KR900002757B1 - 금속스트립 냉각장치 - Google Patents

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KR900002757B1
KR900002757B1 KR1019850000905A KR850000905A KR900002757B1 KR 900002757 B1 KR900002757 B1 KR 900002757B1 KR 1019850000905 A KR1019850000905 A KR 1019850000905A KR 850000905 A KR850000905 A KR 850000905A KR 900002757 B1 KR900002757 B1 KR 900002757B1
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켄이찌 야나기
카쓰미 마끼하라
타께오 후꾸시마
오사무 하시모또
사찌히로 이이다
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미쯔비시쥬우고오교오 가부시기가이샤
오다 사다시로오
가와사끼세이데쓰 가부시기가이샤
야기 야스히로
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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Abstract

내용 없음.

Description

금속스트립 냉각장치
제 1 도는 종래의 금속스트립 냉각장치에 있어서 냉각로울의 배열을 도시한 도식도.
제 2 도는 가스분사 장치를 구비한 또다른 종래의 냉각장치의 도식도.
제 3 도는 본 발명의 실시예에 따른 금속스트립 냉각장치의 도식도.
제 4 도는 본 발명의 실시예에 따른 가스분사 장치의 사시도.
제 5 도는 금속스트립의 평균온도 T와 온도차
Figure kpo00001
T관계를 도시한 그래프.
제 6 도는 가스분사 장치의 다양한 용도에 관련된 톤당 냉각비와 변형된 스트립에 대한 발생율과의 관계를 도시한 그래프.
제 7 도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속스트립 냉각장치의 도식도.
제 8 도는 제 3 도와 유사한 발명의 또다른 실시예에 따른 금속스트립 냉각장치의 도식도.
제 9 도는 제 7 도와 본 발명의 또다른 실시예에 따른 금속스트립 냉각장치의 도식도.
제 10 도는 또다른 가스분사 장치의 실시예를 도시한 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 금속스트립 2a,2b,2c,2d : 냉각로울
3a,3b,3c,3d : 가스분사 장치 4a,4b,4c,4d : 온도조절 및 연산유니트
5a,5b,5c,5d : 온도탐지 수단
본 발명은 연속 어닐링 라인 또는 아연도금 라인에서 강판과 같은 금속스트립을 냉각시키기 위한 금속스트립 냉각장치에 관한 것으로, 특히 상기의 금속스트립을 거의 균일한 온도로 유지시킬 수 있도록 진행하는 상기 금속스트립에 냉각가스를 분사시켜주는 금속스트립 냉각장치에 관한 것이다.
제 1 도에는 금속스트립을 연속 어닐링로에서 냉각시키는 종래의 금속스트립 냉각방법이 도시되어 있는데, 이때 상기의 금속 스트립(1)은 상기한 복수개의 이격된 냉각로울(2)를 돌아 꾸불꾸불한 진행로를 따라 진행하면서 상기의 로울(2)와의 접촉에 의해 냉각되게 된다. 상기의 종래 방법은, 첫째 상기 금속스트립(1)의 표면형상에 문제점을 일으키지 않고, 둘째 경제적으로 상기의 금속스트립을 냉각시키는 장점이 있으나, 상기의 냉각로울(2)와 접촉하는 방식에 따라 상기 금속스트립(1)의 표준형상이 변형되는 단점이 있다. 좀더 상세히 설명하면, 상기한 종래의 방법에 따라 냉각된 금속스트립에는 통상적으로 약 0.1%범위의 센터버클 또는 에지 웨이브가 발생하기 때문에, 상기 냉각로울과의 접촉이 빈약한 부분이 발생하는 반면에, 상기 냉각로울과 너무 잘 접촉하므로써 급냉되는 부분도 발생하게 된다. 이것은 상기 금속스트립의 폭 방향에서 불균일한 온도분포가 생기게 하고, 이것으로 인해 발생한 열적응력은 상기 금속스트립의 표준 형상을 변형시키게 된다.
따라서, 상기와 같은 금속스트립의 변형이 일어날 가능성을 배제하기 위한 시도로서 제 2 도에 도시된 금속스트립 냉각장치가 제안되었다. 이때 상기의 냉각장치는 상기 금속스트립의 표준 형상이 변형될 가능성이 감소되도록 상기 금속스트립의 폭방향의 온도분포가 균일하기 위해서 냉각가스를 금속스트립의 폭방향으로 균일하게 분사시켜 주는 가스분사 장치(3)이 스트립(1)과 접촉하고 있는 상기 냉각로울(2)의 원주부와 대향하는 방식으로 장치되어 있다.
다시말해서, 제 2 도에 도시된 상기의 냉각장치는 상기 금속스트립의 온도분포가 균일하든 또는 균일하지 않든 또 더 나아가 상기의 온도분포의 불균일성의 정도가 어떻던 간에 상관없이 금속스트립의 폭방향으로 상기의 냉각가스를 균일하게 분사시켜줌으로써, 냉각개스를 사용하지 않는 제 1 도의 종래 냉각장치에 비해 더욱 상기 금속스트림의 온도 분포가 균일하도록 해준다. 그러나, 상기의 제 2 도에 도시된 냉각장치에서도 높은 온도의 폭방향 스트립은 더 이상 냉각되지 않으므로 그에 따라 상기 금속스트립의 폭방향에서의 온도분포가 충분히 균일하게 되기는 어려우며, 또한 상기의 냉각가스를 연속적으로 또 균일하게 분사시켜 주기 위해서 전력소비가 증가한다.
그러므로, 제 2 도에 도시된 상기의 냉각장치도 공정비가 증가함에도 불구하고 온도 분포의 충분한 균일성을 확보하지 못하기 때문에 바람직하지 못하다.
따라서, 본 발명의 목적은 금속스트립의 변형이 발생하지 않도록 상기 금속스트립의 폭방향의 온도분포를 충분히 균일하게 해줄 뿐만 아니라 효과적으로 상기 금속스트립을 냉각시킬 수 있는 금속스트립 냉각장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 금속스트립의 꾸불꾸불한 진행로를 따라서 둘레에서 진행하게하는 일련의 이격된 냉각로과 상기 금속스트립과 접촉하는 각 냉각로울의 외부 표면부에 대향하여 상기 금속스트립의 폭방향으로 배치된 가늘고 긴 개스분사 장치를 포함하는 금속스트립 냉각장치는 상기한 각각의 개스분사 장치가 상기한 폭방향에서 분할부로 분할되고, 상기 각 분할부에는 가스 유동조절 밸브가 제공되고, 상기 금속스트립의 폭을 가로질러 금속스트립 온도를 탐지하기 위한 수단이 적어도 한 개의 냉각로울 위치에 제공되고, 개스 유동 밸브와 온도탐지 수단이 전기적으로 연결되는 금속스트립 오도제어와 연산 수단이 제공되고, 이 배열물에서 상기 금속스트립의 폭전체에 걸친 평균온도 T 및 각 분할부의 폭 위치에서의 금속스트립의 온도사이의 온도차이
Figure kpo00002
T가 상기 온도탐지 수단에서 전달된 온도를 표시하는 신호에 기초하여 비교될 수 있도록 되어 있고, 또 어느 폭방향의 위치에서 온도 차이가 소정의 한도를 초과하거나 미달한다면 이러한 폭방향의 위치에 대응하는 상기 개스유동 조절밸브는 상기한 소정의 한도내에 온도를 가져가도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕도록 본 발명에 따른 여러가지 실시예를 도면을 참조하여 설명하겠다.
제 3 도 내지 제 10 도에 있어서의 부품들의 부호는 그에 대응하는 제 1 도와 제 2 도의 부품부호와 일치한다.
제 3 도에 도시된 실시예에 있어서, 금속스트립(1)이 꾸불꾸불한 진행로를 따라 가도록 일정한 간격을 두고 위치한 복수개의 냉각로울(2a-2d)에 부분적으로 감겨지고 이때, 각각의 상기 냉각로울에는 냉각 메카니즘이 구비되어 있는데, 이 가스분사 장치(3a-3d)는 상기 금속스트립(1)과 접촉하고 있는 각각의 상기 로울(2a-2d)의 외부표면에 대향하도록 장치되어 있다. 제 4 도에 있어서, 각각의 상기 가스분사 장치(3a-3d)는 상기 금속스트립(1)의 폭방향으로 길게 연장되어 있고, 상기 금속스트립(1)의 폭방향으로 복수개(여기서는 5개)의 분할부(31a-31e)로 나눠어진 챔버(31)를 포함하고 있다. 그리고 상기 각각의 분할부(31a-31e)는 각 정상적으로는 닫혀있는 가스유량 조절밸브(33a-33e)가 내부에 장치되어 있는 각각의 가스 공급관과 연결된다. 이때, 각 가스공급관(32a-32a)의 모든 가스유량 조절밸브(33a-33e)는 또한 각각 개개의 온도조절 및 연산유니트(4a-4d)와 전기적으로 연결되어 있어서, 상기 금속스트립의 어떤 분할부의 어떤 폭위치에서의 온도가 다음에 언급된 허용한도를 초과하거나 또는 그 이하로 떨어질 경우에 상기 밸브는 각 유니트의 지시하에서 선택적으로 개방되게 된다.
그리고, 온도탐지 수단인 각각의 온도계(5a-5d)(5c는 제 4 도에 도시되어 있지 않음)가 상기 금속스트립(1)의 폭방향의 온도분포를 측정하도록 상기 냉각로울(2a-2d)의 출구측에 장치 되어 있는데, 이때 각각의 상기 온도계(5a-5d)의 출력단자는 온도를 나타내는 전기신호를 상기의 온도조절 및 연산장치(4a-4d)에 보낼수 있도록 각각의 상기 온도조절 및 연산유니트에 연결되어 있다. 따라서 상기의 온도조절 및 연산유니트(4a-4d)는 상기의 전기신호를 연산하여 상기의 가스유량 조절밸브(33a-33e)를 조절하게 된다. 그리고, 각각의 상기 온도계는 상기 금속스트립의 폭을 가로지를 수 있도록 한 고정위치에 배열되어 회전할 수 있게 되거나, 또는 상기 금속스트립의 폭을 횡단하도록 측방향으로 이동 가능하게 될 수 있다.
상기한 구조물에서 상기의 냉각장치에 들어간 금속스트립(1)은 일정한 간격을 두고 위치된 상기의 로울(2a-2d)를 통한 꾸불꾸불한 진행로를 따라 연속적으로 통과하면서 상기의 로울과의 접촉에 의해 냉각되게 된다. 이때, 상기의 온도계(5a-5d)는 계속해서 상기 금속스트립의 폭방향 위치에서의 온도를 탐지하여, 상기의 탐지된 온도를 나타내는 전기신호를 각각의 상기 온도조절 및 연산유니트(4a-4d)로 보낸다(예를들어, 상기 온도조절 및 연산유니트(4b)는 상기의 온도계(5b)로부터 전기신호를 받는다.) 그때, 상기의 온도조절 및 연산유니트(4a-4d)는 상기 금속스트립의 폭방향의 평균온도 T를 연산하고 상기의 평균온도 T가 각 폭방향의 위치에 따른 온도사이의 온도차
Figure kpo00003
T를 연산한다. 그리하여, 상기의 어떤 온도차
Figure kpo00004
T가 허용한도를 벗어나면 개스분사 장치(3b)의 분할부에 연결된 그에 대응하는 하나이상의 상기 가스유량 조절밸브(33a-33e)가 상기 금속스트립의 폭을 가로질러 상술한 범위내에서 상기의 온도차 △T를 유지하기 위해서 상기 금속스트립의 각각의 폭 부분에 대해 냉각개스의 유동을 조절하기 위해서 조정된다. 따라서, 온도체
Figure kpo00005
T가 허용한도를 양의 방향으로 초과한다면, 다시말해 어떤 폭방향 위치에서의 온도가 상기 허용한도의 상한선을 초과한다면, 그에 대응하는 상기 가스유량조절밸브는 상기 금속스트립을 냉각시키도록 개방되다가 그와는 반대로 상기의 온도차 가 상기의 허용한도를 음의 방향으로 초과한다면 즉, 어떤 폭방향 위치에서의 온도가 상기 허용한도의 하한선보다 낮다면, 그에 대응하는 상기의 개스유량 조절밸브가 닫혀있는지 또는 열려있는지를 알아보기 위해서 체크된다. 만일 그것이 열려있다면 상기 밸브는 상기 냉각개스의 유동을 제한하도록 조절되고, 상기의 개스조절 밸브가 닫혀져 있다면 그밖의 개스조절 밸브는 상기의 온도차
Figure kpo00006
T를 상기의 허용한도 이하로 유지할 만큼만 적당히 열려진다.
또한, 상기의 가스분사 장치(3a-3d)는 제 3 도에 도시된 바와 같이 각각의 상기 가스분사 장치와 정면으로 대향하도록 장치된 상기의 로울(2a-2d)의 출구측에 위치하는 지점에서의 금속스트립의 온도를 가리키는 전기신호에 따라 조절된다. 이렇게 상기의 가스분사 장치(3a)가 상기의 온도계(5a)로부터 전달된 전기신호에 의해 조절되고, 또 이와 같은 방식으로 상기의 가스분사 장치(3b)와 (3d)로 각각 상기의 온도계(5b)와 (5d)에 의해 조절된다.
그리고, 상기 로울 입구에서의 금속스트립의 온도를 측정하므로써 상기 금속스트립 바로뒤에 있는 가스분사 장치가 상기의 탐지된 온도에 의한 전기신호에 따라 조절될 경우에 상기의 온도차
Figure kpo00007
T가 상기의 규정온도 범위를 넘으면 바로 상기의 로울 입구측에서 상기 금속스트립과 상기의 냉각로울이 서로 접촉을 시작하기 때문에 상기의 온도차
Figure kpo00008
T는 감소될 수 없다. 따라서, 상기와 같은 방법으로, 상기 금속스트립이 표준형상으로부터 변형되는 것을 막는 것은 불가능하다.
제 5 도는 나쁜 형상의 스트립이 발생할 수 있는 비율에 관하여 상기 금속스트립의 폭방향의 평균온도 T와 상기의 금속스트립의 폭 방향의 위치에 따른 각각의 온도차
Figure kpo00009
T사이의 관계의 효과를 도시한 것이다. 그리고, 상기의 도면에서 형상의 양호한 금속스트립은 0, 형상이 약간 나빠진 금속스트립은
Figure kpo00010
그리고 표준형상에서 벗어난 나쁜 형상의 금속스트립은 X로 표시되어 있는데, 이때 상기의 형상의 약간 나빠진 금속스트립은 작은 캡버(camber)가 형성된 금속스트립은 말하고, 상기의 표준 형상에서 벗어난 나쁜 형상의 금속스트립은 큰 에지 웨이브가 있거나, 중앙부분에 접힘부가 있거나 또는 당겨진 흔적이 남은 금속스트립을 말한다.
상기의 제 5 의 결과는 두께가 0.5mm 내지 1.2mm 이고, 폭이 800mm 내지 1200mm 범위에 있는 여러 종류의 강판스트립을 냉각로울을 따라 0.5 내지 3.0kg/㎟의 인장력하에서 진행시키고, 상기 냉각공정이 완료된 후 상기 강판 스트립의 폭방향으로의 각 위치들에서의 온도차 △T와 각각의 상기 강판스트립의 평균온도 T를 측정하여 얻은 것으로, 이때 각각의 상기 스트립의 형상은 육안으로 관찰된 것이다.
상기의 측정결과에서 나타난 바와 같이, 상기 나쁜 형상의 금속스트립 발생율은 상기 금속스트립의 두께나 폭 또는 상기의 인장력과 같은 재료특성에 의해 영향을 받는 것이 아니라, 상기의 제 5 도에 도시된 바와 같이 상기 금속스트립의 평균온도 T와 상기 평균온도와 비교된 폭방향으로의 각 위치에 따른 온도차
Figure kpo00011
T의 관계에 의해 쉽게 나타남을 알수 있다.
전술한 냉각 공정외에도, 상기의 금속스트립은 각각의 스트립의 온도가 약 400℃에 도달할때까지 상기의 로울에 의해 열처리되는데, 이 경우에도 역시 나쁜 형상의 금속스트립 발생율은 상기의 냉각공정에서의와 거의 같은 비율로 일어난다.
제 5 도로 다시 돌아가서, 상기 각각의 스트립의 평균온도 T가 증가함에 따라, 나쁜 형상의 금속스트립이 더 적은 값이 온도차
Figure kpo00012
T 에서도 빈번히 일어남을 알수 있는데, 그 이유는 온도가 증가함에 따라 항복응력이 낮아지고, 또 항복 응력이 낮아짐으로해서 상기의 각각의 금속스트립의 폭방향으로의 온도분포가 균일하지 못함으로 인해 발생하는 열응력이 상기의 항복응력을 초과하여 상기의 금속스트립을 탄성적으로 만들기 쉽기 때문이다. 따라서, 상기와 같이 평균온도가 증가할 경우 비록 상기의 온도차
Figure kpo00013
T의 값이 적을지라도 나쁜 형상의 금속스트립이 발생한다.
제 5 도에 있어서, 나쁜 형상의 금속스트립이 종종 발생할 수 있는 범위를 부동식으로 나타내면 다음과 같이 된다.
Figure kpo00014
T〉90-(1/10)·T
특히, 온도차 T가 상기 도면의 경계선보다 적을 경우, 나쁜 형상의 금속스트립은 거의 발생하지 않는다. 그러나, 상기의 온도차
Figure kpo00015
T가 상기의 경계선보다 크면, 상기 나쁜 형상의 금속스트립은 빈번히 발생한다. 따라서, 상기 금속스트립의 폭방향으로의 온도분포는
Figure kpo00016
T
Figure kpo00017
90-(1/10)·T가 되도록 조절되어야 한다. 만약 상기의 온도차가
Figure kpo00018
T〈90-(1/10)·T로 되면, 이미 나쁜 형상의 스트립이 발생했을 확률이 크다. 또한, 상기의 온도차가
Figure kpo00019
T〈20°일 경우, 상기의 금속스트립은 상기의 평균온도에 관계없이 결코 표준형상을 벗어날 정도로 변형되지는 않는다.
따라서, 전술한 범위내에 위치하도록 상기의 온도차
Figure kpo00020
T 에 대한 한계를 설정한 후 그에 준해 상기의 가스분사 장치를 조절하여 상기의 금속스트립의 온도분포를 균일하게 하므로써 변형이 없는 금속스트립은 얻을 수 있다. 또한,
Figure kpo00021
T〈20℃인 조건에서 냉각개스를 방출하는 본 발명에 따른 냉각장치는 계속적으로 냉각개스를 방출하는 제 6 도의 종래의 방법에 비해 비용이 적게 든다. 제 6 도에 있어서, 0는 나쁜 형상의 스트립이 발생할 확률을 나타내고, 톤당 소비되는 냉각비를 나타내는데, 이때 상기의 도면에서는 3가지 경우 즉, 첫째 가스분사를 하지 않을 경우, 둘째,
Figure kpo00022
T〈20℃인 조건에 한해서만 가스분사를 한 경우, 셋째, 계속적으로 가스분사를 한경우에 대해 각각 도시하고 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기의 가스분사 장치 (23a-3d)는 금속스트립의 측방향으로(폭방향으로)분할된 분할부를 포함하며, 이때 각각의 분할부는 각각의 개스흐름 조절밸브(33a-33e)를 갖는다. 상기의 온도차
Figure kpo00023
T가 전술한 한계를 초과할 때에 그에 대응하는 분할부가 상기의 스트립의 온도조절 및 연산장치(4a-4d)의 지시에 따라 열려지게 된다. 또한, 필요에 따라 상기 각각의 개스유량 조절밸브의 최소 5개방 한 계를 정하는 것이 가능하고, 그 경우에 최소한의 개구를 통해서 냉각개스를 방출할 수 있도록 해줄수 있다. 그리고, 미리 냉각개스를 방출 해주어야 할경우는, (1) 고온의 금속스트립이 냉각될 때, 및 (2) 금속스트립을 냉각하는데 요구되는 냉각률이 냉각로울의 냉각능력을 초과할때이다.
상기한 (1)의 경우에 있어서, 각각의 가스유량 조절밸브는 가스분사 노즐이 열변형되지 않을 정도로 최소 한계로 개방되어 그 상태로 유지되는 것이 보통이다.
상기의 (2)의 경우에 있어서는, 냉각에 필요한 냉각가스의 유동량이 결정되어, 그 개방상태가 그대로 유지되는 것이 보통이다 그러므로, 상기의 경우(1)과 (2)의 조건에 맞는 개방상태를 β라 하면, 이때 상기의 개방상태 β는 일반적으로 요구되는 개스의 유동량에 기초한 것이고, 그에 따라 각각의 가스유량 조절밸브는 상기의 β와 같거나 또는 그보다 개방되게 된다.
전술한 바와 같이, 온도계는 각각의 로울(2a-2d)의 출구측에 설치되는데, 제 7 도에 있어서는 단지 두 온도계 5X와 5Y만이 제공되어 있다. 상기의 제 7 도에 있어서, 상기의 온도계 5X는 제 1 로울의 입구측에 또 상기의 온도계 5Y는 제 1 로울의 출구측에 각각 위치되고, 가스분사장치(3a),(3b),(3c)와 (3d)는 제 4 도에 도시된 가수분사 장치와 동일하게 장치된다. 그리고, 상기의 가스분사 장치는 각각 상기의 금속스트립 폭방향으로 분할된 분할부들로 구성되고, 또 상기 각각의 분할부에는 금속스트립 온도조절 및 연산유니트(4)에 의해 개폐가 조절되는 개스유량 조절밸브가 장치되어 있다. 이때, 상기의 가스유량 조절밸브는 완전히 폐쇄된 채로 유지되는 것이 보통이다.
상기의 금속스트립(1)은 꾸불꾸불한 진핸로를 따라 상기의 이격된 로울(2a-2a)를 통과하면서 상기의 로울과의 접촉으로 인해 냉각되어진다.이때, 상기의 온도계 5X와 5Y는 계속해서 상기의 스트립의 폭방향으로 움직이면서 상기 금속스트립(1)의 폭방향의 온도분포를 탐지하여, 탐지된 온도에 대응하는 전기신호를 상기의 온도조절 및 연산유니트(4)에 보내준다. 그러면, 상기의 온도조절 및 연산유니트(4)는 상기 금속스트립 위치 A와 B에서의 평균온도 TA와 TB및 평균온도 TB와 상기 금속스트립의 폭방향의 위치에 따른 온도 사이의 온도차
Figure kpo00024
TB를 계산하여, 상기의 온도차
Figure kpo00025
TB가 허용한도를 초과할 경우 그에 대응하는 분할부들이 개방되도록 지시한다. 이때, 상기의 분할부들의 개방은 다음의 방식에 따라 결정된다.
스트립과 냉각체 사이의 평균 열전달계수
Figure kpo00026
K(kcal/㎡h℃)와 상기 금속스트립의 폭방향을 따른 고온부분에서의 열전달계수 K(kcal/㎡h℃) 는 각각
Figure kpo00027
Figure kpo00028
으로 주어지는데, 이때 G는 냉각될 스트립의 양(kg/H), C는 상기의 스트립의 비열(kcal/kg℃), A2는 로울과 접촉하는 스트립의 면적을 각각 나타낸다. 또한, 상기의 식에서 TB'=TA+
Figure kpo00029
TB(고온부분의 온도)이고, TA'는 상기 금속스트립의 폭방향으로의 위치 A에서의 온도로 상기의 TA'에 대응하고, 또 상기의
Figure kpo00030
tm2와 t'm2는 각각
Figure kpo00031
이다. 이때, 상기의 TW2는 로울의 냉각체 온도를 나타낸다.
상기 금속스트립의 폭방향온도 분포가 불균일해지는 주된 원인은 상기의 스트립과 냉각로울과의 접촉이 불균일하기 때문인데, 이때 상기의 불균일한 접촉은 상기의 금속스트립위에 형성된 센터버클 또는 에지웨이브로 인한 것이다. 일반적으로, 상기 금속스트립은 로울 공정을 거친 후 코일 형태로 감겨지고, 그 뒤 상기의 코일이 풀려지면서 고온 또는 저온에서 열처리되게 되므로써, 상기의 금속스트립의 폭방향으로 형성된 센터버클 또는 에지웨이브의 분포 특성은 적어도 하나의 코일에 대해서는 균일하게 된다. 이때, 상기의 사실은 제 5 도를 관찰함으로써도 확인할 수 있다. 즉, 적어도 하나의 코일에 대해서는 상기 금속스트립의 폭방향에서 변형이 발생하는 위치는 다르지 않다. 따라서, 전기한 K와
Figure kpo00032
는 첫 번째 로울부터 마지막 로울까지 일정하다. 따라서, 로울을 가로질러 연장되어 있는 스트립의 평균온도와 상기 스트립과 부실하게 접촉하는 고온부의 온도가 산정될 수 있을 것이다.
그리고, 상기의 제 3 도에 도시된 로울에서 취해진 평균냉각 열량 Q3(kcal/H)는 Q3=G·C(TB-TC)로 주어지는데, 이때 상기의 C는 로울의 출구측에서 측정된 값이다. 또한, 상기의 식은
Figure kpo00033
로 변형될 수 있으며, 여기에서
Figure kpo00034
이므로,
따라서
Figure kpo00035
로 된다.
상기에서 TC는 로울의 출구측에서의 평균온도를 나타낸다. 비슷하게 Q3'=G·C(TB'-TC') 이다.
Q'=K, A3, Δt'm3이므로, 로울 출구측에 위치한 스트립의 고온부분의 온도 TC'가 계산될 수 있다.
상기 과정은 상기 스트립의 폭방향에서의 평균온도와 상기의 로울과 잘 접촉이 안되는 고온 부분의 온도를 찾아낼수 있도록 마지막 로울까지 반복된다. 따라서, 상기의 온도 로부터 상기의 각각의 로울을 냉각시킴으로써 제거된 평균냉각 열량 Q와 상기의 로울과 잘 접촉하지 않는 부분들을 냉각시킴으로써 잃은 냉각 열량 Q를 계산하여, 상기의 가스분사에 의해 각각의 로울과 잘 접촉이 안된 부분들로부터 냉각 열
Figure kpo00036
Q=Q-Q'를 제거시켜줌으로써 균일하게 냉각해줄 수 있다.
한편, 가스분사 장치의 냉각능력은 개스의 유동량에 비례하므로, Q=α·
Figure kpo00037
tmg, αmxn으로 나타낼 수 있는데, 이때 상기의 식에서 α는 상기의 개스분사장치의 열전달 계수이고, 는 상기의 금속스트립과 개스사이의 평균온도, X는 개스의 유동량이고, 그리고 m과 n은 상수이다.(개스 유동량에 대한 각각의 개스조절 밸브의 개방은 이미 전술한 바 있다).
다시, 제 7 도로 돌아가서, 상기의 금속스트립의 온도조절 및 연사유니트는 지금까지 설명한 바와 같은 연산을 행한다. 그리하여, 상기 금속스트립(1)의 폭방향의 평균온도와 제1로울(2a)의 출구측에서의 온도사이의 온도차
Figure kpo00038
T가 허용한계 상한선을 초과할 경우, 상기 유니트(4)는 허용한도를 초과한부위에 대응하는 상기의 가스조절 밸브에 지시를 보내 상기의 모든 가스분사 장치(3a-3d)의 가스유량 조절밸브들이 상기의 연산결과에 따라 개방정도가 유지되도록 한다. 이때 상기의 G,C,TW를 포함하는 필요정보(a)들은 제 7 도에 도시된 바와 같이 상기의 금속스트립의 온도조질 및 연산유니트(4)에 제공된다.
또한, 상기 금속스트립의 폭방향의 어떤 온도가 상기의 허용한도의 하한선에 못미치는 낮은 온도일 경우, 상기의 온조조절 및 연산유니트는 전술한 바와 같이 개방 되었던 가스유량 조절밸브가 적게 개방되도록 조절하거나, 또는 닫혀진 밸브가 적당히 개방되게 한다. 또, 상기의 가스분사장치를 전술한 바와 같이 최소의 개방상태로 유지하는 것이 가능하다.
제 7 도의 실시예에 있어서는 두 온도계가 각기 다른 위치에 장치 되어 있다. 그러나, 필요에 따라서는 많은 수의 온도계를 장치하여 복수개의 온도계들 사이에서 전술한 방법과 유사한 온도조절을 해줌으로써 훨씬 정밀하게 온도를 조절할 수도 있다.
제 8 도에는 제 3 도에 도시된 장치들 외에도 온도계(2Z)와 금속스트립의 온도조절 및 연산유니트(4Z) 및 가스분사 장치(3Z)를 갖고 있는 또 다른 실시예가 도시되어 있는데, 이때 상기의 온도계(2Z)와 온도조절 및 연산유니트(4A)는 제1로울(2a)의 입구측에 설치되고 그리고 상기의 개스분사 장치(3Z)는 상기의 금속 스트립의 폭방향으로 분할된 분할부로 구성되어 상기의 온도계(2Z)의 입구측에 설치된다. 이때, 상기 각각의 분할부들에는 가스유량 조절밸브가 장치되어 있다.
제 9 도에는 제 7 도에서와 유사한 개량부분을 제외하고는 상기의 제 8 도에 도시된 금속스트립 냉각장치와 근본적으로 거의 같은 또다른 실시예가 도시되어 있는데, 이를 좀더 상세히 하면 사이의 가스분사 장치(3Z)는 제 10 도에 도시된 바와 같이 상기의 금속스트립의 폭방향을 따라 분할부들(제 10 도에서는 3부분)로 분할되고, 또 상기의 분할부들(3LX), (3LY) 그리고 (3LZ)에는 상기의 온도조절 및 연산유니트(4Z) 또는 (4a)의 지시에 의해 각각 그 개방정도가 조절되는 가스유량 조절밸브는 (33X), (33Y) 그리고 (33Z)가 장치되어 있다.
제 3 도와 제 7 도에 도시된 실시예의 금속스트립 냉각장치는 냉각구역에서 금속스트립과 로울의 불균일한 접촉 때문에 발생하는 나쁜 형상의 금속스트립의 발생을 효과적으로 방지하기 위해 고안되었다. 그러나, 냉각구역을 돌아서는 상기의 금속스트립의 측면 방향, 즉, 폭방향의 어떤 위치에서의 온도차가 상기의 허용한도를 초과하면, 상기의 제1로울(2a)에서 상기의 금속스트립이 변형이 발생할 것이다. 따라서, 이 경우에는 그후 가스분사장치를 사용할지라도 상기의 변형을 막을 수 없다. 다시말해, 상기 금속스트립이 상기의 제1로울과 접촉을 시작하는 위치의 온도분포는 변화시킬 수 없다. 따라서, 상기의 제 8 도 및 제 9 도에 도시된 바와 같이 상기의 단점을 해결할 수 있도록 상기의 제1로울 입구부위에서의 온도차
Figure kpo00039
T를 상기의 허용한도이하로 감소시키기 위해 상기의 냉각로울앞에 상기의 가스분사 장치가 장치된다. 그리고, 상기의 제1로울에 관한 상기의 온도조절밸브의 온도분포탐지 및 계산 조절은 전술한 바와 동일한 방법으로 행해진다.
지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 금속스트립 냉각장치의 여러 가지 실시예는 상기의 금속스트립이 표준형으로부터 변형되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 금속스트립의 폭방향의 온도분포를 균일하게 해주기 위해 가스분사 장치, 온도계 그리고 온도조절 및 연산유니트를 사용하는 있음을 알수 있다. 또한, 본 발명에 따른 금속스트립 냉각장치는 상기의 금속스트립을 효과적이면서도 경제적으로 냉각시킬 수 있도록 되어 있다.

Claims (6)

  1. 금속스트립(1)이 꾸불꾸불한 진행로를 따라서 둘레에서 진행하게 하는 일련의 이격된 냉각로울(2a-2d)와 상기 금속스트립과 접촉하는 각 냉각로울의 외부 표면부에 대향하여 상기 금속스트립의 폭방향으로 배치된 가늘고 긴 개스분사 장치(3a-3d)를 포함하는 금속스트립 냉각장치에 있어서, 상기한 각각의 개스분사 장치가 상기한 폭방향에서 분할부(31a-31e)로 분할되고, 상기 각 분할부에는 가스유동 밸브(5a-5d)가 제공되고, 상기 금속스트립의 폭을 가로질러 금속스트립 온도를 탐지하기 위한 수단(5a-5b)가적어도 한 개의 냉각로울 위치에 제공되고, 개스유동 밸브와 온도탐지 수단이 전기적으로 연결되는 금속스트립 온도제어와 연산수단(4a-4d)가 제공되고, 이 배열물에서 상기 금속스트립의 폭 전체에 걸친 평균온도 T 및 각 분할부의 폭 위치에서의 금속스트립의 온도사이의 온도차이
    Figure kpo00040
    T가 상기 온도탐지 수단에서 전달된 온도를 표시하는 신호에 기초하여 비교될 수 있도록 되어 있고, 또 모든 폭 방향의 위치에서 온도차이가 소정의 한도를 초과하거나 미달한다면 이러한 폭방향의 위치에 대응하는 상기 개스유동 조절밸브는 상기한 소정의 한도내에 온도를 가져가도록 제어되는 것을 특잉으로 하는 금속스트립 냉각장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폭방향의 온도분포가
    Figure kpo00041
    T90-1/10, T관계에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 금속스트립 냉각장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폭방향의 온도분포가
    Figure kpo00042
    T〈20℃의 관계에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 금속스트립 냉각장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기한 각각의 개스유동 조절밸브가 정상적으로는 최소의 개방상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 금속스트립 냉각장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기의 온도탐지 수단이 각각의 냉각로울 위치에 제공되고, 또 상기 각각의 냉각로울의 출구측에서 배치되는 것을 특징으로 하는 금속스트립 냉각장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기의 온도탐지 수단이 일련의 냉각로울중 단지 첫번째 냉각로울에만 제공되고, 또 상기의 첫번째 냉각로울의 입구측 출구측에 각각 장치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속스트립 냉각장치.
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