에 각각 배치하고, 서로 면접하는 제 1,2챔버(11)(12)와 상기 본체케이스(10)의 좌우양측면의 면접부위는 자유롭게 압연유가 일방향으로 흐를 수 있도록 개구되어 있다.
그리고, 상기 유입, 유출라인(3a)(5a)에는 압연유의 흐름을 적절히 제어할수 있도록 밸브부재(3b)(5b)가 각각 설치된다.
또한, 전원인가시 일정세기의 자속을 발생시키는 제 1,2요크(21)(22)는 상기 제 1,2챔버(11)(12)와 서로 겹치지 않도록 중공형 본체케이스(10)의 또다른 좌우양측면에 단부가 각각 접해지고, 요크코아(29)에 위치고정된다. 그리고, 상기 제 1,2요크(21)(22)의 몸체에는 외부전원인가시 상기 제 1,2챔버(11)(12)사이의 연장선인 압연유가 흐르는 방향에 대하여 가로지르는 방향으로 자속을 형성할 수 있도록 일정량의 코일(23)(24)이 각각 권취되어 있다.
여기서, 상기 요크코아(29)는 전기에너지손실을 극소화시킬수 있도록 전기강판소재로 구성되고, 상기 본체케이스(10)의 외부면에 자속의 유출을 극소화시키도록 단부가 접하는 제 1,2요크(21)(22)는 투자율을 최대로 하고, 자속의 집속을 극대화시킬수있도록 극저탄소강소재로 구성한다.
한편, 상기 필터부(30)는 전원인가시 상기 제 1,2요크(21)(22)사이를 통과하 는 자속에 의해서 자화되어 상기 제 1챔버(11)로부터 제 2챔버(12)측으로 흐르는 압연유에 함유된 철계미립자를 여과할 수 있도록 상기 제 1,2챔버(11)(12)와 서로 대응하는 상기 본체케이스(10)의 내부공간에 설치된다.
이러한 필터부(30)는 상기 제 1,2요크(21)(22)와 일대일 서로 대응배치되는 되는 한쌍의 폴피스(pole piece)(31a)(31b)와, 상기 폴피스(31a)(31b)사이에 지지용 리본(33)을 매개로 하여 반복적층되는 메쉬네트(32) 및 상기 본체케이스(10)내에서의 착탈이 용이하도록 육면체로 구성되며, 각면이 메쉬로 이루어져 상기 폴피스(31a)(31b), 메쉬네트(32) 및 리본(33)이 수용되는 카트리지타입의 필터케이스(34)로 구성된다.
여기서, 상기 필터부(30)의 폴피스(31a)(31b)와 메쉬네트(32)는 상기 제 1챔버(11)로부터 제 2챔버(12)측으로 흐르는 압연유의 흐름과 동일한 길이방향으로 나란하게 배치된다.
그리고, 상기 메쉬네트(32)는 압연유에 대하여 내식성이 우수하여 그 사용수명이 길고, 자기 투자율이 커서 상기 제 1,2요크(21)(22)사이를 흐르는 자속에 의해서 쉽게 자화되어 압연유에 함유된 철계 미립자를 제거할수 있도록 철-니켈계 합금(42wt% 내지 80wt%)으로 구성되며, 상기 메쉬네트(32)를 구성하는 와이어의 직경은 0.5 내지 2mm가 적당하다.
또한, 상기 메쉬네트(32)는 와이어대신 두게 0.5 내지 2mm의 극저탄소강 또는 전기강판소재를 폭 1 내지 10mm로 절단한 판재로 구성하여 압연유의 흐름과 평행하도록 상기 폴피스(31a)(31b)사이에 적층배치하여도 좋다.
한편, 상기 본체케이스(10)의 상,하단부에는 역세용 유체가 유입되는 역세용 유입라인(36a)과 상기 필터부(30)를 통과한 역세용 유체가 유출되는 역세용 유출라인(37a)이 각각 연통연결되며, 여과시 팽창작동되어 상기 유입,유출라인(36a)(37a)을 차단하고, 역세시 수축작동되어 상기 필터부(30)의 상,하단을 밀폐하는 상,하부피스톤밸브(36)(37)를 갖추어 구성한다. 여기서, 상기 필터부(30)의 역세작업을 위해서 상기 유입라인(36a)으로 유입되는 역세용 유체는 압축공기 또는 온수, 냉수등을 선택적으로 사용한다.
그리고, 상기 하부피스톤밸브(37)는 상기 필터부(30)측으로 유입되는 역세용 유체의 압력(P)이 과도할 경우, 역세용 유체를 비상배출라인(38)으로 배출할수 있도록 스프링부재(38a)에 탄성지지된다.
상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 작용에 대해서 설명한다.
먼저, 압연설비에서 사용된 압연유는 재활용하기 위해서 저장탱크(2), 호프만 필터(3)를 연속하여 거치면서 수백마이크론(㎛)이상의 조대한 이물질이 되지만, 그 이하의 크기를 갖는 철계미립자는 압연유에 포함된 상태이다.
이러한 철계미립자를 갖는 압연유는 유입라인(3a)을 통하여 제 1챔버(11)내로 유입되어 본체케이스(10)내에 수용된 필터부(30)를 거쳐서 상기 제 1챔버(12)와 대응하는 제 2챔버(12)측으로 유출되는 압연유흐름을 형성하게 된다.
상기 본체케이스(10)의 외주면과 면접하는 부위가 연통된 제 1,2챔버(11)(12)를 통하여 압연유가 필터부(30)를 통과하는 동안, 제 1,2요크(21)(22)에 권선된 코일(23)(24)측으로 각각 외부전원을 인가하게 되면, 상 기 제 1,2요크(21)(22)에 형성되는 자속이 제 1챔버(11)로부터 제 2챔버(12)측으로 흐르는 압연유의 흐름에 대하여 가로지르면서 상기 필터부(30)의 메쉬네트(32)를 강력하게 자화시키게 된다.
이러한 경우, 상기 메쉬네트(32)와 지지용 리본(33)사이의 틈새를 압연유가 통과하면서 철계미립자들은 강력하게 자화된 메쉬네트(32)에 부착되고, 나머지 압연유는 제 2챔버(12)를 통하여 재사용이 가능하도록 세정탱크(5)로 공급된다.
한편, 상기 필터부(30)를 구성하는 메쉬네트(32)에는 상기 필터부(30)의 장시간 여과작용으로 인하여 상기 메쉬네트(32)에 여과된 철계미립자 이물질의 침적량이 많아짐에 따라 가변되는 감자율(magnetic susceptibility)의 변화를 수시로 감지하는 자기유도센서(39)를 갖추어 구성한다.
이에 따라, 상기 필터부(30)의 메쉬네트(32)에 일정량의 이물질이 침적되어 상기 자기유도센서(39)에 감지되어 감자율이 사전에 설정된 값에 이르면, 상기 필터부(30)에 대한 역세 및 보수시기를 검출하여 작업자에게 알려주게 된다.
즉, 상기 자기유도센서(39)의 검출값에 의하여 상기 필터부(30)를 역세용 유체로서 역세하고자 하는 경우, 상기 제 1,2요크(21)(22)측으로의 전원공급을 차단하여 상기 필터부(30)의 메쉬네트(32)가 자력을 상실한 상태에서, 여과작업시 팽창작동되어 상기 필터부(30)의 상,하부단을 밀페하고 있던 상,하부피스톤밸브(36)(37)를 수축작동시켜 상기 필터부(30)의 상,하부를 개방하면서 역세용 유입,유출라인(36a)(37b)도 함께 개방한다.
이러한 상태에서, 상기 역세용 유입라인(36a)측으로 압축공기, 온수 및 냉수 와 같은 역세용 유체를 공급하면, 전원차단에 의해서 자력을 상실한 메쉬네트(32)로부터 탈락된 철계 미립자는 일측에서 일시에 공급되는 역세용 유체와 더불어 타측으로 이동된 다음, 역세용 유출라인(37a)을 통하여 외부로 배출되어 상기 메쉬네트(32)를 청소할수 있는 것이다.
그리고, 상기 필터부(30)의 교체 및 보수작업은 상기 본체케이스(10)의 상,하단부에 플랜지연결된 상,하부피스톤밸브(36)(37)를 분해한 다음, 육면체로 구성된 카트리지타입의 필터부(30)를 외부로 인출하여 새로운 것으로 교체하거나 보수작업을 수행한다.
따라서, 상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 일방향으로 흐르는 압연유에 대하여 가로지르는 방향으로 자속을 통과시켜 메쉬네트를 자화시킴으로서, 압연유에 함유된 철계미립자를 여과할수 있기 때문에 압연유의 여과효율을 높이고, 압연유의 사용수명을 연장할수 있다.
또한, 필터부를 조립식 카트리지타입으로 간편하게 교체할 수 있기 때문에, 작업자가 보수 및 정비작업을 용이하게 수행할수 있으며, 여과되어 철계 미립자가 침적됨에 따라 변화하는 자화능력을 프로그램으로 자동화된 세정스케줄에 의하여 압연유 여과작업을 자동으로 수행함으로서 작업자의 작업성을 종래에 비하여 현저히 향상시킬수 있는 효과가 얻어진다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명 이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.
Claims (7)
- 압연설비의 강판압연공정에서 사용된 압연유가 저장되는 저장탱크(2)와, 상기 압연유에 함유된 이물질을 제거하는 호프만필터(3)와 세정탱크(5)사이에서 철계미립자 이물질을 여과하는 장치에 있어서,상기 호프먼필터(3)와 유입라인(3a)을 매개로 연결되어 압연유가 유입되는 제 1챔버(11)와, 상기 세정탱크(5)와 유출라인(5a)을 매개로 연결되어 압연유가 배출되는 제 2챔버(12)를 좌우양측면에 각각 연통배치한 중공형 본체케이스(10)와,상기 중공형 본체케이스(10)의 또다른 좌우양측면에 단부가 접하고, 전원인가시 상기 제 1,2챔버(11)(12)사이의 연장선을 가로지르는 방향으로 자속을 통과시킬수 있도록 일정량의 코일(23)(24)이 권취된 제 1,2요크(21)(22) 및상기 제 1,2요크(21)(22)사이를 통과하는 자속에 의해서 자화되어 상기 제 1챔버(11)로부터 제 2챔버(12)측으로 흐르는 압연유에 함유된 철계미립자를 여과할수있도록 상기 제 1,2챔버(11)(12)와 서로 대응하는 상기 본체케이스(10)의 내부공간에 설치되는 필터부(30)를 포함하고,상기 본체케이스(10)의 상,하단부에는 역세용 유체가 유입되는 역세용 유입라인(36a)과 상기 필터부(30)를 통과한 역세용 유체가 유출되는 역세용 유출라인(37a)이 각각 연통연결되며, 여과시 팽창작동되어 상기 유입,유출라인(36a)(37a)을 차단하고, 역세시 수축작동되어 상기 필터부(30)의 상,하단을 밀폐하는 상,하부피스톤밸브(36)(37)를 갖추어 구성하며,상기 하부피스톤밸브(37)는 상기 필터부(30)측으로 유입되는 역세용 유체의 압력(P)이 과도할 경우, 역세용 유체를 비상배출라인(38)으로 배출할수 있도록 스프링부재(38a)에 탄성지지되며,상기 필터부(30)에는 장시간 여과작용으로 여과된 철계미립자 이물질의 침적량이 많아짐에 따라 가변되는 감자율(magnetic susceptibility)의 변화를 수시로 감지하는 자기유도센서(39)를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 압연유순환정화용 전자기 필터.
- 제 1항에 있어서,상기 필터부(30)는 상기 제 1,2요크(21)(22)와 일대일 서로 대응배치되는 되는 한쌍의 폴피스(pole piece)(31a)(31b)와, 상기 폴피스(31a)(31b)사이에 지지 용 리본(33)을 매개로 하여 반복적층되는 메쉬네트(32) 및 상기 본체케이스(10)내에서의 착탈이 용이하도록 육면체로 구성되며, 각면이 메쉬로 이루어져 상기 폴피스(31a)(31b), 메쉬네트(32) 및 리본(33)이 수용되는 카트리지타입의 필터케이스(34)로 구성됨을 특징으로 하는 압연유순환정화용 전자기 필터.
- 제 2항에 있어서,상기 필터부(30)의 폴피스(31a)(31b)와 메쉬네트(32)는 상기 제 1챔버(11)로부터 제 2챔버(12)측으로 흐르는 압연유의 흐름과 동일한 길이방향으로 나란하게 배치됨을 특징으로 하는 압연유순환정화용 전자기 필터.
- 제 2항에 있어서,상기 메쉬네트(32)는 두게 0.5 내지 2mm의 직경의 철-니켈(Ni; 42~80 무게 중량%) 와이어로 구성되거나, 극저탄소강 또는 전기강판소재를 폭 1 내지 10mm로 절단한 판재로 구성하여 압연유의 흐름과 평행하도록 상기 폴피스(31a)(31b)사이에 적층배치함을 특징으로 하는 압연유순환정화용 전자기 필터.
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