KR20180119899A

KR20180119899A - 연속소둔로의 철분 제거장치

Info

Publication number: KR20180119899A
Application number: KR1020170053595A
Authority: KR
Inventors: 박석달
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2018-11-05
Also published as: KR102015506B1

Abstract

연속소둔로의 철분 제거장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로의 철분 제거장치는 덕트 내부를 통과하는 스트립의 하부에 배치되며 둘레방향으로 자석부와 비자석부가 번갈아 마련된 자석롤, 자석롤을 회전시키는 구동장치, 자석롤 하측의 덕트 내에 마련된 수거탱크, 한쪽이 스트립과 자석롤 사이에 개재되며 자석롤의 작용에 의해 그 표면에 부착되는 철분이 수거탱크로 흘러 내리도록 안내하는 수거안내판, 및 수거안내판 표면의 철분을 수거탱크 쪽으로 배출시키도록 질소를 분사하는 분사노즐을 포함한다.

Description

연속소둔로의 철분 제거장치{IRON REMOVAL DEVICE OF CONTINUOUS ANNEALING FURNACE}

본 발명은 소둔과정에서 발생한 철분을 제거할 수 있는 연속소둔로의 철분 제거장치에 관한 것이다.

냉간압연된 스트립(스테인리스 강판 등)은 압연과정에서 경화되기 때문에 그대로 가공성을 요구하는 제품을 만드는데 부적합하다. 따라서 압연된 스트립은 소둔(燒鈍) 열처리를 통해 경도를 저하시켜 가공성을 향상시킨다.

연속소둔로는 스트립을 수소가 채워진 가열부와 냉각부를 연속적으로 통과시키면서 소둔 열처리를 하는 장치다. 이를 이용하면 환원분위기에서 열처리가 가능하기 때문에 열처리 과정에서 스트립 표면의 산화를 막고 광택을 유지할 수 있다.

통상의 연속소둔로는 스트립이 진입하는 입구부와, 입구부로 진입한 후 수직 상승하는 스트립을 가열하는 가열부와, 가열부를 거쳐 상승하는 스트립을 냉각시키는 냉각부와, 냉각부 위의 상승덕트부와, 스트립의 이동방향 전환을 위해 상승덕트부로부터 횡방향으로 연장된 상단덕트부와, 스트립의 하강을 위해 상단덕트부로부터 수직 하방으로 연장된 리턴덕트부와, 리턴덕트부 하부에 마련되며 열처리된 스트립이 배출되는 출구부를 포함한다.

한편, 연속소둔로에서는 스트립이 가열부와 냉각부를 거치며 열처리가 이루어지는 과정에서 미세철분이 발생한다. 이러한 미세철분은 스트립 표면에 부착된 상태에서 스트립과 함께 이동하면서 스트립의 쏠림을 유발하거나, 스트립이 출구부의 롤을 통과하는 과정에서 스트립 표면에 압입흠을 유발할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 소둔과정에서 발생한 철분을 쉽게 제거할 수 있는 연속소둔로의 철분 제거장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 덕트 내부를 통과하는 스트립의 하부에 배치되며, 둘레방향으로 자석부와 비자석부가 번갈아 마련된 자석롤; 상기 자석롤을 회전시키는 구동장치; 상기 자석롤 하측의 상기 덕트 내에 마련된 수거탱크; 한쪽이 상기 스트립과 상기 자석롤 사이에 개재되며 상기 자석롤의 작용에 의해 그 표면에 부착되는 철분이 상기 수거탱크로 흘러 내리도록 안내하는 수거안내판; 및 상기 수거안내판 표면의 철분을 상기 수거탱크 쪽으로 배출시키도록 질소를 분사하는 분사노즐;을 포함하는 연속소둔로의 철분 제거장치가 제공될 수 있다.

상기 철분 제거장치는 연속소둔로의 상단덕트부에 설치될 수 있다.

상기 자석롤은 상기 상단덕트부 내의 상기 스트립 하부 양측에 상호 이격되게 배치된 제1자석롤과 제2자석롤을 포함하고, 상기 수거안내판은 상기 제1자석롤과 상기 스트립 사이에 개재되며 상기 수거탱크로 철분을 안내하는 제1수거안내판과, 상기 제2자석롤과 상기 스트립 사이에 개재되며 상기 수거탱크로 철분을 안내하는 제2수거안내판을 포함할 수 있다.

상기 구동장치는, 구동모터; 상기 구동모터의 축에 결합된 제1구동기어; 상기 제1구동기어에 치합되어 회전하는 제2구동기어; 상기 제1구동기어와 함께 회전하는 제1구동풀리; 상기 제2구동기어와 함께 회전하는 제2구동풀리; 상기 제1자석롤의 축에 설치되며 제1벨트에 의해 상기 제1구동풀리와 연결된 제1피동풀리; 및 상기 제2자석롤의 축에 설치되며 제2벨트에 의해 상기 제2구동풀리와 연결된 제2피동풀리;를 포함할 수 있다.

상기 분사노즐은 상기 제1수거안내판 표면의 철분을 상기 수거탱크 쪽으로 배출시키도록 질소를 분사하는 다수의 분사구를 갖춘 제1분사노즐; 및 상기 제2수거안내판 표면의 철분을 상기 수거탱크 쪽으로 배출시키도록 질소를 분사하는 다수의 분사구를 갖춘 제2분사노즐;을 포함할 수 있다.

상기 철분 제거장치는 상기 수거탱크에 쌓인 철분을 배출시키는 배출장치를 더 포함할 수 있다.

상기 배출장치는 상기 수거탱크로부터 상기 상단덕트부 외측으로 연장된 배출관; 상기 배출관을 개폐하는 개폐밸브; 및 상기 수거탱크 내부로 연장되며 상기 배출관으로 배출기류를 송출하는 배출기류관;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로의 철분 제거장치는 자석부와 비자석부가 교호적으로 배치된 자석롤이 수거안내판에 인접한 상태에서 회전하고, 이러한 동작에 의해 스트립 또는 덕트 내 공간에 존재하는 철분이 수거안내판에 부착되어 수거된 후 수거안내판으로부터 이탈해 수거탱크로 흘러 내리기 때문에 소둔과정에서 발생한 철분을 용이하게 제거할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로의 철분 제거장치는 질소를 분사하는 배출장치를 동작시켜 수거탱크 내의 철분이 배출관을 통해 외부로 배출되도록 하기 때문에 작업자가 상단덕트부 내로 진입하지 않고서도 수거탱크 내에 쌓인 철분을 쉽게 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 철분 제거장치가 적용된 연속소둔로의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로의 철분 제거장치 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로 철분 제거장치의 배출장치 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로 철분 제거장치의 배출장치 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 철분 제거장치가 적용된 연속소둔로의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 연속소둔로는 스트립(1)이 진입하는 입구부(10), 입구부(10)로 진입한 후 수직 상승하는 스트립(1)을 가열하는 가열부(20), 가열부(20)를 통과하여 상승하는 스트립(1)을 냉각시키는 냉각부(30), 냉각부(30) 위에 마련된 상승덕트부(40), 스트립(1)의 이동방향 전환을 위해 상승덕트부(40)로부터 소정길이 횡방향으로 연장된 상단덕트부(50), 스트립(1)의 하강을 위해 상단덕트부(50)로부터 아래로 연장되며 수직으로 설치된 리턴덕트부(60), 열처리된 스트립(1)의 배출을 위해 리턴덕트부(60) 하부에 마련된 출구부(70)를 포함한다.

가열부(20), 냉각부(30), 상승덕트부(40), 상단덕트부(50), 리턴덕트부(60)는 스트립(1)이 연속하여 통과할 수 있도록 터널형태로 연결된다. 이러한 연속소둔로 내부에는 환원성 열처리분위기를 조성하는 수소(H2)가 채워치고, 입구부(10)와 출구부(70)는 수소의 누설방지 및 외부공기의 유입을 차단할 수 있도록 밀폐된다.

입구부(10)는 스트립(1)이 진입을 안내하면서 입구를 밀폐시키는 한쌍의 입구밀폐롤(11)과, 입구밀폐롤(11)을 거쳐 입구덕트(12) 내부로 진입한 스트립(1)의 진행을 상방향으로 전환하면서 스트립(1)의 장력을 조절하는 입구측 장력조절롤(13)을 포함할 수 있다.

가열부(20)는 입구부(10)를 거쳐 상승하는 스트립(1)을 그 내부에 수용한 상태에서 가열할 수 있도록 입구부(10)의 상측에 수직으로 설치된다. 가열부(20)는 상하로 길이가 긴 원통형태로 마련되며 그 내측으로 스트립(1)이 통과하는 원통형 머플(21, muffle), 머플(21)을 수용하며 머플(21)의 외면과의 사이에 가열공간(23)을 형성하는 외부의 원통형 노체(22), 가열공간의 가열을 위해 노체(22)에 설치된 버너 등의 가열수단(미도시)을 포함할 수 있다.

머플(21)은 하부가 입구덕트(12)와 밀폐상태로 연결되고 상부가 냉각부(30)의 덕트(31)와 밀폐상태로 연결되며, 내부에 환원분위기를 조성하는 수소가 채워진다. 즉 머플(21)의 내부공간은 입구부(10) 및 냉각부(30)의 내부공간과 연통되고, 수소의 누설 차단을 위해 외측의 가열공간(23)과는 완전히 구획된다.

가열부(20)는 가열수단의 가열에 의해 스트립(1)이 통과하는 머플(21)의 내부를 소둔을 위한 가열온도로 가열할 수 있고, 수소가 채워진 머플(21)의 내부공간이 가열공간(23)과 구획되므로 환원분위기에서 상승하는 스트립(1)을 가열할 수 잇다.

냉각부(30)는 가열부(20)와 상승덕트부(40)를 연속하여 연결하는 덕트형태로 마련될 수 있고, 그 내부의 분위기가스를 냉각시키는 복수의 냉각장치(32)를 포함할 수 있다. 각 냉각장치(32)는 내부의 가스을 순환시키는 순환팬, 순환팬에 의해 순환하는 가스를 냉각시키는 냉각열교환기, 냉각열교환기로 냉각액을 공급하는 냉각액공급수단을 포함할 수 있다. 가열부(20)에서 대략 1000℃ 내외로 가열된 스트립(1)은 이러한 냉각부(30)를 통과하면서 대략 80 ~ 100℃까지 냉각될 수 있다.

상단덕트부(50)는 상승덕트부(40) 상단과 리턴덕트부(60) 상단을 연결한다. 상승덕트부(40)와 상단덕트부(50)가 만나는 부분의 내측에는 스트립(1)을 이동방향을 횡으로 전환하면서 스트립(1)을 지지하는 스티어링롤(51)이 설치되고, 상단덕트부(50)와 리턴덕트부(60)가 만나는 부분의 내측에는 스트립(1)의 이동방향을 아래로 전환하면서 스트립(1)을 지지하는 상부지지롤(52)이 설치될 수 있다.

출구부(70)는 리턴덕트부(60) 하단의 출구로 스트립(1)의 배출을 안내하면서 출구를 밀폐시키는 한쌍의 출구밀폐롤(71)과, 출구밀폐롤(71)을 거쳐 다음공정으로 이동하는 스트립(1)의 진행을 횡방향으로 전환하면서 스트립(1)의 장력을 조절하는 출구측 장력조절롤(72)을 포함할 수 있다.

연속소둔로의 상단덕트부(50) 내에는 소둔 과정에서 발생한 철분을 스트립 또는 덕트 내 공간으로부터 제거하는 철분 제거장치(100)가 설치된다. 본 실시 예는 철분 제거장치(100)가 상단덕트부(50)에 설치된 경우를 제시하지만, 철분 제거장치(100)의 설치 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 철분 제거장치(100)는 리턴덕트부(60) 또는 상승덕트부(40) 내에 설치될 수도 있다.

도 2와 도 3을 참조하면, 철분 제거장치(100)는 상단덕트부(50) 내부를 통과하는 스트립(1)의 하부에 상호 이격되게 배치된 제1자석롤(110)과 제2자석롤(120), 제1자석롤(110)과 제2자석롤(120)을 함께 구동하는 구동장치(130), 제1자석롤(110)과 제2자석롤(120) 사이 하부 위치의 상단덕트부(50) 내에 설치된 수거탱크(140), 한쪽이 제1자석롤(110)과 스트립(1) 사이에 개재되며 그 표면에 쌓이는 철분을 수거탱크(140)로 안내하는 제1수거안내판(150), 한쪽이 제2자석롤(120)과 스트립(1) 사이에 개재되며 그 표면에 쌓이는 철분을 수거탱크(140)로 안내하는 제2수거안내판(160)을 구비한다.

또 철분 제거장치(100)는 제1수거안내판(150) 표면의 철분을 수거탱크(140) 쪽으로 배출시키도록 질소를 분사하는 다수의 분사구(171)를 갖춘 제1분사노즐(170), 제2수거안내판(160) 표면의 철분을 수거탱크(140) 쪽으로 배출시키도록 질소를 분사하는 다수의 분사구(181)를 갖춘 제2분사노즐(180), 수거탱크(140) 내에 쌓인 철분을 배출시키는 배출장치(190)를 포함한다.

본 실시 예에서는 스트립(1) 하부 양측에 두 자석롤(110,120)이 설치된 경우를 제시하고 있지만, 자석롤은 어느 한쪽에만 설치될 수도 있다. 이 경우 수거안내판(150,160)도 한쪽에만 설치될 수 있다.

제1자석롤(110)과 제2자석롤(120)은 둘레방향으로 자석부(111,121)와 비자석부(112,122)가 번갈아 배치될 수 있다. 자석부(111,121)와 비자석부(112,122)의 단면 형상은 부채꼴 또는 반원형일 수 있고, 제1자석롤(110)과 제2자석롤(120)은 이러한 자석부(111,121)와 비자석부(112,122)가 둘레방향으로 번갈 설치되어 원통형태로 마련될 수 있다. 따라서 제1자석롤(110)과 제2자석롤(120)의 회전에 의해 자석부(111,121)가 제1 또는 제2수거안내판(150,160)에 근접할 때는 자력에 의해 철분이 제1 또는 제2수거안내판(150,160) 표면에 부착될 수 있다. 그리고 비자석부(112,122)가 제1 또는 제2수거안내판(150,160)에 근접할 때는 제1 또는 제2수거안내판(150,160)에 부착된 철분이 이탈된 후 제1분사노즐(170) 또는 제2분사노즐(180)의 질소 분사에 의해 수거탱크(140) 쪽으로 흘러 내릴 수 있다.

수거탱크(140)는 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 스트립(1)의 폭 방향으로 길게 연장된 사각통형태일 수 있다. 수거탱크(140)의 상부에는 제1 또는 제2수거안내판(150,160)으로부터 흘러 내리는 철분이 그 내부로 진입하는 철분진입구(141)가 형성된다. 제1 및 제2수거안내판(150,160)의 하단은 제1 또는 제2수거안내판(150,160) 표면의 철분이 수거탱크(140)로 진입할 수 있도록 철분진입구(141)에 각각 연결된다.

제1자석롤(110)과 제2자석롤(120)을 구동하는 구동장치(130)는 도 3에 도시한 바와 같이, 구동모터(131), 구동모터(131)의 축에 결합된 제1구동기어(132), 제1구동기어(132)에 치합되어 회전하는 제2구동기어(133), 제1구동기어(132)와 함께 회전하는 제1구동풀리(134), 제2구동기어(133)와 함께 회전하는 제2구동풀리(135), 제1자석롤(110)의 축에 설치되며 제1벨트(137)에 의해 제1구동풀리(134)와 연결된 제1피동풀리(136), 제2자석롤(120)의 축에 설치되며 제2벨트(139)에 의해 제2구동풀리(135)와 연결된 제2피동풀리(138)를 포함할 수 있다.

따라서 구동장치(130)는 구동모터(131)의 동작에 의해 제1구동기어(132)와 제2구동기어(133)가 상호 반대로 회전하므로, 이들과 연결된 제1자석롤(110)과 제2자석롤(120)이 상호 반대로 회전할 수 있다. 본 실시 예에서 구동장치(130)는 하나의 구동모터(131)가 제1자석롤(110)과 제2자석롤(120)을 함께 회전시키는 형태이나, 구동장치의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1자석롤(110)과 제2자석롤(120)은 각각 별도의 구동모터에 의해 회전할 수도 있다.

수거탱크(140) 내에 쌓인 철분을 배출시키는 배출장치(190)는 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 수거탱크(140) 내부로부터 상단덕트부(50) 외측으로 연장되도록 설치된 배출관(191), 배출관(191)을 개폐하는 개폐밸브(192), 배출관(191)의 반대편으로부터 수거탱크(140) 내부로 진입하도록 연장되며 선단이 배출관(191) 내부로 진입하여 배출관(191)으로 배출기류(질소)를 송출하는 배출기류관(193), 배출기류관(193)을 개폐하여 질소공급을 제어하는 기류제어밸브(194)를 포함할 수 있다.

배출장치(190)는 소둔공정을 수행할 때 개폐밸브(192)와 기류제어밸브(194)가 유로를 폐쇄한 상태를 유지함으로써 연속소둔로 내의 환원성 분위기가스가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.

수거탱크(140) 내의 철분을 배출시키고자 할 때는 소둔공정을 멈춘 상태에서 개폐밸브(192)를 개방하고, 이어서 기류제어밸브(194)를 개방함으로써 수거탱크(140) 내의 철분이 배출관(191)을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 이때는 배출기류관(193)을 통하여 배출되는 기류가 배출관(191) 내측으로 강하게 분사되고, 수거탱크(140)의 내의 철분은 배출관(191) 입구 측에 형성되는 음압에 의해 배출관(191)으로 빨려 나가는 식으로 배출될 수 있다. 도 4에서 부호 200은 배출관(191)을 통해 배출되는 철분을 수거하는 수거용기이다.

이처럼 본 실시 예에 따른 연속소둔로의 철분 제거장치(100)는 자석부(111,121)와 비자석부(112,122)가 교호적으로 배치된 제1 및 제2자석롤(110,120)이 제1 및 제2수거안내판(150,160)에 인접한 상태에서 회전하고, 이러한 동작에 의해 스트립(1) 또는 덕트 내 공간에 존재하는 철분이 제1 및 제2수거안내판(150,160)에 부착되어 수거된 후 제1 및 제2수거안내판(150,160)으로부터 이탈해 수거탱크(140)로 흘러 내리기 때문에 소둔과정에서 발생한 철분을 용이하게 제거할 수 있다.

또 본 실시 예에 따른 연속소둔로의 철분 제거장치(100)는 질소를 분사하는 배출장치(190)를 동작시켜 수거탱크(140) 내의 철분을 배출관(191)을 통해 외부로 배출시키기 때문에 작업자가 상단덕트부(50) 내로 진입하지 않고서도 수거탱크(140) 내에 쌓인 철분을 쉽게 제거할 수 있다.

10: 입구부, 20: 가열부,
30: 냉각부, 40: 상승덕트부,
50: 상단덕트부, 60: 리턴덕트부,
70: 출구부, 100: 철분 제거장치,
110: 제1자석롤, 120: 제2자석롤,
130: 구동장치, 140: 수거탱크,
150: 제1수거안내판, 160: 제2수거안내판,
170: 제1분사노즐, 180: 제2분사노즐,
190: 배출장치.

Claims

덕트 내부를 통과하는 스트립의 하부에 배치되며, 둘레방향으로 자석부와 비자석부가 번갈아 마련된 자석롤;
상기 자석롤을 회전시키는 구동장치;
상기 자석롤 하측의 상기 덕트 내에 마련된 수거탱크;
한쪽이 상기 스트립과 상기 자석롤 사이에 개재되며 상기 자석롤의 작용에 의해 그 표면에 부착되는 철분이 상기 수거탱크로 흘러 내리도록 안내하는 수거안내판; 및
상기 수거안내판 표면의 철분을 상기 수거탱크 쪽으로 배출시키도록 질소를 분사하는 분사노즐;을 포함하는 연속소둔로의 철분 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 철분 제거장치는 연속소둔로의 상단덕트부에 설치되는 연속소둔로의 철분 제거장치.
제2항에 있어서,
상기 자석롤은 상기 상단덕트부 내의 상기 스트립 하부 양측에 상호 이격되게 배치된 제1자석롤과 제2자석롤을 포함하고,
상기 수거안내판은 상기 제1자석롤과 상기 스트립 사이에 개재되며 상기 수거탱크로 철분을 안내하는 제1수거안내판과, 상기 제2자석롤과 상기 스트립 사이에 개재되며 상기 수거탱크로 철분을 안내하는 제2수거안내판을 포함하는 연속소둔로의 철분 제거장치.
제3항에 있어서,
상기 구동장치는,
구동모터;
상기 구동모터의 축에 결합된 제1구동기어;
상기 제1구동기어에 치합되어 회전하는 제2구동기어;
상기 제1구동기어와 함께 회전하는 제1구동풀리;
상기 제2구동기어와 함께 회전하는 제2구동풀리;
상기 제1자석롤의 축에 설치되며 제1벨트에 의해 상기 제1구동풀리와 연결된 제1피동풀리; 및
상기 제2자석롤의 축에 설치되며 제2벨트에 의해 상기 제2구동풀리와 연결된 제2피동풀리;를 포함하는 연속소둔로의 철분 제거장치.
제3항에 있어서,
상기 분사노즐은,
상기 제1수거안내판 표면의 철분을 상기 수거탱크 쪽으로 배출시키도록 질소를 분사하는 다수의 분사구를 갖춘 제1분사노즐; 및
상기 제2수거안내판 표면의 철분을 상기 수거탱크 쪽으로 배출시키도록 질소를 분사하는 다수의 분사구를 갖춘 제2분사노즐;을 포함하는 연속소둔로의 철분 제거장치.
제2항에 있어서,
상기 수거탱크에 쌓인 철분을 배출시키는 배출장치를 더 포함하고,
상기 배출장치는,
상기 수거탱크로부터 상기 상단덕트부 외측으로 연장된 배출관;
상기 배출관을 개폐하는 개폐밸브; 및
상기 수거탱크 내부로 연장되며 상기 배출관으로 배출기류를 송출하는 배출기류관;을 포함하는 연속소둔로의 철분 제거장치.