KR20060072360A - 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔 - Google Patents

Abstract

압연전에 가열소재를 가열시키는 가열로내에 배치되고 특히, 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔을 제공한다.

본 발명의 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔은, 가열로에서 가열되는 가열소재의 지지 이동을 위한 스키드 빔에서, 상기 가열소재와 접촉하여 이를 지지하는 스키드 빔상의 스키드버튼들이 가열소재와의 접촉분포를 다변화시키도록 스키드 빔의 길이방향, 폭방향 및, 경사방향으로 배치되면서, 상기 스키드 빔의 길이방향 중심선을 기준으로 대향위치에서 엇갈려 배치되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 슬라브와 같은 가열소재를 가열로내에서 지지 이송하는 스키드 빔에 부착되는 스키드 버튼의 배치를 개선시킴으로서, 가열소재에서의 스키드 버튼 접촉위치를 다변화시키어 가열소재의 온도분포를 보다 균일화하는 한편, 스키드 마크도 감소시키어 가열소재의 품질은 물론, 후 압연성도 향상시키는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

가열로, 가열소재, 스키드 빔, 스키드 버튼, 스키드 마크, 소재온도분포

Description

가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔{Skid Beam for Improving Temperature Distribution of Reheated Material By Aadapted Arrangement of Skid Button in Furnace}

도 1은 가열로를 도시한 전체 구성도

도 2는 도 1의 가열로를 도시한 정면 구성도

도 3은 가열로내에서 가열소재를 지지하는 스키드 빔과 스키드 버튼을 도시한 요부 구조도

도 4는 종래 가열소재의 온도분포를 향상시키기 위한 일 예로서 스키드 버튼의 구조를 개선시킨 것을 도시한 것으로서,

(a)는 스키드 버튼의 높이를 증대시킨 것을 도시한 개략도

(b)는 스키드 버튼의 가열소재 접촉면을 확대시킨 것을 도시한 개략도

도 5는 종래 가열소재의 온도분포를 향상시키기 위하여 스키드 버튼의 배치를 개선시킨 것을 도시한 것으로서,

(a)는 정면도

(b)는 개략 평면도

도 6은 본 발명에 따른 스키드 버튼의 배치를 개선시키어 스키드 버튼에 의 한 가열소재의 온도편차를 방지시키는 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔을 도시한 평면 구성도

도 7은 스키드 버튼의 배치에 따른 스키드 마크의 분포를 도시한 것으로서,

(a)는 종래를 도시한 평면도

(b)는 본 발명을 도시한 평면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 본 발명에 따른 스키드 빔

10.... 본 발명에 따라 배치된 스키드 버튼

100.... 가열로

110.... 가열소재

120.... 종래 스키드 빔

130.... 버너

본 발명은 스키드 버튼의 배치를 통하여 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔에 관한 것이며, 보다 상세히는 슬라브(slab)와 같은 가열소재를 가열로내에서 지지 이송하는 스키드 빔(skid Beam)에 부착되는 스키드 버튼(skid button)의 배치를 개선시킴으로서, 가열소재와 스키드버튼의 접촉부위를 다변화시키어 가열소 재의 온도분포를 보다 균일화하는 한편, 가열소재와 스키드 버튼의 접촉에 의한 스키드 마크(skid mark)도 감소시키는 것은 물론, 가열품질이나 후 압연성도 향상시키는 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔에 관한 것이다.

연주공정에서 만들어진 슬라브(slab) 등의 가열소재는 가열하여 열간 압연공정에 투입되는데, 이와 같은 가열소재를 가열하는 가열로내에는 가열소재의 지지 이동을 위한 스키드 빔이 배치되고, 이와 같은 스키드 빔에는 실제 가열소재와 접촉하는 스키드 버튼이 부착되어 있는데, 도 1 및 도 2에서는 이와 같은 가열로를 도시하고 있다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 슬라브 등의 가열소재(110)는 압연하기 전에 소정의 온도까지 가열로(100)내를 이동하면서 가열되는데, 이와 같은 가열로 (100)는, 가열로의 내부에서 가열소재(110)들을 받치면서 이송시키기 위한 스키드 빔(1)와 열원을 제공하는 다수의 버너(130)들을 구비하고 있으며, 내부의 분위기 가스를 유동시켜 외부로 배출시키기 위한 배기덕트설비(140) 등을 구비하고 있다.

이때, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 스키드 빔(1)은 단순히 가열소재 (110)가 이동중 놓이는 고정빔 스키드(120a)와 상승->전진->하강->후진의 일련의 동작을 반복하여 실질적으로 가열소재를 이동시키는 이동빔 스키드(120b) 등을 구비하고, 이에 따라 가열소재(110)는 가열로(100) 내부에서 출구측으로 전진 이동되는 것이다.

한편, 상기 스키드 빔(1)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 고정 및 이동빔스 키드(120a)(120b)의 상부에 배치되고, 냉각수가 흐르는 스키드 파이프(122)와 상기 스키드 파이프(122)의 외측으로는 감싸지는 내화재(124)로 구성되고, 상기 스키드 파이프(122)의 상부로 세라믹 복합재 또는 내열 특수강등의 재료로 이루어져 실질적으로 가열소재(110)를 접촉 지지하는 스키드 버튼(126)들이 다수개 장착되어 상기 가열 소재(110)를 떠 받치도록 되어 있다.

즉, 가열로(100)의 내부 분위기온도는 가열소재(110)를 가열하기 위하여 대략 최대 1300 ℃ 의 온도에 달하고, 통상의 가열소재(110)의 중량은 대략 20 톤까지 달하는 경우가 있기 때문에, 고온, 고중량의 가열소재(110)를 열손상없이 지지하면서 이동시키기 위하여는 상기한 바와 같이 냉각되는 특수재질의 스키드 버튼 (126)을 스키드 빔(1)상에 설치하는 것이다.

그리고, 이와 같은 스키드 빔(1)에서 고온의 가열로(100)에서 요구되는 강성치를 확보하기 위해 스키드 파이프(122)의 내부에는 냉각수를 통수시키어 상기 파이프의 물성치 예를 들어, 강도가 저하되는 것을 방지시키고, 또한 내화재(124)로 스키드 파이프(122)를 둘러싸서 온도상승을 억제한다.

또한, 이와 같은 스키드 버튼(126)은 가열열소재와의 접촉부위를 최소화하여 가열소재의 가열효율을 향상시키는 한편, 열에 의한 스키드 빔(1)의 손상을 방지시키는 기능도 제공한다.

그러나, 도 3에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 스키드 빔(1)과 스키드버튼(126)은 가열로에서 열손실을 유발하여 그 열효율을 저하시키는 히트-싱크(heat -Sink)의 기능을 하고, 특히 스키드 버튼(126)은 가열소재(110)의 하부와 직접 접 촉하기 때문에, 가열소재에 전달되어야 하는 복사열을 차단함과 동시에, 오히려 가열소재의 열을 스키드 빔(1)측으로 전달시키는 일종의 가교와 같은 역기능을 한다.

따라서, 스키드 버튼(126)은 가열소재의 가열상태에 여러 요인으로 영향을 미치고, 이와 같은 스키드버튼에 의한 영향을 감소시키기 위한 여러 연구들이 진행되어 왔다.

한편, 이와 같은 스키드 버튼(126)에 의한 열적 영향을 줄이기 위하여는 스키드 버튼의 구조를 개선시키는 방법과, 스키드 버튼(126)의 구조는 동일하게 하면서 스키드 버튼의 배치를 개선시키는 방법이 있다.

예를 들어, 도 4에서는 스키드 버튼(126)의 자체 구조를 개선시키는 것을 도시하고 있는데, 도 4a에서와 같이, 기존의 스키드 버튼(126)에 비하여 높이를 증대시킨 스키드 버튼(126a)을 이용하여 가열소재로의 복사열 전달율을 증대시키면서, 냉각수가 통수되는 스키드 빔(1)과의 열이동 거리를 증대시키어 전도되는 전달열의 열량을 감소시키는 방법이 있다.

또는, 도 4b에서 도시한 바와 같이, 스키드 버튼(126)의 형태 즉, 중간부분의 면적을 축소하는 형태(126b)로 변형시켜서 스키드 버튼의 자체온도를 증대시킴으로서, 가열소재(110)로부터의 열전달량을 감소시키는 방법이 있다.

한편, 도 5에서는 스키드 버튼(126)의 배치를 통한 방법을 도시하고 있는데, 예를 들어 스키드 버튼(126)을 일자형으로 설치하는 대신 도 5a 및 도 5b에서 도시한 바와 같이, 스키드버튼(126)의 배치를 지그제그 형태로 하여 가능한 스키드 버튼의 가열소재 접촉시간을 줄이는 방법이 연구되어 왔다.

또는, 도면에서는 도시하지 않았지만, 스키드 버튼(126)의 소재를 열 전도도가 낮은 세라믹소재로 제작하는 방법도 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 방법들, 예를 들어 스키드 버튼의 자체 구조를 개선하는 경우에는 열적인 영향을 줄일 수 있으나 고중량의 가열소재(110)를 지지하는 강도면에서 문제가 발생할 수 있다.

또한, 스키드 버튼(126)의 배치를 지그제그로 하는 경우에는 스키드 버튼이 직선상으로 배치되지 않은 것 일뿐, 실제로 스키드 버튼이 지지하는 가열소재의 접촉부위는 일정하기 때문에, 스키드 버튼에 의한 여러 문제가 완전하게 해결되는 것은 아니다.

그리고, 스키드버튼의 소재를 세라믹 등으로 제작하는 것은, 열적인 문제를 어느정도 해결할 수는 있으나, 소재 비용면에서 부담이 되고, 더욱이 스키드 버튼 자체가 열손상으로 주기적으로 보수나 교체해야 하는 것을 감안할때 문제가 있는 것이다.

한편, 가열소재(110)를 지지하는 스키드 버튼(126)에 의해 발생하는 스키드 마크(Skid Mark) 즉, 스키드 버튼(126)에 의하여 가열소재(110)의 전체면적중 스키드버튼과 접촉되는 소재부위의 온도가 위에서 언급한 효과에 의해 다른 여타부위에 비하여 낮은 가열온도를 갖음에 의해 나타나는 온도편차정도인 스키드 마크의 발생에 있어서도, 스키드 버튼(126)이 가열소재(110)의 동일한 부위에만 집중적으로 되풀이 할때, 증대되는 것이다.

이에 따라서, 스키드 빔상에 설치된 상기 스키드 버튼의 배치를 보다 다변화 시킴으로서, 가열소재의 온도분포를 균일하게 개선시키거나 스키드 마크의 발생정도도 감소시키면 보다 바람직할 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 가열소재와 스키드버튼의 접촉부위를 다변화시키어 가열소재의 온도분포를 보다 균일화하는 한편, 가열소재와 스키드 버튼의 접촉에 의한 스키드 마크도 감소시키는 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 가열로에서 가열되는 가열소재의 지지 이동을 위한 스키드 빔에 있어서, 상기 가열소재와 접촉하여 이를 지지하는 스키드 빔상의 스키드버튼들이 가열소재와의 접촉분포를 다변화시키도록 스키드 빔의 길이방향, 폭방향 및, 경사방향으로 배치되면서, 상기 스키드 빔의 길이방향 중심선을 기준으로 대향위치에서 엇갈려 배치되는 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔을 제공하는 데에 있다.

이때, 상기 스키드 버튼들은, 상기 스키드 빔의 길이방향 중심선를 중심으로 길이방향으로 엇갈려 배치된 길이방향 스키드 버튼과, 상기 스키드 빔의 폭방향으로 배치된 중앙측의 폭방향 스키드 버튼 및, 상기 스키드 빔의 길이방향 중심선를 중심으로 경사방향으로 엇갈려 배치된 경사방향 스키드 버튼을 하나의 스키드 버튼 군으로 구성하여 스키드 빔의 길이방향으로 반복 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 각 방향의 스키드 버튼들은 길이방향 스키드 버튼중 하나를 기준으로 일정각도로 회전되는 위치에 배치되는 것도 바람직하다.

이때, 상기 각도는 45°가 가장 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 6은 스키드 버튼의 배치를 개선시키어 스키드 버튼에 의한 가열소재의 온도편차를 방지시키는 본 발명에 의한 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔을 도시한 평면도이고, 도 7은 스키드 버튼의 배치에 따른 스키드 마크의 분포를 도시한 것으로서, 도 7a는 종래를 도시한 평면도이고, 도 7b는 본 발명을 도시한 평면도인데, 이하에서는 가열로와 가열소재의 도면부호는 종래기술의 도면부호와 동일하게 기재한다.

먼저, 도 6에서는 본 발명에 따른 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔(1)을 도시하고 있는데, 그 구성적 특징은 스키드 빔(1)상에 제공되는 스키드 버튼(10)들의 개선된 배치에 관한 것이다.

즉, 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 스키드 버튼의 배치에 의한 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔(1)에 있어서는, 가열로(100)내에 배치되면서 가열소재(110)를 지지 이송시키는 스키드 빔(1)상의 스키드버튼(10)들이 상기 스키드 빔(1)의 길이방향(X), 폭방향(Y) 및, 경사방향(Z)으로 배치되면서 상기 각 방향의 스키드버튼(10)들은 길이방향 중심선(C)을 기준으로 엇갈려 배치됨으로서, 상기 스키드버튼(10)의 가열소재 접촉분포를 다변화시키어 가열소재의 온도분포 개선과 스키드마크의 분산 및 정도감소를 가능하게 하였다.

이때, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 스키드 버튼(10)들의 배치를 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 스키드 버튼(10)들은 하나의 배치군(G)으로 구성되면서, 스키드 빔(1)상에 반복 설치되거나, 또는 배치군(G)에서 스키드 버튼 (10)들의 위치 즉, 스키드 빔(1)의 길이방형 중심선(C)을 기준으로 엇갈려 배치되는 것을 군에 따라 가변 조정하는 것도 가능할 것이다.

한편, 본 발명에 따른 스키드 버튼의 배치에 의한 가열소재의 온도분포 개선방법에서, 상기 스키드버튼(10)들은 스키드 빔(1)의 길이방향 중심선(C)를 중심으로 길이방향(X)으로 엇갈려 배치된 길이방향 스키드버튼(10a1)(10a2)과, 상기 스키드 빔(1)의 폭방향(Y)으로 배치된 중앙측의 폭방향 스키드버튼(10b) 및, 스키드 빔(1)의 길이방향 중심선(C)를 중심으로 경사방향(Z)으로 엇갈려 배치된 경사방향 스키드버튼(10c1)(10c2)들로 하나의 배치군으로 배치될 수 있다.

즉, 도 6을 참조하면, 스키드 빔(1)의 폭방향 중심선(C)을 기준으로 앞쪽의 스키드버튼(10a1)을 기준으로 대각하여 길이방향의 다른 스키드버튼(10a2)이 배치되고, 이들 사이로 중앙측에 폭방향 스키드버튼(10b)이 배치되고, 이 길이방향과 폭방향 스키드버튼들의 사이에 길이방향 중심선(C)을 기준으로 서로 엇갈린 위치로 경사방향 스키드버튼(10c1)(10c2)들이 배치되어 있다.

따라서, 본 발명의 스키드 빔(1)의 스키드 버튼(10)들과 접촉되어 지지 이송되는 가열소재(110) 즉, 슬라브 등은 기존에 일렬이나 단순히 지그제그 형태로만 배치된 스키드 버튼(도 5의 126)들에 의하여 가열소재의 접촉부위가 항상 일정하고 집중적으로 되는 데에 반하여, 본 발명에서는 스키드버튼(10)들에 의한 가열소재 (110)의 접촉부위가 가열소재 전체면을 기준으로 할때, 보다 다변화되기 때문에, 가열소재로 부터의 열전달이 심회되지 않아 가열소재의 온도분포를 보다 균일화시키도록 하면서, 스키드 마크를 감소시키고, 이 스키드 마크가 발생되어도 집중되지 않기 그 때문에 그 정도를 완화시킬 수 있다.

이때, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 각 방향의 스키드 버튼(10a1-10c2)들은 앞쪽의 길이방향 제 1 스키드버튼(10a1)을 기준으로 할때, 대략 45°정도의 일정각도(a)로 회전되는 위치에 배치된 것을 알수 있는데, 이는 본 발명에서 스키드 버튼(10)들이 랜덤하게 배치되는 것은 아니고, 스키드 빔(1)상에서 일정한 배치조건을 가지고 배치되는 것을 알수 있고, 이와 같은 배치는 종래 보다는 스키드버튼들의 배치를 다변화시키도록 하면서도, 실제 스키드 빔상에 배치하는 것도 용이하게 하는 것이다.

이때, 중요한 것은 도 6에서 도시한 본 발명의 스키드 버튼(10)들은 기존 스키드 버튼(도 3의 126)의 크기와 재질은 동일한 것인데, 예를 들어 도 4 및 도 5에서와 같이 가열소재를 높게 지지하거나 또는 구조를 크게 변경하지 않은 것이며, 다만 가열소재(110)와의 접촉부위를 확대시키는 것은 가능할 것이다.

즉, 본 발명의 특징은 기존과 다르게 가열소재(120)와 접촉하는 스키드 버튼 (10)들의 배치를 다변화함으로서 가열소재상에 동일한 형태와 동일한 위치에 집중적으로 스키드 마트(M)가 발생하지 않도록 하는 것이다.

한편, 도 7에서는 본 발명과 종래의 가열소재에 나타난 스키드 마크(M)를 도시하고 있는데, 도 7a의 종래와 도 7b의 본 발명을 비교할때, 종래에는 특히 가열소재(110)의 폭방향 즉, 압연시 압연방향(소재의 길이방향)으로 스키드 마크(M)가 거의 직선상으로 집중되어 나타나 있으나, 도 7b의 본 발명에서는 그 스키드 마크(M)가 매우 다변화되어 있음을 알수 있고, 이는 압연시 스키드 마크(M)의 영향도를 본 발명에서는 분산시킬 수 있음을 알수 있고, 이는 압연품질을 본 발명의 경우 보다 향상시킬 것이다.

즉, 도 7a의 종래 스키드버튼(126)의 배치에 의하여 가열소재상에 연속된 형태의 스키드 마크가 가열소재의 폭방향으로 일직선상으로 연속적으로 나타나는 경우에는, 압연에 의한 변형율로서 균일한 두께를 갖는 압연소재를 얻는데 영향을 미치면서 압연소재의 두께편차를 발생시키는 것이다.

예를 들어, 압연시 압연소재의 변형거동은 판스트레인(Plane Strain) 상태가 되어서 가열소재의 길이방향 즉, 압연방향으로의 연신이 발생하고, 가열소재의 폭방향으로의 변형은 거의 없게 된다.

특히, 가열소재의 폭방향중에서 비교적 가열소재의 양쪽 에지부위의 경우는 에지부위의 주변 간섭영역이 적은 관계로 연신이 이루어져서 배럴링(Barreling)이 일어날 수는 있으나, 폭방향중 중앙부위의 경우는 거의 변형이 이루어질 수 없으므로 폭방향으로 중심부에 대한 두께편차를 발생시키게 된다.

그러나, 도 7b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 경우에는 스키드 마크(M)가 일직선상으로 집중되지 않고, 그 분포도가 종래에 비하여 넓게 분포하기 때문에, 앞에서 설명한 문제의 발생여지가 매우 적은 것이다.

따라서, 스키드 버튼에 의해 발생되는 스키드 마크가 종래(도 7a)의 경우에는 좁은 면적에 집중되는 관계로 스키드마크의 정도가 크게 나타나는데에 비하여, 본 발명의 경우는 비교적 넓은 면적에 걸쳐서 나타나기 때문에, 스키드 마크의 정도도 상대적으로 낮게 나타난다.

또한, 압연시 상대적으로 가열온도가 높고 낮은 영역이 서로 근접하게 되어서 압연에 의한 변형을 상대적으로 높은 온도영역에서 흡수함에 의해 압연소재의 두께편차 발생율을 감소시키게 된다.

이와 같은 본 발명의 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔에 의하면, 스키드 버튼을 구비하는 스키드 빔을 이용한 가열로내의 가열소재 이동시, 스키드 마크의 발생이 가열소재의 일부분에 집중적으로 발생되지 않고, 가열소재의 전체면에 넓게 분포되도록 함으로서, 그 정도가 낮은 스키드 마크를 폭넓게 갖는 가열소재를 확보할 수 있어, 압연에 의해 용이한 변형과 정도가 약한 스키드마크에 의한 적은 온도편차를 나타나게 되어 가열소재를 통한 압연시 양호한 평탄도와 두께편차가 적은 압연소재를 얻을 수 있도록 하는 우수한 효과를 제공하는 것이다.

특히, 기존 스키드 빔의 구조를 개선시키지 않고 단지 스키드 버튼의 배치만을 다변화시킴으로서, 이를 위한 새들(saddle)의 장착도 용이하여 조업현장에서 바로 적용할 수 있도록 하는 다른 우수한 효과도 제공한다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (4)

1. 가열로에서 가열되는 가열소재의 지지 이동을 위한 스키드 빔에 있어서,

   상기 가열소재와 접촉하여 이를 지지하는 스키드 빔상의 스키드버튼들이 가열소재와의 접촉분포를 다변화시키도록 스키드 빔의 길이방향, 폭방향 및, 경사방향으로 배치되면서, 상기 스키드 빔의 길이방향 중심선을 기준으로 대향위치에서 엇갈려 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가열소재의 온도분포를 개선시킨 스키드 빔.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스키드 버튼들은,

   스키드 빔의 길이방향 중심선를 중심으로 길이방향으로 엇갈려 배치된 길이방향 스키드 버튼;

   스키드 빔의 폭방향으로 배치된 중앙측의 폭방향 스키드 버튼; 및,

   스키드 빔의 길이방향 중심선를 중심으로 경사방향으로 엇갈려 배치된 경사방향 스키드 버튼;

   을 하나의 스키드 버튼군으로 구성하여 스키드 빔의 길이방향으로 반복 배치된 것을 특징으로 하는 스키드 빔.
3. 제 2항에 있어서, 상기 각 방향의 스키드 버튼들은 길이방향 스키드 버튼중 하나를 기준으로 일정각도로 회전되는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 스키드 빔.
4. 제 3항에 있어서, 상기 각도는 45°로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 스키드 빔.

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