KR101819288B1

KR101819288B1 - 처리수 제거장치

Info

Publication number: KR101819288B1
Application number: KR1020150166346A
Authority: KR
Inventors: 민관식; 이필종; 강종훈; 권휘섭
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2018-01-17
Also published as: KR20170061757A

Abstract

본 발명의 일 실시예는 소재 표면에 잔류되는 처리수를 효과적으로 제거하기 위한 처리수 제거장치를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 처리수 제거장치는 소재 상부에 잔류된 처리수의 진행을 차단하도록 제공되는 적어도 하나의 핀치롤; 상기 소재의 이동선상의 상부에 제공되어 상기 핀치롤을 승강시키도록 연결되는 각각의 승강유닛; 및 상기 소재의 진입시 상기 핀치롤이 상기 소재에 밀착되도록 상기 승강유닛의 승, 하강을 제어하는 제어유닛;을 포함한다.

Description

처리수 제거장치 {TREATMENT WATER REMOVING APPARSTUS}

본 발명은 스트립 등의 소재 표면을 냉각 처리하는데 사용된 처리수를 제거하기 위한 처리수 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 철강 제품은 그 소재의 목적에 따른 각각의 제조 과정이 있으며, 그 중 높은 강도를 요구하는 제품(TMCP, API, AHSS 등)은 그 소재의 특성을 만들기 위해 냉각 공정이 필수적이다.

이와 같은 철강 제품 즉, 후판 등의 소재를 냉각하기 위해 통상적으로 냉각수(물), 공기, 기체 등을 소재에 가하여(분사 또는 주수하여) 소재를 냉각하는 방법이 주로 사용된다.

이때, 요구되는 유체를 소재의 길이방향, 폭 방향으로 균일하게 분사하기 위해서 냉각 유체를 분사할 수 있는 노즐 등이 구비된 분사헤드가 이용된다.

즉, 소재의 냉각을 위해 냉각 유체, 일례로 냉각수가 분사된 경우, 소재를 냉각하는데 사용된 처리수는 소재의 상부에 잔류된 상태에서 진행될 수 있다. 특히 소재의 하부는 처리수가 낙하하게 되는 반면에, 소재의 상부에는 처리수가 잔류된 상태로 진행될 수 있다.

이러한 처리수는 소재의 상부에 잔류됨에 따라 상부의 분사헤드에서 분사된 냉각수가 소재의 표면에 충돌하는 압력을 감소시키고, 처리수에 의한 지속적인 냉각이 이루어짐에 따라 최초 요구되는 수준 이상으로 냉각이 이루어질 수 있다.

따라서, 종래에는 철강 냉각 특히, 후판 등의 소재를 냉각하는 과정에서 소재의 표면에 잔류된 처리수를 제거할 필요가 있으나, 실질적으로 연속 이동 공정중에 처리수를 제거하기에는 많은 어려움이 있다.

이에, 종래에는 도 1과 같이, 길이방향으로의 처리수의 이동을 차단하고, 전반적으로 고르게 체류수를 분포시키기 위해 체류수 차단 스프레이 및 핀치롤(pinch roll)(P) 등을 사용하고 있다.

그러나, 종래에 냉각 구간에서 분사되는 냉각수가 많을 경우, 소재(S)의 상부에 다량의 처리수(W)가 잔류하게 되며, 통판속도가 느린 공정에서는 핀치롤(P)이나 체류수 차단 스프레이만으로는 처리수를 충분히 제거할 수 없는 한계가 있다.

이와 같이, 소재 상부의 처리수가 충분히 제거되지 못할 경우, 소재(S)의 과냉으로 이어져 소재(S)의 냉각 종료시 온도를 필요 이상으로 낮출 수 있고, 특히 소재(S)의 온도가 100℃ 미만일 경우, 소재(S) 자체의 온도에 의해 처리수를 증발시킬 수 없으며, 이로 인해 소재(S)가 잔류된 처리수(W)에 의해 부식이 발생할 우려가 있고, 하부 공정에서도 품질상의 영향을 줄 우려가 있다.

본 발명의 일 실시예는 소재 표면에 잔류되는 처리수를 효과적으로 제거하기 위한 처리수 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 처리수 제거장치는 소재 상부에 잔류된 처리수의 진행을 차단하도록 제공되는 적어도 하나의 핀치롤; 상기 소재의 이동선상의 상부에 제공되어 상기 핀치롤을 승강시키도록 연결되는 각각의 승강유닛; 및 상기 소재의 진입시 상기 핀치롤이 상기 소재에 밀착되도록 상기 승강유닛의 승, 하강을 제어하는 제어유닛;을 포함한다.

또한, 상기 승강유닛은 상기 소재 상부의 구조물에 설치되며, 신축되는 작동로드가 구비된 실린더와, 상기 실린더의 작동로드에 회전 가능하게 연결되어 상기 핀치롤을 회전 가능하게 지지하는 지지바를 포함할 수 있다.

또한, 상기 핀치롤 및 상기 승강유닛은 상기 소재에 냉각수를 분사하는 냉각공정의 후단에 제공될 수 있다.

또한, 상기 제어유닛은 상기 소재가 상기 핀치롤의 하부로 진입되었는지를 감지하는 감지센서와, 상기 감지센서에 상기 소재의 진입이 감지되면, 상기 승강유닛이 하강하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어유닛은 상기 소재의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 온도센서에 측정된 상기 소재의 온도가 설정온도 미만일 경우, 상기 승강유닛이 상기 핀치롤을 하강하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 소재의 표면으로 가스를 분사하는 적어도 하나의 가스분사유닛을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가스분사유닛은 상기 소재의 상부에서 가스를 분사하는 제1가스분사노즐과, 상기 제1가스분사노즐과 연결되어 가스를 공급하는 가스공급부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1가스분사노즐은, 상기 소재의 진행방향의 역방향으로 경사지게 배치될 수 있다.

또한, 상기 소재의 하부에서 가스를 분사하는 제2가스분사노즐과, 상기 제2가스분사노즐과 연결되어 가스를 공급하는 가스공급부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 핀치롤과 상기 가스분사유닛은 교번적으로 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 표면에 잔류하는 처리수를 효과적으로 제거할 수 있고, 잔류된 처리수가 적거나 소재의 온도가 충분히 높은 경우 핀치롤을 소재로부터 이격시킬 수 있어 온도 조절을 더욱 용이하게 할 수 있으며, 처리수를 제거하기 위한 핀치롤이 소재의 선단부에 걸리지 않도록 승강가능한 구조로 제공되어 소재의 진행과정중 핀치롤에 의한 진행불량을 방지할 수 있고, 소재의 평탄 정도에 따라 핀치롤의 가압력을 조절할 수 있어 소재의 진행시 발생할 수 있는 설비 사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 핀치롤 사이에서 소재에 잔류된 처리수를 도시한 사시도.
도 2는 일반적인 열간압연공정을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리수 제거장치를 도시한 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리수 제거장치의 핀치롤 및 승강유닛을 도시한 정면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리수 제거장치의 운용순서를 도시한 플로우차트.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 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 일반적인 열간압연공정을 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리수 제거장치를 도시한 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리수 제거장치의 핀치롤 및 승강유닛을 도시한 정면도이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예의 처리수 제거장치(100)는, 소재의 표면에 잔류된 처리수를 제거하는데 활용될 수 있으며, 처리수의 제거를 통해 소재의 냉각온도를 조절할 수 있다.

일례로 소재가 연속적으로 진행하는 공정인, 열간압연공정은, 도 1과 같이 가열공정(reheating furnace)(10), 조압연 공정(roughing mill)(12), 중간 조압연 및 마무리 압연 공정(finishing mill)(14)으로 나누어진다. 마무리 압연 공정(14)을 거친 열연 강판과 같은 소재(S)는 냉각공정(16)에서 냉각장치의 일례인 런-아웃 테이블(run-out table) 설비(20)에서 냉각을 통해서 목표 온도로 냉각되며, 이후 권취(coiling) 공정(18)을 거쳐 코일 형태로 권취된다. 그리고, 권취가 완료된 강판(S)은 코일 야드(coil yard)에서 공냉을 통해서 상온까지 냉각된 후, 검사 및 교정을 하는 정정(SPM)라인으로 공급된다.

본 실시예의 처리수 제거장치(100)는, 냉각공정(16)에서 소재(S)에 분사되어 소재(S)를 냉각한 후, 소재(S)의 이동에 의해 후공정으로 배출된 소재(S) 표면의 처리수를 제거할 수 있다.

이를 위해, 본 실시예의 처리수 제거장치(100)는 소재(S) 상부에 잔류된 처리수의 진행을 차단하도록 제공되는 적어도 하나의 핀치롤(110)과, 핀치롤(110)을 승강하기 위한 승강유닛(120)을 포함할 수 있다.

승강유닛(120)은 소재(S)의 이동선상의 상부에 제공되어 소재(S)의 진입에 따라 핀치롤(110)을 소재(S)에 밀착하거나, 핀치롤(110)이 소재(S)의 이동선상으로부터 이격되도록 증강작동할 수 있다.

이를 위해, 처리수 제거장치(100)는 소재(S)의 진입 여부를 감지하여 승강유닛(120)의 승, 하강 작동을 제어하기 위한 제어유닛(130)을 포함할 수 있다.

승강유닛(120)은 소재(S) 상부의 구조물에 설치될 수 있으며, 구조물의 상부에 힌지 등을 매개로 회전 가능하게 제공될 수 있다.

구체적으로, 승강유닛(120)은 신축되는 작동로드(124)가 구비되는 실린더(122)를 포함할 수 있다.

또한, 작동로드(124)의 단부에는 핀치롤(110)을 회전 가능하게 지지하는 지지바(126)가 힌지 등의 회전연결부(127)를 매개로 회전 가능하게 연결될 수 있다.

지지바(126)는 한 쌍으로 이루어져 핀치롤(110)의 양단부를 지지하도록 연결될 수 있으며, 지지바(126) 사이에는 흔들림을 방지하기 위해 중간바(128)가 제공될 수 있다.

바람직하게는 실린더(122)는 공압에 의해 작동하는 공압실린더(122)로 제공될 수 있으며, 이에 따라 핀치롤(110)이 소재(S)에 밀착되는 과정에서 발생하는 압력을 공압실린더(122)로 흡수할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 승강유닛(120)은, 핀치롤(110)이 소재(S)에 밀착되는 과정에서 소재(S)의 평탄화 정도에 따라 핀치롤(110)의 높낮이가 변할 수 있으며, 이때 핀치롤(110)을 지지하는 지지바(126)가 회전연결부(127)를 축으로 회전하며 높낮이 변화를 흡수할 수 있다.

이와 같이, 승강유닛(120)은 소재(S)의 평탄화 정도에 따라 핀치롤(110)이 자유롭게 승강하게 되므로, 핀치롤(110)에 무리한 하중이 가해지는 것을 방지할 수 있고, 따라서 평탄도가 매우 불량한 소재(S)가 통과하더라도 대응할 수 있어 핀치롤(110)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이러한, 핀치롤(110) 및 승강유닛(120)은 냉각공정(16), 예컨대 소재(S)에 냉각수를 분사하는 ROT 설비(20)의 후단에 제공될 수 있으며, ROT설비에서 소재(S)에 분사된 후 표면에 잔류된 처리수가 다음 공정으로 넘쳐 흐르는 것을 차단할 수 있다.

한편, 제어유닛(130)은 소재(S)가 핀치롤(110)의 하부로 진입되었는지를 감지하는 감지센서(132)와, 이 감지센서(132)에 소재(S)의 진입이 감지되면 승강유닛(120)이 핀치롤(110)을 하강하도록 제어하는 제어부(134)를 포함할 수 있다.

핀치롤(110)은 소재(S)의 선단부가 핀치롤(110)의 하부를 통과한 후, 소재(S)에 밀착될 수 있으며, 이에 소재(S) 선단부의 불규칙한 평탄도 또는 선단부 들림 등에 의해 핀치롤(110)과 접촉되는 것을 차단할 수 있고, 이로 인해 소재(S)의 이동과정에서 핀치롤(110)에 걸려 진행 불량이 발생하는 트러블을 방지할 수 있다.

본 실시예에서 핀치롤(110)은 소재(S)의 상부에 제공되는 것으로 설명하고 있으나, 소재(S)의 하부에도 제공되는 것도 가능하다.

또한, 제어유닛(130)은 소재(S)의 온도를 측정하는 온도센서(136, 138)를 포함할 수 있다. 바람직하게는 온도센서(136, 138)는 적어도 2곳에 설치될 수 있으며 냉각공정(16)의 출구에 위치되어 소재(S)의 진입 온도를 측정하는 제1온도센서(136)와, 최종 완료 시점의 온도를 측정하는 제2온도센서(138)로 구분될 수 있다.

제어부(134)는 이 제1 및 제2온도센서(136, 138)에 측정된 소재(S)의 온도가 설정온도 미만일 경우, 승강유닛(120)이 핀치롤(110)을 하강하도록 제어할 수 있다.

이와 같이, 제어유닛(130)은, 소재(S)의 온도가 설정온도보다 높을 경우, 소재(S) 표면의 처리수를 제거하지 않을 수 있으며, 이에 따라 소재(S)의 온도가 설정온도로 냉각되도록 유도할 수 있다.

한편, 본 실시예의 처리수 제거장치(100)는, 소재(S)의 표면으로 가스를 분사하는 적어도 하나의 가스분사유닛(140)을 더 포함할 수 있다.

가스분사유닛(140)은, 소재(S)의 표면으로 50℃ 이상의 뜨거운 공기 또는 불활성 기체, 바람직하게는 습도가 낮은 불활성 기체를 분사할 수 있다.

이를 위해, 가스분사유닛(140)은 소재(S)의 상부에서 가스를 분사하는 제1가스분사노즐(142)과, 제1가스분사노즐(142)과 연결되어 가스를 공급하는 (도시되지 않은) 가스공급부를 포함할 수 있다. 가스공급부는, 자체 발열 기기를 포함할 수 있고, 그 외에도 열원, 일례로 압연 공정에서의 가열로 열원 또는 열교환기 등의 열을 이용하여 공기를 가열시켜 공급할 수 있다. 또한, 가스공급부는 불활성가스를 공급할 수 있으며, 이를 위해 질소, 아르곤 등의 불활성 가스가 저장된 불활성 가스 저장탱크와, 불활성 가스 저장탱크에 연계되어 불활성 가스를 공급하는 펌핑수단을 포함할 수 있다.

이러한 가스분사유닛(140)은, 소재(S)의 이동선상을 높은 분위기 온도로 형성할 수 있으며, 이에 따라 표 1과 같이 소재(S) 표면의 포화 수증기량이 증가되어 소재(S) 표면에 잔류된 처리수의 증발이 효과적으로 일어날 수 있다.

바람직하게는 제1가스분사노즐(142)은, 소재(S)의 진행방향의 역방향으로 경사지게 배치될 수 있다. 제1가스분사노즐(142)은, 소재(S)의 진행방향의 역방향으로 경사지게 배치됨에 따라 처리수가 후공정으로 흘러가는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 가스분사유닛(140)은 소재(S)의 하부에서 가스를 분사하는 제2가스분사노즐(144)을 포함할 수 있고, 제2가스분사노즐(144)와 연결되어 가스를 공급하는 (도시되지 않은) 가스공급부가 연결될 수 있다.

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 높은 온도와 낮은 습도의 분위기를 만들수록 소재(S) 표면의 처리수의 증발이 활성화되어 처리수 제거에 효과적임을 알 수 있다. 일반적으로 낮은 온도까지 식은 압연재는 소재(S) 표면에 많은 량의 처리수가 잔류된 상태일 수 있고, 냉각공정의 출구에서는 소재(S)의 이동속도가 빠르기 때문에 가스의 분사만으로는 처리수를 효과적으로 제거할 수 없다.

따라서, 본 실시예는 냉각공정의 출구에 제공된 핀치롤(110)과, 가스분사유닛(140)을 이용하여 처리수를 효과적으로 제거할 수 있다.

바람직하게는, 본 실시예에서 핀치롤(110)과 가스분사유닛(140)은 교번적으로 제공되는 것도 가능하다.

전술된 본 실시예의 처리수 제거장치(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리수 제거장치의 운용순서를 도시한 플로우차트이다.

먼저, 소재(S)는 냉각공정(16)에서 냉각수가 분사되며 냉각되며 진행된다. 이후 제1 온도센서(136)를 이용하여 소재(S)가 냉각공정의 출구로부터 나올 때 목표로 설정된 소재(S)의 온도를 측정하고, 이를 제어부(134)로 전달하여 소재(S) 생산라인의 설정온도와 비교한다(S11, S12, S13 참조).

이때, 제어부(134)는 측정된 소재(S)의 목표온도가 설정온도보다 낮을 경우, 가스분사유닛(140)으로부터 고온, 저습한 가스가 분사되도록 제어한다(S14 참조).

또한, 제어유닛(130)은 감지센서(132)를 이용하여 소재(S)가 핀치롤(110) 하부를 통과하는지 감지하고, 소재(S)가 핀치롤(110) 하부를 통과하면 승강유닛(120)을 제어하여 핀치롤(110)이 소재(S)에 밀착되도록 하강한다(S15, S16 참조).

이와 같이, 처리수 제거장치(100)는 소재(S)의 목표온도가 설정온도보다 낮을 경우, 가스분사유닛(140)과, 핀치롤(110)을 이용하여 처리수를 신속하게 제거한다.

한편, 냉각공정의 출구로부터 나온 소재(S)의 목표온도가 설정온도보다 높을 경우, 가스분사유닛(140) 및 핀치롤(110)에 연계된 승강유닛(120)을 작동시키지 않는다. 이는 소재(S)의 온도가 높을 경우, 처리수가 남아 있더라도 소재(S) 자체의 열로 인하여 빠른 시간 안에 모두 증발하기 때문이며, 이 과정에서 소재(S)의 냉각이 이루어져 설정 온도로 맞춰질 수 있다.

또한, 제2 온도센서(138)를 이용하여 소재(S)가 이동하는 최종 구간에서의 온도를 측정하고, 측정된 온도가 최종 설정온도보다 낮을 경우, 가스분사유닛(140)으로부터 고온, 저습한 가스가 분사되도록 제어한다(S17, S18, S14 참조).

이와 같이, 처리수 제거장치(100)는 소재(S)의 최종 구간에서의 온도가 최종 설정온도보다 낮을 경우, 가스분사유닛(140)과, 핀치롤(110)을 이용하여 처리수를 신속하게 제거하여, 소재(S) 표면의 처리수에 의한 과냉각을 방지할 수 있다.

한편, 소재(S)가 이동하는 최종 구간에서의 측정된 온도가 최종 설정온도보다 높을 경우, 가스분사유닛(140)으로부터 가스가 분사되지 않도록 제어하고, 승강유닛(120)을 제어하여 핀치롤(110)이 소재(S)의 이동선상으로부터 상승하도록 제어할 수 있다(S19 참조).

마지막으로, 제어유닛(130)은 감지센서(132)를 이용하여 소재(S)가 핀치롤(110) 하부를 통과하였음을 감지하면, 작동을 종료하거나 또는 다음 소재(S)가 공급되기까지 대기한다(S20 참조).

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

100: 처리수 제거장치 110: 핀치롤
120: 승강유닛 122: 실린더
124: 작동로드 126: 지지바
128: 중간바 130: 제어유닛
132: 감지센서 134: 제어부
136: 제1온도센서 138: 제2온도센서
140: 가스분사유닛 142: 제1가스분사노즐
144: 제2가스분사노즐

Claims

일방향으로 이동하는 소재 상부에 잔류된 처리수의 진행을 차단하도록 제공되는 적어도 하나의 핀치롤;
상기 소재의 이동선상의 상부에 제공되어 상기 핀치롤을 승강시키도록 연결되는 각각의 승강유닛; 및
상기 소재의 진입시 상기 핀치롤이 상기 소재에 밀착되도록 상기 승강유닛의 승, 하강을 제어하는 제어유닛;
을 포함하며,
상기 핀치롤 및 상기 승강유닛은 상기 소재에 냉각수를 분사하는 냉각공정의 후단에 배치되는 처리수 제거장치.
청구항 1에 있어서, 상기 승강유닛은
상기 소재 상부의 구조물에 설치되며, 신축되는 작동로드가 구비된 실린더와,
상기 실린더의 작동로드에 회전 가능하게 연결되어 상기 핀치롤을 회전 가능하게 지지하는 지지바를 포함하는 처리수 제거장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 제어유닛은
상기 소재가 상기 핀치롤의 하부로 진입되었는지를 감지하는 감지센서와,
상기 감지센서에 상기 소재의 진입이 감지되면, 상기 승강유닛이 상기 핀치롤을 하강하도록 제어하는 제어부를 포함하는 처리수 제거장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제어유닛은
상기 소재의 온도를 측정하는 온도센서와,
상기 온도센서에 측정된 상기 소재의 온도가 설정온도 미만일 경우, 상기 승강유닛이 상기 핀치롤을 하강하도록 제어하는 제어부를 포함하는 처리수 제거장치.
청구항 1, 2, 4 및 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소재의 표면으로 가스를 분사하는 적어도 하나의 가스분사유닛을 더 포함하는 처리수 제거장치.
청구항 6에 있어서, 상기 가스분사유닛은
상기 소재의 상부에서 가스를 분사하는 제1가스분사노즐과,
상기 제1가스분사노즐과 연결되어 가스를 공급하는 가스공급부를 포함하는 처리수 제거장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제1가스분사노즐은, 상기 소재의 진행방향의 역방향으로 경사지게 배치되는 처리수 제거장치.
청구항 7에 있어서,
상기 소재의 하부에서 가스를 분사하는 제2가스분사노즐과,
상기 제2가스분사노즐과 연결되어 가스를 공급하는 가스공급부를 포함하는 처리수 제거장치.
청구항 6에 있어서,
상기 핀치롤과 상기 가스분사유닛은 교번적으로 제공되는 처리수 제거장치.