KR20150052533A - 포트롤유닛 예열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예열공간을 형성하며 바닥면에 배출홀이 형성되고 상기 바닥면은 상기 배출홀을 향하여 경사지게 형성되는 예열조와, 상기 예열조에 인접하여 상기 예열공간에 수용된 포트롤유닛을 가열하는 유도가열부를 포함하는 포트롤유닛 예열장치를 제공하여, 목표 가열온도까지 빠르게 온도를 올리는 것이 가능하며, 가열온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

포트롤유닛 예열장치{Apparatus for preheating pot roll unit}

본 발명은 포트롤유닛 예열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 용융도금라인(CGL)에 사용되는 포트롤유닛 예열장치에 관한 것이다

포트롤유닛(Pot roll unit)은 스트립(strip)의 이송방향을 고로에서 냉각탑(cooling tower)으로 전환하는 장치로서, 도금포트 내에 담긴 채로 운용되는 장치이다. 포트롤유닛은 일반적으로 스트립의 반곡을 교정하는 롤유닛(Roll unit)과 롤 표면에 부착된 드로스(Dross, 찌거기)를 제거하는 스크래퍼유닛(Scraper unit)을 포함할 수 있다.

대한민국 공개특허 제10-2005-0090149호(2005.09.13. 공개, 이하 본 문헌이라 한다)에 포트롤유닛을 기재하고 있다. 본 문헌의 포트롤유닛에는 싱크롤유닛 바로 위에 교정롤이 설치된다. 교정롤은 싱크롤에서 발생하는 반곡을 상쇄시킨다.

이러한 포트롤유닛은 도금포트에 인입 전 별도의 포트롤유닛 예열장치에 의해 예열된다.

도 1은 종래의 포트롤유닛 예열장치를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 포트롤 유닛예열장치(1)는 내화연와로 측벽을 구성하여 내부에 예열공간(A)을 형성한다. 예열공간(A)을 이루는 측벽의 일부에는 래디언트 튜브(radiant tube)(2)가 마련된다. 래디언트 튜브(2)는 내부에 전기 히터가 포함되어 예열공간(A)을 가열하는 역할을 한다. 포트롤유닛(10)은 싱크롤(11)과 이를 지지하는 프레임(12)을 포함할 수 있다.

래디언트 튜브(2)에 의해 예열공간(A)의 분위가 온도가 올라가게 되면, 예열공간(A)에 수용된 포트롤유닛(10)이 가열된다. 즉, 대류열전달을 통해 간접적으로 포트롤유닛(10)이 가열된다. 그러나 포트롤유닛에 대한 이러한 예열방식은 롤의 코어와 롤의 표면의 온도 차이를 야기시킨다. 그 결과, 롤 표면에 크랙이 발생할 수 있고, 열충격이 발생할 위험이 크다.

또한, 이러한 이유로 포트롤유닛(10)이 충분히 예열되지 못하면 도금포트의 용융아연과 포트롤유닛과 온도 차이가 발생한다. 따라서, 포트롤유닛(10)의 표면에는 드로스(Dross)가 발생할 수 있다.

대한민국 공개특허 제10-2005-0090149호(2005.09.13. 공개)

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 포트롤유닛의 롤의 코어와 표면의 온도 차이가 발생하지 않도록, 롤을 균일하게 가열할 수 있는 포트롤유닛 예열장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 예열공간을 형성하며 바닥면에 배출홀이 형성되고 상기 바닥면은 상기 배출홀을 향하여 경사지게 형성되는 예열조와, 상기 예열조에 인접하여 상기 예열공간에 수용된 포트롤유닛을 가열하는 유도가열부를 포함하는 포트롤유닛 예열장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 유도가열부와 연결되어 수용된 상기 포트롤유닛의 가열온도를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는 아연(zinc)의 비열을 고려하여 수용된 상기 포트롤유닛의 가열온도를 조절할 수 있다.

바람직하게는, 상기 유도가열부는 상기 예열조의 양 측벽을 형성할 수 있다.

바람직하게는, 상기 유도가열부는 적어도 둘의 유도가열유닛으로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 적어도 둘의 상기 유도가열유닛과 각각 연결되고 적어도 둘의 상기 가열유닛을 개별 제어하여 수용된 상기 포트롤유닛의 가열온도를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 포트롤유닛 예열장치에 따르면, 예열공간에 수용된 포트롤유닛을 직접적으로 가열하는 유도가열부를 구비함으로써, 목표 가열온도까지 빠르게 온도를 올리는 것이 가능하며, 가열온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 포트롤유닛 예열장치는, 바닥면에 배출홀을 구비하고, 배출홀을 향하여 경사지게 형성되는 바닥면을 구비하는 예열조를 구비함으로써, 용융된 아연을 용이하게 제거하여 예열조 내부에 불순물이 생기는 것을 방지하고, 수리과정 중에 제거되지 않았던 포트롤유닛의 프레임의 아연을 용융시켜 제거할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 포트롤유닛 예열장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 포트롤유닛 예열장치를 도시한 도면,
도 3은 도 2에서 도시된 배출홀을 통해 용융된 아연이 배출되는 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

포트롤유닛을 대기 시킨 후 재사용 시에는 도금포트 인입 전에 예열장치를 통해 예열해야 한다. 예열 장치는 전기 히터가 포함된 래디언트 튜브를 통해 예열 공간을 가열하고 가열된 예열 공간의 분위기 온도 조건에서 포트롤유닛이 목표 온도로 가열되었다. 즉, 포트롤유닛은 대류열전달을 통해 간접적으로 예열되었다. 그러나 이러한 예열 방식은 포트롤유닛을 목표 온도까지 올리는데 한계가 있으며, 온도를 올리는데 많은 시간이 필요했다. 또한, 예열 중, 포트롤유닛의 롤의 코어와 표면의 온도 차이로 인하여 롤에 크랙이 발생하고 롤 표면에 드로스가 발생할 위험이 컸다. 그리고, 래디언트 튜브가 예열 공간의 한 부분을 차지하고 있기 때문에, 예열공간에 투입되는 포트롤유닛과의 간섭이 발생하였고, 포트롤유닛에서 용융되어 떨어진 용융아연이 래디언트 튜브를 손상시키는 문제가 있었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 포트롤유닛 예열장치는, 이러한 문제를 근본적으로 해결하고자 포트롤유닛을 직접적으로 가열하기 위해 안출된 장치이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 포트롤유닛 예열장치를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에서 도시된 배출홀을 통해 용융된 아연이 배출되는 상태를 도시한 도면이다. 이러한, 도 2 및 도 3은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 2 및 도 3을 병행 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 포트롤유닛 예열장치는 예열조(110)와 유도가열부(120)와, 제어부(130)를 포함한다.

예열조(110)는 내화연와로 구성된 측벽으로 둘러싸여 내부에 예열공간을 형성한다. 예열조(110)의 개방된 상면을 통해 예열공간으로 포트롤유닛(10)이 유입되며, 포트롤유닛(10)이 투입된 이후에는 덮개(미도시)로 예열공간이 덮이게 된다. 예열조(110)의 바닥면(111)의 중심에는 배출홀(111a)이 형성된다. 배출홀(111a)을 통해 포트롤유닛(10)에 녹아 흘러내린 아연이 외부로 배출된다.

이때, 도 3에서 도시한 바와 같이, 예열조(110)의 바닥면(111)은 배출홀(111a)을 향하여 경사지게 형성될 수 있다. 이는 포트롤유닛(10)에서 바닥면(111)으로 떨어진 용융 아연을 효과적으로 배출하기 위함이다.

유도가열부(120)는 예열조(110)에 투입된 포트롤유닛(10)을 유도가열 방식을 사용하여 직접적으로 가열한다. 여기서, 유도가열(induction heating)이란, 고주판 전류가 흐르게 되면 도체 주위의 표면에 와전류가 발생하고 이로 인해 발생된 열을 이용해 가열하는 방식을 의미한다.

유도가열부(120)는 예열조(110)의 좌측 및 우측에 인접하여 형성될 수 있다. 또는 유도가열부(120)는 예열조(110)의 적어도 어느 하나의 측벽을 구성할 수 있다. 예를 들어, 유도가열부(120)는 예열조(110)의 좌측 측벽 및 우측 측벽을 형성하도록 예열조(110)의 좌측 및 우측에 배치될 수 있다.

한편, 유도가열부(120)는 복수 개의 유도가열유닛으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상하 또는 좌우로 구분된 2개의 유도가열유닛이 예열조(110)의 좌측 또는 우측에 각각 모두 4개가 형성될 수 있다.

이러한 유도가열부(120)로 인하여 예열 공간에 투입된 포트롤유닛(10)은 대류열전달과 같은 간접적 방식이 아닌 직접적 방식으로 가열되기 때문에 롤의 코어와 롤의 표면이 균일하게 가열될 수 있으며, 목표 가열온도까지 빠르게 가열되는 것이 가능하다. 그리고, 가열온도가 정밀하게 제어될 수 있다. 아울러, 유도가열부(120)가 예열 공간에 간섭을 주지 않기 때문에 포트롤유닛(10)의 투입 공간을 여유 있게 확보하는 것이 가능하다.

제어부(130)는 유도가열부(120)와 연결되어 포트롤유닛(10)의 가열온도를 조절할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 각각의 유도가열유닛에 연결되어 유도가열유닛들을 개별적으로 제어하여 포트롤유닛(10)을 보다 정밀하게 가열할 수 있다.

유도가열부(120)가 4개의 유도가열유닛으로 이루어지는 경우, 제어부(130)는 4개의 유도가열유닛을 제어하여 1° 단위로 가열온도를 제어하는 것이 가능하다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

유도가열부(120)를 통해 공급되는 용량(Q1)은 다음 수학식1을 통해 산출될 수 있다.

여기서, 0.24는 유도상수이며, I는 전류의 크기를 나타내며, R은 저항값을 나타내고 t는 시간을 나타낸다.

만약. 아연을 상온(24'C)에서 목표 가열온도인 450'C까지 가열하고자 한다면, 아연(zinc)의 비열(0.096cal/g'C)을 고려하여 다음 수학식2를 통해 필요한 열량(Q2)을 구할 수 있다.

여기서, c는 물질의 비열을 나타내고, m은 질량을 나타내고, △T는 온도변화를 의미한다.

이에 제어부(130)는 유도가열부(120)의 전류를 제어하여, 목표 가열온도까지 포트롤유닛(10)이 가열되기 위하여 필요한 열량(Q2)에 대응한 열량(Q1)을 포트롤유닛(10)에 공급할 수 있다.

한편, 제어부(130)는 상호 다른 포트롤유닛(10)의 롤의 재질과 프레임의 재질의 특성을 고려하여 유도가열부(120)의 유도가열유닛들을 단계적으로 제어할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 포트롤유닛(10)이 예열조(10)에 수용된 상태에서 롤의 위치와 이를 지지하는 프레임의 위치를 고려하여 유도가열유닛들을 적절하게 제어할 수 있다.

도 3에서 도시한 바와 같이, 목표 온도까지 예열된 포트롤유닛(10)의 아연은 용융되어 예열조(110)의 바닥면(111)에 떨어진다. 배출홀(111a)을 향하여 경사진 바닥면(111)에 떨어진 아연은 배출홀(111a)을 통과하여 외부로 배출된다. 그 결과, 예열조 내부에 아연이 뭉쳐 퓸(fume)이 발생하는 등의 문제점을 제거할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 포트롤유닛 예열장치 에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 포트롤유닛
11: 싱크롤
12: 프레임
110: 예열조
111: 바닥면
111a: 배출홀
120: 유도가열부
130: 제어부

Claims (6)

1. 예열공간을 형성하며 바닥면에 배출홀이 형성되고 상기 바닥면은 상기 배출홀을 향하여 경사지게 형성되는 예열조;
   상기 예열조에 인접하여 상기 예열공간에 수용된 포트롤유닛을 가열하는 유도가열부
   를 포함하는 포트롤유닛 예열장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 유도가열부와 연결되어 수용된 상기 포트롤유닛의 가열온도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 포트롤유닛 예열장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제어부는 아연(zinc)의 비열을 고려하여 수용된 상기 포트롤유닛의 가열온도를 조절하는 포트롤유닛 예열장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 유도가열부는 상기 예열조의 양 측벽을 형성하는 포트롤유닛 예열장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 유도가열부는 적어도 둘의 유도가열유닛으로 이루어지는 포트롤유닛 예열장치.
6. 제5 항에 있어서,
   적어도 둘의 상기 유도가열유닛과 각각 연결되고 적어도 둘의 상기 가열유닛을 개별 제어하여 수용된 상기 포트롤유닛의 가열온도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 포트롤유닛 예열장치.

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