KR20130084321A - 강판의 스케일 제거용 노즐과 강판의 스케일 제거 장치 및 강판의 스케일 제거 방법 - Google Patents

강판의 스케일 제거용 노즐과 강판의 스케일 제거 장치 및 강판의 스케일 제거 방법 Download PDF

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Abstract

스케일을 효율적으로 제거할 수 있는 강판의 스케일 제거용 노즐을 제공한다. 스케일 제거용 노즐(1)은, 노즐 선단의 토출부가 원통형상 유로를 형성하는 대직경부에 연속하여 형성된 테이퍼부(16)와, 테이퍼부 출구측에 형성된 제1 오리피스(20)와, 제1 오리피스 출구측에 연속하여 그 제1 오리피스(20)의 장경보다 직경 방향 치수가 크게 설정된 공진실(19)과, 공진실(19)의 출구측에 형성된 제2 오리피스(15)를 갖는다.

Description

강판의 스케일 제거용 노즐과 강판의 스케일 제거 장치 및 강판의 스케일 제거 방법{NOZZLE FOR REMOVING SCALE OF STEEL PLATE, SCALE REMOVING DEVICE FOR STEEL PLATE, AND METHOD FOR REMOVING SCALE OF STEEL PLATE}
본 발명은 강판 표면의 스케일을 제거하기 위한 스케일 제거용 노즐과 강판의 스케일 제거 장치 및 강판의 스케일 제거 방법에 관한 것이다.
강재의 압연 라인에서는, 강재를 산화성 분위기의 가열로에 장입(裝入)하고, 통상 1100∼1300℃의 온도역에서 수 시간 가열한 후에 열간 압연한다. 열간 압연 시에는, 가열 시에 생성된 1차 스케일(scale) 및 가열로로부터 추출 후에 생성되는 2차 스케일이 생긴다. 이러한 스케일이 제거되지 않고 강재가 압연되면, 스케일이 제품인 강판 표면을 파고들어가, 스케일 흠(scale defect)으로 되어 남는다. 이 스케일 흠은 강판 표면 성상(性狀)을 현저히 손상시킴과 함께 굽힘가공 시에 크랙 발생의 기점으로 되기 때문에, 제품 품질에 중대한 영향을 미친다.
따라서, 이 문제의 해결 수단으로서, (1) 강재 표면에 산화 방지제를 도포하고(예를 들면 특허문헌 1 참조), (2) 강재의 가열 온도를 페이알라이트(fayalite)의 융점(약 1170℃) 이하로 하고(예를 들면 특허문헌 2 참조), (3) 완전 무산소화 (無酸素化) 상태로 압연을 행하고(예를 들면 특허문헌 3 참조), (4) 압연 전의 온도, 압연 중의 온도를 고온(약 1000℃ 이상)으로 하고, (5) 생성된 스케일을 완전히 제거한다(예를 들면 특허문헌 4 참조)고 하는 제안이 이루어져 있다.
그러나, (1)의 수단은 번잡한 도포 작업이 증대할 뿐만 아니라, 처리제의 비용이 들기 때문에 제조 비용이 높아지게 된다. 또한, (2)는 강재를 저온에서 가열하기 때문에, 압연기의 부담이 증대함과 함께, 강종(鋼種)에 따라서는 재료 특성을 확보하는 관점으로부터 적용할 수 없는 규격이 존재한다. 또한, (3)은 설비 비용이 막대하게 들어 현실적이지 않다. 또한, (4)는 가열로로부터 고온에서 추출되기 때문에, 연료의 원래 단가가 증가되고, 스케일 손실이 증대된다.
따라서, 다음의 해결 수단으로서, (5) 생성된 스케일을 완전히 제거한다는, 소위 디스케일링(descaling)을 행하는 방안이 유효하다. 디스케일링을 행하는 스케일 제거 장치에 이용되는 스케일 제거용 노즐은 통상, 강판 표면에 고압의 물을 분사하고, 그 분사된 물의 충격력에 의해 강판의 스케일을 박리하여 제거한다.
일본특허공개 평1-249214호 공보 일본특허공고 소58-1167호 공보 일본특허공고 소60-15684호 공보 일본특허 제4084295호 공보 일본특허 제3129967호 공보
여기에서, (5)의 해결 수단에 관하여, 특허문헌 4에 기재된 기술은 스케일 제거용 노즐의 내부 구조를 개선하는 것이며, 노즐 선단부(先端部)의 오리피스(토출 구멍)와, 이 오리피스로부터 테이퍼각(taper angle) 30∼80°로 뻗는 테이퍼부(taper portion)와, 이 테이퍼부에 이어진 대직경부(large diameter section)를 갖는 구성으로 하고, 오리피스의 단경(短徑)(D2)에 대한 대직경부의 내경(D1)의 비율(D1/D2)을 3이상으로 하는 노즐이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 4에 기재된 기술은 종래의 스케일 제거용 노즐의 내부 구조를 최적화한 기술이므로, 디스케일링 능력을 대폭 향상시키는 데는 한계가 있었다.
따라서, 본 발명자는 이러한 문제점에 착안하여, 스케일을 한층 효율적으로 제거할 수 있는 강판의 스케일 제거용 노즐과 강판의 스케일 제거 장치 및 강판의 스케일 제거 방법을 제공하기 위해, 이전에 제안한 디스케일링 능력 평가 모델(특허문헌 5 참조)을 이용하여 검토를 거듭하였다.
즉, 디스케일링 능력은 분사수(噴射水)가 강재 표면에 충돌할 때에 발생하는 총 충격력(F) 및 단위 충격력(S)으로 평가할 수 있다. 도 1은 분사수에 의한 스케일 제거에서의 물방울의 강판에 대한 충돌 모델을 나타내는 도면이다. 이 도면에서, 총 충격력(F) 및 단위 충격력(S)은 이하의 식으로 나타낼 수 있다.
F = P0×a×C×(3/d)×
Figure pct00001
×t
S = F/A
다만, F: 강판 표면에 분사된 물의 총 충격력[N], S: 강판 표면에 분사된 물의 단위 충격력[Pa], P0: 분사압력[Pa], a: 오리피스 면적[m2], C: 음속[m/s], d: 물방울의 입자 직경[m],
Figure pct00002
: 계수, t: 충격파가 액적(液滴) 속으로 전해지는 시간[s]이다.
본 발명자는 상기 디스케일링 능력 평가 모델에 근거한 검토를 거듭하였던 바, 액적의 입자 직경 d[m]에 주목하였다. 그리고 액적을 미세화할 수 있다면 총 충격력(F) 및 단위 충격력(S)이 증가되어, 디스케일링 능력을 향상할 수 있다는 새로운 지견(知見)을 얻었다. 따라서, 여러 가지의 노즐을 시작(試作)하고, 더 열심히 연구를 하였다. 그 결과, 디스케일 노즐 선단의 오리피스의 직후에, 소정 용량의 공진실(共振室)을 설치하고, 또한 그 후방(토출측)에 마찬가지의 오리피스를 형성하면, 액적이 미세화됨과 함께 액적의 난류 운동 에너지가 증대되어, 디스케일링 능력이 대폭 향상된다는 것을 찾아내서, 훨씬 뛰어난 스케일 제거용 노즐과 강판의 스케일 제거 장치 및 강판의 스케일 제거 방법을 발명하기에 이르렀다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거용 노즐은 강판 표면에 물을 분사하고, 그 분사된 물의 충격에 의해 강판의 스케일을 제거하는 스케일 제거용 노즐로서, 노즐 선단의 토출부는 원통형상 유로(流路)를 형성하는 대직경부에 연속하여 형성된 테이퍼부와, 그 테이퍼부 출구측에 형성된 제1 오리피스와, 그 제1 오리피스 출구측에 연속하여 그 제1 오리피스의 장경(長徑)보다 직경 방향 치수가 크게 설정된 공진실과, 그 공진실의 출구측에 형성된 제2 오리피스를 갖는 것을 특징으로 한다.
종래의 스케일 제거용 노즐은 오리피스로부터 연속 분류(噴流)를 토출하여 액적류(液滴流)를 형성하였다. 그러나, 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거용 노즐에 의하면, 토출 분류 주위의 전단층(shear layer)에서 발생한 진동 중, 공진실의 용량에 의존한 특정 주파수의 진동이 증폭되어 주기성을 갖는 간헐(불연속)분류(또는 펄스 제트(pulse jet))를 형성한다. 이에 의해, 액적류로의 이행을 촉진함으로써 액적을 미세화할 수 있고, 이에 의해 그 액적이 강재 표면에 충돌할 때에 발생하는 총 충격력(F) 및 단위 충격력(S)을 증대시키는 것이 가능하게 되었다. 이 결과, 종래 노즐에 비해 디스케일링 능력이 대폭 향상되었다.
여기에서, 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거용 노즐에 있어서, 상기 공진실의 횡단면 형상으로는, 여러 가지의 형상을 채용할 수 있지만, 상기 공진실의 횡단면이 직사각형인 것이 바람직하다. 공진·증폭시키려면, 벽면에 수직으로 반사시키는 것이 좋기 때문이다. 이에 대하여, 횡단면이 원형처럼, 벽면이 곡면이면 흐름이 방산(放散)하여 버려 증폭되기 어렵다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거용 노즐에 있어서, 상기 제2 오리피스는 타원형을 이루며, 공진실은 그 축 방향의 높이가 제2 오리피스의 장경에 대하여, 0.5∼10배의 범위로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거 장치는, 압연 공정에서의 압연재인 강판의 상하에 배치되는 복수의 스케일 제거용 노즐을 구비하고, 각 스케일 제거용 노즐로부터 고압의 물을 압연 재료 표면에 분사하여 압연재 표면의 스케일을 제거하는 스케일 제거 장치에 있어서, 상기 스케일 제거용 노즐로서, 상기 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거용 노즐 중 어느 하나의 형태의 스케일 제거용 노즐이 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거 장치에 의하면, 각 스케일 제거용 노즐이 상기 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거용 노즐 중 어느 하나의 형태의 스케일 제거용 노즐에 의한 작용 효과를 나타내므로, 상술한 작용방법에 의해, 스케일을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거 방법은, 압연 공정에서의 압연재인 강판 표면의 스케일을, 스케일 제거용 노즐로부터 고압의 물을 압연 재료 표면에 분사하여 제거하는 방법에 있어서, 상기 스케일 제거용 노즐로서, 상기 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거용 노즐 중 어느 하나의 형태의 스케일 제거용 노즐을 이용하고, 그 스케일 제거용 노즐을 압연 공정에서의 압연재의 상하에 복수 배치하고, 각 스케일 제거용 노즐로부터 고압의 물을 압연 재료 표면에 분사하여 압연재 표면의 스케일을 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거 방법에 의하면, 사용하는 스케일 제거용 노즐이 상기 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 스케일 제거용 노즐 중 어느 하나의 형태의 스케일 제거용 노즐에 의한 작용 효과를 나타내므로, 상술한 작용방법에 의해, 스케일을 효율적으로 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 압연재 표면의 스케일을 효율적으로 제거할 수 있다.
도 1은 스프레이 물(sprayed water)에 의한 스케일 제거에서의 물방울의 강판에 대한 충돌 모델을 나타내는 설명도이다.
도 2는 본 발명에 관한 강판의 스케일 제거 장치를 구비하는 압연 라인의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 스케일 제거용 노즐의 일례를 나타내는 개략 사시도이다.
도 4는 도 3의 X-X 선 개략 단면도이다.
도 5는 도 3의 노즐 토출부의 개략 정면도이다.
도 6은 비교예에서 사용한, 기존의 스케일 제거용 노즐의 토출부를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 형태에 따른 스케일 제거용 노즐을 구비하는 강판의 스케일 제거 장치의 일 실시형태에 관하여 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 강판의 압연 공정은 압연재(강판)(K)를 가열하는 가열로(50)와, 이 가열로(50)로부터 취출된 압연재(K)로부터 스케일을 제거하기 위해 가열로(50) 출구측(HSB)에 설치된 가열로 출구측 디스케일러(descaler)(60)와, 그것에 이어서 조압연(粗壓延)을 행하는 조압연기(粗壓延機)(70)와, 그것에 이어서 마무리 압연을 행하는 마무리 압연기(80)로 구성되어 있다.
본 발명의 스케일 제거 장치는 각 압연 공정에 배치된다. 즉, 가열로 출구측 디스케일러(60)에는, 가열로 출구측 스케일 제거용 노즐의 장착용 어댑터(61)가 압연재(K)의 상하에 배치된다. 마찬가지로 조압연기(70)의 조압연 입구측(RSB)에는 스케일 제거용 노즐의 장착용 어댑터(62), 마무리 압연기(80)의 마무리 압연 입구측(FSB)에는 스케일 제거용 노즐의 장착용 어댑터(63)이 각각 압연재(K)의 상하에 배치된다. 각 스케일 제거용 노즐의 장착용 어댑터(61, 62, 63)의 각각에는, 후술 하는 스케일 제거용 노즐(1)(이하 간단히 「노즐」이라고도 함)이 장착되어 있다. 스케일 제거용 노즐의 장착용 어댑터(61, 62, 63)에 장착된 스케일 제거용 노즐(1)은 펌프(30), 어큐물레이터(40)에 배관을 통하여 접속되어 있어, 고압의 물을 압연재(K)의 표면에 분사할 수 있다. 또한, 이 스케일 제거 장치는 복수 대의 펌프(30)와 어큐물레이터(40)를 갖기 때문에, 분사되는 고압수의 압력과 토출량을 항상 안정되게 확보할 수 있다.
다음으로, 노즐(1)에 관하여 상세히 설명하다. 또한, 도 3은 노즐(1)의 개략 사시도, 도 4는 도 3의 X-X 선 개략 단면도 도 5는 도 3의 노즐 선단의 토출부의 개략 정면도이다.
도 3∼도 5에 나타내는 바와 같이, 노즐(1)은 케이싱(2)과, 노즐 케이스(11)와, 노즐 팁(nozzle tip)(12)으로 주로 구성되어 있다. 이들의 부재에 의해 노즐(1)의 축선 방향으로 유로(또는 노즐구멍)가 형성되어 있다.
케이싱(2)은 대략 원통 형상을 이루고 있고 내부에 유로(또는 노즐구멍)를 구비하며, 노즐(1)의 상류측이 되는 일단(一端)으로부터 물이 유로 내로 유입 가능하게 되어 있다. 케이싱(2)의 타단(他端)에 노즐 케이스(11)가 장착된다. 노즐 케이스(11)는 대략 원통 형상을 이루고, 노즐 팁(12)이 노즐(1)의 선단부측에 장착되어 있다. 노즐 팁(12)은 초경 합금제이며, 여기에서 토출류(吐出流)를 분출시킨다.
또한, 이 예에서는, 케이싱(2)은 노즐 케이스(11)에 대하여 나사에 의해 고정 가능한 제1 케이싱(2a)과, 제1 케이싱(2a)에 대하여 나사에 의해 고정 가능한 제2 케이싱(2b)으로 구성되어 있다.
제2 케이싱(2b)의 상류측 단부(端部)의 둘레면 및 단면(端面)(평탄면)에는, 축 방향으로 뻗는 복수의 슬릿(또는 유입구)(3)이 둘레 방향으로 소정의 간격마다 형성되어 있다. 복수의 슬릿(3)은 불순물의 유입을 규제하면서 물을 유입시키기 위한 필터로서 작용하는 것이다. 또한, 제2 케이싱(2b) 내의 유로에는, 정류(整流)유닛(또는 정류기 혹은 스태빌라이저(stabilizer))(4)이 배치되어 있다. 정류유닛(4)은 슬릿(3)으로부터 유입된 물을 노즐구멍으로 안내하기 위한 것이며, 심체(芯體)로부터 방사 방향으로 뻗는 복수의 정류판(정류날개)(5)과, 심체의 상류측 및 하류측에 동축(同軸)에 형성되고, 또한 각각 선단부를 상하류 방향으로 향하여 형성된 예각(銳角)의 원추부(圓錐部)(상류측 또는 하류측의 끝이 가는 상태의 원추부)(6a, 6b)를 구비하고 있다. 이러한 필터를 구성하고 또한 정류유닛을 구비한 케이싱(2)은 필터유닛 또는 정류 케이싱이라고 칭할 수 있다.
또한, 정류유닛(4)의 정류판(5)은 제2 케이싱(2b)의 내벽에 맞닿아 있음과 함께, 정류유닛(4)은 고정수단(예를 들면, 걸림, 용착(溶着), 고착(固着) 등)에 의해 하류측으로의 이동이 규제되어 있다.
케이싱(2)의 유로는 제2 케이싱(2b)의 상류측 단부(유입구)로부터 정류유닛(4)의 하류단(下流端)에 이르고, 또한 실질적으로 같은 내경(즉, 케이싱(2b)의 상류측 단부 내경과 같은 내경)의 원통형상 유로(P1)와, 상기 정류유닛(4)의 하류단으로부터 하류 방향으로 향하여 제1 케이싱(2a)의 중간부에 이르고, 또한 완만한 경사로 테이퍼 형상으로 좁혀지는 경사 유로(링 형상 경사 유로)(P2)와, 이 경사 유로의 하류단으로부터 하류 방향으로 향하여 뻗고, 또한 실질적으로 같은 내경(즉, 경사 유로(P2)의 하류측 단부 내경과 같은 내경)의 원통형상 유로(P3)을 구비하고 있다. 이 예에서는, 경사 유로(링 형상 경사 유로)(P2)를 형성하는 경사벽(테이퍼부)의 테이퍼각은 예를 들면 5∼10°정도로 형성되어 있다.
노즐 케이스(11) 내에는, 노즐(1)의 선단부로부터 상류 방향으로 향하여, 초경 합금제의 노즐 팁(12)과, 상기 제1 케이싱(2a)의 하류단과 실질적으로 같은 내경의 유로가 형성된 부싱(또는 환(環)형상 측벽)(17)이 순차적으로 장착되어 있다. 노즐 팁(12)은 걸림 단부(端部)(13)에 의해 선단부 방향으로의 빠짐이 규제되어 있다.
여기에서 노즐(1)에는, 그 선단의 토출부가 되는 노즐 팁(12)이 원통형상 유로를 형성하는 대직경부에 연속하여 형성된 테이퍼부(16)와, 테이퍼부(16) 출구측에 연속하여 형성된 제1 오리피스(20)와, 제1 오리피스(20)의 출구측에 연속하여 그 제1 오리피스(20)의 장경보다 직경 방향 치수가 크게 설정된 공진실(19)이 형성되어 있다. 공진실(19)은 노즐 팁(12)을 분단하여 공간을 만드는 구조로 하고 있으므로, 공진실(19)의 재질은 노즐 팁(12)과 같은 초경 합금제이다.
또한, 공진실(19)의 구체적인 구성에 대하여, 횡단면 형상은 원형이어도 좋지만, 직사각형 형상이 바람직하다. 공진실(19)의 횡단면 형상을 직사각형 형상으로 하면, 공진을 증폭시키기 위해서는, 벽면에 수직으로 반사시키는 것이 좋기 때문이다.
노즐 팁(12)의 선단면은 단면 U자 형상의 만곡홈(14)이 반경 방향으로 형성됨과 함께, 만곡홈(14)의 만곡 오목면에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 타원 형상의 토출구멍(15)이 제2 오리피스로서 공진실의 출구측에 연속하여 형성되어 있다. 또한, 만곡홈(14)의 저면(底面)은 토출구멍(15)을 최하부로 하여 뻗는 방향(또는 반경 방향)으로 향함에 따라 양단부가 융기(隆起)된 만곡형상 저면이어도 좋다.
이에 의해, 노즐(1)의 축선 방향으로 뻗는 노즐의 유로(노즐구멍)는 만곡홈(14)에 타원 형상으로 개구된 토출구멍(제2 오리피스)(15), 노즐 팁(12)에 형성된 각통(角筒) 형상의 공진실(19)과, 이 공진실(19)의 입구측에 형성된 제1 오리피스(20)로 이루어지는 공진유로(P6)와, 제1 오리피스(20)로부터 축선의 상류 방향으로 향하여 직선적으로 확경(擴徑)되어 뻗는 테이퍼부(또는 원추형상 경사벽)(16)에 의해 형성된 원추형상 유로(P5)와, 부싱(17) 내주에 의해 형성되어 테이퍼부(16)의 상류단으로부터 축선 방향을 따라 균일한 내경으로 상류 방향으로 이어지는 원통형상 유로(P4)와, 원통형상 유로(P4)의 상류단으로부터 뻗는 원통형상 대직경 유로(원통형상 유로(P4)의 상류단으로터 정류유닛(4)의 상류단에 이르기까지의 유로)(P3∼P1)로 구성되어 있다. 또한, 테이퍼부(16)의 상류단으로부터 균일한 내경으로 뻗는 유로(이 예에서는, 테이퍼부(16)의 상류단으로터 완만한 경사 유로(P2)의 하류단까지 원통형상 유로(P3 및 P4))를 대직경부(18)로 할 수 있다.
또한, 타원 형상의 제1 오리피스(20) 및 토출구멍(15)은 모두 그 장경/단경 비가 1.5∼1.8 정도로 형성된다. 또 제1 오리피스(20) 및 토출구멍(15)과 대직경부(18)와의 관계에 대하여는, 노즐을 소형화하기 위해, 제1 오리피스(20) 및 토출구멍(15)의 단경(D2)에 대한 대직경부(18)(원통형상 유로(P3 및 P4), 또는 정류유닛으로부터 하류 방향으로 이어지는 경사 유로(P2)의 하류단)의 내경(D1)의 비율(D1/D2)을 4.5∼6.9 정도로 설정하고 있다. 또한, 분사된 물이 저압 및/또는 저 유량이어도 충격력을 높이기 위해, 테이퍼부(16)의 각도(테이퍼각)(θ)는 45∼55° 정도로 설정하고 있다.
또한, 노즐 케이스(11)나 케이싱(2)의 적소(適所)(이 예에서는, 노즐 케이스(2))에는, 어댑터(도시하지 않음)를 이용하여 도관(도시하지 않음)에 노즐(1)을 장착하기 위한 날밑부(또는 플랜지(flange)) 등의 장착부를 형성할 수 있다. 또한, 노즐 케이스(11)에는, 위치 결정 정밀도를 높여, 소정 방향으로 플랫(flat) 또는 띠 형상으로 토출류를 분사시키기 위해, 도관에 대한 위치 결정용 볼록부(25)를 형성해도 좋다.
다음으로, 상술한 강판의 스케일 제거 장치 및 이에 장착된 스케일 제거용 노즐(1) 및 노즐(1)을 이용한 강판의 스케일 제거 방법의 작용·효과에 대하여 설명한다.
스케일 제거 장치의, 스케일 제거용 노즐의 장착용 어댑터(61, 62, 64)에는, 노즐(1)이 장착되어 있다. 노즐(1)의 선단의 토출부는 원통형상 유로를 형성하는 대직경부(18)에 연속하여 형성된 테이퍼부(16)와, 테이퍼부(16) 출구측에 형성된 제1 오리피스(20)와, 제1 오리피스(20)의 출구측에 연속하여 그 제1 오리피스(20)의 장경보다 직경 방향 치수가 크게 설정된 공진실(19)과, 공진실(19)의 출구측에 형성된 토출구멍(제2 오리피스)(15)을 갖는다. 따라서 토출 분류(噴流) 주위의 전단층에서 발생한 진동 중, 공진실(19)의 용량에 의존한 특정 주파수의 진동이 증폭되어 주기성을 갖는 간헐(불연속) 분류(噴流)(또는 펄스 제트)를 형성한다. 이에 의해, 액적류로의 이행을 촉진함으로써 액적을 미세화할 수 있고, 따라서 이 액적이 강재 표면에 충돌할 때 발생하는 총 충격력(F) 및 단위 충격력(S)을 증대시키는 것이 가능하게 되었다. 이 결과, 종래 노즐에 비해 디스케일링 능력이 대폭 향상되었다. 따라서, 이 스케일 제거 장치 및 이에 장착된 스케일 제거용 노즐(1), 및 노즐(1)을 이용한 강판의 스케일 제거 방법에 의하면, 그 스케일의 성능, 효율을 대폭 개선할 수 있다.
[실시예]
이하, 상기 실시형태에서 설명한 노즐(1)을 실제 압연재(K)의 압연 공정의 스케일 제거 장치에 채용한 예에 대하여 설명한다. 강재로서는, 표준 판폭 1.2m, 표준 판두께는 가열로(50)의 출구측 220mm, 조압연 입구측(RSB)(62)이 220∼70mm, 마무리 압연 입구측(FSB)(63)이 60∼40mm을 사용하였다. 종래형(도 6 참조)과의 비교 실험의 결과를 다음 표 1에 나타낸다. 또한 이 예에서는, 분사압력 P0[Pa], 디스케일링 유량[l/min], 및 스프레이 거리 H[m]에 따라 공진실(19)의 높이 h를 제1및 제2 오리피스(15, 19)의 장경 D3에 대하여, 0.5∼10배의 범위로 조정하고 있다.
Figure pct00003
상기 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 디스케일링 능력은 어느 공정에서도 디스케일링 능력의 향상이 종래비(從來比)에서 1.3∼1.5배이며, 펌프(30)에서의 전력 사용량은 70%, 그리고 디스케일링 능력 향상에 의한 유량의 삭감 가능 값은 30% 감소, 또 디스케일링 능력에 기인하는 품질 불량 발생률도 종래비에서 50%미만으로 되며, 이 스케일 제거용 노즐(1)에 의하면, 디스케일링의 성능, 효율과 함께 대폭 개선됨을 알 수 있다.
또한, 종래형(도 6 참조)과의 비교 실험 결과에 따르면, 분사 압력 P0[Pa], 디스케일 유량[l/min], 및 스프레이 거리 H[m]에 따라 공진실(19)의 높이 h를 오리피스(15, 19)의 장경 D3에 대하여, 0.5∼10배의 범위로 조정하면, 충분한 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
또한, 본 발명에 따른 강판의 스케일 제거용 노즐과 강판의 스케일 제거 장치, 및 강판의 스케일 제거 방법은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는다면 여러 가지의 변형이 가능함은 물론이다.
1 : (스케일 제거용) 노즐
2 : 케이싱
4 : 정류유닛
11 : 노즐 케이스
12 : 노즐 팁
14 : 만곡홈
15 : 토출구멍(제2 오리피스)
16 : 테이퍼부(또는 원추형상 경사벽)
17 : 부싱(또는 환형상 측벽)
18 : 대직경부
19 : 공진실
20 : 제1 오리피스
30 : 펌프
40 : 어큐물레이터
50 : 가열로
60 : 가열로 출구측 디스케일러
61, 62, 63 : 스케일 제거용 노즐의 장착용 어댑터
70 : 조압연기
80 : 마무리 압연기
K : 압연재(강판)
P1 : 원통형상 유로
P2 : 경사 유로
P3 : 원통형상 유로
P4 : 원통형상 유로
P5 : 원추형상 유로
P6 :공진 유로

Claims (5)

  1. 강판 표면에 물을 분사하고, 그 분사된 물의 충격에 의해 강판의 스케일을 제거하는 스케일 제거용 노즐로서,
    노즐 선단의 토출부는 원통형상 유로를 형성하는 대직경부에 연속하여 형성된 테이퍼부(taper portion)와, 그 테이퍼부 출구측에 형성된 제1 오리피스와, 그 제1 오리피스 출구측에 연속하여 그 제1 오리피스의 장경(長徑)보다 직경 방향 치수가 크게 설정된 공진실(共振室)과, 그 공진실의 출구측에 형성된 제2 오리피스를 갖는 것을 특징으로 하는 강판의 스케일 제거용 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공진실은, 횡단면이 직사각형인 것을 특징으로 하는 강판의 스케일 제거용 노즐.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 오리피스는 타원형상을 이루고, 상기 공진실은, 그 축방향의 높이가 제2 오리피스의 장경에 대하여, 0.5∼10배의 범위로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강판의 스케일 제거용 노즐.
  4. 압연 공정에서의 압연재인 강판의 상하에 배치되는 복수의 스케일 제거용 노즐을 구비하고, 각 스케일 제거용 노즐로부터 고압의 물을 압연재 표면에 분사하여 압연재 표면의 스케일을 제거하는 스케일 제거 장치로서,
    상기 스케일 제거용 노즐로서, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재한 스케일 제거용 노즐이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 강판의 스케일 제거 장치.
  5. 압연 공정에서의 압연재인 강판 표면의 스케일을, 스케일 제거용 노즐로부터 고압의 물을 압연재 표면에 분사하여 제거하는 방법으로서,
    상기 스케일 제거용 노즐로서, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재한 스케일 제거용 노즐을 이용하고, 그 스케일 제거용 노즐을 압연 공정에서의 압연재의 상하에 복수 배치하고, 각 스케일 제거용 노즐로부터 고압의 물을 압연재 표면에 분사하여 압연재 표면의 스케일을 제거하는 것을 특징으로 하는 강판의 스케일 제거 방법.
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