KR100936175B1 - 스케일 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스케일 제거장치에 관한 것으로서, 드라이캐스팅(dry casting) 및 열간직송압연 공정의 연속주조에서 제조되는 슬라브에 생성되는 스케일을 제거하기 위한 장치에 있어서, 고비중의 분말을 저장 및 공급하는 고압분말챔버; 상기 슬라브의 상부 및 하부에 위치되는 상부베이스 및 하부베이스; 상기 상부베이스 및 하부베이스에 설치되어 상기 고비중의 분말 및 압축 공기가 이동하는 매니폴드; 상기 매니폴드에 설치되어 상기 슬라브의 상하 표면에 상기 고비중의 분말을 분사하는 분사노즐; 상기 분사노즐이 상하로 이동하기 위한 조절실린더; 및 상기 상부베이스 및 하부베이스에 각각 설치되어 상기 슬라브를 이동시키는 구동롤을 포함하되, 상기 분사노즐은 고비중의 분말의 분사되는 압력의 크기에 따라 상하로 승강하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 슬라브의 온도 하락을 방지하면서 스케일을 제거할 수 있다.

슬라브, 스케일 제거, 드라이캐스팅, 열간직송압연

Description

스케일 제거장치{DEVICE FOR ELIMINATING SCALE}

본 발명은 스케일 제거장치에 관한 것으로서, 특히 드라이캐스팅(dry casting) 및 열간직송압연 공정의 연속주조에서 제조되는 슬라브의 온도 하락을 방지할 수 있는 스케일 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로, 드라이캐스팅(dry casting) 및 열간직송압연 공정에서와 같이 연속주조공정을 거친 직후, 또는 일관 제철소와 같이 연속주조와 압연공정이 분리되는 경우에는 열간압연 공정의 가열로(reheating furnace)에서 재가열된 압연재인 슬라브의 표면에 1차 스케일(scale)이 생성되고, 시간이 경과함에 따라 슬라브의 표면에 2차 스케일이 생성된다.

스케일이 생성된 슬라브로부터 스케일을 제거하지 않고 압연하면, 스케일이 슬라브의 표면에 압입되어 제품의 표면결함을 유발시킨다.

따라서, 종래 열간압연 공정에서 스케일 결함이 없는 제품을 생산하기 위해, 조압연장치의 입출측 및 사상압연장치의 입측에 스케일 제거장치를 설치하여 사용하고 있다.

이러한 스케일 제거방법에는 여러가지가 있는데, 그 중에서 직경이 약 165mm 인 고압수 분사용 헤더를 통하여 100-200 kgf/cm²의 고압수를 열연판 표면에 분사시키는 방법이 가장 일반적인 방법으로 알려져 있다.

상기 종래 방법은 스케일과 슬라브의 기지조직 사이에 열응력을 발생시키는 급냉 효과를 이용하여 스케일에 수직 크랙(crack)을 유발시킨 후 고압수에 의해 스케일을 제거되도록 하는 방법이다.

종래의 열간압연의 조압연 공정에서의 스케일 제거방법은 스케일제거 효율이 가장 중요한 관심사인데, 고압의 물로 스케일 제거를 하는 공정이므로 슬라브의 온도하락을 억제할 방법이 없다.

또한, 과도한 양의 고압수가 사용되는 경우 표면온도의 편차가 불균일하게 발생되어 표면의 스케일을 제거하는 비율에 편차가 발생하거나, 열연판의 표면줄무늬 결함이 발생할 수 있다.

또한, 재질의 불균일, 압연용 작동롤(work roll)의 편마모, 및 작업소요시간의 연장되는 문제점이 발생하기도 한다.

따라서, 연속주조공정을 거친 후 조압연장치에 압입되기 이전에 생성된 스케일을 효율적으로 제거하고 추가적인 보열을 하지 않고서도 열간압연을 하기 위한 최소한의 슬라브의 온도를 확보할 필요성이 있다.

발명의 목적은 드라이캐스팅 및 열간직송압연 공정의 연속주조에서 생산된 후 조압연 과정을 거치기 전 동안 슬라브의 온도 하락을 감소시키면서 스케일을 제거하기 위한 스케일 제거장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 고비중의 분말을 저장하는 고압분말챔버; 공기를 압축시켜 압축 공기를 생성하는 압축기; 상기 슬라브의 상부 및 하부에 각각 위치되는 상부베이스 및 하부베이스; 상기 상부베이스 및 하부베이스에 설치되며, 상기 고압분말챔버로부터 상기 고비중의 분말을 공급받고, 상기 압축기로부터 상기 압축 공기를 공급받아 상기 고비중의 분말과 상기 압축 공기를 혼합한 혼합 유체를 생성하는 매니폴드; 상기 매니폴드와 연결되어 상기 슬라브의 상하 표면에 상기 혼합 유체를 분사하는 분사노즐; 상기 분사노즐을 상기 상부베이스 및 상기 하부베이스를 기준으로 상하로 이동시키되, 상기 혼합 유체의 압력의 크기에 따라 상기 분사노즐의 이동량을 결정하는 조절실린더; 및 상기 상부베이스 및 하부베이스에 각각 설치되어 상기 슬라브를 이동시키는 구동롤을 포함하되, 상기 분사노즐은 상기 혼합 유체가 상기 분사노즐의 측면에서 공급되어 코안다효과에 의해 상기 분사노즐의 내벽을 타고 배출되어 주변의 공기를 흡입하도록 하는 오리피스곡면을 가지는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치에 의해 달성된다.
상기 분사노즐은 상기 슬라브가 삽입되는 방향을 향하여 경사지는 것이 바람직하고, 상기 분사노즐은 상기 혼합 유체를 분사할 때 충격파를 발생시키는 초음속 노즐인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 스케일 제거장치는 슬라브의 온도 하락을 감소시키면서 슬라브의 표면에 분사되는 고비중의 분말의 충돌압력을 증가시켜 스케일 제거능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스케일 제거장치는 슬라브 표면의 과냉각을 방지할 수 있고, 연속된 압연공정에서 조압연 장치의 롤의 불균일한 마모를 방지함으로써, 미니밀 열연 슬라브의 비늘 스케일성 결함 및 형상 불량을 방지할 수 있다.

본 발명은 드라이캐스팅(dry casting) 및 열간직송압연 공정의 연속주조에서 제조되는 슬라브를 조압연 이전 공정에서 표면에 생성된 스케일을 제거하는 스케일 제거장치에 관한 것이다.

본 발명은 압축공기 및 고비중의 분말의 압력을 조절함으로써 스케일 제거에 필요한 충돌압력을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스케일 제거장치의 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스케일 제거장치는, 분말챔버(19; 도 4 참조), 상부베이스(21) 및 하부베이스(22), 매니폴드(15), 분사노즐(12), 조절실린더(24), 및 구동롤(23)을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 스케일 제거장치는, 스케일 제거장치의 외부를 감싸는 하우징(20)을 더 포함할 수 있다.

상부베이스(21) 및 하부베이스(22)는 슬라브(8)의 상부 및 하부에 각각 위치되고, 매니폴드(15)가 고정된다.

상부베이스(21) 및 하부베이스(22)는 하우징(20)에 고정될 수 있다.

매니폴드(15)는 원통으로 형성되며, 상부베이스(21) 및 하부베이스(22)에 설치되고, 고비중의 분말 및 압축 공기가 혼합된 혼합 유체를 분사노즐(12)에 공급한다.

매니폴드(15)는 상부베이스(21) 및 하부베이스(22)와 일체로 형성될 수 있다.

분사노즐(12)은 매니폴드(15)에 설치되어 슬라브(8)의 상하면에 혼합 유체를 분사한다.

분사노즐(12)은 도 2에 도시된 바와 같이, 슬라브(8)가 스케일 제거장치 내에 삽입되는 방향을 향하여 소정의 각도로 경사지도록 매니폴드(15)에 설치될 수 있다.

분사노즐(12)은 슬라브(8)에 분사되는 각도에 따라 소정의 간격으로 설치된다.

한편, 분사노즐(12)은 혼합 유체를 분사할 때 충격파를 발생시켜 슬라브(8)에 고착된 스케일을 효과적으로 제거시키는 초음속 노즐로 형성될 수 있다.

조절실린더(24)는 분사노즐(12)이 상하로 이동할 수 있도록 피스톤 형상으로 형성된다.

구동롤(23)은 상부베이스(21) 및 하부베이스(22)에 각각 설치되어 슬라브(8)를 일측으로 이동시킨다.

또한, 구동롤(23)은 분사되는 혼합 유체 및 슬라브(8)로부터 탈락된 스케일이 슬라브(8)의 전후방으로 유출되지 않고 외부로 배출되도록 슬라브(8)의 표면에 밀착된다.

본 발명에 따른 스케일 제거장치의 분사노즐(12)은 슬라브(8)에 분사되는 혼합 유체의 압력 크기에 따라 조절실린더(24)에서 상하로 승강된다.

즉, 분사되는 혼합 유체의 압력이 커질수록 슬라브(8)에 부딪히는 혼합 유체의 반발력에 의해, 분사노즐(12)은 각각 슬라브(8)에서부터 멀어지고, 압력이 작아지면 슬라브(8)에 가까워진다.

따라서, 본 발명에 따른 스케일 제거장치는 슬라브(8)의 표면에 분사되는 혼합 유체의 충돌압력을 일정하게 유지시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스케일 제거장치는 제거된 스케일의 압연기 내로의 유입을 방지하여 표면결함을 방지하고, 슬라브(8)의 표면온도편차를 감소시킨다.

도 3은 본 발명에 따른 스케일 제거장치의 분사노즐(12)의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 분사노즐(12)은 코안다 효과(coanda effect)에 의해 주변의 공기를 흡입하도록 내부에 오리피스곡면(orifice surface)이 형성된다. 즉, 분사노즐(12)은, 혼합 유체가 분사노즐(12)의 측면에서 공급되어 코안다효과에 의해 분사노즐(12)의 내벽을 타고 배출되어 주변의 공기를 흡입하도록 하는 오리피스곡면을 가진다.

도 4는 본 발명에 따른 스케일 제거장치의 추가적인 구성을 도시한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스케일 제거장치는 고비중의 분말을 저장 및 공급하는 고압분말챔버(19), 공기를 압축시켜 압축 공기를 생성하는 압축기(14), 및 공급 압력의 이상 발생 시 압력을 완화시키는 서어지탱크(13)를 더 포함할 수 있다. 매니폴드(15)는 고압분말챔버(19)로부터 고비중의 분말을 공급받고, 압축기(14)로부터 압축 공기를 공급받아 고비중의 분말과 압축 공기를 혼합한 혼합 유체를 생성한 후에 이를 분사 노즐(12)로 공급한다.

또한, 본 발명에 따른 스케일 제거장치는 매니폴드(15)에 고비중의 분말 및 압축공기를 공급하는 펌프(미도시)를 더 포함할 수 있다.

비산 스케일의 치입형 스케일 결함은 혼합 유체가 분사노즐(12)로부터 슬라브(8)에 분사되어 충돌함으로써, 슬라브(8)로부터 탈락된 스케일이 배출되어 방지된다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스케일 제거장치의 측단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 스케일 제거장치의 일부 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 스케일 제거장치의 분사노즐의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 스케일 제거장치의 추가적인 구성도이다.

Claims (4)

1. 슬라브에 생성되는 스케일을 제거하기 위한 장치에 있어서,

   고비중의 분말을 저장하는 고압분말챔버;

   공기를 압축시켜 압축 공기를 생성하는 압축기;

   상기 슬라브의 상부 및 하부에 각각 위치되는 상부베이스 및 하부베이스;

   상기 상부베이스 및 하부베이스에 설치되며, 상기 고압분말챔버로부터 상기 고비중의 분말을 공급받고, 상기 압축기로부터 상기 압축 공기를 공급받아 상기 고비중의 분말과 상기 압축 공기를 혼합한 혼합 유체를 생성하는 매니폴드;

   상기 매니폴드와 연결되어 상기 슬라브의 상하 표면에 상기 혼합 유체를 분사하는 분사노즐;

   상기 분사노즐을 상기 상부베이스 및 상기 하부베이스를 기준으로 상하로 이동시키되, 상기 혼합 유체의 압력의 크기에 따라 상기 분사노즐의 이동량을 결정하는 조절실린더; 및

   상기 상부베이스 및 하부베이스에 각각 설치되어 상기 슬라브를 이동시키는 구동롤을 포함하되,

   상기 분사노즐은 상기 혼합 유체가 상기 분사노즐의 측면에서 공급되어 코안다효과에 의해 상기 분사노즐의 내벽을 타고 배출되어 주변의 공기를 흡입하도록 하는 오리피스곡면을 가지는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사노즐은 상기 슬라브가 삽입되는 방향을 향하여 경사진 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사노즐은 상기 혼합 유체를 분사할 때 충격파를 발생시키는 초음속 노즐인 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.

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