KR20160020784A - 피냉각소재 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 피냉각소재의 상부에 배치되어 상기 피냉각소재의 폭 방향으로 냉매를 분사하는 피냉각소재 냉각장치에 있어서, 외부로부터 공급된 냉매를 수용하는 수용공간을 가지며, 상기 피냉각소재의 이송방향을 기준으로 바닥면의 전방부 및 후방부에 상기 피냉각소재의 폭방향과 나란하게 배치되는 분사홀들이 형성되는 수조; 상기 수용공간내의 바닥면으로부터 돌출되어 각각 기립설치되며, 상기 수용공간을 급수공간 및 비급수공간으로 구획하는 복수의 차단부재들을 포함한다.

Description

피냉각소재 냉각장치{APPARATUS FOR COOLING STRIP}
본 발명은 피냉각소재 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피냉각소재의 상부에 설치된 수조의 수용공간을 구획하여 냉각수를 피냉각소재의 기설정된 폭에 주수함으로써 피냉각소재의 중앙부와 에지부에 발생하는 냉각 편차를 최소화하는 피냉각소재 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 압연 강판을 생산하는 열간 압연 공정은 가열로에서 일정 온도로 가열된 슬라브를 1차 조압연에서 바(BAR) 형태로 압연하여 마무리 압연기를 거처 스트립 형태로 최종 압연 작업을 실시하여 다수개의 롤러로 구성된 런 아웃 테이블(ROT; Run Out Table)을 통과하는 동안 강판 상,하부에서 냉각수를 주수하여 권취 온도를 확보한 후 두루마리 형태로 권취기에서 감아 핫 코일을 생산하게 된다.
런 아웃 테이블은 가열로와 조압연을 거쳐 사상압연된 소재, 즉 강판을 권취기에서 최종 권취하기 전 강판이 이송되는 공정으로서 이 공정에서 소재를 목표온도로 냉각하여 제품의 재질과 강도를 결정하게 된다. 냉각 중, 강판의 폭 방향 중앙부에 낙하된 체류수는 강판의 에지부를 통하여 흘러나가게 되어 통상 중앙부 대비 양 에지부 온도가 낮아지게 된다. 이 과정에서 먼저 냉각 또는 과냉된 에지부의 부피수축이 일어나고 뒤이어 냉각이 되는 중앙부의 부피수축이 시작된다. 이러한 온도편차에 의해 부피수축 시간이 차이가 발생하게 되어 이는 스트립의 웨이브 형태로 표출된다.
특히, 열간압연 공정 중 냉각공정에서는 강판이 통상 약 600도 이상의 고온상태에서 냉각되므로 강종에 따라 냉각 중 변태구간이 발생하여 부피팽창이 일어나는데, 부피팽창은 강판의 중앙부보다 먼저 냉각되는 에지부에서 발생하게 된다. 따라서, 어느 일정한 구간에서 에지부의 변태가 시작되면 먼저 냉각된 에지부는 부피가 팽창하고 아직 변태구간에 들어가지 못한 고온의 중앙부는 냉각되면서 부피가 수축하는 현상이 발생하므로 에지부의 웨이브를 발생시키는 전형적인 메커니즘이다.
한국등록특허공보 10-1089330호. 2011. 12. 02.
본 발명의 목적은 피냉각소재를 권취온도로 냉각하는 공정에서 발생하는 에지 웨이브를 방지하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 빠른 응답성 및 안정성으로 냉각수를 주수 가능한 피냉각소재 냉각장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 피냉각소재의 상부에 배치되어 상기 피냉각소재의 폭 방향으로 냉매를 분사하는 피냉각소재 냉각장치에 있어서, 외부로부터 공급된 냉매를 수용하는 수용공간을 가지며, 상기 피냉각소재의 이송방향을 기준으로 바닥면의 전방부 및 후방부에 상기 피냉각소재의 폭방향과 나란하게 배치되는 분사홀들이 형성되는 수조; 상기 수용공간내의 바닥면으로부터 돌출되어 각각 기립설치되며, 상기 수용공간을 급수공간 및 비급수공간으로 구획하는 복수의 차단부재들을 포함한다.
상기 차단부재는 상기 피냉각소재의 폭방향의 중심으로부터 이격되어 편심 배치되며, 상기 피냉각소재의 폭방향의 중심을 지나는 가상선으로부터 대칭을 이루어 배치될 수 있다.
상기 차단부재는, 일면이 상기 피냉각소재의 이송방향을 기준으로 상기 수조의 전방판 또는 후방판에 각각 연결되며, 상기 피냉각소재의 길이방향과 나란하게 배치되는 측면차단플레이트; 및 상기 측면차단플레이트의 타면 및 상기 수조의 측판과 각각 연결되며, 상기 피냉각소재의 폭방향과 나란하게 배치되는 후면차단플레이트를 구비할 수 있다.
상기 측면차단플레이트와 상기 후면차단플레이트의 서로 동일한 길이와 높이를 가질 수 있다.
상기 피냉각소재 냉각장치는, 상기 급수공간 내의 바닥면으로부터 돌출되어 각각 기립설치되며, 상기 급수공간을 제1 급수공간 및 제2 비급수공간으로 구획하는 보조차단부재를 더 포함할 수 있다.
상기 차단부재의 상단은 상기 수조의 측판의 상단보다 낮으며, 상기 보조차단부재의 상단은 상기 차단부재의 상단보다 낮을 수 있다.
상기 수조는 상기 수조의 일측면에 형성되어 상기 냉매가 유입되는 유입구를 가지며, 상기 피냉각소재 냉각장치는, 상기 유입구에 삽입되어 상기 수용공간 내에 삽입설치되며, 상기 급수공간과 대응되는 폭을 가지는 공급홀이 형성된 공급배관을 더 포함할 수 있다.
상기 피냉각소재 냉각장치는, 상기 급수공간에 설치되어 상기 급수공간에 공급된 상기 냉매의 유량을 감지하는 감지센서; 상기 수조에 연결되어 상기 수용공간으로 상기 냉매를 공급하는 메인공급라인; 상기 메인공급라인 상에 설치되어 상기 메인공급라인의 유량을 조절하는 컨트롤밸브; 및 상기 감지센서 및 상기 컨트롤밸브와 각각 연결되어 상기 감지센서에서 감지된 상기 냉매의 변위량에 따라 상기 컨트롤밸브를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 피냉각소재 냉각장치는, 상기 피냉각소재의 폭, 두께 및 이송속도, 그리고 상기 급수공간의 용적을 측정하는 측정부를 더 구비하며, 상기 제어기는 상기 측정부와 연결되어 상기 측정부의 측정신호에 따라 상기 컨트롤밸브를 제어하여 상기 급수공간에 상기 냉매를 공급할 수 있다.
상기 피냉각소재는 압연소재 또는 후판으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기존의 에지마스크 방식에서 발생하였던 설치 시 고비용, 사용 시 복잡한 구조와 재질, 열악한 조업환경에 의한 잦은 고장을 개선하여 제작의 용이성과 주수 안정성 및 주수 응답성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 냉각수량을 폭 방향으로 용이하게 가변시켜 강판 에지부의 과냉을 방지하여 최종 제품의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 열간압연장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 냉각공정에서 에지 웨이브 발생 원인을 설명하는 도면이다.
도 3은 종래의 에지마스크를 이용한 강판냉각장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 압연장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시한 강판 냉각장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5에 도시한 강판 냉각장치와 제어기의 연결상태를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 도 6에 도시한 강판 냉각장치의 작동과정을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 5에 도시한 강판 냉각장치의 냉각수 분사에 따른 강판의 폭 방향 온도변화를 나타내는 도면이다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도 1 내지 도 10을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 이하 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해하기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시한다.
따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다. 한편, 이하 실시예에서는 압연소재를 예를 들어 설명하나, 후판, 박판 등의 판재로 대체될 수 있다.
도 1은 일반적인 열간압연장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 열간압연장치는 강판(S), 예를 들어 슬라브(slab)를 가열하는 가열로(11), 가열로(11)에서 가열된 압연 소재를 조압연하는 조압연기(사상압연기)(12), 조압연된 압연 소재(예를 들어, 바(bar))를 마무리 압연하는 마무리 압연기(13), 마무리 압연된 압연소재(예를 들어, 스트립(stip))을 이송시키는 ROT(run out table)(14) 및 이송된 압연 소재를 코일로 권취하는 권취기(15)를 포함한다.
강판(S)은 가열로(11), 조압연기(12), 마무리 압연기(13), ROT(14) 및 권취기(15)를 순차적으로 통과하여 코일로 권취된다. 강판(S)이 마무리 압연기(13)로 진행할 때, 마무리 압연기(13)에 구비된 복수의 압연기의 압연속도를 개별적으로 제어하여 압연 소재를 마무리 압연한다. 이와 같이, 압연소재(S)가 가열로(11)에서 가열된 후에, 권취기(15)에 의해 코일로 권취되는 모든 전반적인 작업들을 통상 "열간압연"이라고 한다.
이러한 열간압연 공정 중 런아웃테이블(14)은 가열로(11)와 조압연을 거쳐 사상압연된 압연소재(S) 즉, 강판(S)을 권취기(15)에서 최종 권취하기 전 강판(S)이 이송되는 공정으로서 이 공정에서 강판(S)을 목표온도로 냉각하여 제품의 재질과 강도를 결정하게 된다. 이때, 폭 방향의 냉각편차에 따른 형상불량인 스트립 웨이브 발생이 고질적인 문제점으로 발생하며, 그 발생 메커니즘은 다음과 같다.
도 2는 냉각공정에서 에지 웨이브 발생 원인을 설명하는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 런아웃테이블(ROT)(14)에서 냉각 중 강판(S)의 폭 방향 중앙부에 낙하된 냉각수는 강판(S)의 에지부를 통하여 흘러나가게 되어 통상 강판(S)의 중앙부 대비 에지부의 온도가 낮아지게 된다. 이 과정에서 먼저 냉각 또는 과냉된 강판 에지부의 부피수축이 일어나고 뒤이어 냉각이 되는 강판(S) 중앙부의 부피수축이 시작된다. 이러한 온도편차에 의해 부피수축 시간이 차이가 발생하게 되며 이는 강판(S)의 웨이브 형태로 표출된다.
특히, 열간압연 공정 중 냉각공정에서는 강판(S)이 통상 600도 이상의 고온상태에서 냉각되므로 강 종에 따라 냉각중 변태구간이 발생하여 부피팽창이 일어나는데 앞에서 기술된 바와 같이 이러한 현상은 강판(S)의 중앙부 대비 먼저 냉각되는 강판 에지부에서 먼저 발생하게 된다. 따라서 어느 일정한 구간에서 에지부의 변태가 시작되면 먼저 냉각된 에지부는 부피가 팽창하고 아직 변태구간에 들어가지 못한 고온의 중앙부는 냉각되면서 부피가 수축하는 현상이 발생하는데 이 현상이 에지부의 웨이브를 발생시키는 전형적인 메커니즘이다.
도 3은 종래의 에지마스크를 이용한 강판냉각장치를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 기존의 강판(S)의 에지부에 발생하는 웨이브를 방지하기 위한 방법으로서 에지부의 과냉을 방지하는 장치이다. 즉, 런아웃테이블(14)상에서 냉각을 수행할 때, 강판(S)의 폭방향으로 발생하는 냉각 편차를 저감하기 위하여 라미나 뱅크(Laminar Bank)(20) 양단부에 에지마스크(Edge Mask) 설비(18)를 장착하여 구동하였다.
냉각 중 강판(S)의 폭 방향 중앙부에 낙하된 냉각수는 강판(S)의 에지부를 통하여 흘러나가게 되어 중앙부 대비 에지부 온도가 낮게 제어되어 폭 방향 냉각 편차를 유발하는데 이러한 문제점을 개선하기 위하여 설치된 에지마스크(18)는 라미나 뱅크(20)로부터 주수되는 냉각수가 강판(S) 양단부에 주수되지 않도록 막아주는 설비로 열연강판(S) 전체 폭으로는 최대 300mm 편측으로는 최대 150mm 에지부에 냉각수가 주수되지 않도록 자동으로 위치제어된다.
그러나, 상기와 같은 에지부의 과냉 방지 방법은 설비 설치시 고비용과 설비의 유지 보수의 어려움이 상존하고 있다. 또한, 에지마스크(18)는 모터의 동력이 체인으로 연결되어 구동축에 전달되며 구동축에 붙어서 폭 방향으로 이동하게 된다. 열간 압연공정에 있어서 런아웃테이블(14) 구간은 통상 600℃ 이상의 고온 강판이 이동하므로 냉각수에 의해 수증기가 발생하게 되며 발생된 수증기에는 대기중 산소와의 반응으로 생성된 스케일이 동반하게 된다. 고온노출에 의한 부식이 진행된 모터부, 구동축 및 구동축과 체인을 연결하는 연결부의 베어링에 스케일이 치입되어 모터 과부하에 의한 잦은 설비 고장이 발생하였다.
또한, 강판(S)의 위치를 검출하는 센서(도시안함)의 경우 고온의 수증기 발생으로 위치 검출이 원활하지 않아 폭 방향 제어 불량이 빈번하였으며 구동축과 체인 연결부에 치입된 스케일이 고착되어 에지마스크(18) 정비시 고착된 스케일을 제거하는데 많은 시간이 소요되고 있다. 이러한 유지와 보수의 어려움으로 인해 중요한 에지부 과냉방지 기능의 불완전상태가 빈번하게 발생하고 있다. 따라서, 이하에서는 상기와 같은 문제점을 해결가능한 강판압연장치 및 강판냉각장치에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 압연장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 도 4를 참조하면, 라미나 뱅크(20)는 마무리 압연기(13)에서 압연된 강판(S)DMF 이송하는 롤러 테이블(14)의 상부에 설치되며, 내부공간에 채워진 냉각수를 강판(S)의 상부에 주수하기 위해 바닥면에는 복수의 분사홀(도 5의 28)들이 일정 간격을 두고 강판의 폭 방향으로 형성된다.
라미나 뱅크(20)는 냉각수 공급배관(35)을 통해서 저수탱크(30)에 연결되며, 저수탱크(30)에 저장된 냉각수가 냉각수 공급배관(35)을 통해서 라미나 뱅크(20)로 주입된다. 이때, 저수탱크(30)의 냉각수가 중력에 의해서 라미나 뱅크(20)로 주입될 수 있도록 저수탱크(30)는 라미나 뱅크(20)보다 상대적으로 높은 위치에 배치될 수 있다.
냉각수 공급배관(35)은 저수탱크(30)와 라미나 뱅크(20)를 연결하며, 냉각수 공급배관(35)을 통해 저수탱크(30)에 저장된 냉각수가 라미나 뱅크(20)로 버퍼된다. 냉각수 공급배관(35)에는 별도의 펌프(도시안함)가 연결되어 라미나뱅크(20)를 향해 펌핑하여 냉각수를 공급가능하며, 밸브(32)는 냉각수 공급배관(35)에 설치되어 냉각수 공급배관(35)을 통해 공급되는 냉각수량을 제어할 수 있다.
또한, 강판(S)의 진행방향을 기준으로 입측과 출측에는 강판의 진입정보(예를 들어, 강판의 폭, 두께 및 이송속도 등)를 감지하는 감지센서가 배치될 수 있으며, 제어기(80)는 라미나뱅크(20)를 향해 진입하는 강판(S)의 진입정보 및 라미나뱅크(20)의 용적을 측정하는 측정부(90) 및 밸브(32)와 각각 연결되어 측정부(90)의 측정 데이터에 따라 밸브(32)를 제어하여 라미나뱅크(20)의 유량을 제어할 수 있다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시한 강판 냉각장치를 나타내는 도면이며, 도 7은 도 5에 도시한 강판 냉각장치와 제어기의 연결상태를 나타내는 도면이다. 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 라미나뱅크(20)는 강판(S)의 상부에 배치되어 강판(S)의 폭 방향으로 냉매를 분사하며, 냉매를 냉각수일 수 있다. 라미나뱅크(20)는 냉각수 공급배관(35)으로부터 공급된 냉각수를 수용하는 수용공간(25)을 가지며, 라미나 뱅크(20)의 바닥판(26)에는 복수의 분사홀(28)들이 형성된다.
분사홀(28)들은 강판(S)의 상부에 냉각수를 주수하기 위해 강판(S)의 폭 방향과 나란하게 형성되며, 강판(S)의 이송방향을 기준으로 바닥판(26)의 전방 및 후방에 위치할 수 있다. 또한, 라미나 뱅크(20)의 바닥판(26)은 강판(S)과 나란한 판 형상을 가질 수 있으며, 분사홀(28)들은 일 열 또는 강판(S)의 길이방향을 따라 복수의 열로 형성될 수 있다. 분사홀(28)들은 라미나 뱅크(20)의 바닥판(26)에 강판(S)의 폭을 따라 약 20개 내지 30개가 형성될 수 있다.
차단부재(40)는 라미나뱅크(20)의 수용공간(25) 내의 바닥판(26)으로부터 돌출되어 수용공간(25)을 급수공간 및 비급수공간으로 구획하며, 비급수공간은 전방부 및 후방부에 각각 형성된 분사홀(28)들을 수용하도록 배치된다. 차단부재(40)는 강판(S)의 길이방향과 나란하게 배치되는 측면차단플레이트(41) 및 측면차단플레이트(41)에 연결되어 강판(S)의 폭 방향과 나란하게 배치되는 후면차단플레이트(42)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 전방에 위치한 측면차단플레이트(41)는 라미나뱅크(20)의 측판(27)과 나란하게 배치되며, 측면차단플레이트(41)의 전단과 후단은 위치한 전방분사홀(28)을 중심(C)을 기준으로 서로 동일 반경(d1 = d2)에 위치한다. 또한, 후면차단플레이트(42)의 일단부는 측면차단플레이트(41)의 후단면과 연결되며, 후면차단플레이트(42)의 타단부는 라미나뱅크(20)의 측판(27)과 연결됨으로써 비급수공간을 형성할 수 있다. 라미나뱅크(20)의 전방판(21)과 후면차단플레이트(42) 사이의 거리는 약 50mm일 수 있으며, 분사홀(28)은 라미나뱅크(20)의 전방판(21)과 후면차단플레이트(42) 사이에 강판(S)의 폭 방향을 따라 형성된다.
한편, 전방에 위치한 차단부재(40)는 좌우 대칭으로 배치될 수 있다. 즉, 좌측에 배치되는 전방좌측 차단부재(40a)는 강판(S)의 폭 방향의 중심으로부터 이격되어 편심 배치되며, 우측에 배치되는 전방우측 차단부재(40b)는 강판(S)의 폭 방향의 중심을 지나는 가상선(ℓc)으로부터 대칭을 이루어 배치될 수 있다. 후방에 위치하는 차단부재(40c, 40d) 또한, 전방에 위치한 차단부재(40a, 40b)와 대응되도록 배치될 수 있으며, 측면차단플레이트(41)와 후면차단플레이트(42)의 높이와 폭이 동일하도록 배치되어 각각의 차단부재(40)에 의해 형성되는 비급수공간의 면적은 서로 동일하도록 형성됨이 바람직하다.
한편, 보조차단부재(50)는 급수공간 내의 라미나뱅크(20) 바닥판(26)으로부터 돌출되어 각각 기립설치될 수 있다. 보조차단부재(50)는 차단부재(40)와 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 강판(S)의 폭 방향을 따라 차단부재(40)와 나란하도록 일직선상에 위치한다. 또한, 보조차단부재(50)는 급수공간을 제1 급수공간 및 제1 비급수공간으로 구획하며, 제1 비급수공간과 비급수공간의 횡단면적은 서로 같을 수 있다. 보조차단부재(50) 또한, 차단부재(40)와 마찬가지로 전방 및 후방에 각각 배치되며, 서로 대칭 구조를 가질 수 있다.
차단부재(40)의 상단은 라미나뱅크(20)의 측판(27)의 상단보다 낮게 배치되며, 보조차단부재(50)의 상단은 차단부재(40)의 상단보다 낮게 배치된다. 바람직하게는 보조차단부재(50)의 상단과 차단부재(40)의 상단 사이의 높이는 차단부재(40)의 상단과 라미나뱅크(20)의 측판(27) 상단 사이의 높이와 같을 수 있다. 뿐만 아니라, 사용자는 강판(S)의 폭에 따라 제1 급수공간상에는 제1 급수공간을 구획하는 복수의 차단부재(40)가 추가로 설치될 수 있으며, 보조차단부재(50)와 차단부재(40) 사이의 이격 거리는 주수하고자 하는 강판(S)의 폭에 따라 가변될 수 있다.
따라서, 중앙부에 형성되는 급수공간의 유량이 증가할 경우, 순차적으로 제1 비급수공간, 비급수공간으로 냉각수가 유입된다. 즉, 냉각수가 채워지는 높이를 조절하여 분사홀(28)을 통해 주수되는 냉각수의 주수폭을 조절할 수 있다. 바람직하게는, 라미나뱅크(20)의 길이는 강판(S)의 폭보다 긴 길이를 가지며, 후술하는 밸브(32) 개폐량에 의한 유량제어의 오차가 발생할 경우, 냉각수가 강판(S)의 외측으로 주수됨으로써 강판(S)의 냉각분포에는 영향을 끼치지 않는다.
냉각수 공급배관(35)은 라미나뱅크(20)의 일측면에 형성된 유입구(38)에 삽입되어 수용공간(35) 내에 삽입설치되며, 급수공간과 대응되는 폭을 가지는 공급홀(36)이 형성되어 냉각수를 급수공간으로 신속히 공급할 수 있다. 즉, 라미나뱅크(20)의 전방부와 후방부에 각각 형성된 분사홀(28)들을 향해 냉각수를 신속하게 공급함으로써 강판(S)에 주수되는 주수량의 응답성을 향상시킬 수 있다.
또한, 급수공간 내에는 냉각수의 유량을 감지하는 수위감지센서(60), 예를 들어 레이더 방식의 수위계일 수 있다. 레이더 방식의 수위계는 FMCM(Frequency Modulated Continuous Wave)라고 불리며, 여기서 FM은 주파수 변조, CW는 진폭이 일정한 지속파를 말한다. 이러한 수위계는 진폭이 일정한 지속파를 안테나를 통해 발생시키면 수면에 반사되어 되돌아오게 되는데, 도착시간지연에 따라 주파수가 직선적으로 증가하게 된다. 이때, 도착된 주파수와 발상된 주파수의 차이는 수면까지의 거리와 직접 비례하게 되며, 이를 계산하여 거리를 측정하여 수위로 환산하는 방식이다.
앞서 설명한 바와 같이, 압연소재 냉각장치는 강판(S)의 진행방향을 기준으로 입측과 출측에는 강판의 진입정보(예를 들어, 강판의 폭, 두께 및 이송속도 등)를 감지하는 감지센서가 포함될 수 있으며, 제어기(80)는 라미나뱅크(20)를 향해 진입하는 강판(S)의 진입정보 및 라미나뱅크의 용적을 측정하는 측정부(90)와 수위감지센서(60) 및 밸브(32)와 각각 연결되어 측정부(90)의 측정데이터 및 수위감지센서(60)의 신호에 따라 밸브(32)를 제어하여 라미나뱅크(20)의 유량을 제어할 수 있다.
도 8 및 도 9는 도 6에 도시한 강판 냉각장치의 작동과정을 나타내는 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 라미나뱅크(20)는 강판(S)의 상부에 강판(S)의 폭보다 넓은 길이를 가지며, 급수공간은 강판(S)의 폭(T)과 대응되도록 차단부재(40)가 설치된다. 또한, 보조차단부재(50)는 급수공간을 중앙부에 형성되는 제1 급수공간 및 양측에 형성되는 제1 비급수공간으로 구획한다.
제어기(80)는 강판(S)의 진입정보에 따라 냉각수의 주수량에 대응되도록 밸브(32)를 조절하여 제1 급수공간(W)으로 냉각수를 공급할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 냉각수 공급배관(35)은 라미나뱅크(20)의 수용공간(25) 내에 삽입설치되어 제1 급수공간과 대응되는 공급홀(36)이 형성됨으로써 냉각수를 강판(S)에 신속히 공급할 수 있다.
한편, 도 9에 도시한 바와 같이, 강판(S)의 폭이 두꺼워지거나 강판(S)의 이송속도가 빨라지는 등의 강판(S)의 진입정보가 변화될 경우, 제어기(80)는 제1 급수공간 내에 설치된 수위감지센서(60)를 이용하여 냉각수가 보조차단부재(50)의 상단보다 높은 수위를 유지하도록 밸브(32)를 제어하여 제1 비급수공간으로 냉각수를 유입시켜 강판(S)에 더 넓은 폭으로 냉각수를 주수할 수 있다.
예를 들어, 주수폭은 강판(S)의 전체 폭의 70% 내지 90% 정도로 설정하는 것이 바람직하며, 산출된 냉각수의 단위시간 당 배출량과 라미나뱅크(20)로 유입되는 유입량이 같도록 밸브(32)를 제어하여 기설정된 주수폭(W)으로 냉각수를 주수하여 강판(S)의 온도를 균일하게 냉각할 수 있다.
즉, 본 발명인 강판 냉각장치는 라미나뱅크(20)의 전방부와 후방부에 2열로 강판(S)의 폭 방향을 따라 강판(S)에 냉각수를 주수하는 구조로, 냉각수 공급배관(35)이 라미나뱅크(20)의 수용공간(25) 내에 삽입설치되어 냉각수를 제1 급수공간에 신속하게 공급 가능하며, 필요에 따라 수위감지센서(60)를 통해 주수량을 제어하여 강판(S)의 폭 방향을 따라 냉각수를 신속하게 공급할 수 있다. 또한, 강판(S)의 폭에 대응되도록 차단부재(40)를 설치함으로써 밸브(32)의 미세한 변화에 따라 냉각수가 수용공간(25)으로 과다공급될 경우, 추가로 공급된 냉각수는 강판(S)의 외측으로 주수됨으로써 강판(S)의 온도 변화에는 영향을 끼치지 않는다.
도 10은 도 5에 도시한 강판 냉각장치의 냉각수 분사에 따른 강판의 폭 방향 온도변화를 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 강판(S)의 에지부가 중앙부에 비해 공기 중에 노출되는 면적이 넓고, 냉각 체류수에 의한 2차 냉각으로 온도 하강이 커짐으로써 강판(S)의 중앙부와 에지부의 온도편차는 커지게 된다. 반면, 본 발명인 강판 냉각장치는 강판의 폭 방향에 따라 선택적으로 냉각수를 주수함으로써 도 10에 도시한 바와 같이, 강판(S)의 폭 방향 온도 편차를 방지하며, 강판(S)의 적정 권취 온도를 확보하여 우수한 고강도 강판을 제조할 수 있다.
즉, 기존의 에지마스크 방식에서 발생하였던 설치 시 고비용, 사용 시 복잡한 구조와 재질, 열악한 조업환경에 의한 잦은 고장을 개선하여 제작의 용이성과 주수 안정성 및 주수 응답성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 냉각수량을 폭 방향으로 용이하게 가변시켜 강판 에지부의 과냉을 방지하여 최종 제품의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 설명한 강판 냉각장치는 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
20 : 라미나뱅크 25 : 수용공간
28 : 분사홀 30 : 저수탱크
32 : 밸브 35 : 냉각수 공급배관
38 : 유입구 40 : 차단부재
50 : 보조차단부재 60 : 수위감지센서
80 : 제어기 90 : 측정부

Claims (10)

  1. 피냉각소재의 상부에 배치되어 상기 피냉각소재의 폭 방향으로 냉매를 분사하는 피냉각소재 냉각장치에 있어서,
    외부로부터 공급된 냉매를 수용하는 수용공간을 가지며, 상기 피냉각소재의 이송방향을 기준으로 바닥면의 전방부 및 후방부에 상기 피냉각소재의 폭방향과 나란하게 배치되는 분사홀들이 형성되는 수조;
    상기 수용공간내의 바닥면으로부터 돌출되어 각각 기립설치되며, 상기 수용공간을 급수공간 및 비급수공간으로 구획하는 복수개의 차단부재들을 포함하는, 피냉각소재 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차단부재는 상기 피냉각소재의 폭방향의 중심으로부터 이격되어 편심 배치되며,
    상기 피냉각소재의 폭방향의 중심을 지나는 가상선으로부터 대칭을 이루어 배치되는, 피냉각소재 냉각장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차단부재는,
    일면이 상기 피냉각소재의 이송방향을 기준으로 상기 수조의 전방판 또는 후방판에 각각 연결되며, 상기 피냉각소재의 길이방향과 나란하게 배치되는 측면차단플레이트; 및
    상기 측면차단플레이트의 타면 및 상기 수조의 측판과 각각 연결되며, 상기 피냉각소재의 폭방향과 나란하게 배치되는 후면차단플레이트를 구비하는, 피냉각소재 냉각장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측면차단플레이트와 상기 후면차단플레이트의 서로 동일한 길이와 높이를 가지는, 피냉각소재 냉각장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피냉각소재 냉각장치는,
    상기 급수공간 내의 바닥면으로부터 돌출되어 각각 기립설치되며, 상기 급수공간을 제1 급수공간 및 제2 비급수공간으로 구획하는 보조차단부재를 더 포함하는, 피냉각소재 냉각장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차단부재의 상단은 상기 수조의 측판의 상단보다 낮으며, 상기 보조차단부재의 상단은 상기 차단부재의 상단보다 낮은, 피냉각소재 냉각장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수조는 상기 수조의 일측면에 형성되어 상기 냉매가 유입되는 유입구를 가지며,
    상기 피냉각소재 냉각장치는,
    상기 유입구에 삽입되어 상기 수용공간 내에 삽입설치되며, 상기 급수공간과 대응되는 폭을 가지는 공급홀이 형성된 공급배관을 더 포함하는, 피냉각소재 냉각장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피냉각소재 냉각장치는,
    상기 급수공간에 설치되어 상기 급수공간에 공급된 상기 냉매의 유량을 감지하는 감지센서;
    상기 수조에 연결되어 상기 수용공간으로 상기 냉매를 공급하는 메인공급라인;
    상기 메인공급라인 상에 설치되어 상기 메인공급라인의 유량을 조절하는 컨트롤밸브; 및
    상기 감지센서 및 상기 컨트롤밸브와 각각 연결되어 상기 감지센서에서 감지된 상기 냉매의 변위량에 따라 상기 컨트롤밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하는, 피냉각소재 냉각장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 피냉각소재 냉각장치는,
    상기 피냉각소재의 폭, 두께 및 이송속도, 그리고 상기 급수공간의 용적을 측정하는 측정부를 더 구비하며,
    상기 제어기는 상기 측정부와 연결되어 상기 측정부의 측정신호에 따라 상기 컨트롤밸브를 제어하여 상기 급수공간에 상기 냉매를 공급하는, 피냉각소재 냉각장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 피냉각소재는 압연소재 또는 후판으로 제공되는, 피냉각소재 냉각장치.
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