KR101220608B1 - 스케일 제거장치 - Google Patents

Abstract

열연강대(강판)의 표면에 형성된 스케일을 효과적으로 제거토록 제공된 스케일 제거장치가 제공된다.
상기 스케일 제거장치는 그 구성일예로서, 열연강대의 이송 경로 상에 배치되는 장치 하우징;과, 상기 장치 하우징의 내부에 고압유체를 분사하면서 공급토록 장치 하우징에 제공되는 고압유체 공급수단;과, 상기 장치 하우징에 연마재를 투입토록 장치 하우징에 제공되는 연마재 투입수단; 및, 상기 장치 하우징의 내부에서 혼합된 고압유체와 연마재의 연마슬러리를 강대에 분사토록 장치 하우징에 제공되는 연마슬러리 분사수단을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 물리적(기계적) 방식의 스케일 제거를 구현하고 스케일 처리 공정의 간소화를 가능하게 하는 한편, 표면 조도의 적절한 유지를 가능하게 함으로써, 보다 환경 친화적이면서 고효율의 스케일 제거를 가능하게 하고, 특히 강대의 고속 진행에도 적용 가능한 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

스케일 제거장치{Descaling Apparatus}

본 발명은 열연강대(강판)의 표면에서 생성되는 스케일 또는 기타 잔류 이물을 제거하기 위한 스케일 제거 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 기존 화학적 처리를 배제한 물리적(기계적) 방식의 스케일 제거를 구현하고 장치 구조 및 스케일 제거 공정의 간소화를 가능하게 하는 한편, 스케일 제거후 강대의 평균 표면 조도의 적절한 유지와 그 조정을 가능하게 함으로써, 궁극적으로 고효율의 스케일 제거와 환경 친화적인 스케일 제거장치에 관한 것이다.

고온에서 열간 압연된 탄소강, 고강도강, 전기모터용 실리콘 첨가강 또는 스테인레스강의 열연 강판(강대)의 표면에는 대략 5 ～ 15 ㎛ 두께의 스케일 층이 생성된다.

예컨대, 도 1에서는 이와 같은 열연강판의 표면에 생성된 스케일을 제거하는 설비를 도시하고 있다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 일반적으로 알려진 기존의 스케일을 제거하기 위한 산세 설비는, 스케일 브레이커(230)를 이용하여 스케일에 균열(크랙)을 발생시킨 후, 산세조(240) 및 수세조(250)를 단계적으로 통과시키면서 스케일을 제거하였다.

상기 산세조(240)는 통상 4개의 단위 산세조(242,244,246,248)들로 구성되고, 산세조에서는 주로 염산이나 황산 등 고온의 강산을 사용하여 이를 통과하는 열연 강판 표면의 스케일을 화학적으로 제거하였다.

이때, 도 1에서 미설명부호 210은 페이오프 릴, 220은 용접기, 그리고 260은 텐션 릴을 나타내고, 수세조(250)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 브러쉬 및 린스 세정 단계로 구분될 수 있다.

그러나, 도 1의 기존 스케일 처리방식은, 다수의 산세조와 수세조 사용에 따른 설비 길이의 증가, 산 증기 발생으로 인한 작업 환경 저해, 폐산 처리로 인한 환경 유해성 유발, 산 회수 및 내산성 설비 등으로 인한 부대 설비의 증가, 강종에 따른 스케일 제거능 상이, 라인 정지 시에 산 용액 탱크 및 수세 탱크에 체류된 강판의 품질 불량 발생 등 여러 가지 문제점이 있었다.

예컨대, 도 1에서는 개략적으로 도시하였지만, 이와 같은 기존 산세처리를 통한 스케일 제거방식에서 실제 산세조(240)와 수세조(250)의 설비 길이가 대략 100 M에 이르기 때문에, 라인이 정지하는 경우 산세조와 수세조에 걸려있는 열연 강판은 과도한 산 처리로 인하여 표면 품질이 불량하게 되는 것이었다.

한편, 이와 같은 산 용액에 의한 화학적 산세를 매개로 스케일을 제거하는 기존 도 1의 방식의 문제를 해소하기 위한 다른 스케일 제거방식으로, 금속의 숏볼(Shot ball)이나 그릿트(Grit)를 강판 표면에 접촉시키거나, 또는 금속 숏볼 혹은 그릿트를 물과 혼합한 슬러리(Slurry) 형태로 원심력을 이용하여 강판 표면에 접촉시키어 물리적 방식으로 강판 표면의 스케일을 제거하는 기술이 알려져 있다.

그러나, 이와 같은 숏볼이나 그릿트를 이용한 물리적 스케일 제거방식은, 대부분 난 산세성 강종인 스텐레스강 또는 전기강판과 같은 특수강에 있어서 산세 효율을 높이기 위한 산세 전처리 공정으로 사용되는, 대부분 산세공정과 병행되는 실정인데, 예컨대 일반 탄소강에 적용한 사례는 없었다.

한편, 기존의 숏볼이나 그릿트 대신에, 스테인레스 비드(STS bead)를 물과 혼합한 슬러리를 원심력을 이용하여 강판 표면에 접촉시키어 스케일을 제거하는 다른 물리적 방식도 알려져 있다.

그러나, 금속 숏볼이나 그릿트를 이용하거나 또는, 스테인레스 비드와 물을 혼합한 슬러리를 원심력을 이용하여 강판 표면에 접촉시키는 스케일 제거방식은, 강판 박힘 현상으로 스케일 제거후, 강판의 평균 표면조도(Ra)가 2.3 - 3.5 ㎛ 범위이므로, 스케일 처리된 강판 표면 조도가 전체적으로 균일하지 않은 문제가 있었다. 더욱이, 스테인레스 비드는 단가가 고가인 문제가 있었다.

한편, 기타 고압수 분사를 통한 스케일 제거방식이나 얼음입자를 분사하는 다른 방식의 스케일 제거 기술 등이 알려져 있으나, 스케일 제거 효율이 미비하고 그 실용화도 어려운 문제가 있었다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 기존 화학적 산세 처리에 따른 환경 유해적인 요소와 강판 품질저하를 제거하고, 금속의 숏볼, 그릿트 또는 비드를 이용한 물리적 접촉에 따른 강판의 평균 표면조도의 편차를 제거하여, 보다 친환경적이면서 설비 간소화 및, 강판의 표면조도의 균일성 확보를 가능하게 한 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 기존의 화학적 처리를 배제하고 물리적(기계적) 방식의 스케일 제거를 구현하면서, 스케일 제거후 강대(강판)의 평균 표면조도를 균일하게 하여, 보다 환경 친화적이면서 고속 통판에도 적용 가능한 고효율의 스케일 제거환경을 제공하는 스케일 제거장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적 측면은, 음압 형성을 통한 연마재의 장치 투입을 구현하여 장치의 구조 간소화는 물론, 효과적인 스케일 제거로 공정 간소화도 가능하게 한 스케일 제거장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일 측면으로서 본 발명은, 열연강대의 이송 경로 상에 배치되는 장치 하우징;
고압유체의 분사압력을 이용하여 연마재를 상기 장치 하우징의 내부에 투입하기 위하여 장치 하우징에 고압유체를 분사하면서 공급토록 제공되는 고압유체 공급수단;
상기 장치 하우징에 연마재를 투입토록 장치 하우징에 제공되는 연마재 투입수단; 및,
상기 장치 하우징의 내부에서 혼합된 고압유체와 연마재의 연마슬러리를 강대에 분사토록 장치 하우징에 제공되는 연마슬러리 분사수단;
을 포함하여 구성되되,
상기 고압유체는 상기 고압유체 공급수단에 구비된 고압유체 노즐을 통하여 100～500 bar의 압력으로 분사되는 고압수로 이루어지고, 상기 연마슬러리 분사수단과 열연 강대간 거리는 100～350mm 범위로 이루어지는 스케일 제거장치를 제공한다.

또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 열연 강대의 이송 경로 상에 배치되는 장치 하우징;
고압유체의 분사압력을 이용하여 연마재를 상기 장치 하우징의 내부에 투입하기 위하여 장치 하우징에 고압유체를 분사하면서 공급토록 제공되는 고압유체 공급수단;
상기 장치 하우징에 연마재를 투입토록 장치 하우징에 제공되는 연마재 투입수단;
상기 장치 하우징의 내부에서 혼합된 고압유체와 연마재의 연마슬러리를 강대에 분사토록 장치 하우징에 제공되는 연마슬러리 분사수단; 및,
상기 장치 하우징의 내부에 제공되면서 고압유체와 연마재의 믹싱을 원활토록 제공되는 믹싱수단;
을 포함하여 구성되되,
상기 믹싱수단은, 상기 장치 하우징의 내부로 고압유체 공급수단과 연마슬러리 분사수단 사이에 제공되는 하나 이상의 격자수단 및, 상기 격자수단 사이 또는 독립적으로 제공되는 원추형 코일 중 하나 또는 이들이 복합 구성되는 고정형 믹싱수단으로 제공된 스케일 제거장치를 제공한다.

더하여, 기술적인 또 다른 측면으로서 본 발명은, 열연강대의 이송 경로 상에 배치되는 장치 하우징;
고압유체의 분사압력을 이용하여 연마재를 상기 장치 하우징의 내부에 투입하도록 장치 하우징에 고압유체를 분사하면서 공급토록 제공되는 고압유체 공급수단;
상기 장치 하우징에 연마재를 투입토록 장치 하우징에 제공되는 연마재 투입수단;
상기 장치 하우징의 내부에서 혼합된 고압유체와 연마재의 연마슬러리를 강대에 분사토록 장치 하우징에 제공되는 연마슬러리 분사수단; 및,
상기 장치 하우징의 내부에 제공되면서 고압유체와 연마재의 믹싱을 원활토록 제공되는 믹싱수단;
을 포함하여 구성되되,
상기 믹싱수단은, 장치 하우징의 내부로 고압유체 공급수단과 분사수단사이에 제공되는 회전축에 구비되면서 고압유체의 충돌로 회전되는 회전날개 또는 회전봉을 포함하여 회전형 믹싱수단으로 구성된 스케일 제거장치.

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바람직하게는, 상기 연마재는 금속보다 비중이 작은 연마재로 제공되되, 10～400 ㎛ 입경의 실리콘 옥사이드, 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드, 유리 및 세라믹 중 하나로 형성되는 것이다.

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더 바람직하게는, 상기 장치 하우징은, 상기 고압유체 공급수단이 연계되는 제1 연결부;

상기 연마재 투입수단이 연계되는 제2 연결부; 및,

상기 연마슬러리 분사수단이 조립되는 분사수단 조립부;

를 포함하여 구성될 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 고압유체 공급수단은, 상기 장치 하우징에 구비된 제1 연결부의 내부에 조립되고 고압유체가 공급되는 고압유체 공급구; 및,

상기 고압유체 공급구에 조립되어 장치 하우징 내부에 고압유체를 분사토록 제공되는 노즐구멍이 형성된 고압유체 노즐;

을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 고압유체 노즐의 하단 수평선은 상기 장치 하우징에 구비된 경사진 제2 연결부의 출구 중심점과 만나도록 위치 조정되는 것이다.

더하여, 상기 고압유체는 상기 고압유체 노즐을 통하여 100 ～ 500 bar의 압력으로 분사되는 고압수로 이루어지고, 상기 장치 하우징에 구비되는 연마슬러리 분사수단과 강대간 거리는 100 ～ 350mm 범위로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 연마재 투입수단은, 상기 장치 하우징에 구비된 제2 연결부에 연결되는 연마재 투입호스를 포함하고, 상기 장치 하우징의 내부에는 상기 고압유체의 분사압력을 매개로 연마재의 장치 하우징내 흡인 투입을 가능토록 하는 음압공간이 형성되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 연마슬러리 분사수단은, 상기 장치 하우징에 구비된 분사수단 조립부에 조립되는 분사수단 몸체;

상기 분사수단 몸체의 상부에 형성되는 함몰부; 및

상기 함몰부에서부터 몸체를 관통하여 형성되는 연마슬러리 분사개구;

를 포함하여 구성될 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 분사수단 몸체 상의 함몰부는 분사수단 몸체의 상단에서 내측으로 원추형으로 오목하게 형성되고, 상기 분사개구는, 상기 원추형 함몰부의 중앙에서 몸체 하단까지 일체로 관통 형성되는 슬릿으로 형성될 수 있다.

이때, 상기 분사수단 몸체의 하단 양측에는 상기 분사개구와 통하는 소정 각도의 절개부가 더 형성되는 것이다.

바람직하게는, 상기 장치 하우징의 내부에 제공되면서 고압유체와 연마재의 믹싱을 원활토록 제공되는 믹싱수단을 더 포함하는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 믹싱수단은, 상기 장치 하우징의 내부로 고압유체 공급수단과 연마슬러리 분사수단 사이에 제공되는 하나 이상의 격자수단 및, 상기 격자수단 사이 또는 독립적으로 제공되는 원추형 코일 중 하나 또는 이들이 복합 구성되는 고정형 믹싱수단으로 제공되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 믹싱수단은, 장치 하우징의 내부로 고압유체 공급수단과 분사수단사이에 제공되는 회전축에 구비되면서 고압유체의 충돌로 회전되는 회전날개 또는 회전봉을 포함하여 회전형 믹싱수단으로 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 스케일 제거 장치에 의하면, 열연 강대(강판)의 스케일을 연속으로 제거하되 특히, 고속 처리를 통하여도 스케일 제거효을을 확보 가능하게 하면서도 설비의 규모를 축소하는 것을 가능하게 하기 때문에, 생산성의 향상은 물론, 비용절감을 가능하게 하는 것이다.

특히, 기존 산세 처리에서 발생되는 산 증기 발생, 산 회수 및 폐산 처리에 따른 환경 유해성을 제거하여 보다 환경 친화적인 설비 가동을 가능하게 하는 것이다.

또한, 기존 금속 숏볼, 그릿트 또는 비드 등의 사용에 따른 표면 조도의 불균일성을 제거하여, 궁극적으로 강판의 표면 품질을 향상시키기 때문에, 후 강판 도금 등의 후 공정에서의 품질 향상도 가능하게 한다.

특히, 본 발명은 저탄소강, 극저 탄소강, 고강도 탄소강, 고탄소강, 전기강판, 스테인레스강 등의 열연 강대의 표면 스케일 제거에 유용한 것이다.

도 1은 기존 화학적 산세를 통한 스케일 제거공정을 도시한 개략 공정도이고,
도 2는 본 발명 스케일 제거장치를 포함하는 열연강판의 표면처리공정을 도시한 개략 공정도이며,
도 3은 본 발명에 따른 스케일 제거장치를 도시한 구성도이고,
도 4는 도 3의 본 발명 스케일 제거장치를 도시한 분해도이며,
도 5는 본 발명 스케일 제거장치와 연계된 주변 설비를 도시한 전체 구성도이고,
도 6 내지 도 8은 본 발명 스케일 제거장치에 구비되는 믹싱수단의 여러 실시예들을 도시한 구성도이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 5에서는 본 발명에 따른 스케일 제거장치(1) 및 그 공정상 사용상태를 도시하고 있다.

즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 열연코일을 페이오프 릴(130)과 텐션릴(180)사이에서 고속으로 풀고 감으면서 일차적으로 앞에서 설명한, 스케일 브레이커(150)를 통과시키고, 본 발명의 스케일 제거장치(1)를 진행 강대(2)(이하, '강판'이라 설명함)의 상,하측에 적절하게 배열한 쳄버(120)를 이송롤(122)을 매개로 통과하면서 스케일이 제거된다.

이후, 강판은 브러쉬 조(162)와 린스 조(164)로 구성되는 수세조(160)와 건조 조(열풍 조)(170)를 거치게 된다.

따라서, 도 1과 비교하면, 본 발명의 스케일 제거장치(1)를 이용하는 경우 기존 산세조(240)의 설비 규모를 상당히 줄인 것을 알 수 있고, 이와 같은 축소된 설비에서도 본 발명의 스케일 제거장치(1)는 다음에 상세하게 설명하듯이, 강판(2)을 고속으로 진행시키는 상태에서도 충분한 스케일 제거를 구현하되 특히, 스케일 제거 후의 평균 표면조도(Ra)가 1 ～ 1.5 ㎛ 로 균일한 것이다.

결국, 본 발명의 스케일 제거장치(1)는, 스케일 제거효율의 확보는 물론, 스케일 제거 후의 강판의 표면 조도를 적정하게 함은 물론, 그 조정도 가능하게 하기 때문에, 수요 가가 요구하는 가공 특성이나 냉연, 도금 등의 후속 공정시 요구되는 표면 조도의 다양한 조건에 쉽게 대응하도록 하는 것이다.

이때, 도 2에서 미설명 부호인 140은 페이오프 릴(130)에서 풀리는 선,후행 강판을 연속 진행을 위해 용접하는 용접기이다.

다음, 도 3 내지 도 5에서는 이와 같은 본 발명의 스케일 제거장치(1)를 더 구체적으로 도시하고 있다. 다만, 도면에서 연마재(6)는 확대 도시한 것이다. 또한, 이하에서 고압유체를 일예로 고압수(4)로 설명한다.

즉, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 스케일 제거장치(1)는, 크게 (고속으로) 진행되는 열연강판(2)의 이송 경로 상에 하나 이상 배치되는 장치 하우징(10) 및, 상기 장치 하우징(10)에 고압수(4)를 공급토록 장치 하우징에 제공되는 고압유체 공급수단(30)을 포함한다

특히, 본 발명의 장치는 하나의 장치 하우징(10)의 내부에 단순하게 고압수를 공급하지 않고, 그 내부에서 분사하는 2중 분사방식을 채택하는 데, 이는 다음에 상세하게 설명하듯이 연마재를 장치 내부에서 분사되는 고압수의 분사압력으로 외부 가압력 인가없이 장치 하우징에 투입 가능하게 함은 물론, 연마재 즉, 유리 비드 또는 세라믹 비드 등의 연마재와 물(고압수)와의 믹싱을 원활토록 내부 분사하는 것이다.

즉, 본 발명은 고압수(4)의 분사압력을 매개로 연마재(6)를 장치 하우징(10)에 외부 압력을 가하지 않고도 원활한 흡인으로 투입 가능하게 하는 연마재 투입수단(50) 및, 상기 장치 하우징의 내부에서 혼합되는 고압수(4)와 연마재(6)가 혼합된 연마슬러리(8)를 강판에 직접 분사방식으로 분사토록 장치 하우징에 제공되는 연마슬러리 분사수단(70)을 더 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 장치 하우징(10)에 고압수(4)를 장치 하우징의 내부에서 분사하면, 도 3과 같이, 음압공간(T)이 장치 하우징의 내부에서 형성되고, 결국 연마재(6)는 외부 압력를 가하지 않고도 장치 하우징에 원활하게 흡인 투입된다.

즉, 본 발명의 장치 하우징(10)의 내부에서 고압수(4)와 연마재(6)가 혼합되어 상기 분사수단(70)을 통하여, 도 5와 같이 쳄버(120)내에서 진행되는 강판(2)의 표면에 분사되므로, 강판 표면의 스케일(도 3,5의 2') 제거 효과가 극대화되는 것이다.

결국, 본 발명의 스케일 제거장치(1)는, 도 3 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 연마재(6)를 단순하게 장치 하우징(10)에 별도의 외부 가압력 없이 투입시키기만 하면, 고압수(4)에 의한 내부 음압공간(T)의 형성으로 매우 균일하게 장치 하우징의 내부로 흡인되고, 이는 외부 가압설비가 필요없게 하기 때문에, 장치의 구조간소화를 가능하게 하는 것이다.

이때, 본 발명의 고압수와 혼합되면서 강판 표면에 접촉하여 스케일 또는 기타 잔류 이물을 제거 가능하게 하는 연마슬러리(8)의 생성에 필요한 연마재(6)는, 바람직하게는 금속 보다는 비중이 작은 연마재로 제공되는 것이 바람직한데, 예를 들어 실리콘 옥사이드, 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드, 유리(glass) 또는, 세라믹(ceramic) 등으로 제공될 수 있다.

가장 바람직하게는 입경이 균일한 유리 또는 세라믹 비드를 연마재로 사용하는 것인데, 이들 유리 또는 세락믹 비드만을 파우더 형태(사실상 입경이 매우 미세하여 외부에서 보기에는 파우더 형태임)로 장치 하우징에 투입되거나 또는, 사전에 물과 미리 혼합한 슬러리 (용액) 형태로 제공될 수 있다.

한편, 더 바람직하게는 이와 같은 유리 비드 또는 세라믹 비드로 제공되는 연마재(6)의 입경은, 도 3 및 도 5에서는 확대하여 도시하였지만, 10 ～ 400 ㎛, 더 바람직하게는 80 - 200 ㎛이다.

이때, 상기 연마재의 직경이 10 ㎛ 이하인 경우에는, 너무 미세하여 강판 표면의 스케일(2') 제거 효과를 미비하게 하는 문제가 있고, 반대로 연마재의 입경이 400 ㎛ 이상이면, 스케일 제거 효율은 향상되나 스케일 제거 후, 강판(2)의 표면 조도의 편차가 심하게 되어 강판 표면의 품질 확보를 어렵게 하고, 따라서 별도의 밀(MILL) 공정 등의 후속 공정을 필요로 하게 된다.

한편, 다음의 표 1에서는, 기존의 금속 숏볼, 그릿트 또는 스테인레스 비드의 연마재와 본 발명의 유리 비드의 연마재를 비교하여 나타내고 있다.

구분	Al2O3(그릿트)	steel(그릿트)	SiC(그릿트)	STS bead	Glass bead
형태
비고	기존 그릿트를 물과 혼합한 슬러리의 경우 소재 박힘현상이 발생되어 강판 표면조도의 편차가 심하고, 평균 크기도 141-147 ㎛로 크고, 습식 공정으로 사용되므로 재처리도 어렵다.			기존 스테인레스 비드는 단가가 비싸고,크기가 60 ㎛으로 작아 스케일 제거효율이 적다.	본발명의 유리 비드는 크기가 117㎛으로 스케일 제거효율도 적정하고 비용도 저렴하며 재처리도 용이하며,특히 소재박힘현상이 없어 표면조도의 편차가 크지 않다.

따라서, 상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 연마재는 스케일 제거후의 강판의 평균 표면조도를 적정한 범위로 하고, 그 조정도 가능하게 하는 금속 보다는 비중이 작은 유리 또는 세라믹으로 하되, 비드 형태를 갖도록 하는 것이다. 즉, 본 발명은 기존 금속 숏볼, 그릿트 또는 스테인레스 비드의 사용시 발생되는 문제를 제거한다.

다음, 본 발명의 고압수(4)의 분사압력은, 음압(공간)을 적정하게 형성하여 유리 비드 등의 연마재(6)를 장치 하우징(10)의 내부로 원활하게 흡인하도록 하면서, 강판의 표면 스케일 제거도 안정적으로 유지되도록, 앞에서 설명한 10 ～ 400 ㎛의 유리 비드인 연마재(60)의 직경을 전제로 100 ~ 500 bar의 범위가 적당하다.

이때, 상기 고압수 압력이 100bar 이하 압력인 경우에는, 최종적으로 장치에서 분사되는 연마슬러리의 분사압력이 적어 강판 표면의 스케일 제거효율이 미비하고, 반대로 압력이 500bar 이상인 경우에는 연마재의 강판 표면의 충돌압력이 과도하게 높아, 강판 표면의 표면조도(Ra)의 편차가 상대적으로 높게 되고, 설비 운영의 과부하에 의한 전력비 등의 설비 가동 비용이 높아지는 문제가 발생되는 것이다.

다음, 이와 같은 고압수 압력과 연마재 조건을 만족하는 본 발명 스케일 제거장치(1)에 대하여 구체적으로 살펴보면, 먼저 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명 장치에서 상기 장치 하우징(10)은, 다음에 상세하게 설명하는 상기 고압수 공급수단(30)이 연결되는 제1 연결부(12)와, 연마재 투입수단(50)이 연결되는 제2 연결부(14) 및, 연마슬러리 분사수단(70)이 조립되는 분사수단 조립부(16)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 장치 하우징(10)은, 예를 들어 주물 형태로 제작되어 내부 조립을 위하여 분할 조립될 수 있고, 상기 제 1 연결부(12)는 상측에, 제2 연결부는 중앙부분에 경사진 상태로 일체로 형성되어 있다.

또한, 본 발명의 장치 하우징(10)의 하단부에는 연마슬러리(8)의 분사시 퍼지는 것을 가능하게 하기 위하여 모따기 형태의 개구부(18)가 형성되어 있다.

그리고, 별도 도면으로 구체적으로 도시하지 않았지만, 본 발명의 장치 하우징(10)은 실제로는 다수개가 설비 헤드부(미도시)에 적정한 간격으로 배열되고, 특히 유압 실린더 등이 상기 헤드부에 연결되어 강판과 장치 하우징 하단사이의 간격은 물론, 기타 기어 구동 등을 통하여 그 경사도 도 3과 같이, 진행되는 강판을 향하여 45°범위 내에서 경사지게 배열되는 것이 바람직하다.

예컨대, 도 3 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 단위 스케일 장치의 장치 하우징(10)들이 연결된 헤드부는 진행되는 열연강판(2)의 폭에 따라 그 연마 슬러리 분사폭이 조정되어야 함은 당연하고, 특히 강판에 분사되는 연마슬러리(8)는 열연 강판(2)의 상,하부에 동일한 분사패턴을 분사되는 것이 바람직하다.

특히, 단위 장치에서 분사되는 연마 슬러리 스트림(stream)은 양끝 부분(경계부분)은 서로 겹쳐지는 패턴을 갖도록 조정되는 것이 바람직하다.

또한, 강판의 진행 스피드나 강판 두께에 따른 스케일 생성 두께도 감안하여 연마 슬러리 분사압이나 분사각도와 장치 하단에서 강판까지의 간격이 조정되는 것이 바람직할 것이다.

예를 들어, 장치 하우징(10)의 하단 분사수단(70)의 출구에서 강판(2)까지의 거리는, 100 ～ 350 mm로 조절되는 것이 바람직한데, 이와 같은 분사수단 출구에서 강판간 거리는 스케일 제거 성능이나 제거 폭에 직접적인 영향을 줄 수 있고, 예를 들어 상기 간격이 100mm 이하인 경우에는 스케일 제거폭이 과도하게 좁아져 장치 하우징의 설치 수가 필요 이상으로 증가되고, 반대로 간격이 350mm 이상인 경우에는 스케일 제거 성능이 미비하게 되는 문제가 있는 것이다.

또한, 상기 장치 하우징(10)의 연마재 투입수단(50)이 연결되는 제2 연결부(14)도 장치 하우징(10)에 경사지게 형성되는 것이 바람직한데, 예를 들어 연마재(6)가 직경이 ㎛ 단위의 미세 입경을 가지는 비드이고, 외부 가압력 없이 장치 하우징에 투입되는 것을 감안할 때, 45°정도로 경사지게 하는 것이 가장 바람직할 것이다.

다음, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명 스케일 제거장치(1)의 상기 고압수 공급수단(30)은, 상기 장치 하우징(10)의 제1 연결부(12)에 조립되면서 장치 하우징의 내부에 조립되고 고압수 공급관(40)이 연계되는 고압수 공급구(32) 및, 상기 고압수 공급구(32)에 조립되며 노즐구멍(34)이 형성된 고압수 노즐(36)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 고압수 공급구(32)는 장치하우징(10)의 제1 연결부(12)의 상부에 조립되는 록크 캡(38)을 통과하여 그 상단의 걸림턱부분이 걸리어 지지되고, 이와 같은 고압수 공급구(32)의 외연에 형성된 나사부(S)가 장치하우징(10)의 제1 연결부(12)의 내연에 형성된 나사부(S)에 체결되어 조립된다.

그리고, 상기 록크캡(38)에는 고압수 공급호스(40)가 연결되어 고압수(4)가 공급되고, 공급되는 고압수는 공급구(32)의 내부 구멍을 통하여 공급된다.

동시에, 도 4와 같이, 상기 고압수 공급구(32)의 하단 분사노즐 조립부(32a)의 내연에 형성된 나사부(S)에 상기 고압수 노즐(36)의 상부 외연에 형성된 나사부(S)가 간단하게 조립될 수 있다.

따라서, 공급된 고압수는 고압수 노즐(36)의 중앙을 관통하여 형성된 노즐구멍(34)을 통하여 장치 하우징(10)의 내부에서 분사된다.

이때, 바람직하게는 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 고압수 노즐(36)에 형성된 노즐구멍(34)은 타원형으로 형성하는 것인데, 고압수가 장치 하우징(10)의 내부에서 퍼지는 형태로 분사되도록 하기 위한 것이다.

특히, 이와 같은 퍼지는 형태로 분사되는 고압수(4)는 도 3과 같이, 다음에 상세하게 설명하는 연마슬러리 분사수단(70)의 몸체(72)에 형성된 슬릿형태의 분사개구(76)에 대응하여 두께는 얇고 폭은 넓은 형태로 분사될 수 있다.

즉, 본 발명 장치에서, 상기 고압수 노즐(36)에 구비된 노즐구멍(34)은, 상기 연마슬러리 분사수단(70)의 슬릿형태의 분사개구(76)에 대응하는 방향으로 길이가 긴 타원형으로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

다음, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 스케일 제거장치(1)에서 상기 연마재 투입수단(50)은, 상기 장치 하우징(10)의 중앙 부분에 경사지게 형성된 제2 연결부(14)에 연결되는 연마재 투입호스(52)를 포함한다.

물론, 이와 같은 연마재 투입호스(52)는 강성을 유지하도록 두께가 두꺼운 호스를 사용하고, 다음에 도 5에서 설명하는 연마재 공급호퍼(54)와 연계되어 연마재 즉, 유리 또는 세라믹 비드의 연마재(6)가 라인 L2를 통하여 공급될 수 있다.

따라서, 본 발명 장치에서는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 고압수 공급수단(30)의 고압수 노즐(36)이 장치 하우징(10)의 내부에 신장되어 진입된 고압수 공급구(32)의 하부에 조립되면서 적정 압력으로 고압수를 분사하고, 장치 하우징(10)은 밀폐되어 있기 때문에, 고압수 분사노즐(36)의 하부에는 압력이 급속하게 떨어지는 음압공간(T)이 형성되는 것이다.

결국, 상기 고압수 분사노즐(36)에 인접하여 위치되는 연마재 공급호스(52)가 연결되는 장치 하우징의 제2 연결부(14)의 내부 출구(도 6의 C")를 통하여 연마재가 장치 하우징에 투입되는 순간, 상기 음압공간으로 연마재가 외부 가압력 없이 원활하게 투입되고, 고압수(4)와 연마재(6)가 혼합되어 최종적으로 강판의 표면에 분사되는 연마슬러리(8)로 생성되는 것이다.

즉, 본 발명의 경우 연마재를 외부의 별도 가압기구 없이 장치 하우징의 내부 음압 형성을 통하여 장치 하우징의 내부로 흡입하는 구조이기 때문에, 전체적인 장치 구조를 간단하게 하고, 이는 결국 장치 구조 간소화를 통한 비용 절감을 가능하게 하고, 특히 외부 가압력 인가에 따른 장치 가동 비용의 증대도 방지시키는 것이다.

한편, 도 3 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 바람직하게는 본 발명 장치에서 상기 고압수 공급수단(30)의 고압수 노즐(36)의 하단 수평선(C')은 연마재 투입을 위한 장치 하우징(10)의 제2 연결부(14)의 내부 중심(P)(중심선 C"의 중심)과 만나도록 하는 것이다.

이 경우, 분사된 고압수(4)와 투입된 연마재(6)의 혼합이 가장 균일하게 구현될 수 있다.

예를 들어, 아래의 표 2에서는 본 발명 장치에서 상기 고압수 공급수단의 고압수 분사노즐과 제2 연결부를 통한 연마재 투입공간의 적정한 배열을 나타내고 있다.

비교예 1	비교예 2	비교예 3	본 발명
스케일처리 불량	스케일 처리 불량	스케일 처리 미비	스케일 처리 양호
장치 하우징의 하단 을 단순 개구로 형성한 경우, 음압공간의 형성 미흡으로 연마재의 투입이 원활하게 이루어지지 않음	장치 하우징에 단순 노즐구멍을 형성한 경우 연마재 흡인 불균일로 정상적인 스케일 제거가 불가능함	고압수 공급수단(30)과 고압수 분사수단(70)간 간격이 과도하게 좁아 연마 슬러리가 충분하고 균일하게 믹싱되기 전에 분사됨	고압수 공급수단과 연마슬러리 분사수단의 적정 간격으로 가장 양호한 스케일 제거를 구현함

따라서, 상기 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명 장치에서 고압수 분사수단(30)의 분사노즐의 하단 수평선의 위치를 제2 연결부(14)의 내부 중심선과 연결부 토출구의 중심에 오도록 조정하는 것이 스케일 제거 효율면에서 가장 바람직함을 알 수 있다.

한편, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 스케일 제거장치(1)의 장치 하우징의 내부에는, 상기 음압공간(T)의 하측으로 분사된 고압수(4)와 투입되는 유리 비드 등의 연마재(6)가 혼합되는 믹싱공간(MX)이 더 형성될 수 있다..

이와 같은 본 발명의 혼합공간(MX)에는 다음에 도 6 내지 도 8에서 상세하게 설명하는 믹싱수단들이 배치될 수 있다.

한편, 본 발명 장치에서 고압수와 연마재의 혼합성은 중요한데, 이는 균일하게 혼합되어야만 강판 표면에 물과 연마재가 균일하게 혼합된 연마 슬러리(8)가 분사되고, 이를 통하여 스케일의 제거 효율은 물론, 스케일 제거후 강판 표면의 평균 조도 편차가 크지 않게 하기 때문이다. 이와 같은 믹싱수단들은 다음의 도 6 내지 도 8에서 다시 상세하게 설명한다.

다음, 도 3 내지 도 5에서는, 본 발명의 스케일 제거장치(1)에서 연마슬러리(8)의 적정한 분사와, 이를 통한 강판 표면의 평균 표면조도는 적정한 범위로 하면서, 사실상 스케일의 제거를 가능하게 하는 연마슬러리 분사수단(70)을 도시하고 있다.

즉, 본 발명의 연마슬러리 분사수단(70)은, 상기 장치 하우징내 음압공간(T)의 하측으로 장치 하우징(10)의 하단부에 형성되고 오목하게 형성된 절개부(18)를 구비하는 분사수단 조립부(16)에 조립되는 원통체인 분사수단 몸체(72)와, 상기 분사수단 몸체의 상측에 연마슬러리(8)의 층류를 유도하여, 연마슬러리를 보다 균일한 상태로 분사되도록 하는 함몰부(74) 및, 상기 함몰부에서부터 분사수단 몸체를 수직하게 관통하여 연마슬러리의 강판 분사를 가능토록 제공되는 연마슬러리 분사개구(76)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 바람직하게는 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 함몰부(74)는 분사수단의 몸체(72) 상부에서 오목하게 들어가는 원추형 함몰부로 형성되는 것이다.

또한, 상기 분사수단의 원통 몸체(72)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 장치하우징(20)의 분사수단 조립부(16)측에 형성된 고정홈(20)에 끼움 조립되는 고정링(82)이 외연에 결합되고, 장치 하우징 외부에서 나사 형태로 체결되는 록크핀(22)이 고정되는 고정홈(80)이 외연에 형성되어 있다.

따라서, 본 발명 장치에서 상기 연마슬러리 분사수단(70)의 원통몸체(72)는 장치 하우징의 분사수단 조립부(16)에 견고하게 조립 고정될 수 있다.

동시에, 본 발명의 연마슬러리 분사수단(70)에서, 상기 연마슬러리 분사개구(76)는, 상기 원추형 함몰부(74)의 중앙부위에서 몸체 하단까지 일체로 관통되는 슬릿형태로 제공될 수 있다.

따라서, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 장치 하우징의 내부에서 분사된 고압수(4)는 음압공간(T)을 형성하여, 외부 압력이 인가되지 않아도 연마재의 흡인력을 발생시키고, 이때 투입되는 유리 비드로 된 연마재(6)는 고압수 공급수단의 고압수 노즐(36)의 하측 혼합공간(MX)에서 균일하게 혼합된 후, 상기 분사수단(70)의 몸체 상부에 오목하게 형성된 원추형 함몰부(74)의 중앙으로 층류형태로 유도되고, 중앙의 슬릿형태의 분사개구(76)를 통하여 분사되기 때문에, 표 2에서 단순하게 노즐 개구만이 형성된 것에 비하여, 최종적으로 강판 표면에 분사되는 연마 슬러리(8)는 보다 균일하게 분사될 수 있다.

특히, 상기 분사수단(70)의 오목한 원추형 함몰부(74)와 슬릿한 분사개구(76)를 통과하여 분사되는 연마 슬러리 스트림은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 일정 두께에 폭을 가지는 형태로 분사되기 때문에, 강판 표면의 스케일이 보다 다 집중적으로 제거될 수 있다.

따라서, 상기 분사개구(76)의 입구는 원추형 함몰부로 인하여 'V'자 형태로되고, 분사개구의 출구는 별도의 부호로 도시하지 않았지만 직사각형의 평탄한 개구로 제공된다.

이때, 바람직하게는 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 분사수단(70)의 몸체(72)의 중앙을 관통하여 형성되는 슬릿한 분사개구(76)의 하단부 양측으로 분사수단 몸체의 양측에는 상기 분사개구와 통하는 소정 각도(Θ)의 절개부(78)를 더 형성시키는 것이다.

따라서, 상기 절개부(78)는 분사되는 연마 슬러리 스트림이 분사수단의 하단부에서 적정하게 퍼지게 하여, 강판 스케일을 보다 균일하고 원활하게 제거하는 것을 가능하게 할 것이다.

이때, 상기 분사수단의 몸체 하단부 양측의 분사개구(76)의 출구와 연통하는 절개부(78)는, 바람직하게는 15 ～ 30 °의 각도(Θ)로 형성하는 것인데, 이경우 적정하게 분사된 연마 슬러리(8)의 강판 표면 접촉 면적을 적정하게 확대시키는 것을 가능하게 할 것이다.

결국, 본 발명의 연마슬러리 분사수단(70)은 고압수(4)와 연마재(6)가 혼합된 상태로 오목 함몰부(74)의 중앙으로 유도되면서 슬릿한 분사개구(76)를 통하여 분사되도록 하기 때문에, 스케일 제거효율도 높고, 따라서 강판의 라인 스피드를 높여도 충분한 스케일 제거능이 확보되는 것은 물론, 물과 연마재의 균일한 혼합성도 양호하게 하기 때문에, 스케일 제거시 연마재의 실질적인 강판 표면 접촉분포의 균일한 환경을 통하여 스케일 제거후 강판의 평균 표면조도는 1～1.5 ㎛ 범위로 유지되는 것이다.

즉, 표면 조도의 편차가 적어 강판 표면 전체에 고르게 스케일을 제거하면서 강판 표면의 품질을 우수하게 유지시키는 것이다.

다음, 앞에서 설명한 바와 같이, 도 3의 본 발명의 믹싱공간(MX)에 설치되어 물과 연마재의 혼합을 원활하게 하는 고압수와 연마재 믹싱수단들의 여러 형태를 도 6 내지 도 8에서 도시하고 있다.

즉, 도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 믹싱수단은 구체적으로는 위치 고정형 믹싱수단과 회전형 믹싱수단(110)으로 구분될 수 있다.

즉, 도 6 및 도 7에서는 상기 위치 고정형 믹싱수단들을 도시하고 있는데, 도 6과 같이, 상기 장치 하우징(10)의 내부 고압수 분사수단(30)의 하측으로 장치 하우징(10)의 음압공간(T)의 하부 중앙측 믹싱공간(MX)에 설치되는 하나 이상의 격자수단(90) 또는 도 7과 같이, 상기 격자수단 사이 또는 독립적으로 제공되는 원추형 코일(100)로 제공될 수 있다.

이때, 도 3 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 격자수단(90)은 더 바람직하게는 상,하측의 제1,2 격자수단(90a)(90b)로 제공되는 것이다.

즉, 도 4 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 장치하우징(10)의 하단부 내측에 형성되는 고정홈(미부호)에 조립되는 고정링(92)의 내부에, 상부와 하부의 위치에 따라 서로 직각방향으로 배열되는 연마슬러리 충돌봉(94)(94')들이 고정되는 형태이다.

따라서, 고압수와 연마재가 혼합된 연마슬러리(8)는 상기 상,하측 제1,2 격자수단을 통과하면서 서로 반대방향의 충돌봉(94)(94')들을 위에서 아래로 통과하면서, 고압수(물)과 연마재의 믹싱이 원활하게 이루어지는 것이다.

예를 들어, 제1,2 격자수단의 충돌봉들은 서로 직각으로 배열되기 때문에, 실제 봉들에 연마슬러리(8)가 충돌하는 경우, 서로 다른 방향으로 회전하게 되면서 물과 연마재의 혼합이 보다 균일하게 이루어지게 될 것이다.

다음, 도 7에서 도시한 바와 같이, 다른 형태의 위치 고정형 믹싱수단은, 도 3에서 도시한 장치 하우징의 내부 믹싱공간(MX)에 배치되는 원추형 코일(코일 스프링)(100)으로 제공될 수 있다.

이와 같은 위치 고정형 믹싱수단인 원추형 코일(100)은 상단 또는 하단은 코일직경이 작고 반대측으로 갈수록 코일직경이 넓어지기 때문에, 고압수와 연마재가 혼합되는 연마 슬러리(8)가 원추형 코일을 통과하면, 고압수와 연마재의 혼합이 더 균일하게 이루어지도록 하는 것이다.

한편, 이와 같은 원추형 코일(100)의 위치 고정형 믹싱수단은 앞에서 설명한 제1,2 격자수단(90a)(90b)사이에 배치되거나 또는 상부 제1 격자수단의 하부에 배치하고 원추형 코일의 하단부는 연마슬러리 분사부수단(70)의 원통몸체(72)의 상부에 형성된 원추형 함몰부(74)에 안착되는 구조로 하는 것도 가능하다.

어떠한 경우이든, 분사되는 고압수의 압력으로 원추형 코일을 통과하는 연마슬러리는 단계적으로 직경이 좁은 공간에서 부터 직경이 넓어지는 공간으로 충돌하면서 고압수(물)과 연마재의 혼합이 균일하게 될 것이다.

다음, 도 8에서는 본 발명 장치에서 회전형 믹싱수단(110)을 도시하고 있다.

즉, 도 6,7의 믹싱수단은 격자 또는 원추형 코일과 같이 위치가 고정된 상태로 제공되나, 본 발명의 회전형 믹싱수단(110)은, 연마 슬러리가 믹싱수단들을 통과하면서 충돌하여 공 회전하면서, 고압수와 연마재의 혼합성을 더 향상시키는 것에 그 특징이 있다.

예를 들어, 도 8의 확대부분에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 형태의 회전형 믹싱수단은, 장치 하우징의 내부 음압공간(T)의 하측에 배치되는 회전축(112)에 연결되는 하나 이상의 회전날개(114) 또는 상기 회전축(112)에 연결되는 경사진 형태의 충돌봉(118)으로 제공될 수 있다.

이때, 도 8에서와 같이, 상기 회전축(112)은 장치 하우징의 내부에 조립되는 고정링(116)에 연결된 연결봉(116a)의 중앙에 고정된 베어링(116b)에 조립될 수 있다.

따라서, 상기 회전축(112)은 베어링을 매개로 회전되고, 특히 더 바람직하게는 상기 회전축에 구비되는 회전날개(114)는 상부와 하부가 틀어진 형태로 경사지고, 이와 같은 회전날개(114)에는 연마재 충돌봉(114a)들이 더 구비될 수 있다.

결국, 고압으로 고압수가 장치 하우징의 내부에서 분사되면, 회전날개는 수직방향으로 분사된 고압수가 충돌하면서 강제로 회전축을 매개로 회전하고, 이는 고압수와 연마재의 혼합이 더 효과적으로 이루어 지게 하는 것이다.

한편, 도 8과 같이, 상기 회전날개 대신에, 회전축(112)을 따라 수직방향으로 경사진 연마재 충돌봉(118)들을 설치하는 경우에도, 물과 연마재가 상기 충돌봉에 충돌하면서 충분하게 혼합되도록 할 것이다.

이때, 상기 충돌봉(118)도 경사지게 회전축에 설치하면 이를 통과하는 고압수의 충돌압으로 회전축(112)은 베어링 사이에서 회전하게 된다.

결국, 본 발명의 회전형 믹싱수단(110)의 회전축(112)에 구비되는 회전날개(114) 또는 충돌봉(118)은 물과 연마재 혼합을 최대한 균일하게 한 후에, 분사수단(70)을 통하여 강판의 표면에 분출되도록 한다.

즉, 본 발명의 믹싱수단(90)(100)(110)들은 장치에서 분사되는 연마슬러리(8)의 물과 연마재 혼합상태를 균일하게 하여 강판 표면에 연마슬러리가 충돌하는 경우 강판 전체 표면에서 고르게 스케일이 효과적으로 제거 가능하게 하고, 특히 스케일 제거후 강판의 평균 표면조도의 편차를 크지 않게 하여, 앞에서 설명한 적정한 표면 조도 범위를 유지하게 하고, 이에 따라 강판 표면의 후처리 공정의 진행을 원활하게 하여 품질을 향상시키는 것이다.

다음, 도 5에서는 지금까지 설명한 본 발명의 스케일 제거장치(1)와 실질적으로 장치에 고압수와 연마재의 공급 및 분사된 후의 제거된 스케일(2')과 파손된 유리 비드의 연마재(6')의 처리를 가능하게 하고, 특히 연마재의 재순환 사용을 가능하게 하는 주변 설비들을 도시하고 있다.

먼저, 도 2 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 스케일 제거장치(1)는 강판의 상,하부에 적당한 수로 배치되고, 본 발명의 스케일 제거장치(1)가 설치되는 구간에는 분사된 연마슬러리(8)의 비산을 방지하기 위하여 장치 및 진행되는 강판을 포위하는 형태의 쳄버(120)가 배치되고, 이와 같은 쳄버 내측에는 강판 진행을 위한 강판 이송롤(122)이 배치될 수 있다.

그리고, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 쳄버(120)의 하측에는 분사된 연마슬러리(8)의 물(4)과 연마재(6)를 수집하는 수집 호퍼(124)가 설치되고, 이와 같은 수집호퍼(124)는, 펌프(PP)와 밸브(V)을 통하여 싸이클론(126)으로 모이고, 상기 싸이클론(126)의 하부에는 수집된 스케일(2') 및 파손된 연마재(6')를 분리하는 분리조(128)로 투입된다.

따라서, 분리조(128)의 내부 스크린 부재(미부호)를 통하여 물은 아래의 물 공급조(132)로 모이고, 연마재(6)는 앞에서 설명한, 장치하우징의 제2 연결부에 연결되는 연마재 투입수단(50)의 투입호스(52)와 라인(L2)으로 연결되는 연마재 공급호퍼(54)로 공급된다.

이때, 도 5와 같이, 상기 공급호퍼에는 새로운 연마재(6a)들은 이송수단을 통하여 정기적으로 공급하며, 상기 공급호퍼(54)의 하측에는 불출을 위한 스크류 (54a)가 설치되어 있다.

한편, 물 수집조(132)의 물은 펌핑기구(PP)와 라인 L1을 통하여 고압수 공급수단(30)의 공급호스(40)로 공급될 수 있다.

이때, 상기 분리조(128)에서는 오버플로우를 가능하게 하여, 물위에 뜬 제거된 스케일(2')과 깨진 연마재(6')가 처리조(130)로 투입되도록 하고, 상기 처리조를 통과한 스케일(2')과 깨진 유리 비드의 연마재(6')는 마그네트 세퍼레이터(134)에서 각각 분리되어 최종적으로 처리될 수 있다.

결국, 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 스케일 제거장치(1)는 주변 설비를 연계하여 제거된 스케일(2')과 연마재(6)의 수집을 통하여 연마재의 재활용을 가능하게 하는 것이다.

한편, 도 5에서 연마재 분리조에서 수거된 연마재는 건조기(미부호-점선부분)를 통과하여 건조된 상태로 연마재 공급호퍼(54)로 공급될 수 있다.

또는, 도 5에서 수집된 물과 연마재를 펌핑기구를 통하여 라인 L2에 공급하여 연마재 투입수단(50)의 호스(52)에 물과 연마재가 혼합된 슬러리 형태로 공급하는 것도 가능하다.

다음, 이와 같은 지금까지 설명한 본 발명의 스케일 제거장치를 통한 스케일 제거단계를 정리하면 다음과 같다.

먼저, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 스케일 제거공정은, 스케일 제거장치(1)의 내부에서 분사된 고압수(4)를 통하여 형성된 음압공간(T)을 매개로 외부 가압력 인가 없이 금속 보다는 비중이 작은 연마재(6)를 장치에 투입한다.

다음, 고압수(4)와 연마재(6)가 혼합공간(MX)에서 혼합된 연마슬러리(8)를 강판 표면에 분사하여 강판 표면의 스케일 또는 기타 잔류 이물을 제거하게 된다.

이때 바람직하게는, 앞에서 설명한 바와 같이, 고압수의 압력을 100～500 bar로 조정하고, 금속보다 비중이 작은 연마재는, 스케일 제거후 강판의 평군 표면조도가 1 ～ 1.5 ㎛ 의 범위를 유지토록 10 ～400 ㎛ 입경의 유리 비드(미세한 볼) 또는 세라믹 비드로 제공되는 것이다.

한편, 지금까지 설명한 본 발명의 스케일 제거장치를 통한 실시예 들을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

(실시예 1)

저탄소 열연강판(두께 2.0mm x 폭 1200mm)을 도 2에서 설명한 공정을 바탕으로 라인 스피드를 50mpm으로 하고, 다음의 표 3의 조건으로 강판을 연속 통판시키면서 스케일을 처리한 결과, 기존의 산세 처리하는 열연강판에 비하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 강판의 평균 표면조도는 1.2 ㎛ 였으며, 표면의 광택도도 우수하였다.

구 분	처리 조건
스케일 브레이커	연신율 1.2%, 벤딩량 20mm, 강판 표면온도 50℃
연마슬러리 고압분사	연마재 (유리 비드, 150~200 ㎛), 분사압력 200 bar
분사 조건	분사각도 15도, 장치와 강판 간격 230mm

(실시예 2)

탄소 0.1%, 실리콘 1.2%, 망간 1.2%를 함유한 고강도 열연강판(두께 4.0mm x 폭 1200mm)을 도 2의 공정을 바탕으로 라인 스피드를 50mpm으로 하고, 하기 표 4의 조건으로 스케일을 처리한 결과, 기존 산세 처리한 동일한 강종의 열연강판과 비교하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 2% 미만, 평균 표면조도 1.5 ㎛ 이었으며, 표면의 광택도가 우수하고 적 스케일에 의한 표면결함이 감소하였다.

구 분	처리 조건
스케일 브레이커	연신율 1.2%, 벤딩 량 30mm, 강판 표면온도 -10℃
연마슬러리 고압분사	연마재 (알루미나, 100 ㎛), 분사압력 150 bar,
분사조건	분사각도 30도, 장치와 강판 간격 280mm

(실시예 3)

저탄소 열연강판(두께 2.3mm x 폭 1000mm)을 도 2의 공정을 바탕으로 라인 스피드 50mpm으로 하고, 다음의 표 5의 조건에서 연속적으로 강판을 통판시키면서 스케일을 제거한 결과, 기존의 산세 처리한 열연강판과 비교하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 평균 표면조도는 1.5 ㎛ 수준이었으며, 표면 광택도는 우수하였다.

구 분	처리 조건
스케일 브레이커	연신율 2.5%, 벤딩 량 30mm, 강판 표면온도 50℃
연마 슬러리 고압분사	연마재 (유리 비드, 80 ㎛), 분사압력 300 bar,
분사조건	분사각도 23도, 장치와 강판간 간격 150mm

(실시예 4)

저탄소 열연강판(두께 2.3mm x 폭 1000mm)을 도 2와 같은 공정을 바탕으로 라인 스피드 50 mpm으로 하고, 다음의 표 6과 같은 조건에서 강판을 연속적으로 통판시키면서 스케일을 제거한 결과, 기존 산세 처리한 열연강판에 비하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 평균 표면조도 1.5 ㎛ 수준이었으며, 표면 광택도가 우수하였다.

구 분	처리 조건
스케일 브레이커	연신율 2.5%, 벤딩 량 30mm, 강판 표면온도 50℃
연마슬러리 고압분사	연마재 (유리 비드, 100 ㎛), 분사압력 300 bar,
분사 조건	분사각도 15도, 장치와 강판간 간격 300mm

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

1.... 스케일 제거장치 2.... 강대
2'.... 스케일 4.... 고압유체(고압수)
6.... 연마재 8.... 연마슬러리
10.... 장치 하우징 12,14.... 연결부
16.... 분사수단 조립부 30.... 고압유체 공급수단
32....고압유체 공급구 34.... 노즐구멍
36.... 고압유체 노즐 50.... 연마재 투입호스
70.... 연마슬러리 분사수단 72.... 분사수단 몸체
74.... 연마슬러리 수용부 76.... 연마슬러리 분사개구
78.... 절개부 90.... 격자수단
100.... 원추형 코일 110.... 회전형 믹싱수단
112.... 회전축 114.... 날개
118... 충돌봉

Claims (15)

1. 열연강대의 이송 경로 상에 배치되는 장치 하우징;
   고압유체의 분사압력을 이용하여 연마재를 상기 장치 하우징의 내부에 투입하기 위하여 장치 하우징에 고압유체를 분사하면서 공급토록 제공되는 고압유체 공급수단;
   상기 장치 하우징에 연마재를 투입토록 장치 하우징에 제공되는 연마재 투입수단; 및,
   상기 장치 하우징의 내부에서 혼합된 고압유체와 연마재의 연마슬러리를 강대에 분사토록 장치 하우징에 제공되는 연마슬러리 분사수단;
   을 포함하여 구성되되,
   상기 고압유체는 상기 고압유체 공급수단에 구비된 고압유체 노즐을 통하여 100～500 bar의 압력으로 분사되는 고압수로 이루어지고, 상기 연마슬러리 분사수단과 열연 강대간 거리는 100～350mm 범위로 이루어지는 스케일 제거장치.
2. 열연 강대의 이송 경로 상에 배치되는 장치 하우징;
   고압유체의 분사압력을 이용하여 연마재를 상기 장치 하우징의 내부에 투입하기 위하여 장치 하우징에 고압유체를 분사하면서 공급토록 제공되는 고압유체 공급수단;
   상기 장치 하우징에 연마재를 투입토록 장치 하우징에 제공되는 연마재 투입수단;
   상기 장치 하우징의 내부에서 혼합된 고압유체와 연마재의 연마슬러리를 강대에 분사토록 장치 하우징에 제공되는 연마슬러리 분사수단; 및,
   상기 장치 하우징의 내부에 제공되면서 고압유체와 연마재의 믹싱을 원활토록 제공되는 믹싱수단;
   을 포함하여 구성되되,
   상기 믹싱수단은, 상기 장치 하우징의 내부로 고압유체 공급수단과 연마슬러리 분사수단 사이에 제공되는 하나 이상의 격자수단 및, 상기 격자수단 사이 또는 독립적으로 제공되는 원추형 코일 중 하나 또는 이들이 복합 구성되는 고정형 믹싱수단으로 제공된 스케일 제거장치.
3. 열연강대의 이송 경로 상에 배치되는 장치 하우징;
   고압유체의 분사압력을 이용하여 연마재를 상기 장치 하우징의 내부에 투입하도록 장치 하우징에 고압유체를 분사하면서 공급토록 제공되는 고압유체 공급수단;
   상기 장치 하우징에 연마재를 투입토록 장치 하우징에 제공되는 연마재 투입수단;
   상기 장치 하우징의 내부에서 혼합된 고압유체와 연마재의 연마슬러리를 강대에 분사토록 장치 하우징에 제공되는 연마슬러리 분사수단; 및,
   상기 장치 하우징의 내부에 제공되면서 고압유체와 연마재의 믹싱을 원활토록 제공되는 믹싱수단;
   을 포함하여 구성되되,
   상기 믹싱수단은, 장치 하우징의 내부로 고압유체 공급수단과 분사수단사이에 제공되는 회전축에 구비되면서 고압유체의 충돌로 회전되는 회전날개 또는 회전봉을 포함하여 회전형 믹싱수단으로 구성된 스케일 제거장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 연마재는 금속보다 비중이 작은 연마재로 제공되되, 10～400 ㎛ 입경의 실리콘 옥사이드, 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드, 유리 및 세라믹 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 장치 하우징은, 상기 고압유체 공급수단이 연계되는 제1 연결부;
   상기 연마재 투입수단이 연계되는 제2 연결부; 및,
   상기 연마슬러리 분사수단이 조립되는 분사수단 조립부;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 고압유체 공급수단은, 상기 장치 하우징에 구비된 제1 연결부의 내부에 조립되고 고압유체가 공급되는 고압유체 공급구; 및,
   상기 고압유체 공급구에 조립되어 장치 하우징 내부에 고압유체를 분사토록 제공되는 노즐구멍이 형성된 고압유체 노즐;
   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 고압유체 노즐의 하단 수평선은 상기 장치 하우징에 구비된 경사진 제2 연결부의 출구 중심점과 만나도록 위치 조정되는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 고압유체는 상기 고압유체 공급수단에 구비된 고압유체 노즐을 통하여 100～500 bar의 압력으로 분사되는 고압수로 이루어지고, 상기 장치 하우징에 구비되는 연마슬러리 분사수단과 열연강대 간 거리는 100～350mm 범위로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 연마재 투입수단은, 상기 장치 하우징에 구비된 제2 연결부에 연결되는 연마재 투입호스를 포함하고,
   상기 장치 하우징의 내부에는 상기 고압유체의 분사압력을 매개로 연마재의 장치 하우징내 흡인 투입을 가능토록 하는 음압공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 연마슬러리 분사수단은, 상기 장치 하우징에 구비된 분사수단 조립부에 조립되는 분사수단 몸체;
    상기 분사수단 몸체의 상부에 형성되는 함몰부; 및
    상기 함몰부에서부터 몸체를 관통하여 형성되는 연마슬러리 분사개구;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 분사수단 몸체 상의 함몰부는 분사수단 몸체의 상단에서 내측으로 원추형으로 오목하게 형성되고,
    상기 분사개구는, 상기 원추형 함몰부의 중앙에서 몸체 하단까지 일체로 관통 형성되는 슬릿으로 형성된 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 분사수단 몸체의 하단 양측에는 상기 분사개구와 통하는 소정 각도의 절개부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 장치 하우징의 내부에 제공되면서 고압유체와 연마재의 믹싱을 원활토록 제공되는 믹싱수단;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 믹싱수단은, 상기 장치 하우징의 내부로 고압유체 공급수단과 연마슬러리 분사수단 사이에 제공되는 하나 이상의 격자수단 및, 상기 격자수단 사이 또는 독립적으로 제공되는 원추형 코일 중 하나 또는 이들이 복합 구성되는 고정형 믹싱수단으로 제공되는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.
15. 제13항에 있어서,
    상기 믹싱수단은, 장치 하우징의 내부로 고압유체 공급수단과 분사수단사이에 제공되는 회전축에 구비되면서 고압유체의 충돌로 회전되는 회전날개 또는 회전봉을 포함하여 회전형 믹싱수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치.

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