KR102043785B1 - 전기강판 소둔로의 실링장치 - Google Patents

전기강판 소둔로의 실링장치 Download PDF

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Abstract

소둔로로 외부 공기가 유입되는 것을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록, 소둔로의 선단부에 배치되어 외부 공기의 유입을 차단하는 실링부를 포함하고, 상기 실링부는 강판 상하부에 강판 폭방향으로 배치되어 강판 표면에 실링용 가스를 분사하는 가스분사부, 상기 소둔로 내측에 설치되어 상기 가스분사부에서 분사된 가스의 흐름을 소용돌이 형태로 유도하여 강판 표면에 저압 형성을 방지하는 유도부를 포함하는 전기강판 소둔로의 실링장치를 제공한다.

Description

전기강판 소둔로의 실링장치{APPARATUS FOR SEALING ANNEALING FURNACE FOR ELECTRICAL STEEL SHEET}
전기강판 소둔로의 실링장치를 개시한다.
예를 들어, 방향성 전기강판은 냉간 압연 후 1차 탈탄소둔, 2차 고온 소둔을 통해 2(Fe, Mg)·SiO4 의 베이스 코팅(Base Coating)층을 형성하게 된다.
1차 탈탄소둔 공정에서는 첫째, 적정 결정립 크기 및 집합조직 형상을 결정한다. 둘째, 자기시효 방지를 위해 탈탄반응을 하며 셋째, 2차 재결정 성장을 적절하게 억제하기 위한 질화 반응을 발생시킨다. 마지막으로 베이스 코팅(Base Coating)층 생성을 위해 Fe, Si 표면 산화층을 형성하는 역할을 한다.
탈탄소둔 공정을 위한 소둔로는 내부가 크게 균열대, 냉각대 구역으로 구획된다. 전기강판은 각 구역을 지나며 소둔 처리된 후 냉각대 구역을 지나 소둔로 출구를 통해 나오게 된다. 소둔로의 출측은 외부 공기가 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 실링 구조로 되어 있다.
실링이 제대로 이루어지지 못하는 경우, 외부 공기가 소둔로 내부로 유입되면서 최종 제품의 표면에 산화층을 형성하게 된다. 이에, 전기강판의 표면 품질을 저하시키게 된다. 또한, 냉각대로 유입된 외부 공기 중 산소와 균열대 내 소둔용 분위기 가스로 공급되는 수소가 결합되면서 소둔로 폭발의 위험이 크다.
소둔로로 외부 공기가 유입되는 것을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 된 전기강판 소둔로의 실링장치를 제공한다.
소둔로 내부 냉각대에서 균열대로 가스가 흐르는 것을 보다 확실하고 효과적으로 차단할 수 있도록 된 전기강판 소둔로의 실링장치를 제공한다.
본 구현예의 실링장치는, 소둔로의 선단부에 배치되어 외부 공기의 유입을 차단하는 실링부를 포함할 수 있다.
상기 실링부는 강판 상하부에 강판 폭방향으로 배치되어 강판 표면에 실링용 가스를 분사하는 가스분사부, 상기 소둔로 내측에 설치되어 상기 가스분사부에서 분사된 가스의 흐름을 소용돌이 형태로 유도하여 강판 표면에 저압 형성을 방지하는 유도부를 포함할 수 있다.
상기 가스분사부는 강판의 수직방향에 대해 강판의 진행방향을 향해 경사지게 배치되어 강판으로 가스를 분사하는 적어도 하나 이상의 분사관을 포함할 수 있다.
상기 유도부는 상기 가스분사부에서 이격되어 강판의 폭방향으로 연장되고 강판의 반대방향을 향해 원호형 단면구조로 함몰 형성되어 가스가 내부를 따라 소용돌이 형태로 흘러 소둔로 출측으로 나가도록 하는 홈부를 포함할 수 있다.
상기 홈부는 가스분사부에서 분사된 가스가 강판에 부딪쳐 반사되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 소둔로의 내측에 설치되어 냉각대에서 균열대로의 가스 흐름을 차단하는 차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 차단부는 냉각대와 균열대 사이에 설치되어 강판에 근접 배치되고 서로 밀착된 복수의 실롤을 포함하고, 상기 실롤은 강판을 향해 점차 설치 개수가 줄어 역삼각형태로 배치될 수 있다.
상기 차단부는 상기 소둔로의 내측에서 강판 진행방향을 따라 상기 실롤과 상기 가스분사부 사이에 배치되고 원호형 단면 구조로 형성되어 강판과의 사이가 좁아지는 오리피스부를 더 포함할 수 있다.
소둔로 출측에서 가스가 소용돌이치면서 머물다가 소둔로 출측으로 흐르도록 함으로써, 강판의 표면으로 저압이 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에, 저압부로 인해 외부 공기가 소둔로 내측으로 유입되는 현상을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 외부 공기 유입에 따른 강판 표면 산화층 형성을 방지하고 강판의 표면 품질을 높일 수 있게 된다.
또한, 소둔로 내부의 냉각대와 균열대 사이를 통해 가스가 균열대로 흐르는 것을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
이에, 외부 공기가 균열대로 유입되어 발생되는 소둔로 폭발 등의 위험을 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 전기강판 소둔로의 실링장치를 도시한 개략적인 도면이다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하 설명에서 본 실시예는 전기강판을 탈탄소둔하기 위한 탈탄소둔로에 있어서 내부 분위기를 안정화하기 위한 장치를 예로서 설명한다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 전기강판용 탈탄소둔로를 포함하여 내부가 구획되어 구역별 상이한 분위기가 요구되는 모든 열처리로에 대해 적용가능하다.
도 1은 본 실시예에 따른 전기강판 소둔로의 실링장치를 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전기강판(P)의 탈탄소둔 공정을 위한 소둔로(10)는 일측 선단에 강판(P)이 들어가는 입구(도시되지 않음)가 형성되며 반대쪽 선단에는 강판(P)이 나오는 출구(12)가 형성된다. 소둔로(10) 내부로 진입된 강판(P)은 소둔로(10) 내부에 간격을 두고 배열 설치된 가이드롤(14)에 지지되어 이동된다.
소둔로(10)의 내부는 강판(P)의 진행방향을 따라 크게 균열대(16)와 냉각대(18)로 구획될 수 있다. 본 실시예에서 소둔로 내부를 크게 두 개 구역으로 나눈 구조를 일 예로써 설명하고 있지만, 이보다 적거나 많은 개수의 구역으로 나뉠 수 있음은 물론이다.
소둔로(10)의 냉각대 출구쪽 선단부에는 외부 공기의 유입을 차단하는 실링부(20)가 구비된다. 본 실시예의 실링부(20)는 강판(P) 상하부에 강판 폭방향으로 배치되어 강판 표면에 실링용 가스를 분사하는 가스분사부, 소둔로(10) 내측에 설치되어 가스분사부에서 분사된 가스의 흐름을 소용돌이 형태로 유도하여 강판 표면에 저압 형성을 방지하는 유도부를 포함할 수 있다.
이에, 가스분사부에서 분사된 가스가 강판(P)의 표면에서 소용돌이 형태로 머물다 나가게 되어 강판(P) 표면에 저압의 영역이 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 소둔로(10) 출구와 강판(P) 사이 틈새를 통해 외부 공기가 강판(P)의 저압부로 유입되는 현상의 발생을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.
실링부(20)는 소둔로(10)의 선단부 내측에서 강판(P)의 상하면에 각각 설치될 수 있다. 실링부(20)는 강판(P)을 사이에 두고 대칭적으로 구비될 수 있다. 강판(P)의 상면과 하면에 구비되는 각 실링부(20)는 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
이하, 강판(P)의 상면에 배치된 실링부(20)를 예로서 설명하며, 강판(P)의 하면에 배치된 실링부(20)의 구조에 대한 설명은 이에 갈음한다. 이하 설명에서, 강판의 진행방향이라 함은 도면상 x축 방향을 지칭하고, 폭방향이라 함은 y축 방향을 지칭한다. 상하 방향은 z축 방향을 지칭한다.
가스분사부는 강판(P)의 수직방향에 대해 강판(P)의 진행방향을 향해 경사지게 배치되어 강판(P)으로 가스를 분사하는 적어도 하나 이상의 분사관(22)을 포함할 수 있다.
도 1에서 강판(P)의 폭방향을 따라 3개의 분사관(22)이 간격을 두고 배치된 구조를 예시하고 있으나, 분사관(22)은 2개 이하나 4개 이상 등 다양한 개수로 설치될 수 있다.
분사관(22)을 통해 분사되는 실링용 가스는 예를 들어 질소 가스일 수 있다. 실링용 가스는 질소 가스 외에 강판(P)이나 소둔 공정에 영향을 미치지 않는 가스면 모두 적용가능하다.
본 실시예에서, 분사관(22)은 강판(P) 표면을 향해 경사지게 배치되어 강판(P) 표면을 향해 비스듬하게 가스를 분사한다. 이에, 분사관(22)에서 분사된 가스는 강판(P) 표면에 부딪쳐 위쪽으로 반사된다.
유도부는 강판(P) 진행방향을 따라 분사관(22)에서 이격되어 소둔로(10) 출구쪽으로 근접하여 배치된다. 이에, 분사관(22)에서 분사되어 강판(P)에 반사된 가스가 유도부로 유입될 수 있다.
유도부는 가스분사부에서 이격되어 강판(P)의 폭방향으로 연장되고 강판(P)의 반대방향을 향해 원호형 단면구조로 함몰 형성되어 가스가 내부를 따라 소용돌이 형태로 흘러 소둔로(10) 출측으로 나가도록 하는 홈부(24)를 포함할 수 있다.
홈부(24)는 가스분사부에서 분사된 가스가 강판(P)에 접하는 위치 즉, 분사관(22)에서 분사된 가스가 강판(P)에 부딪쳐 반사되어 나가는 지점에 형성될 수 있다. 이에, 강판(P)에서 반사된 가스가 홈부(24)로 유입되어 홈부(24)를 따라 소용돌이 형태로 돌아나가게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 홈부(24)는 원호형태로 오목하게 파여진 구조로, 강판(P)의 폭방향을 따라 연속적으로 형성된다. 강판(P)을 향하는 홈부(24)의 선단은 가스가 유입될 수 있도록 개방된 구조로 되어 있다. 홈부(24)의 내면은 전체적으로 원호형태를 이루는 데, 그 형태는 가스가 소용돌이 형태로 유도될 수 있으면 충분하며, 홈부(24)의 내면 크기나 원호의 각도는 다양하게 변형가능하다.
가스는 홈부(24) 내측으로 반사되어 홈부(24)의 원호형태의 내주면을 따라 소용돌이 형태로 돌면서 다시 소둔로(10) 출구쪽으로 유도된다. 분사관(22)에서 분사되는 가스의 방향 역시 소둔로(10) 출구쪽을 향하므로, 홈부(24)에서 돌아나온 가스는 분사관(22)에서 배출되는 가스 흐름을 따라 출구쪽으로 유도된다.
이와 같이, 분사관(22)에서 분사된 가스가 강판(P) 상부에서 소용돌이 형태로 돌아나감에 따라 강판(P) 상부의 홈부(24)에는 가스가 머물면서 고압의 영역이 형성된다.
종래의 경우 냉각대에서 분사된 질소가 강판을 따라 출구쪽으로 나가면서 출구쪽 강판 상부에는 저압의 영역이 형성된다. 즉, 강판은 소둔로 출구를 따라 분당 250m라는 고속으로 이동한다. 냉각대에서 강판 표면으로 분사되는 질소는 강판과 함께 빠져나가면서 종래의 경우 출구쪽의 강판 상하 영역에 압력이 낮아지는 저압 영역이 형성된다. 이에, 소둔로 외측의 공기가 출구를 통해 상기 저압 영역으로 유입되는 것이다.
이에 반해, 본 실시예의 경우 강판(P)으로 분사된 가스가 강판(P) 표면에 소용돌이 형태로 머물면서 나가게 되어, 소둔로(10) 출구쪽에서 강판(P) 상에 고압 영역을 형성하게 된다. 이에, 소둔로(10) 외부 공기가 출구를 통해 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 실시예에서, 소둔로(10)는 내측에 설치되어 냉각대(18)에서 균열대(16)로의 가스 흐름을 차단하는 차단부를 더 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차단부는 냉각대(18)와 균열대(16) 사이에 설치되어 강판(P)에 근접 배치되고 서로 밀착된 복수의 실롤(30)을 포함하고, 실롤(30)은 강판(P)을 향해 점차 설치 개수가 줄어 역삼각형태로 배치될 수 있다.
실롤(30)은 강판(P)의 폭방향을 따라 연장된 롤 형태의 구조물이다. 실롤(30)은 복수개가 서로 밀착되어 강판(P)과의 사이를 좁힌다. 본 실시예에서, 강판(P)에 수직방향 즉, 도면상 z축 방향을 따라 실롤(30)이 적층되어 설치되며, 강판(P)으로 갈수록 실롤(30)의 개수가 점차 줄어들도록 역삼각형태로 배치된다. 이에, 도 1에 도시된 바와 같이, 강판(P)에 근접하여 하나의 실롤(30)이 배치되며, 그 외측으로 복수개의 실롤(30)이 배치된다. 이에, 실롤(30)과 강판(P)과의 틈새를 최소화하면서 실롤(30)들이 서로 적층되어 밀착됨으로써, 기밀성을 높일 수 있게 된다. 따라서, 냉각대(18)의 가스가 역류하여 균열대(16)쪽으로 이동하는 것을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
또한, 차단부는 소둔로(10)의 내측에서 강판(P) 진행방향을 따라 실롤(30)과 가스분사부 사이에 배치되고 원호형 단면 구조로 형성되어 강판(P)과의 사이가 좁아지는 오리피스부(32)를 더 포함할 수 있다.
오리피스부(32)는 강판의 진행방향을 따라 원호형태로 만곡된 단면구조를 이룬다. 이에, 오리피스부(32)와 강판(P) 사이의 간격은 강판의 진행방향을 따라 점차적으로 좁혀져 오리피스부(32)의 첨부를 지나 다시 확장된다.
오리피스부(32)와 강판(P) 사이의 좁아진 틈새를 통해 가스의 유속이 빨라지면서, 가스는 오리피스부(32)를 통과하여 소둔로(10)의 출구쪽으로 흐르는 강한 유체 흐름이 형성된다. 이에, 가스는 오리피스부(32)를 통해 출구쪽으로 유도되며, 반대 방향으로의 흐름은 최소화된다.
따라서, 오리피스부(32)를 통해 가스를 소둔로(10) 출구쪽으로 흐르도록 함으로써, 실롤(30)과 강판(P) 사이 틈새를 통해 가스가 균열대(16)쪽으로 이동되는 것을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시예는 종래와 달리 소둔로(10) 내부에 저압 영역이 형성되는 것을 근본적으로 방지함으로써, 소둔로(10) 외부 공기가 소둔로(10) 출구(12)를 통해 내부로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 또한, 냉각대(18)의 가스가 균열대(16)로 유입되지 않아 노내 분위기를 안정적으로 유지하고, 폭발 등의 위험을 예방할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
10 : 소둔로 20 : 실링부
22 : 분사관 24 : 홈부
30 : 실롤 32 : 오리피스부

Claims (7)

  1. 전기강판을 소둔하는 소둔로의 선단부에 배치되어 외부 공기의 유입을 차단하는 실링부를 포함하고,
    상기 실링부는 강판 상하부에 강판 폭방향으로 배치되어 강판 표면에 실링용 가스를 분사하는 가스분사부, 및 상기 소둔로 내측에 설치되어 상기 가스분사부에서 분사된 가스의 흐름을 소용돌이 형태로 유도하여 강판 표면에 저압 형성을 방지하는 유도부를 포함하고,
    상기 유도부는 상기 가스분사부에서 이격되어 강판의 폭방향으로 연장되고 강판의 반대방향을 향해 원호형 단면구조로 함몰 형성되어 가스가 내부를 따라 소용돌이 형태로 흘러 소둔로 출측으로 나가도록 하는 홈부를 포함하고,
    상기 홈부는 가스분사부에서 분사된 가스가 강판에 부딪쳐 반사되는 위치에 형성되는 전기강판 소둔로의 실링장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스분사부는 강판의 수직방향에 대해 강판의 진행방향을 향해 경사지게 배치되어 강판으로 가스를 분사하는 적어도 하나 이상의 분사관을 포함하는 전기강판 소둔로의 실링장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 전기강판을 소둔하는 소둔로의 선단부에 배치되어 외부 공기의 유입을 차단하는 실링부, 및
    상기 소둔로의 내측에 설치되어 냉각대에서 균열대로의 가스 흐름을 차단하는 차단부를 포함하고,
    상기 실링부는 강판 상하부에 강판 폭방향으로 배치되어 강판 표면에 실링용 가스를 분사하는 가스분사부, 및 상기 소둔로 내측에 설치되어 상기 가스분사부에서 분사된 가스의 흐름을 소용돌이 형태로 유도하여 강판 표면에 저압 형성을 방지하는 유도부를 포함하고,
    상기 차단부는 상기 소둔로의 냉각대와 균열대 사이에 설치되어 강판에 근접 배치되고 서로 밀착된 복수의 실롤을 포함하고,
    상기 실롤은 강판을 향해 점차 설치 개수가 줄어 역삼각형태로 배치되는 전기강판 소둔로의 실링장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 소둔로의 내측에서 강판 진행방향을 따라 상기 실롤과 상기 가스분사부 사이에 배치되고 원호형 단면 구조로 형성되어 강판과의 사이가 좁아지는 오리피스부를 더 포함하는 전기강판 소둔로의 실링장치.
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