KR20110114624A - 분무액에 의하여 이동 금속 벨트를 냉각하기 위한 방법 및 섹션 - Google Patents

분무액에 의하여 이동 금속 벨트를 냉각하기 위한 방법 및 섹션 Download PDF

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사이릴 끄라버로우라스
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Abstract

본 발명은 액체 또는 가스 및 액체로 이루어진 혼합물을 벨트상에 분무함으로써 연속 처리 라인의 냉각 섹션에서 이동 금속 벨트(B)의 냉각을 모니터하기 위한 방법에 관한 것으로서, 냉각은 냉각액의 온도, 속도 및 흐름 특성들을 포함하는 파라미터들에 의존하고, 상기 방법에 의하여, 뜨거운 벨트의 표면상에서의 증기막의 지역적 제거가 수행되거나 또는 수행될 수 있게 하여 벨트의 리댐퍼닝(redampening)을 유도하도록 하는 그러한 냉각 파라미터들이 있는 하나 이상의 영역이 결정되고; 그리고 벨트의 표면상의 증기막 내의 냉각을 유지하거나 복귀시키기 위해 이와 같이 결정된 영역(들)에 있는 냉각 파라미터로서 적어도 냉각액의 온도가 조정되고, 따라서 뜨거운 벨트에 접촉하는 냉각액의 과다가열을 초래한다.

Description

분무액에 의하여 이동 금속 벨트를 냉각하기 위한 방법 및 섹션{Method and section for cooling a moving metal belt by spraying liquid}
본 발명은 금속 스트립, 특히 담금질되거나, 아연도금되거나 또는 주석 스트립의 연속 처리를 위한 라인들의 냉각 섹션들을 개량하는 것에 관한 것이다.
금속 스트립의 연속 처리를 위한 라인은 특히 가열, 온도 유지, 냉각, 숙성(ageing) 등을 위한 섹션들로서 열 처리 스테이션들의 연속물로 구성된다.
본 발명은 연속 처리 라인들의 냉각 섹션들에 관한 것으로서, 특히 스트립상에 액체를 분무(spraying)하여 급속히 냉각하기 위한 섹션들에 관한 것이다.
냉각액은 일반적으로 물이며, 이 물은 예를 들어 물에서 용해된 산소 또는 미네랄 염들을 추출하기 위해 미리 처리될 수 있고, 그리고 열 교환을 개선하거나 또는 스트립의 산화를 제한하기 위해 첨가제들을 포함할 수 있다.
물을 사용하는 냉각은 기체 냉각으로 달성될 수 있는 냉각 기울기(slope)보다 더 높은 냉각 기울기를 달성할 수 있게 한다.
스트립의 냉각은 또한 기체 및 액체로 이루어진 혼합물을 스트립에 분무함으로써 달성될 수도 있다. 이런 경우에는, 가스는 대체로 미립자화(atomization)를 달성하여 스트립상에 액체의 분사를 성취하기 위한 캐리어 가스로서 제공된다. 사용되는 가스는 보통 질소이지만, 질소 및 수소의 혼합물, 또는 어떤 다른 가스로 이루어질 수 있다.
액체는 엷은 안개의 형태로 분무되거나 또는 치수가 큰 방울들로 미립자화되거나 또는 연속적인 액체의 형태로 분무될 수 있다.
발생되는 열 사이클에서, 스트립의 냉각은 스트립이 높은 온도, 예로서 750℃에 있을 때 시작될 수 있다. 스트립이 냉각액의 끓는 온도보다 더 높은 온도에 있을 때, 막 비등 또는 증기막 상황이 발생한다. 이러한 현상은 온열상태(calefaction)라고 부른다. 증기 층은 스트립과 물 사이의 열전달에 대하여 일종의 장애물을 일으키고 따라서 물에 의한 냉각의 유효성을 감소시킨다.
물을 예로 들면, 끓는 온도는 100℃에 가깝다. 끓는 온도는 물의 조성과 물 내의 첨가제의 양에 따라 몇 도만큼 변할 수 있다.
요약하면, 증기막(막 비등)의 상황에서, 가상 벽을 물을 사용하여 100℃로 냉각하는 것에 대하여 문제가 감소될 수 있다. 미립자화된 물의 온도는 그때 냉각의 강도를 제어하기 위한 1차(first-order) 파라미터로서, □ = h (100℃ - T 물 ℃).
온열 현상에 대하여, 스트립에 대한 임계 온도는 "린덴프로스트 온도(Lindenfrost temperature)"로서 알려져 있다. 이러한 임계 온도보다 높은 온도에 대해, 냉각은 증기막과 함께 발생하고, 따라서 냉각은 비효율적이지만 비교적 높은 동질성을 갖는다. 임계 온도에 가까운 온도의 낮은 값에 대해, 냉각의 유효성은 상당히 좋지만 오히려 혼돈상태이다. 이러한 경우에, 증기 층의 지역적 소멸{이때 용어 "리댐퍼닝(redampening)이 사용된다}이 있고, 동시에 열전달이 크게 증가한다. 급격한 온도 구배(gradient)는 스트립의 폭에 걸쳐 발생하고, 이는 스트립의 플라스틱 변형, 예를 들어 스트립의 폭에 걸쳐 중첩부들의 출현, 또는 불균질한 기계적 성질들을 발생시킬 수 있다.
이러한 임계 온도는 미립자화의 특성들, 미립자화된 액체의 온도 또는 냉각면의 성질 및 온도를 포함하는 여러 파라미터들에 의존한다.
주요 인자는 냉각액의 온도와, 미립자화 파라미터들, 즉 방울들의 속도 및 직경에 영향을 미친다.
본 발명의 목적은, 특히 폭 및/또는 길이에 걸쳐 중첩부들의 형성 또는 기계적 특성들의 실질적 차이들을 방지하기 위해 특히 금속 스트립의 균질한 냉각을 실행하는 것이다.
본 발명에 의하여, 액체 또는 가스 및 액체로 이루어진 혼합물을 스트립상에 분무하는 연속 처리 라인의 냉각 섹션에서 이동 금속 스트립의 냉각을 제어하는 방법으로서, 상기 냉각은 냉각 유체의 온도, 속도 및 흐름 특성들을 포함하는 파라미터들에 의존하는, 상기 제어 방법은,
- 증기막의 지역적 소멸이 뜨거운 스트립의 표면상에서 발생될 수 있거나 또는 발생되게 하여 상기 스트립의 리댐퍼닝(redampening)을 유도하도록 하는 그러한 냉각 파라미터들이 있는 하나 이상의 영역이 결정되고,
- 그리고 이와 같이 결정된 영역 또는 영역들에 있는 냉각 파라미터로서 적어도 냉각액의 온도가 조정되고, 상기 온도는 상기 스트립의 표면에서의 증기막의 냉각을 유지하거나 복귀시키기 위해 리댐퍼닝이 발생될 수 있거나 발생되는 영역에서 증가되고, 상기 증기막은 뜨거운 스트립에 접촉하는 냉각액의 온열 현상으로부터 초래되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 기본적으로 뜨거운 스트립에 접촉하는 냉각액의 온열 현상으로부터 초래되는, 스트립의 표면에서의 "증기막에 의하여" 냉각을 유지하기 위하여, 액체 또는 가스 및 액체로 이루어진 혼합물을 스트립상에 분무하는 연속 처리 라인의 냉각 섹션에서 이동 금속 스트립의 냉각을 제어하는 방법으로서, 스트립의 표면에서의 증기막에 의하여 냉각을 보존하거나 복귀시키기 위해 증기막의 지역적 소멸로부터 초래되는, 리댐퍼닝이 일어날 수 있거나 일어나고 있는 영역에서 냉각액의 온도를 증가시키는 것으로 이루어진다.
유리하게도, 조정된 다른 냉각 파라미터는 관련 영역 또는 영역들에서 냉각액의 방울들의 속도 및/또는 직경에 의하여 형성된 미립자화 파라미터로 이루어진다.
냉각 방법이 스트립의 이동 방향으로 배치된 복수의 연속적인 냉각 유닛을 갖는 냉각 섹션을 사용할 때, 냉각액의 온도는 냉각 섹션의 연속적인 2개의 냉각 유닛들 사이가 다르도록 조정될 수 있다.
스트립으로부터 추출된 열 흐름이 조절될 수 있도록 하기 위해 냉각액의 온도 및 유동률(flow rate)의 조합된 조정이 실행될 수 있다.
냉각액의 온도는 스트립의 폭에 걸쳐 조정될 수 있다. 냉각액을 분무하기 위한 복수의 유닛들은 상기 스트립의 폭에 걸쳐 분포되고, 각각의 분무 유닛을 위한 상기 냉각액의 온도 및 유동률은 상기 스트립의 폭에 걸쳐 조정된다.
냉각액의 온도는 가열과 비교되거나 또는 이전 온도의 유지와 비교되는 냉각으로부터 초래되는 온도 기울기의 변화를 제한하기 위해 냉각의 시작시에 조정될 수 있다.
냉각액의 온도는 상기 냉각액의 유동률의 변화를 제한하기 위해 목표 냉각 능력에 따라 조정될 수 있다.
유리하게도, 증기막의 지역적 소멸이 뜨거운 스트립의 표면상에서 발생될 수 있거나 또는 발생되게 하여 상기 스트립의 리댐퍼닝을 유도하도록 하는 그러한 냉각 파라미터들이 있는 상기 냉각 섹션 내의 하나 이상의 영역을 결정하기 위하여, 이전 테스트들 동안에:
- 작동 조건들이 변화되고,
- 상기 스트립의 리댐퍼닝이 발생되는 때를 관찰하고, 그리고 상기 냉각 섹션에서,
- 및, 모든 다른 작동 조건들은 변경되지 않고, 상기 냉각액의 온도는 리댐퍼닝을 제거하며 그리고 연구 중인 영역에 증기막이 있는 상황을 회복하는데 필요한 액체 온도를 형성할 수 있도록 하기 위해 리댐퍼닝이 발생하는 영역에서 점진적으로 상승된다.
상기 테스트들은 상기 냉각 섹션을 통해 증기막을 보존하거나 또는 그것이 불가능할 때에는 더 낮은 온도로 리댐퍼닝의 시작을 지연시키기 위해 상기 스트립이 이동하는 방향으로 다음 영역에서 반복될 수 있다.
유리하게도, 리댐퍼닝이 발생하는 시점과 리댐퍼닝이 발생하는 영역을 형성하기 위해, 상기 스트립의 횡단 온도 구배의 급격한 증가의 출현 및 증기막이 없는 상태에서 더 격렬한 냉각으로부터 초래되는 냉각 기울기의 중대한 불연속(discontinuity)의 출현은 리댐퍼닝이 일어날 수 있는 영역들에서 상기 스트립의 온도를 측정하기 위한 디바이스들에 의하여 결정된다.
상기 테스트들은 상기 스트립의 온도가 450℃ 내지 250℃ 사이에 있는 금속 스트립의 에지를 따라 배치된 영역에서 그리고 큰 온도 변화를 검출하기 위해 상기 스트립의 폭에 걸쳐 여러 지점들에서 수행되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상술한 방법을 실행하기 위해 연속 처리 라인의 냉각 섹션에 관한 것으로서, 상기 섹션은 액체 또는 가스 및 액체로 구성되는 혼합물을 금속 스트립에 분무하기 위한 유닛들을 갖고, 그리고 냉각 섹션은, 상기 스트립상에 냉각액을 분무하기 위한 적어도 하나의 유닛에 대해, 냉수 및 온수를 공급하기 위한 독립된 2개의 회로를 포함하는 냉각액 공급용 시스템을 갖고, 상기 각각의 회로는 조절 밸브를 구비하고 동일한 출구 덕트에 연결되고, 상기 혼합물의 유동률을 위한 제어기는 상기 출구 덕트에 제공되고, 또한 상기 혼합물의 온도를 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
공급 시스템은 필요한 온도에서 액체의 전체적인 목표 유동률을 달성하기 위해 냉수 및 온수의 유동률들의 비율을 조절할 수 있는 조절기를 가질 수 있고, 그리고 이것은 각각의 분무 디바이스를 위한 케이스(case)이다.
본 발명에 의하여, 냉각액의 온도는 필요한 열 흐름의 함수로서 그리고 스트립의 온도의 함수로서 조절될 수 있다.
따라서, 예를 들어 700℃의 스트립 온도에 의하여 냉각을 개시한 직후, 0℃에 가까울 수 있는 냉수가 분무되지만, 스트립이 더 낮은 온도, 예를 들어 450℃에 도달할 때, 물은 증기막 상황(막 비등)을 유지하기 위해 더 과열되어야 한다.
냉각의 말기(예를 들어 냉각의 개시 에서 35℃ 및 냉각의 말기에서 80℃)에서 더 과열된 물에 의하여, 본 발명은 증기막을 더 길게 보존하면서 냉각의 제어를 유지할 수 있게 한다. 이러한 물의 온도를 제어하는 것은 스트립의 폭에 걸쳐 물의 유동률의 조정과 조합될 수 있으며, 스트립 폭에 걸쳐 균질한 스트립 온도를 얻을 수 있게 한다.
린덴프로스트 온도를 계산함에 의한 결정은 많은 파라미터들이 온도에 영향을 미치기 때문에 매우 어렵다. 미립자화 파라미터들은 매우 중요하다. 따라서, 방울들의 크기, 방울들 사이의 거리, 방울들의 속도, 액체의 미립자화 온도, 미립자화 되는 가스의 비율 및 온도가 린덴프로스트 온도에 영향을 미친다. 또한 이것은 스트립의 온도, 표면 조도 및 방사율에 의하여 영향을 받는다. 스트립에 의해 교환되는 열의 흐름은 또한 결정적 인자이다. 사실, 린덴프로스트 온도는 액체의 방울이 그 방울의 증기화 온도에 도달하는 속도에 의존한다. 이것이 빠를수록, 라인데프로스트 온도가 낮아진다.
이런 현상의 복잡성 때문에, 임계 온도 또는 린덴프로스트 온도를 결정하는 것은 주로 실험의 문제이며, 이상적으로는 직접적으로 이것이 설치될 때의 플랜트의 문제이다.
테스트들에서, 리댐퍼닝이 발생하는 시점과 리댐퍼닝이 발생하는 영역을 형성기 위해 다른 수단들이 사용될 수 있다.
리댐퍼닝의 출현은 스트립의 횡단 온도 구배의 급격한 증가, 그리고 증기막이 나타나지 않은 경우에 더 강렬한 냉각으로부터 초래되는 냉각 기울기의 중대한 불연속을 일으킨다. 가장 단순한 방법은 리댐퍼닝이 일어날 가능성이 있는 영역, 예를 들어 스트립의 온도가 450℃ 내지 250℃ 사이에 있는 모서리를 따라 그리고 온도의 큰 변화를 검출하기 위해 스트립의 폭에 걸쳐 여러 지점들에 스트립의 온도를 측정하기 위한 디바이스들을 배치하는 것으로 이루어진다.
상기 테스트들로부터 라인상의 각 제조 방식에 대하여, 스트립의 리댐퍼닝을 방지하거나 지연시키기 위해 각 영역에서 필요한 냉각액의 온도를 나타내는 테이블들이 작성될 수 있다.
다음에 이러한 테이블들은 라인상의 제조 방식에 대하여 냉각액의 적절한 기준 온도를 각 영역에서 자동적으로 고려하도록 플랜트의 제어 및 명령 시스템내에 통합된다.
위에서 설명한 바와 같이, 스트립의 리댐퍼닝에 영향을 미치는 복수의 파라미터들은, 그러한 리댐퍼닝이 라인의 정상 제조 중에 예상치 않은 영역에서 발생한다는 것을 의미한다. 본 발명에 의하여, 냉각액의 온도는 다음의 영역에 이를 때까지 리댐퍼닝을 지연시키기 위해 문제있는 영역에서 조작자에 의하여 증가된다. 리댐퍼닝이 발생하는 영역에 따라, 조작자는 또한 리댐퍼닝의 개시를 더욱 지연시키기 위해 다음 영역 또는 영역들에서 냉각수의 온도를 미리 증가시킬 수 있다. 적용되어야 할 온도의 상승은 설치 테스트 동안에 미리 예를 들어 5℃만큼 정해질 것이다. 또한 이것은 조작자에 의하여 조정될 수도 있다.
영역에서의 냉각액의 온도 증가는 라인의 속도를 감소키지 않고 스트립의 목표 온도 기울기를 유지하기 위해 미립자화 파라미터들을 한번 더 조정함에 의하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 이 영역에서 냉각수의 유동률이 증가될 수 있다. 물의 유동률 증가는 스트립이 냉각 영역을 빠져나갈 때 스트립의 기준 온도에 도달시키기 위해 라인의 제어 및 명령 시스템에 의하여 자동적으로 실행될 수 있다. 다시, 최적 세팅들은 라인이 설치될 때 또는 작동 중의 시행작오에 의하여 규정될 것이다.
본 발명의 상기 설명은 증기막 모드를 보존하기 위해 냉각액의 온도의 조정에 해당한다. 일정한 액체 온도에서 이러한 결과를 달성하기 위한 다른 수단은, 방울들의 크기와, 방울들이 스트립에 부딪치는 속도를 변경하는 것으로 이루어진다.
냉각액이 가스에 의하여 미립자화되는 경우에, 방울들의 속도 및 직경은 가스의 비율을 변경함에 의하여 조정될 것이다.
냉각액이 가스 없이 미립자화되는 경우에, 방울들의 속도 및 직경은 액체를 미립자화 하기 위한 오리피스에서 노즐을 기계적으로 변경함에 의하여 조정될 것이다.
냉각액의 온도를 최적화하기 위한 상술한 바와 같은 동일한 작동 모드는 테스트들을 이용하여 실험적으로 미립자화 파라미터들을 결정하는데 사용된다.
증기막을 보존하기 위해 냉각액의 온도 변화와 미립자화 파라미터들의 변화를 조합할 수 있다는 것을 용이하게 이해될 것이다.
본 발명의 방법에 의하여, 냉각액의 온도, 그리고 미립자화 파라미터들, 즉 방울들의 속도 및 직경은, 스트립의 표면에서 증기막으로 냉각을 보존하거나 회복시키기 위해 증기막의 지역적 소멸로부터 초래되는, 리댐퍼닝이 발생할 수 있거나 발생하는 영역에서 조정될 수 있다.
물의 분무를 이용하여 냉각하기 위한 플랜트들에서, 냉각을 제어하기 위한 주요 파라미터는 일반적으로 kg/m2/s 로 표현되는 물의 유동률의 밀도이다. 가스가 분무 매체로서 사용될 때, 이것은 본질적으로 가스의 유동률을 조절하는 것이 아니다. 분무 디바이스에 따라, 가스의 유동률은 자연적으로 물의 유동률과 일치한다. 다른 실례에 따라 가스의 유동률은 일정하게 유지된다.
상술한 장치들과는 다르게, 본 발명은 다른 장치들의 일정한 수로 이루어지며, 이들은 첨부 도면을 기초하여 실시예의 도움을 받아 아래에 명백하게 설명될 것이며, 제한할 의도는 없다.
도 1은 냉각액을 분무하기 위한 유닛을 제공하기 위한 본 발명에 따른 구조의 도면.
도 2는 본 발명에 의한 냉각 섹션을 바르게 세운 사시도.
도 3은 스트립의 폭에 걸쳐 분포되어 있는 냉각 유닛들을 갖는 대안 실시예의 도 2와 유사한 도면.
도 4는 스트립의 폭 및 길이에 걸쳐 분할되어 있는 냉각 유닛들을 갖는 대안 실시예의 도 3과 유사한 도면.
도 5는 냉각 섹션의 하나의 실례를 든 개략적인 수직단면도.
도 1은 수직방향으로 하향 이동하는 냉각될 스트립(B)상에 액체를 분무하기 위한 유닛(DⅠ... DⅢ)(도 2)에 대하여 본 발명에 의하여 냉각액을 공급하는 시스템(A)의 실시예의 도면이다. 각각의 유닛(DⅠ... DⅢ)은 시스템(A)과 연결되어 있다.
시스템(A)은 냉각수의 유동률 및 온도를 제어한다. 시스템(A)의 구조는 냉수(1) 및 온수(2)를 공급하기 위한 독립된 2개의 회로를 포함하고, 각각의 회로에는 제각기 조절밸브(CV1, CV2)가 장착되고 동일한 배출 덕트(3)에 연결되어 있다. 혼합물을 위한 유동률 제어기(CD)는 혼합물을 위한 온도 제어기(TE)와 같이, 덕트(3)에 제공된다. 조절기(R)는 필요한 온도에서 액체의 전체 목표 유동률을 달성하기 위해 냉수 및 온수의 유동률의 비율을 조정할 수 있게 하고, 그리고 또한 냉각 유닛(DⅠ, DⅡ, DⅢ)(도 2)이라고도 부르는 각 분무 유닛에 대해서 그렇게 조정할 수 있게 한다.
도 2 내지 도 5에서, 각 냉각 유닛에 의해 미립자화 되는 액체 방울들은 전체적으로 프리즘시트의 형태로 도시되어 있고, 상기 프리즘시트의 베이스는 스트립(B)상에 배치되는 반면에, 대향한 모서리는 냉각 유닛의 액체 배출 노즐들에 해당한다.
본 발명에 의하여 미립자화된 물의 온도의 제어 및/또는 미립자화 파라미터들의 제어는 미립자화된 물의 유동률을 제어하기 위한 보조 수단을 구성한다. 이러한 수단들은 냉각을 더욱 융통성 있게 그리고 더욱 균질하게 만든다.
본 발명에 의하여, 냉각액의 온도 및/또는 미립자화 파라미터들은 스트립이 이동하는 방향에서 연속적인 2개의 냉각 유닛(DⅠ, DⅡ, DⅢ)(도 2)들 사이에서 다르게 되도록 조정된다.
본 발명에 의한 디바이스는 냉각 디바이스를 길이방향으로 냉각 유닛(DⅠ, DⅡ, DⅢ)(도 2)들로 분할함으로써 냉각 섹션의 길이에 걸쳐 미립자화된 물의 온도 및/또는 미립자화 파라미터들을 제어할 수 있게 한다. 각각의 영역에서, 냉각 유닛은 스트립의 각 측면(DⅠ, D'Ⅰ, ... DⅢ, D'Ⅲ)상에 제공된다. 각각의 냉각 유닛은 액체의 온도 및/또는 다른 영역들의 것과는 독립되어 분사기의 노즐을 조절하기 위한 수단을 갖는다.
또한 본 발명에 의한 디바이스는 도 3에 도시된 바와 같이 냉각 디바이스를 폭방향으로 분할된 냉각 유닛들(DⅠa, DⅠb, ... DⅠe)로 분할함으로써 냉각 섹션의 폭에 걸쳐 미립자화된 물의 온도를 제어할 수 있게 하고, 상기 냉각 유닛들 각각은 다른 영역들의 것과 분리되어 있는 액체의 온도를 조절하기 위한 수단을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따라서, 시스템(A)을 형성하는 온도-조절 수단은 온수 네트웍 및 냉수 네트웍으로부터 공급되는 온수/냉수 믹서 꼭지(faucet)이다. 믹서 꼭지는 기준 온도에 따라 냉수 및 온수의 유동률들의 비율을 조정한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 온도-조절 수단은 냉각액과 다른 유체, 예로서 공기 또는 물 사이의 열 교환이다.
또한 스트립의 폭에 걸쳐 열 균질성에 작용하기 위해 미립자화된 물의 온도 및/또는 미립자화 파라미터들을 횡방향으로 제어할 수 있다. 따라서 냉각액의 온도 및/또는 미립자화 파라미터들은 스트립의 전체 폭에 걸쳐 증기막을 유지하기 위해 그리고 열교환의 레벨을 제어하기 위해, 스트립의 폭에 걸쳐 조정되고, 예를 들어 액체의 일정한 유동률이 조정된다.
도 3은 스트립의 폭에 걸쳐 5개의 독립된 냉각 유닛들을 가지며, 냉각액의 온도의 상기 횡방향 조절을 위한 본 발명에 의한 실시예의 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 냉각액의 온도의 이러한 횡방향 조절은 냉각 섹션의 모든 지점에서 스트립의 냉각 파라미터들을 조정함으로써 더욱 융통성 있는 조절을 달성하기 위해 스트립의 길이에 걸쳐 실행될 수 있다.
또한 본 발명은 냉각 곡선이 냉각 섹션을 따라서 스트립의 폭의 각 지점에 있는 목표 곡선이 되도록 하는 냉각 방법에 관한 것이다.
또한 물의 온도의 조정은 냉각 개시에 형성되는 중첩부들(folds){냉각 버클(buckle)}의 위험을 제한할 수 있다. 이러한 위험은 스트립이 가열 섹션 또는 온도 유지 섹션으로부터 급속한 냉각 섹션으로 지나갈 때 스트립의 열 경로의 기울기에서의 큰 불연속으로부터 초래될 수있다. 특허 FR 2802552호(또는 특허 US 6464808)는 이러한 문제를 더욱 상세히 설명하고 있다.
냉각이 바로 시작되는 물의 온도를 예를 들어 80℃로 증가시킴에 의하여, 본 발명은 스트립의 초기 냉각을 제한할 수 있고 따라서 기울기의 더 작은 불연속의 결과로서 중첩부들(냉각 버클)의 형성의 위험을 제한한다.
따라서 본 발명은 액체 또는 가스 및 액체로 이루어진 혼합물을 스트립상에 분무하는 연속 처리 라인의 냉각 섹션에서 이동 금속 스트립의 냉각을 제어하는 방법으로서,냉각액의 온도는 냉각으로부터 초래되는 온도 기울기의 변화를 제한하기 위해 가열과 비교되거나 또는 이전 온도의 유지와 비교되며 냉각의 시작시에 조정되는 제어 방법에 관한 것이다.
냉각액의 동일한 유동률을 위하여, 본 발명에 의하여 예를 들어 40℃ 에서 60℃로 증가시키는 것은 더 작은 흐름으로 냉각을 가능하게 하며, 이것은 더 작은 냉각 기울기들을 갖는 사이클들을 허용하고, 냉각 섹션의 가요성을 증가시킬 수 있게 한다.
냉각액의 온도 및 유동률의 조합된 조정은 스트립으로부터 추출된 열 흐름을 조절할 수 있게 한다.
본 발명에 의하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각액의 온도 및 유동률은 스트립의 냉각 속도가 조정되는 더 넓은 범위로부터 오는 유익을 취함으로써 플랜트의 융통성을 증가시키기 위해, 스트립의 폭 및 길이에 걸쳐 조정된다. 냉각 유닛들은 폭방향(첨자 a, ... e) 및 길이방향(로마자 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ)으로 개발 유닛들(DⅠa, ...DⅢe)로 분할된다.
또한 본 발명에 의하여, 스트립의 폭에 걸쳐 냉각 능력의 조정으로부터 초래되는 스트립의 폭에서의 온도 프로파일을 제어하는 것은 스트립 중심에 대하여 길거나 짧은 모서리들을 생성함으로써 운반 롤러들에 걸쳐 스트립의 안내를 향상시킬 수 있게 한다.
스트립의 폭에 걸쳐 냉각 능력의 조정으로부터 초래되는 스트립의 폭에서의 온도 프로파일을 제어하는 것은 스트립 중심에 대하여 모서리들의 길이를 제어함으로써 스트립의 평탄성을 향상시킬 수 있게 한다.
스트립의 폭에 걸쳐 냉각 능력의 조정으로부터 초래되는 스트립의 폭에서의 온도 프로파일을 제어하는 것은 스트립 중심에 대하여 모서리들의 길이를 제어함으로써 스트립의 안정성을 향상시킬 수 있게 한다.
유리하게도, 냉각 섹션의 길이에 걸쳐 그리고 스트립의 폭에 걸쳐 냉각 능력의 조정은 수학적 모델들을 사용하는 계산기에 의하여 라인의 제어 및 명령 시스템(도시 안 됨)에 의해 실시간으로 수행되며, 상기 수학적 모델들은 스트립과 냉각섹션에서의 환경과 하류측에 배치된 섹션에서의 환경 사이의 열교환의 진행을 고려한다. 계산기는 다른 시스템들(A)의 조절밸브들(CV1, CV2)에게 명령한다.
또한 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 스트립의 폭과 길이 모두를 가로질러 냉각 디바이스를 복수의 유닛들로 분할하는 것으로 이루어진다. 각각의 유닛은 다른 유닛들과는 독립적으로 냉각액의 온도 및 유동률 및/또는 미립자화 파라미터들을 변화시키는데 필요한 장치를 구비하고 있다.
냉각 유닛들(DⅠ, ... DⅢ)의 치수는 냉각 섹션을 따라가며 달라질 수 있는데, 즉 온열 현상을 더 양호하게 제어하도록 온열 현상이 불안정하게 될 수 있는 냉각 섹션의 부분에서 더 작은 치수를 갖는다. 이 부분에서, 냉각 유닛들의 길이는 스트립이 이동하는 방향으로 더 작아질 수 있다. 냉각 유닛들의 폭은 또한 스트립의 폭에 대하여 거기에서 감소될 수 있다.
가스 및 액체로 이루어지는 혼합물을 사용하는 냉각의 경우에, 각 유닛은 가스의 유동률 및 액체의 유동률을 변화시킬 수 있는 2개의 제어수단을 구비할 수 있다.
각 유닛은 또한 온열 현상에 영향을 미치기 위해 또 냉각 능력을 변화시키기 위해 가스, 액체 또는 가스 및 액체로 이루어진 혼합물의 온도를 변화시킬 수 있는 디바이스를 구비할 수 있다. 냉각 매체의 이러한 온도 변화는 플랜트의 조절 융통성을 증가시키기 위해 냉각 매체의 일정한 유동률에 대해 달성될 수 있고 또는 냉각 매체의 유동률의 변화와 조합될 수 있다.
연속 라인의 생산 능력은 스트립의 치수, 특히 스트립 두께에 의존하며 또한 열 사이클에 의존하는 큰 비율들 내에서 변화된다.
생산 레벨에 따라, 분무된 물의 유동률은 따라서 크게 변할 수 있으며, 이것은 유동률을 제어하기 위한 수단의 제한된 융통성 때문에 크고 작은 유동률들에 대하여 제어를 어렵게 만들 수 있다. 물의 유동률을 조절하는 정밀도를 증가시키기 위해, 또한 본 발명은 물의 유동률의 변화 진폭을 제한하도록 냉각액의 온도를 변화시키는 것으로 구성된다.
따라서, 본 발명에 의하여, 매우 큰 냉각 흐름을 필요로 하는 대규모 생산에 대해서, 냉수는 물의 유동률을 제한하도록 미립자화될 것이지만, 소규모 생산에 대해서는, 예를 들어 작은 두께에 대해서, 약간 과열된 물이 물의 필요한 유동률을 작게 상승시키도록 미립자화될 것이다.
따라서 본 발명은 냉각액의 유동률의 변화를 제한하도록 목표 냉각 능력에 따라 조정되는 액체의 온도에 의하여 액체 또는 가스 및 액체로 이루어진 혼합물을 스트립에 분무하는 연속 처리 라인에서 이동 금속 스트립의 냉각을 제어하는 방법에 관한 것이다.
도 5에 도시되고 아래에 요약된 실시예는 본 발명에 의하여 냉각수의 온도 변화를 만들어내고;
- 냉각의 개시에서(영역 DⅠ, D'Ⅰ), 스트립에서 중첩부들(냉각 버클)이 형성되는 위험을 제한하도록 금속 스트립은 750℃에 있고, 미립자화된 물은 80℃에 있으며,
- 다음에 미립자화된 물은, 스트립의 온도가 린덴프로스트 온도보다 상당하게 큰 영역(DⅡ, DⅢ, DⅣ; D'Ⅱ, D'Ⅲ, D'Ⅳ)을 통해 급속한 냉각을 달성하도록 40℃에 있으며,
- 및 다음에, 스트립의 온도가 린덴프로스트 온도에 가까운 임계 영역(DⅤ, DⅤ') 또는 전이 영역에서, 물의 온도는 증기막을 가능한 오랫동안 보종하도록 80℃로 되고,
- 그리고 끝으로, 스트립의 온도가 린덴프로스트 온도보다 작은 영역(DⅥ, D'Ⅵ)에서, 물의 온도는 냉각의 말기에서 스트립의 필요한 온도(60℃)에 신속하게 도달되도록 40℃로 복귀한다.

Claims (14)

  1. 액체 또는 가스 및 액체로 이루어진 혼합물을 스트립상에 분무하는 연속 처리 라인의 냉각 섹션에서 이동 금속 스트립(B)의 냉각을 제어하는 방법으로서, 상기 냉각은 냉각 유체의 온도, 속도 및 흐름 특성들을 포함하는 파라미터들에 의존하는, 상기 제어 방법에 있어서,
    - 증기막의 지역적 소멸이 뜨거운 스트립의 표면상에서 발생될 수 있거나 또는 발생되게 하여 상기 스트립의 리댐퍼닝(redampening)을 유도하도록 하는 그러한 냉각 파라미터들이 있는 하나 이상의 영역들이 결정되고,
    - 그리고 이와 같이 결정된 영역 또는 영역들에 있는 냉각 파라미터로서 적어도 냉각액의 온도가 조정되고, 상기 온도는 상기 스트립의 표면에서의 증기막의 냉각을 유지하거나 복귀시키기 위해 리댐퍼닝이 발생될 수 있거나 발생되는 영역에서 증가되고, 상기 증기막은 뜨거운 스트립에 접촉하는 상기 냉각액의 온열 현상으로부터 초래되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    냉각 파라미터로서, 냉각액의 방울들의 속도 및/또는 직경에 의하여 형성되는 분무 파라미터가 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스트립이 이동하는 방향으로 배열된 복수의 연속적 냉각유닛들(DⅠ, DⅡ, DⅢ)을 갖는 냉각 섹션을 사용하며,
    상기 냉각액의 온도는 상기 냉각 섹션의 연속하는 2개의 냉각유닛들 사이에서 다르게 되도록 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트립으로부터 추출된 열 흐름이 조절될 수 있도록 하기 위해 상기 냉각액의 온도 및 유동률의 조합된 조정이 실행되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각액의 온도는 상기 스트립의 폭에 걸쳐 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉각액을 분무하기 위한 복수의 유닛들(DⅠa... DⅠe)은 상기 스트립의 폭에 걸쳐 분포되고, 각각의 분무 유닛을 위한 상기 냉각액의 온도 및 유동률은 상기 스트립의 폭에 걸쳐 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각액의 온도는 가열과 비교되거나 또는 이전 온도의 유지와 비교되는, 냉각으로부터 초래되는 온도 기울기의 변화를 제한하기 위해 냉각의 시작시에 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각액의 온도는 상기 냉각액의 유동률의 변화들을 제한하기 위해 목표 냉각 능력에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    증기막의 지역적 소멸이 뜨거운 스트립의 표면에서 발생될 수 있거나 또는 발생되게 하여 상기 스트립의 리댐퍼닝을 유도하도록 하는 그러한 냉각 파라미터들이 있는 상기 냉각 섹션 내의 하나 이상의 영역들을 결정하기 위하여, 이전 테스트들이 수행되고, 상기 수행 중에:
    - 작동 조건들이 변화되고,
    - 상기 스트립의 리댐퍼닝이 발생되는 때를 관찰하고, 그리고 상기 냉각 섹션에서,
    - 및, 모든 다른 작동 조건들은 변경되지 않고, 상기 냉각액의 온도는 리댐퍼닝을 제거하며 그리고 연구 중인 영역에 증기막이 있는 상황을 회복하는데 필요한 상기 액체 온도를 형성할 수 있도록 하기 위해 상기 리댐퍼닝이 발생하는 영역에서 점진적으로 상승되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 테스트들은 상기 냉각 섹션을 통해 증기막을 보존하거나 또는 그것이 불가능할 때에는 더 낮은 온도로 리댐퍼닝의 시작을 지연시키기 위해 상기 스트립이 이동하는 방향으로 다음 영역에서 반복되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    리댐퍼닝이 발생하는 시점과 리댐퍼닝이 발생하는 영역을 형성하기 위해, 상기 스트립의 횡단 온도 구배의 급격한 증가의 출현 및 증기막이 없는 상태에서 더 격렬한 냉각으로부터 초래되는 냉각 기울기의 중대한 불연속의 출현은 리댐퍼닝이 일어날 수 있는 영역들에서 상기 스트립의 온도를 측정하기 위한 디바이스들에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스트들은 상기 스트립의 온도가 450℃ 내지 250℃ 사이에 있는 금속 스트립의 에지를 따라 배치된 영역에서 그리고 큰 온도 변화들을 검출하기 위해 상기 스트립의 폭에 걸쳐 여러 지점들에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 의한 방법을 실행하기 위해 연속적 처리 라인의 냉각 섹션으로서, 액체 또는 가스 및 액체로 구성되는 혼합물을 금속 스트립에 분무하기 위한 유닛들(DⅠ, DⅡ, DⅢ)을 갖는 상기 냉각 섹션에 있어서,
    상기 냉각 섹션은 상기 스트립상에 냉각액을 분무하기 위한 적어도 하나의 유닛에 대해, 냉수(1) 및 온수(2)를 공급하기 위한 독립된 2개의 회로들을 포함하는 냉각액 공급용 시스템(A)을 갖고, 상기 각각의 회로에는 조절 밸브(CV1, CV2)가 설치되고 동일한 출구 덕트(3)에 연결되고, 상기 혼합물의 온도(TE)를 위한 제어기뿐아니라, 상기 혼합물의 유동률(D)을 위한 제어기가 상기 출구 덕트(3)에 제공되는 것을 특징으로 하는 냉각 섹션.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공급 시스템(A)은 필요한 온도에서 상기 액체의 전체적인 목표 유동률을 달성하기 위해 냉수 및 온수의 유동률들의 비율을 조절할 수 있는 조절기(R)를 갖고, 그리고 이것은 각각의 분무 디바이스(DⅠ, DⅡ, DⅢ)를 위한 케이스인 것을 특징으로 하는 냉각 섹션.
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