KR200167196Y1 - 열간압연강재의 표면스케일 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열간압연시 강재표면에 생성되는 스케일(Scale)을 제거하는 장치에 관한 것으로, 강판(13)의 상,하부에 폭방향으로 설치되어 회전 및 강판(13)의 폭방향 및 상하방향으로의 왕복이동이 가능하도록 장착되며, 외표면에 반경방향의 타쇄형 브러쉬(15)를 타설한 타쇄형롤(14);과 상기 타쇄형롤(14) 후류측 강판(13)의 상,하부에 위치하고, 강판(13)의 폭방향 및 상하방향으로 이동하면서 회전하여 강판(13)표면을 연마하도록 된 그라인더(18); 및, 상기 타쇄형롤(14)과 그라인더(18) 각각의 후류측 강판(13)의 상하부에 폭방향으로 다수개의 분사 노즐을 갖추어 냉각수를 분사하도록된 냉각수 분사관(16a)(16b);을 포함함을 특징으로 하는 열간압연강재의 표면스케일 제거장치를 제공한다.

Description

열간압연강재의 표면스케일 제거장치

제1도는 종래기술의 탈스케일장치를 도시한 개략도.

제2도는 종래기술의 탈스케일법의 주요설치인자를 도시한 개략도.

제3도는 본 고안에 따른 강재의 표면 스케일 제거장치를 도시한 개략도.

제4도는 본 고안에 따른 타쇄형롤의 단면 상세도.

제5도는 본 고안에 따른 타쇄형 롤을 도시한 외관사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13 : 열연판 14 : 타쇄형롤

15 : 타쇄형 브러쉬 18 : 그라인더

본 고안은 제철소의 열간압연공정에 있어 조압연 및 사상압연 전에 강재의 표면에 형성된 스케일(scale)을 기계적 탈스케일법으로 제거시킴으로써 탈스케일시에 강재표면의 온도를 저하시키지 않으면서 고표면품질의 강재를 제조하기 위해서 스케일 제거능력이 우수한 연삭 및 타쇄(打碎) 복합법을 이용한 열간압연 강재의 표면 스케일제거장치에 관한 것이다.

일반적으로, 열간압연 공정의 가열로에서 재가열된 압연재의 표면에는 1차 스케일이 생성되며 열간압연 공정중에서는 시간 경과에 따라 압연재 표면에 2차스케일이 형성된다. 스케일이 미박리된 열연강판을 압연하면 스케일이 열연판 표면에 압입되어 제품표면결함을 유발시킨다. 그러므로, 제철소 열간압연공정에서 스케일 결함이 없는 제품을 생산하기 위해서 조압연기 입,출측 및 사상압연기 일측에 탈스케일(descaling) 장치를 사용하고 있다.

종래의 탈스케일 장치의 작동방법으로서는 100-200 kgf/cm²의 고압수를 열연강판 표면에 분사시켜 급냉효과를 이용하여 스케일과 열연판 기지조직간의 열응력을 발생시켜 스케일에 수직크랙(crack)을 유발시킨후 고압수압력에 의해 불려 나가게 하는 방법, 압연재를 압축변형시켜 스케일을 제거하는 방법, 열연판 표면에 쇼트(shot)를 분사 충돌시켜 스케일을 제거하는 방법, 롤레벨러(roll leveller)등의 기계를 이용하여 열연판 표면변형을 부여하여 스케일을 제거하는 방법(일본국 특허공보 소57-36013), 그리고 브러쉬롤(Brush Roll)을 사상압연기 이전에 설치하여 열연판 표면을 브러슁하여 미박리된 스케일을 제거하는 방법(일본국 특허공보 소 62-34618, 특허공보 평3-106510)등이 있다.

그러나, 고압수를 분사시켜 스케일을 제거하는 경우가 별도의 기계적 장치의 보완이 필요없을 뿐 아니라 관리 및 유지비가 저렴하므로 현재 가장 보편적으로 사용되고 있으나 기지조직과 스케일 경계에서 선택산화를 일으켜, 키잉 효과(keying effect)를 유발시키는 저황강판이나 규소강판등은 완전한 스케일 제거가 어려우며, 고압수 탈스케일 시의 표면온도 과냉으로 에너지 손실이 발생되므로, 사상압연온도를 확보할 목적으로 재가열로에서 여분으로 가열하고 있다.

그리고, 고압수 분사노즐의 중첩부위에서의 과냉에 의해 무늬형결함 및 작업롤(work roll)의 편마모도 유발시킨다. 또한 강판의 에지(edge)부 과냉으로 균일한 미세조직을 얻을 수 없다.

한편, 브러슁롤과 고압수를 이용한 탈스케일법(일본국 특허공보소 59-82110, 평3-106510, 소58-163520)과 브러슁에 의한 방법이 있으나, 브러쉬의 조기마모 및 제철공정중 발생빈도가 높은 비상조업의 조치방안이 없게 설계되어 있을 뿐 아니라, 브러슁 방법에 의해서는 열연강재의 대표적인 스케일결함중의 하나인 적스케일등 키잉효과를 나타내는 스케일은 충분히 제거되지 않는다. 또한, 브러슁롤과 고압수의 조합에만 관심을 집중시킬 뿐 연삭 및 타쇄법등에 의한 복합기계적 탈스케일법은 전혀 고려하지 않았다.

본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로서, 브러슁 방법만에 의해서는 제거되지 않는 스케일 제거를 위해서, 그리고 열연 공정의 조압연 및 사상압연에 설치된 고압수탈스케일 설비를 대체할 수 있는 우수한 탈스케일 능력을 갖는 연삭 및 타쇄법에 의한 기계적 복합탈스케일방법을 이용하여 에너지를 저감시키면서 고표면품질의 강재를 제조할 수 있게 한 열간압연 강재의 표면스케일 제거장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 고안은, 강판의 상,하부에 폭방향으로 설치되어 회전 및 강판의 폭방향으로의 왕복이동 및 상하이동이 가능하도록 장착되며, 외표면에 반경방향의 타쇄형 브러쉬를 부착한 타쇄형롤을 이용하여 열간압연시 강재표면에 생성되는 스케일(Scale)을 제거하는 장치에 있어서, 상기 타쇄형롤 후류측 강판의 상,하부에 위치하고, 강판의 폭방향 및 상하방향으로 이동하면서 회전하여 강판 표면을 연마하도록 된 그라인더; 및, 상기 타쇄형롤과 그라인더 각각의 후류측 강판의 상하부에 폭방향으로 다수개의 분사 노즐을 갖추어 냉각수를 분사하도록된 냉각수 분사관;을 포함하고, 상기 타쇄형 브러쉬는 원주방향의 일정부분마다 그 밀도가 크게 된 브러쉬 묶음과, 볼(ball) 형상의 단부를 형성한 타쇄형 브러쉬로 이루어짐을 특징으로 하는 열간압연강재의 표면스케일 제거장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

제1도는 기존의 고압수분사에 의한 탈스케일장치를 나타낸 개략도로, 원통형의 고압수헤더(10)에 고압수노즐(11)이 일정간격으로 배열되어 열연판(13)에 분사되는 분사패턴(12)이 일정간격으로 상호 중첩되어 탈스케일을 하게 된다.

제2도는 고압수 탈스케일법에 있어서의 주요설치인자를 나타낸 개략도로서, 고압수헤더(10)에서 열연판(13) 표면까지의 거리(H), 노즐분사각(W), 리드각(Y) 및 옵셋트각(Z)등은 열연판(13)에서의 고압수의 충돌 압력 및 분사패턴(12)의 길이 및 분사패턴(12)간의 증첩 거리등을 결정하는 주요인자이다. 이러한 주요설치인자를 조정하여 최적조건을 설정하려는 노력은 지속적으로 추진되어 왔으나, 많은 유량의 고압수를 열연판 표면에 분사시킴으로써 발생되는 열연판(13)의 불균일냉각의 문제는 여전히 남아 있다.

고압수분사에 의한 탈스케일 기구는 다음의 과정으로 설명된다.

1) 고압 냉각수의 스케일층 급속냉각에 의해 스케일층과 기지조직 경계에 열응력을 부여함.

2) 부여된 열응력에 의해 스케일층에 수직크랙(crack)을 발생시킴

3) 고압 냉각수의 열연판 충돌시 수평분력이 스케일-기지조직 경계를 분리시킴.

4) 고압 냉각수에 의해 스케일층이 불려 날아감.

이와같이 스케일층과 기지조직 경계가 심한 요철이 없이 결합되어 있다면 상기 과정에 의해 스케일층이 완전히 제거될 수 있을 것이나, 최근 수요가의 엄격, 다양한 요구에 부응하기 위해서 실리콘, 크롬 및 니켈등의 스케일층 제거에 나쁜 영향을 미치는 합금원소가 다량 첨가되고 있다. 이러한 합금원소는 스케일층과 기지조직의 경계층에서 선택산화를 일으키게 된다. 특히, 열연강판의 고강도 고가공성을 확보하기 위한 실리콘은 뷔스타이트(wustite, FeO)와 공정반응을 일으켜 페올라이트(Fayalite, FeOSiO₂)를 형성시켜 스케일층과 기지조직의 경계층을 밀착시키는 효과(Keying effect)를 나타내므로, 이러한 화합물은 고압수 탈스케일법에 의해 제거될 수 없게 되고 최종제품에 스케일결함으로 표출되게 될 것이다.

본 고안의 개략도인 제3도에서 알 수 있듯이, 직경 400(mm)의 타쇄형롤(14)에 회전작용에 의해 열연강재 표면스케일의 타쇄기능의 목적으로 1-2(mm) 직경의 다이아몬드볼 등이 부착된 타쇄형브러쉬(15)가 이식되어 있으며, 압연방향과 같은 방향으로 압연강재의 압연속도보다 빠른 60-1300(rpm)의 속도로 회전하면서 2.0kg/cm-15kg/cm의 압부력을 받으며 폭방향 탈스케일력의 편차를 저감시키기 위해, 이송대차(17a)는 20-50(mm)의 병진운동 즉, 폭방향 운동을 한다.

이때, 제거된 스케일이 비산되는 것을 방지하기 위해서 통상, 수도관의 공급압력인 5.0kg/cm²압력의 냉각수 분사관(16a)을 설치하고, 열연연강재의 두께 변화에 대처하기 위해서 이송대차(17a)는 상하이동이 가능하다. 타쇄형브러쉬(15)는 통상 통판속도의 약 10배 정도의 속도로 회전하므로, 선택 산화된 페올라이트등을 1회 통과로도 제거 가능하게 된다. 그리고, 직경 150(mm)의 고온파괴인성이 우수한 그라인더(grinder)(18)를 200(mm) 간격으로 설치하고 압연방향과 같은 방향으로 60-1300(rpm)의 회전속도 조절이 가능하며, 회전중 2.5kg/cm²-8.5kg/cm²의 압력을 가하면서 열연강재의 폭방향 탈스케일 효율성의 편차를 최소화시키기 위해서 이송대차(17b)는 560-100(mm)의 병진운동을 한다. 이때 그라인더(18)와 이송대차(17b)는 열연판의 두께 변화에 적응하기 위해서 상하이동이 가능하다.

그리고, 그라인더(18)의 과열을 방지하기 위해서 5.0kg/cm²압력의 냉각수(16b)를 분사한다. 연삭장치의 기능은 스케일이 일종의 세라믹으로 내마열성이 우수하므로, 타쇄형 브러쉬(15)로 제거되지 않은 스케일의 제거와, 타쇄후 거칠어진 열연판(13)을 연삭하는 것이다.

제4도는 타쇄형롤(14)의 상세도로서 타쇄형롤(14)에 2종류의 다른 기능을 가지는 브러쉬 묶음(15a)과 타쇄형 브러쉬(15b)로 구성된다. 1-2(mm) 직경의 다이아몬드볼이 한가닥의 와이어 끝에 부착된 타쇄형 브러쉬(15b)는 타쇄형롤(14)이 일정압력과 속도로 회전할 때 열연판(13)의 표면스케일을 타쇄하는 기능을 한다. 와이어 끝에 부착된 다이아몬드볼은 내마열성이 우수하므로 장기간 사용에도 소모되지 않는 특징을 가진다. 이처럼 타쇄된 스케일은 10(mm) 직경의 와이어 브러쉬 묶음(15a)에 의해 제거된다.

제5도는 타쇄형롤(14)의 타쇄형 브러쉬(15)의 배열을 나타낸 개략도로서, 브러쉬 묶음(15a)은 계속되는 탈스케일 작업으로 편마모가 발생될 수 있으므로, 편마모부 위의 타쇄형 브러쉬 세트(15)를 용이하게 교체하기 위해서 여러개의 세트가 하나의 롤에 배열되는 방식을 이용한다.

상술한 바와같이 본 고안은 열연 공정의 압연설비가 최신화 및 연속화 됨에 따라 기존의 탈스케일 설비의 기본목적에 부합되면서 종래의 탈스케일법의 문제점을 해소시킴으로서 보다 고품질의 열연강판을 제조하기 위한 기계적 복합 탈스케일 장치로서, 열간압연시 강재 표면의 과냉 및 이로 인한 표면결함이 없으면서 재질편차도 저감시킬 수 있는 에너지 절감형 열연강판을 제조할 수 있을 뿐아니라 조업의 표준화 및 간편성을 제고시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 강판(13)의 상,하부에 폭방향으로 설치되어 회전 및 강판(13)의 폭방향으로의 왕복이동 및 상하이동이 가능하도록 장착되며, 외표면에 반경방향의 타쇄형 브러쉬(15)를 부착한 타쇄형롤(14)을 이용하여 열간압연시 강재표면에 생성되는 스케일(Scale)을 제거하는 장치에 있어서, 상기 타쇄형롤(14) 후류측 강판(13)의 상,하부에 위치하고, 강판(13)의 폭방향 및 상하방향으로 이동하면서 회전하여 강판(13) 표면을 연마하도록 된 그라인더(18); 및, 상기 타쇄형롤(14)과 그라인더(18) 각각의 후류측 강판(13)의 상하부에 폭방향으로 다수개의 분사 노즐을 갖추어 냉각수를 분사하도록된 냉각수 분사관(16a)(16b);을 포함하고, 상기 타쇄형 브러쉬(15)는 원주방향의 일정부분마다 그 밀도가 크게 된 브러쉬 묶음(15a)과, 볼(ball) 형상의 단부를 형성한 타쇄형 브러쉬(15b)로 이루어짐을 특징으로 하는 열간압연강재의 표면스케일 제거장치.