KR20100099024A

KR20100099024A - 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100099024A
Application number: KR1020090017795A
Authority: KR
Inventors: 김종하; 윤재호
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-10
Also published as: KR101134452B1

Abstract

본 발명은 강판의 표면에 형성되는 냉각수 중에 포함된 비등막의 기포를 쉽게 제거시키는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 강판의 표면에 접촉하여 회전하면서 강판 표면에 형성된 비등막의 기포에 충격을 가하여 제거시키는 브러쉬롤을 포함하고, 이와 같은 브러쉬롤이 강판 표면으로부터 냉각수 중에 포함된 비등막을 제거시킨다. 이와 같은 브러쉬롤은 구동모터에 의해서 강판의 진행방향 또는 진행방향 반대의 방향으로 회전할 수 있으며, 승강수단에 의해서 강판에 대한 상대위치의 이동이 가능한 구조이다.

본 발명에 의하면 브러쉬롤이 냉각수 중에 포함된 비등막의 기포를 완벽하게 제거시킴으로써 냉각수에 의한 강판의 열전달을 촉진시켜 원하는 고품질의 강판제품을 얻을 수 있고, 냉각수 사용량을 크게 절감하여 냉각시스템의 가동에 필요한 비용을 크게 절감시키며, 강판의 냉각속도 증가를 통한 강판제품의 생산성 향상을 이룰 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.

강판 냉각시스템, 냉각수, 비등막, 브러쉬롤, 강판 열전달 촉진장치

Description

압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENHANCING THE HEAT TRANSFER FROM A SLAB IN HOT ROLLING AND HOT MILLING PROCESS}

본 발명은 제철소의 압연 및 열연 공정에서 냉각되는 강판의 열전달을 촉진하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 강판의 표면에 형성되는 냉각수의 기포발생으로 인한 비등막을 쉽게 제거시킴으로써 냉각수에 의한 강판의 열전달을 촉진시켜 원하는 고품질의 강판제품을 얻을 수 있도록 개선된 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 일관 제철소의 압연 및 열연공정은 생산하고자 하는 제품의 두께보다 두꺼운 재질의 강판에 열을 가한 후, 가압 롤러로 압연하여 필요한 두께의 강판제품으로 가공한다.

이와 같은 압연 및 열연공정에서는 후처리로 가열된 강판 제품의 냉각이 요구되며, 이때 사용되고 있는 냉각방법으로는 냉각수를 강판 표면에 노즐로 분무하여 강제 냉각시키고 있다. 이와 같은 경우, 압연 및 열연 강판의 냉각속도는 제품의 품질에 대한 등급을 좌우하는 중요한 요소중의 하나이며, 강판 제품의 냉각속도 는 노즐로부터 분사되는 냉각수의 분무량, 열연 및 압연 강판의 이송속도 등에 의하여 결정된다.

그 예로 압연 및 열연공정에서 생산되는 강판의 경우, 원활한 압연을 위하여 1000℃ 이상까지 강판 제품을 가열한 후에 열간 압연가공을 하고, 이를 다시 상온으로 냉각시킨다.

이와 같은 강판 냉각시스템(1)의 전체 구조가 도 1에 도시되어 있다. 상기 압연 및 열연공정에서 사용되는 강판 냉각시스템(1)은 강판 제품을 이송시키는 이송롤(5)들이 회전가능하도록 구비된 냉각 베드(10)를 구비하는데, 상기 냉각 베드(10)에는 이송롤(5)의 상부를 강판(S) 제품이 통과하도록 되어 있고, 강판의 상하부면에는 다수의 냉각수 노즐(20)이 위치되어 냉각수(W)를 강판 표면에 분사하도록 되어 있다.

그리고 이와 같이 강판 표면으로 분사되어 강판의 온도를 낮춘 냉각수는 냉각 베드(10) 위로 낙하되어 수집된 다음, 냉각수 탱크(30)를 거쳐 냉각탑(40)으로 이송되고, 강판(S)을 가열하면서 상승된 온도를 냉각탑(40)에서 낮추게 된다. 그리고 냉각탑(40)의 후방에 위치된 냉각수 수조(50)에 수집되어 저장되며, 다시 펌프(60)를 통해서 냉각수 노즐(20)로 분사되어 강판(S) 제품의 냉각에 재사용되는 것이다.

그러나 이와 같은 종래의 강판 냉각시스템(1)은 분사 노즐(20)을 통해서 냉각수를 고온의 강판(S)상에 분사시키게 되면, 이때 분무되는 냉각수(W)는 강판 위에서 급격한 비등현상이 발생하여 다량의 기포를 강판의 표면에 형성시키는 비등막 을 형성하게 된다.

이와 같은 비등막은 냉각수중에 포함된 다량의 기포로 인하여 열전달이 크게 감소되는데, 이와 같은 비등막의 기포는 내부에 공기 및 증기를 포함하여 강판 표면을 에워싸게 되어 강판의 냉각속도를 크게 저하시킨다. 따라서 강판(S)의 온도강하율이 낮아지게 되어 강판(S)을 원하는 온도로 낮추기 위해서는 보다 많은 량의 냉각수(W) 분사가 필요하게 된다. 따라서 이와 같은 강판(S) 표면상의 비등막은 냉각수 순환량의 증가 요인으로 작용하고, 강판 제품의 냉각을 저해하여 강판 품질의 저하 등을 발생시킨다.

따라서 압연 및 열연 공정의 강판 냉각시스템(1)에서 강판(S) 상의 비등막 제거는 강판 표면 상의 열전달을 촉진시켜서 냉각속도를 증대시키고, 강판 품질을 보장할 수 있기 때문에 당업계에서는 개선의 필요성이 큰 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 제철소의 압연 및 열연 공정에 구비된 강판 냉각시스템에서 강판의 냉각시에 강판 표면에 형성되는 비등막을 강판의 냉각 중에 효과적으로 제거할 수 있음으로써 냉각수에 의한 강판의 열전달을 촉진시켜 원하는 고품질의 강판제품을 얻을 수 있고, 냉각수 사용량을 크게 절감하여 냉각시스템의 가동에 필요한 비용을 크게 절감시킬 수 있도록 개선된 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 강판 냉각 중에 효과적인 비등막 제거로 인하여 강판의 냉각속도 증가를 통한 강판제품의 생산성 향상을 이룰 수 있도록 개선된 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 아래와 같다.

본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치는, 강판을 이송시키기 위한 다수의 이송롤이 구비되고, 강판의 표면에 냉각수를 분사시켜 강판을 냉각시키도록 된 다수의 분사 노즐이 구비된 냉각 베드; 상기 냉각 베드로부터 수집된 냉각수를 저장하는 냉각수 탱크; 상기 냉각수 탱크로부터 이송된 냉각수의 온도를 낮추는 냉각탑; 상기 냉각탑에서 온도가 낮춰진 냉각수를 저장하고 펌프를 통해 분사 노즐에 공급하는 냉각수 수조; 및 상기 강판의 표면에 접촉하여 회전하면서 강판 표면에 형성된 비등막의 기포에 충격을 가하여 제거시키는 브러쉬롤;을 포함하고, 상기 브러쉬롤은 그 외면이 강판의 표면에 접촉하여 회전하면서 강판 표면으로부터 냉각수 중에 포함된 비등막을 제거시키는 구조이다.

이와 같은 구조를 통하여 본 발명은 제철소의 압연 및 열연 공정에서 강판의 냉각시에 강판 표면에 형성되는 비등막을 강판의 냉각 중에 효과적으로 제거할 수 있음으로써 냉각수에 의한 강판의 열전달을 촉진시켜 원하는 고품질의 강판제품을 얻을 수 있고, 냉각수 사용량을 크게 절감하여 냉각시스템의 가동에 필요한 비용도 크게 절감시킬 수 있는 것이다.

또한 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진방법은, 강 판을 냉각 베드의 이송롤을 통해 이송시키고, 강판의 표면에 냉각수를 분사하여 강판을 냉각시키는 단계; 상기 냉각 베드로부터 냉각수를 냉각수 탱크에서 수집하는 단계; 상기 냉각수 탱크로부터 냉각탑으로 냉각수를 이송시켜 냉각수의 온도를 낮추는 단계; 상기 냉각탑에서 온도가 낮춰진 냉각수를 냉각수 수조에서 저장하고 펌프를 통해 분사 노즐에 재공급하는 단계; 및 상기 냉각수에 의한 강판의 냉각 중에 상기 강판의 표면에 브러쉬롤을 접촉시켜 강판 표면에 형성된 비등막의 기포에 충격을 가하여 제거시키는 단계;를 포함하여 강판 표면으로부터 냉각수 중에 포함된 비등막을 제거시키고 냉각시킨다.

이와 같은 방법을 통하여 본 발명은 강판 냉각 도중에 효과적인 비등막 제거로 인하여 강판의 냉각속도 및 냉각 효율이 크게 향상되므로 강판제품의 생산속도와 작업 생산성의 향상을 크게 이룰 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치 및 방법에 의하면 제철소의 압연 및 열연 공정에 구비된 강판 냉각시스템에서, 강판의 냉각시에 강판 표면상에서 회전하는 브러쉬롤에 의해서 비등막을 효과적으로 제거할 수 있음으로써 냉각수에 의한 강판의 열전달을 촉진시켜 원하는 고품질의 강판제품을 얻을 수 있고, 냉각수 사용량을 크게 절감하여 냉각시스템의 가동에 필요한 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

뿐만 아니라, 본 발명에 의하면 강판 냉각 도중에 효과적인 비등막 제거로 인하여 강판의 냉각속도 및 냉각 효율이 크게 향상되므로 강판제품의 생산속도를 향상시킬 수 있고, 결과적으로 압연 및 열연 공정의 생산성 향상을 이룰 수 있는 개선된 효과가 얻어지는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100)는 제철소의 압연 및 열연 공정에서 강판(S)의 냉각을 촉진시켜 고효율의 냉각이 이루어지도록 한다.

본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 강판(S)의 냉각이 이루어지는 냉각 베드(10)를 구비하는데, 이와 같은 냉각 베드(10)는 강판을 이송시키기 위한 다수의 이송롤(5)이 회전가능하도록 구비되고, 강판의 표면에 냉각수(W)를 분사시켜 강판을 냉각시키도록 된 다수의 분사 노즐(20)이 구비된다.

이와 같은 분사 노즐(20)은 강판(S)의 상부측에 일정 간격으로 배치되어 하향으로 냉각수(W)를 분사시키고, 강판의 하부측에는 이송롤(5)의 사이사이에 다수의 분사 노즐(20)들이 배치되어 강판의 하부면에 냉각수를 상향으로 분사시킨다.

뿐만 아니라 도면에는 도시되지 않았지만 강판(S)의 양측 모서리에도 각각 냉각 노즐(20)이 위치되어 강판의 양측면 모서리들을 냉각수로 냉각시킨다.

그리고 이와 같은 냉각 베드(10)에는 배관(14)을 통하여 냉각수 탱크(30)가 연결되어 냉각 베드(10)로부터 수집된 냉각수를 저장하는데, 이와 같은 냉각수 탱 크(30)에서는 냉각수로부터 이물질을 걸러서 불순물을 제거하는 필터장치(미 도시)를 내장하고, 이물질이 제거된 냉각수를 펌프(미 도시)를 통하여 후속 공정의 냉각탑(40)으로 송출시킨다.

이와 같은 냉각수 탱크(30)에 담기는 냉각수는 강판을 냉각시킨 것으로서, 고온으로 유지되는데, 이와 같은 고온의 냉각수는 배관(34)을 통하여 냉각탑(40)으로 이송되고, 온도가 낮아지게 된다. 이와 같은 냉각탑(40)은 냉각수 탱크(30)로부터 제공된 고온의 냉각수를 내장된 팬(42)을 통해 냉각시켜 온도를 낮춘다.

이와 같은 냉각탑(40)에는 냉각수가 상부로부터 하향으로 흐르는 유로가 구비되고, 하부로부터 냉각수의 흐름방향과는 반대 방향으로 냉각팬(42)이 공기 흐름을 유도하여 대향류 방식으로 냉각수 온도를 낮추는 구조일 수 있다.

또한 상기 냉각탑(40)은 상기와는 다르게 저온의 냉매를 순환시켜서 상기 냉각수와 열교환을 이루도록 하는 냉매 순환식으로 이루어질 수도 있다.

그리고 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100)는 상기 냉각탑(40)에서 온도가 낮춰진 냉각수를 저장하고 펌프(60)를 통해 분사 노즐(20)에 공급하는 냉각수 수조(50)를 구비한다. 이와 같은 냉각수 수조(50)는 저온의 냉각수를 저장하고 있다가, 강판(S)의 냉각과정에서 펌프(60)를 통해 저온의 냉각수(W)를 연속으로 공급하고, 소모된 냉각수는 냉각탑(40)으로부터 보충받거나 별도의 보충수 라인(미 도시)을 통해서 외부로부터 제공받아서 사전에 결정된 냉각수량이 펌프(60)와 냉각수 노즐(20)을 통해서 강판에 분사되도록 한다.

또한 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100)는 강판(S)의 표면에 접촉하여 회전하면서 강판 표면에 형성된 비등막(P)의 기포(Pa)를 제거시키는 브러쉬롤(110)을 구비한다. 이와 같은 브러쉬롤(110)은 강판(S) 표면에 형성된 비등막(P)의 기포(Pa)에 충격을 가하여 기포(Pa)를 발포 제거시키는 것인데 이를 위하여 그 외면에는 연질 솔(120)을 형성하고 있다.

이와 같은 브러쉬롤(110)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 그 외면이 강판(S)의 표면에 접촉하여 회전하면서 강판 표면으로부터 비등막(P)을 제거시키는데, 예를 들면 브러쉬롤(110)은 강판의 상,하부면에 일정 간격으로 접촉하도록 다수가 배치되고, 그 외면이 강판 표면에 접촉하는 상태이며, 그 양단에는 각각 베어링부재(130)들을 통하여 회전가능하도록 각각 지지된 구조이다.

따라서 상기 강판(S)이 이송롤(5)에 의해서 전방으로 이동하게 되면, 강판의 전후면에 외면이 접촉하는 구조로 인하여, 도 4에 도시된 바와 같이 자연스럽게 브러쉬롤(110)은 회전하면서 연질 솔(120)들이 비등막(P)의 기포(Pa)에 충격을 가하여 기포(Pa)를 비등막(P)으로부터 터트려 제거시킨다.

따라서 브러쉬롤(110)을 통과한 냉각수(W)에는 기포(Pa)가 제거된 상태이므로 비등막(P)이 형성되지 않아서 냉각수(W)의 열전달 효과가 우수하게 되고, 강판(S)의 냉각이 촉진된다.

즉 기포(Pa)가 제거된 냉각수는 강판의 전체 면적으로부터 직접 열을 흡수하여 고온으로 가열되거나 일부는 기화됨으로써 보다 빠르게 강판(S)을 냉각시킬 수 있는 것이다.

이와 같은 구조에서 상기 브러쉬롤(110)은 각각 그 표면이 연질 재료의 솔(120)로 이루어져 있기 때문에, 마치 다수의 가는 바늘과 같은 솔 가닥(122)들이 외면에 형성된 것과 같아서 도 5에 도시된 바와 같이, 비등막(P)의 기포(Pa)에 접촉하게 되면 비등막(P)에 형성된 기포(Pa)들은 그 크기와는 무관하게 모든 기포(Pa)들을 쉽게 터트려서 강판(S)의 상,하부면에 분사된 냉각수(W)로부터 완벽하게 제거시킬 수 있는 것이다.

또한 이와 같은 브러쉬롤(110)은 연질 솔(120)이 난연성의 연질 재료로 이루어진 것이어서 강판(S)의 고열에 의해서 파손되지 않음은 물론, 상대적으로 강도가 취약한 고열 상태의 강판에 아무런 표면 손상을 입히지 않고서 냉각수(W)로부터 비등막(P)의 기포(Pa)를 제거시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기와 같은 브러쉬롤(110)은 도 6에 도시된 바와 같이, 구동모터(140)의 회전축(142)에 일단부가 연결되고 다단부는 베어링부재(130)에 연결되어 강판(S)의 진행방향과는 반대의 방향으로 회전하면서 강판(S) 상의 비등막(P)을 제거시키는 것이다.

이와 같은 구조에서는 상기 도 3 및 도 4의 구조와는 다르게, 브러쉬롤(110)의 회전방향이 반대로 형성된다. 이는 각각의 브러쉬롤(110)에 연결된 구동모터(140)의 회전방향을 강판(S)의 진행방향과는 반대의 방향으로 구동하여 이루어지게 되는데, 이와 같이 브러쉬롤(110)의 회전방향이 반대로 이루어지게 되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 강판의 진행 도중에 강판(S)의 상,하부면에 분사된 고온의 냉각수(W1)가 브러쉬롤(110)을 통과하여 강판(S)과 함께 진행하지 못하도록 한다.

즉 브러쉬롤(110)은 그 원주면의 회전방향이 강판(S)의 진행방향과는 반대 방향으로 이루어지기 때문에, 강판의 표면에서 강판과 함께 이동하는 비등막(P)의 기포(Pa)가 포함된 고온의 냉각수(W1)를 브러쉬롤(110)의 후방측으로 넘어가지 못하도록 제한하여 브러쉬롤(110)의 전방에 유지시킨다.

또한 이 과정에서 브러쉬롤(110)은 연질 솔(120)이 비등막(P)의 기포(Pa)에 접촉하면서 냉각수로부터 기포(Pa)를 제거시킨다.

한편 이와 같이 브러쉬롤(110)에 의해서 비등막(P)의 기포(Pa)가 포함된 고온의 냉각수(W1)가 표면으로부터 제거된 상태의 강판(S)은 브러쉬롤(110)의 직후방에 위치된 냉각노즐(20)로부터 곧바로 가장 저온의 냉각수(W2)를 직접 분사받게 되어 강판의 냉각효과가 더욱 촉진된다.

실제로 상기와 같이 브러쉬롤(110)의 전방측에 모여서 기포(Pa)가 제거되는 고온의 냉각수(W1)는 상기 브러쉬롤(110)의 전방에 배치된 냉각수 노즐(20)로부터 이미 분사되고 강판(S)과 열전달을 이룬 상태이어서, 브러쉬롤(110)에 도달하면 상대적으로 냉각수 노즐(20)로부터 직접 분사되는 저온의 냉각수(W2)보다 고온을 유지하게 된다.

따라서 이와 같이 강판상에서 강판과 함께 이동하는 고온의 냉각수(W1)는 브러쉬롤(110)에 의해서 비등막(P)의 기포(Pa)가 제거되면서 강판으로부터 제거되고, 대신 브러쉬롤(110)의 후단에서는 냉각수 노즐(20)로부터 직접 분사되는 저온의 냉각수(W2)를 강판(S)이 직접 받게 되어 강판(S)의 냉각속도가 촉진되는 것이다.

또한 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 브러쉬롤(110)이 장시간 가동으로 연질 솔(120) 부 분이 마모되는 경우, 이를 보상하기 위한 승강수단(150)을 구비한다.

상기 승강수단(150)은 브러쉬롤(110)의 양측단부에 각각 위치된 것으로서, 각각 유압 실린더(155)로 이루어지고, 상기 유압 실린더(155)의 로드(157)가 각각의 브러쉬롤(110)에 연결된 구동모터(140)와 베어링부재(130)들을 승하강시켜 강판 (S) 표면에 대한 브러쉬롤(110)의 위치를 상대이동시키게 된다.

따라서 상기 승강수단(150)은 브러쉬롤(110)의 외면에 형성된 연질 솔(120)이 마모되는 경우, 각각 브러쉬롤(110)들이 강판(S)측으로 근접하도록 위치이동시켜 연질 솔(120)이 강판(S)의 표면에 접촉하도록 하고, 비등막(P)의 기포(Pa)를 쉽게 제거할 수 있는 것이다.

한편 도 9a에는 상기 브러쉬롤(110')의 변형 구조가 도시되어 있다. 이와 같은 변형 구조의 브러쉬롤(110')은 다수의 연질 박판(120')을 외면에 형성한 구조이고, 강판(S)의 상,하부면에 일정 간격으로 접촉하도록 다수가 배치되어 있다.

그리고 각각의 브러쉬롤(110')은 구동모터(140)의 회전축(142)에 일단부가 연결되어 강판(S)의 진행방향 또는 그 반대의 방향으로 회전하면서 강판상의 비등막(P)을 제거시키는 구조이다.

이와 같은 브러쉬롤(110')은 바람직하게는 도 9b에 도시된 바와 같이, 다수의 연질 박판(120')들이 롤 길이방향으로 서로 엇갈려서 배치되어 강판(S)의 전체 면적으로부터 비등막(P)을 제거시키도록 배치된다.

따라서 이와 같은 구조는 상기에서 설명된 브러쉬롤(110)의 외면에 형성된 연질 솔(120)을 다수의 연질 박판(120')이 대신하여 동일한 비등막(P)의 기포(Pa) 제거효과를 갖는 것이다.

또한 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100)는 도 10a에 도시된 바와 같이, 상기 분사 노즐(20)의 사이에 커튼식 막이판(120")들을 추가 포함하여 일정한 간격으로 배치하고, 그 각각의 하단에는 다수의 노치(N)가 강판(S)의 폭방향으로 형성되어 강판(S)이 이송되면서 비등막 제거되는 구조이다.

이와 같은 커튼식 막이판(120")들은 전후로 노치(N)들을 엇갈려서 배치함으로써 강판(S)의 진행중에 강판(S)의 전체 면적으로부터 비등막(P)을 제거시켜 더욱 향상된 비등막(P) 제거효과를 갖는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진방법은 먼저 강판(S)을 냉각 베드(10)의 이송롤(5)을 통해 이송시키고, 강판의 표면에 냉각수(W)를 분사하여 강판을 냉각시키는 단계가 이루어진다.

이와 같은 냉각단계에서는 다수의 분사 노즐(20)들이 강판의 상부측에 일정 간격으로 배치되어 하향으로 냉각수를 분사시키고, 강판의 하부측에는 이송롤(5)의 사이사이에 다수의 분사 노즐(20)들이 배치되어 강판의 하부면에 냉각수를 상향으로 분사시키며, 강판(S)의 양측면에도 냉각수를 분사시켜 강판을 냉각시킨다.

그리고 다음으로는 상기 냉각 베드(10)로부터 냉각수를 냉각수 탱크(30)에서 수집하는 단계가 이루어진다. 이와 같이 강판의 냉각작용에 사용되었던 냉각수 는 냉각 베드(10)상에 수집되며, 냉각수(W)로부터 이물질이 걸러진 다음, 후속 공정의 냉각탑(40)으로 송출된다.

이와 같이 냉각탑(40)으로 이송된 냉각수는 냉각탑(40)에 의해서 냉각수의 온도가 낮춰지는 단계가 이루어지는데, 이때 냉각탑(40)은 다양한 방식으로 냉각수의 온도를 낮추어서 재차 강판(S)의 냉각에 재사용될 수 있도록 한다.

그리고 다음으로는 상기 냉각탑(40)에서 온도가 낮춰진 냉각수를 냉각수 수조(50)에서 저장하고 펌프(60)를 통해 분사 노즐(20)에 재공급하는 단계가 이루어진다. 이때 냉각수는 냉각탑(40)에 의해서 저온으로 냉각된 다음, 냉각수 수조(50)에 저온 상태로 저장되어 있다가 강판(S)의 냉각시, 펌프(60)를 통해 재차 강판(S)으로 분사되어 강판을 냉각시킨다.

이와 같은 과정에서 소모된 냉각수(W)는 냉각탑(40)으로부터 추가적으로 보충받거나, 별도의 보충수 라인(미 도시)을 통해서 외부로부터 제공받아서 사전에 결정된 냉각 속도로 강판(S)을 냉각시킨다.

또한 본 발명은 이와 같이 강판을 냉각시키는 과정에서, 강판의 냉각작용을 촉진시키기 위하여 강판의 표면에 브러쉬롤(110)을 접촉시켜 강판 표면에 형성된 비등막(P)의 기포(Pa)에 충격을 가하여 제거시키는 단계가 이루어진다.

이와 같은 비등막(P)의 기포(Pa) 제거 단계는 외면에 연질 솔(120)을 형성한 브러쉬롤(110)을 강판 표면상에서 회전시켜 냉각수에 형성된 비등막(P)의 기포(Pa)에 충격을 가하여 기포(Pa)를 발포 제거시킨다.

이때 브러쉬롤(110)은 강판의 상,하부면에 일정 간격으로 접촉하도록 다수가 배치되고, 그 외면이 강판 표면에 접촉하는 상태이며, 그 양단에는 각각 베어링부재(130)들을 통하여 회전가능하도록 각각 지지된 구조이다.

따라서 상기 강판(S)이 이송롤(5)에 의해서 전방으로 이동하게 되면, 강판의 전후면에 그 외면이 접촉하는 구조로 인하여, 자연스럽게 브러쉬롤(110)이 강판의 진행방향으로 회전하면서 강판의 표면을 덮고 있는 냉각수(W) 중에 포함된 비등막(P)의 기포(Pa)에 충격을 가하여 모든 기포(Pa)를 비등막(P)으로부터 터트려 제거시킨다.

결과적으로 브러쉬롤(110)을 통과한 냉각수에는 기포(Pa)가 제거된 상태이므로 비등막(P)이 형성되지 않아서 냉각수의 열전달 효과가 우수하게 되고, 강판(S)의 냉각이 촉진된다.

한편 이와 같은 브러쉬롤(110)은 구동모터(140)에 의해서 강판(S)의 진행방향과는 반대의 방향으로 회전하면서 강판상의 비등막(P)을 제거시킬 수 있는데, 이와 같이 브러쉬롤(110)의 회전방향이 반대로 이루어지게 되면, 고온의 냉각수(W1)가 브러쉬롤(110)의 후방측으로 넘어가지 못하도록 제한하고, 브러쉬롤(110)의 후방에서는 냉각노즐(20)로부터 곧바로 가장 저온의 냉각수(W2)가 직접 분사되도록 하여 강판(S)의 냉각효과를 더욱 촉진시킨다.

동시에 상기 브러쉬롤(110)은 강판의 진행방향과는 반대의 방향으로 회전하면서 연질 솔(120)이 비등막(P)의 기포(Pa)를 제거시킨다.

이와 같이 강판(S)은 도 7에 도시된 바와 같이, 브러쉬롤(110)에 의해서 비등막(P)의 기포(Pa)가 제거되면서 강판으로부터 고온의 냉각수(W1)는 제거되고, 대 신 브러쉬롤(110)의 후단에서는 냉각수 노즐(20)로부터 직접 분사되는 저온의 냉각수(W2)를 직접 받게 되어 강판(S)의 냉각속도가 현저하게 촉진되는 것이다.

그리고 상기 강판(S)의 표면에 브러쉬롤(110)을 접촉시켜 비등막(P)의 기포(Pa)를 제거시키는 단계는 브러쉬롤(110)의 외면에 형성된 연질 솔(120)이 마모되는 경우, 연질 솔(120)이 강판의 표면에 접촉하여 비등막(P)의 기포(Pa)를 제거하도록 승강수단(150)을 통해 상기 브러쉬롤(110)을 강판측으로 위치이동시키는 단계를 추가 포함한다.

상기 브러쉬롤(110)은 장시간 가동되면 연질 솔(120) 부분이 마모되는데, 이와 같은 경우에는 브러쉬롤(110)의 양측단부에 각각 위치된 승강수단(150)이 동작하여 브러쉬롤(110)의 위치를 이동시킨다. 이때 상기 승강수단(150)은 유압 실린더(155)로 이루어진 것이어서 브러쉬롤(110)에 연결된 구동모터(140)와 베어링부재(130)들을 승하강시켜 강판(S) 표면에 대한 브러쉬롤(110)의 위치를 상대이동시키게 된다.

따라서 상기 승강수단(150)은 브러쉬롤(110)의 외면에 형성된 연질 솔(120)이 마모되는 경우, 도 7의 우측에 도시된 바와 같이, 각각 강판(S) 측으로 브러쉬롤(110)들이 근접하도록 위치이동시켜서 연질 솔(120)이 강판의 표면에 접촉하도록 하고, 비등막(P)의 기포(Pa)를 쉽게 제거할 수 있도록 하는 것이다.

이와 같이 본 발명은 압연 및 열연 공정에서, 강판(S)의 냉각시에 강판 표면상에서 회전하는 브러쉬롤(110)에 의해서 강판 표면의 냉각수(W) 내에 존재하는 비등막(P)을 효과적으로 제거할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 냉각수에 의한 강판의 열전달을 촉진시켜 원하는 품질의 강판(S) 제품을 얻을 수 있고, 냉각수(W) 사용량을 크게 절감하여 냉각시스템의 가동에 필요한 비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 강판(S)의 냉각속도 및 냉각 효율이 크게 향상되므로 압연 및 열연 공정의 생산성 향상을 이룰 수 있는 것이다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

도 1은 제철소의 압연 및 열연 공정에 구비된 강판 냉각 시스템을 전체적으로 도시한 공정 설명도;

도 2는 본 발명에 따른 강판 열전달 촉진장치가 적용된 강판 냉각 시스템을 도시한 공정 설명도;

도 3은 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치가 강판에 적용된 구조를 도시한 사시도;

도 4는 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치가 강판 표면에서 냉각수 중의 비등막 기포를 제거하는 상태를 도시한 단면도;

도 5는 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치에 구비된 브러쉬롤이 강판 표면상에서 냉각수 중의 비등막 기포를 제거하는 상태를 도시한 설명도;

도 6은 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치에서 브러쉬롤이 구동모터에 연결되어 동작하는 구조를 도시한 단면도;

도 7은 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치에서 브러쉬롤이 구동모터에 연결되어 강판의 진행방향과는 반대의 방향으로 그 원주면이 회전하면서 비등막의 기포를 제거시키는 상태를 도시한 설명도;

도 8은 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치에서 브러쉬롤이 구동모터에 연결되고, 승강수단에 의해서 강판에 대한 상대 위치의 이동이 가능한 구조를 도시한 단면도;

도 9는 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치에 구비된 브러쉬롤의 변형 구조로서, a)도는 롤 외면에 길이방향으로 연질 박판을 다수 엇갈려서 장착한 구조를 도시한 사시도, b)도는 정면도;

도 10은 본 발명에 따른 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치에서 커튼식 브러쉬(고정식)를 노즐사이에 일정한 간격으로 배치하고 압연판이 이송되면서 비등막 제거되는 구조를 도시한 도면으로서, a)도는 사시도, b)도는 노치(notch)가 엇갈려서 배치된 구조를 도시한 설명도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1..... 강판 냉각시스템 5..... 이송롤

10..... 냉각 베드 14,34..... 배관

20..... 냉각수 노즐 30..... 냉각수 탱크

40..... 냉각탑 50..... 냉각수 수조

60..... 펌프 100.... 강판 열전달 촉진장치

110,110'..... 브러쉬롤 120".... 커튼식 막이판

120..... 연질 솔 120' ..... 박판

122..... 솔 가닥 130..... 베어링부재

140..... 구동모터 150..... 승강수단

155..... 유압 실린더 157..... 로드

P..... 비등막 Pa..... 기포

S..... 강판 W..... 냉각수

W1.... 고온의 냉각수 W2..... 저온의 냉각수

N..... 노치

Claims

제철소의 압연 및 열연 공정에서 강판을 냉각시키기 위하여 사용되는 냉각 시스템에 있어서,

강판(S)을 이송시키기 위한 다수의 이송롤(5)이 구비되고, 강판의 표면에 냉각수를 분사시켜 강판을 냉각시키도록 된 다수의 분사 노즐(20)이 구비된 냉각 베드(10);

상기 냉각 베드(10)로부터 수집된 냉각수를 저장하는 냉각수 탱크(30);

상기 냉각수 탱크(30)로부터 이송된 냉각수의 온도를 낮추는 냉각탑(40);

상기 냉각탑(40)에서 온도가 낮춰진 냉각수를 저장하고 펌프를 통해 분사 노즐(20)에 공급하는 냉각수 수조(50); 및

상기 강판의 표면에 접촉하여 회전하면서 강판 표면에 형성된 비등막(P)의 기포(Pa)에 충격을 가하여 제거시키는 브러쉬롤(110);을 포함하고, 상기 브러쉬롤(110)은 그 외면이 강판(S)의 표면에 접촉하여 회전하면서 강판 표면으로부터 냉각수(W) 중에 포함된 비등막(P)을 제거시키는 것임을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100).
제1항에 있어서, 상기 브러쉬롤(110)은 연질 솔(120)을 외면에 형성한 구조이고, 강판의 상,하부면에 일정 간격으로 접촉하도록 다수가 배치되고, 각각의 브러쉬롤(110)은 구동모터(140)의 회전축(142)에 일단부가 연결되어 강판(S)의 진행 방향 또는 그 반대의 방향으로 회전하면서 강판상의 비등막(P)을 제거시키는 것임을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100).
제2항에 있어서, 상기 브러쉬롤(110)은 각각 그 양측단부에 승강수단(150)을 구비하여 각각의 외면에 형성된 연질 솔(120)이 마모되는 경우, 각각 강판측으로 위치이동하여 연질 솔(120)이 강판의 표면에 접촉하고 비등막(P)의 기포(Pa)를 제거하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100).
제3항에 있어서, 상기 승강수단(150)은 브러쉬롤(110)의 양측에 각각 배치된 한쌍의 유압 실린더(155)로 이루어지고, 상기 유압 실린더(155)의 로드(157)가 승하강하여 강판(S)에 대한 브러쉬롤(110)의 위치를 이동시키는 것임을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100).
제1항에 있어서, 상기 브러쉬롤(110')은 다수의 연질 박판(120')을 외면에 형성한 구조이고, 강판의 상,하부면에 일정 간격으로 접촉하도록 다수가 배치되고, 각각의 브러쉬롤(110')은 구동모터(140)의 회전축(142)에 일단부가 연결되어 강판(S)의 진행방향 또는 그 반대의 방향으로 회전하면서 강판상의 비등막(P)을 제거시키는 것임을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100).
제5항에 있어서, 상기 브러쉬롤(110')은 다수의 연질 박판(120')들이 롤 길이방향으로 서로 엇갈려서 배치되어 강판(S)의 전체 면적으로부터 비등막(P)을 제거시키는 것임을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100).
제1항에 있어서, 상기 분사 노즐(20)의 사이에 커튼식 막이판(120")들을 추가 포함하여 일정한 간격으로 배치하고, 그 각각의 하단에는 다수의 노치(N)가 강판(S)의 폭방향으로 형성되어 강판(S)이 이송되면서 비등막 제거되는 것임을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100).
제7항에 있어서, 상기 커튼식 막이판(120")들은 전후로 노치(N)들을 엇갈려서 배치하여 강판(S)의 전체 면적으로부터 비등막(P)을 제거시키는 것임을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진장치(100).
제철소의 압연 및 열연 공정에서 강판을 냉각시키기 위한 방법에 있어서,

강판(S)을 냉각 베드(10)의 이송롤(5)을 통해 이송시키고, 강판의 표면에 냉각수(W)를 분사하여 강판을 냉각시키는 단계;

상기 냉각 베드(10)로부터 냉각수(W)를 냉각수 탱크(30)에서 수집하는 단계;

상기 냉각수 탱크(30)로부터 냉각탑(40)으로 냉각수를 이송시켜 냉각수(W)의 온도를 낮추는 단계;

상기 냉각탑(40)에서 온도가 낮춰진 냉각수를 냉각수 수조(50)에서 저장하고 펌프(60)를 통해 분사 노즐(20)에 재공급하는 단계; 및

상기 냉각수에 의한 강판(S)의 냉각 중에 상기 강판의 표면에 브러쉬롤(110)을 접촉시켜 강판 표면에 형성된 비등막(P)의 기포(Pa)에 충격을 가하여 제거시키는 단계;를 포함하여 강판(S) 표면으로부터 냉각수(W) 중에 포함된 비등막(P)을 제거시키고 냉각시키는 것을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진방법.
제9항에 있어서, 상기 강판(S)의 표면에 브러쉬롤(110)을 접촉시켜 비등막(P)의 기포(Pa)를 제거시키는 단계는 구동모터(140)에 위해서 상기 브러쉬롤(110)을 강판(S)의 진행방향 또는 그 반대의 방향으로 회전시켜서 강판(S)에 접촉시키고 비등막(P)을 제거하고, 고온의 냉각수(W1)가 브러쉬롤(110)의 후방으로 이동되는 것을 차단한 다음, 브러쉬롤(110)의 후방에서 새로운 저온의 냉각수(W2)를 공급하여 강판(S)을 냉각시키는 것임을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진방법.
제10항에 있어서, 상기 강판의 표면에 브러쉬롤(110)을 접촉시켜 비등막(P)의 기포(Pa)를 제거시키는 단계는 브러쉬롤(110)의 외면에 형성된 연질 솔(120)이 마모되는 경우, 연질 솔(120)이 강판의 표면에 접촉하여 비등막(P)의 기포(Pa)를 제거하도록 승강수단(150)을 통해 상기 브러쉬롤(110)을 강판측으로 위치이동시키는 단계를 추가 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 및 열연 공정에서의 강판 열전달 촉진방법.