KR920001610B1 - 이동중의 금속 재료의 균열 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이동중의 금속 재료의 균열 장치

제1도는 본 발명의 장치를 구비하며 강슬라브를 재가열하기 위한 푸셔(pusher)로의 개략적인 종단면도.

제2도는 제1도에 도시한 로의 부분(A)의 확대도.

제3도는 제4도의 선 X-X′에 대한 횡단면도.

제4도는 제3도와 같은 도면에 있어서 본 발명의 변형예를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 푸셔 2 : 입구

4 : 출구 5 : 경사판

6 : 로울러 테이블 7 : 가열대

8 : 균열대 9 : 지지 부재

10,10′,11 : 버너 12 : 굴뚝

13,13′ : 로상 14,14′ : 유도기

15,15′ : 작동면 16,16′ : 자심

17,17′ : 슬롯 18,18′ : 도체

19,19′ : 헤더 20,20′ : 스키드마크

21,21′ : 삽입부 22,22′ : 凹부

본 발명은 이동중의 금속 재료를 균일하게 열처리하기 위한 장치(이하 간단히 균열 장치라고 언급하겠음)에 관한 것으로서, 특히 압연 전에 완전히 균일하지는 않은 상태에서 재가열이 행해지고 있는 강철 슬라브와 같은 재료의 균열 장치에 관한 것이다.

압연전에는 먼저 금속재료를 충분히 높은 온도로 할 필요가 있고, 두 번째로 이 온도가 금속 재료의 전체에 걸쳐서 가능한 균일한 것이 바람직하다. 그러나 두 번째의 목표는 슬라브와 같은 큰 칫수의 재료인 경우에는 특히 달성이 곤란하다.

압연전에 슬라브를 가열하기 위한 종래의 공업적 버너로에서는, 로가 푸셔형(슬라브가 연결되어 있음)이거나 워킹 비임형(슬라브가 서로 분리되어 있음)일지라도, 슬라브의 이동 방향으로 평행하게 배열된 지지부재에 의해 구성되는 로상위를 슬라브가 이동한다. 상기 지지부재는 푸셔로에 있어서는 고정된 슬라이더로, 혹은 워킹비임로에 있어서는 고정된 일군의 비임 및 로의 내부에 슬라브를 도입시키는 일군의 자동 비임으로 구성할 수 있다. 슬라브의 지지 부재와의 접촉부는 통상 슬라브 전체의 온도보다 저온의 부분이 존재하는데, 이러한 영역은 때로는 재료의 두께 방향을 관통하여 존재하고 있다. 이러한 저온 부분은 재료의 다른 부분보다 진한 색으로 되기 때문에 표면적으로 인식되고, 이것은 일반적으로 “스키드마크”라 불리고 있다. 이와 같은 현상은 두꺼운 재료를 재가열하기 위하여 천정으로부터 뿐만 아니라 로저부 즉 재료의 직하로부터 가열하는 로에서 특히 발생한다. 이것은 첫째지지 부재가 내부로부터 냉각되고, 둘째 슬라브와 지지 부재와의 접촉부가 냉각된다. 이는 주로 복사에 의해 전달되는 열에 직접 쬐이지 않는다는 이유에 의한 것이다.

상기한 스키드마크의 존재는 부분적으로 큰 온도구배를 발생시키고 재료중에 야금학적 결합을 유발시킴으로써, 최종 압연에 있어서는 그 두께의 갈라짐이 증가해버린다.

압연 단계에서 이동중의 재료로부터 스케일을 제거하기 위한 물의 분사를 이용하여 이와 같은 결함을 감소시킬 수 있을 것으로 생각할 수 있다. 예컨대, 가장 저온의 부분인 스키드마크를 제외한 재료를 냉각하여 스키드마크를 감소시킬 수 있다. 그러나 이러한 방법을 실행하는데에는 각종 문제점이 있고, 이러한 문제점은 바라는 결과를 얻는데 곤란하여 현재에는 거의 사용되지 않고 있다.

다른 해결법은, 재가열된 재료를 로의 가열되지 않은 말단부(온도 균등화 대)에 멈추게 하여, 그 재료 전체의 온도 분포를 개선하는 것이다. 그러나, 이 방법은 시간이 많이 걸러 생산성이 저하하고, 또 장치가 대형화 된다는 희생을 하여서만이 온도 균일화가 달성되어 또다시 상당한 부가적인 에너지 소비를 필요로 하는 것이다.

본 출원인이 알고 있는 바로는 공업적으로 아직 사용한 일이 없는 제3의 해결법이 있다. 이 방법은 로의 출구에 있는 로울러 테이블내에 1개 이상의 이동 자계 유도기를 설치하여 스키드마크의 위치에서 슬라브를 국부적으로 가열하는 것이다.(프랑스특허 제7635635호 참조). 그러나 이 유도 가열의 해결법은 그 자체 이론적으로는 비상한 것이나, 유도기의 계속적인 동작에 기인하고 있으므로 스키드마크의 검출 시스템을 필요로 하고 스키드마크가 유도기 위에 위치할 때 슬라브를 정지시키지 않으면 안되어 공업적인 실시가 곤란하다.

이에 따라 본 발명은 상기한 종래의 방법의 결점을 극복하여 재가열된 재료 전체에 걸쳐서 균일하며 또한 압연 작업에 충분한 온도를 보증하는 해결법을 제공하려는 것이다.

문제점을 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 슬라이더레일 혹은 기어더(grider)로 이루어진 재료용지지 부재가 제공되어 있는 가열 대 다음 로상을 포함하는 균열대를 구비한 인고트 재가열로의 가열대에서 압연하여 예열하려는 특히 강철 슬라브와 같은 연속적으로 이동중의 금속 재료에서 온도를 균일하게 하고 스크디마크를 제거하기 위해서 다상 이동 자계 유도기를 포함하는 균열 장치에 있어서, 가늘고 긴 형상의 유도기는 지지 부재의 연장선상으로 재가열로의 균열대에 위치되고, 재료의 진행 방향으로 한 지지 부재당 한 유도기 비율로 서로 평행하게 연장하고, 유도기의 작동면은 재료상의 스키드마크에 직면하도록 향하고 적어도 지지 부재의 폭과 동등한 폭을 가지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 지지 부재의 폭의 1 내지 4배, 가장 적합한 조건으로서는 3배의 폭을 갖고 있다.

변형예에서는 유도기에 구비되어 있는 도체가 재료의 이동 방향에 수직으로 향해져 있다.

본 발명에 따르면, 선택적인 유도 가열이 재가열로의 균열대에서 행해진 스키드마크가 있는 금속 재료의 소정의 부분에 집중된다.

본 발명에 따라 채용한 가열 수단의 특성과 같이, 선택 위치에 따라 가열대에서의 가열을 유효하게 보완하여, 효과적인 압연용 금속 재료의 가열을 달성할 수 있다.

이와 같이 가열대내의 지지 부재의 연장부에 유도기를 배치하면, 스키드마크의 제거에 관해서 영속적인 유효성이 보증된다.

더욱이 가늘고 긴 다상 이동자계 유도기는 국부적으로 큰 유도 전류를 발생시키며, 이에 따라 가열하려는 재료의 부분에 열분포를 집중시킬 수 있으므로 상기 유도기를 사용하는 것이 적절하다.

또한 일반적으로 스키드마크의 열분포는 금속의 두께 방향에 있어서 비교적 깊은 정현 곡선을 그리는 등온선군의 형을 이룬다. 이동자계 유도기에 의해 재료에 유도되는 전력의 공간적인 분포는 이와 같은 열분포의 형태에 정확하게 대응하는 경향이 있다.

이 때문에 로의 통상 작동 상태에서는 유도기의 작동면의 폭이 지지 부재의 폭에 대해서 거의 3:1의 비율이 바람직한 것으로 결정할 수 있었다. 이 비율이 4:1을 초과하면, 유도전력의 중용한 부분이 스키드마크의 주변에 헛되게 주입되고, 1:1이하이면, 유도기가 지나치게 적어 스키드마크를 제거할 수 없게 된다.

게다가 본 발명은 기본적으로 매우 경제적이다. 오늘날에는 특정의 금속 특성, 특히 탄성 및 용접성이 뛰어난 금속 재료에 업계의 요구가 쏠리고 있다. 즉, 금속에 있어서 그 결정 입도를 매우 정확하게 제어하지 않으면 안되는 것이다. 이와 같은 특성을 얻기 위한 하나의 수단은 소위 저온재가열, 즉 약 950℃(통상은 1100℃ 내지; 1200℃이다)의 온도로 로에서 금속 재료를 끌어내는 것이다. 물론, 이 방법은 에너지적으로 경제적이나 재료의 재가열의 정확한 제어를 필요로 한다. 금속의 중심부에 있어서 균일한 가열을 보증하는 본 발명의 장치는 이와 같은 저온 재가열의 실행을 가능하게 한다.

제1도에 도시한 푸셔로에 있어서, 슬라브와 같은 재료(3)는 그들의 작은 측면에서 서로 접하고, 로의 입구(2)에서 푸셔(1)에 의해 좌에서 우로, 즉 화살표(F)의 방향으로 이동하는 연속 시이트를 형성하고 있다. 이같이 하여, 슬라브는 입구(2)에서 출구(4)로 로내를 직선적으로 통과하고, 출구(4)에서 경사판(5)위에 1개씩 내려지며, 그 경사에 의해 로울러 테이블(6)위로 이동한다. 또 슬라브는 로울러 테이블(6)에 의해 압연기(비도시)로 유도된다.

로는 2개의 온도대를 갖고 있다. 즉, 로의 상류에 위치하고 길이가 약 18m인 “가열대”라 불리는 제1구역(7) 및 로의 하류에 위치하고 길이가 약 12m인 “균열대”라 불리는 제2구역(8)이다.

가열대는 관례대로 냉재료를 예열하는 제1로실(7′)과 이 로실(7′)에 연속하여 예열된 재료를 계획한 온도로 가열하는 제2로실(7″)을 갖고 있다.

상기 가열대에 있어서, 물의 순환에 의해 내부가 냉각되어 있는 금속지지 부재(9)의 마모스트립상에 재료(3)가 위치하고 있다. 지지 부재(9)는 폭 20㎝에서 거의 1.5m의 간격으로 서로 분리되어 있으며, 재료(3)의 배출 방향을 향한 평행한 네트워크를 형성하고 있다. 또한, 이 가열대는 각각 로의 상부와 하부에 설치된 정면의 버너(10,11)를 갖고 있다.

균열대(8)에는 정면의 버너(10′)를 구비할 수 있으나, 이것은 로벽을 통하여 외부로 도망하는 열 손실을 보상하는 목적을 갖는데 불과하다.

로에서 발생하는 연기는 재료(3)의 관통과 반대 방향으로 로문(door)의 부근으로 흘러 굴뚝(12)을 통해서 배출된다.

전술한 바와 같이, 슬라브와 슬라이더의 접촉은 이 위치에서 재료(3)의 급속한 온도 상승을 막아 콜드마크 또는 스키드마크의 형성을 초래한다.

균열대(8)에서 재료(3)는 내화물질이 충전된 로상(13)위에 놓여진다. 본 발명에 기초하여 로상에는 가늘고 긴 이동자계 유도기(14)가 구비되어 있다. 상기 유도기는 슬라이더 1개당 1개의 유도기를 기본으로 하여 지지 부재(9)의 연장선상에 위치하는데, 본 실시예에서는 균열대(8)의 전장에 걸쳐 있다. 본 실시예에서는 로상(13)에 면하고 있는 유도기의 작동면(15)은 길이가 6m이고, 폭이 거의 50㎝이다.

제2도 및 제3도는 이동자계 유도기(14)를 배치하는 균열대 로상(13)내의 구조를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 유도기(14)는 평면적인 구조를 하고 있으며, 규칙적인 간격으로 평행한 슬롯(17)이 설치되어 있는 작동면(15)을 갖는 박층자심(16)을 갖고 있다. 슬롯(17)은 도체(18)를 수용하고, 도체(18)는 냉각유체를 내부에 순환시키는 중공, 강철로된 사각형 관을 형성하고 있다. 원통상의 헤더(19,19′)는 자심에서 횡방향으로 돌출하고 하향으로 휘어져 있으며, 로상(13) 아래에 필요로 하는 공간을 감소시키고 있다.

도체(18)는 상용 주파수의 3상 전류에 접속되고, 이에 따라 유도기의 길이 방향의 축에 따라 이동가능한 이동자계가 생성된다.

본 발명에 따라서 유도기(14)는 지지 부재(9)인 슬라이더의 연장선상의 로상(3)아래에 위치하고 있다. 이와 같이 하여 슬라이더에 접촉하고 있는 재료(3)내에 국부적으로 발생한 스키드마크(20)는 슬라브가 균열대(8)를 진행하는 동안 유도기 위를 이동한다.

상기한 실시예에서, 높은 단열 특성을 갖는 내화재료, 예컨대 알루미나를 기본적으로 하는 불연성 내화재료의 삽입물(21)이 유도기(14)상의 로상(13)의 하면에 설치부 凹부(22)에 나사 결합되어 있다. 상기 삽입물은 재료(3)에서 방출되는 열에 대한 유도기(14)의 방열을 강화한다.

또, 유도기(14)의 열효율을 증가하기 위해서, 슬라브 재료(3)와 유도기(14)의 작동면(15)과의 간격을 로상(13)의 두께보다 짧게하여 유도기(14)를 재료(3)에 가까이 하는 것이 바람직하다. 유도기(14)의 틀로서 작용하는 凹면의 저부를 갖는 삽입부(21)에 의해서, 결과를 용이하게 얻을 수 있는 형상은 제3도에 도시되어 있다.

유도기(14)의 동작은 종래와 같이 하여 행해진다. 예컨대, 여자 전류의 강도 혹은 주파수에 의해 조정된다.

상기한 로를 사용하여 실험한 바, 온도 950℃에서 재가열된 두께 250㎜, 길이 3.5m, 폭 2m의 슬라브에서 완전히 스키드마크를 제거하기 위해서는 로의 생산량이 85통/시인 경우에 주파수 50㎐의 전류로 각 유도기에 58kw의 전력을 가하는 것이 바람직하다는 것을 알았다.

로의 생산량이 160톤/시의 경우에는 유도기에 220kw의 전력을 가하면 된다.

본 발명은 이상 설명한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 바람직한 변형예로서 유도기상에 만곡된 작동면을 구비해도 좋다. 이것은 작동면(15)의 폭방향을 따라서 간격의 변화가 얻어지므로, 유도 전력을 중앙에서 증가시키고, 양단에서 감소시킬 수 있다. 이 구조는 슬라브와 같은 재료(3)내의 가열용의 유도 전력의 공간 분포가 스키드마크(20)의 정현 곡선적인 등온선에 가까워지는 경향이 있다는 점에서 유효하다.

유도기의 구조의 다른 변형예로서 반원통형 혹은 둥근 부채꼴의 구조와 같이 만곡된 작동면을 갖는 것을 고안할 수도 있다.

자계가 이동하는 방향은 도체의 관의 배치를 변경함으로써 변경할 수 있다. 상기한 실시예에서는 가로 배열(즉, 재료(3)의 이동 방향과 수직)이 사용되었으나, 세로 배열(재료(3)의 이동 방향과 평행)을 선택할 수도 있다. 그렇게 하면, 재료가 이동하는 방향과 수직으로 이동하는 자계를 얻을 수 있다.

이와 같은 병형예가 제4도에 도시되어 있다. 변형예와 전술한 예와의 기본적인 상이점은 도체의 관(18′)이 이번에는 재료(3)의 이동 방향과 평행한 세로 방향의슬롯(17′)내에 위치하여 유도기(14′)의 자심(16′)이 지면과 평행하게 적층되어 있는 점이다.

또 균열대의 로상에 있어서 유도기에 대해서는 다른 배치가 가능하다. 특히, 각 유도기가 지지 부재의 연장선상에 위치하고 있으면, 유도기는 균열대 로상의 다른 위치에 분포하여도 좋다.

유도기의 길이가 갈수록 각 유도기의 표면의 가열 능력은 작아진다. 극단적인 경우, 유도기는 균일화 로상의 전장에 걸쳐도 좋다.

Claims (7)

1. 슬라이더 레일 혹은 거어더(grider)로 이루어진 재료(3)용 지지 부재가 제공되어 있는 가열대 다음 로상(13)을 포함하는 균열대를 구비한 인고트 재가열로의 가열대(7)에서 압연하여 예열하려는 특히 강철 슬라이브와 같은 연속적으로 이동중의 금속 재료에서 온도를 균일하게 하고 스키드마크를 제거하기 위해서 다상 이동 자계 유도기를 포함하는 균열 장치에 있어서, 가늘고 긴 형상의 유도기(14)는 지지 부재(9)의 연장 선상으로 재가열로의 균열대에 위치되고, 재료의 진행 방향으로 한 지지 부재(9)당 한 유도기 비율로 서로 평행하게 연장하고, 유도기(14)의 작동면(15)은 재료(3)상의 스키드마크에 직면하도록 향하고 적어도 지지 부재(9)의 폭과 동등한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 작동면(15)이 상기 지지 부재(9)의 폭의 1 내지 4배의 범위의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 이동중의 금속 재료의 균열 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 작동면이 상기 지지 부재(9)의 폭의 거의 3배의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 이동중의 금속 재료의 균열 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 유도기(14)가 상기 재료(3)의 이동방향과 수직으로 배치된 도체(18)을 갖는 것을 특징으로 하는 이동중의 금속재료의 균열 잗치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 유도기(14)의 상기 작동면(15)이 평평한 것을 특징으로 하는 이동중의 금속재료의 균열 장치.
6. 제1항에 내지 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 유도기의 상기 작동면이 만족형성된 것을 특징으로 하는 이동중의 금속재료의 균열 장치.
7. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 유도기(14)의 상기 작동면(15)이 단열 내화 재료로 덮여지고, 상기 재료가 상기 균열대(8)의 로상(13)의 하면에 삽입부(21)를 형성하는 것을 특징으로 하는 이동중의 금속재료의 균열 장치.

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