KR101310835B1 - 가열로의 스키드 빔 장치 - Google Patents

가열로의 스키드 빔 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가열로의 스키드 빔 장치에 관한 것으로, 가열로 내부에 설치되는 이동빔; 및 상기 이동빔과 교대로 설치되며, 소재의 이송방향을 향하는 정방 고정빔과, 다른 방향을 향하는 이방 고정빔이 소재의 이송방향을 따라 배치되어 형성되는 고정빔군;을 포함하는 가열로의 스키드 빔 장치를 제공한다.

Description

가열로의 스키드 빔 장치{SKID BEAM APPARATUS IN FURNACE}
본 발명은 가열로의 스키드 빔 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가열로 내 소재의 폭방향 온도편차를 저감시키기 위한 가열로의 스키드 빔 장치에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철을 고체로 변형시키는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
연주공정은 액체 상태인 용강을 주형(Mold)에 주입한 후 연속 주조기를 통과시키면서 냉각, 응고시켜 연속적으로 슬래브(Slab)나 블룸(Bloom) 등의 중간 소재로 만들어내는 공정이다.
이 과정에서 블룸은 다시 강편 압연기를 거쳐 빌릿(Billet)으로 변하며 선재 압연기를 통해 선재로 가공된다.
또한, 슬래브는 후판 압연기를 거쳐 후판으로 생산되거나 열간 압연장치를 통과하면서 열연코일이나 열연강판 등으로 만들어진다.
압연공정이 개시되기 전에는 슬래브나 블룸을 가열로에 공급하여 일정 온도 이상으로 가열한 후에 압연공정을 진행하게 된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2011-98163호(2011.9.1. 공개, 발명의 명칭 : 가열로용 비접촉식 온도측정기의 방사율 보정 방법, 이를 이용한 소재 가열온도 제어 방법 및 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 고정빔에 의해 화염의 진행과 이에 따른 복사 열전달이 저해되는 것을 해결하여 소재의 폭방향 온도편차를 저감시킬 수 있는 가열로의 스키드 빔 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일측면에 따른 가열로의 스키드 빔 장치는 가열로 내부에 설치되는 이동빔; 및 상기 이동빔과 교대로 설치되며, 소재의 이송방향을 향하는 정방 고정빔과, 다른 방향을 향하는 이방 고정빔이 소재의 이송방향을 따라 배치되어 형성되는 고정빔군;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 정방 고정빔은 소재의 저면과 접촉되는 상면을 형성하는 소재접촉부; 및 직립된 형상으로 상기 소재접촉부의 길이방향 양단에 결합되는 지지파이프부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 이방 고정빔의 방향을 회전에 의해 조정가능하게 상기 이방 고정빔에 축결합되는 회전축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 이방 고정빔은 소재의 저면과 접촉되는 상면을 형성하는 소재접촉부; 직립된 형상으로 상기 소재접촉부의 길이방향 양단에 결합되는 지지파이프부; 및 상기 소재접촉부 하측에서 상기 지지파이프부에 고정되며, 상기 회전축의 상부가 연결되는 회전축 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 이방 고정빔은 상기 소재접촉부와 상기 지지파이프부 내부에 형성되는 냉각수유로; 및 상기 지지파이프가 설치되는 구조물에 형성된 냉각수공급관에 상기 냉각수유로의 단부를 수밀되게 연결하는 냉각수유로 연결부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 소재의 온도편차 제어방법은 가열로 내 소재의 온도를 측정하여 소재의 폭방향 온도편차를 도출하는 온도편차 측정단계; 및 소재의 온도가 낮은 부분에 대응되게 위치되는 고정빔군을 구성하는 고정빔의 방향을 소재의 폭방향을 향해 전환하는 빔정렬 전환단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 빔정렬 전환단계는, 상기 온도편차 측정단계에서 산출한 소재의 폭방향 온도편차를 기준치와 비교하는 단계; 온도편차가 기준치를 초과하면 소재의 저온부에 대응되게 위치되는 고정빔군을 확인하여 제어대상으로 지정하는 단계; 제어대상으로 지정된 고정빔군을 구성하는 고정빔 중 소재의 폭방향으로의 방향 전환이 가능한 고정빔의 위치와 갯수를 확인하여 제어대상으로 지정하는 단계; 및 제어대상으로 지정된 고정빔의 방향을 소재의 폭방향을 향해 전환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면 서로 다른 방향을 향하는 다수의 스키드 빔으로 하나의 고정빔군을 형성함으로써, 스키드 빔 사이에 측방향으로 개방된 화염 및 복사열의 진행경로를 형성할 수 있다.
이에 따라, 기존의 고정빔을 대체하여 적용하면, 빔 구조물의 측면에 의해 사이드버너에서 분사되는 화염의 진행과 이에 따른 복사 열전달이 국부적으로 저해되어 소재의 폭방향 온도편차가 발생되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 소재의 폭방향 온도가 상대적으로 낮은 부분에 대응되게 위치되는 고정빔군을 구성하는 스키드 빔의 방향을 소재의 폭방향을 향해 전환하는 제어를 수행함으로써, 소재의 폭방향 온도편차를 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 스키드 빔 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 스키드 빔 장치를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 스키드 빔 장치의 다른 배열상태를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스키드 빔의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재의 온도편차 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가열로의 스키드 빔 장치 및 소재의 온도편차 제어방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 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 가열로의 스키드 빔 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 스키드 빔 장치를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 스키드 빔 장치의 다른 배열상태를 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스키드 빔의 사시도이다.
도 1, 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 스키드 빔 장치는, 가열로(도면부호 미표기) 내에 설치되는 다수열의 이동빔(30)과, 소재의 폭방향(도 2의 장폭방향)을 따라 이동빔(30)과 교대로 설치되는 다수열의 고정빔군(20A, 20B, 20C)을 포함한다.
상기와 같은 배열에 의해 다수열의 이동빔(30)과 고정빔군(20A, 20B, 20C)은 소재(10)의 폭방향으로 균일하게 분산된 다수의 개소에서 소재(10)의 저면을 받쳐 지지하게 된다.
이동빔(30)은 소재(10)의 이송방향으로의 연장길이를 가진다.
이동빔(30)은 고정빔군(20A, 20B, 20C)의 상단보다 상측으로 상향 이동되어 소재(10)의 저면을 받친 후, 전방으로 진행하고 고정빔군(20A, 20B, 20C)의 상단보다 하측으로 하강되며 소재(10)를 고정빔군(20A, 20B, 20C)에 올려놓고 원위치로 복귀하는 것을 반복하며 소재(10)를 목적한 위치로 이송시키게 된다.
이동빔(30)이 이러한 작동을 수행하는 동안 고정빔군(20A, 20B, 20C)은 도 1, 2에 도시된 바와 같이 고정, 정지된 상태를 유지한다.
다수열의 고정빔군(20A, 20B, 20C) 각각은 소재(10)의 이송방향을 향하는 정방 고정빔(21b)과, 다른 방향을 향하는 이방 고정빔(21a)이 소재의 이송방향을 따라 배치되어 형성된다.
이방 고정빔(21a)과 정방 고정빔(21b) 사이에는 이격간격(개방공간)이 형성되며, 이러한 개방공간을 통해 소재(10)의 폭방향으로의 열전달이 원활하게 진행될 수 있다.
사이드버너(40)에서 분사된 화염은 이방 고정빔(21a)과 정방 고정빔(21b) 사이의 개방공간을 통해 소재(10)의 폭방향 가장자리측에서 소재(10) 폭방향 중간부측으로 원활하게 진행될 수 있다.
이방 고정빔(21a)의 갯수가 많을수록 정방 고정빔(21b) 사이에 개방공간을 많이 형성할 수 있으며, 사이드버너(40)에서 분사된 화염이 고정빔군(20A, 20B, 20C) 각각을 보다 원활하게 통과할 수 있다.
또한, 소재(10)의 폭방향 중간부측에 형성된 고온 열기가 이방 고정빔(21a)과 정방 고정빔(21b) 사이의 개방공간을 통해 소재(10)의 폭방향 가장자리측으로 원활하게 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 다수열의 고정빔군(20A, 20B, 20C)은 소재(10)의 폭방향 위치에 따라 제1고정빔군(20A), 제2고정빔군(20B), 제3고정빔군(20C)으로 구분할 수 있다.
제1고정빔군(20A)과 제3고정빔군(20C)은 소재(10)의 폭방향 가장자리부에 대응되게 위치되고, 제2고정빔군(20B)은 소재(10)의 폭방향 중간부에 대응되게 위치된다.
제1고정빔군(20A)과 제3고정빔군(20C)은 2개의 이방 고정빔(21a)과 2개의 정방 고정빔(21b)이 소재(10)의 이송방향을 따라 교대로 설치된 구조를 가진다.
제2고정빔군(20B)은 3개의 정방 고정빔(21b) 사이에 하나의 이방 고정빔(21a)이 설치된 구조를 가진다.
사이드버너(40)에서 분사된 화염은 제1고정빔군(20A), 제3고정빔군(20C)의 이방 고정빔(21a)과 정방 고정빔(21b) 사이의 개방공간을 통해 제2고정빔군(20B)측으로 진행하게 된다.
또한, 제2고정빔군(20B)측에 형성된 고온 열기는 이방 고정빔(21a)과 정방 고정빔(21b) 사이의 개방공간을 통해 소재(10)의 폭방향 가장자리측으로 원활하게 열전달된다.
소재(10) 폭방향 가장자리부의 온도가 소재(10)의 중간부에 비해 낮은 경우,도 3에 도시된 바와 같은 배열에서, 도 1, 2에 도시된 바와 같은 배열로 전환함으로써, 상기와 같은 작용에 의해 소재(10)의 폭방향 온도차를 저감시킬 수 있다.
고정빔군(20A, 20B, 20C) 각각의 배열은, 사이드버너(40)의 위치, 소재(10)의 폭방향 온도편차에 따라, 도 1, 2에 도시된 바와 다른 다양한 실시예로 구현될 수 있다.
한편, 이방 고정빔(21a)과 정방 고정빔(21b)은 이동빔(30) 하나를 길이방향을 따라 다수로 분할시킨 정도의 길이를 가진다.
예를 들어, 이방 고정빔(21a)의 방향을 도 3에 도시된 바와 같이, 소재(10)의 이송방향을 향해 전환하면 정방 고정빔(21b)과 함께 일직선 형상을 이루게 된다.
도 4를 참조하면, 이방 고정빔(21a)은 소재접촉부(211), 지지파이프부(213), 회전축 연결부(215), 냉각수유로 연결부(217)를 포함하여 구성되며, 이방 고정빔(21a)의 길이방향 중간에는 회전축(22)이 축결합된다.
소재접촉부(211)는 소재(10)를 받쳐 지지하는 상면을 형성한다.
지지파이프부(213)는 상하로 직립된 파이프 형상으로 소재접촉부(211)의 길이방향 양단에 결합되어 소재접촉부(211)와 소재(10)의 하중을 하단 지지한다.
회전축 연결부(215)는 회전축(22)의 상단 위치를 하향 이동시켜 보다 짧은 길이로 견고하고 안정적으로 회전 변위를 구현할 수 있도록 소재접촉부(211) 하측에서 지지파이프부(213)에 연결, 고정된다.
회전축(22)은 소재접촉부(211)의 하단부가 설치되는 설치면(50)상에 고정되는 고정축부(도면부호 미표기)와, 하부가 고정축부에 회전가능하게 축결합되고 상부가 회전축 연결부(215)에 고정되는 회전축부(도면부호 미표기)를 포함하여 구성될 수 있다.
회전축(22)을 소재(10)의 이송방향을 따라 정방 고정빔(21b)과 함께 일렬로 배치하면, 회전축(22)을 기준으로 하여 이방 고정빔(21a)을 회전시키는 것에 의해 도 2에 도시된 바와 같은 교차형 배열 또는 도 3에 도시된 바와 같은 직선형 배열로의 전환을 용이하게 구현할 수 있다.
한편, 지지파이프부(213)가 설치되는 구조물(50) 내부에는 냉각수공급로(51)가 형성되며, 소재접촉부(211)와 지지파이프부(213) 내부에는 냉각수를 순환시킬 수 있는 냉각수유로(219)가 형성된다.
냉각수유로 연결부(217)는 파이프 연결 부재를 구비하여 지지파이프부(213) 내부의 냉각수유로(219) 하단부를 구조물(50)에 형성된 냉각수공급로(51)의 상단부에 수밀되게 연결한다.
구조물(50)상에는 이방 고정빔(21a)의 방향 전환에 따라 예측되는 지지파이프부(213)의 설치위치상에 냉각수공급로(51)의 연결단부(도면부호 미표기)를 형성하고, 유로 연결부재(52)로 냉각수유로(51)의 연결단부를 마감한다.
이에 따라, 회전축(22)을 기준으로 이방 고정빔(21a)을 회전시키고 냉각수유로 연결부(217)를 유로 연결부재(52)상에 수밀되게 조립하면, 이방 고정빔(21a)의 방향 조정과 함께 냉각수 공급에 의한 이방 고정빔(21a)의 온도 조절을 구현할 수 있다.
파이프의 단부를 수밀되게 상호 연결하는 파이프 연결 부재에 대해서는 공지기술을 따르는 바 그 상세한 설명을 생략하며, 유로 연결부재(52) 또한 파이프 연결 부재의 구성품으로써 특정한 구조와 형상으로 한정되지 않으므로 그 상세한 설명을 생략한다.
정방 고정빔(21b)은 소재접촉부(211)와 지지파이프부(213)로 이루어진다.
정방 고정빔(21b)의 소재접촉부(211)와 지지파이프부(213)는, 이방 고정빔(21a)의 소재접촉부(211)와 지지파이프부(213)와 동일하므로 그 상세한 설명의 중복을 생략한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재의 온도편차 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명에 따른 소재의 온도편차 제어방법은, 상기와 같은 구성을 가지는 가열로의 스키드 빔 장치를 이용하여 소재의 측방향 온도편차를 저감시키는 방법에 관한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소재의 온도편차 제어방법은, 소재(10)의 폭방향 온도편차를 도출하는 온도편차 측정단계와, 온도편차에 따라 고정빔(21)의 방향을 전환하는 빔정렬 전환단계를 순차적으로 거쳐 이루어진다.
온도편차 측정단계에서는 파이로미터 등을 이용해 가열로 내 소재(10)의 온도를 측정한다(S11).
다음으로, 전산장치, 제어장치 등을 이용해 파이로미터를 통해 측정된 소재(10)의 폭방향에 대한 온도이미지로부터 소재(10)의 폭방향 온도편차를 산출한다(S12).
빔정렬 전환단계에서는 먼저, 온도편차 측정단계에서 산출한 온도편차를 기준치와 비교한다(S21).
온도편차가 기준치를 초과하면 소재(10)의 온도가 상대적으로 낮은 저온부에 대응되게 위치되는 고정빔군을 확인하여 제어대상으로 지정한다(S22).
예를 들어, 소재(10)의 폭방향으로 이격되게 배치된 제1고정빔군(20A)과 제2고정빔군(20B) 중, 제1고정빔군(20A)의 설치 위치에 대응되는 부분의 소재(10) 온도가 상대적으로 낮으면, 제1고정빔군(20A)을 제어대상으로 지정한다.
이하에서는 설명의 편의상 정방 고정빔(21b)과 이방 고정빔(21b)을 고정빔 (21)으로 통칭한다.
다음으로, 제어대상으로 지정된 고정빔군(예를 들어, 제1고정빔군(20A))을 구성하는 다수의 고정빔(21) 중 소재(10)의 폭방향으로의 방향 전환이 가능한 고정빔(21)의 위치와 갯수를 확인하여 적정한 것을 지정한다(S23).
예를 들어, 상호 인접한 2개의 고정빔(21)을 소재(10)의 폭방향을 향하도록 하면, 고정빔(21) 사이에 고정빔(21) 하나의 길이에 대응되는 만큼의 이격간격이 형성된다.
따라서, 소재(10)를 보다 안정적으로 지지하기 위해, 도 1, 2에 도시된 제1고정빔군(20A)과 같이 상호 이격되게 위치된 고정빔(21)을 방향 전환 대상으로 한다.
다음으로, 지정된 고정빔(21)의 방향을 소재(10)의 폭방향을 향해 전환한다(S24).
예를 들어, 제1고정빔군(20A)의 설치 위치에 대응되는 부분의 소재(10) 온도가 상대적으로 낮으면, 도 1, 2에 도시된 바와 같이 제1고정빔군(20A)을 구성하는 다수의 고정빔(21) 중 소재(10)의 폭방향을 향하는 고정빔(21)의 개수가 제2고정빔군(20B)에 비해 상대적으로 많아지도록 고정빔(21)의 방향을 조정한다.
고정빔(21)의 각도를 자동으로 조정함에 있어서는, 서보모터 등에 의해 회전축(22)의 회전변위를 제어하는 것에 의해 간단하게 구현할 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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 소재 20A : 제1고정빔군
20B : 제2고정빔군 20C : 제3고정빔군
21 : 고정빔 21a : 이방 고정빔
21b : 정방 고정빔 22 : 회전축
30 : 이동빔 40 : 사이드 버너
50 : 구조물 51 : 냉각수공급로
52 : 유로 연결부재 211 : 소재접촉부
213 : 지지파이프부 215 : 회전축 연결부
217 : 냉각수유로 연결부 219 : 냉각수유로

Claims (7)

  1. 가열로 내부에 설치되는 이동빔;
    상기 이동빔과 교대로 설치되며, 소재의 이송방향을 향하는 정방 고정빔과, 다른 방향을 향하는 이방 고정빔이 소재의 이송방향을 따라 배치되어 형성되는 고정빔군; 및
    상기 이방 고정빔의 방향을 회전에 의해 조정가능하게 상기 이방 고정빔에 축결합되는 회전축;을 포함하고,
    상기 이방 고정빔은,
    소재의 저면과 접촉되는 상면을 형성하는 소재접촉부;
    직립된 형상으로 상기 소재접촉부의 길이방향 양단에 결합되는 지지파이프부; 및
    상기 소재접촉부 하측에서 상기 지지파이프부에 고정되며, 상기 회전축의 상부가 연결되는 회전축 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 스키드 빔 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정방 고정빔은,
    소재의 저면과 접촉되는 상면을 형성하는 소재접촉부; 및
    직립된 형상으로 상기 소재접촉부의 길이방향 양단에 결합되는 지지파이프부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 스키드 빔 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이방 고정빔은,
    상기 소재접촉부와 상기 지지파이프부 내부에 형성되는 냉각수유로; 및
    상기 지지파이프가 설치되는 구조물에 형성된 냉각수공급관에 상기 냉각수유로의 단부를 수밀되게 연결하는 냉각수유로 연결부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 스키드 빔 장치.
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