KR101140825B1 - 가열로 - Google Patents

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김정학
지봉기
조성규
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현대제철 주식회사
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Abstract

가열로에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 소재가 장입되는 몸체부; 및 몸체부에 회전 가능하게 설치되는 회전축부와 회전축부에서 방사형으로 연장되는 지지부를 구비하며, 몸체부에 장입되는 소재를 이동시키는 이송부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 이송부가 소재와 점 접촉되어 소재와의 접촉 면적을 좁힘으로써, 버너의 화염에 의한 복사 에너지가 소재 전체에 효과적으로 전달되도록 하여 스키드 마크의 형성을 억제하고 소재를 균일하게 가열할 수 있다.
Figure R1020090026093
열연, 가열로, 스키드 마크

Description

가열로{FURNACE}
본 발명은 가열로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스키드 마크의 형성을 억제하고 소재를 균일하게 가열할 수 있는 가열로에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소의 후판, 열연 압연 공정에는 연주 공정에서 생산된 슬래브 등을 가열하기 위해 가열로가 사용되고 있다.
소재의 해당 규격에 대한 야금학적인 조건과 치수 및 외관에 대한 관리는 실제로 압연라인에서 이루어지지만, 더욱 정확한 관리를 위해서는 가열로가 해당 소재를 원하는 가열온도까지 가열하는 것은 물론 소재의 길이, 폭, 두께 방향으로 균일하게 가열하도록 해주는 것이 선행되어야 한다.
이러한 균일 가열은 야금학적으로 재질의 편차를 감소시키고 치수관리 측면에서 두께편차를 감소시켜주므로 가열공정에 있어서 매우 중요하게 취급된다.
이처럼 제철소의 열연 압연 공정에 사용되는 가열로에는, 소재가 안착되어 이송되는 스키드 빔이 설치된다. 스키드 빔은 가열로의 내부에 장입 측에서 추출 측까지 연속적으로 배열되며, 소재를 지지하기 위한 고정 빔 및 고정 빔에 지지되는 소재를 전진시키기 위한 워킹 빔을 포함한다.
고정 빔은 가열로의 내부에서 소재를 지지하며, 워킹 빔은 고정 빔에 지지되는 소재를 상승, 전진, 하강, 후진 등의 동작을 통해 가열로의 장입 측에서 추출 측으로 점진적으로 이동시킨다.
가열로의 장입 측으로 장입되는 소재는, 스키드 빔에 의해 추출 측으로 점진적으로 이동되면서, 상하로 설치된 버너의 화염에 의해 압연에 적합한 온도로 가열된다.
가열로 내부에 장입되는 소재는 주로 버너의 화염에 의한 복사 에너지에 의해 가열되며, 가열 및 이송 과정 대부분을 고정 빔에 의해 지지되는 상태로 유지된다. 이에 따라 고정 빔에 의해 가려진 소재의 하측면 일부분에는 복사 에너지가 제대로 전달되지 못함으로 인하여 주변 부분보다 온도가 저하되는 일명 스키드 마크(Skid marks)가 형성되는 등 소재가 불균일하게 가열되는 문제점이 발생한다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로, 스키드 마크의 형성을 억제하고 소재를 균일하게 가열할 수 있도록 구조를 개선한 가열로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 가열로는: 소재가 장입되는 몸체부; 및 상기 몸체부에 회전 가능하게 설치되는 회전축부와 상기 회전축부에서 방사형으로 연장되는 지지부를 구비하며, 상기 몸체부에 장입되는 상기 소재를 이동시키는 이송부를 포함한다.
또한, 상기 지지부는, 상기 회전축부의 직경 방향으로 연장되는 제1지지부와; 상기 제1지지부와 다른 길이를 갖도록 상기 회전축부의 직경 방향으로 연장되는 제2지지부; 및 상기 회전축부의 직경 방향으로 연장되는 제3지지부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이송부는 상기 지지부의 일측에 회전 가능하게 설치되는 롤러부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 가열로는: 소재가 장입되는 몸체부; 및 상기 몸체부에 회전 가능하게 설치되는 회전축부와, 상기 회전축부에서 서로 다른 길이를 갖도록 방사형으로 연장되는 제1 내지 제3지지부를 구비하는 지지부 및 상기 제1 내지 제3지지부의 일측에 회전 가능하게 설치되는 롤러부를 구비하며, 상기 소재의 이송 방향을 따라 다수가 구비되어 상기 소재를 상하로 이동시키면서 이송하는 이송부를 포함한다.
본 발명의 가열로에 따르면, 이송부가 소재와 점 접촉되어 소재와의 접촉 면적을 좁힘으로써, 버너의 화염에 의한 복사 에너지가 소재 전체에 효과적으로 전달되도록 하여 스키드 마크의 형성을 억제하고 소재를 균일하게 가열할 수 있다.
또한, 본 발명은 이송부의 회전에 따라 소재를 순차적으로 지지하는 각 지지부가 서로 다른 길이를 갖도록 구비됨으로써, 소재의 이송 과정에서 소재와 이송부가 접촉되는 부분이 소재의 위치에 따라 달라지게 되므로, 버너의 화염에 의한 복사 에너지를 소재 전체에 고르게 전달할 수 있다.
또한, 본 발명은 소재의 이송 과정에서 소재와의 접촉면 상을 구를 수 있도록 회전 가능하게 설치되는 롤러부를 매개로 소재와 접촉되는 구조를 취함으로써, 소재와 이송부 간의 마찰로 인해 소재에 긁힘이 발생되는 것을 억제할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 가열로의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로를 개략적으로 도시한 평단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가열로의 측단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 회전롤러부를 나타낸 사시도이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로(300)는 몸체부(100)와 이송부(200)를 포함한다.
몸체부(100)는 내부에 슬라브(Slab), 블룸(Bloom), 빌레트(Billet) 등의 소재(10; 이하 "소재"라 한다)를 가열하기 위한 적정한 부피를 갖는 공간부(S)가 형성되며, 이 공간부(S)에는 소재를 가열하기 위한 버너(미도시)가 구비된다.
몸체부(100)의 일측 및 타측에는 공간부(S)를 몸체부(100)의 외부와 연통시키는 개구부(부호생략)가 형성된다. 몸체부(100)의 일측에 형성되는 개구부에는 이 개구부를 개폐하는 장입도어(미도시)가 설치될 수 있으며, 몸체부(100)의 타측에 형성되는 개구부에는 이 개구부를 개폐하는 추출도어(미도시)가 설치될 수 있다.
소재(10)는 장입도어가 개방된 상태에서 몸체부(100)의 일측의 개구부를 통해 몸체부(100) 내부의 공간부(S)로 장입되고, 공간부(S)에서 버너로부터 발생되는 화염에 의해 적정 온도, 즉 압연되기에 적정한 온도로 가열된다. 가열이 완료된 소재(10)는 추출도어가 개방된 상태에서 몸체부(100)의 타측의 개구부를 통해 몸체부(100)의 외부로 추출된다.
이송부(200)는 몸체부(100)에 회전 가능하게 구비된다. 이송부(200)는 장입도어를 통과하여 몸체부(100)에 장입되는 소재를 지지 및 이송시키도록 구비되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전축부(210)와, 지지부(220) 및 롤러부(230)를 포함한다.
회전축부(210)는 이송부(200)의 대략 중심 부분에 해당되는 것으로, 몸체부(100)에 회전 가능하게 설치된다. 이러한 회전축부(210)는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
지지부(220)는, 바람직하게는 회전축부(210)와 일체로 형성되며, 회전축부(210)에서 방사형으로 연장된다. 이러한 지지부(220)는 제1지지부(222)와, 제2지지부(224) 및 제3지지부(226)를 포함한다.
제1지지부(222)는 회전축부(210)에서 연장되게 형성되되, 회전축부(210)의 외주면으로부터 회전축부(210)의 직경 방향으로 연장된다.
제2지지부(224)는, 제1지지부(222)와 마찬가지로 회전축부(210)에서 연장되게 형성되되, 제1지지부(222)와 이격되도록 회전축부(210)의 외주면으로부터 회전 축부(210)의 직경 방향으로 연장된다. 이러한 제2지지부(224)는 제1지지부(222)와 다른 길이를 갖도록 형성됨이 바람직하다.
제3지지부(226)는, 제1 및 제2지지부(222,224)와 마찬가지로 회전축부(210)에서 연장되게 형성되되, 제1 및 제2지지부(222,224)와 이격되도록 회전축부(210)의 외주면으로부터 회전축부(210)의 직경 방향으로 연장된다. 이러한 제3지지부(226)는 제1지지부(222)와 제2지지부(224) 중 적어도 어느 하나와 다른 길이를 갖도록 형성됨이 바람직하다.
본 실시예에서는, 제1지지부(222)와 제2지지부(224) 및 제3지지부(226)는 서로 다른 길이를 갖도록 형성되며, 이 중 제1지지부(222)가 가장 긴 길이를 갖도록 형성되고, 제3지지부(226)가 가장 짧은 길이를 갖도록 형성되는 것으로 예시되나 이에 한정되는 것은 아니다.
롤러부(230)는 지지부(220)의 일측에 설치된다. 구체적으로, 롤러부(230)는 제1지지부(222)와 제2지지부(224) 및 제3지지부(226)의 각 단부에 회전 가능하게 설치된다. 롤러부(230)는 이송부(200)에 의해 지지 및 이송되는 소재(10)와 직접적으로 접촉되는 부분으로, 소재(10)와 접촉되는 외주면이 곡선 형상을 갖도록 형성됨이 바람직하다. 이러한 롤러부(230)는 소재(10)와 점 접촉되면서 소재(10)를 지지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기와 같은 이송부(200)는 소재(10)의 이송 방향을 따라 다수가 구비되며, 소재(10)의 폭 방향을 따라 다수가 구비된다. 이처럼 구비되는 다수의 이송부(200)는 모두 동일한 상태로 작동된다.
즉, 각 이송부(200)는 지지부(220)에 구비되는 각 지지부(222,224,226)의 위치가 다른 이송부(200)의 지지부(220)에 구비되는 각 지지부(222,224,226)의 위치와 동일하게 위치되도록 작동된다.
예를 들어, 하나의 이송부(200)의 지지부(220)에 구비되는 제1지지부(222)가 수직 방향으로 위치되어 소재(10)와 접촉되면, 다른 이송부(200)의 지지부(220)에 구비되는 제1지지부(222) 또한 이와 동일한 방향으로 위치되어 소재(10)와 접촉된다.
도 4 내지 도 7은 본 도 1에 도시된 가열로의 작동관계를 나타낸 도면이다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 가열로의 작용, 효과에 대하여 설명한다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 소재(10)가 장입도어를 통해 몸체부(100;도 2 참조) 내부의 공간부(S)에 장입될때, 소재(10)가 최초에 각 이송부(200)의 제1지지부(222)와 제3지지부(226)에 의해 지지된다고 가정하면, 소재(10)는 제1위치(a)에 위치되어 공간부(S) 내 소재(10)의 상부 및 하부에 배치된 버너에 의해 가열된다.
이때, 소재(10)에 있어서, 이송부(200)와 접촉되는 부분은 이송부(200)에 의해 가려져 제대로 가열되지 못할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 이송부(200) 중에서 롤러부(230) 부분만이 접촉될 뿐 아니라, 이 롤러부(230)는 소재(10)와 접촉되는 외주면이 곡선 형상으로 형성되어 소재(10)와 점 접촉되므로, 소재(10)는 이송 부(200)와의 접촉으로 인해 가려지는 부분이 매우 좁게 형성된다. 이에 따라 소재(10)는 롤러부(230)와 접촉되는 극히 일부분만을 제외하고는 그 전체가 고르게 가열될 수 있다.
이러한 상태에서, 각 이송부(200)가 도 5에 도시된 바와 같이 회전하여 제3지지부(226)가 수직 방향으로 위치되어 소재(10)와 접촉되는 상태가 되면, 소재(10)는 제3지지부(226)에 지지되어 추출도어를 향해 이동되면서 상부 방향으로 이동되어 제2위치(b)에 위치된다.
한편, 상기와 같은 소재(10)의 이송 과정에서, 소재(10)는 롤러부(230)를 매개로 이송부(200)와 접촉된다. 롤러부(230)는 소재(10)의 이송 과정에서 소재(10)와의 접촉면 상을 구르게 되므로, 소재(10)와 이송부(200) 간의 마찰을 감소시킴으로써 이송 과정에서 소재(10)와 이송부(200) 간의 마찰로 인해 소재(10)에 긁힘이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 이는 후술할 소재(10)의 이송 과정에서도 마찬가지이다.
소재(10)가 제2위치(b)에 위치된 상태에서는, 제1위치(a)에 위치되어 있을 때보다 상부에 위치되는 상태이므로, 소재(10)가 제1위치(a)에 위치되어 있을 때보다 그 상부가 하부에 비해 좀 더 가열될 수 있다.
또한, 소재(10)가 제2위치(b)에 이동된 상태에서는 소재(10)와 이송부(200)가 접촉되는 부분이 소재가 제1위치(a)에 위치되어 있을 때와는 달라지게 된다. 이에 따라, 소재(10)가 제1위치(a)에 위치되어 있을 때 이송부(200)와의 접촉으로 인해 가려져 제대로 가열되지 못한 극히 일부분마저도 소재(10)가 제2위치(b)에 이송 된 상태에서는 이송부(200)에 의해 가려지지 않게 되어 버너의 화염에 의한 복사 에너지에 의해 가열될 수 있게 된다.
이러한 상태에서, 각 이송부(200)가 도 6에 도시된 바와 같이 회전하여 소재(10)가 제2지지부(224)와 제3지지부(226)에 의해 지지되는 상태가 되면, 소재(10)는 제3위치(c)에 위치된다.
소재(10)가 제3위치(c)에 위치된 상태에서는, 제1위치(a) 및 제2위치(b)에 위치되어 있을 때보다 하부에 위치되는 상태이므로, 소재(10)가 제1위치(a) 및 제2위치(b)에 있을 때보다 그 하부가 상부에 비해 좀 더 가열될 수 있다.
또한, 소재(10)가 제3위치(c)에 이동된 상태에서는 소재(10)와 이송부(200)가 접촉되는 부분이 소재(10)가 제2위치(b)에 위치되어 있을 때와는 달라지게 된다. 이에 따라, 소재(10)가 제2위치(b)에 위치되어 있을 때 이송부(200)와의 접촉으로 인해 가려져 제대로 가열되지 일부분도 소재(10)가 제3위치(c)에 이송된 상태에서는 이송부(200)에 의해 가려지지 않게 되어 버너의 화염에 의한 복사 에너지에 의해 가열될 수 있게 된다.
이러한 상태에서, 각 이송부가 도 7에 도시된 바와 같이 회전하여 제2지지부(224)가 수직 방향으로 위치되어 소재(10)와 접촉되는 상태가 되면, 소재(10)는 제4위치(d)에 위치된다.
소재(10)가 제4위치(d)에 위치된 상태에서는, 제1위치(a)와 제2위치(b) 및 제3위치(c)에 위치되어 있을 때보다 상부에 위치되는 상태이므로, 소재(10)가 제1위치(a)와 제2위치(b) 및 제3위치(c)에 있을 때보다 그 상부가 하부에 비해 좀 더 가열될 수 있다.
또한, 소재(10)가 제4위치(d)에 이동된 상태에서는 소재(10)와 이송부(200)가 접촉되는 부분이 소재(10)가 제3위치(c)에 위치되어 있을 때와는 달라지게 된다. 이에 따라, 소재(10)가 제3위치(c)에 위치되어 있을 때 이송부(200)와의 접촉으로 인해 가려져 제대로 가열되지 못한 일부분도 소재(10)가 제4위치(d)에 이송된 상태에서는 이송부(200)에 의해 가려지지 않게 되어 버너의 화염에 의한 복사 에너지에 의해 가열될 수 있게 된다.
상기와 같은 이송 과정이 반복되면서, 소재(10)는 적정 온도, 즉 압연에 적합한 온도로 가열되며, 추출 도어를 통해 몸체부(100) 외부로 추출된다.
상기한 바와 같은 이송 과정을 통해 소재(10)를 이송하며 가열하는 본 실시예의 가열로(300)는, 이송부(200)가 소재(10)와 점 접촉되어 소재(10)와 이송부(200)의 접촉 면적을 좁힘으로써, 버너의 화염에 의한 복사 에너지가 소재(10) 전체에 효과적으로 전달되도록 하여 스키드 마크의 형성을 억제하고 소재(10)를 균일하게 가열할 수 있다.
또한, 본 실시예의 가열로(300)에 따르면, 이송부(200)의 회전에 따라 소재(10)를 순차적으로 지지하는 각 지지부(222,224,226)가 서로 다른 길이를 갖도록 구비됨으로써, 소재(10)의 이송 과정에서 소재(10)와 이송부(200)가 접촉되는 부분이 소재(10)의 위치에 따라 달라지게 되므로, 버너의 화염에 의한 복사 에너지를 소재(10) 전체에 고르게 전달할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로를 개략적으로 도시한 평단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가열로의 측단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회전롤러부를 나타낸 사시도이다.
도 4 내지 도 7은 본 도 1에 도시된 가열로의 작동관계를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 몸체부 200 : 이송부
210 : 회전축부 220 : 지지부
222 : 제1지지부 224 : 제2지지부
226 : 제3지지부 230 : 롤러부
300 : 가열로

Claims (4)

  1. 소재가 장입되는 몸체부; 및
    상기 몸체부에 회전 가능하게 설치되는 회전축부와 상기 회전축부에서 방사형으로 연장되는 지지부를 구비하며, 상기 몸체부에 장입되는 상기 소재를 이동시키는 이송부를 포함하고,
    상기 지지부는,
    상기 회전축부의 직경 방향으로 연장되는 제1지지부;
    상기 제1지지부와 다른 길이를 갖도록 상기 회전축부의 직경 방향으로 연장되는 제2지지부; 및
    상기 회전축부의 직경 방향으로 연장되는 제3지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는 상기 지지부의 일측에 회전 가능하게 설치되는 롤러부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로.
  4. 소재가 장입되는 몸체부; 및
    상기 몸체부에 회전 가능하게 설치되는 회전축부와, 상기 회전축부에서 서로 다른 길이를 갖도록 방사형으로 연장되는 제1 내지 제3지지부를 구비하는 지지부 및 상기 제1 내지 제3지지부의 일측에 회전 가능하게 설치되는 롤러부를 구비하며, 상기 소재의 이송 방향을 따라 다수가 구비되어 상기 소재를 상하로 이동시키면서 이송하는 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로.
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