KR101510548B1 - 압연재의 급속 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

압연재의 급속 냉각 장치가 제공된다. 급속 냉각 장치는, 압연재의 이동 경로상에 제공되며, 냉각수를 분사하여 압연재를 냉각시키는 헤더를 다수개 포함하는 압연재의 급속 냉각 장치에 있어서, 압연재의 진입을 감지하는 진입 감지 센서와, 압연재의 진입이 감지되면, 헤더로부터 냉각수가 분사되는 냉각수 분사 구간 동안 전후진을 반복하도록 압연재의 이동을 제어하는 냉각 제어부와, 헤더에 공급할 냉각수를 저장하는 엘레베이터 탱크를 포함하며, 냉각 제어부는, 압연재가 급속 냉각 장치로 진입하기 전에, 헤더와 엘레베이터 탱크를 연결하는 제1 급수관에 설치된 제1 냉각수 제어 밸브를 최대로 개방함으로써, 헤더내의 기포를 제거함으로써, 적은 냉각 시간으로도 압연재를 급속 냉각시킬 수 있다.

Description

압연재의 급속 냉각 장치{APPARATUS FOR QUENCHING OF ROLLED STEEL}
본 출원은, 압연재의 급속 냉각에 관한 것이다.
연속 주조 공정에 의해서 제조되고 가열로를 거친 압연소재 예컨대, 슬라브(Slab)는 조압연(Roughing Mill, RM)과 마무리 압연기(Finishing Mill, FM)등의 압연단계를 거쳐 소정 두께의 후판재로 생산된다.
예를 들어, 도 1에서 도시한 바와 같이, 연속주조 공정에 의해서 제조된 주편 예를 들어, 슬라브(2)는 가열로(1)에서 강종에 따른 목표 온도까지 가열되고, 가열로(1)를 통과한 압연재(2)는, 거칠기 압연기(RM)와 마무리 압연기(FM) 등의 압연공정(3)을 거쳐 일정한 두께로 제조된다. 이후, 압연재는 결정립 미세화나 변태조직의 제어를 위하여 냉각설비(4)를 거친다. 그리고, 압연제품의 질을 높이기 위하여 레벨러(5)를 통한 레벨링 단계를 거치고, 최종적으로 냉각대(7)에는 최종적인 제품(6)으로 완성된다. 결정립 미세화나 변태조직의 제어를 위한 냉각 설비(4)는 예를 들면 제2012-0075216호(이하, '인용문헌'이라 함)에 개시되어 있다.
한편, 극한지 및 심해저에 사용되는 에너지용 해양 구조용 강재의 경우, 해양 구조물의 안전성을 위해 YS(Yield Strength) 460MPa 이상의 고강도와 -60도 이하에서 저온 인성 특성이 요구된다. 또한 장기간 사용시 피로 파괴 등을 방지하기 위해 CTOD(Crack Tip Opening Displacement) 특성도 함께 요구된다. 상술한 특성을 얻기 위해서는 압연재를 200도 내지 400도로 급속 냉각(Quenching)시킬 필요가 있다. 하지만, 최대 유량이 한정된 종래의 냉각 설비(4)를 이용하는 경우 급속 냉각을 위해서는 압연재의 이송 속도를 늦춰야 하는 등 많은 냉각 시간이 요구되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제2012-0075216호(공개일: 2012년 7월 6일)
본 출원은, 종래의 냉각 장치를 이용하여 압연재를 급속 냉각시킬 수 있는 급속 냉각 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압연재의 이동 경로상에 제공되며, 냉각수를 분사하여 상기 압연재를 냉각시키는 헤더를 다수개 포함하는 압연재의 급속 냉각 장치에 있어서, 상기 압연재의 진입을 감지하는 진입 감지 센서; 상기 압연재의 진입이 감지되면, 상기 헤더로부터 냉각수가 분사되는 냉각수 분사 구간 동안 전후진을 반복하도록 상기 압연재의 이동을 제어하는 냉각 제어부; 및 상기 헤더에 공급할 냉각수를 저장하는 엘레베이터 탱크를 포함하며, 상기 냉각 제어부는, 상기 압연재가 상기 급속 냉각 장치로 진입하기 전에, 상기 헤더와 상기 엘레베이터 탱크를 연결하는 제1 급수관에 설치된 제1 냉각수 제어 밸브를 최대로 개방함으로써, 상기 헤더내의 기포를 제거하는 압연재의 급속 냉각 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 냉각 제어부는, 상기 냉각수 분사 구간 내에서 상기 압연재가 이동방향으로 전진하는 경우 또는 상기 이동방향의 역방향으로 후진하는 경우에, 가속, 등속, 감속의 순으로 상기 압연재의 이동 속도를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 냉각수 분사 구간은, 상기 압연재를 전부 포함하도록 설정될 수 있다.
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본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 냉각수 분사 구간 이외에 배치된 헤더와 상기 엘레베이터 탱크를 연결하는 제1 급수관에 설치된 제1 냉각수 제어 밸브는, 순차적으로 오프될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 급속 냉각 장치는, 상기 엘레베이터 탱크의 수위를 감지하는 제1 수위 감지 센서를 더 포함하며, 상기 냉각 제어부는, 상기 냉각수 분사 구간 동안에 상기 엘레베이터 탱크의 수위에 반비례하도록 상기 제1 냉각수 제어 밸브의 밸브 개도량을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 급속 냉각 장치는, 상기 분사된 냉각수를 저장하는 제1 저장조; 상기 제1 저장조에 저장된 냉각수를 냉각하는 냉각 타워; 상기 냉각 타워에 의해 냉각된 냉각수를 저장하는 저장조로, 저장된 냉각수의 수위를 감지하기 위한 제2 수위 감지 센서가 구비된 제2 저장조; 및 상기 제2 저장조에 저장된 냉각수를 상기 엘레베이터 탱크에 공급하기 위한 다수의 모터를 포함하며, 상기 다수의 모터는, 상기 제2 저장조에 저장된 냉각수의 수위에 비례하여 순차적으로 동작할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 급속 냉각 장치는, 상기 제1 저장조와 상기 제2 저장조 사이를 연결하는 바이패스 급수관을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 급속 냉각 장치는, 상기 헤더와 상기 엘레베이터 탱크를 연결하는 제2 급수관; 상기 제2 급수관에 설치된 제2 냉각수 제어 밸브; 및 상기 제1 급수관 및 상기 제2 급수관의 유량을 제어하는 제3 냉각수 제어 밸브를 더 포함하며, 상기 냉각 제어부는, 상기 제1 냉각수 제어 밸브가 오프되면, 상기 제3 냉각수 제어 밸브를 오프시킴과 동시에 상기 제2 냉각수 제어 밸브를 온시킴으로써, 상기 제3 냉각수 제어 밸브에 가해지는 밸브압을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압연재의 진입이 감지되면, 헤더로부터 냉각수가 분사되는 냉각수 분사 구간 동안 전후진을 반복하도록 압연재의 이동을 제어함으로써, 적은 냉각 시간으로도 압연재를 급속 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압연재가 급속 냉각 장치로 진입하기 전에, 헤더와 엘레베이터 탱크를 연결하는 급수관에 설치된 냉각수 제어 밸브를 최대로 개방함으로써, 헤더내의 기포를 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 냉각수 분사 구간 이외의 헤더와 엘레베이터 탱크를 연결하는 급수관에 설치된 냉각수 제어 밸브는, 냉각수 분사 구간을 기점으로 순차적으로 오프시킴으로써, 수압에 의한 냉각수 제어 밸브의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 엘레베이터 탱크의 수위에 반비례하여 냉각수 제어 밸브의 개도량을 조정함으로써, 유량 제어의 편차를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, (제2) 저장조로부터 엘레베이터 탱크로 냉각수를 펌핑하기 위한 모터를 복수개 설치하고, (제2) 저장조의 수위에 비례하여 펌프를 동작시킴으로써, 공기 유입에 의한 모터의 고장을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 제1 저장조와 제2 저장조를 연결하는 바이패스 급수관을 설치함으로써, 펌프의 효율을 증가시켜 배수 능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 압연 소재의 압연 및 냉각 공정을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압연재의 급속 냉각 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 오실레이션 냉각을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 냉각수 제어 구간 외에 배치된 헤더를 일시에 오프시킨 경우 제3 냉각수 제어 밸브에 가해지는 수압을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압연재의 급속 냉각 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압연재의 급속 냉각 장치의 구성도이다. 한편, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 오실레이션 냉각을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 냉각수 제어 구간 외에 배치된 헤더를 일시에 오프시킨 경우 제3 냉각수 제어 밸브에 가해지는 수압을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 압연재의 급속 냉각 장치(200)는, 압연재(S)의 이동 경로상에 제공되며, 냉각수(W)를 분사하여 압연재(S)를 냉각시키는 헤더를 다수개(HDR1 내지 HDRn) 포함하는 압연재(S)의 급속 냉각 장치(200)에 있어서, 압연재(S)의 진입을 감지하는 진입 감지 센서(HMD)와, 압연재(S)의 진입이 감지되면, 헤더(HDR1 내지 HDRn)로부터 냉각수(W)가 분사되는 냉각수 분사 구간(300, SP(Start Point) ~ EP(End Point)) 동안 전후진을 반복하도록 압연재(S)의 이동을 제어하는 냉각 제어부(210)를 포함할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압연재의 급속 냉각 장치를 상세하게 설명한다.
우선, 도 2 내지 도 4을 참조하면, 압연재(S)는, 이송롤(R) 상에서 이동 경로(DR)를 따라 이동되며, 이동되는 압연재(S)는 헤더(HDR1 내지 HDRn)로부터 분사되는 냉각수(W)에 의해 냉각될 수 있다.
상술한 헤더(HDR1 내지 HDRn)는 압연재(S)의 이동 경로(DR)를 따라 배치되며, 헤더(HDR1 내지 HDRn) 각각은 냉각수(W)를 저장하는 엘레베이터 탱크(Elevator Tank, E/T)로부터 냉각수(W)를 공급받을 수 있다. 그리고, 헤더(HDR1 내지 HDRn) 각각은 제1 급수관(F1), 제2 급수관(F2)을 통해 엘레베이터 탱크(E/T)와 연결되며, 제1 급수관(F1)에는 제1 냉각수 제어 밸브(V1)가, 제2 급수관(F2)에는 제2 냉각수 제어 밸브(V2)가 구비되며, 제1 급수관(F1), 제2 급수관(F2) 그리고 엘레베이터 탱크(E/T) 사이에는 제3 냉각수 제어 밸브(V3)가 구비될 수 있다.
상술한 엘레베이터 탱크(E/T)에는 냉각수(W)의 수위를 측정하기 위한 제1 수위 측정 센서(Water Level Sensor, WLS1)가 설치될 수 있으며, 제1 수위 측정 센서(WLS1)에서 측정된 냉각수(W)의 수위는 냉각 제어부(210)로 전달될 수 있다.
상술한 냉각수 제어 밸브(V1, V2, V3)는 후술하는 바와 같이 냉각 제어부(210)의 제어신호(C_V1, C_V2, C_V3)에 따라 개폐될 수 있다. 도 2에서는 압연재(S)의 상부에 위치한 상부 헤더(HDR1 내지 HDRn)만을 도시하고 있으나, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것에 불과하며, 압연재(S)의 하부에도 동일한 구조의 헤더들이 설치될 수 있을 것이다.
한편, 헤더(HDR1 내지 HDRn)로부터 분사된 냉각수(W)는 고온의 압연재(S)에 의해 뜨거워진 상태로 하부의 제1 저장조(BaSin, BS1)로 모아지며, 제1 저장조(BaSin, BS1)에 모아진 뜨거워진 냉각수(W)는 모터(M1)의 동작에 의해 냉각 타워(Cold Tower, CT)로 옮겨져 냉각될 수 있다. 이후 냉각 타워(Cold Tower, CT)에 서 냉각된 냉각수(W)는 모터(M2)에 의해 제2 저장조(BaSin, BS2)로 옮겨져 저장될 수 있다. 제2 저장조(BS2)에는 냉각수(W)의 수위를 측정하기 위한 제2 수위 측정 센서(Water Level Sensor, WLS2)가 설치될 수 있으며, 제2 수위 측정 센서(WLS2)에서 측정된 냉각수(W)의 수위는 냉각 제어부(210)로 전달될 수 있다.
그리고, 제1 저장조(BS1)와 제2 저장조(BS2) 사이에는 바이패스 급수관(ByPass Feeder, BPF)이 더 연결될 수 있으며, 바이패스 모터(ByPass Motor, BPM)가 동작함에 따라 제1 저장조(BS1)에 저장된 일부 냉각수(W)를 냉각 타워(CT)를 거치지 않고 제2 저장조(BS2)로 바이패스 시킬 수 있다.
이후, 제2 저장조(BS2)에 저장된 냉각수(W)는 다시 모터(M3 내지 Mn)에 의해 엘레베이터 탱크(E/T)로 공급될 수 있다. 여기서, 모터(M3 내지 Mn)은 냉각 제어부(210)로부터 전달된 제어 신호(C_M1 내지 C_Mn)를 받아 제2 저장조(BS2)에 저장된 냉각수(W)의 수위에 비례하여 순차적으로 동작할 수 있다.
한편, 진입 감지 센서(Hot Metal Detector, HMD), 압연재(S)의 헤더(H)가 급속 냉각 장치(200)로 진입되었는지를 감지하기 위한 센서이다. 이러한 진입 감지 센서(HMD)는 예를 들면, 온도 센서로 압연재(S)의 온도를 감지하여 압연재(S)를 감지하며 감지된 신호는 냉각 제어부(210)로 전달될 수 있다.
마지막으로, 냉각 제어부(210)는 진입 감지 센서(HMD)의 감지 신호, 압연재의 정보(압연재의 길이, 압연재의 이동 속도), 냉각수의 수위(WLS1, WLS2)를 입력받은 후 압연재(S)를 급속 냉각시키기 위해 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.
우선, 냉각 제어부(210)는 진입 감지 센서(HMD)의 감지 신호에 의해 압연재(S)의 진입이 감지되면, 헤더(HDR1 내지 HDRn)로부터 냉각수가 분사되는 냉각수 분사 구간(SP(Start Point) ~ EP(End Point)) 동안 전후진을 반복하도록 압연재(S)의 이동을 제어할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상술한 압연재(S)를 전후진으로 반복 이동시키며 냉각시키는 것을 '오실레이션 냉각'으로 지칭하기로 한다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, P1 지점에서 진입 감지 센서(HMD)에 의해 이동 방향(DR)으로 이동하는 압연재(S)의 헤더(H)가 감지되면, 냉각 제어부(210)는 압연재(S)의 속도(입력된 압연재의 정보로부터 알 수 있음)를 일정한 가속도로 감속시킬 수 있다. 감속에 의해 압연재(S)의 속도가 0이 되는 지점(P2)은 대략적으로 급속 냉각 장치(200)의 마지막 헤더(HDRn)의 위치일 수 있다.
이후 압연재(S)의 헤드(H)가 P2 지점에 도달하면, 이동 방향(DR)의 역방향(즉, HDR1 방향)으로 일정한 가속도로 가속시키며, 음의 오실레이션 냉각 속도(-Vosc)에 도달한 P3 지점에서는 등속도(-Vosc)로 압연재(S)를 P5 지점까지 이동시킨다. 이후 P5 지점부터 압연재(S)의 속도를 일정한 가속도로 감속시켜 압연재(S) 테일(T)의 위치가 P6 지점에서 0이 되도록 압연재(S)의 속도를 제어할 수 있다.
이후 압연재(S)의 테일(T)이 P6 지점에 도달하면, 이동 방향(DR)(즉, HDRn 방향)으로 일정한 가속도로 가속시키며, 양의 오실레이션 냉각 속도(+Vosc)에 도달한 P7 지점에서는 등속도(+Vosc)로 압연재(S)를 P8 지점까지 이동시킨다. 이후 P8 지점부터 압연재(S)의 속도를 일정한 가속도로 감속시켜 압연재(S) 헤드(H)의 위치가 P9 지점에서 0이 되도록 압연재(S)의 속도를 제어할 수 있다.
이후 압연재(S)의 헤드(H)가 P9 지점에 도달하면, 다시 이동 방향(DR)의 역방향(즉, HDR1 방향)으로 일정한 가속도로 가속시키며, 음의 오실레이션 냉각 속도(-Vosc)에 도달한 P4 지점에서는 등속도(+Vosc)로 압연재(S)를 P5 지점까지 이동시킨다. 이후 P5 -> P6 -> P7 -> P8 -> P9 -> P4 -> P5를 왕복함으로써, 압연재(S)를 오실레이션 냉각시킬 수 있다. 여기서, 구간 300(도 2의 SP ~ EP에 대응)은 냉각수 분사 구간이며, 상술한, 냉각수 분사 구간(300, SP ~ EP)은 입력된 압연재의 정보에 기초하여 적어도 압연재(S)의 길이가 포함될 수 있도록 설정될 수 있다.
그리고, 냉각수 분사 구간(300)에 포함된 헤더로부터 냉각수가 분사될 때 냉각수 분사 구간(300)에 포함된 헤더 이외의 헤더는 오프될 수 있는데, 이 경우 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 냉각수 분사 구간(300, SP ~ EP) 이외에 배치된 헤더와 엘레베이터 탱크(E/T)를 연결하는 제1 급수관(F1)에 설치된 제1 냉각수 제어 밸브(V1)는, 냉각수 분사 구간(300, SP ~ EP)을 기점으로 순차적으로 오프되도록 할 수 있다. 이와 같이 하는 이유는, 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각수 분사 구간(300, SP ~ EP) 이외에 배치된 헤더를 동시에 오프할 경우 동시에 오프하는 시점에서의 엘레베이터 탱크(E/T)의 수압(401)이 갑자기 상승(400 참조)하게 되므로, 급수관(F1 내지 F3)과 냉각수 제어 밸브(V1 내지 V3)의 소손될 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 제1 냉각수 제어 밸브(V1)의 오프시 제3 냉각수 제어 밸브(V3)도 함께 오프시키며, 이 경우 제2 냉각수 제어 밸브(V2)는 온시킬 수 있다. 이 경우 잔류 냉각수는 다시 엘레베이터 탱크(E/T)로 바이패스될 수 있어 밸브(V1) 및 급수관(F1)의 유격 방지 및 소손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 냉각 제어부(210)는, 압연재(S)가 급속 냉각 장치(200)로 진입하기 전에, 헤더(HDR1 내지 HDRn)와 엘레베이터 탱크(E/T)를 연결하는 제1 급수관(F1)에 설치된 제1 냉각수 제어 밸브(V1)를 최대로 개방시킬 수 있는데, 이와 같이 함으로써 헤더(HDR1 내지 HDRn) 내의 기포를 제거하여 기포로 인한 헤더(HDR1 내지 HDRn)의 불균일한 분사를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 냉각 제어부(210)는, 냉각수 분사 구간(300, SP ~ EP) 동안에 엘레베이터 탱크(E/T)의 수위에 반비례하도록 제1 냉각수 제어 밸브(V1)의 밸브 개도량을 제어할 수 있다. 즉, 엘레베이터 탱크(E/T)에 저장된 냉각수(W)의 수위가 낮은 경우 제1 냉각수 제어 밸브(V1)의 밸브 개도량을 증가시키며, 엘레베이터 탱크(E/T)에 저장된 냉각수(W)의 수위가 높은 경우 제1 냉각수 제어 밸브(V1)의 밸브 개도량을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 하는 이유는, 제어 신호(C_V1)에 따라 밸브의 개도량을 제어하는 경우, 엘레베이터 탱크(E/T)에 저장된 냉각수(W)의 수위가 낮은 경우는 엘레베이터 탱크(E/T)의 수압이 낮아 원하는 양의 냉각수가 헤더로부터 분사되기 어려우며, 반대로 엘레베이터 탱크(E/T)에 저장된 냉각수(W)의 수위가 높은 경우는 엘레베이터 탱크(E/T)의 수압이 높아 원하는 양보다 많은 냉각수가 헤더로부터 분사되기 때문이다. 따라서, 제어 신호(C_V1)에 따른 목표 개도량이 입력되면, 엘레베이터 탱크(E/T)의 수위에 반비례하도록 제1 냉각수 제어 밸브(V1)의 밸브 개도량을 추가 제어함으로써, 목표로 하는 양의 냉각수를 정확히 분사할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 제2 저장조(BS2)에 구비된 제2 수위 감지 센서(WLS2)와, 제2 저장조(BS2)에 저장된 냉각수(W)를 엘레베이터 탱크(E/T)에 공급하기 위한 다수의 모터(M3 내지 Mn)을 더 포함할 수 있으며, 냉각수 제어부(210)는 제어 신호(C_M3 내지 C_Mn)를 통해 제2 저장조(BS2)에 저장된 냉각수(W)의 수위에 비례하여 모터(M3 내지 Mm)가 순차적으로 동작하도록 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 제2 저장조(BS2)에 저장된 냉각수(W)가 적을 경우 에어 유입에 따른 모터의 고장을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 제1 저장조(BS1)와 제2 저장조(BS2) 사이에는 바이패스 급수관(BPF)이 직결될 수 있다.
즉, 제1 저장조(BS1)에 저장된 냉각수(W)는 모터(M1)를 이용하여 냉각 타워(CT)로 옮겨져 냉각된 후, 모터(M2)를 이용하여 제2 저장조(BS2)로 공급되어 저장되는데, 제1 저장조(BS1)가 냉각 타워(CT) 및 제2 저장조(BS2)로 빠져 나가는 과정에서 압력이 크게 걸려 모터(M1, M2)의 효율이 감소하게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 제1 저장조(BS1)와 제2 저장조(BS2) 사이를 직결하는 바이패스 급수관(BPF)를 둠으로써, 모터(M1, M2)의 효율을 증가시킬 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압연재의 급속 냉각 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 압연재의 급속 냉각 방법을 상세하게 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 2 내지 도 4와 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
우선, 진입 감지 센서(HMD)는, 급속 냉각 장치의 입구 측에 설치되어 압연재(S)의 진입을 감지할 수 있다(S501). 감지 결과는 냉각 제어부(210)로 전달될 수 있다.
다음, 냉각 제어부(210)는, 압연재(S)의 진입이 감지되면, 헤더(HDR1 내지 HDRn)로부터 냉각수(W)가 분사되는 냉각수 분사 구간(300, SP(Start Point) ~ EP(End Point)) 동안 전후진을 반복하도록 압연재(S)의 이동을 제어할 수 있다(S502).
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, P1 지점에서 진입 감지 센서(HMD)에 의해 이동 방향(DR)으로 이동하는 압연재(S)의 헤더(H)가 감지되면, 냉각 제어부(210)는 압연재(S)의 속도(입력된 압연재의 정보로부터 알 수 있음)를 일정한 가속도로 감속시킬 수 있다. 감속에 의해 압연재(S)의 속도가 0이 되는 지점(P2)은 대략적으로 급속 냉각 장치(200)의 마지막 헤더(HDRn)의 위치일 수 있다.
이후 압연재(S)의 헤드(H)가 P2 지점에 도달하면, 이동 방향(DR)의 역방향(즉, HDR1 방향)으로 일정한 가속도로 가속시키며, 음의 오실레이션 냉각 속도(-Vosc)에 도달한 P3 지점에서는 등속도(-Vosc)로 압연재(S)를 P5 지점까지 이동시킨다. 이후 P5 지점부터 압연재(S)의 속도를 일정한 가속도로 감속시켜 압연재(S) 테일(T)의 위치가 P6 지점에서 0이 되도록 압연재(S)의 속도를 제어할 수 있다.
이후 압연재(S)의 테일(T)이 P6 지점에 도달하면, 이동 방향(DR)(즉, HDRn 방향)으로 일정한 가속도로 가속시키며, 양의 오실레이션 냉각 속도(+Vosc)에 도달한 P7 지점에서는 등속도(+Vosc)로 압연재(S)를 P8 지점까지 이동시킨다. 이후 P8 지점부터 압연재(S)의 속도를 일정한 가속도로 감속시켜 압연재(S) 헤드(H)의 위치가 P9 지점에서 0이 되도록 압연재(S)의 속도를 제어할 수 있다.
이후 압연재(S)의 헤드(H)가 P9 지점에 도달하면, 이동 방향(DR)의 역방향(즉, HDR1 방향)으로 일정한 가속도로 가속시키며, 음의 오실레이션 냉각 속도(-Vosc)에 도달한 P4 지점에서는 등속도(+Vosc)로 압연재(S)를 P5 지점까지 이동시킨다. 이후 P5 -> P6 -> P7 -> P8 -> P9 -> P4 -> P5를 왕복함으로써, 압연재(S)를 오실레이션 냉각시킬 수 있다. 여기서, 구간 300(도 2의 SP ~ EP에 대응)은 냉각수 분사 구간이며, 상술한, 냉각수 분사 구간(300, SP ~ EP)은 입력된 압연재의 정보에 기초하여 적어도 압연재(S)의 길이가 포함될 수 있도록 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압연재의 진입이 감지되면, 헤더로부터 냉각수가 분사되는 냉각수 분사 구간 동안 전후진을 반복하도록 압연재의 이동을 제어함으로써, 적은 냉각 시간으로도 압연재를 급속 냉각시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
1: 가열로 2, S: 압연재
3: 압연 공정 4: 냉각설비
5: 레벨러 6: 최종 제품
7: 냉각대 200: 급속 냉각 장치
210: 냉각 제어부 M1 내지 Mn, BPM: 모터
HMD: 진입 감지 센서 HDR1 내지 HDRn: 헤더
SP: 냉각수 제어 구간 시작점 EP: 냉각수 제어 구간 종료점
BPF: 바이패스관 WLS1, WLS2: 수위 센서
CT: 냉각 타워 BS1, BS2: 저장조
R: 이송롤 V1, V2, V3: 냉각수 제어 밸브,
F1, F2: 급수관

Claims (9)

  1. 압연재의 이동 경로상에 제공되며, 냉각수를 분사하여 상기 압연재를 냉각시키는 헤더를 다수개 포함하는 압연재의 급속 냉각 장치에 있어서,
    상기 압연재의 진입을 감지하는 진입 감지 센서;
    상기 압연재의 진입이 감지되면, 상기 헤더로부터 냉각수가 분사되는 냉각수 분사 구간 동안 전후진을 반복하도록 상기 압연재의 이동을 제어하는 냉각 제어부; 및
    상기 헤더에 공급할 냉각수를 저장하는 엘레베이터 탱크를 포함하며,
    상기 냉각 제어부는, 상기 압연재가 상기 급속 냉각 장치로 진입하기 전에, 상기 헤더와 상기 엘레베이터 탱크를 연결하는 제1 급수관에 설치된 제1 냉각수 제어 밸브를 최대로 개방함으로써, 상기 헤더내의 기포를 제거하는 압연재의 급속 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 제어부는,
    상기 냉각수 분사 구간 내에서 상기 압연재가 이동방향으로 전진하는 경우 또는 상기 이동방향의 역방향으로 후진하는 경우에, 가속, 등속, 감속의 순으로 상기 압연재의 이동 속도를 제어하는 압연재의 급속 냉각 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 분사 구간은,
    상기 압연재를 전부 포함하도록 설정되는 압연재의 급속 냉각 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 분사 구간 이외에 배치된 헤더와 상기 엘레베이터 탱크를 연결하는 제1 급수관에 설치된 제1 냉각수 제어 밸브는,
    순차적으로 오프되는 압연재의 급속 냉각 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 급속 냉각 장치는,
    상기 엘레베이터 탱크의 수위를 감지하는 제1 수위 감지 센서를 더 포함하며,
    상기 냉각 제어부는,
    상기 냉각수 분사 구간 동안에 상기 엘레베이터 탱크의 수위에 반비례하도록 상기 제1 냉각수 제어 밸브의 밸브 개도량을 제어하는 압연재의 급속 냉각 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 급속 냉각 장치는,
    상기 분사된 냉각수를 저장하는 제1 저장조;
    상기 제1 저장조에 저장된 냉각수를 냉각하는 냉각 타워;
    상기 냉각 타워에 의해 냉각된 냉각수를 저장하는 저장조로, 저장된 냉각수의 수위를 감지하기 위한 제2 수위 감지 센서가 구비된 제2 저장조; 및
    상기 제2 저장조에 저장된 냉각수를 상기 엘레베이터 탱크에 공급하기 위한 다수의 모터를 포함하며,
    상기 다수의 모터는, 상기 제2 저장조에 저장된 냉각수의 수위에 비례하여 순차적으로 동작하는 압연재의 급속 냉각 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 급속 냉각 장치는,
    상기 제1 저장조와 상기 제2 저장조 사이를 연결하는 바이패스 급수관을 더 포함하는 압연재의 급속 냉각 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 급속 냉각 장치는,
    상기 헤더와 상기 엘레베이터 탱크를 연결하는 제2 급수관;
    상기 제2 급수관에 설치된 제2 냉각수 제어 밸브; 및
    상기 제1 급수관 및 상기 제2 급수관의 유량을 제어하는 제3 냉각수 제어 밸브를 더 포함하며,
    상기 냉각 제어부는,
    상기 제1 냉각수 제어 밸브가 오프되면, 상기 제3 냉각수 제어 밸브를 오프시킴과 동시에 상기 제2 냉각수 제어 밸브를 온시킴으로써, 상기 제3 냉각수 제어 밸브에 가해지는 밸브압을 저감시키는 압연재의 급속 냉각 장치.
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