WO2018110944A1 - 표면 처리 장치 - Google Patents

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권영섭
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주식회사 포스코
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing

Definitions

  • the present invention relates to a surface treatment apparatus of an object.
  • Materials such as steel sheets are surface treated in various ways to improve the properties of the materials.
  • Descale is one of the various surface treatment methods.
  • a fine powder or slurry may be removed by colliding at high speed on the surface of a steel sheet, or by additionally colliding with water at high speed.
  • the nozzle device for injecting fluid to the surface of the object so that bubbles are generated by cavitation and the pressure of the fluid injected from the nozzle device in accordance with the speed of the object may include a control unit for controlling.
  • the nozzle apparatus includes a nozzle body to which fluid is supplied by a high pressure pump, a first flow path part formed inside the nozzle body to inject a first fluid, and the nozzle body and the first flow path part. And a second flow path formed between the second fluid and the second fluid, and the bubble may be formed at an interface between the first fluid and the second fluid by a speed difference between the first fluid and the second fluid.
  • the apparatus may further include a nozzle moving device connected to the nozzle device and configured to vertically move and rotate the nozzle device under the control of the controller.
  • the controller may control the distance between the nozzle device and the object in response to the width of the object.
  • the controller can calculate the distance y between the nozzle device and the object through the following equation 1.
  • Sw is the width of the object
  • ⁇ is an angle indicating the range in which the fluid is diffused when the fluid is injected from the nozzle device.
  • the distance between the nozzle device and the object may be set in the range of 50mm to 1500mm.
  • control unit along with the pressure of the fluid, may control the angle of incidence of the fluid injected from the nozzle device in accordance with the speed of the object.
  • control unit may change the incident angle of the fluid injected from the nozzle device by rotating the nozzle device according to the conveying speed of the object.
  • control unit can calculate the incident angle ⁇ of the fluid through the following equations (2) and (3).
  • ⁇ 1 is the initial angle of the nozzle device
  • ⁇ is the corrected angle of the nozzle device
  • Sv is the feed speed (mpm) of the object.
  • control unit may calculate the injection pressure P of the first fluid injected from the nozzle apparatus through the following equation (4).
  • the first fluid may be injected at a pressure in the range of 30Mpa to 150Mpa.
  • the nozzle device the dimple may be formed on the inner wall in contact with the fluid.
  • the object is a metal plate
  • the bubble can be collapsed on the surface of the metal plate to remove the scale formed on the surface of the metal plate.
  • the fluid injected into the metal plate may include water.
  • the surface of the object may be modified by the impact applied to the surface of the object while the bubble is collapsed.
  • the object is a rolling roller
  • the bubble can be collapsed on the surface of the rolling roller to impart a compressive residual stress to the rolling roller.
  • the object is a rolling roller
  • the bubbles can be collapsed on the surface of the rolling roller to increase the hardness of the rolling roller surface.
  • the fluid injected into the rolling roller may include an oil.
  • the surface treatment apparatus can remove the scale of the surface of the material by using the bubbles generated by the cavitation. This not only replaces conventional descaling equipment such as Scale Breaker or Shot Blasting, but also reduces the number of pickling tanks that are harmful to the environment.
  • the bubble is used to crack or break the oxide layer formed on the surface of the steel sheet, it is possible to solve the problem of surface roughness generated on the surface of the steel sheet due to the shot ball as in the prior art.
  • a compressive residual stress can be applied to the rolling roller surface to suppress the occurrence of stress, friction or cracks occurring on the surface of the rolling roller.
  • FIG. 1 schematically illustrates a descaling process according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 schematically illustrates a surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a sectional view schematically showing the nozzle device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view for explaining the injection position of the nozzle device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a side view of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a method of removing a scale using the surface treatment apparatus shown in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a method of removing a scale using the surface treatment apparatus shown in FIG. 2.
  • Figure 7 is a schematic view showing a surface treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view schematically showing the nozzle device shown in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a sectional view schematically showing the nozzle device shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 schematically illustrates a surface treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a descaling process according to an embodiment of the present invention.
  • the surface treatment apparatus will be described taking the scale removing apparatus as an example.
  • the surface treatment method is described taking the scale treatment method as an example. Therefore, the object of surface treatment includes the material of metal, such as the steel plate in which scale was formed.
  • the surface treatment apparatus and the surface treatment method according to the present invention are not limited to the scale removal apparatus and the scale removal method.
  • the descaling process is to unwind the material (S, for example steel sheet or metal plate) wound through the uncoiler (110 '), in order to relax the work hardening of the rolled material (S) Heat treatment is performed in the annealing process 120 '. Then, the pickling process 140 'is performed for the purpose of removing the oxidized scale generated on the surface of the material S which has undergone the annealing process 120', and the material S which has undergone the pickling process 140 'is a skin. Flatness is increased through a pass pass (Skin Pass Mill, 150 ') process and then rewound through a recoiler (160').
  • chemical pickling using strong acid liquids such as sulfuric acid and nitric acid is mainly used for removing the scale.
  • chemical pickling has the potential to cause environmental pollution, and attempts have been made to minimize it.
  • the surface treatment apparatus (100, hereinafter, descaling apparatus) configured to give a physical impact to the material S at the previous stage of the pickling process 140 'so that the scale can be easily removed.
  • the descaling apparatus 100 generates a crack in the scale layer of the material S by using cavitation and simultaneously removes the scale. Thereafter, the remaining scale may be further removed through a pickling process 140 ′ installed behind the scale removing apparatus 100.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the nozzle device shown in FIG. 4 is a perspective view for explaining the injection position of the nozzle device shown in Figure 3
  • Figure 5 is a side view of FIG.
  • the descaling device 100 includes a storage tank 110, a nozzle device 10, a supply part 120, a treatment tank 130, a nozzle moving device 180, and a controller ( 190).
  • the storage tank 110 may store a fluid, and may supply the fluid to the nozzle device 10 through the supply unit 120.
  • the fluid may be water. However, it is not limited thereto.
  • Supply unit 120 may include a pipe 122 for connecting between the storage tank 110 and the nozzle device 10, the high pressure pump 124 for supplying a fluid at a high pressure on one side of the pipe 122 Can be connected.
  • the nozzle apparatus 10 may mix and spray a first fluid having a high pressure and a second fluid having a relatively low pressure through the first flow path part 20 and the second flow path part 25.
  • the nozzle device 10 may spray a large amount of bubbles generated at the interface between the first fluid and the second fluid onto the surface of the material S (for example, steel sheet).
  • the fluid injected into the material S may be processed in the treatment tank 130. After the fluid is stored in the treatment tank 130, it may be supplied to a separate treatment facility to be treated wastewater.
  • the fluid recovery unit 140 may be connected between the treatment tank 130 and the storage tank 110.
  • the fluid recovery unit 140 may supply the fluid supplied to the treatment tank 130 to the storage tank 110.
  • the fluid recovery unit 140 may include a pipe 142.
  • the treatment tank 130 may be located at a position higher than the storage tank 110, and the fluid stored in the treatment tank 130 may be supplied to the storage tank 110 by the pressure of the fluid.
  • the fluid recovery unit 140 may be connected to a pump (not shown) on the pipe 142, thereby effectively storing the fluid even if the treatment tank 130 is located at a lower position than the storage tank 110. ) Can be supplied.
  • the nozzle apparatus 10 of the present exemplary embodiment may include a nozzle body 12 forming an appearance and a partition member 16 disposed inside the nozzle body 12.
  • the nozzle body 12 may be provided with an inlet 14 for inflow of fluid. Fluid is supplied to inlet 14 to high pressure pump 124.
  • the nozzle body 12 has a space in which fluid flows, and the inner space of the nozzle body 12 is divided into the first flow path part 20 and the second flow path part 25 by the partition member 16. Compartment.
  • the partition member 16 provided to partition the first flow path part 20 may be spaced a predetermined distance from an upper portion inside the nozzle body 12, and a bracket (not shown) installed on an inner circumferential surface of the nozzle body 12. It may be installed to be fixed via the back.
  • the first flow path part 20 may be supplied by branching the fluid introduced from the inlet 14.
  • the fluid supplied to the first flow path part 20 will be described as a first fluid.
  • the first channel portion 20 may be formed to reduce the cross-sectional area of the outlet compared to the inlet. According to this structure, the first flow path part 20 may be sprayed with increasing pressure as the cross-sectional area decreases while the first fluid entering the inlet is injected through the outlet.
  • the first channel part 20 may be formed to be narrower and inclined toward the outlet side so that the cross-sectional area of the outlet is reduced compared to the inlet.
  • a second flow path portion 25 may be formed between the nozzle body 12 and the partition member 16.
  • the second flow path portion 25 may be supplied with the fluid introduced into the inlet 14 is branched, this fluid will be described as a second fluid.
  • the second flow path part 25 may have a constant cross-sectional area of the inlet and the outlet.
  • the second passage portion 25 may be formed such that the nozzle body 12 is inclined in accordance with the inclination of the partition member 16 partitioning the first passage portion 20, wherein the nozzle body 12 is a partition wall As the inclined angle of the member 16 is gently inclined, the inlet cross-sectional area of the second flow path part 25 and the cross-sectional area of the outlet can be kept constant.
  • the pressure of the second fluid to be injected is kept constant.
  • the second fluid injected from the second flow path part 25 may be caused by a Coanda effect as the first fluid is injected at a relatively high pressure in the first flow path part 20.
  • Receiving a force (F) is sucked, thereby generating a shear force in the second fluid and can be mixed with the first fluid, a large amount of bubbles can be formed by cavitation in this process.
  • the first fluid may be injected at a high pressure (high speed), and in the process, the second fluid may flow at the interface between the second fluid and the first fluid part. Due to the difference in velocity between the fluid and the first fluid, the fine bubbles g grow to a sufficient size and form bubbles.
  • the area ratio of the inlet of the first flow path part 20 and the second flow path part 25 may be 4 to 6: 1.
  • the fluid supplied to the nozzle body 12 when the fluid supplied to the nozzle body 12 is supplied branched by 4 to 6 into the first fluid of the first flow path part 20, the fluid supplied to the nozzle body 12 may be branched by 1 into the second fluid of the second flow path. have.
  • the first flow path part 20 may have an area ratio between the outlet and the inlet of 1 to 2:10.
  • the injection cross section of the nozzle device 10 is circular, it may be modified to elliptical or slit-like.
  • a low pressure fluid (second fluid) and a high pressure fluid (first fluid) are injected at the same time, and bubbles generated by cavitation at the interface where the low pressure fluid and the high pressure fluid meet in this process. Will occur. Therefore, the fluid injected from the nozzle apparatus 10 basically contains bubbles.
  • the bubbles generated by the cavitation collide with the surface of the material (S, for example, a steel plate) and impact the surface of the material (S) to crack the oxide layer (or scale layer) or to break the oxide layer. Break These bubbles are generated due to the difference in velocity between the low pressure fluid and the high pressure fluid at the interface between the low pressure fluid and the high pressure fluid.
  • the difference between the high pressure and the low pressure side pressure is in the range of 10 to 20%.
  • high pressure fluid is supplied at a pressure of about 30 to 150 MPa, and low pressure fluid is to be supplied at about 3 to 30 atmospheres.
  • low pressure fluid is supplied at about 3 to 30 atmospheres.
  • the nozzle device 10 may be spaced apart at a distance of 50 mm to 1500 mm from the material (S) surface.
  • the present invention is not limited to the above configuration, and the pressure of the fluid or the separation distance of the nozzle device 10 may be changed depending on the thickness or moving speed of the material S.
  • the nozzle apparatus 10 according to the present embodiment is used in a continuous process, it is used for a long time. As a result, the life of the nozzle apparatus 10 may be shortened due to friction generated as the fluid continuously contacts the nozzle inner wall.
  • a plurality of dimples may be formed on the inner wall of the nozzle device 10, such as the golf ball surface.
  • the fluid is filled in the dimple, and the fluid injected from the nozzle device 10 is sprayed in contact with the fluid filled in the dimple, not the inner wall of the nozzle device 10. Therefore, the same type of fluid meets the resistance can be minimized, thereby extending the life of the nozzle device (10).
  • the nozzle device 10 may be disposed to have at least one row and column along the width direction of the material S. Referring to FIGS.
  • the fluid can be selectively injected in accordance with the operation situation. For example, after dividing the plurality of nozzle devices 10 into a plurality of groups according to heat, the nozzle devices 10 may be opened and closed for each group to adjust the amount of injection of the fluid.
  • the nozzle device 10 is disposed above and below the material S, respectively. In addition, it is arranged to be able to move up and down through the nozzle moving device 180 to be described later. Accordingly, it is possible to flexibly respond when the width of the raw material S is changed, and it is possible to simultaneously spray bubbles on the upper and lower surfaces of the raw material S, thereby improving work efficiency.
  • the configuration of the present invention is not limited to this, various modifications are possible as needed.
  • the fluid according to the present exemplary embodiment is injected to face the direction D2 opposite to the traveling direction D1 of the raw material S. Bubbles can be enhanced when the shock wave generated while collapsing to the material (S). In addition, the bubble must penetrate inside the water layer formed on the surface of the material S and collapse so that the shock wave is transmitted to the material S as much as possible.
  • the water film may be formed on the surface of the material S to which the fluid is sprayed to increase the effect, and when the water film is removed or the water film is thinned, the effect may be halved.
  • the descaling device 100 is arranged to inject the fluid toward the opposite direction (D2) and the opposite direction (D1) of the workpiece (S), 0 ⁇ with respect to the surface of the workpiece (S) And to inject fluid at an angle of incidence ⁇ , ⁇ 1 + ⁇ in the range of 45 °.
  • the angle ⁇ of the nozzle device 10 is not limited to the above range, and may be changed in correspondence to the thickness or the moving speed of the steel sheet.
  • the nozzle device 10 may be disposed along the initial angle ⁇ 1 , and the angle may be corrected under the control of the controller 190 in the descaling process.
  • the controller 190 is connected to the high pressure pump 124 to control the amount of fluid injected from the nozzle device 10 by adjusting the pressure of the high pressure pump 124.
  • the present invention is not limited thereto, and when the nozzle device 10 is provided with a valve capable of controlling the flow rate, the controller 190 may be configured to directly control the nozzle device 10.
  • controller 190 is connected to the nozzle moving device 180, the nozzle apparatus 10 based on the operation information including the feed speed of the material (S), the width of the material (S), the type of the material (S), etc. And the distance between the material and the material S, and the angle ( ⁇ , that is, the incident angle of the fluid) of the nozzle device 10 is controlled.
  • the controller 190 positions the nozzle device 10 at a position close to the material S, and when the width of the material S is wide, the controller 190 is a material ( The nozzle device 10 can be positioned at a position far from S).
  • the controller 190 may control the injection amount of the fluid by opening the at least one group of the groups and selectively injecting the fluid. Can be. And when the moving speed of the material (S) is fast, a plurality of groups can be opened to increase the injection amount of the fluid.
  • the configuration of the present invention is not limited thereto.
  • the nozzle moving device 180 is used to move or rotate the position of the nozzle device 10.
  • the nozzle moving device 180 according to the present exemplary embodiment is installed to be movable up and down, and moves the nozzle device 10 in the up and down direction under the control of the controller 190. Therefore, the distance (y) of the nozzle device 10 from the material S is changed by the driving of the nozzle moving device 180.
  • the nozzle moving device 180 is configured to be movable only in the vertical direction as an example, but the configuration of the present invention is not limited to this, the front and rear direction along the moving direction of the material (S) Various modifications are possible, such as being configured to be movable or configured to be rotatable.
  • the nozzle moving device 180 adjusts the spray angle of the fluid by rotating the nozzle device 10 under the control of the controller 190. By the rotation of the nozzle device 10, the incident angle ⁇ of the fluid with respect to the surface of the workpiece S can be adjusted.
  • the descaling device 100 removes the scale of the surface of the material S by using bubbles generated by the cavitation. This not only replaces existing equipment such as Scale Breaker or Shot Blasting, but also reduces the number of pickling tanks that are harmful to the environment.
  • the bubble is used to crack or break the oxide layer formed on the surface of the steel sheet, it is possible to solve the problem of surface roughness generated on the surface of the steel sheet due to the shot ball as in the prior art.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a descaling method using the surface treatment apparatus shown in FIG. 2.
  • the control unit 190 first checks operation information (S01).
  • the operation information may include information such as the moving speed of the material S, the width of the material S, the thickness and type of the material S, and the like.
  • the controller 190 sets the position of the nozzle apparatus 10 based on the operation information (S02). More specifically, the controller 190 sets the separation distance between the nozzle device 10 and the material S based on the width of the material S to be conveyed, and controls the nozzle moving device 180 to control the nozzle device. Move (10) in the up and down direction.
  • the distance y between the nozzle device 10 and the workpiece S is reduced, and when the width of the workpiece S is wide, the nozzle device 10 and the workpiece S are wide.
  • the distance y is increased. If the distance y of the raw material S and the nozzle apparatus 10 increases, the range in which the fluid is injected is expanded. Therefore, the fluid can be injected over the entire width of the material (S).
  • the separation distance y between the nozzle device 10 and the material S may be set through Equation 2 below.
  • Sw is the width of the raw material S
  • ⁇ is an angle indicating the range in which the fluid is diffused when the fluid is injected from the nozzle device 10.
  • Equation 2 is a formula derived through the applicant's repeated experiments and tests.
  • the width Sw of the material S may be set in the range of 1,000 to 1500 mm. ⁇ may also be 26.6 °, for example.
  • the separation distance y between the nozzle device 10 and the raw material S may be set within a range of 50 to 1500 mm.
  • the controller 190 checks the moving speed of the work material S based on the operation information (S03). Then, the incident angle and the pressure of the fluid injected from the nozzle device 10 are corrected in correspondence to the moving speed of the raw material S.
  • FIG. 1
  • the controller 190 controls the high pressure pump 124 to reduce the pressure of the first fluid, which is a high pressure fluid, from the fluid injected from the nozzle device 10 to a minimum pressure (for example, 80 atm). (S04).
  • the controller 190 calculates the pressure P through the following Equation 3 and injects the first fluid at the calculated pressure P. (S05).
  • P 0 is the minimum pressure (eg 80 atm) and Sv is the feed rate (mpm) of the workpiece (S).
  • Equation 3 is a formula derived through the applicant's repeated experiments and tests.
  • the maximum feed speed Sv of the material S is about 240 mpm.
  • the pressure P is calculated to be 170 atm. Therefore, the range of the pressure P at which the first fluid is injected may be set within a range between 80 atm and 170 atm.
  • the configuration of the present invention is not limited to the above range, and if the feed rate of the material (S) can be configured faster, it can be utilized by calculating the optimum pressure corresponding to the speed through the above-mentioned formula (3).
  • the controller 190 corrects the angle of the nozzle device 10 through the nozzle moving device 180.
  • the corrected angle ⁇ of the nozzle apparatus 10 and the final angle ⁇ of the nozzle apparatus 10 may be calculated through Equations 4 and 5 below.
  • ⁇ 1 is an initial angle of the nozzle device 10
  • Sv is a feed speed mpm of the raw material S.
  • Equations 4 and 5 are equations derived through the applicant's repeated experiments and tests.
  • Equation 4 for example, when the initial angle ⁇ 1 of the nozzle device 10 is 5.70 °, and the feed speed Sv of the material S is 240mpm, the corrected angle ⁇ is 25.7 °. Since the final angle ⁇ of the nozzle device 10 is set to 31.4 ° (5.7 ° + 25.7 °) according to Equation 5.
  • the angle ⁇ of the nozzle device 10 is an angle of incidence of the fluid, and means an angle formed by the normal to the surface of the material S and the longitudinal direction of the nozzle device 10 ( ⁇ 1 + ⁇ in FIG. 5). do.
  • control unit arranges the exposure apparatus at an optimal distance from the material so that bubbles collide with the surface of the material and collapse.
  • the fluid is sprayed while setting the pressure and the spray angle of the fluid sprayed from the nozzle apparatus to an optimal value based on the operation information.
  • the descaling apparatus 10 is supplied with the fluid supplied by one high-pressure pump 124 to the nozzle device 10, the first flow path portion 20 and the second flow path portion 25
  • the configuration of the present invention is not limited thereto and may be modified in various forms.
  • FIG. 7 is a schematic view illustrating a surface treatment apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the nozzle apparatus illustrated in FIG. 7.
  • the descaling device according to the present embodiment differs from the above-described embodiment only in the structure of the nozzle device and the fluid supply pipe. Therefore, the description of the same components will be omitted, only the components having a difference will be described in detail.
  • the descaling apparatus 200 includes a storage tank 210, a nozzle apparatus 50, a supply unit 220, a treatment tank 230, and a nozzle moving apparatus (not shown). , And the control unit 290.
  • the storage tank 210 stores the fluid to be supplied to the nozzle device 50.
  • the supply unit 220 may include a first supply unit 222 connected to the storage tank 210 to supply a fluid to the first flow path unit 60 of the nozzle device 50.
  • the first supply unit 222 may be connected between the storage tank 210 and the first flow path unit 60 via a pipe 223, one side of the pipe 223 is a high pressure pump for supplying fluid at high pressure ( 224 may be connected.
  • the supply unit 220 may include a second supply unit 226 for supplying a fluid to the fluid guide unit 70 connected to the second channel unit 65 of the nozzle device 50.
  • the second supply unit 226 may include a pipe 227.
  • the supply unit 220 may supply the high pressure fluid, that is, the first fluid, to the first flow path unit 60 of the nozzle device 50 by the first supply unit 222, and to the second supply unit 226.
  • the fluid that is, the second fluid having a relatively low pressure compared to the first fluid, may be supplied to the second flow path 65 through the fluid guide part 70.
  • the nozzle device 50 may mix and spray a first fluid having a high pressure and a second fluid having a relatively low pressure through the first flow passage part 60 and the second flow passage part 65. It may be sprayed onto a material S, for example a metal surface, which requires descaling with a large amount of bubbles generated by cavitation.
  • the compressive residual stress may be generated by the impact of the fluid including the bubble on the metal surface.
  • the compressive residual stress applied to the metal surface may prevent stress, friction, or cracks from being applied to the metal.
  • the fluid injected into the material and used for descaling may be processed in the treatment tank 230.
  • the treatment tank 230 may store the fluid and supply it to a separate treatment facility to treat wastewater.
  • the fluid recovery unit 240 may be connected between the treatment tank 230 and the storage tank 210.
  • the fluid recovery unit 240 may supply the fluid supplied to the treatment tank 230 to the storage tank 210.
  • the fluid recovery unit 240 may include a pipe 242 or the like.
  • the fluid recovery unit 240 may be provided with a pump (not shown) on one side of the pipe, if necessary. Accordingly, even if the treatment tank 230 is located at a lower position than the storage tank 210, the fluid can be effectively supplied to the storage tank 210.
  • the nozzle device 50 of the present embodiment may include a nozzle body 52 forming an appearance.
  • the nozzle body 52 may be provided with an inlet 54 for inflow of fluid. Fluid may be supplied to the inlet 54 by the high pressure pump 224.
  • the high pressure pump may be directly connected to the inlet 54 or a high pressure pump may be connected through a connecting means such as a pipe.
  • the inside of the nozzle body 52 may be formed as a space through which the fluid can flow, the internal space of the nozzle body 52 is the first flow path by the partition member 56 disposed inside the nozzle body 52. It is divided into the part 60 and the second flow path part 65.
  • the first flow path part 60 may be formed to reduce the cross-sectional area of the outlet 60b compared to the inlet 60a. According to this structure, the first flow path part 60 may be injected while increasing the pressure as the cross-sectional area decreases while the first fluid entering the inlet 60a is injected through the outlet 60b.
  • the first flow path part 60 may be formed to be inclined so that the partition member 56 becomes narrower toward the outlet 60b in order to reduce the cross-sectional area of the outlet 60b compared to the inlet 60a.
  • the second passage portion 65 may be formed in the nozzle body 52 on the outside partitioned by the partition member 56.
  • one side of the nozzle body 52 may be connected to the fluid guide portion 70 for supplying a fluid to the second flow path portion 65 by the pressure difference with the first fluid injected from the first flow path portion (60).
  • the pressure is lowered in the second flow path part 65. Accordingly, the fluid, ie, the second fluid, flows through the fluid induction part 70 by the Bernoulli effect. Can be introduced.
  • the first fluid may be injected at a high pressure (high speed), and in the process, the second fluid may be sucked into the first fluid and mixed.
  • the second fluid may be sucked in, fine bubbles are formed by the cavitation, and the fine bubbles grow to a sufficient size in the process of being sprayed to form bubbles.
  • the descaling device uses only one high pressure pump 224 to supply a high pressure fluid, and a pressure difference between the high pressure fluid, that is, the first fluid, injected through the first flow path part 60. It is described as to supply a low pressure fluid, that is, a second fluid to the second flow path part 65, but may be modified in various forms.
  • a low pressure pump (not shown) for supplying the second fluid may be installed in the pipe 227 of the second supply part 226.
  • the scale removing apparatus is described as an example of the surface treatment apparatus.
  • the configuration of the present invention is not limited thereto, and a fluid containing bubbles is sprayed onto the surface of the material to improve the surface characteristics of the material. If it can, it can be applied to various installations.
  • the surface treatment apparatus is not limited to the descaling apparatus, and may be utilized as a pinning apparatus that applies a shock to the surface of an object to modify the surface.
  • the pinning device is a device that imparts compressive residual stress to the metal surface or increases hardness by using the impact force applied to the metal surface by colliding the projected object at high speed.
  • the compressed residual stress applied to the metal surface is applied to the metal. It has an effect of suppressing the stress or friction or crack that is applied.
  • FIG. 9 is a view schematically showing a surface treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the surface treatment apparatus 300 injects bubbles generated by fluid and cavitation to the surface of the rolling roller R.
  • the object of surface treatment in this embodiment includes a rolling roller.
  • oil or rolled oil may be used as the fluid injected from the nozzle device 10.
  • the compressive residual stress applied to the metal surface can suppress the stress, friction or cracking applied to the metal. Therefore, it is possible to reduce the stress applied to the rolling roller (R) in the rolling process and to suppress breakage.
  • the surface of the rolling roller (R) can be continuously washed through the fluid can also provide an effect of removing foreign matter or roll coating, etc. attached to the surface of the rolling roller (R).
  • the replacement cycle of the rolling roller can be delayed, thereby reducing the productivity reduction due to the replacement of the rolling roller, and reducing the cost of frequent rolling roller replacement. Can be reduced.
  • the surface treatment apparatus can provide a greater effect when the moving speed of the rolled material (S) is less than 60mpm.
  • the contact time between the bubble and the rolling roller R becomes short, so that the effect may be lowered.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치는, 공동현상(cavitation)에 의해 기포가 생성되도록 유체를 대상물의 표면에 분사하는 노즐 장치 및 상기 대상물의 속도에 따라 상기 노즐 장치에서 분사되는 유체의 압력을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 이에 대상물의 표면에 압축잔류응력을 가해 스트레스나 마찰 또는 크랙(Crack) 발생을 억제할 수 있다. 또한 대상물의 표면에 발생하는 스케일을 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

표면 처리 장치
본 발명은 대상물의 표면 처리 장치에 대한 것이다.
강판과 같은 소재는 다양한 방식으로 표면 처리되어 재료의 특성을 개선시키고 있다. 그리고 다양한 표면 처리 방법 중 하나로 스케일 제거를 들 수 있다.
종래의 경우, 강판(스테인레스, 탄소강, 전기강판 등) 표면에 형성된 스케일층을 제거하는 방법으로는 스케일 브레이커(Scale Breaker)나 샷 볼 블레스터(Shot Ball Blasting)를 사용하여 산화층과 강판 사이에 균열을 만든 후 산세(Acid Pickling)를 통하는 방법이 이용되고 있다.
또 다른 방법으로는 고운 가루나 슬러리(Slurry)를 강판 표면에 고속으로 충돌시켜 제거하거나 또는 추가적으로 물을 고속으로 충돌시켜 제거하는 방법이 사용되고 있다.
상기한 장치들을 이용한 종래의 스케일 제거 방법들은 장치의 크기로 인해 유지 보수 비용이 많이 소요되고 있다. 또한 강판의 표면에 샷 볼이나 가루 등으로 직접 충격을 가하므로, 강판의 표면에 균열이 발생할 수 있어 강판 표면의 품질관리적인 측면에서 단점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 대상물의 표면 특성을 개선할 수 있는 표면 처리 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치는, 공동현상(cavitation)에 의해 기포가 생성되도록 유체를 대상물의 표면에 분사하는 노즐 장치 및 상기 대상물의 속도에 따라 상기 노즐 장치에서 분사되는 유체의 압력을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 노즐 장치는, 고압 펌프에 의해 유체가 공급되는 노즐 본체, 상기 노즐 본체의 내부에 형성되어 제1유체가 분사되는 제1유로부, 및 상기 노즐 본체와 상기 제1유로부 사이에 형성되며 제2유체가 분사되는 제2 유로부를 포함하며, 상기 제1유체와 상기 제2유체의 속도 차에 의해 상기 제1유체와 상기 제2유체의 경계면에서 상기 기포가 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 노즐 장치에 연결되어 상기 제어부의 제어에 따라 상기 노즐 장치를 상하 이동 및 회전 이동시키는 노즐 이동장치를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 제어부는, 상기 대상물의 폭에 대응하여 상기 노즐 장치와 상기 대상물 사이의 거리를 제어할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 제어부는, 다음의 식 1을 통해 상기 노즐 장치와 상기 대상물 사이의 거리 y를 산출할 수 있다.
(식 1) y = (Sw/2.0) / tan(β)
여기서, Sw는 대상물 의 폭, β는 노즐 장치에서 유체가 분사될 때 유체가 확산되는 범위를 나타내는 각도이다.
본 실시예에 있어서 상기 노즐 장치와 상기 대상물 사이의 거리는, 50mm ~ 1,500mm의 범위로 설정될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 제어부는, 상기 유체의 압력과 함께, 상기 대상물의 속도에 따라 상기 노즐 장치에서 분사되는 유체의 입사각을 제어할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 제어부는, 상기 대상물의 이송 속도에 따라 상기 노즐 장치를 회전시켜 상기 노즐 장치에서 분사되는 유체의 입사각을 변경시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 제어부는, 다음의 식 2 및 식 3을 통해 상기 유체의 입사각 θ를 산출할 수 있다.
(식 2) Δθ = θ1 - {θ1 - Tan-1(Sv/500)}
(식 3) θ = θ1 + Δθ
여기서, θ1은 노즐 장치의 초기 각도, Δθ는 노즐 장치의 보정된 각도, Sv는 대상물의 이송 속도(mpm)이다.
본 실시예에 있어서 상기 제어부는, 다음의 식 4를 통해 상기 노즐 장치에서 분사되는 상기 제1유체의 분사 압력 P를 산출할 수 있다.
(식 4) P = P0 + (Sv - 60)/2.0
여기서, P0는 최소 압력, Sv는 대상물의 이송 속도(mpm)이다.
본 실시예에 있어서 상기 제1유체는, 30Mpa ~ 150Mpa 범위의 압력으로 분사될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 노즐 장치는, 상기 유체와 접촉하는 내벽에 딤플이 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대상물은 금속 판재이며, 상기 기포를 상기 금속 판재의 표면에서 붕괴시켜 상기 금속 판재의 표면에 형성된 스케일을 제거할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 금속 판재에 분사되는 상기 유체는 물(water)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 대상물은 상기 기포가 붕괴되면서 상기 대상물 표면에 가해지는 충격에 의해 표면이 개질될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대상물은 압연 롤러이며, 상기 기포를 상기 압연 롤러의 표면에서 붕괴시켜 상기 압연 롤러에 압축잔류응력을 부여할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대상물은 압연 롤러이며, 상기 기포를 상기 압연 롤러의 표면에서 붕괴시켜 상기 압연 롤러 표면의 경도를 증가시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 압연 롤러에 분사되는 상기 유체는 오일(oil)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 표면 처리 장치는 공동현상에 의해 생성되는 기포를 이용하여 소재 표면의 스케일을 제거할 수 있다. 따라서 기존의 스케일 브레이커(Scale Breaker)나 샷 볼 블레스터(Shot Blasting) 등의 스케일 제거 장비를 대체할 수 있을 뿐 만 아니라, 환경에 유해한 산세 탱크의 수를 줄일 수 있다.
또한 상기 기포를 이용하여 강판 표면에 형성된 산화층에 균열을 만들거나 산화층을 깨뜨리므로, 종래와 같이 샷 볼로 인해 강판 표면에 발생하는 표면조도 문제를 해결할 수 있다.
더하여, 표면 처리 장치를 압연 롤러에 적용하는 경우, 압연 롤러 표면에 압축잔류응력을 가하여 압연 롤러에 표면에서 발생하는 스트레스나 마찰 또는 크랙 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스케일 제거 공정을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 노즐 장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 노즐 장치의 분사 위치를 설명하기 위한 사시도.
도 5는 도 4의 측면도.
도 6은 도 2에 도시된 표면 처리 장치를 이용한 스케일 제거 방법을 설명하는 흐름도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 처리 장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 8은 도 7에 도시된 노즐 장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표면 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스케일 제거 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 표면 처리 장치는 스케일 제거 장치를 예로 들어 설명한다. 마찬가지로 표면 처리 방법은 스케일 처리 방법을 예로 들어 설명한다. 따라서 표면 처리의 대상물은 스케일이 형성된 강판과 같은 금속의 소재를 포함한다.
그러나 본 발명에 따른 표면 처리 장치와 표면 처리 방법이 스케일 제거 장치와 스케일 제거 방법으로 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 스케일 제거 공정은 언코일러(Uncoiler, 110′)를 통해 감겨진 소재(S, 예컨대 강판 또는 금속 판재)를 풀어준 뒤, 압연된 소재(S)의 가공경화를 완화하기 위해 소둔공정(120′)에서 열처리를 수행한다. 그리고, 소둔 공정(120′)을 거친 소재(S)의 표면에 생성된 산화 스케일을 제거할 목적으로 산세공정(140′)을 수행하며, 산세공정(140′)을 거친 소재(S)는 스킨패스밀(Skin Pass Mill, 150′) 공정을 통해 평탄도를 높인 후 리코일러(Recoiler, 160′)를 통해 다시 감겨진다.
일반적으로 스케일의 제거에는 황산, 질산 등의 강산성 액체를 사용하는 화학적 산세가 주로 활용되고 있다. 그러나, 화학적 산세는 환경오염을 일으킬 가능성이 있어 최소화하려는 시도가 이루어지고 있다.
따라서, 본 발명에서는 화학적 산세를 최소화하기 위해 산세공정(140′)의 전 단계에서 소재(S)에 물리적인 충격을 주어 스케일이 쉽게 제거될 수 있도록 구성된 표면 처리 장치(100, 이하 스케일 제거 장치)를 제공한다.
즉, 소재(S)의 표면에 형성된 스케일을 물리적인 스케일 제거 기술을 활용하여 제거함으로써 산세공정(140′)을 최소화 또는 대체함으로써 환경, 경제성 및 표면 품질 측면에서 유리하다.
본 실시예에 따른 스케일 제거 장치(100)는 공동현상(cavitation)을 이용하여 소재(S)의 스케일 층에 균열을 발생시킴과 동시에 스케일을 제거한다. 이후, 스케일 제거 장치(100) 후방에 설치되는 산세공정(140′)을 통해 잔존하는 스케일을 추가로 제거할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 노즐 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 또한 도 4는 도 3에 도시된 노즐 장치의 분사 위치를 설명하기 위한 사시도이며, 도 5는 도 4의 측면도이다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 실시예의 스케일 제거 장치(100)는 저장탱크(110), 노즐 장치(10), 공급부(120), 처리조(130), 노즐 이동장치(180), 및 제어부(190)를 포함할 수 있다.
저장탱크(110)는 유체가 저장될 수 있으며, 이 유체를 공급부(120)를 매개로 노즐 장치(10)로 공급할 수 있다.
본 실시예에 있어서 유체는 물(water)이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
공급부(120)는 저장탱크(110)와 노즐 장치(10) 사이를 연결하는 배관(122)을 포함할 수 있고, 이 배관(122)의 일측에는 유체를 고압으로 공급하기 위한 고압 펌프(124)가 연결될 수 있다.
노즐 장치(10)는 제1유로부(20)와 제2유로부(25)를 통해 고압인 제1유체와, 상대적으로 저압인 제2유체를 혼합하여 분사할 수 있다. 또한 노즐 장치(10)는 제1유체와 제2유체의 경계면에서 발생되는 다량의 기포를 소재(S, 예컨대 강판)의 표면으로 분사할 수 있다.
본 실시예에서 소재(S)에 분사된 유체는 처리조(130)에서 처리될 수 있다. 유체는 처리조(130)에 저장된 후, 별도의 처리시설로 공급되어 폐수처리 될 수 있다.
또한 처리조(130)와 저장탱크(110) 사이에는 유체회수부(140)가 연결될 수 있다. 유체회수부(140)는 처리조(130)에 공급되는 유체를 저장탱크(110)로 공급할 수 있다. 이를 위해 유체회수부(140)는 배관(142)을 포함할 수 있다.
한편, 처리조(130)는 저장탱크(110)보다 높은 위치에 위치될 수 있으며, 이에 유체의 압력에 의해 처리조(130)에 저장된 유체가 저장탱크(110)로 공급될 수 있다.
또한, 유체회수부(140)는 배관(142) 상에는 펌프(미도시)가 연결될 수 있으며, 이에 따라 처리조(130)가 저장탱크(110) 보다 낮은 위치에 위치되더라도 효과적으로 유체를 저장탱크(110)로 공급할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 실시예의 노즐 장치(10)는 외관을 형성하는 노즐 본체(12)와, 노즐 본체(12) 내부에 배치되는 격벽부재(16)를 포함할 수 있다.
노즐 본체(12)에는 유체의 유입을 위한 유입구(14)가 구비될 수 있다. 유체는 고압 펌프(124)에 유입구(14)로 공급된다.
노즐 본체(12)는 내부는 유체가 흐를 수 있는 공간이 구비되며, 노즐 본체(12)의 내부 공간은 격벽부재(16)에 의해 제1유로부(20)와 제2유로부(25)로 구획된다.
제1유로부(20)를 구획하도록 제공되는 격벽부재(16)는 노즐 본체(12)의 내측에서 상부로부터 소정 거리 이격될 수 있고, 노즐 본체(12)의 내주면에 설치되는 브래킷(미도시) 등을 매개로 고정되도록 설치될 수 있다.
제1유로부(20)는 유입구(14)로부터 유입된 유체가 분기되며 공급될 수 있다. 본 실시예에서 제1유로부(20)로 공급되는 유체는 제1유체로 설명한다.
제1유로부(20)는 입구에 비해 출구의 단면적이 감소하도록 형성될 수 있다. 이러한 구조에 따라 제1유로부(20)는 입구로 들어온 제1유체가 출구를 통해 분사되는 과정에서 단면적이 감소함에 따라 압력이 증가되며 분사될 수 있다.
이러한 구조에서 제1유로부(20)는 입구에 비해 출구의 단면적이 감소되도록, 격벽부재(16)는 출구 측으로 갈수록 좁아지며 경사지게 형성될 수 있다.
노즐 본체(12)와 격벽부재(16) 사이에는 제2유로부(25)가 형성될 수 있다.
제2유로부(25)는 유입구(14)로 유입된 유체가 분기되며 공급될 수 있으며, 이러한 유체는 제2유체로 설명한다.
제2유로부(25)는 입구와 출구의 단면적이 일정하게 형성될 수 있다. 이를 위해, 제2유로부(25)는 제1유로부(20)를 구획하는 격벽부재(16)의 경사에 따라 노즐 본체(12)가 경사지게 형성될 수 있으며, 이때 노즐 본체(12)는 격벽부재(16)의 경사진 각도에 비해 완만하게 경사지게 형성됨에 따라 제2유로부(25)의 입구 단면적과 출구의 단면적이 일정하게 유지될 수 있다.
제2유로부(25)는 입구와 출구의 단면적이 일정하게 유지됨에 따라 분사되는 제2유체의 압력은 일정하게 유지된다.
또한, 도 3을 참고하면, 제2유로부(25)에서 분사되는 제2유체는 제1유로부(20)에서 제1유체가 상대적으로 고압으로 분사됨에 따라 코안다 효과(Coanda Effect)에 의해 빨려들어가는 힘(F)을 받게 되며, 이에 따라 제2유체에 전단력이 발생하며 제1유체와 혼합될 수 있고, 이 과정에서 공동현상(Cavitation)에 의한 다량의 기포가 형성될 수 있다.
즉, 제1유로부(20)와 제2유로부(25)의 경계면에서, 제1유체는 고압(고속)으로 분사될 수 있으며, 이 과정에서 제2유체와 제1유체의 경계면에서는 제2유체와 제1유체의 속도 차에 의해 미세 기포(g)가 충분한 크기로 성장하며 기포(Bubble)를 형성하게 된다.
제1유로부(20)와 제2유로부(25)의 입구의 면적비는 4~6:1일 수 있다. 이 경우, 노즐 본체(12)로 공급된 유체는 제1유로부(20)의 제1유체로 4~6만큼 분기되어 공급될 때, 제2유로의 제2유체로 1만큼 분기되어 공급될 수 있다.
제1유로부(20)는 출구와 입구의 면적비가 1~2:10일 수 있다. 여기서, 제1유로부(20)로 공급되는 제1유체의 유량이 일정할 경우, 면적이 감소하면 속도가 증가되며 고압으로 분사될 수 있다(즉, Q=Av, Q는 유량, A는 면적, v는 속도이다.)
한편, 본 실시예에서 노즐 장치(10)의 분사단면은 원형인 것으로 설명하고 있으나, 타원형 또는 슬릿형 등으로 변형될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라, 노즐 장치(10)에서는 저압 유체(제2유체)와 고압 유체(제1유체)가 동시에 분사되며, 이 과정에서 저압 유체와 고압 유체가 만나는 경계면에서 공동현상에 의한 기포가 발생하게 된다. 따라서, 노즐 장치(10)에서 분사되는 유체는 기본적으로 기포를 포함한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 공동현상에 의해 생성된 기포는 소재(S, 예컨대 강판)의 표면에 충돌하여 터지면서 소재(S) 표면에 충격을 가하여 산화층(또는 스케일층)에 균열을 만들거나 산화층을 깨뜨린다. 이러한 기포는 저압의 유체와 고압의 유체의 경계면에서 저압의 유체와 고압의 유체의 속도 차이로 인해 발생된다.
하기의 베르누이 법칙을 참고하면, 저압 유체와 고압 유체의 속도 차이가 5 ~ 10% 이상일 때, 고압과 저압 측 압력의 차는 10 ~ 20%의 범위를 갖는다.
(수식 1) P1 - P2 = 0.5 x ρ x (V2 2 - V1 2)
여기서 P1, P2 는 압력, V2, V1는 속도, ρ는 유체의 밀도이다.
따라서 기포를 만들기 위해, 유체 경계면에서의 속도 차이를 5 ~ 10% 로 형성하는 경우, 예를 들어, 고압 유체는 약 30 ~ 150Mpa의 압력으로 공급되고, 저압 유체는 약 3 ~ 30 기압으로 공급될 수 있다.
또한 노즐 장치(10)는 소재(S) 표면으로부터 50mm ~ 1,500mm의 거리로 이격 배치될 수 있다.
그러나 본 발명은 상기 구성에 한정되지 않으며, 유체의 압력이나 노즐 장치(10)의 이격 거리는 소재(S)의 두께나 이동 속도 등에 따라 변경될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 노즐 장치(10)는 연속 공정에서 사용되므로, 장시간 사용된다. 이로 인해 노즐 내벽과 유체가 지속적으로 접촉함에 따라 발생하는 마찰로 인해 노즐 장치(10)의 수명이 단축될 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 실시예에 따른 노즐 장치(10)에는 내벽에 골프공 표면과 같이 다수의 딤플(Dimple, 미도시)이 형성될 수 있다.
딤플이 구비됨에 따라, 딤플 내에는 유체가 채워지게 되며, 노즐 장치(10)로부터 분사되는 유체는 노즐 장치(10)의 내벽이 아닌, 딤플에 채워진 유체와 접촉하며 분사된다. 따라서 동일한 종류의 유체가 만나기 때문에 저항을 최소화할 수 있으며, 이에 노즐 장치(10)를 수명을 연장시킬 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 노즐 장치(10)는 소재(S)의 폭 방향을 따라 적어도 하나의 행과 열을 갖도록 배치될 수 있다.
노즐 장치(10)를 다수의 열로 구성하는 경우, 조업 상황에 따라 선택적으로 유체를 분사할 수 있다. 예를 들어, 다수의 노즐 장치들(10)을 열에 따라 복수의 그룹으로 구분한 후, 상기 그룹 별로 노즐 장치들(10)을 개폐하여 유체의 분사 양을 조절하도록 구성할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 노즐 장치(10)는 소재(S)의 상부와 하부에 각각 배치된다. 또한 후술되는 노즐 이동장치(180)를 통해 상하로 이동 가능하도록 배치된다. 이에 따라 소재(S)의 폭이 변경되는 경우에 유연하게 대응할 수 있으며, 소재(S)의 상면과 하면에 동시에 기포를 분사할 수 있어 작업 효율을 높일 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 노즐 장치(10)가 소재(S)의 상부와 하부에 모두 배치되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 변형이 가능하다.
또한 본 실시예에 따른 유체는 소재(S)의 진행 방향(D1)과 반대 반향(D2)을 향하도록 분사된다. 기포는 붕괴되면서 발생하는 충격파가 소재(S)에 인가되어야 그 효과를 높일 수 있다. 또한 기포는 소재(S)의 표면에 형성된 수막(Water Layer) 내부에 침투하여 붕괴되어야 충격파가 소재(S)로 최대한 전달된다.
따라서 유체가 분사되는 소재(S)의 표면에 수막이 형성되어야 그 효과를 높일 수 있으며, 수막이 제거되거나 수막이 얇아지는 경우, 효과가 반감될 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 스케일 제거 장치(100)는 소재(S)의 진행 방향(D1)과 반대 반향(D2)을 향하여 유체를 분사하도록 배치되며, 소재(S)의 표면에 대해 0 ~ 45°범위의 입사각(θ, θ1 + Δθ)으로 유체를 분사하도록 배치된다.
이에 소재(S)가 움직이는 속도에 따라 수막(Water Layer)이 축소되는 현상을 줄일 수 있어 기포의 효과를 극대화할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 노즐 장치(10)의 각도(θ)는 상기한 범위로 한정되지 않으며, 강판의 두께나 이동 속도에 대응하여 변경될 수 있다.
예를 들어, 노즐 장치(10)는 초기 각도(θ1)를 따라 배치되며, 스케일 제거 과정에서 제어부(190)의 제어에 따라 상기 각도가 보정될 수 있다.
제어부(190)는 고압 펌프(124)와 연결되어 고압 펌프(124)의 압력을 조절함으로써, 노즐 장치(10)로부터 분사되는 유체의 양을 제어한다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 노즐 장치(10)에 유량을 제어할 수 있는 밸브가 구비되는 경우, 제어부(190)는 노즐 장치(10)를 직접 제어하도록 구성될 수 있다.
또한 제어부(190)는 노즐 이동장치(180)와 연결되어 소재(S)의 이송 속도와 소재(S)의 폭, 소재(S)의 종류 등을 포함하는 조업 정보를 기반으로 노즐 장치(10)와 소재(S) 사이의 거리와, 노즐 장치(10)의 각도(θ, 즉 유체의 입사각)를 제어한다.
예를 들어 소재(S)의 폭이 좁은 경우 제어부(190)는 소재(S)와 가까운 위치에 노즐 장치(10)를 위치시키고, 소재(S)의 폭이 넓은 경우 제어부(190)는 소재(S)와 먼 위치에 노즐 장치(10)를 위치시킬 수 있다.
또한 전술한 바와 같이 노즐 장치들(10)을 열에 따라 복수의 그룹으로 구분하는 경우, 제어부(190)는 상기 그룹들 중 적어도 어느 하나의 그룹을 개방하여 선택적으로 유체를 분사함으로써 유체의 분사량을 조절할 수 있다. 그리고 소재(S)의 이동 속도가 빠른 경우, 다수의 그룹을 개방하여 유체의 분사량을 증가시킬 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
노즐 이동장치(180)는 노즐 장치(10)의 위치를 이동시키거나 회전시키는 데에 이용된다. 본 실시예에 따른 노즐 이동장치(180)는 상하로 이동 가능하게 설치되며, 제어부(190)의 제어에 따라 노즐 장치(10)를 상하 방향으로 이동시킨다. 따라서 노즐 이동장치(180)의 구동에 의해 노즐 장치(10)는 소재(S)와의 이격 거리(y)가 변경된다.
한편, 본 실시예에서는 노즐 이동장치(180)가 상하 방향으로만 이동 가능하도록 구성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 소재(S)의 이동 방향을 따라 전후 방향으로 이동 가능하도록 구성되거나, 회전 가능하도록 구성되는 등 다양한 변형이 가능하다.
또한, 노즐 이동장치(180)는 제어부(190)의 제어에 따라 노즐 장치(10)를 회전 이동시켜 유체의 분사 각도를 조정한다. 노즐 장치(10)의 회전에 의해, 소재(S)의 표면에 대한 유체의 입사각(θ)은 조정될 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 스케일 제거 장치(100)는, 공동현상에 의해 생성되는 기포를 이용하여 소재(S) 표면의 스케일을 제거한다. 따라서 기존의 스케일 브레이커(Scale Breaker)나 샷 볼 블레스터(Shot Blasting) 등의 장비를 대체할 수 있을 뿐 만 아니라, 환경에 유해한 산세 탱크의 수를 줄일 수 있다.
또한 상기 기포를 이용하여 강판 표면에 형성된 산화층에 균열을 만들거나 산화층을 깨뜨리므로, 종래와 같이 샷 볼로 인해 강판 표면에 발생하는 표면조도 문제를 해결할 수 있다.
이어서, 본 발명의 실시예에 따른 스케일 제거 장치를 이용한 스케일 제거 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 도 2에 도시된 표면 처리 장치를 이용한 스케일 제거 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6을 함께 참조하면, 본 실시예의 스케일 제거 방법은 먼저 제어부(190)가 조업 정보를 확인한다(S01). 여기서 조업 정보는 소재(S)의 이동 속도와 소재(S)의 폭, 소재(S)의 두께나 종류 등의 정보를 포함할 수 있다.
이어서, 제어부(190)는 조업 정보를 기반으로 노즐 장치(10)의 위치를 설정한다(S02). 보다 구체적으로, 제어부(190)는 이송되는 소재(S)의 폭을 기반으로, 노즐 장치(10)와 소재(S) 사이의 이격 거리를 설정하고, 노즐 이동장치(180)를 제어하여 노즐 장치(10)를 상하 방향으로 이동시킨다.
소재(S)의 폭이 좁은 경우, 노즐 장치(10)와 소재(S) 사이의 거리(y)는 감소되고, 소재(S)의 폭이 넓은 경우 노즐 장치(10)와 소재(S) 사이의 거리(y)는 증가된다. 소재(S)와 노즐 장치(10)의 거리(y)가 멀어지면 유체가 분사되는 범위가 확장된다. 따라서 소재(S)의 넓은 폭 전체에 유체를 분사할 수 있다.
노즐 장치(10)와 소재(S) 간의 이격 거리 y는 다음의 수식 2를 통해 설정될 수 있다.
(수식 2) y = (Sw/2.0) / tan(β)
여기서 Sw는 소재(S)의 폭이고, β는 노즐 장치(10)에서 유체가 분사될 때 유체가 확산되는 범위를 나타내는 각도이다.
수식 2는 출원인의 반복적인 실험과 테스트를 통해 도출된 수식이다.
소재(S)의 폭(Sw)은 1,000 ~ 1,500mm의 범위에서 설정될 수 있다. 또한 β는 예를 들어, 26.6°일 수 있다.
이 경우, 노즐 장치(10)와 소재(S) 간의 이격 거리 y는 50 ~ 1,500mm 의 범위 내에서 설정될 수 있다.
이어서, 제어부(190)는 조업 정보를 기반으로 소재(S)의 이동 속도를 확인한다(S03). 그리고 소재(S)의 이동 속도에 대응하여 노즐 장치(10)에서 분사되는 유체의 입사각과 압력을 보정한다.
소재(S)가 60mpm 이하로 이송되는 경우, 제어부(190)는 고압 펌프(124)를 제어하여 노즐 장치(10)에서 분사되는 유체 중 고압 유체인 제1유체의 압력을 최소 압력(예컨대 80 기압)으로 유지한다(S04).
반면에, 소재(S)가 60mpm을 초과하는 속도로 이송되는 경우, 제어부(190)는 다음의 수식 3을 통해 압력(P)을 산출하고, 산출된 압력(P)으로 제1 유체를 분사한다(S05).
(수식 3) P = P0 + (Sv - 60)/2.0
여기서 P0는 최소압력(예컨대, 80 기압)을 의미하며, Sv는 소재(S)의 이송 속도(mpm)이다.
수식 3는 출원인의 반복적인 실험과 테스트를 통해 도출된 수식이다.
통상적으로 소재(S)의 최대 이송 속도(Sv)는 약 240mpm이다. 이 경우 상기한 압력(P)은 170 기압이 산출된다. 따라서 제1 유체가 분사되는 압력(P)의 범위는 최저 기압인 80 기압과 최대 기압인 170 기압 사이의 범위에서 설정될 수 있다.
한편, 본 발명의 구성은 상기한 범위로 한정되지 않으며, 소재(S)의 이송 속도를 더 빠르게 구성할 수 있다면 상기한 수식 3을 통해 해당 속도에 대응하는 최적의 압력을 산출하여 활용할 수 있다.
또한 본 단계에서, 제어부(190)는 노즐 이동장치(180)를 통해 노즐 장치(10)의 각도를 보정한다. 노즐 장치(10)의 보정된 각도(Δθ)와 노즐 장치(10)의 최종 각도(θ)는 다음의 수식 4, 수식 5를 통해 산출될 수 있다.
(수식 4) Δθ = θ1 - {θ1 - tan-1(Sv/500)}
(수식 5) θ = θ1 + Δθ
여기서 θ1은 노즐 장치(10)의 초기 각도이고, Sv는 소재(S)의 이송 속도(mpm)이다.
수식 4 및 수식 5는 출원인의 반복적인 실험과 테스트를 통해 도출된 수식이다.
수식 4를 참조하면, 예를 들어 노즐 장치(10)의 초기 각도(θ1)가 5.70°이고, 소재(S)의 이송 속도(Sv)가 240mpm 인 경우, 보정된 각도(Δθ)는 25.7°가 되기 때문에 노즐 장치(10)의 최종 각도(θ)는 수식 5에 따라 31.4°(5.7° + 25.7°)로 설정된다.
여기서, 노즐 장치(10)의 각도(θ)란 유체의 입사각으로, 소재(S)의 표면에 대한 법선과 노즐 장치(10)의 길이 방향이 이루는 각도(도 5의 θ1 + Δθ)를 의미한다.
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 스케일 제거 방법은, 제어부가 조업 정보를 기반으로, 소재의 표면에 기포가 충돌하여 붕괴될 수 있도록 소재로부터 최적의 거리에 노출 장치를 배치한다. 또한, 조업 정보를 기반으로 노즐 장치로부터 분사되는 유체의 압력과 분사 각도를 최적의 값으로 설정하며 유체를 분사한다.
따라서 효과적으로 스케일을 제거할 수 있으며, 조업 조건 변화에 상관없이 소재 표면에 폭 방향으로 동일한 효과를 제공할 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서 스케일 제거 장치(10)는 하나의 고압 펌프(124)에 의해 공급되는 유체가 노즐 장치(10)로 공급되어 제1유로부(20)와 제2유로부(25)로 분기되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명의 구성은 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 처리 장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 8은 도 7에 도시된 노즐 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 스케일 제거 장치는 노즐 장치와 유체 공급 배관의 구조에 있어서만 전술한 실시예와 차이를 갖는다. 따라서 동일한 구성 요소들에 대해서는 설명을 생략하며, 차이를 갖는 구성들에 대해서만 구체적으로 설명한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예의 스케일 제거 장치(200)는 저장탱크(210)와, 노즐 장치(50), 공급부(220), 처리조(230), 노즐 이동장치(미도시), 및 제어부(290)를 포함할 수 있다.
저장탱크(210)에는 노즐 장치(50)로 공급할 유체가 저장된다.
또한, 공급부(220)는 저장탱크(210)에 연결되어 유체를 노즐 장치(50)의 제1유로부(60)로 공급하는 제1공급부(222)를 포함할 수 있다. 제1공급부(222)는 배관(223)을 매개로 저장탱크(210)와 제1유로부(60) 사이를 연결할 수 있으며, 배관(223)의 일측에는 유체를 고압으로 공급하기 위한 고압 펌프(224)가 연결될 수 있다.
또한, 공급부(220)는 노즐 장치(50)의 제2유로부(65)와 연결되는 유체유도부(70)로 유체를 공급하는 제2공급부(226)를 포함할 수 있다. 제2공급부(226)는 배관(227)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 공급부(220)는 제1공급부(222)에 의해 고압의 유체, 즉 제1유체를 노즐 장치(50)의 제1유로부(60)로 공급할 수 있고, 제2공급부(226)에 의해 유체유도부(70)를 매개로 제2유로부(65)로 유체, 즉 제1유체에 비해 상대적으로 저압인 제2유체를 공급할 수 있다.
노즐 장치(50)는 제1유로부(60)와 제2유로부(65)를 통해 고압인 제1유체와, 상대적으로 저압인 제2유체를 혼합하여 분사할 수 있고, 이 과정에서 유체는 공동현상에 의해 생성되는 다량의 기포를 포함한 상태로 스케일 제거가 필요한 소재(S), 예컨대 금속 표면으로 분사될 수 있다.
이때, 기포를 포함하는 유체가 금속 표면에 가해지는 충격에 의해 압축 잔류 응력이 발생할 수 있다.
이와 같이 금속 표면에 가해진 압축잔류응력(Compressed Residual Stress)은 금속에 가해지는 스트레스나 마찰 또는 크랙(Crack) 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 소재에 분사되어 스케일 제거에 사용된 유체는 처리조(230)에서 처리될 수 있다. 처리조(230)는 유체를 저장하여 별도의 처리시설로 공급하여 폐수처리할 수 있다.
또한 처리조(230)와 저장탱크(210) 사이에는 유체회수부(240)가 연결될 수 있다. 유체회수부(240)는 처리조(230)에 공급되는 유체를 저장탱크(210)로 공급할 수 있다. 예컨대, 유체회수부(240)는 배관(242) 등을 포함할 수 있다.
또한, 유체회수부(240)는 필요에 따라 배관의 일측에 펌프(미도시)가 설치될 수 있다. 이에 따라 처리조(230)가 저장탱크(210) 보다 낮은 위치에 위치되더라도 효과적으로 유체를 저장탱크(210)로 공급할 수 있다.
본 실시예의 노즐 장치(50)는 외관을 형성하는 노즐 본체(52)를 포함할 수 있다. 노즐 본체(52)에는 유체의 유입을 위한 유입구(54)가 구비될 수 있다. 유입구(54)에는 고압 펌프(224)에 의해 유체가 공급될 수 있으며, 이를 위해 유입구(54)에 고압 펌프가 직접 연결되거나 배관 등의 연결수단을 매개로 고압 펌프가 연결될 수 있다.
또한, 노즐 본체(52)의 내부는 유체가 흐를 수 있는 공간으로 형성될 수 있으며, 노즐 본체(52)의 내부 공간은 노즐 본체(52) 내부에 배치되는 격벽부재(56)에 의해 제1유로부(60)와 제2유로부(65)로 구획된다.
제1유로부(60)는 입구(60a)에 비해 출구(60b)의 단면적이 감소하도록 형성될 수 있다. 이러한 구조에 따라 제1유로부(60)는 입구(60a)로 들어온 제1유체가 출구(60b)를 통해 분사되는 과정에서 단면적이 감소함에 따라 압력이 증가되며 분사될 수 있다.
이러한 구조에서 제1유로부(60)는 입구(60a)에 비해 출구(60b)의 단면적이 감소하기 위해 격벽부재(56)가 출구(60b)측으로 갈수록 좁아지도록 경사지게 형성될 수 있다.
한편, 노즐 본체(52)에는 격벽부재(56)에 의해 구획되는 외측에 제2유로부(65)가 형성될 수 있다. 또한, 노즐 본체(52)의 일측에는 제1유로부(60)에서 분사되는 제1유체와의 압력차에 의해 제2유로부(65)로 유체를 공급하는 유체유도부(70)가 연결될 수 있다. 제1유로부(60)에서 상대적으로 고압인 유체가 분사되면, 제2유로부(65)에는 압력이 낮아지게 되고, 이에 베르누이 효과에 의해 유체유도부(70)를 통해 유체, 즉 제2유체가 유입될 수 있다.
제1유로부(60)와 제2유로부(65)의 경계면에서, 제1유체는 고압(고속)으로 분사될 수 있으며, 이 과정에서 제2유체가 제1유체에 빨려들어가며 혼합될 수 있다. 또한, 제2유체가 빨려들어가면서 공동현상에 의해 미세한 기포가 형성되고, 분사되는 과정에서 미세 기포가 충분한 크기로 성장하며 기포를 형성할 수 있다.
본 실시예에서 따른 스케일 제거 장치는, 하나의 고압 펌프(224)만을 사용하여 고압의 유체를 공급하고, 제1유로부(60)를 통해 분사되는 고압의 유체, 즉 제1유체와의 압력 차이를 이용하여 저압의 유체, 즉 제2유체를 제2유로부(65)로 공급하는 것으로 설명하고 있으나, 이외에도 다양한 형태로 변형될 수 있다.
예를 들어, 제2공급부(226)의 배관(227)에 제2유체의 공급을 위한 저압 펌프(미도시)를 설치하는 것도 가능하다.
한편, 전술한 실시예들에서는 표면 처리 장치로 스케일 제거 장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 기포를 포함하는 유체를 소재의 표면에 분사하여 소재의 표면 특성을 개선할 수 있다면 다양한 설비에 적용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 표면 처리 장치는 스케일 제거 장치로 한정되지 않으며, 대상물의 표면에 충격을 가하여 표면을 개질하는 피닝 장치(Peening Apparatus)로 활용될 수 있다.
피닝 장치는 투사체를 고속으로 충돌시켜 금속 표면에 가해지는 충격력을 이용하여 금속 표면에 압축 잔류 응력을 부여하거나 경도를 증가시키는 장치로, 금속 표면에 가해진 압축잔류응력(Compressed Residual Stress)은 금속에 가해지는 스트레스나 마찰 또는 크랙(Crack) 발생을 억제하는 효과를 갖는다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표면 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 표면 처리 장치(300)는 압연 롤러(R)의 표면에 유체와 공동현상에 의해 생성된 기포를 분사한다. 따라서 본 실시예에서 표면 처리의 대상물은 압연 롤러를 포함한다. 또한 노즐 장치(10)에서 분사되는 유체로는 오일(oil)이나 압연유가 이용될 수 있다.
초당 수만개의 기포들이 발생되며 연속적으로 압연 롤러(R) 표면에 압력을 가함에 따라, 기포는 압연 롤러(R)의 표면에서 붕괴되고, 이에 압연 롤러(R)의 표면에는 충격이 가해진다. 즉, 압연 롤러(R) 표면에서 단조(Peening) 작업이 진행된다. 이에 따라 압연 롤러(R) 표면의 경도가 증가되며, 동시에 압연 롤러(R)에 압축잔류응력이 부여된다.
금속 표면에 가해진 압축잔류응력은 금속에 가해지는 스트레스나 마찰 또는 크랙(Crack) 발생을 억제할 수 있다. 따라서 압연 과정에서 압연 롤러(R)에 가해지는 스트레스를 줄이고 파손을 억제할 수 있다.
또한 유체를 통해 압연 롤러(R)의 표면을 지속적으로 세척할 수 있으므로 압연 롤러(R)의 표면에 부착되는 이물질이나 롤 코팅 등을 제거하는 효과도 제공할 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 표면 처리 장치를 압연 중인 압연 롤러에 적용하게 되면, 압연 롤러의 교체 주기를 늦출 수 있기 때문에 압연 롤러 교체로 인한 생산성 감소를 줄일 수 있고, 잦은 압연 롤러 교체로 인한 비용 발생을 줄일 수 있다.
또한 압연 롤러 표면에 코팅층이 형성되는 것을 억제할 수 있으므로 압연 롤러 속도가 강판 속도보다 더 빨라지는 포워드 슬립(Forward Slip)이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 압연 롤러와 강판 사이에 형성된 유막이 파괴되는 것을 억제할 수 있어 강판 표면 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 표면 처리 장치는 압연되는 소재(S)의 이동 속도가 60mpm 이하인 경우에 더 큰 효과를 제공할 수 있다. 그보다 빠른 속도로 회전하는 경우, 기포와 압연 롤러(R)와의 접촉 시간이 짧아지므로 효과가 저하될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (17)

  1. 공동현상(cavitation)에 의해 기포가 생성되도록 유체를 대상물의 표면에 분사하는 노즐 장치; 및
    상기 대상물의 속도에 따라 상기 노즐 장치에서 분사되는 유체의 압력을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 표면 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노즐 장치는,
    고압 펌프에 의해 유체가 공급되는 노즐 본체;
    상기 노즐 본체의 내부에 형성되어 제1유체가 분사되는 제1유로부; 및
    상기 노즐 본체와 상기 제1유로부 사이에 형성되며 제2유체가 분사되는 제2 유로부;
    를 포함하며,
    상기 제1유체와 상기 제2유체의 속도 차에 의해 상기 제1유체와 상기 제2유체의 경계면에서 상기 기포가 생성되는 표면 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 장치에 연결되어 상기 제어부의 제어에 따라 상기 노즐 장치를 상하 이동 및 회전 이동시키는 노즐 이동장치를 더 포함하는 표면 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 대상물의 폭에 대응하여 상기 노즐 장치와 상기 대상물 사이의 거리를 제어하는 표면 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    다음의 식 1을 통해 상기 노즐 장치와 상기 대상물 사이의 거리 y를 산출하는 표면 처리 장치.
    (식 1) y = (Sw/2.0) / tan(β)
    여기서, Sw: 대상물의 폭
    β: 노즐 장치에서 유체가 분사될 때 유체가 확산되는 범위를 나타내는 각도
  6. 제4항에 있어서, 상기 노즐 장치와 상기 대상물 사이의 거리는,
    50mm ~ 1,500mm의 범위로 설정되는 표면 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 유체의 압력과 함께, 상기 대상물의 속도에 따라 상기 노즐 장치에서 분사되는 유체의 입사각을 제어하는 표면 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    다음의 식 2 및 식 3을 통해 상기 유체의 입사각 θ를 산출하는 표면 처리 장치.
    (식 2) Δθ = θ1 - {θ1 - tan-1(Sv/500)}
    (식 3) θ = θ1 + Δθ
    여기서, θ1: 노즐 장치의 초기 각도
    Δθ: 노즐 장치의 보정된 각도
    Sv: 대상물의 이송 속도(mpm)
  9. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    다음의 식 4를 통해 상기 노즐 장치에서 분사되는 상기 제1유체의 분사 압력 P를 산출하는 표면 처리 장치.
    (식 4) P = P0 + (Sv - 60)/2.0
    여기서, P0: 최소 압력
    Sv: 대상물의 이송 속도(mpm)
  10. 제2항에 있어서, 상기 제1유체는,
    30Mpa ~ 150Mpa 범위의 압력으로 분사되는 표면 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 노즐 장치는,
    상기 유체와 접촉하는 내벽에 딤플이 형성되는 표면 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 대상물은 금속 판재이며,
    상기 기포를 상기 금속 판재의 표면에서 붕괴시켜 상기 금속 판재의 표면에 형성된 스케일을 제거하는 표면 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속 판재에 분사되는 상기 유체는 물(water)을 포함하는 표면 처리 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 대상물은 상기 기포가 붕괴되면서 상기 대상물 표면에 가해지는 충격에 의해 표면이 개질되는 표면 처리 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 대상물은 압연 롤러이며,
    상기 기포를 상기 압연 롤러의 표면에서 붕괴시켜 상기 압연 롤러에 압축잔류응력을 부여하는 표면 처리 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 대상물은 압연 롤러이며,
    상기 기포를 상기 압연 롤러의 표면에서 붕괴시켜 상기 압연 롤러 표면의 경도를 증가시키는 표면 처리 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 압연 롤러에 분사되는 상기 유체는 오일(oil)을 포함하는 표면 처리 장치.
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