KR101480876B1 - 연속 소둔로의 수냉대에서 망간 산화물이 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치 - Google Patents

연속 소둔로의 수냉대에서 망간 산화물이 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 냉각수가 담긴 적어도 하나의 물탱크와 냉각수에 잠기도록 물탱크 내에 설치되는 롤을 포함하며, 가열대로부터 이송되는 강판 스트립이 탱크의 일측 상부에서 롤을 따라 타측 상부로 안내되면서 냉각수에 의해 냉각되도록 구성된 연속 소둔로의 수냉대에서 냉각수에 함유된 망간 산화물이 강판 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는 롤의 상측에 롤의 축방향과 평행하게 배치되는 압축 공기 파이프, 압축 공기 파이프에 압축 공기를 공급하는 압축 공기원, 및 압축 공기 파이프를 따라 소정 간격으로 설치되고, 압축 공기 파이프로 공급되는 압축 공기를 물탱크로 인입되는 강판 스트립의 롤과 접촉되는 측의 표면을 향해 분사하는 다수의 분사 노즐을 포함한다.

Description

연속 소둔로의 수냉대에서 망간 산화물이 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치{APPARATUS FOR PREVENTING ATTACHMENT OF MANGANESE OXIDE TO STRIP IN WATER COOLING SECTION OF CONTINUOUS ANNEALING FURNACE}
본 발명은 냉연 강판의 소둔을 위한 연속 소둔로에 관한 것이고, 구체적으로는 연속 소둔로의 수냉대에서 물탱크 내의 냉각수 중에 함유된 망간 산화물이 강판 스트립의 표면에 부착되는 것을 방지하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 냉간 코일은 열연 코일을 상온에서 냉간 압연한 제품으로, 이러한 냉간 코일의 표면은 미려하나 냉간 압연시 발생한 냉간 코일(이하, "강판"이라 함) 내부의 높은 잔류 응력으로 인하여 경도가 매우 높고 또한 연성이 나쁘기 때문에 용도에 맞는 형상으로 가공하는 데 어려움이 있다. 연속 소둔 공정은 이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 냉각 압연된 강판을 연속적으로 이송시키면서 가열과 냉각의 열처리를 반복 실시하여 가공성이 우수한 재질의 강판을 제조하는 공정이다.
이러한 연속 소둔 공정 중 냉각 공정에서는 강판을 물로 급랭시켜서 강판에 담금질(quenching)을 하는 수냉 공정이 포함되는데, 이 수냉 공정은 통상적으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 강판 스트립(S)이 롤(14)들을 따라 두 개의 물탱크(12)에 연속적으로 입수 및 출수하는 것에 의해 이루어진다.
구체적으로 살펴보면, 소둔로의 수냉대 바닥에 냉각수(W)가 담긴 두 개의 물탱크(12)가 앞뒤로 배치되어 있고, 각각의 물탱크(12)에 각각 하나씩의 롤(14)이 냉각수에 잠겨 있도록 설치되고, 물탱크(12)들 사이의 공간 상부에 또 하나의 롤(14)이 설치되어 있다. 냉각수(W)로는 주로 순수를 사용한다.
가열대를 통과하면서 가열된 강판의 스트립(S)은 수냉대에 설치된 3개의 롤(14)들을 따라 이송되면서 제1 물탱크(12)와 제2 물탱크(12)에 차례로 입수되었다가 출수되며, 이 과정에서 냉각수(W)에 의해 냉각되면서 물 담금질된다.
그런데, 생산 과정에서 망간(Mn)이 첨가물로 투입되는 강판, 특히 첨단고강도강(AHSS: Advanced High Strength Steel)의 경우에, 연속 소둔 공정의 가열 단계에서 강판 표면의 망간이 산화되어 강판 표면에 망간 산화물이 발생되고, 이 망간 산화물은 수냉대에서 물 담금질 시에 스케일(scale) 또는 슬러지(sludge) 형태로 물탱크(12) 내의 냉각수(W) 중에서 부유하거나 혹은 물탱크 바닥에 침적되어 덩어리지게 된다. 이와 같이, 물탱크(12) 중에서 존재하는 망간 산화물 입자는 강판((S)을 이송시키는 롤(14)의 회전에 의해 발생되는 냉각수(W)의 유동과 함께 물탱크(12) 내부에서 유동하게 되는데, 도 1에 도시된 바와 같이 롤(14)의 회전 방향을 따라 유동한다. 이 때, 롤(14)과 롤(14)에 의해 안내되는 강판(S) 사이로 망간 산화물 입자가 끼어 들어가게 되면, 망간 산화물 입자가 롤(14)에 의해 강판 표면에 압착되면서 압인을 형성할 수 있다. 이와 같은 망간 산화물 입자에 의한 압인은 조질 압연(SPM) 등을 포함한 후공정에서 더욱 확장되고 심각해질 수 있어, 최종 제품의 품질이 저하되는 원인이 된다.
종래의 경우, 몰탱크(12)의 냉각수(W)에 함유된 불순물들을 여과하기 위한 필터(미도시)가 설치되어 있기는 하지만 대부분의 망간 산화물이 물탱크(12) 바닥에 침적되어 있으므로 망간 산화물에 대해서는 필터의 여과 효과가 높지 않다. 이에 따라, 소둔로를 정비하는 기간에 수냉대의 물탱크(12)를 청소하는 것 외에 달리 망간 산화물을 제거하는 방법은 현재로서는 없는 실정이다.
이상과 같은 사정을 감안하여 안출된 본 발명의 목적은 연속 소둔로의 수냉대의 물탱크에서 냉각수에 함유된 망간 산화물이 롤과 스트립 사이로 끼어 들어가는 것을 방지할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉각수가 담긴 적어도 하나의 물탱크와 냉각수에 잠기도록 물탱크 내에 설치되는 롤을 포함하며, 가열대로부터 이송되는 강판 스트립이 탱크의 일측 상부에서 롤을 따라 타측 상부로 안내되면서 냉각수에 의해 냉각되도록 구성된 연속 소둔로의 수냉대에서 냉각수에 함유된 망간 산화물이 강판 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치로서, 롤의 상측에 롤의 축방향과 평행하게 배치되는 압축 공기 파이프, 압축 공기 파이프에 압축 공기를 공급하는 압축 공기원, 및 압축 공기 파이프를 따라 소정 간격으로 설치되고, 압축 공기 파이프로 공급되는 압축 공기를 물탱크로 인입되는 강판 스트립의 롤과 접촉되는 측의 표면을 향해 분사하는 다수의 분사 노즐을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 장치는 물탱크 내의 냉각수 중에 함유된 망간 산화물의 함량에 따라 분사 노즐로부터 분사되는 압축 공기의 분사량을 제어하기 위한 분사 제어 기구를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 분사 제어 기구는, 압축 공기원과 압축 공기 파이프 사이에 설치되는 개폐 밸브, 냉각수 중의 망간 산화물의 함량을 측정하는 망간 산화물 측정 기구, 및 망간 산화물 측정 기구에서 출력되는 값을 바탕으로 개폐 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 밸브는 망간 산화물 측정 기구에서 출력되는 값에 따라 압축 공기원으로부터 압축 공기 파이프로 공급되는 압축 공기의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브일 수 있다.
바람직하게는, 망간 산화물 측정 기구는, 물탱크 중의 냉각수에 섬광을 비추는 섬광 스트로보, 섬광 스트로보와 동기화되어 물탱크 중의 냉각수의 특정 부분에 대한 이미지를 획득하는 카메라, 및 카메라에 의해 획득된 이미지를 처리하여 냉각수 중의 망간 산화물의 함량을 산출하고 산출된 양에 비례하는 전기적 신호를 제어부로 인가하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제어부는 외부로부터 입력된 스트립의 폭 방향 치수에 따라 다수의 분사 노즐 각각의 작동 여부를 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 연속 소둔로의 수냉대에서 냉각수에 함유된 망간 산화물이 강판 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치에 의하면, 압축 공기 파이프의 분사 노즐로부터 분사되는 압축 공기에 의해 압축 공기 파이프와 롤에 의해서 인입되는 강판 스트립의 표면 사이에 에어 커튼이 형성되고, 이에 따라 롤의 회전에 의해 생성되어 롤의 회전 방향을 따라 유동하는 냉각수 및 이 냉각수에 함유된 망간 산화물이 롤과 스트립 사이로 유입되는 것이 차단된다. 이와 같이 냉각수 중의 망간 산화물이 롤과 스트립 사이로 유입되는 것이 차단함으로써, 망간 산화물 덩어리가 롤에 의해 스트립 표면에 압착되어 압인을 형성하는 것을 방지할 수 있어 강판 스트립의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 연속 소둔로의 수냉대의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물이 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치를 개념적으로 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 연속 소둔로의 수냉대에서 망간 산화물이 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2에서는 설명의 편의를 위해 하나의 물탱크만 도시하였지만, 연속 소둔로의 수냉대에는 도 1에서와 같은 두 개의 물탱크 또는 필요에 따라 그 이상의 물탱크가 구비될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 물탱크(12) 내에는 냉각수(W), 바람직하게는 순수가 채워져 있고 물탱크(12)의 내부 하측에는 강판 스트립(S)을 물탱크(12)의 냉각수(W) 내로 인입 및 인출시키기 위한 롤(14)이 설치되어 있다. 연속 소둔로의 가열대에서 가열된 강판 스트립(S)은 물탱크(12)의 일측 상부, 도 2의 실시예에서는 우측 상부에서부터 롤(14)을 향해 내려가면서 냉각수(W)와 접촉되어 물 담금질되고 롤(14)에 의해 방향이 바뀌어서 좌측 상부를 향해 냉각수(W)로부터 벗어난다. 필요에 따라 동일한 과정이 두 번이 이상 반복될 수 있다.
본 발명에 따른 연속 소둔로의 수냉대에서 망간 산화물이 스트립(S)에 부착되는 것을 방지하는 장치는 압축 공기 파이프(20)와, 압축 공기원(30)과, 다수의 분사 노즐(40)과, 분사 제어 기구를 포함한다.
압축 공기 파이프(20)는 롤(14)의 상측에 롤(14)의 축방향을 따라 강판 스트립(S)의 폭 만큼 연장되어 있고, 압축 공기 공급 라인(22)을 통해 압축 공기원(30)과 연결된다. 압축 공기원(30)은 공기 압축 펌프와 압축된 공기를 저장하는 압축 공기 탱크를 포함할 수 있다.
분사 노즐(40)들은 압축 공기 파이프(20)의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 설치된다. 분사 노즐(40)들은 압축 공기원(30)에서 압축 공기 파이프(20)로 공급되는 압축 공기를 롤(14)을 따라 인입되는 강판 스트립(S)의 롤(14)과 접촉되는 측의 표면을 향해 스트립(14)의 인입 방향과 대략 반대 방향으로 분사하도록 배치된다.
분사 제어 기구는 유량 제어 밸브(52)와, 망간 산화물 측정 기구와, 제어부(54)를 포함한다.
유량 제어 밸브(52)는 압축 공기원(30)과 압축 공기 파이프(20) 사이에 설치되는데, 구체적으로는 압축 공기원(30)과 압축 공기파이프(20)를 연결하는 공급 라인(22)의 일측에 설치된다. 바람직하게는 유량 제어 밸브(52)는 후술하는 제어부(54)로부터 인가되는 신호에 따라 그 개도가 조절될 수 있는 솔레노이드 밸브일 수 있다.
망간 산화물 측정 기구는 냉각수 중의 망간 산화물의 함량을 측정하는 기구이다. 본 발명의 실시예에서, 망간 산화물 측정 기구는 섬광 스트로보(56)와, 카메라(58)와 영상 처리부(미도시)를 포함하여 이루어진다. 카메라(58)는 물탱크(12)의 외부 일측에서 물탱크(12) 내부를 촬영할 수 있게 설치되거나 혹은 물탱크(12) 내에 설치되는 수중 카메라일 수 있다. 섬광 스트로보(56)는, 익히 알려진 바와 같이, 매우 짧은 시간 동안 발광하는 섬광을 발하는 조명 기구이며, 롤(14)의 회전에 따라 물탱크(12) 내에서 빠른 속도로 유동하는 망간 산화물 입자들의 순간적인 양을 정확하게 획득하기 위해 필요한 기구이다.
영상 처리부는 카메라(58)에 의해 획득된 이미지를 디지털로 처리하여 획득된 이미지 내에서의 물과 망간 산화물의 비율을 계산하여 냉각수 중의 망간 산화물의 함량을 산출한 후에, 산출된 망간 산화물의 함량에 비례하는 전기 신호, 바람직하게는 전압을 제어부(54)로 출력한다. 바람직하게는, 영상 처리부와 제어부는 일체로 통합된 단일의 프로세서 유닛(processor unit)일 수 있다.
제어부(54)는 망간 산화물 측정 기구의 영상 처리부로부터 입력되는 신호에 따라 압축 공기원(30)과 압축 공기 파이프(20) 사이에 설치된 유량 제어 밸브(52)의 작동을 제어한다. 즉, 제어부(54)는 영상 처리부의 출력 전압에 비례하여 유량 제어 밸브(52)의 개도를 조절한다. 또한, 바람직한 실시예에서는, 제어부는 외부, 구체적으로는 연속 소둔로 전체를 제어하는 제어 시스템으로부터 혹은 작업자로부터 입력되는 스트립(S)의 폭에 관한 정보에 따라 각각의 분사 노즐(40)의 작동 여부를 제어하는 역할도 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 작동은 다음과 같다.
섬광 스트로보(56)와 카메라(58)가 롤(14)의 회전에 동기화되어 일정한 주기로 물탱크(12)의 냉각수(W) 중의 망간 산화물 입자의 유동 상태를 정지 이미지로 획득한다. 영상 처리부에서 물탱크(12)의 내부 배경과 반전되게 나타나는 망간 산화물의 양을 이미지 픽셀 상의 비트(bit)로 감지하여 전압(2 내지 20V)으로 검출하며, 이 전압은 망간 산화물의 양과 비례한다.
섬광 스트로보(56)를 사용함으로써, 물탱크(12) 내에서 빠른 속도로 유동하는 망간 산화물 입자들의 순간적인 유동 상황을 정확하게 포착할 수 있다.
바람직하게는, 영상 처리부는 정지 이미지로 획득된 데이터를 샘플링하여 일정 시간(1초간 또는 1분간) 동안의 평균 입자량을 계산하고, 그 값을 전압값으로 출력한다.
한편, 압축 공기원(30)으로부터 압축 공기가 압축 공기 파이프(20)로 공급되고, 압축 공기 파이프(20)를 따라 배치되어 있는 다수의 분사 노즐(40)을 통해 압축 공기가 분사된다. 제어부(54)는 영상 처리부에서 출력되는 전압을 바탕으로 유량 제어 밸브(52)의 개도를 제어하여 분사 노즐(40)에서 분사되는 공기량을 조절한다. 이와 같이, 측정되는 망간 산화물의 양에 따라 압축 공기 분사량을 조절함으로써 압축 공기가 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
분사 노즐(40)들에서 분사되는 압축 공기는 롤(14)로 인입되는 스트립(S)의 인입 방향과 반대 방향으로 스트립(S)의 표면에 닿도록 분사되고, 이와 같이 분사되는 압축 공기에 의해서 압축 공기 파이프(20)와 스트립(S) 사이에 스트립(S)의 폭에 걸치는 에어 커튼이 형성된다.
압축 공기 파이프(20)와 스트립(S) 사이에 에어 커튼을 형성함으로써, 냉각수(W)에 함유된 망간 산화물 입자들이 롤(14)과 스트립(S) 사이로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
바람직하게는, 제어부(54)는 연속 소둔로 전체를 제어하는 제어 시스템 또는 작업자로부터 스트립(S)의 폭에 관한 정보를 입력받을 수 있다. 이와 같이 스트립(S)의 폭에 관한 정보를 입력받는 경우에는 제어부(54)는 압축 공기 파이프(20)에 설치된 다수의 분사 노즐(40) 중에서 스트립(S)의 폭을 벗어난 위치에 설치된 분사 노즐(40)들의 작동을 중지시킨다. 이와 같이 스트립(S)의 폭에 맞추어서 적절한 수의 분사 노즐(40)을 작동시킴으로써 분사 노즐(40)들 전부가 상시 작동되어서 조기에 열화되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 압축 공기를 롤(14)로 인입되는 강판 스트립(S)의 인입 방향과 반대 방향으로 압축 공기를 분사하여 에어 커튼을 형성함으로써, 롤(14)의 회전 방향을 따라 유동하는 냉각수(W) 중의 망간 산화물 입자가 스트립(S)과 롤(14) 사이로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라 망간 산화물 입자가 롤(14)에 의해 스트립(S) 표면에 압착되어 스트립(S) 표면에 압인을 형성하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 다양하게 본 발명을 개조, 변형 또는 응용하여 실시할 수 있을 것이다.
12: 물탱크 14: 롤
20: 압축 공기 파이프 22: 압축 공기 라인
30: 압축 공기원 40: 분사 노즐
52: 유량 제어 밸브 54: 제어부
56: 섬광 스트로보 58: 카메라
S: 강판 스트립 W: 냉각수

Claims (6)

  1. 냉각수가 담긴 적어도 하나의 물탱크와 냉각수에 잠기도록 물탱크 내에 설치되는 롤을 포함하며, 가열대로부터 이송되는 강판 스트립이 탱크의 일측 상부에서 롤을 따라 타측 상부로 안내되면서 냉각수에 의해 냉각되도록 구성된 연속 소둔로의 수냉대에서 냉각수에 함유된 망간 산화물이 강판 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치로서,
    롤의 상측에 롤의 축방향과 평행하게 배치되는 압축 공기 파이프;
    압축 공기 파이프에 압축 공기를 공급하는 압축 공기원;
    압축 공기 파이프를 따라 소정 간격으로 설치되고, 압축 공기 파이프로 공급되는 압축 공기를 물탱크로 인입되는 강판 스트립의 롤과 접촉되는 측의 표면을 향해 분사하는 다수의 분사 노즐; 및
    물탱크 내의 냉각수 중에 함유된 망간 산화물의 함량에 따라 분사 노즐로부터 분사되는 압축 공기의 분사량을 제어하기 위한 분사 제어 기구를 포함하며,
    분사 제어 기구는,
    압축 공기원과 압축 공기 파이프 사이에 설치되는 밸브;
    냉각수 중의 망간 산화물의 함량을 측정하는 망간 산화물 측정 기구; 및
    망간 산화물 측정 기구에서 출력되는 값을 바탕으로 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔로의 수냉대에서 냉각수에 함유된 망간 산화물이 강판 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    밸브는 망간 산화물 측정 기구에서 출력되는 값에 따라 압축 공기원으로부터 압축 공기 파이프로 공급되는 압축 공기의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브인 것을 특징으로 하는 연속 소둔로의 수냉대에서 냉각수에 함유된 망간 산화물이 강판 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    망간 산화물 측정 기구는,
    물탱크 중의 냉각수에 섬광을 비추는 섬광 스트로보;
    섬광 스트로보와 동기화되어 물탱크 중의 냉각수의 특정 부분에 대한 이미지를 획득하는 카메라; 및
    카메라에 의해 획득된 이미지를 처리하여 냉각수 중의 망간 산화물의 함량을 산출하고 산출된 양에 비례하는 전기적 신호를 제어부로 인가하는 영상 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔로의 수냉대에서 냉각수에 함유된 망간 산화물이 강판 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    제어부는 외부로부터 입력된 스트립의 폭 방향 치수에 따라 다수의 분사 노즐 각각의 작동 여부를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연속 소둔로의 수냉대에서 냉각수에 함유된 망간 산화물이 강판 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치.
KR20130082607A 2013-07-15 2013-07-15 연속 소둔로의 수냉대에서 망간 산화물이 스트립에 부착되는 것을 방지하는 장치 KR101480876B1 (ko)

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CN109880992A (zh) * 2019-03-27 2019-06-14 南通市通润汽车零部件有限公司 一种能够快速降温的退火炉

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