KR20230170028A - 긴 강철 제품을 냉각하기 위한 강제 공기 냉각 장치 - Google Patents

긴 강철 제품을 냉각하기 위한 강제 공기 냉각 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열처리 유닛, 특히 냉각 후드에 관한 것이며, 상기 열처리 유닛은, 기체 냉각 매체를 챔버로 공급할 수 있는 유입 개구부와 기체 냉각 매체를 가속화된 방식으로 배출할 수 있는 슬릿형 유출 개구부를 구비한 챔버를 포함하되, 챔버는 중앙 챔버 세그먼트, 및 이 중앙 챔버 세그먼트로부터 연장되는 제1 및 제2 외부 챔버 세그먼트를 포함하고, 두 외부 챔버 세그먼트는 자신들의 말단 단부들로 갈수록 그에 비례하여 가늘어지는 횡단면을 보유한다. 그리고 본 발명은 열간 압연된 긴 강철 제품들을 열처리하기 위한 열처리 장치에 관한 것이다.

Description

긴 강철 제품을 냉각하기 위한 강제 공기 냉각 장치
본 발명은 열처리 유닛, 특히 냉각 후드, 그리고 열간 압연된 긴 강철 제품을 열처리하기 위한 열처리 장치 및 열처리 방법에 관한 것이다.
특히 열간 압연된 긴 강철 제품들의 항복 강도, 인장 강도 또는 경도와 같은 기계적 특성들을 설정하기 위해, 상기 긴 강철 제품들은 열간압연 과정 동안 그리고/또는 그 후에 냉각 장치들에 의해 목표한 바대로 냉각된다. 이를 위해, 종래 기술에서는 일반적으로 예를 들면 EP 1 412 543 B1호에 개시된 것처럼 물 또는 물-공기 혼합물이 냉각 매체로서 사용된다. 그러나 이런 유형의 냉각 매체들은 이른바 라이덴프로스트 현상(Leidenfrost phenomenon)을 야기하고, 이런 라이덴프로스트 현상은 긴 강철 제품의 전체 길이에 걸쳐 냉각 속도에서의 편차 및 그에 따른 불균질한 미세조직들의 형성을 야기한다.
또한, US 4,913,747호로부터는, 공기 또는 질소를 사용하여 레일 헤드(rail head)를 경화시키기 위한 방법 및 그 장치가 공지되어 있다. 이와 관련하여, 냉각제는 라인 시스템을 경유하여 복수의 노즐을 포함한 수집기(collector)로 공급된다. 이런 실시 변형예의 경우 단점은 복수의 노즐 및 보어를 포함한 냉각 장치의 복잡한 구조에 있다.
그러므로 본 발명의 과제는, 열간 압연된 긴 강철 제품을 열처리하기 위한 열처리 장치 및 열처리 방법에 있어서, 각각 종래 기술에 비해 개선된 상기 열처리 장치 및 열처리 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제는 본 발명에 따라서 특허 청구항 제1항의 특징들을 갖는 열처리 유닛을 통해, 특허 청구항 제9항의 특징들을 갖는 장치를 통해, 그리고 특허 청구항 제12항의 특징들을 갖는 방법을 통해 해결된다.
제1 양태에서, 본 발명은, 바람직하게는 열간 압연된 긴 강철 제품들의 열처리를 위한 열처리 장치에서 사용하기 위한 열처리 유닛, 특히 냉각 후드에 관한 것이며, 상기 열처리 유닛은 기체 냉각 매체를 챔버로 공급할 수 있는 유입 개구부(inlet opening)와 기체 냉각 매체를 가속화된 방식으로 배출할 수 있는 슬릿형(slit-shaped) 유출 개구부를 구비한 챔버를 포함하되, 챔버는 중앙 챔버 세그먼트, 및 이 중앙 챔버 세그먼트로부터 연장되는 제1 및 제2 외부 챔버 세그먼트를 포함하고, 두 외부 챔버 세그먼트는 자신들의 말단 단부들로 갈수록 그에 비례하여 가늘어지는 횡단면을 보유한다.
열처리 유닛의 본 발명에 따른 구조를 통해, 특히 각각의 외부 챔버 세그먼트의 길이에 걸쳐 유동 횡단면을 그에 비례하여 감소시키는 것을 통해, 챔버의 전체 길이에 걸쳐 슬릿형 유출 개구부에서 공기 또는 질소와 같은 기체 냉각 매체의 균일한 유동이 가능해진다. 상기 유형의 열처리 유닛들의 사용을 통해, 열간 압연된 긴 강철 제품들은 균질하면서도 균일하게 냉각될 수 있으며, 그럼으로써 긴 강철 제품들의 기계적 특성들은 개선되게 된다. 또한, 유출 개구부가 슬릿형으로 형성되는 것을 통해, 종래 원추형 제트 노즐(cone jet nozzle) 또는 부채꼴 분사 노즐(flat fan nozzle)과 달리 유지보수 비용은 더 낮다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성들은 종속적으로 기재된 청구항들에 명시되어 있다. 종속적으로 기재된 청구항들에 개별적으로 제시된 특징들은 기술적으로 유의미한 방식으로 상호 간에 조합될 수 있으며, 그리고 본 발명의 또 다른 구성들을 정의할 수 있다. 더 나아가, 청구범위에 명시된 특징들은 명세서에 보다 더 상세하고 정확하게 규정되고 설명되되, 본 발명의 또 다른 바람직한 구성들도 설명된다.
"횡단면(cross-section)"이란 용어는 본 발명의 문맥에서 횡단면 표면을 의미한다.
"긴 강철 제품(long steel product)"이란 용어는 본 발명의 문맥에서 예컨대 레일, 특히 철도 레일, H자형 빔, U자형 프로파일, 앵글 등과 같이 최대 200m의 길이를 보유할 수 있는 금속 제품을 의미한다.
중앙 챔버 세그먼트는 바람직하게는 챔버의 종축을 따라 일정한 횡단면을 보유하되, 이와 관련하여 바람직하게는 유입 개구부는 중앙 챔버 세그먼트 내에 배치된다. 유입 개구부는 중앙 챔버 세그먼트의 횡단면에 비해 더 작은 유입 횡단면을 보유할 수 있다. 중앙 챔버 세그먼트 내의 보다 더 큰 횡단면을 통해, 유입 개구부를 통해 챔버 내로 유입되는 냉각 매체는 우선 진정되고, 그런 후에 냉각 매체는 슬릿형 유출 개구부의 방향으로 계속하여 유동한다. 또한, 슬릿형 유출 개구부에 비해 더욱 큰 유입 횡단면을 통해, 챔버의 유입구에서 냉각 매체의 유동 속도는 매우 낮아지며, 그리고 유출구에서는 높게 유지된다. 횡단면 변화 및 이에 수반되는 유동 속도 변화를 통해, 난류는 유의적으로 감소되며, 그럼으로써 냉각 매체가 슬릿형 유출 개구부의 전체 길이에 걸쳐서 매우 균일하게 유출되는 점이 보장될 수 있다. 챔버의 유입구와 유출구 사이의 속도 변화의 계수(factor)는 바람직하게는 3 내지 20일 수 있다. 이렇게, 유입구에서의 유동 속도는 예컨대 10 내지 50m/s일 수 있다. 그런 다음 유출구에서의 냉각 매체의 유동 속도는, 그에 상응하게, 선택된 횡단면 비율에 따라 유입구에서의 3배 내지 20배일 수 있다. 그러므로 바람직하게는 두 외부 챔버 세그먼트의 말단 단부들 상에 배치되는 횡단면들은 중앙 챔버 세그먼트의 횡단면에 비해 최소 3의 계수만큼, 바람직하게는 적어도 4의 계수만큼, 훨썬 더 바람직하게는 적어도 10의 계수만큼 더 작다.
그 외에도 유출구에서 유동의 균일성을 높이기 위해, 바람직하게는 챔버 세그먼트들 각각은 슬릿형 유출 개구부의 방향으로 원추형으로 가늘어지는 횡단면 섹션을 포함하되, 이런 횡단면 섹션은 대칭으로, 또는 그 대안으로 비대칭으로도 형성될 수 있다.
유입 개구부는 기본적으로 곧바로 중앙 챔버 세그먼트 내에 개구부의 형태로 형성될 수 있다. 그러나 바람직한 실시 변형예에서, 열처리 유닛은 유입 개구부 내에 배치되는 유입 포트(inlet port)를 포함하되, 이런 유입 포트는 비커형 몸체(beaker-shaped body)로 형성되고 외부 챔버 세그먼트들로 지향되는 각각 하나의 개구부를 포함한다. 이와 관련하여, 바람직하게는 두 개구부 각각은 적어도 반의 유입 횡단면에 상응하는 횡단면을 보유한다. 이는 마찬가지로 챔버의 안쪽에서 난류의 형성을 방지하며, 그리고 그에 따라 유동 특성들에 바람직하게 작용한다. 이와 관련하여, 비커형 유입 포트의 바닥부는, 한편으로, 중앙 챔버 세그먼트 내로 유입되는 냉각 매체가 두 외부 챔버 세그먼트 내로 편향되고 그에 따라 곧바로 중앙 챔버 세그먼트의 슬릿형 유출 개구부를 통해 다시 유출될 수 없도록 보장한다. 다른 한편으로는, 슬릿형 유출 개구부 위쪽의 압력은 챔버의 전체 길이에 걸쳐서 일정하게 유지될 수 있다.
이미 설명한 것처럼 횡단면들의 설정을 통해 달성될 수 있는 유입 속도와 유출 속도 간의 비율의 설정 시 추가적인 유연성(flexibility)을 확보하기 위해, 바람직하게는 슬릿형 유출 개구부의 횡단면은 조정 가능하게 형성된다. 그에 따라, 열간 압연된 긴 강철 제품에 대한 냉각 속도는 슬릿형 유출 개구부의 횡단면의 설정을 통해 연속해서 조절될 수 있다. 바람직하게는 슬릿형 유출 개구부는 0.5 내지 50mm 범위의 각각의 요구되는 냉각 폭에 따라서 설정될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 열간 압연된 긴 강철 제품들의 열처리를 위한 열처리 장치에 관한 것이되, 상기 열처리 장치는 열간 압연된 긴 강철 제품의 수용을 위한 수용 장치; 및 냉각할 긴 강철 제품에 기체 냉각 매체, 특히 공기 또는 질소를 공급하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 본 발명에 따른 열처리 유닛;을 포함한다.
이를 달성하기 위해, 예컨대 주변 공기는 냉각 매체로서 적합한 송풍기 장치(blower device)에 의해 열처리 유닛으로 공급될 수 있다. 슬릿형 유출 개구부에서의 횡단면 수축부(cross-section constriction)를 통해, 예컨대 200m/s일 수 있는 높은 속도로 열간 압연된 긴 강철 제품의 냉각할 표면에 냉각 매체가 공급되는 방식으로, 냉각 매체는 상기 횡단면 수축부에 의해 가속화된다. 그러므로 바람직하게는 본원 열처리 장치는 그 외에도 공기 또는 질소와 같은 기체 냉각 매체를 열처리 유닛으로 공급하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 송풍기 장치를 더 포함한다.
그 외에도, 열간 압연된 긴 강철 제품의 표면 상에서 냉각 속도는 유동 속도에 따라 결정될 수 있기 때문에, 회전 속도 조절식 송풍기 장치는 예컨대 1 내지 20K/s일 수 있는 냉각 속도의 연속적인 설정을 가능하게 한다.
적어도 하나의 열처리 유닛은, 바람직하게는 슬릿형 유출 개구부가 수용 장치에 대해 종방향으로 평행하게 포지셔닝되는 방식으로 본원 열처리 장치 내에 배치된다. 또한, 바람직하게는, 슬릿형 유출 개구부와 수용 장치 사이의 이격 간격이 설정될 수 있으며, 매우 바람직하게는 유출 개구부와 긴 강철 제품의 냉각할 표면 간의 이격 간격이 5 내지 300mm가 되는 방식으로 설정될 수 있다.
매우 바람직한 실시 변형예에서, 열처리를 위한 본원 열처리 장치는 모듈형 구조로 형성되며, 그럼으로써 하나 이상의 열처리 유닛은 긴 강철 제품의 길이 세그먼트의 둘레에 배치될 수 있게 되고, 그리고/또는 하나 이상의 열처리 유닛은 긴 강철 제품의 복수의 길이 세그먼트를 따라, 또는 그의 전체 길이를 따라 배치될 수 있게 된다.
냉각 모듈들 각각에서의 냉각 세기(cooling intensity)는 긴 강철 제품의 검출되는 온도에 근거하여 개별적으로 매칭될 수 있다. 이렇게, 긴 강철 제품의 전체 길이에 걸친 상이한 온도 프로파일들은 목표하는 냉각을 통해 보상될 수 있다. 그러므로 상응하는 온도 조절을 실행하기 위해, 본원 열처리 장치는 바람직하게는 긴 강철 제품의 온도를 바람직하게는 열처리 동안 검출하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 온도 센서를 포함한다. 바람직하게는 온도 센서는 고온계(pyrometer) 또는 열 화상 카메라(thermal imaging camera)이다. 출원 시점에 통상의 기술자에게 공지된 또 다른 온도 센서들 역시도 바람직한 방식으로 사용될 수 있다.
모듈형 구조의 추가 장점은 그 구조의 사용 가능성에 있다. 이렇게, 복수의 열처리 유닛의 사용을 통해, 상이한 피가공재 기하구조들이 냉각될 수 있다. 성형 및 필요한 냉각 용량에 대한 개별적인 매칭은 열처리 유닛 또는 냉각 후드의 개수 변경 및 그 개조를 통해 가능하다.
그에 보충하여, 전자기 센서들에 의해 긴 강철 제품 내의 미세조직 변태가 곧바로 냉각 공정 중에 검출되고 모니터링될 수 있다. 냉각 속도는 검출되는 미세조직들에 근거하여 그에 상응하게 매칭될 수 있다.
또한, 본원 열처리 유닛, 특히 냉각 후드, 또는 본원 열처리 장치의 각각의 실시 변형예에 따라서 하기와 같은 추가 장점들이 달성된다.
- 냉각 속도는 신뢰성 있게, 그리고 안정적으로 설정될 수 있으며, 그리고 모든 통용되고 특별한 재료 조성에 대한 열처리 공정을 위해 필요한 냉각 속도들을 유연하게 매칭시키는 유연성을 제공한다.
- 냉각 매체로서 주변 공기의 사용은 현재 사용되는 물, 오일 및/또는 물-공기 혼합물과 같은 액체 냉각 매체들에 비해 특히 자원을 절약한다.
- 환풍기(ventilator)와 같은 송풍기 장치의 사용을 통해, 많은 공기 체적이 바람직하게는 최대 1320mbar의 낮은 압력으로 이송될 수 있으며, 그럼으로써 압축기는 필요하지 않게 된다.
또한, 또 다른 양태에서, 본 발명은 열간 압연된 긴 강철 제품의 열처리를 위한 열처리 방법에 관한 것이되, 긴 강철 제품은 열간압연 과정에 이어서 곧바로 본 발명에 따른 열처리 장치로 공급되어 열처리된다. 기체 냉각 매체, 특히 공기 또는 질소는, 각각의 의도되는 냉각 세기에 따라서, 최소 25m/s의 속도로, 바람직하게는 최소 50m/s의 속도로, 보다 더 바람직하게는 최소 100m/s의 속도로, 훨씬 더 바람직하게는 최소 125m/s의 속도로, 가장 바람직하게는 최소 150m/s의 속도로, 열간 압연된 긴 강철 제품 상으로 방출될 수 있다.
또한, 본 발명은 열간 압연된 긴 강철 제품 내에서 펄라이트, 페라이트, 베이나이트 및/또는 마르텐사이트 미세조직의 형성을 위한, 본 발명에 따른 열처리 유닛 또는 본 발명에 따른 열처리 장치의 이용에 관한 것이다.
본 발명 및 기술적 환경은 하기에서 도면들 및 예시들에 근거하여 보다 더 상세하게 설명된다. 여기서 주지할 사항은, 본 발명이 도시된 실시예들을 통해 제한되어서는 안 된다는 점이다. 특히 분명하게 다른 방식으로 설명되어 있지 않은 한, 도면들에서 설명되는 내용들에서 부분 양태들을 추출하여, 본원 명세서 및/또는 도면들에서의 또 다른 구성요소들 및 지식들과 조합할 수 있다. 특히 주지할 사항은, 도면들 및 특히 도시된 크기 비율이 개략적인 것일 뿐이라는 점이다. 동일한 도면부호들은 동일한 대상들을 나타내며, 그런 까닭에 다른 도면들에서의 경우에 따른 설명들이 보충적으로 고려될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열처리 유닛의 일 실시 변형예를 도시한 사시도이다.
도 2는 열처리 유닛의 도 1에 도시된 실시 변형예를 도시한 측면도이다.
도 3은 전술한 도면들에 도시된 열처리 유닛을 절단하여 도시한 단면도이다.
도 4는 유입 포트의 일 실시 변형예를 도시한 사시도이다.
도 5는 긴 강철 제품들의 열처리를 위한 본 발명에 따른 열처리 장치의 일 실시 변형예를 도시한 도면이다.
도 6은 조절 공정의 일 실시 변형예를 도시한 도면이다.
도 7은 열처리를 하지 않은 상태에서 검출된 경도값들과 함께 레일 헤드를 나타낸 그림이다.
도 8은 본 발명에 따른 열처리를 수행한 상태에서 검출된 경도값들과 함께 레일 헤드를 나타낸 그림이다.
도 9는 물-공기 혼합물을 이용한 냉각 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 공정에 따른 냉각 결과를 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 4에는, 예컨대 레일(3)과 같은 열간 압연된 긴 강철 제품(도 5 참조)의 열처리를 위한 열처리 장치(2)에 적합하고 그를 위해 제공되는 본 발명에 따른 열처리 유닛(1)의 일 실시 변형예가 도시되어 있다.
열처리 유닛(1), 특히 냉각 후드는, 특히 주변 공기와 같은 기체 냉각 매체를 챔버(4)로 공급할 수 있는 유입 개구부(5)를 구비하여 종방향으로 연장되는 챔버(4); 및 챔버(4)의 전체 길이에 걸쳐 종방향으로 연장되어 기체 냉각 매체를 가속화된 방식으로 배출할 수 있는 슬릿형 유출 개구부(6);를 포함한다. 주변 공기는 바람직하게는 환풍기와 같은 송풍기 장치(미도시)를 통해 흡입되어 상응하는 라인 시스템(미도시)을 통해 냉각 후드(1)로 공급될 수 있다. 이와 관련하여, 냉각 후드(1)와 송풍기 장치 간의 이격 간격은 최대한 짧게 선택되어야 한다.
도 1 및 2에서의 도면에 근거하여 확인할 수 있듯이, 냉각 후드(1)는 유입 개구부(5)를 구비한 중앙 챔버 세그먼트(7); 및 제1 및 제2 외부 챔버 세그먼트(8, 9);에 의해 형성되되, 두 외부 챔버 세그먼트는 각각 중앙 챔버 세그먼트(7)로부터 연장되어 플랜지 연결부(10, 11)들을 매개로 상기 중앙 챔버 세그먼트와 연결된다.
중앙 챔버 세그먼트(7)는, 챔버(4)의 종축을 따라서 동일한 크기의 횡단면을 보유하는 방식으로 형성되되, 상기 횡단면은 여기서 도 3에 도시된 단면도에서 도면부호 12에 의해 분명해진다. 이와 달리, 두 외부 챔버 세그먼트(8, 9)는 자신들의 말단 단부들로 갈수록 그에 비례하여 가늘어지는 횡단면을 보유하되, 그 결과 이런 횡단면은 외부 챔버 세그먼트(8, 9)들의 말단 단부들 각각에서 2배 내지 6배 범위로 더 작은 횡단면(13)의 값이 된다. 이와 관련하여, 챔버 세그먼트(7, 8, 9)들 각각은 4각형의 횡단면 섹션(14) 외에도 추가로 슬릿형 유출 개구부(6)의 방향으로 원추형으로 가늘어지는 횡단면 섹션(15)을 더 포함하는 점을 알 수 있다.
또한, 냉각 후드(1)는 여기에 도시된 실시 변형예에서 유입 개구부(5) 내에 배치되는 유입 포트(16)를 포함한다. 이런 유입 포트는 여기서는 비커형 몸체(17)로 형성되되, 이런 몸체는 바닥부(18)와 원통형 벽부(19)를 포함하고 몸체의 유입 포트 개구부(20)는 기체 냉각 매체를 위한 유입구를 형성한다. 기체 냉각 매체가 전체 챔버(4)를 관류할 수 있도록 하기 위해, 원통형 벽부(19)에는 적어도 2개의 개구부(21)가 제공되며, 이들 개구부는 각각 외부 챔버 세그먼트(8, 9)들로 지향된다. 두 개구부(21) 각각은 대부분 유입 포트 개구부(20)의 반의 횡단면에 상응하는 횡단면을 보유한다.
본 발명에 따른 구조를 통해서는, 냉각 매체가, 냉각 후드(1) 내로 중앙에서 공급됨에도 불구하고, 유출구(6)에서 전체 챔버 길이 또는 냉각 후드 길이에 걸쳐 항상 변함없는 공기 압력을 보유하는 점이 보장되며, 그럼으로써 냉각 길이에 걸쳐서 변함없는 유출 속도가 보장될 수 있게 된다.
도 5에는, 긴 강철 제품(3)들의 열처리를 위한 본 발명에 따른 열처리 장치(2)의 일 실시 변형예가 도시되어 있되, 상기 열처리 장치는 열간 압연된 긴 강철 제품(3)의 수용을 위한 수용 장치(22)와 여기서는 3개의 열처리 유닛(1)을 포함하고, 3개의 열처리 유닛을 통해서는 냉각할 긴 강철 제품(3)이 기체 냉각 매체를 공급받을 수 있고 그에 따라 목표한 바대로 냉각될 수 있다. 또한, 열처리 장치(1)는 이송 장치(23)와 리프팅 테이블(24)을 포함하고, 리프팅 테이블을 통해서는 레일(3)의 형태로 도시된 긴 강철 제품이 상승되어 수용 장치(22)로 공급될 수 있다. 수용 장치(22)는, 레일(3)을 고정하는 데 사용될 수 있는 클램핑 장치(25)를 포함한다. 클램핑 장치(25)는, 레일(3)이 롤러 컨베이어의 롤러(26)들에 의해 열처리 장치(2) 내에서 종방향으로 이송될 수 있는 방식으로 형성될 수 있다.
대안의 실시 변형예에서, 레일(3)은 테이블 상에 움직이지 않게 고정될 수 있으며, 그리고 냉각 시스템은 냉각 동안 종방향으로 레일 위쪽으로 왕복 이송될 수 있다.
도 6에는, 긴 강철 제품 또는 레일(3)의 열처리를 위한 조절 공정의 일 실시 변형예가 도시되어 있다. 3개의 냉각 후드(1) 각각에는, 고온계의 형태로 형성된 각각 하나의 온도 센서(27)가 할당되며, 그리고 냉각 공정 동안 레일 헤드 측면(TOP, SIDE-LEFT 및 SIDE-RIGHT)들의 온도들이 측정될 수 있는 방식으로 포지셔닝된다. 검출된 온도(T_TOPist, T_SIDE-LEFTist 및 T_SIDE-RIGHTist)들은 시그널링에 의해 컴퓨터 유닛(28)으로 전송되고 기술 모델의 설정 온도(Tsoll)와 비교된다. 검출된 온도들 중 하나가 설정 온도보다 더 높은 점에 한해, 냉각 용량은 상응하는 환풍기(29)의 회전 속도의 증가를 통해 개별적으로 매칭될 수 있으며, 그럼으로써 온도차는 최소화되게 된다.
실시예
실시예 1:
도 7에는, 열처리로 처리되지 않은 레일 헤드의 횡단면 표면에 경도 측정치들이 도시되어 있다. 도 8에는, 본 발명에 따른 열처리 방법에 따라서 열처리된 레일이 도시되어 있다. 값들에 근거하여 확인할 수 있는 것처럼, 레일 헤드 내의 경도들은 본 발명에 따른 냉각 공정을 통해 평균적으로 최대 22%만큼 더 높다.
실시예 2:
900℃의 온도를 갖는 복수의 열간 압연된 레일을 각각 의도되는 미세조직을 설정하기 위해 냉각시켰다. 레일들은 한편으로 종래 기술로부터 공지된 방법을 사용하여 물-공기 혼합물을 활용하면서(비교예; 도 9) 냉각시키고 다른 한편으로는 본 발명에 따른 열처리 방법을 사용하여 순수 주변 공기(도 10)를 활용하면서 냉각시켰다. 냉각 매개변수들은 각각의 냉각 방법에서 변경하지 않았다. 열처리 후에, DIN13674에 따라 레일들로부터 레일 헤드의 횡단면 내 정의된 위치들에서 브리넬 경도(Brinell hardness)를 검출하였다.
도 9에서의 결과에 근거하여 알 수 있는 것처럼, 경도들은 레일마다 매우 강하게 변동된다. 이와 반대로, 본 발명에 따른 열처리 방법에 의해 냉각된 레일들의 경도들은 매우 안정적이다(도 10).
1: 열처리 유닛/냉각 후드
2: (열처리) 장치
3: 긴 강철 제품/레일
4: 챔버
5: 유입 개구부
6: 슬릿형 유출 개구부/분할 노즐/유출구
7: 중앙 챔버 세그먼트
8: 제1 외부 챔버 세그먼트
9: 제2 외부 챔버 세그먼트
10: 플랜지 연결부
11: 플랜지 연결부
12: 중앙 챔버 세그먼트의 횡단면
13: 외부 챔버 세그먼트들의 말단 단부들에서의 횡단면
14: 횡단면 섹션
15: 횡단면 섹션
16: 유입 포트
17: 몸체
18: 바닥부
19: 원통형 벽부
20: 유입 포트 개구부
21: 개구부
22: 수용 장치
23: 이송 장치
24: 리프팅 테이블
25: 클램핑 장치
26: 롤러 컨베이어의 롤러
27: 온도 센서/고온계
28: 컴퓨터 유닛
29: 송풍기 장치/환풍기

Claims (16)

  1. 열처리 유닛(1), 특히 냉각 후드로서, 기체 냉각 매체를 챔버(4)로 공급할 수 있는 유입 개구부(5);와 기체 냉각 매체를 가속화된 방식으로 배출할 수 있는 슬릿형 유출 개구부(6);를 구비한 챔버(4)를 포함하는 상기 열처리 유닛에 있어서, 상기 챔버(4)는 중앙 챔버 세그먼트(7), 및 이 중앙 챔버 세그먼트(7)로부터 연장되는 제1 및 제2 외부 챔버 세그먼트(8, 9)를 포함하고, 상기 두 외부 챔버 세그먼트(8, 9)는 자신들의 말단 단부들로 갈수록 그에 비례하여 가늘어지는 횡단면을 보유하는 것을 특징으로 하는 열처리 유닛(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 중앙 챔버 세그먼트(7)는 상기 챔버(4)의 종축을 따라 일정한 횡단면을 보유하는 것을 특징으로 하는 열처리 유닛(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유입 개구부(5)는 상기 중앙 챔버 세그먼트(7) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 열처리 유닛.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 챔버 세그먼트(8, 9)들의 말단 단부들 상에 배치되는 횡단면(13)들 각각은 상기 중앙 챔버 세그먼트(7)의 횡단면(12)에 비해 적어도 3의 계수만큼, 바람직하게는 4의 계수만큼 더 작은 것을 특징으로 하는 열처리 유닛(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버 세그먼트(7, 8, 9)들 각각은 상기 슬릿형 유출 개구부(6)의 방향으로 원추형으로 가늘어지는 횡단면 섹션(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 유닛(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열처리 유닛은 상기 유입 개구부(5) 내에 배치되는 유입 포트(16)를 더 포함하고, 상기 유입 포트는 비커형 몸체(17)로 형성되고 외부 챔버 세그먼트(8, 9)들로 지향되는 각각 하나의 개구부(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 유닛(1).
  7. 제6항에 있어서, 상기 두 개구부(21) 각각은 적어도 반의 유입 횡단면에 상응하는 횡단면을 보유하는 것을 특징으로 하는 열처리 유닛(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿형 유출 개구부(6)의 횡단면은 조정 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 열처리 유닛(1).
  9. 열간 압연된 긴 강철 제품(3)들의 열처리를 위한 열처리 장치(2)로서, 열간 압연된 긴 강철 제품(3)을 수용하기 위한 수용 장치(22), 및 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 열처리 유닛(1)을 포함하는 상기 열처리 장치에 있어서, 상기 열처리 유닛을 통해서는 냉각할 긴 강철 제품(3)이 기체 냉각 매체, 특히 공기를 공급받을 수 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치(2).
  10. 제9항에 있어서, 상기 열처리 장치는 바람직하게는 열처리 동안 상기 긴 강철 제품(3)의 온도를 검출하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 온도 센서(27)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치(2).
  11. 제10항에 있어서, 상기 온도 센서(27)는 고온계인 것을 특징으로 하는 열처리 장치(2).
  12. 열간 압연된 긴 강철 제품(3)을 열처리하기 위한 열처리 방법에 있어서, 상기 긴 강철 제품(3)은 열간압연 과정에 이어 곧바로 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 열처리 장치(2)로 공급되어 열처리되는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 기체 냉각 매체, 특히 공기는, 최소 25m/s의 속도로, 바람직하게는 최소 50m/s의 속도로, 보다 더 바람직하게는 최소 100m/s의 속도로, 훨씬 더 바람직하게는 최소 125m/s의 속도로, 가장 바람직하게는 최소 150m/s의 속도로 상기 열간 압연된 긴 강철 제품(3) 상으로 방출되는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 긴 강철 제품(3)은 H자 빔, U자 프로파일, 앵글 및/또는 레일인 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  15. 열간 압연된 긴 강철 제품(3) 내에 펄라이트, 페라이트, 베이나이트 및/또는 마르텐사이트 미세조직을 형성하기 위한, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 열처리 유닛(1), 또는 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 열처리 장치(2)의 이용.
  16. 제15항에 있어서, 상기 미세조직은 50mm의 깊이까지, 바람직하게는 45mm의 깊이까지, 보다 더 바람직하게는 40mm의 깊이까지, 훨씬 더 바람직하게는 35mm의 깊이까지 형성되는 것을 특징으로 하는 이용.
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