KR20200061588A - 강재 냉각 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

박물재나 후물 광폭재 등의 강재(날판)의 (가속) 냉각시, 적어도 강재 상의 체류수가 냉각구간 이외의 구간으로 범람하는 것을 차단하고, 궁극적으로 체류수에 의한 여러 불량 요인을 제거 가능하게 한 강재 냉각 장치 및 방법이 제공된다.
상기 본 발명의 강재 냉각장치는, 강재에 냉각수를 주수 또는 분사하는 상,하부 냉각헤더를 포함하여 강재를 `냉각하는 강재 냉각유닛;과, 강재를 이송하는 이송롤들을 포함하는 강재 이송유닛; 및, 상기 강재 냉각유닛과 이송유닛들이 연계되되, 구동원을 매개로 적어도 일측이 틸팅 가능하게 제공되는 틸팅형 프레임유닛;을 포함하여 적어도 강재 상의 체류수를 처리토록 제공될 수 있다.

Description

강재 냉각 장치 및 방법{Apparatus and Method for Cooling Hot Plate}

본 발명은 강재 냉각 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박물재나 후물 광폭재 등의 강재(날판)의 가속 냉각시, 적어도 강재 상의 체류수가 냉각구간 이외의 구간으로 범람하는 것을 차단하고, 궁극적으로 체류수에 의한 여러 불량 요인을 제거 가능하게 한 강재 냉각 장치 및 방법에 관한 것이다.

강재 예를 들어, 후판 고강도 강판(TMCP 강재) 등은 고강도 물성확보를 위해 강재 상,하면에 냉각수를 통한 가속 냉각을 하는데, 강재 하면 냉각의 경우에는 문제가 없으나, 강재 상면의 경우에는 가속 냉각후에도 강재 상에 냉각수가 체류하게 된다.

그런데, 이와 같은 체류수는 강재 상면에만 체류하면서 열을 흡수하고, 이는 강재의 상면과 하면의 냉각 불균일을 초래하게 되는 한편, 체류수는 강재의 불필요한 냉각과 이에 의한 강재의 상변태를 발생시키어 강재의 부피변화에 따른 판 변형을 발생시키는 요인이 된다.

그리고, 체류수가 과다하게 발생하는 경우에는 냉각 종료 후, 강재의 온도 측정시 측정오류를 유발하게 된다.

따라서, 이와 같은 강재의 가속 냉각시 강재의 상면 상에 발생하는 체류수는 상기 여러 불량 요인이 되므로, 제거되어야 하는데, 이와 같은 체류수 처리(제거)를 위한 기존의 기술은 알려져 있다.

예를 들어, 강재의 상면에 물리적으로 접촉하는 핀치롤(pinch roll)을 이용하는 것으로서, 상기 핀치롤이 이동하는 강재 상면에 접촉하면서 강재 상면의 체류수가 적어도 가속 냉각구간 이외의 구간으로 범람하지 않도록 한다.

또는, 가속 냉각이 이루어진 후 강재 상에 에어나 물을 분사하여 일명 '커튼'을 형성하면서 체류수가 냉각구간외의 구간으로 범람하는 것을 차단하거나, 분사하는 에어나 물의 압력으로 체류수 자체를 강재에서 제거하는 것이다.

그러나, 상기 핀치롤의 경우 강재의 판 변형이 발생하는 경우 롤과 강재 간 밀착이 균일하지 않아 체류수의 범람이 완전하게 차단되지 않고, 에어나 물을 분사하는 경우, 강재의 상면 중앙부분에 체류수가 집중되어 있으면 분사되는 에어나 물로는 완전한 제거가 어렵고, 물을 분사하는 경우 분사된 물도 과냉각의 요인일 수 있어, 강재의 온도 제어를 어렵게 하는 문제가 있는 것이다.

한편, JP 10-2016-193446 A (2016.11.17)에서는 앞에서 설명한 물을 분사하는 방식으로 체류수를 강판 상에서 배출시키는 기술, 예컨대 강판 냉각후 사이드 스프레이의 노즐을 통하여 분사되는 (고압의) 냉각수로 강판 상의 체류수를 배출시키는 기술을 개시하고 있으나, 앞에서 설명한 문제를 포함하는 것이다.

JP 10-2016-193446 A (2016.11.17)

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 박물재나 후물 광폭재 등의 강재(날판)의 (가속) 냉각 구간에서, 설비의 틸팅 또는, 이송롤의 틸팅이나 승강을 매개로, 강재 패스라인의 적어도 일부를 경사화 구현함으로써, 강재 상의 체류수가 냉각구간이외의 구간으로 범람하는 것을 차단하고, 궁극적으로 체류수에 의한 여러 불량 요인을 제거 가능하게 한 강재 냉각 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일 측면의 일 실시예로서 본 발명의 강재 냉각장치는, 강재에 냉각수를 주수 또는 분사하는 상,하부 냉각헤더를 포함하여 강재를 냉각하는 강재 냉각유닛;과, 강재를 이송하는 이송롤들을 포함하는 강재 이송유닛; 및, 상기 강재 냉각유닛과 이송유닛들이 연계되되, 구동원을 매개로 적어도 일측이 틸팅 가능하게 제공되는 틸팅형 프레임유닛;을 포함하여 적어도 강재 상의 체류수를 처리토록 구성될 수 있다.

또한, 기술적인 일 측면의 다른 실시예로서 본 발명의 강재 냉각장치는, 강재에 냉각수를 주수 또는 분사하는 상,하부 냉각헤더를 포함하여 강재를 냉각하는 강재 냉각유닛; 및, 강재를 이송하는 이송롤들을 포함하는 강재 이송유닛;을 포함하되, 상기 강재 이송유닛은, 연계되는 구동원을 매개로 적어도 일측이 틸팅 가능하게 제공된 틸팅프레임에 연계되는 틸팅형 이송롤들을 포함하는 틸팅형 강재 이송유닛; 또는, 개별적으로 구동원들이 연계되는 승강형 이송롤들을 포함하는 승강형 이송유닛;으로 제공되어 적어도 강재 상의 체류수를 처리토록 구성될 수 있다.

더하여, 기술적인 다른 측면의 본 발명의 강재 냉각방법은, 강재를 이송시키는 단계; 및, 냉각설비구간에 제공된 강재 냉각유닛의 상,하부 냉각헤더에서 주수 또는 분사되는 냉각수로 적어도 설정된 냉각구간에서 상기 강재를 냉각하는 단계;를 포함하되, 상기 냉각설비구간에서 강재의 패스라인을 경사지게 하여 적어도 강재 상의 체류수를 처리할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, (고강도 강판(TMCP)과 같은 고강도) 강재 상의 체류수를 효과적으로 처리(제거) 가능하게 하여, 강재의 온도 편차와 불필요한 판변형을 방지하는 것을 가능하게 하는 효과를 제공한다.

즉, 본 발명은 압연후 강재가 원하는 물성을 얻도록 하는 가속 냉각시, 체류수 문제를 제거하여 수냉각에 의한 열손실을 통한 필요로 하는 적정 온도까지의 최적의 냉각을 가능하게 하고, 이는 결국 강재의 상 변태 변화나 부피 변화에 의한 판변형 등을 효과적으로 방지하는 것이다.

결과적으로, 본 발명은 강재의 온도나 형상 변화가 정확히 제어되게 하여 강재의 원하는 물성을 갖게 함으로써, 강재 예컨대 후판 제품의 품질을 높이는 것을 가능하게 하는 궁극적인 효과를 제공하는 것이다.

도 1 및 도 2는 알려진 강재(후판) 냉각공정을 도시한 공정 상태도
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 강재 냉각장치를 도시한 전체 구성도
도 4 및 도 5는 도 3의 강재 냉각장치를 도시한 측면 및 정면 구성도
도 6은 본 발명에 따른 제2 실시예의 강재 냉각장치를 도시한 측면 및 정면 구성도
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 제3 실시예의 강재 냉각장치를 도시한 측면 및 정면 구성도
도 9는 본 발명 장치에서 상부 냉각헤더의 일 실시예의 설치상태를 도시한 정면 구성도
도 10a 및 도 10b는 도 9의 본 발명 상부 냉각헤더의 수평 유지상태를 도시한 개략도
도 11은 본 발명 장치에서 상부 냉각헤더의 다른 실시예의 설치상태를 도시한 측면 구성도
도 12는 본 발명 장치의 또 다른 실시예를 도시한 개략 측면 구성도
도 13은 본 발명 장치의 또 다른 실시예를 도시한 개략 측면 구성도

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 도 1,2에서는 본 발명과 관련된 강재(후판 등) 냉각에 대하여 도시하고 있다.

즉, 도 1 및 도 2와 같이, 연속 주조후 가열로(110)를 거친 슬라브(120)는 조압연(130)과 마무리압연(140)을 거쳐 소정 두께의 후판재(150)로 생산되는데, 조압연(거칠기 압연)을 거쳐 소정 두께로 압연된 후판재는 결정립 미세화나 변태조직의 제어를 위하여 냉각설비 예컨대 가속 냉각기(100)를 거친다.

예컨대, 높은 강도를 요구하는 제품(TMCP, API, AHSS 등)일수록 그 소재의 특성을 만들기 위해서는 이와 같은 가속 냉각이 필수적인 것이다.

또한, 무교정 및 무변형 강판을 제조하기 위해서는 가열로부터 가속 냉각기에 이르기까지 최적화 조건을 설정하고 설비의 관리 및 압연소재(후판재)의 온도 불균일을 초래하는 인자를 제거하는 중요한데, 가속 냉각기(100)에서의 강재(소재)의 온도 제어가 중요하다.

한편, 도 2와 같이, 알려진 가속 냉각기(100)는, 복수(4~7개)의 뱅크(110a 내지 110d)들로 구성되고, 각각의 단위 뱅크들에는 복수의 상,하부 냉각헤더(120)(130)들이 포함될 수 있다.

그리고, 이와 같은 후판의 냉각방식은 냉각헤더(120)(130)에서 냉각수를 주수하거나 분사하는 멀티-제트(다공면)(multi-jet) 방식이거나, 도시하지 않은 냉각헤더에서 슬릿 형태의 노즐을 통하여 냉각수를 분사하는 슬릿-제트(slit-jet) 방식 등이 있다.

한편, 근래 다양한 조건의 제품이 요구되고 있고, 후판의 경우에도 박물재 나 후물 광폭재 등의 고강도강판(TMCP) 제품 등 그 냉각범위가 다양하게 요구되는 실정이다.

이때, 냉각수(물)를 분사하거나 주수하는 경우, 강재의 상부면에는 하부면과는 다르게 필연적으로 체류수가 발생하게 되고, 이와 같은 강재 상에 체류수가 발생되면(존재하면) 강재가 균일하게 냉각되지 못하는 문제를 발생하는 것이다.

예를 들어, 강재 상에서 발생되는 체류수는 강재의 상면에 수막층을 형성하여 냉각헤더에서 분사되거나 주수되는 분사수나 액주가 강재 표면에 정상적으로 충돌하여도 그 충돌 압력을 감소시키는 것이다.

특히, 강재 상의 체류수는 요구되는 이상으로 강재의 상부 표면을 냉각하는 과냉각의 원인으로 작용하고, 이는 강재의 상면과 하면간 온도 편차를 유발시키어 강재 선단부가 들리는 등의 판 변형을 발생시키는 것이다.

더욱이, 근래에서 강재의 제품 특성에 따라 강냉과 약냉(예를 들어 도 2에서 뱅크 110a,110d는 강냉, 뱅크 110b,100c는 약냉일 수 있음)을 복합적으로 수행하는데, 약냉인 경우 분사되는 냉각수의 압력이 낮아 강재 상에 체류수가 더 발생할 수 있다.

다음, 이하에서는 상기와 같은 강재(후판)의 가속 냉각 환경에서 본 발명의 바람직한 강재 냉각 장치와 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

다만, 이하의 본 발명 실시예에서 설명하는 강재(210)는, 다음에 상세하게 설명하는 틸팅이나 승강을 통한 강재의 경사가 이루어질 수 있는 박물재 또는 후물 광폭재로서, (최종 제품으로의 길이와 폭 절단을 위한) 전단 공정을 거치기 전의 길이를 갖고 이동하며 패스라인의 경사에 대응하여 휨이 발생될 수 있는 날판일 수 있다. 다만 이하의 본 실시예 설명에서는 강재(210)로 일괄하여 설명한다. 그리고 다음에 설명하는 강재 이송유닛이나 입측 및 출측 이송유닛들은 이송롤을 기반으로 하는 롤 테이블(roll table)일 수 있다.

먼저, 도 3 내지 도 5에서는 본 발명에 따른 제1 실시예의 강재 냉각장치(200)를 도시하고 있고, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 제2,3 실시예의 강재 냉각장치(300)를 도시하고 있고, 다만 이하의 본 실시예 설명에서는 제1 실시예의 강재 냉각장치(200)와 관련하여 서는 200번대의 도면부호로 설명하고, 제2,3 실시예의 강재 냉각장치(300)와 관련하여서는 300번대의 도면부호로 설명한다.

예를 들어, 다음에 상세하게 설명하듯이, 제1 실시예의 강재 냉각장치(200)는 적어도 냉각설비구간(X)의 관련 설비 전체를 틸팅하여 적어도 강재(210)의 패스라인을 경사화 구현하는 것이고, 제2,3 실시예의 강재 냉각장치(300)는 이송유닛(310)(330)들의 틸팅이나 승강을 통하여 강재 패스라인의 경사화를 구현하는 것이다.

그리고, 이하 본 실시예 설명에서, 냉각설비구간(X)은 상,하부 냉각헤더(232)(234)들을 기반으로 하는 냉각유닛(230)이 설치되는 구간을 의미하고, 냉각구간(Y)은 강재의 여러 정보를 바탕으로 미리 설정되어 해당 상,하부 냉각헤더들에서 실제 냉각수(W)가 주수 또는 분사되는 냉각이 이루어지는 구간을 의미한다.

한편, 상기 상,하부 냉각헤더(232)(234)들은 앞에서 설명한 바와 같이, 강냉이나 약냉으로 구분되어 냉각할 수 있고, 상기 냉각헤더들에 연결되는 냉각수 공급관(미부호)은 상기 제 1 내지 제3 실시예의 냉각장치(200)(300)을 통한 강재 패스라인의 경사화 구축을 위한 설비의 틸팅시 냉각헤더들의 이동(움직임)을 보상하도록 플레시블 관을 적어도 일부분 포함할 수 있다.

다음, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 실시예의 강재 냉각장치(200)는, 강재(날판)(210)를 냉각토록 냉각설비구간(X)에 제공되고 냉각수(W)를 주수 또는 분사하는 상,하부 냉각헤더(232)(234)를 포함하는 강재 냉각유닛(230)과, 강재(210)를 이송하는 이송롤(252)들을 포함하는 강재 이송유닛(250) 및, 상기 강재 냉각유닛(230)과 강재 이송유닛(250)이 각각 연계되되, 구동원을 매개로 적어도 일측이 틸팅 가능하게 제공되는 틸팅형 프레임유닛(270)을 포함하여 적어도 강재 상의 체류수를 처리(제거)토록 제공될 수 있다.

즉, 본 발명의 강재 냉각장치(200)는 적어도 냉각설비구간(X)에서 강재(210)의 적어도 일부분의 그 패스라인의 경사화를 구현하게 하여, 강재 상에 발생된 체류수(W')가 냉각설비구간 이외의 구간(냉각설비구간(X)의 출측 이송유닛이나 입측 이송유닛 구간일 수 있음)으로 범람하지 않도록 하고, 궁극적으로는 강재 상의 체류수를 효과적으로 처리(제거)할 수 있게 할 것이다.

이때, 도 3 내지 도 5와 같이, 상기 구동원은 상기 틸팅형 프레임유닛(270)에 구비된 제1의 틸팅 프레임(272)의 하부 일측 또는 양측에 힌지구조(274)를 매개로 틸팅운동을 보상하도록 연계되는 제1 구동실린더(276)으로 제공될 수 있고, 따라서 상기 제1 구동실린더(276)의 작동시 강재의 패스라인이 경사지면서 강재 상의 체류수(W')를 처리를 가능하게 하는 것이다.

한편, 상기 틸팅형 프레임유닛(270)의 제1의 틸팅 프레임(272)은 빔들이 조립된 사각 구조체일 수 있다.

더하여, 상기 강재 냉각유닛(230)의 상,하부 냉각헤더(232)(234)는, 상기 틸팅형 프레임유닛(270)에 구비된 제1의 틸팅프레임(272)에 제공된 가로프레임(278) (280)사이에 제공되어 상기 강재(210)의 상면과 하면에 적어도 냉각구간(Y) 에서 냉각수(W)를 주수 또는 분사하면서 강재 냉각을 가능하게 한다.

이때, 도 5와 같이, 상기 하부 냉각헤더(234)가 장착되는 하측 가로프레임(280)에는 상기 강재 이송유닛(250)의 이송롤(252)들이 회전 가능하게 연계되는 베어링블록(B)이 장착되고, 상기 강재 이송유닛(250)의 이송롤(252)들은 일측의 모터(254)가 연계되어 구동력이 인가되어 회전 구동될 수 있고, 강재를 이송시킨다.

그리고, 도 3과 같이, 상기 틸팅 프레임유닛(270)의 제1의 틸팅프레임(272)은 하부 양측으로 각각 한쌍의 제1 구동실린더(276)들이 힌지구조(274)를 매개로 틸팅운동(경사작동)이 보상되면서 연계될 수 있고, 또는 도 4와 같이, 틸팅프레임(272)의 하부 일측은 피트(P)상에 힌지점(274')를 매개로 연계되고, 반대측에 한쌍의 제1 구동실린더(276)들이 힌지구조(274)를 매개로 연계될 수 있다.

이때, 상기 제1 구동실린더는 설비 중량을 고려하여 대용량의 유압 실린더일수 있고, 상기 프레임 들이나 힌지구조나 힌지점의 강도도 설비 중량을 수용하는 구조임은 당연하다.

따라서, 도 3 내지 도 5와 같이, 제1 구동실린더(276)의 전진(상승)시 상기 제1의 틸팅프레임(272)과 가로프레임(278)(280) 및 이들에 연계된 강재 냉각유닛(230)의 상,하부 냉각헤더(232)(234)들과 이송유닛(250)의 이송롤(252)들이 일체로 틸팅되고, 결국 이송롤을 따라 이송되는 강재(210)의 패스라인은 경사지게 된다.

즉, 경사지게 이송되는 강재(210) 상의 체류수는 적어도 냉각구간을 벗어나서 강재가 전방으로 이송되는 출측 이송유닛(288)의 구간으로 체류수가 범람하는 것을 차단할 수 있을 것이다.

다음, 도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2,3 실시예의 냉각장치(300)는, 기본적으로 앞에서 설명한 강재(210)를 냉각토록 냉각설비구간(X)에 제공되고 냉각수를 주수 또는 분사하는 상,하부 냉각헤더(232)(234)를 포함하는 강재 냉각유닛(230) 및, 강재를 이송하는 이송롤들을 포함하는 강재 이송유닛;을 포함할 수 있다.

이때, 도 6과 같이, 상기 일 실시예의 강재 이송유닛은, 적어도 일측이 틸팅 가능하게 제공된 제2의 틸팅프레임(312)에 연계되는 틸팅형 이송롤(314)들을 포함하는 틸팅형 이송유닛(310)일 수 있다.

또는, 도 7 및 도 8과 같이, 상기 다른 실시예의 강재 이송유닛은, 구동원들이 연계되는 승강형 이송롤(332)들을 포함하는 승강형 이송유닛(330)으로 제공될 수 있다.

따라서, 상기 틸팅형 이송유닛(310) 또는 승강형 이송유닛(330)을 통하여 강재(210) 패스라인의 경사화가 구현되고, 결과적으로 적어도 경사지게 이송되는 구간에서는 강재(210) 상의 체류수(W')를 처리하는 것이 가능하게 된다.

한편, 도 6과 같이, 상기 틸팅형 이송롤(314)들이 구비된 상기 제2의 틸팅 프레임(312)에 연계되는 구동원은 앞에서 설명한 바와 같이, 틸팅운동을 보상하도록 힌지구조(316)를 매개로 연계되는 제2 구동실린더(318)로 제공될 수 있다.

그리고, 도 7 및 도 8과 같이, 상기 승강형 이송유닛(330)의 승강형 이송롤(332)들에 연계되는 구동원은 각각 개별적으로 수직하게 연계되어 수직으로 승강하는 제3 구동실린더(334)로 제공될 수 있다.

따라서, 도 6 내지 도 8과 같이, 상기 제1 내지 제3 구동 실린더들 (318) (334)의 작동시 상기 틸팅형 이송롤(314)이나 승강형 이송롤(334)은 이송되는 강재의 패스라인을 경사지게 하고, 결과적으로 강재 상의 체류수는 적어도 냉각설비구간을 벗어나서 다른 구간(입측 및 출측 이송유닛 구간)으로 범람하는 것이 차단되고, 궁극적으로 체류수를 강재에서 배출하는 것을 가능하게 할 것이다.

한편, 도 6 내지 도 8과 같이, 제2,3 실시예의 냉각장치(300)에서는 상기 강재 이송유닛(310)(330)의 후방에는, 앞에서 설명한 이송롤(282)들을 포함하는 입측이송유닛(284)이 배치될 수 있다.

그리고, 도 8과 같이, 상기 틸팅형이나 승강형 이송롤들이 포함되는 강재 이송유닛의 전방에는 앞에서 설명한 이송롤(286)들을 포함하는 출측 이송유닛(288)이 배치될 수 있다.

또는, 도 6과 같이, 하부에 제4 구동실린더(318)가 힌지구조(316)을 매개로 적어도 일측이 틸팅 가능하게 제공된 제3의 틸팅 프레임(292)에 연계되는 제2의 틸팅형 이송롤(294)들을 포함하는 틸팅형 출측 이송유닛(290)이 배치될 수 있다.

그리고, 앞에서 설명한 도 4의 본 발명의 제1 실시예의 강재 냉각장치(200)에서도, 도면에서는 도시하지 않았지만, 틸팅형 프레임유닛(270)을 기반으로 냉각유닛(230)과 이송유닛(250)이 모두 틸팅되는 경우, 도 6과 같은, 앞에서 설명한 틸팅형 출측 이송유닛(290)이 배치될 수 있다.

이경우, 틸팅형 출측 이송유닛(290)은 틸팅형 프레임 유닛(270)의 경사와 반대로 경사지면서 강재 이송을 안내할 수 있다.

더하여, 도 4 및 도 6,7에서는 도시하지 않았지만, 제 1 내지 제3 실시예의 강재 냉각장치(200)(300)에서, 틸팅형 프레임유닛이나 강재 이송유닛의 전방으로 배치되는 출측 이송유닛으로, 도 7과 같이 개별적으로 구동실린더(334)들이 연계되는 승강형 이송롤(332)들이 배열되는 것을 기반으로 하는 승강형 출측 이송유닛이 배치되는 것도 충분히 가능할 것이다.

따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 제1 내지 제3 실시예의 강재 냉각장치(200)(300)들은 모두 설비 전체의 틸팅 또는, 이송롤들의 경우 이송롤들의 전체 틸팅이나, 이송롤 들의 개별 승강을 통하여, 적어도 냉각설비구간(X)에서 강재의 패스라인의 경사화를 구현할 수 있고, 입측 및 출측의 이송유닛들은 강재의 경사진 이송에 대응하여 적정하게 강재를 냉각장치측으로의 인입 및 냉각장치에서부터의 추출을 안정적으로 유지할 수 있게 할 것이다.

다음, 도 9 및 도 10과 같이, 본 발명의 제1 실시예의 강재 냉각장치(200)에서, 상기 강재 냉각유닛(230)의 상부 냉각헤더(232)는, 앞에서 설명한 도 3 내지 도 5의 상기 틸팅형 프레임유닛(270)의 틸팅시 수평을 유지토록 상기 프레임유닛(270)에 구비된 가로 프레임(278)에 아이들(idle) 상태로 제공될 수 있다.

예를 들어, 설비 전체의 틸팅이 구현되어 강재 패스라인의 경사를 구현하는 경우, 상부 냉각헤더(232)도 틸팅되어 경사지므로, 상기 상부 냉각헤더(232)에서 냉각수(W)가 주수되는 경우에는, 주수되는 물기둥(액적)도 경사지면서 냉각제어가 정밀하게 이루어지지 않을 수 있다. 즉, 냉각수 주수시 주수되는 물기둥의 수직도가 유지되어 강재 표면의 균일냉각을 가능하게 할 것이다.

한편, 도 9 및 10과 같이, 상기 상부 냉각헤더(232)의 양측에 연결된 연결축(238)이 틸팅 프레임유닛(270)의 가로 프레임(278)에 베어링블록(B)을 매개로 조립되면, 상기 가로프레임(278)이 틸팅되어 경사져도 상기 상부 냉각헤더(232)는 수평을 유지하게 될 것이다.

바람직하게는, 도 10a와 같이, 상기 상부 냉각헤더(232)에 연결되는 연결축(238)은 냉각헤더의 폭방향 중심선(T1)과 냉각헤더의 높이방향 중심선, 더 바람직하게는, 냉각헤더에 통상적으로 채워지는 냉각수 수위의 높이방향 중심선(T2)에 대응하여 배치하는 것이다.

이때, 상기 상부 냉각헤더(232)에는 냉각수 공급관(미부호)이 연결되므로 상기 연결축(238)이 베어링블록(B)에 아이들(idle) 상태로 체결되어도, 상기 상부 냉각헤더(232)가 뒤집히는 등의 문제는 발생하지 않는다.

다음, 도 5,8 및 11과 같이, 상기 강재 냉각유닛(230)의 상부 냉각헤더(232)는 연계되는 전기 또는 유압 모터(236)를 매개로, 적어도 강재 패스라인(L)의 경사도에 대응하여 그 수평 상태가 가변되는 형태로 제공될 수 있다.

예를 들어, 도 5 및 도 8과 같이, 상기 상부 냉각헤더(232)의 양측에 연결된 회동축(238)은, 도 5의 틸팅 프레임유닛(270)의 제1의 틸팅프레임(272)의 가로프레임(278)에 제공된 베어링블록(B)에 체결되거나, 도 8의 고정 프레임(231)의 베어링블록(B)에 체결되고, 회동축(238)의 일측에는 가로프레임(278)이나 고정프레임(231)에 연계되는 전기 또는 유압모터(236)가 연결될 수 있다.

따라서, 도 11과 같이, 본 발명의 강재 냉각유닛(230)의 상부 냉각헤더(232)는 모터(236)에서 인가되는 동력을 기반으로 강제로 회전되면서, 수평이 유지되거나 정 경사되거나 또는, 역 경사 상태로 그 수평 상태가 조정될 수 있다.

이 경우, 상부 냉각헤더(232)는 냉각수를 주사하거나 분사하는 방식 모두에 적용될 수 있을 것이다.

결국, 설비의 틸팅시 상기 모터의 작동을 통하여 상기 상부 냉각헤더(232)는 그 수평상태가 유지될 수 있다.

또는, 도 11과 같이, 본 발명의 상부 냉각헤더(232)는 모터에서 인가되는 구동력을 기반으로, 강재(210) 패스라인의 경사 상태에 따라 적정하게 수평상태, 정 경사 상태 또는, 역 경사 상태로 조정될 수 있다.

예를 들어, 냉각설비구간(X)의 상부 냉각헤더들은 도 11과 같이 강재의 경사상태에 따라, 냉각수의 주수 또는 분사 방향을 정경사, 수평상태 또는 역 경사 등으로 원하는 상태에서 수행하는 것을 가능하게 할 것이다.

다음, 도 12에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강재 냉각장치(200)300)는 상기 강재(210)의 이동 경로상에 적어도 하나 이상 제공되면서 강재 상의 체류수(W')를 측정하는 카메라(400)를 더 포함할 수 있다.

이때, 바람직하게는, 상기 체류수 측정용 카메라(400)는, 냉각구간(Y)의 냉각종료점(시점)(도 13의 'Z' 참조)을 벗어나는 위치나 바람직하게는 적어도, 냉각설비구간(X)의 출측에 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 체류수 측정용 카메라(400)는, 상기 틸팅형 프레임유닛(270) 또는, 상기 틸팅형 이송유닛(310)이나 승강형 이송유닛(330)에 연계되는, 앞에서 설명한 구동원들인 제1 내지 제3 구동실린더(276)(318)(334)들과 연계되는 제어부(C)와 연계되는 것이다.

따라서, 상기 카메라(400)에서 측정된 강재(210) 상에 잔류하는 체류수(W')의 양에 따라 상기 구동실린더 들의 작동을 제어부를 통하여 제어하여, 결과적으로 강재의 패스라인 경사정도를 적정하게 제어할 수 있을 것이다.

이는, 본 발명 장치가 더 나아가서 체류수 양을 제어하는 것도 가능하게 하여, 최적의 강재 냉각 환경을 제공하게 할 것이다.

다음, 도 13에서 도시한 바와 같이, 상기 틸팅형 프레임유닛(270) 또는, 상기 틸팅형 이송유닛(310)이나 승강형 이송유닛(330)과 연계되는 구동원들 예컨데, 앞에서 설명한 제1 내지 제3 구동실린더(276)(318)(334)들은, 적어도 강재(210)의 선단부(미부호)가 냉각구간(Y)을 통과한후 강재 패스라인을 경사지게 하도록 강재정보를 제공하는 제어부(C)와 연계되는 것이다.

예를 들어, 도 13에서 도시한 바와 같이, 냉각설비구간(X)중 실제 냉각수가 주수나 분사되는 냉각구간(Y)이 종료되는 냉각종료점(시점)(Z)은 강재의 강종이나 이송속도 및 냉각수 주수나 분사량에 따라 미리 설정될 수 있으므로, 이들 정보를 상기 제어부(C)와 연계되는 설비 전체의 PLC(main controller,MC)로 부터 받으면, 상기 제어부(C)는 상기 구동실린더 들의 작동을 제어하여, 적어도 냉각종류점(Z) 이후에 상기 구동실린더들이 작동하게 하면서 강재 패스라인이 경사지게 제어할 수 있다.

즉, 강재(210)의 선단부가 상기 냉각종료점(Z)을 통과한 후에, 제어부(C)를 통하여 구동실린더들의 작동으로, 설비 전체의 틸팅(도 3 내지 5)이나 이송롤들의 틸팅이나 승강(도 6 내지 도 8)이 시작되도록 하면, 적어도 강재 선단부가 설비들(예컨데 이송롤)과 충돌되지 않도록 제어할 수 있을 것이다.

다음, 본 발명의 강재 냉각방법을 정리하면 다음과 같다.

다만, 바람직하게는, 앞에서 도 3 내지 도 12를 토대로 설명한 본 발명의 강재 냉각장치(200)(300)를 통한 본 발명의 강재 냉각방법일 수 있다.

먼저, 본 발명의 강재 냉각방법은, 강재(210)를 이송시키는 단계 및, 냉각설비구간(X)에 제공된 강재 냉각유닛(230)의 상,하부 냉각헤더(232)(234)를 통하여 주수 또는 분사되는 냉각수로 적어도 냉각구간(Y)에서 이송되는 상기 강재를 냉각하는 단계를 기반으로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 강재(210)의 냉각중 상기 강재의 패스라인(입측 이송유닛, 냉각장치측의 이송유닛 및 출측 이송유닛으로 구현되는 강재의 이송라인 중 적어도 냉각구간의 이송라인)을 경사지게 하여 강재 상의 체류수(W')를 처리토록 하는 것이다.

이때, 바람직하게는 도 12에서 설명한 바와 같이, 상기 강재(210)의 이동 경로상에 제공되는 적어도 하나 이상의 카메라(400)를 매개로 상기 강재 상의 체류수(W')의 양을 측정하는 단계를 더 포함하는 것이다.

즉, 상기 카메라(400)와 연계되는 제어부(C)를 통하여, 강재 패스라인의 경사정도를 조정하는 틸팅형 프레임유닛 또는, 틸팅형 이송유닛이나 승강형 이송유닛의 구동원들 즉, 제1 내지 제3 구동실린더들을 제어하여, 본 발명 냉각 방법의 경우 적어도, 강재 상의 체류수 양에 따라 상기 강재 패스라인의 경사정도를 제어할 수 있게 할 것이다.

그리고, 도 13에서 설명한 바와 같이, 상기 강재 패스라인의 경사를 조정하는 틸팅형 프레임유닛(270) 또는, 틸팅형 이송유닛(310)이나 승강형 이송유닛(330)과 연계되는 구동원들인 제1 내지 제3 구동실린더((276)(318)(334))들은 설비의 PLC(MC)로 부터 냉각되는 강재의 정보를 받는 제어부(C)와 연계되어, 이송되는 강재(210)의 선단부가 냉각수(W)가 주수 또는 분사되는 냉각구간(Y)의 냉각종료점(Z)을 통과한 후에, 강재 패스라인의 경사를 시작하게 하고, 이를 통하여 강재 선단부의 설비 충돌 등을 방지할 수 있을 것이다.

이에 따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 강재 냉각 장치나 방법에 의하면,고강도 강판(TMCP)등과 같은 고강도 강재 상에서 발생하는 체류수를 효과적으로 처리(제거)하거나 제어 가능하게 하여, 강재의 (상,하면 사이의) 온도 편차와 불필요한 판 변형을 최소화하는 것이다.

즉, 본 발명은 강소를 필요에 따라 원하는 물성을 얻도록 수행하는 가속 냉각시 수냉각에 의한 열손실을 통한 필요로 하는 온도까지의 냉각이 이루어지고 하고, 적어도 체류수에 의한 원하지 않는 구간에서의 불필요한 냉각이 방지되어 강재의 상변태 변화나 부피 변화에 의한 판변형을 효과적으로 방지하는 것이다.

결과적으로, 강재의 온도나 형상 변화가 정확히 제어되기 때문에, 강재의 원하는 물성을 갖게 하여 궁극적으로 제품 품질을 높일 수 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

200,300.... 강재 냉각장치 210.... 강재(날판)
232.... 상부 냉각헤더 234.... 하부 냉각헤더
250.... 강재 이송유닛 252.... 이송롤
270.... 틸팅형 프레임유닛 272.... 메인프레임
276.... 제1 구동실린더(구동원) 278,280.... 가로프레임
284.... 입측 이송유닛 288.... 출측 이송유닛
310.... 틸팅형 강재 이송유닛 312.... 틸팅 프레임
314.... 틸팅형 이송롤 318.... 제2 구동실린더(구동원)
330.... 승강형 이송유닛 332.... 승강형 이송롤
334.... 제3 구동실린더(구동원) 290.... 틸팅형 출측 이송유닛
400.... 카메라 X.... 냉각설비구간
Y.... 냉각구간 Z.... 냉각종료점
W.... 냉각수 W'.... 체류수

Claims (14)

1. 강재에 냉각수를 주수 또는 분사하는 상,하부 냉각헤더를 포함하는 강재 냉각유닛;
   강재를 이송하는 이송롤들을 포함하는 강재 이송유닛; 및,
   상기 강재 냉각유닛과 이송유닛 들이 연계되되, 구동원을 매개로 적어도 일측이 틸팅 가능하게 제공되는 틸팅형 프레임유닛;
   을 포함하여 적어도 강재 상의 체류수를 처리토록 구성된 강재 냉각장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 상,하부 냉각헤더는 냉각설비구간에 복수개 제공되되, 설정된 냉각구간에 대응하여 상기 강재에 냉각수를 주수 또는 분사토록 구성되며,
   상기 상,하부 냉각헤더는, 상기 틸팅형 프레임유닛에 구비된 틸팅프레임에 제공된 가로프레임들에 제공되어 상기 강재의 상면과 하면에 냉각수를 주수 또는 분사하는 강재 냉각장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 구동원은 상기 틸팅형 프레임유닛에 구비된 틸팅프레임의 하부 일측 또는 양측에 연계되는 제1 구동실린더로 제공되어 상기 제1 구동실린더의 작동시 강재의 패스라인이 경사지면서 강재 상의 체류수가 처리되는 강재 냉각장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 강재 냉각유닛의 상부 냉각헤더는, 상기 틸팅형 프레임유닛에 구비된 틸팅프레임의 틸팅시 수평을 유지토록 상기 틸팅프레임에 구비된 가로프레임에 아이들 상태로 제공되거나,
   상기 가로프레임에 제공되는 전기 또는 유압 모터와 연계되어 수평상태가 가변되는 강재 냉각장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 틸팅형 프레임유닛의 후방에는 이송롤들을 포함하는 입측 이송유닛이 배치되고,
   상기 틸팅형 프레임유닛의 전방에는,
   이송롤들을 포함하는 출측 이송유닛;
   구동실린더를 매개로 적어도 일측이 틸팅 가능하게 제공된 틸팅프레임에 연계되는 틸팅형 이송롤들을 포함하는 틸팅형 출측 이송유닛; 및,
   개별적으로 구동원들이 연계되는 승강형 이송롤들을 포함하는 승강형 출측 이송유닛;
   중 어느 하나가 배치되는 강재 냉각장치.
   
6. 강재에 냉각수를 주수 또는 분사하는 상,하부 냉각헤더를 포함하는 강재 냉각유닛; 및, 강재를 이송하는 이송롤들을 포함하는 강재 이송유닛;을 포함하되,
   상기 강재 이송유닛은, 연계되는 구동원을 매개로 적어도 일측이 틸팅 가능하게 제공된 틸팅프레임에 연계되는 틸팅형 이송롤들을 포함하는 틸팅형 강재 이송유닛; 또는,
   개별적으로 구동원들이 연계되는 승강형 이송롤들을 포함하는 승강형 강재 이송유닛;으로 제공되어 적어도 강재 상의 체류수를 처리토록 구성된 강재 냉각장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 상,하부 냉각헤더는 냉각설비구간에 복수개 제공되되, 설정된 냉각구간에 대응하여 상기 강재에 냉각수를 주수 또는 분사토록 구성되며,
   상기 상부 냉각헤더는 고정프레임에 제공되고, 상기 하부 냉각헤더는 상기 틸팅프레임 또는, 상기 승강형 이송롤 사이의 고정프레임에 제공되면서 상기 강재의 상면과 하면에 냉각수를 주수 또는 분사하는 강재 냉각장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 틸팅프레임에 연계되는 구동원 및 상기 승강형 이송롤들에 연계되는 구동원은 제2,3 구동실린더로 제공되어 상기 이송롤의 틸팅이나 승강으로 강재의 패스라인이 경사지면서 강재 상의 체류수를 처리하는 강재 냉각장치.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 상부 냉각헤더는 상기 고정프레임에 제공되는 전기 또는 유압 모터와 연계되어 수평상태가 가변토록 구성되고,
   상기 강재 이송유닛의 후방에는 이송롤들을 포함하는 입측 이송유닛이 배치되고,
   상기 강재 이송유닛의 전방에는,
   이송롤들을 포함하는 출측 이송유닛;
   구동실린더를 매개로 적어도 일측이 틸팅 가능하게 제공된 틸팅프레임에 연계되는 틸팅형 이송롤들을 포함하는 틸팅형 출측 이송유닛; 및,
   개별적으로 구동원들이 연계되는 승강형 이송롤들을 포함하는 승강형 출측 이송유닛;
   중 어느 하나가 배치되는 강재 냉각장치.
   
10. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 강재의 이동 경로상에 적어도 하나 이상 제공되면서 체류수의 양을 측정하고, 틸팅형 프레임유닛 또는, 틸팅형 이송유닛이나 승강형 이송유닛에 연계되는 구동원들과 연계되는 제어부와 연계되는 카메라를 더 포함하여, 상기 체류수의 양에 따라 강재 패스라인의 경사를 제어하는 강재 냉각장치.
    
11. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    적어도 강재의 선단부가 냉각종료점을 통과한 후 강재의 패스라인을 경사지게 하도록, 상기 틸팅형 프레임유닛 또는, 틸팅형 이송유닛이나 승강형 이송유닛과 연계되는 구동원은 제어부와 연계되는 강재 냉각장치.
    
12. 강재를 이송시키는 단계; 및,
    냉각설비구간에 제공된 강재 냉각유닛의 상,하부 냉각헤더에서 주수 또는 분사되는 냉각수로 적어도 설정된 냉각구간에서 상기 강재를 냉각하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 냉각설비구간에서 강재의 패스라인을 경사지게 하여 적어도 강재 상의 체류수를 처리하는 강재 냉각방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 강재의 이동 경로상에 제공된 하나 이상의 카메라로 강재 상의 체류수의 양을 측정하고, 이를 바탕으로 상기 강재 패스라인의 경사를 제어하는 강재 냉각방법.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 강재는 설정된 냉각구간에서 주수 또는 분사되는 냉각수로 냉각되되, 적어도 강재의 선단부가 냉각종료점을 통과한 후에, 상기 강재의 패스라인을 경사지게 하는 강재 냉각방법.

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