KR101428211B1 - 스케일 생성 방지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 스케일 생성 방지장치는, 압연롤을 외부와 차단시키는 실링박스; 및 상기 실링박스에서 소재가 통과하는 입구와 출구에 각각 배치되며, 자체 산화유도되는 실링롤을 가진 실링부;를 포함한다.
이와 같이 본 발명은, 실링박스 내에 불활성가스를 충진하고 입구와 출구에 커튼분사하며, 실링박스의 입구와 출구에 자체 산화유도되는 실링롤을 가진 실링부를 구비함으로써, 소재가 산화되어 스케일이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명은 복수 개의 상기 실링롤이 순차적으로 소재의 스케일을 분쇄하도록 정회전하고, 스케일을 탈거시키도록 역회전하고, 진행을 가이드하도록 정회전함으로써, 이미 생성된 스케일도 제거할 수 있다.

Description

스케일 생성 방지장치{Apparatus for preventing to form scale}
본 발명은 스케일 생성 방지장치로서, 소재의 압연과정에서 소재의 산화에 따른 스케일의 생성을 방지하는 스케일 생성 방지장치에 관한 것이다.
압연 공정은 슬라브(slab)를 회전하는 롤들 사이를 통과시켜 스트립(strip)을 생성하는 공정이다.
일반적으로 압연 공정은 조 압연 및 사상 압연으로 이루어진다.
조 압연은 스케일이 제거된 슬라브를 적당한 형상, 두께, 폭으로 이루어지도록 하며, 사상 압연은 슬라브를 정해진 두께와 폭을 갖는 스트립으로 생성하고, 용도에 맞는 사상온도에서 양호한 표면 형상을 갖도록 한다.
여기에서, 조 압연을 통해 스케일이 제거되었지만, 사상 압연을 통과하는 과정에서 스트립의 표면에 미세한 스케일이 생성되고 있는 실정이다.
이는 공기 중에 포함된 산소가 스트립의 표면에서 반응하여, 스트립의 표면이 산화되기 때문이다.
이로 인해, 스트립은 스케일로 인해 표면 품질이 저하되고, 이로 인하여 추가로 스트립을 스케일 제거공정에 투입해야 하는 한계점이 있다..
구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 1은 열간 압연공정에서의 표면 스케일 발생 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 열간 압연공정에서의 재산화를 억제하는 매커니즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도면을 참조하면, 열간압연 공정에서는 고온의 소재(1)가 압연되기 전에 고압수분사기(Finishing Scale Breaker, FSB)(9)를 통과하여 스케일의 박리를 꾀하였는데 고압수 분사에 따른 압연온도의 급격한 하락과 고압수가 분사되지 않는 구간에서는 소재(1)의 재산화가 다시 일어남으로써, 소재(1) 표층부의 스케일 성장을 막을 수 있는 근본적인 방법이 되지 못한다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 7개의 압연기(F1~F7)가 순차적으로 배치된 압연설비(10)에서 소재(1)가 사상 압연되는 과정에서, 공기 중의 산소와 접촉으로 인해 재산화되어 스케일이 생성된다.
처음에는 소재(1)와 스케일(1a) 사이에 산화피막(1b)이 형성되는데, 사상 압연되는 과정에서 소재(1) 표면에 형성된 스케일(1a)이 압연기에 치입되어 부서짐에 따라 제품의 표면에 스케일 결함을 유발시킨다.
다시 말해, 소재(1)의 표면에 형성된 소재(1)의 표면으로부터 박리되지 않은 일정 정도의 스케일은 사상 압연과정에서 유연하게 늘어남에 따라, 압연 공정 후 산세 공정에서 제거할 수 있다.
그런데, 도 2에 도시된 바와 같이, 스케일의 일부가 소재(1)의 표면으로부터 박리되어 융기되며, 이와 같은 스케일의 블리스터(blister)는 압연롤(11a)에 의해 압박되는 압연 과정에서 유연하게 늘어나지 않고 부서지면서 소재(1) 표면에 치입될 수 있다. 결과적으로 소재(1) 표면에는 스케일 흠(1c)이 발생하게 되고 이후의 산세 공정을 통해 스케일(1)이 제거되더라도 소재(1)에 형성된 스케일 흠(1c)으로 인하여 제품의 품질이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 압연롤을 실링하는 실링박스의 입구와 출구에 자체 산화유도되는 실링롤을 가진 실링부가 구성됨으로써, 소재의 산화를 차단하여 스케일의 생성을 방지하는 스케일 생성 방지장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스케일 생성 방지장치는, 압연롤을 외부와 차단시키는 실링박스; 및 상기 실링박스에서 소재가 통과하는 입구와 출구에 각각 배치되며, 자체 산화유도되는 실링롤을 가진 실링부;를 포함한다.
이때, 상기 실링롤은 자체 산화유도되어 상기 소재의 산화를 방지하도록, 카본 또는 알루미늄 재질로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 실링롤은 복수 개가 나란하게 배치되되, 상기 소재 진행방향으로 순차적으로 상기 소재의 스케일을 분쇄하도록 정회전, 상기 소재의 스케일을 탈거시키도록 역회전, 상기 소재를 진행 가이드하도록 정회전의 회전방향을 각각 가지며, 복수 개의 상기 실링롤 중 정회전하는 것은 아이들 회전하고, 역회전하는 것은 구동회전하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 실링부는, 상기 실링박스의 입구와 출구에 제공된 실링프레임; 및 상기 실링프레임에 설치되되, 승강가능하며 상기 소재에 대해 탄성압박되도록 구성되는 상기 실링롤;을 구비할 수 있다.
이때, 상기 실링롤은 상기 실링프레임에 설치고정된 승강실린더의 실린더로드에 연계되며, 상기 실린더로드와 연계된 부위에 탄성부재가 장착될 수 있다.
또한, 상기 실링프레임에는 외기가 상기 실링박스 내에 유입되는 것을 차단하도록, 상기 소재 측으로 불활성가스를 고속분사하는 가스커튼 분사관이 형성될 수 있다.
이에 더하여, 상기 실링박스에는 내부에 불활성가스를 충진시키도록 가스충진부재가 장착될 수 있다.
한편, 상기 압연롤은 일례로서 사상압연롤이다.
본 발명에 따른 스케일 생성 방지장치는, 실링박스 내에 불활성가스를 충진하고 입구와 출구에 커튼분사하며, 실링박스의 입구와 출구에 자체 산화유도되는 실링롤을 가진 실링부를 구비함으로써, 소재가 산화되어 스케일이 생성되는 것을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
나아가, 본 발명은 복수 개의 상기 실링롤이 순차적으로 소재의 스케일을 분쇄하도록 정회전하고, 스케일을 탈거시키도록 역회전하고, 진행을 가이드하도록 정회전함으로써, 이미 생성된 스케일도 제거할 수 있는 장점을 지닌다.
도 1은 산소 농도에 따른 스케일층 두께변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 압연 전 스케일 두께에 따른 소재 표면의 상태, 즉 스케일 블리스터의 발생 정도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스케일 생성 방지장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 3의 스케일 생성 방지장치에서 실링박스의 입구에 배치된 실링부를 나타낸 확대도이다.
도 5는 도 4의 실링부에서 실링롤 및 이와 연계된 구성을 구체적으로 나타낸 확대도이다.
본 발명의 스케일 생성 방지장치은, 소재의 산화를 차단하여 스케일의 생성을 방지하도록 압연롤을 실링하는 실링박스의 입구와 출구에 자체 산화유도되는 실링롤을 가진 실링부가 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스케일 생성 방지장치를 나타낸 개략도이며, 도 4는 도 3의 스케일 생성 방지장치에서 실링박스의 입구에 배치된 실링부를 나타낸 확대도이고, 도 5는 도 4의 실링부에서 실링롤 및 이와 연계된 구성을 구체적으로 나타낸 확대도이다.
도면을 참조하면, 본 발명은 압연롤(11)을 외부와 차단시키는 실링박스(20), 및 상기 실링박스(20)에서 소재(1)가 통과하는 입구와 출구에 각각 배치되는 실링부(40)를 포함한다.
압연롤(11)에 의해 소재(1)가 압연하는 과정에서 소재(1)가 산화되어 스케일이 발생하는데, 특히 사상압연을 하는 과정에서 스트립의 표면에 미세한 스케일이 생성된다. 상기 압연롤(11)은 일례로서 사상압연롤을 지칭한다.
상기와 같은 스케일의 발생을 저감시키기 위해 상기 실링박스(20)가 압연롤(11)을 외부와 차단시킴으로써, 무산소 또는 저산소 압연 분위기를 형성시킨다.
나아가, 상기 실링박스(20)에는 내부에 불활성가스를 충진시키도록 가스충진부재(21)가 장착될 수 있다.
즉, 상기 가스충진부재(21)는 실링박스(20) 내에 외기가 유입되는 것을 방지하면서 소재(1)의 산화를 유발하지 않기 위해, 불활성가스를 실링박스(20) 내에 주입시킴으로써 실링박스(20) 내부가 불활성가스에 의해 충진되도록 한다.
이러한 가스충진부재(21)는 조절밸브(22a)가 장착된 가스공급라인(22)에 의해 연결되며, 이때 상기 조절밸브(22a)는 제어부(C)와 전기적으로 연계되어 조절제어될 수 있다.
그리고, 상기 실링부(40)는 실링박스(20)의 입구와 출구에 제공된 실링프레임(41)과, 상기 실링프레임(41)에 설치된 실링롤(44)을 구비할 수 있다.
상기 실링프레임(41)은 소재(1)가 실링박스(20) 내에 들어오는 입구와 소재(1)가 실링박스(20)로부터 나가는 출구의 실링을 위해, 입구와 출구에 각각 제공되는데 실링박스(20)에 연계되어 설치될 수 있고 이에 한정되지 않고 압연설비의 다른 구조물에 연계되어 위치고정될 수 있다.
또한, 상기 실링롤(44)은 실링프레임(41)에 설치되되, 승강가능하며 소재(1)에 대해 탄성압박되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 실링롤(44)은 실링프레임(41)에 설치된 승강실린더(50)의 실린더로드(51)에 연계될 수 있다.
상기 승강실린더(50)는 실링프레임(41)에 설치고정되어 신장 및 수축하는 실린더로드(51)가 실링롤(44)과 연계될 수 있다.
이때, 상기 실링롤(44)은 구동축이 연결된 모터(M)가 롤브라켓(45)에 고정되며, 상기 롤브라켓(45)은 승강실린더(50)의 실린더로드(51)에 연결된다.
더욱 구체적으로, 상기 실린더로드(51)는 단부에 로드홈(51a)이 형성되어 이러한 로드홈(51a)에 롤브라켓(45)의 일부가 끼워져 걸림체결될 수 있으며, 상기 로드홈(51a)에서 롤브라켓(45)과의 사이에는 탄성부재(60)가 마련될 수 있다.
이때 상기 승강실린더(50)는 제어부(C)와 전기적으로 연계되어 구동제어될 수 있다.
이와 같이 상기 실링롤(44)은 승강실린더(50)에 의해 승강 가능하도록 구성됨으로써 소재(1)의 두께에 대응하여 실링박스(20) 입구 상,하부에 각각 배치된 실링롤(44)들의 간격을 조절할 수 있다.
또한, 상기 실링롤(44)은 상기 승강실린더(50)의 실린더로드(51)와 탄성부재(60)에 의해 탄성 연계됨으로써, 소재(1)에 대한 실링롤(44)의 압박에 있어서 소재(1)에 손상이 가하지 않도록 탄성압박이 되도록 한다.
그리고, 상기 실링프레임(41)에는 외기가 실링박스(20) 내에 유입되는 것을 차단하도록, 소재(1) 측으로 불활성가스를 고속분사하는 가스커튼 분사관(41a)이 형성될 수 있다.
이러한 가스커튼 분사관(41a)은 바람직하게 실링롤(44)들 사이에 형성됨으로써, 실링박스(20) 내로 외기가 인입되는 것을 완전하게 차단할 수 있다.
여기에서, 상기 가스커튼 분사관(41a)은 조절밸브(42a)가 장착된 가스공급라인(42)에 의해 연결되며, 이때 상기 조절밸브(42a)는 제어부(C)와 전기적으로 연계되어 조절제어될 수 있다.
한편, 본 발명의 실링부(40)에 마련된 실링롤(44)은 자체 산화유도되도록 구성됨으로써, 소재(1)를 산화시키는 산소를 끌어들여 자체 산화됨으로써 소재(1)가 산화되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 실링롤(44)은 자체 산화유도되어 소재(1)의 산화를 방지하도록, 카본 또는 알루미늄 재질로 이루어진 것이 바람직하다.
이와 같은 카본 또는 알루미늄은 탈산제로서 외기의 유입에 따른 산소의 유입 시, 산소와 친화되면서 알루미늄 게재물로 되거나 산소를 일산화탄소로 치환시킴으로써 상기 산소를 제거할 수 있다.
나아가, 상기 실링롤(44)은 복수 개가 나란하게 배치되며, 소재(1)에 이미 생성된 스케일을 제거하도록 그 회전방향이 정해질 수 있다.
즉, 복수 개의 상기 실링롤(44)은 소재(1) 진행방향으로 순차적으로 정회전, 역회전, 정회전하는 회전방향을 가질 수 있다.
다시 말해, 실링롤(44)은 소재(1)의 스케일을 분쇄하도록 정회전, 소재(1)의 스케일을 탈거시키도록 역회전, 소재(1)를 진행 가이드하도록 정회전의 회전방향을 지닐 수 있다.
여기에서, 복수 개의 상기 실링롤(44) 중 정회전하는 것은 아이들 회전하고, 역회전하는 것은 구동회전하는 것이 바람직하다.
즉, 역회전하는 실링롤은 소재(1)의 진행방향과 반대방향으로 소재(1)를 밀어내기 때문에 구동력이 가져야 하며, 정회전하는 실링롤은 소재(1)의 진행방향과 동일방향이기 때문에 구동력 없이 아이들 회전할 수 있다. 이때, 역회전하는 실링롤은 그 회전구동이 소재(1)의 진행력보다 크지 않음은 물론이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은, 실링박스(20) 내에 불활성가스를 충진하고 입구와 출구에 커튼분사하며, 실링박스(20)의 입구와 출구에 자체 산화유도되는 실링롤(44)을 가진 실링부(40)를 구비함으로써, 소재(1)가 산화되어 스케일이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명은 복수 개의 상기 실링롤(44)이 순차적으로 소재(1)의 스케일을 분쇄하도록 정회전하고, 스케일을 탈거시키도록 역회전하고, 진행을 가이드하도록 정회전함으로써, 이미 생성된 스케일도 제거할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
1 : 소재 11 : 압연롤
20 : 실링박스 21 : 가스충진부재
22 : 가스공급라인 22a : 조절밸브
40 : 실링부 41 : 실링프레임
41a : 가스커튼 분사관 42 : 가스공급라인
42a : 조절밸브 44 : 실링롤
45 : 롤브라켓 M : 모터
50 : 승강실린더 51 : 실린더로드
51a : 로드홈 60 : 탄성부재
C : 제어부

Claims (8)

  1. 압연롤(11)을 외부와 차단시키는 실링박스(20); 및 상기 실링박스(20)에서 소재(1)가 통과하는 입구와 출구에 각각 배치되며, 자체 산화유도되는 실링롤(44)을 가진 실링부(40);를 포함하며,
    상기 실링롤(44)은 복수 개가 나란하게 배치되되, 상기 소재(1) 진행방향으로 순차적으로 상기 소재(1)의 스케일을 분쇄하도록 정회전, 상기 소재(1)의 스케일을 탈거시키도록 역회전, 상기 소재(1)를 진행 가이드하도록 정회전의 회전방향을 각각 가지며,
    복수 개의 상기 실링롤(44) 중 정회전하는 것은 아이들 회전하고, 역회전하는 것은 구동회전하는 것을 특징으로 하는 스케일 생성 방지장치.
  2. 압연롤(11)을 외부와 차단시키는 실링박스(20); 및 상기 실링박스(20)에서 소재(1)가 통과하는 입구와 출구에 각각 배치되며, 자체 산화유도되는 실링롤(44)을 가진 실링부(40);를 포함하며,
    상기 실링부(40)는,
    상기 실링박스(20)의 입구와 출구에 제공된 실링프레임(41); 및
    상기 실링프레임(41)에 설치되되, 승강가능하며 상기 소재(1)에 대해 탄성압박되도록 구성되는 상기 실링롤(44);
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 스케일 생성 방지장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실링롤(44)은 자체 산화유도되어 상기 소재(1)의 산화를 방지하도록, 카본 또는 알루미늄 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 스케일 생성 방지장치.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 실링롤(44)은 상기 실링프레임(41)에 설치고정된 승강실린더(50)의 실린더로드(51)에 연계되며, 상기 실린더로드(51)와 연계된 부위에 탄성부재(60)가 장착된 것을 특징으로 하는 스케일 생성 방지장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 실링프레임(41)에는 외기가 상기 실링박스(20) 내에 유입되는 것을 차단하도록, 상기 소재(1) 측으로 불활성가스를 고속분사하는 가스커튼 분사관(41a)이 형성된 것을 특징으로 하는 스케일 생성 방지장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실링박스(20)에는 내부에 불활성가스를 충진시키도록 가스충진부재(21)가 장착된 것을 특징으로 하는 스케일 생성 방지장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압연롤(11)은 사상압연롤인 것을 특징으로 하는 스케일 생성 방지장치.
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