KR20040032426A - 가열로내의 강판 온도 편차방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열로의 입측에서 가열로 내부의 입측 전향롤에 대해 그 양측 단부에 가열로 내부의 분위기 가스를 냉각시켜 집중적으로 분사 냉각시킴으로서, 전향롤의 양측 모서리의 과열을 방지하여 강판의 폭방향 중앙부와 모서리와의 온도편차를 최소화함으로서 강판의 품질을 개선할 수 있도록 된 가열로내의 강판온도 편차방지장치에 관한 것이다.

본 발명은, 가열로의 입측 챔버에 인출관을 통하여 열교환기가 연결되고, 상기 열교환기를 통과하는 가열로내의 분위기 가스를 300~350℃의 온도로 낮추는 냉각부;

상기 열교환기의 후류측에 배치되어 상기 열교환기를 통하여 분위기 가스가 흡인되도록 하는 복수의 송풍기;및 상기 송풍기의 후류측에 위치되어 유입관을 통하여 저온의 분위기 가스를 입측 챔버로 공급하고, 유입관의 선단에는 상기 입측 챔버의 전향롤 양측 모서리 상부에 위치된 하우징을 연결하여 저온의 분위기 가스가 하우징의 노즐을 통하여 전향롤의 양측 모서리에 분사되도록 하는 분사 노즐부;를 포함하는 가열로내의 강판 온도 편차방지장치를 제공한다.

Description

가열로내의 강판 온도 편차방지장치{AN APPARATUS FOR PREVENTING THE DIFFERENCE OF TEMPERATURE OF STRIP IN HEATING FURNACE}

본 발명은 연속소둔설비의 가열로 내부에서 강판의 폭방향 중앙부와 모서리사이의 온도편차를 방지하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 가열로의 입측에서 가열로 내부의 입측 전향롤에 대해 그 양측 단부에 가열로 내부의 분위기 가스를 냉각시켜 집중적으로 분사 냉각시킴으로서, 전향롤의 양측 모서리의 과열을 방지하여 강판의 폭방향 중앙부와 모서리와의 온도편차를 최소화함으로서 강판의 품질을개선할 수 있도록 된 가열로내의 강판온도 편차방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉간 압연된 강판은 전처리작업을 통하여 표면상의 압연유를 제거하게 되며, 냉간 압연으로 인하여 소성변형이 된 강판의 금속조직은 열처리를 통하여 안정되어지도록 연속 소둔설비의 가열로를 통과하도록 된다.

이러한 강판(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 강판(100)의 온도가 상온으로 유지된 상태로 700℃~ 850℃의 고온의 가열로(110) 내부로 들어올 때, 강판(100)의 온도와 가열로(110)내의 온도차및 가열로(110)에서 강판(100)들을 이동 안내하는 전향롤(120)의 온도차에 의하여 강판(100)이 변형되거나 강판(100)의 한쪽으로 치우치게 되는 현상이 발생하게 된다.

이와 같이 강판(100)의 변형 및 사향을 방지하기 위하여 종래에는 제 2a)도와 같이, 가열로(110)의 입측에 위치한 전향롤(120)의 하부에 열차단판(130)을 설치하여 가열로(110)의 내부열이 입측의 전향롤(120)의 하부에서 직접 올라오는 직접열 및 복사열을 차단하는 방법이 개발되어 있으나, 이러한 방법은 다소간에 열차단 효과는 있으나, 강판(100)의 폭방향 중앙부와 양측 모서리들 사이에서 발생하는 온도편차를 크게 감소시킬 수는 없는 것이었다.

그리고,제 2b)도에 도시된 바와 같이 전향롤(120)의 하부에 냉각 튜브(135)를 설치하여 전향롤(120) 표면을 가열로(110)의 온도보다 낮은 분위기 가스를 직접 분사시켜 냉각하는 방법이 사용되고 있으나, 이는 전향롤(120)의 길이방향 전체에 걸쳐서 저온의 분위기 가스를 균일하게 직접 냉각함으로써 강판(100)의 중심부분에서 과냉각이 발생하기도 하고, 이 역시 강판(100)의 폭방향 중앙부와 모서리들 사이에서과도한 온도편차가 존재하여 도 3과 같이 강판(100)의 양측 모서리(100a)에서 주름등의 온도차에 의한 변형(150)이 발생하는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 가열로의 입측 전향롤의 양측 모서리에서 과열을 방지하여 강판의 폭방향 중앙부와 모서리와의 온도편차를 최소화함으로서 강판의 폭방향 열변형을 효과적으로 방지하고, 그에 따른 강판의 품질을 개선할 수 있도록 된 가열로내의 강판 온도 편차방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

제 1도는 일반적인 냉연강판의 연속 소둔설비에 갖춰진 가열로를 도시한 단면도;

제 2도는 종래의 기술에 따른 가열로내의 강판 온도 편차방지장치를 도시한 일부 절개 사시도로서,

a)도는 열차단판을 구비한 경우, b) 저온의 분위기 가스를 전향롤의 길이방향으로 분사하는 경우;

제 3도는 일반적으로 가열로를 통과하는 강판의 모서리에서 열변형이 일어나는 상태를 도시한 설명도;

제 4도는 본 발명에 따른 가열로내의 강판 온도 편차방지장치를 도시한 전체 구성도;

제 5도는 본 발명에 따른 가열로내의 강판 온도 편차방지장치에 갖춰진 분사 노즐부의 구조를 도시한 사시도;

제 6도는 본 발명에 따른 가열로내의 강판 온도 편차방지장치에 갖춰진 분사 노즐부의 하우징 저면을 도시한 사시도;

제 7도는 본 발명과 종래기술의 강판온도 편차를 도시한 그래프도;

제 8도는 본 발명에 따른 가열로내의 강판 온도 편차방지장치의 작동단계를 순서에따라서 기재한 플로우 챠트이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10..... 냉각부 12..... 인출관

15..... 열교환기 17..... 냉각수 공급관

19..... 냉각수 배출관 30a,30b... 송풍기

34..... 자동개폐밸브 38..... 유입관

40..... 분사 노즐부 45a,45b.... 하우징

47..... 노즐 구멍 50..... 고정바

52.... 고정고리 60..... 온도측정기

100.... 강판 110.... 가열로

120.... 전향롤 130.... 열차단판

135.... 냉각 튜브 150.... 변형

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연속소둔설비의 가열로 내부에서 강판의 폭방향 중앙부와 모서리사이의 온도편차를 방지하기 위한 장치에 있어서,

가열로의 입측 챔버에 인출관을 통하여 열교환기가 연결되고, 상기 열교환기를 통과하는 가열로내의 분위기 가스를 300~350℃의 온도로 낮추는 냉각부;

상기 열교환기의 후류측에 배치되어 상기 열교환기를 통하여 분위기 가스가 흡인되도록 하는 복수의 송풍기;및

상기 송풍기의 후류측에 위치되어 유입관을 통하여 저온의 분위기 가스를 입측 챔버로 공급하고, 유입관의 선단에는 상기 입측 챔버의 전향롤 양측 모서리 상부에 위치된 하우징을 연결하여 저온의 분위기 가스가 하우징의 노즐을 통하여 전향롤의 양측 모서리에 분사되도록 하는 분사 노즐부;를 포함함을 특징으로 하는 가열로내의 강판 온도 편차방지장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 가열로내의 강판 온도 편차방지장치(1)는 제 4도에 도시된 바와 같은 전체적인 구조를 갖는다.

본 발명에 따른 가열로내의 강판온도 편차방지장치(1)는, 냉간압연으로 소성변형된 강판(100)이 가열로(110)의 입측으로 들어오게 되면 가열로(110) 상부에 설치되어 있는 챔버(114) 안쪽에는 강판(100)의 방향을 바꾸는 전향롤(120)이 설치되어 있고 상기 전향롤(120)과 챔버(114)의 내부를 냉각하기 위하여 가열로(110)의 외부에 냉각부(10)가 마련된다.

상기 냉각부(10)는 챔버(114)의 일측에서 가열로(110)내의 분위기 가스를 인출하는 인출관(12)이 마련되고, 상기 인출관(12)의 외측에는 냉각수에 의해서 상기 인출관(12)을 통과하는 분위기 가스의 온도를 낮추는 열교환기(15)가 구비된다.

상기 열교환기(15)는 일측에 냉각수 공급관(17)이 위치되고, 반대측에 냉각수 배출관(19)이 구비되는 것으로서, 상기 냉각수관의 외측으로 흐르는 분위기 가스는 대략 450~ 490℃로 부터 300~350℃의 온도로 낮아지게 된다.

그리고, 상기 열교환기(15)의 후류측으로는 복수의 송풍기(30a)(30b)들이 병렬로 나란하게 배치되며, 상기 송풍기(30a)(30b)의 전,후단에는 각각 자동개폐밸브(34)들이 구비된다.

또한, 상기 병렬로 연결된 송풍기(30a)(30b)들의 후류측에는 분위기 가스 유입관(38)이 연결되고, 이는 상기 가열로(110)의 입측 챔버(114)내측에 구비된 분사 노즐부(40)의 하우징(45a)(45b)에 연결된다.

상기 분사 노즐부(40)의 하우징(45a)(45b)들은 각각 중공형의 구조를 갖는 것으로서, 이들은 챔버(114)내에 복수개 장착되고, 그 위치는 각각의 전향롤(120)들의 양측 모서리 상부이다.

그리고, 상기 하우징(45a)(45b)들의 하면은 각각 곡면을 형성하여 전향롤(120)들의 양측 모서리들을 내측에서 감쌀 수 있도록 구성되어 전향롤과의 대향면적을 크게 하며, 상기 하우징(45a)(45b)의 하부면에는 다수개의 노즐 구멍(47)들이 형성되어 상기 하우징(45a)(45b)으로 공급된 저온의 대략 300~350℃의 분위기 가스들이 분사되도록 구성되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가열로내의 강판온도 편차방지장치(1)는 가열로(110)의 입측 챔버(114) 내부로 상온의 냉연강판(100)이 유입되는 경우, 병렬로 연결된 송풍기(30a)(30b)중의 어느 하나가 동작되고, 상기 송풍기(30a)(30b)의 전,후단에 마련된 자동개폐밸브(34)들은 자동으로 열리며, 다른 송풍기(30a)(30b)와 자동개폐밸브(34)들은 작동정지된 상태로 유지된다.

따라서, 상기 송풍기(30a)(30b)중의 어느 하나가 동작하면, 송풍기(30a)(30b)에 내장된 팬(미도시)의 회전으로 인하여 가열로(110)의 입측 챔버(114)안의 고온의 분위기 가스가 열 교환기(15)를 통하여 냉각되어 자동개폐밸브(34)가 열린 배관을 통하여 분사 노즐부(40)의 하우징(45a)(45b)으로 공급되는 것이다.

한편, 상기 분사 노즐부(40)의 하우징(45a)(45b)은 가열로(110)의 입측 챔버(114)내에서 고정된 바(50)에 고정고리(52)를 걸어 고정된 상태이고, 그 하부측에 각각 전향롤(120)의 양측 모서리들이 배치되어 있으므로 분사 노즐부(40)의하우징(45a)(45b)에 마련된 노즐 구멍(47)으로 부터 대략 300~350℃의 저온의 분위기 가스가 공급되어 전향롤(120)의 양쪽 모서리부터 온도를 낮추게 되고, 동시에 챔버(114)내부의 온도를 낮추게 된다.

따라서, 가열로(110)의 입측 챔버(114)내에 위치된 전향롤(120)들은 폭방향 중앙부로 부터 그 양측 모서리에 걸쳐서 온도분포를 비슷하게 하여 강판(100)의 접촉부분과 미접촉 부분의 온도차를 줄여서 전향롤(120)의 폭방향 전장의 변화를 최소로 할 수 있는 것이다.

한편, 상기 가열로(110)의 입측 챔버(114)의 온도는 온도측정기(60)를 이용하여 온도를 측정하며, 측정된 온도에 의하여 송풍기(30a)(30b)의 회전수를 조정하여 냉각된 가열로(110)내 분위기 가스량을 조절하여 챔버(114)의 온도가 일정하도록 조정한다. 한편, 상기 열교환기(15)와 송풍기(30a)(30b)및 자동개폐밸브(34)들의 자동 온-오프및 절환작동은 가열로를 운전하는 프로세스 컴퓨터(미도시)에 의해서 자동운전되도록 전기적으로 연결되는 것이다.

그리고, 일정기간 송풍기(30a)의 사용을 한 후에는 다른 측의 송풍기(30b)를 번갈아서 교체운전하고, 정비시에도 교체작업이 손쉽게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

제 8도에는 본 발명에 따른 가열로내의 강판온도 편차방지장치의 일련의 작동 단계가 순서대로 도시되어 있다.

본 발명에 따른 가열로내의 강판온도 편차방지장치(1)는 작동개시되면, 냉간압연으로 소성변형된 강판(100)이 가열로(110)의 입측으로 들어오는 순간, 복수의송풍기(30a)(30b)중의 하나가 운전되어 가열로(110)의 입측 챔버(114)내의 분위기 가스를 순환시키게 된다(단계 82).

그리고, 다음으로 가열로(110)의 입측 챔버(114)내의 측정온도가 설정된 온도, 즉 대략 450~ 490℃에 해당되는 지를 판별한다(단계 84). 만일 설정온도 450~ 490℃로 유지된다면, 송풍기(30a)(30b)는 그 출력상태가 그대로 유지된다(단계 94).

그러나, 측정온도가 높다면 송풍기(30a)(30b)의 출력을 증대시켜서 열교환기(15)를 통하여 온도가 낮아진 저온의 분위기 가스를 보다 다량으로 공급하게 된다(단계 86).

이러한 경우 유입관(38)측을 통하여 분사 노즐부(40)로 공급되는 분위기 가스는 대략 300~350℃의 저온이므로 입측 챔버(114)의 온도를 낮추게 되는 것이다.

그리고, 다시 반복하여 입측 챔버(114)의 측정온도가 설정온도에 일치하는지의 판별이 이루어지고(단계 88), 일치할 때까지 송풍기(30a)(30b)의 출력이 조절되어 설정온도에 도달하도록하는 것이다.

그리고, 만일 가열로(110)의 입측 챔버(114)내의 측정온도가 설정된 온도, 즉 대략 450~ 490℃ 보다 낮다고 판별되면, 송풍기(30a)(30b)의 출력을 감소시켜서 분사 노즐부(40)로 공급되는 저온의 분위기 가스 공급량을 감소시킨다(단계 90).

이와 같이 하면 상기 입측 챔버(114)측으로는 그 하부측에 위치한 열차단판(130)의 사이 간극을 통하여 700℃~ 850℃의 고온의 가열로(110) 분위기 가스가 온도차이로 유입되어 입측 챔버(114)내의 온도를 상승시킨다.

그리고, 다시 반복하여 입측 챔버(114)의 측정온도가 설정온도에 일치하는 지의 판별이 이루어지고(단계 92), 일치할 때까지 송풍기(30a)(30b)의 출력이 조절되어 설정온도에 도달하도록 하는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 연속 소둔을 하는 가열로(110)의 입측 챔버(114)에서 강판(100)의 방향을 전환시켜주는 전향롤(120)들의 양측 모서리들을 대략 300~350℃의 저온의 분위기 가스로 냉각시키고, 동시에 입측 챔버(114)내의 온도를 낮춤으로서 전향롤(120)의 열변형으로 인한 강판(100)의 폭방향 변형을 방지한다.

이는 도 7에 도시된 바와 같이, 종래의 방식으로 강판(100)을 소둔처리하게 되면, 파선으로 도시된 바와 같이 강판(100)의 중앙에 비하여 양측 모서리부분의 온도가 과도하게 상승되어 대략 550℃ 이상으로 상승되어 온도편차가 크게 나타남을 알 수 있다.

그러나, 본 발명에 따르면, 폭이 1000~1500mm의 강판(100)에 대하여 양측 모서리의 온도가 500℃ 이하로 저하되어 상대적으로 강판(100)의 폭방향 온도편차가 최소화되는 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면, 강판(100)의 형상이 안정화되어 사행을 방지하고 강판(100)의 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻게 되는 것이다.

Claims (3)

1. 연속소둔설비의 가열로(110)내부에서 강판(100)의 폭방향 중앙부와 모서리사이의 온도편차를 방지하기 위한 장치에 있어서,

   가열로(110)의 입측 챔버(114)에 인출관(12)을 통하여 열교환기(15)가 연결되고, 상기 열교환기(15)를 통과하는 가열로(110)내의 분위기 가스를 300~350℃의 온도로 낮추는 냉각부(10);

   상기 열교환기(15)의 후류측에 배치되어 상기 열교환기(15)를 통하여 분위기 가스가 흡인되도록 하는 복수의 송풍기(30a)(30b);및

   상기 송풍기(30a)(30b)의 후류측에 위치되어 유입관(38)을 통하여 저온의 분위기 가스를 입측 챔버(114)로 공급하고, 유입관(38)의 선단에는 상기 입측 챔버(114)의 전향롤(120) 양측 모서리 상부에 위치된 하우징(45a)(45b)을 연결하여 저온의 분위기 가스가 하우징(45a)(45b)의 노즐을 통하여 전향롤(120)의 양측 모서리에 분사되도록 하는 분사 노즐부(40);를 포함함을 특징으로 하는 가열로내의 강판온도 편차방지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 열교환기(15)는 일측에 냉각수 공급관(17)이 위치되고, 반대측에 냉각수 배출관(19)이 구비되며, 상기 냉각수관의 외측으로 흐르는 분위기 가스의 온도를 낮추는 것임을 특징으로 하는 가열로내의 강판온도 편차방지장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 분사 노즐부(40)의 하우징(45a)(45b)들은 그 하면이 각각 곡면을 형성하여 전향롤(120)들의 양측 모서리들을 내측에서 감쌀 수 있도록 구성되어 전향롤과의 대향 면적을 크게 하며, 상기 하우징(45a)(45b)의 하부면에는 다수개의 노즐 구멍(47)들이 형성되어 분위기 가스들이 분사되는 것임을 특징으로 하는 가열로내의 강판온도 편차방지장치.