KR101524301B1 - 슬라브 가열장치 및 슬라브 가열방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 연주공정으로 만들어진 복수의 슬라브를 각각 수용할 수 있는 복수의 챔버, 복수의 상기 챔버 각각의 내부로 열량을 공급할 수 있는 열량 공급부, 및 복수의 상기 챔버와 복수의 상기 열량 공급부 사이에 형성되어 복수의 상기 챔버 각각으로 공급되는 열량을 조절할 수 있는 열량 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브 가열장치가 제공된다.

Description

슬라브 가열장치 및 슬라브 가열방법{HEATING APPARATUS OF SLAB AND HEATING METHOD BY USING THE SAME}

본 발명은 슬라브 가열장치 및 슬라브 가열방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 가열압연공정에는 슬라브의 가열을 위해 가열장치가 이용되고 있다. 슬라브 가열장치는 슬라브를 원하는 설정온도까지 가열함은 물론 해당 슬라브가 전체적으로 균일한 온도를 갖도록 유도한다. 가열로는 슬라브를 소정의 온도(1200~1250℃)까지 가열하여 압연기로 공급하는 역할을 한다. 상세히 설명하면 연소제어 모델에서 종별 추출온도에 맞도록 각 존(ZONE) 노온을 계산하여 설정하고 이에 따라 연료와 공기의 양을 제어하는 방식이다. 그리고 추출온도를 측정하여 추출목표온도와 편차가 발생하면 보정을 통해 편차가 최소화되도록 보상된 노온을 설정(SV)하며 현재의 노온(PV)과의 차이에 따라 출력값, 즉 연료와 공기의 양이 제어된다.

관련한 기술로는 대한민국 특허공개공보 제2012-0132797호(2012.12.10 공개, 슬라브 가열장치)가 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 슬라브를 가열하기 위한 복수의 챔버 내부에 공급되는 열량을 조절하여 슬라브의 추출온도를 동일하게 관리함으로써, 품질편차를 최소화할 수 있는 슬라브 가열장치 및 슬라브 가열방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 연주공정으로 만들어진 복수의 슬라브를 각각 수용할 수 있는 복수의 챔버, 복수의 상기 챔버 각각의 내부로 열량을 공급할 수 있는 열량 공급부, 및 복수의 상기 챔버와 복수의 상기 열량 공급부 사이에 형성되어 복수의 상기 챔버 각각으로 공급되는 열량을 조절할 수 있는 열량 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브 가열장치가 제공된다.

또한, 본 발명은 복수의 상기 챔버 각각의 내부에 설치되어 온도를 측정할 수 있는 제1 온도 측정부, 복수의 상기 챔버 각각의 표면에 설치되어 온도를 측정할 수 있는 제2 온도 측정부; 및 상기 제1 온도 측정부와 상기 제2 온도 측정부에서 측정된 온도 각각의 차이에 따라 상기 열량 조절부를 제어할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 온도 측정부는 각각의 상기 챔버 내부에 복수로 형성되고, 상기 제2 온도 측정부는 각각의 상기 챔버 표면에 복수로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연주공정으로 만들어진 복수의 슬라브가 수용될 수 있는 복수의 챔버 내부에 동일 열량을 공급하는 단계, 복수의 상기 챔버 각각의 내부의 온도를 측정하는 제1 측정단계, 복수의 상기 챔버 각각의 표면의 온도를 측정하는 제2 측정단계, 상기 제1 측정단계와 상기 제2 측정단계에서 측정된 온도 각각의 차이에 따라 복수의 상기 챔버 각각으로 공급되는 열량을 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브 가열방법가 제공된다.

상기 제1 측정단계는 복수의 제1 온도 측정부에서 측정된 온도의 평균값으로 온도를 산출하고, 상기 제2 측정단계는 복수의 제2 온도 측정부에서 측정된 온도의 평균값으로 온도를 산출하는 것을 포함할 수 있다.

상기 제어단계는, 복수의 챔버 각각의 내부와 외부 온도 차이 중 가장 작은 온도 차이가 나는 챔버를 기준 챔버로 설정하고, 나머지 챔버에는 상기 기준 챔버에 공급되는 열량보다 상기 온도 차이에 대응한 만큼의 열량을 더 공급하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 슬라브 가열장치 및 슬라브 가열방법을 이용하여 슬라브를 가열하기 위한 복수의 챔버 내부에 공급되는 열량을 조절하여 슬라브의 추출온도를 동일하게 관리함으로써, 품질편차를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 가열장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬라브 가열방법을 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 슬라브 가열장치 및 슬라브 가열방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 가열장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬라브 가열방법을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 가열장치는 챔버(100), 열량 공급부(200), 열량 조절부(300)를 포함한다. 챔버(100)는 연주공정으로 만들어진 복수의 슬라브가 장입되어 수용될 수 있는 공간을 제공한다. 이때 챔버(100)에는 열량 공급부(200) 및 열량 조절부(300)가 결합되어 장입된 슬라브를 가열되고, 가열된 슬라브는 압연기로 추출되게 된다.

이때 챔버(100)는 2개 내지 4개의 복수로 형성될 수 있고, 필요에 따라 그 이상도 설치가능하다.

복수의 챔버(100) 내에 연주공정에서 만들어진 복수의 슬라브가 각각 장입되고, 각각의 챔버(100)는 장입된 각각의 슬라브에 열량을 공급하여 가열하게 된다. 이때, 챔버(100)로 장입되는 슬라브의 온도가 동일하다고 가정하고, 각 챔버(100)에 동일한 열량을 공급한다고 가정하면 챔버(100)를 통과하여 추출되는 슬라브의 온도 또한 동일하다고 추측할 수 있다.

다만, 챔버(100)에 따라서 노후 정도에 차이가 발생할 수 있고, 노후 정도에 따라서 챔버(100) 내부로 공급된 열량이 외부로 전달되는 열전도율이 차이가 발생할 수 있으므로 이에 따라서, 공급된 열량이 동일하다 할지라도, 슬라브에 전달되는 열량이 동일하지 않을 수가 있다.

따라서 본 발명에 따른 슬라브 가열장치는 복수의 챔버(100)의 노후 정도를 고려하여 각각의 챔버(100)에 공급되는 열량을 조절하는 것을 특징으로 한다. 복수의 챔버(100) 노후 정도에 따라 챔버(100)에 공급되는 열량을 조절함으로써, 복수의 챔버(100)로부터 추출되는 각 슬라브의 온도를 동일하게 관리할 수 있는 것이다.

챔버(100)의 노후 정도에 차이가 있음에도 불구하고, 복수의 챔버(100)로부터 추출되는 각 슬라브의 온도를 동일하게 관리함으로써, 압연작업시 품질편차를 최소화할 수 있게 된다. 일단, 챔버(100)의 노후 정도를 파악한 이후의 일정기간 동안은 챔버(100)의 노후 정도로부터 결정되는 각 챔버(100)에 공급되는 열량을 변경하지 않고 공정을 진행할 수 있게 된다.

상술한 복수의 챔버(100)의 노후 정도의 차이는 챔버(100)별 설치시기의 차이 및 보수작업 유무에 따라 발생가능하다. 이러한 노후 정도의 차이로부터 동일한 열량을 복수의 챔버(100)에 공급시 추출되는 슬라브의 온도가 10-20도의 편차가 발생할 수 있으며, 이는 압연공정시 품질 불량의 원인이 된다.

설치시기가 얼마되지 않은 신설 챔버(100)의 경우, 외부로의 열전도율이 낮아 챔버(100)내로 공급된 열량의 열 손실이 작을 것이며, 설치시기가 오래된 챔버(100)의 경우, 외부로의 열전도율이 높아 챔버(100)내로 공급된 열량의 열 손실이 클 것이다.

따라서, 이러한 챔버(100)의 노후 정도를 파악하기 위하여 복수의 챔버(100) 각각에는 챔버(100) 내부의 온도와 챔버(100) 외부의 표면 온도를 측정하는 온도 측정부를 구비한다. 즉, 제1 온도 측정부(400)는 복수의 챔버(100) 각각의 내부에 설치되어 복수의 챔버(100) 각각의 내부 온도를 측정할 수 있다. 또한, 제2 온도 측정부(500)는 복수의 챔버(100) 각각의 표면에 설치되어 복수의 챔버(100) 각각의 표면 온도를 측정할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 슬라브 가열장치는 제어부(600)를 더 포함한다. 제어부(600)는 상술한 제1 온도 측정부(400)와 제2 온도 측정부(500)에서 측정된 각각의 챔버(100)의 내부 및 외부 표면의 온도 차이로부터 열량 조절부(300)를 제어하여 챔버(100) 내부에 공급되는 열량을 조절할 수 있게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 챔버(100)의 외측을 둘러싸고 있는 내화물(N)의 두께를 L이라 하면, 아래 공식에 의하여 내화물(N)의 열전도율을 산출할 수 있다. 이때, 챔버(100)에 공급되는 열량은 내화물(N)에 모두 공급되는 것으로 가정한다.

이때, 공급된 열량이 Q, 내화물(N)의 열전도율은 λ, 제1 온도 측정부(400)에 의하여 측정된 챔버(100) 내부 온도(내화물(N) 내측온도)가 Ta, 제2 온도 측정부(500)에 의하여 측정된 챔버(100) 외부 표면 온도(내화물(N)의 외측온도)가 Tb이다.

공급된 열량을 알고, 각 챔버(100)의 내화물(N)의 두께를 측정하며, 각 챔버(100)의 챔버(100) 내부 온도 및 챔버(100) 표면온도를 측정하여 열전도율을 산출하고, 산출된 열전도율로부터 챔버(100)의 노후정도를 파악할 수 있다.

각 챔버(100)의 노후정도를 파악한 다음, 챔버(100)의 노후정도가 큰 챔버(100)의 경우, 열량 공급량을 증가시키고, 챔버(100)의 노후정도가 작은 챔버(100)의 경우 열량의 공급량을 상대적으로 작게 유지할 수 있으며, 결국 슬라브에 공급되는 열량을 동일하게 유지하여 각 챔버(100)로부터 추출되는 슬라브의 온도를 동일하게 유지할 수 있는 것이다.

이때, 각 챔버(100)에는 제1 온도 측정부(400) 및 제2 온도 측정부(500)가 복수로 형성됨으로써, 보다 정확한 내화물(N)의 열전도율을 산출할 수 있다. 이 경우 복수의 온도 측정부로부터 측정된 온도의 평균값을 이용할 수 있겠다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 슬라브 가열방법이 제공된다. 슬라브 가열방법은 챔버(100) 내부에 열량을 공급하는 단계, 제1 측정단계, 제2 측정단계, 및 제어단계를 포함한다.

챔버(100) 내부에 열량을 공급하는 단계는 연주공정으로 만들어진 복수의 슬라브 각각을 수용할 수 있는 복수의 챔버(100) 내부에 동일한 열량을 공급하는 것이다. 동일한 열량을 공급하고, 내화물(N)의 두께 및 내화물(N)의 내측 및 외측 온도를 측정함으로써 상술한 공식으로부터 내화물(N)의 열전도율을 산출할 수 있다. 이때, 챔버(100)에 공급된 열량은 모두 내화물(N)에 전달되는 것으로 가정할 수 있다.

제1 측정단계는 복수의 챔버(100) 각각의 내부의 온도를 측정하는 것이다. 이때 내화물(N)의 내측 온도를 측정할 수 있다. 또한 제2 측정단계는 복수의 챔버(100) 각각의 외부 표면 온도를 측정하는 것이다. 이때도 마찬가지로 내화물(N)의 외측 온도를 측정할 수 있다.

제1 측정단계 및 제2 측정단계로부터 측정된 챔버(100)의 내측 온도 및 표면온도 차이와 내화물(N)의 두께 및 챔버(100)에 공급된 열량으로부터 각 챔버(100)의 내화물(N)의 열전도율을 산출하고, 산출된 열전도율로부터 내화물(N)의 노후정도 즉, 챔버(100)의 노후정도를 파악할 수 있다.

각 챔버(100)의 노후정도에 따라 각 챔버(100)로 공급되는 열량을 제어한다. 즉, 노후 정도가 큰 챔버(100)의 경우 노후 정도가 작은 챔버(100)보다 많은 열량을 공급함으로써, 복수의 챔버(100)에서 추출되는 슬라브의 온도를 동일하게 관리할 수 있다.

또한, 챔버(100)의 내부 측정 온도 및 외부 측정 온도의 정확성을 향상시키기 위하여 챔버(100) 내부 및 외부에 복수개의 제1 온도 측정부(400) 및 복수개의 제2 온도 측정부(500)를 설치하고, 복수개의 온도 측정부로부터 측정된 온도를 사용할 수 있다.

복수의 챔버(100) 각각의 내부와 외부 온도 차이 중 가장 작은 온도 차이를 보이는 챔버(100)를 기준 챔버(100)로 설정하고, 나머지 챔버(100)는 기준 챔버(100)보다 많은 열량을 공급함으로써, 복수의 챔버(100)에서 추출되는 슬라브의 온도를 동일하게 관리할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 챔버
200: 열량 공급부
300: 열량 조절부
400: 제1 온도 측정부
500: 제2 온도 측정부
600: 제어부
N: 내화물

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 연주공정으로 만들어진 복수의 슬라브가 수용될 수 있는 복수의 챔버 내부에 동일 열량을 공급하는 단계;
   복수의 상기 챔버 각각의 내부의 온도를 측정하는 제1 측정단계;
   복수의 상기 챔버 각각의 표면의 온도를 측정하는 제2 측정단계;
   상기 제1 측정단계와 상기 제2 측정단계에서 측정된 온도 각각의 차이에 따라 복수의 상기 챔버 각각으로 공급되는 열량을 제어하는 제어단계를 포함하고,
   상기 제1 측정단계는 복수의 제1 온도 측정부에서 측정된 온도의 평균값으로 온도를 산출하는 것을 포함하고,
   상기 제2 측정단계는 복수의 제2 온도 측정부에서 측정된 온도의 평균값으로 온도를 산출하는 것을 포함하고,
   상기 제어단계는,
   복수의 챔버 각각의 내부와 외부 온도 차이 중 가장 작은 온도 차이가 나는 챔버를 기준 챔버로 설정하고, 나머지 챔버에는 상기 기준 챔버에 공급되는 열량보다 상기 온도 차이에 대응한 만큼의 열량을 더 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 슬라브 가열방법.
5. 삭제
6. 삭제

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