KR100930515B1 - 에지히터 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에지히터 보호장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 조압연공정시 스래브 표면의 스케일을 제거하기 위하여 설치되는 스케일 제거장치로부터 비산되는 고압수가 에지히터로 비산되지 않도록 차단하는 에지히터 보호장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 에지히터 보호장치는, 열간압연공정중 디스케일 장치로부터 비산되는 고압수의 수분제거 및 에지히터(20)측으로의 비산을 차단되도록 디스케일 장치 전방에 설치되는 수평핀치롤(50)을 가지는 에지히터 보호장치에 있어서, 에지히터(20)쪽으로 비산되는 디스케일 장치의 고압수를 차단하도록 수평핀치롤(50)의 전방 양측에 각각 배치되어 압연재(10)의 폭변화에 따라 압연재(10)측으로 선회되는 한 쌍의 수직롤러(100); 수직롤러(100)의 양단에 각각 고정되는 고정단(210)과, 고정단(210)으로부터 수평연장되는 자유단(220)을 가지며, 자유단(220)을 중심으로 회전됨으로써 수직롤러(100)를 선회시키는 롤러가이드(200); 롤러가이드(200)가 회전되도록 자유단(220)에 회전축 양단이 결합되는 스텝모터(300); 및 스텝모터(300) 회전축의 회전각을 제어하는 제어부(400)를 포함한다.

에지히터, 에지히터보호, 스케일제거장치, 디스케일링, 비산수

Description

에지히터 보호장치{Apparatus for protecting edge heater}

도 1은 종래의 조압연공정을 나타내는 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 에지히터 보호장치를 나타내는 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...압연재 20...에지히터

50...수평핀치롤 100...수직롤러

110...냉각체 200...롤러가이드

210...고정단 220...자유단

300...스텝모터 400...제어부

본 발명은 에지히터 보호장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 조압연공정시 스래브 표면의 스케일을 제거하기 위하여 설치되는 스케일 제거장치로부터 비산되는 고압수가 에지히터로 비산되지 않도록 차단하는 에지히터 보호장치에 관한 것 이다.

일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 연속주조에 의해 생산된 압연재(1)는 그 두께가 60mm~120mm 정도로 얇기 때문에 이송되는 과정중, 열복사 표면적이 넓은 에지부의 온도가 급락되는 현상이 나타난다. 에지부의 온도급락현상은, 열연코일에서 발생되는 표면결함의 주요원인이 되기 때문에, 온도급락에 따른 열보상 및 온도보상을 위하여 에지히터(2)가 설치된다. 이 에지히터(2)는 압연재(1)를 이송하는 롤러테이블(3)의 양측에 각각 설치되어 롤러테이블(3)을 통해 장입되는 압연재(1)의 장입신호를 전달받아 압연재(1) 양측의 에지부를 가열시키도록 작동된다.

한편, 압연재(1)는 시간이 경과함에 따라 표면에 스케일이 형성된다. 이 스케일이 제거되지 않은 상태에서 압연재(1)를 압연하게 되면, 스케일이 압연재(1) 표면에 압입되어 제품표면에 결함을 유발시키므로 일반적으로, 열간압연공정에서는 압연재(1)를 예비 압연하는 조압연기의 입구, 출구 및 사상압연기 입구측에 스케일을 제거하는 디스케일(descailing)장치(4)가 각각 설치된다.

디스케일 장치(4)는, 고압수 분사용 노즐(4a)를 통하여 100-200kgf/cm²의 고압수를 압연재(1) 표면에 진행방향의 역방향으로 15˚경사지게 분사시키는 장치로서, 압연재(1)의 표면을 급냉을 통해 스케일과 압연재 기지조직 사이에 열응력을 발생시켜 스케일에 수직크랙을 유발시킨 뒤, 고압수 압력으로 스케일을 제거한다.

디스케일 장치(4)는 분사되는 고압수의 분사량 및 분사압력이 증대될수록 압연재(1) 표면에 형성된 스케일을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 반면, 다량의 고압수가 디스케일 장치(4) 주위로 비산된다.

특히, 전방에 설치된 에지히터(2)쪽으로 고압수가 비산될 경우, 에지히터(2)의 전기단락 현상을 유발시킬 뿐 아니라, 이로 인한 히팅성능의 저하로 압연재(1)의 에지부에 대한 열보상 및 온도 보상이 이루어지지 않아 완성되는 열연코일의 에지부 품질이 떨어지며, 결국 에지히터(2)의 수명을 단축시키는 주요한 원인이 된다.

따라서, 디스케일 장치(4)의 고압수로부터 에지히터(2)를 보호하기 위한 에지히터 보호장치로서, 에지히터(2)와 디스케일 장치(4) 사이에 수평핀치롤(5)이 설치된다.

수평핀치롤(5)은, 압연재(1)의 상면과 하면에 각각 밀착되는 상,하부롤러(5a,5b)로 이루어지며, 롤러테이블(3)의 양측을 가로질러 수평설치된다. 수평핀치롤(5)은, 디스케일 장치(4)를 거친 압연재(1)를 상,하부롤러(5a,5b)사이로 통과시켜 압연재(1) 표면에 존재하는 수분들을 제거시키는 동시에 에지히터(2)의 전방을 차단함으로써, 에지히터(2)측으로 고압수가 비산되는 것을 방지한다.

그러나, 수평핀치롤(5)은, 어느 정도 에지히터(2)측으로 비산되는 고압수를 정면에서 차단하는 효과는 있으나, 롤러테이블(3)을 통해 이송되는 압연재(1)들의 폭이 다양하기 때문에, 이러한 폭변화로 인해 압연재(1)의 양측 에지부와 수평핀치롤(5)을 구성하는 상,하부롤러(5a,5b) 사이에는 커다란 공간(A)이 형성되며, 이 공간(A)을 통해 고압수의 일부가 에지히터(2)측으로 비산되는 문제점이 발생한다.

따라서, 종래의 에지히터 보호장치로는 에지히터(2)로 비산되는 디스케일 장 치(4)의 고압수를 완벽하게 차단하기 어렵다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 디스케일 장치로부터 비산되는 고압수가 압연재의 폭변화로 인해 발생되는 수평핀치롤의 상,하롤러 사이의 공간을 통해 에지히터쪽으로 비산되지 않도록 차단할 수 있는 에지히터 보호장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 열간압연공정중 디스케일 장치로부터 비산되는 고압수가 에지히터로 비산되는 것을 차단하고 고압수에 의해 발생된 압연재 표면의 수분을 제거하기 위하여, 디스케일 장치 전방에 설치되는 수평핀치롤을 가지는 에지히터 보호장치에 있어서,

에지히터쪽으로 비산되는 디스케일 장치의 고압수를 차단하도록 수평핀치롤의 전방 양측에 각각 배치되어 롤러테이블을 통해 장입되는 압연재의 폭변화에 따라 압연재측으로 선회되는 한 쌍의 수직롤러;

수직롤러의 양단에 각각 고정되는 고정단과, 고정단으로부터 수평연장되는 자유단을 가지며, 자유단을 중심으로 회전됨으로써 수직롤러를 선회시키는 상,하부롤러가이드;

상,하부롤러가이드의 각 자유단에 회전축 양단이 결합되어 상,하부롤러가이 드를 회전시키는 스텝모터; 및

압연재의 폭에 따라 스텝모터 회전축의 회전각을 제어함으로써 수직롤러의 선회각도를 조절하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 수직롤러는 고온의 압연재에 의해 손상되지 않도록 냉각수가 내측을 순환하는 냉각체가 내측에 삽입되는 것이 바람직하다.

또한, 상,하부핀치롤가이드의 회전이 정확하게 이루어지도록 스텝모터의 회전축에 연결되는 감속기가 더 설치될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에지히터 보호장치는, 에지히터(20)와 수평핀치롤(50)의 사이에, 선회에 의하여 에지히터(20)쪽으로 비산되는 디스케일 장치의 고압수를 차단하는 수직롤러(100)가 설치된다. 이 수직롤러(100)의 양단에 롤러가이드(200)가 각각 고정되며, 롤러가이드(200)의 자유단에 롤러가이드(200)를 회전시키도록 스텝모터(300)가 결합된다. 제어부(400)는, 이송되는 압연재(10)의 폭을 감지하여 스텝모터(300)의 회전축의 회전을 제어하며, 이에 따라 수직롤러(100)의 선회각도가 조절된다.

수직롤러(100)는, 수평핀치롤(50)의 전방(에지히터측) 양측에 각각 배치되며, 롤러테이블을 통해 이송되는 압연재(10)의 양측으로 밀착되도록 선회된다.

수직롤러(100)의 직경은, 두 수직롤러(100)의 직경의 합이 수평핀치롤(50)의 길이(L)와 압연재 최소폭(W)의 차보다 크도록 하여, 수평핀치롤(50)과 압연재(10)의 폭변화에 의해 압연재(10)의 양측으로 형성되는 공간을 충분히 차단할 수 있도록 제작된다. 이를 식으로 표현하면 다음과 같다.

수직롤러 직경>(수평핀치롤 길이(L)-압연재 최소폭(W))/2

한편, 수직롤러(100)가 선회하여 압연재(10)에 밀착되면, 압연재(10)의 고온에 의해 수직롤러(100)가 손상되므로 이러한 현상을 방지하기 위하여 수직롤러(100)의 내측에 냉각체(110)를 삽입하는 것이 바람직하다. 이 냉각체(110)의 내측으로는 냉각수가 순환된다.

수직롤러(100)의 상,하단에는 롤러가이드(200)가 각각 설치된다. 롤러가이드(200)들은, 수직롤러(100)의 단부에 고정되는 고정단(210)과, 고정단(210)으로부터 수직롤러(100)의 외측으로 수평연장되는 자유단(220)을 가지며, 자유단(220)과 자유단(220)을 수직으로 연결하는 회전축을 가지는 스텝모터(300)가 설치된다.

스텝모터(300)의 회전축 양단부는 롤러가이드(200)의 자유단(220)들에 각각 정역회전이 가능하게 결합되며, 롤러테이블로 이송되는 압연재(10)의 폭을 감지한 제어부(400)에 의해 회전축의 회전각이 제어된다.

제어부(400)는 압연재(10)의 폭에 따라 미리 입력된 프로그램에 의해 스텝모터(300) 회전축의 회전각을 제어하는 PLC(programmable logic computer)가 채용될 수 있다.

한편, 스텝모터(300)의 회전축과 연결되어 스텝모터(300) 회전축의 회전속도를 감속시키는 감속기(310)가 설치되는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 롤러가이드(200)의 회전량 및 수직롤러(100)의 선회각도가 보다 정확하게 제어될 수 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 열간압연공정시 롤러테이블을 통해 압연재(10)가 이송되면, 이송되는 압연재(10)의 폭은 제어부(400)로 입력되며, 제어부(400)는 자체 프로그램에 의해 압연재(10)의 폭에 따른 스텝모터(300) 회전축의 회전각을 연산한 후 스텝모터(300)를 작동시킨다.

스텝모터(300)가 작동되면, 롤러가이드(200)들은 자유단(220)을 중심으로 압연재(10)측으로 수평회전되며, 이에 따라 롤러가이드(200)에 결합된 수직롤러(100)는 압연재(10)의 측면을 향해 선회된다.

수직롤러(100)의 선회가 완료되면, 수직롤러(100)와 압연재(10)는 약 10mm정도의 간격을 유지하게 되는데, 이는 수직롤러(100)가 고온의 압연재(10)와 접촉되어 수직롤러(100)의 외측면이 손상되는 것을 방지하도록 하기 위함이다. 이러한 수직롤러(100)의 선회각도 제어는 상술한 바와 같이, 압연재(10)의 폭변화에 따른 제어부(400)의 제어를 통해 이루어진다.

상기의 작동과정이 완료된 후, 디스케일 장치를 통과한 압연재(10)가 수평핀치롤(50)을 통과하게 되는데, 이미 수직롤러(100)가 압연재(10)의 폭에 맞추어 선회되어 압연재(10)의 양측에 밀착 배치되어 있는 상태이므로, 종래와 같이, 압연재(10)의 폭이 변화하면서 발생되는 수평핀치롤(50)의 상,하롤러(51,52) 사이의 공간을 통해 디스케일 장치의 압력수가 비산되는 것이 차단됨으로써 에지히터가 보호된다.

다음의 표 1에서는, 본 발명에 따른 에지히터 보호장치를 이용하여 종래기술에 따른 에지히터 보호장치와의 에지히터 가동율을 비교실험하였다.

실험조건은, 디스케일 장치의 분사노즐과 압연재의 표면간의 수직거리를 80-160mm로 하고 고압수의 분사압력을 50-150kgf/cm²로 변화시키면서 분사유량이 14l/min이 되도록 하였다. 그리고, 에지히터 가동율은 생산가능시간 대비 비산수에 의해 전기단락이 일어나는 시간 및 정비소요 시간의 비율을 의미한다.

구분	분사거리(mm)	고압수 분사압(bar)	에지히터 가동율(%)
종래기술	80	50	40
본 발명	80	50	100
	120	100	100
	160	150	100

표 1을 살펴보면 종래기술의 경우 에지히터 가동율이 40%인 반면, 본 발명의 경우 에지히터의 가동율이 100%로서 이는, 본 발명에 따른 에지히터 보호장치를 적용할 경우, 에지히터의 전기단락 현상이 한 건도 발견되지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한, 고압수의 분사압 및 분사거리를 달리할 경우에도 본 발명에 따른 에지히터 보호장치는 에지히터로 비산되는 고압수를 효과적 차단하고 있다는 것을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 에지히터 보호장치에 따르면, 압연재의 폭에 따라 선회각도가 가변되는 수직롤러를 수평핀치롤의 전방에 설치하여, 디스케일 장치 로부터 비산되는 고압수가 압연재의 폭변화에 따라 발생되는 수평핀치롤 사이의 공간을 통해 에지히터쪽으로 비산되는 것을 차단함으로써, 에지히터의 전기단락현상이 방지되어 에지히터가 손상되는 것을 방지할 수 있으며 이에 따라, 에지히터의 히팅성능 향상으로 인해 완성되는 열연코일의 에지부 품질이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 열간압연공정중 디스케일 장치로부터 비산되는 고압수가 에지히터(20)로 비산되는 것을 차단하고 고압수에 의해 발생된 압연재(10) 표면의 수분을 제거하기 위하여, 디스케일 장치 전방에 설치되는 수평핀치롤(50)을 가지는 에지히터 보호장치에 있어서,

   에지히터(20)쪽으로 비산되는 디스케일 장치의 고압수를 차단하도록 수평핀치롤(50)의 전방 양측에 각각 배치되어 롤러테이블을 통해 장입되는 압연재(10)의 폭변화에 따라 압연재(10)측으로 선회되는 한 쌍의 수직롤러(100);

   수직롤러(100)의 양단에 각각 고정되는 고정단(210)과, 고정단(210)으로부터 수평연장되는 자유단(220)을 가지며, 자유단(220)을 중심으로 회전됨으로써 수직롤러(100)를 선회시키는 롤러가이드(200);

   롤러가이드(200)가 회전되도록 롤러가이드(200)의 자유단(220)에 회전축 양단이 결합되는 스텝모터(300); 및

   압연재(10)의 폭에 따라 스텝모터(300) 회전축의 회전각을 제어함으로써 수직롤러(100)의 선회각도를 조절하는 제어부(400)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에지히터 보호장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수직롤러(100)는,

   고온의 압연재(10)에 의해 손상되지 않도록 냉각수가 내측을 순환하는 냉각체(110)가 내측으로 삽입된 것을 특징으로 하는 에지히터 보호장치.
3. 제 1항에 있어서,

   롤러가이드(200)의 회전이 정확하게 이루어지도록 스텝모터(300)의 회전축과 연결되는 감속기(310)가 더 설치되는 것을 특징으로 에지히터 보호장치.

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