KR101546191B1 - 소재 냉각 설비 및 이를 사용한 소재 냉각 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부로부터 인입되는 소재에 다수 위치에서 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부; 및 상기 소재의 폭에 따라, 상기 냉각수가 분사되는 위치를 상기 폭에 포함되도록 가변시키는 분사 위치 가변부를 포함하는 것 소재 냉각 설비를 제공한다.

Description

소재 냉각 설비 및 이를 사용한 소재 냉각 방법{EQUIPMENT FOR COOLING STEEL STRIP AND METHOD FOR COLLING STEEL STRIP USING THE SAME}
본 발명은 소재 냉각 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 권취전 고탄소강인 소재를 균일하게 냉각시켜 국부적인 급냉을 방지하여 소재의 결함 파손을 방지할 수 있는 소재 냉각 설비 및 이를 사용한 소재 냉각 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고탄소강은 일반적으로 열연코일 산세 후, 냉간 압연 및 구상화 소둔을 거친다.
이후, 2차 냉간 압연을 통해 최종 압연하고, 제품 형상으로 블랭킹(blanking) 가공하며, Q/T 열처리(Quenching & Tempering)를 통해 최종 재질을 구현 한다.
통상, 열연 코일을 권취하기 전 변태를 완료시키기 위해 냉각대(ROT) 상에서 전단 냉각을 실시하나, 전단 냉각 패턴의 적용시, 열연 코일 에지부가 급격히 냉각되면서 에지부에 취성이 강한 저온조직(베이나이트 또는 마르텐사이트)이 발생하여, 권취 혹은 정정 중 에지부에 크랙이 발생된다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 공개번호 제10-2003-0054974호(공개일: 2003.07.02)가 있다.
본 발명의 목적은, 보다 상세하게는 권취전 고탄소강인 소재를 균일하게 냉각시켜 국부적인 급냉을 방지하여 소재의 결함 파손을 방지할 수 있는 소재 냉각 설비 및 이를 사용한 소재 냉각 방법을 제공함에 있다.
바람직한 양태에 있어서, 본 발명은 외부로부터 인입되는 소재에 다수 위치에서 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부; 및 상기 소재의 폭에 따라, 상기 냉각수가 분사되는 위치를 상기 폭에 포함되도록 가변시키는 분사 위치 가변부를 포함하는 것 소재 냉각 설비를 제공한다.
상기 냉각수 분사부는, 상기 소재의 이동 경로 상부에 간격을 이루어 배치되며, 외부로부터 공급 받은 냉각수를 상기 소재로 분사하는 다수의 분사 노즐과, 상기 다수의 분사 노즐로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급기를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 위치 가변부는, 상기 소재의 폭 방향을 따라 상기 다수의 분사 노즐의 위치를 안내하는 가이드 로드와, 상기 다수의 분사 노즐을 상기 가이드 로드를 따라 위치를 가변시키는 다수의 직선 모터와, 상기 소재의 폭을 측정하는 폭 측정 센서와, 상기 측정한 폭의 범위 내에 상기 다수의 분사 노즐이 배치되도록 상기 다수의 직선 모터의 구동을 제어하는 제어기를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 측정한 폭 범위 내에는, 상기 다수의 분사 노즐로부터 분사되는 냉각수 분사 영역이 포함되는 것이 바람직하다.
상기 위치 가변부는, 온도 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 온도 센서는 상기 폭 범위 내의 상기 소재의 온도를 측정하고, 측정한 온도를 상기 제어기로 전송한다.
상기 제어기는, 상기 폭 범위 내에서 측정되는 온도가 설정된 오차 범위 내에 포함되도록 상기 다수의 직선 모터를 사용하여 상기 다수의 분사 노즐의 위치를 가변시키는 것이 바람직하다.
상기 냉각수 공급기는, 냉각수가 저장되는 냉각수 저장기와, 상기 다수의 분사 노즐과 연결되는 다수의 냉각수 공급관과, 상기 냉각수 저장기로부터 상기 다수의 냉각수 공급관으로 냉각수를 공급하는 다수의 공급 모터를 구비한다.
상기 제어기는, 상기 폭 범위 내에서 측정되는 온도가 설정된 오차 범위 내에 포함되도록 상기 다수의 공급 모터를 통해, 상기 다수의 분사 노즐로부터 분사되는 냉각수 분사량을 가변 조절하는 것이 바람직하다.
다른 양태에 있어서, 본 발명은 상기 소재 냉각 설비를 사용하는 소재 냉각 방법을 제공한다.
본 발명은, 권취전 고탄소강인 소재를 균일하게 냉각시켜 국부적인 급냉을 방지하여 소재의 결함 파손을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 소재 냉각 설비의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 냉각수가 분사되는 소재를 보여주는 평면도이다.
도 3a는 비교예1,2에 따르는 조직 사진과, 경도 측정 결과를 보여주는 도면이다.
도 3b는 실시예1,2에 따르는 조직 사진과, 경도 측정 결과를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 소재 냉각 설비를 설명한다.
도 1은 본 발명의 소재 냉각 설비의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 냉각수가 분사되는 소재를 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조 하면, 본 발명의 소재 냉각 설비는 크게 본체(미도시)와, 냉각수 분사부(100)와, 위치 가변부(200)로 구성된다.
본체에는 소재(10)가 이동되는 이동 경로가 형성된다. 상기 소재(100)는 열연 코일인 것이 바람직하다.
상기 냉각수 분사부(100)는 소재(10)의 상부에 위치되도록 본체에 설치된다.
상기 냉각수 분사부(100)는 다수의 분사 노즐(110)과, 냉각수 공급기(120)로 구성된다.
상기 다수의 분사 노즐(110)은 소재(10)의 상부에서, 소재(10)의 폭 방향을 따라 간격을 이루어 배치된다.
상기 다수의 분사 노즐(110)은 냉각수 공급기(120)로부터 공급받은 냉각수를 소재(10)의 상면에 분사한다.
상기 냉각수 공급기(120)는 냉각수 저장기(121)와, 다수의 냉각수 공급관(122)과, 다수의 공급 모터(123)로 구성된다.
상기 다수의 냉각수 공급관(122)은 냉각수 저장기(121)와, 다수의 분사 노즐(110) 각각을 연결하여, 냉각수를 냉각수 저장기(121)로부터 각 분사 노즐(110)로 공급하는 유로를 형성한다.
상기 다수의 공급 모터(123)는 각 냉각수 공급관(122) 상에 설치되며, 각 분사 노즐(110)로 냉각수를 강제 공급하는 역할을 한다.
한편, 본 발명에 따르는 위치 가변부(200)는 가이드 로드(210)와, 다수의 직선 모터(220)와, 폭 측정 센서(230)와, 제어기(240)로 구성된다.
상기 가이드 로드(210)는 소재(10)의 상부에서 소재(10)의 폭 방향을 따라 배치되고, 다수의 분사 노즐(110)은 상기 가이드 로드(210)에서 활주 가능하도록 배치된다.
상기 다수의 직선 모터(220)는 제어기(240)로부터 제어 신호를 받아 각 분사 노즐(110)을 가이드 로드(210) 상에서 위치를 이동시키는 장치이다.
상기 폭 측정 센서(230)는 소재(10)의 폭을 측정하는 센서로, 소재(10)의 양측부까지의 거리를 측정하여 소재(10)의 폭(W)을 측정하는 광센서 또는 초음파 센서를 사용할 수도 있고, 이미지 센서를 사용하여 화상 처리 후 소재(10)의 폭(W)을 측정하는 센서를 사용할 수도 있다.
상기 제어기(240)는 상기 폭 측정 센서(230)로부터 측정된 소재(10)의 폭(W)의 범위 내에 상기 다수의 분사 노즐(110)이 배치되도록 상기 다수의 직선 모터(220)의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 도 2에 도시되는 바와 같이, 상기 측정한 폭(W) 범위 내에는, 상기 다수의 분사 노즐(110)로부터 분사되는 냉각수 분사 영역(A)이 포함되는 것이 좋다.
상기의 구성을 참조 하면, 인입되는 소재(10)의 폭(W)을 측정하고, 측정한 폭(W) 범위 내에 분사 노즐들(110)로부터 분사되어 형성되는 냉각수 분사 영역들(A)이 포함되도록 하여 냉각수를 분사하여 소재(10)를 냉각시킨다.
다음은 하기의 [표 1]을 참조하여, 본 발명의 실시예 및 비교예를 설명한다.
비교예 1과 실시예 1 및, 비교예 2와 실시예 2는 서로 동일한 강종을 사용한다.
비교예들은, 소재의 폭에 따라 분사 노즐들의 위치를 변경하지 않고 냉각수를 분사하여 소재를 냉각시킨 예이다.
실시예들은, 본 발명에 따르는 실시예로, 소재의 폭에 따라 분사 노즐들의 위치를 변경하여 냉각수를 분사하여 소재를 냉각시킨 예이다.
[표 1]
Figure 112014061389477-pat00001
상기 비교예1,2는 모두 공통적으로 깨짐이 발생한 결과를 보이고, 상기 실시예1,2는 모두 깨짐이 발생되지 않은 결과를 보인다.
도 3a는 비교예1,2에 따르는 조직 사진과, 경도 측정 결과를 보여주는 도면이고, 도 3b는 실시예1,2에 따르는 조직 사진과, 경도 측정 결과를 보여주는 도면이다.
또한, 도 3a 및 도 3b를 참조 하면, 비교예(재)에서의 조직 관찰 사진과, 경도 측정 결과 대비, 본 발명에 따르는 실시예(재)에서는 미세 조직이 형성되는 결과를 사진을 통해 알 수 있고, 경도 측정 결과 또한 실시예 대비 낮은 결과치를 보이는 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면 폭방향 재질 및 미세조직이 균일해 졌음을 알 수 있다.
한편, 도면에 도시되지 않았지만, 본 발명에 따르는 위치 가변부(200)는 온도 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 온도 센서는 상기 폭(W) 범위 내의 상기 소재(10)의 온도를 측정하고, 측정한 온도를 상기 제어기(240)로 전송할 수 있다.
상기 제어기(240)는 상기 폭(W) 범위 내에서 측정되는 온도가 설정된 오차 범위 내에 포함되도록 상기 다수의 직선 모터(220)를 사용하여 상기 다수의 분사 노즐(110)의 위치를 가변시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 분사 노즐들 위치를 가변시키는 요인을 상술한 소재의 폭을 포함하여, 소재의 폭 방향을 따르는 다수의 냉각수 분사 영역에서의 온도가 서로 설정된 오차 범위에 포함되도록 분사 노즐들의 위치를 재보정할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따르는 제어기(240)는 소재(10)의 폭(W) 범위 내에서 측정되는 온도가 설정된 오차 범위 내에 포함되도록 상기 다수의 공급 모터(123)를 통해, 상기 다수의 분사 노즐(110)로부터 분사되는 냉각수 분사량을 가변 조절할 수도 있다.
이에 따라, 실질적으로 분사 노즐들로부터 분사되어 형성되는 냉각수 분사 영역의 넓이를 분사량 조절을 통해 가변시킴으로써, 다수의 냉각수 분사 영역에서의 온도 편차를 효율적으로 줄여 균일하게 냉각시킬 수 있는 잇점을 갖는다.
상기의 구성 및 작용을 통해, 본 발명에 따르는 실시예는 권취전 고탄소강인 소재를 균일하게 냉각시켜 국부적인 급냉을 방지하여 소재의 결함 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는 소재의 에지부 깨짐 및 짱구를 방지함으로써 최종 제품의 실수율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 소재 냉각 설비 및 이를 사용한 소재 냉각 방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 소재
100 : 냉각수 분사부
110 : 분사 노즐
120 : 냉각수 공급기
200 : 위치 가변부
210 : 가이드 로드
220 : 직선 모터
230 : 폭 측정 센서
240 : 제어기

Claims (6)

  1. 외부로부터 인입되는 소재에 다수 위치에서 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부; 및
    상기 소재의 폭에 따라, 상기 냉각수가 분사되는 위치를 상기 폭에 포함되도록 가변시키는 분사 위치 가변부를 포함하되,
    상기 위치 가변부는 온도 센서를 더 구비하고,
    상기 온도 센서는 상기 폭 범위 내의 상기 소재의 온도를 측정하고, 측정한 온도를 상기 제어기로 전송하고,
    상기 제어기는 상기 폭 범위 내에서 측정되는 온도가 설정된 오차범위 내에 포함되도록 다수의 직선 모터를 사용하여 다수의 분사노즐의 위치를 가변시키는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각수 분사부는,
    상기 소재의 이동 경로 상부에 간격을 이루어 배치되며, 외부로부터 공급 받은 냉각수를 상기 소재로 분사하는 다수의 분사 노즐과,
    상기 다수의 분사 노즐로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급기를 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 설비.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 위치 가변부는,
    상기 소재의 폭 방향을 따라 상기 다수의 분사 노즐의 위치를 안내하는 가이드 로드와,
    상기 다수의 분사 노즐을 상기 가이드 로드를 따라 위치를 가변시키는 다수의 직선 모터와,
    상기 소재의 폭을 측정하는 폭 측정 센서와,
    상기 측정한 폭의 범위 내에 상기 다수의 분사 노즐이 배치되도록 상기 다수의 직선 모터의 구동을 제어하는 제어기를 구비하되,
    상기 측정한 폭 범위 내에는, 상기 다수의 분사 노즐로부터 분사되는 냉각수 분사 영역이 포함되는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 설비.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 위치 가변부는, 온도 센서를 더 구비하되,
    상기 온도 센서는 상기 폭 범위 내의 상기 소재의 온도를 측정하고, 측정한 온도를 상기 제어기로 전송하고,
    상기 제어기는,
    상기 폭 범위 내에서 측정되는 온도가 설정된 오차 범위 내에 포함되도록 상기 다수의 직선 모터를 사용하여 상기 다수의 분사 노즐의 위치를 가변시키는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 설비.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 냉각수 공급기는,
    냉각수가 저장되는 냉각수 저장기와,
    상기 다수의 분사 노즐과 연결되는 다수의 냉각수 공급관과,
    상기 냉각수 저장기로부터 상기 다수의 냉각수 공급관으로 냉각수를 공급하는 다수의 공급 모터를 구비하되,
    상기 제어기는,
    상기 폭 범위 내에서 측정되는 온도가 설정된 오차 범위 내에 포함되도록 상기 다수의 공급 모터를 통해, 상기 다수의 분사 노즐로부터 분사되는 냉각수 분사량을 가변 조절하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 설비.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 소재 냉각 설비를 사용하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 방법.
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