KR101261680B1 - 냉각 장치를 갖는 압연기 및 압연 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 적어도 한 쌍의 작업 롤 및 적어도 하나의 작업 롤에 복수의 냉각 제트를 압력 하에서 내뿜는 적어도 하나의 냉각 장치 (2) 를 포함하는 금속 제품용 압연기 (1) 로서, 상기 냉각 장치는 상기 냉각 제트와 압연되는 금속 제품 사이에 적어도 하나의 스크레이퍼 제트를 내뿜고, 상기 스크레이퍼 제트는 상기 작업 롤의 표면의 수직선을 향해 재진입 각도를 따르는 원하는 유동 방향으로 배향되는 압연기 (1), 및 상기 압연기 (1) 를 사용하는 압연 방법을 다룬다.
압연기, 압연 방법.
Description
본 발명은, 통합형 냉각 장치를 갖는 압연기로서, 강 시트 등의 금속 제품의 열간 압연에 사용될 수 있는 압연기 (그러한 용도와 제품에 한정되지 않음) 에 관한 것이다.
그러한 열간 압연은 금속 제품을 가열하는 단계, 및 가열된 금속 제품의 두께를 감소시키기 위해, 상부 및 하부 작업 롤에 의해 가해지는 압력 하에서 금속 제품을 회전하는 작업 롤의 쌍에 통과시키는 단계로 이루어진다.
작업 롤은 가열된 금속 제품과의 접촉 및 압연 작용을 통해 가열되므로, 가장 균일한 방식으로 연속하여 냉각될 필요가 있다. 압연하는 동안, 냉각 유체를 작업 롤에 압력 하에서 내뿜기 (project) 위해, 복수의 구멍이 뚫린 박스로 구성된 냉각 장치가 사용될 수 있다.
롤 냉각을 위해 사용된 냉각 유체가 압연되는 금속 제품과 접촉하는 것을 방지하기 위해, 기계적 스크레이퍼 (scraper) 가 사용되고 있다. 기계적 스크레이퍼는, 롤과 접촉하여 냉각 유체의 유동을 기계적으로 막는 장치이다. 이 스크레이퍼는 롤 냉각 장치로부터 냉각 유체의 통로를 폐쇄하여, 금속 제품에 해로울 수 있는 냉각 유체의 금속 제품과의 접촉을 방지한다.
그렇지만, 그러한 기계적 스크레이퍼는 많은 열적 및 기계적 제약을 가지며, 매우 자주 교체되어야 하므로, 압연 생산의 중단을 야기한다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 상기한 단점이 없는 개선된 냉각 장치를 갖는 압연기로서, 생산 정지없이 상기 냉각 장치의 사용 기간이 개선된 압연기를 제안하는 것이다.
이에 따르면, 본 발명의 제 1 목적은, 적어도 한 쌍의 작업 롤 및 상기 작업 롤 중 적어도 하나에 복수의 냉각 제트를 압력 하에서 내뿜는 적어도 하나의 냉각 장치를 포함하는 금속 제품용 압연기로서, 상기 냉각 장치는 상기 냉각 제트와 압연되는 금속 제품 사이에 적어도 하나의 스크레이퍼 제트를 내뿜고, 상기 스크레이퍼 제트는 상기 작업 롤의 표면의 수직선을 향해 재진입 각도를 따르는 원하는 유동 방향으로 배향되는 압연기이다.
또한, 본 발명에 따른 압연기는 다음과 같은 여러 다른 특징들을 단독 또는 조합으로 포함할 수 있다:
- 냉각 제트는 상기 작업 롤의 표면에 대해 수직임,
- 냉각 제트는 작업 롤의 길이 방향에 나란한 수평방향 열 (row) 로 배치되며, 각각의 인접한 열이 오엽각 배치 (quincunx disposition) 를 형성하도록 옆으로 이동되어 있음,
- 상기 냉각 제트의 출구는 곡선형 표면을 따라 배치되고, 이 곡선형 표면의 곡률반경이 상기 작업롤의 반경보다 더 큼,
- 냉각 장치는 복수의 노즐을 포함하고, 이 노즐을 통해 상기 냉각 제트 및 스크레이퍼 제트가 상기 작업 롤에 내뿜어짐,
- 냉각 장치는 압력 하에서 냉각 유체가 공급되는 박스로 이루어지고, 박스의 외부 표면 중 하나에, 곡선형 플레이트에 배치된 상기 냉각 및 스크레이퍼 노즐이 형성되어 있음,
- 냉각 장치는 물 베개의 형성을 위한 측 플레이트 (side plates) 를 포함하는 물 베개 냉각 장치임,
- 작업 롤은 저부 작업 롤 및/또는 상부 작업 롤임,
- 압연기는 적어도 2 개의 압연 스탠드 (rolling stand) 를 포함하며, 상기 냉각 장치는 예컨대 제 1 및/또는 제 2 압연 스탠드에서 실행됨.
본 발명의 제 2 목적은 상기한 바와 같은 냉각 장치이다.
본 발명의 제 3 목적은, 본 발명에 따른 압연기 또는 냉각 장치를 사용하여 금속 제품을 압연하는 방법으로서, 냉각 및 스크레이퍼 제트의 상기 압력은 4 bar 미만, 바람직하게는 3 bar 미만인 금속 제품의 압연 방법이다.
또한, 본 발명에 따른 방법은 다음과 같은 여러 다른 실시형태를 단독 또는 조합으로 포함할 수 있다:
- 냉각 유체는 물로 이루어짐,
- 금속 제품은 강 시트임,
- 압연기는 열간 압연기임.
본 발명의 다른 특징 및 이점은, 단지 예로써 주어지며 첨부 도면을 참조하는 이하의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 냉각 장치의 단면도이다.
도 2 는 작업 동안 도 1 의 냉각 장치를 보여주는 도면이다.
도 1 에서 볼 수 있는 것처럼, 본 발명에 따른 냉각 장치 (1) 는 공급 파이프 (3) 를 통해 냉각 유체 컨테이너 및 펌프 (도시 안 됨) 에 연결된 박스 (2) 로 구성된다. 상기 냉각 유체는, 예컨대 물, 또는 계면활성제로 안정화된 또는 안정화되지 않은 물과 오일의 유제 (emulsion) 일 수 있다.
유체 공급 파이프 (3) 의 반대편에서, 박스 (2) 는 한 쌍의 곡선형 플레이트 (4) 를 포함하며, 이 플레이트에는, 롤 표면을 향해 박스 (2) 로부터 냉각 유체 제트를 형성하고 향하게 하는 복수의 내부 노즐 (5) 이 제공되어 있다. 도 2 에서 더 잘 볼 수 있는 것처럼, 이러한 노즐 (5) 은 작업 롤 표면을 균일하게 냉각시키도록 작업 롤 표면에 수직한 배향을 갖는 것이 바람직하다.
이 냉각 노즐 (5) 위에, 스크레이퍼 노즐 (6) 이 제공되며, 냉각 노즐에 냉각 유체를 압력 하에서 공급하는 박스 (2) 의 내부에 연결된다. 이 스크레이퍼 노즐 (6) 의 배향은 냉각 노즐 (5) 의 배향과 다르고, 작업 롤에 수직한 방향을 향해 약 45°의 재진입 (re-entrant) 각도를 갖는다.
냉각의 조작 압력은 바람직하게는 4 bar 미만, 가장 바람직하게는 3 bar 미만이다. 이들 압력은, 양호한 냉각 작용에 도달하기에 충분하며 또한 작업 롤 표면에서의 냉각 유체의 바운싱 (bouncing) 을 제한하는데 도움을 주는 것으로 입증되었다.
냉각 노즐 (5) 및 스크레이퍼 노즐 (6) 은 다양한 단면 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다. 이들 노즐은 바람직하게는 평행한 열 (row) 로 배치되며, 각각의 열은 오엽각 배치를 형성하도록 인접한 열에서 옆으로 이동되어 있다. 또한, 이들 노즐은, 편평한 제트를 생성하는 냉각 장치의 전부 또는 일부를 따라 지면에 평행하게 연장되는 횡단 슬릿 (transversal slit) 으로 대체될 수 있다.
도 2 에서 더 잘 볼 수 있는 것처럼, 스크레이퍼 노즐 (6) 은, 롤 (R) 에 접선방향으로 원하는 유동 방향에서 지면을 향해 냉각 유체 플럭스를 안내한다. 스크레이퍼 노즐은 임의의 냉각 유체 프로젝션 (projection) 이 압연되는 금속 제품을 향하는 것을 방지하는 일종의 워터 커튼 (water curtain) 을 형성한다.
스크레이퍼 기능이 상부 작업 롤에 적용되는 경우, 물론 스크레이퍼 노즐이 냉각 유체 플럭스를 상부를 향해 안내한다.
도 2 에서 볼 수 있는 것처럼, 곡선형 플레이트 (4) 는 작업 롤 반경보다 더 큰 곡률반경을 가지며, 이는 유리하다. 스크레이퍼 노즐 (6) 의 출구와 작업 롤 (R) 표면 사이의 거리는, 장치의 냉각 효율을 감소시키지 않기 위하여 스크레이퍼 제트와 근처의 냉각 제트 사이의 임의의 직접 상호작용을 회피하도록 결정된다. 스크레이퍼 제트 자체의 충격으로 인한 금속 제품에서의 임의의 냉각 유체 프로젝션을 방지하기 위해, 스크레이퍼 제트의 출구를 작업 롤 (R) 표면에 너무 가까이 위치시키지 않는 것도 또한 중요하다. 예로써, 20 ㎜ 미만의 거리가 745 ㎜ 의 작업 롤 직경에 적합한 것으로 입증되었다.
물론, 도 1 에 나타낸 설계는 행해질 특정 실행에 따라 수정될 수 있다. 따라서, 곡선형 외부 플레이트가 생략될 수 있고, 돌출된 외부 노즐이 제공된 내부 플레이트만이 있을 수 있다.
또한, 곡선형 플레이트 (4) 및 내부 노즐 (5) 은, 내부 노즐 (5) 과 동일한 역할을 하는 복수의 관통 구멍이 뚫린 메시브 (massive) 플레이트로 대체될 수 있다.
스크레이퍼 작용 효율을 향상시키기 위해, 노즐 (6) 또는 구멍은 냉각 노즐 (5) 에 비해 더 높은 밀도를 가질 수 있다. 또한, 필요한 때는 언제나 스크레이퍼 효율을 향상시키기 위해, 냉각 장치의 상부에 1 이상의 열의 스크레이퍼 제트를 갖는 것도 물론 가능하다.
본 발명에 따른 통합형 스크레이퍼 기능을 갖는 냉각 장치는 여러 종류의 냉각 프로세스를 행하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 프로세스 중에서, 본 냉각 장치는, 내뿜어진 물을 보유하는 측 플레이트의 사용을 통해 냉각 장치 외부 표면과 롤 사이에 물 쿠션이 형성되는 물 베개 (water pillow) 냉각 프로세스를 행하기 위해 유리하게 사용될 수 있다.
그렇지만, 다른 프로세스, 예컨대 고난류 (high turbulence) 롤 냉각 등이 그러한 스크레이퍼 기능에 적합하다.
이 냉각 장치는 효과적으로 냉각될 필요가 있는 임의의 압연 스탠드에 설치될 수 있지만, 처리 조건이 가장 어려운 제 1 압연 및/또는 제 2 스탠드에 설치되 는 것이 바람직하다.
저부 작업 롤에서의 실행에 대해 설명하였지만, 상부 작업 롤, 또는 저부 및 상부 작업 롤 모두에 실행될 수도 있다.
본 발명에 따른 압연기에 의해 처리될 수 있는 금속 제품은 다양한 종류가 있다. 철합금 (ferrous alloy) 이나 알루미늄 제품과 함께, 강 제품, 예컨대 탄소강 또는 스테인리스강 등을 예로 들 수 있다.
Claims (15)
- 적어도 한 쌍의 작업 롤 및 상기 작업 롤 (R) 중 적어도 하나에 복수의 냉각 유체 제트를 압력 하에서 내뿜는 적어도 하나의 냉각 장치 (2) 를 포함하는 금속 제품용 압연기 (1) 로서, 상기 냉각 장치 (2) 는 상기 냉각 유체 제트와 압연되는 금속 제품 사이에 적어도 하나의 스크레이퍼 유체 제트를 내뿜고, 상기 스크레이퍼 유체 제트는 작업 롤 (R) 에 접선 방향으로 냉각 유체 제트를 안내하고, 상기 스크레이퍼 유체 제트는 상기 작업 롤 (R) 의 표면에 수직한 방향을 향해 재진입 각도를 따르는 원하는 유동 방향으로 배향되는 압연기 (1).
- 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 제트는 상기 작업 롤 (R) 의 표면에 대해 수직인 압연기 (1).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각 제트는 수평방향 열 (row) 로 배치되며, 각각의 인접한 열이 오엽각 배치 (quincunx disposition) 를 형성하도록 옆으로 이동되어 있는 압연기 (1).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각 제트의 출구는 곡선형 표면을 따라 배치되고, 이 곡선형 표면의 곡률반경이 상기 작업롤의 반경보다 더 큰 압연기 (1).
- 제 3 항에 있어서, 상기 냉각 제트의 출구는 곡선형 표면을 따라 배치되고, 이 곡선형 표면의 곡률반경이 상기 작업롤의 반경보다 더 큰 압연기 (1).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각 장치 (2) 는 복수의 노즐 (5, 6) 을 포함하고, 이 노즐을 통해, 상기 냉각 제트 및 스크레이퍼 제트가 상기 작업 롤 (R) 에 내뿜어지는 압연기 (1).
- 제 6 항에 있어서, 상기 냉각 장치 (2) 는 압력 하에서 냉각 유체가 공급되는 박스로 이루어지고, 박스의 외부 표면 중 하나에, 곡선형 플레이트 (4) 에 배치된 상기 냉각 및 스크레이퍼 노즐 (5, 6) 이 형성되어 있는 압연기 (1).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각 장치 (2) 는 물 베개의 형성을 위한 측 플레이트 (side plates) 를 포함하는 물 베개 냉각 장치이며, 내뿜어진 상기 냉각 유체 제트 및 스크레이퍼 유체 제트를 보유하는 상기 측 플레이트의 사용을 통해 상기 냉각 장치 외부 표면과 작업 롤 사이에 물 쿠션이 형성되는 압연기 (1).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 작업 롤 (R) 은 저부 작업 롤인 압연기 (1).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 작업 롤은 상부 작업 롤인 압연기 (1).
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 압연기 (1) 를 사용하여 금속 제품을 압연하는 방법으로서, 냉각 및 스크레이퍼 제트의 상기 압력은 4 bar 미만인, 금속 제품의 압연 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 냉각 유체는 물로 이루어진, 금속 제품의 압연 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 금속 제품은 강 시트인, 금속 제품의 압연 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 압연기는 열간 압연기인, 금속 제품의 압연 방법.
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