KR100808360B1 - 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치 - Google Patents

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KR100808360B1
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air
strip
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cut spray
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KR1020060100725A
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김상길
정순찬
홍성국
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 열간 압연 스트립(strip)상의 이물질을 제거하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열연공장의 사상압연기 스탠드(stand) 및 스트리퍼(stripper)에 설치되어 스트립의 상부와 하부 표면에 분진(dust) 및 이물질이 낙하하여 혼입되는 것을 에어 스프레이를 통해 차단함으로써 스트립에 이물질 마크 혹은 표면 흠이 발생하는 것을 방지하는 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치에 관한 것이다.
본 발명은 에어(air)를 에어라인을 통해 에어 분사부로 공급하는 것을 제어하는 에어 제어부 및 상기 에어 제어부를 통해 공급되는 에어를 스트립의 상부 및 하부로 분사하는 에어 분사부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 스트립이 워크 롤에서 압연되기 전에 고압의 에어를 분사함으로써 스트립 표면에서 분진 및 이물질을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이물질 등이 스트립 표면에 혼입되는 것을 차단함으로써 제품 표면에서 흠이나 스캡(scab)의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 워크 롤에도 이물질에 의한 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 제품의 품질향상에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 효과도 있다.
워크 롤, 스트리퍼, 사이드 가이드, 에어 컷, 노즐

Description

압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치 { Device for Removing Dust and Scale from the Surface of a Rolled Strip }
도 1은 종래 기술에 따른 스트리퍼 및 사이드 가이드를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치의 개략도.
도 3은 도2의 이물질 제거노즐을 나타내는 사시도.
도 4는 도2의 이물질 제거노즐을 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 스트리퍼측 및 사이드 가이드측의 이물질 제거노즐의 설치상태를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치가 설치된 상태를 나타내는 사상압연기의 단면도.
< 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 >
10 : 스트리퍼(stripper) 11 : 사이드 가이드(side guide)
12 : 와이퍼(wiper) 13 : 와이퍼 프레임(wiper frame)
20 : 센터 컷 스프레이 헤더
22, 23, 24, 25 : 하부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더
26, 27 : 상부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더
28 : 에어 컷(air cut) 30, 31 : 이물질 제거노즐
40 : 자동 컨트롤 밸브 41 : 수동 컨트롤 밸브
42 : 전자변 43 : 에어라인
101 : 스트립과 노즐간의 거리 102 : 헤더와 노즐의 경사각
103 : 분사각 104 : 분사거리
S : 스트립(strip) F1~7 : 스탠드(stand)
본 발명은 열간 압연 스트립(strip)상의 이물질을 제거하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열연공장의 사상압연기 스탠드(stand) 및 스트리퍼(stripper)에 설치되어 스트립의 상부와 하부 표면에 분진(dust) 및 이물질이 낙하하여 혼입되는 것을 에어 스프레이를 통해 차단함으로써 스트립에 이물질 마크 혹은 표면 흠이 발생하는 것을 방지하는 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치에 관한 것이다.
철강 판재의 기초 원료인 핫 코일을 제조하는 열간 압연공정은 크게 조압연 과 사상압연 공정으로 구분되는데, 조압연은 주조기에서 이동되어 온 슬라브를 강판의 형태로 1차 압연하는 공정이며, 사상압연은 조압연된 강판을 최종 목표두께로 압연하여 열연 코일로 만드는 공정으로서 종래에는 슬라브를 하나씩 단속적으로 압연하는 것이 일반적이었다.
그러나, 종래와 같이 강판을 단속적으로 압연하는 경우에는 생산성이 낮아지게 될 뿐만 아니라, 압연속도가 가감속되는 강판의 선·후단부에서 압하율 변화에 따른 두께불량과 같은 품질 불량이 다량으로 발생될 수 있기 때문에 이를 극복하고자 강판과 강판을 접합한 후 이를 연속으로 압연하는 연속 열간압연 기술이 개발되었다.
일반적인 연속 열간압연을 위한 연속 열간압연 설비는 조압연기와 다수의 스탠드(stand)들로 구성된 사상압연기 및 권취기로 구성된다.
조압연기는 주조기로부터 공급된 슬라브를 사상압연 작업에 적합하도록 두께를 감소시켜 강판의 형태로 압연하는 장치로서, 조압연기에서 압연된 재료(Bar)는 6 ~ 7개의 압연 스탠드가 연속적으로 배열된 사상압연기에서 최종제품의 판두께로 압연된다. 그리고 각각의 압연 스탠드 사이에는 스트립(strip)이 측방향으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 사이드 가이드(side guide)가 구비되어있어 스트립의 선·후단부가 압연 스탠드의 사이를 주행할 때에 압연방향의 중심선에서 다소 이탈되더라도 사이드 가이드에 의해 안내되어 다음의 압연 스탠드로 유도되게 된다.
이와 같은 연속 열간압연 설비에 의해 행하여지는 연속 열간압연은 강판이 하나씩 순차적으로 압연되던 종래의 압연방법과는 달리 압연 중인 강판의 후단부와 이 강판의 다음에 압연될 강판의 선단부를 용접한 후 용접된 강판을 연속적으로 압연하는 방법으로서, 용접된 다수의 강판이 마치 하나의 강판과 같이 끊어지지 않고 연속적으로 압연되기 때문에 강판의 통판 및 가감속 시간이 감소되어 압연 생산성이 현저히 향상될 뿐 아니라, 종래의 압연 방식에서 고질적으로 발생되었던 강판 선·후단부의 품질불량이 크게 줄어들게 된다.
또한, 연속적으로 압연되기 때문에 압연유의 사용 제어가 용이해져 압연유의 사용량을 증가시키기 쉬우며, 그에 따라 압연 워크 롤과 강판 사이의 마찰력을 감소시켜 고압하 압연이 가능해짐으로써 새로운 특성의 강판 제품을 생산하는 것도 가능하다는 이점이 있다.
그러나, 전략제품 및 고부가가치를 갖는 핫스트립(hot strip)의 생산을 위한 연속 압연공정에 있어서 최종 스탠드 워크 롤에서 압연을 실시할 때 스트리퍼(10)의 상부 및 사이드 가이드(11)의 상부와 하부에 낙하되어 있던 분진, 이물질 등이 혼입되어 스트립(S)의 표면에 흡착된 상태에서 압연이 진행되는 경우, 압연롤과 스트립 사이의 압력 또는 압연롤 간의 압력에 의해서 스트립의 표면에 이물질 마크(roll mark) 혹은 표면 흠이 발생하여 제품의 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 스트립의 표면에서 이물질이나 스캡(scab)을 제거하지 않을 경우 차후 에 압연롤에 인입되는 강판의 표면에도 계속해서 흠이 발생하게 되는 문제점과, 최종 제품이 표면불량으로 인하여 불합격 처리될 경우 이를 다시 고철로 재생산을 해야 하므로 별도의 추가작업을 위한 시간 및 비용의 낭비가 소요된다는 문제점도 있다.
이에, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점들을 개선시키기 위한 것으로 그 목적은, 압연작업을 실시할 때 에어(air)를 고압으로 분사함으로써 스트립의 상부 및 하부 표면에 이물질이 순간적으로 낙하하여 스트립의 표면에 혼입되는 것을 사전에 차단하여, 압연되는 스트립의 표면에 이물질 마크 혹은 스캡 및 이에 따른 제품의 품질 불량이 발생하지 않도록 하는 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 에어(air)를 에어라인(43)을 통해 에어 분사부로 공급하는 것을 제어하는 에어 제어부; 및 상기 에어 제어부를 통해 공급되는 에어를 스트립의 상부 및 하부로 분사하는 에어 분사부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 기술적인 구성으로서 상기 에어 제어부는 전자변(42)의 전 기적 신호에 의해 에어라인(43)을 개폐하는 자동 컨트롤 밸브(40); 설비의 고장시 에어의 유입을 차단하는 수동 컨트롤 밸브(41); 외부로부터 공급되는 고압의 에어를 에어 분사부로 유도하는 에어라인(43); 및 상기 자동 컨트롤 밸브(40)의 개폐작동을 조정하는 전자변(42);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 기술적인 구성으로서 상기 에어 분사부는 고압의 에어 컷(air cut)(28)을 분사하여 스트립(S) 표면의 이물질을 제거하는 이물질 제거노즐(30, 31);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 기술적인 구성으로서 상기 이물질 제거노즐(30, 31)은 스트리퍼(S)의 와이퍼 프레임(13)에 소정의 각도를 가지고 기울어져 체결되는 센터 컷 스프레이 헤더(20)에 다수개가 결합되어 있고, 사이드 가이드(11)의 나팔관 상부면에 소정의 각도를 가지고 기울어져 체결되어있는 상부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(26, 27)에 다수개가 결합되어 있으며, 사이드 가이드(11)의 나팔관 하부면의 선단과 후단에 소정의 각도를 가지고 기울어져 체결되어있는 하부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(22, 23, 24, 25)에 다수개가 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 센터 컷 스프레이 헤더(20)와 상기 상부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(26, 27)에 결합되는 상기 이물질 제거노즐(30, 31)은 하향되도록 하고, 상기 하부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(22, 23, 24, 25)에 결합되는 상기 이물질 제거노즐(31)은 상향되도록 하며, 상기 이물질 제거노즐(30, 31)은 압연방향과 역방향이 되도록 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명인 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치의 구성과 작용을 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치의 개략도이고, 도 3은 도2의 이물질 제거노즐을 나타내는 사시도이며, 도 4는 도2의 이물질 제거노즐을 나타내는 평면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 스트리퍼측 및 사이드 가이드측의 이물질 제거노즐의 설치상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치가 설치된 상태를 나타내는 사상압연기의 단면도이다.
도 2에서는 본 발명인 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치의 전체 구성을 도시하고 있는데, 에어(air)를 에어라인(43)을 통해 에어 분사부로 공급하는 것을 제어하는 에어 제어부 및 상기 에어 제어부를 통해 공급되는 에어를 스트립의 상부 및 하부로 분사하는 에어 분사부로 이루어 진다.
한편, 상기 에어 제어부는 전자변(42)의 전기적 신호에 의해 에어라인(43)을 개폐하는 자동 컨트롤 밸브(40); 설비의 고장시 에어의 유입을 차단하는 수동 컨트롤 밸브(41); 외부로부터 공급되는 고압의 에어를 에어 분사부로 유도하는 에어라인(43); 및 상기 자동 컨트롤 밸브(40)의 개폐작동을 조정하는 전자변(42)으로 이 루어 진다.
또한, 상기 에어 분사부는 고압의 에어 컷(air cut)(28)을 분사하여 스트립(S) 표면의 이물질을 제거하는 이물질 제거노즐(30, 31)로 이루어 진다.
이하, 각 구성의 구조와 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.
도 2에 도시된 바와 같이, 외부의 고압펌프(도면 미도시)를 통해 공급되는 고압의 에어(air)는 에어라인(43)을 따라서 수동 컨트롤 밸브(41) 및 자동 컨트롤 밸브(40)를 거쳐 에어 분사부의 스프레이 노즐(30, 31)을 통하여 스트립(S)으로 분사된다.
상기 자동 컨트롤 밸브(40)에는 전자변(42)이 연결되게 되는데, 스트립(S)의 압연 작업전에 전단 스탠드 워크 롤(F1)에서 상기 스트립(S)이 통판되기 시작하면 하중 센서(load sensor, 도면 미도시)에서 전달된 제어 위치신호(F1 Stand Load On)를 받아 전자변(42)이 전기적 개방(Open)신호를 주게 되며, 이를 통해 상기 자동 컨트롤 밸브(40)가 개방되게 된다.
그리고, 압연 작업이 완료되면 최종 스탠드 워크 롤(F7)의 하중 센서(도면 미도시)로부터 제어 위치신호(F7 Stand Load Off)를 받아 상기 전자변(42)이 전기적 폐쇄(Close)신호를 주게 되며, 이를 통해 상기 자동 컨트롤 밸브(40)가 폐쇄된다. 따라서, 대기상태 중에서는 에어분사가 이루어지지 않아 에너지를 절약할 수 있으며, 다음 압연 작업을 위한 준비상태를 유지한다.
본 발명의 실시예에서와 같이 상기 자동 컨트롤 밸브(40)는 3 포지션 밸브를 사용하는 것이 바람직하며 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, 수동 컨트롤 밸브(41)는 일반적인 작업상황 하에서는 개방된 상태로 운행되어지지만, 상기 자동 컨트롤 밸브(40), 상기 전자변(42) 또는 기타 설비요소의 고장시에는 상기 수동 컨트롤 밸브(41)를 폐쇄하여 에어의 유입을 차단하고, 설비의 운행을 정지시킨 상태에서 이상요소의 교체나 수리를 할 수 있도록 하며, 수리가 완료된 후에는 다시 상기 수동 컨트롤 밸브(41)를 개방하여 운행을 재개하도록 한다.
자동 컨트롤 밸브(40)가 개방되게 되면, 고압의 에어는 에어라인(43)을 따라서 에어 분사부로 공급되어진다. 상기 에어 분사부는 스트리퍼(stripper)(10) 및 사이드 가이드(side guide)(11)에 체결되어 있는 이물질 제거노즐(30, 31)에서 고압의 에어 컷(air cut)(28)을 분사하여 스트립(S) 표면의 이물질을 제거하게 된다.
상기 이물질 제거노즐(30)은 센터 컷 스프레이 헤더(20)에 다수개가 소정의 간격으로 결합되어 구비되며, 상기 센터 컷 스프레이 헤더(20)는 상기 스트리퍼(10)의 와이퍼 프레임(wiper frame)(13)에 소정의 각도를 가지고 기울어져 체결되어 위치하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 상기 이물질 제거노즐(30)은 도 3 및 도 4에서와 같이 6개에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서 개수의 설계변경이 가능함은 물론이다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 상기 센터 컷 스프레이 헤더(20)는 도 3에서와 같이 1개에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서 2개 혹은 그 이상으로 설계변경이 가능함은 물론이다.
상기 이물질 제거노즐(31)은 상부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(26, 27)에 다수개가 소정의 간격으로 결합되어 구비되며, 상기 상부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(26, 27)는 상기 사이드 가이드(11)의 좌우 양측 나팔관 상부면에 각각 소정의 각도를 가지고 기울어져 체결되어 위치하게 된다.
또한, 상기 이물질 제거노즐(31)은 하부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(22, 23, 24, 25)에 다수개가 소정의 간격으로 결합되어 구비되며, 상기 하부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(22, 23, 24, 25)는 상기 사이드 가이드(11)의 좌우 양측 나팔관 하부면의 선단과 후단에 소정의 각도를 가지고 기울어져 체결되어 위치하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 상기 이물질 제거노즐(31)은 도 3 및 도 4에서와 같이 좌우측에 각각 2개씩으로 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서 개수의 설계변경이 가능함은 물론이다.
아울러, 도 3에서와 같이 상기 상부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(26, 27) 및 하부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(22, 23, 24, 25)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 각각 좌우측 1개씩 1쌍으로 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서 각각 2쌍 이상으로 설계변경이 가능함은 물론이다.
한편, 상기 센터 컷 스프레이 헤더(20)와 상기 상부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(26, 27)에 결합되는 상기 이물질 제거노즐(30, 31)은 하향되도록 위치하고, 상기 하부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(22, 23, 24, 25)에 결합되는 상기 이물질 제거노즐(31)은 상향되도록 위치하며, 상기 이물질 제거노즐(30, 31) 전체는 압연방향과 역방향이 되도록 결합되어진다.
도 3 내지 도 5에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 이물질 제거노즐(30, 31)의 설치개소를 도시하고 있으며, 보다 상세한 내용은 표1에 나타난 바와 같다.
스트리퍼측 사이드 가이드측
노즐 사양 3/8 KSH4560 3/8 KSH50110
스트립과 노즐간의 거리(101) 200mm 100mm
헤더와 노즐의 경사각(102) 15° 15°
분사각(103) 60° 110°
분사거리(104) 239mm 294mm
오버랩(over lap) 194mm 74mm
[표 1]에 나타난 바와 같이 스트립(S)과의 거리, 노즐의 경사각, 분사각 등의 설계에 따라서 상기 스트립(S)의 표면에 분진 및 이물질의 혼입을 유발하는 인자를 사전에 차단하여 바깥으로 밀어내도록 하는 에어 컷의 효율이 변경될 수 있으며, 특히 오버랩이 중요한 부분이라 할 수 있겠다.
한편, 헤더와 이물질 제거노즐(30, 31)은 10 ~ 20°의 범위내에서 경사각을 이루며 설치되도록 하되, 도 5에서 도시한 바와 같이 15°의 경사각을 이루도록 하는 것이 효율면에서 바람직하다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 스트립이 워크 롤에서 압연되기 전에 고압의 에어를 분사함으로써 스트립 표면에서 분진 및 이물질을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이물질 등이 스트립 표면에 혼입되는 것을 차단함으로써 제품 표면에서 흠이나 스캡(scab)의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 워크 롤에도 이물질에 의한 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 제품의 품질향상에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 효과도 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술사상이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 에어(air)를 에어라인(43)을 통해 에어 분사부로 공급하는 것을 제어하는 에어 제어부; 및 상기 에어 제어부를 통해 공급되는 에어를 스트립의 상부 및 하부로 분사하는 에어 분사부; 를 포함하여 이루어지는 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치에 있어서,
    전기적 신호에 의해 에어라인(43)을 개폐하는 자동 컨트롤 밸브(40)와, 설비의 고장 시 에어의 유입을 차단하는 수동 컨트롤 밸브(41)와, 외부로부터 공급되는 고압의 에어를 에어 분사부로 유도하는 에어라인(43)과, 상기 자동 컨트롤 밸브(40)에 전기적 신호를 제공하여 개폐작동을 조정하는 전자변(42)을 포함하는 에어 제어부; 및
    고압의 에어 컷(air cut)(28)을 분사하여 스트립(S) 표면의 이물질을 제거하기 위한 것으로서, 스트리퍼(10)의 와이퍼 프레임(13)에 소정의 각도를 가지고 기울어져 체결되는 센터 컷 스프레이 헤더(20)에 다수개가 결합되어 있고, 사이드 가이드(11)의 나팔관 상부면에 소정의 각도를 가지고 기울어져 체결되어 있는 상부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(26, 27)에 다수개가 결합되어 있으며, 사이드 가이드(11)의 나팔관 하부면의 선단과 후단에 소정의 각도를 가지고 기울어져 체결되어 있는 하부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(22, 23, 24, 25)에 다수개가 결합되어 이루어지는 이물질 제거노즐(30, 31)을 포함하는 에어 분사부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센터 컷 스프레이 헤더(20)와 상기 상부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(26, 27)에 결합되는 상기 이물질 제거노즐(30, 31)은 하향되도록 하고, 상기 하부 사이드 가이드 컷 스프레이 헤더(22, 23, 24, 25)에 결합되는 상기 이물질 제거노즐(31)은 상향되도록 하며, 상기 이물질 제거노즐(30, 31)은 압연방향과 역방향이 되도록 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연 스트립 표면의 분진 및 이물질 제거장치.
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