KR840001171B1 - 강재의 온도 보상장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

강재의 온도 보상장치

제1도는 강판의 소입용 설비가 조합된 본 발명에 따른 온도 보상장치의 단면도.

제2도는 제1도의 화살표 방향(Ⅱ)에서 바라본 도면.

제3a도는 본 발명에 따른 온도 보상장치에서 소입라인의 배치도.

제3b도는 본 발명에 따른 온도 보상장치에서 소려라인의 배치도.

제3c도는 본 발명에 따른 온도 보상장치에서 조준라인의 배치도.

제4도는 본 발명에 따른 온도 보상장치에 사용된 버너와 종단면도.

제5도는 제4도의 화살표 방향(Ⅴ)을 절취한 단면도.

제6도는 제4도의 화살표 방향(Ⅵ)을 절취한 단면도.

본 발명은 강판, 강봉, 강관, 형강등의 강재를 소입, 소려, 소준 등의 각종 열처리를 행함에 있어서 에너지를 절약하고 제품의 품질을 향상시키기 위한 강재의 온도 보상장치에 관한 것이다.

강재를 열처리하는 경우, 종래에는 압연강재를 일단 실온으로 냉각시킨 후에 열처리 온도까지 재가열하여 열처리를 실시하는 것이 통례였다.

특히, 소입의 경우에는 강재를 소입하기전에 일단 냉각시킨 후 비직결 열처리로에서 소입 온도까지 재가열하기 때문에 막대한 열에너지를 필요로 할뿐만 아니라 강재를 연처리로 옮겨야 하므로 압연 라인상에서 소입처리를 할 수 없었다.

소려의 경우에는, 소려 온도까지 강재를 가열하기 위한 장대한 가열로는 필요로 하고 또한 실온에서 소려 온도까지 승온시키기 위한 막대한 열에너지를 필요로 하게 되며, 소입후 강재의 열을 적정 수준에서 유지하기가 어렵기 때문에 마텐사이트화에 필요한 온도 이하까지과 냉각 되었다.

소준의 경우에도 소려의 경우와 마찬가지로 강재를 소준 온도까지 가열하기 위한 장대한 가열로를 필요로 하고 또한 실온에서 소준 온도까지 승온시키기 위한 막대한 열에너지가 필요하였다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여 압연 전후 또는 소입 직후 등에서의 열처리시에 온도 분포가 일정치 않거나 온도가 저하하는 강재를 바라는 열처리 온도까지 균일하게 가열하여 온도 보상을 실시하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예를 강판 소입처리에 사용할 경우를 예로들어 설명하기로 한다.

제1도와 제2도를 참조하면, 강재(3)는 배열된 하부 로울러(1)와 상부 로울러(8)로 정해진 통로를 따라 온도 보상장치를 통하여 반송된다.

본 실시예에서는 하부로울러(1)가 길이방향으로 적정거리만큼 서로 격리된 상태에서 하부고정프레임(2)위에 회전 가능하게 설치되어 전기모터와 같은 구동장치(4)에 의해 구동된다. 하부로울러(1)의 각각은 축방향으로 적정거리만큼 서로 떨어진 다수의 원판을 포함한다.

상부로울러(8)는 하부로울러(1)와 대체로 유사한 구조로서 하부로울러(1) 바로 위에 배치되는데, 문의 형태인 지지트레임(5)에 연결된 수직으로 이동 가능한 승강프레임(6)에 회전 가능하게 설치된다. 지지프레임(5) 위에 설치된 승강기(7)는 승강 프레임(6)을 수직으로 이동시키며, 이에 따라 상부로울러(8)는 열처리될 강제(3)의 두께 및 칫수에 따라 하부로울러(1)와 대치된 상태에서 회전하게 된다.

마찬가지로 승강프레임(6)에 설치된 상부 버어너(9)는 상부로울러(8) 사이에 배치되고, 상부버어너(9)의 노즐은 상부 로울러(8)가 강재(3)와 접촉할때 적정거리만큼 강재(3)로부터 격리된다.

고정프레임(2)에 설치된 하부버어너(10)는 하부로울러(1) 사이에 배치되고, 하부 버어너(10)의 노즐은 상부버어너(9)의 노즐과 마찬가지로 하부로울러(1)가 강재(3)와 접촉할때 적정거리만큼 강재(3)로 부터 격리된다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 강재(3)를 상하에서 동시에 가열하도록 되어 있다.

또한, 강재(3)의 양 측면에는 다수의 측부버어너(11)가 배치되어 강재(3)의 측면을 가열한다. 따라서, 강재(3)는 하기에 상세히 설명되어 있는 바와 같이 각각 또는 일체로 제어되는 상부, 하부 및 측부 버어너(9,10,11)에 의해 상하 좌우 방향에서 동시에 가열될 수 있다.

상부로울러(8)와 상부 버어너(9) 및 하부로울러(1)와 하부 버어너(10)는 승강 및 고정프레임(6,2)에 각각 설치된 상부 및 하부 보열덮개(12,13)에 각각 둘러싸여져 있다. 그러나, 각각의 버어너의 상부면 및 하부면은 둘러싸여져 있지 않다. 따라서, 상부, 하부 및 측부 버어너(9,10,11)로부터 발생한 연소가스의 사용이 효율적이 되며 또한 강재(3)를 효과적으로 보온할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 강재(3)의 양측면에 배치되는 측부버어너(11)를 강재(3)의 측단에 대해 적절히 근접 및 격리시켜도 좋고, 상부 및 하부 보열덮개(12,13)에 세라믹 섬유등의 단열재를 피복하여도 좋으며, 상부 및 하부 로울러(8,1)를 축방향으로 중공으로 하여 내부 수냉하여도 좋다.

강재(3)의 위치, 두께 및 속도를 검출하는 강재 검출기(14)가 승강 프레임(6)의 전단면에 다수 배치되어 있다. 로울러(15)로 구성되는 반송 테이블의 상하에 위치한 적외선 카메라, 광온도계등의 온도 분포 검출기(16)는 반송되는 강재(3)의 양표면의 온도분포를 탐지한다. 여기서, 상하의 온도 분포 검출기(16) 및 다수의 강재 검출기(14)를 마이크로 컴퓨터와 같은 연산기(17)에 접속함과 동시에 연산기(17)를 상부,하부 및 측부버어너(9,10,11)를 각각 또는 일체로 제어하는 버어너제어기(18)에 접속해서 강재(3)의 표면온도와 기준 열처리 온도와의 온도차, 강재(3)의 칫수 및 속도, 압연후의 시간등을 기준으로 하여 연소해야할 버어너의 위치, 수량 및 연소시간을 연산기(17)로서 연산케 하여 버어너제어기(18)에 연소지시를 내리도록 되어 있다.

이상 상술한 본발명에 따른 강재의 온도 보상장치를 하류측에 배치된 소입장치에 관련하여 설명하기로 한다.

승강프레임(6)의 출구측에 다수의 상부로울러(19)가 적정 간격으로 회전 가능하게 설치되어 있고, 상부로울러(19) 사이에는 상부 물분부관(20)이 배치되어 있다. 상부 물분무관(20)은 승강 프레임(6)에 장착되어 상부로울러(19)와 같이 수직이동이 가능하게 되어 있다. 하부의 고정프레임(2)의 출구측에는 상부로울러(19)와 대칭상태로 다수의 하부로울러(21)가 회전 가능하게 설치되어 있고, 하부 로울러(21) 사이에 하부 물분무관(22)이 배치되어 있다. 마찬가지로 하부 물분무관(22)은 고정프레임(2)에 장착되어 강재의 온도 보상장치와 일체로 소입장치가 구성된다. 여기서, 소입장치를 강재의 온도 보상장치와 일체가 아닌 별개인 상태에서 각각 동시에 작동하도록 하여 강재(3)의 두께에 따라 조절되도록 하여도 좋다.

반송된 강재(3)는 온도 분포 검출기(16)에 의해 상하면 및 좌우면의 온도분포가 검출되어 연산기(17)에 입력된다. 연산기(17)는 강재(3)의 표면온도와 기준 열처리 온도와의 온도차, 강재(3)의 칫수 및 속도, 압연후의 시간등을 기준으로 하여 연소해야 할 버어너의 위치, 수량 및 연소시간을 연산하여 버어너 제어기(18)에 입력시켜 연소지시가 내려지게 된다. 이러한 경우, 연산기(17)에는 온도분포 이외의 신호가 전공정(예컨대 압연)에서 입력되어 있다.

다음에, 강재 검출기(14)가 강재(3)의 위치, 속도 및 두께를 검출하여 연산기(17)에 입력시킴으로서 강재(3)의 두께에 따라 적합한 승강기(7)가 작동하여 승강 프레임(6)에 장착된 상부로울러(8,19), 상부버어너(9) 및 상부 물분무관(20)이필요한 위치에 배치된다.

상기한 바에 의하여 강재(3)는 연소조건이 정해져서 상부 및 하부 로울러(8,1)에 의해 안내되면서 버어너(9,10,11)의 위치에 도착하고, 이 위치에서 버어너 제어기(18)의 지시에 따라 버어너(9,10,11)가 독립적으로 또는 일체로 점화되어 강재(3)의 저온부분이 열처리 기준온도로 균일하게 급속 가열된다. 이러한 경우, 강재(3)의 상하면은 상부 및 하부로울러(8,1)에 꽉 끼인 상태에서 이동하게 되므로 강재(3)와 버어너(9,10,11)와의 간격을 일정하게 또한 최소로 하여 연소가스가 강재(3)에 부딪치는 속도를 빠르게 할 수 있다. 따라서, 열효율이 향상된다. 또한, 상부 및 하부로울러(8,1)는 강재(3)의 변형에 따른 버어너(9,10,11)의 손상을 방지해 주는 역할도 한다.

상술한 바와 같이, 소입하기 위하여 오스테나이트화 온도 이상으로 승온되어 온도보상된 강재(3)는 로울러형 소입장치로 들어가 소입된다. 즉, 강재(3)의 상하면은 상부 및 하부 로울러(19,21)에 꽉 끼어 연속 반송되고 상부 및 하부 물분부관(20,22)에서 부무되는 냉각수로 소입되는 것이다. 이러한 경우, 상부 및 하부 문분무관(20,22)은 상부 및 하부 로울러(19,21) 사이에서 후퇴한 상태로 있기 때문에 변형된 강재(3)에 의해서 손상받은 일이 없으며, 또한 강재(3)를 소입하기 위한 열처리를 필요로 하지 않으므로 설비비가 안정된다.

이하 본 발명에 따른 강재의 온도 보상장치를 사용하는 열처리 설비의 배치에 관해서 제3a, 3b 및 3c도를 참조로 하여 설명한다.

제3a도는 소입처리를 도시한 것으로서, 강재는 압연처리에 적합한 온도인 1100°내지 1200℃로 압연기(a)에 들어가 바라는 형태로 압연된다. 압연된 후에는 테이블(b)을 경유하여 교정기(c)에서 교정되어 테이블(b)에서 나온다. 이때에 강재는 적어도 700℃ 이상의 온도를 항상 갖고 있다.

압연되고 교정된 강재는 본 발명에 따른 강재의 온도 보상장치(e)에 의해서 오스테나이트화에 적합한 온도인 800°내지 1000℃로 균일하게 급속 가열되고 소입장치(e)에서 급속 냉각되어 소입된 후 테이블(b)을 경유하여 다음 공정으로 넘어간다. 여기서, 별도의 열처리로가 필요없으며, 특히 압연 라인상에서 소입을 실시할 수 있는 장점이 있다.

제3b도는 소려처리를 도시한 것으로서, 소입장치(e)에서 마텐사이트화온도인 200°내지 400℃로 냉각된 강재는 본 발명에 따른 강재의 온도 보상장치(d)에서 상술한 바와 같은 방법으로 균일하게 급속 가열된다. 400°내지 700℃로 가열된 강재는 테이블(b)을 경유하여 소려로(f)에 들어가 예정된 시간동안 예정된 온도에서 유지된 다음 테이블(b)에 보내진다. 여기서, 강재는 본 발명에 따른 강재의 온도 보상장치(d)에 의해 급속 가열되기 때문에 소려로(f)를 예정된 소려온도에서 유지시켜도 좋다. 따라서, 소려로(f)는 강재를 가열하기 위한 열량이 불필요하게 되므로 소형화 및 에너지 절약화를 도모할 수 있고, 또한 소려로(f)를 로울러 하스로(roller, hearth-) 및 워킹빔로(walking beam-)등으로 사용할 수 있다.

제3c도는 소준처리를 도시한 것으로서, 상기 소입처리와 같은 형태로 압연기(a), 테이블(b), 교정기(c) 및 테이블(b)을 순서적으로 통한 강재는 전송테이블(g)에 의해 사이드라이에 옮겨진 다음, 본 발명에 따른 강재의 온도 보상장치(d)에서 오스테나이트화 온도까지 급속 가열되고 소준용 보열로(h)에서 필요한 시간동안 보열처리한다. 조준용 보열로(h)는 보열처리만으로 충분하여 가열하기 위한 열량이 불필요하게 되므로 소형화 및 에너지 절약화를 도모할 수 있고, 또한 보열로(h)를 전술한 로울러 하스로 및 워킹빔로등으로 사용할 수 있다.

이상 상술한 제3a, 3b 및 제3c도에 도시된 열처리 설비의 배치와 같은 본발명에 따른 강재의 온도 보상장치를 채택하여 가열할 경우와 종래의 열처리에 있어서의 가열할 경우를 판두께 25㎜인 강판을 예로 하여 비교해 보면 다음과 같다.

상기 표로부터 소입, 소려, 소준 등 모든 처리에 있어서 본 발명에 따른 강재의 온도 보상장치를 사용하여 온도 보상을 하면 가열시간의 대폭단축과 열량의 절감을 기할수 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 강재의 온도 보상장치에 사용되는 버어너는 강재를 급속 및 균일하게 가열하기 위한 것으로서 제4도 내지 6도에 도시한 바와 같은 구조의 버어너가 적합하다.

버너는 외부 공동 실린더(29)와 내부 공동 실린더(23)로 구성된다. 내부 공동 실린더(23)는 한쪽에는 제4도에 도시한 바와같이 환상공간(24)과 연통하는 가스입구(25)를 갖추고 다른 한쪽에는 제4도 및 5도에 도시한 바와같이 환상공간(24)과 연통하는 가스 노즐(26)을 갖춘다. 파일로트 버어너 또는 점화플러그(27)는 내부 공동 실린더(23)의 축심부에 설치되어 있다. 회전날개(28)는 제5도에 잘 도시된 바와 같이 외부 및 내부 공동실린더(29,23) 사이에 배치된다. 외부 공동 실린더(29)는 적합한 내화재료로 내장되어 있으며 연소가스 분출구(31), 공기입구(32) 및 연소실(30)로 형성된다. 또한 외부 공동 실린더(29)는 차폐판(33)을 포함하는데, 차폐판(33)은 제4도 및 6도에 도시된 바와 같이 외부 공동 실린더(29)의 연소 가스 분출구(31)와 내부 공동 실린더의 전단부 사이의 공간내로 적합한 거리만큼 방사상 내측 및 등각으로 중첩되지 않게 연장되어 있다.

공기입구(32)로부터의 공기가 회전날개(28)에 의해서 선회류로 되고 가스입구(25)로 부터 가스노즐(26)을 경유하여 분출된 연료가스와 균일하게 혼합되어 선회하면서 연소실(30)의 앞부분에서 화염이 대단히 안정된 상태에서 1차 연소한다. 1차 연소한 가스는 차폐판(33)에 충돌해서 교란되어 연소가 촉진됨과 동시에 선회력이 감소된다. 그런다음, 연소실(30)의 뒷부분에서 완전 연소하여 고온의 연소가스로 되고 연소가스 분출구(31)로부터 50 내지 300m/sec로 고속분출된다. 따라서, 강재는 고온 고속의 가스에 출돌되어 급속 가열된다.

연소는 차폐판(33)에 의해서 촉진되고 안정되기 때문에 연소실(30)을 소형화 할 수 있음과 동시에 10⁶㎉/㎥hr의 고부 하연소를 실시할 수 있다. 또한, 연소실(30)이 차폐판(33)에 의해서 소분할되어 있으므로 실질적인 연소실의 길이를 짧게 할 수 있어 커다란 연속음을 발생하여 연소기 자체도 진동을 발생하는 현상을 수반하는 진동연소를 방지할 수 있다. 또한, 차폐판(33)을 제4도에 도시한 바와 같이 복수열로 하고 아울러 연소가스 분출구(31) 측을 짧게 하면 연소 가스 분출구(31)를 향해서 넓어지는 화염의 고온부에 의해서 외부 공동 실린더(29)의 내벽이 바래지는 것을 방지할 수 있고, 부수적으로 공기와 연소 가스와의 선회를 효과적으로 감쇠할 수 있으므로 편리하다.

본 발명을 적합한 실시예를 통하여 상세히 설명했지만, 본 발명의 진정한 정신내에서만 수정 및 변경이 가능하다. 예를들면, 본 발명에 따른 온도 보상장치를 연속 압연 라인의 후미 또는 하류에 설치하여 슬래브 및 빌레트를 온도 보상할 수 있으며, 가열로의 출구에 설치하여 슬래브 및 빌레트의 표면결함을 감소시킬 수 있다. 또한, 50,000 내지 300,000㎉/hr 정도의 소용량의 버어너를 배치하고 꼭 필요한 버어너만을 점화시켜 연료의 절감을 도모할 수 있으며, 강재의 두께를 전 공정부터 승강기의 작동기구에 입력하고 강재 검출기로서 강재의 선단부 및 속도만을 검출하도록 하는 일등을 임의로 할 수 있다.

본 발명의 신규한 특징 및 장점을 열거하면 다음과 같다.

1. 온도 분포 검출기(16)와 연산기(17)로써 강재(3)의 국부적인 온도 저하부를 적격하게 파악할 수 있으므로 버어너(9,10,11)로써 적합하게 가열할 수 있다. 즉, 최초의 열에너지로 최적가열을 실시할수 있고 또한 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

2. 열처리에 있어서, 종래에는 실온상태에 있는 강재를 가열하였으나 본 발명에서는 보열강재를 추가로 가열할뿐이므로 50 내지 75%의 에너지를 절약할 수 있다.

3. 소입처리의 경우에는 온 라인상에서 소입작업이 가능하므로 대규모의 열처리로 가불 필요하게 되어 경제적이며, 아울러 에너지를 절약할 수 있다.

4. 본 발명에 따른 온도보상장치는 구보가 간단하고 기존의 열처리 장치에 부설할 수 있으므로 점유면적이 작아 공간을 유효하게 이용할 수 있다.

5. 승강프레임(6)에 의해 상부 버어너(9)가 수직이동이 가능하므로 강재(3)의 두께에 따라 상부 버어너(9)와 강재(3)와의 간격을 항상 일정하게 유지할 수 있어 안정된 온도보상을 실시할 수 있고 또한 용이하게 보수할 수 있다.

6. 상부 및 하부 버어너(9,10)를 상부 및 하부 로울러(8,1) 사이에 배치하였으므로 강재의 변형에 따른 버어너의 손상을 방지할 수 있다.

7. 제4도, 5도 및 6도에 도시한 바와 같은 구조의 버어너를 사용하여 종래의

내지

의 단시간에 강재를 급속 가열할수 있으며, 또한 버어너의 설치 공간을 축소해도 가능하다.

8. 열처리로를 균열로만으로 사용할 수 있으므로 가열하기 위한 열량이 불 필요하게 되어 열처리로어 소형화 및 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

Claims (1)

1. 강재(3)를 열처리 장치로 연속 반송하는 하부로울러(1) 및 하부로울러(1) 사이에 배치된 하부버어너(10), 하부로울러(1)에 배치된 상태로 설치된 상부로울러(8) 및 상부로울러(8) 사이에 배치된 상부버어너(9), 강재(3)의 두께 및 칫수에 따라 강재(3)와 상부로울러(8) 및 상부 버어너(9)와의 간격을 항상 일정하게 유지시키는 수직 이동 가능한 승강프레임(6), 온도 분포 검출기(16), 온도 분포 검출기(16)로부터 검출된 강재(3)의 표면온도와 기준열처리 온도를 비교하여 연산하는 연산기(17) 및 연산기(17)의 출력신호를 기초하여 상부 및 하부 버어너(9,10)를 작동시키는 버어너 제어기(18)로 구성된 것을 특징으로 하는 강재의 온도 보상장치.

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