KR20010057958A - 슬래브를 가열하는 압연용 가열로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬래브를 압연하기 위한 가열로에 있어서, 슬래브의 장입시에 가열로의 개방을 최소화할 수 있는 가열로를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 가열소재(7)를 가열로(1)의 장입문(2) 쪽으로 미는 푸셔(5)와, 가열소재(7)가 가열로(1)의 장입문(2) 입구까지 위치하도록 안내하는 장입테이블(3) 및, 가열소재(7)가 안착되도록 일정한 피치 간격으로 설치된 다수 개의 스키드 버튼(13)을 포함하는 가열로에 있어서, 가열로(1)의 내부에서 가열소재(7)를 상기 피치만큼 이동시키는 행정이 이루어지는 이송수단(9)과, 가열로(1)의 장입문(2)이 열린 상태에서 푸셔(5)에 의해 가열로(1)의 안쪽으로 진입한 가열소재(7)가 안착되는 지지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로가 제공된다.

Description

슬래브를 가열하는 압연용 가열로{Furnace for heating slab}

본 발명은 슬래브(Slab)를 이송하면서 가열하는 가열로에 관한 것이며, 특히, 슬래브가 가열로 내부로 장입될 때 가열로의 개방시간을 최소화하여 열량의 손실을 줄일 수 있는 가열로에 관한 것이다.

일반적으로, 열간 압연용 가열로는 장입소재의 이송수단에 따라 푸셔(Pusher)와, 워킹 헐스(Walking Hearth) 및, 워킹 빔(Walking Beam) 형태로 구분하고, 그 중에서 워킹 빔 형태의 가열로에서도 가열소재의 장입방법에 따라 푸셔와 차져(Charger)로 구분한다.

열간 압연용 가열로의 기능은 슬래브의 압연이 용이하도록 슬래브를 가열하는 것으로, 슬래브의 종류에 따라서 상이하지만, 가열온도는 통상 1050℃ 이상의 고온을 유지하며, 가능한 한 적은 연료량을 사용하여 많은 슬래브를 가열할 수 있는 고효율이 요구된다.

이를 위해 가열로는 단열도가 좋은 내화재를 사용하거나, 가열로 틈새부위를 통하여 방출되는 열량을 줄이기 위하여 기밀도를 높이는 방법을 채용하고 있는데, 가열소재 장입시에 발생하는 방출열량을 최소화하는 것, 역시, 가열로의 열효율 향상을 위한 방법에 속하는 것이다.

한편, 푸셔를 이용하여 소재 즉, 슬래브를 장입하는 경우에는 장입 슬래브가 가열로 장입문을 통해 장입함에 있어, 이동 빔의 작동과 장입문의 간섭에 의해 필요 이상으로 가열로의 장입문을 확장하여야 한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 가열로에 슬래브가 진입하는 상태를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가열로에 있어 가열로의 내부의 스키드 빔과 스키드 버튼을 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 가열로의 온도와 산소량을 나타낸 그래프이며, 도 4는 도 1에 도시된 가열로의 장입문으로 슬래브가 들어가도록 작동하는 이동 빔을 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가열로(1)의 내부에 설치된 이동 빔(Moving Beam)(9)은 원 회전운동을 하는 장치로서, 다수 개의 슬래브(7)를 이동 빔(9)의 상부에 안착시킨 상태에서 상승시킨 후에 1피치씩 전방으로 이송하는 장치이다. 한편, 이동 빔(9)의 좌우에는 스키드 빔(13)이 형성되어 있으며, 이런 스키드 빔(13)의 상면에는 이동 빔(9)의 1피치 단위로 슬래브(7)가 안착할 수 있는 스키드 버튼(13)이 형성된다. 따라서, 이동 빔(9)이 1회 회전을 할 때에 이동 빔(9)의 상면에 위치한 다수 개의 슬래브(7)는 1피치씩 전방에 설치된 스키드 버튼(13) 위에 안착되면서 전진하게 된다.

여기에서, 이동 빔(9)의 1행정운동을 정의하면, 이동 빔(9)이 최상부에 위치할 때를 1과정이라 하고, 최대로 전진한 상태를 2과정, 최하부에 위치할 때를 3과정, 최대로 후진해 있을때를 4과정이라 하겠다.

한편, 도 1의 (a)에서와 같이, 슬래브(7)가 푸셔(5)의 가압으로 슬래브 장입테이블(3)을 따라 가열로(1)의 전방에 위치하였을 때, 이동 빔(9)은 2과정에 위치하고, 이 때, 장입문(2)은 가열로(1)의 내부온도를 최대한 보호하기 위해 슬래브(7)의 두께만큼 열려있게 된다.

그리고, 이동 빔(9)이 3과정을 거치게 되면 가열로 내부의 다수 개의 슬래브(7)는 이미 1피치씩 전진된 상태이며, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 이동 빔(9)이 4과정일 때에 이동 빔(9)의 후단부는 가열로(1)의 장입문(2) 밖으로 나와 슬래브 장입테이블(3)의 상부에 위치한 슬래브(7)의 밑면에 접하게 된다. 그리고, 4과정에서 1과정으로 넘어가면서 이동 빔(9)은 상승하게 되는데, 이 때, 장입문(2)과의 간섭 때문에 장입문(2)은 더 높이 올라가게 되고, 따라서, 열린 장입문(2)을 통해 다량의 가열로의 열량이 손실된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가열로(1) 내의 온도의 변화는 목표한 가열온도까지 지속적으로 유지하고 있으나, 온도가 일정한 주기를 가지고 하락하였다가 상승하는 것을 반복하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 가열로(1)의 내부에 존재하는 산소의 농도의 변화 또한 온도패턴과 동일한 사이클을 형성하는데, 온도패턴과 산소농도 패턴을 비교하여 보면, 온도가 하강할 때 산소농도는 증가하고, 온도가 상승할 때 산소농도는 하락한다는 것을 알 수 있다.

이러한 이유는 외부에서 차가운 공기가 일정한 주기로 유입됨에 따라, 가열로(1)의 내부온도는 하강하고 산소의 농도는 증가함을 알 수 있다. 그리고, 이러한 온도 하강은 장입문(2)이 열렸을 때, 내부열량이 유출되어 가열로(1)의 내부온도를낮추는 것이다.

표 1에는 열간 압연용 가열로(1)의 열정산 결과표를 나타내었는데, 표 1에 나타난 바와 같이, 가열로(1)에 투입된 열량의 약 47~52%정도만 소재 가열에 사용되었고, 나머지 열량은 폐가스, 노의 본체 방산, 노의 내부 냉각수 전열, 장입과 추출시 손실열량 등으로 빠져 나가게 된다.

표 1에 나타난 바와 같이, 가열로(1)에서 빠져나가는 손실열량 중에서 가열소재의 장입과 추출시 발생하는 손실열량은 3% 이내에 달하고, 이 열량은 전열매체의 유무와 관계없이 이루어지는 복사전열과 고온 폐가스의 방출로 이루어져 있다.

즉, 이 손실열량의 38% 정도는 장입시에 발생하는 손실열량이고, 그 중에서도 장입시에 발생 손실열량의 86%가 고온 폐가스 방출에 의한 손실열량에 해당된다.

일반적으로, 가열로(1)의 조업은 손실열량을 최소화하기 위하여 가열로(1) 내의 압력을 대기압보다 약간 높게 유지하고, 가열소재의 장입시에 압력변화를 줄이기 위하여 댐퍼를 설치하여 적절한 압력조절을 한다.

앞에서 설명한 바와 같이, 외부 찬 공기의 유입에 의해 가열로(1) 내의 온도변화와 산소농도변화가 나타난다. 이런 외부공기의 유출입이 발생하는 이유는 도 4에 도시된 바와 같이, 가열소재를 장입하고 이동시키기 위하여 장입문(2)이 열림과 동시에 가열소재를 이동시키기 위한 이동 빔(9)의 기동에 의하여 발생한다.

즉, 장입문(2)이 열리고, 이동 빔(9)이 기동하는 순간에 장입문(2)의 열려진 개구부를 통하여 고온 폐가스의 방출과 외부 찬 공기의 유입이 발생한다. 이러한 이유는 노 내부의 압력을 외부 대기압보다 약간 높게 유지하여 외부 공기의 유입을 억제하고 약간의 고온 폐가스 방출을 시도하기 때문에, 장입문(2)의 상층부를 통하여 고온 폐가스 방출이 생기나, 이동 빔(9)의 하부에서는 이동 빔(9)의 4과정에서 1과정으로 진행할 때, 가열로(1) 하부측의 순간적인 압력변화로 인하여 외부공기의 유입이 발생하게 된다.

한편, 이러한 문제점을 보완하기 위하여, 가열소재의 장입을 직접 가열로에 장입하지 않고, 장입문을 2중 구조로 하여 대기 중에서 가열소재를 직접 장입함에 따른 외부공기의 유출입을 방지하는 방법을 채용하고 있다. 그러나, 이런 2중 구조의 장입문을 구비한 가열로의 구조는 복잡하고, 설비의 보수시에 불편함이 있다는 단점이 있고, 또한, 설비 특성상 가열소재가 비교적 작은 빌렛(Billet)만이 적용할 수 있다는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 장입문을 여는 시간을 최소화하여 가열로의 내부의 온도를 최대한 보온할 수 있는 가열로를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 가열로에 슬래브가 진입하는 상태를 나타낸 개략도이고,

도 2는 도 1에 도시된 가열로에 있어 가열로의 내부의 스키드 빔과 스키드 버튼을 나타낸 평면도이고,

도 3은 도 1에 도시된 가열로의 온도와 산소량을 나타낸 그래프이고,

도 4는 도 1에 도시된 가열로의 장입문으로 슬래브가 들어가도록 작동하는 이동 빔을 나타낸 단면도이고,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 가열로에 슬래브가 진입하는 상태를 나타낸 개략도이고,

도 6은 도 5에 도시된 가열로에 있어 가열로의 내부의 스키드 빔과 스키드 버튼을 나타낸 개략도이며,

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 가열소재를 가열로에 장입하는 가열소재 장입순서를 나타낸 블록도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 가열로 2 : 장입문

3 : 슬래브 장입테이블 5 : 푸셔

7 : 슬래브 9, 109 : 이동 빔

13 : 스키드 버튼(Skid Button) 15 : 스키드 빔(Skid Beam)

110 : 파이프형 스키드 버튼

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 가열소재를 가열로의 장입문 쪽으로 미는 푸셔와, 상기 가열소재가 가열로의 장입문 입구까지 위치하도록 안내하는 장입테이블 및, 상기 가열소재가 안착되도록 일정한 피치 간격으로 설치된 다수 개의 스키드 버튼을 포함하는 가열로에 있어서, 가열로의 내부에서 상기 가열소재를 상기 피치만큼 이동시키는 행정이 이루어지는 이송수단과, 상기 가열로의 장입문이 열린 상태에서 상기 푸셔에 의해 상기 가열로의 안쪽으로 진입한 가열소재가 안착되는 지지수단을 포함하는 가열로가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 지지수단은 상기 가열로의 장입문으로부터 10~15mm의 간격을 유지하도록 설치된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 지지수단의 길이는 2~3m이다.

아래에서, 본 발명에 따른 슬래브를 가열하는 압연용 가열로의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 가열로에 슬래브가 진입하는 상태를 나타낸 개략도이고, 도 6은 도 5에 도시된 가열로에 있어 가열로의 내부의 스키드 빈과 스키드 버튼을 나타낸 개략도이며, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 가열소재를 가열로에 장입하는 가열소재 장입순서를 나타낸 블록도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 가열로(1)의 장입문(2)까지 슬래브 장입테이블(3)이 설치되어 있으며, 가열로(1) 내부에는 장입문(2)으로부터 약 10~15mm만큼 간격을 유지하고 약 2500mm의 길이를 가지는 파이프형 스키드 버튼(110)이 설치되어 있으며, 파이프형 스키드 버튼(110)의 후방에는 스키드 버튼(13)이 설치되어 있다. 또한, 상면에 안착된 다수 개의 슬래브(7)를 1피치씩 전방향으로 이동시키기 위한 이동 빔(109)의 행정은 가열로(1)의 내부에서 이루어진다.

이상과 같이 구성된 슬래브를 가열하는 압연용 가열로에 슬래브를 장입하는 장입관계에 대하여 상세히 설명하겠다.

도 7에 도시된 바와 같이, 장입문(2)이 완전히 닫힌 상태에서, 슬래브(7)를 푸셔(5)로 밀어 슬래브(7)가 슬래브 장입테이블(3)을 따라 가열로(1) 쪽으로 이동하도록 하며, 이 때의 이동 빔(109)은 2과정에 위치한다(S1).

그리고, 장입문(2)을 슬래브(7)의 두께만큼 열고(S2), 슬래브(7)가 가열로(1)의 안쪽에 설치된 파이프형 스키드 버튼(110)의 상부에 위치하도록 푸셔(5)를 이용하여 밀어 넣는다. 이 때, 이동 빔(109)은 3과정에 위치한다(S3).

슬래브(7)가 가열로(1)의 내부로 완전히 들어가 파이프형 스키드 버튼(110)의 상면에 안착되면 장입문(2)을 닫는다(S4). 이 때, 이동 빔(109)은 3과정에서 4과정으로 진행하며, 푸셔(5)는 후방으로 이동한다.

이동 빔(109)의 4과정에서 이동 빔(109)의 후단부는 파이프형 스키드 버튼(110)의 상면에 안착된 슬래브(7)의 저면에 접하게 되며, 이동 빔(109)이 4과정에서 1과정으로 진행하면서, 슬래브(7)는 가열로(1)의 내부에서 상승하게 된다(S5). 그리고, 이동 빔(109)의 1과정에서 2과정으로 진행함으로써, 슬래브(7)는 이동 빔(109)의 1피치만큼 전진하면서, 스키드 버튼(13)의 상부에 안착된다(S6).

따라서, 이와 같은 과정에서 장입문(2)이 열려 있는 시간은 슬래브(7)가 가열로(1)의 내부로 진입할 때 뿐이며, 그러므로써, 가열로(1)의 손실열량을 줄일 수 있고, 장입문(2)이 열리면서 가열로(1)의 내부로 진입하여 들어오는 산소의 양을 줄일 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 슬래브를 가열하는 압연용 가열로는 슬래브가 가열로의 내부로 진입할 때만 장입문을 열게 되므로, 가열로의 가열소재의 장입 및 추출손실 열량과 가열로의 내부로 유입되는 산소의 양을 최소로 줄일 수 있다는 장점이 있다.

이는 가열로의 작업조건을 안정화시킬 수 있어 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 슬래브를 가열하는 압연용 가열로에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 가열소재를 가열로의 장입문 쪽으로 미는 푸셔와, 상기 가열소재가 가열로의 장입문 입구까지 위치하도록 안내하는 장입테이블 및, 상기 가열소재가 안착되도록 일정한 피치 간격으로 설치된 다수 개의 스키드 버튼을 포함하는 가열로에 있어서,

   가열로의 내부에서 상기 가열소재를 상기 피치만큼 이동시키는 행정이 이루어지는 이송수단과,

   상기 가열로의 장입문이 열린 상태에서 상기 푸셔에 의해 상기 가열로의 안쪽으로 진입한 가열소재가 안착되는 지지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지수단은 상기 가열로의 장입문으로부터 10~15mm의 간격을 유지하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 가열로.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 지지수단의 길이는 2~3m인 것을 특징으로 하는 가열로.