KR20020054413A

KR20020054413A - 환원로와 쿨링롤이 장착된 컴팩트 산세설비

Info

Publication number: KR20020054413A
Application number: KR1020000083481A
Authority: KR
Inventors: 김종국; 이전우
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-08

Abstract

본 발명은 박판(열연, 냉연)공정중 열연코일을 소재로 한 산세 코일 또는 냉간압연 코일을 생산하는 산세설비에 관한 것으로서, 텐션브라이들 롤(700)과 텐션레벨러( 100), 린싱탱크(500) 및 드라이어(600)를 구비한 열연코일을 소재로 하는 산세설비에 있어서, 상기 텐션레벨러(100)의 후단과 린싱탱크(500) 사이에다 소재의 재질편차 및 표면스케일을 제거하는 가열 환원로(200)와, 소재를 냉각 열처리하는 냉각롤 (701)과, 브러쉬롤(300) 및 와류형 산세탱크(400)를 설치한 구성으로 에너지 절감과 환경오염 및 설비관리의 효율화가 가능하며, 일반적 중저탄소강의 경우 열연 코일의 재질편차 및 산세시간을 크게 감소시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

Description

환원로와 쿨링롤이 장착된 컴팩트 산세설비{Compact Pickling Process With Deoxygenated Furnace and Cooling Roll}

본 발명은 박판(열연, 냉연)공정중 열연코일을 소재로 한 산세 코일 또는 냉간압연 코일을 생산하는 산세설비에 관한 것으로서, 특히 산세공정을 변경하여 기존 설비가 단순히 스케일을 제거하는 것 이외에 고온상태에서 열간압연 및 냉각에 의한 열연코일의 제조시 발생되는 코일의 길이간, 폭간 재질편차를 개선하는 동시에 산세설비에 의한 환경오염 및 에너지 열교환을 통한 설비관리의 효율화와 에너지 절감할 수 있는 환원로와 쿨링롤이 장착된 컴팩트 산세설비에 관한 것이다.

일반적으로 열연강판 표면의 철 산화물은 휘스타이트(wustite, FeO), 마그네타이트(magnetite, Fe₃O₄) 및 헤메타이트(hematite, Fe₂O₃)의 3가지로 구성되는데 생성되는 온도 및 산세 분압에 따라 그 비율이 달라지는 바, 철 산화물의 온도에 따른 산화거동은 대략적으로 다음과 같다.

먼저 200℃ 이하의 낮은 온도에서의 철의 산화속도는 매우 낮으며, 생긴다 하더라도 오직 Fe₃O₄이며, 200℃가 넘으면 Fe₂O₃가 형성되기 시작한다. 200 ∼ 570℃의 온도 범위에서는 2층의 산화물이 형성되는데 안쪽에는 상대적으로 약간 두꺼운 Fe₃O₄, 바깥쪽으로는 Fe₂O₃가 존재한다. Fe₃O₄및 Fe₂O₃는 각각 음이온 및 양이온의 확산에 의해 성장을 하는데 산화속도는 온도가 증가함에 따라 이온의 확산속도 증가와 더불어 생성량이 증가한다.

한편 570℃ 이상에서는 FeO가 형성될 수 있는데, 이 산화물은 다른 산화물 보다도 결함이 많은 구조를 갖는다. 이렇게 형성된 세층의 산화물의 두께 비율은 시간, 온도 및 시편의 표면 상테에 따라 다소 다르게 나타난다고 발표되고 있으나, 일반적으로 열연강판 표면의 철 산화물은 FeO : Fe₃O₄:Fe₂O₃가 100 : 10 : 1 ∼ 100 : 5 : 1의 범위인 것으로 알려져 있다. 열연강판의 산화층 두께는 6 ∼ 15㎛ 정도이지만 사상압연의 온도가 930℃ 정도로 높아지면 20㎛까지 증가하는 경우도 있다.

이러한 열연강판 표면의 철 산화물 제거는 기계적 응력을 가하여 산화층에 균열을 형성시킨 후 산을 이용하여 제거하는 산세법이 주로 사용되며, 열연 강판을 소재로하여 산세를 실시하는 초기 선세설비는 도 1a에 도시한 바와 같은 침적형 산세 설비(Deep-Type Pickling Tank)이다.

도 1a에 도시한 산세설비는 산세탱크 전,후단에 스트립 루퍼를 주어 산세탱크내 산세속도를 제어하는 동시에 산세탱크 후단에는 산세액이 넘어가지 않도록 스트립을 짜주는 링거롤, 이후에는 세척(린스)과 드라이어를 거처 산세가 이루어진다. 그러나 스트립이 이송하면서 후단으로의 산세액을 이송하는 펌프로 작용함에 따라 전단의 산세탱크 내 산세농도가 감소하여 산세조의 산 농도를 일정한 값으로의 유지하기가 곤란한 문제 및 산세 탱크내에 스트립이 실제로 침적된 길이의 추정이 곤란하여 산세품질 확보에 어려움이 많았다.

상기한 문제점을 개선하기 위해 개발된 것이 도 1b에 나타낸 충진형(Flood-Type) 산세설비이며, 충진형 산세설비는 산세설비부를 처짐이 없이 통판하고 산세액이 전단의 산세조로부터 후단의 산세조로 넘어가지 않도록 한쌍의 스퀴징 롤이 배치되어 있다. 따라서 산세농도도 각 순환조 펌프의 사용에 의해서만 영향을 받아 기본적으로는 상기 침적형 산세설비의 단점을 보완 했지만, 스트립이 고속으로 움직일 때 일부에서는 산세액이 스트립과의 접촉이 작아져 유효 산세거리가 짧아짐에 따라 실제적으로는 보다 긴 산세거리를 필요로 하게 되어 산세 라인에서의 산세속도의 한계가 문제점이 되두 되었다.

상기한 산세 라인에서의 산세속도 문제를 해결하기 위해서 도 1c에 도시한 셀로우형(Shallow-Type)의 산세설비가 개발되었다. 이 셀로우형 산세설비는 산세액과 스트립의 계면에서 산 교환효과를 확보하기 위하여 깊이 400mm의 쉘로우형 산세조를 기본으로 하고, 처리스트립에 알맞은 장력을 인가하여 충진형 산세조를 통해 스트립을 통판시키는 구조로 설계되었으며, 산세액중 산 농도의 보다 바람직한 분포를 얻기 위하여 각 산세조를 한쌍의 스퀴징 롤에 의해 분리시킴으로써 후단 산세조로 넘어가는 산세액을 최소화 하였다. 철분 농도의 변화는 각 순환 저장조를 후단에서 전단으로 연결시킴에 따라 영향을 받도록 설계하였다.

또한, 각 산세조는 특별히 설계된 배액 배관(Drain-Off pipes)를 가지고 있어 라인 정지시 산세조로부터 산세액을 신속하고 완전하게 배출시키는 기능을 하였다. 이러한 시스템은 산세효율 및 설비운용상의 많은 문제점을 개선하였으나, 기계적인 측면에서 약간 불리한 점이 남아 있었다. 즉, 스트립의 단면적이 작고 산세조의 길이가 작은 경우 산세조 내에서의 장력제어의 어려움이다. 이 시스템에서 스트립을 바닥에 확실히 닿게 하기위해서는 매우 작은 장력이 허용되는데 이러한 장력은 댄서롤이나 다른 종류의 장력제어기에서는 제어가 다소 곤란하다.

한편 1986년 독일의 MDS에 의해 최초로 개발/시운전이 이루어졌으며, 유럽, 일본등지에 다수 설치되고, 현재 4냉연 압연라인에 설치된 산세설비가 도 1d에 도시한 와류형(Turbulence-Type) 산세설비이다. 이 와루형 산세설비는 앞서 언급한 셀로우형과 충진형 산세설비의 기계적, 화학적 단점을 상당히 개선한 것으로서 기계적인 측면의 장점은 다음과 같다.

첫째, 스트립은 산세부를 고장력으로 통판하기 때문에 프로세스부 전 후단의 브라이들 롤을 간소화 하거나 줄일수 있으며, 사행정도가 감소하여 사행 교정정치의 필요성도 작다. 둘째, 프로세스부의 높은 장력은 장력 레벨러의 높은 장력 설정 운영 및 운용을 가능케 하여 스트립 형상교정을 용이하게 함으로써 설비 전체의 스트립 주행능을 개선시킨다.

그리고 최근에는 이러한 와류형 산세전단에 기계적인 접촉을 증대시켜 산세성을 개선시키기 위해 브러쉬 롤을 설치하는 설비도 있다.

그러나 상기한 모든 산세설비들은 표면 스케일을 효율적으로 제거하고, 설비의 운용을 쉽게 컨트롤하기 위한 방법에 그 개선점을 두고 있으며, 산세액에 대부분 의존함으로써 용액관리 및 환경의 문제를 크게 극복하지 못하였다. 또한, 열연제조공정에서 발생되는 코일내 길이간, 폭간 발생하는 재질편차도 냉연후의 제품에 100%의 영향을 주고 있으며, 이러한 재질편차는 근본적으로 개선이 되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안 하여 종래 산세설비에서 야기되는 각종 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 환경오염 및 설비관리의 효율화가 가능하고,스팀량의 절감등 에너지를 절감할 수 있으며, 열연 코일의 재질편차와 산세시간을 대폭 줄일 수 있는 환원로와 쿨링롤이 장착된 컴팩트 산세설비를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 산세설비의 구성도,

도 2는 본 발명 환원로와 쿨링롤이 장착된 컴팩트 산세설비의 구성도,

도 3은 일반적인 텐션 레벨러의 도식도,

도 4는 본 발명에 따른 환원 가열로의 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 실롤의 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 실롤 구동축의 구성도,

도 7은 본 발명에 따른 핀치롤의 구성도,

도 8은 본 발명에 따른 가열 환원로 내부의 사시도,

도 9는 본 발명에 따른 유도가열로의 사시도,

도 10은 본 발명에 따른 전기히터 사시도,

도 11은 본 발명에 따른 가열 환원로 판온제어의 플로우챠트,

도 12는 본 발명에 따른 가열 환원로와 냉각대의 오도사이클을 나타낸 도면,

도 13은 본 발명에 따른 와이핑 노즐의 사시도,

도 14는 본 발명에 따른 가열 환원로 및 브러쉬롤부에 장착된 마그네틱 햄머의 사시도,

도 15는 본 발명에 따른 냉각롤과 패스라인의 사시도,

도 16은 본 발명에 따른 냉각롤의 구성도,

도 17은 본 발명에 따른 축과 냉각수 자켓 홀더의 연결 상태도,

도 18은 본 발명에 따른 냉각롤 인입량 제어의 플로우챠트,

도 19는 본 발명에 따른 분위기 가스 공급 및 배가스 재활용 배관의 구성도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 텐션레벨러 101 : 워크롤

102 : 백업롤 200 : 가열 환원로

201 : 실롤 202 : 핀치롤

204 : 가이드롤 205 : 핀치롤

206 : 유도 가열로 207 : 나선형 헬퍼롤

208 : 전기 히터 209 : 와이핑 노즐

210 : 스트립 2011 : 로 캐이싱

2012 : 실롤 2013 : 실린더

2014 : 블록 2015 : 모터

2016 : 오일실 2017 : 구리스 주입구

2018 : 베어링 너트 2019 : 롤러베어링

2020 : 롤러 2051 : 핀치롤

2053 : 아이들록 2054, 2055 : 프레임

2061 : 전원단자 2063 : 로벽

2064 : 지지빔 2081 : 전원케이블

2082 : 터미널 로드 2083 : 히트 엘레멘트

2084 : 로벽 2085 : 내화물

2086 : 카울벌크 2087 : 애자

2088 : 볼트 2091 : 노즐팁

2092 : 슬리트 홈 211 : 마그네틱 햄머

2111 : 전원단자 2112 : 코일

2113 : 피스톤 로드 2114 : 베이스 플레이트

212 : 온도계(파이로메타) 213 : 가이드롤

214 : 블리더 밸브 300 : 브러쉬롤

2200 : 로내 압력계 2201 : 수소 농도계

2202 : HN 가스 공급밸브 2203 : 고압질소 공급밸브

2205 : 열교환기 2206 : 댐퍼

2207 : 바이패스 댐퍼 2208 : 배가스 팬

400 : 와류형 산세탱크 500 : 린싱탱크

600 :드라이어

700,702,703 : 텐션브라이들 롤 701 : 냉각롤

7011 : 구동모트 7012 : 볼 조인트

7013 : 베어링블록 7014 : 냉각수 공급부

7015 : 냉가수 드레인부 7016 : 구동모터

7017 : 피엘지 7018 : 홀

7019 : 냉각수 자켓 7020 : 자켓 홀더

7021 : V 팩킹 7022 : 볼트

7023 : 드레인 폿트 7024 : 가이드레일

7025 :볼스크루우

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 환원로와 쿨링롤이 장착된 컴팩트 산세설비는 텐션브라이들 롤(700)과 텐션레벨러(100), 린싱탱크(500) 및 드라이어( 600)를 구비한 열연코일을 소재로 하는 산세설비에 있어서, 상기 텐션레벨러(100)의 후단과 린싱탱크(500) 사이에다 소재의 재질편차 및 표면스케일을 제거하는 가열 환원로(200)와, 소재를 냉각 열처리하는 냉각롤(701)과, 브러쉬롤(300) 및 와류형 산세탱크(400)를 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이 그 구성상의 특징을 보면 다음과 같다.

먼저 열연코일의 재질편차와 산세액을 사용하는 기존 라인의 길이를 단축하는 동시의 문제점을 해결하기 위해 수소를 일정농도 만큼 함유하는 질소가스를 사용하는 가열 환원로(200)를 구성한다. 스케일을 환원성 분위기에서 제거하기 위해서는 수소의 농도 조정이 필수적이나 노내 O₂침투에 의한 수소폭발 방지를 동시에 고려하여야 하는 기술적 과제와 산세공정의 길이 단축을 위해 스트립의 패스라인을 버어티걸로 구성하여 라인속도와 일정 가열온도를 고려한 가열장치의 능력 및 환원로 상에서의 냉각 방법이 주요 기술적 과제이다.

따라서 수소농도를 10%, 질소를 90%로 하여 로압을 30mmAq로하는 +압과 가열 환원로(200) 전,후단에 각각 실 롤(Seal Roll)을 설치하여 산소의 투입을 방지하고, 연소가열에서 얻을 수 없는 고온 급속가열 및 온도분포가 균일하며, 무공해로 쾌적한 작업환경이 가능한 유도가열로 8셋트로 구성된 가열 환원로(200)와 냉각중 산화에 의한 스케일 방지를 위해 고온에서의 냉각능이 큰, 냉각수가 순환하는 냉각롤(701)을 채택하여 해결하였다.

또한, 미세한 온도보상이 가능하도록 하여 목표 온도와의 편차를 최소화 시키기 위해 가열 환원로(200) 벽체에 전기히터(208)를 부착하여 제어 가능토록 하였다. 가열 환원로(200) 내부에서 발생되는 스케일과 브러쉬 롤에서 발생되는 스케일 포집을 위해 V자 형태의 로 케이싱으로 설계한 후 스케일이 쌓이지 않도록 정기적으로 충격을 주는 마그네틱 햄머(211)를 부착하여 스케일의 회수와 청소주기 및 시간, 노력을 단축하도록 하였다.

한편 지속적으로 수소가 스케일과 반응하여 없어지는 만큼을 보상하기 위해 공급되는 분위기 가스가 지속적으로 공급되고 로내 압력을 일정하기 유지하기 위해 가열 환원로(200)에서 발생되는 폐분위기 가스를 재활용 하여 산세탱크 후단의 린싱탱크(500)에 사용되는 순수 용액을 가열하는 열 교환기와 드라이어(600)에 공급되는 에어를 가열하여 사용토록 하는 배가스 열 회수 시스템을 구성하여 스팀등의 에너지 절감하는 효과도 얻도록 구성 하였다.

에어 블로로잉 냉각은 스트립이 고온에서 급속냉각되는 시점에서의 형상불량과 폭방향 불균일 냉각에 기인한 폭방향 재질편차 및 형상 불량을 방지하기 위해채택되어지고, 재질이 변화하지 않는 200℃ 이하로의 냉각과 냉각시 냉각량을 키우고, 물과 직접적인 접촉으로 인한 스트립의 재산화 방지를 위해 쿨링 롤을 적용하였다.

냉각대에서도 쿨링 롤에서 사용된 냉각수는 린스 저장 탱크로 회수되어 약 70 ∼ 90℃로 가열 공급되어 순수의 히팅에 사용되는 스팀량의 절감을 동시에 꽤하도록 하였다. 냉각대 이후에는 현재 일반적으로 적용되는 와류형 산세설비를 적용하고 동시에 산세탱크를 기존 3 ∼ 5개에서 1개로 축소함으로써 환경오염 및 설비관리의 효율화를 도모하였다.

본 발명 가열 환원로(200)와 냉각롤(701)이 장착된 켐팩트 산세설비의 전체적 프로세스에 대한 사시도를 도 2에 나타냈다. 일반적인 산세 프로세스에서와 같이 산세 용접기 후단에 텐션레벨러(100)의 장력을 조정하는 텐션브라이들 롤(700)이 있고, 이후에 스케일의 균열을 일으켜 산세효율을 높여 산세시간을 단축시키고, 소재 형상을 개선시키는 텐션레벨러(100)와 실롤(201), 유도가열로(206), 전기히터 (208), 유도가열로(206)의 전력을 제어하기 위한 온도제어용 온도계(212), 나선형의 헬퍼롤(207) 및 스트립을 잡아주는 핀치롤(205)로 구성되는 환원 가열대와 와이핑 노즐(209)과 냉각롤(701), 냉각롤(701)의 인입량을 설정하기 위한 판온측정용 온도계(212)로 이루어져 스트립을 냉각시켜주는 환원 냉각대로 구성된 가열 환원로 (200), 표면 잔류 스케일을 마찰연마에 의한 브러쉬롤부(300), 이후 와류형 산세탱크(400), 산세액을 세정하는 린싱탱크(500) 및 표면의 잔류 수분을 제거하는 드라이어(600)로 구성되어 진다.

또한 가열 환원로(200)에서 나오는 분위기 가스와 냉각롤에서 발생하는 뜨거워진 순수를 린스탱크(500)에 공급하여 재사용하는 열교환 재활용 시스템으로 구성된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 환원로와 쿨링롤이 장착된 컴팩트 산세설비의 작용을 상세하게 설명한다.

도 3은 일반적인 텐션레벨러의 도식도로서, 일반적으로 텐션레벨러(100)는 전,후단의 장력을 각각 제어하는 텐션브라이들 롤(702),(703)이 설치되고, 텐션레벨러(100) 내부는 워크롤(101)과 백업롤(102)로 구성된다, 상,하부에 각각 부착된 롤 유니트가 하강 및 상승하여 패스라인을 변화시킴에 따라 스트립이 반복적인 굽힘 변형을 받게 됨으로써 스트립의 표면 스케일에 균열을 주어 후단 공정에서의 수소가스의 투입과 산세액의 침투가 용이해져 산세성을 향상시킴으로 인해 산세시간 단축 및 공정길이 단축을 가능토록 하였다.

도 4는 본 발명에 따른 가열 환원로의 사시도로서, 가열 환원로(200)는 전단에 스트립(210)이 통판되고, 로 내부로 들어가는 입구로서 로 내부에 산소 침투를 방지하기 위한 실롤(201), 상부 스트립의 통판과 판을 고정하는 핀치롤(202), 로 하부의 나선형 헬퍼롤(207), 출측 가이드롤(204), 출측 판온을 측정하는 온도계 (212), 가열의 주공급원인 유도가열로(206), 로 전반 및 후반부의 전기히터(208), 상부에서 스케일의 스트립 표면에 낙하와 나선형 헬퍼롤(207)과 스트립의 사이로 스케일이 취입되는 것을 방지하기 위한 와이핑 노즐(209), 가열로 하부에 스케일이 쌓이는 것을 방지하기 위한 마그네틱 햄머(211), 로압을 유지하고 재활용되는 순수를 재가열하는 열교환기로 보내는 블리더 밸브(214) 및 스트립의 진동 방지를 위한 가이드롤(213)로 구성된다.

도 5, 도 6에 도시한 바와 같이 실롤(201)은 상하에 각각 실롤(2012)이 수직 배체되고 상하부의 실린더(2013)에 의해 롤갭을 조정 가능토록 하였다. 이때 롤을 지지하는 플레이트는 로 캐이싱(2011)을 따라 움직이고 롤을 지지하는 블록(2014) 양측 측면은 롤러(2020)를 달아 상하 움직임이 용이 하도록 한다. 또한 실롤(2012)의 회전방향은 스트립의 진행방향과 반대로 하여 로 밖의 에어가 로내로 침투하는 것을 방지하여 로내에서의 산화를 방지하도록 모터(2015)에 의해 구동이되고, 연결부인 롤을 지지하는 블록 내부는 오일실(2016)과 롤러베어링(2019), 베어링 너트( 2018), 구리스 주입구(2017)로 구성되는 통상의 롤 베어링 방식을 사용하였다.

도 7은 본 발명에 따른 가열 환원로의 상부에서 스트립의 통판과 스트립을 잡아주는 핀지롤(205)의 구성도이다. 스트립의 초기 통판이 필요한 경우는 로 캐이싱에 부착된 프레임(2055)에 공정된 에어실린더가 올라가 상부 아이들롤(2053)이 부착된 프레임(2054)이 상승하여 롤을 오픈하고, 평소의 작업조건에서는 상하부 롤이 스트립과 맞닿아 구동하게 된다. 구동은 하부 핀치롤(2051)에 모터가 연결되어 구동을 주고 상부는 아이들 구동 방식으로 구동하여 스트립의 진행과 장력을 유지시켜주는 역할을 하게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 가열 환원로 내부의 전체적인 사시도이다. 스트립 양측면의 부 유도 가열로(206)와 와이핑 노즐(209), 스트립 진동 및 유도 가열로(206 )와의 접촉을 방지하기 위한 가이드롤(213)과 나선형 헬퍼롤(207)로 구성된다.

유도 가열로(206)는 도 9에 도시한 바와 같이 가열 환원로 내부의 지지빔( 2064)에 전원을 전원단자(2061)로 공급하면, 고주파 전류가 흐르는 라디에이션튜브의 중간에 위치한 스트립(210)이 전자유도 작용으로 일어나는 와전류 및 일부의 하이시스테리시스(hystersis)의 열손실에 의해서 급속히 가열된다. 파워의 인가장치는 각 유도가열로별로 사이리스트를 구성하여 연결 및 차단이 되고, 로벽에 장착된 전기 히터(208)의 보상에 의해 제어가 이루어지며, 유도 가열로(206)는 로벽(2063)에 부착된 하부 지지빔(2064)상에 설치되어 고정된다.

도 10은 본 발명에 따른 가열 환원로 벽체에 붙어 있는 전기 히터의 사시도이다. 전원케이블(2081)에 연결된 터미널 로드(2082)는 로벽(2084)과 내화물(2085 ), 카울벌크(2086)를 통과하여 히트 엘레먼트(2083)에 전원이 공급되고, 히트 엘레먼트(2083)는 수 많은 터미널 로드(2082)를 거처 가열되게 된다. 히트 엘레먼트( 2083)는 벽체와의 합선을 방지하기 위해 볼트(2088)에 의해 애자(2087) 사이에 고정된다.

도 11은 본 발명에 따른 가열 환원로 판온제어의 플로우챠트로서, 유도가열로와 히트엘레먼트의 온/오프 제어는 스트립 두께 및 폭에 따른 사전 상위 컴퓨터의 테이블에 필요한 열량을 산출하여 유도가열로의 온/오프 갯수 및 존을 선정하여 현재의 유도가열로 상태와 일치여부를 확인하고, 일치된 상태에서는 스트립 판온과 지시치와의 차이를 비교하게 된다. 기본적으로 50℃이상 차이가 나면 유도가열로를 추가 가동 또는 오프하고, 그렇지 않은 경우는 히터에 의해 스트립온도를 보상하는 플로우로 간다. 따라서 10℃ 이내로 제어하기 위한 미세 컨트롤은 히터에서 이루어지고, 50℃ 이상 차이는 유도 가열로(206)의 전력 및 온/오프 갯수로 온도제어를 하도록 기본적인 제어시스템을 설정한다.

도 12는 본 발명에 따른 가열 환원열로와 냉각대의 온도사이클을 나타낸 도면으로서, 기본적으로 가열대의 온도가 500∼ 550℃로 수소 10%의 분위기 가스에서는 3Fe₂O₃는 2Fe₃O₄로, Fe₃O₄는 3FeO로, FeO는 다시 Fe로 환원된다. 그러나 재질은 650℃ 이상에서 Fe3C의 석축물과 고용C을 재조정할 수 있기 때문에 가열온도는 650℃로 설정하고, 뒤에서 설명할 냉각대의 온도는 최대한 고용C을 줄이기 위해 350℃까지는 급냉을 행하였다. 350℃ 이하는 가스냉각과 자연냉각으로 냉각속도를 낮추는 것이 바람직 하다.

도 13은 본 발명에 따른 와이핑 노즐의 사시도로서, 가열대내 스트립에서 탈락하는 산화 스케일이 하부 나선형 헬퍼롤(207)에 떨어져 나선형 헬퍼롤(207)과 스트립(210)의 사이에 끼여 스트립 표면에 결함을 발생시키는 것을 방지하기 위해 와이핑 노즐(209)을 상하 방향으로 각각 설치한 것을 나타낸 것이다. 노즐팁(2091)은 폭방향으로 나누어 스트립과 약 45도로 양 엣지 방향으로 불어 주도록 하였고, 나선형 헬퍼롤(207)도 나선형으로 하여 회전함에 따라 골쪽으로 스케일이 빠지도록 한 것이 특징이다. 이러한 와이핑 가스는 로내가스를 팬에 의해 서쿨레이션시켜 노즐 내부로는 공급가스가, 외부로는 슬리트 홈(2092)에 의해 석션이 되도록 하여 순환되도록 하였다.

도 14는 본 발명에 따른 가열 환원로 및 브러쉬롤부에 장착된 마그네틱 햄머의 사시도이다. 전자석 원리를 이용한 마그네틱 햄머(211)는 가열 환원로(200) 하부와 냉각대 이후의 브러쉬롤(300) 하부에 설치되어 스케일이 탱크 하부로 떨어진후 자연스럽게 흘러 내리지 않고 내부에 쌓여 배관이 막히는 것을 방지하고 내부의 흐름을 좋게하기 위해 설치하였다. 마그네틱 햄머(211)는 전원단자(2111)에 전원이 공급되면 코일(2112)에 자성이 발생하여 강한 전자석으로 되어 내부에 있는 피스톤 로드(2113)가 베이스 플레이트(2114)에 충격을 주게된다. 이러한 원리는 초인종을 비롯하여 전화기, 자동문등 일상생활에 널리 사용 되는 것으로 전원공급 장치는 별도의 타이머를 두어 시간을 환경에 맞도록 설정하면 주기적으로 가열 환원로(200) 하부에 충격을 주어 스케일이 쌓이는 것을 방지 할 수 있다.

도 15는 본 발명에 따른 냉각롤과 패스라인의 사시도로서, 3개의 냉각롤(701 )은 상하로 움직이며, 이동거리에 따라 스트립(210)과의 접촉각이 변하고 이에 따라 접촉면적이 달라져 냉각량이 변함에 따라 제어된다. 냉각롤(701)의 작동에 대해 보다 상세히 설명하면, 도 16, 17에 도시한 바와 같이 구동모터(7011)에 의해 동력이 볼 조인트(7012)에 전달되고, 냉각롤(701)과 베어링블록(7013)에 연결되어 구동된다. 냉각수 공급부(7014)와 냉각수 드레인부(7015)는 다소 다르게 구성되며, 냉각롤(701)은 기본적으로 내부가 비워 있는 쉘 형태로 되어 냉각수가 들어가 냉각롤 (701)이 스트립((210)에 닿아 냉각이 이루어진다.

냉각수 공급부(7014)는 구동모터(7011) 측으로 냉각롤(701)의 축에 2개의 홀 (7018)가 있고, 이 홀(7018)를 통해 냉각수 자켓(7019)으로부터 냉각수가 공급된다. 냉각롤(701) 축과 자켓 홀더(7020) 사이에 V팩킹(7021)이 삽입되어 냉각수의 리크를 방지한다. 냉각롤(701)의 회전에 의한 마모로 냉각수가 리크하게 되면, 볼트(7022)를 조이어 V팩킹(7021)을 밀어넣어 방지하며, 일부 리크된 냉각수는 드레인 폿트(7023)에 받아져 배관을 타고 드레인 된다.

이렇게 냉각수 공급부(7014)는 냉각수 자켓(7019) 양방향으로 설치되는 반면 냉각수 드레인부(7015)는 한 방향만 V팩킹(7021)이 설치된다. 한편 냉각롤(701)의 이동은 축의 가이드레일(7024)를 통해 상하로 움직이며, 구동모터(7016)의 회전이 볼스크루우(7025)가 회전하여 전달된다. 이동거리는 구동모터(7016) 측면은 달려있는 피엘지(7017) 카운트에 의해 원하는 거리만큼 이동하게 되어 스트립(210)의 냉각량을 조정하게 된다.

도 18은 본 발명에 따른 냉각롤 인입량 제어의 플로우챠트로서, 기본적으로 두께별,폭에 따른 인입량 설정치를 상위 컴퓨터에서 내려와 현재 상태의 인입량과 비교하여 일치되지 않으면 차이만큼을 피엘지(7017)에 보내 이송량을 맞추고, 이에 따른 환원냉각대 후단에 설치된 온도계(212)와 지시치 온도의 비교로 필요한 만큼을 계산하여 피엘지(7017)를 가감하여 온도와 일치시켜 제어한다.

도 19는 본 발명에 따른 분위기 가스 공급 및 배가스 재활용 배관의 구성도로서, 로내 압력계(2200)와 수소 농도계(2201) 값을 주기적으로 받아 로내 압력을 30mmAq로 유지하면서 수소농도를 동시에 제어한다. 수소농도가 낮은 경우는 배가스 팬(2208)의 회전수를 높이고, HN가스는 HN가스 공급밸브(2202)로 압력을 유지하면서 공급하고, 질소 압력이 낮거나 수리등으로 인한 내부 점검후 초기 조업시에는 로내 퍼지를 위해 고압질소 공급밸브(2203)로 질소를 공급하여 사용한다.

또한, 상부 블리드밸브(214)로부터 나오는 폐가스는 1차 순수 열교환기(2205)와 2차 에어 열교환기를 거처 스택으로 빠져 나간다. 열교환기 전후로는 댐퍼( 2206)로 유량을 조정하고, 바이패스 댐퍼(2207)와 연계하여 배가스 유량을 제어한다.

상기한 바와 같이 작용하는 본 발명은 유도가열로와 전기히터에 의한 가열과 수소10%와 질소90%의 환원 분위기 내에서 열연코일의 표면 스케일을 제거하는 동시에 환원 가열대 후단의 냉각롤에 의한 가열, 냉각의 열처리를 행함에 의해 재질을 개선하고, 이로 인한 산세시간을 줄이어 산세액을 사용하는 산세공정을 단축하는 것이 가능함에 따라 환경오염 및 설비관리의 효율화를 이룰 수 있는 장점이 있다.

또한, 가열대에서 나오는 배가스 및 냉각롤의 드레인 순수를 활용하여 열교환기를 통한 산세후단의 린스공정에 재활용하고, 드라이어에 공급하는 에어를 가열 공급함에 따라 스팀량의 절감등 에너지를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 일반적 중저탄소강의 경우 열연 코일의 재질편차 및 산세시간을 크게 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

텐션브라이들 롤(700)과 텐션레벨러(100), 린싱탱크(500) 및 드라이어( 600)를 구비한 열연코일을 소재로 하는 산세설비에 있어서, 상기 텐션레벨러(100)의 후단과 린싱탱크(500) 사이에다 소재의 재질편차 및 표면스케일을 제거하는 가열 환원로(200)와, 소재를 냉각 열처리하는 냉각롤(701)과, 브러쉬롤(300) 및 와류형 산세탱크(400)를 설치한 것을 특징으로 하는 환원로와 쿨링롤이 장착된 컴팩트 산세설비.
제 1항에 있어서. 상기 가열 환원로(200)가 로 내부로 들어가는 입구로서 로 내부에 산소 침투를 방지하기 위한 실롤(201)과, 상부 스트립의 통판과 판을 고정하는 핀치롤(202), 로 하부의 나선형 헬퍼롤(207), 출측 가이드롤(204), 출측 판온을 측정하는 온도계(212), 가열의 주공급원인 유도가열로(206), 로 전반 및 후반부의 전기히터(208), 상부에서 스케일의 스트립 표면에 낙하와 나선형 헬퍼롤(207)과 스트립의 사이로 스케일이 취입되는 것을 방지하기 위한 와이핑 노즐(209), 가열로 하부에 스케일이 쌓이는 것을 방지하기 위한 마그네틱 햄머(211), 로압을 유지하고 재활용되는 순수를 재가열하는 열교환기로 보내는 블리더 밸브(214) 및, 스트립의 진동 방지를 위한 가이드롤(213)로 구성된 것을 특징으로 하는 환원로와 쿨링롤이 장착된 컴팩트 산세설비.
제 2항에 있어서, 상기 실롤(201)이 상하부의 실린더(2013)에 의해 롤갭이 조정되는 상하 수직으로 배치된 실롤(2012)과, 로 캐이싱(2011)을 따라 움직이고 롤을 지지하는 양측 측면에 롤러(2020)가 설치되고, 내부가 오일실(2016)과 롤러베어링(2019), 베어링 너트(2018), 구리스 주입구(2017)로 이루어진 블록(2014) 및, 스트립의 진행방향과 반대로 회전하도록 실롤(2012)을 구동하는 모터(2015)로 구성된 것을 특징으로 하는 환원로와 쿨링롤이 장착된 컴팩트 산세설비.