KR20120098492A - 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법 및 디스케일링 장치 - Google Patents

열간압연 고압 유체 디스케일링 방법 및 디스케일링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법 및 디스케일링 장치에 관한 것이다. 장치는 적어도 하나의 디스케일링 유닛을 포함하며, 상기 디스케일링 유닛의 주 파이프 헤더의 축 방향 및 롤링 스톡의 운송방향은 교차한다. 상기 주 파이프 헤더는 제트 유체를 공급하는데 사용된다. 디스케일링 유닛의 다수의 노즐들은 주 파이프 헤더에 배열되고, 상기 노즐들은, 롤링 스톡 운송방향에 대향하는 방향으로 지향되며, 충격영역이 형성되도록 롤링 스톡의 표면 상에 유체를 분출한다. 인접한 충경영역들은 본질적으로 서로 평행하며 롤링 스톡의 표면 상에 교호 패턴으로 나타난다. 길이방향을 따라 충격영역들의 중심선은 특정거리(specific distance) 만큼 떨어져 이격되며, 상기 중심선은 본질적으로 롤링 스톡의 운송방향에 수직하다. 인접한 노즐들로부터의 제트 스프레이들의 되튐에 의해 야기되는 간섭이 감소된다. 따라서, 디스케일링 질은 향상되는데, 즉 제품의 표면에 스케일이 압연되는(roll-in-scale)것이 감소되어 제품 표면의 질이 향상된다.

Description

열간압연 고압 유체 디스케일링 방법 및 디스케일링 장치{HOT ROLLING HIGH-PRESSURE FLUID DESCALING METHOD AND DESCALING APPARATUS}
본 발명은 디스케일 방법 및 디스케일 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스틸 스트립, 스트링 플레이트, 형강(shaped steel), 스틸 바아, 와이어 로드(wire rod), 등의 압연과 같은 열간압연 공정에서, 디스케일링을 목적으로, 반가공 제품(롤링 스톡이라 칭한다) 표면 상의 스케일을 제거하도록 적용되는 고압 유체의 디스케일 방법 및 디스케일 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 롤링 스톡(rolling stock) 표면의 스케일(scale)은, 스틸 스트립(steel strip) 또는 스틸 플레이트(steel plate)와 같은 종래의 열간압연 공정에서 스케일이 압연되는 ( rolled - in - scale ) 결점을 방지하도록 압연 이전에 제거되어야만 한다. 따라서, 고압 유체(high-pressure fluid) 디스케일링 장치는 보통 압연기계(rolling machine) 이전에 배열된다.
도 1(a)는, 종래의 고압 유체 디스케일링 장치의 노즐의 분출에 의해 형성된 충격영역들(impact regions)의 개략도를 도시한다; 도 1(b)는 디스케일링 장치의 배열의 개략도를 도시한다; 도 1(c)는 종래의 고압 유체 디스케일링 장치의 측면도를 도시한다; 도 1(a)에서, B는 제트 폭(jet width), E는 노즐 거리(nozzle distance), O는 겹침부(overlapping), γ는 헤더 축(header axis)에 대한 노즐의 오프셋 앵글(offset angle)이다. 도 1(b)에서,α는 노즐 스프레이 앵글이며, 도 1(c)에서, β는 경사(안내) 각(inclination(lead) angle)이다.
도 1(a) 내지 도 1(c)에 도시된 바와 같이 종래의 디스케일링 장치에서, 경사 각 β는, 스틸 스트립 또는 스틸 플레이트와 같은 롤링 스톡(rolling stock)에 있어서 스케일이 압연되는 결점을 방지하도록 스케일이 위쪽으로(up-stream) 이르게 한다. 바꾸어 말하면, 일반적인 종래의 디스케일링은 스케일을 롤링 스톡의 운송방향에 대해 멀리 씻어내며, 경사 각 β는 일반적으로 약 15°이다.
도 2는 도 1(b)의 A-A' 단면을 도시하는데, 종래의 인접 노즐의 제트 스프레이(jet spray)의 겹침부에 대한 것이다; 도 3은 종래 노즐의 제트 스프레이의 되튐(rebounding)을 도시하는데, 여기에서Ｘ는 되튐에 의한 발산 각(diverging angle)이다; 도 4는 두개의 인접한 충격영역의 침식 실험(erosion experiment)에 있어 알루미늄 플레이트의 사용(usage)을 도시하는데, 여기에서 G는 빈 영역(blank region)의 폭 이고, W는 침식되어진 이후의 연화 영역(softened region)의 폭 이다.
도 1(a) 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐(11)의 제트 커튼(12,13,jet curtains)은, 서로간에 간섭이 방지되도록 오프셋 앵글 γ에 의해 분기되며, 이로 인해 디스케일링의 균일성이 감소한다. 연속된 노즐(11)에 의해 분출되는 제트 커튼(12,13)에 의해 형성된, 롤링 스톡(10,rolling stock)의 표면 상의 충격영역(14,15,impact regions)은 스케일을 고르게 제거하기 위해 부분적으로 겹쳐진다. 그러나, 테스트 플레이트로 알루미늄 플레이트를 사용하여 반복적으로 시행하는 침식 테스트(erosion test)에서, 테스트 결과들은 예상되지 않는다. 도 4에서 드러난 것처럼, 인접 노즐(11)의 충격영역(14,15)은 겹쳐지지 않아서 빈 영역(G,blank region)이 발생하고, 거기에는 침식 효과(erosion effect)도 없게 된다.
상기 빈 영역(G,blank region)은, 도 2에 도시된 바와 같이 겹침 영역(overlapped region)보다 앞의 제트 커튼(12)을 방해하는, 겹침 영역의 뒤쪽의 제트 커튼(13)에서 되튀는 유체(16) 때문에 주로 발행한다. 제트 커튼(12,jet curtain)의 일부분은 알루미늄 테스트 플레이트 상의 겹침 영역에 효과적으로 도달할 수 없다; 따라서 충격력(impact force)은 훨씬 감소된다. 다른 중요한 이유는, 되튐 유체는 양측을 향해서 퍼지는 경향이 있어서 압력(반작용)이 줄어든다. 결과적으로, 되튐 유체(16,rebounding fluid)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 바깥쪽으로 분기될 것이다.
빈 영역(G)에는 단지 약간의 자국(mark) 만 나타난다. 연화 영역(W,softened region)에서, 거친 면이 알루미늄 테스팅 플레이트 상에 형성되지만, 침식 자국(erosion mark)의 폭 및 깊이는 더 좁아지고 얕아 지게 된다. 바꾸어 말해, 충격력 또는 디스케일링 효과(descaling effect)는, 인접하는 노즐로 부터의 제트 스프레이들의 되튐에 의해 야기되는 간섭으로 인해 줄어든다.
빈 영역(G) 및 연화 영역(W)의 존재는, 적절하게 배열되지 않은 종래의 고압 유체 디스케일링 노즐(11)에 나타나는데, 이것이 스케일이 압연되는 주요 이유 중 하나이다. 그러나, 종래의 기술을 고려하면, 그 문제들은, 노즐(11)의 적절하지 않은 배열로 종종 간주되거나, 디스케일링 장치의 적절하지 않은 배열로 간주되고, 충격 영역(14 및 15)의 불충분한 겹침을 야기한다.
따라서, 열간압연 공정에서 인접하는 노즐의 제트 커튼으로부터 출현하는 되튐 유체가 있는 겹침 영역 상에서의 간섭을 줄이는 고압 유체 디스케일링 방법 및 장치를 제공하는 것은 획기적인 것이다.
본 발명의 목적은, 스틸 스트립, 스트링 플레이트, 형강(shaped steel), 스틸 바아, 와이어 로드(wire rod), 등의 압연과 같은 열간압연 공정에서, 디스케일링을 목적으로, 반가공 제품(롤링 스톡이라 칭한다) 표면 상의 스케일을 제거하도록 적용된 고압 유체의 디스케일 방법 및 디스케일 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 열간압연 공정에 적용되는 고압 유체 디스케일링 방법 및 장치를 지향하며, 상기 장치는, 적어도 하나의 디스케일링 유닛을 포함하는데, 상기 적어도 하나의 디스케일링 유닛(descaling unit)은 주 파이프 헤더(main pipe header) 및 다수의 노즐들(nozzles)을 포함하며, 롤링 스톡의 표면상에서 주 파이프 헤더의 축 방향의 돌출부(projection) 및 롤링 스톡 운송방향은 교차하고, 주 파이프 헤더는 제트 유체(jet fluid)를 공급하기 위해 사용된다. 상기 노즐은 주 파이프 헤더에 배열된다. 각각의 노즐은, 롤링 스톡의 표면에서 스케일을 분리하여 침식시키기(erode)위해, 롤링 스톡 운송방향에 대해 대향하는 방향쪽으로 지향된다. 노즐로부터 분출되는 제트 유체는 롤링 스톡(rolling stock)의 표면상에 다수의 충격영역(impact region)을 형성하는데, 상기 충격영역들은 서로간에 교대로 평행하다. 영역의 길이방향을 따라 충격영역의 중심선은 균등하게 일정간격으로 이격되어 있고 롤링 스톡 운송방향에 수직을 이룬다.
본 발명에 따른 열간압연 공정에 적용되는 고압유체 디스케일링 방법 및 장치는, 인접 노즐에의 제트 커튼으로부터의 되튐 유체에 의해 야기되는 간섭을 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 디스케일링 품질을 향상시키고 롤링 스톡의 표면상의 스케일을 감소시키며, 결국에는 제품 표면의 질을 향상시킨다. 실제로, 본 발명은 스틸 스트립(steel strip), 스틸 플레이트(steel plate), 형강(shaped steel), 스틸 바아(steel bar) 및 와이어 로드(wire rod)와 같은 열강압연 공정에 적용될 수 있다.
도 1(a)는 종래의 고압 유체 디스케일링 장치의 노즐의 분출에 의해 형성된 충격영역들(impact regions)의 개략도이다.
도 1(b)는 종래의 고압 유체 디스케일링 장치의 배열의 개략도이다.
도 1(c)는 종래의 고압 유체 디스케일링 장치의 측면도이다.
도 2는 종래의 인접 노즐의 제트 스프레이(jet spray)의 겹침부에 대한 것으로, 도 1(b)의 A-A의 단면을 도시한 것이다.
도 3은 종래 노즐의 제트 스프레이의 되튐(rebounding)을 도시한 것으로, 여기에서 Ｘ는 되튐에 의한 발산 각(diverging angle)이다.
도 4는 두개의 인접한 충격영역의 침식 실험(erosion experiment)에 있어 알루미늄 플레이트의 사용(usage)을 도시한다.
도 5(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치의 노즐의 제트 커튼에 의해 롤링 스톡 표면 상에 형성된 충격 영역을 도시한 개략도이다.
도 5(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치의 디스케일링 노즐의 배열을 도시한 개략도이다.
도 5(c)는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치의 측면도 이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 노즐의 세가지 다른 배열을 도시한 개략도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 연장부(extended portion)를 지닌 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치를 도시한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른, 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치를 도시한 개략도이다.
도 12는 테스팅 플레이트로서 알루미늄 플레이트를 사용하는 종래 실험의 노즐의 배열에 기초한 인접 노즐들의 제트 커튼에 의해 알루미늄 플레이트의 표면상에 형성된 침식 자국(erosion marks)을 시뮬레이트 한 것을 도시한 개략도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명에 기초한 인접 노즐들의 제트 커튼에 의해서 알루미늄 플레이트의 표면에 형성된 침식 자국들을 시뮬레이트 한 것을 도시한 개략도이다.
도 5(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치(hot rolling high-pressure fluid descaling apparatus)의 노즐의 제트 커튼(jet curtains)에 의해 롤링 스톡(반가공 제품) 표면 상에 형성된 충격 영역(impact regions)을 도시한 개략도이다; 도 5(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치의 디스케일링 노즐의 배열을 도시한 개략도이다; 도 5(c)는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치의 측면도 이다.
도 5(a) 내지 도 5(c)에 도신된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치(2)는, 적어도 하나의 디스케일링 유닛(2,descaling unit)을 포함하는데, 상기 디스케일링 유닛은 주 파이프 헤더(21,main pipe header) 및 다수의 노즐들(22,nozzles)을 포함한다. 롤링 스톡의 표면상에서 주 파이프 헤더(21)의 축 방향의 돌출부(projection) 및 롤링 스톡(3)의 롤링 스톡 운송 방향(rolling stock transportation direction)은 교차하고, 주 파이프 헤더(21)는 제트 유체(jet fluid)를 공급하기 위해 사용된다. 본 발명의 일례에서, 주 파이프 헤더(21)의 축 방향(axial direction)은 롤링 스톡 운송 방향에 대해 수직하다. 상기 롤링 스톡(3,rolling stock)은, 스트립(strip), 플레이트(plate), 빌릿(billet), 로드(rod), 바아(bar), 성형 빔(shaped beam), 등등 일 수 있다.
노즐들(22)은 주 파이프 헤더(21)에 배열된다. 각각의 노즐(22)은 롤링 스톡 운송방향에 대향하는 방향을 향해서 지향된다; 즉, 고압 유체에 의한 디스케일링 제트의 방향은 롤링 스톡 운송방향에 대향한다. 본 발명의 일례에서, 노즐들(22)은 다수의 제1 노즐(221) 및 상기 제1 노즐(221)에 인접하는 다수의 제2 노즐(222)을 포함한다.
제1 노즐들(221) 및 제2 노즐들(222)은 유체를 롤링 스톡(3)의 표면 상에 분출하여 다수의 제1 충격 영역(31,first impact regions) 및 상기 제1 충격 영역(31)에 인접하는 다수의 제2 충격 영역(32)를 형성하는데, 상기 두개의 영역들은 서로 간에 교대로 평행하다. 제1 충격 영역(31) 및 제2 충격 영역(32)은 롤링 스톡(3)의 표면 상에서 롤링 방향으로 겹쳐진다. 영역의 길이방향(longitudinal diretion)을 따라 영역들의 중심선은 거리 D로 균등하게 이격되어 있고 롤링 스톡 운송방향에 수직(perpendicular)을 이룬다.
일례에서, 제1 노즐들(221) 및 인접하는 제2 노즐들(222)은 주 파이프 헤더(21)의 축 방향을 따라 일정간격으로 이격되어 교대로 배열된다; 즉, 제1 노즐(221)은 제트 커튼(23,jet curtain)을 분출하고 인접한 제2 노즐(222)은 제트 커튼(24)을 분출하여 충격영역(31)을 형성한다. 충격영역(32)은, 연속된 노즐들에 의해 배열되는 다음 충격 지역(next impact area)에서 만들어 질 것이다. 노즐 및 이에 접하는 노즐은 교대로 배열될 것이다. 따라서 충격영역들은 제각각 발생한다.(도 5(a) 및 도 5(b) 참조)
제1 노즐들(221) 및 제2 노즐들(222)의 위치는, 제1 노즐들(221)의 중심선(223,center lines) 및 인접한 제2 노즐들(222)의 중심선(224)이 서로 평행한 방식으로 배열되고, 주 파이프 헤더(21)의 축을 통과하는 방사상 선(212,radial line)에 대칭되게 배열된다.(도 5(c)에 도시 됨). 선택적으로, 제1 노즐(221)의 중심선(223) 및 인접한 제2 노즐(222)의 중심선(224)은 서로 평행하며, 주 파이프 헤더(21)의 축을 통과하지 않는 방사상 선(212)에 대칭된다.(도 6에 도시된 바와 같이, 제2 노즐(222)의 중심선(224)과 주 파이프 헤더(21)의 축(211)은 교차한다.)
제1 노즐(221)의 중심선(223) 및 제2 노즐(222)의 중심선(224)은 서로 평행하게 배열되며, D는 제1 충격영역(31) 및 제2 충격영역(32) 사이의 거리(distance)이다; 반면에 D'는 제1 노즐들(221) 및 제2 노즐들(222) 사이의 거리이고, β는 제1 노즐(221)/제2 노즐(222)의 중심선 및 롤링 스톡의 표면의 법선(normal line) 사이의 경사각(inclination angle)이다. 상기의 관계는 D'=D cosβ 이다.
선택적으로, 제1 노즐들(221) 및 제2 노즐들(222)의 위치는, 대응하는 중심선이 서로 평행하지 않은 방식으로 배열될 수 있다. 이런 경우에, 중심선 223 및 224 는, 길이방향을 따라 주 파이프 헤더(21)의 축(211)과 교차할 수 있거나 교차하지 않을 수도 없다.(도 7 및 도 8에 도시 됨)
배열에 있어서, D는 제1 충격영역(31) 및 제2 충격영역(32) 사이의 거리이고; 반면에, H는 롤링 스톡의 표면으로부터 중심선 223 및 224의 교차점까지 거리이다. β1은 제1 노즐(221)의 중심선(223) 및 롤링 스톡의 표면의 법선(normal line) 사이의 제1 경사각(first inclination angle)이다; 반면에, β2는 제2 노즐(222)의 중심선(224) 및 롤링 스톡의 표면의 법선 사이의 제2 경사각이다. 상기의 관계는 D=H(sinβ1-sinβ2) 이다.
또한, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치(2)는, 필러(pillar)(정방형 필러 또는 실린더와 같은)로 간주되는 연장부(5,extended portion)를 더 포함한다. 상기 연장부(5)는, 모든 노즐들(22)을 주 파이프 헤더(21)에 연결하는 단지 하나의 부품 형태일 수 있으며, 또는 하나 이상의 노즐(22)을 주 파이프 헤더(21)에 연결하는 적어도 하나의 부품일 수 있다. 연장부(5)를 갖춘 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치(2)에서, 제1 노즐들(221)의 중심선(223) 및 인접한 제2 노즐들(222)의 중심선(224)은 서로 간에 평행할 수 있거나 평행하지 않을 수도 있다.(도 9 및 도 10에 도시 됨)
각 단일 노즐(single)에 부가되는 연장부(5)는 노즐들(22) 사이의 거리를 크게하기 위해 더 적합하다; 반면에, 하나의 이상의 노즐(22)에 럼프 유닛( lump unit )으로 부가된 연장부(5)는 노즐들(22) 사이의 거리를 작게 하기 위해 더 적합하다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 기초한 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치를 도시한 개략도이다. 디스케일링 장치(6)는, 도 5(c)에 언급된 것처럼, 2열의 디스케일링 유닛(20,descaling unit)을 포함하는데, 전방 디스케일링 유닛(20)에 있는 노즐들(22)의 중심선은, 대응하는 후방 디스케일링 유닛에 있는 노즐들에 대해 오프셋하는 노즐 거리 E의 1/2에 배열되는 것이 바람직하다. 발명의 본 실시예에 있어서, 제1 실시예에서의 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치(2)에서와 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호로 명시되므로 재차 설명되지 않을 것이다. 두개의 디스케일링 유닛(20)은 서로 동일한 것이며 도 6 내지 도 10에 도시된 도면 중 하나로 간주 될 수 있다.
도 12는 테스팅 플레이트(testing plate)로서 알루미늄 플레이트를 사용하는, 종래의 고압 유체 디스케일링 장치로 한 실험에 기반된 제트 스프레이에 의해 롤링 스톡의 표면상에 형성된 침식 자국(erosion marks)을 시뮬레이트 한 것을 도시한 개략도이다. 인접하는 충격영역 14 및 15 사이의 기하학적 관계(geometry relationship)는 아래와 같다:
D = E sinγ (1)
G = (E sinγ/cosX) * sin(X+γ) (2)
G = (D/cosX )* sin((X+γ) (3)
여기에서:
X는 제트 스프레이의 되튐으로 인한 발산 각(diverging angle)이다; D는 인접하는 충격영역 14 및 15 사이의 수직거리(perpendicular distance)이다; E는 주 파이프 헤더의 축 방향에 따라 인접한 노즐들의 중심선 사이의 거리이다; G는, 알루미늄 플레이트의 표면 상에 인접하는 충격영역 14 및 15 사이의 빈 영역(blank region)(침식이 없는 영역)의 폭(width)이다; γ는 오프셋 각(offset angle)인데, 오프셋 각은, 충격영역 14 및 15 의 길이방향과 롤링 스톡 운송방향에 수직한 방향 사이의 각 이다; 그리고 O는 인접하는 충격영역 14 및 15 사이의 겹침 영역(overlapping region)의 폭이다.
공식(2)로부터 노즐 거리E 가 더 크면, 빈 영역G는 더 넓어지며 역으로도 같음을 이해할 수 있다. 또한 공식(2)로부터 오프셋 각(γ)이 더 크면, 빈 영역 G는 더 넓어지며 역으로도 같음을 알 수 있을 것이다.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른, 인접한 노즐들의 제트 커튼에 의해서 알루미늄 플레이트의 표면에 형성된 침식 자국들(erosion marks)을 시뮬레이트 한 것을 도시한 개략도이다. 도 5(a) 내지 도 5(c) 그리고 도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 노즐들(221) 및 인접한 제2 노즐들(222)을 포함하는 디스케일링 장치(2)의 노즐들(22)의 배열은, 본 발명에 따른, 대응하는 제1 노즐들(221) 및 제2 노즐들(222)로부터 충격영역 31 및 32을 만들어 낸다. 상기 충격영역 31 및 32는 롤링 스톡(3)에 교대로 출현하고, 상기 충격영역31 및 32는 서로에 대해 평행한데, 즉, 오프셋 각 γ는 제로에 접근한다. 일반적으로, 종래의 설계에서 노즐들의 오프셋 각(γ)은 15°이다. 종래의 설계와 비교해보면, 본 발명에 따른 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치는, 충격 영역들 사이의 동일한 거리(D) 하에서 빈 영역의 폭을 효과적으로 줄일 수 있다. 따라서 디스케일링의 질이 향상된다.
오프셋 각(γ)이 제로에 접근하면(γ≒0), 공식(3)으로 부터 G = D tanX (4) 를 추론할 수 있다. 빈 영역 G의 폭은 퇴튐 유체(rebounding fluid)의 발산 각 X 및 충격영역 31 및 32 사이의 거리 D에 좌우된다.
D≒t(도 10에 도시 됨)이며, 공식(4)로부터 G=t tanX(5)가 파생된다.
빈 영역 G의 폭은 이론적으로는 최소가 된다. 그렇지만, 전체 디스케일링 유닛(20)을 제조하고, 조립하며, 설치할 때 에러들이 축적됨으로 인해, 충격영역들 사이의 거리 D는 t 보다 더 작아질 수 있다. 또한 제트 스프레이(jet spray) 23 및 24는 서로 간섭하며, 그로 인해 빈 영역 G의 폭은 증가한다. 본 발명에서 이전에 설명된 바와 같이, 매개변수(parameter) t, D 및 E 사이의 관계는 하기와 같이 규정되는 것이 바람직하다.
t < D ≤ E sin15°.
표 1은 종래의 기술 및 본 발명 사이의 디스케일링 장치에 의한 침식 실험(erosion experiments)을 비교한 것이다.
빈 영역 G의 폭이 종래의 테스트에서와 비교해서 본 발명에서는 명백하게 감소된 것을 표 1을 통해 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디스케일링 장치(2)의 노즐들(22)의 배열이 효과적으로 디스케일링 질을 향상시킬 수 있다.
본 발명 및 종래 기술 사이의 디스케일링 장치에 의한 침식 실험을 비교한
종래의 디스케일링 장치
 본 발명에 따른 디스케일링 장치
D 9t
(γ=15°)		 6t
(γ=10°)		 6t
(γ≒0°)		 2.5t
(γ≒0°)
G 15㎜ 12㎜ 6.5㎜ 3.5㎜
또한 본 발명은 열간압연 고압 유체 디스케일링 실행들에 적용가능한 방법이다. 일례에서, 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치(2)는 도 5(b), 도 5(c), 도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이 열간압연 디스케일링(hot rolling descaling)을 실행하는데 사용된다. 본 발명에 따른 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법에 있어서, 한 세트 이상의 디스케일링 유닛(20)의 주 파이프 헤더(21)의 유체는, 다수의 대응하는 제1 제트 스프레이들(23) 및 인접한 제2 제트 스프레이들(24)을 형성하게끔 사용되는 제1 노즐들(221) 및 인접한 제2 노즐들을 포함하는 노즐들(21)을 통해 롤링 스톡의 운송방향에 대향하는 방향으로 지향하며 롤링 스톡(3)의 표면에 분출되어 스케일을 깨끗이 분리한다. 제1 제트 스트레이들(23) 및 제2 제트 스프레이들(24)은 롤링 스톡(3)의 표면 상에 대응하는 충격영역들 31 및 32를 형성한다.
제1 충격영역들(31) 및 인접한 제2 충격영역들(32)은 롤링 스톡(3)의 표면에서 본질적으로 서로 평행하고 교대로 분포된다. 충격영역들 31 및 32는, 롤링 스톡운송방향을 따라서 겹쳐지고, 길이방향을 따라 충격영역의 중심선은 충격 거리 D 로 떨어져 이격된다. 충격영역들의 길이방향은 본질적으로 롤링 스톡 운송방향에 수직하다. 바람직하게도, 유체는 5°및 45°사이의 경사(안내)각을 지닌 노즐들(22)을 통해서 롤링 스톡(3)의 표면 상에 분출된다.
본 발명에 따른 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법은, 도 11에 도시된 바와 같이 롤링 스톡(3)의 디스케일링을 실행하기 위해 2열의 디스케일링 유닛(20)을 갖춘 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치(6)에 또한 적용될 수 있다. 두개의 디스케일링 유닛(20)의 주 파이프 헤더(21)에 있는 유체는 디스케일링 유닛(20)의 노즐들(22)을 통해서 롤링 스톡(3)의 표면에 분출되고, 상기 두개의 디스케일링 유닛(20)의 노즐들(22)의 중심선은 노즐 거리 E의 1/2 만큼 떨어져 이격되어 교대로 배열된다.
본 발명에 따른 열간압연 고압 유체의 디스케일링 방법 및 디스케일링 장치에서, 오프셋 각이 제로에 접근하면 최초 겹쳐지는 충격영역의 폭은 변하지 않고, 디스케일링 충격력(impact force)은 스프레이 각이 감소함에 의해 향상될 수 있다; 선택적으로, 배열되는 노즐들의 수량을 줄이도록 노즐들 사이의 거리는 증가될 수 있으므로, 디스케일링 유체의 소비량을 절약하고 디스케일링 효율을 향상시킨다.
본 발명에 따른 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치는, 하나의 디스케일링 유닛 또는 두개의 디스케일링 유닛을 가질 수 있고, 디스케일링을 향상시키기 위해 압연기계(rolling machine), 밀 디스케일링(mill descaling) PSB(Primary Scale Breaker) 또는 FSB(Finishing Scale Breaker) 이전에 스케일을 제거하기 위해 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치는, 롤링 스톡의 표면 상에 충격영역을 형성하고, 충격영역은 서로 평행하다. 빈 영역의 폭을 줄이기 위해, 인접한 노즐들의 제트 스프레이들로부터의 되튐 유체에 의해 야기되는 간섭(interference)을 최소한으로 줄인다. 더욱이, 디스케일링 장치가 2열의 디스케일링 유닛을 포함하면, 전방 디스케일링 유닛의 노즐의 중심선은, 대응하는 후방 디스케일링 유닛의 노즐에 대해 오프셋하는 노즐 거리 E의 1/2에 배열되는 것이 바람직한데, 이것은 인접한 노즐들로부터의 제트 스트레이들의 간섭를 통해 발생하는 빈 영역들(blank regions)의 문제를 해결한다.
따라서, 본 발명에 따른 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법 및 디스케일링 장치는, 디스케일링의 질을 향상시킬 수 있으며, 제품 표면에 스케일이 압연되는 것을 감소시키므로 제품의 표면 질이 향상된다. 실제로, 본 발명에 따른 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법 및 디스케일링 장치는, 스틸 스트립, 스틸 플레이트, 형강, 스틸 바아 및 와이어 로드와 같은 열간압연 공정에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 다수의 실시예가 예시적으로 설명되어 있으나, 다양한 변화 및 개선이 당업자들에 의해 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치에 있어서,
    상기 디스케일링 장치는,
    적어도 하나의 디스케일링 유닛을 포함하며,
    상기 디스케일링 유닛은, 주 파이프 헤더 및 다수의 노즐들을 포함하는데,
    상기 주 파이프 헤더는, 롤링 스톡의 표면상에서 주 파이프 헤더의 축 방향의 돌출부 및 롤링 스톡 운송방향은 교차하고, 상기 주 파이프 헤더는 유체를 공급하기 위해 사용되고;
    상기 다수의 노즐들은 주 파이프 헤더에 배열되고, 각 노즐은, 롤링 스톡 운송방향에 대향하는 방향으로 지향되어, 충격영역들이 형성되도록 롤링 스톡의 표면 상에 유체를 분출하고, 상기 인접한 충격영역들은 본질적으로 서로 평행하며 롤링 스톡의 표면에 교호 패턴(alternate pattern)으로 나타나며, 충격영역 자체의 길이방향을 따라 각 충격영역의 중심선은 그와 인접한 충격영역 사이의 특정 거리 만큼 떨어져 이격되고, 롤링 스톡 상의 중심선의 돌출부는 본질적으로 롤링 스톡의 운송방향에 수직한 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    노즐들은 주 파이프 헤더의 축 방향을 따라 떨어져 이격되어 지그재그식 패턴(staggered pattern)으로 배열되는 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    인접한 노즐들의 중심선은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    인접한 노즐들의 중심선은, 주 파이프 헤더의 축을 통과하는 방사상 선(radial line)에 대하여 대칭이거나 대칭이 아닌 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    인접한 충격영역들 사이의 거리는 D이며, 전방 및 후방 지그재그식 노즐들 사이의 거리는 D'이고, 노즐들의 중심선과 롤링 스톡의 표면의 법선 사이의 경사각은 β이며, 상기의 관계는 D'= D sinβ 인 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    인접한 노즐들의 중심선은 서로 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    인접한 충격영역들 사이의 거리는 D 이고, 롤링 스톡의 표면으로부터 인접한 노즐들 중심선의 교차점까지의 거리는 H 이며, 노즐의 중심선 및 롤링 스톡의 표면의 법선 사이의 제1 경사각은 β1이며, 인접한 노즐의 중심선 및 롤링 스톡의 표면의 법선 사이의 제2 경사각은 β2 이고, 상기의 관계는 D=H(sinβ1-sinβ2)인 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    주 파이프 헤더의 축방향을 따라 인접한 노즐들의 중심선 사이의 거리는 E 이며, 충격영역들의 두께는 t 이고 충격영역들 사이의 거리는 D이며, 상기의 관계는 t < D ≤ E sin15°인 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    주 파이프 헤더의 축방향을 따라 인접한 노즐들의 중심선 사이의 거리는 E 이며, 충격영역들의 두께는 t 이고 충격영역들 사이의 거리는 D이며, 상기의 관계는 t < D ≤ E sin15°인 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    연장부를 더 포함하며, 연장부는 모든 노즐들 및 주 파이프 헤더 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    다수의 연장부를 더 포함하며, 각 연장부는 적어도 하나의 노즐 및 주 파이프 헤더 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    두개의 디스케일링 유닛을 포함하며, 두개의 디스케일링 유닛의 노즐들의 중심선은, 교호 패턴으로 배열되어 전방 디스케일링 유닛의 노즐들 및 대응하는 후방 디스케일링 유닛의 인접한 노즐들 사이의 노즐 거리의 1/2 떨어져 이격되는 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 장치.
  13. 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법에 있어서,
    상기 방법은, 적어도 하나의 디스케일링 유닛의 주 파이프 헤더에 유체를 공급하는 단계, 그 후 롤링 스톡의 표면으로 부터 스케일을 분리하여 제거하기 위해, 롤링 스톡 운송방향에 대향하는 방향으로 지향되는 다수의 노즐들을 통해서 롤링 스톡의 표면에 유체를 분출하는 단계를 포함하는데,
    상기 노즐들로부터 분출된 유체는 롤링 스톡의 표면 상에 다수의 충격영역들을 형성시키고, 상기 인접한 충격영역들은 본질적으로 서로 간에 평행하며 롤링 스톡의 표면 상에 교호 패턴으로 나타나며, 충격영역 자체의 길이방향을 따라 각 충격영역의 중심선은, 인접하는 충격영역 사이에서 특정 거리 만큼 떨어져 이격되고, 롤링스톡 상의 중심선의 돌출부는 본질적으로 롤링 스톡 운송방향에 수직인 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    유체는, 5°및 45°사이의 경사(안내)각을 지닌 노즐들을 통해서 롤링 스톡의 표면 상에 분출되는 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    주 파이프 헤더의 축 방향을 따라 인접한 노즐들의 중심선 사이의 거리는 E 이고, 충격영역의 두께는 t이며 인접한 충격영역들 사이의 거리는 D 이고, 상기 관계는 t < D ≤ E sin15°인 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    두개의 디스케일링 유닛의 주 파이프 헤더의 유체는, 디스케일링 유닛의 다수의 노즐들을 통해 롤링 스톡의 표면에 배출되고, 두개의 디스케일링 유닛의 노즐들의 중심선은, 교호 방식(alternate manner)으로 배열되어 전방 디스케일링 유닛의 노즐들 및 대응하는 후방 디스케일링 유닛의 인접한 노즐들 사이의 노즐 거리의 1/2 떨어져 이격되는 것을 특징으로 하는 열간압연 고압 유체 디스케일링 방법.
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