KR100964904B1 - 소둔로용 가열장치 - Google Patents

소둔로용 가열장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소둔로에서 열처리하는 강판의 강종에 해당하는 열처리 조건이 유지되게 열량의 공급량을 미세조절하여 재질 및 표면 품질 저하를 방지할 수 있는 소둔로용 가열장치에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 강판(S)을 가열하도록 가열대(120)의 내측 상/하부에 설치된 복수개의 버너(300)와, 상기 각 버너(300)에서 서로 다른 열량의 화염이 발생되도록 가스 및 연소공기를 공급하는 제 1 공급부(400) 및 제 2 공급부(500)를 포함하여서 된 것이다.
소둔로, 가열대, 버너, 비열,

Description

소둔로용 가열장치{Heater for annealing furnace}
본 발명은 소둔로용 가열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소둔로에서 열처리하는 강판의 강종에 해당하는 열처리 조건이 유지되게 열량의 공급량을 미세조절하여 재질 및 표면 품질 저하를 방지할 수 있는 소둔로용 가열장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉연강판의 연속소둔공정은 냉연강판을 연속으로 소둔처리하기 위한 공정으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 소둔로(100)에 진입된 강판(S)은 예열대(110)에서 예열되고 가열대(120)에서 가열된 후, 균열대(130) 및 냉각대(140) 등을 경유하여 산세전처리부(150)를 통과하면서 산세 후 배출된다.
특히, 냉간압연을 거친 스테인레스 강판은 냉간가공시에 발생한 잔류응력을 제거하기 위하여 고온에서 가열하여 재결정을 실시하는 소둔 과정을 실시하게 된다.
상기 스테인리스 강판의 소둔과정은 산화분위기 또는 환원분위기에서 행하게 된다.
산화분위기에서는 소둔시 강판 표면에 다층 구조의 산화 스케일이 생성되고 산세에 의하여 제거하는 소둔산세(Annealing & Pickling : AP) 실시하며, 환원분위기에서는 밀폐된 소둔로 내로 환원가스(수소(H2) 또는수소(H2) + 질소(N2))를 투입하여 환원성 분위기에서 열처리하는 광휘소둔(Bright Annealing : BA)이 실시된다.
한편, 소둔과정은 냉간가공시에 발생한 스트립내의 잔류응력을 제거하기 위하여 스트립에 열을 가해 열처리를 함으로써 새로운 결정립이 나타나 점점 성장하여 재결정 현상으로 강판조직을 연화시키고, 가공성을 좋게하여 최종제품이 요구하는 재질을 확보하기 위한 것이다.
따라서, 스테인레스 강판은 강종에 따라 소둔로의 가열대내 분위기(소둔온도, 로압, O2 농도 또는 H2 농도 등)를 서로 다르게 유지하여야 하는 것이며, 특히, 소둔온도는 강판의 재질 및 표면 품질을 결정하는 매우 중요한 인자이다.
한편, 소둔로의 열용량은 생산되는 강종에 의하여 결정되는데 일반적으로 스테인레스 300계 강종과 400계 강종으로 구별하여 결정되는 것이며, 최근에는 한 개의 소둔로에서 300계와 400계를 모두 생산 하고 있다.
즉, 종래에는 도 2에 나타낸 바와 같이 가열대(110)의 내부에 강판(S)을 가열하기 위한 복수개의 버너(200)가 강판(S)의 상/하 부에 각각 설치되어 있고, 그 버너(200)에는 가스 공급관(210) 및 연소공기 공급관(220)이 각각 연결되어 있다.
그리고, 상기 가스 공급관(210)에는 공급되는 가스의 양을 조절하기 위한 가스 밸브(211) 및 가스용 유량계(212)가 설치되어 있고, 상기 연소공기 공급관(220)에는 공급되는 연소공기의 양을 조절하기 위한 연소공기 밸브(221) 및 연소공기용 유량계(222)가 설치되어 있다.
따라서, 강판(S)은 가열대(120)를 통과하면서 그 강판(S)의 강종에 해당하는 온도(이하 “판온도”라 한다)로 가열되는 것이며, 이때 가스 밸브(211) 및 연소공기 밸브(221)가 개방되는 것으로서, 버너(200)에 화염이 발생되어 가열대(120) 내부를 통과하는 강판(S)을 판온도로 가열하는 것이다.
이와 같이 강판(S)을 판온도로 가열할 때에는 가스용 유량계(212) 및 연소공기용 유량계(222)를 통하여 가스 공급량과 연소공기 공급량을 관측하면서 가스 밸브(211)와 연소공기 밸브(221)의 개폐량을 조절하는 것으로서, 가열대(120) 내부의 열량을 조절하는 것이다.
한편, 소둔로의 가열대 내부 분위기(로압, O2 농도 또는 H2 농도 등)는 기술개발에 의하여 조절이 가능하나 종래와 같이 한 개의 가열대를 이용하여 300계 및 400계 자체의 강판 비열 차이에 의한 판온도를 확보하는데 한계가 있었다.
즉, 강종별 소둔온도가 서로 상이하며, 300계의 경우 균열대에서 목표 온도는 약 1100도 부근이고, 400계의 경우 균열대에서 목표 온도는 약 1000도 부근이다.
상기 균열대에서 강판의 목표 온도를 맞추기 위하여 예열대에서 가열대까지 목표온도까지 가열하는데 400계의 특정온도구간(650도 ~ 750도)은 가열대에 해당되며 이때 가열대에 설치된 버너(200)는 100% 부하량으로 강판(S)에 열을 공급하지만 도 3에 나타낸 바와 같이 400계의 비열이 커서 목표온도까지 확보가 불가능하다.
만약 가열대에 400계 전용으로 버너(200)를 설계하였다면 400계 강판(S)의 가열을 위한 열량확보가 가능하지만 300계 강판(S)의 가열하기 위한 버너(200)가 불가능하게 된다.
왜냐하면, 일반적인 버너(200)는 10:1 턴다운(turn down: 버너의 열공급 용량을 10을 보았을 때 1 이하에서는 제어가 불가능함을 나타냄)을 가지고 있고, 버너(200)에 공급되는 가스와 연소공기를 가스 밸브(211) 및 연소공기 밸브(221)도 일정 유량 이하에서는 제어가 불가능하며, 가스와 연소공기의 유량을 검출하는 가스용 유량계(212) 및 연소공기용 유량계(222) 역시 측정범위를 벗어나면 정도가 급격히 낮아져 정확한 온도제어가 불가능하게 되는 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 강판을 가열하는 가열대 내부에 설치된 복수개의 버너가 서로 다른 열량으로 동작되도록 가스 및 연소공기를 공급하는 한 쌍의 공급부를 설치하여 공급되는 강판의 강종에 해당하는 열량으로 버너를 제어할 수 있는 소둔로용 가열장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.
본 발명 소둔로용 가열장치는 강판을 가열하도록 가열대의 내측 상/하부에 설치된 복수개의 버너와, 상기 각 버너에서 서로 다른 열량의 화염이 발생되도록 가스 및 연소공기를 공급하는 제 1 공급부 및 제 2 공급부를 포함하되, 상기 제 1 공급부은 버너에 가스를 공급하는 제 1 가스 공급관 및 제 1 연소공기 공급관과, 상기 제 1 가스 공급관을 통하여 공급되는 가스의 양을 조절하기 위한 제 1 가스 밸브 및 제 1 가스 조절밸브와, 상기 제 1 가스 밸브을 통하여 공급되는 가스양을 표시하는 제 1 가스용 유량계와, 상기 제 1 연소공기 공급관을 통하여 공급되는 연소공기의 양을 조절하기 위한 제 1 연소공기 밸브 및 제 1 연소공기 조절밸브와, 상기 제 1 연소공기 밸브 및 제 1 연소공기 조절밸브를 통하여 공급되는 연소공기양을 표시하는 제 1 연소공기용 유량계로 이루어지고, 상기 제 2 공급부는 버너에 가스를 공급하는 제 2 가스 공급관 및 제 2 연소공기 공급관과, 상기 제 2 가스 공급관을 통하여 공급되는 가스의 양을 조절하기 위한 제 2 가스 밸브 및 제 2 가스 조절밸브와, 상기 제 2 가스 밸브을 통하여 공급되는 가스양을 표시하는 제 2 가스용 유량계와, 상기 제 2 연소공기 공급관을 통하여 공급되는 연소공기의 양을 조절하기 위한 제 2 연소공기 밸브 및 제 2 연소공기 조절밸브와, 상기 제 2 연소공기 밸브 및 제 2 연소공기 조절밸브를 통하여 공급되는 연소 공기양을 표시하는 제 2 연소공기용 유량계로 이루어진 것이다.
본 발명은 소둔로에서 강판을 열처리할 때 특히, 특정온도구간(650도 ~ 750도)에서 그 강판의 강종에 해당하는 온도조건을 유지할 수 있도록 버너에 공급되는 열량을 조절하여 강판의 재질 및 표면 품질 저하를 방지할 수 있는 특유의 효과가 있다.
본 발명을 나타낸 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 가열장치를 나타낸 개략도이다.
여기에서 참조 되는 바와 같이 본 발명은 강판(S)을 가열하는 가열대(120)의 내측 상/하부에 복수개의 버너(300)가 설치되어 있되, 상기 각 버너(300)에서 서로 다른 열량의 화염이 발생되도록 가스 및 연소공기를 공급하는 제 1 공급부(400) 및 제 2 공급부(500)가 각각 연결되어 있고, 상기 제 1 공급부(400)는 300계 스테인레스를 가열할 수 있는 제어범위로 이루어져 있으며, 제 2 공급부(500)는 400계 스테인레스를 가열할 수 있는 제어범위로 이루어져 있다.
상기 제 1 공급부(400)에는 버너(300)에 가스를 공급하는 제 1 가스 공급관(410) 및 제 1 연소공기 공급관(420)이 마련되어 있고, 상기 제 1 가스 공급관(410)에는 그 제 1 가스 공급관(410)을 통하여 공급되는 가스의 양을 조절하기 위한 제 1 가스 밸브(430) 및 제 1 가스 조절밸브(440)가 설치되어 있으며, 상기 제 1 가스 공급관(410)에는 상기 제 1 가스 밸브(430)를 통하여 공급되는 가스양을 표시하는 제 1 가스용 유량계(450)가 설치되어 있다
한편, 상기 제 1 연소공기 공급관(420)에는 그 제 1 연소공기 공급관(420)을 통하여 공급되는 연소공기의 양을 조절하기 위한 제 1 연소공기 밸브(460) 및 제 1 연소공기 조절밸브(470)가 설치되어 있으며, 상기 제 1 연소공기 공급관(420)에는 상기 제 1 연소공기 밸브(460)를 통하여 공급되는 연소공기양을 표시하는 제 1 연소공기용 유량계(480)가 설치되어 있다.
상기 제 2 공급부(500)에는 버너(300)에 가스를 공급하는 제 2 가스 공급관(510) 및 제 2 연소공기 공급관(520)이 마련되어 있고, 상기 제 2 가스 공급관(510)에는 그 제 2 가스 공급관(510)을 통하여 공급되는 가스의 양을 조절하기 위한 제 2 가스 밸브(530) 및 제 2 가스 조절밸브(540)가 설치되어 있고, 상기 제 2 가스 공급관(510)에는 상기 제 2 가스 밸브(530)를 통하여 공급되는 가스양을 표시하는 제 2 가스용 유량계(550)가 설치되어 있다.
한편, 상기 제 2 연소공기 공급관(520)에는 그 제 2 연소공기 공급관(520)을 통하 여 공급되는 연소공기의 양을 조절하기 위한 제 2 연소공기 밸브(560) 제 2 연소공기 조절밸브(570)가 설치되어 있고, 상기 제 2 연소공기 공급관(520)에는 상기 제 2 연소공기 밸브(560)를 통하여 공급되는 연소공기양을 표시하는 제 2 연소공기용 유량계(580)가 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 가열대(120)로 공급되는 강판(S)의 종류(300계, 400계)에 따라서, 제 1 공급부(400) 또는 제 2 공급부(500)를 작동시켜 상기 가열대(120)에 설치된 버너(300)의 열 효율을 조절하는 것이다.
즉, 300계 강판(S)이 공급될 때 제 1 가스 공급관(410) 및 제 1 연소공기 공급관(420)을 통하여 가스 및 연소공기가 공급될 수 있도록 제 1 가스 밸브(430) 및 제 1 연소공기 밸브(460)를 개방시키는 것이며, 이때 제 1 가스용 유량계(450) 및 제 1 연소공기용 유량계(480)를 확인하면서 제 1 가스 밸브(430) 및 제 1 연소공기 밸브(460)를 개방 시킨 상태에서 제 1 가스 조절밸브(440) 및 제 1 연소공기 조절밸브(470)를 조절하는 것으로서, 공급되는 가스 및 연소공기의 양을 제어하는 것이다.
또한, 400계 강판(S)이 공급될 때 제 2 가스 공급관(510) 및 제 2 연소공기 공급관(520)을 통하여 가스 및 연소공기가 공급될 수 있도록 제 2 가스 밸브(530) 및 제 2 연소공기 밸브(560)를 개방시키는 것이며, 이때 제 2 가스용 유량계(550) 및 제 2 연소공기용 유량계(580)를 확인하면서 제 2 가스 밸브(530) 및 제 2 연소공기 밸브(560)를 개방 시킨 상태에서 제 2 가스 조절밸브(540) 및 제 2 연소공기 조절 밸브(570)를 조절하는 것으로서, 공급되는 가스 및 연소공기의 양을 제어하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면 가열대 내부에서 강판(S)을 가열할 때 특정온도구간(650도 ~ 750도)에서 버너(300)에 열량을 공급할 때 가열대를 통과하는 강판(S)의 강종에 따라서, 제 1 공급부(400) 또는 제 2 공급부(500)를 이용하여 공급되는 열량을 제어하게 되므로 강판(S)의 재질 및 표면 품질 저하를 방지하게 되는 것이다.
도 1은 일반적인 소둔라인을 나타낸 개략도.
도 2는 종래 가열장치를 나타낸 개략도.
도 3은 강종별 가열 온도를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 가열장치를 나타낸 개략도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
S : 강판 120 : 가열대
300 : 버너 400 : 제 1 공급부
410 : 제 1 가스 공급관 420 : 제 1 연소공기 공급관
430 : 제 1 가스 밸브 440 : 제 1 가스 조절밸브
450 : 제 1 가스용 유량계 460 : 제 1 연소공기 밸브
470 : 제 1 연소공기 조절밸브 480 : 제 1 연소공기용 유량계
500 : 제 2 공급부 510 : 제 2 가스 공급관
520 : 제 2 연소공기 공급관 530 : 제 2 가스 밸브
540 : 제 2 가스 조절밸브 550 : 제 2 가스용 유량계
560 : 제 2 연소공기 밸브 580 : 제 2 연소공기용 유량계

Claims (3)

  1. 강판(S)을 가열하도록 가열대(120)의 내측 상/하부에 설치된 복수개의 버너(300)와, 상기 각 버너(300)에서 서로 다른 열량의 화염이 발생되도록 가스 및 연소공기를 공급하는 제 1 공급부(400) 및 제 2 공급부(500)를 포함하고,
    상기 제 1 공급부(400)는 버너(300)에 가스를 공급하는 제 1 가스 공급관(410) 및 제 1 연소공기 공급관(420)과, 상기 제 1 가스 공급관(410)을 통하여 공급되는 가스의 양을 조절하기 위한 제 1 가스 밸브(430) 및 제 1 가스 조절밸브(440)와, 상기 제 1 가스 밸브(430)를 통하여 공급되는 가스양을 표시하는 제 1 가스용 유량계(450)와, 상기 제 1 연소공기 공급관(420)을 통하여 공급되는 연소공기의 양을 조절하기 위한 제 1 연소공기 밸브(460) 및 제 1 연소공기 조절밸브(470)와, 상기 제 1 연소공기 밸브(460) 및 제 1 연소공기 조절밸브(470)를 통하여 공급되는 연소공기양을 표시하는 제 1 연소공기용 유량계(480)로 이루어지고, 상기 제 2 공급부(500)는 버너(300)에 가스를 공급하는 제 2 가스 공급관(510) 및 제 2 연소공기 공급관(520)과, 상기 제 2 가스 공급관(510)을 통하여 공급되는 가스의 양을 조절하기 위한 제 2 가스 밸브(530) 및 제 2 가스 조절밸브(540)와, 상기 제 2 가스 밸브(530)를 통하여 공급되는 가스양을 표시하는 제 2 가스용 유량계(550)와, 상기 제 2 연소공기 공급관(520)을 통하여 공급되는 연소공기의 양을 조절하기 위한 제 2 연소공기 밸브(560) 및 제 2 연소공기 조절밸브(570)와, 상기 제 2 연소공기 밸브(560) 및 제 2 연소공기 조절밸브(570)를 통하여 공급되는 연소 공기양을 표시하는 제 2 연소공기용 유량계(580)로 이루어지고,
    상기 제 1 공급부(400)는 300계 스테인레스를 가열할 수 있는 제어범위로 구성되고, 제 2 공급부(500)는 400계 스테인레스를 가열할 수 있는 제어범위로 구성됨을 특징으로 하는 소둔로용 가열장치.
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