KR20060073342A - Strip cooling system - Google Patents

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KR20060073342A
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Abstract

본 발명은 강판의 열처리 또는 표면처리 하는 과정 중 가스를 강판에 분사하여 냉각시키는 가스분사노즐의 각도를 자유롭게 조절할 수 있도록 하는 강판 냉각 장치에 관한 것으로, 그 구성은 연속 이동되는 강판(S)을 중심으로 양측에 이동수단(30)에 의해 상하수직 이동되는 수직링크(31)가 설치되고, 그 수직링크에는 일정간격으로 수평링크(33)가 연결구(32)를 매개로 수평이동 되게 설치되며, 상기 수평링크의 선단에는 중앙부와 양측부로 분리 구획되는 챔버(35)가 힌지축(36)을 매개로 회전 가능하게 설치되고, 상기 챔버에는 강판을 향하도록 노즐(37)이 설치된 것으로 이루어진다.The present invention relates to a steel sheet cooling apparatus that can freely adjust the angle of the gas injection nozzle for spraying gas to the steel sheet during the heat treatment or surface treatment of the steel sheet, the configuration is centered on the steel sheet (S) that is continuously moved Vertical links 31 are vertically moved vertically by the moving means 30 on both sides thereof, and horizontal links 33 are installed on the vertical links at a predetermined interval so as to move horizontally through the connector 32. At the front end of the horizontal link, a chamber 35, which is divided into a central portion and two sides, is rotatably installed through the hinge shaft 36, and the chamber 37 is provided with a nozzle 37 facing the steel plate.

강판냉각, 가스분사, 수평링크, 수직링크Steel Plate Cooling, Gas Injection, Horizontal Link, Vertical Link

Description

강판 냉각장치{Strip cooling system}Steel plate cooling system {Strip cooling system}

도1은 종래의 강판 냉각장치 제1실시예를 나타낸 개략도,1 is a schematic view showing a first embodiment of a conventional steel plate cooling apparatus;

도2는 종래의 강판 냉각장치 제2실시예를 나타낸 개략도,2 is a schematic view showing a second embodiment of a conventional steel plate cooling apparatus;

도3은 본 발명의 강판 냉각장치 사시도,3 is a perspective view of a steel sheet cooling device of the present invention;

도4는 본 발명의 강판 냉각장치 작용을 설명하기 위한 측면 개략도.Figure 4 is a side schematic view for explaining the action of the steel plate cooling apparatus of the present invention.

※도면의 주요부분에 대한 부호설명※※ Code explanation for main part of drawing ※

1 : 강판 2 : 수직링크1: steel plate 2: vertical link

3 : 수평링크 4 : 힌지3: horizontal link 4: hinge

5 : 노즐 10 : 챔버5: nozzle 10: chamber

본 발명은 강판의 열처리 또는 표면처리 하는 과정 중 가스를 강판에 분사하여 냉각시키는 가스분사노즐의 각도를 자유롭게 조절할 수 있도록 하는 강판 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steel sheet cooling apparatus that can freely adjust the angle of the gas injection nozzle for cooling by spraying gas to the steel sheet during the heat treatment or surface treatment of the steel sheet.

일반적으로 이동하는 강판을 냉각하는 장치는 도1에 나타낸 바와 같이 강판 (S)을 사이에 두고 가스제트를 양쪽에서 분사할 수 있도록 다수의 노즐(11)이 고정 설치된 챔버(10)가 배치되고, 이 챔버(10)는 강판(S)의 이동방향에 따라 연속적으로 배치되어 있어 강판(S)을 목표 온도까지 냉각시킨다.In general, the apparatus for cooling a moving steel sheet is provided with a chamber 10 fixed with a plurality of nozzles 11 so as to eject the gas jet from both sides with the steel sheet S therebetween, as shown in FIG. This chamber 10 is arrange | positioned continuously along the moving direction of the steel plate S, and cools the steel plate S to target temperature.

상기 이동하는 강판(S)에 양면에서 분사되는 고속의 제트 유동은 강판(S)에 높은 정체 압력을 발생시키지만 이 정체 압력이 강판에 의해 양면으로 분리되어 있고 제트 유동이 정상 유동인 한 압력 진동은 존재하지 않는다.The high speed jet flow injected from both sides to the moving steel plate S generates a high stagnation pressure on the steel plate S, but there is a pressure vibration as long as the stagnation pressure is separated on both sides by the steel plate and the jet flow is a normal flow. I never do that.

그러나, 에지부를 벗어난 자유 유동 영역에서의 대향 자유 제트 유동은 정체 유동의 높은 불안정성으로 인해 아주 미세한 교란에도 주기적인 압력 진동을 허용하게 된다.However, the opposite free jet flow in the free flow region beyond the edges allows periodic pressure oscillations, even with very small disturbances due to the high instability of the stagnant flow.

이와 같은 에지 근방의 주기적인 압력 진동은 그대로 강판으로 전달되어 강판의 횡 방향 진동을 유발시키는 원인으로 작용한다. 또한, 압력 진동은 분사 유속이 증가할수록 압력 진폭과 진동 주파수가 증가하여 강판의 진동이 증가하기 때문에 가스 제트 냉각 장치의 분사 유속을 증가시키는데 한계가 있다.Such periodic pressure vibration near the edge is transmitted to the steel sheet as it is, causing a lateral vibration of the steel sheet. In addition, the pressure vibration has a limit in increasing the injection flow rate of the gas jet cooling apparatus because the pressure amplitude and the vibration frequency increase as the injection flow rate increases, thereby increasing the vibration of the steel sheet.

강판의 진동을 감소시키면서 분사 유속을 증가시키기 위해 미국특허6,126,891호에서는 수소를 최대 50%까지 포함한 수소와 질소의 혼합 가스를 사용하여 고속 분사를 달성할 수 있는 장치를 제안하였다.In order to increase the injection flow rate while reducing the vibration of the steel sheet, US Patent No. 6,126,891 proposes a device that can achieve a high-speed injection using a mixture of hydrogen and nitrogen containing up to 50% hydrogen.

수소는 공기보다 밀도가 매우 작기 때문에 고속으로 분사하여도 강판에 작용하는 충돌 압력이 크지 않기 때문에 수소를 사용한 제트 냉각의 경우 분사 속도를 증가시킬 수 있다. 그러나, 이 방법을 사용하여 고속 분사는 가능하나 수소의 폭발 위험성으로 인해 시스템을 밀폐시켜야 하기 때문에 초기 설비투자비가 많이 들고 유지 보수가 힘든 문제가 있다.Hydrogen is much less dense than air, so even when sprayed at high speeds, the impact pressure on the steel sheet is not high, so jet cooling with hydrogen can increase the injection rate. However, using this method, although high-speed injection is possible, the system has to be sealed due to the explosion risk of hydrogen, which causes a high initial capital investment cost and difficult maintenance.

일반적으로 강판을 가스 제트 냉각 장치에 의해서 냉각할 때 강판의 온도는 중앙부에서 높고, 단부로 갈수록 낮아지는 경향을 나타낸다. 즉, 강판의 폭 방향으로 가스 제트의 유량이 균일하게 분사된다 할지라도 폭 방향으로는 불 균일하게 냉각된다.In general, when the steel sheet is cooled by a gas jet cooling device, the temperature of the steel sheet tends to be high at the center portion and lowered toward the end portion. That is, even if the flow rate of the gas jet is uniformly injected in the width direction of the steel sheet, it is unevenly cooled in the width direction.

이러한 불 균일 냉각은 강판의 열적 변형을 불 균일하게 만들어 조업중인 강판에 작용하는 내부 응력을 불 균일하게 만든다. 이는 강판의 기계적 강도의 불 균일을 초래하여 강판의 품질을 저하시키거나, 결국 조업중인 강판에 소성 변형을 발생시켜 조업 중단을 초래한다.This non-uniform cooling makes the thermal deformation of the steel sheet uneven, making the internal stress acting on the steel sheet in operation uneven. This results in unevenness of the mechanical strength of the steel sheet, thereby degrading the quality of the steel sheet, or eventually causing plastic deformation in the steel sheet in operation, resulting in interruption of operation.

상기와 같은 불 균일 냉각에 따른 문제점을 해소하기 위하여 일본공개특허2000-297331호에서는 도2에 나타낸 바와 같이 가스 제트 냉각기의 중앙부와 양단부가 분리되고 일정간격으로 다수의 가스분사공(21)이 형성된 챔버(20)를 가지며 각 챔버(20)의 압력을 제어할 수 있는 제어수단(22)이 별도로 구비된 가스 제트 냉각기가 제안되어 있다.In order to solve the problems caused by non-uniform cooling as described above, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2000-297331, as shown in FIG. A gas jet cooler having a chamber 20 and separately provided with control means 22 capable of controlling the pressure in each chamber 20 is proposed.

그러나, 상기의 가스 제트 냉각기는 챔버의 압력을 제어하는 제어수단이 별도로 구비되어야 하기 때문에 그에 따른 설비상의 문제점이 있고, 이 역시 강판의 균일 냉각 및 강판의 진동을 방지하는데는 충분치 못하였다.However, the gas jet cooler has a problem in terms of equipment because it must be provided with a separate control means for controlling the pressure of the chamber, this also was not enough to prevent uniform cooling of the steel sheet and vibration of the steel sheet.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 발명한 것으로, 그 목적은, 연속적으로 이동하는 강판을 냉각하기 위해 배열된 노즐의 각도를 자유롭게 조절할 수 있도록 함으로서, 대향 충돌 제트에 의해 발생하는 강판 에지부의 압력 진동을 감소시켜 조업 안정성을 높이고 폭 방향의 균일 냉각을 달성함과 동시에 냉각 성능을 향상시킨 강판의 냉각장치를 제공함에 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, the object of which is to freely adjust the angle of the nozzles arranged for cooling the steel plate continuously moving, the pressure of the steel sheet edge portion generated by the opposing impact jet The present invention provides a cooling apparatus for a steel sheet which reduces vibrations, improves operational stability, achieves uniform cooling in the width direction, and improves cooling performance.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 강판냉각장치 구성은, 연속 이동되는 강판(S)을 중심으로 양측에 이동수단(30)에 의해 상하수직 이동되는 수직링크(31)가 설치되고, 그 수직링크(31)에는 일정간격으로 수평링크(33)가 연결구(32)를 매개로 수평이동 되게 설치되며, 상기 수평링크(33)의 선단에는 중앙부와 양측부로 분리 구획되는 챔버(35)가 힌지축(36)을 매개로 회전 가능하게 설치되고, 상기 챔버(35)에는 강판(S)을 향하도록 노즐(37)을 설치하여 된 것이다.In order to achieve the above object, the steel sheet cooling apparatus of the present invention includes a vertical link 31 vertically moved by moving means 30 on both sides of the steel sheet S that is continuously moved, and the vertical link thereof. The horizontal link 33 is horizontally moved through the connector 32 at predetermined intervals 31, and the chamber 35, which is divided into a central part and both sides, is hinged at the front end of the horizontal link 33. 36 is rotatably installed, and the chamber 35 is provided with a nozzle 37 facing the steel sheet (S).

그리고, 상기 이동수단(30)은 모터 또는 실린더 중 어느 하나이고, 상기 수평링크(33)에는 연결구(32)가 삽입되는 수평방향의 장홈(34)이 형성되며, 상기 힌지축(36)을 매개로 회전 가능하게 설치된 챔버(35)는 그 챔버(35)의 회전각도를 일정각도 이하로 회전되지 못하게 제어하는 스톱퍼(38)가 설치되고, 상기 챔버(35)에 설치된 노즐(37)은 강판(S)을 향하는 챔버(35)의 전방을 향하는 면 상/하부에 돌출되게 설치하여 된 것이다.In addition, the moving means 30 is any one of a motor or a cylinder, the horizontal link 33 is formed with a horizontal long groove 34 into which the connector 32 is inserted, and the hinge shaft 36 In the chamber 35 rotatably installed, a stopper 38 for controlling the rotation angle of the chamber 35 to be rotated below a predetermined angle is provided, and the nozzle 37 installed in the chamber 35 is formed of a steel sheet ( It is to be installed to protrude on the upper / lower surface facing the front of the chamber 35 toward S).

이상과 같은 특징을 갖는 본 발명의 강판 냉각장치를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, the steel sheet cooling apparatus of the present invention having the features as described above in detail as follows.

연속 이동되는 강판(S)을 중심으로 양측에 모터 또는 실린더로 이루어진 이동수단(30)에 의해 상하수직 이동되는 수직링크(31)가 설치되어 있어서 필요에 따 라 상기 이동수단(31)이 작동되면 수직링크(31)가 상하로 이동되게 된다. 그리고, 상기 수직링크(31)에는 일정간격으로 수평링크(33)가 연결구(32)를 매개로 수평이동 되게 설치되는데, 상기 수평링크(33)의 수평이동 원리는 수평링크(33)의 후방에 장홈(34)이 형성되어 있기 때문에 연결구(32)에 의해서 지지되며 장홈(34)의 폭만큼 이동되는 것이다.The vertical link 31 which is vertically moved vertically by the moving means 30 made of a motor or a cylinder is installed on both sides of the steel plate S which is continuously moved, so that the moving means 31 is operated as necessary. The vertical link 31 is moved up and down. In addition, the vertical link 31 is installed to the horizontal link 33 is moved horizontally through the connector 32 at a predetermined interval, the horizontal movement principle of the horizontal link 33 is located behind the horizontal link 33 Since the long groove 34 is formed, it is supported by the connector 32 and is moved by the width of the long groove 34.

또한, 상기 수평링크(33)의 선단에 설치된 챔버(35)는 중앙부와 양측부로 분리 구획된 상태에서 챔버(35) 전체가 회전되게 할 수도 있고, 또, 상기 분리 구획된 챔버(35)의 중앙부는 고정 설치하고 양측부의 챔버(35)는 회전되게 설치할 수도 있다. 한편, 상기 중앙부의 챔버(35)가 고정 설치되고 양측부의 챔버(35)가 회전되게 하는 경우에는 중앙부의 노즐(37)은 강판(S)에 대해 가스를 수평방향으로 분사되고 하는 반면에 양측부의 노즐(37)은 필요한 만큼 회전되면서 강판에 대해 경사지게 분사할 수도 있다.In addition, the chamber 35 installed at the front end of the horizontal link 33 may allow the entire chamber 35 to be rotated in a state in which the chamber 35 is divided into a central portion and both sides, and a central portion of the chamber 35 divided into the partitions. The fixed installation and the chamber 35 of both sides may be installed to rotate. On the other hand, when the chamber 35 of the center part is fixed and the chamber 35 of both sides is rotated, the nozzle 37 of the center part is injected with the gas in the horizontal direction with respect to the steel plate (S) while The nozzle 37 may be sprayed at an angle with respect to the steel sheet while rotating as necessary.

하기 표1은 300mpm으로 이동하는 강판 위에 분사 속도 100m/s로 강판 중심부에서는 수직분사를 하고 에지부에서는 경사분사를 하며, 수직분사 폭과 경사분사 폭이 같을 경우 분사 각의 변화에 따른 강판 에지부의 압력 변동을 나타낸 것이다. Table 1 below shows the vertical spraying at the center of the steel sheet and the inclined spraying at the edge portion at the spraying speed of 100m / s on the steel sheet moving at 300mpm. Pressure fluctuations are shown.                     

〔표1〕Table 1

Figure 112004061418693-PAT00001
Figure 112004061418693-PAT00001

상기 표에서 볼 수 있듯이 수직분사의 경우 강판 에지부에서의 압력변동은 주기적인 진동 형태를 보이며, 진폭이 크고, 주기가 빠른 것으로 나타났다. 분사 각을 75°경사지게 한 경우 수직분사에 비해 평균 압력이 약 1kPa 정도 감소하고 변동 주기도 상대적으로 늦은 것으로 나타났다. 그러나, 압력의 변동폭은 그다지 큰 변화가 없는 것으로 나타났다.As can be seen from the above table, in the case of vertical spraying, the pressure fluctuation at the edge of the steel sheet showed a periodic vibration pattern, a large amplitude, and a fast cycle. When the injection angle was inclined by 75 °, the average pressure decreased by about 1 kPa and the change cycle was relatively slow compared to the vertical injection. However, the fluctuations in pressure did not change much.

이에 비해 분사 각을 60°로 경사지게 한 경우는 평균 압력도 1kPa이상 떨어지고 변동 주기도 늦으며, 압력 변동 진폭도 수직 분사에 비해 약 1/5 정도로 크게 감소하는 것으로 나타났다.On the other hand, when the injection angle is inclined at 60 °, the average pressure drops by 1 kPa or more, and the variation period is slow.

분사 각을 45°로 더 낮출 경우 더 이상 크게 압력 변동 진폭이 감소하지는 않는 것으로 나타나 경사 분사에 따른 효과는 60∼75°사이의 범위가 적절할 것으 로 판단된다.If the injection angle is further lowered to 45 °, the amplitude of pressure fluctuations will no longer decrease significantly. Therefore, the effect of inclined injection may be in the range of 60 to 75 °.

하기 표2는 분사 각 60°에서 강판 폭 방향으로 수직분사 길이와 경사분사 길이를 달리 했을 경우의 압력 변동을 살펴본 것이다. 상기 표2에서 Wn은 수직분사 노즐의 길이를 나타내고 Wi는 경사분사 노즐의 길이를 나타낸다.Table 2 looks at the pressure fluctuation when the vertical injection length and the inclined injection length in the steel sheet width direction at the injection angle 60 °. In Table 2, Wn represents the length of the vertical injection nozzle and Wi represents the length of the gradient injection nozzle.

〔표2〕Table 2

Figure 112004061418693-PAT00002
Figure 112004061418693-PAT00002

상기 표2에서 볼 수 있듯이 경사분사 길이에 비해 수직분사 길이가 감소할수록 강판 에지부에서 압력 변동폭이 감소한다. As can be seen in Table 2, as the vertical injection length decreases as compared to the inclined injection length, the pressure fluctuation range decreases at the edge of the steel sheet.

이것은 수직분사 길이를 짧게 하고 경사분사 길이를 크게 할수록 냉각 후 기체의 배출이 원활하다는 것을 의미한다. 그러나, 강판 에지부의 평균 압력은 수직 분사 길이가 짧아질수록 높아지는 것으로 나타났다. 수직분사 길이가 경사분사 길이와 같은 경우 압력 변동의 진폭은 수직분사 길이가 더 짧아져도 그다지 크게 감 소하는 것 같지는 않다.This means that the shorter the vertical injection length and the larger the oblique injection length, the smoother the discharge of the gas after cooling. However, the average pressure of the steel sheet edge portion was found to increase with shorter vertical spray length. If the vertical injection length is the same as the inclined injection length, the amplitude of the pressure fluctuations does not seem to decrease very much even if the vertical injection length is shorter.

따라서 수직분사와 경사분사의 길이 비는 최소한 동일하거나 또는 수직분사 길이를 더 짧게 가져가는 것이 강판 진동 억제에 유리할 것으로 판단된다. 그러나, 수직분사 길이를 너무 짧게 하면 냉각속도에 불리하게 작용할 것이나, 이 경우라도 수직분사에 비해서는 증가된 냉각 속도를 나타낸다.Therefore, it is considered that the length ratio of the vertical injection and the inclined injection is at least the same or having a shorter vertical injection length is advantageous to suppress the vibration of the steel sheet. However, if the vertical injection length is too short, it will adversely affect the cooling rate, but even in this case, it shows an increased cooling rate compared to the vertical injection.

하기 표3은 분사 각의 변화에 따른 강판 폭 방향의 온도 분포를 나타낸 것이다.Table 3 shows the temperature distribution in the steel plate width direction according to the change in the spray angle.

〔표3〕Table 3

Figure 112004061418693-PAT00003
Figure 112004061418693-PAT00003

수직분사의 경우 강판 폭 방향으로 균일한 온도 분포를 보이 있고, 60°의 경사분사의 경우 폭 방향의 온도 균일도를 유지한 상태에서 냉각속도가 증가한 것 을 볼 수 있다. 종래 수직 분사 패턴에 비해 60°의 경사분사 패턴으로 냉각할 경우 충돌 후 가스의 원활한 배출로 인해 냉각 속도는 종래 수직분사 패턴에 비해 약 25% 향상되는 것으로 나타났다.Vertical spraying shows a uniform temperature distribution in the steel plate width direction, and in the case of 60 ° inclined spraying, the cooling rate is increased while maintaining the temperature uniformity in the width direction. When cooling in the inclined spray pattern of 60 ° compared to the conventional vertical spray pattern, the cooling rate is improved by about 25% compared to the conventional vertical spray pattern due to the smooth discharge of the gas after the impact.

이상과 같은 본 발명은 가스의 고속 분사에 따른 압력 진동이 종래의 수직 분사 노즐에 비해 1/10까지 감소할 뿐만 아니라, 강판을 냉각시킨 가스를 원활하게 배출함으로써 종래의 수직분사 노즐에 비해 냉각 성능이 25% 향상되는 효과를 얻었다.As described above, the present invention not only reduces the pressure vibration caused by the high-speed injection of gas to 1/10 as compared with the conventional vertical injection nozzle, and also smoothly discharges the gas that cooled the steel sheet, thereby cooling performance compared with the conventional vertical injection nozzle This 25% improvement was obtained.

Claims (5)

연속 이동되는 강판(S)을 중심으로 양측에 이동수단(30)에 의해 상하수직 이동되는 수직링크(31)가 설치되고, 그 수직링크에는 일정간격으로 수평링크(33)가 연결구(32)를 매개로 수평이동 되게 설치되며, 상기 수평링크의 선단에는 중앙부와 양측부로 분리 구획되는 챔버(35)가 힌지축(36)을 매개로 회전 가능하게 설치되고, 상기 챔버에는 강판을 향하도록 노즐(37)이 설치된 것을 특징으로 하는 강판 냉각장치. Vertical links 31 are vertically moved vertically by the moving means 30 on both sides of the steel sheet S, which is continuously moved, and horizontal links 33 are connected to the vertical links 32 at regular intervals. It is installed to be horizontally moved by a medium, the chamber 35 is divided into a central portion and both sides at the front end of the horizontal link is rotatably installed through the hinge axis 36, the chamber is directed toward the steel sheet nozzle (37) Steel plate cooling apparatus characterized in that the installed. 제1항에 있어서, 상기 이동수단은 모터 또는 실린더 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 강판 냉각장치.The apparatus of claim 1, wherein the moving means is any one of a motor and a cylinder. 제1항에 있어서, 상기 수평링크에는 연결구가 삽입되는 수평방향의 장홈(34)이 형성된 것을 특징으로 하는 강판 냉각장치.The steel sheet cooling apparatus according to claim 1, wherein the horizontal link has a long groove (34) formed in a horizontal direction in which a connector is inserted. 제1항에 있어서, 상기 힌지축을 매개로 회전 가능하게 설치된 챔버는 그 챔버의 회전각도를 일정각도 이하로 회전되지 못하게 제어하는 스톱퍼(38)가 설치된 것을 특징으로 하는 강판 냉각장치. The steel sheet cooling apparatus according to claim 1, wherein the chamber rotatably installed through the hinge axis is provided with a stopper (38) for controlling the rotation angle of the chamber not to be rotated below a predetermined angle. 제1항에 있어서, 상기 챔버에 설치된 노즐은 강판을 향하는 챔버의 전방을 향하는 면 상/하부에 돌출되게 설치된 것을 특징으로 하는 강판 냉각장치. The steel sheet cooling apparatus of claim 1, wherein the nozzles installed in the chamber protrude from the upper and lower surfaces facing the front side of the chamber facing the steel sheet.
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