KR20200060600A - 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

열간압연시 런아웃 테이블 상에서 압연소재를 목표 권취온도로 냉각하는 과정에서 발생하는 열연 스트립의 형상 불량 및 품질 불량을 감소시켜 작업성을 향상시킬 수 있는 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 열연 스트립 냉각장치는 열연 스트립의 폭 중앙 부분과 대응되는 위치에 배치되어 냉각수가 수용되며, 상기 열연 스트립의 폭 방향을 따라 서로 다른 높이를 갖도록 설치된 복수의 제1 차단막을 갖는 제1 수조; 상기 제1 수조의 적어도 일 측면에 설치되며, 내부에 장착된 복수의 제2 차단막을 갖는 제2 수조; 상기 제2 수조의 바닥면에 일정한 간격으로 배치되어, 냉각수를 주수하도록 설치된 노즐; 및 상기 제1 및 제2 수조의 측면을 각각 관통하도록 설치되어, 상기 제1 수조 내에 채워지는 냉각수를 상기 제2 수조의 내부로 공급하기 위한 냉각수 이송 유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템{HOT STRIP COOLING APPARATUS AND CONTROL SYSTEM OF THE SAME}
본 발명은 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열간압연시 런아웃 테이블 상에서 압연소재를 목표 권취온도로 냉각하는 과정에서 발생하는 열연 스트립의 형상 불량 및 품질 불량을 감소시켜 작업성을 향상시킬 수 있는 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템에 관한 것이다.
열간압연 공정 중 런아웃 테이블(Run Out Table)은 가열로와 조압연을 거쳐 마무리 압연된 소재인 열연 스트립을 권취기에서 최종 권취하기 전 열연 스트립이 이송 및 냉각되는 공정이다. 이 공정에서 열연 스트립을 목표온도로 냉각하여 제품의 재질과 강도를 결정하게 된다.
이러한 런아웃 테이블 구간에서는 폭 방향의 냉각편차에 따른 판 형상 불량, 에지 크랙(Edge Crack), 판 쏠림 등의 고질적인 문제점이 있으며, 이의 발생 매커니즘에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 종래에 따른 강판제조장치를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 강판제조장치(1)는 슬라브 상태의 열연 스트립(S)을 가열하는 가열로(10), 가열로(10)에서 가열된 압연 소재를 조압연하는 조압연기(20), 조압연된 열연 스트립(S)을 마무리 압연하는 마무리 압연기(30), 마무리 압연된 열연 스트립(S)을 이송시키는 런아웃 테이블(40) 및 이송된 열연 스트립(S)을 코일로 권취하는 권취기(50)를 포함한다.
열연 스트립(S)은 가열로(10), 조압연기(20), 마무리 압연기(30), 런아웃 테이블(40) 및 권취기(50)를 순차적으로 통과하여 코일로 권취된다. 열연 스트립(S)이 마무리 압연기(30)로 진입할 때, 마무리 압연기(30)의 압연속도를 개별적으로 제어하여 압연 스트립(S)을 마무리 압연하게 된다. 이와 같이, 압연 스트립(S)이 가열로(10)에서 재가열된 후, 권취기(50)에 의해 코일로 권취되는 모든 전반적인 작업들을 열간압연 공정이라 통칭하고 있다.
이러한 열간압연 공정 중 런아웃 테이블(40)은 조압연기(20) 및 마무리 압연기(30)를 거쳐 사상압연된 압연 스트립(S)을 권취기(50)에서 최종 권취하기 전 열연 스트립(S)이 이송되는 공정으로서, 이 공정에서 열연 스트립(S)을 목표온도로 냉각하여 제품의 재질과 강도를 결정하게 된다. 이때, 열연 스트립(S)의 폭 방향 냉각편차에 따른 형상불량인 스트립 웨이브 발생이 고질적인 문제점으로 발생한다.
일반적으로, 런아웃 테이블(40)에서 냉각 중 열연 스트립(S)의 폭 방향 중앙부에 낙하된 냉각수는 열연 스트립(S)의 가장자리부를 통하여 흘러나가게 되어 열연 스트립(S)의 중앙부 대비 가장자리부의 온도가 낮아지게 된다.
즉, 냉각 중 열연 스트립(S)의 폭 방향 전체에 낙하된 체류수는 열연 스트립(S)의 가장자리부를 통하여 흘러나가게 됨과 더불어 가장자리부의 공냉 속도가 중앙부 대비 빨라 통상 중앙부 대비 가장자리부의 온도가 낮아지게 된다. 이 과정에서 먼저 냉각 또는 과냉된 가장자리부의 상변태에 의한 부피수축이 일어나게 되고, 뒤이어 냉각이 되는 중앙부의 부피수축이 시작된다. 이러한 온도편차에 의해 부피수축 시간에 차이가 발생하게 되며, 이는 열연 스트립(S)을 웨이브 형태로 형상을 변형시키는 원인으로 작용한다. 이 상황이 특정 강종에 이르러서는 온도를 측정하는 중앙부의 온도 대비 가장자리부의 온도가 과하게 낮아지며 저온조직이 발생하여 크랙 등으로 이어진다.
특히, 열간압연 공정 중 냉각공정에서는 열연 스트립(S)이 통상 600℃ 이상의 고온상태에서 냉각되므로 강종에 따라 냉각 중 변태구간이 발생하여 부피팽창이 일어난다. 앞에서 기술된 바와 같이, 이러한 현상은 중앙부 대비 먼저 냉각되는 가장자리부에서 먼저 발생하게 된다. 따라서, 어느 일정한 구간에서 가장자리부의 변태가 시작되면 먼저 냉각된 가장자리부는 부피가 팽창하고, 아직 변태구간에 들어가지 못한 고온의 중앙부는 냉각되면서 부피가 수축하는 현상으로 인하여 가장자리부가 들뜨는 웨이브를 발생시키게 된다.
한편, 도 2는 종래에 따른 에지 마스크를 이용한 열연 스트립 냉각장치를 나타내는 모식도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래에 따른 에지 마스크를 이용한 열연 스트립 냉각장치(100)는 열연 스트립(S)의 가장자리부에 발생하는 웨이브를 방지하기 위한 장치이다.
즉, 런아웃 테이블 상에서 냉각을 수행할 때, 열연 스트립(S)의 폭 방향으로 발생하는 냉각 편차를 감소시키기 위해 라미나 뱅크(120)의 양측 가장자리부에 에지 마스크(140)가 장착된다.
여기서, 에지 마스크(18)는 라미나 뱅크(120)로부터 주수되는 냉각수 중 열연 스트립(S)의 양측 가장자리부에 대해서만 선택적으로 냉각수가 주수되지 않도록 차단하는 역할을 한다. 이때, 열연 스트립(S) 전체 폭으로는 최대 300mm, 편측으로는 최대 150mm에 해당하는 가장자리부에 냉각수가 주수되지 않도록 자동으로 위치가 제어된다.
이 결과, 열연 스트립(S)의 가장자리부에 대한 선택적인 냉각수 차단으로 열연 스트립(S)의 중앙부와 가장자리부에서 발생하는 냉각 편차를 감소시킴으로써 가장자리부의 웨이브를 최소화시킬 수 있게 된다.
그러나, 종래에 따른 에지 마스크를 이용한 열연 스트립 냉각장치(100)는 에지 마스크(140)의 설치에 따른 비용 상승과 더불어, 설비 유지 및 보수 측면에서 어려움이 있었다. 에지 마스크(140)는 현재 동력을 전달하는 방식에 따라 체인 타입, 유입 실린더 타입 등으로 구분되는데, 이러한 방식들에 의해 구동축에 의존하여 열연 스트립(S)의 폭 방향으로 이동하게 된다.
열간압연 공정에 있어서 런아웃 테이블 구간 초입은 최대 1,000℃ 이상의 고온에서 열연 스트립(S)이 이동하게 된다. 이때, 냉각수의 증발에 의해 수증기가 발생하게 되며, 발생된 수증기에는 대기 중 산소와의 반응으로 생성된 스케일이 동반하게 된다. 이러한 고온노출에 의한 부식이 진행된 모터부, 구동축 및 구동축과 체인을 연결하는 연결부의 베어링에 스케일이 치입되어 모터 과부하에 의한 잦은 설비 고장이 발생하고 있다.
본 발명의 목적은 열간압연시 런아웃 테이블 상에서 압연소재를 목표 권취온도로 냉각하는 과정에서 발생하는 열연 스트립의 형상 불량 및 품질 불량을 감소시켜 작업성을 향상시킬 수 있는 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치는 열연 스트립의 폭 중앙 부분과 대응되는 위치에 배치되어 냉각수가 수용되며, 상기 열연 스트립의 폭 방향을 따라 서로 다른 높이를 갖도록 설치된 복수의 제1 차단막을 갖는 제1 수조; 상기 제1 수조의 적어도 일 측면에 설치되며, 내부에 장착된 복수의 제2 차단막을 갖는 제2 수조; 상기 제2 수조의 바닥면에 일정한 간격으로 배치되어, 냉각수를 주수하도록 설치된 노즐; 및 상기 제1 및 제2 수조의 측면을 각각 관통하도록 설치되어, 상기 제1 수조 내에 채워지는 냉각수를 상기 제2 수조의 내부로 공급하기 위한 냉각수 이송 유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제2 차단막은 상기 제1 차단막과 동일한 위치에 설치된다.
상기 제2 수조는 상기 제1 수조의 마주보는 양측 장변과 맞닿도록 각각 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 제1 차단막은 상기 열연 스트립의 폭 중심으로부터 양측 가장자리로 갈수록 높이가 증가하는 대칭 구조를 갖는다.
이때, 상기 제1 수조는 제1 높이를 갖고, 상기 제2 수조는 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는다.
상기 냉각수 이송 유로는 상기 제1 및 제2 수조의 측면에 동일한 높이로 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 냉각수 이송 유로는 상기 복수의 제1 차단막의 높이보다 낮은 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치의 제어 시스템은 제1 수조로 공급하기 위한 냉각수 수량을 측정하는 유량계; 상기 유량계에 의해 측정된 값을 토대로 상기 제1 수조로 유입되는 냉각수 수량을 조절하기 위한 컨트롤 밸브; 상기 제1 수조 내부의 냉각수 수량의 변위량을 감지하는 레벨 스위치; 상기 컨트롤 밸브를 제어하기 위한 밸브 제어부; 및 상기 밸브 제어부의 제어 신호에 응답하여, 열연 스트립의 폭과 제1 수조 내부의 레벨 스위치에 의해 측정된 냉각수 수량의 변위량, 제1 수조의 용적량 및 상기 열연 스트립의 폭에 따른 냉각수 주수량을 계산하여 설정해 주는 설비 제어부;포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 수조의 내부에 냉각수가 채워질 시, 상기 제1 수조와 상기 제1 수조의 측면에 장착되는 제2 수조의 측면을 각각 관통하도록 설치되어, 상기 제1 수조 내의 냉각수가 상기 제2 수조의 내부로 공급되어 냉각수 수량을 안정화시키는 냉각수 이송 유로가 설치된다.
본 발명에 따른 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템은 열연 스트립의 폭 중심으로부터 양측 가장자리로 갈수록 높이가 증가하는 대칭 구조를 갖는 제1 차단막을 구비한 제1 수조에 의해 열연 스트립의 폭 방향에 대한 냉각수의 제어가 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 제1 및 제2 수조의 측면을 각각 관통하도록 설치된 냉각수 이송 유로에 의해 제1 수조 내의 냉각수가 제2 수조의 내부로 공급되어 냉각수 수량을 안정화시킬 수 있으므로 주수의 안정성 및 응답성을 향상시킬 수 있으며, 폭 방향 냉각수의 수위조절이 용이해질 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템은 열연 스트립을 권취온도로 냉각하는 공정 중 열연 스트립의 폭 방향 변태 속도차에 기인한 형상 불량, 특히 에지 웨이브를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템은 레벨 스위치, 콘트롤 밸브 및 유량계를 이용하여 냉각수의 양을 제어함으로써, 열연 스트립의 폭에 따른 품질불량의 저감 효과를 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 냉각능을 확보할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템은 종래의 에지 마스크 설비를 대체함으로써 고가의 에지 마스크의 설치비 및 설비 유지 보수비를 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 잦은 설비 고장에 따른 제품 품질 불량을 미연에 방지할 수 있게 된다.
도 1은 종래에 따른 강판제조장치를 개략적으로 나타내는 모식도.
도 2는 종래에 따른 에지 마스크를 이용한 열연 스트립 냉각장치를 나타내는 모식도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각 시스템을 개략적으로 나타낸 모식도.
도 4는 도 3의 열연 스트립 냉각장치를 확대하여 나타낸 사시도.
도 5는 도 4의 제1 수조를 확대하여 나타낸 사시도.
도 6은 도 4의 제2 수조를 확대하여 나타낸 사시도.
도 7은 도 4의 열연 스트립 냉각장치를 나타낸 평면도.
도 8 내지 도 9는 도 4의 열연 스트립 냉각장치의 작동과정을 나타낸 단면도.
도 10은 종래와 본 발명에 따른 열연 스트립의 폭 방향 온도변화를 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치의 제어 시스템을 나타낸 모식도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각 시스템을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각 시스템(400)은 마무리 압연기(30)에서 압연된 열연 스트립(S)을 이송하는 런아웃 테이블의 상부에 설치된다.
이러한 열연 스트립 냉각 시스템(400)은 냉각수 공급라인(310)을 통해서 저수탱크(320)에 연결되며, 저수탱크(320)에 저장된 냉각수가 냉각수 공급라인(310)을 통해서 열연 스트립 냉각장치(200)로 공급된다. 이때, 저수탱크(320)의 냉각수가 중력에 의해서 열연 스트립 냉각장치(200)로 주입되도록 하기 위해, 저수탱크(320)는 열연 스트립 냉각장치(200)보다 상대적으로 높은 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
냉각수 공급라인(310)은 저수탱크(320)와 열연 스트립 냉각장치(200)를 연결하며, 냉각수 공급라인(310)을 통해 저수탱크(320)에 저장된 냉각수가 열연 스트립 냉각장치(200)로 공급된다. 냉각수 공급라인(310)에는 별도의 펌프가 연결되어 열연 스트립 냉각장치(200)를 향해 펌핑되어 냉각수를 공급 가능하게 된다. 컨트롤 밸브(330)는 냉각수 공급라인(310)에 설치되어 냉각수 공급라인(310)을 통해 공급되는 냉각수량을 제어하는 역할을 한다.
또한, 열연 스트립(S)의 진행방향을 기준으로 입측과 출측에는 각각 감지센서가 배치될 수 있다. 밸브 제어부는 열연 스트립 냉각장치(200)를 향해 진입하는 열연 스트립(S)의 진입정보에 따라 컨트롤 밸브(330)를 제어하여 열연 스트립 냉각장치(200)의 유량을 제어하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4는 도 3의 열연 스트립 냉각장치를 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 제1 수조를 확대하여 나타낸 사시도이다. 또한, 도 6은 도 4의 제2 수조를 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 4의 열연 스트립 냉각장치를 나타낸 평면도이다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스트립 냉각장치(200)는 제1 수조(210), 제2 수조(220), 노즐(230) 및 냉각수 이송 유로(240)를 포함한다.
제1 수조(210)는 열연 스트립(도 3의 S)의 폭 중앙 부분과 대응되는 위치에 배치된다. 이때, 제1 수조(210)의 상측 중앙부에는 냉각수 공급라인(도 3의 310)으로부터 공급되는 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구(P)가 배치된다. 이러한 냉각수 유입구(P)를 통하여 제1 수조(210)의 내부에 냉각수가 채워질 수 있다.
제1 수조(210)는 열연 스트립의 형상에 대응하는 직육면체 구조로 설계될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 제1 수조(210)는 열연 스트립의 폭 방향과 대응되는 위치는 제1 길이를 갖고, 열연 스트립의 길이 방향과 대응되는 위치는 제1 길이보다 짧은 제2 길이를 가질 수 있다.
이러한 제1 수조(210)는 열연 스트립의 폭 방향을 따라 서로 다른 높이를 갖도록 설치된 복수의 제1 차단막(215)을 갖는다. 이때, 복수의 제1 차단막(215)은 열연 스트립의 폭 중심으로부터 양측 가장자리로 갈수록 높이가 증가하는 대칭 구조를 갖는다.
일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 차단막(215)은 제1 수조(210)의 폭 중심으로부터 3개의 차단막, 즉 제1-1 차단막(211), 제1-2 차단막(212) 및 제1-3 차단막(213)이 서로 다른 높이를 갖는 대칭 구조를 가질 수 있다. 이때, 제1-1 차단막(211)이 가장 낮은 높이를 갖고, 제1-3 차단막(213)이 가장 높은 높이를 가질 수 있다.
이와 같이, 제1 수조(210)의 내부에서 열연 스트립의 폭 방향을 따라 서로 다른 높이를 갖도록 설치된 제1 차단막(215)에 의해, 제1 수조(210)는 다수의 급수 구역을 갖도록 구획화된다. 이때, 도 5에서는 제1 차단막(215)으로 양측으로 3개씩 대칭 구조를 갖도록 설치되어, 7개의 급수 구역으로 구획화된 것을 일 예로 나타낸 것이다.
제2 수조(220)는 제1 수조(210)의 적어도 일 측면에 설치되며, 내부에 장착된 제2 차단막(225)을 갖는다. 이때, 제2 수조(220)는 제1 수조(210)의 마주보는 양측 장변과 맞닿도록 각각 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 제2 차단막(225)은 제1 차단막(115)과 동일한 위치에 설치될 수 있다. 이에 따라, 열연 스트립 냉각장치(200)는 제1 수조(210)의 양측에 서로 동일한 높이를 갖는 제2 차단막(225)을 갖는 제2 수조(220)가 설치되는 것에 의해, 제1 수조(210)와 대응되는 부분에 배치되는 제1 섹션 영역(T1)과, 제2 수조(220)와 대응되는 부분에 배치되는 제2 섹션 영역(T2)으로 구분된다.
여기서, 제1 수조(210)는 제1 높이를 갖고, 제2 수조(220)는 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는다. 이에 따라, 제1 수조(210)와 제2 수조(220)는 상호 간의 높이가 서로 상이하게 설계되는 계단 구조를 가질 수 있다.
노즐(230)은 제2 수조(220)의 바닥면에 복수개가 일정한 간격으로 배치되어, 냉각수를 주수하도록 설치된다. 이러한 노즐(230)은 제2 수조(220) 내에 배치되어, 제1 수조(210)로부터 냉각수 이송 유로(240)에 의해 제2 수조(220) 내로 유입되는 냉각수를 설정된 수량으로 주수하게 된다.
냉각수 이송 유로(240)는 제1 및 제2 수조(210, 220)의 측면을 각각 관통하도록 설치되어, 제1 수조(210) 내에 채워지는 냉각수를 제2 수조(220)의 내부로 공급한다. 이때, 복수의 냉각수 이송 유로(240)는 제1 수조(210)의 양측 장변과 제1 수조(210)의 양측 장변과 맞닿는 양측의 제2 수조(220)의 일측 장변을 각각 관통하도록 설치될 수 있다.
이에 따라, 복수의 냉각수 이송 유로(240)는 복수의 제1 차단막(215)에 의해 구획화된 다수의 급수 영역과 복수의 제2 차단막(225)에 의해 구획화된 다수의 급수 영역에 각각 대응되도록 배치된다.
이러한 냉각수 이송 유로(240)는 제1 및 제2 수조(210, 220)의 측면에 동일한 높이로 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 냉각수 이송 유로(240)가 제1 및 제2 수조(210, 220)의 측면과 동일한 높이로 설치되어야 제1 수조(210) 내의 냉각수가 냉각수 이송 유로(250)를 통하여 넘어오는 위치가 동일해지며, 이 결과 모든 폭 구간에서의 냉각수 수량을 안정화시킬 수 있게 된다.
이를 위해, 냉각수 이송 유로(240)는 제1 차단막(215)의 높이보다 낮은 위치에 설치되는 것이 바람직한데, 이는 복수의 제1 차단막(215)에 의해 복수의 급수 구역으로 구분된 제1 수조(210) 내에 채워지는 냉각수를 제2 수조(220) 내에 안정적으로 채워지도록 유도하여 냉각수 수량을 안정화시키기 위함이다.
이와 같이, 제1 수조(210)와 제2 수조(220)의 측면을 각각 관통하도록 설치된 냉각수 이송 유로(240)에 의해, 제1 수조(210) 내의 냉각수가 제2 수조(220)의 내부로 공급되어 냉각수 수량을 안정화시켜 균일한 냉각능을 가질 수 있게 된다.
즉, 제1 수조(210)의 중앙부에 배치된 냉각수 유입구(P)를 통하여 제1 수조(210)의 내부로 냉각수가 유입되어 냉각수 수량이 증가할 시 순차적으로 제1 수조(210) 내의 복수의 제1 차단막(215)에 의해 구획화된 다수의 급수 구역에 선택적으로 냉각수가 유입된 후, 제1 수조(210) 내의 다수의 급수 구역에 채워진 냉각수가 설정된 높이 이상으로 채워지면 제1 및 제2 수조(210, 220)를 연결시키는 냉각수 이송 유로(240)에 의해 복수의 제2 차단막(225)에 의해 구획화된 다수의 급수 구역에 선택적으로 공급될 수 있게 된다. 이 결과, 제2 수조(220)의 바닥면에 설치된 노즐(230)을 통하여 주수되는 냉각수의 주수폭을 조절할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치(200)는 냉각수를 계단식으로 설계된 제1 차단막(215)에 의해 다수의 급수 영역으로 구획되는 제1 수조(210)와, 제1 수조(210)의 양측에 서로 동일한 높이를 갖는 제2 차단막(225)을 갖는 제2 수조(220)를 포함하며, 제1 및 제2 수조(210, 220)가 냉각수 이송 유로(240)에 의해 서로 연통되는 구조를 갖는다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치(200)는 열연 스트립의 폭 중심으로부터 양측 가장자리로 갈수록 높이가 증가하는 대칭 구조를 갖는 제1 차단막(215)을 구비한 제1 수조(210)에 의해 열연 스트립의 폭 방향에 대한 냉각수의 제어가 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 제1 및 제2 수조(210, 220)의 측면을 각각 관통하도록 설치된 냉각수 이송 유로(250)에 의해 제1 수조(210) 내의 냉각수가 제2 수조(220)의 내부로 공급되어 냉각수 수량을 안정화시킬 수 있으므로 주수의 안정성 및 응답성을 향상시킬 수 있으며, 폭 방향 냉각수의 수위조절이 용이해질 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치(200)는 열연 스트립을 권취온도로 냉각하는 공정 중 열연 스트립의 폭 방향 변태 속도차에 기인한 형상 불량, 특히 에지 웨이브를 최소화할 수 있게 된다.
도 8 내지 도 9는 도 4의 열연 스트립 냉각장치의 작동과정을 나타낸 단면도로, 도 7과 연계하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 냉각수 수량을 제어하여 제1 수조(210) 내의 중앙부에 배치되는 양측의 제1-1 차단막들(211) 사이의 급수 구역으로만 냉각수가 유입되도록 냉각수의 높이를 조절하는 것에 의해, 제1 수조(210)의 급수 구역 내의 냉각수를 냉각수 이송 유로(도 5의 240)를 통하여 제2 수조(220)의 제2-1 차단막들(221) 사이로만 선택적으로 이송시킬 수 있게 된다.
이에 따라, 제2-1 차단막들(221) 사이의 제2 수조(220) 내부 바닥면에 설치된 노즐(230)을 이용하여 냉각수를 주수하는 것에 의해, 열연 스트립(S) 전체 폭(F) 중 중앙부에 대해서만 선택적으로 냉각수가 주수되도록 주수폭(W)을 조절할 수 있게 된다.
또한, 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 컨트롤 밸브를 조절하여 냉각수 수량을 증가시키게 되면, 냉각수는 제1 수조(210) 내의 중앙부에 배치되는 양측의 제1-1 차단막들(211) 사이와 더불어, 제1-2 차단막들(212) 사이 또는 제1-2 차단막들(212) 및 제1-3 차단막들(213) 사이의 급수 구역으로 냉각수가 유입되는 높이를 조절할 수 있게 된다.
이에 따라, 제1 수조(210) 내의 다수의 급수 구역 내의 냉각수를 냉각수 이송 유로를 통하여 제2 수조(210)의 제2-1 차단막(221)들 사이와 더불어, 제2-2 차단막들(222) 사이 또는 제2-2 차단막들(222) 및 제2-3 차단막들(223) 사이의 급수 구역으로 냉각수가 유입되도록 조절할 수 있게 된다.
이에 따라, 제2-1 차단막(221)들 사이와 더불어, 제2-2 차단막들(222) 사이 또는 제2-2 차단막들(222) 및 제2-3 차단막들(223) 사이의 급수 구역에 설치된 노즐(230)을 이용하여 냉각수를 주수하는 것에 의해, 열연 스트립(S)에 주수되는 주수폭(W)을 선택적으로 증가시키는 것이 가능해질 수 있다.
이때, 주수폭(W)은 열연 스트립(S) 전체 폭(F)의 70 ~ 90%의 범위로 설정되어 있을 수 있으며, 산출된 냉각수의 단위시간당 배출량과 열연 스트립 냉각장치로 유입되는 유입량이 동일하도록 컨트롤 밸브를 이용하여 제어하게 된다. 이 결과, 기 설정된 주수폭(W)으로 냉각수를 주수하여 열연 스트립(S)의 중앙부와 가장자리부의 냉각 온도편차를 균일하게 제어할 수 있게 된다.
한편, 도 10은 종래와 본 발명에 따른 열연 스트립의 폭 방향 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 종래에 따른 열연 스트립 냉각장치를 이용하여 제조되는 열연 스트립(1)은 가장자리부가 중앙부에 비해 공기 중에 노출되는 면적이 넓고, 냉각 체류수에 의한 2차 냉각으로 가장자리부의 온도가 강하되어 중앙부와 가장자리부의 온도편차가 커지게 된다. 이에 따라, 종래의 열연 스트립(1)은 에지 웨이브 발생으로 인해 제품 형상 불량이 발생한 것을 확인할 수 있다.
이와 달리, 본 발명에 따른 열연 스트립 냉각장치를 이용하여 제조되는 열연 스트립(2)은 제1 수조 내에 설치되는 서로 다른 높이의 제1 차단막에 의해, 열연 스트립(2)의 전체 폭에 대응하여 냉각수 수량에 따라 다수의 급수 구간을 선택적으로 조절할 수 있으므로, 열연 스트립(2)의 가장자리부에 직접적으로 냉각수가 주수되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 제1 및 제2 수조의 측면을 각각 관통하도록 설치된 냉각수 이송 유로에 의해 제1 수조 내의 냉각수가 제2 수조의 내부로 공급되어 냉각수 수량을 안정화시킬 수 있으므로 주수의 안정성 및 응답성을 향상시킬 수 있으며, 폭 방향 냉각수의 수위조절이 용이해질 수 있다.
이 결과, 본 발명에 따른 열연 스트립 냉각장치를 이용하여 제조되는 열연 스트립(2)은 에지 웨이브 발생으로 인한 제품 형상 불량을 감소시킬 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치의 제어 시스템에 대하여 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치의 제어 시스템을 나타낸 모식도로, 도 4와 연계하여 설명하도록 한다.
도 4 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치의 제어 시스템(600)은 유량계(610), 컨트롤 밸브(620), 레벨 스위치(630), 밸브 제어부(640, PLC) 및 설비 제어부(650, SCC)를 포함한다.
유량계(610)는 제1 수조(210)로 공급하기 위한 냉각수 수량을 측정한다.
컨트롤 밸브(620)는 유량계(610)에 의해 측정된 값을 토대로 제1 수조(210)로 유입되는 냉각수 수량을 조절하는 역할을 한다.
레벨 스위치(630)는 제1 수조(210) 내부의 냉각수 수량의 변위량을 감지한다.
밸브 제어부(640)는 컨트롤 밸브(620)를 제어하는 역할을 한다.
설비 제어부(650)는 밸브 제어부(640)의 제어 신호에 응답하여, 열연 스트립의 폭과 제1 수조(210) 내부의 레벨 스위치(630)에 의해 측정된 냉각수 수량의 변위량, 제1 수조(210)의 용적량 및 열연 스트립의 폭에 따른 냉각수 주수량을 계산하여 설정해 주는 역할을 한다.
전술한 구성을 갖는 열연 스트립 냉각장치의 제어 시스템(600)은 컨트롤 밸브(620)에 의해 제1 수조(210)의 내부에 냉각수가 채워질 시, 제1 수조(210)와 제1 수조(210)의 측면에 장착되는 제2 수조(220)의 측면을 각각 관통하도록 설치된 냉각수 이송 유로(250)에 의해, 제1 수조(210) 내의 냉각수가 제2 수조(220)의 내부로 공급되어 냉각수 수량을 안정화시킬 수 있게 된다.
이때, 레벨 스위치(630), 콘트롤 밸브(620) 및 유량계(610)를 이용하여 냉각수 수량을 제어함으로써, 열연 스트립의 폭에 따른 품질 불량의 저감 효과를 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 냉각능을 확보할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템은 열연 스트립의 폭 중심으로부터 양측 가장자리로 갈수록 높이가 증가하는 대칭 구조를 갖는 제1 차단막을 구비한 제1 수조에 의해 열연 스트립의 폭 방향에 대한 냉각수의 제어가 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 제1 및 제2 수조의 측면을 각각 관통하도록 설치된 냉각수 이송 유로에 의해 제1 수조 내의 냉각수가 제2 수조의 내부로 공급되어 냉각수 수량을 안정화시킬 수 있으므로 주수의 안정성 및 응답성을 향상시킬 수 있으며, 폭 방향 냉각수의 수위조절이 용이해질 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템은 열연 스트립을 권취온도로 냉각하는 공정 중 열연 스트립의 폭 방향 변태 속도차에 기인한 형상 불량, 특히 에지 웨이브를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템은 레벨 스위치, 콘트롤 밸브 및 유량계를 이용하여 냉각수의 양을 제어함으로써, 열연 스트립의 폭에 따른 품질불량의 저감 효과를 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 냉각능을 확보할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 열연 스트립 냉각장치 및 그 제어 시스템은 종래의 에지 마스크 설비를 대체함으로써 고가의 에지 마스크의 설치비 및 설비 유지 보수비를 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 잦은 설비 고장에 따른 제품 품질 불량을 미연에 방지할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
200 : 열연 스트립 냉각장치 210 : 제1 수조
211 : 제1-1 차단막 212 : 제1-2 차단막
213 : 제1-3 차단막 215 : 제1 차단막
220 : 제2 수조 221 : 제2-1 차단막
222 : 제2-2 차단막 223 : 제2-3 차단막
225 : 제2 차단막 230 : 노즐
240 : 냉각수 이송 유로 P : 냉각수 유입구

Claims (9)

  1. 열연 스트립의 폭 중앙 부분과 대응되는 위치에 배치되어 냉각수가 수용되며, 상기 열연 스트립의 폭 방향을 따라 서로 다른 높이를 갖도록 설치된 복수의 제1 차단막을 갖는 제1 수조;
    상기 제1 수조의 적어도 일 측면에 설치되며, 내부에 장착된 복수의 제2 차단막을 갖는 제2 수조;
    상기 제2 수조의 바닥면에 일정한 간격으로 배치되어, 냉각수를 주수하도록 설치된 노즐; 및
    상기 제1 및 제2 수조의 측면을 각각 관통하도록 설치되어, 상기 제1 수조 내에 채워지는 냉각수를 상기 제2 수조의 내부로 공급하기 위한 냉각수 이송 유로;
    를 포함하는 열연 스트립 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 차단막은
    상기 제1 차단막과 동일한 위치에 설치된 열연 스트립 냉각장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 수조는
    상기 제1 수조의 마주보는 양측 장변과 맞닿도록 각각 설치된 열연 스트립 냉각장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 차단막은
    상기 열연 스트립의 폭 중심으로부터 양측 가장자리로 갈수록 높이가 증가하는 대칭 구조를 갖는 열연 스트립 냉각장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수조는 제1 높이를 갖고,
    상기 제2 수조는 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 열연 스트립 냉각장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 이송 유로는
    상기 제1 및 제2 수조의 측면에 동일한 높이로 설치된 열연 스트립 냉각장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 이송 유로는
    상기 복수의 제1 차단막의 높이보다 낮은 위치에 설치된 열연 스트립 냉각장치.
  8. 제1 수조로 공급하기 위한 냉각수 수량을 측정하는 유량계;
    상기 유량계에 의해 측정된 값을 토대로 상기 제1 수조로 유입되는 냉각수 수량을 조절하기 위한 컨트롤 밸브;
    상기 제1 수조 내부의 냉각수 수량의 변위량을 감지하는 레벨 스위치;
    상기 컨트롤 밸브를 제어하기 위한 밸브 제어부; 및
    상기 밸브 제어부의 제어 신호에 응답하여, 열연 스트립의 폭과 제1 수조 내부의 레벨 스위치에 의해 측정된 냉각수 수량의 변위량, 제1 수조의 용적량 및 상기 열연 스트립의 폭에 따른 냉각수 주수량을 계산하여 설정해 주는 설비 제어부;
    포함하는 열연 스트립 냉각장치의 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 수조의 내부에 냉각수가 채워질 시, 상기 제1 수조와 상기 제1 수조의 측면에 장착되는 제2 수조의 측면을 각각 관통하도록 설치되어, 상기 제1 수조 내의 냉각수가 상기 제2 수조의 내부로 공급되어 냉각수 수량을 안정화시키는 냉각수 이송 유로가 설치된 열연 스트립 냉각장치의 제어 시스템.
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