KR101387339B1

KR101387339B1 - 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101387339B1
Application number: KR1020120144252A
Authority: KR
Inventors: 이희관
Original assignee: (주)포스코
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-04-29

Abstract

사상압연시 강판의 산화를 방지할 수 있는 것은 물론, 에너지 효율을 최적화하며, 사상압연롤을 외기와 완벽하게 차단할 수 있는 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템 및 그 방법이 소개된다.
본 발명의 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템은, 사상압연롤을 외기와 차단시키고 그 내부는 불활성가스에 의해 무산화성 분위기가 형성된 챔버; 상기 챔버를 감쌀 수 있도록 형성된 커튼 불활성가스 회수덕트; 상기 챔버 내부에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단; 상기 챔버 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 상기 챔버로부터 일정 온도 이상의 불활성가스를 회수하여 상기 불활성가스 공급수단으로 재공급하는 불활성가스 회수수단; 상기 챔버를 밀폐할 수 있도록 상기 챔버의 인입구 및 인출구에서 강판의 수직 방향으로 고압의 커튼 불활성가스를 공급하는 커튼 불활성가스 공급수단; 및 상기 강판에 간섭되어 상기 챔버 외부로 유동하는 상기 커튼 불활성가스를 회수하는 커튼 불활성가스 회수수단을 포함한다.

Description

불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템 및 그 방법 {NON-OXIZATIONAL FINISHING MILL SYSTEM USIGN NON-ACTIVE GAS CURTAIN AND METHOD USING THE SAME}

본 발명은 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 사상압연롤이 내장되는 챔버 내부를 불활성가스를 이용하여 사상압연 분위기를 무산화 분위기로 조성하되, 챔버의 양 끝단에서 불활성가스 커튼을 형성하여 챔버 내부로 외기가 유입되는 것을 방지한 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 철강 판재의 기초 원료인 핫 코일을 제조하는 열간 압연 공정은 크게 조압연 공정과 사상압연 공정으로 구분된다.

조압연 공정은 슬라브를 강판의 형태로 1차 압연하는 공정이고, 사상압연 고정은 조압연된 강판을 최종 목표 두께로 압연 공정이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 사상압연 설비는 조압연기의 출측에 다수의 롤 스탠드들로 구성된 사상압연기(12), 냉각기(14) 및 권취기(13)를 포함하여 구성된다.

조압연 설비에서 슬라브를 사상압연 작업에 적합하도록 그 두께를 감소시켜 강판의 형태로 압연하고, 코일 형태로 권취한 후 이를 이송하는바, 사상압연기(12)에서 연속적으로 압연함으로써 최종 목표 두께 압연하는 것이다.

사상압연기(12)를 거친 강판은 냉각기(14)에서 냉각되고, 고속절단기(15)에 의해 절단된 후 권취기(13)에 코일 형태로 권취된다.

한편, 조압연기와 사상압연기(12)의 사이에는 압연되는 강판의 후단과 압연하고자 진입되는 강판의 선단을 상호 연결하는 접합장치(16)가 설치되어 연속 압연을 가능케 한다.

이와 같이, 조압연 및 사상압연이 진행되는 과정에서 강판은 대기중에 노출된 상태로 존재하기 때문에 그 표면이 산화되는 문제점이 존재한다.

종래 가열로에서 강재가 산화되는 것을 방지하기 위한 방법으로, 무산화 상태(oxidation state)로 가열하는 복사관(radiant tube) 가열법, 2층 분위기 연소법 등이 알려져 있다.

복사관 가열법은, 가열로내에 배설한 복사관 내를 버너(burner)의 연소에 의해서 가열해 튜브의 표면으로부터 방사하는 열을 이용해 강재를 가열하는 방법이다

2층 분위기 연소법은, 강재를 불완전 연소에 의해서 얻을 수 있는 무산화분위기를 형성함과 동시에 그 무산화 분위기의 외측 부분에 존재하는 미연가스(unburned gas) 역으로 2차 연소시키는 2층 분위기 조정에 의해서 가열하는 방법이다.

그러나, 이러한 방법들은 모두 강재의 산화를 방지하는데 한계가 있으며, 그 한계를 극복하기 위한 다양한 선행기술들이 있다.

일본공개특허 제1997-20919(1997. 1. 21)호에는 "무산화 가열방법 및 장치"에 관한 것으로, 가열로내의 강재 주위에 가열 중의 강재 온도 이상 또는 로온과 대략 동일한 온도로 예열한 고온 무산화성 가스(oxidized gas)를 공급하는 것을 기술적 특징으로 한다.

이러한 기술은 강재에 무산화성 가스 즉 질소, 아르곤 등의 불활성 가스를 공급하는 것이나, 상기 불활성 가스를 공급하는 것 만으로는 강재의 산화를 방지하는데는 한계가 있었다.

이러한 한계를 극복하고자 개발된 기술이 일본공개특허 제2002-192309(2002. 07. 10)호에는 "박판 제조설비 및 그 사용방법"가 공개되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, '박판 제조설비 및 그 사용방법'은 연속주조기(70)과 이 연속주조기(70)에서 생산된 주편을 압연 성형하는 열간압연수단(20)과, 그 열간압연수단(20)으로부터 송출되는 강판을 압연 성형하는 냉간압연수단(30)과, 연속주조기(70)로부터 열간압연수단(20)에 도달하는 강판 이동 경로를 둘러쌓아 무산화 가스 분위기로 유지하는 제1챔버(40)와, 열간 압연수단으로부터 냉간압연수단 측으로 향하는 강판 이동 경로를 둘러싸 무산화 가스 분위기로 유지하는 제2챔버(50)와, 그 제2챔버(50) 내부의 강판을 냉각하는 냉각수단(60)으로 이루어진다.

이러한 '박판 제조설비 및 그 사용방법'는, 강판의 진행경로를 제1챔버(40) 및 제2챔버(50)로 감싸고, 그 내부로 불활성 가스를 공급하여 강판의 산화를 방지하고자 하였으나, 열간압연수단(20) 및 냉간압연수단(30) 자체는 대기중에 노출되어 있기 때문에 강판의 압연과정에서 산화가 일어나는 문제점이 있었고, 밀폐된 챔버 내부 온도가 상승되어 압연에 부적합한 온도가 되므로 그에 따른 강판의 기계적 특성이 목적하는 특성과 상이해지는 문제점이 있었다.

본 발명자는 이러한 선행기술들의 문제점을 인식하고, 이미 "무산화 사상압연 시스템 및 그 방법"(출원번호 : 제10-2012-0072824호, 2012. 7. 4.)을 출원한 바 있다.

이는 강판의 사상압연시 압연되는 강판 표면이 대기 중의 산소와 반응하는 것을 방지할 수 있도록 사상압연 구간에 불활성 분위기를 조성하는 것은 물론, 불활성 분위기를 조성하는 불활성 가스를 재활용하되, 그 온도를 일정 온도 만큼 냉각하여 재공급함으로써 불활성 분위기 온도를 일정 온도로 유지할 수 있는 기술에 관한 것이다.

본 발명은 본 발명자의 상술한 기 출원 발명을 개량한 것인바, 상술한 선행기술들의 한계 및 문제점을 더 효율적으로 해소한 기술이다.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

일본공개특허 제1997-20919호(1997. 1. 21) 일본공개특허 제2002-192309호(2002. 07. 10)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 열간 사상압연시 그 사상압연 되는 강판의 산화를 방지하고자 사상압연구간 전체를 무산화성 분위기로 조성함은 물론, 무산화성 분위기로 조성되는 사상압연 구간의 온도를 사상압연에 적합한 온도로 유지 관리하고, 무산화성 분위기를 조성하는 분위기 가스인 불활성가스를 연속 순환시키며 재사용하며, 압연구간으로 유입되는 외기를 완벽하게 차단할 수 있는 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템은, 사상압연롤을 외기와 차단시키고 그 내부는 불활성가스에 의해 무산화성 분위기가 형성된 챔버; 상기 챔버를 감쌀 수 있도록 형성된 커튼 불활성가스 회수덕트; 상기 챔버 내부에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단; 상기 챔버 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 상기 챔버로부터 일정 온도 이상의 불활성가스를 회수하여 상기 불활성가스 공급수단으로 재공급하는 불활성가스 회수수단; 상기 챔버를 밀폐할 수 있도록 상기 챔버의 인입구 및 인출구에서 강판의 수직 방향으로 고압의 커튼 불활성가스를 공급하는 커튼 불활성가스 공급수단; 및 상기 강판에 간섭되어 상기 챔버 외부로 유동하는 상기 커튼 불활성가스를 회수하는 커튼 불활성가스 회수수단을 포함한다.

상기 챔버는 불활성가스 공급공간과 불활성가스 포집공간으로 구획되고, 상기 불활성가스 공급수단은, 그 일단이 상기 챔버의 불활성가스 공급공간으로 삽입 설치되되 분사노즐이 장착된 불활성가스 공급라인과, 이 불활성가스 공급라인을 개폐하는 제1제어변을 포함하고, 상기 불활성가스 회수수단은, 그 일단이 상기 불활성가스 포집공간으로 삽입 설치되되 흡입구가 장착된 불활성가스 회수라인과, 이 불활성가스 회수라인을 개폐하는 제2제어변을 포함하며, 상기 커튼 불활성가스 공급수단은, 그 일단이 상기 챔버의 인입구 내측에 삽입 설치되되 고압분사노즐이 장착된 커튼 불활성가스 공급라인과, 이 커튼 불활성가스 공급라인을 개폐하는 제4제어변을 포함하고, 상기 커튼 불활성가스 회수수단은, 그 일단이 상기 커튼 불활성가스 회수덕트에 연결된 커튼 불활성가스 회수라인과, 이 커튼 불활성가스 회수라인을 개폐하는 제5제어변과, 상기 커튼 불활성가스 회수덕트 끝단에 결합된 고압흡입노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 챔버 내부에는 온도측정센서 및 압력측정센서가 설치되고, 상기 온도측정센서로부터 상기 챔버 내부의 불활성가스 온도에 관한 정보를 전송받아 그 온도가 1050℃ 이상인 경우 상기 제1제어변에 개방 신호를 전송함과 동시에, 상기 제2제어변에 개방 신호를 전송하며, 상기 압력측정센서로부터 상기 챔버 내부의 불활성가스 압력 정보를 전송받아 상기 불활성가스 보충라인에 설치된 제3제어변에 개방 신호를 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 불활성가스 회수수단 및 커튼 불활성가스 회수수단을 통해 회수된 고온의 불활성가스가 감온시키는 열교환기와, 이 열교환기로부터 열을 공급받되 새로운 불활성가스를 상기 불활성가스 공급수단 및 커튼 불활성가스 공급수단으로 공급하는 불활성가스 보충라인을 더 포함하고, 상기 불활성가스 회수수단 및 커튼 불활성가스 회수수단을 통해 회수된 고온의 불활성가스는 열교환기를 거쳐 감온되어 상기 불활성가스 공급수단 및 커튼 불활성가스 공급수단으로 재공급되며, 상기 불활성가스 보충라인을 통해 공급되는 새로운 불활성가스는 상기 열교환기에 의해 가열되어 공급되는 것을 특징으로 한다.

상기 커튼 불활성가스 회수라인과 교접하는 상기 불활성가스 회수덕트에는 고압흡입기가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 사상압연롤 작동시에는 상기 제4제어변 및 제5제어변에 개방신호를 전송함과 동시에, 상기 고압흡입기에 작동 신호를 전송하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 방법은, 사상압연롤을 챔버에 내장하여 외기와 차단시키되 강판이 인입 및 인출되는 챔버의 인입구 및 인출구에서는 상기 강판의 평면 및 저면에 고압의 불활성가스를 분사하여 불활성가스 커튼을 형성함으로써 상기 챔버를 밀폐하는 과정; 상기 챔버 내부로 불활성가스를 공급하여 무산화성 분위기를 조성하는 과정; 상기 챔버 내부 온도가 기준 온도 범위 이상이면 불활성가스를 회수함과 동시에 상기 챔버 외부로 누출되는 불활성 가스를 회수하는 과정; 회수된 고온의 불활성가스의 열로 새로운 불활성가스를 가열하는 과정; 기준 온도 범위에 이른 새로운 불활성가스 및 회수되어 감온된 불활성가스를 상기 챔버로 재공급하는 과정을 포함한다.

본 발명은 상술한 구성으로 아래와 같은 다양한 이점을 얻을 수 있다.

첫째, 별도의 설비 없이 불활성가스를 이용하여 무산화 분위기가 조성된 챔버 내부로 외기로 유입되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 사상압연시 강판의 산화를 방지, 산화스케일이 발생되지 않는 양질의 강판을 생산할 수 있는 이점이 있다.

셋째, 불활성가스를 재사용함으로써 생산 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

넷째, 고온의 불활성가스의 폐열을 재활용함으로써 에너지 효율이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 사상압연 설비를 나타낸 도면,
도 2는 종래 무산화 설비가 적용된 공정을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템의 개략도,
도 4는 본 발명의 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템의 챔버에서 불활성가스를 공급, 회수하기 위한 구성도,
도 5는 본 발명의 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템의 구성도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템을 설명한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템 및 그 방법 구현하기 위하여, 스탠드의 입측영역(A)에서 출측영역(B)에 이르도록 외기와 차단되며 내부에 불활성가스가 공급되어 무산화성 분위기를 조성하는 챔버(100)가 설치된다.

챔버(100)는 필요에 따라 개폐 가능하도록 분해, 결합 가능하게 형성되는 것이 바람직한바, 압연 과정에서 강판 내지 롤 스탠드에 문제가 발생한 경우, 그 원인을 찾아내고, 수리하기 위함이다.

챔버(100)는 필수적으로 외기와 차단되도록 구성된다. 이는 챔버(100) 내부에 무산화성 분위기를 조성하기 위하여 공급되는 불활성가스가 외부로 챔버(100) 외부로 누출되지 않으면서, 외부의 산소가 챔버(100) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위함이다.

챔버(100) 내부로 외부의 공기 즉 산소가 유입되는 경우, 압연강판의 표면이 산소와 산화 반응하여 산화스케일이 발생하므로, 스케일 생성을 방지하기 위해 필수적으로 챔버(100) 밀폐되어야 한다.

챔버(100) 내부의 무산화성 분위기를 조성하기 위하여 질소, 아르곤 가스 등의 불활성가스를 공급하여야 하는바, 불활성가스 공급수단(200)이 챔버(100)에 설치되어 그 기능을 한다.

불활성가스 공급수단(200)은, 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급라인(210)과, 이 불활성가스공급라인(210)의 끝단 즉 챔버(100) 내부에 위치되게 설치되어 불활성가스를 공급하는 분사노즐(220)과, 불활성가스공급라인(210) 일측에 설치되어 불활성가스의 공급양을 제어하는 재1제어변(230)을 포함한다.

또한, 챔버(100)에는 그 내부의 무산화성 분위기를 조성하는 불활성가스를 회수하는 불활성가스 회수수단(300)이 설치되는바, 불활성가스 회수수단(300)은 챔버(100) 내부에 위치되게 설치되는 흡입구(320)와, 이 흡입구(320)와 연결 설치되어 흡입구(320)로 흡입되는 불활성가스를 회수하는 불활성가스 회수라인(310)과, 불활성가스 회수라인(310)에 설치되어 불활성가스 회수양을 제어하는 제2제어변(330)을 포함한다.

불활성가스 보충라인(240)은 챔버(100) 내의 불활성가스가 부족하거나, 순환하는 불활성가스가 오염되어 새로운 불활성가스의 충전이 필요한 경우, 새로운 불활성가스를 챔버(100)로 공급하는 기능을 한다. 이러한 불활성가스 보충라인(240)에는 제3제어변(242)가 설치되어 새로 공급되는 불활성가스 양을 조절한다.

한편, 본 발명의 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템은, 커튼 불확성가스 회수덕트(500), 커튼 불활성가스 공급수단(600), 커튼 불활성가스 회수수단(700)을 포함한다.

커튼 불활성가스 회수덕트(500)은 챔버(100)를 감쌀수 있도록 형성되는바, 그 형상은 다양하게 변형 설계될 수 있다. 강판이 통과될 수 있도록 커튼 불활성가스 회수덕트(500) 및 챔버(100)의 양 단은 개방되어 있는바, 개방된 양 단으로 챔버(100) 내 불활성가스가 외부로 유출되거나, 외기가 유입될 수 있는 문제점이 존재한다.

커튼 불활성가스 공급수단(600)은 챔버(100)의 양 단에 각각 형성되는 인입구(I) 및 인출구(O)를 밀폐할 수 있도록 강판의 상면 및 저면을 향하여 고압의 불활성가스를 분사한다. 이른바, 커튼 효과 및 챔버(100) 밀폐 효과를 통하여 챔버(100) 내 불활성가스의 유출을 방지하고, 외기의 유입을 방지할 수 있는 것이다.

커튼 불활성가스 공급수단(600)은 커튼 불활성가스 공급라인(610), 제4제어변(620) 및 고압분사노즐(630)을 포함하는 것이 바람직하다.

커튼 불활성가스 공급라인(610)은, 그 일단이 상기 챔버(100)의 인입구(I) 또는 인출구(O) 내측에 삽입 설치되되 고압분사노즐(630)이 장착되며, 그 일측에는 유로를 개폐할 수 있도록 제4제어변(620)이 설치된다.

커튼 불활성가스 분사시에 강판의 간섭으로 챔버(100) 외측 방향으로 불활성가스가 유동할 수 있다. 사상압연롤(R)이 작동하는 동안 커튼 불활성가스는 지속적으로 분사되어야 하는데, 이 과정에서 외부로 누출되는 불활성가스의 양은 상당하다.

커튼 불활성가스 회수수단(700)은 챔버(100) 외부로 커튼 불활성가스를 재사용 가능하도록 회수하는 기능을 하는바, 커튼 불활성가스 회수덕트(500)의 양 끝단에서 챔버(100) 외부로 유출되는 불활성가스를 고압으로 빨아들임으로써, 이를 챔버(100) 내부로 재공급한다.

커튼 불활성가스 회수수단(700)은 상술한 기능을 실현하기 위하여, 커튼 불활성가스 회수라인(710), 제5제어변(720) 및 고압흡입노즐(730)을 포함하는 것이 바람직한바, 커튼 불활성가스 회수라인(710)은 그 일단이 커튼 불활성가스 회수덕트(500)에 연결되되 고압흡입노즐(730)이 장착되며, 그 일측에는 커튼 불활성가스 회수라인(710)을 개폐하는 제5제어변(720)이 설치된다.

또한, 커튼 불활성가스 회수라인(710)과 연결되는 커튼 불활성가스 회수덕트(500)상에는 고압흡입기(700)가 설치되므로, 챔버(100) 외부로 유출되는 커튼 불활성가스를 유효 적절하게 흡입, 포집할 수 있게 된다.

한편, 챔버(100) 내부에는 챔버(100) 내부의 온도를 측정하는 온도측정센서(T)와, 챔버(100) 내부 압력을 측정하는 압력측정센서(P)가 설치되는바, 본 발명의 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템은, 온도측정센서(T) 및 압력측정센서(P)로부터 챔버(100) 내부의 온도 및 압력에 관한 정보를 전송받아, 챔버(100) 내부의 불활성가스를 회수할 수 있도록 제2제어변(330)에 개방 신호를 전송하고, 챔버(100) 내부로 순환된 불활성가스 또는 새로운 불활성가스를 공급할 수 있도록 제1제어변(230) 내지 제3제어변(242)에 개방 신호를 전송하는 제어부(800)를 더 포함한다.

나아가, 제어부(800)는 사상압연롤(R) 작동시에는 제4제어변(620) 및 제5제어변(720)에 개방 신호를 전송함과 동시에, 고압흡입기(900)에 작동 신호를 전송하는 기능을 한다.

즉, 제어부(800)는 사상압연롤(R)이 작동하는 과정 중에는 제4제어변(620) 및 제5제어변(720)을 항상 개방된 상태로 유지하여 챔버(100) 내부를 밀폐 상태로 유지하고, 온도측정센서(T) 및 압력측정센서(P)에서의 온도 및 압력 측정값에 따라 제2제어변(330)을 개방함으로써 과열된 불활성가스를 회수하여 챔버(100) 내 온도 및 압력을 제어하는 것이다.

챔버(100) 내 온도는 850 - 1050℃로 유지되어야 하는바, 챔버(100) 내부 온도가 850℃ 이하이거나, 1050℃ 이상이면 강판의 결정립이 불규칙적으로 형성되어 강판의 품질을 저하되는 문제점이 발생된다.

따라서, 챔버(100) 내부 온도가 과열되는 경우, 제어부(800)에서 과열된 불활성가스를 회수함으로써 챔버(100) 내부 온도를 제어하게 되는 것이다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템의 챔버(100)는, 불활성가스 공급공간(S)과 불활성가스 포집공간(C)으로 구획된다.

불활성가스 공급공간(S)에는 분사노즐(220)이 위치하고, 불활성가스 포집공간(C) 상에는 흡입구(320)가 위치한다.

또한, 챔버(100)는 입측영역(A)과 출측영역(B)으로 양분하고, 입측영역(A) 및 출측영역(B)은 850 ~ 1050℃로 유지시키는 것이 바람직하다.

온도가 850℃ 미만이면, 사상압연롤(R)로 압연하기 전 강판의 표층이 급속하게 냉각되어 표층에만 국부적인 이상이 발생하여 강판 표층의 결정립 사이즈가 강판의 내부 층의 결정립 사이즈보다 커지는 문제점이 발생한다.

또한, 사상압연의 온도가 너무 낮으면, 전체적으로 결정립의 크기가 증가하여 집합조직 강도가 하향 되는바, 사상압연 온도는 850 ~ 1050℃로 실시하는 것이 바람직한 것이다. 더욱 바람직하게는, 강판의 냉각속도를 20~60℃/stand라 하면, 입측영역(A)온도는 990 ~ 1050℃로, 출측영역(B) 온도는 850 ~ 950℃으로 유지되는바, 입측영역(A) 하한 온도 990℃는 출측영역(B) 하한 온도 850℃를 고려하여 산정된 값이다.

불활성가스 공급수단(200)의 분사노즐(220)에서 공급되는 불활성가스는 롤 스탠드를 진행하는 강판(600)의 상/부 면을 향하도록 복수 개 설치하여 균일하게 공급하는 것이 바람직하다.

챔버(100) 내부에는 불활성가스를 포집하는 불활성가스포집부(110)가 형성되고, 이 불활성가스포집부(110)의 강판을 향하는 일면에는 불활성가스포집공(120)이 천공되는바, 챔버(100) 내부의 불활성가스가 회수될 때에는 불활성가스포집공(120)을 통하여 불활성가스포집부(110)로 포집된 후, 흡입구(320) 및 불활성가스 회수라인(310)을 통하여 열교환기(400)와 열교환하고, 다시 불활성가스 공급라인(210) 및 분사노즐(220)을 통하여 챔버(100) 내부로 재공급되는 것이다.

상술한 본 발명의 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템의 작동 과정을 간략하게 설명한다.

사상압연롤(R)이 작동하는 경우, 제어부(800)는 제4제어변(620)에 개방신호를 전송하고, 챔버(100)의 인입구(I) 및 인출구(O)에서는 커튼 효과가 발현되어 챔버(100)를 밀폐시키는바, 커튼 불활성가스 공급라인(610)을 따라 이동하는 커튼 불활성가스가 고압분사노즐(630)을 통하여 강판의 평면 및 저면의 수직 방향으로 강하게 분사된다.

불활성가스 공급수단(200)에 의하여 불활성가스가 챔버(100) 내부로 공급되면, 그 내부는 무산화 분위기가 형성되는바, 사상압연이 진행된다.

챔버(100) 내부 온도가 1050℃를 초과하게 되면, 온도측정센서(T)가 이를 감지하여 그 정보를 제어부(800)로 전송한다. 제어부(800)에서는 제2제어변(330)에 개방 신호를 전송하고, 이 신호에 따라 제2제어변(330)이 개방되면, 고온의 불활성가스가 흡입구(320) 및 불활성가스 회수라인(310)을 타고 챔버(100)에서 배출된다.

배출된 고온의 불활성가스는 열교환기(400)에서 열교환하면서 챔버(100)로 공급 가능한 온도까지 저하되는바, 불활성가스 공급라인(210)을 통하여 챔버(100)로 재공급된다

한편, 챔버(100)로 재공급되는 불활성가스는 순환 과정이 반복되면 될수록 그 기능이 저하되기 마련이며, 어느 시점에서는 재가공하거나 폐기되어야 한다. 또한 순환 과정에서 손실되는 양도 상당하므로, 새로운 불활성가스를 공급해야 하는 상황을 빈번하게 발생될 수 있다.

본 발명에 따르면 새로운 불활성가스 공급을 위해 별도의 가열설비를 필요로 하지 않는다. 즉, 열교환기(400)를 이용하여 불활성가스 보충라인(240)을 통과하는 새로운 불활성가스를 가열하고, 이를 챔버(100)로 공급할 수 있게 된다.

제어부(800)는 고압흡입기(900)를 작동시킴과 동시에 제5제어변(720)을 개방하며, 커튼 불활성가스 공급수단(600)에서 분사되어 챔버(100) 외부로 유출되는 커튼 불활성가스를 포집하고 커튼 불활성가스 회수덕트(500)로 회수하여 이를 챔버(100)로 재공급한다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 방법은, 사상압연롤을 챔버에 내장하여 외기와 차단시키되 강판이 인입 및 인출되는 챔버의 인입구 및 인출구에서는 상기 강판의 평면 및 저면에 고압의 불활성가스를 분사하여 불활성가스 커튼을 형성함으로써 상기 챔버를 밀폐하는 과정과, 상기 챔버 내부로 불활성가스를 공급하여 무산화성 분위기를 조성하는 과정과, 상기 챔버 내부 온도가 기준 온도 범위 이상이면 불활성가스를 회수함과 동시에 상기 챔버 외부로 누출되는 불활성 가스를 회수하는 과정과, 회수된 고온의 불활성가스의 열로 새로운 불활성가스를 가열하는 과정과, 기준 온도 범위에 이른 새로운 불활성가스 및 회수되어 감온된 불활성가스를 상기 챔버로 재공급하는 과정을 포함한다.

이러한 커튼 불활성가스를 이용한 무산화 사상압연 방법은 상술한 커튼 불활성가스를 이용한 무산화 사상압연 시스템으로 구현될 수 있는바, 각 과정에 대한 설명은 상술한 내용으로 갈음한다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 챔버 110 : 불활성가스포집부
120 : 불활성가스포집공　　　　　　　 200 : 불활성가스 공급수단
210 : 불활성가스 공급라인　　　　 220 : 분사노즐
230 : 제1제어변 240 : 불활성가스 보충라인
242 : 제3제어변
250 : 차폐도어 300 : 불활성가스 회수수단
310 : 불활성가스 회수라인　　　 320 : 흡입구
330 : 제2제어변　　　　　　　　　　　　　 400 : 열교환기
500 : 커튼 불활성가스 회수덕트
600 : 커튼 불활성가스 공급수단
610 : 커튼 불활성가스 공급라인
620 : 제4제어변 630 : 고압분사노즐
700 : 커튼 불활성가스 회수수단
710 : 커튼 불활성가스 회수라인
720 : 제5제어변 730 : 고압흡입노즐
800 : 제어부 900 : 고압흡입기
A : 입측영역 B : 출측영역
R : 사상압연롤 T : 온도측정센서
P : 압력측정센서 S : 불활성가스 공급공간
C : 불활성가스 포집공간 I : 인입구
O : 인출구

Claims

사상압연롤을 외기와 차단시키고 그 내부는 불활성가스에 의해 무산화성 분위기가 형성된 챔버;
상기 챔버를 감쌀 수 있도록 형성된 커튼 불활성가스 회수덕트;
상기 챔버 내부에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단;
상기 챔버 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 상기 챔버로부터 일정 온도 이상의 불활성가스를 회수하여 상기 불활성가스 공급수단으로 재공급하는 불활성가스 회수수단;
상기 챔버를 밀폐할 수 있도록 상기 챔버의 인입구 및 인출구에서 강판의 수직 방향으로 고압의 커튼 불활성가스를 공급하는 커튼 불활성가스 공급수단; 및
상기 강판에 간섭되어 상기 챔버 외부로 유동하는 상기 커튼 불활성가스를 회수하는 커튼 불활성가스 회수수단을 포함하는, 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 챔버는 불활성가스 공급공간과 불활성가스 포집공간으로 구획되고,
상기 불활성가스 공급수단은, 그 일단이 상기 챔버의 불활성가스 공급공간으로 삽입 설치되되 분사노즐이 장착된 불활성가스 공급라인과, 이 불활성가스 공급라인을 개폐하는 제1제어변을 포함하고,
상기 불활성가스 회수수단은, 그 일단이 상기 불활성가스 포집공간으로 삽입 설치되되 흡입구가 장착된 불활성가스 회수라인과, 이 불활성가스 회수라인을 개폐하는 제2제어변을 포함하며,
상기 커튼 불활성가스 공급수단은, 그 일단이 상기 챔버의 인입구 내측에 삽입 설치되되 고압분사노즐이 장착된 커튼 불활성가스 공급라인과, 이 커튼 불활성가스 공급라인을 개폐하는 제4제어변을 포함하고,
상기 커튼 불활성가스 회수수단은, 그 일단이 상기 커튼 불활성가스 회수덕트에 연결된 커튼 불활성가스 회수라인과, 이 커튼 불활성가스 회수라인을 개폐하는 제5제어변과, 상기 커튼 불활성가스 회수덕트 끝단에 결합된 고압흡입노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는, 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 챔버 내부에는 온도측정센서 및 압력측정센서가 설치되고,
상기 온도측정센서로부터 상기 챔버 내부의 불활성가스 온도에 관한 정보를 전송받아 그 온도가 1050℃ 이상인 경우 상기 제1제어변에 개방 신호를 전송함과 동시에, 상기 제2제어변에 개방 신호를 전송하며, 상기 압력측정센서로부터 상기 챔버 내부의 불활성가스 압력 정보를 전송받아 상기 불활성가스 보충라인에 설치된 제3제어변에 개방 신호를 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 불활성가스 회수수단 및 커튼 불활성가스 회수수단을 통해 회수된 고온의 불활성가스가 감온시키는 열교환기와, 이 열교환기로부터 열을 공급받되 새로운 불활성가스를 상기 불활성가스 공급수단 및 커튼 불활성가스 공급수단으로 공급하는 불활성가스 보충라인을 더 포함하고,
상기 불활성가스 회수수단 및 커튼 불활성가스 회수수단을 통해 회수된 고온의 불활성가스는 열교환기를 거쳐 감온되어 상기 불활성가스 공급수단 및 커튼 불활성가스 공급수단으로 재공급되며,
상기 불활성가스 보충라인을 통해 공급되는 새로운 불활성가스는 상기 열교환기에 의해 가열되어 공급되는 것을 특징으로 하는, 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 커튼 불활성가스 회수라인과 교접하는 상기 불활성가스 회수덕트에는 고압흡입기가 설치된 것을 특징으로 하는, 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 사상압연롤 작동시에는 상기 제4제어변 및 제5제어변에 개방신호를 전송함과 동시에, 상기 고압흡입기에 작동 신호를 전송하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 시스템.
사상압연롤을 챔버에 내장하여 외기와 차단시키되 강판이 인입 및 인출되는 챔버의 인입구 및 인출구에서는 상기 강판의 평면 및 저면에 고압의 불활성가스를 분사하여 불활성가스 커튼을 형성함으로써 상기 챔버를 밀폐하는 과정;
상기 챔버 내부로 불활성가스를 공급하여 무산화성 분위기를 조성하는 과정;
상기 챔버 내부 온도가 기준 온도 범위 이상이면 불활성가스를 회수함과 동시에 상기 챔버 외부로 누출되는 불활성 가스를 회수하는 과정;
회수된 고온의 불활성가스의 열로 새로운 불활성가스를 가열하는 과정;
기준 온도 범위에 이른 새로운 불활성가스 및 회수되어 감온된 불활성가스를 상기 챔버로 재공급하는 과정을 포함하는, 불활성가스 커튼을 이용한 무산화 사상압연 방법.