KR101353693B1 - 강판의 표면 처리장치 - Google Patents

Abstract

강판 특히, 열연강판의 표면에 생성된 스케일 제거나 표면 조도 관리 등의 강판의 표면 처리장치가 제공된다.
상기 강판의 표면 처리장치는, 강판의 이송 경로 상에 제공된 스케일 브레이커;와, 상기 스케일 브레이커의 하류 측에 스케일을 제거토록 제공된 슬러리 분사유닛;와, 상기 슬러리 분사유닛의 하류측에 제공된 스킨 패스 밀; 및, 상기 스킨 패스 밀의 하류측에 제공된 연마 브러쉬 수단을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 강판 특히, 열간 압연된 무방향성 전기강판의 스케일을 브레이킹과 슬러리 블라스팅 등을 통하여 물리적으로 효과적으로 제거 가능하게 하는 한편, 특히 스케일 제거된 강판의 스킨 패스 밀과 연마 브러쉬 통과를 통하여 강판의 표면 조도의 관리, 품질을 정밀하게 하여, 궁극적으로 친 환경친화적이면서 강판의 표면품질을 향상시키는 등의 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

강판의 표면 처리장치{Apparatus for treating surface of hot rolled strip}

본 발명은 강판 특히, 열연강판의 표면에 생성된 스케일 제거나 표면 조도 관리를 가능하게 하는 강판의 표면처리와 관련된 것이며, 더욱 상세하게는 강판 특히, 열간 압연된 강판 예컨대, 무방향성 전기강판의 스케일을 브레이킹과 슬러리 블라스팅 등을 통하여 효과적으로 제거토록 하고, 특히 스케일이 제거된 강판을 스킨 패스 밀과 연마 브러쉬 수단을 통과하게 하여 강판의 표면 조도의 관리를 구현하여, 궁극적으로 친 환경친화적이면서 강판의 표면품질을 향상시킨 열연강판의 표면 처리장치에 관한 것이다.

고온에서 열간 압연된 탄소강, 고강도강, 전기모터용 실리콘 첨가강 또는 스테인레스강의 열연 강판(강대) 특히, 고온에서 열간 압연된 Si 3.5% 이하의 무방향성 전기강판의 표면에는 대략 수 ∼ 수십 ㎛ 두께의 스케일 층이 생성된다.

한편, 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(10)를 이용하여 강판 표면의 스케일에 균열(크랙)을 발생시킨 후, 산세조(40) 및 수세조(50)를 단계적으로 통과시키면서 스케일을 제거하였다.

이와 같은 산세조(40)는 별도의 도면부호로 구분하지 않았지만, 여러 개의 단위 산세조들로 구성될 수 있고, 산세조에서는 주로 염산이나 황산 등 고온의 강산을 사용하여 이를 통과하는 열연 강판 표면의 스케일을 화학적으로 제거하였다.

이때, 도 1에서 미설명부호 10은 페이오프 릴, 20은 용접기, 그리고 60은 텐션 릴을 나타내고, 수세조(50)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 브러쉬 및 린스 세정 단계로 구분될 수 있다.

그러나, 도 1과 같은 산세를 기본으로 하는 기존의 스케일 제거방식은, 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 제거 능력의 상이, 라인 정지 시에 산 용액 탱크 및 수세 탱크에 체류된 강판의 품질 불량 발생 등 여러 가지 문제점이 있었다.

더하여, 도 1에서는 개략적으로 도시하였지만, 기존 산세설비의 경우 산세조(40)와 수세조(50)의 설비 길이가 대략 100 M에 이르기 때문에, 라인이 정지하는 경우 산세조와 수세조에 걸려있는 열연강판은 과도한 산 처리로 인하여 표면 품질이 불량하게 되는 것이었다. 또한, 설비 공간도 상당한 것이었다.

한편, 일본 공개특허 제2002-275666호 또는 제2002-371314호 등에서 관련 기술이 개시되고 있는 바와 같이, 산세의 스케일 제거를 대체하기 위하여 금속의 쇼트 볼(Shot ball), 그릿트(Grit) 등을 강판 표면에 충돌시키어 강판 표면의 스케일을 제거하는 방법도 있다.

그러나, 이와 같은 물리적 제거방식 또한, 대부분 산세 효율을 높이기 위한 산세 공정의 전처리 공정으로서 산세 공정과 병행되고 있는 것이고, 특히 방향성 전기강판과 같은 난 산세 강종에 대하여는 적용하기 어려운 것이었다.

더하여, 일본 공개특허 제2004-074178호에서와 같이 고압수의 분사를 통한 스케일 제거방법이나, 미국특허 US 6,328,631호에서와 같이 얼음입자 분사방법 등이 알려져 있으나. 스케일 제거 성능이 미흡하거나 실용화가 어려운 것이었다.

그리고, 물리적인 스케일 제거와 압연공정 또는 도금공정을 연속적으로 연계하는 관련 설비 또는 처리방법이, 일본 공개특허 제2003-064461호 또는 미국 특허 US 6,088,895 등에서 제안되어 있다.

예를 들어, 일본 공개특허 제2003-064461호의 경우, 텐션 레벨러(tension leveller) 또는 쇼트 블라스팅 방법을 산세의 보조 수단으로 제안하고 있는 정도이고, 상기 미국 특허 제6,088,895호의 경우 표면조도를 0.3 ㎛ 이하로 조정하기 위한 스텐인레스 냉연강판이 그 대상인 것이다. 그러나, 실제 스텐인레스 강판의 경우 미국특허에서 제시된 방법 만으로 사실상 스케일 제거를 효과적으로 수행하는 것은 어려운 것이다.

예컨대, 강판의 표층 스케일을 스케일 브레이커에서의 균열 확대를 촉진하고, 슬러리(연마 슬러리)의 불라스팅 단계에서 스케일을 제거하고, 이후 스킨 패스 밀과 연마 브러쉬 단계를 거쳐 강판의 스케일 제거는 물론, 표면 조도의 제어도 구현한 기술이 제안된 바는 없는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 강판 특히, 열간 압연된 강판 예컨대, 무방향성 전기강판의 스케일을 브레이킹과 슬러리 블라스팅 등을 통하여 효과적으로 제거토록 하고, 특히 스케일이 제거된 강판을 스킨 패스 밀과 연마 브러쉬 수단을 통과하게 하여 강판의 표면 조도의 관리를 구현하여, 궁극적으로 친 환경친화적이면서 강판의 표면품질을 향상시킨 열연강판의 표면 처리장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 강판의 이송 경로 상에 제공된 스케일 브레이커;와, 상기 스케일 브레이커의 하류 측에 스케일을 제거토록 제공된 슬러리 분사유닛;과, 상기 슬러리 분사유닛의 하류측에 제공된 스킨 패스 밀; 및, 상기 스킨 패스 밀의 하류측에 제공된 연마 브러쉬 수단; 을 포함하여 구성되되,
상기 슬러리 분사유닛은, 쳄버의 내부에 강판의 진행경로에 대응 배치되는 하우징;과, 상기 하우징에 제공된 고압수 분사수단;과, 상기 고압수 분사수단의 일측으로 하우징에 제공된 연마재 투입수단; 및, 상기 하우징의 하부에 고압수와 연마재가 혼합된 슬러리를 강판에 분사토록 제공된 슬러리 분사수단;을 포함하여 구성되고,
상기 슬러리 분사수단은, 하우징의 하부에 조립되는 분사구;와, 상기 분사구에, 고압수와 연마재가 혼합되어 배출토록 형성된 함몰부;및, 상기 함몰부에서부터 분사구를 관통하여 슬릿 구조로 제공되는 슬러리 분사구멍;을 포함하여 구성되며,
상기 하우징의 내측으로 분사된 고압수와 유입된 연마재의 혼합을 유도토록 원형틀에 가로대들을 연결하는 구조로 상,하측에 제공되되 상,하측 가로대들의 방향은 서로 엇갈리게 설치된 믹싱수단을 포함하는 강판의 표면처리 장치를 제공한다.

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바람직하게는, 상기 슬러리 분사유닛과 스킨 패스 밀 사이에 제공되고, 복수의 연마 브러쉬 롤들을 포함하는 브러쉬 수단을 더 포함하는 것이다.

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더 바람직하게는, 상기 고압수 분사수단은, 장치 하우징의 상부에 조립되고 고압수가 공급되는 고압수 공급구; 및, 상기 고압수 공급구에 조립되어 고압수를 하우징 내부에서 분사토록 제공된 고압수 노즐을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 연마재 투입수단은, 상기 하우징에 연결되는 연마재 투입관을 포함하여 연마재는 하우징 내부에서의 고압수 분사로 형성된 음압에 의하여 하우징내에 흡인 투입토록 구성되는 것이다.

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더 바람직하게는, 상기 연마재는 금속보다 비중이 작은 실리콘 옥사이드, 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드, 유리 및 세라믹 중 하나로 형성되는 것이다.

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덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 더욱 상세하게 이해될 수 있을 것이다

이와 같은 본 발명에 의하면, 강판 특히, 열간 압연된 열연 강판 예컨대, 무방향성 전기강판의 스케일을 브레이킹과 슬러리 블라스팅 등을 통하여 물리적으로 효과적으로 제거 가능하게 하는 한편, 특히 스케일 제거된 강판의 스킨 패스 밀과 연마 브러쉬 통과를 통하여 강판의 표면 조도의 관리, 품질을 정밀하게 하여, 궁극적으로 친 환경친화적이면서 강판의 표면품질을 향상시키는 효과를 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명은 기존의 산세 공정에서 발생되는 산 증기 발생, 산 회수 및 폐산처리 공정 등을 생략하거나 대폭적으로 감소할 수 있으며, 설비 길이의 단축, 제조 비용의 절감, 수요가의 가공 용도에 따른 표면 조도 조정 및 표면 품질 향상 등의 여러 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 기존 산세를 통한 강판의 스케일 제거 공정을 도시한 모식도
도 2는 본 발명에 따른 스케일과 조도 관리를 통한 강판의 표면처리 장치를 도시한 전체 구성도
도 3 및 도 4는 본 발명 장치의 슬러리 분사유닛을 도시한 구성도 및 분해도
도 5는 본 발명 슬러리 분사유닛의 연마 슬러리 재활용 상태를 도시한 모식도

이하, 도면을 참고로 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 2에서는 본 발명에 따른 강판의 표면처리 장치(1)의 전체 구성을 도시하고 있다.

즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판의 표면처리 장치(100)는, 기본적으로 강판의 이송 경로 상에 제공된 스케일 브레이커(300)와, 다음에 도 3 내지 도 5에서 상세하게 설명하는 상기 스케일 브레이커(300)의 하류 측에 스케일을 제거토록 제공된 슬러리 분사유닛(400)과, 상기 슬러리 분사유닛의 하류측에 제공된 스킨 패스 밀(700) 및, 상기 스킨 패스 밀의 하류측에 제공된 연마 브러쉬 수단(800)을 포함하여 그 구성일예로서 제공될 수 있다.

물론, 도 2와 같이 강판은 기본적으로 페이-오프 릴(110)에서 풀리고, 선,후행 강판(102)은 용접기(200)에서 용접되고, 상기 구성수단들을 통과하여 최종적으로 표면 처리된 강판(102)은 텐션릴(120)에서 권취된다.

더 바람직하게는, 본 발명 장치의 경우 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 슬러리 분사유닛(400)과 스킨 패스 밀(700)사이에 잔류 슬러리를 제거하기 위한 브러쉬 수단(600) 즉, 브러쉬 롤이 더 제공되는 것이다.

이때, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치에서 상기 브러쉬 롤(600)과 연마 브러쉬 수단(800) 즉, 연마 브러쉬 롤은 강판이 통과하는 브러쉬 롤(602)과 연마 브러쉬 롤(802)들이 적당한 패턴으로 강판의 상,하측에 배열된 쳄버(610)(810)들을 포함할 수 있다.

다만, 이하의 본 실시예 설명에서는 브러쉬 수단(600)과 연마 브러쉬 수단(800)을 각각 브러쉬 롤(600)과 연마 브러쉬 롤(800)로 약하여 설명한다.

따라서, 도 2에서 도시한 본 발명의 강판의 표면처리 장치(100)의 경우에는, 열간 압연된 열연강판 예컨대, 방향성 전기강판 보다는 표면 조도의 관리(제어)가 더 필요한 무방향성 전기강판의 스케일을 연속적으로 제거하고, 그 표면조도도 제어하여 표면 품질을 최적의 상태가 되도록 하는 것으로서, 구성 일예로서 페이 오프 릴(110)과 텐션릴(120)사이에 순차로 용접기(200), 스케일 브레이커(300), 슬러리 분사유닛(400), 브러쉬 롤(600), 스킨 패스 밀(700) 그리고 연마 브러쉬 롤(800)를 배열하여 강판을 통과시킴으로써, 기존의 산 용액을 사용하지 않고도 강판 표면의 스케일을 효과적으로 제거 가능하게 하는 것이다.

특히, 스케일 제거후 잔류 스케일이나 슬러리의 제거가 브러쉬 롤(600)을 통하여 이루어지고, 이와 같은 스케일 제거를 위한 연마제를 포함하는 슬러리의 강판 충돌과, 브러싱후의 거친 표면을 갖는 강판은 1차적으로는 스킨 패스 밀을 사용하여 표면 조도는 제어하고, 다시 최종적으로 연마 브러쉬롤(800)을 사용하여 강판의 표면 품질을 우수하게 하는 것이다.

즉, 도 2에서 도시한 본 발명의 강판의 표면처리 장치(1)와 그 방법은, 열연강판 특히, Si 3.5% 이하의 무방향성 전기강판을 스케일 브레이커(300)에서 일정 장력 하에서 벤딩을 부여하고, 이를 통하여 강판의 표층부 스케일 층에 균열을 발생하도록 하거나 촉진시키고, 그 다음 소정의 입경을 갖는 연마재를 포함하는 슬러리(도 3,5의 'S')를 스케일 층을 가진 무방향성 전기강판의 표면에 폭 방향으로 균일하게 고압, 고속으로 분사하여 스케일을 제거한다.

그 다음, 본 발명의 경우, 스케일 제거를 위한 강판에 분사되어 잔류된 슬러리를 브러쉬 롤(600)을 사용하여 제거하는 것이다.

그 다음, 스케일 제거단계를 거친 강판의 거친 표면을 조정 즉, 표면 조도를 제어하기 위하여, 1차적으로 압연롤(702)을 갖는 스킨 패스 밀(700)을 통과시키어 강판 표면의 표면 조도를 제어하고, 연속하여 2차적으로 연마 브러쉬 롤(800)을 사용하여 강판의 표면의 미세한 표면 조도를 조정하는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 강판의 표면처리 단계를 정리하면, 도 2에서 도시한 바와 같이, 강판을 스케일 브레이커에 통과시키어 강판 표면의 스케일의 균열을 촉진시키고, 물과 연마재가 혼합된 슬러리를 분사하여 강판 표면의 스케일을 제거하면서 조도를 제어하는 스케일 제거단계와. 스케일이 제거된 강판을 스킨 패스 밀과 연마 브라쉬 롤에 통과시키어 표면 조도를 제어하는 표면조도 제어단계로 이루어 지는 것이다.

물론, 상기와 같은 스케일 제거단계와 표면조도 제어단계 모두, 도 2 내지 도 5에서 도시한 본 발명에 따른 강판의 표면처리 장치(100)를 이용하는 것일 수 있다.

이와 같은 본 발명의 경우 기존에 산세조를 이용하는 것 보다 스케일 제거 효율과 표면 조도성은 향상됨에도 불구하고, 전체 장치(100)(설비)의 길이는 기존 설비 전체 길이의 1/2~2/3 수준으로 줄어들게 되는 데, 이는 산 용액을 사용하지 않고, 슬러리 분사(블라스팅)과 1,2차에 걸친 표면 관리 때문이다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 강판 예컨대, 무방향성 전기강판(102)의 경우, 스케일 브레이커(300)를 통과하면서 강판의 표면에 형성된 스케일층에는 다수의 크랙(Crack)이 발생하게 된다.

따라서, 스케일 브레이커(300)의 경우, 연신율 및 굴곡 가공량이 많을수록 크랙 발생량이 증가하게 되고, 이와 같이 유도된 크랙이 형성된 스케일 층은, 다음의 도 3 내지 도 5에서 상세하게 설명하는 강판이 슬러리 분사유닛(400)을 통과하는 경우, 쉽게 제거된다.

한편, 도 2의 본 발명 장치(100)에서 상기 스케일 브레이커(300)는, 도면에서 별도의 도면부호로 구분하여 도시하지 않았지만, 장력 및 연신을 부여할 수 있는 텐션 브라이들 롤(tension bridle roll), 안티 캠버 롤(anti-camber roll), 레벨러 롤(leveller roll), 벤딩 롤 (bending roll)등으로 구성되는데, 안티 캠버 롤과 레벨러 롤은 강판의 형상을 평탄하게 교정한다.

이때, 이와 같은 본 발명 장치에서 스케일 브레이커(300)의 연신율과 벤딩량은 각각 1.0 ~ 4% 와 30 ~ 70mm로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 다음에 상세하게 설명하는, 스케일 브레이커 단계에서 균열이 형성된 스케일을 제거하는 슬러리(즉, 물과 연마재가 혼합된 연마 슬러리) 분사유닛(400)에서의 슬러리 분사속도와 분사량은 각각, 70~90 m/sec 및, 1000~1400 kg/min 범위로 조절하는 것이 바람직하고, 이를 통하여 스케일 제거단계에서의 강판의 표면조도는 4~7㎛ 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.

다음, 도 2와 같이, 슬러리 분사단계를 거쳐 브러쉬 롤(600)에서 잔류 슬러리(도 3,5의 'S')와 스케일(도 3의 SC)을 제거한 강판은 연이어 배치된 스킨 패스 밀(700)에서 압하량 5% 이하의 범위에서 경압하를 실시하여 강판의 표면 조도를 2.0~4.0㎛ 범위로 조절하고, 최종적으로 거칠기가 #100~#240 인 연마 브러쉬 롤(800)을 사용하여, 강판 표면의 최종의 표면 조도는 0.5~1.5㎛ 범위가 되도록 제어한다.

즉, 본 발명 장치의 경우에는 슬러리 분사단계를 거쳐 다시, 강판의 표면조도를 제어하는 스킨 패드 밀(700)과 추가로 연마 브러쉬 롤(800)을 강판이 통과하기 때문에, 슬러리 분사단계에서 강판의 표면 조도를 최종적인 0.5~1.5㎛ 범위가 되도록 운영하지 않아도 되므로, 슬러리 분사압력이나 분사량을 줄일 수 있고, 이는 다음의 도 7에서 설명하듯이, 강판에 분사 충돌된 부서진 연마재(도 3,5의 C)의양도 줄어들고, 부속 설비 즉, 압력이나 유량을 높이기 위한 설비 가동의 부하도 줄어들수 있다.

이에 따라서, 본 발명의 강판의 표면처리 장치(100)의 경우, 스케일 제거는 물론, 스케일 제거를 위한 슬러리 분사에 따른 표면 거칠기를 다음 단계에서 제어하여, 최적의 표면 조도를 갖는 강판 특히, 고부가의 무방향성 전기강판의 생산을 가능하게 하는 것이다.

다음, 도 2 내지 도 5에서는 본 발명 강판의 표면처리 장치(100)에서 실질적으로 강판 표면상의 스케일을 최종적으로 제거토록 하는 슬러리 분사유닛(400)을 상세하게 도시하고 있다.

즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 슬러리 분사유닛(400)은, 내부에서 강판이 통과하는 쳄버(402)에 여러개가 강판 상,하측에 적당하게 배열되어 제공될 수 있다.

물론, 상기 단위 슬러리 분사유닛(400)에는 연마재 공급라인(L2)와 고압수 공급라인(L1)을 통하여, 하우징(410)의 내부에서 물을 고압 분사하고, 연마재(C)를 음압공간의 형성을 매개로 외부 동력없이 원활하게 흡입토록 하여, 최종적으로 하우징의 분사구를 통하여 고압수(물)과 소정입도의 비드(알갱이) 구조인 연마재(C)가 혼합된 슬러리(S)가 도 3과 같이, 강판(102)의 표면에 고압,고속으로 분사되고, 따라서 연마재는 스케일층을 효과적으로 제거하게 하면서, 특히 강판 표면의 조도 관리도 가능하게 하는 것이다.

따라서, 다음의 도 3 내지 도 5를 토대로 본 발명 강판의 표면처리 장치의 슬러리 분사유닛(400)에 대하여 구체적으로 살펴본다.

기본적으로, 본 발명의 슬러리 분사유닛(400)은, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 앞에서 설명한 박스체 형태의 쳄버(402)의 내부에 강판의 진행경로에 대응 배치되는 하우징(410)과, 상기 하우징에 제공된 고압수 분사수단(430)과, 상기 고압수 분사수단의 일측으로 하우징에 제공된 연마재 투입수단(450) 및, 상기 하우징의 하부에 고압수와 연마재가 혼합된 연마용 슬러리(S)를 강판에 분사토록 제공된 슬러리 분사수단(470)을 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 연마재(C)와 고압의 물 즉, 고압수(W)가 하우징의 상측과 그 일측으로 경사지게 공급되면, 하우징 내부의 공간에서는 고압수 분사에 따른 음압공간(T)이 형성되고, 결국 이 음압공간으로의 연마재 공급이 외부의 별도 동력 인가 없이도 원활하게 이루어 지고, 따라서 믹싱존(MT)에서의 물과 연마재 혼성이 매우 조밀하게 이루어 지고, 결국 물과 연마재가 매우 균일한 분포로 혼합된 슬러리(S)는 상기 분사수단(470)을 통하여, 강판(102)의 표면에 고르게 분사되고, 이는 스케일 제거성을 높이는 것이다.

이와 같은 본 발명의 슬러리 분사유닛(400)은, 기존 산세조(도 1의 40)가 필요없어 설비규모의 간소화가 가능하고, 강판(102)을 고속 진행하여도 스케일의 충분한 제거를 가능하게 하고, 스케일 제거 후의 강판의 평균 표면조도(Ra)는 1∼1.5 ㎛ 로 균일하게 관리되는 것이다.

따라서, 본 발명 강판의 표면처리 장치(1)는, 스케일 제거효율의 확보는 물론, 스케일 제거 후의 강판의 표면 조도를 적정하게 하기 때문에, 강판에 대한 수요가가 요구하는 가공 특성이나 냉연, 도금 등의 후속 공정시 요구되는 표면 조도의 다양한 조건에 대응 가능하게 하는 것이다.

한편, 이와 같은 슬러리 즉, 연마 슬러리(S)에 포함되어 스케일층을 충돌로 제거하는 연마재(도 3,5의 C)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 있는데, 바람직하게는 입경이 균일한 유리 또는 세라믹 비드를 사용하는 것이다.

이와 같은 연마재의 유리 또는 세라믹 비드등은 그 입경이 10∼400 ㎛ 정도가 바람직하다. 예를 들어, 연마재의 직경이 10 ㎛ 이하인 경우에는, 너무 미세하여 강판 표면의 스케일층 제거 효과가 미비하고, 반대로 연마재의 입경이 400 ㎛ 이상이면, 스케일 제거 효율은 높아지나 강판표면의 조도편차가 발생되어 바람직하지 않은 것이다.

한편, 하우징(410)의 내부에서 분사되는 고압수 분사압력도 일정하게 조정되는 것이 바람직한데, 상기와 같은 입경의 10∼400 ㎛의 유리 비드인 것을 전제로 하면, 고압수 분사압력은 100~500 bar의 범위가 적당하다. 예를 들어, 고압수(W)의 압력이 100bar 이하이면 슬러리 분사압력이 적어 스케일 제거효율이 미비하고, 반대로 500bar 이상인 경우에는 연마재의 강판 충돌 압력이 높아, 강판 표면의 표면조도(Ra)의 편차가 발생될 것이다.

이때, 앞에서 설명한 바와 같이, 슬러리 분사속도와 분사 량은 각각 70~90 m/sec 및 1000~1400 kg/min 범위로 조절하는 것이 바람직하고, 이때 강판의 표면조도는 4~7㎛ 범위로 조정되도록 하는 것이다.

즉, 상기 슬러리 분사 속도와 분사량의 범위를 벗어나면, 연마재의 강판 표면 충돌력이 적거나 과도하게 높아, 다음의 스킨 패스 밀(700)과 연마 브러쉬 롤(800)을 통한, 강판 특히, 무방향성 전기강판의 표면조도를 0.5~1.5㎛의 범위로 제어하는 것을 어렵게 할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명 슬러리 분사유닛(400)의 하우징(410)에는, 상기 고압수 분사수단(430)과 연마재 투입수단(450) 및 슬러리 분사수단(470)이 각각 연계되거나 조립되는 제1 내지 제3 하우징(412)(414)(416) 부분을 포함하고, 제2 하우징은 경사지게 형성되고, 전체적으로 제1,3 하우징은 직선상으로 제공된다.

그리고, 도 3과 같이, 고압수 분사수단(430)의 노즐(434)은 끝은 그 수평선 CT2가 연마재 공급수단(450)이 연계되는 제2 하우징(414)의 중심 수직선 CT1과 만나는 지점에 위치되도록 하는 것이 연마재의 흡입을 통한 유입에 유리하다.

즉, 고압수 분사노즐이 너무 아래로 내려오거나 위에 있으면, 연마재의 음압공간(T)으로의 유입에 간섭을 주거나 음압공간이 너무 넓게 되는 문제가 발생할 수 있다.

다음, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 슬러리 분사유닛(400)의 고압수 분사수단(430)은, 장치 하우징(410)의 제1 하우징(412)측에 조립되고 고압수가 공급관(436)이 연결되는 고압수 공급구(432)와, 상기 고압수 공급구(432)의 하단부에 조립되는 고압수를 하우징 내부에서 분사하도록 하여 음압 형성과 물과 연마재 믹식성을 높이는 고압수 분사노즐(434)을 포함한다.

따라서, 본 발명 슬러리 분사유닛(400)의 경우에는, 하우징(410)의 내부에 고압수를 공급하는 데에 그치지 않고, 하우징(410)의 내부에서 고압수를 분사하는 2중 분사방식을 채택하기 때문에, 고압수 분사압력으로 외부 가압력없이 하우징에 연마재의 흡인 투입을 용이하게 하고, 고압수 분사는 연마재 즉, 유리 비드 또는 세라믹 비드 등과 물(고압수)(W)과의 믹싱을 원활하게 하는 것이다.

이때, 장치 하우징 상부의 록크캡(411)을 통과하여 고압수 공급구(432)가 하우징과 고압수 분사구(436)가 나사 조립될 수 있다.

한편, 도 3에서 도면부호 'T'는 고압수가 분사되는 바로 아래의 공간으로 음압공간을 나타내고, 도면부호 'MT'는 고압수(W)와 연마재(C)가 혼합되는 믹싱공간을 나타낸다.

다음, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 연마재 투입수단(450)은, 상기 하우징(410)의 일측에 경사지게 일체로 형성된 제2 하우징(414)에 연결되는 연마재 투입관(452)을 포함하고, 따라서 연마재(C)는 하우징 내부에서의 고압수 분사로 형성된 음압에 의하여 하우징내에 원활하게 흡인 투입된다.

다음, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 슬러리 분사수단(470)은, 하우징(410)의 하부으로 개구된 제3 하우징(416)의 내부에 조립되고, 세트볼트(482)가 관통하여 고정되는 원통체인 슬러리 분사구(472)와, 상기 분사구에 고압수와 연마재가 추가적으로 혼합되어 균일한 분포로 배출토록 하는 오목한 함몰부(474) 및, 상기 함몰부에서부터 분사구를 관통하여 슬릿 구조로 제공되는 슬러리 분사구멍(476)을 포함한다.

따라서, 믹싱공간(MT)에서 고압수와 연마재가 혼합된 슬러리(S)는 분사구(472)의 중앙으로 오목한 함몰부(474)에서 모이면서 슬릿 구조의 슬러리 분사구멍(476)을 통하여, 외부로 고압, 고속으로 분사되는데, 슬릿의 분사구멍에 의하여 분사되는 슬러리는 길이를 갖고 넓게 퍼지면서 분사되는 것이다.

이때, 도 4에서 도시한 바와 같이, 슬릿 구조의 분사구멍(476)의 하부 양측에는 소정각도(Θ)의 절개부(478)를 형성시키는 것이 바람직한데, 이와 같은 절개부(478)는 분사되는 슬러리(슬러리 스트림)(S)이 더 넓게 퍼지게 하여, 강판의 스케일(도 3의 SC)을 더 원활하고 넓은 면적에서 제거하는 것을 가능하게 한다.

실제 도 2와 같이, 본 발명의 슬러리 분사유닛(400)은 단위 하우징들이 여러개 강판 폭 및 길이방향으로 배열되고, 분사된 슬러리는 일정부분 겹치도록 분사한다.

이때, 상기 절개부의 각도는 15∼30 °정도가 바람직한데, 과도하게 각도가 좁거나 넓으면 절개구의 효과가 적거나 슬러리가 분산되는 문제를 발생시키게 된다. 도 3 및 도 4에서 도면부호 480은 고정링이다.

다음, 도 3 및 도 4에서 상기 하우징의 내측으로 분사된 고압수와 유입된 연마재의 혼합을 더 유도하는 믹싱수단(490)이 설치될 수 있다. 예를 들어 믹싱수단(490)은, 도 4와 같이, 원형틀에 가로대들을 조밀하게 연결하는 구조로 제공될 수 있고, 바람직하게는 2개의 믹싱수단(490)을 가로대의 방향이 서로 엇갈리게 설치하는 것이다.

따라서, 도 3과 같이 믹싱공간(MT)을 통과하는 슬러리(S)는 격자 틀인 믹싱수단(490)을 통과하면서 물과 연마재의 혼합이 더 이루어 지고, 이는 강판에 분사되는 슬러리(S)에서 연마재가 고르게 분포되도록 하여, 결과적으로 도 3과 같이, 슬러리(S)(스트림)이 강판에 분사되어 충돌할때, 연마재는 고른 분포를 갖고 고르게 강판 표면과 충돌하고, 이는 강판의 조도를 균일하게 하는 것이다.

다음, 도 5에서는 앞에서 설명한 본 발명의 슬러리 분사유닛(400)에서 사용하는 슬러리(S) 특히, 연마재의 재사용과, 강판에서 박리된 스케일(SC)과 파손된 연마재(유리 비드)의 처리에 대하여 도시하고 있다.

즉, 도 2 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 쳄버(402)내에 배열된 슬러리 분사유닛(400)의 고압수 공급관(436)과 연마재 투입관(452)에는 각각 고압수 공급라인(L1)과 연마재 공급라인(L2)이 연결된다.

이때, 도 5와 같이, 쳄버(402)의 하측에는 분사된 슬러리의 물과 연마재 및 박리된 스케일을 수집하는 수집호퍼(510)가 설치되고, 수집호퍼는 펌프(PP)와 밸브(V)을 통하여 싸이클론(512)으로 연계되고, 싸이클론(512)의 하부에 연계된 분리조(516)에는 수집된 스케일(SC)와 사용된 연마재(C)가 투입된다.

상기 분리조에서 스크린(미부호)을 통하여 물은 아래의 물 저장조(438)에 모이고, 물 저장조(438)는, 라인(L1)을 통하여 고압수 공급수단(430)과 연계되고, 연마재(C)는 연마재 투입수단(450)의 투입관(452)과 공급라인(L2)으로 연결되는 연마재 공급호퍼(456)로 공급되고, 공급호퍼의 상부에는 새로운 연마재를 공급하는 이송설비(454)가 배치되고, 호퍼의 하부에는 연마재의 정량 불출을 위한 스크류 피더(458)가 가동된다.

한편, 분리조(516)에서는 오버플로우를 통하여 부유된 스케일과 깨진 연마재등이 처리조(514)로 투입되고, 여기에서 스케일과 깨진 유리 비드 등의 연마재는 마그네트 세퍼레이터(518)에서 분리되어 연마재와 스케일로 처리된다.

따라서, 도 5와 같이, 본 발명의 슬러리 분사유닛(400)은, 연계된 연마재와 물 및 스케일 재처리 및 공급 순환 설비들을 통하여, 스케일과 손상된 연마재의 처리 또는, 연마재의 재활용을 가능하게 하는 것이다.

이때, 도 5에서 별도의 부호로 도시하지 않았지만, 분리조에서 수거된 재활용 연마재는 건조기(점선부분)를 통과하여 건조된 상태로 연마재 공급호퍼(456)로 공급될 수 있다.

한편, 지금까지 설명한 본 발명의 강판의 표면처리 장치(100)를 통한 실시예 들을 일예로 설명하면 다음과 같다.

(실시예 1)

Si 3.0~ 3.3%, Mn 0.3~0.5%, Al 0.2~ 0.6% 를 함유한 무방향성 전기강판(두께 2.3mm×폭 1200mm)를 도 2와 같은 본 발명 장치를 이용하여 라인 스피드를 50mpm으로 아래의 표와 같은 처리 조건에서 연속적으로 통판시킨 결과, 종래 산세 처리에 비교하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 0.3% 미만, 평균 표면 조도 0.3~1.2 ㎛ 수준(산세 강판의 경우 0.9~1.3 ㎛)을 얻었으며, 표면의 광택도도 우수하였다.

구 분	처리 조건
스케일 브레이커	연신율 1.2%, 벤딩 량 50mm
슬러리 블라스팅	연마재(유리비드, 100㎛), 슬러리 분사압력 600Bar, 슬러리 분사각도 15°슬러리 분사유닛과 강판간 간격 300mm
스킨 패스 밀	롤의 평균조도 1.2 ㎛, 압하율 3.0%
연마브러쉬	브러쉬 롤 4 쌍 (전단 롤 2 쌍: # 120, 후단 롤 2 쌍 : #180), 롤 회전수 1000 rpm

(실시예 2)

Si 2.0~ 2.9%, Mn 0.3~0.5%, Al 0.2~ 0.6% 를 함유한 무방향성 전기강판(두께 2.3mm×폭 1200mm)을 도 2의 본 발명 장치를 이용하여 라인 스피드를 50mpm으로 아래 표와 같은 조건에서 연속적으로 통판시킨 결과, 종래의 산세 처리에 비교하여, 잔류 스케일은 유사 수준으로 0.2% 미만, 강판의 평균 표면 조도 0.3~1.0 ㎛ 수준(산세 강판의 경우 0.9~1.3 ㎛)을 얻었으며, 표면의 광택도도 우수하였다.

구 분	처리 조건
스케일 브레이커	연신율 1.2%, 벤딩 량 50mm
슬러리 블라스팅	연마재(유리비드, 100㎛), 슬러리 분사압력 500Bar, 슬러리 분사각도 15° 슬러리 분사유닛과 강판간 간격 300mm
스킨 패스 밀	롤의 평균조도 1.2 ㎛, 압하율 2.0%
연마브러쉬	브러쉬 롤 4 쌍 (전단 롤 2 쌍: # 120, 후단 롤 2 쌍 : #180), 롤 회전수 1000 rpm

(실시예 3)

Si 1.0~ 1.9%, Mn 0.3~0.5%, Al 0.2~ 0.6%를 함유한 무방향성 전기강판(두께 2.3mm×폭 1200mm)을 도 2의 본 발명 장치를 이용하여 라인 스피드를 50mpm으로 아래 표와 같은 조건에서 연속적으로 통판시킨 결과, 종래의 산세 처리에 비교하여, 잔류 스케일은 유사 수준으로 0.15% 미만, 강판의 평균 표면 조도 0.3~0.8 ㎛ 수준(산세 강판의 경우 0.9~1.3 ㎛)을 얻었으며, 표면의 광택도도 우수하였다.

구 분	처리 조건
스케일 브레이커	연신율 1.2%, 벤딩 량 50mm
슬러리 블라스팅	연마재(유리비드, 100㎛), 슬러리 분사압력 400Bar, 슬러리 분사각도 15° 슬러리 분사유닛과 강판간 간격 300mm
스킨 패스 밀	롤의 평균조도 1.2 ㎛, 압하율 1.0%
연마브러쉬	브러쉬 롤 4 쌍 (전단 롤 2 쌍: # 120, 후단 롤 2 쌍 : #180), 롤 회전수 1000 rpm

100.... 강판의 표면 처리 장치 300.... 스케일 브레이커
400.... 슬러리 분사유닛 410.... 하우징
430.... 고압수 분사수단 450.... 연마재 투입수단
470.... 슬러리 분사수단 490.... 믹싱수단
C... 연마재(유리 비드) S.... 슬러리(물+연마재)
PP.... 펌프 V.... 밸브

Claims (10)

1. 강판의 이송 경로 상에 제공된 스케일 브레이커(300);와, 상기 스케일 브레이커(300)의 하류 측에 스케일을 제거토록 제공된 슬러리 분사유닛(400);과, 상기 슬러리 분사유닛의 하류측에 제공된 스킨 패스 밀(700); 및, 상기 스킨 패스 밀의 하류측에 제공된 연마 브러쉬 수단(800);을 포함하여 구성되되,
   상기 슬러리 분사유닛(400)은, 쳄버(402)의 내부에 강판의 진행경로에 대응 배치되는 하우징(410);과, 상기 하우징에 제공된 고압수 분사수단(430);과, 상기 고압수 분사수단의 일측으로 하우징에 제공된 연마재 투입수단(450); 및, 상기 하우징의 하부에 고압수와 연마재가 혼합된 슬러리를 강판에 분사토록 제공된 슬러리 분사수단(470);을 포함하여 구성되고,
   상기 슬러리 분사수단(470)은, 하우징의 하부에 조립되는 분사구(472);와, 상기 분사구에, 고압수와 연마재가 혼합되어 배출토록 형성된 함몰부(474);및, 상기 함몰부에서부터 분사구를 관통하여 슬릿 구조로 제공되는 슬러리 분사구멍 (476);을 포함하여 구성되며,
   상기 하우징의 내측으로 분사된 고압수와 유입된 연마재의 혼합을 유도토록 원형틀에 가로대들을 연결하는 구조로 상,하측에 제공되되 상,하측 가로대들의 방향은 서로 엇갈리게 설치된 믹싱 수단(490)을 포함하는 강판의 표면처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 슬러리 분사유닛과 스킨패스밀 사이에 제공되고, 복수의 연마 브러쉬 롤(802)들을 포함하는 브러쉬 수단(600);
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 표면처리 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 고압수 분사수단(430)은, 장치 하우징의 상부에 조립되고 고압수가 공급되는 고압수 공급구(432); 및,
   상기 고압수 공급구(432)에 조립되어 고압수를 하우징 내부에서 분사토록 제공된 고압수 노즐(434);
   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 표면처리 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 연마재 투입수단(450)은, 상기 하우징(410)에 연결되는 연마재 투입관(452)을 포함하여 연마재(C)는 하우징 내부에서의 고압수 분사로 형성된 음압에 의하여 하우징내에 흡인 투입토록 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 표면처리 장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 연마재는 금속보다 비중이 작은 실리콘 옥사이드, 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드, 유리 및 세라믹 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 강판의 표면처리 장치.
9. 삭제
10. 삭제

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