KR101442918B1 - 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템 - Google Patents

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Abstract

사상압연시 강판의 산화를 방지할 수 있는 것은 물론, 에너지 효율을 최적화할 수 있는 보열 기능을 갖는 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템이 소개된다.
본 발명의 보열 기능을 갖는 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템은, 사상압연롤을 외기와 차단시키고 그 내부는 불활성가스에 의해 무산화성 분위기가 형성된 챔버; 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 불활성가스 회수수단을 통해 회수된 상기 불활성가스를 방열시키는 방열체; 및 상기 방열체로부터 상기 불활성가스가 방열한 열을 공급받아 예열된 불활성가스를 상기 불활성가스 공급수단으로 공급하는 불활성가스 보충라인;을 포함하고, 상기 챔버는 불활성가스 공급공간과 불활성가스 포집공간으로 구획되고, 상기 불활성가스 공급수단은, 그 일단이 상기 챔버의 불활성가스 공급공간으로 삽입 설치되되 노즐이 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 포함하되, 상기 챔버 내부의 불활성 가스 온도가 기준치 이상이면 상기 제1제어변 및 제2제어변에 개방 신호를 전송하는 제어부를 더 포함한다.

Description

보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템{NON-OXIZATIONAL FINISHING MILL SYSTEM WITH PREHEATING FUNCTION}
본 발명은 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 회수되는 고온의 불활성가스의 열을 이용하여 새로운 불활성 가스을 예열, 공급할 수 있는 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템에 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, 그 무산화성 분위기로 조성되는 사상압연 구간의 온도를 사상압연에 적합한 온도로 유지 관리하며, 상기 무산화성 분위기를 조성하는 분위기 가스인 불활성가스를 연속 순환시키며 반복 재사용할수 있도록 한 무산화 사상압연 시스템을 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템은, 사상압연롤을 외기와 차단시키고 그 내부는 불활성가스에 의해 무산화성 분위기가 형성된 챔버; 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 불활성가스 회수수단을 통해 회수된 상기 불활성가스를 방열시키는 방열체; 및 상기 방열체로부터 상기 불활성가스가 방열한 열을 공급받아 예열된 불활성가스를 상기 불활성가스 공급수단으로 공급하는 불활성가스 보충라인;을 포함하고, 상기 챔버는 불활성가스 공급공간과 불활성가스 포집공간으로 구획되고, 상기 불활성가스 공급수단은, 그 일단이 상기 챔버의 불활성가스 공급공간으로 삽입 설치되되 노즐이 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 포함하되, 상기 챔버 내부의 불활성 가스 온도가 기준치 이상이면 상기 제1제어변 및 제2제어변에 개방 신호를 전송하는 제어부를 더 포함한다.
상기 방열체는, 상기 불활성가스 회수라인 외주면을 감싸는 본체라인과, 상기 불활성가스 회수라인 외주면에 장착된 복수 개의 방열핀을 포함하고, 상기 불활성가스 보충라인은 상기 본체라인을 통과하여 상기 불활성가스 공급수단으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
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상기 챔버 내부에는 제1온도측정센서 및 압력측정센서가 설치되고, 상기 제어부는, 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 더 포함한다.
상기 본체라인을 통과하는 상기 불활성가스 보충라인의 인출 지점에는 불활성가스를 차폐하는 차폐도어가 설치되고, 상기 불활성가스 보충라인이 상기 본체라인에 인입되는 지점과 인출되는 지점 사이에는 제2온도측정센서가 장착되며, 상기 제2온도측정센서로부터 상기 불활성가스 보충라인을 통과하는 불활성가스의 온도에 관한 정보를 전송받아 그 온도가 기준치 범위를 만족하는 경우 상기 차폐도어에 개방 신호를 전송하는 제어부를 더 포함한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템은, 사상압연롤을 외기와 차단시키고 그 내부는 불활성가스에 의해 무산화성 분위기가 형성된 챔버; 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 불활성가스 회수수단을 통해 회수된 상기 불활성가스로부터 방열된 열을 축열하는 축열부; 및 상기 축열부로부터 축열된 열을 공급받아 상기 불활성가스 공급수단으로 공급하는 불활성가스 보충라인;을 포함하고, 상기 챔버는 불활성가스 공급공간과 불활성가스 포집공간으로 구획되고, 상기 불활성가스 공급수단의 일단은 상기 불활성가스 공급공간에 연결되며, 상기 불활성가스 회수수단의 일단은 상기 불활성가스 포집공간에 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 불활성가스 회수수단은, 그 일단이 상기 불활성가스 포집공간으로 삽입 설치되되 흡입구가 장착된 불활성가스 회수라인과, 이 불활성가스 회수라인을 개폐하는 제2제어변을 포함하며, 상기 축열부는, 상기 불활성가스 회수라인 외주면을 감싸는 본체라인과, 이 본체라인에 충진되는 축열체를 포함하고, 상기 불활성가스 보충라인은 상기 본체라인을 통과하여 상기 불활성가스 공급수단으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 본체라인을 통과하는 상기 불활성가스 보충라인의 인출 지점에는 불활성가스를 차폐하는 차폐도어가 설치되고, 상기 불활성가스 보충라인이 상기 본체라인에 인입되는 지점과 인출되는 지점 사이에는 제3온도측정센서가 장착되며, 상기 제3온도측정센서로부터 상기 불활성가스 보충라인을 통과하는 불활성가스의 온도에 관한 정보를 전송받아 그 온도가 기준치 범위를 만족하는 경우 상기 차폐도어에 개방 신호를 전송하는 제어부를 더 포함한다.
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본 발명은 상술한 구성으로 아래와 같은 다양한 이점을 얻을 수 있다.
첫째, 사상압연시 강판의 산화를 방지, 산화스케일이 발생되지 않는 양질의 강판을 생산할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 불활성가스를 재사용함으로써 생산 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 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 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템의 개략도,
도 4는 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템의 챔버에서 불활성가스를 공급, 회수하기 위한 구성도,
도 5는 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템의 일 실시예의 일요부를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템의 다른 실시예의 일요부를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 방법의 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템을 설명한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템을시스템을 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 노즐(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 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템의 일 실시예는 방열체(400)를 포함한다.
방열체(400)는 불활성가스 회수수단(300)을 통해 회수된 불활성가스를 방열시키는 기능을 하는바, 방열된 열을 이용하여 불활성가스 보충라인(240)을 통해 공급되는 새로운 불활성가스를 필요 온도까지 가열할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 방열체(400)가 아닌 축열부(500)를 사용할 수도 있는바, 축열부(500)는 불활성가스 회수수단(300)으로부터 배출되는 열을 저장하다가 불활성가스에 그 저장열을 제공하는 기능을 함으로써 불활성가스 보충라인(240)을 통해 공급되는 새로운 불활성가스를 필요 온도까지 가열한다.
한편, 챔버(100) 내부에는 챔버(100) 내부의 온도를 측정하는 제1온도측정센서(T1)와, 챔버(100) 내부 압력을 측정하는 압력측정센서(P)가 설치되는바, 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템은, 제1온도측정센서(T1) 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(600)를 더 포함한다.
즉, 제어부(600)는 제1온도측정센서(T1) 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(600)에서 과열된 불활성가스를 회수함으로써 챔버(100) 내부 온도를 제어하게 되는 것이다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템의 챔버(100)는, 불활성가스 공급공간(S)과 불활성가스 포집공간(C)으로 구획된다. 불활성가스 공급공간(S)에는 노즐(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 노즐(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 방열체(400) 내지 축열부(500)와 열교환하고, 다시 불활성가스 공급라인(210) 및 노즐(220)을 통하여 챔버(100) 내부로 재공급되는 것이다.
도 6을 참조로, 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템의 일요부인 방열체(400)를 더 상세히 설명한다.
방열체(400)는 본체라인(410) 및 방열핀(420)을 포함하는 것이 바람직하다.
본체라인(410)은 불활성가스 회수라인(310)을 감쌀 수 있도록 불활성가스 회수라인(310)보다 직경이 큰 파이프 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
불활성가스 회수라인(310)의 외주면에는 복수 개의 방열핀(420)이 돌출 형성되는바, 이 방열핀(420)의 개수가 증가할수록 방열 효율이 향상되므로 이를 고려하여 최적의 개수를 산정, 설치한다.
불활성가스 보충라인(240)은 본체라인(410)을 통과할 수도 있으며, 본체라인(410)의 양 단(입구측 및 출구측)에 연결 설치할 수도 있다.
또한, 본체라인(410)을 통과하는 불활성가스 보충라인(240)의 인출 지점에는 불활성가스의 흐름을 차폐하는 차폐도어(250)가 설치되고, 불활성가스 보충라인(240)이 본체라인(410)에 인입되는 지점과 인출되는 지점 사이에는 제2온도측정센서(T2)가 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 제2온도측정센서(T2)로부터 불활성가스 보충라인(240)을 통과하는 불활성가스의 온도에 관한 정보를 전송받아 그 온도가 기준치 범위를 만족하는 경우 차폐도어(250)에 개방 신호를 전송하는 제어부(600)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 회수되는 고온의 불활성가스는 불활성가스 회수라인(310)을 통과하면서 방열핀(420)에 의해 그 열이 본체라인(410) 내부로 전달되며, 불활성가스 보충라인(240)을 통과하는 새로운 불활성가스가 충분한 온도에 이르면, 제2온도측정센서(T2)에서 온도 신호를 제어부(600)로 전송하고, 제어부(600)는 차폐도어(250)을 개방하여 가열된 새로운 불활성가스를 공급할 수 있게 되는 것이다.
도 7을 참조로, 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템의 일요부인 축열부(500)를 더 상세히 설명한다.
방열체(500)는 본체라인(510) 및 축열체(520)을 포함하는 것이 바람직하다.
본체라인(510)은 불활성가스 회수라인(310)을 감쌀 수 있도록 불활성가스 회수라인(310)보다 직경이 큰 파이프 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
본체라인(510)의 내부에는 구 형상의 축열체(520)를 충진하여, 불활성가스 회수라인(310)으로부터 배출되는 폐열을 축열, 저장하는 것이 바람직하다.
불활성가스 보충라인(240)은 본체라인(510)을 통과할 수도 있으며, 본체라인(510)의 양 단(입구측 및 출구측)에 연결 설치할 수도 있다.
또한, 본체라인(510)을 통과하는 불활성가스 보충라인(240)의 인출 지점에는 불활성가스의 흐름을 차폐하는 차폐도어(250)가 설치되고, 불활성가스 보충라인(240)이 본체라인(410)에 인입되는 지점과 인출되는 지점 사이에는 제3온도측정센서(T3)가 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 제3온도측정센서(T3)로부터 불활성가스 보충라인(240)을 통과하는 불활성가스의 온도에 관한 정보를 전송받아 그 온도가 기준치 범위를 만족하는 경우 차폐도어(250)에 개방 신호를 전송하는 제어부(600)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 회수되는 고온의 불활성가스는 불활성가스 회수라인(310)을 통과하면서 그 열을 축열체(520)으로 전달하고, 축열체(520)는 이 열을 축열하고 있다가, 불활성가스 보충라인(240)을 통과하는 새로운 불활성가스를 가열하며, 불활성가스가 충분한 온도에 이르면, 제3온도측정센서(T3)에서 온도 신호를 제어부(600)로 전송하고, 제어부(600)는 차폐도어(250)을 개방하여 가열된 새로운 불활성가스를 공급할 수 있게 되는 것이다.
상술한 본 발명의 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템의 작동 과정을 간략하게 설명한다.
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, 제1온도측정센서(T1)이 이를 감지하여 그 정보를 제어부(600)로 전송한다. 제어부(600)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 방열체(400) 및 축열부(500)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, 방열체(400) 및 축열부(500)를 이용하여 불활성가스 보충라인(240)을 통과하는 새로운 불활성가스를 가열하고, 이를 챔버(100)로 공급할 수 있게 된다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 보열기능을 갖는 무산화 사상압연 방법은, 사상압연롤을 외기와 차단시키는 과정, 사상압연롤이 존재하는 공간으로 불활성가스를 공급하여 무산화성 분위기를 조성하는 과정, 사상압연롤이 존재하는 공간의 온도를 측정하여 기준 온도 범위 이상이면 불활성가스를 회수하는 과정, 회수된 불활성가스로부터 열을 회수하고, 온도가 저하된 불활성가스는 사상압연롤이 존재하는 공간으로 재공급하는 과정 및 회수된 열을 이용하여 새로운 불활성가스를 가열하고 기준 온도 범위에 이르면 사상압연롤이 존재하는 공간으로 공급하는 과정을 포함한다.
회수된 불활성가스에 방열된 열로 직접 새로운 불활성가스를 가열하거나, 회수된 불활성가스에서 방열된 열을 축열체에 축열하고 새로운 불활성가스를 축열체를 통과시켜 가열할 수 있다.
이러한 무산화 사상압연 방법은 상술한 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템로 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 : 노즐
230 : 제1제어변 240 : 불활성가스 보충라인
242 : 제3제어변 250 : 차폐도어
300 : 불활성가스 회수수단 310 : 불활성가스 회수라인
320 : 흡입구 330 : 제2제어변
400 : 방열체 410, 510 : 본체라인
420 : 방열핀 500 : 축열부
520 : 축열체 600 : 제어부
A : 입측영역 B : 출측영역
R : 사상압연롤 T1 : 제1온도측정센서
T2 : 제2온도측정센서 T3 : 제3온도측정센서
P : 압력측정센서 S : 불활성가스 공급공간
C : 불활성가스 포집공간

Claims (10)

  1. 사상압연롤을 외기와 차단시키고 그 내부는 불활성가스에 의해 무산화성 분위기가 형성된 챔버; 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 불활성가스 회수수단을 통해 회수된 상기 불활성가스를 방열시키는 방열체; 및 상기 방열체로부터 상기 불활성가스가 방열한 열을 공급받아 예열된 불활성가스를 상기 불활성가스 공급수단으로 공급하는 불활성가스 보충라인;을 포함하고,
    상기 챔버는 불활성가스 공급공간과 불활성가스 포집공간으로 구획되고,
    상기 불활성가스 공급수단은, 그 일단이 상기 챔버의 불활성가스 공급공간으로 삽입 설치되되 노즐이 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 포함하되,
    상기 챔버 내부의 불활성 가스 온도가 기준치 이상이면 상기 제1제어변 및 제2제어변에 개방 신호를 전송하는 제어부를 더 포함하는, 보열 기능을 갖는 무산화 사상 압연 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열체는, 상기 불활성가스 회수라인 외주면을 감싸는 본체라인과, 상기 불활성가스 회수라인 외주면에 장착된 복수 개의 방열핀을 포함하고, 상기 불활성가스 보충라인은 상기 본체라인을 통과하여 상기 불활성가스 공급수단으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버 내부에는 제1온도측정센서 및 압력측정센서가 설치되고,
    상기 제어부는, 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 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 본체라인을 통과하는 상기 불활성가스 보충라인의 인출 지점에는 불활성가스를 차폐하는 차폐도어가 설치되고, 상기 불활성가스 보충라인이 상기 본체라인에 인입되는 지점과 인출되는 지점 사이에는 제2온도측정센서가 장착되며,
    상기 제2온도측정센서로부터 상기 불활성가스 보충라인을 통과하는 불활성가스의 온도에 관한 정보를 전송받아 그 온도가 기준치 범위를 만족하는 경우 상기 차폐도어에 개방 신호를 전송하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템.
  6. 사상압연롤을 외기와 차단시키고 그 내부는 불활성가스에 의해 무산화성 분위기가 형성된 챔버; 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 불활성가스 회수수단을 통해 회수된 상기 불활성가스로부터 방열된 열을 축열하는 축열부; 및 상기 축열부로부터 축열된 열을 공급받아 상기 불활성가스 공급수단으로 공급하는 불활성가스 보충라인;을 포함하고,
    상기 챔버는 불활성가스 공급공간과 불활성가스 포집공간으로 구획되고,
    상기 불활성가스 공급수단의 일단은 상기 불활성가스 공급공간에 연결되며, 상기 불활성가스 회수수단의 일단은 상기 불활성가스 포집공간에 연결된 것을 특징으로 하는, 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 불활성가스 공급수단은, 그 일단이 상기 챔버의 불활성가스 공급공간으로 삽입 설치되되 노즐이 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 축열부는, 상기 불활성가스 회수라인 외주면을 감싸는 본체라인과, 이 본체라인에 충진되는 축열체를 포함하고,
    상기 불활성가스 보충라인은 상기 본체라인을 통과하여 상기 불활성가스 공급수단으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 본체라인을 통과하는 상기 불활성가스 보충라인의 인출 지점에는 불활성가스를 차폐하는 차폐도어가 설치되고, 상기 불활성가스 보충라인이 상기 본체라인에 인입되는 지점과 인출되는 지점 사이에는 제3온도측정센서가 장착되며,
    상기 제3온도측정센서로부터 상기 불활성가스 보충라인을 통과하는 불활성가스의 온도에 관한 정보를 전송받아 그 온도가 기준치 범위를 만족하는 경우 상기 차폐도어에 개방 신호를 전송하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 보열 기능을 갖는 무산화 사상압연 시스템.
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