KR101789568B1 - 스카핑 설비 및 스카핑 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스카핑 설비는 내부 공간을 가지는 후드, 후드 내부 및 외부로 이동 가능하며, 슬라브의 표면을 용융시키는 스카핑 장치, 냉각수를 분사하도록 상기 후드 내부에 설치된 노즐, 슬라브의 선단부가 상기 후드 내부에서 프리 히팅 위치에 도달했는지 여부를 판단하고, 프리 히팅 위치 도달 여부에 따라 상기 노즐로부터의 냉각수 분사 여부를 제어하는 제어부를 포함한다.
따라서, 슬라브가 후드 내부로 진입되기 시작하면서부터 저압수를 분사하지 않고, 선단부가 프리 히팅 위치에 도달하면 저압수를 분사한다. 이에, 고온의 슬라브의 선단부가 프리 히팅 위치 또는 스카핑 시작 위치에 도달하도록 이동하는 동안에 슬라브의 온도가 낮아지고, 슬라브 선단부가 프리 히팅 위치에 도달하면 저압수를 분사하기 때문에, 종래에 비해 슬라브의 벤딩을 억제 또는 방지할 수 있다.

Description

스카핑 설비 및 스카핑 방법{Scarfing equipment and method}

본 발명은 스카핑 설비 및 스카핑 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수 분사에 의한 스카핑 장치의 오작동 및 슬라브 품질 불량 발생을 억제하거나, 방지하는 스카핑 설비 및 스카핑 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소의 연주공정에서는 슬라브가 생산되는데, 이러한 슬라브는 절단되어 일정한 크기를 갖게 되고, 표면 결함이 없는 경우 열연 가열로를 거쳐 열연코일 및 냉연코일로 압연된다. 슬라브에 표면 결함이 있는 경우에는 제품 품질의 저하를 초래하므로, 표면 결함은 제품의 품질 향상을 위해 제거되어야 하며, 슬라브의 표면 결함을 제거하는 작업을 스카핑(scarfing)이라고 한다.

일반적으로 스카핑 장치는 집진 후드 내부에 설치되며, 스카핑 장치로부터 산소와 가스의 불꽃 반응에 의한 화염이 분사되어 슬라브 표면이 가열, 용융되면, 고압 에어를 슬라브를 향해 분사함으로써, 슬라브 결함이 제거된다.

한편, 슬라브의 스카핑 작업 동안에 발생되는 고열은 후드 및 후드 내부에 설치된 각종 부품들을 열화시키고, 스카핑에 의해 발생된 스케일이 후드 내벽 및 후드 내부에 설치된 각종 부품들에 고착될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 후드 내부에 냉각수를 살수하여, 후드 및 후드 내부에 설치된 각종 부품들의 열화 및 스케일 고착을 억제 또는 방지하고 있다.

그런데, 냉각수는 슬라브가 후드 내부로 진입하는 순간부터 상시 또는 항상 분사되고 있으며, 이로 인해 후드 내부에 다량의 수증기가 발생된다. 다량의 수증기는 슬라브의 위치를 감지하는 위치 센서의 오작동의 원인이 되며, 슬라브 벤딩이 가속화되는 문제를 야기시킨다.

한국등록실용 0320894

본 발명은 냉각수 분사에 의한 스카핑 장치의 오작동 및 슬라브 품질 불량 발생을 방지하는 스카핑 설비 및 스카핑 방법을 제공한다.

본 발명은 슬라브의 위치에 따라 냉각수 분사를 자동 제어할 수 있는 스카핑 설비 및 스카핑 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 스카핑 설비는 내부 공간을 가지는 후드; 상기 후드 내부 및 외부로 이동 가능하며, 슬라브의 표면을 용융시키는 스카핑 장치; 냉각수를 분사하도록 상기 후드 내부에 설치된 노즐; 상기 슬라브의 선단부가 상기 후드 내부에서 프리 히팅 위치에 도달했는지 여부를 판단하고, 프리 히팅 위치 도달 여부에 따라 상기 노즐로부터의 냉각수 분사 여부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 후드 외부에 설치되어, 상기 슬라브의 위치를 감지하는 위치 감지 센서; 및 상기 노즐로의 냉각수 공급 여부를 조절하는 밸브를 포함하는 냉각수 조절부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 위치 감지 센서로부터 슬라브의 위치 데이타를 전달받아, 상기 슬라브의 선단부가 상기 프리 히팅 위치에 도달했는지 여부를 판단하고, 상기 프리 히팅 위치 도달 여부에 따라 상기 냉각수 조절부의 동작을 조절하여, 상기 노즐로의 냉각수 공급 여부를 조절한다.

상기 노즐과 연결되어, 상기 노즐로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인을 포함하고, 상기 노즐은, 상기 후드 내부에 설치되어, 상기 스카핑 장치에 의해 용융된 슬라브 표면을 향해 고압의 냉각수를 분사하는 고압수 노즐; 및 상기 후드 내부에 설치되어, 상기 후드 내벽 및 상기 후드 내부에 설치된 스카핑 장치를 포함한 구조체들에 저압수를 분사하는 저압수 노즐;을 포함하며,상기 냉각수 공급 라인은, 상기 고압수 노즐과 연결된 고압수 공급 라인; 및 상기 저압수 노즐 및 스카핑 장치와 연결된 저압수 공급 라인;을 포함하고, 상기 냉각수 조절부는 상기 저압수 공급 라인의 연장 경로 상에 설치된 저압수 조절부를 포함한다.

상기 냉각수 공급 라인의 연장 경로 상에 설치된 메인 밸브를 포함하고, 상기 저압수 조절부는 상기 저압수 노즐 및 스카핑 장치와 상기 메인 밸브 사이에서 상기 저압수 공급 라인의 연통을 제어한다.

상기 프리 히팅 위치는 상기 후드 내부에서 상기 스카핑 장치가 배치된 위치와 대응하는 위치이고, 상기 제어부는 상기 후드로 진입하는 상기 슬라브의 선단부가 상기 스카핑 장치와 대응하는 프리 히팅 위치에 도달하기 전까지 상기 저압수 조절부를 닫고, 상기 제어부는 상기 후드로 진입하는 상기 슬라브의 선단부가 상기 스카핑 장치와 대응하는 프리 히팅 위치에 위치할 때, 상기 저압수 조절부를 오픈시켜, 상기 저압수 노즐로부터 냉각수가 분사되도록 한다.

상기 저압수 조절부는, 상기 냉각수 공급 라인의 연장 경로 상에서, 상기 저압수 노즐 및 스카핑 장치와 상기 메인 밸브 사이에 위치하도록 설치된 제 1 밸브; 상기 냉각수 공급 라인의 연장 경로 상에서 상기 저압수 노즐 및 스카핑 장치와 상기 제 1 밸브 사이에 위치하도록 설치되어, 상기 저압수 공급 라인의 압력을 검출하는 압력 검출기; 상기 제 1 밸브와 연결되어, 상기 압력 검출기에서 측정된 압력에 따라, 상기 제 1 밸브의 오픈 정도를 조절하는 제 2 밸브;를 포함한다.

상기 후드의 일측 외측에서부터 상기 후드 내부 및 상기 후드의 타측 외측까지 연장 되도록 설치되어, 상기 슬라브를 이송시키는 이송부; 상기 고압수 공급 라인의 연장 경로 상에 설치되어, 상기 고압수 노즐로의 냉각수 공급을 조절하는 고압수 조절부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 후드, 스카핑 장치, 이송부 및 고압수 조절부의 동작을 제어한다.

본 발명에 따른 스카핑 방법은 슬라브를 후드 내로 진입시키는 과정; 상기 슬라브의 선단부가 상기 후드 내의 프리 히팅 위치에 도달했는지를 검출하는 과정;상기 슬라브의 선단부가 상기 프리 히팅 위치에 도달한 것으로 판단되면, 저압의 냉각수 분사를 시작하는 과정;을 포함한다.

상기 프리 히팅 위치는 상기 후드 내에 배치되어, 성기 슬라브의 표면을 용융시키는 스카핑 장치가 설치된 주변 공간이며, 상기 슬라브의 선단부가 상기 프리 히팅 위치에 도달한 것으로 판단되면, 상기 후드 내에 설치된 저압수 노즐로부터 상기 후드 내벽 및 상기 후드 내에 위치된 스카핑 장치를 포함한 구조체들을 향해 저압의 냉각수를 분사하기 시작하고, 상기 프리 히팅이 종료되면, 상기 스카핑 장치를 동작시켜, 상기 슬라브 표면을 용융시키고, 상기 슬라브 표면을 향해 냉각수를 분사하는 스카핑 과정을 포함한다.

상기 프리 히팅시키는 과정 전에, 상기 후드 내로 이동중인 슬라브의 선단부가 상기 스카핑 장치를 지나 상기 프리 히팅 위치의 전방 위치인 클로징 위치에 도달했는지를 검출하는 과정; 상기 슬라브의 선단부가 상기 클로징 위치에 도달하면, 상기 슬라브 표면과 인접하도록 스카핑 장치를 상기 슬라브를 향해 이동시키는 클로징 과정; 및 상기 클로징 과정 후에, 상기 슬라브를 상기 프리 히팅 위치를 향해 후진시키는 과정;을 포함한다.

상기 슬라브가 상기 후드 내로 진입하고, 상기 슬라브의 선단이 프리 히팅 위치에 도달하기 전까지 상기 저압수 노즐로부터의 냉각수 분사를 중지시키고, 상기 슬라브의 선단이 상기 프리 히팅 위치에 도달했을 때부터, 상기 슬라브의 스카핑이 종료될때까지 상기 저압수 노즐로부터의 냉각수를 분사한다.

상기 슬라브 표면을 향해 분사되는 냉각수에 비해, 상기 저압수 노즐로부터 분사된 상기 후드 내벽 및 상기 후드 내에 위치된 스카핑 장치를 포함한 구조체들을 향해 분사되는 냉각수의 압력이 상대적으로 낮다.

본 발명의 실시형태에 의하면, 슬라브가 후드 내부로 진입하여, 프리 히팅 위치에 도달하면, 저압수를 분사하기 시작한다. 즉, 슬라브가 후드 내부로 진입되기 시작하면서부터 저압수를 분사하지 않고, 선단부가 프리 히팅 위치에 도달하면 저압수를 분사한다.

따라서, 고온의 슬라브의 선단부가 프리 히팅 위치 또는 스카핑 시작 위치에 도달하도록 이동하는 동안에 슬라브의 온도가 낮아지고, 슬라브 선단부가 프리 히팅 위치에 도달하면 저압수를 분사하기 때문에, 종래에 비해 슬라브의 벤딩을 억제 또는 방지할 수 있다.

또한, 종래에 비해 수증기 발생량을 줄일 수 있으며, 수증기에 따른 위치 감지 센서의 오작동을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스카핑 설비를 개략적으로 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저압수 조절부를 개념적으로 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스카핑 설비에서의 동작을 개념적으로 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스카핑 설비의 동작을 설명하는 순서도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스카핑 설비를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저압수 조절부를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스카핑 설비에서의 동작을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스카핑 설비의 동작을 설명하는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 스카핑 설비는 스카핑 공정 진행 방향으로 연장 형성되어, 슬라브(S)를 지지하여 이송시키는 이송부(100)와, 이송부에 의한 슬라브(S)의 이동 경로 상에 설치되며, 스카핑 중에 발생되는 부산물 또는 스케일 등을 집진하는 후드(200)와, 스카핑 작업 시에 슬라브(S)를 향해 열원 또는 화염 발생을 위한 공정 가스를 분사하는 복수의 스카핑 장치(300)와, 후드(200) 내부에 설치되어 표면으로 고압수(고압의 냉각수)를 분사하여, 용융에 의해 형성된 덧살을 제거하는 고압수 노즐(420)과, 후드(200) 내부에 설치되어, 후드(200) 내벽과 후드(200) 내부에 설치된 스카핑 장치(300)를 포함한 각종 장치 또는 부품에 냉각수를 분사하는 저압수 노즐(410)과, 상기 저압수 노즐(410) 및 스카핑 장치(300)로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인(이하, 저압수 공급 라인(510)), 후드(200)의 외측에 설치되어 슬라브(S)의 위치를 감지하는 위치 감지 센서(600)와, 상기 저압수 공급 라인(510)의 연장 경로 상에 설치되어, 상기 저압수 노즐(410) 및 스카핑 장치(300)로의 저압수 공급을 제어하는 저압수 조절부(710)와, 적어도 후드(200), 스카핑 장치(300), 이송부(100), 저압수 조절부(710) 및 위치 감지 센서(600)와 연동되어, 상기 후드(200), 스카핑 장치(300), 이송부(100), 저압수 조절부(710)의 동작을 제어하는 제어부(720)를 포함한다. 여기서, 저압수 노즐(410)과 고압수 노즐(420) 각각은 분사 방향의 조절이 가능하도록 각도 조절 또는 이동 가능하도록 구성된다.

그리고, 스카핑 설비는 저압수 공급 라인(510)의 연장 경로 상에 설치된 메인 밸브(800)와, 고압수 노즐(420)로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인(이하, 고압수 공급 라인(520))을 포함한다.

또한, 스카핑 설비는 도시되지는 않았지만, 고압수 공급 라인(520)의 연장 경로 상에 설치되어, 고압수 노즐(420)로의 냉각수 공급 여부를 조절하는 밸브(미도시)를 포함하는 고압수 조절부(미도시), 스카핑 장치(300)를 후드(200) 내부와, 후드(200) 외부로 이동시키거나, 상기 후드(200) 내에서 상기 슬라브(S)와 인접하도록 또는 멀리 이격되도록 이동시키는 스카핑 장치 이송부(미도시), 후드(200) 내부에 설치되거나, 또는 후드(200) 내부 및 외부로 이동 가능하도록 구성되며, 불꽃을 점화하는 점화기(미도시)를 포함한다.

여기서, 제어부(720)는 위치 감지 센서(600)로부터 슬라브(S)의 위치 데이타 신호를 전달 받으며, 후드(200), 스카핑 장치(300), 점화기, 이송부(100), 저압수 조절부(710) 및 고압수 조절부의 동작을 제어한다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 제어부(720)는 슬라브(S) 선단의 위치에 따라 저압수 조절부(710)의 동작을 제어하여, 슬라브(S) 선단의 위치에 따라 저압수 노즐(410)로부터의 냉각수 분사 여부를 결정한다.

이송부(100)는 슬라브(S)를 지지하여 슬라브(S)를 스카핑 작업 진행 방향으로 이동시킨다. 즉, 이송부(100)는 슬라브(S)를 후드(200)의 일측 외측에서부터 후드(200) 내부로 이송시키고, 다시 슬라브(S)를 후드(200)의 타측 외측으로 이송시킨다. 실시예에 따른 이송부(100)는 복수의 롤을 구비하는 형태로서, 스카핑 작업 방향으로 나열되어 이격 설치되며, 상부에 슬라브(S)를 안착시켜 지지하는 복수의 지지롤(110), 슬라브(S)를 밀어주는 핀치롤(120)을 포함한다. 여기서 복수의 지지롤(110)은 후드(200)의 일측 외측에서부터 후드(200) 내부, 후드(200)의 타측 외측까지 나열 설치되고, 핀치롤(120)은 슬라브(S)의 진입측에 해당하는 후드(200)의 일측 외측과, 배출측에 해당하는 후드(200)의 타측 외측에 설치될 수 있다.

스카핑 장치(300)는 슬라브(S)를 향해 화염 생성을 위한 공정 가스를 분사하여, 슬라브(S) 표면을 용융시킨다. 여기서 공정 가스는 산소 가스와 연료 가스를 포함하며, 연료 가스는 PG 또는 LNG 가스일 수 있다. 실시예에서는 4개의 스카핑 장치(300)를 마련하여, 슬라브(S)의 상부면, 하부면, 일측면 및 타측면 각각을 향해 산소와 연료 가스를 분사한다. 즉, 스카핑 장치(300)는, 스카핑 작업시에 슬라브(S)의 상측에 위치되는 상부 스카핑 장치, 슬라브(S)의 하측에 위치되는 하부 스카핑 장치, 슬라브의 일측면 및 타측면 각각과 대향하도록 위치되는 측부 스카핑 장치를 포함한다.

이러한 상부 스카핑 장치, 하부 스카핑 장치, 측부 스카핑 장치는 동일한 구성 요소 및 형상을 가지므로, 구성 요소를 설명하는데 있어서 설명의 편의를 위하여 스카핑 장치로 통칭하여 설명한다.

스카핑 장치(300)는 슬라브를 향해 산소 및 연료 가스를 분사하는 슬릿 또는 개구를 가지는 본체와, 본체에 장착되어 본체로 산소 및 연료 가스를 공급하는 매니폴드, 매니폴드 외부를 둘러싸도록 설치된 매니폴드 커버, 본체 외부를 둘러 싸도록 설치된 본체 커버를 포함한다. 여기서, 매니폴드 커버와 본체 커버에는 스카핑 장치의 쿨링을 위한 냉각수가 공급, 순환되며, 상기 냉각수는 후술되는 저압수 조절부를 통해 제어된다.

상술한 스카핑 장치는 스카핑 장치 이송부에 의해, 스카핑 작업 시에 후드 내부에 위치하고, 스카핑 작업을 하지 않을 때에는 후드 외부에 위치하도록 이동 가능하다. 또한, 스카핑 장치 이송부에 의해 상부 스카핑 장치, 하부 스카핑 장치, 측부 스카핑 장치 각각은 상하, 좌우 이동이 가능하도록 구성된다. 즉, 스카핑 작업을 위해 각각이 슬라브와 인접하여 위치하도록 복수의 스카핑 장치가 상호 가까워지도록 이동하거나(closing), 스카핑 작업이 종료된 후에 복수의 스카핑 장치가 상호 멀어지도록 이동 가능하도록 구성된다.

후드(200)는 내부 공간을 가지는 통 형상이며, 스카핑 작업시에 발생된 부산물 또는 스케일 등을 집진한다. 이러한 후드(200)의 일측으로는 슬라브(S)가 진입 또는 인입되며, 타측으로는 슬라브가 배출되며, 후드(200) 내부에는 스카핑 작업 중에 외부로 스카핑 부산물이 나가는 것을 방지하도록 셔터가 설치될 수 있다. 또한, 후드(200) 내부에는 용융된 슬라브(S) 표면을 향해 고압수를 분사하는 고압수 노즐(420), 후드(200) 내벽과 후드(200) 내부에 설치된 장치 또는 부품들에 저압수를 분사하는 저압수 노즐(410), 슬라브(S)를 지지, 이송시키는 지지롤(110)이 설치된다.

고압수 노즐(420)은 후드(200) 내부에 설치되어, 용융된 슬라브(S) 표면을 향해 고압수를 분사하여, 용융에 의해 형성된 덧살을 제거함으로써, 표면 결함을 제거한다. 이러한 고압수 노즐은 복수개로 마련되며, 슬라브의 상측, 하측, 측면과 대향하는 위치에 설치되며, 각각에 고압수 공급 라인(520)이 연결되어 냉각수가 공급된다. 도시 되지는 않았지만, 고압수 공급 라인(520)에는 고압수 노즐(420)로의 냉각수 공급을 조절하는 밸브를 포함하는 고압수 조절부가 설치되며, 고압수 조절부는 제어부(720)와 연동되어, 상기 제어부(720)에 의해 자동 제어된다.

고압수 노즐(420)에서 분사되는 냉각수는 후술되는 저압수 노즐(410)로부터 분사되는 냉각수에 비해 고압이다. 이에, 고압수 노즐에서 분사되는 냉각수를 고압수라 명명한다.

저압수 노즐(410)은 후드(200) 내벽과, 후드(200) 내에 설치된 각종 장치들 예컨대, 복수의 스카핑 장치(300), 지지롤(110), 셔터 등을 향해 냉각수를 분사하여, 슬라브(S)에 의한 열화를 방지하고, 스카핑 중 발생된 스케일의 고착을 방지한다. 이러한 저압수 노즐(410)은 복수개로 구비되며, 각각이 후드(200) 내부에서 살수하고자 하는 대상을 향해 냉각수가 분사될 수 있도록 설치된다. 즉, 복수의 저압수 노즐(410) 중 적어도 하나는 후드(200)의 내벽을 향해, 다른 적어도 하나는 지지롤(110)을 향해, 적어도 다른 하나는 스카핑 장치(300)를 향해, 적어도 다른 하나는 셔터를 향해 설치된다. 물론, 상술한 후드(200) 내벽, 스카핑 장치(300), 지지롤(110) 및 셔터 외에 후드(200) 내부에 설치된 다른 구조체 또는 부품들을 향해 냉각수를 분사하는 저압수 노즐이 더 설치될 수 있다.

저압수 노즐(410)을 통해 분사되는 냉각수는 상술한 바와 같이 타겟인 후드(200) 내벽, 스카핑 장치(300), 지지롤(110), 셔터를 향해 분사되지만, 그 주변으로도 분사된다. 이에 후드(200) 내로 슬라브(S)가 인입되면, 상기 슬라브(S)에도 저압수 노즐에 의한 냉각수가 분사된다.

이러한 복수의 저압수 노즐(410) 각각에는 저압수 공급 라인(510)이 연결되어, 냉각수가 공급된다. 또한, 저압수 공급 라인(510)은 저압수 노즐(410)뿐만 아니라, 스카핑 장치(300)에도 연결되어, 스카핑 장치(300)를 쿨링시키기 위한 냉각수를 공급한다.

여기서, 저압수 노즐(410)을 통해 분사되는 냉각수 및 스카핑 장치(300)로 공급되는 냉각수는 고압수 노즐(420)에서 분사되는 냉각수에 비해 저압이다. 따라서, 저압수 노즐(410)에서 분사되는 냉각수 및 스카핑 장치로 쿨링을 위해 공급되는 냉각수는 저압수로 명명될 수 있다.

저압수 공급 라인(510)은 내부로 냉각수가 흐르는 일종의 배관으로서, 일단이 냉각수 저장부(미도시)에 연결되고, 타단은 복수개로 분기되어 복수의 저압수 노즐(410)과 연결된다. 또한 저압수 공급 라인(510)의 타단은 스카핑 장치(300)의 매니폴드 커버 및 본체 커버와 연결되어, 상기 매니폴드 커버 및 본체 커버 내부로 냉각수를 공급한다.

이런 저압수 공급 라인의 연장 경로 상에는 메인 밸브(800)와 저압수 조절부(710)가 설치된다. 즉, 냉각수 저장부에서 저압수 노즐(410) 및 스카핑 장치(300) 방향으로 메인 밸브(800), 저압수 조절부(710) 순으로 설치된다.

메인 밸브(800)는 냉각수 저장부의 냉각수가 저압수 공급 라인으로 흐를 수 있도록 조절하는 것으로, 실시예에서는 항상 또는 상시 오픈(open)되어 있다.

한편, 종래에는 메인 밸브(800)를 상시 오픈시켜, 항상 후드(200) 내에 저압수가 분사되었다. 즉, 스카핑을 위해 슬라브(S)가 후드(200) 내로 진입하기 시작하면, 메인 밸브(800)를 오픈시키며, 스카핑이 종료되면 메인 밸브를 닫는다. 이를 다른 말로 하면, 슬라브(S)가 후드(200) 내로 진입하기 시작하면서부터, 스카핑이 종료될때까지 후드(200) 내에 저압수를 분사하였다.

그런데, 주조가 종료되어 고온을 유지하고 있는 슬라브(S)가 후드 내로 진입하자마자 냉각수(저압수)를 분사하면, 슬라브가 벤딩(bending)되는 문제가 있다. 이는 슬라브의 온도가 높을수록 변형이 쉽기 때문이다. 또한, 실제 스카핑이 시작되기 전부터 후드 내에 저압수가 분사되고 있기 때문에, 고온의 슬라브와 저압수 간의 온도 차에 의해 후드 내에 수증기가 다량으로 발생되며, 다량의 수증기는 위치 감지 센서의 오작동의 원인이 된다.

따라서, 본 발명에서는 슬라브(S)가 스카핑 시작 위치에 도달하면, 그때부터 저압수를 분사하기 시작한다. 즉, 슬라브(S)가 스카핑을 위해 후드(200) 내로 진입하기 시작할때부터 저압수를 분사하지 않고, 슬라브(S)의 선단부(H)가 스카핑 시작 위치에 도달하면 저압수를 분사하기 시작한다. 이에, 고온의 슬라브(S)의 선단부가 스카핑 시작 위치에 도달하도록 이동하는 동안에 상기 슬라브(S)의 온도가 낮아지고, 슬라브(S) 선단부가 스카핑 시작 위치에 도달하면 저압수를 분사하기 때문에, 종래에 비해 슬라브(S)의 벤딩을 억제 또는 방지할 수 있다. 또한, 종래에 비해 수증기의 발생량이 적어, 수증기로 인한 위치 감지 센서의 오작동을 억제 또는 방지할 수 있다.

이를 위해, 본 발명에서는 메인 밸브와 저압수 노즐 및 스카핑 장치 사이에 해당하는 저압수 공급 라인(510)에 저압수 조절부를 설치하고, 슬라브(S) 선단부의 위치에 따라 저압수 노즐(410) 및 스카핑 장치(300)로의 저압수 공급 여부를 조절한다. 즉, 슬라브 선단부가 스카핑 시작 위치에 도달하면, 저압수 조절부(710)를 오픈하여, 메인 밸브(800)를 통과한 냉각수가 저압수 공급 라인(510)을 통해 저압수 노즐(410) 및 스카핑 장치(300)로 이동할 수 있도록 연통시킨다.

저압수 공급 라인에서 냉각수가 저압수 노즐 및 스카핑 장치로 이동하는 방향을 전방, 그 반대 방향으로 후방이라 정의한다.

저압수 조절부(710)는 저압수 공급 라인(510)의 연장 경로 상에서 메인 밸브(800)의 전방에 설치된다. 보다 구체적으로, 저압수 조절부(710)는 저압수 공급 라인(510)의 연장 경로 상에서 메인 밸브(800)의 전방에 설치된 조절 밸브(710), 저압수 공급 라인(510)의 연장 경로 상에서 조절 밸브의 전방에 순차적으로 설치된 압력 검출부(720) 및 압력 스위치(730)를 포함한다.

조절 밸브(710)는 제어부(720)에서 전달되는 전기적 신호에 의해 제어되는 전자 밸브를 포함한다. 보다 구체적으로 조절 밸브(710)는 저압수 공급 라인의 연장 경로 상에서 메인 밸브(800)의 후단에 설치된 제 1 밸브(711a), 제 1 밸브(711a)에 연결된 배관(711c), 배관(711c)의 연장 경로 상에 설치된 제 2 밸브(711b)를 포함한다. 여기서 제 2 밸브(711b)는 제어부로부터 전달된 신호에 의해 동작하는 전자 밸브 또는 솔레노이드 밸브이며, 제 2 밸브(711b)가 오픈되면, 배관(711c)을 통해 제 1 밸브(711a)로 가스 예컨대 에어(air)가 공급된다. 그리고 제 1 밸브(711a)는 공급되는 가스에 따라 오픈 및 오픈 정도가 조절되는 축 밸브(axial valve)일 수 있다.

상기에서는 조절 밸브(710)가 제 1 및 제 2 밸브(711a, 711b)와 배관(711c)으로 구성되는 것을 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 조절 밸브(710)는 저압수 공급 라인(510)에 설치된 제 1 밸브(711a)만으로 구성되며, 제 1 밸브(711a)가 전자 밸브로 구성될 수 있다.

이하에서는 도 3을 참조하여, 클로징 위치와 앞에서 설명한 스카핑 시작 위치에 대해 설명한다.

설명에 앞서, 슬라브(S)가 후드(200)의 인입측에서 배출측으로의 방향을 전방 또는 앞, 반대 방향을 후방 또는 "뒤"라고 명명한다.

먼저, 스카핑 장치의 "클로징"이라 함은, 슬라브(S)의 표면과 가까워지도록 복수의 스카핑 장치(300)가 상호 가까워지는 동작을 의미한다.

그리고, 스카핑 장치(300)의 클로징 동작은 슬라브(S)의 이동 방향에서 상기 슬라브의 앞부분인 선단부(H)(또는, 헤드부)가 스카핑 장치(300)를 지나, 슬라브 선단부(H)가 후드(200) 내에서 상기 스카핑 장치(300)의 앞에 또는 전방에 위치할 때, 수행한다. 보다 구체적으로, 슬라브(S)의 선단부(H)가 스카핑 장치(300)로부터 소정 거리 예컨대, 0.8m 내지 1.2m 바람작하게는 1m 앞에 위치하고 있을 때, 스카핑 장치(300)를 클로징시킨다. 이때, 스카핑 장치(300)로부터 0.8m 내지 1.2m 바람작하게는 1m의 지점이 클로징 위치(P1)이다.

슬라브 선단부(H)가 클로징 위치(P1)에 도달하면, 슬라브(S)의 이동을 중지시키고, 복수의 스카핑 장치(300)가 슬라브(S)의 표면과 가까워지도록 이동시킨다. 이후, 슬라브(S)를 후진 이동시켜, 슬라브(S)의 선단부(H)가 스카핑 장치(300)와 대응 위치하도록 한다. 그리고 스카핑 장치(300)를 통해 저압의 산소와 연료 가스를 분사하고, 점화기를 동작시켜, 소정 시간 동안 슬라브(S) 표면을 예열 즉, 프리 히팅(preheating)시킨 후, 고압의 산소와 연료 가스를 분사하여 스카핑을 시작한다. 이렇게, 슬라브(S)의 선단부(H)가 스카핑 장치(300)에 대응 위치할 때, 슬라브(S)를 스카핑 하기 시작하므로, 스카핑 장치(300)가 배치된 위치가 스카핑 시작 위치가 된다. 또한, 슬라브 선단부(H)가 스카핑 장치(300)에 대응 위치하면, 스카핑을 시작하기 전에 슬라브를 프리 히팅하므로, 스카핑 시작 위치는 프리 히팅 위치(P2)로 명명될 수 있다.

본 발명에서는 슬라브(S)의 선단부(H)가 프리 히팅 위치(P2)에 위치할 때, 저압수 분사를 시작한다. 즉, 종래에서와 같이 슬라브(S)가 스카핑을 위해 후드(200) 내로 진입을 시작할때부터 복수의 저압수 노즐(410) 및 스카핑 장치(300)로 저압수를 공급하지 않고, 이동중인 슬라브(S)의 선단부(H)가 클로징 위치(P1)에 도달한 후 다시 후진하여, 프리 히팅 위치(P2)에 도달하게 되면, 그때부터 저압수 노즐(410) 및 스카핑 장치(300)로 저압수를 공급하여, 저압수 노즐(410)로부터 저압수 분사를 시작하고, 스카핑 장치(300)로의 저압수 냉각수 공급을 시작한다.

위치 감지 센서(600)는 후드(200)의 외측에 설치되어, 슬라브(S)의 위치를 감지한다. 즉, 위치 감지 센서(600)는 후드(200)와 대응하는 위치에서 상기 후드(200)의 외측에 위치하여, 슬라브(S)가 후드(200) 내로 진입하였는지 여부를 감지한다. 그리고 위치 감지 센서(600)에서 슬라브(S)가 후드(200) 내로 진입된 것으로 감지가 되면, 제어부(720)는 지지롤(110)의 동작에 의한 슬라브(S)의 이동 속도를 이용하여, 슬라브(S) 선단부(H)가 클로징 위치(P1)에 도달했는지 여부를 도출할 수 있고, 다시 슬라브(S)가 후진하여 프리 히팅 위치에 도달했는지 여부를 도출할 수 있다.

물론, 위치 감지 센서(600)가 후드(200)의 외측에서 클로징 위치(P1) 및 프리 히팅 위치(P2) 중 적어도 하나에 대응하여 위치될 수도 있다. 만약, 위치 감지 센서(600)가 클로징 위치(P1)에 대응하여 설치되는 경우, 슬라브(S) 선단부(H)가 클로징 위치(P1)에 도달했는지 여부를 알 수 있으며, 이후 슬라브(S)의 후진 이동 속도를 계산하여 상기 슬라브(S) 선단부(H)가 프리 히팅 위치(P2)에 도달했는지 여부를 연산을 통해 알 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 스카핑 장치의 동작 및 스카핑 방법을 설명한다.

먼저, 이송부(100)를 동작시켜 도 3a에 도시된 바와 같이, 슬라브(S)를 후드(200) 내부로 이동시킨다(S100). 슬라브의 이동 중에, 위치 감지 센서(600)는 슬라브(S)의 위치 즉, 상기 슬라브(S)가 후드 내부로 진입했는지 여부를 감지하며, 이 신호는 실시간으로 제어부(720)로 전달된다.

그리고, 위치 감지 센서(600) 및 제어부(720)는 실시간으로 슬라브(S)의 선단부(H) 스카핑 장치(300)를 지나, 상기 스카핑 장치(300)의 앞에 위치인 클로징 위치에 도달하면(Yes), 슬라브(S)의 이동을 중지한다. 이후, 복수의 스카핑 장치(300)를 슬라브(S)를 향해 이동 즉, 클로징한다(300). 즉, 상부 스카핑 장치가 슬라브의 상부면과 인접하도록, 하부 스카핑 장치가 슬라브 하부면과 인접하도록, 측면부 스카핑 장치가 슬라브의 일측면 및 타측면과 인접하도록 이동시킨다.

스카핑 장치(300)의 클로징이 종료되면, 이송부(100)를 다시 동작시켜 슬라브(S)를 후진시킨다(S400). 그리고 위치 감지 센서(600) 및 제어부(720)는 실시간으로 슬라브(S)의 선단부가 프리 히팅 위치(P2) 또는 스카핑 시작 위치에 도달했는지를 판단한다(S500).

판단 결과, 슬라브 선단부(H)가 프리 히팅 위치(P2)에 도달한 것으로 판단되면, 복수의 스카핑 장치(300)로부터 저압의 산소 및 연료 가스를 분사하고, 점화기를 통해 불꽃을 점화시켜, 슬라브(S)를 예열한다. 여기서 프리 히팅을 위해 분사되는 산소 및 연료 가스는 슬라브(S) 표면을 용융시키지 않는 범위에서 상기 슬라브(S) 표면을 가열하는 온도로서, 후속되는 스카핑 작업에서 분사되는 산소 및 연료 가스의 압력에 비해 낮은 압력으로 분사된다.

또한, 슬라브(S) 선단부(H)가 프리 히팅 위치(P2)에 도달한 것으로 판단되면, 제어부(720)는 저압수 조절부(710)를 제어하여, 복수의 저압수 노즐(410)로 냉각수를 공급한다(S600). 즉, 제어부(720)는 제 2 밸브(711b)를 오픈시키며, 이에 따라 배관(711c)을 통해 제 1 밸브(711a)로 에어가 공급되어 제 1 밸브(711a)가 오픈되고, 따라서 메인 밸브(800)를 통과한 냉각수가 제 1 밸브(711a)를 거쳐 저압수 노즐(410)로 공급되어 후드 내로 분사되고, 스카핑 장치(300)로 냉각수를 공급한다.

이후, 슬라브(S)의 예열이 종료되면, 슬라브(S)를 전방 방향으로 이동시키면서 스카핑을 시작한다(S700). 즉, 스카핑 장치(300)로부터 고압의 산소 및 연료 가스를 분사하여, 슬라브(S) 표면을 용융시키고, 고압수 노즐(420)을 통해 고압수를 분사하여 슬라브 표면의 덧살을 밀어내 제거한다.

소정 길이를 가지는 슬라브(S)의 스카핑이 종료되면, 고압수 노즐(420) 및 저압수 노즐(410) 각각에서의 냉각수 분사를 종료한다.

한편, 슬라브(S)의 스카핑을 실시되는 동안 후드(200) 내부에 저압수가 분사되므로, 고온의 슬라브(S)에 의해 후드 내부가 열화되거나, 후드(200) 내벽 및 후드 내에 설치된 각종 장치에 스카핑 부산물인 스케일이 고착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 슬라브(S)가 후드 내부로 진입하여, 프리 히팅 위치(P2)에 도달하면, 저압수를 분사하기 시작한다. 즉, 슬라브(S)가 후드(200) 내부로 진입되기 시작하면서부터 저압수를 분사하지 않고, 선단부(H)가 프리 히팅 위치(P2)에 도달하면 저압수를 분사한다.

따라서, 고온의 슬라브(S)의 선단부가 프리 히팅 위치(P2) 또는 스카핑 시작 위치에 도달하도록 이동하는 동안에 상기 슬라브(S)의 온도가 낮아지고, 슬라브(S) 선단부(H)가 프리 히팅 위치(P2)에 도달하면 저압수를 분사하기 때문에, 종래에 비해 슬라브의 벤딩을 억제 또는 방지할 수 있다.

또한, 종래에는 슬라브(S)가 후드(200) 내부로 진입할때부터 메인 밸브(800)를 오픈시켜, 후드(200) 내부로 냉각수를 분사하기 시작한다. 즉, 스카핑 작업이 실시되기 전부터 냉각수를 분사하기 시작한다. 이에, 저압수 분사 시간이 길고, 이에 따라 다량의 냉각수와 고온의 슬라브(S) 간의 온도 차에 의해 수증기가 다량 발생되며, 이에 따라 위치 감지 센서의 오작동이 발생된다.

하지만, 본 발명에서는 슬라브 선단부(H)가 스카핑 위치에 도달하면 저압수를 분사하기 때문에, 종래에 비해 수증기 발생량을 줄일 수 있으며, 이에 따라 위치 감지 센서(600)의 오작동을 줄일 수 있다.

100: 이송부 200: 후드
300: 스카핑 장치 410: 고압수 노즐
420: 저압수 노즐 510: 저압수 공급 라인
520: 고압수 공급 라인 600: 위치 감지 센서
710: 저압수 조절부 711a: 제 1 밸브
711b: 제 2 밸브 711c: 배관

Claims (12)

1. 내부 공간을 가지는 후드;
   상기 후드 내부 및 외부로 이동 가능하며, 슬라브의 표면을 용융시키는 스카핑 장치;
   냉각수를 분사하도록 상기 후드 내부에 설치된 노즐;
   상기 슬라브의 선단부가 상기 후드 내부에서 프리 히팅 위치에 도달했는지 여부를 판단하고, 프리 히팅 위치 도달 여부에 따라 상기 노즐로부터의 냉각수 분사 여부를 제어하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 노즐은,
   상기 후드 내부에 설치되어, 상기 스카핑 장치에 의해 용융된 슬라브 표면을 향해 고압의 냉각수를 분사하는 고압수 노즐; 및
   상기 후드 내부에 설치되어, 상기 후드 내벽 및 상기 후드 내부에 설치된 스카핑 장치를 포함한 구조체들에 저압수를 분사하는 저압수 노즐;
   을 포함하는 스카핑 설비.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 후드 외부에 설치되어, 상기 슬라브의 위치를 감지하는 위치 감지 센서; 및
   상기 노즐로의 냉각수 공급 여부를 조절하는 밸브를 포함하는 냉각수 조절부;
   를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 위치 감지 센서로부터 슬라브의 위치 데이타를 전달받아, 상기 슬라브의 선단부가 상기 프리 히팅 위치에 도달했는지 여부를 판단하고, 상기 프리 히팅 위치 도달 여부에 따라 상기 냉각수 조절부의 동작을 조절하여, 상기 노즐로의 냉각수 공급 여부를 조절하는 스카핑 설비.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 노즐과 연결되어, 상기 노즐로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인을 포함하고,
   상기 냉각수 공급 라인은,
   상기 고압수 노즐과 연결된 고압수 공급 라인; 및
   상기 저압수 노즐 및 스카핑 장치와 연결된 저압수 공급 라인;
   을 포함하고,
   상기 냉각수 조절부는 상기 저압수 공급 라인의 연장 경로 상에 설치된 저압수 조절부를 포함하는 스카핑 설비.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 냉각수 공급 라인의 연장 경로 상에 설치된 메인 밸브를 포함하고,
   상기 저압수 조절부는 상기 저압수 노즐 및 스카핑 장치와 상기 메인 밸브 사이에서 상기 저압수 공급 라인의 연통을 제어하는 스카핑 설비.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 프리 히팅 위치는 상기 후드 내부에서 상기 스카핑 장치가 배치된 위치와 대응하는 위치이고,
   상기 제어부는 상기 후드로 진입하는 상기 슬라브의 선단부가 상기 스카핑 장치와 대응하는 프리 히팅 위치에 도달하기 전까지 상기 저압수 조절부를 닫고,
   상기 제어부는 상기 후드로 진입하는 상기 슬라브의 선단부가 상기 스카핑 장치와 대응하는 프리 히팅 위치에 위치할 때, 상기 저압수 조절부를 오픈시켜, 상기 저압수 노즐로부터 냉각수가 분사되도록 하는 스카핑 설비.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 저압수 조절부는,
   상기 냉각수 공급 라인의 연장 경로 상에서, 상기 저압수 노즐 및 스카핑 장치와 상기 메인 밸브 사이에 위치하도록 설치된 제 1 밸브;
   상기 냉각수 공급 라인의 연장 경로 상에서 상기 저압수 노즐 및 스카핑 장치와 상기 제 1 밸브 사이에 위치하도록 설치되어, 상기 저압수 공급 라인의 압력을 검출하는 압력 검출기;
   상기 제 1 밸브와 연결되어, 상기 압력 검출기에서 측정된 압력에 따라, 상기 제 1 밸브의 오픈 정도를 조절하는 제 2 밸브;
   를 포함하는 스카핑 설비.
7. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 후드의 일측 외측에서부터 상기 후드 내부 및 상기 후드의 타측 외측까지 연장 되도록 설치되어, 상기 슬라브를 이송시키는 이송부;
   상기 고압수 공급 라인의 연장 경로 상에 설치되어, 상기 고압수 노즐로의 냉각수 공급을 조절하는 고압수 조절부;
   를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 후드, 스카핑 장치, 이송부 및 고압수 조절부의 동작을 제어하는 스카핑 설비.
8. 슬라브를 후드 내로 진입시키는 과정;
   상기 슬라브의 선단부가 상기 후드 내의 프리 히팅 위치에 도달했는지를 검출하는 과정;
   상기 슬라브의 선단부가 상기 프리 히팅 위치에 도달한 것으로 판단되면, 저압의 냉각수 분사를 시작하는 과정;
   을 포함하고,
   상기 프리 히팅 위치는 상기 후드 내에 배치되어, 상기 슬라브의 표면을 용융시키는 스카핑 장치가 설치된 주변 공간이며,
   상기 슬라브의 선단부가 상기 프리 히팅 위치에 도달한 것으로 판단되면, 상기 후드 내에 설치된 저압수 노즐로부터 상기 후드 내벽 및 상기 후드 내에 위치된 스카핑 장치를 포함한 구조체들을 향해 저압의 냉각수를 분사하기 시작하고,
   상기 프리 히팅이 종료되면, 상기 스카핑 장치를 동작시켜, 상기 슬라브 표면을 용융시키고, 상기 슬라브 표면을 향해 냉각수를 분사하는 스카핑 과정을 포함하는 스카핑 방법.
9. 삭제
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 프리 히팅시키는 과정 전에,
    상기 후드 내로 이동중인 슬라브의 선단부가 상기 스카핑 장치를 지나 상기 프리 히팅 위치의 전방 위치인 클로징 위치에 도달했는지를 검출하는 과정;
    상기 슬라브의 선단부가 상기 클로징 위치에 도달하면, 상기 슬라브 표면과 인접하도록 스카핑 장치를 상기 슬라브를 향해 이동시키는 클로징 과정; 및
    상기 클로징 과정 후에, 상기 슬라브를 상기 프리 히팅 위치를 향해 후진시키는 과정;
    을 포함하는 스카핑 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 슬라브가 상기 후드 내로 진입하고, 상기 슬라브의 선단이 프리 히팅 위치에 도달하기 전까지 상기 저압수 노즐로부터의 냉각수 분사를 중지시키고,
    상기 슬라브의 선단이 상기 프리 히팅 위치에 도달했을 때부터, 상기 슬라브의 스카핑이 종료될때까지 상기 저압수 노즐로부터의 냉각수를 분사하는 스카핑 방법.
12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 슬라브 표면을 향해 분사되는 냉각수에 비해, 상기 저압수 노즐로부터 분사된 상기 후드 내벽 및 상기 후드 내에 위치된 스카핑 장치를 포함한 구조체들을 향해 분사되는 냉각수의 압력이 상대적으로 낮은 스카핑 방법.

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