KR20010088418A - 아연 도금 또는 어닐링 라인에 있어서 금속 스트립의 예열방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가열된 금속 스트립의 산화를 제한하기 위해 직접 연소식 예열부에 있어서의 금속, 특히 강철 스트립을 예열하기 위한 방법으로서, 하나의 버너에 대응하는 단위 길이의 다수의 영역으로 길이 방향을 따라, 분할될 수 있는 예열 영역을 사용하는 제작 특성에 관계없이, 각각의 버너가 공기/가스 설정 및 그에 따른 노의 분위기를 정확하게 조절하도록 고정된 상태에서 개별적으로 작동될 수 있다. 이 때, 상기 예열 영역의 하류 단부로부터 시작하여 특정 수의 버너가 점화되고, 상기 버너들의 점화에 의해 영향을 받는 노 영역의 길이와 재생 영역, 즉 상기 버너들이 소화되는 영역의 길이는 열적 수요에 의해 변화될 수 있으며, 상기 각각의 버너들은 전체 동력 및 일정한 공기/가스 설정하에서 작동된다.
Description
본 발명은 특히 고온의 아연 도금 라인 또는 어닐링 라인의 도입점에 설치된 직접 연소식 예열부에서 금속 스트립 특히 강철 스트립의 예열을 개선하기 위한 것이다.
현재 수행되고 있는 바와 같이 아연 도금이나 또는 어닐링 이전에 직접 연소식 예열은 다음의 3가지 기능을 수행한다:
- 상기 스트립을 가열함;
- 상기 라인이 미리 청소된 부위로 설치되지 않을 때 롤링이나 또는 보호 오일의 찌꺼기를 제거함;
- 버너 가열에 따른 강철 스트립의 산화를 제한하거나 또는 제거함.
종래 기술에 따라 생성된 연속 라인에 있어서, 예열은 몇개의 연속 영역에서 수행되며, 그들의 온도는 독립적으로 제어되며, 일반적으로는 고-용량 라인을 위한 4개의 영역과 저-용량 라인을 위한 2개의 영역이 예를 들면 각각 노의 측부상에 4개 내지 6개의 버너를 구비하고 있다.
연속 라인에 있어서 아연 도금 또는 어닐링된 스트립은 규격, 폭 또는 두께가 변하며, 또한 가변 속도하에서 작업된다. 그에 따라 중요한 변수인 노 영역의 가열에 대한 필요성에 영향을 미친다. 그와 같은 가변적 가열 필요성을 허용하기 위해, 예를 들면 스트립 횡단면부가 작거나 또는 그의 속도가 낮을 때, 제 1 영역을 상기 스트립의 진행 방향으로 차단시키거나 또는 그들을 정격 동력의 약 15 내지 20%에 달하는 최소 열적 출력에서 지속시킴으로써, 일반적으로 적은 수의 예열 영역만이 사용된다.
그 경우, 특히 얇은 제품을 예열시키기 위해, 작은 동력만이 사용된다.
본 발명에 의해 해결하기 위한 기술적 문제점을 완전히 이해하기 위해, 2개의 예열 영역을 포함하는 예열 장치의 실시예로서 측면 입면도로서 개략적으로 도시된 첨부된 도 1을 참고하였다. 상기 도 1과 관련된 도 1a는 2개의 예열 영역에서 사용되는 가열 동력과 상기 영역에 있어서 스트립 온도의 변화를 나타내는 곡선을 도시한다.
도 1은 2개의 예열 영역(2,3)을 포함하는 스트립(1)을 예열하기 위한 장치를 도시한다. 상기 각각의 영역은 매니폴드(5)를 거쳐서는 연소 공기가 그리고 매니폴드(7)를 거쳐서는 연료가 공급되는 버너(4)와 조립된다. 각각의 영역으로 제공되는 동력은 각각 산화제와 연료의 유동 속도를 조절하기 위한 밸브(6,8)에 의해 조절된다. 상기 실시예에서 도 1a에서 사선 영역으로 도시된 가열 동력은 제 2 영역(3)의 정격 동력의 60%에 상당하며, 상기 제 1 영역(1)은 예를 들면 15%의 최소 동력으로 작동한다. 곡선(9)은 예열 영역에 있어서 스트립의 온도 상승을 나타낸다. 이와 같은 환경하에서, 가스의 온도와 제 2 예열 영역(3)의 벽의 온도는 약1150℃ 이하의 낮은 수준에서 안정된다.
상기 스트립의 산화가 적으면 적을수록, 직접 예열 노 영역의 벽의 온도나 주변 온도는 더 높아진다. 이와 관련하여, 특히 "MPT-야금학 설비 및 기술 인터내셔널"의 제 4/1991호에서 공개된 "연속 핫-딥 아연 도금 라인에 있어서의 직접 연소 가열"을 참고하였으며, 이에 대하여는 첨부된 도 2에 설명되어 있다. 도 2에서 y-축 좌표는 스트립 표면상에 형성된 산화층의 두께를 나타내며, 단위는 옹스트롬을 나타내고, x-축 좌표는 상기 노의 영역에 있어서 가스 온도 또는 벽 온도의 함수를 나타내며, 예를 들어, 상기 예열 영역을 빠져나가는 스트립의 온도는 650℃이다. 이와 같은 도면은 산화물의 형성이 1150℃의 가스 또는 벽 온도에서 최대가 되며, 또한 1250℃ 이상의 가스 또는 벽 온도에서는 훨씬 작아짐을 나타낸다.
그것은 또한 상술된 작동 상태하에의 노의 작동은 스트립이 그의 산화를 최대화하는 환경하에 놓이게 됨을 의미할 수도 있다.
그와 같은 환경하에 스트립 표면상에 형성된 산화물은 제거되어야만 한다. 따라서, 수소를 함유하는 분위기에서 상기 예열 영역의 하류에 보유 영역을 설치해야 하며, 그에 따라 영역이 감소됨으로써 형성된 산화물이 충분히 제거될 수 있는 긴 영역을 보유해야만 한다. 그와 같은 감소는 높은 온도하에서 수행되어야만 하며, 비록 상기 스트립의 강철 규격에 따른 야금학적 처리에 필요치 않더라 할지라도, 일반적으로는 그와 같은 감소를 얻을 목적으로만 성취되는 수준으로 상기 스트립을 예열할 필요가 있다.
종래 기술에 따라 예열할 때의 열 공급을 제어하는데 있어서의 유연성의 결여 및 그의 산화가 제한될 수 있는 상태하에서 상기 스트립 설치에 대한 불가능성은, 일반적으로 문제의 작동 상태에 대한 라인의 오정합을 발생시키는 스트립 온도를 초래한다. 상기 노의 설계는 그와 같은 결함으로부터 파생되었으며, 충분한 냉각 설비를 갖는 긴 라인을 생성한다. 그와 같은 부가적인 노의 길이는 설비 단가와, 크기와 보수 및 작업 비용을 증가시킨다.
본 발명의 목적은, 모든 제작 특성(라인 속도, 처리 특성, 생산 특성, 특히 규격과 단면)에 대해 제한된 산화를 갖는 직접 연소식 예열부에 있어서 스트립을 가열하기 위한 새로운 방법 및 개량된 노를 제공함으로써, 상술된 기술적인 문제점을 해결하는 것이다.
또한, 본 발명은 최종 생산물의 질적인 개선과는 별도로, 상술된 종래 기술이 갖는 장치의 크기에 따른 문제점을 해결하여, 치수를 감소시키고 또한 제공된 어닐링 또는 아연 도금 라인의 비용을 저감시킬 수 있는 수단을 제공한다.
결론적으로, 본 발명은 첫째로 상기 가열된 금속 스트립의 산화를 제한하기 위해 직접 연소식 예열부에 있어서의 금속, 특히 강철 스트립을 예열하기 위한 방법에 관한 것이며, 하나의 버너에 대응하는 단위 길이의 다수의 영역으로 길이 방향을 따라 분할될 수 있는 예열 영역을 사용하는 제작 특성에 관계 없이, 각각의 버너는 공기/가스 설정 및 그에 따른 노의 분위기를 정확하게 조절하도록 고정된 상태에서 개별적으로 작동될 수 있으며, 여기서, 상기 예열 영역의 하류 단부로부터 시작하여 특정 수의 버너가 점화되고, 상기 버너들의 점화에 의해 영향을 받는 노 영역의 길이와 재생 영역, 즉 상기 버너들이 소화되는 영역의 길이는 열적 수요에 의해 변화될 수 있으며, 상기 각각의 버너들은 전체 동력하에서 일정한 공기/가스 설정으로 작동된다.
상술된 바와 같은 본 발명의 목적을 형성하는 방법을 실행함으로써, 특히, 모든 라인 속도에 대해, 종래 기술에 따른 장비로는 성취할 수 없는 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다:
- 상기 스트립은 길이가 변할 수 있는 예열 영역에서 가열되나, 온도 및 분위기 상태는 산화에 대해 최적 상태로 됨에도 불구하고, 그에 따라 모든 스트립 또는 처리 사이클(treatment-cycle) 특성에 대해 상기 라인이 작동하게 되며, 또한, 처리된 제품의 횡단면이나 또는 상기 라인의 속도에 관계없이, 한정된 예열 영역의 길이는 (어닐링 또는 아연 도금 라인과 같은) 처리 라인에 의해 생산되는 생산량(tonnage)에 따라 맞추어진다.
- 모든 버너들은 상기 스트립의 표면상에서 수행되야만 하는 화학적 처리에 대해 최적의 연소 기하학 및 특징을 제공하도록 설정되고 또한 그와 같은 상태하에 작동된다.
본 발명의 목적을 형성하는 방법의 신규성은, 상기 라인의 작동 민감성이 매우 폭넓은 제작 범위에 걸친 최종 생산물의 질을 개량시킬 수 있는 형상에 있어서, 다수의 특징들(온/오프 또는 비례 모드에 있어서 버너의 제어, 가변성 길이를 갖는 예열 영역, 간소화된 공기/가스 버너 공급 속도)을 동시에 사용함으로써 파생된다.
본 발명에 따르면, 상기 예열 영역의 주변 및 벽 온도는 약 1100℃, 적합하게는 1250℃ 내지 1300℃ 사이가 좋다.
스트립의 열처리에 제공되는, 본 발명을 수행하는 한 방법에 따르면, 상기 예열 영역의 출구 온도는 상기 처리에 맞추어지며, 따라서 예열 영역의 하류에 설치되는 냉각 영역의 길이를 한정할 수 있게 하거나, 또는 냉각 영역 없이도 사용 가능하게 한다.
스트립의 열처리에 제공되는, 본 발명을 수행하는 다른 방법에 따르면, 상기 예열 영역의 최소 출구 온도는 상기 예열 영역의 하류에 제공되는 냉각 영역의 길이를 한정하거나 또는 냉각 영역 없이도 사용 가능하도록 상기 처리에 맞추어진다.
본 발명은 또한 각각 하나의 버너에 대응하는 단위 길이의 다수의 영역 안으로 분할되는 예열 영역을 포함하며, 상기 각각의 버너는 고정된 상태에서 개별적으로 작동될 수 있는,상술된 바와 같은 방법을 수행하기 위한 버너에 관한 것이며, 여기서, 각각의 버너는, 열적 수요에 대응하는 예열 영역의 하류 단부로부터 시작하여 다수의 버너를 연소시키기 위해, 산화제 공급하에 작용하는 밸브와 연료 공급하에 작용하는 밸브에 의해 개별적으로 제어되며, 상기 버너는 일정한 공기/가스 설정으로 완전 동력하에 작동된다.
본 발명에 따른 또 다른 특징 및 장점들은 각각 본 발명에 따른 장치 및 도 1a의 경우와 동일한 예열 출구 온도에 대해 상기 스트립의 온도에 있어서의 변화를 나타내는 곡선을 설명하는 첨부 도면인 도 3 및 도 3a를 참고로 설명함으로써 명백해질 것이다
도 1은 종래의 2개의 예열 영역을 포함하는 예열 장치의 실시예를 개략적으로 도시한 측면 입면도.
도 1a는 상기 도 1과 관련된 2개의 예열 영역에서 사용되는 가열 동력과 상기 영역에 있어서 스트립 온도의 변화를 나타내는 곡선을 도시한 도면.
도 2는 종래의 스트립 표면상에 형성된 산화층의 두께와 노의 영역에 있어서 가스 온도 또는 벽 온도의 함수를 나타내는 도면.
도 3은 예열 영역이 하나의 버너에 대응하는 유니트 길이의 다수의 영역 안으로 분할되는 방식으로 대체되는 방법을 도시한 도 1과 유사한 도면.
도 3a는 도 1a에 도시된 것과 유사한 예열 출구 온도에 대한 스트립 온도의 변화를 도시하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 스트립 2,3: 예열 영역
4: 버너 5,7: 매니폴드
6,8,11: 밸브
도 3은 도 1을 참고로 하여 상술된 것과 유사한 요소들을 나타내는 부위에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하였다.
도 3은 종래 기술에 따른 종래 조절 영역 안으로 예열 영역이 분할되던 방식이, 본 발명에 있어서 상기 예열 영역이 하나의 버너에 대응하는 단위 길이의 다수의 영역으로 분할되는 방식으로 대체되는 방법을 도시한다. 상기 버너는 종래의 비례 형태나 또는 온/오프 형태로 될 수 있는 개별 조절 시스템에 의해 작동된다.
본 실시예에 있어서, 상기 예열 영역은 매니폴드(5,7)를 통해 산화제 및 연료를 갖는 2개의 예열 영역으로 분할되며, 그것은 각각 2개의 예열 영역의 버너들(4)이 산화제 회로상에 작용하는 밸브(10)와 연료 회로상에 작용하는 밸브(11)에 의해 개별적으로 작동될 수 있게 한다. 상기 밸브들은 산화제나 연료의 유동 속도를 변화시킴으로써 분사력을 변화시키기 위한 비례 모드나 또는 온/오프 모드에서 작동될 수 있으며, 다음에 상기 영역에 설정되는 분사력은 버너가 작동하는 시간에 대한 작동하지 않는 시간의 비에 의해 조절되거나 또는 전체 동력하에서 사용되는 버너의 수를 선택함으로써 조절된다.
본 발명에 따르면, 상기 버너들이 설치되는 영역이 예를 들면 1300℃의 필수 온도 수준으로 상승되도록 전체 동력하에 상기 노의 열적 수요에 대응하는 다수의 버너를 작동시키는 것도 가능해진다. 상기 열적 수요는 대응하는 수만큼의 버너를 연소시키는 노-조절 시스템에 의해 측정 및 제어되며, 상기 버너들은 전체 동력하에 작동된다. 본 예에서의 논점은, 상기 예열 영역의 출구에 설치된 4개의 버너가 정격 용량의 100%로 영구적으로 작동되며, 상기 영역의 5개의 버너는 비례 모드에서 그의 유동 속도를 조절하거나 또는 작동 시간을 조절함으로써 분사되는 동력의 양을 조절한다는 점이다.
속도의 변화나 또는 처리될 제품의 횡단면의 변화와 관련된, 상기 노의 열적 수요에 있어서의 변화는 연소되는 버너의 수를 증가시키거나 또는 감소시키며, 따라서, 그의 산화가 감소되는 온도 영역에서 스트립을 지속시키기 위해 온도 상태가 결합되는 영역의 길이는 변화하게 된다. 다음에 상기 버너가 작동하지 않는 영역은 예열의 하류에 존재하는 연장 재생 영역으로 작용한다.
도 3a의 좌표는 도 1a에 도시된 것과 동일한 예열 출구 온도에 대한 스트립 온도의 변화를 도시하는 곡선을 나타낸다.
산화가 감소되는 스트립의 최종 온도 범위는 노의 길이를 최적화하기 위해 사용되도록 설정된다. 예를 들면, 열간 압연강의 경우, 상기 예열 영역을 벗어나는 스트립의 출구 온도는 500℃로 선택되며, 이 온도는 종래 기술에 따른 예열 수단에 의해 종래 부과되던 650℃의 온도를 충분히 대신할 수 있는 열처리를 제공한다. 그와 같이 고온이 아닌 스트립으로도, 상기 라인의 하류 측부상에 위치된 냉각 설비는 작아질 수 있으며, 따라서 장비의 크기가 감소되며 그의 비용이 절감될 수 있음이 명백해진다.
본 발명의 목적을 실행하기 위한 방법에 의하면, 산화를 증가시키지 않고도 적어도 약 730℃의 온도로 예를 들면 상업적 규격의 연강의 스트립을 가열할 수 있으며, 따라서, 종래 기술에 따른 처리 라인에서 예열 영역의 하류에 사용된 종래의 감소된 분위기에서 보충 가열 영역의 길이를 더욱 감소시키거나 또는 상기 보충 가열 영역 없이도 사용할 수 있다. 감소된 분위기에 있어서 보충 가열 영역의 길이의 감소는 또한 크기와 장비 가격에 직접 영향을 미칠 수 있다.
모든 처리될 제품에 대하여, 본 발명의 목적을 실행하는 방법을 수행함으로써 산화량이 한정됨에 따라, 감소된 분위기에 있어서 스트립의 체류 시간을 감소시킬 수 있으며, 또한 그에 따라 상기 라인의 길이를 감소시키거나 또는 산화물의 감소가 발생하는 상기 영역에 있어서 수소의 양을 감소시킬 수 있게 된다.
모든 경우에 있어서, 본 발명의 목적을 실행하는 방법을 수행함으로써 스트립의 산화가 감소됨에 따라, 최종 생산물의 질과, 그의 표면 다듬질, 및 예를 들면 아연 도금 라인상에 생성되는 코팅의 질을 개선할 수 있게 된다.
본 발명의 목적을 실행하는 방법은, 예열에 있어서 상기 스트립의 산화를 제한할 수 있는 가능성 때문에, 저온 처리 사이클이 수행될 수 있게 한다:
- 형성된 산화물을 감소시키기 위해 더이상 스트립을 과열시킬 필요가 없게 되었으며, 따라서 저온 사이클을 수행할 수 있는 가능성을 제공하며, 따라서 에너지 소모를 감소시키고 더욱 짧은 노를 사용할 수 있다는 장점을 갖는다.
- 상기 처리 사이클이 저온에서 수행될 때, 라인 하류의 스트립-냉각 장비를 감소시키거나 스트립-냉각 장비 없이도 사용될 수 있다.
- 산화가 제한됨에 따라, 산화를 감소시키기 위한 시간이 짧아지며, 따라서 하류 노가 짧아진다. 마찬가지로, 예열에 있어서 산화가 감소될 때, 상기 영역에서 상기 스트립을 고온으로 가열할 수 있으며, 따라서 감소된 분위기에 있어서 가열 영역의 길이가 감소될 수 있다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래 기술에 따른 장치보다 더욱 다양하고, 더욱 효율적이고, 또한 더욱 저렴한 열처리 장치를 생산할 수 있다.
물론, 본 발명은 위에서 설명 및/또는 예시된 수행 방법 및 실시예에 한정되지 않으며, 그의 모든 변형도 포함한다.
Claims (9)
- 가열된 금속 스트립의 산화를 제한하기 위해 직접 연소식 예열부에 있어서의 금속, 특히 강철 스트립을 예열하기 위한 방법으로서, 하나의 버너에 대응하는 단위 길이의 다수의 영역으로 길이 방향을 따라, 분할될 수 있는 예열 영역을 사용하는 제작 특성에 관계 없이 각각의 버너가 공기/가스 설정 및 그에 따른 노의 분위기를 정확하게 조절하도록 고정된 상태에서 개별적으로 작동될 수 있는 금속의 예열 방법에 있어서,상기 예열 영역의 하류 단부로부터 시작하여 특정 수의 버너가 점화되고, 상기 버너들의 점화에 의해 영향을 받는 노 영역의 길이와 재생 영역, 즉 상기 버너들이 소화되는 영역의 길이는 열적 수요에 의해 변화될 수 있는 것과, 상기 각각의 버너들은 전체 동력 및 일정한 공기/가스 설정하에서 작동되는 것을 특징으로 하는 금속의 예열 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 예열 영역의 주변 및 벽 온도는 1100℃를 초과하거나, 적합하게는 1250 내지 1300℃인 것을 특징으로 하는 금속의 예열 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 예열 방법은 저온 열처리를 수행할 목적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 금속의 예열 방법.
- 각각 하나의 버너(4)에 대응하는 단위 길이의 다수의 영역으로 분할되는 예열 영역을 포함하며, 상기 각각의 버너는 고정된 상태에서 개별적으로 작동될 수 있는, 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 따른 금속 예열 방법을 수행하기 위한 노에 있어서,상기 각각의 버너(4)는, 열적 수요에 대응하는 예열 영역의 하류 단부로부터 시작하여 복수의 버너를 연소시키기 위해, 산화제 공급하에 작용하는 밸브(10)와 연료 공급하에 작용하는 밸브(11)에 의해 개별적으로 제어되는 것과, 상기 버너는 전체 동력 및 일정한 공기/가스 설정하에서 작동되는 것을 특징으로 하는 노.
- 제 4항에 있어서, 상기 밸브(10,11)는 상기 버너(4)로 공급되는 연료와 산화제의 유동 속도를 변화시킴으로써 분사력을 변화시키도록 비례 모드로 작동되는 것을 특징으로 하는 노.
- 제 4항에 있어서, 상기 예열 영역에 설정되는 분사력은 문제가 되는 버너(4)가 작동되지 않을 때의 시간에 대한 작동될 때의 시간의 비에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 노.
- 제 4항에 있어서, 상기 예열 영역에 설정되는 분사력은 전체 동력하에서 사용되는 버너(4)의 수를 선택함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 노.
- 제 4항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 스트립의 열처리에 제공되며, 상기 예열 영역의 출구 온도는 예열 영역의 하류에 설치되는 냉각 영역의 길이를 한정하거나 또는 냉각 영역 없이도 사용할 수 있도록 상기 열처리에 맞추어지는 것을 특징으로 하는 노.
- 제 4항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 강철 스트립의 열처리에 제공되며, 상기 예열 영역의 최소 출구 온도는 상기 예열 영역의 하류에 제공되는 냉각 영역의 길이를 한정하거나 또는 냉각 영역 없이도 사용 가능하도록 상기 열 처리에 맞추어지는 것을 특징으로 하는 노.
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