KR20150116963A - 코일의 서냉각 장치 - Google Patents

Abstract

코일의 서냉각 장치가 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 코일(10)과 코일(10) 주변 외기와의 열대류에 의한 코일의 급냉을 방지하도록 코일(10) 양측에 코일(10)과 외기와의 접촉을 차단하는 열차단부(100)를 포함한다.

Description

코일의 서냉각 장치 {APPARATUS FOR SLOW COOLING IN THE COIL}

본 발명은 코일의 서냉각 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열연코일 서냉각시 열연소재의 폭방향 및 길이방향 편차를 개선하기 위해 코일의 양측면에 코일과 외기와의 열대류에 의한 급냉을 방지하기 위한 열차단부가 설치된 코일의 서냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 열연 코일의 제조공정은 슬라브(slab)를 연속식 열간압연기를 통해 소정의 두께로 압연한 뒤 수냉각대에서 냉각된 뒤 귄취기에서 코일(coil) 형태로 권취된다. 권취 직후의 열연 코일의 온도는 대략 500~600℃ 정도가 되며, 이 코일을 야드에 3~5일 정도의 기간 동안 적치함으로써 상온까지 자연냉각시키고, 자연냉각된 열연코일은 필요에 따라 형상교정을 하게 된다.

한편, 이 권취기로부터 추출된 고온의 권취코일은 형상교정공정 또는 산세 공정에 투입하기 위해서 100℃이하로 냉각시켜야 하는데 적어도 3~5일 정도의 시간이 소요됨은 물론이고, 수주에서 출하까지의 시간이 지연되어 장시간에 걸쳐 서냉되는 경우 강판 표면에 산화막이 생겨 공기 중의 산소와 결합하여 두께가 증가하게 되며, 이 산화막은 밀착성이 강하여 산세 공정이 어려워진다.

또한, 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 열연코일(10)의 외권부(30)와 내권부(20)의 냉각 이력의 차이 및 폭방향, 길이방향의 재질 편차가 발생하는데, 코일의 안쪽(i) 면에서는 냉각이 천천히 일어나는 반면, 코일과 코일 주변의 외기와 접촉하는 부분(o)에서는 열전달에 의한 대류로 인해 안쪽보다 급격하게 급냉하는 문제점이 발생한다.

이러한 서냉으로 인해 에지부분은 급냉으로 에지부의 강도는 증가하고, 그 중심부는 에지부에 비해 서냉하여 폭방향으로 재질편차가 발생하게 된다.

그 결과, 급냉에 의해 코일의 외권부(30)와 내권부(20) 및 에지(Edge) 부분은 급냉으로 인해 조직이 급변하게 변하여 이른바 마르텐사이트(Martensite) 재질이 형성되어 압연 부하가 증가하게 되는 문제가 발생하게 되고, 코일의 재질편차로 인해 냉간 압연시 소재의 판파단이 발생될 우려가 있으며, 이러한 판파단으로 인해 냉간압연의 생산성이 저하된다.

이와 관련된 발명으로 한국공개특허공보 제2000-0038830호인 "열간압연강판의 냉각제어방법"이 소개되나, 상기의 방법으로 열간압연강판을 냉각하는 경우 강의 변태특성을 이용하여 냉각조건을 적절히 제어함으로써 강의 재질편차를 최소화할 수는 있으나, 열연강판이 권취기에서 코일로 감긴뒤에도 여전히 코일에서 외기로 열이 발산되어 재질편차가 발생하는 것을 미연에 방지하지 못하는 문제점이 발생한다.

또한, 한국등록특허공보 제10-1008131호인 "열연코일 냉각 시스템 및 그 시스템에서 서냉각 장치 및 서냉각 방법"의 경우, 서냉 박스를 이용하여 열연코일을 냉각시키고 있으나, 그 서냉 시키는 방법이 본원발명과는 이질적이고, 그 구성적인 면에서 본원발명은 내열재가 내부에 삽입된 열차단부를 통해 서냉 시키는바 그 구조적인 면에서도 상기 발명에 비해 간단한 구조임을 그 특징으로 하고 있다.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

한국공개특허공보 제2000-0038830호(2000.07.05) 한국등록특허공보 제10-1008131호(2011.01.06)

상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 열간 압연 후 권취된 코일과 주변 외기와의 온도차에 의한 열전달을 효과적으로 미연해 방지하기 위해 코일 양측에 단열재가 설치된 일종의 열차단부를 마련함으로써, 코일 측면에서 외기로의 열전달을 방지하여 서냉시키고, 코일의 내권부 역시 이 단열재에 의해 급냉되는 것을 방지함은 물론이고, 종래 코일 측면에서 외기로 빠져나가는 열기를 외권부로 빠져나가게 함으로써 외권부 역시 서냉시켜 전체적으로 코일의 재질편차발생을 미연에 방지하는 코일의 서냉각 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

코일의 서냉각 장치가 소개된다.

이를 위해 본 발명은, 코일과 코일 주변 외기와의 열대류에 의한 코일의 급냉을 방지하도록 코일 양측에 코일과 외기와의 접촉을 차단하는 열차단부를 포함한다.

상기 열차단부는, 그 내부에 일정한 공간이 형성된 하우징과, 상기 하우징내부에 단열재가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 하우징 내부에는, 상기 코일의 측면과 대응되는 위치에 마그네트가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 하우징 내측에는 상기 코일의 내권부의 온도와 외권부의 온도를 각각 실시간으로 측정하는 제1온도측정센서와 제2온도측정센서가 설치되고, 상기 제1,2온도측정센서에 의해 센싱된 온도를 실시간으로 측정하여 설정된 기준 온도값에 도달하는 경우 상기 열차단부의 서냉 시간을 중지하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부의 신호를 전달받아 상기 열차단부를 이송시키는 구동유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명인 코일의 서냉각 장치에 의한다면 아래와 같은 다양한 효과가 구현된다.

첫째, 냉간압연시 열연코일의 재질 편차가 방지되는 이점이 있다.

둘째, 재질편차가 발생되는 것이 미연에 방지되어 열연강판의 압연부하가 경감되는 이점이 있다.

셋째, 코일의 급냉에 의한 재질편차 발생이 방지되어 판파단이 발생되는 것이 방지됨은 물론이고, 소둔 작업시 재질편차로 인한 형상 불량 발생이 방지되어 설비 간섭에 의한 품질불량이 미연에 방지되는 등 다양한 효과가 구현된다.

도 1은 종래 코일과 주변 외기와의 온도차에 의한 열발산으로 급냉과 서냉하는 부분을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명인 코일의 서냉각 장치의 상부에서 바라본 단면.
도 3은 본 발명인 열차단부를 코일 측면에 설치한 전체 구성도.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명인 코일의 서냉각 장치의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 2는 본 발명인 코일의 서냉각 장치의 상부에서 바라본 단면을 나타낸다.

도시된 바와 같이 본 발명은 코일(10)의 측면에 열차단부(100)가 설치된 것에 그 특징이 있다.

이 열차단부(100)는 코일(10)과 코일(10) 주변 외기와의 온도차에 의한 열대류에 의해 코일이 급냉하는 것을 방지하는 장치로, 코일(10)의 측면과 외기와의 접촉을 차단하게 된다.

한편, 첨부된 도면에는 열연 코일(10)의 내권부(20)와 외권부(30)가 도시되어 있으며, 이 내권부(20)와 외권부(30)와 접촉하는 각각의 외기와의 온도차에 의한 열대류(H1,H2) 현상을 도시하였다.

도시된 바와 같이, 코일(10) 측면에는 이하 구체적으로 설명할 단열재(120)가 위치함으로써 측면 방향으로의 열발산이 방지되거나 발산되더라도 단열재에 의해 측면 주위의 온도가 소정 시간 동안 유지됨으로서 측면방향으로의 코일의 급냉하는 현상이 방지된다.

이 단열재(120)에 의해 종래 코일(10) 측면에서의 열기가 차가운 외기와의 접촉이 차단됨으로써 코일(10) 측면으로의 열발산이 방지됨으로써, 코일 에지(Edge)부에서의 급냉에 의한 재질편차가 미연에 방지되는 효과가 구현되는 것이다.

또한, 도시된 바와 같이 내권부(20)에서의 열발산 역시 코일(10) 측면에 위치한 열차단부(100)에 의해 내권부(20)의 열기가 차가운 외기 공기와의 접촉이 차단됨으로써 급냉이 방지되어 이 부분이 마르텐사이트 조직으로 변해 코일의 다른 부분과의 재질편차에 의한 문제가 본 발명에 의해 미연에 방지되는 효과가 구현된다.

한편, 코일(10) 측면에 위치한 열차단부(100)에 의해 코일(10) 측면과 코일 내권부(20)에서의 급냉에 의한 재질편차가 방지되는 이점 이외에, 이 열차단부(100)에 의해 코일 외권부(30)에서의 급냉이 방지되는 효과 역시 구현된다.

즉, 종래 이 열차단부(100)가 설치되지 않은 경우 코일(10)의 측면과 내권부(20)에서 외기로 빠져나갔던 열기가 본원발명의 열차단부(100)가 설치됨으로써 코일이 외기와 접촉하고 있는 외권부(30)로 이동하게 될 것이다.

종래 외권부(30)와 외기의 온도차에 의한 급냉이 이 외권부(30)로 이동한 열기에 의해 서냉되는 2차적인 효과 역시 구현된다.

결국, 코일(10) 측면에 본 발명인 열차단부(100)가 설치됨으로써, 코일(10) 측면으로의 급냉이 방지되고, 코일 내권부(20)에서의 열전달 역시 열차단부(100)에 의해 외기와의 접촉이 차단되어 급냉이 방지됨은 물론이고, 종래 이 측면과 내권부(20)에서 외기로 빠져나가는 열기가 코일 내부를 따라 외권부(30)로 이동하게 됨으로써 종래 외권부(30)에서의 급냉에 의한 문제점 역시 미연에 방지되는 효과가 구현된다.

다시 도 2 및 도 3을 참조로 열차단부(100)를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명인 열차단부(100)를 코일(10) 측면에 설치한 전체 구성도로, 도시된 바와 같이, 열차단부(100)는 그 내부에 일정한 공간이 형성된 하우징(110)으로 구성되는데, 이 하우징(110)은 코일(10)의 측면 형상과 대응되도록 원형으로 구성되는 것이 바람직하나, 반드시 이 형상에 구속되지 않고 코일(10)의 열기가 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다면 작업자의 선택에 따라 다양하게 구현될 수 있음은 자명하다.

이 하우징(110) 내부에 형성된 일정한 공간에는 단열재(120)가 설치되는데, 이 단열재(120)에 의해 코일(10) 측면에서 외기로 전달되는 열흐름이 차단되어 급냉에 의한 재질편차가 미연에 방지된다.

한편, 단열재(120)는 다양한 재질 및 성분으로 구성될 수 있고, 단열효과를 갖는 것이라면 어느 것이라도 사용가능하며, 그 예로는 단열 세라믹을 들 수 있다.

또한, 이 하우징(110) 내부에는 코일(10)의 측면과 대응되는 위치에 마크네트(130)가 설치된 것을 그 특징으로 하는데, 이 마그네트(130)는 열차단부(100) 내부에 코일(10)이 일정한 위치에 고정될 수 있도록 일종의 자기력을 발생시키는 고정수단의 역할을 수행한다.

이 마그네트(130)는 다양한 재질로 구성될 수 있으며, 코일(10)을 열차단부(100)에 고정시킬 수 있는 자기장이 형성될 수 있는 것이라면 어떠한 재질로 구성된 것이라도 상관없다.

한편, 하우징(100) 내측에는 코일(10)의 내권부(20)의 온도와 외권부(30)의 온도를 각각 실시간으로 측정하는 제1온도측정센서(200a)와 제2온도측정센서(200b)가 설치되고, 이 제1,2온도측정센서(200a,200b)에 의해 센싱된 온도를 실시간으로 측정하여 열차단부(100)의 서냉 시간을 조절하는 제어부(300)가 더 포함되는 것을 그 특징으로 한다.

즉, 본 발명인 열차단부(100)에 의해 내권부(20)와 외권부(30)에서는 종래에 비해 냉각되는 시간이 길어지거나 서냉되어 급냉이 방지되지만, 코일(10)을 형상교정공정 또는 산세 공정에 투입되기 위해서는 반드시 일정한 온도 이하로 냉각시켜야 한다.

그러나, 장시간에 걸쳐 서냉 되는 경우 오히려 강판 표면의 산화막은 공기 중의 산소와 결합하여 두께가 증가하고, 밀착성이 강한 산화막이 형성되어 산세 공정이 어려워지는 문제점이 발생한다.

이러한 장시간에 걸쳐 서냉되는 것을 방지하기 위해 본 발명은 열차단부(100)를 소정 시간만 설치될 수 있도록 제1,2온도측정센서(200a, 200b)와 제어부(300)를 마련하였다.

즉, 도시된 바와 같이 하우징(110) 내측에는 코일(10)의 내권부(20)의 온도와 외권부(30)의 온도를 각각 실시간으로 측정하는 제1온도측정센서(200a)와 제2온도측정센서(200b)가 설치되고, 제1,2온도측정센서(200a,200b)에 의해 센싱된 온도를 실시간으로 측정하여 설정된 기준 온도값에 도달하는 경우 열차단부(100)의 서냉 시간을 중지하는 제어부(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

열차단부(100)가 설치되어 코일의 급냉이 방지되고, 서냉이 이루어지나, 서냉 시간이 길어지면, 이미 설명한 바와 같이, 강판 표면의 산화막은 공기 중의 산소와 결합하여 그 두께가 증가하고 밀착성이 강한 산화막이 형성되어 산세 공정이 어려워지는 문제점이 발생한다.

이에, 본 발명은 지속적으로 코일(10)의 내권부(20) 주위의 온도를 측정하는 제1온도측정센서(200a)와 코일(10)의 외권부(30) 주위의 온도를 지속적으로 측정하는 제2온도측정센서(200b)를 하우징(110) 내측에 마련하게 되었다.

이 코일(10)을 산세 공정에 투입하기 위해서는 반드시 100℃ 이하로 냉각시켜야 하는바, 그 설정된 기준 온도값은 코일(10)의 자연 냉각과 열전달계수를 고려하여 130℃로 설정함이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지는 않고 코일의 두께 및 작업 환경을 고려하여 작업자가 탄력적으로 설정할 수 있다.

이 제1온도측정센서(200a)와 제2온도측정센서(200b)에 의해 설정된 기준 온도값에 도달하는 경우, 그 신호는 코일(10) 주변에 마련된 제어부(300)에 전달하게 된다.

제어부(300)는 이 신호를 전달받은 경우 열차단부(100)가 코일 주변에 설치되어 서냉하는 것을 중지케 한다.

이러한 제어부(300)의 신호를 전달받아 열차단부(100)의 서냉 시간을 중지케 하는 구동유닛(400)은 다양하게 설치될 수 있고, 도시된 바와 같이 피스톤을 설치하여 이 제어부에 의해 피스톤이 구동되어 열차단부를 코일로부터 좌,우 방향으로 각각 이동시킴으로써 열차단부(100)의 서냉 시간을 조절하게 된다.

10 : 코일 20 : 내권부
30 : 외권부 40 : 측면부
100 : 열차단부 110 : 하우징
120 : 단열재 130 : 마그네트
200a : 제1온도측정센서 200b : 제2온도측정센서
300 : 제어부 400 : 구동유닛

Claims (5)

1. 코일(10)과 코일(10) 주변 외기와의 열대류에 의한 코일의 급냉을 방지하도록 코일(10) 양측에 코일(10)과 외기와의 접촉을 차단하는 열차단부(100)를 포함하는, 코일의 서냉각 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 열차단부(100)는,
   그 내부에 일정한 공간이 형성된 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 내부에 단열재(120)가 설치된 것을 특징으로 하는, 코일의 서냉각 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 하우징(110) 내부에는,
   상기 코일(10)의 측면과 대응되는 위치에 마그네트(130)가 설치된 것을 특징으로 하는, 코일의 서냉각 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 하우징(110) 내측에는 상기 코일(10)의 내권부(20)의 온도와 외권부(30)의 온도를 각각 실시간으로 측정하는 제1온도측정센서(200a)와 제2온도측정센서(200b)가 설치되고,
   상기 제1,2온도측정센서(200a,200b)에 의해 센싱된 온도를 실시간으로 측정하여 설정된 기준 온도값에 도달하는 경우 상기 열차단부(100)의 서냉 시간을 중지하는 제어부(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 코일의 서냉각 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어부(300)의 신호를 전달받아 상기 열차단부(100)를 이송시키는 구동유닛(400)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 코일의 서냉각 장치.
   

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