KR102280234B1 - 폭-종속형 냉각 작용을 갖는 냉각 장치 - Google Patents

폭-종속형 냉각 작용을 갖는 냉각 장치 Download PDF

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Abstract

압연된 평판 물품(2)은 패스라인(passline)(3)의 레벨(level)에서 이송 방향(transportation direction)(x)으로 냉각 장치(1)를 지나간다. 스프레이 빔(spray beam)(5, 6)들은 이송 방향(x)에 대해서 횡방향으로 연장한다. 스프레이 빔(5, 6)들은, 이송 방향(x)에 대해서 수직하게 봤을 때, 각각의 경우에 2 개의 외부 구역(7, 8)들 및 그 사이에 중심 구역(9)을 갖는다. 액체 냉각 매체(13)는 각각의 전용의 개별적으로 제어가능한 밸브 장치(valve device)(10, 11, 12)를 통해 구역(7, 8, 9)들 내로 공급될 수 있다. 액체 냉각 매체(13)의 중심 구역(9)에 속하는 중심 유량 프로파일(central flow rate profile)(V1)은, 중심에서 최대이며, 이송 방향(x)에 대해 수직하게 봤을 때, 가장자리(edge)를 향해 감소하여, 중심 유량 프로파일(V1)이 중심 삼각형(central triangle)을 형성하며, 이 삼각형은 한변이 이송 방향(x)에 대해 수직하게 이어지고, 다른 두변들이 동일한 길이이다. 액체 냉각 매체(13)의, 외부 구역(7, 8)들에 속하는 외부 유량 프로파일(V2, V3)들은, 가장자리들에서 최대이고 중심을 향해서 감소하여, 각각의 외부 유량 프로파일(V2, V3)들은, 외부 삼각형(outer triangle)을 형성하며, 이 삼각형은 각각의 경우에 한변이 평행하게 그리고 방송 방향(x)에 수직하게 이어진다. 중심 삼각형 및 2 개의 외부 삼각형들은 직사각형을 형성하도록 조합된다.

Description

폭-종속형 냉각 작용을 갖는 냉각 장치 {COOLING DEVICE WITH BREADTH-DEPENDENT COOLING ACTION}
본 발명은, 압연된 평판 제품(flat rolled product)용 냉각 장치에 관한 것으로,
- 상기 압연된 평판 제품은 패스라인(passline)의 레벨(level)에서 이송 방향(transportation direction)으로 냉각 장치를 지나가며,
- 냉각상(cooling bed)은 이송 방향에 대해서 횡방향으로(transversely) 연장하는 다수의 스프레이 바(spray bar)들을 가지며,
- 상기 각각의 스프레이 바는 이송 방향에 대해 횡방향에서 볼 때, 2 개의 외부 섹션(outer section)들 및 2 개의 외부 섹션들 사이에 배열되는 중심 섹션(central section)을 가지고,
- 상기 압연된 평판 제품은, 중심 섹션에 배열된 배출구 오리피스(outlet orifice)들에 의해 액체 냉각 매체(liquid cooling medium)의 중심 유량 프로파일(central flow rate profile)과 충돌될 수 있으며, 상기 중심 유량 프로파일은, 이송 방향에 대해 횡방향에서 볼 때, 중심에서 최대이고 가장자리를 향해서 감소하며,
- 상기 압연된 평판 제품은, 외부 섹션들에 배열된 배출구 오리피스들에 의해 액체 냉각 매체의 각각의 외부 유량 프로파일(outer flow rate profile)과 충돌될 수 있으며, 상기 각각의 외부 유량 프로파일은, 이송 방향에 대해 횡방향에서 볼 때, 각각의 가장자리에서 최대이고 중심을 향해서 감소하여, 각각의 경우에 외부 유량 프로파일들은 한변(one side)이 평행하게 이어지고 또다른 변(another side)이 이송 방향에 대해 횡방향으로 이어지는 외부 삼각형(outer triangle)을 규정한다.
본 발명은 추가로 압연된 평판 제품을 압연하는 압연 트레인(rolling train)에 관한 것으로,
- 압연 트레인은 하나 이상의 조압연 스탠드(roughing stand) 및 상기 조압연 스탠드의 하류에 위치되는 다수의 사상압연 스탠드(finishing stand)들을 가지며,
- 상기 유형의 냉각 장치는 조압연 스탠드의 직상류(immediately upstream)에 위치 설정되거나, 조압연 스탠드와 상기 조압연 스탠드의 직하류(immediately downstream)에 위치되는 사상압연 스탠드 사이에서 하류에 위치설정된다.
상기 유형의 냉각 장치의 일례는, "멀픽(Mulpic)"이라는 이름으로 공지되어 있다. 상기 냉각 장치에서, 액체 냉각 매체는, 각각의 전용의 개별적으로 제어가능한 밸브 장치(respective dedicated, individually controllable valve device)를 통해서, 일측 상에서 중심 섹션(central section) 내로 그리고 타측 상에서 2 개의 외부 섹션(outer section)들 내로 분사될 수 있다. 중심 유량 프로파일은, 대칭의 사다리꼴(symmetric trapezoid)을 규정하며, 그의 평행한 변(parallel side)들은 이송 방향에 대해 횡방향으로 이어진다. 사다리꼴 및 2 개의 외부 삼각형들은 직사각형을 형성하도록 조합된다. 밸브 장치(valve device)들은, 2 개의 외부 섹션들을 통해 압연된 평판 제품에 적용되는 냉각 매체의 용적 및 중심 섹션을 통해서 압연된 평판 제품에 적용되는 냉각 매체의 용적이 서로 협동되어, 압연된 평판 제품의 가장자리 섹션(edge section)들의 온도가 압연된 평판 제품의 중심 섹션의 온도에 일치하도록 조절되는 방식으로 구동된다.
일부 경우들에, 압연된 평판 제품은, 압연된 평판 제품의 폭에 걸쳐 볼 때, 온도 리지(temperature ridge)를 가질 수 있으며, 즉, 압연된 평판 제품은 일측이 타측보다 더 고온이다. 이러한 경우에, 압연된 평판 제품의 일측이 타측보다 더 집중적으로 냉각가능할 수 있다는 이점이 있을 것이다. 상기에 설명된 접근법은, 이러한 목적에 적합하지 않다.
본 발명은, 상기 유형의 열적 리지(thermal ridge)가 제거되는 것을 가능케 하는 가능성을 이루어내는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 제 1 항의 특징들을 갖는 냉각 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 냉각 장치의 유리한 실시예들은, 종속항인 제 2 항 내지 제 10 항의 요지이다.
본 발명에 따르면, 도입부에 인용된 유형의 냉각 장치는,
- 액체 냉각 매체가 각각의 전용의 개별적으로 제어가능한 밸브 장치를 통해 상기 섹션들에 분사될 수 있으며,
- 중심 유량 프로파일은, 한변이 이송 방향에 대해 횡방향으로 이어지고 다른 두변들이 동일한 길이인 중심 삼각형을 형성하고,
- 상기 중심 삼각형 및 2 개의 외부 삼각형들은 직사각형을 형성하도록 조합됨으로써, 구체화된다.
이러한 수단에 의해서, -가능한 최대 냉각 매체 용적(maximum possible cooling medium volume)들의 범주 내에서-압연된 평판 제품의 전체 폭에 걸쳐 열적 리지(thermal ridge)를 상쇄하는 것이 가능하다. 그럼에도 불구하고, 적절한-그렇지만, 종래 기술에 비해서 개별적인- 2 개의 외부 섹션들의 제어에 의해서, 압연된 평판 제품의 중심 섹션보다 더 낮은 온도로 압연된 평판 제품의 2 개의 가장자리들을 계속해서 냉각하는 것을 가능하게 유지한다. 압연된 평판 제품의 중심 섹션보다 2 개의 가장자리들을 덜 집중적으로 냉각하면서 2 개의 가장자리들을 상이한 집중도들로 냉각하는 것이 또한 가능하다.
특히, 단순한 냉각 장치의 실시예에서, 밸브 장치들은 두 부분으로 이루어지는 방식(binary manner)으로 스위칭되며(switched), 즉 밸브 장치들은 적시에 특정 지점에서 완전 개방(fully open) 또는 완전 폐쇄된다(fully closed). 가장 단순한 경우에, 각각의 섹션(section)에 대해서 방출되는 액체의 용적에 영향을 미치는 추가의 가능성은 존재하지 않는다. 그러나, 바람직하게는, 섹션들 내로 분사되는 액체 냉각 매체(liquid cooling medium)의 용적은, 각각의 펌프(pump)에 의해 발생되는 작동 압력의 조절에 의해 그리고/또는 각각의 펌프에 의해 영향을 받는 방출 용적(delivery volume)의 조절에 의해서 설정될 수 있다. 게다가, 밸브 장치들은 서보 밸브(servo valve)들로서 또는 비례 밸브(proportional valve)들로서 구체화될 수 있다. 이 경우에, 액체 냉각 매체는, 예컨대, 상류에 위치된 펌프들이 일정한 압력을 발생시키기 때문에 또는 액체 냉각 매체가 오버헤드 리저보어(overhead reservoir)로부터 공급되기 때문에, 밸브 장치들의 상류에서 압력이 일정할 수 있다.
본 발명의 냉각 장치의 최소 구성에서, 단지 단일의 스프레이 바(single spray bar)가 제공된다. 이 경우에, 스프레이 바는 일반적으로 패스라인(passline) 위에 배열된다. 각각의 경우들에, 스프레이 바는 대안으로 패스라인 아래에 배열될 수 있다. 그러나, 종종, 단지 하나 초과의 스프레이 바가 제공된다. 이에 따라 스프레이 바들의 개수는, 2 개 이상이 된다. 이 경우에, 적어도 하나의 스프레이 바가 바람직하게는 패스라인 위에 배열되고, 적어도 다른 하나는 패스라인 아래에 배열된다. 이는, 압연된 평판 제품이 양측면들로부터 동일한 정도로 냉각되는 것을 가능케 한다.
스프레이 바들의 개수에 관계없이, 스프레이 바들 중 적어도 하나는, 그의 위치가 패스라인에 대해 일정한 홀딩 프레임(holding frame) 상에 배열될 수 있다. 이 경우에, 상기 스프레이 바는, 조절 장치에 할당될 수 있으며, 이 장치에 의해 패스라인으로부터 상기 스프레이 바의 거리가 설정될 수 있다. 이 실시예는, 특히, 유지보수 작업이 스프레이 바 상에서 그리고/또는 예컨대 패스라인을 형성하는 롤러 테이블(roller table) 상에서 실행될 때, 패스라인으로부터의 거리를 최대화하는데 사용될 수 있다. 거리를 바꿀 수 있는 조절 범위는 필요에 따라 판정될 수 있다. 바람직하게는, 이 범위는 적어도 20 cm, 예컨대, 적어도 30 cm, 특히 적어도 50 cm가 된다. 또한, 훨씬 더 큰 값들이 가능하다.
이는, 조절 장치(adjusting device)에 의해서, 그의 위치가 회전 축(axis of rotation)에 대한 선회 각(pivoting angle) 전반에 걸쳐 패스라인에 대해 일정한(fixed) 홀딩 프레임 상에 배열되는 스프레이 바를 선회시키는 것이 또한 가능하다.
2 개의 조치(measure)들, 즉, 선회 운동(pivoting movement) 및 거리의 조절이 또한 동일한 스프레이 바를 위해서 서로 조합될 수 있다. 이 경우에, 대응하는 스프레이 바가 중간 프레임(intermediate frame) 상에 배열되며, 이 프레임은 차례로 그의 위치가 패스라인에 대해 일정한 홀딩 프레임 상에 배열된다. 각각의 조절 장치는 스프레이 바 및 중간 프레임에 대해 할당된다. 스프레이 바에 할당된 조절 장치에 의해서 중간 프레임으로부터 스프레이 바의 거리를 설정하는 것이 가능하다. 이 경우에, 중간 프레임은 중간 프레임에 할당된 조절 장치에 의해서 회전 축에 대한 선회 각 전반에 걸쳐 선회될 수 있다. 대안으로, 반대의 접근법이 적용될 수 있다. 이 경우에, 스프레이 바는, 스프레이 바에 할당된 조절 장치에 의해서 회전 축에 대한 선회 각 전반에 걸쳐 선회될 수 있다. 이 경우에, 홀딩 프레임으로부터 중간 프레임의 거리는, 중간 프레임에 할당된 조절 장치에 의해서 설정될 수 있다.
선회 운동이 가능하다면, 회전 축은, 이송 방향에 대해 횡방향에서 볼 때, 전형적으로 상기 스프레이 바의 가장자리에 배열되며, 이송 방향에 평행하게 이어진다. 선회 각은 필요에 따라 판정될 수 있다. 바람직하게는, 선회 각은 적어도 20°가 된다. 예컨대, 선회 각은 적어도 30°, 적어도 45°, 또는 적어도 60°가 될 수 있다. 심지어 더 큰 선회 각들- 심지어 최대 90°그리고 그 초과-이 또한 가능하다.
본 발명의 목적은, 제 11 항의 특징들을 갖는 압연된 평판 제품을 압연하는 압연 트레인에 의해서 더 성취된다. 본 발명에 따르면, 냉각 장치가 본 발명에 따라 구체화됨으로써, 도입부에 인용된 유형의 압연 트레인이 구체화된다.
본 발명의 전술된 특성들, 특징들 및 이점들뿐만 아니라 이들이 실현되는 방식은, 예시적 실시예들의 하기 설명과 함께 분명해지고 더 용이하게 이해될 수 있으며, 이들 실시예들은 개략적인 도면들과 함께 보다 상세히 설명된다.
도 1은 측면으로부터 본 냉각 장치를 도시한다.
도 2는 패스라인으로부터 본 냉각 장치를 도시한다.
도 3은 최대 냉각 매체 유량 프로파일들을 도시한다.
도 4 내지 도 7은 발생 가능한 냉각 매체 유량 프로파일들의 예시로서 도시한다.
도 8 및 도 9는 스프레이 바용 조절 옵션(adjustment option)들을 도시한다.
도 10은 압연 트레인을 도시한다.
도 1에 따르면, 압연된 평판 제품(flat rolled product)(2)용 냉각 장치(상기 냉각 장치는 일반적으로 도면 부호 1을 붙임)는 이송 방향(x)으로 패스라인(passline)(3)의 레벨(level)에서 압연된 제품(2)에 의해 통과된다. 패스라인(3)은 예컨대, 상류에 위치된 장치 및/또는 하류에 위치된 장치의 배열에 의해 규정될 수 있다. 상류 장치는 예컨대 주조기(caster)로서, 노(furnace)로서, 또는 압연 스탠드(rolling stand)로서 구체화될 수 있다. 하류 장치는 예컨대 압연 스탠드로서, 압연기 테이블(roller table)로서 또는 냉각상(cooling bed)으로서 구체화될 수 있다. 또한, 다른 실시예들이 가능하다.
냉각 장치(1)는 다수의 스프레이 바(spray bar)(5, 6)들을 갖는다. 단지 하나의 스프레이 바(5, 6)만이 존재하는 것이 가능하다. 그러나, 일반적으로, 복수 개의 스프레이 바(5, 6)들이 존재하며, 즉, 적어도 2 개의 스프레이 바(5, 6)들이 존재한다. 이 경우에, 도 1의 예시에 따르면, 바람직하게는 스프레이 바(5, 6)들 중 적어도 하나는 패스라인(3) 위에 배열되고, 적어도 다른 하나는 패스라인 아래에 배열된다. 패스라인(3) 위에 배열된 스프레이 바(5)는, 이하 간략함을 위해서 상부 스프레이 바(upper spray bar)(5)로서 지칭되고, 패스라인(3) 아래에 배열된 스프레이 바(6)는 하부 스프레이 바(lower spray bar)(6)로서 지칭된다.
상부 스프레이 바(5)의 가능한 실시예들은, 도 2 내지 도 9와 함께 하기에 보다 상세히 설명된다. 그러나, 동일한 실시예들이 또한 - 대안으로 또는 추가로- 하부 스프레이 바(6)의 경우에 실현되거나 실현될 수 있다.
상부 스프레이 바(5)는 이송 방향(x)에 대해서 횡방향으로 연장한다(도 2 참조). 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 보면, 상부 스프레이 바는 2 개의 외부 섹션(7, 8)들을 갖는다. 상부 스프레이 바(5)는 추가로 중심 섹션(9)을 갖는다. 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 보면, 중심 섹션(9)은 2 개의 외부 섹션(7, 8)들 사이에 배열된다. 액체 냉각 매체(13)가 각각의 전용 밸브 장치(10, 11, 12)를 통해 2 개의 외부 섹션(7, 8)들 및 중심 섹션(9) 내로 분사될 수 있다. 밸브 장치(10, 11, 12)들은 제어 장치(14)에 의해 개별적으로 구동될 수 있다. 이에 따라, 밸브 장치(10, 11, 12)들 각각은 각각의 경우에 2 개의 다른 밸브 장치들(11, 12 또는 10, 12 또는 10, 11)로 독립적으로 제어가능하다.
압연된 평판 제품(2)은 중심 섹션(9)에 배열된 배출구 오리피스(outlet orifice)(15)들에 의해 액체 냉각 매체(13)의 유량 프로파일(flow rate profile)(V1)과 충돌(impinge)될 수 있다. 유사한 방식으로, 압연된 평판 제품(2)은 2 개의 외부 섹션(7, 8)들에 배열된 배출구 오리피스(16, 17)들에 의해 액체 냉각 매체(13)의 개별적인 유량 프로파일(V2, V3)과 충돌될 수 있다. 언어학적으로(linguistically) 서로 구별하기 위해서, 유량 프로파일(V1, V2, V3)들은 하기에서, 중심 유량 프로파일(central flow rate profile)(V1)로서, 좌측 외부 유량 프로파일(left outer flow rate profile)(V2)로서, 그리고 우측 외부 유량 프로파일(right outer flow rate profile)(V3)로서 지칭된다. 용어 "유량 프로파일"은, 본 발명의 범주 내에서, 시간 기반 프로파일(time-based profile)이 아니라 장소 기반 프로파일(location-based profile)에 관한 것이다. 이는, 도 3 및 도 4 내지 도 7에 관한 하기 설명들을 참조하여 보다 분명해질 것이다.
중심 섹션(9)에 할당된 밸브 장치(10)가 완전 개방될 때, 중심 유량 프로파일(V1)이 압연된 평판 제품(2)에 적용된다. 도 3에 따르면, 중심 유량 프로파일(V1)은 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 중심에서 최대이다. 중심 유량 프로파일(V1)은 가장자리를 향해 감소한다. 양쪽 가장자리들을 향해서 선형으로(linearly) 감소가 진행한다. 이에 따라, 중심 유량 프로파일(V1)은 중심 삼각형(central triangle)을 형성한다. 중심 삼각형의 한변(one side)은 이송 방향(x)에 대해 횡방향으로 이어진다. 중심 삼각형의 다른 두변(two other side)들은 동일 길이이다. 이에 따라, 중심 삼각형은 이등변 삼각형(isosceles triangle)이다.
좌측 외부 섹션(7)에 할당된 밸브 장치(11)가 완전 개방될 때, 좌측 외부 유량 프로파일(V2)이 압연된 평판 제품(2)에 적용된다. 도 3에 따르면, 좌측 외부 유량 프로파일(V2)은 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 좌측 가장자리에서 최대이다. 좌측 외부 유량 프로파일(V2)은 중심을 향해 감소한다. 중심을 향해서 선형으로 감소가 진행한다. 이에 따라, 좌측 외부 유량 프로파일(V2)은 좌측 외부 삼각형(left outer triangle)을 형성한다. 좌측 외부 삼각형의 한변(one side)은 이송 방향(x)에 대해 평행하게 이어진다. 좌측 외부 삼각형의 또다른 변(another side)은 이송 방향(x)에 대해 횡방향으로 이어진다. 이에 따라, 좌측 외부 삼각형은 직각 삼각형(right-angled triangle)이다.
우측 외부 섹션(8)에 할당된 밸브 장치(12)가 완전 개방될 때, 우측 외부 유량 프로파일(V3)이 압연된 평판 제품(2)에 적용된다. 도 3에 따르면, 우측 외부 유량 프로파일(V3)은 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 우측 가장자리에서 최대이다. 우측 외부 유량 프로파일(V3)은 중심을 향해 감소한다. 중심을 향해서 선형으로 감소가 진행한다. 이에 따라, 우측 외부 유량 프로파일(V3)은 우측 외부 삼각형(right outer triangle)을 형성한다. 우측 외부 삼각형의 한변은 이송 방향(x)에 대해 평행하게 이어진다. 우측 외부 삼각형의 다른 변은 이송 방향(x)에 대해 횡방향으로 이어진다. 이에 따라, 우측 외부 삼각형은 마찬가지로 직각 삼각형(right-angled triangle)이다.
중심 삼각형 및 2 개의 외부 삼각형들은 조합하여 직사각형(rectangle)을 형성하는 것이 분명하다. 발생하는 국부화된 유량 프로파일(V), 즉 유량 프로파일(V1, V2 및 V3)들의 합(sum)은, 도 5의 도면에서 실선에 의해 나타낸다.
각각의 삼각형 유량 프로파일(V1, V2, V3)을 실현하기 위해서, 배출구 오리피스(15, 16, 17)들은 예컨대 이송 방향(x)에서 볼 때, 서로 연속하는 다수의 열(row)들로 도 2의 예시에 따라 배열될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 배출구 오리피스(15, 16, 17)들은 각각의 배출구 오리피스(15, 16, 17)들을 나가는 냉각 매체(13)의 용적이 바뀌도록 적절하게 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 유량 프로파일(V1, V2, V3)들은 가능한 최대 유량 프로파일들을 나타낸다. 이에 따라, 상기 유량 프로파일(V1, V2, V3)들은, 섹션(7, 8, 9)들에 할당된 밸브 장치(10, 11, 12)들이 완전 개방될 때 압연된 평판 제품(2)에 적용되며, 섹션(7, 8, 9)들 내로 분사되는 방출 용적(delivery volume)(M1, M2, M3)들은 최대이다. 방출 용적(M1, M2, M3)들은 일정할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 방출 용적들은 개별적으로 연속적으로 조절가능하다. 그 결과, 방출 용적(M1, M2, M3)들의 셋팅(setting)들에 따라, 발생한 소망하는 국부화된 유량 프로파일(V)은 조절 제한들 내에서 설정될 수 있다. 수 개의 가능한 발생한 국부화된 유량 프로파일(V)들은 도 4 내지 도 7과 함께 하기에서 보다 상세히, 순수하게 예시로서, 설명된다.
도 4에 따르면, 좌측 외부 섹션(7)에 할당된 밸브 장치(11)는 폐쇄되어 유지된다. 이에 따라, 관련된 방출 용적(M2)은 0이다. 우측 외부 섹션(8)에는 할당된 밸브 장치(12)를 통해 가능한 최대 방출 용적(M3)(또는 약간 더 적은 용적)이 공급된다. 중심 방출 용적(M1)은 할당된 밸브 장치(10)를 통해 중심 섹션(9)에 공급된다. 대응하는 유량 프로파일(V1, V3)들은 도 4의 도면에서 파선들로 나타낸다. 발생한 전체 유량 프로파일(V)은 실선에 의해 나타낸다. 압연된 평판 제품(2)에서 열적 리지(thermal ridge)는 도 4에 따라 발생한 전체 유량 프로파일(V)에 의해서 보정될 수 있음이 명백하다.
도 5에 따르면, 좌측 외부 섹션(7)에는 할당된 밸브 장치(11)를 통해 중심 방출 용적(M2)이 공급된다. 비교적 높지만, 최대가 아닌 방출 용적(M3)이 할당된 밸브 장치(12)를 통해 우측 외부 섹션(8)에 공급된다. 중심 섹션(9)에는 할당된 밸브 장치(10)를 통해 가능한 최대 방출 용적(M1)(또는 약간 더 적은 용적)이 공급된다. 대응하는 유량 프로파일(V1, V2, V3)들은 도 5의 도면에서 파선들로 나타낸다. 발생한 전체 유량 프로파일(V)은 실선에 의해 나타낸다. 압연된 평판 제품(2)의 중심 섹션의 향상된 냉각은, 도 5에 따라 발생한 유량 프로파일(V)에 의해 실행되지만, 2 개의 가장자리들은 상이한 정도의 세기(intensity)로 냉각되는 것이 명백하다.
도 6에 따르면, 비교적 높은 방출 용적(M2)이 할당된 밸브 장치(11)를 통해 좌측 외부 섹션(7)에 공급된다. 약간 낮은 방출 용적(M3)이 할당된 밸브 장치(12)를 통해 우측 외부 섹션(8)에 공급된다. 중심 섹션(9)에 할당된 밸브 장치(10)는 폐쇄된다. 이에 따라, 대응하는 방출 용적(M1)은 0이다. 대응하는 유량 프로파일(V2, V3)들은 도 6의 도면에서 실선들로 나타낸다. 발생한 전체 유량 프로파일(V)은 좌측 부분에서 유량 프로파일(V2)에 해당하고, 우측 부분에서 유량 프로파일(V3)에 해당한다. 압연된 평판 제품(2)의 가장자리들은 도 6에 따라 발생한 전체 유량 프로파일(V)에 의해서 상이한 레벨들의 세기로 냉각될 수 있음이 명백하다.
도 7에 따르면, 우측 외부 섹션(8) 및 중심 섹션(9)에는 일정한 유량 프로파일(V)을 형성하도록 압연된 평판 제품(2)의 우측 부분에 조합되는 방출 용적(M1, M3)들이 공급된다. 좌측 외부 섹션(7)에는 우측 외부 섹션(8)에 공급되는 방출 용적(M3)들보다 더 큰 방출 용적(M2)이 공급된다. 그 결과, 압연된 평판 제품(2)의 좌측 가장자리는, 압연된 평판 제품(2)의 중심으로부터 시작하여 더욱 집중적으로 냉각된다. 이에 따라, 발생한 유량 프로파일(V)은 좌측 가장자리를 향해 증가한다. 대안으로, 좌측 외부 섹션(7)에 공급된 방출 용적(M2)은 우측 외부 섹션(8)에 공급된 방출 용적(M3) 미만일 수 있다. 이 경우, 압연된 평판 제품(2)의 좌측 가장자리는, 압연된 평판 제품(2)의 중심으로부터 시작하여 더 적게 집중적으로 냉각될 것이며, 즉, 발생한 유량 프로파일은 감소할 것이다.
도 4 내지 도 7과 함께 상기에 설명된 방출 용적(M1, M2, M3)들은 순수하게 예시로서 작용한다. 또한, 요구조건들에 따라 다른 조합들이 가능하다.
방출 용적(M1, M2, M3)들을 조절할 수 있도록, 밸브 장치(10, 11, 12)들이 서보 밸브(servo valve)들로서 구체화되는 것이 가능하다. 그러나, 바람직하게는, 밸브 장치(10, 11, 12)들은 두 부분으로 이루어진 방식(binary manner)으로 스위칭된다(switched). 구동 상태에 따라, 밸브 장치들은 이에 따라, 완전 개방 또는 완전 폐쇄된다. 중간 셋팅(intermediate setting)들이 없는 것으로 가정된다. 이 경우에, 방출 용적(M1, M2, M3)들은, 이들 방출 용적들이 조절가능하기만 하다면, 펌프(18, 19, 20)들에 의해 설정되며, 이들 펌프 각각은 개별 밸브 장치(10, 11, 12)의 상류에 위치된다. 개별 펌프(18, 19, 20)에 의해 영향을 받는 방출 용적(M1, M2, M3)은 직접 설정될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 각각의 피드 라인(feed line)(21, 22, 23)에서 각각의 펌프(18, 19, 20)에 의해 영향을 받는 작동 압력(operating pressure)(p1, p2, p3)이 조절될 수 있다.
도 8에 따른 실시예에서, 상부 스프레이 바(5)는 홀딩 프레임(24) 상에 배열된다. 홀딩 프레임(24)의 위치는 패스라인(3)에 대해 일정하다. 조절 장치(25)는 상부 스프레이 바(5)에 할당된다. 조절 장치(25)는, (예컨대) 다수의 유압 실린더 유닛(hydraulic cylinder unit)들로서 구체화될 수 있다. 예컨대, 홀딩 프레임(24) 상에 그리고 상부 스프레이 바(5) 상에서 좌우측 상에 장착되는 2 개의 유압 실린더 유닛들이 제공될 수 있다. 패스라인(3)으로부터 상부 스프레이 바(5)의 거리는, 조절 장치(25)에 의해 설정될 수 있다. 조절 범위(δa), 즉 가능한 최대 거리와 가능한 최소 거리 사이의 차이가 필요에 따라 선택될 수 있다. 조절 범위(δa)는 바람직하게는, 적어도 20 cm에 이른다. 또한, 이 조절 범위는 더 큰 값들, 예컨대 30 cm (또는 그 초과) 또는 50 cm을 가질 수 있다. 또한, 훨씬 더 큰 값들이 가능하다.
도 9에 따른 실시예에서, 상부 스프레이 바(5)는 마찬가지로 홀딩 프레임(24) 상에 배열되며, 홀딩 프레임의 위치는 패스라인(3)에 대해 일정하다. 또한, 조절 장치(25)는 도 9에 따른 실시예에서 상부 스프레이 바(5)에 할당된다. 이 경우에, 조절 장치(25) 역시, (예컨대) 다수의 유압 실린더 유닛들로서 구체화될 수 있다. 상부 스프레이 바(5)는 조절 장치(25)에 의해 회전 축(axis of rotation)(26)에 대해 선회될(pivoted) 수 있다. 도 9의 예시에 따르면, 회전 축(26)은, 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 상기 스프레이 바(5)의 가장자리에 배열된다. 이 회전 축은 바람직하게는 이송 방향(x)에 평행하게 이어진다.
선회 각(α)은, 환언하면, 상부 스프레이 바(5)가 선회될 수 있는 각도는, 필요에 따라 선택될 수 있다. 바람직하게는, 선회 각(α)은 적어도 20°에 이른다. 예컨대, 선회 각(α)은 적어도 30°, 적어도 45°, 또는 적어도 60°에 이를 수 있다. 심지어 더 큰 선회 각(α)들- 심지어 90° 초과 그리고 미만-이 또한 가능하다.
2 개의 조절 옵션(adjustment option)들, 즉, 회전 축(26)에 대한 선회 운동 및 거리의 설정이 또한 서로 조합될 수 있다.
도 10에 따르면, 본 발명의 냉각 장치(1)는, 바람직하게는 압연된 평판 제품(2)이 압연되는 압연 트레인(rolling train)에 적용된다. 도 10에 따르면, 압연 트레인은 하나 이상의 조압연 스탠드(roughing stand)(27)를 갖는다. 게다가, 압연 트레인(rolling train)은 수 개의 사상압연 스탠드(finishing stand)(28)들을 갖는다. 사상압연 스탠드(28)들은, 이송 방향(x)으로 볼 때, 조압연 스탠드(27)의 하류에 위치된다. 사상압연 스탠드(28)들의 수는, 전형적으로 4 개와 8 개 사이 범위이며, 대부분의 경우에는 5 개, 6 개 또는 7 개에 이른다. 도 10의 파선식 윤곽(dashed outline)들에 의해 나타내는 바와 같이, 냉각 장치(1)가 조압연 스탠드(27)의 직상류(immediately upstream)에 위치될 수도 있다. 그러나, 일반적으로, 냉각 장치(1)는 조압연 스탠드(27)의 하류에 위치된다. 이에 따라, 냉각 장치는 조압연 스탠드(27)와 조압연 스탠드(27)의 직하류(immediately downstream)에 위치되는 사상압연 스탠드(28) 사이에 배열된다. 드물게는 각각의 경우에, 2 개의 냉각 장치(1)들이 또한 존재할 수 있는데, 이 경우에, 2 개의 냉각 장치(1)들 중 하나의 냉각 장치는 조압연 스탠드(27)의 직상류에 위치설정되고, 다른 냉각 장치는 조압연 스탠드의 직하류에 위치 설정된다.
본 발명의 냉각 장치(1)는 층류 냉각 시스템(laminar cooling system)으로서 공지된 것의 일부로서 배치될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 이 냉각 장치는 집중 냉각(intensive cooling)으로서 공지된 프로세스(process)의 맥락 내에서 활용된다. 집중 냉각 프로세스에서, 작동 압력(p1, p2, p3)들은, 전형적으로 적어도 0.5 bar에 이른다. 대부분의 경우들에, 이 압력들은 심지어 1.0 bar를 초과하고 있다. 예컨대, 이 압력들은 1.5 bar 내지 3.0 bar 사이 범위일 수 있다.
본 발명의 냉각 장치(1)는 다수의 이점들을 갖는다. 특히, 압연된 평판 제품(2)의 전체 폭에 걸쳐 이 제품의 유연한 냉각이 단순한 방식으로 실현될 수 있다.
본 발명이 바람직한 예시적 실시예에 기초하여 보다 더 상세하게 예시 및 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시들에 의해 제한되지 않으며, 본 발명의 보호 범주로부터 벗어나지 않고, 당업자에 의해서 다른 변경예들이 이로부터 유도될 수 있다.
1 : 냉각 장치
2 : 압연된 평판 제품
3 : 패스라인
5 : 상부 스프레이 바
6 : 하부 스프레이 바
7, 8 : 외부 섹션들
9 : 중심 섹션
10, 11, 12 : 밸브 장치들
13 : 액체 냉각 매체
14 : 제어 장치
15, 16, 17 : 배출구 오리피스들
18, 19, 20 : 펌프들
21, 22, 23 : 공급 라인들
24 : 홀딩 프레임
25 : 조절 장치
26 : 회전 축
27 : 조압연(roughing) 스탠드
28 : 사상압연(finishing) 스탠드들
M1, M2, M3 : 방출 용적
p1, p2, p3 : 작동 압력들
V, V1, V2, V3 : 유량 프로파일들
x : 이송 방향
α : 선회 각
δa : 조절 범위

Claims (11)

  1. 압연된 평판 제품(flat rolled product)(2)용 냉각 장치로서,
    - 상기 압연된 평판 제품(2)은 패스라인(passline)(3)의 레벨(level)에서 이송 방향(transportation direction)(x)으로 냉각 장치를 지나가며,
    - 냉각상(cooling bed)은 이송 방향(x)에 대해서 횡방향으로 연장하는 다수의 스프레이 바(spray bar)(5, 6)들을 가지며,
    - 상기 각각의 스프레이 바(5, 6)는 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 2 개의 외부 섹션(outer section)(7, 8)들 및 2 개의 외부 섹션(7, 8)들 사이에 배열되는 중심 섹션(central section)(9)을 가지고,
    - 각각의 전용의 개별적으로 제어가능한 밸브 장치(respective dedicated, individually controllable valve device)(10, 11, 12)를 통해 상기 섹션(7, 8, 9)들 내로 액체 냉각 매체(liquid cooling medium)(13)가 분사될 수 있으며,
    - 상기 압연된 평판 제품(2)은, 중심 섹션(9)에 배열된 배출구 오리피스(outlet orifice)(15)들에 의해 액체 냉각 매체(13)의 중심 유량 프로파일(central flow rate profile)(V1)과 충돌될 수 있으며, 상기 중심 유량 프로파일(V1)은, 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 중심에서 최대이고 가장자리를 향해서 감소하여, 중심 유량 프로파일(V1)은 한변(one side)이 이송 방향(x)에 대해 횡방향으로 이어지고 다른 두변(two other side)들이 동일한 길이인 중심 삼각형(central triangle)을 규정하고, 상기 중심 섹션(9)의 이송 방향(x)에 대한 횡방향의 길이가 이송 방향(x)을 따라 감소하고,
    - 상기 압연된 평판 제품(2)은, 외부 섹션(7, 8)들에 배열된 배출구 오리피스(16, 17)들에 의해 액체 냉각 매체(13)의 각각의 외부 유량 프로파일(V2, V3)과 충돌될 수 있으며, 상기 각각의 외부 유량 프로파일(V2, V3)은, 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 각각의 가장자리에서 최대이고 중심을 향해서 감소하여, 각각의 경우에 외부 유량 프로파일(V2, V3)들은 한변이 이송 방향(x)에 대해 평행하게 이어지고 또다른 변(another side)이 이송 방향(x)에 대해 횡방향으로 이어지는 외부 삼각형(outer triangle)을 규정하며, 상기 외부 섹션(7, 8)들의 이송 방향(x)에 대한 횡방향의 길이가 이송 방향(x)을 따라 증가하고,
    - 상기 각각의 전용의 개별적으로 제어가능한 밸브 장치가 완전 개방될 때, 상기 중심 삼각형 및 2 개의 외부 삼각형들은 직사각형을 조합되어 형성하고,
    - 상기 섹션(7, 8, 9)들 내로 분사되는 액체 냉각 매체(13)의 용적(volume)은, 각각의 펌프(pump)(18, 19, 20)에 의해 발생되는 작동 압력(p1, p2, p3)의 조절에 의해 그리고/또는 각각의 펌프(18, 19, 20)에 의해 영향을 받는 방출 용적(delivery volume)(M1, M2, M3)의 조절에 의해서 설정되고,
    - 상기 스프레이 바(5, 6)들 중 하나 이상은, 홀딩 프레임(24) 상에 배열되고, 상기 홀딩 프레임의 위치는 패스라인(3)에 대해 일정하고, 상기 스프레이 바(5, 6)는 하나 이상의 조절 장치(25)에 할당되며, 상기 조절 장치에 의해 상기 스프레이 바(5, 6)는 회전 축(26)에 대해 선회 각(pivoting angle)(α) 전반에 걸쳐 선회될 수 있는,
    압연된 평판 제품용 냉각 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 장치(10, 11, 12)들은 두 부분으로 이루어지는 방식으로(binary manner) 스위칭되는(switched),
    압연된 평판 제품용 냉각 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스프레이 바(5, 6)들의 개수는 2 개 이상이 되며, 스프레이 바(5, 6)들 중 적어도 하나는 패스라인(3) 위에 배열되고, 적어도 다른 하나는 패스라인 아래에 배열되는,
    압연된 평판 제품용 냉각 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 압연된 평판 제품(flat rolled product)(2)용 냉각 장치로서,
    - 상기 압연된 평판 제품(2)은 패스라인(passline)(3)의 레벨(level)에서 이송 방향(transportation direction)(x)으로 냉각 장치를 지나가며,
    - 냉각상(cooling bed)은 이송 방향(x)에 대해서 횡방향으로 연장하는 다수의 스프레이 바(spray bar)(5, 6)들을 가지며,
    - 상기 각각의 스프레이 바(5, 6)는 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 2 개의 외부 섹션(outer section)(7, 8)들 및 2 개의 외부 섹션(7, 8)들 사이에 배열되는 중심 섹션(central section)(9)을 가지고,
    - 각각의 전용의 개별적으로 제어가능한 밸브 장치(respective dedicated, individually controllable valve device)(10, 11, 12)를 통해 상기 섹션(7, 8, 9)들 내로 액체 냉각 매체(liquid cooling medium)(13)가 분사될 수 있으며,
    - 상기 압연된 평판 제품(2)은, 중심 섹션(9)에 배열된 배출구 오리피스(outlet orifice)(15)들에 의해 액체 냉각 매체(13)의 중심 유량 프로파일(central flow rate profile)(V1)과 충돌될 수 있으며, 상기 중심 유량 프로파일(V1)은, 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 중심에서 최대이고 가장자리를 향해서 감소하여, 중심 유량 프로파일(V1)은 한변(one side)이 이송 방향(x)에 대해 횡방향으로 이어지고 다른 두변(two other side)들이 동일한 길이인 중심 삼각형(central triangle)을 규정하고, 상기 중심 섹션(9)의 이송 방향(x)에 대한 횡방향의 길이가 이송 방향(x)을 따라 감소하고,
    - 상기 압연된 평판 제품(2)은, 외부 섹션(7, 8)들에 배열된 배출구 오리피스(16, 17)들에 의해 액체 냉각 매체(13)의 각각의 외부 유량 프로파일(V2, V3)과 충돌될 수 있으며, 상기 각각의 외부 유량 프로파일(V2, V3)은, 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 각각의 가장자리에서 최대이고 중심을 향해서 감소하여, 각각의 경우에 외부 유량 프로파일(V2, V3)들은 한변이 이송 방향(x)에 대해 평행하게 이어지고 또다른 변(another side)이 이송 방향(x)에 대해 횡방향으로 이어지는 외부 삼각형(outer triangle)을 규정하며, 상기 외부 섹션(7, 8)들의 이송 방향(x)에 대한 횡방향의 길이가 이송 방향(x)을 따라 증가하고,
    - 상기 각각의 전용의 개별적으로 제어가능한 밸브 장치가 완전 개방될 때, 상기 중심 삼각형 및 2 개의 외부 삼각형들은 직사각형을 조합되어 형성하고,
    - 상기 섹션(7, 8, 9)들 내로 분사되는 액체 냉각 매체(13)의 용적(volume)은, 각각의 펌프(pump)(18, 19, 20)에 의해 발생되는 작동 압력(p1, p2, p3)의 조절에 의해 그리고/또는 각각의 펌프(18, 19, 20)에 의해 영향을 받는 방출 용적(delivery volume)(M1, M2, M3)의 조절에 의해서 설정되고,
    - 상기 스프레이 바(5, 6)들 중 하나 이상은, 차례로 홀딩 프레임(24) 상에 배열되는 중간 프레임 상에 배열되고, 상기 홀딩 프레임의 위치는 패스라인(3)에 대해 일정하고, 각각의 조절 장치(25)는 스프레이 바(5, 6) 및 중간 프레임(intermediate frame)에 할당되며, 중간 프레임으로부터 상기 스프레이 바(5, 6)의 거리는, 상기 스프레이 바(5, 6)에 할당된 조절 장치(25)에 의해서 설정될 수 있으며, 상기 중간 프레임은 중간 프레임에 할당된 조절 장치(25)에 의해서 회전 축(26)에 대해 선회 각(α) 전반에 걸쳐 선회될 수 있는,
    압연된 평판 제품용 냉각 장치.
  8. 압연된 평판 제품(flat rolled product)(2)용 냉각 장치로서,
    - 상기 압연된 평판 제품(2)은 패스라인(passline)(3)의 레벨(level)에서 이송 방향(transportation direction)(x)으로 냉각 장치를 지나가며,
    - 냉각상(cooling bed)은 이송 방향(x)에 대해서 횡방향으로 연장하는 다수의 스프레이 바(spray bar)(5, 6)들을 가지며,
    - 상기 각각의 스프레이 바(5, 6)는 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 2 개의 외부 섹션(outer section)(7, 8)들 및 2 개의 외부 섹션(7, 8)들 사이에 배열되는 중심 섹션(central section)(9)을 가지고,
    - 각각의 전용의 개별적으로 제어가능한 밸브 장치(respective dedicated, individually controllable valve device)(10, 11, 12)를 통해 상기 섹션(7, 8, 9)들 내로 액체 냉각 매체(liquid cooling medium)(13)가 분사될 수 있으며,
    - 상기 압연된 평판 제품(2)은, 중심 섹션(9)에 배열된 배출구 오리피스(outlet orifice)(15)들에 의해 액체 냉각 매체(13)의 중심 유량 프로파일(central flow rate profile)(V1)과 충돌될 수 있으며, 상기 중심 유량 프로파일(V1)은, 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 중심에서 최대이고 가장자리를 향해서 감소하여, 중심 유량 프로파일(V1)은 한변(one side)이 이송 방향(x)에 대해 횡방향으로 이어지고 다른 두변(two other side)들이 동일한 길이인 중심 삼각형(central triangle)을 규정하고, 상기 중심 섹션(9)의 이송 방향(x)에 대한 횡방향의 길이가 이송 방향(x)을 따라 감소하고,
    - 상기 압연된 평판 제품(2)은, 외부 섹션(7, 8)들에 배열된 배출구 오리피스(16, 17)들에 의해 액체 냉각 매체(13)의 각각의 외부 유량 프로파일(V2, V3)과 충돌될 수 있으며, 상기 각각의 외부 유량 프로파일(V2, V3)은, 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 각각의 가장자리에서 최대이고 중심을 향해서 감소하여, 각각의 경우에 외부 유량 프로파일(V2, V3)들은 한변이 이송 방향(x)에 대해 평행하게 이어지고 또다른 변(another side)이 이송 방향(x)에 대해 횡방향으로 이어지는 외부 삼각형(outer triangle)을 규정하며, 상기 외부 섹션(7, 8)들의 이송 방향(x)에 대한 횡방향의 길이가 이송 방향(x)을 따라 증가하고,
    - 상기 각각의 전용의 개별적으로 제어가능한 밸브 장치가 완전 개방될 때, 상기 중심 삼각형 및 2 개의 외부 삼각형들은 직사각형을 조합되어 형성하고,
    - 상기 섹션(7, 8, 9)들 내로 분사되는 액체 냉각 매체(13)의 용적(volume)은, 각각의 펌프(pump)(18, 19, 20)에 의해 발생되는 작동 압력(p1, p2, p3)의 조절에 의해 그리고/또는 각각의 펌프(18, 19, 20)에 의해 영향을 받는 방출 용적(delivery volume)(M1, M2, M3)의 조절에 의해서 설정되고,
    - 상기 스프레이 바(5, 6)들 중 하나 이상은, 차례로 홀딩 프레임(24) 상에 배열되는 중간 프레임 상에 배열되고, 상기 홀딩 프레임의 위치는 패스라인(3)에 대해 일정하고, 각각의 조절 장치(25)는 스프레이 바(5, 6) 및 중간 프레임에 할당되며, 상기 스프레이 바(5, 6)는 상기 스프레이 바(5, 6)에 할당된 조절 장치(25)에 의해서 회전 축(26)에 대해 선회 각(α) 전반에 걸쳐 선회될 수 있으며, 홀딩 프레임(24)으로부터 중간 프레임의 거리는, 상기 중간 프레임에 할당된 조절 장치(25)에 의해서 설정될 수 있는,
    압연된 평판 제품용 냉각 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 축(26)은, 이송 방향(x)에 대해 횡방향에서 볼 때, 상기 스프레이 바(5, 6)의 가장자리에 배열되고 이송 방향(x)에 대해 평행하게 이어지는,
    압연된 평판 제품용 냉각 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 선회 각(α)은 적어도 20°에 이르는,
    압연된 평판 제품용 냉각 장치.
  11. 압연된 평판 제품 압연용 압연 트레인(rolling train)으로서,
    - 압연 트레인은 하나 이상의 조압연 스탠드(roughing stand)(27) 및 상기 조압연 스탠드(27)의 하류에 위치되는 다수의 사상압연 스탠드(finishing stand)(28)들을 가지며,
    - 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 냉각 장치가 조압연 스탠드(27)의 직상류에 위치 설정되거나 조압연 스탠드(27)와 상기 조압연 스탠드의 직하류에 위치되는 사상압연 스탠드(28) 사이에서 하류에 위치설정되는,
    압연된 평판 제품 압연용 압연 트레인.
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