KR100941728B1 - 강선 또는 띠강을 냉각 또는 세척하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 강선 또는 띠강을 냉각 또는 세척하는 장치에 관한 것으로, 이 장치는 하나 이상의 강선 또는 띠강(3)을 이송하는 장치(23,24), 냉각액 또는 세척액을 담고 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강이 통과하는 수개의 연속적인 유체막(17)이 난류로 흘러 나오는 분출구가 제공되는 탱크(1), 목적하는 냉각 또는 세척의 정도에 따라 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강이 통과할 연속적인 유체막의 수를 조절하는 수단을 포함한다.

Description

강선 또는 띠강을 냉각 또는 세척하는 장치{Device for cooling or rinsing steel wires or tapes}

본 발명은 하나 이상의 강선 또는 띠강을 냉각 또는 세척하는 장치에 관한 것이다.

변태를 위하여 강선을 담금질하기 위한 강선의 냉각 처리는 오래전부터 잘 알려져 있다.

예컨대, 등온 담금질, 즉 오스테나이트의 거의 완전한 변태를 보장하기 위하여 오스테나이트화 온도에서 강선이 다소 등온으로 유지되는 펄라이트 변태 영역으로 이어지는 강선의 급속한 냉각 과정을 포함하는 강선의 패턴팅을 언급할 수 있다.

냉각될 강선들을 용해납 또는 염 용기에 담그는 방법들도 알려져 있다. 이러한 방법들은 매우 효과적이긴 하지만 독성과 환경에 대한 유해성 때문에 지금은 용인되지 않고 있다.

수조(水槽)를 사용하는 방법도 역시 알려져 있다. 그러나, 난류가 아닌 층류 상의 수조에 담그는 동안, 냉각될 강선의 둘레에 냉각 속도를 떨어뜨리는 수증기 막이 형성된다(EP-A-0 216 434 참조).

냉각의 강도와 속도를 적절하게 제어하기 위하여, 펄라이트 변태 중 강선을 가능한 한 등온으로 유지하는 것 뿐 아니라 강선을 몇몇 층류 수조들에 통과시키는 방법도 역시 제안되었다. 이 경우 각 수조를 지날 때에는 냉각될 강선 둘레에 수증기 막이 형성되고 여러 수조들 사이에서는 그러한 수증기 막이 사라지도록 공기 냉각을 번갈아 가며 사용한다(EP-B-0 524 689). 이러한 방법은 기술적으로 적용하기가 매우 어렵고, 언제 강선이 요구되는 온도에 도달할지를 정확히 결정하기 매우 어렵다는 단점을 가진다.

또한, 처리되는 강선에 고압의 물을 분출하는 노즐들을 포함하는 강선 냉각 장치도 알려져 있다(BE-A-832391 참조). 상당히 복잡한 이 장치는 냉각 온도를 정밀하게 조절할 수 없고, 막힐 우려가 있는 고압 순환 펌프와 순환 파이프, 저수통과 노즐을 필요로 한다.

예를 들어 묽은 산 세척 전 또는 후에 강선들을 세척하기 위하여 사용되는 수조도 또한 공지되어 있다.

종래 기술의 이러한 모든 액체 용기들은 막대한 양의 에너지를 소모하는 액체 펌프 시스템을 필요로 한다.

본 발명의 목적은 전술한 단점들을 극복할 수 있는 단순하고 저렴한 장치를 개발하는 것이다.

이 문제는 본 발명에 따라,

- 하나 이상의 강선 또는 띠강을 이송하는 장치를 포함하는 하나 이상의 강선 또는 띠강을 냉각 또는 세척하는 장치에 의해 해결되는 바, 이 장치는,

- 냉각액 또는 세척액을 담고, 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강이 통과하는 수개의 연속적인 유체막이 난류로 흘러 나오는 분출구가 제공되는 탱크와,

- 목적하는 냉각 또는 세척의 정도에 따라 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강이 통과할 연속적인 유체막의 수를 조절하는 수단을 더 포함한다.

이러한 장치는 강선 또는 띠강 둘레에 열 교환에 상당히 불리한 수증기 막이 생길 가능성이 없도록 냉각액과 강선 또는 띠강 사이에 직접 접촉하는 이점을 제공한다. 주어진 강선의 이동 속도와 함께 강선의 이동 방향을 가로지르는 방향으로 분출되는 각 유체막의 유체 속도에서, 냉각액은 강선 둘레에 수증기 막을 형성할 시간을 갖지 못하게 되고 액체와 강선 사이의 열교환은 우수한 상태로 유지된다.

동시에 본 장치는 간단히 필요한 유체막의 수를 결정함으로써 어떤 필요한 온도에서 냉각을 중지할 수 있는 이점을 제공한다. 이는, 대부분의 경우 바람직하지 못한 강철 내에 마르텐사이트 조직을 형성하는 지나치게 급속한 담금질을 방지할 필요가 있는 강선의 패턴팅의 경우 특히 중요하다. 이를 위해서는 냉각될 강선의 지름 뿐 아니라 강선의 이동 속도와 냉각액의 유체 속도에 따라 통과할 유체막의 수를 간단히 조절하는 것만으로 충분하다. 이러한 조절은, 요구되는 온도에 도달시키기 위하여 초과 유체막들을 멈추고 필요한 유체막들을 작동시키면 되기 때문에 아주 간단하다. 상기한 조절 과정은 세척에서도 적용될 수 있으며, 작동하는 유체막의 수 또한 동일한 방식으로 매우 쉽게 결정된다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에 따르면, 상기 탱크는 상기 하나 이상의 이동하는 강선 또는 띠강의 아래에 배치되고, 상기 장치는 또한 상기 유체막을 상승하는 난류로 분출하는 수단을 포함한다. 냉각액은 계속적인 간헐천 형태로 압력을 받아 분출되므로 매우 거세게 분출된다. 바람직하게는, 상기 상승 난류막은 정점을 가지고, 이 정점에서 각 상승 난류막의 적어도 한 측면으로 떨어지는, 이동하는 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강이 또한 통과하는 난류 유체 분수(18,19)를 형성한다. 이러한 유형의 간헐천이 형성될때, 강선은 하나의 상승하는 줄기와 두개의 하강하는 줄기의 세 개의 연속적인 난류 유체 증기를 통과하며, 이는 매우 효율적인 냉각이 가능하게 한다.

물론, 탱크를 이동하는 강선 위에 배치하고, 위에서부터 냉각 유체막을 흘려 내리거나 분출하는 것도 가능하다.

본 발명의 개선된 일 실시예에 따르면, 본 장치의 분출 수단은 탱크의 바닥 부분에서 압축 기체 방울들을 공급하는 수단 및 상승 난류 유체막 형태로 유체에 상부로 혼입되는 기체 방울들을 상기 분출구를 향하여 강제 유도하는 수단을 포함한다. 여기에는 강철에 대해서 불활성인 기체 특히 공기가 사용되는 것이 바람직하다. 압축 공기 방울들은 냉각액에 혼입되며 동시에 그것의 흐름을 거칠게 만들어 필요한 직접적인 열 교환을 촉진한다. 또한 공기 방울에 의한 상승 분출은 고가의 에너지 소모 장치도 필요로 하지 않으며, 어떠한 냉각액 양수 시스템도 필요로 하지 않는다.

상기 냉각액 또는 세척액으로는 물, 납, 액체염, 중합체, 기름과 같은 어떠한 적절한 유체가 사용될 수 있으며, 특히 물의 경우, 종래 기술에서 물을 사용함으로써 발생하는 모든 단점들은 본 발명의 장치에 의해 극복될 수 있다.

따라서, 본 장치는 제어 및 조절이 용이하고 공해를 전혀 유발하지 않는 저렴한 물질, 즉 압축 공기와 냉각 유체를 사용할 수 있는 간단한 장치의 형태이다.

본 발명에 따른 장치에 관한 다른 특징들은 아래에 주어진 청구항들에 지적된다.

도 1은 본 발명에 따른 강선 또는 띠강의 냉각 또는 세척 장치의 길이 방향 단면도이다.

도 2는 도 1의 평면도이다.

이하에서는 본 발명의 다른 세부 사항들을 첨부된 도면을 참조하여 비한정적으로 기술할 것이다.

여러 도면들에서 동일하거나 유사한 구성요소들은 동일한 참조번호를 사용한 다.

여러 도면들의 설명에 있어 물에 의한 냉각 장치를 참조한다. 이러한 설명은 세척액에 의한 강선의 세척과 다른 냉각액에 의한 냉각법에도 적용될 수 있다.

도 1 및 도 2는 냉각 유체(2)를 담고있는 탱크(1)를 도시하고 있다. 이 탱크 위로는 하나 이상의 강선 또는 띠강(3)이 화살표(4)로 표시된 방향으로 이동한다. 일반적인 이송 장치가 참조 번호 23과 24로 개략적으로 도시되어 있다. 물은 주입구(5)에 의해 공급되고 배수구(6)에 의해서 위에서부터 배출될 수 있다. 도시된 탱크에서 물기둥 높이는 약 750mm(7350Pa) 이다. 냉각 유체를 순환시키기 위하여 배출구(6)는 하부 주입구(5)와 열 교환기(도시되지 않음)를 통해 연결될 수 있다. 상기 탱크는 또한 상승하는 유체막들을 분출하는 수단들을 포함한다. 이러한 분출 수단들은 탱크 바닥에 서로 평행하게 그리고 강선들 또는 띠강들의 이동 방향을 가로질러서 배치되는 공기 공급관(7,8,9)을 포함한다. 이러한 각 도관들은 탱크의 상응하는 개구들과 커플링들(10,11,12)에 의해서, 팬(14)을 통해 압축 공기가 공급되는 분배관(13)에 연결되며, 이러한 공기 공급관과 분배관 및 팬은 기체 방울들을 공급하는 수단이 된다. 여기서, 각 커플링들(10,11,12)에는 도관(7,8,9)의 압축 공기 공급을 조절하고 필요에 따라 이것들을 작동 또는 중단시킬 수 있도록 잠금 밸브(22)가 제공된다.

도시된 실시예에서 공기 공급 도관(7,8,9)에는 구멍이 나 있으며 따라서 탱크 속의 물에 압축 공기 방울들을 공급한다. 각 도관(7,8,9) 위로, 두개의 유도판(15,16)이 탱크의 일측에서 타측으로 가로질러 길이 방향 벽(38,39)에 의해 지지된다. 유도판들은 물위로 드러난 상단에서 서로 가까워져 좁은 분출구를 형성한다. 또한, 유도판(15,16)들은 공기 공급 도관 조금 아래에 위치한 하단에서는 상단에서보다 상당히 떨어져 있다. 따라서 상기 유도판들은 일종의 지붕같은 형태를 형성하여 두 표면 사이에서 공기 방울들을 위쪽으로 강제 유도하므로, 이러한 벽과 유도판은 기체 방울들을 분출구쪽으로 강제 유도하는 수단이 된다. 상기 물기둥보다 약간 상회하는 공기 압력만으로, 도시된 실시예에서는 예컨대 약 1000mm의 수압(9806Pa)만을 가지고, 공기 방울들은 상승하면서 탱크 안의 물에 혼입되고 거센 유체막(17)을 위로 뿜어낸다. 유체막은 정점에서 두 갈래로 갈라지고, 냉각될 강선이 지나가는 두개의 떨어지는 분수(18,19)를 형성한다. 유도판(15,16) 쌍들은 인접한 두 개의 유체막들의 떨어지는 분수들이 서로 교차될 수 있도록 충분히 인접하여 배치될 수 있다. 이러한 방식으로 강선은 연속적으로 물 사이를 통과할 수 있고 강선 둘레에 수증기 막을 형성할 가능성은 없어진다.

어떤 실시예에서는, 특히 세척 탱크에서는, 탱크의 상부를 막고 떨어지는 분수(18,19)의 방향을 유도하는 전향 수단(예를 들어, 전향기(21))을 가지는 덮개(20)를 포함할 수 있다.

패턴팅되는 강철의 냉각 중, TTT(transformation, temperature, time) 곡선으로 잘 알려진 강철의 S 변태 곡선에 진입하기 전에, 등온으로 이 곡선을 통과할 수 있도록, 요구되는 품질에 대응하는 제품의 온도까지 신속하게 도달하는 것은 매우 중요하다. 도시된 냉각 장치로 강선을 패턴팅할 때, 상기 냉각 장치들은 20 개의 유체막을 포함할 수 있지만 그 중 10 개만이 작동하고, 강선은 이러한 처음 10개의 유체막에 의해서 오스테나이트 온도 이하 및 마르텐사이트 온도 이상의 온도(특히 500℃와 680℃ 사이, 예를 들어 약 580℃)로 급속히 냉각된다.

이 온도에서 강선은 S곡선을 통과하기 위하여 이 곡선의 돌출부를 대면하도 록, 즉 최소 성숙 시간에 상응하는 온도에 위치하며, 그럼으로써 강철의 구조에 영향을 미칠 수 있는 교란을 피할 수 있다.

이러한 방식으로 유체막에 의한 급속한 냉각은 요구되는 온도에서 중지되고, 작동중인 유체막의 수에 따라 이 온도에 도달된다.

기술된 장치를 통하여, 강철의 마르텐사이트 담금질이 필요하다면 통과하는 유체막의 수를 증가시키기만 하면 된다. 패턴팅 중, 예컨대 어떠한 이유에서건 처리되는 강선이 직경이 큰가 작은가 또는 그 이동 속도가 느린가 빠른가에 따라 작동되는 유체막의 수는 증가되거나 감소될 것이다.

본 발명은 이상에서 설명된 실시예에 결코 한정되지 아니하고, 아래의 청구항의 범위를 벗어나지 않는 한 많은 변형이 가능하다.

Claims (8)

1. - 하나 이상의 강선 또는 띠강(3)을 이송하는 장치(23,24);

   - 이동하는 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강(3) 아래에 배치되고, 냉각액 또는 세척액을 담고 있으며, 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강이 통과하는 수개의 연속적인 유체막(17)이 난류로 흘러 나오는 분출구가 제공되는 탱크(1); 및

   - 탱크(1)의 바닥 부분에서 압축 기체 방울들을 공급하는 수단 및 유체막의 상승 난류 형태로 유체에 혼입되는 기체 방울들을 상기 분출구들을 향하여 강제 유도하는 수단을 포함하는, 탱크에서부터 상승하는 난류로 상기 유체막을 분출하는 수단;을 포함하는 하나 이상의 강선 또는 띠강을 냉각 또는 세척하는 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 유체막을 분출하는 수단은, 유체막이 상승한 후 각 유체막의 적어도 한 측면으로 떨어지는, 이동하는 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강이 통과하는 분수(18,19)를 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 유체막을 분출하는 수단은 두 개 이상의 인접한 유체막에서 떨어지는 분수가 서로 교차할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   이동하는 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강 위에는, 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강이 통과하는 하나 이상의 난류 유체 분수를 형성하기 위하여 상기 유체막의 상승 난류를 각 유체막의 적어도 한 측면으로 방향 전환시키는 전향기(21)를 갖는 덮개(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   상기 강제 유도하는 수단은 상기 탱크(1)의 각 측벽에 지지되는 두 개의 판(15,16)을 포함하고; 상기 강제 유도하는 수단은 상기 두 개의 판 사이에서, 냉각액 또는 세척액의 수위보다 높이 위치한 상단부에서는 처리하고자하는 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강에 수직으로 배치되는 일정하게 좁은 제1 틈새를 형성하고, 상기 탱크의 바닥 쪽에 배치된 하단부에서는 제1 틈새보다 넓은 제2 틈새를 형성하며; 상기 두 개의 판(15,16) 사이 그 하단부에 기체 방울 공급 수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 유체막을 분출하는 수단은 각각 상기 압축 기체 방울 공급 수단을 포함하여 냉각 유체막 또는 세척 유체막을 분출하고; 목적하는 냉각 또는 세척의 정도에 따라 상기 하나 이상의 강선 또는 띠강이 통과할 연속적인 유체막의 수를 조절하도록, 각각의 유체막을 분출하는 수단의 압축 기체 방울 공급 수단을 필요에 따라 개폐하는 잠금 밸브(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

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