KR101424472B1 - 강재 온도 조절장치 - Google Patents

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Abstract

강재 온도 조절장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 압연되어 이송되는 강재의 온도를 측정하는 온도측정부와; 온도측정부에서 온도가 측정된 강재의 온도가 균일화되도록 강재의 온도를 조절하는 온도조절부; 및 온도측정부로 이송되는 강재를 온도조절부로 이송하는 이송부를 포함한다.

Description

강재 온도 조절장치{APPARATUS CONTROLLING TEMPERATURE OF STEEL}
본 발명은 강재 온도 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압연 후 가속냉각공정으로 진입하는 강재의 온도를 조절하는 강재 온도 조절장치에 관한 것이다.
일반적으로 후강판은 1100-1260℃로 가열된 슬라브(Slab)를 열간압연, 가속냉각등 재품상태로 되기까지 많은 열이동과 커다란 소성변형과정을 거치게 된다. 이와 같은 제조 공정상에서의 열이동과 소성가공은 후강판이 제품상태로 되었을때의 재료 물성 뿐만 아니라 형상품질, 즉 판 변형에도 큰 영향을 미치게 된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 1999-0054706호(1999.07.15 공개, 발명의 명칭: 두께방향의 상하온도편차를 최소화하는 후강판의 가속냉각방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 가속냉각 전 강재의 온도 편차를 감소시킬 수 있도록 압연 후 가속냉각공정으로 진입하는 강재의 온도를 조절하는 강재 온도 조절장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 강재 온도 조절장치는: 압연되어 이송되는 강재의 온도를 측정하는 온도측정부와; 상기 온도측정부에서 온도가 측정된 상기 강재의 온도가 균일화되도록 상기 강재의 온도를 조절하는 온도조절부; 및 상기 온도측정부로 이송되는 상기 강재를 상기 온도조절부로 이송하는 이송부를 포함한다.
또한 상기 온도측정부는, 상기 강재의 상부와 하부의 온도를 측정하는 제1온도측정부; 및 상기 강재의 폭 방향 온도 편차를 측정하는 제2온도측정부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 온도조절부는, 상기 제1온도측정부에서 측정된 상기 강재의 상부와 하부의 온도 편차가 감소되도록 상기 강재의 상부 또는 하부의 온도를 조절하는 제1온도조절부; 및 상기 제2온도측정부에서 측정된 상기 강재의 폭 방향 온도 편차가 감소되도록 상기 강재의 폭 방향 측부의 온도를 조절하는 제2온도조절부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 제1온도조절부는, 상기 강재의 두께 방향으로 이동 가능하게 구비되는 제1프레임; 및 상기 제1프레임에 설치되어 상기 강재의 상부 또는 하부를 가열하는 제1가열부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 제2온도조절부는, 상기 강재의 폭 방향으로 이동 가능하게 구비되는 제2프레임; 및 상기 제2프레임에 설치되어 상기 강재의 폭 방향 측부를 가열하는 제2가열부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 강재 온도 조절장치에 따르면, 가열 및 압연 후, 가속냉각 전에 강재에 발생된 온도 편차를 감소시켜 강재의 온도가 가속냉각과정을 거친 후에도 전체적으로 균일하게 유지될 수 있도록 함으로써, 강재의 판 변형 발행을 억제하고 그 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강재 온도 조절장치의 개략적인 형태를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강재 온도 조절장치의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 3은 강재의 폭 방향의 온도 편차로 인한 판 변형 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 강재의 두께 방향의 온도 편차로 인한 판 변형 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정부의 작용을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도조절부의 작용을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 강재 온도 조절장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 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 강재 온도 조절장치의 개략적인 형태를 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강재 온도 조절장치의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강재 온도 조절장치(100)는 강재(1)를 압연하는 압연기(10)와 압연된 강재에 강제 수냉(水冷)을 가하는 가속냉각장치(20) 사이에 배치되며, 온도측정부(110)와, 온도조절부(120) 및 이송부(30)를 포함한다. 본 실시예에서, 강재(1)는 압연기(10)에서 온도를 제어하는 제어압연을 거쳐 가속냉각장치(20)에서 가속냉각처리되어 생산되는 티엠씨피(TMCP; Thermo Machanical Control Process) 강재인 것으로 예시된다.
온도측정부(110)는 압연기(10)로부터 배출되어 이송부(30)를 통해 가속냉각장치(20)로 이송되는 강재(1)의 온도를 측정한다. 본 실시예에서, 온도측정부(110)는 제1온도측정부(111)와 제2온도측정부(115)를 포함한다.
제1온도측정부(111)는 강재(1)의 상부와 하부의 온도를 측정한다. 여기서, 강재(1)의 상부는 강재(1)를 그 두께 방향(t)으로 두 부분으로 나누었을 때 상측에 해당되는 부분, 하부는 강재(1)의 나눠진 두 부분의 하측에 해당되는 부분인 것으로 정의된다.
본 실시예에서, 제1온도측정부(111)는 강재(1)의 상부의 온도를 측정하는 파이로미터(Pyrometer; 부호생략)와 강재(1)의 하부의 온도를 비접촉식으로 측정하는 파이로미터(부호생략)를 포함하는 것으로 예시된다. 이러한 제1온도측정부(111)는 강재(1)의 상부의 온도와 하부의 온도를 측정함으로써, 강재(1)의 상부와 하부 간의 온도 편차를 측정하기 위한 온도 정보를 획득할 수 있다.
제2온도측정부(115)는 강재(1)의 폭 방향(w) 온도 편차를 측정한다. 제2온도측정부(115)는 강재(1)의 폭 방향(w)으로 나열되는 복수 지점의 온도를 측정함으로써, 강재(1)의 폭 방향(w) 온도 편차를 측정할 수 있는 온도 정보를 획득할 수 있다. 본 실시예에서, 제2온도측정부(115)는 파이로미터(미도시)와 같은 비접촉식 온도측정장비를 구비하는 것으로 예시된다.
일례로서, 제2온도측정부(115)는 파이로미터가 강재(1)의 폭 방향(w)으로 복수 개 나열되는 형태일 수 있다. 이 경우 제2온도측정부(115)는 강재(1)의 폭 방향(w)으로 나열된 복수 개의 파이로미터가 강재(1)의 폭 방향(w)으로 나열되는 다수 지점의 온도를 각각 측정하고, 측정된 각 지점의 온도는 강재(1)의 폭 방향(w) 온도 편차를 측정하기 위한 온도 정보로 이용된다.
온도조절부(120)는 온도측정부(110)에서 온도 편차가 측정된 강재(1) 전체의 온도가 균일화도도록 강재(1)의 온도를 조절한다. 온도조절부(120)는 온도측정부(110)와 가속냉각장치(20)의 사이에 배치된다. 강재(1)가 이송부(30)에 의해 이송됨에 따라, 온도측정부(110)에서 온도가 측정된 부분은 온도조절부(120) 측으로 이동되어 온도조절부(120)를 통과하게 된다. 본 실시예에 따르면, 온도조절부(120)는 제1온도조절부(121)와 제2온도조절부(125)를 포함한다.
제1온도조절부(121)는 제1온도측정부(111)에서 측정된 강재(1)의 상부와 하부 간의 온도 편차가 감소되도록 강재(1)의 상부 또는 하부의 온도를 조절한다. 이러한 제1온도조절부(121)는 제1프레임(122)과 제1가열부(123)를 포함한다.
제1프레임(122)은 강재(1)의 두께 방향(t)으로 이동 가능하게 구비된다. 구체적으로, 제1프레임(122)은 강재(1)의 폭 방향(w) 양측에 나란하게 한 쌍이 배치되며, 각각의 제1프레임(122)은 강재(1)의 두께 방향(t)으로 이동 가능하게 구비된다. 이러한 제1프레임(122)에 설치되는 제1가열부(123)는 작업자의 조작에 의해 강재(1)의 두께 방향(t)으로 이동할 수 있다. 제1프레임(122)의 두께 방향(t) 이동은 유압실린더 등을 이용하여 구현될 수 있으며, 이는 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제1가열부(123)는 제1프레임(122)에 설치되어 강재(1)의 상부 또는 하부를 가열한다. 본 실시예에서, 제1가열부(123)는 전자기유도(電磁氣誘導)에 의해 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 가열하는 유도가열기를 구비하는 것으로 예시된다.
이에 따르면, 제1가열부(123)에서 자기장이 발생되어 강재(1)의 표면을 타고 2차전류가 유도되면 금속인 강재(1)의 저항성분에서 열이 발생된다. 이로 인해 제1가열부(123)의 두께 방향(t) 위치에 따라 강재(1)의 상부 또는 하부가 가열될 수 있다. 본 실시예에서 유도가열기는 강재(1)의 폭 방향(w)으로 배치되며, 강재(1)의 상부 또는 하부의 온도 조절은 강재(1)의 상부 또는 하부에 대한 가열 위치와 가열 정도를 조절함으로써 이루어질 수 있다.
제2온도조절부(125)는 제2온도측정부(115)에서 측정된 강재(1)의 폭 방향(w) 온도 편차가 감소되도록 강재(1)의 폭 방향(w) 측부의 온도를 조절한다. 이러한 제2온도조절부(125)는 제2프레임(126)과 제2가열부(127)를 포함한다.
제2프레임(126)은 강재(1)의 폭 방향(w) 양측에 나란하게 한 쌍이 배치된다. 각각의 제2프레임(126)은 강재(1)의 폭 방향(w) 측부를 향해 "ㄷ" 자 형상으로 절곡되게 형성된다. 이때, "ㄷ" 자 형상으로 절곡된 제2프레임(126)의 상부는 강재(1)의 상부에 위치하도록 배치되며, "ㄷ" 자 형상으로 절곡된 제2프레임(126)의 하부는 강재(1)의 하부에 위치하도록 배치된다.
각각의 제2프레임(126)은 강재(1)의 폭 방향(w)으로 이동 가능하게 구비된다. 이러한 제2프레임(126)에 설치되는 제2가열부(127)는 작업자의 조작에 의해 강재(1)의 폭 방향(w)으로 이동할 수 있다. 제2프레임(126)의 폭 방향(w) 이동은 제1프레임(122)의 경우와 마찬가지로 유압실린더 등을 이용하여 구현될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2가열부(127)는 제2프레임(126)에 설치되어 강재(1)의 폭 방향(w) 측부를 가열한다. 본 실시예에서, 제2가열부(127)는 전자기유도(電磁氣誘導)에 의해 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 가열하는 유도가열기를 구비하는 것으로 예시된다. 일례로서, 유도가열기는 한 쌍의 제2프레임(126)에 각각 구비되며, 각각의 유도가열기는 강재(1)의 두께 방향(t)으로 배치되어 강재(1)의 폭 방향(w) 측부를 각각 가열할 수 있다. 본 실시예에서 강재(1)의 폭 방향(w)의 온도 조절은 강재(1)의 폭 방향(w) 측부에 대한 가열 위치와 가열 정도를 조절함으로써 이루어질 수 있다.
이송부(30)는 압연기(1)에서 온도측정부(110)로 이송되는 강재(1)를 온도조절부(120)를 거쳐 가속냉각장치(20)로 이송한다. 이송부(30)는 강재(1)의 길이 방향으로 나란하게 이격 배치되는 복수 개의 이송롤러(부호생략)를 포함한다. 제1온도조절부(121)와 제2온도조절부(125)는 이송롤러와 이송롤러 사이에 배치된다.
본 실시예에서는 제1온도조절부(121)가 온도측정부(110)에 인접되게 배치되고 제2온도조절부(125)가 가속냉각장치(20)에 인접되게 배치되는 것으로 예시되나, 반대로 제2온도조절부(125)가 온도측정부(110)에 인접되게 배치되고 제1온도조절부(121)가 가속냉각장치(20)에 인접되게 배치되는 형태로 구비될 수도 있다.
도 3은 강재의 폭 방향의 온도 편차로 인한 판 변형 상태를 보여주는 도면이고, 도 4는 강재의 두께 방향의 온도 편차로 인한 판 변형 상태를 보여주는 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정부의 작용을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도조절부의 작용을 보여주는 도면이다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 강재 온도 조절장치의 작용, 효과에 대하여 설명한다.
먼저 도 2 내지 도 4를 참조하면, 티엠시피(TMCP) 강재와 같은 강재(1)의 제조 과정에서, 가열 및 압연 과정을 거친 강재(1)에는 폭 방향(w) 및 두께 방향(t)으로 온도 편차가 발생될 수 있다. 이처럼 강재(1)에 온도 편차가 발생되면, 강재(1)에 웨이브(Wave) 변형, 거터(Gutter) 변형, 들림(Curl) 변형 등과 같은 판 변형이 발생되어 강재(1)의 평탄도 품질이 저하된다.
특히, 강재(1)가 가속냉각장치(20)에서 가속냉각처리 된 후에는 상기와 같이 발생된 온도 편차가 더욱 증가하게 되며, 이에 따른 판 변형 또한 더욱 심하게 발생된다(도 3 및 도 4 참조). 또한 상기와 같이 온도 편차가 발생된 강재(1)는, 외관상 평탄도 품질이 양호해보인다 하더라도, 그 내부에 발생된 잔류응력으로 인해 변형이 발생될 가능성이 높다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 본 실시예의 강재 온도 조절장치(100)는 압연기(10)와 가속냉각장치(20) 사이에 배치된다. 이처럼 배치된 강재 온도 조절장치(100)는, 가열 및 압연 과정을 거친 강재(1)가 가속냉각과정으로 진입하기 전에, 강재(1)에 발생된 온도 편차를 미리 감소시킴으로써, 가속냉각 후의 강재(1)에 발생되는 온도 편차 증가를 억제한다.
상기한 과정을 거쳐 온도 편차 발생이 억제되는 강재(1)는, 가속냉각과정을 거친 후에도 그 온도가 전체적으로 균일하게 유지될 수 있으므로, 판 변형 발생이 억제되어 품질이 향상될 수 있다. 이하, 상기한 과정을 구체적으로 설명한다.
압연기(10)에서 압연되어 배출되는 강재(1)는 이송부(30)에 의해 이송되어 온도측정부(110)가 설치된 위치를 통과한다. 이 과정에서 제1온도측정부(111)는 강재(1)의 상부와 하부의 온도를 각각 측정하고, 제2온도측정부(115)는 강재(1)의 폭 방향(w)으로 나열되는 복수 지점의 온도를 측정한다.
이에 따라 제1온도측정부(111)에서는 강재(1)의 두께 방향(t) 온도 편차를 측정할 수 있는 온도 정보가, 제2온도측정부(115)에서는 강재(1)의 폭 방향(w) 온도 편차를 측정할 수 있는 온도 정보가 획득된다. 측정된 온도 정보는 제어부(140)로 전송된다.
제어부(140)는 획득된 온도 정보를 이용하여 강재(1)의 상부와 하부 간의 온도 편차, 강재(1)의 폭 방향(w) 온도 편차를 연산하고, 연산된 강재(1)의 온도 편차 정보를 이용하여 온도조절부(120)의 작동을 제어한다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 온도조절부(120)는 온도측정부(110)를 통해 획득된 강재(1)의 온도 편차에 관한 정보에 따라 강재(1)의 다른 부분에 비해 온도가 낮은 부분의 온도를 상승시킴으로써, 강재(1) 전체의 온도가 균일화될 수 있도록 한다.
구체적으로, 제1온도조절부(121)는 강재(1)의 두께 방향(t)으로 이동하여 강재(1)의 상부 또는 하부를 가열함으로써 그 부분의 온도를 상승시킬 수 있다. 예를 들어 제1온도측정부(111)에서의 온도 측정 결과 강재(1) 상부의 온도가 하부의 온도보다 낮은 경우, 제1온도조절부(121)는 제어부(140)에 의해 그 작동이 제어되어 강재(1)의 상부 측으로 이동된다.
이러한 제1온도조절부(121)는 강재(1)의 상부를 상승시키고자 하는 온도만큼 가열하여 줌으로써, 강재(1)의 상부와 하부 간의 온도 편차를 감소시키고, 궁극적으로 강재(1)의 상부와 하부의 온도를 균일화시킬 수 있다.
제2온도조절부(125)는 제1온도조절부(121)에 의해 상부와 하부 간의 온도가 균일화된 강재(1)의 폭 방향(w)으로 이동하여 강재(1)의 폭 방향(w) 측부를 가열함으로써 그 부분의 온도를 상승시킬 수 있다. 예를 들어 제2온도측정부(115)에서의 온도 측정 결과 강재(1)의 폭 방향(w) 측부의 어느 지점이 다른 부분의 온도보다 낮은 경우, 제2온도조절부(125)는 제어부(140)에 의해 그 작동이 제어되어 그 지점으로 이동된다.
이러한 제2온도조절부(125)는 다른 부분에 비해 온도가 낮은 강재(1)의 폭 방향(w) 측부를 상승시키고자 하는 온도만큼 가열하여 줌으로써, 강재(1)의 폭 방향(w) 온도 편차를 감소시키고, 궁극적으로 강재(1)의 폭 방향(w) 온도를 균일화시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 온도측정부(110)와 온도조절부(120)에 의한 강재(1) 온도 균일화 과정은 강재(1)가 이송부(30)에 의해 이송되는 동안 연속적으로 이루어지게 되므로, 압연기(10)로부터 가속냉각장치(20)로 이송되는 강재(1)는 강재 온도 조절장치(100)를 거쳐 그 전체의 온도가 균일화될 수 있다.
즉 본 실시예의 강재 온도 조절장치(100)는, 압연기(10)로부터 압연된 강재(1)가 가속냉각장치(20)로 진입하기 전, 강재(1) 전체의 온도가 균일화될 수 있도록 강재(1)의 두께 방향(t), 폭 방향(w)의 온도 편차를 감소시켜 줌으로써, 가속냉각 후 강재(1)의 온도 편차 발생을 크게 감소시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 본 실시예의 강재 온도 조절장치(100)는, 강재(1)의 온도가 가속냉각과정을 거친 후에도 전체적으로 균일하게 유지될 수 있도록 함으로써, 강재(1)의 판 변형 발행을 억제하고 그 품질을 향상시킬 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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 강재 온도 조절장치 110 : 온도측정부
111 : 제1온도측정부 115 : 제2온도측정부
120 : 온도조절부 121 : 제1온도조절부
122 : 제1프레임 123 : 제1가열부
125 : 제2온도조절부 126 : 제2프레임
127 : 제2가열부

Claims (5)

  1. 압연되어 이송되는 강재의 온도를 측정하는 온도측정부;
    상기 온도측정부에서 온도가 측정된 상기 강재의 온도가 균일화되도록 상기 강재의 온도를 조절하는 온도조절부; 및
    상기 온도측정부로 이송되는 상기 강재를 상기 온도조절부로 이송하는 이송부를 포함하고,
    상기 온도측정부는,
    상기 강재의 상부와 하부의 온도를 측정하는 제1온도측정부; 및
    상기 강재의 폭 방향 온도 편차를 측정하는 제2온도측정부를 포함하고,
    상기 온도조절부는,
    상기 제1온도측정부에서 측정된 상기 강재의 상부와 하부의 온도 편차가 감소되도록 상기 강재의 상부 또는 하부의 온도를 조절하는 제1온도조절부; 및
    상기 제2온도측정부에서 측정된 상기 강재의 폭 방향 온도 편차가 감소되도록 상기 강재의 폭 방향 측부의 온도를 조절하는 제2온도조절부를 포함하고,
    상기 제1온도조절부는,
    상기 강재의 두께 방향으로 이동 가능하게 구비되는 제1프레임; 및
    상기 제1프레임에 설치되어 상기 강재의 상부 또는 하부를 가열하는 제1가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 온도 조절장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 압연되어 이송되는 강재의 온도를 측정하는 온도측정부;
    상기 온도측정부에서 온도가 측정된 상기 강재의 온도가 균일화되도록 상기 강재의 온도를 조절하는 온도조절부; 및
    상기 온도측정부로 이송되는 상기 강재를 상기 온도조절부로 이송하는 이송부를 포함하고,
    상기 온도측정부는,
    상기 강재의 상부와 하부의 온도를 측정하는 제1온도측정부; 및
    상기 강재의 폭 방향 온도 편차를 측정하는 제2온도측정부를 포함하고,
    상기 온도조절부는,
    상기 제1온도측정부에서 측정된 상기 강재의 상부와 하부의 온도 편차가 감소되도록 상기 강재의 상부 또는 하부의 온도를 조절하는 제1온도조절부; 및
    상기 제2온도측정부에서 측정된 상기 강재의 폭 방향 온도 편차가 감소되도록 상기 강재의 폭 방향 측부의 온도를 조절하는 제2온도조절부를 포함하고,
    상기 제2온도조절부는,
    상기 강재의 폭 방향으로 이동 가능하게 구비되는 제2프레임; 및
    상기 제2프레임에 설치되어 상기 강재의 폭 방향 측부를 가열하는 제2가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 온도 조절장치.
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