KR20200024034A

KR20200024034A - 스카핑 장치 및 스카핑 방법

Info

Publication number: KR20200024034A
Application number: KR1020180100663A
Authority: KR
Inventors: 이태인; 이정호; 김정균; 이기철; 홍성춘
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2020-03-06
Also published as: KR102207706B1

Abstract

본 발명은 스카핑 장치 및 스카핑 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주편의 표면에 형성되는 결함을 제거하기 위한 스카핑 장치 및 스카핑 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치는, 주편이 통과하도록, 주편의 이동 경로 상에 설치되는 후드; 상기 후드를 통과하는 주편의 표면 결함을 제거하기 위한 결함 제거부; 및 상기 후드를 냉각시키도록, 상기 후드의 적어도 일부의 벽체에 설치되는 냉각 부재;를 포함한다.

Description

스카핑 장치 및 스카핑 방법{SCARFING APPARATUS AND SCARFING METHOD}

본 발명은 스카핑 장치 및 스카핑 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주편의 표면에 형성되는 결함을 제거하기 위한 스카핑 장치 및 스카핑 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조 공정은 몰드(mold)에 용강을 통과시키고, 냉각대를 거쳐 냉각시킴으로써 주편을 제조한다.

연속 주조 공정으로 주편은 핀 홀, 개재물 및 미세 크랙 등의 표면 결함을 가지며, 이와 같은 표면 결함은 고급 강종에서 그 발생 빈도가 더욱 높아진다. 이처럼 표면 결함을 가지는 주편을 압연기에서 압연하게 되면, 주편의 파단과 같은 조업 사고를 초래하거나 생산된 열연 코일에 에지 스캡(edge scab) 등의 결함이 발생한다. 따라서, 주편은 연속 주조 후 표면을 용삭하여 결함을 제거하는 스카핑(scarfing) 공정을 거친 후에 열간 압연 등을 실시하게 된다.

스카핑 공정에서는 주편의 표면을 가열하고, 용융 및 산화시킨 후, 고압의 처리수를 주편에 분사하여 주편 표면의 결함을 제거한다. 그러나, 주편으로 고압의 처리수를 분사하는 과정에서는 부산물인 스케일이 비산하게 된다. 이와 같은 스케일은 스카핑 장치의 후드 내벽에 융착될 수 있고, 대형의 덩어리로 성장하여 후드를 변형시키거나 파손시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자중에 의해 낙하하여 주편에 손상을 가할 수 있게 된다.

이에, 종래에는 스카핑 공정이 종료된 후 작업자가 지렛대 등을 이용하여 후드의 내부에 고착된 스케일 덩어리들을 직접 제거하였다. 그러나, 이 경우 추가적인 작업으로 인하여 불필요한 인력과 설비 휴지 시간이 소비되며, 안전 사고의 위험이 증가하는 문제점이 있었다.

KR

10-2014-0085854

A

본 발명은 스카핑 공정 중에 발생하는 부산물이 후드에 고착되는 것을 억제하거나 방지할 수 있는 스카핑 장치 및 스카핑 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치는, 주편이 통과하도록, 주편의 이동 경로 상에 설치되는 후드; 상기 후드를 통과하는 주편의 표면 결함을 제거하기 위한 결함 제거부; 및 상기 후드를 냉각시키도록, 상기 후드의 적어도 일부의 벽체에 설치되는 냉각 부재;를 포함한다.

상기 냉각 부재는 상기 결함 제거부의 동작에 의해 발생하는 부산물이 비산하는 방향에 배치되는 제1 벽체에 설치될 수 있다.

상기 제1 벽체에는 주편이 통과하는 출입구가 형성되고, 상기 냉각 부재는 상기 출입구를 제외한 상기 제1 벽체의 내부에서 냉각 매체를 순환시켜, 상기 제1 벽체를 전체적으로 냉각시킬 수 있다.

상기 제1 벽체의 내측 벽면에 유체막이 형성되도록 유체를 공급하는 유체 공급부;를 더 포함할 수 있다.

상기 유체 공급부는, 상기 제1 벽체의 상단을 따라 배열되는 제1 노즐; 및 상기 제1 벽체의 적어도 일 측단을 따라 배열되는 제2 노즐;을 포함할 수 있다.

상기 제1 벽체의 내측 벽면에 설치되어, 상기 제1 노즐로부터 공급되는 유체를 상기 출입구의 측부로 유도하는 유도 부재;를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 노즐은 상기 출입구를 통과하는 주편에 상하 방향으로 중첩되는 제1 영역과 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에서 서로 다른 간격으로 배열될 수 있다.

상기 제2 노즐은 상기 출입구의 하측에서 유체를 공급할 수 있다.

상기 제1 노즐 및 제2 노즐은 상기 제1 벽체의 내측 표면과 5 내지 25°의 각도를 가지도록 상기 제1 벽체의 내측 표면을 향하여 연장될 수 있다.

상기 제1 벽체의 내측 표면에는 산화 지르코늄막이 구비될 수 있다.

상기 후드에 진동을 부여하는 진동 부재;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 방법은, 주편을 마련하는 과정; 주편을 후드의 내부 공간으로 이동시키는 과정; 상기 후드의 내부 공간에서 주편의 표면 결함을 제거하는 과정; 및 상기 주편의 표면 결함을 제거하는 동안, 상기 후드의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 과정;을 포함한다.

상기 후드의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 과정은, 상기 주편을 후드의 내부 공간으로 이동시키기 전부터 상기 후드의 적어도 일부의 벽체를 냉각시킬 수 있다.

상기 후드의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 과정은, 상기 주편의 표면 결함을 제거하는 과정에서 발생하는 부산물이 비산하는 방향에 배치되는 제1 벽체의 내부에서 냉각 매체를 순환시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 주편의 표면 결함을 제거하는 과정 전에, 상기 제1 벽체의 내측 벽면에 유체막을 형성하는 과정;을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 벽체에는 주편이 통과하기 위한 출입구가 형성되고, 상기 제1 벽체의 내측 벽면에 유체막을 형성하는 과정은, 상기 출입구를 통과하는 주편에 상하 방향으로 중첩되는 제1 영역보다, 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에 상대적으로 많은 양의 유체를 공급하여 유체막을 형성할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치 및 스카핑 방법에 의하면, 후드의 적어도 일부의 벽체에 냉각 부재를 설치하여 후드를 냉각시킴으로써, 주편의 결함 제거 과정에서 발생하는 부산물과의 온도 차이를 발생시킬 수 있으며, 이에 의하여 벽체의 내측 표면으로 비산된 부산물이 고착되기 전에 분리시킬 수 있다.

또한, 스카핑 공정이 종료된 후 작업자가 지렛대 등을 이용하여 후드의 내벽과 천장에 고착된 분진을 제거하는 작업을 별도로 수행하지 않을 수 있다. 이에, 추가적인 작업을 수행하지 않아 공정의 효율이 향상될 수 있고, 작업자의 안전 사고를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 벽체에 냉각 부재가 설치되는 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 후드에 유체 공급부가 설치되는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 공급부로부터 유체가 공급되는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 방법을 개략적으로 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 벽체(110)에 냉각 부재(300)가 설치되는 모습을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치는, 주편(S)이 통과하도록, 주편(S)의 이동 경로 상에 설치되는 후드(100), 상기 후드(100)를 통과하는 주편(S)의 표면 결함을 제거하기 위한 결함 제거부(200) 및 상기 후드(100)를 냉각시키도록, 상기 후드(100)의 적어도 일부의 벽체에 설치되는 냉각 부재(300)를 포함한다. 또한, 스카핑 장치는 주편(S)을 이동시키기 위한 이송부(700) 및 주편(S)을 향하여 고압의 처리수를 분사하는 분사부(600)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 후드(100)를 통과하는 주편(S)은 그 단면의 형상 및 크기에 따라 슬라브(slab), 블룸(bloom) 및 빌렛(billet) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 주편(S)은 연속 주조 공정에서 벤딩(bending) 및 스트레이트닝(straightening) 과정을 거치면서 주편(S)의 표면에 결함이 발생할 수 있다. 이러한 결함은 주편(S)의 품질을 저하시키기 때문에 스카핑 장치로 표면 결함을 제거하여 최종 제품으로 생산된다.

이송부(700)는 주편(S)을 지지하여 주편(S)을 이동 경로를 따라 이동시킨다. 즉, 이송부(700)는 주편(S)을 Y축 방향을 따라 후드(100)의 전면 외측으로부터 후드(100)의 내부 공간으로 이동시키고, 다시 주편(S)을 후드(100)의 후면 외측으로 이동시킨다. 이송부(700)는 복수의 이송 롤러를 포함할 수 있으며, 이송 롤러는 각각 주편(S)의 폭 방향으로 연장 형성되어, 복수 개가 주편(S)의 이동 경로를 따라 배치될 수 있다. 이에, 주편(S)은 이송부(700) 상에서 이동 경로를 따라 Y축 방향으로 이동할 수 있게 된다.

후드(100)는 이송부(700)에 의하여 이동하는 주편(S)이 통과하도록, 주편(S)의 이동 경로 상에 설치되고, 내부에 주편(S)이 처리되는 공간을 형성한다. 주편(S)은 후드(100)의 내부 공간에서 결함 제거부(200)에 의하여 표면 결함이 제거되며, 후드(100)는 이와 같이 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 과정에서 발생되는 스케일(scale) 등의 부산물(P)이 내부 공간의 외측으로 비산되는 것을 방지한다.

여기서, 후드(100)는 주편(S)의 이동 경로와 교차하는 방향, 예를 들어 X 축과 Z축 방향으로 연장되어 전면에 배치되는 제1 벽체(110), 상기 제1 벽체(110)의 상단에 연결되어 Y축 방향으로 연장되는 제2 벽체(120), Y축 방향으로 바라볼 때 상기 제1 벽체(110)의 좌측단에 연결되어 Y축 방향으로 연장되는 제3 벽체(130), 상기 제1 벽체(110)의 우측단에 연결되어 Y축 방향으로 연장되는 제4 벽체(140) 및 상기 제1 벽체(110)의 하단에 연결되어 Y축 방향으로 연장되는 제5 벽체(150)를 포함할 수 있다. 이에, 제1 벽체(110)는 내부 공간의 전면을 덮고, 제2 벽체(120)는 내부 공간의 상부를 덮고, 제3 벽체(130) 및 제4 벽체(140)는 내부 공간의 양 측면을 덮고, 제5 벽체(150)는 내부 공간의 하면을 덮을 수 있고, 내부 공간의 후면은 개방될 수 있다.

이때, 제1 벽체(110)에는 주편(S)이 출입하여 통과할 수 있는 출입구(A)가 형성될 수 있다. 출입구(A)는 주편(S)의 단면 형상에 대응되도록 형성될 수 있고, 주편(S)의 단면적 이상의 크기로 형성된다. 이에, 제1 벽체(110)에 형성된 출입구(A)로 들어오는 주편(S)은 후드(100)의 개방된 후면을 통하여 빠져나올 수 있다. 한편, 제5 벽체(150)는 적어도 일부가 하향 경사지는 경사면을 포함할 수 있다. 이에, 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 과정에서 발생하는 부산물(P) 등은 경사면을 따라 안내될 수 있으며, 제5 벽체(150)에 형성되는 배출구(미도시)를 통하여 외부로 배출될 수 있게 된다.

결함 제거부(200)는 주편(S)을 향하여 화염 생성을 위한 공정 가스를 분사하여, 주편(S)의 표면을 용융시킨다. 여기서 공정 가스는 산소 가스와 연료 가스를 포함할 수 있으며, 연료 가스는 PG 또는 LNG 가스일 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 주편(S)의 상측에 하나의 결함 제거부(200)만이 배치되는 모습을 도시하였으나, 결함 제거부(200)는 각각 주편(S)의 상부 표면, 하부 표면, 좌측 표면 및 우측 표면을 향하여 산소 가스와 연료 가스를 분사하도록 4개로 마련될 수도 있음은 물론이다. 여기서, 각각 주편(S)의 상부 표면, 하부 표면, 좌측 표면 및 우측 표면을 향하여 산소 가스와 연료 가스를 분사하는 결함 제거부(200)는 배치되는 위치만이 상이하고, 동일한 구성을 가질 수 있다.

분사부(600)는 주편(S)으로 처리수를 분사한다. 여기서, 분사부(600)는 제3 벽체(130)를 관통하도록 설치되어 제4 벽체(140)를 향하여 주편(S)으로 처리수를 분사할 수 있다. 여기서, 제1 벽체(110)에 형성되는 출입구(A)는 제1 벽체(110)의 일측, 즉 제1 벽체(110) 내에서 제4 벽체(140)보다 분사부(600)가 설치되는 제3 벽체(130)에 인접한 위치에 형성될 수 있다. 이에 의하여, 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 과정에서 비산되는 부산물(P)이 제1 벽체(110)의 출입구(A) 측에 고착되는 것을 최소화할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 결함 제거부(200)는 이송부(700)를 통한 주편(S)의 이동 중에 주편(S)의 표면 결함을 제거한다. 이에 의하여, 표면 결함의 제거 중에 발생하는 부산물(P)은 주편(S)의 이동 방향과 반대 방향으로 비산하게 된다. 따라서, 표면 결함의 제거 중에 발생하는 부산물(P)은 후드(100)의 내부 공간을 향하는 제1 벽체(110)의 내측 벽면에 집중적으로 융착되며, 표면 결함의 제거가 계속적으로 진행됨에 따라 대형의 덩어리로 성장하게 된다.

이에, 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치는 후드(100)의 적어도 일부의 벽체에 설치되는 냉각 부재(300)에 의하여 후드(100)를 냉각시켜 부산물(P)이 후드(100)의 내벽에 융착되거나, 고착되어 덩어리로 성장하는 것을 방지한다. 이와 같이, 후드(100)의 적어도 일부의 벽체에 냉각 부재(300)를 설치하는 경우, 주편(S)의 표면 결함 제거 과정에서 발생하는 부산물(P)과 벽체 사이에는 급격한 온도 차가 발생하게 되고, 이와 같은 온도 차에 의하여 벽체에 비산된 부산물(P)은 급속 냉각되어 융착되는 것이 방지된다. 이와 같은, 냉각 부재(300)는 후드(100)의 적어도 일부의 벽체, 즉 제1 벽체(110) 내지 제5 벽체(150) 중 적어도 하나의 벽체에 설치되어 각 벽체를 개별적으로 냉각시킬 수 있다.

여기서, 냉각 부재(300)는 결함 제거부(200)의 동작에 의해 발생하는 부산물(P)이 비산하는 방향, 즉, 주편(S)의 이동 방향과 반대 방향에 배치되어 부산물(P)이 집중적으로 융착되는 제1 벽체(110)에 설치될 수 있다. 여기서, 냉각 부재(300)는 제1 벽체(110)에 직접 부착되어 제1 벽체(110)를 냉각시키는 등 제1 벽체(110)를 냉각시키기 위한 다양한 구성이 적용될 수 있고, 냉각 효율을 최대화하기 위하여 냉각 부재(300)는 제1 벽체(110)의 내부에서 냉각 매체를 순환시켜 제1 벽체(110)를 전체적으로 냉각시킬 수 있다. 이를 위하여, 냉각 부재(300)는 제1 벽체(110)의 내부에 형성되어, 냉각 매체의 유동 경로를 제공하는 냉각 유로(310), 상기 냉각 유로(310)에 냉각 매체를 공급하기 위한 유입구(320) 및 상기 냉각 유로(310)로부터 냉각 매체를 배출하기 위한 유출구(330)를 포함할 수 있다.

냉각 유로(310)는 제1 벽체(110)의 내부에 형성되어 제1 벽체(110)를 냉각시키기 위한 냉각 매체의 유동 경로를 제공한다. 즉, 제1 벽체(110)의 내부에는 냉각 매체를 순환시키기 위한 냉각 유로(310)가 형성되며, 제1 벽체(110)는 냉각 유로(310)를 순환하는 냉각 매체에 의하여 전체적으로 냉각될 수 있게 된다. 여기서, 냉각 매체는 냉각수 또는 냉각 기체를 포함할 수 있으며, 냉각수로는 물을 사용하고, 냉각 기체로는 질소, 수소, 아르곤 등을 사용할 수 있다. 냉각 매체는 냉각 유로(310)와 일측에서 연통되는 유입구(320)를 통하여 공급되고, 냉각 유로(310)와 타측에서 연통되는 냉각 유출구(330)를 통하여 배출된다. 도 3에서는 제1 벽체(110)의 상측에 유입구(320)가 형성되고, 제1 벽체(110)의 하측에 유출구(330)가 형성되어, 출입구(A)를 제외한 제1 벽체(110)의 내부에서 지그재그의 형상으로 연장되는 냉각 유로(310)의 모습을 도시하였으나, 냉각 유로(310)의 형상 및 이에 따른 유입구(320)와 유출구(330)의 위치는 이에 제한되는 것은 아니며, 다양하게 변경 적용될 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 후드(100)에 유체 공급부가 설치되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 공급부로부터 유체가 공급되는 모습을 나타내는 도면이다. 여기서, 도 5는 후드(100)의 개방된 후면에서 바라본 모습을 도시한다.

본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치는 냉각 부재(300)에 의하여 제1 벽체(110)의 내부에서 냉각 매체를 순환시켜 제1 벽체(110)를 냉각하는 것과 별도로, 제1 벽체(110)의 내측 벽면에 유체막(F)이 형성되도록 유체를 공급하는 유체 공급부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 유체 공급부는 제1 벽체(110)의 내측 벽면을 따라 유체를 흘려 공급함으로써 제1 벽체(110)의 내측 벽면에 유체막(F)을 형성한다. 여기서, 유체막(F)은 유체 공급부로부터 공급되어 제1 벽체(100)의 내측 벽면을 따라 연속적으로 흐르는 유체에 의하여 형성되며, 상기 제1 벽체(100) 상에서 유체의 흐름이 유지됨으로써 소정의 두께를 이루고 있는 막을 의미한다.

이와 같이, 제1 벽체(110)의 내측 벽면에 유체막(F)을 형성하게 되면, 주편(S)의 결함 제거 과정에서 발생하는 부산물(P)이 제1 벽체(110)에 비산되는 경우, 비산된 부산물(P)은 제1 벽체(110)로부터 미끄러져 낙하하게 되고, 이에 의하여 부산물(P)이 융착되는 것을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 유체 공급부는 제1 벽체(110)의 상단을 따라 배열되는 복수의 제1 노즐(410) 및 상기 제1 벽체(110)의 적어도 일 측단을 따라 배열되는 복수의 제2 노즐(450)을 포함할 수 있다. 또한, 유체 공급부는 복수의 제1 노즐(410)과 연통되어, 제1 노즐(410) 각각에 유체를 공급하는 제1 배관(420) 및 복수의 제2 노즐(450)과 연통되어, 제2 노즐(450) 각각에 유체를 공급하는 제2 배관(460)을 더 포함할 수 있다.

제1 노즐(410)은 제1 벽체(110)의 상단을 따라 배열되어, 제1 벽체(110)의 하방으로 유체를 공급하는 역할을 한다. 이때, 제1 배관(420)은 제1 벽체(110)의 상단을 따라 연장 형성되어 내부에 유체가 이동하는 경로를 형성하며, 제1 노즐(410)은 제1 배관(420)의 연장 방향을 따라 소정 간격으로 배열된다. 제1 배관(420)은 후드(100)의 외측을 향하는 제2 벽체(120)의 외벽에 설치될 수 있으며, 제1 노즐(410)은 제2 벽체(120)를 하향 관통하여 제1 벽체(110)의 상단을 따라 배열될 수 있다. 이때, 제1 배관(420)은 제1 벽체(110)와 제2 벽체(120)가 만나는 모서리 부분에 인접하게 배치될 수 있다.

이때, 제1 노즐(410)은 제1 벽체(110)의 내측 표면과 5 내지 25°의 각도를 가지도록 상기 제1 벽체(110)의 내측 표면을 향하여 연장될 수 있다. 즉, 제1 벽체(100)의 내측 표면과 평행한 면과, 상기 제1 벽체(100)의 내측 표면을 향한 제1 노즐(410)의 연장 방향이 이루는 각도를 θ1이라 할 때, θ1은 5 내지 25°의 각도를 가질 수 있다. 여기서, 제1 노즐(410)이 제1 벽체(110)의 내측 표면과 5° 미만의 각도를 가지는 경우, 제1 노즐(410)로부터 공급되는 유체가 제1 벽체(110)에 전면적으로 제공되기 어렵게 되며, 제1 노즐(410)이 제1 벽체(110)의 내측 표면과 25°를 초과하는 각도를 가지는 경우, 제1 노즐(410)로부터 공급되는 유체가 제1 벽체(110)와 충돌하여 분무되어 유체막(F)이 형성되지 않거나, 적당한 유체막(F)의 두께를 유지하기 어렵게 된다. 이에, 제1 노즐(410)은 제1 벽체(110)의 내측 표면과 평행한 면으로부터 5 내지 25°의 기울기(θ1)를 가질 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 15°의 기울기(θ1)를 가지도록 제1 벽체(110)의 내측 표면을 향하여 연장될 수 있다.

이때, 제1 벽체(110)의 내측 벽면에는 제1 노즐(410)로부터 공급되는 유체를 출입구(A)의 측부로 유도하는 유도 부재가 더 설치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 노즐(410)에 의하여 제1 벽체(110)의 하방으로 유체를 공급하는 경우, 제1 영역에 배치되는 제1 노즐(410)로부터 공급되는 유체는 제1 벽체(110)의 내측 벽면을 따라 출입구(A)를 통과하는 주편(S)으로 흐르게 된다. 이와 같이, 제1 노즐(410)로부터 공급되는 유체가 주편(S)에 공급되는 경우, 의도치 않게 주편(S)은 냉각되게 되고, 이에 의하여 주편(S)을 가열하여 진행되는 표면 결함의 제거가 어렵게 되는 문제점이 발생한다.

따라서, 제1 벽체(110)의 내측 벽면에 적어도 일측이 하향 경사지도록 형성되어, 상기 제1 벽체(110)의 내측 벽면으로부터 돌출되도록 유도 부재를 설치함으로써, 제1 영역에 배치되는 제1 노즐(410)로부터 공급되는 유체가 주편(S)으로 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다. 여기서, 제1 영역은 제1 노즐(410)이 배치되는 영역 중 출입구(A)를 통과하는 주편(S)에 상하 방향으로 중첩되는 영역을 의미한다.

또한, 전술한 바와 같이 제1 노즐(410)로부터 공급되어 유도 부재에 충돌하는 유체는 주편(S)으로 공급될 수 있는 바, 제1 영역에 배열되는 제1 노즐(410)로부터 공급되는 유체의 공급량은 최소화하고, 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에 배열되는 제1 노즐(410)로부터는 충분한 유체가 공급되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 제1 노즐(410)은 제1 영역과 제2 영역에서 서로 다른 간격으로 배열되도록 배치할 수 있으며, 제1 영역에 배열되는 제1 노즐(410) 사이의 간격(D1)보다 제2 영역에 배열되는 제2 노즐(450) 사이의 간격(D2)이 작도록 제2 영역에서 제1 노즐(410)을 보다 조밀하게 배치할 수 있다.

제2 노즐(450)은 제1 벽체(110)의 적어도 일 측단을 따라 배열되어, 제1 벽체(110)의 측방으로 유체를 공급하는 역할을 한다. 이때, 제2 배관(460)은 제1 벽체(110)의 측단을 따라 연장 형성되어 내부에 유체가 이동하는 경로를 형성하며, 제2 노즐(450)은 제2 배관(460)의 연장 방향을 따라 소정 간격으로 배열된다. 도 3 및 도 4에서는 제2 노즐(450)이 제1 벽체(110)의 양 측단을 따라 연장 형성되는 모습을 도시하였으나, 제2 노즐(450)은 제1 벽체(110)의 일 측단을 따라 연장 형성될 수도 있음은 물론이다.

여기서, 제2 배관(460)은 후드(100)의 외측을 향하는 제3 벽체(130) 및 제4 벽체(140)의 외벽에 설치될 수 있다. 또한, 제2 노즐(450)은 제3 벽체(130) 및 제4 벽체(140)를 측 방향으로 각각 관통하여 제1 벽체(110)의 측단을 따라 배열될 수 있다. 이때, 제2 배관(460)은 제1 벽체(110)와 제3 벽체(130)가 만나는 모서리 부분 및 제1 벽체(110)와 제4 벽체(140)가 만나는 모서리 부분에 각각 인접하게 배치될 수 있다.

이때, 제2 노즐(450)은 제1 노즐(410)과 동일하게 제1 벽체(110)의 내측 표면과 5 내지 25°의 각도를 가지도록 상기 제1 벽체(110)의 내측 표면을 향하여 연장될 수 있다. 즉, 제1 벽체(100)의 내측 표면과 평행한 면과, 상기 제1 벽체(100)의 내측 표면을 향한 제2 노즐(450)의 연장 방향이 이루는 각도를 θ2라 할 때, θ2는 전술한 θ1과 동일하게 5 내지 25°의 각도를 가질 수 있다. 이는 제1 노즐(410)이 제1 벽체(110)의 내측 표면과 5° 미만의 각도를 가지는 경우, 제1 노즐(410)로부터 공급되는 유체가 제1 벽체(110)에 전면적으로 제공되기 어렵게 되며, 제1 노즐(410)이 제1 벽체(110)의 내측 표면과 25°를 초과하는 각도를 가지는 경우, 제1 노즐(410)로부터 공급되는 유체가 제1 벽체(110)와 충돌하여 분무되어 유체막(F)이 형성되지 않거나, 적당한 유체막(F)의 두께를 유지하기 어렵게 되기 때문이다. 이에, 제2 노즐(450)은 제1 벽체(110)의 내측 표면과 평행한 면으로부터 5 내지 25°의 기울기(θ2)를 가질 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 15°의 기울기(θ2)를 가지도록 제1 벽체(110)의 내측 표면을 향하여 연장될 수 있다.

여기서, 제2 노즐(450)은 출입구(A)의 하측에서 유체를 공급할 수 있다. 즉, 제2 노즐(450)은 출입구(A)의 높이 이하의 높이를 가지도록 제1 벽체(110)의 측단에 배열되어, 출입구(A)의 하측에서 유체를 공급할 수 있다. 이는, 제2 노즐(450)로부터 공급되는 유체가 측방에서 주편(S)에 직접 제공되는 것을 방지하기 위한 것이며, 이에 의하여 제2 노즐(450)로부터 공급되는 유체로부터 주편(S)이 냉각되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도시되지는 않았으나, 제1 벽체(110)의 내측 표면에는 그 표면 상에 형성되는 산화 지르코늄막이 구비될 수 있다. 여기서, 산화 지르코늄은 경도가 매우 높은 물질로써, 산화 지르코늄이 제1 벽체(110)의 내측 표면에 형성되는 경우, 내측 표면의 표면 조도는 크게 증가하게 된다. 제1 벽체(110)의 내측 표면에 산화 지르코늄막을 형성하기 위하여는 분말 형태의 산화 지르코늄을 고온의 열원을 이용하여 용액 상태로 분사하는 용사 코팅 방법을 이용할 수 있으며, 이와 같이, 제1 벽체(110)의 내측 표면에 산화 지르코늄막을 형성하여 표면 조도를 증가시킴으로써, 주편(S)의 처리 과정에서 비산하는 부산물(P)은 제1 벽체(110)의 내측 표면에 부착되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치는 후드(100)에 진동을 부여하는 진동 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 진동 부재는 진동을 발생시키는 바이브레이터(vibrater) 등이 사용될 수 있으며, 후드(100)를 타격하여 진동을 발생시키는 해머(hammer) 등이 사용될 수도 있다. 이와 같은, 진동 부재에 의하여 후드(100)를 진동시킴으로써 후드(100)의 내측 표면에 부착되는 부산물(P)을 탈락시킬 수 있게 된다.

이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 방법의 설명에 있어서 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치와 관련하여 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 방법은, 주편(S)을 마련하는 과정(S100), 주편(S)을 후드(100)의 내부 공간으로 이동시키는 과정(S200), 상기 후드(100)의 내부 공간에서 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 과정(S300) 및 상기 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 동안, 상기 후드(100)의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 과정(S400)을 포함한다.

주편(S)을 마련하는 과정(S100)은 주조 공정, 예를 들어 연속 주조 공정에 의하여 주편(S)을 마련한다. 즉, 주편(S)을 마련하는 과정(S100)은 래들(ladle), 턴디쉬(tundish), 주형(mold) 및 여러 개의 세그멘트(segment)들로 조합된 냉각대를 포함하는 연속 주조 장치를 이용하여 주편(S)을 연속 생산하고, 연속 주조 장치의 후미에 설치되는 주편 절단기를 이용하여 연속적으로 생산되는 주편(S)을 절단하여 주편(S)을 마련한다.

주편(S)을 후드(100)의 내부 공간으로 이동시키는 과정(S200)은 이송부(700)를 동작시켜 주편(S)의 후드(100)의 내부 공간으로 이동시킨다. 이때, 후드(100)의 내부 또는 외부에는 위치 감지 센서가 설치되어, 위치 감지 센서로부터 주편(S)의 위치를 감지함으로써 주편(S)이 후드(100)의 내부 공간으로 진입했는지 여부를 확인할 수 있다.

주편(S)의 표면 결함을 제거하는 과정(S300)은 결함 제거부(200)로부터 주편(S)을 향하여 화염 생성을 위한 공정 가스를 분사하여, 주편(S)의 표면을 용융시킨다. 여기서 공정 가스는 산소 가스와 연료 가스를 포함할 수 있으며, 연료 가스는 PG 또는 LNG 가스일 수 있다. 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 과정(S300)에서 주편(S)의 주편(S)의 상부 표면, 하부 표면, 좌측 표면 및 우측 표면에 형성되는 결함은 모두 제거될 수 있다.

또한, 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 과정(S300)에서는 분사부(600)에 의하여 주편(S)으로 처리수가 분사된다. 즉, 결함 제거부(200)로부터 공정 가스가 분사되어 주편(S)의 표면이 용융 및 산화되고, 분사부(600)에 의하여 고압의 처리수가 분사되어 주편(S) 표면의 결함은 제거되게 된다.

주편(S)의 표면 결함을 제거하는 동안에는 후드(100)의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 과정(S400)이 수행된다. 즉, 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 동안 주편(S)의 표면으로부터 제거되어 발생하는 부산물(P)은 후드(100)의 내부 공간에서 비산한다. 이에, 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 방법은 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 동안에는 후드(100)의 적어도 일부의 벽체를 냉각시켜, 부산물(P)과 벽체 사이에서 급격한 온도 차를 발생시키고, 이와 같은 온도 차에 의하여 벽체에 비산된 부산물(P)은 급속 냉각되어 융착되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 후드(100)의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 과정(S400)은 주편(S)을 후드(100)의 내부 공간으로 이동시키기 전부터 상기 후드(100)의 적어도 일부의 벽체를 냉각시킬 수 있다. 즉, 벽체를 냉각시켜 부산물(P)과 벽체 사이에서 급격한 온도 차를 발생시키기 위하여 벽체는 주편(S)이 후드(100)의 내부 공간으로 이동하기 전부터 미리 그 온도가 제어될 필요가 있으므로, 후드(100)의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 과정(S400)에서는 주편(S)을 후드(100)의 내부 공간으로 이동시키기 전부터 상기 후드(100)의 적어도 일부의 벽체를 냉각시킨다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 방법은 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 과정(S300) 전에, 상기 제1 벽체(110)의 내측 벽면에 유체막(F)을 형성하는 과정을 더 포함할 수 있다. 즉, 주편(S)의 표면 결함을 제거하는 과정(S300)에서는 제1 벽체(110)의 내측 벽면으로 부산물(P)이 비산하게 되고, 이에 제1 벽체(110)의 내측 벽면에 유체막(F)을 형성하는 과정에서는 부산물(P)이 비산하기 전에 미리 제1 벽체(110)의 내측 벽면에 유체막(F)을 형성하여 비산된 부산물(P)을 제1 벽체(110)로부터 미끄러져 낙하시키고, 부산물(P)이 융착되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 전술한 바와 같이 제1 벽체(110)에는 주편(S)이 통과하기 위한 출입구(A)가 형성되는 바, 상기 제1 벽체(110)의 내측 벽면에 유체막(F)을 형성하는 과정은 상기 출입구를 통과하는 주편(S)에 상하 방향으로 중첩되는 제1 영역보다, 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에 상대적으로 많은 양의 유체를 공급하여 유체막(F)을 형성할 수 있다. 즉, 제1 영역에 공급되는 유체는 주편(S)으로 공급될 수 있는 바, 제1 영역에 공급되는 유체의 공급양은 최소화하고, 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에 공급되는 유체는 충분한 공급양을 가지도록 공급할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스카핑 장치 및 스카핑 방법에 의하면, 후드(100)의 적어도 일부의 벽체에 냉각 부재(300)를 설치하여 후드(100)를 냉각시킴으로써, 주편(S)의 결함 제거 과정에서 발생하는 부산물(P)과의 온도 차이를 발생시킬 수 있으며, 이에 의하여 벽체의 내측 표면으로 비산된 부산물(P)이 고착되기 전에 분리시킬 수 있다.

또한, 스카핑 공정이 종료된 후 작업자가 지렛대 등을 이용하여 후드(100)의 내벽과 천장에 고착된 분진을 제거하는 작업을 별도로 수행하지 않을 수 있다. 이에, 추가적인 작업을 수행하지 않아 공정의 효율이 향상될 수 있고, 작업자의 안전 사고를 감소시킬 수 있다.

상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

100: 후드 110: 제1 벽체
120: 제2 벽체 130: 제3 벽체
140: 제4 벽체 150: 제5 벽체
200: 결함 제거부 300: 냉각 부재
310: 냉각 유로 320: 유입구
330: 유출구 410: 제1 노즐
420: 제1 배관 450: 제2 노즐
460: 제2 배관 600: 분사부
700: 이송부

Claims

주편이 통과하도록, 주편의 이동 경로 상에 설치되는 후드;
상기 후드를 통과하는 주편의 표면 결함을 제거하기 위한 결함 제거부; 및
상기 후드를 냉각시키도록, 상기 후드의 적어도 일부의 벽체에 설치되는 냉각 부재;를 포함하는 스카핑 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 부재는 상기 결함 제거부의 동작에 의해 발생하는 부산물이 비산하는 방향에 배치되는 제1 벽체에 설치되는 스카핑 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 벽체에는 주편이 통과하는 출입구가 형성되고,
상기 냉각 부재는 상기 출입구를 제외한 상기 제1 벽체의 내부에서 냉각 매체를 순환시켜, 상기 제1 벽체를 전체적으로 냉각시키는 스카핑 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 벽체의 내측 벽면에 유체막이 형성되도록 유체를 공급하는 유체 공급부;를 더 포함하는 스카핑 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 유체 공급부는,
상기 제1 벽체의 상단을 따라 배열되는 제1 노즐; 및
상기 제1 벽체의 적어도 일 측단을 따라 배열되는 제2 노즐;을 포함하는 스카핑 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 벽체의 내측 벽면에 설치되어, 상기 제1 노즐로부터 공급되는 유체를 상기 출입구의 측부로 유도하는 유도 부재;를 더 포함하는 스카핑 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 노즐은 상기 출입구를 통과하는 주편에 상하 방향으로 중첩되는 제1 영역과 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에서 서로 다른 간격으로 배열되는 스카핑 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제2 노즐은 상기 출입구의 하측에서 유체를 공급하는 스카핑 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 노즐 및 제2 노즐은
상기 제1 벽체의 내측 표면과 5 내지 25°의 각도를 가지도록 상기 제1 벽체의 내측 표면을 향하여 연장되는 스카핑 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 벽체의 내측 표면에는 산화 지르코늄막이 구비되는 스카핑 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 후드에 진동을 부여하는 진동 부재;를 더 포함하는 스카핑 장치.
주편을 마련하는 과정;
주편을 후드의 내부 공간으로 이동시키는 과정;
상기 후드의 내부 공간에서 주편의 표면 결함을 제거하는 과정; 및
상기 주편의 표면 결함을 제거하는 동안, 상기 후드의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 과정;을 포함하는 스카핑 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 후드의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 과정은,
상기 주편을 후드의 내부 공간으로 이동시키기 전부터 상기 후드의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 스카핑 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 후드의 적어도 일부의 벽체를 냉각시키는 과정은,
상기 주편의 표면 결함을 제거하는 과정에서 발생하는 부산물이 비산하는 방향에 배치되는 제1 벽체의 내부에서 냉각 매체를 순환시키는 과정;을 포함하는 스카핑 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 주편의 표면 결함을 제거하는 과정 전에,
상기 제1 벽체의 내측 벽면에 유체막을 형성하는 과정;을 더 포함하는 스카핑 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 제1 벽체에는 주편이 통과하기 위한 출입구가 형성되고,
상기 제1 벽체의 내측 벽면에 유체막을 형성하는 과정은,
상기 출입구를 통과하는 주편에 상하 방향으로 중첩되는 제1 영역보다, 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에 상대적으로 많은 양의 유체를 공급하여 유체막을 형성하는 스카핑 방법.