KR20050063512A - 장입 슬래브의 혼재에 따른 온도 조절용 가열로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장입 슬래브가 가열로 내에 혼재되어 있는 경우에도 장입대와 예열대의 구분 제어를 통해 장입 슬래브가 덜 가열되거나 과열되는 것을 방지해 줌으로써 후공정인 압연공정의 조업 안정화 및 최종제품의 품질향상을 도모할 수 있는 가열로를 마련하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 구성된 본 발명에 의한 장입 슬래브의 혼재에 따른 온도 조절용 가열로는, 장입 슬래브가 스키드 빔 상에 안착되어 이송되는 동안에 압연에 필요한 적정온도로 가열되도록 노체의 내부 공간이 로입구, 예열대, 가열대, 균열대로 이루어진 가열로에 있어서, 상기 로입구 구역의 소정 지점에 사절벽이 설치되어 상기 로입구와 예열대 사이에 장입대가 새로이 마련되고, 이 장입대 내에는 상기 장입 슬래브가 놓여지는 스키드 빔의 상하에 예열대 내의 온도에 따라 장입대를 지나는 장입 슬래브의 가열온도를 조절하는 온도조절 버너가 소정 간격으로 설치된다.

Description

장입 슬래브의 혼재에 따른 온도 조절용 가열로{Reheating furnace for controlling temperature according to mixing of charging slab}

본 발명은 장입 슬래브의 혼재에 따른 온도 조절용 가열로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노체의 내부 공간이 로입구, 예열대, 가열대, 균열대로 구분되는 가열로에 있어서, 상기 로입구와 예열대 사이에 장입대를 새로이 마련하고 이 장입대를 지나는 슬래브의 가열온도를 예열대를 지나는 선행 슬래브의 온도에 따라 조절할 수 있도록 구성된 가열로에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소의 열연압연 공정에는 연주 공정에서 생산된 슬래브 등을 가열하기 위해 가열로가 사용되고 있다. 소재의 해당 규격에 대한 야금학적인 조건과 치수 및 외관에 대한 관리는 실제로 압연라인에서 이루어지지만, 보다 정확한 관리를 위해서는 상기 가열로가 해당 소재를 원하는 가열온도까지 가열하는 것은 물론 소재의 길이 및 폭 방향으로 균일하게 가열하도록 해주는 것이 선행되어야 한다. 이러한 균일 가열은 야금학적으로 재질의 편차를 감소시키고 치수관리 측면에서 두께편차를 감소시켜주므로 가열공정에 있어서 매우 중요하게 취급된다.

도1 및 도2는 종래의 가열로에 의해서 장입 슬래브가 혼재된 경우, 즉 저온의 장입 슬래브(2)와 고온의 장입 슬래브(5)가 노 내부에 같이 장입된 경우에 있어서 장입 슬래브(2,5)의 가열하는 방식을 도시한 도면이다.

도1에 도시된 바와 같이, 종래의 가열로(1)는 노체의 내부에 장입측에서 추출측까지 연속적으로 배열되고 그 위에 가열하고자 하는 장입 슬래브가 안착되어 이송되는 스키드 빔(6)이 설치된다. 이 스키드 빔(6)은 크게 장입 슬래브를 지지하기 위한 고정빔과 장입 슬래브를 전진시키기 위한 워킹빔으로 이루어진다. 가열로(1) 내에서 장입 슬래브가 가열되는 동안 상기 워킹빔은 장입 슬래브를 상승, 전진, 하강 및 후진시킴으로써 가열로 입구로부터 출구방향으로 점진적으로 이동시킨다.

가열로(1)의 내부 공간은 상기 스키트 빔(6)이 지나가는 방향을 따라 크게 로입구, 예열대(preheating zone), 가열대(heating zone), 균열대(soaking zone)로 구분된다. 상기 로입구 구역에서는 장입측에 설치된 가열로 도어(미도시)가 주기적으로 개폐되면서 슬래브를 노내로 인입시킨다. 로입구에 이어지는 상기 예열대는 스키드 빔(6)의 상하에 설치된 사절벽(4)에 의해 로입구와 구분된다. 이 사절벽(4)은 상기 가열로 도어가 개방된 때에 외부의 찬공기가 예열대 안으로 유입되는 것을 막아 노체가 냉각되는 것을 방지해 준다. 예열대와 가열대 및 가열대와 균열대 사이에는 노체의 폭이 크게 좁아지는 노즈부(8)가 형성되고, 이 노즈부(8)에는 각각 가열 버너(3)가 설치되어 장입 슬래브(2,5)를 각 구역마다 미리 설정된 통과 목표온도로 가열한다. 상기 가열 버너(3)는 일반적으로 축류식 버너가 많이 사용되고 있다.

이와 같이 구성된 종래의 가열로(1)는 그 내부에 장입 슬래브(2,5)가 혼재되는 경우, 다시 말해 저온의 장입 슬래브(2)와 고온의 장입 슬래브(5)가 함께 장입되는 경우에 있어서 슬래브가 필요한 적정 온도까지 가열되지 못하는 문제점이 있었다.

보다 상세하게 설명하면, 도1에서와 같이 고온(장입온도 300~700℃)의 장입 슬래브(5)가 먼저 인입되고 나중에 저온(장입온도 상온)의 장입 슬래브(2)가 인입되어 사절벽(4)을 기준으로 선행하는 고온의 장입 슬래브(5)는 예열대 내에 후행하는 저온의 장입 슬래브(2)는 로입구 내에 각각 위치하는 경우, 상기 고온의 장입 슬래브(5)는 이미 어느 정도의 온도를 확보하고 있기 때문에 이를 통과 목표온도까지 가열하기 위해서 많은 열량을 필요로 하지는 않는다. 따라서, 예열대에 설치된 가열 버너(3)의 연소 용량은 감소되고 이에 의해 예열대 내의 온도가 떨어지게 된다.

후행하는 저온의 장입 슬래브(2)는 예열대의 통과 목표온도까지 가열되기 위해서는 더 많은 열량이 요구되나 한번 떨어진 예열대의 온도를 다시 올리는데는 시간이 필요하기 때문에 저온의 장입 슬래브(2)가 예열대를 통과하는 동안 충분히 가열하지 못한다. 이로 인해 후공정인 압연공정에서 적정 제어가 이루어지지 않아 최종 제품의 품질이 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 고온의 장입 슬래브(5)와 저온의 장입 슬래브(2) 사이에 장입 간격(7)을 넓혀 예열대 내의 온도가 올라갈 때까지 기다리게 하는 방법도 고려할 수 있으나 이렇게 되면 재로(在爐)시간이 길어져 생산성이 저하된다.

한편, 도2에서와 같이 저온의 장입 슬래브(2)가 선행하고 고온의 장입 슬래브(5)가 후행하는 경우에는, 예열대 내에 저온의 장입 슬래브(2)가 통과할 때 가열 버너(3)의 연소 용량을 증가시켜야 하므로 이에 의해 예열대 내의 온도가 올라가게 되고 결국 후행하는 고온의 장입 슬래브(2)는 목포 통과온도보다 더 과열되어 품질 저하뿐만 아니라 에너지 낭비의 원인이 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 상기 로입구와 예열대 사이에 장입대(charge zone)를 새로이 마련하고, 이 장입대를 지나는 스키드 빔의 상하에 온도조절 버너를 일정간격으로 설치하여 예열대 내의 온도에 따라 장입대를 통과하는 장입 슬래브의 온도를 조절할 수 있도록 해주는 장입 슬래브의 혼재에 따른 온도 조절용 가열로를 마련하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 구성된 본 발명에 의한 장입 슬래브의 혼재에 따른 온도 조절용 가열로는, 장입 슬래브가 스키드 빔 상에 안착되어 이송되는 동안에 압연에 필요한 적정온도로 가열되도록 노체의 내부 공간이 로입구, 예열대, 가열대, 균열대로 이루어진 가열로에 있어서, 상기 로입구 구역의 소정 지점에 사절벽이 설치되어 상기 로입구와 예열대 사이에 장입대가 새로이 마련되고, 이 장입대 내에는 상기 장입 슬래브가 놓여지는 스키드 빔의 상하에 예열대 내의 온도에 따라 장입대를 지나는 장입 슬래브의 가열온도를 조절하는 온도조절 버너가 소정 간격으로 설치된다.

한편, 상기 온도조절 버너는 축열식 버너로 구성되는 것이 바람직하다.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 보다 상세히 설명한다. 도3은 본 발명에 따른 가열로에 있어서 고온의 장입 슬래브가 선행하는 경우를, 도4는 저온의 장입 슬래브가 선행하는 경우를 각각 나타낸다.

도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가열로는 장입 슬래브의 혼재됨에 따라 장입 슬래브가 덜 가열되거나 과열되는 것을 방지하기 위한 것으로 노내의 공간이 로입구, 예열대, 가열대, 균열대로 구분되는 종래의 가열로와 달리 상기 로입구와 예열대 사이에 장입대가 새로이 마련되어 있다. 보다 상세하게는 사절벽(24)에 의해 예열대와 구분되던 로입구 구역 내에는 소정 지점에 새로운 사절벽(28)이 추가적으로 설치되고, 이 양측의 사절벽(24,28)에 의해 로입구 및 예열대 사이에 위치하도록 새로운 장입대가 마련된다. 다만, 새로이 설치되는 사절벽(28)은 기존의 사절벽(24)이 스키드 빔(26)의 상하에 설치된 것과는 달리 스키드 빔(26)의 하부에만 설치된다. 이는 가열로(21) 본체의 형상이 로입구 구역에서 가열로 도어의 개방시 외부공기가 노내로 유입되는 것을 최대한 방지하기 위해 위쪽이 경사지도록 이루어져 있으므로 굳이 스키드 빔(26)의 상부에까지 사절벽을 설치할 필요가 없기 때문이다.

새로 마련된 장입대에서는 로입구를 통해 인입된 장입 슬래브에 대한 가열온도를 예열대의 온도 상황에 따라 적절히 조절해 줌으로써 슬래브에 대한 가열이 보다 정확하게 이루어질 수 있도록 해주며, 이러한 기능을 수행하기 위해 상기 장입대 내를 지나는 스키드 빔(26)의 상하에 다수개의 온도조절 버너(27)가 소정 간격으로 설치된다. 이 온도조절 버너(27)는 예열대 내에 위치하는 선행 장입 슬래브의 온도 상태와 이에 따른 예열대 가열 버너(23)의 연소 용량 조절 여부, 장입대 내에 위치한 후행 장입 슬래브의 온도 상태 등에 따라 장입 슬래브의 가열온도를 적절히 조절한다.

상기 온도조절 버너(27)는 축류식 버너가 사용되는 상기 가열 버너(23)와 달리 축열식 버너를 사용하는 것이 바람직하다. 이 축열식 버너는 기존의 축류식 버너보다 배기 손실열을 효과적으로 회수할 수 있어 에너지 절감 및 스케일량 감소 등의 효과를 발휘하는 고효율 시스템으로 현재 단조 및 압연가열 공정에서 많이 채용되고 있다.

축열식 버너의 구성을 간단히 설명하면, 두 개의 버너(A버너, B버너라 함)가 서로 대향되도록 설치되어 교대로 연소되도록 구성된다. 상기 A버너가 연소되는 동안에는 B버너는 배기 연도가 되고 반대로 B버너가 연소되는 동안에는 A버너가 배기 연도가 된다. A버너가 연소되는 동안 발생한 배기가스는 B버너를 통해 외부로 배출되는데 이때 B버너에 내장된 축열실에 배기열이 축적된다. 이 축열실 내에는 배기열을 흡수·저장하는 세라믹 볼이 내장되어 있다. A버너 연소가 완료되고 B버너가 연소될 때에는 상기 세라믹 볼이 이미 예열된 상태이므로 B버너의 가열시간이 상당히 단축된다. 이러한 사이클을 통해 연소되는 동안 발생하는 배기열이 효과적으로 회수되므로 버너 가열에 필요한 에너지가 절감될 뿐만 아니라 가열시간도 단축되어 생산성 향상에도 기여할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 장입 슬래브의 혼재에 따른 온도 조절용 가열로의 작용을 보다 상세히 설명한다. 도3에 도시된 바와 같이, 장입 슬래브(22,25)가 가열로(21)의 장입측에서부터 스키드 빔(26)에 의해 추출측까지 이동되면서 가열되는 공정에서 장입대에는 저온의 장입 슬래브(22)가 위치하고 예열대에 고온의 장입 슬래브(25)가 위치하여 혼재되어 있는 경우, 상대적으로 온도가 높은 장입 슬래브(25)에 대하여 예열대 통과 목표온도를 달성하기 위해서는 예열대 온도를 낮추어야 한다.

이 때, 예열대의 가열 버너(23)의 연소 용량을 줄이는 반면 장입대에 위치한 저온의 장입 슬래브(22)에 대하여는 장입대에 위치한 온도조절 버너(27)를 작동시켜 가열온도를 높여준다. 즉, 장입대의 온도조절 버너(27)의 연소 용량을 증가시키는 것이다. 이렇게 되면, 저온의 장입 슬래브(22)가 장입대에서 어느 정도 가열된 상태로 예열대로 인입되기 때문에 예열대의 온도가 떨어졌다 하더라도 목표로 했던 예열대 통과온도만큼은 충분히 가열할 수 있다.

반면, 제4도와 같이 장입대에 고온의 장입 슬래브(25)가 위치하고 예열대에 저온의 장입 슬래브(22)가 위치하여 혼재되어 있는 경우에는, 상대적으로 온도가 낮은 저온의 장입 슬래브(22)에 대하여 예열대 통과 목표온도를 달성하기 위해서 예열대의 온도를 높여야 한다. 이 때, 예열대의 가열 버너(23)의 연소 용량을 증가시키는 반면 장입대에 위치한 고온의 장입 슬래브(25)에 대해서는 온도조절 버너(27)의 연소 용량을 감소시켜 장입대의 온도를 하강시킨다. 이렇게 하면, 장입대에 위치한 고온의 장입 슬래브(25)가 어느 정도 냉각된 상태에서 예열대로 인입되기 때문에 예열대의 온도가 올라갔다 하더라도 예열대의 통과 목표온도보다 과열되지는 않는다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 장입 슬래브의 혼재에 따른 온도 조절용 가열로에 의하면, 장입 슬래브가 가열로 내에 혼재되어 있는 경우에도 장입대와 예열대의 구분 제어를 통해 장입 슬래브가 덜 가열되거나 과열되는 것을 방지해 줌으로써 후공정인 압연공정의 조업 안정화 및 최종제품의 품질향상을 기할 수 있다. 또한, 장입 간격도 줄일 수 있어 생산성 향상을 도모할 수 있다.

도1은 종래의 가열로에 따른 제1 조업방식을 도시한 도면.

도2는 종래의 가열로에 따른 제2 조업방식을 도시한 도면.

도3은 본 발명에 따른 가열로에 있어서 제1 조업방식을 도시한 도면.

도4는 본 발명에 따른 가열로에 있어서 제2 조업방식을 도시한 도면.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 가열로 2: 저온의 장입 슬래브

3: 가열 버너 4: 사절벽(partition wall)

5: 고온의 장입 슬래브 6: 스키드 빔(skid beam)

7: 장입 간격 8: 노즈(nose)부

21: 가열로 22: 저온 장입재

23: 가열 버너 24, 28: 사절벽

25: 고온 장입 슬래브 26: 스키드 빔

27: 온도조절 버너

Claims (2)

1. 장입 슬래브가 스키드 빔 상에 안착되어 이송되는 동안에 압연에 필요한 적정온도로 가열되도록 노체의 내부 공간이 로입구, 예열대, 가열대, 균열대로 이루어진 가열로에 있어서, 상기 로입구 구역의 소정 지점에 사절벽(28)이 설치되어 상기 로입구와 예열대 사이에 장입대가 새로이 마련되고, 이 장입대 내에는 상기 장입 슬래브(22,25)가 놓여지는 스키드 빔(26)의 상하에 예열대 내의 온도 상황에 따라 장입대를 지나는 장입 슬래브(22,25)의 가열온도를 조절하는 온도조절 버너(27)가 소정 간격으로 설치된 것을 특징으로 하는 장입 슬래브의 혼재에 따른 온도 조절용 가열로.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도조절 버너(27)는 축열식 버너인 것을 특징으로 하는 장입 슬래브의 혼재에 따른 온도 조절용 가열로.