KR102141068B1

KR102141068B1 - 열처리로

Info

Publication number: KR102141068B1
Application number: KR1020180077747A
Authority: KR
Inventors: 토시유키 고즈카; 요시노부 곤도
Original assignee: 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2020-08-04
Also published as: US20190010568A1; CN109207706A; KR20190004676A; US10900098B2

Abstract

본 발명은 금속 박판(20)이 공기에 의해 부유되면서 연속적으로 수평하게 반송되는 열처리실(1b)을 포함하는 열처리로에 관한 것으로서, 열처리실(1b)은, 열처리실(1b) 내의 금속 박판(20)의 패스 라인(PL)을 따라 패스 라인(PL)의 하측 및 상측에, 측면에서 봤을 때 패스 라인(PL)에 수직하도록 배치되어 있는 복수의 공기 분사 노즐(6) 및 복수의 미스트 스프레이 노즐(8)을 포함한다.

Description

열처리로{THERMAL TREATMENT FURNACE}

본 발명은 금속 박판을 공기로 부유(float)시키면서, 금속 박판을 연속적으로 가열, 열처리 및 냉각하는 연속 열처리로(소위 플로팅로(floating furnace))에 관한 것이다.

예를 들어, 연속적으로 작동되는 열처리로 내에 수용되어 수평 방향을 따라 이동하는 열처리된 금속 재료를 냉각하기 위해, 열처리로 내의 금속 재료를 제어하기 위한 이하의 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 즉, 금속 재료를 지지하는 롤러 사이의 금속 재료의 궤도를 측정 장치로 측정하고, 측정 결과에 기초하여 얻어진 궤도가, 금속 재료를 냉각하기 위해 분사된 냉각제(공기, 불활성 기체, 액체 또는 기체 및 액체의 혼합물)의 반송 장치 사이를 진행하게 하도록 금속 재료를 제어한다.

여기서, 금속 박판을 공기로 부유시키고, 공기 등의 냉매를 분사함으로써 가열된 후의 금속 박판을 냉각시키는 플로팅 타입의 열처리로에 있어서, 공기 등의 냉매의 최적 분사 조건에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.

그러나, 예를 들어, 공기만(1종류의 냉매)의 분사에 의해 금속 박판의 냉각 속도를 증가시키는 것에 있어서는, 공기의 압력 등에 기인한 제한이 있다. 따라서, 금속 박판을 냉각하기 위한 냉매의 분사 속도를 증가시키거나, 냉매의 분사 거리를 보다 줄이는 등의 필요가 있다. 그러나, 상기한 기술적 문제점을 해결하기 위한 효과적인 제안이 지금까지 이루어지지 않고 있다.

일본공표특허공보 2009-538987

본 발명의 목적은 배경 기술에서 설명한 상기 문제점을 해결할 수 있고, 공기에 의해 부유되면서 수평 방향을 따라 반송되는, 열처리 중 또는 열처리 후의 금속 박판에 대한 냉각 효율을 증가시킬 수 있고, 다양한 냉각 속도를 쉽게 선택할 수 있는 열처리로를 제공하는 것이다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자들은, 공기에 의해 부유되면서 수평 방향을 따라 반송되는 금속 박판에 대하여, 공기 분사 노즐에 의한 공기의 분사에 더하여, 미스트 스프레이 노즐에 의한 미스트의 분사 또는 물방울 분사 노즐에 의한 다수의 물방울의 분사를 가능하게 하는 것을 고려했다. 본 발명은 상기 발견에 기초하여 이루어진 것이다.

즉, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 열처리로는, 금속 박판을 부유시키면서 가열실, 열처리실 및 냉각실을 통해 연속적으로 반송시키는 동안, 금속 박판에 대해 열처리를 실시하는 열처리로로서,

적어도 상기 열처리실은 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 미스트 스프레이 노즐 또는 상기 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 물방울 분사 노즐을 포함하고,

상기 복수의 공기 분사 노즐 및 상기 복수의 미스트 스프레이 노즐 또는 상기 복수의 공기 분사 노즐 및 상기 복수의 물방울 분사 노즐은, 상기 열처리실 내의 상기 금속 박판의 패스 라인(pass line)을 따라 상기 패스 라인의 하측 및 상측에, 측면에서 봤을 때 상기 패스 라인에 수직으로 또는 비스듬하게 배치되어 있다.

상기한 열처리로에 따르면, 이하의 효과 (1)이 얻어질 수 있다.

(1) 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 미스트 스프레이 노즐 또는 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 물방울 분사 노즐은, 금속 박판의 패스 라인을 따라 패스 라인의 하측과 상측에, 측면에서 봤을 때 패스 라인에 대해 수직 또는 비스듬하게 배치되어 있다. 결과적으로, 분사되는 고압 공기 및 미스트가 조합 사용되거나, 분사되는 고압 공기 및 물방울이 조합 사용된다. 따라서, 판의 두께, 반송 속도 등에 따라 금속 박판의 양면이 효율적으로 냉각될 수 있고, 냉각 속도가 증가될 수 있으며, 냉각 시간이 줄어들 수 있다.

금속 박판은, 예를 들어, 압연 강판, 알루미늄 합금판 등이고, 주로 수mm(예를 들어, 3mm) 이하의 판 두께를 갖는다.

열처리로는 선형적으로 설치된 가열실, 열처리실 및 냉각실을 포함하고, 금속 박판이 패스 라인을 따라 순차적으로 가열, 열처리 및 냉각되는 연속 열처리로이다.

또한, 금속 박판을 가열하는 고온 공기를 분사하기 위한 공기 분사 노즐이 가열실 내에 배치되어 있고, 냉각을 위해 공기 분사 노즐, 미스트 스프레이 노즐 및 물방울 분사 노즐 중 적어도 하나가 냉각실 내에 배치되어 있다.

또한, 복수의 공기 분사 노즐의 각 공기 분사 노즐은, 평면 또는 저면에서 봤을 때 격자무늬 패턴 또는 새발 격자무늬 패턴(houndstooth pattern)의 각 위치에 대응되도록 배치되어 있다.

또한, 본 발명에서, 미스트는 100㎛ 미만의 직경을 갖는 극미한 물방울 입자를 의미하고, 물방울은 100㎛ 이상의 직경을 갖는 물방울 입자를 의미한다.

또한, 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 미스트 스프레이 노즐 또는 물방울 분사 노즐의 그룹은 패스 라인의 하측 및 상측에 배치되어 있다. 또한, 이들 그룹 사이에, 하면측으로부터 금속 박판을 부유시키기 위한 복수의 세트의 공기 패드 등이 하측과 상측에 교대로 배치되어 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 형태의 열처리로에서, 미스트 스프레이 노즐 또는 물방울 분사 노즐은 각 공기 분사 노즐에 인접하고, 서로 평행하게 배치되어 있다.

상기 실시 형태에 따르면, 미스트 스프레이 노즐로부터 분사된 미스트 또는 물방울 분사 노즐로부터 분사된 다수의 물방울은, 인접한 공기 분사 노즐로부터 분사된 고속 공기의 흐름상에서, 금속 박판의 양면에 확실하게 분사될 수 있다. 따라서, 상기 효과 (1)이 더 확실하게 얻어질 수 있다.

「인접」이라는 용어는, 공기 분사 노즐과 미스트 스프레이 노즐 사이의 거리 또는 공기 분사 노즐과 물방울 분사 노즐 사이의 거리가, 예를 들어, 이들 노즐의 1개의 외경과 같거나 그보다 작은 것을 의미한다.

또한, 1개 또는 복수(2 내지 4개 중 어느 하나)의 미스트 스프레이 노즐 또는 물방울 분사 노즐은 1개의 공기 분사 노즐에 인접하여 배치되어 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시 형태의 열처리로에서, 미스트 스프레이 노즐 또는 물방울 분사 노즐은, 적어도 미스트 스프레이 노즐 또는 물방울 분사 노즐의 선단부가, 인접한 공기 분사 노즐을 향해 기울어지도록 구성된다.

상기 실시 형태에 따르면, 미스트 스프레이 노즐로부터 분사된 미스트 또는 물방울 분사 노즐로부터 분사된 다수의 물방울은, 이들 각각의 노즐에 인접하게 배치된 공기 분사 노즐의 분사 포트측에 정확하게 공급될 수 있기 때문에, 미스트 또는 다수의 물방울이, 공기 분사 노즐로부터 분사된 고속 공기의 흐름상에 확실하게 실어질 수 있고, 금속 박막의 양면상에 보다 확실하게 분사될 수 있다. 따라서, 상기 효과 (1)이 보다 현저하게 얻어질 수 있다.

「기울어짐」이란 미스트 스프레이 노즐 또는 물방울 분사 노즐의 본체나, 적어도 그들의 선단부가, 인접한 공기 분사 노즐의 축 방향에 대해, 1도 이상 45도 이하(바람직하게는 1도 내지 30도, 보다 바람직하게는 1도 내지 15도)의 범위에서 기울어져 있는 것을 의미한다.

또한, 본 발명의 제4 실시 형태의 열처리로에서, 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 미스트 스프레이 노즐 그룹 또는 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 물방울 분사 노즐 그룹은, 패스 라인을 따라 패스 라인의 하측 및 상측에 교대로 배치되어 있다.

상기 실시 형태에 따르면, 상기 효과 (1)에 더하여, 이하의 효과 (2)가 더 얻어질 수 있다.

(2) 측면에서 봤을 때, 금속 박판이 패스 라인을 따라 연속적이고 완만한 물결 형상으로 부유되면서 반송될 수 있기 때문에, 금속 박판이 그 양면을 손상시키지 않고 상대적으로 균일하고 고르게 냉각될 수 있다.

하면측과 상면측 양측으로부터 금속 박판을 부유시키기 위한 공기 패드 등은, 패스 라인의 하측 및 상측에 교대로 배치된, 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 미스트 스프레이 노즐 그룹 사이에, 또는 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 물방울 분사 노즐 그룹 사이에 배치되어 있다.

또한, 본 발명의 제5 실시 형태의 열처리로는, 가열실과 열처리실의 사이의 경계의 주위와, 열처리실과 냉각실의 사이의 경계의 주위 중 적어도 하나에, 패스 라인의 하측에서 금속 박판을 하측으로부터 지지하는 롤러를 추가로 포함한다.

상기 실시 형태에 따르면, 상기 효과 (1) 및 (2)에 더하여, 이하의 효과 (3) 및 (4)를 더 얻을 수 있다.

(3) 금속 박판을 부유시키기 위한 공기의 압력이 예상치 못하게 감소되거나 공기 공급이 갑자기 중단되는 경우, 금속 박판이 열처리실 내에서 처지는 것과, 금속 박판이 하면측의 공기 분사 노즐 또는 후술하는 볼록부와 접촉함으로써 손상되는 것으로부터 방지될 수 있다.

(4) 금속 박판을 부유시키기 위해 분사된 공기 패드로부터의 공기가, 금속 박판의 양면에 분사되도록 인접한 공기 분사 노즐로부터 분사된 공기의 흐름에 실어진, 미스트 스프레이 노즐로부터 분사된 미스트와 간섭하는 경우, 금속 박판을 부유시키기 위한 공기의 공급이 중단되는 경우에도, 롤러에 의해 하측으로부터 금속 박판이 지지될 수 있다. 따라서, 금속 박판이 손상되지 않고 확실하게 냉각될 수 있다.

롤러의 둘레면은, 내열성과 탄성을 둘 다 가지면서 금속 박판의 표면을 손상시키지 않는 합성 고무 시트 또는 합성 수지 시트가 둘러감겨질 수 있다.

또한, 롤러는 바람직하게, 롤러 자체의 온도 상승을 방지하기 위한 냉각수 등의 냉매를 저장하기 위한 중공부(hollow portion)가, 롤러의 내부에 설치된 구조를 갖는다.

또한, 롤러는 둘레면의 높이를 조정할 수 있는 지지 메커니즘을 갖는 지지부를 갖는 것이 권장된다.

도 1(a)는 본 발명의 열처리로의 개요를 도시하는 측면도이다.
도 1(b)는 도 1(a)의 열처리로 내의 열처리실의 주위를 개략적으로 도시하는 수직 단면도이다.
도 1(c)는 열처리실과 냉각실의 사이의 경계의 주위에 설치된 롤러의 주위를 도시하는, 도 1(b)의 부분 확대도이다.
도 2(a)는 도 1(a)의 열처리로의 열처리실을 도시하는 수직 단면도이다.
도 2(b)는 도 2(a)의 열처리실의 사시도이다.
도 2(c)는 도 2(b)의 하부 덕트의 영역 C를 도시하는 부분 평면도이다.
도 3은 도 2(a)의 화살표선 X-X에 따라 취한 수직 단면도이다.
도 4(a)는 1개의 공기 분사 노즐의 주위를 도시하는 부분 평면도이다.
도 4(b)는 도 4(a)의 공기 분사 노즐의 주위를 도시하는 수직 단면도이다.
도 4(c)는 다른 형태의 미스트 스프레이를 갖는, 도 4(b)와 유사한 수직 단면도이다.
도 5는 열처리실 내의 작용을 도시하는, 도 2(a)와 유사한 수직 단면도이다.
도 6(a)는 다른 형태의 1개의 공기 분사 노즐의 주위를 도시하는 부분 평면도이다.
도 6(b)는 도 6(a)의 공기 분사 노즐의 주위를 도시하는 수직 단면도이다.
도 7(a)는 또 다른 형태의 1개의 공기 분사 노즐의 주위를 도시하는 부분 평면도이다.
도 7(b)는 도 7(a)의 공기 분사 노즐의 주위를 도시하는 수직 단면도이다.
도 8(a)는 또 다른 형태의 1개의 공기 분사 노즐의 주위를 도시하는 부분 평면도이다.
도 8(b)는 도 8(a)의 공기 분사 노즐의 주위를 도시하는 수직 단면도이다.
도 9(a)는 다른 형태의 열처리실을 도시하는 수직 단면도이다.
도 9(b)는 도 9(a)의 열처리실에 있어서의 다른 형태의 물방울 분사 노즐의 주위를 도시하는 수직 단면도 (1) 및 (2)를 포함한다.
도 9(c)는 도 9(a)의 하부 덕트를 도시하는, 도 2(c)와 유사한 부분 평면도이다.
도 9(d)는 또 다른 형태의 공기 분사 노즐의 주위를 도시하는, 상기와 유사한 부분 평면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 실시 형태를 설명한다.

본 발명의 열처리로(1)는, 도 1(a)에 도시한 바와 같이, 수평 방향을 따라 선형적으로 배치된 가열실(1a), 열처리실(1b) 및 냉각실(1c)을 포함한다. 열처리로(1)는, 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 후술하는 공기로 금속 박판(20)을 부유시키면서, 도면의 좌측에서 우측으로 이들 실(室) 내에서 금속 박판(20)을 연속적으로 반송시킬 수 있도록 구성되어 있다.

가열실(1a) 내에서, 금속 박판(20)은 상온으로부터 필요 온도 범위로 가열된다. 열처리실(1b) 내에서, 가열된 금속 박판(20)은, 예를 들어, ??칭에 의해 경화된다. 냉각실(1c) 내에서, 열처리 후의 금속 박판(20)은 상온 근처로 냉각된다.

보다 구체적으로, 도 1(b)의 열처리실(1b)의 주위의 수직 단면도에 도시한 바와 같이, 공기에 의해 부유 압력을 받는 금속 박판(20)은, 수평 방향을 따른 한 쌍의 상부 및 하부 덕트(2a, 2b)의 길이 방향을 따라 교대로 배치된, 복수의 볼록부(3)와 복수의 수평면(4)의 사이에서, 측면에서 봤을 때 물결 모양(예를 들어, 사인 곡선 모양)을 그리도록 도면의 좌측에서 우측으로 반송된다.

금속 박판(20)은, 예를 들어, 알루미늄 합금으로 이루어지고, 3mm 이하의 두께를 갖도록 압연된 판을 예로 할 수 있다.

도 1(b)에서 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 열처리실(1b)과 가열실(1a)의 사이의 경계의 주위와, 열처리실(1b)과 냉각실(1c)의 사이의 경계의 주위에는, 하부 덕트(2b)의 수평면(4)상에 롤러(17)가 개별적으로 설치된다. 이들 롤러(17)는, 전술한 부유 공기의 공급이 의도치 않게 중단되거나, 금속 박판(20)에 부착하지 않도록 금속 박판(20)을 부유시키는 공기가 미스트(22)와 간섭하는 경우에 있어서, 부유 공기의 공급을 중단시킬 때, 하면측으로부터 금속 박판(20)을 지지하기 위해 설치된다.

도 1(c)에 도시한 바와 같이, 하부 덕트(2b)의 수평면(4)상에 기립한 한 쌍의 전후 지지 레그(18)와 지지 레그(18)의 상단측에 설치된 길이 방향의 연장공(19)을 통해, 롤러(17)는 수직 방향을 따라 상하로 움직일 수 있도록 하부 덕트(2b)의 수평면(4)에 장착된다. 적어도 롤러(17)의 둘레면은 탄성을 갖는 합성 고무 시트 또는 합성 수지 시트로 둘러감겨 있다. 합성 수지에 있어서, 내열성이 우수한 폴리이미드(PI)가 권장된다. 또한, 예를 들어, 가열실(1a)과의 경계 근처에 설치된 롤러(17)의 내부에는 냉각수를 저장할 수 있는 중공부가 바람직하게 형성된다.

도 1(b)의 일점쇄선으로 나타낸 가열실(1a)과 열처리실(1b)의 사이의 경계와, 열처리실(1b)과 냉각실(1c)의 사이의 경계에서, 덕트(2a, 2b)는 그 내부가 막혀있다. 또한, 도 1(c)의 도면 부호 10(11, 12)으로 나타낸 공기 패드의 상세는 후술한다.

도 2(a)는 열처리실(1b)의 주요부를 도시하는 수직 단면도이고, 도 2(b)는 열처리실(1b)의 일부를 도시하는 사시도이고, 도 2(c)는 도 2(b)의 하부 덕트(2b)의 영역 C를 도시하는 부분 평면도이다. 도 3은 도 2(a)의 화살표선 X-X를 따라 취한 수직 단면도이다.

도 2(a), 도 2(b), 도 2(c) 및 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리실(1b)은 한 쌍의 상부 및 하부 덕트(2a, 2b)와, 덕트(2a, 2b)의 양 측면 사이를 연결하는 한 쌍의 좌우 측벽(5)을 포함하도록 구성되어 있다. 상부 및 하부 덕트(2a, 2b)는, 수평이고 플로어(미도시)와 평행한 금속 박판(20)의 패스 라인(PL)의 상측 및 하측을 따라, 서로 떨어지도록 배치되어 있다.

상부 덕트(2a) 및 하부 덕트(2b)는 수직 단면이 길쭉한(직사각형) 외형을 갖고, 도 3에 도시한 바와 같이, 압력이 상승한 고압 공기(21)가 각각의 공기 공급 파이프(15)로부터 이들 덕트의 각각의 중공부로 공급된다.

상부 덕트(2a)와 하부 덕트(2b)는 서로 대향하는 복수의 수평면(4)과, 수평면(4) 사이에 놓여진 단면이 역사다리꼴 또는 사다리꼴 형상의 볼록부(3)를, 패스 라인(PL)을 따라 교대로 갖는다. 그리고 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 상부 및 하부 볼록부(3)는 패스 라인(PL)을 따라 교대로 배치된다.

도 2(b) 및 도 2(c)에 도시한 바와 같이, 덕트(2a, 2b)의 각각의 수평면(4) 상에, 복수의 공기 분사 노즐(6)(이하 간략히 「공기 노즐」이라고 한다)이, 평면에서 봤을 때 새발 격자무늬 패턴으로 수직으로 설치되어 있다. 그리고 한 쌍의 좌우 미스트 스프레이 노즐(8)(이하 간략히 「미스트 노즐」이라고 한다)이, 패스 라인(PL)에 수직 방향으로 공기 노즐(6)의 각각에 인접하여 수직으로 설치되어 있다.

복수의 공기 노즐(6)은 평면에서 봤을 때 격자무늬 패턴으로 수직으로 설치될 수 있다.

또한, 도 2(c)에 도시한 바와 같이 볼록부(3)의 정면(top surface) 또는 저면상에 공기 패드(10)가 형성되어 있다. 공기 패드(10)는 그 길이 방향이 패스 라인(PL)에 수직인 한 쌍의 슬릿공(11)과, 이들 슬릿공(11) 사이에 설치된 다수의 환공(12; round hole)을 포함하도록 구성되어 있다. 공기 패드(10)는 공기(21)로 금속 박판(20)을 부유시키고, 패스 라인(PL)을 따라 금속 박판(20)의 반송을 용이하게 한다.

한 쌍의 미스트 노즐(8)은, 도 2(c)의 패스 라인(PL)에 수직 방향으로 공기 노즐(6)과 인접하여 공기 노즐(16)을 미스트 노즐(8) 사이에 끼우도록 하부 덕트(2b)의 수평면(4)상에 수직으로 설치되어 있다. 그러나 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 미스트 노즐(8)은, 공기 노즐(6)과 인접하여 미스트 노즐(8) 사이에 공기 노즐(6)을 끼우도록 패스 라인(PL)에 평행한 방향을 따라 수직으로 설치될 수 있다. 각각의 미스트 노즐(8)과 공기 노즐(6)은 그 사이의 갭이 공기 노즐(6)의 외경과 같거나 그보다 작도록 서로 인접해있다.

도 3 및 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 미스트 노즐(8)은, 덕트(2a, 2b)의 수평면(4)을 통해 통과하도록 복수의 미스트 공급 파이프(13)로부터 수직으로 설치되어 있다. 미스트 공급 파이프(13)는 덕트(2a, 2b)를 따라 헤더 파이프(14)로부터, 패스 라인(PL)에 수직한 방향을 따라 덕트(2a, 2b)의 중공부로 분기하도록 배관(配管)되어 있다. 미스트 노즐(8)은 원뿔형의 선단부(9)를 갖는다.

도 4(b)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 미스트 노즐(8)로부터 스프레이 형태로 분사된 미스트(다수의 극미한 물방울 입자 그룹)(22)는, 패스 라인(PL)을 따라 반송되는 금속 박판(20)의 하측면상에 분사되도록, 인접한 공기 노즐(6)로부터 분사된 고압 공기(21)의 흐름에 붙잡힌다.

또한, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 미스트 노즐(8a)은 서로 대칭이고, 1개의 공기 노즐(6)에 인접하도록 설치되고, 각각의 선단부(9a)는 공기 노즐(6)측을 향해 대칭적으로 기울어지도록 형성될 수 있다. 도시된 형태에서, 각각의 미스트 노즐(8a)의 선단부(9a)는 공기 노즐(6)을 향해 약 20도 기울어져 있으나, 기울기는 1 내지 45도의 범위에서 적절하게 선택될 수 있다.

한 쌍의 미스트 노즐(8a)의 선단부(9a)가 공기 노즐(6)측을 향해 대칭적으로 기울어져 있는 형태에서, 한 쌍의 미스트 노즐(8a)로부터 스프레이 형태로 분사된 미스트(22)는, 금속 박판(20)의 하측면상에 분사되도록 인접한 공기 노즐(6)로부터 분사된 고압 공기(21)의 흐름상에 더욱 확실하게 실어질 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 열처리실(1b)에서 ??칭된, 신장된 금속 박판(20)은, 각각의 볼록부(3)에 있어서의 공기 패드(10)로부터 불어져 나온 고압 공기(21)에 의해 부유되면서, 상부 및 하부 덕트(2a, 2b) 사이의 수평 패스 라인(PL)을 따라 도면의 좌측에서 우측으로 반송된다. 금속 박판(20)은 패스 라인(PL)의 하류측(도 5의 우측)의 권취롤(미도시; take-up roll)에 의해 당겨져, 롤의 둘레면상에 코일 형상으로 감겨진다.

상기 조건 하에서, 섭씨 수백 도의 온도의 금속 박판(20)은 반송되는 동안 패스 라인(PL)을 따라 완만한 물결 형상을 나타낸다. 그리고 도 5에서 수직 방향으로의 화살표로 나타낸 바와 같이, 상온 근처의 고압 공기(21)와, 상온 근처의 미스트(22)는, 덕트(2a, 2b)의 각각의 수평면(4)에 있어서 수직으로 설치된 다수(복수)의 공기 노즐(6)과, 각각의 공기 노즐(6)과 인접한 수평면(4)상에 수직으로 설치된 다수(복수)의 미스트 노즐(8)로부터 금속 박판(20)의 양면 전체에 연속적으로 불어진다(blown).

결과적으로, 금속 박판(20)은, 그 양면상에 분사된 고압 공기(21)와 미스트(22)의 시너지 작용에 의해, 상온 근처로 높은 냉각 속도로 효율적으로 냉각되고, 그러한 냉각 처리에 필요한 냉각 시간도 줄어든다. 또한, 각각의 미스트 노즐(8)로부터 분사된 미스트(22)는, 인접한 공기 노즐(6)로부터 분사된 고속 공기(21)의 흐름상에 실리면서, 금속 박판(20)의 양면상에 분사될 수 있다.

또한, 금속 박판(20)은, 측면에서 봤을 때 패스 라인(PL)을 따라 연속적인 완만한 물결 모양으로 부유되면서 반송될 수 있기 때문에, 금속 박판(20)을 손상시키지 않고, 금속 박판(20)의 양면이 비교적 짧은 시간에 비교적 균일하고 고르게 냉각될 수 있다.

냉각실(1c)은 또한 열처리실(1b)과 유사한 패턴으로 배치된 공기 노즐(6) 및 미스트 노즐(8)을 갖는 덕트(2a, 2b)를 갖는다.

또한, 가열실(1a)의 덕트(2a, 2b)에서는, 고온 공기(21)를 분사하기 위한 공기 노즐(6)이 적절한 패턴으로 배치된다.

따라서, 열처리실(1b)을 포함하는 열처리로(1)에 따르면, 상기 효과 (1) 및 (4)가 확실하게 얻어질 수 있다.

도 6(a) 및 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 1개의 미스트 노즐(8)은 1개의 수직 공기 노즐(6)에 대해, 패스 라인(PL)을 따라 또는 패스 라인(PL)에 수직인 방향을 따라 수직으로 설치될 수 있다. 이러한 형태에서도, 선단부(9a)가 공기 노즐(6)을 향해 기울어져 있는 미스트 노즐(8a)이 사용될 수 있다.

또한, 도 7(a) 및 도 7(b)에 도시한 바와 같이, 패스 라인(PL)을 따른 방향으로 배치된 2개와, 패스 라인(PL)에 수직인 방향을 따른 방향으로 배치된 2개를 포함하여, 총 4개의 미스트 노즐(8)이, 1개의 수직 공기 노즐(6)에 대해 점 대칭이 되도록 수직으로 설치될 수 있다. 이러한 형태에서도, 4개의 미스트 노즐(8) 모두는 선단부(9a)가 공기 노즐(6)측을 향해 기울어진 미스트 노즐(8a)일 수 있다. 다른 방법으로, 4개의 미스트 노즐(8(8a)) 중 1개가 생략된 3개의 미스트 노즐(8(8a))이 공기 노즐(6)에 인접하도록 수직으로 설치될 수 있다. 또한, 3개의 미스트 노즐(8(8a))이, 평면에서 봤을 때 무게 중심으로서 공기 노즐(6)을 갖는 정삼각형의 각 모서리에 배치될 수 있다.

또한, 도 8(a) 및 도 8(b)에 도시한 바와 같이, 1개의 공기 노즐(6a)은 그 본체가, 패스 라인(PL) 및 덕트(2b(2a))의 수평면(4)에 수직인 가상의 수직선에 대해, 패스 라인(PL)의 하류측을 향해 약 10 내지 20도의 범위 내에서 기울어지도록 위치될 수 있고, 1 내지 4개의 미스트 노즐(8b)은 그 본체가 전술한 바와 같은 범위로 기울어져, 전술한 바와 같은 방식으로 공기 노즐(6a)에 인접하도록 위치될 수 있다.

다른 방법으로, 금속 박판(20)의 냉각 속도와 같은 열처리 조건에 따라, 1개의 공기 노즐(6a)과 1 내지 4개의 미스트 노즐(8b)은, 패스 라인(PL)의 상류측을 향해 약 10 내지 20도의 범위 내에서 적절하게 기울어질 수 있다.

각각의 미스트 노즐(8b)의 기울기는 공기 노즐(6a)의 기울기보다 크게 설정될 수 있다.

도 9(a)는 열처리로(1)에 있어서 다른 형태를 갖는 열처리실(1b)의 주요부를 도시하는 수직 단면도이고, 도 9(c)는 하측의 덕트(2b)의 부분 평면도이다.

도 9(a) 및 도 9(c)에 도시한 바와 같이, 열처리실(1b)은 상부 및 하부 덕트(2a, 2b)와, 덕트(2a, 2b)의 양 측면 사이를 연결하는 한 쌍의 측벽(5)이 설치되어 있다. 상부 및 하부 덕트(2a, 2b)는 전술한 바와 같은 공기 패드(10)를 갖는 볼록부(3)와, 복수의 공기 노즐(6)과 1 내지 4개의 미스트 노즐(8) 세트를 포함하는 수평면(4)을 포함한다. 또한, 이러한 형태의 열처리실(1b) 내에서, 복수의 물방울 분사 노즐(이하 간략히 「물방울 노즐」이라고 한다)(7)이, 덕트(2a, 2b)의 수평면(4)에서 패스 라인(PL)에 대해 수직한 방향을 따라 서로 이격되고, 패스 라인(PL)의 상측 및 하측에 복수열로 배치된다.

물방울 노즐(7)은 100㎛ 이상의 물방울 입자의 직경을 갖는 다수의 물방울을 연속적으로 분사한다. 물방울 입자의 직경의 상한값은 약 1mm일 수 있다.

도 9(a) 및 도 9(b)의 (1)에 도시한 바와 같이, 덕트(2a, 2b)의 수평면(4)상에, 길쭉한(직사각형) 수직 단면을 갖는 복수의 오목홈(4a)이, 패스 라인(PL)을 따라 배치된 공기 노즐(6) 및 미스트 노즐(8) 그룹 사이에서, 패스 라인(PL)에 수직하도록, 패스 라인(PL)에 수직한 방향을 따라 형성되어 있다. 각 오목홈(4a)의 천정면 또는 저면의 주위에, 전술한 바와 동일한 방식으로 배관된 물 공급 파이프(16)가 수평 방향을 따라 위치하고, 복수의 물방울 노즐(7)이 아래 또는 위를 향하도록 물 공급 파이프(16)상에 설치되어 있다.

이러한 형태에서도, 공기 노즐(6a)이 공기 노즐(6)을 대신하여 사용되거나, 미스트 노즐(8a) 및 (8b) 중 어느 것도 미스트 노즐(8) 대신에 사용될 수 있다.

또한, 도 9(b)의 (2)에 도시한 바와 같이, 직사각형의 수직 단면을 갖는 오목홈(4a) 대신에, 복수의 오목홈(4b)이, 그 개구부의 수직 단면이 가상의 수직선에 대해 패스 라인(PL)의 하류측을 향해 약 5 내지 25도의 범위 내에서 기울어진, 수직으로 연장된 평행사변형의 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 전술한 바와 동일한 방식으로 기울어진 복수의 물방울 노즐(7a)이, 각 오목홈(4b)의 천정면 또는 저면 근처에서 배관된 물 공급 파이프(16)으로부터 배치될 수 있다.

금속 박판(20)의 냉각 속도 등의 조건에 따라, 오목홈(4a) 및 물방울 노즐(7a)이, 가상의 수직선에 대해 패스 라인(PL)의 상류측을 향해 약 5 내지 25도의 범위 내에서 기울어질 수 있다.

또한, 선단측에서만 기울어진 물방울 노즐이, 직사각형 수직 단면을 갖는 오목홈(4a)에 위치할 수 있다.

한편, 도 9(d)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 물방울 노즐(7)은, 덕트(2a, 2b)의 수평면(4)상의 평면에서 봤을 때, 새발 격자무늬 패턴으로 배치된 복수의 공기 노즐(6) 각각에 인접하도록 배치될 수 있다. 이러한 구성에서, 물 공급 파이프(16)는 수평면(4)에 평행하게 덕트(2a, 2b)의 내부로 배관되고, 복수의 물방울 노즐(7)은 수평면(4)을 통해 물 공급 파이프(16)로부터 열처리실(1b)로 돌출된다.

복수의 공기 노즐(6)은 평면에서 봤을 때 격자무늬 패턴으로 배치될 수 있다.

또한, 물방울 노즐(7)이, 미스트 노즐(8a)과 마찬가지로 공기 노즐(6)측을 향해 기울어진 선단부를 가질 수 있고, 또는 물방울 노즐(7)이 물방울 노즐(7a)과 마찬가지로 패스 라인(PL)에 대해 기울어질 수 있다.

또한, 1개의 물방울 노즐(7)이, 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시한 것처럼, 1개의 공기 노즐(6)에 인접하도록 배치될 수 있다. 4개의 물방울 노즐(7)이, 도 7(a) 및 도 7(b)에 도시한 것처럼, 평면에서 봤을 때 1개의 공기 분사 노즐(6)에 대해 인접하고 점대칭이 되도록 배치될 수 있다. 그리고 유사하게 기울어진 한 쌍의 물방울 노즐(7a)이, 도 8(a) 및 도 8(b)에 도시한 것처럼 1개의 기울어진 공기 노즐(6)에 인접하도록 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이 열처리실(1b) 내에서, 고압 공기(21) 및 미스트(22)가, 공기 노즐(6(6a)) 및 미스트 노즐(8(8a, 8b))의 조합 사용에 의해 금속 박판(20)의 양면상에 분사되고, 이에 따라 상기 효과 (1) 및 (2)가 얻어질 수 있다.

다른 방법으로, 고압 공기(21) 및 다수의 물방울(23)이, 공기 노즐(6(6a)) 및 물방울 노즐(7(7a))의 조합 사용에 의해 금속 박판(20)의 양면상에 분사되고, 이에 따라서도 상기 효과 (1) 및 (2)가 얻어질 수 있다.

또한, 공기 노즐(6(6a))로부터의 고압 공기(21)와 물방울 노즐(7(7a))로부터 분사된 다수의 물방울(23)의 조합 사용에 의해, 냉각 효율 및 냉각 속도가 더 향상될 수 있기 때문에, 이에 따라 상기 효과 (1)이 더 향상될 수 있다.

또한, 금속 박판(20)의 냉각 효율 및 냉각 속도는, 공기 노즐(6(6a)), 미스트 노즐(8(8a, 8b)) 및 물방울 노즐(7(7a))을 포함하는 3가지 타입의 노즐의 조합 사용에 의해 현저하게 향상될 수 있다.

또한, 금속 박판(20)의 두께, 가열 온도 등에 따라, 공기 노즐(6(6a)) 및 미스트 노즐(8(8a, 8b))의 조합 사용, 공기 노즐(6(6a)) 및 물방울 노즐(7(7a))의 조합 사용 또는 공기 노즐(6(6a)), 미스트 노즐(8(8a, 8b)) 및 물방울 노즐(7(7a)) 3개를 조합 사용하는 것을 포함하는, 냉각 패턴의 3가지 타입이 용이하게 선택되고 이용될 수 있다.

본 발명은 전술한 실시 형태에 한하지 않는다.

예를 들어, 금속 박판(20)은, 예를 들어, 3mm 이하의 판 두께를 갖는 압연강, 특수강으로 이루어진 강판 또는 티타늄 합금 강판일 수 있다.

또한, 덕트(2a, 2b)의 각 수평면(4)에 있어서, 공기 노즐(6(6a)) 및 미스트 노즐(8(8a, 8b)) 세트 또는 공기 노즐(6(6a)) 및 물방울 노즐(7(7a)) 세트는 평면에서 봤을 때 실질적으로 동일한 간격으로 새발 격자무늬 패턴 또는 격자무늬 패턴으로 배치될 수 있다.

또한, 독립적인 공기 노즐이 설치될 수 있다. 즉, 미스트 스프레이 노즐과도, 물방울 분사 노즐과도 인접하지 않도록 공기 노즐이 배치될 수 있다.

또한, 미스트(22)를 미스트 노즐(8(8a, 8b))에 공급하기 위한 미스트 공급 파이프(13) 또는 고압 물을 물방울 분사 노즐(7(7a))에 공급하기 위한 물 공급 파이프(16)는, 덕트(2a, 2b)의 각 중공부에 있어서, 평면에서 봤을 때 패스 라인(PL)과 평행한 또는 비스듬하게 교차하는 방향으로 배관될 수 있다.

또한, 공기 노즐(6(6a)), 미스트 노즐(8(8a, 8b)) 및 물방울 노즐(7(7a))의 3가지 타입은 또한, 열처리실(1b)에서와 같은 방식으로 냉각실(1c)에 배치될 수 있다.

또한, 볼록부(3)는 수직 단면으로 반원, 반타원 또는 반난형(semi-oval)의 외형을 가질 수 있고, 공기 패드(10)는 볼록부(3)의 정면(top surface) 근처 또는 저면 근처에 배치될 수 있다.

또한, 열처리실(1b) 내에서 실시되는 열처리는 ??칭에 한하지 않고, 어닐링, 용액 처리 등을 포함한다.

또한, 롤러(17)는 가열실(1a)의 입구측 또는 냉각실(1c)의 출구측에 설치될 수 있다.

본 출원은 2017년 7월 4일에 출원된 일본특허출원 제2017-131112호 및 2018년 4월 14일자로 출원된 일본특허출원 제2018-078044호에 기초하며, 그 내용은 본원에 참고로 포함된다.

본 발명은 공기에 의해 부유되면서 수평 방향을 따라 반송되는, 열처리 중 또는 열처리 후의 금속 박판에 대한 냉각 효율을 증가시킬 수 있고, 다양한 냉각 속도를 쉽게 선택할 수 있는 열처리로를 확실하게 제공할 수 있다.

1 열처리로
1a 가열실
1b 열처리실
1c 냉각실
6, 6a 공기 분사 노즐
7, 7a 물방울 분사 노즐
8, 8a, 8b 미스트 스프레이 노즐
17 롤러
20 금속 박판
PL 패스 라인

Claims

금속 박판을 공기 패드로부터의 공기에 의해 부유시키면서 가열실, 열처리실 및 냉각실을 통해 상기 금속 박판을 연속적으로 반송시키는 동안, 상기 금속 박판에 열처리를 실시하는 열처리로로서,
적어도 상기 열처리실은 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 미스트 스프레이 노즐 또는 상기 복수의 공기 분사 노즐 및 복수의 물방울 분사 노즐을 포함하고,
상기 복수의 공기 분사 노즐 및 상기 복수의 미스트 스프레이 노즐 또는 상기 복수의 공기 분사 노즐 및 상기 복수의 물방울 분사 노즐은, 상기 열처리실 내의 상기 금속 박판의 패스 라인을 따라 상기 패스 라인의 하측 및 상측에, 측면에서 봤을 때 상기 패스 라인에 수직 또는 비스듬하게 배치되며,
상기 미스트 스프레이 노즐 또는 상기 물방울 분사 노즐은, 상기 공기 분사 노즐 마다에 인접하고 서로 평행하게 배치되며,
상기 복수의 공기 분사 노즐 및 상기 복수의 미스트 스프레이 노즐 그룹 또는 상기 복수의 공기 분사 노즐 및 상기 복수의 물방울 분사 노즐 그룹은, 상기 패스 라인을 따라 상기 패스 라인의 하측 및 상측에 교대로 배치되며,
상기 공기 패드는, 상기 패스 라인의 하측 및 상측에 교대로 배치된, 상기 복수의 공기 분사 노즐 및 상기 복수의 미스트 스프레이 노즐 그룹의 사이에, 또는 상기 복수의 공기 분사 노즐 및 상기 복수의 물방울 분사 노즐 그룹의 사이에 배치되는 열처리로.
삭제
제1항에 있어서,
상기 미스트 스프레이 노즐 또는 상기 물방울 분사 노즐은, 적어도 상기 미스트 스프레이 노즐 또는 상기 물방울 분사 노즐의 선단부가, 인접한 상기 공기 분사 노즐을 향해 기울어지도록 구성되어 있는 열처리로.
삭제
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 가열실 및 상기 열처리실 사이의 경계 부근 또는 상기 열처리실 및 상기 냉각실 사이의 경계 부근 중 적어도 하나에, 상기 패스 라인의 하측에서 상기 금속 박판을 상기 하측으로부터 지지하는 롤러를 추가로 포함하는 열처리로.