KR101441304B1 - 스케일 제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스케일 제거장치는, 스트립의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 스트립의 표면을 향해 고압유체를 분사하며, 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐들; 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되며, 상기 분사노즐들이 연결되는 노즐헤드; 상기 노즐헤드에 연결되어 상기 고압유체를 상기 노즐헤드에 공급하는 공급라인; 및 상기 공급라인에 연결되어 상기 고압유체를 기설정된 온도로 가열하는 히터를 포함한다.

Description

스케일 제거장치{DESCALING METHOD FOR STRIP}
본 발명은 스케일 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스트립의 표면에 오일을 분사하여 스케일을 제거하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 휠(wheel)용 강판 소재의 요구 특성은 프레스 가공시의 성형성, 가공성 및 가공 후 사용상의 내구성 등이 요구되고 있다. 이러한 강판의 가공성의 향상을 위해서 탄소함량이 0.07% 이하인 저 탄소강재가 사용되고 여기에 내구성의 향상을 위해서 고용원소인 Si가 첨가되어 인장강도(tensile strenth)를 확보한다.
Si는 제강공정에서 탈산제로서도 유효한 원소이며, 주로 페라이트에 고용되어 강도를 증가시키는 역할을 한다. 그러나, Si 첨가강은 Si 성분이 0.4 내지 1.2% 함유되며, 고온 가열시엔 스케일과 지철계면에 저융점 화합물인 페이욜라이트(Fayalite, Fe2SiO4)가 형성되어 현재의 디스케일링 압력으로는 완전히 제거할 수 없는 적 스케일(red scales)을 형성한다. 적 스케일은 깊이가 깊지 않으나 열연 제품 가공후 도장시에도 표면 결함부가 뚜렷하게 드러나는 문제가 있다.
통상 Si 첨가강의 사상압연후에 발생하는 적스케일은 수박 줄무늬 형태의 표면 결함부가 스트립 강판의 전장에 걸쳐 나타나게 된다. 이러한 적스케일은 사상압연 치입 직전에 실시하는 FSB(finisher scale breaker) 디스케일링에도 불구하고 잔존하는 산화철과 페이욜라이트로 인해 발생한다. 적스케일 저감 기술은 대부분 디스케일링을 강화하여 충돌압 불완전 영역을 줄이기 위하여 노즐을 개선하는 방향으로 연구되어 왔다. 그러나, 노즐개선으로 강력한 밀착 특성을 갖는 페이욜라이트를 완전히 제거하기는 어려우며, Si 첨가강 강판 표면에 여전히 적스케일의 표면 결함이 발생되는 문제가 있다.
도 1은 디스케일링 분사패턴(a)과 디스케일링시 충돌압 그래프(b)를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 인접한 디스케일링 분사패턴(DP)이 일정 간격만큼 중첩되는 중첩 영역(V)이 있으며, 이 중첩 영역에서 통상 충돌압 불완전 영역이 발생한다. (a)의 도면부호 P는 FSB 노즐 피치(또는 분사패턴의 피치)에 해당한다.
도 2는 적스케일 생성기구를 나타내는 단면도이다. (a)에 도시한 바와 같이, Si 첨가강의 슬라브가 가열로에서 1170℃ 이상의 온도에서 재가열되면 슬라브의 Fe 소재 상에 액상의 페이욜라이트(FeO-Fe2SiO4)가 형성되며 Fe 기지 조직과 표면 산화물층(FeO, Fe3O4, Fe2O3) 사이에 분포하여 접착제와 같은 역할을 한다. 그 후, (b)에 도시한 바와 같이 조압연과 디스케일링을 거치면, 강재의 표면 스케일을 제거하는 디스케일링 공정에도 불구하고 강한 밀착성을 갖는 페이욜라이트와 잔존 FeO가 남게 된다. 마무리 압연을 거치면서 잔존 FeO가 파손되어 강재 스트립 표면 상에 적색의 Fe2O3가 적색 스케일을 형성하게 된다((c)).
한국공개특허공보 2003-0030183호 2003.04.18.
본 발명의 목적은 적스케일을 제거할 수 있는 스케일 제거장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 스케일 제거시 스트립의 온도 저하를 최소화할 수 있는 스케일 제거장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스케일 제거장치는, 스트립의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 스트립의 표면을 향해 고압유체를 분사하며, 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐들; 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되며, 상기 분사노즐들이 연결되는 노즐헤드; 상기 노즐헤드에 연결되어 상기 고압유체를 상기 노즐헤드에 공급하는 공급라인; 및 상기 공급라인에 연결되어 상기 고압유체를 기설정된 온도로 가열하는 히터를 포함한다.
상기 고압유체는, 물보다 비등점이 높을 수 있다.
상기 고압유체는, 오일일 수 있다.
상기 스케일 제거장치는, 트립의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 스트립의 표면을 향해 고압유체를 분사하며, 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐들; 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되며, 상기 분사노즐들이 연결되는 노즐헤드; 상기 노즐헤드의 상부에 설치되는 지지프레임; 양단이 상기 지지프레임의 양측에 연결되며, 중앙부가 상기 지지프레임에 연결되는 연결부재; 및 상기 노즐헤드에 연결되어 상기 노즐헤드를 주기적으로 가압하는 구동기를 포함하되, 상기 노즐헤드는, 진자운동할 수 있다.
상기 스케일 제거장치는, 스트립의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 스트립의 표면을 향해 고압유체를 분사하며, 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐들; 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 가이드레일; 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되고, 상기 가이드레일에 체결되어 상기 가이드레일을 따라 이동하며, 상기 분사노즐들이 연결되는 노즐헤드; 및 상기 노즐헤드의 일측에 연결되어 상기 노즐헤드를 이동시키는 구동기를 포함할 수 있다.
상기 스케일 제거장치는, 스트립의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 스트립의 표면을 향해 고압유체를 분사하며, 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐들; 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 가이드레일; 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되고, 상기 가이드레일에 체결되어 상기 가이드레일을 따라 이동하며, 상기 분사노즐들이 연결되는 노즐헤드; 및 상기 노즐헤드에 일단이 연결된 와이어가 외주면에 감겨지며, 회전에 의해 상기 와이어에 장력을 인가하는 구동기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스케일 제거장치는, 스트립의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 스트립의 표면을 향해 고압유체를 분사하는 복수의 분사노즐들; 및 상기 분사노즐들이 연결되어 길이방향으로 곡선형상인 노즐헤드를 포함하되, 상기 분사노즐들은, 상기 스트립의 폭방향을 따라 기설정된 간격만큼 이격배치된다.
삭제
상기 스케일 제거장치는, 상기 분사노즐의 전단에 설치되어 상기 스트립의 표면에 숏볼을 토출하는 숏 블라스터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 분사노즐을 스트립의 폭방향을 따라 주기적으로 이동하면서 스트립의 표면에 고압유체를 분사하므로, 중첩영역에 적스케일이 잔존하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가열된 고압유체를 스트립의 표면에 분사함으로써 스트립의 온도 저하를 최소화할 수 있으며, 이를 통해 열연조업을 개선할 수 있다.
도 1은 디스케일링 분사패턴과 디스케일링시 충돌압 그래프를 나타내는 도면이다.
도 2는 적스케일 생성기구를 나타내는 단면도이다.
도 3은 열연강판 제조설비를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스케일 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시한 분사노즐을 통해 분사된 고압유체와 스트립의 충돌압력을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 4에 도시한 노즐헤드 및 분사노즐을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스케일 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 스케일 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 스케일 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 스케일 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 10을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 3은 열연강판 제조설비를 개략적으로 나타내는 도면이다. 연속주조 공정 등의 제강공정에서 제조된 Si 첨가강 강재 슬라브(2')를 가열로(10)에 장입하여 강재의 재결정 온도 이상으로 가열한 다음, RSB 디스케일링 장치(51, 52, 53)를 거쳐 1차 스케일 피막을 제거하고, 조압연기(13)에서 소정의 두께와 폭으로 압연한다. 조압연된 바(bar)는 마무리 압연기(15)에 진입하기 직전 FSB 디스케일링 장치(55)에서 압연 중에 바 표면에 생긴 2차 스케일을 제거한 다음에 마무리 압연기(15)에서 필요한 두께로 압연하고 권취기에서 코일상태로 권취된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스케일 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 분사노즐(30)은 스트립(1)의 상부(또는 하부)에 설치되며, 스트립(1)의 폭방향을 따라 이격배치된다. 분사노즐(30)은 이동하는 스트립(1)의 표면에 고압유체를 분사하여 스트립(1) 표면 상의 스케일을 제거한다. 노즐헤드(20)는 스트립(1)의 폭방향을 따라 배치되며, 분사노즐(30)은 노즐헤드(20)의 하부에 설치된다.
공급라인(22)은 고압유체탱크(26)에 연결되며, 고압유체는 고압유체탱크(26) 내에 저장된다. 고압유체는 물보다 비등점이 높으며, 오일일 수 있다. 밸브(25)는 공급라인(22)에 설치되어 공급라인(22)을 개폐한다.
히터(24)는 공급라인(22)에 연결되며, 공급라인(22)을 따라 이동하는 고압유체를 기설정된 온도로 가열한다. 앞서 설명한 바와 같이, 스케일 제거장치는 스트립(1)의 표면에 고압유체를 분사하여 스케일을 제거하며, 이후 스트립(1)은 압연기(15)를 통한 압연공정을 거친다. 스트립(1)은 스케일 제거장치에서 고압유체로 인해 냉각되며, 온도저하폭이 클 경우 압연기(15)의 압하력이 증가하며, 압연 통판성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 히터(24)를 통해 고압유체를 가열함으로써 온도저하폭을 조절할 수 있다. 특히, 고압유체가 비등점이 높은 오일인 경우, 고압유체가 가열로 인해 기화되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시한 분사노즐을 통해 분사된 고압유체와 스트립의 충돌압력을 나타내는 그래프이며, 도 6은 도 5에 도시한 노즐헤드 및 분사노즐을 나타내는 도면이다. 고압유체는 분사노즐(30)로부터 분사되어 스트립(1)의 표면과 충돌하며, 도 5에 도시한 바와 같이, 가장자리 영역(E)에서 충돌압이 낮게 형성된다. 따라서, 분사패턴을 중첩시켜 가장자리 영역(E)의 충돌압을 보상하고 있으며, 분사노즐(30)의 이격거리를 최소화할 필요가 있다. 그러나, 분사노즐(30)이 조밀하게 형성될 경우, 높은 분사압으로 인해 분사노즐(30)과 노즐헤드(20)의 용접부위가 파손되는 문제가 있다.
따라서, 도 6에 도시한 바와 같이, 노즐헤드(20)는 사행(蛇行) 형상(또는 물결(wave) 형상)일 수 있으며, 분사노즐(30)은 스트립(1)의 폭방향에 따라 기설정된 간격(d)으로 이격설치될 수 있다. 이 경우, 분사노즐(30) 간의 이격거리(d1)를 유지하면서, 스트립(1)의 폭방향에 따른 간격(d)을 만족할 수 있다. 따라서, 높은 분사압으로 인해 분사노즐(30)과 노즐헤드(20)의 용접부위가 파손되는 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 분사패턴을 중첩시켜 가장자리 영역(E)의 충돌압을 보상할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스케일 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 중첩 영역(V)에서 충돌압 불완전영역이 발생하며, 이 부분에서 적스케일이 주로 발생한다. 따라서, 중첩 영역(V)을 제거하거나 주기적으로 이동시킬 필요가 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 상부프레임(32)은 노즐헤드(20)의 상부에 설치되며, 노즐헤드(20)는 와이어(21)를 통해 상부프레임(32)에 연결된다. 와이어(21)는 양단이 노즐헤드(20)의 양측에 연결되며, 중앙부는 상부프레임(32)에 고정된다. 구동실린더(36)는 측면프레임(34)에 고정되며, 실린더로드(38)는 구동실린더(36)에 연결된다. 작동판(39)은 실린더로드(38)의 전단에 설치되어, 실린더로드(38)와 함께 이동한다. 구동실린더(36)는 스케일 제거시 주기적으로 실린더로드(38)를 작동하며, 실린더로드(38)는 작동판(39)을 통해 노즐헤드(20)를 가압한다. 노즐헤드(20)는 구동실린더(36)의 작동에 의해 좌우로 흔들리며, 상부프레임(32)에 고정된 상태에서 일정한 주기로 진자운동한다. 따라서, 중첩 영역(V)은 주기적으로 변동되며, 중첩 영역(V)에서 스케일이 불완전하게 제거되는 현상을 최소화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 스케일 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 가이드레일(32)은 스트립(1)의 폭방향과 나란하게 배치될 수 있으며, 노즐헤드(20)는 가이드레일(32)에 체결되어 가이드레일(32)을 따라 이동할 수 있다. 실린더로드(38)는 구동실린더(36)에 연결된다. 작동판(39)은 실린더로드(38)의 전단에 설치되어, 실린더로드(38)와 함께 이동한다. 구동실린더(36)는 스케일 제거시 주기적으로 실린더로드(38)를 전후로 작동하며, 실린더로드(38)는 작동판(39)을 통해 노즐헤드(20)를 전후로 이동시킨다. 노즐헤드(20)는 가이드레일(32)을 따라 좌우로 왕복운동하며, 중첩 영역(V)은 주기적으로 변동될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 스케일 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 가이드레일(32)은 스트립(1)의 폭방향과 나란하게 배치될 수 있으며, 노즐헤드(20)는 가이드레일(32)에 체결되어 가이드레일(32)을 따라 이동할 수 있다. 와이어(39)는 노즐헤드(20)에 일단이 연결되며, 지지롤러(38a)를 통해 회전롤러(38)에 감겨진다. 회전롤러(38)는 구동모터(36)에 연결되어 회전가능하며, 구동모터(36)의 회전에 의해 와이어(39)를 풀거나 감을 수 있다. 구동모터(36)는 스케일 제거시 주기적으로 회전롤러(38)를 정방향 또는 역방향으로 회전하며, 회전롤러(38)는 회전방향에 따라 와이어(39)를 풀거나 감는다. 와이어(39)를 감을 경우, 노즐헤드(20)는 와이어(39)의 장력에 의해 좌측으로 이동하며, 와이어(39)를 풀 경우, 노즐헤드(20)는 탄성체(도시안함)에 의해 우측으로 이동할 수 있다. 즉, 노즐헤드(20)는 가이드레일(32)을 따라 좌우로 왕복운동하며, 중첩 영역(V)은 주기적으로 변동될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 스케일 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 숏 블라스터(40)가 분사노즐(30)의 전단에 설치될 수 있다. 숏 블라스터(40)는 스트립(1)의 표면에 숏볼을 토출하며, 분사노즐(30)과 함께 스트립(1) 상의 스케일을 제거한다. 숏 블라스터(40)를 통해 제거되지 않은 스케일은 분사노즐(30)로부터 분사된 고압유체에 의해 제거될 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
1 : 스트립 10 : 가열로
13 : 조압연기 15 : 마무리 압연기
20 : 노즐헤드 21 : 와이어
22 : 공급라인 24 : 히터
25 : 밸브 26 : 고압유체탱크
30 : 분사노즐 34 : 측면프레임
36 : 구동실린더 38 : 실린더로드
39 : 작동판 40 : 숏 블라스터
51,52,53 : RSB 디스케일링 장치
55 : FSB 디스케일링 장치

Claims (9)

  1. 스트립의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 스트립의 표면을 향해 고압유체를 분사하며, 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐들;
    상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되며, 상기 분사노즐들이 연결되는 노즐헤드;
    상기 노즐헤드에 연결되어 상기 고압유체를 상기 노즐헤드에 공급하는 공급라인; 및
    상기 공급라인에 연결되어 상기 고압유체를 기설정된 온도로 가열하는 히터를 포함하는 스케일 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압유체는,
    물보다 비등점이 높은, 스케일 제거장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압유체는,
    오일인, 스케일 제거장치.
  4. 스트립의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 스트립의 표면을 향해 고압유체를 분사하며, 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐들;
    상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되며, 상기 분사노즐들이 연결되는 노즐헤드;
    상기 노즐헤드의 상부에 설치되는 지지프레임;
    양단이 상기 지지프레임의 양측에 연결되며, 중앙부가 상기 지지프레임에 연결되는 연결부재; 및
    상기 노즐헤드에 연결되어 상기 노즐헤드를 주기적으로 가압하는 구동기를 포함하되,
    상기 노즐헤드는,
    진자운동하는, 스케일 제거장치.
  5. 스트립의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 스트립의 표면을 향해 고압유체를 분사하며, 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐들;
    상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 가이드레일;
    상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되고, 상기 가이드레일에 체결되어 상기 가이드레일을 따라 이동하며, 상기 분사노즐들이 연결되는 노즐헤드; 및
    상기 노즐헤드의 일측에 연결되어 상기 노즐헤드를 이동시키는 구동기를 포함하는 스케일 제거장치.
  6. 스트립의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 스트립의 표면을 향해 고압유체를 분사하며, 상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐들;
    상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되는 가이드레일;
    상기 스트립의 폭방향을 따라 배치되고, 상기 가이드레일에 체결되어 상기 가이드레일을 따라 이동하며, 상기 분사노즐들이 연결되는 노즐헤드; 및
    상기 노즐헤드에 일단이 연결된 와이어가 외주면에 감겨지며, 회전에 의해 상기 와이어에 장력을 인가하는 구동기를 포함하는 스케일 제거장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐헤드는,
    길이방향으로 곡선형상이며,
    상기 분사노즐들은,
    상기 스트립의 폭방향을 따라 기설정된 간격만큼 이격배치되는, 스케일 제거장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일 제거장치는,
    상기 분사노즐의 전단에 설치되어 상기 스트립의 표면에 숏볼을 토출하는 숏 블라스터를 더 포함하는 스케일 제거장치.
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