KR100758477B1

KR100758477B1 - 가변 폭 대응형 워터커튼 장치

Info

Publication number: KR100758477B1
Application number: KR1020010080981A
Authority: KR
Inventors: 김진희; 서상국; 정순찬; 이덕원
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2007-09-12
Also published as: KR20030050535A

Abstract

본 발명은 열연공장 사상압연기에서 사상압연 후면 온도를 조절하기 위한 워터 커튼 장치에 관한 것으로써, 보다 상세히는 사상압연기 스탠드 사이에 설치 되어 폭 방향으로 균일하게 냉각수를 분사하면서, 연속되는 압연 소재에 따라 변화하는 스트립의 폭에 즉시 대응하여 냉각수 커튼 폭이 조절되는 균일 유량을 유지하는 가변 폭 대응형 워터 커튼 장치에 관한 것이다.

본 발명은 사상압연기에서 사상압연 후면 온도 조절 시 사상압연기 조업서버에서 압연되는 소재의 폭 정보를 PLC(PROGRAM LOGIC CONTROLLER)로 전송 시켜 PLC와 전자변을 통해 냉각수밸브개폐실린더를 제어하여 해당되는 밸브가 자동으로 개폐 되면서 연속되는 압연 소재의 폭 변화에 따라 즉시 대응하여 냉각수 커튼 폭이 자동으로 균일하게 분사 되도록 함으로써, 폭 방향 재질편차와 냉각수가 과다하게 소모되는 것을 방지 할 수 있는 균일 유량을 유지하는 가변 폭 대응형 워터 커튼 장치를 제공한다.

사상압연기, 냉각수, 워터커튼, 버퍼링, 분사

Description

가변 폭 대응형 워터커튼 장치{WIDTH MATCHING TYPE WATER CURTEN}

도1은 종래의 워터커튼 형성 및 장치를 도시한 상세 사시도이다.

도2는 일반적인 열연강판의 개략적 제조 공정도이다.

도3은 본 발명의 냉각수 자동 개폐장치를 도시한 분해사시도이다.

도4a는 본 발명의 다공판이 형성된 상층부 냉각수 분리격실 분해사시도이다.

도 4b는 본 발명의 냉각수 버퍼링장치를 도시한 분해사시도이다.

도 5는 본 발명의 본체함과 고정지지부를 도시한 분해사시도이다.

도 6은 본 발명인 가변 폭 대응형 워터 커튼장치의 조립 완성도이다.

도 7은 본 발명인 가변 폭 대응형 워터 커튼장치의 작동 상황도이다.

도 8은 워터커튼 형성을 위한 냉각수 버퍼링장치의 부분 상세도이다.

도 9는 본 발명에 의한 워터커튼 장치의 설치상태도이다.

도 10은 본 발명에 의한 열연강판의 개략적 제조 공정도이다.

도11은 본 발명인 가변 폭 대응형 워터 커튼장치의 작동 순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1; 냉각수 2; 스트립

5; 사상압연기 30;상층격실

41;하층격실 101; 전자변

120; 밸브개폐실린더 129; 본체상판

130; 다공 밸브 스템판 203;다(多)구멍 분사판

205; 격실분리판 301;버퍼플레이트(BUFFER PLATE)

315;워터 커튼 형성대 401;본체함

402,403;본체함 고정지지대

일반적으로 제2도에 도시 된 바와 같이 열간 압연 공정은 가열로(3)에서 1200 ~ 1300℃로 가열되어진 슬라브(Slab)를 조압연기(4) 및 사상압연기(5) 압연 종료 시까지 상변태 온도 이상을 계속 유지하면서 원하는 두께로까지 압연한 다음, 런-아웃 테이블(Run Out Table)(6)에서 각 규격의 재질에 맞는 냉각 온도까지 신속하게 냉각하여 권취기(7)에서 권취 함으로 공정을 종료하는 것이다. 이러한 과정에 서 사상압연기(5) 후면에서의 스트립(Strip)(2) 온도(Finishing Delivery Temperature; FDT)와 권취 전면에서의 스트립 온도(Coil Temperature; CT)는 강재의 재질을 결정하는 매우 중요한 인자이다. 즉, 사상압연 후면 온도 및 권취 온도는 금속의 결정 입자 조직에 크게 영향을 주는 것으로, 특히 인장강도(Tensile Strength; TS), 항복 강도(Yield Point; YP), 연신율(Elongation; EL)을 결정하는 주요 인자이므로 원하는 스트립(2)의 재질을 얻기 위해서는 이들 사상압연 후면 온도 및 권취 온도를 적절하게 제어하는 것이 필요하다.

또한, 열연강판의 냉각은 사상압연기(5) 전면에서 공기 접촉에 의한 대류 냉각과, 테이블 롤러(6)에 의한 전도 냉각 및 압연 중에 있어서 압연롤과의 접촉에 의한 열전도 및 디스켈링, 롤 냉각수 등에 의한 대류냉각 효과 등에 의하여 온도가 낮아진다.

그러므로.이를 방지하기 위하여 사상압연 속도를 증가시키면 통판 시간이 짧아지고 온도 강하가 적어지게 되어 사상압연 후면의 온도를 상승시키는 효과를 얻을 수 있는데 이때,사상압연 후면의 온도를 효과적으로 제어하기 위하여 워터커튼 장치를 사상압연기 사이에 설치하여 사용한다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 워터커튼장치는 냉각수공급관(11)을 통해 공급되는 냉각수(1)가 냉각수헤더(12)에 저장되지 않고 곧바로 냉각수배출구(14)를 통해 열연강판(2)의 상부로 분사되기 때문에 고온에 노출되어 있는 냉각수배출구를 냉각시킬 수 없게 된다. 따라서, 냉각수배출구(14)에는 열연강판(2)의 복사열에 의해 열변형이 심하게 발생되고 이로인하여 열연강판(2)의 폭 방향으로 불균일한 냉 각커튼 및 난류을 형성하기 때문에 열연강판(2)의 불균일한 냉각을 유발시킬 뿐 아니라 냉각능력이 현저히 떨어지게 된다.

또한, 설치 초기에는 워터커튼 형성이 양호하나 시간이 경과함에 따라 공급되는 냉각수의 폭 방향 압력분포가 불균일해지거나 일시적인 현상등에 의하여 결과적으로 열연강판에 떨어지는 냉각수의 폭 방향 유량이 불균일해지면서 동시에 열연강판이 폭 방향으로 불 균일하게 냉각되어 폭 방향 재질편차의 요인이 되고 있다.

그리고 냉각수가 분사되는 노즐의 구조적인 형상과 냉각수를 공급해주는 헤더에 대한 문제점을 살펴보면 노즐은 단순 사다리꼴 형상의 노즐로서 이론적으로는 공급되는 냉각수가 이상적인 압력분포 및 유량분포가 완전하게 폭 방향으로 균일한 경우에 만 노즐에서 분사되는 냉각수가 폭 방향으로 균일한 유량분포를 가지게 된다. 그러나 실제의 공정에서는 불가능하다고 할 수 있으며 오히려 노즐에 냉각수를 공급하는 헤더에서의 압력분포 및 유량분포는 헤더 및 노즐의 구조에 따라 불균일한 분포를 가질 수 밖에 없다.

그러므로 급격한 압력변화 및 작업의 진행에 따른 노즐의 열변형 및 스케일의 형성등에 의하여 노즐의 형상은 지극히 불균일해지고 이는 불균일 냉각을 더욱 부추기는 부작용이 나타남은 물론 냉각수 유량의 많고 적음에 대하여 폭 방향의 변화 정도가 일정하지 않기 때문에 열연강판의 폭 방향 온도 불균일을 유발시켜 재질편차의 요인이 되는 문제점이 있으며 또한, 압연되는 소재의 폭이 크거나 작음에 관계 없이 냉각수가 분사되는 폭 방향 분사 넓이는 항상 일정하여 협폭 작업 시 불필요한 냉각수가 과다하게 소모되고 스트립의 방사열에 의한 커튼 형성부의 열 변 형으로 폭 방향으로 커튼 형성이 균일하게 형성되지 않아 스트립의 불균일 냉각 현상을 초래함에 따라 재질 이상으로 인한 정상적인 제품 제조가 이루어지지 못하여 재 생산에 따른 제조원가 상승과 수요가 납기 지연이 발생되는 등의 많은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사상압연기에서 사상압연 후면 온도 조절 시 사상압연기 조업서버에서 압연되는 소재의 폭 정보를 PLC(PROGRAM LOGIC CONTROLLER)로 전송 시켜 PLC와 전자변을 통해 냉각수밸브개폐실린더를 제어하여 해당되는 밸브가 자동으로 개폐 되면서 연속되는 압연 소재의 폭 변화에 따라 즉시 대응하여 냉각수 커튼 폭이 자동으로 균일하게 분사 되도록 함으로써, 폭 방향 재질편차와 냉각수가 과다하게 소모되는 것을 방지 할 수 있는 균일 유량을 유지하는 가변 폭 대응형 워터 커튼 장치를 제공 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 사상 압연기에서 사상압연 후 압연강판의 후면 온도조절을 위한 워터 커튼 장치에 있어서, 실린더 로드의 끝단에 볼 밸브(110)가 연결된 다수개의 실린더(120); 상기 실린더 로드의 끝단에 장착된 볼 밸브(110)가 들어맞도록 형성된 원형의 홈(105)이 형성되고 중간에 직사각형 형상의 냉각수 유출홈(132)이 가공되어 있는 다공밸브 스템판(130)을 내장하고, 상기 실린더가 상기 냉각수 유출홈의 양측에 다수개 장착되며, 냉각수 유입 배관구가 상부에 형성되는 본체함(401); 상기 본체함의 내측 하부에 삽입되며, 중간의 냉각수 유출홈(132) 형성위치의 양측으로 다수개의 하층격실(41)을 형성하는 버퍼 플레이트(301)가 삽입되는 워터커튼 형성대(315); 압연강판의 폭 정보를 측정하여 저장하는 PLC; 및 상기 PLC로부터 압연강판의 폭 정보를 받아 실린더에 개폐신호를 전송하는 전자변(101);을 포함하는 가변 폭 대응형 워터커튼 장치를 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 냉각수 자동 개폐장치를 도시한 분해사시도이다. 도 4a는 본 발명의 다공판이 형성된 상층부 냉각수 분리격실 분해사시도이다. 도 4b는 본 발명의 냉각수 버퍼링장치를 도시한 분해사시도이다. 도 5는 본 발명의 본체함과 고정지지부를 도시한 분해사시도이다. 도 6은 본 발명인 가변 폭 대응형 워터 커튼장치의 조립 완성도이다.

본 발명은 내부 공간이 비어 있는 사각 형태로 워터커튼형성대(315)와 버퍼플레이트(301)및 다공판플레이트(203), 냉각수밸브개폐실린더(120)가 조립되는 본체함부(400)와, 냉각수(1)가 다구멍분사판(203)을 통해 한 쪽으로 집중되지 않고 균일하게 낙하되도록 하는 다공형분사부(200), 상기 다공형분사부(200)부의 다구멍분사판(203)을 통하여 낙하되는 냉각수(1)가 급격하게 워터커튼형성대(315)로 유입 되지 않고 균일하게 버퍼링 되게 하는 냉각수버퍼링부(300)부와, 압연되는 소재 폭 에 따라 해당 냉각수밸브가 자동으로 개폐되는 냉각수밸브개폐제어부(100)를 포함한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 본체함부(400)는 사각 형상에 내부가 빈 공간 형태로 상부는 개구되고 하부는 워터커튼형성대(315)가 자리하는 부분에 폭 방향으로 길게 분사개구홈(411)이 형성되어 있으며 그 외 나머지 부분은 밀봉되어 있다. 또한, 양 측면에는 본체함(401)을 고정할 수 있는 고정볼트(415)가 견고하게 용접 고정되어 있어 본체함고정지지대(402,403)의 수평보조대(405)의 홈에 삽입되어 고정너트(417)로 각각 결합되고, 본체함고정지지대(402,403)의 하부 베이스는 사상압연기(5) 사이 하부 바닥에 견고하게 고정되게 구성되어 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 냉각수버퍼링부(300)는 워터커튼형성대(315)가 긴 사각 블록 형상으로 내측으로 경사지게 모따기 되어, 두개의 분사개구홈(411) 양측에 용접하면, 측면에서 볼 때 냉각수(1)가 잘 수합되게 Y자 형상을 갖추고 상기 Y자 형상 위에 버퍼플레이트(301)의 하부M자형 부분이 삽입되어 긴밀하게 용접되어 워터커튼형성대(315)에 각각의 격실이 형성된다. 버퍼플레이트(301)의 중앙부 수직으로 절개홈(311)이 형성되어 상기 절개홈 안으로 함수직분리대(201)가 삽입되어 긴밀하게 용접 된다. 이때, 함수직분리대(201)는 각각의 격실 하부 냉각수(1)가 통과 될수 있게 본체함(401) 하부 바닥과 밀착 밀봉되어 있지 않고 약간의 수로 공간이 형성되어 있으며, 버퍼플레이트(301)의 정면은 본체함(401) 내부 면에 용접되어 각각의 격실을 갖추게 된다. 또한 버퍼플레이트(301)의 전면 상부에는 냉각수(1)가 통과되는 다 수개의 홈이 형성되 고 버퍼플레이트(301)의 격실과 동일한 간격으로 여러 개의 격실분리판(205)이 부착된 다구멍분사판(203)이 함수직분리대(201) 측면과 함께 용접 일체되어 격층을 이루도록 구성되어진다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 냉각수밸브개폐제어부(100)는 플레이트 형상에 다수개의 밸브스템공(115)이 형성되어 있고 중앙에는 밸브개폐실린더(120)의 제어를 받지 않는 직각 형태의 냉각수유출홈(132)이 가공된 다공밸브스템판(130)의 저면이 각각의 격실분리판(205) 상면과 함수직분리대(201) 상면에 전체적으로 용접 일체된다. 또한, 다공밸브스템판(130)의 측면은 본체함(401) 내부면에 각각 용접되게 구성되어 있고, 다공밸브스템판(130) 각각의 밸브스템공(115)에는 둥근볼 형태의 볼밸브(110)가 압연되는 소재 폭에 따라 밸브개폐실린더(120)의 작동에 의해 상하로 움직이면서 냉각수(1)을 통과 또는 차단시키는 역할을 하며 볼밸브(110)는 중앙에 밸브개폐실린더(120)의 실린더로드부(125)의 나사 부분과 체결 일체되도록 나사홈이 형성되어 있다.

그리고 본체함(401) 상부를 덮는 본체상판(129)은 밸브개폐실린더(120)의 실린더로드부(125)가 삽입되는 다수개의 통과홈(105)이 형성되어 있고, 상면 후부에는 냉각수유입배관구(151,152,153)가 각각 용접 연결되어 있으며 본체함(401) 상부 사방을 카바 형태로 덮어서 수밀이 유지되도록 한다. 또한, 각각의 다수개의 통과홈(105) 사이로 실린더로드부(125)가 삽입 통과되어 볼밸브(110)의 나사홈과 일체로 체결되며, 실린더로드부(125)와 일체된 다수의 밸브개폐실린더(120)는 본체상판(129)에 고정볼트로 각각 견고하게 조립되어진다. 본체함(401) 근접 위치 에는 다수의 밸브개폐실린더(120)를 제어하는 전자변(101)이 자리하고, 통판되는 열연강판(2)을 감지하는 감지센서(60,61)가 사상압연기4번 스탠드와 7번 스탠드 전단에 각각 설치된다. 또한, 운절실 내부에는 전자변(101)을 제어하는 PLC(21) 와 압연되는 소재 폭 정보를 PLC(21) 에 전송시켜 주는 사상압연기 조업서버(20)로 구성되어 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 가변 폭 대응형 워터커튼 장치의 작용을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 7은 본 발명인 가변 폭 대응형 워터 커튼장치의 작동 상황도이다. 도 8은 워터커튼 형성을 위한 냉각수 버퍼링장치의 부분 상세도이다. 도 9는 본 발명에 의한 워터커튼 장치의 설치상태도이다. 도 10은 본 발명에 의한 열연강판의 개략적 제조 공정도이다. 도11은 본 발명인 가변 폭 대응형 워터 커튼장치의 작동 순서도이다.

상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 작용을 도 7 내지 도 8을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 열연공장 생산되는 열연강판(1) 소재 폭 사양은 700㎜~1650㎜이며, 여기서 최소폭인 700㎜ 소재에 대하여는 냉각수 밸브 개폐실린더(120)는 작동하지 않게 된다. 하지만 워터커튼 형성에 관하여는 여타 소재와 동일하다.

압연사상압연 시작 전 사상압연기 조업서버(20)에서 압연되는 소재의 폭 정보를 PLC(21)(PROGRAM LOGIC CONTROLLER)로 전송시키면 PLC(21)에서는 수신한 폭 정보를 순간 저장하였다가 압연이 시작되어 사상압연기4번 스탠드 전단에 설치된 감지센서(60,61)가 통판되는 열연강판(2)의 선단부를 감지(차광)하면 동시에 냉각수유입배관구(P101~103)을 통해 냉각수(1)가 본체함(401) 내부 상층격실(30)로 유입되게 된다. 이때 압연되는 소재의 폭 크기에 따라 해당 전자변(101)에 각각 신호를 주면 신호를 받은 해당 전자변(101)은 냉각수밸브개폐실린더(120)를 각각 작동시키게 된다.

이때 미신호된 전자변(101)은 냉각수(1)가 통과 하지 못하도록 항상 냉각수밸브개폐실린더(120)을 하강 상태로 유지시켜 볼밸브(110)로 밸브스템공(115)을 폐쇄시키며, 냉각수 밸브개폐실린더(120)가 상승되면 실린더로드부(125)와 연결되어 밸브스템공(115)에 하강 닫혀 있던 볼밸브(110)가 상승되면서 개방된다. 이와 같이 개방되면, 개방된 밸브스템공(115) 안으로 냉각수(1)가 유입되어 중간층 다공분사판(203)의 각 격실(31)로 낙하되며 낙하되는 냉각수(1)는 다공분사판(203)의 분사공(204)을 통과하면서 균일하고 미세하게 다시한번 하층 격실(41)로 각각 낙하하게 된다.

상기와 같이 균일하게 낙하된 냉각수(1)는 함수직분리대(201)의 하부와 하층 격실(41~46)의 버퍼플레이트(301~308) 하부 틈새 수로를 통과하게 되는데, 이때 냉각수(1)는 버퍼플레이트(301)를 통과하면서 워터커튼형성대(315)로 직접 급격하게 통과되지 않고 수평 이동 →수직 상승 → 수직 하향되는 원리로 버퍼링 되면서 폭 방향으로 균일하게 분포되어 유입된다. 이러한 현상은 워터커튼형성대(315)에서 열연강판(2)에 분사될 때도 산란없이 그대로 유지되며, 균일 유량을 유지하는 가변 폭 대응형 워터 커튼이 형성되어 열연강판(2)을 폭 방향으로 균일하게 냉각시키게 된다. 이와 같이 작동을 하면서 통판 진행중인 열연강판(2)의 후단부가 사상압연기7번 스탠드 전단에 설치된 감지센서(61)를 통과(통광)하게 되면, 통과 감지 신호가 PLC로 보내지게 되고, 즉시 냉각수유입배관을 차단 시킴과 동시에 연속 제어로 감지센서(61)로 부터 통과 감지 신호을 받은 PLC는 각각의 해당 전자변(101)에 냉각수 밸브개폐실린더(120) 하강 신호를 보내면 전자변(101)의 제어를 받아 각각의 해당 냉각수 밸브개폐실린더(120)가 하강하게 된다. 이와 같이 하강하면 실린더로드부(125)에 연결된 각각의 볼밸브(110)가 밸브스템공(115)에 안착 수밀하게 되어 균일 유량을 유지하는 가변 폭 대응형 워터 커튼 장치의 작동이 종료되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 균일 유량을 유지하는 가변 폭 대응형 워터 커튼 장치를 적용하면 사상압연기에서 사상압연 후면 온도 조절 시 사상압연기 조업서버에서 압연되는 소재의 폭 정보를 PLC로 전송시켜 PLC와 전자변을 통해 냉각수밸브개폐실린더를 제어하여 해당되는 볼밸브가 자동으로 개폐 되면서 연속되는 압연 소재의 폭 변화에 따라 즉시 대응하고 버퍼플레이트를 통해 냉각수가 미세하게 분포되고 냉각수 커튼 폭이 자동으로 균일하게 분사되도록 함으로써, 폭 방향 재질편차와 냉각수가 과다하게 소모되는 것을 방지할 수 있는 우수한 효과를 기대 할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

사상 압연기에서 사상압연 후 압연강판의 후면 온도조절을 위한 워터 커튼 장치에 있어서,

실린더 로드의 끝단에 볼 밸브(110)가 연결된 다수개의 실린더(120);

상기 실린더 로드의 끝단에 장착된 볼 밸브(110)가 들어맞도록 형성된 원형의 홈(105)이 형성되고 중간에 직사각형 형상의 냉각수 유출홈(132)이 가공되어 있는 다공밸브 스템판(130)을 내장하고, 상기 실린더가 상기 냉각수 유출홈의 양측에 다수개 장착되며, 냉각수 유입 배관구가 상부에 형성되는 본체함(401);

상기 본체함의 내측 하부에 삽입되며, 중간의 냉각수 유출홈(132) 형성위치의 양측으로 다수개의 하층격실(41)을 형성하는 버퍼 플레이트(301)가 삽입되는 워터커튼 형성대(315);

압연강판의 폭 정보를 측정하여 저장하는 PLC; 및

상기 PLC로부터 압연강판의 폭 정보를 받아 실린더에 개폐신호를 전송하는 전자변(101);을 포함하는 가변 폭 대응형 워터커튼 장치.
제 1항에 있어서, 상기 워터커튼 형성대는 내측으로 경사지도록 Y자 형상을 갖추고, 긴 사각의 블록 형상으로 형성되며, 그에 삽입되는 버퍼 플레이트의 하부는 M자형을 이루어서 상기 워터커튼 형성대의 내측에 삽입되어 격실을 형성하는 것 을 특징으로 하는 가변 폭 대응형 워터커튼 장치.
제 1항에 있어서, 상기 냉각수 유출홈(132)은 상기 워터커튼 형성대 장착위치의 전방측으로 위치하여, 냉각수가 워터커튼 형성대에 직접 낙하되지 않도록 하여 균일 분포 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 가변 폭 대응형 워터커튼 장치.
제 1항에 있어서, 상기 워터커튼 형성대와 상기 다공밸브 스템판의 사이에 상층격실(31)을 형성하도록 격실분리판(205)을 포함하며 다수개의 분사공(204)이 형성된 다구멍 분사판(203)을 추가로 포함하여, 냉각수가 균일하고 미세하게 하층격실로 낙하되도록 하는 것을 특징으로 하는 가변 폭 대응형 워터커튼 장치.