KR101506154B1

KR101506154B1 - 열간 압연기의 스트립 냉각장치

Info

Publication number: KR101506154B1
Application number: KR1020130154349A
Authority: KR
Inventors: 김성준
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-03-26

Abstract

열간 압연기의 스트립 냉각장치가 개시되어 있다. 개시된 열간 압연기의 스트립 냉각장치는, 워크롤 입측 패스 라인의 하부에 제공되며 패스 라인을 통해 이송되는 스트립의 하부 표면에 냉각수를 분사하여 상기 스트립 하부 표면에 형성된 스케일의 FeO 성분을 증가시켜 FeO에 의한 윤활 작용을 활성화시키는 안티필링 헤더와, 상기 안티필링 헤더에 연계된 냉각수 공급관을 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 스트립과 하부 워크롤간 마찰을 줄일 수 있으므로 하부 워크롤 표면의 흑피 마모 현상을 방지할 수 있다.

Description

열간 압연기의 스트립 냉각장치{DEVICE FOR COOLNG STRIP IN HOT ROLLING MILL}

본 발명은 열간 압연기의 스트립 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부 워크롤 표면에서 발생되는 흑피 마모 현상을 방지하기 위한 열간 압연기의 스트립 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 후판 압연공정에서는 가열로에서 추출된 스트립이 패스 라인을 따라 이동하며 복수의 압연기를 통과하여 원하는 두께로 압연되어 후판 제품으로 생산되게 된다.

이때, 스트립이 통과하게 되는 압연기는, 도 1에 도시된 바와 같이 스트립(1)을 직접 압연하는 상, 하부 워크롤(2A, 2B)과, 워크롤(2A,2B)과 연계되어 회전하면서 워크롤(2A,2B)을 지지해주는 상, 하부 백업롤(3A,3B)을 포함하여 구성된다. 고온의 스트립(1)은 상, 하부 워크롤(2A,2B) 사이를 통과하면서 원하는 두께의 제품으로 생산되며, 백업롤(3A,3B)은 워크롤(2A,2B)의 회전에 대응하여 함께 회전하면서 워크롤(2A,2B)의 작업이 원활히 진행되도록 도와준다.

압연 중에는 워크롤(2A,2B)의 표면이 고온의 스트립(1)에 의해 산화되며, 워크롤(2A,2B)의 표면이 산화되어 생성된 위스타이트(FeO)가 570℃ 이하로 냉각되면서 공석 변태로 흑피의 주성분인 마그네타이트(Fe₃O₄)가 생성되게 된다. 이와 같이 워크롤(2A,2B) 표면에 생성된 흑피는 치밀하고 밀착성이 크며 경도가 높아 워크롤의 마모, 표면 거침 등을 억제하여 워크롤(2A,2B)의 수명을 연장시키는 역할을 한다.

그런데, 압연시 하부 워크롤(2B)에는 스트립(1)의 자중이 실리게 되며 스트립(1)의 자중에 의한 마찰력 증가로 인해 압연 중에 하부 워크롤(2B) 표면에 형성되어 있는 흑피가 마모되게 된다. 그리고, 흑피가 마모됨에 따라서 하부 워크롤(2B) 표면이 거칠어져 마찰계수가 상승하고 압연 하중이 증가되어 전력 원단위가 증가되는 문제가 발생되었다. 또한, 상, 하부 워크롤(2A,2B)간 표면 거칠기 차이로 인해 압연시 스트립(1)의 하부측 연신량이 상부측 연신량에 비해 커지게 되어 압연 후 스트립(1)의 선단부가 상향으로 휘어져 압연 품질이 저하되고, 워크롤(2A,2B) 통과 후 휘어진 선단부가 이송 설비와 충돌을 일으켜 설비가 파손되는 문제가 발생되었다.

공개특허 제2009-0133033

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 하부 워크롤 표면에서 발생되는 흑피 마모 현상을 방지하기 위한 열간 압연기의 스트립 냉각장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 일 견지에 따른 열간 압연기의 스트립 냉각장치는, 워크롤 입측 패스 라인의 하부에 제공되며 패스 라인을 통해 이송되는 스트립의 하부 표면에 냉각수를 분사하여 상기 스트립 하부 표면에 형성된 스케일의 FeO 성분을 증가시켜 FeO에 의한 윤활 작용을 활성화시키는 안티필링 헤더와, 상기 안티필링 헤더에 연계된 냉각수 공급관을 포함하여 구성된다.

상기 안티필링 헤더는, 상기 스트립의 폭 방향으로 연장되고 상기 냉각수 공급관에 연계된 파이프와, 상기 파이프 상에 배설된 복수개의 분사 노즐들을 포함하여 구성된다.

상기 분사 노즐들은 이웃하는 분사 노즐에서 분사된 냉각수가 오버랩을 형성할 수 있도록 소정 간격으로 배설된다.

상기 안티필링 헤더는 상기 워크롤 입측 패스 라인 하부에 설치된 스트리퍼의 하부에 제공되며 상기 스트리퍼 및 이에 연결 설치된 스트리퍼 베이스 사이의 틈을 통해서 냉각수가 상기 스트립의 하부 표면에 분사되도록 배설될 수 있다.

상기 열간 압연기의 스트립 냉각장치는 상기 냉각수 공급관 상에 설치된 유량 조절 벨브를 더 포함할 수 있다.

본 발명 따른 열간 압연기의 스트립 냉각장치는, 스트립 하부 표면에 대한 냉각을 통해 스트립 하부 표면의 스케일 조성 변화를 일으켜 FeO의 윤활 작용을 활성화시켜 스트립과 하부 워크롤 간 마찰을 줄일 수 있으므로 하부 워크롤 표면의 흑피 마모 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 흑피 마모로 인하여 유발되었던 문제점들, 즉 하부 워크롤의 표면 거칠기가 증가되어 압연 하중이 증가되고 이에 따라 전력 원단위가 증가되는 문제, 상부 워크롤과 하부 워크롤간 거칠기 차이에 따른 연신량 차이로 인해 압연 후 스트립의 선단부가 상향으로 휘어져 압연 품질이 저하되고 휘어진 스트립 선단부가 설비와 충돌을 일으켜 설비가 파손되는 문제를 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 압연기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열간 압연기의 스트립 냉각장치를 구비한 압연기의 개략도이다.
도 3는 본 발명에 따른 열간 압연기의 스트립 냉각장치를 스트리퍼의 상부측에서 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 열간 압연기의 스트립 냉각장치를 스트리퍼의 하부측에서 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2의 스트리퍼와 스트리퍼 베이스의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 안티필링 헤더의 배설 위치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 안티필링 헤더가 스트립에 냉각수를 분사하는 상태를 도시한 도면이다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 열간 압연기의 스트립 냉각장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

이하, 설명되는 실시예는 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기 위하여 가장 적합한 실시예를 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예에 의해 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니라 이하 설명되는 실시예와 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 열간 압연기의 스트립 냉각장치를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 열간 압연기는 스트립(20)을 가압하는 상부 워크롤(11) 및 하부 워크롤(12)을 포함하여 구성되며, 스트립(20)은 상부 워크롤(11)과 하부 워크롤(12) 사이를 통과하면서 압연되게 된다. 도면부호 13 및 14는 워크롤(13,14)을 지지해주는 백업롤을 나타낸다.

통상, 압연을 위해 열간 상태로 압연기에 진입하는 스트립(20)의 평균 온도는 대략 1000℃ 정도를 유지하고 있다. 이에, 스트립(20)에 접촉되는 워크롤(11,12)을 냉각하기 위해 상, 하부 워크롤(11,12)의 입측 및 출측에는 스트리퍼(31,32,33,34)가 설치되어 있다.

스트리퍼(31,32,33,34)는 노즐(40)을 통해 워크롤(11,12)에 냉각수를 분사하여 스트립(20)을 압연하는 과정에서 가열되는 워크롤(11,12)의 온도를 지속적으로 낮추어 준다. 그리고, 스트리퍼(31,32,33,34)의 선단에는 분사된 냉각수가 스트립(20)의 표면으로 분사되거나 낙수되는 것을 방지하기 위하여 와이퍼(50)가 장착되어 있고, 스트리퍼(31,32,33,34)의 후단부는 연결핀(60)을 통해 스트리퍼 베이스(70)에 연결 고정되어 있다.

압연 중에 하부 워크롤(12)에는 스트립(20)의 자중이 실리게 되며, 스트립(20)의 자중에 의한 마찰력 증가로 인해 하부 워크롤(12) 표면에 형성되어 있는 흑피가 마모되게 된다.

본 발명에 따른 열간 압연기의 스트립 냉각장치는, 스트립(20)의 하부 표면에 냉각수가 분사되도록 하여 스트립(20) 하부 표면의 스케일 조성 변화를 일으켜 FeO의 윤활 작용을 활성화시킴으로써 스트립(20)과 하부 워크롤(12)간 마찰을 줄여 하부 워크롤 표면에서 발생되는 흑피 마모 현상을 방지하기 위한 것으로, 워크롤(11,12) 입측 패스 라인 하부에 제공되며 안티필링 헤더(100) 및 냉각수 공급관(200)을 포함하여 구성된다.

그런데, 전술한 바와 같이 워크롤(11,12) 입측 패스 라인 하부에는 스트리퍼(31)가 설치되어 있다. 본 실시예 따른 스트립 냉각 장치는 스트리퍼(31)를 개조하지 않고서 설치 가능한 구조를 가지며, 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 스트리퍼(31) 및 이에 연결되는 스트리퍼 베이스(70)의 선단부는 톱니 형태로 가공되어 있으며, 스트리퍼(31) 및 스트리퍼 베이스(70)의 톱니 부분에는 연결핀(60)이 삽통되는 핀 삽통 구멍(31A, 71)이 형성되어 있다. 스트리퍼(31)의 톱니 부분과 스트리퍼 베이스(70)의 톱니 부분이 서로 맞물리도록 끼워진 상태에서 핀 삽통 구멍(31A,71)에 연결핀(60)을 삽통함으로써, 스트리퍼(31)의 후단부가 스트리퍼 베이스(70)의 선단부측에 연결 고정되게 되는 것이다. 상기 톱니 형태로 맞물리는 스트리퍼(31)와 스트리퍼 베이스(70) 사이에는 틈(80)이 존재한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 안티필링 헤더(100)는 하부 압연롤(12)의 길이 방향, 즉 스트립(20)의 폭 방향으로 연장된 파이프(110) 및 파이프(110) 상에 소정 간격으로 배설된 복수개의 분사 노즐(120)들을 포함하여 구성된다.

상기 분사 노즐(120)들은 이웃하는 분사 노즐(120)에서 분사된 냉각수가 오버랩(overlap, A)을 형성할 수 있도록 소정 간격으로 배설된다. 이는 냉각수가 분사되지 않는 영역, 즉 노 쿨링 존(no cooling zone)이 발생되지 않도록 하기 위한 것이다. 또한, 분사 노즐(120)은 넓은 영역에 균일한 냉각이 이루어질 수 있도록 분사 영역이 원형으로 되는 풀 콘 분사 노즐(full cone spray nozzle) 또는 분사 영역이 타원형으로 되는 오벌 분사 노즐(oval spray nozzle) 중 어느 하나로 구성된다.

도 2 내지 도 7을 다시 참조하면, 안티필링 헤더(100)는 스트리퍼(31)의 하부에 제공되며, 분사 노즐(120)을 통해 분사된 냉각수가 스트리퍼(31)와 스트리퍼 베이스(70) 사이의 틈(80)을 통해 패스 라인을 통해 이송되는 스트립(20)의 하부 표면에 분사될 수 있도록, 배설된다. 본 실시예에서, 안티필링 헤더(100)는 분사 노즐(120)이 스트리퍼(31)와 스트리퍼 베이스(70) 사이의 틈(80)에 삽입되도록 배설된다.

비록, 도 2 내지 도 7을 참조로 한 실시예에서는 분사 노즐(120)들이 스트리퍼(31)와 스트리퍼 베이스(70) 사이의 틈(80)에 삽입되는 경우를 나타내었으나, 분사 노즐(120)들은 상기 틈(80)에 삽입되지 않고 틈(80)의 하부에 배치될 수도 있다. 이 경우, 분사 노즐(120)과 스트립(20)간 간격이 넓어 단일 분사 노즐(120)에 의한 냉각수 분사 영역이 넓어지게 되므로, 노 쿨링 존(no cooling zone) 방지에 효과적이다.

본 발명에 따른 안티필링 헤더(100)는 워크롤(11,12) 입측 패스 라인 하부에만 제공되며, 따라서 스트립(20)의 자중이 실리는 하부 워크롤(12)과 접촉되는 스트립(20)의 하부 표면에만 냉각수가 분사되게 된다.

스트립(20)의 하부 표면에 냉각수가 분사됨에 따라서, 스트립(20) 하부 표면의 스케일 조성에 변화가 일어나 FeO 성분이 증가되어 FeO의 윤활 작용이 활성된다. 따라서 압연시 하부 워크롤(12)과 스트립(20)간 마찰이 줄게 되어 하부 워크롤(12) 표면의 흑피가 마모되지 않게 되는 것이다.

도 4를 다시 참조하면, 안티필링 헤더(100)에 냉각수를 공급하기 위하여 냉각수 공급관(200)이 안티필링 헤더(100)의 파이프(110)에 연계되어 있다. 냉각수 공급관(200)은 냉각수 공급원(도시되지 않음)에 연결될 수 있으며, 따라서 안티필링 헤더(100)에는 냉각수 공급원에 저장된 냉각수가 냉각수 공급관(200)을 통해 공급되게 된다.

냉각수 공급관(200) 상에는 유량 조절 벨브(300)가 설치되어 있다. 따라서, 유량 조절 벨브(300)의 개방 정도를 조절하여 안티필링 헤더(100)의 분사 노즐(120)을 통해 분사되는 냉각수의 유량을 제어할 수 있게 되는 것이다. 유량 조절 벨브(300)의 개방 정도는 컴퓨터 등의 제어 장치를 통해 제어될 수 있다.

본 발명 따른 열간 압연기의 스트립 냉각장치는, 스트립 하부 표면에 대한 냉각을 통해 스트립 하부 표면의 스케일 조성 변화를 일으켜 FeO의 윤활 작용을 활성화시켜 스트립과 하부 워크롤간 마찰을 줄일 수 있으므로 하부 워크롤 표면의 흑피 마모 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 흑피 마모로 인하여 유발되었던 문제점들, 즉 하부 워크롤의 표면 거칠기가 증가되어 압연 하중이 증가되고 이에 따라 전력 원단위가 증가되는 문제, 상부 워크롤과 하부 워크롤간 거칠기 차이에 따른 연신량 차이로 인해 압연 후 스트립의 선단부가 상향으로 휘어져 압연 품질이 저하되고 휘어진 스트립 선단부가 설비와 충돌을 일으켜 설비가 파손되는 문제를 방지할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

11,12: 상,하부 워크롤
20: 스트립
31,32,33,34: 스트리퍼
50: 와이퍼
60: 연결핀
70: 스트리퍼 베이스
100: 안티필링 헤더
110: 파이프
120: 분사 노즐
200: 냉각수 공급관
300: 유량조절 벨브

Claims

워크롤 입측 패스 라인 하부에만 선택적으로 제공되며, 패스 라인을 따라서 이송되는 스트립의 상부 표면에는 냉각수가 분사되지 않는 상태에서 상기 스트립의 하부 표면에만 선택적으로 냉각수를 분사하여 상기 스트립 하부 표면에 형성된 스케일의 FeO 성분을 증가시켜 FeO에 의한 윤활 작용을 활성화시키는 안티필링 헤더; 및
상기 안티필링 헤더에 연계된 냉각수 공급관;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 스트립 냉각 장치.
제1 항에 있어서, 상기 안티필링 헤더는 상기 스트립의 폭 방향으로 연장되고 상기 냉각수 공급관에 연계된 파이프; 및
상기 파이프 상에 배설된 복수개의 분사 노즐;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 스트립 냉각 장치.
제2 항에 있어서, 상기 분사 노즐은 이웃하는 분사 노즐에서 분사된 냉각수가 오버랩을 형성할 수 있도록 소정 간격으로 배설되는 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 스트립 냉각 장치.
제1 항에 있어서, 상기 안티필링 헤더는 상기 워크롤 입측 스트립 하부에 설치된 스트리퍼의 하부에 제공되며, 상기 스트리퍼 및 이에 연결 고정된 스트리퍼 베이스 사이의 틈을 통해서 냉각수가 상기 스트립의 하부 표면에 분사되도록 배설된 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 스트립 냉각 장치.
제1 항에 있어서, 상기 냉각수 공급관 상에 설치된 유량 조절 벨브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 스트립 냉각 장치.