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WO2018230783A1 - 압연 이송라인의 가열소재 보열설비 및 보열방법 - Google Patents

압연 이송라인의 가열소재 보열설비 및 보열방법 Download PDF

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Publication number
WO2018230783A1
WO2018230783A1 PCT/KR2017/013266 KR2017013266W WO2018230783A1 WO 2018230783 A1 WO2018230783 A1 WO 2018230783A1 KR 2017013266 W KR2017013266 W KR 2017013266W WO 2018230783 A1 WO2018230783 A1 WO 2018230783A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heating material
panel
reflective panel
reflective
transfer line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2017/013266
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정창규
이승복
최석찬
구제관
송길호
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Posco Holdings Inc
Original Assignee
Posco Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020170073312A external-priority patent/KR20180135325A/ko
Priority claimed from KR1020170073311A external-priority patent/KR20180135324A/ko
Application filed by Posco Co Ltd filed Critical Posco Co Ltd
Publication of WO2018230783A1 publication Critical patent/WO2018230783A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills

Definitions

  • the present invention relates to a heating material heat insulating equipment and a heating method of the rolling transfer line to minimize the temperature drop of the heating material through the heat of the heating material to be transferred.
  • the material for rolling is heated to approximately 1300 ⁇ 1400 °C in the furnace and then transferred to the rough rolling process.
  • the heated material (hereinafter referred to as “heated material”) undergoes rough rolling process, and the temperature drops to about 900 to 1100 ° C. under the influence of cooling water or the atmosphere, and as the length increases, a longitudinal temperature deviation occurs.
  • the heating material after rough rolling process is transferred to the finishing rolling process along a conveying line (roller table) of about 100 meters.
  • the heating material is further cooled by air cooling.
  • the temperature deviation between the front end and the rear end of the heating material becomes larger.
  • the time difference between the time point at which the front end is rolled and the time point at which the rear end is rolled is several tens of seconds. Therefore, when the rear end of the heating material is rolled, the temperature drops by approximately 50 DEG C compared to the temperature when the front end is rolled. If the rear end temperature of the heating material is excessively reduced at the time of rolling, the rolled product may be uneven or twisted.
  • U.S. Patent No. 5,711,175 has proposed a heat shield for heating the heating material by covering the upper portion of the heating material being transported to solve the above-mentioned problem.
  • Insulation panels are made of Inconel material that can withstand high heat. The heat insulation panel reduces the temperature drop of the rear end of the heating material by heating the rear end of the heating material in such a manner as to absorb radiant energy transmitted from the front end and the middle part of the moving heating material and radiate toward the rear end of the heating material.
  • the insulation panel that absorbs radiant energy and radiates toward the heating material has a problem of lowering the temperature of the heating material because it absorbs heat.
  • the radiant energy that is radiated back to the heating material is insignificant until its temperature rises to some extent.
  • the re-emissivity of the radiant energy is approximately 30%, which limits the heat retention effect of the heating material.
  • such a heat insulation panel has a problem that the heat deformation occurs and easily damaged because the temperature of the heating material changes from 200 °C to 700 °C each time the material passes.
  • One aspect of the present invention is to provide a heating material heat insulating equipment and heating method of the rolling transfer line to improve the heat insulation effect of the heating material by quickly reflecting most of the radiant energy transferred from the heating material to be transferred to the heating material.
  • Another aspect of the present invention can easily perform the mounting and detachment of the reflective panel for replacement, etc., the thermal insulation equipment and heat retaining method of the rolling transfer line to maintain a flat reflective surface even when the reflective panel is expanded by heat To provide.
  • 70% to 98% of the radiant energy radiated from the heating material by covering the outside of the heating material conveyed along the rolling transfer line with a reflective panel having a radiant emissivity of 0.1 to 0.25 is the heating material
  • a reflective panel having a radiant emissivity of 0.1 to 0.25 is the heating material
  • the heating material heat retaining method may maintain the separation distance between the surface of the heating material and the reflective surface of the reflective panel to 200 ⁇ 400mm.
  • heating material heat insulating method described above may be provided with a heating material heat insulating equipment of a rolling transfer line to heat the heating material.
  • the reflective panel assembly for holding the heating material to be transported along the rolling transfer line, the reflective panel assembly reflects the radiant energy toward the heating material, the reflection provided with a reinforcement on the edge panel;
  • a support unit mounted to a frame of a heat keeping facility to support the reflective panel;
  • a fastening part to detachably fasten the reinforcement part of the reflective panel and the support unit, wherein the support unit includes: a support panel fixed to the frame; And a plurality of connection parts extending from the circumference of the support panel toward the reinforcement part and coupled to the reinforcement part and elastically deformed in response to thermal expansion of the reflective panel.
  • the reflective panel is provided in the form of a rectangular panel, the reinforcement portion is bent extending from the edge of the reflective panel toward the connecting portion of the support unit and parallel to the reflective panel from the end of the first bending extension portion It may include a second bending extension extending inwardly in the direction.
  • the plurality of connection parts may be elastically deformed to be bent toward the reinforcement part from the edge of the support panel, and bent to extend in a direction parallel to the reflective panel from an end of the elastic deformation part to be coupled to the second bend extension part. It may include a fixing portion.
  • the fastening part includes a sliding fastening groove provided in one of the second bending extension part and the fixing part, and a sliding fastening protrusion provided in the other of the second bending extension part and the fixing part so as to correspond to the sliding fastening groove. can do.
  • the elastic deformation part may include a wrinkle part elongated in a direction parallel to the reflection surface of the reflective panel.
  • the reflective panel assembly may further include a heat insulating member interposed between the second bending extension part and the fixing part.
  • the support panel may include a plurality of reinforcing ribs.
  • the support unit may further include an air passage for circulating the air flow for cooling into the space between the support panel and the reflective panel.
  • the ventilation passage may include a plurality of inflow passages provided between the plurality of connection portions, and one or more discharge passages formed in the support panel.
  • the reflective panel may be formed by bending at a boundary portion with the reinforcing portion, and may include an elastic deformation portion that provides an elastic force so that a central portion of the reflective surface may be deformed into an inner curved surface when thermal expansion.
  • the reflective panel may be provided by one of an aluminum panel, an aluminum alloy panel, and a panel whose reflective surface is aluminum.
  • the reflective panel may have a thickness of 2 to 4 mm.
  • the reflective panel has a radiant energy emissivity of 0.1 to 0.25, and may reflect 70% to 98% of radiant energy radiated from the heating material toward the heating material.
  • the reflective panel assembly for holding the heating material to be transported along the rolling transfer line, the reflective panel assembly reflects the radiant energy toward the heating material, the reflection provided with a reinforcement on the edge panel;
  • a support unit mounted to a frame of a heat keeping facility to support the reflective panel;
  • a fastening part configured to detachably fasten the reinforcement part of the reflective panel and the support unit, wherein the support unit includes an air flow passage through which air is introduced from the side to be discharged upward to cool the reflective panel.
  • the heating material of the rolling transfer line can be provided.
  • the reflective panel assembly for holding the heating material to be transported along the rolling transfer line, the reflective panel assembly reflects the radiant energy toward the heating material, the reflection provided with a reinforcement on the edge panel;
  • a support unit mounted to a frame of a heat keeping facility to support the reflective panel;
  • a fastening part for detachably fastening the reinforcing part of the reflective panel and the support unit, wherein the reflecting panel is provided at a boundary with the reinforcing part, and the center of the reflecting surface is deformed into an inner curved surface during thermal expansion.
  • a heating material heat insulating equipment of a rolling transfer line may be provided including an elastic deformation unit providing an elastic force.
  • the reflective panel having a low emissivity reflects most of the radiant energy radiated from the heating material toward the heating material, the heating effect of the heating material can be significantly increased. have.
  • the heating material heat retaining facility of the rolling transfer line according to the embodiment of the present invention can easily replace the reflective panel when necessary because it is easy to install and detach the reflective panel.
  • the heating material heat retaining facility of the rolling transfer line maintains a flat reflecting surface even when the reflective panel is thermally expanded because the connection part of the support unit is deformed while the reflective panel is expanded by heat. Can be.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a rolling facility to which the heat retention facility is applied according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of Figure 1, showing the heat retention equipment installed in the rolling conveying line.
  • Figure 3 is a perspective view of the reflective panel assembly of the thermal insulation facility according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the reflective panel assembly of the thermal insulation facility according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded cross-sectional view of the reflective panel assembly of the thermal insulation facility according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an assembly state of a reflective panel assembly of a thermal insulation facility according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a detailed view of part vii of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a detailed view of part viii of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a method of retaining heat of a heat retaining facility according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing test results of measuring a temperature of a heating material transferred through a heat storage facility in a state in which reflective panels having different radiant energy emissivity are installed in the heat storage facility.
  • Figure 11 is a graph measuring the heating effect of the heating material according to the change in the separation distance of the reflective panel and the heating material.
  • FIG. 12 is a graph showing a comparison of the heat insulating effect of the heating material according to the thickness change of the reflective panel.
  • FIG. 13 is a graph illustrating a comparison of temperature change of a reflective panel according to a change in thickness of the reflective panel.
  • Figure 1 shows a rolling equipment to which the heat retention equipment according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the rolling equipment is a heating furnace 10 for heating the material for rolling, roughing mill 30 for rolling the heating material 20 heated in the heating furnace 10, the heating material after rough rolling
  • the thermal insulation facility 100 may be installed in the transfer line 50 between the roughing mill 30 and the finishing rolling mill 40.
  • the thermal insulation facility 100 covers the outside of the heating material 20 transferred to the finishing mill 50 through the rough rolling mill 30 to prevent the temperature of the heating material 20 from being excessively reduced in the transfer process. This is to reduce the temperature drop of the heating material 20 entering the finishing mill 40 so that the rolling of the rear end portion of the heating material 20 can be performed well in the finishing mill 40.
  • thermal insulation equipment 100 is installed in the transfer line 50 between the roughing mill 30 and the finishing rolling mill 40 , but the installation position of the thermal insulation equipment 100 is not limited thereto.
  • the thermal insulation equipment 100 may be installed at another position of the rolling equipment to prevent the temperature drop of the heating material 20.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of Figure 1, showing the heat retention equipment installed in the rolling conveying line.
  • the thermal insulation facility 100 includes a base frame 101 installed on both sides of the transfer line 50, a side frame 102 installed on both side base frames 101, and an upper portion of the transfer line 50. It may be installed on and both sides may include an upper frame 103 supported by the side frame 102. The upper frame 103 may be supported by the lifting cylinder 104 installed in each side frame 102 to be capable of lifting up and down.
  • the thermal insulation facility 100 reflects the radiant energy radiated from the heated heating material 20 back to the heating material 20 to prevent the temperature of the heating material 20 from being excessively lowered, and the reflective panel 210. It includes a plurality of reflective panel assembly 200 having a support unit 230 mounted to the frame of the thermal insulation equipment 100 to support the reflective panel 210.
  • the plurality of reflective panel assemblies 200 may have an upper frame 103 so that the reflective surface of the reflective panel 210 may face the top, side, and bottom surfaces of the heating material 20 transferred along the transfer line 50, respectively. ), Both side frames 102, and may be installed between the rollers 51 of the transfer line (50). Three reflective panel assemblies 200 may be sequentially installed in the upper frame 103 in the width direction. In addition, a plurality of reflective panel assemblies 200 may be continuously installed in the direction in which the heating material 20 is transferred.
  • the heat keeping device 100 surrounds the surroundings of the heating material 20 to which the plurality of reflective panels 210 are transferred to heat the heating material 20.
  • the reflective panels 210 may be installed to cover the entire section of the transfer line 50 to which the heating material 20 is transferred or at least partially cover the sections of the transfer line 50.
  • FIG. 3 is an assembled perspective view of the reflective panel assembly of FIG. 3, and FIG. 4 is an exploded perspective view of the reflective panel assembly.
  • 5 is a cross-sectional view of the reflective panel assembly is separated
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the reflective panel assembly assembled.
  • the reflective panel assembly 200 includes a reflective panel 210 reflecting radiant energy toward the transferred heating material 20 and having a reinforcing portion 211 formed at an edge thereof.
  • a support unit 230 mounted to the frame of the thermal insulation device 100 to support the reflective panel 210, and a fastening portion for detachably fastening the reinforcement portion 211 and the support unit 230 of the reflective panel 210. Include.
  • the support unit 230 is a flat support panel 232 fixed to the frame of the thermal insulation equipment 100 by the fastening bracket 231, the reinforcement 211 of the reflective panel 210 from the periphery of the support panel 232 A plurality of connection portions 233 connected to the reinforcement portion 211 and elastically deformed in response to thermal expansion of the reflective panel 210, the airflow for cooling to a space between the support panel 232 and the reflective panel 210. It may include an aeration passage to allow the circulation.
  • the reflective panel 210 may be provided in the form of a square panel.
  • the reinforcing part 211 of the reflective panel 210 is a first bent extension 211a, a first bent extension 211a extending from the edge of the reflective panel 210 toward the connection part 233 of the support unit 230.
  • a second bending extension portion 211b that extends inwardly in a direction parallel to the reflective panel 210 from an end portion thereof.
  • the plurality of connection parts 233 provided in the support unit 230 are elastic deformation parts 233a extending from the edge of the support panel 232 toward the reinforcement part 211 and the reflective panels from the ends of the elastic deformation parts 233a.
  • the fixing part 233b is bent and extended in a direction parallel to the reflective surface of the 210 and coupled to the second bending extension part 211b of the reinforcing part 211 of the reflective panel 210.
  • the fastening part includes a sliding fastening groove 241 provided in the fixing part 233b of the support unit 230 and a second bending extension part 211b of the reflective panel reinforcing part 211 so as to correspond to the sliding fastening groove 241. It may include a sliding fastening protrusion 242 provided in.
  • the sliding fastening groove 241 is provided in the fixing part 233b and the sliding fastening protrusion 242 is provided in the second bending extension part 211b, the positions thereof may be reversed.
  • a sliding fastening groove 241 may be provided in the second bending extension part 211b and a sliding fastening protrusion 242 may be provided in the fixing part 233b.
  • the plurality of sliding fastening protrusions 242 enter the plurality of sliding fastening grooves 241 and then the reflective panel 210.
  • the plurality of sliding fastening protrusions 242 can be fastened to the plurality of sliding fastening grooves 241 at the same time.
  • the reflective panel 210 is separated from the support unit 230, the reflective panel 210 can be easily removed by sliding the reflective panel 210.
  • the installation facility of the present embodiment is easy to install and detach the reflective panel 210, the reflective panel 210 can be easily replaced when necessary.
  • the support jaw 212 is bent so as to stand up to one reinforcing portion 211 of the reflective panel 210, so as to protrude to the inner surface of the support jaw 212. It may include a fastening protrusion 213 provided. The fastening protrusion 213 may maintain a stable fastening of the reflective panel 210 by being caught by an elastic deformation in the sliding fastening groove 241 formed in the connecting portion 233 of the support unit 230.
  • the reflective panel 210 is provided with a fastening part fastened to the support unit 230 in a sliding manner, but the shape of the fastening part is not limited thereto.
  • the fastening part may be composed of a plurality of bolts for fastening the reflective panel 210 and the support unit 230.
  • a plurality of reinforcing ribs 235 for reinforcing the support panel 232 may be installed on an inner surface of the support panel 232 of the support unit 230.
  • the plurality of reinforcing ribs 235 having a bar shape are fixed to the inner surface of the support panel 232 by welding or the like, but the shape of the reinforcing ribs is not limited thereto.
  • the reinforcing rib may be in the form of an elongated groove formed in the support panel 232.
  • the reflective panel 210 may increase in width due to thermal deformation. When deformation can be allowed. Accordingly, the plurality of connection parts 233 may stably support the reflective panel 210 despite the thermal deformation of the reflective panel 210, and prevent the distortion of the reflective panel 210 so that the reflective panel 210 is flat. You can keep the slope.
  • the elastic deformation part 233a may include a wrinkle part 233c elongated in a direction parallel to the reflective surface of the reflective panel 210 so that the reflective panel 210 may be easily deformed when the reflective panel 210 is thermally deformed.
  • the air flow passage provided in the support unit 230 includes a plurality of inflow passages 261 provided between the plurality of connecting portions 233 and one or more discharge ports formed at the center of the support panel 232. It may include a flow path (262).
  • the ventilation channel When the ventilation channel is heated, air introduced into the space between the reflective panel 210 and the support panel 232 through the plurality of inflow passages 261 by the convection phenomenon is discharged to the discharge passage 262 when the reflective panel 210 is heated. Be sure to Therefore, the reflective panel 210 is cooled by the air flowing through the ventilation flow path and is not overheated.
  • the reflective panel 210 may include an elastic deformation part 215 provided at a boundary with the reinforcement part 211.
  • the elastic deformation portion 215 is formed by bending and provides an elastic force that allows the central portion of the reflective surface to be deformed to the inner curved surface when thermal expansion. Therefore, even when the reflective panel 210 is extended by heat, the central portion of the reflective surface maintains the inner curved surface to reflect the radiant energy radiated from the heating material 20 toward the heating material 20 again.
  • the reflective panel 210 installed on the upper portion of the heating material 20 can exhibit its performance because the center of the reflective panel 210 is not sag due to the elastic force provided by the elastic deformation part 215 even if the thermal deformation of the reflective panel 210 occurs. .
  • the reflective panel 210 may heat the heating material 20 by reflecting most of the radiant energy radiated from the heating material 20 toward the heating material 20.
  • the reflective panel 210 having a radiant energy emissivity of 0.1 absorbs about 10% of 100% of radiant energy transmitted from the heating material 20, and reflects about 90% to heat the heating material.
  • the reflective panel 110 may be provided by a material having a very low rate of absorbing radiant energy and a very high reflecting rate (a material having a very low radiant energy emissivity).
  • emissivity refers to the ratio of energy that an object absorbs external energy and then radiates again. Theoretically, an object that absorbs external energy and radiates 100% and does not reflect its surface is called a "blackbody,” and its emissivity ( ⁇ ) is defined as "1.” In general, emissivity changes according to surface conditions, and emissivity is less than '1'. Low emissivity means high reflectance.
  • the reflective panel 210 may be formed of a material having a radiant emissivity of 0.1 to 0.25.
  • the reflective panel 210 may increase the heat insulating effect of the heating material 20 by re-reflecting 70 to 98% of the radiant energy radiated from the heating material 20 to the heating material 20.
  • Material Emissivity ( ⁇ ) Material Emissivity ( ⁇ ) aluminum 0.1 Zinc oxide 0.1 Aluminum alloy 0.1 to 0.25 Stainless (polished) 0.1
  • Table 1 above shows materials that reflect most of the radiant energy due to their very low emissivity.
  • the reflective panel 210 of the present embodiment an aluminum panel, an aluminum alloy panel, an aluminum panel polished with a reflective surface, a zinc oxide panel, a stainless panel, and the like having low emissivity may be employed.
  • FIG. 10 is a test result of measuring the temperature of the heating material transferred to the finishing rolling process after passing through the heat storage facility in the state in which the reflective panels 210 having different emissivity of radiant energy are installed in the heat retention facility of the rolling transfer line. .
  • a heat sensor was installed at the end of the thermal insulation equipment 100, and the temperature change from the front end to the rear end of the heating material 20 was measured.
  • the length of the heating material 20 passing through the thermal insulation equipment 100 is 70m.
  • Test Example 1 is a reflective panel 210 having a thickness of 2 mm and an emissivity of 0.1 aluminum panel.
  • Test Example 2 is a reflective panel having a thickness of 2 mm and an emissivity of 0.3 aluminum panel. This is the case of an aluminum panel with 2mm and emissivity of 0.5.
  • Test Example 4 is a reflection panel applied to a conventional heat retaining equipment in the case of an Inconel panel having a thickness of 1 mm and an emissivity of 0.9. In Test Examples 1 to 4, the separation distance between the reflective panel and the heating material was maintained at 300 mm.
  • area A is the temperature at the front end of the heating material 20 in each test example
  • area B is the temperature at the rear end of the heating material 20 in each test example. That is, area B is the temperature of the rear end portion of the heating material 20 that is about 70 m away from the front end of the heating material 20. Since there is a time difference between the time at which the heat sensor at the end of the thermal insulation device 100 measures the temperature of the front end of the heating material 20 and the time at which the temperature of the rear end is measured, the temperature of the rear end of the heating material is high. It can be seen that the state is lower than the tip portion.
  • Test Examples 1 to 3 can confirm that the heat retention effect is higher than Test Example 4 (a conventional reflective panel is applied). That is, Test Examples 1 to 3, which have low emissivity and high reflectance, exhibited a higher heat retention effect than Test Example 4, which employs a conventional reflective panel having high emissivity and low reflectance. As shown in Fig. 10, the temperature of the rear end portion of the heating material is 10 ° C or higher than Test Example 1 and Test Example 2 compared to Test Example 4 (conventional reflection panel).
  • the reflective panel 210 when a material having an emissivity of less than 0.25 was used, 70% or more of the radiant energy radiated from the heating material 20 could be reflected back toward the heating material 20. In this case, as shown in the graph of FIG. 10, the rear end temperature of the heating material 20 passed through the heat keeping facility 100 was able to maintain about 977 ° C.
  • the emissivity of the reflective panel 210 is less than 0.25, the temperature of the rear end portion of the heating material 20 introduced into the finishing rolling process may be increased by about 10 ° C. or more than in the related art, and thus, good rolling may be realized in the finishing rolling process.
  • the reflective panels 110, 120, and 130 of the thermal insulation equipment it is preferable to adopt a material having an emissivity ranging from 0.1 to 0.25 as shown in Table 1 above.
  • FIG. 11 is a graph measuring a heating material heat insulation effect according to a change in the separation distance between the reflective panel 210 and the heating material 20.
  • the method of measuring the temperature of the heating material 20 is the same as the example of FIG. That is, a heat sensor was installed at the end point of the thermal insulation equipment 100, and the temperature change from the front end portion of the heating material having a length of 70 m through the thermal insulation equipment to the rear end was measured.
  • Test Example 1 when the reflective panel 210 is an aluminum panel having a thickness of 2 mm, an emissivity of 0.1 and a height of 200 mm (the reflecting plate separation distance), Test Example 2 is an aluminum panel having a reflective panel of 2 mm in thickness, 0.1 in emissivity, and 300 mm in height.
  • the reflective panel is an aluminum panel with a thickness of 2 mm, an emissivity of 0.1 and a height of 400 mm.
  • Test Example 4 is a reflection panel applied to a conventional thermal insulation equipment in the case of an Inconel panel having a thickness of 1 mm, an emissivity of 0.9 and a height of 300 mm.
  • the reflective panel 210 may increase the heat retention effect when approaching the heating material 20.
  • the distance between the heating material 20 and the reflective panel is preferably about 200 mm or more in consideration of the irregular behavior of the heating material being transferred. The distance of less than 200 is not preferable because the reflective panel 210 is likely to collide with the heating material 20 to be transferred.
  • the distance between the heating material 20 and the reflective panel 210 is 400 mm or more, the heat retention effect is reduced, and thus the rear end temperature of the heating material 20 is too low, which is not advantageous to the subsequent rolling process.
  • the distance between the heating material 20 and the reflective panels 110, 120, 130 is preferably set to 200 ⁇ 400mm.
  • Test Example 12 is a graph illustrating a comparison of the heat retention effect of the heating material 20 according to the thickness change of the reflective panel 210.
  • Test Example 1 when the reflective panel 210 is an aluminum panel having a thickness of 1 mm, an emissivity of 0.1 and a height of 300 mm (the reflecting plate separation distance),
  • Test Example 2 is an aluminum panel having a reflective panel of 2 mm in thickness, 0.1 in emissivity, and 300 mm in height.
  • the reflective panel is an aluminum panel with a thickness of 3 mm, an emissivity of 0.1 and a height of 300 mm.
  • Each test example had the same conditions except for the thickness of the reflective panel.
  • FIG. 13 is a graph illustrating a comparison of temperature change of the reflective panel 210 according to the thickness change of the reflective panel 210.
  • the test measured the temperature change of the reflective panel 210 when the plurality of heating materials 20 passed through the heat keeping facility 100 with a time difference.
  • Test Example 1 when the reflective panel 210 is an aluminum panel having a thickness of 1 mm, an emissivity of 0.5 and a height of 400 mm (the reflecting plate separation distance), Test Example 2 is an aluminum panel having a reflective panel of 2 mm in thickness, 0.5 in emissivity, and 400 mm in height.
  • Test Example 3 the reflective panel is an aluminum panel with a thickness of 3 mm, an emissivity of 0.5 and a height of 400 mm.
  • Each test example had the same conditions except for the thickness of the reflective panel.
  • the aluminum panel having an emissivity of 0.5 is adopted for each of the reflective panels because it is for testing the temperature change of the reflective panel 210.
  • the relatively thick test example 3 did not have a large increase in temperature, whereas the relatively thin test example 1 increased the temperature of the reflective panel to 500 ° C.
  • the relatively thick test example 3 did not have a large increase in temperature
  • the relatively thin test example 1 increased the temperature of the reflective panel to 500 ° C.
  • a material having a relatively high emissivity was adopted, it was confirmed that the heat insulation effect may be degraded due to the increase of the surface temperature itself if the thickness of the reflective panel was too thin, and was vulnerable to heat.
  • the melting point (660 °C) is low, if the thickness is less than 1mm it may be damaged by heat. However, it is not good to make the reflective panel too thick. If the reflective panel is thick, not only the cost of the material can be increased, but also the equipment can be heavy and difficult to handle. According to the test, when the material of the reflective panel 210 is an aluminum material having an emissivity of less than 0.25, it was confirmed that a thickness of about 2 to 4 mm is appropriate.
  • the heating material heat retaining method of the rolling transfer line 50 is a reflection panel 210 having a low radiant emissivity on the outside of the heating material 20 transferred along the transfer line 50. Since most of the radiant energy radiated from the heating material 20 is quickly reflected toward the heating material 20, the heat retention effect of the heating material 20 can be improved.

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Abstract

압연 이송라인의 가열소재 보열설비 및 보열방법을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 압연 이송라인의 가열소재 보열방법은 압연 이송라인을 따라 이송되는 가열소재의 외측을 복사에너지 방사율이 0.1 ~ 0.25 인 반사패널로 덮어서 가열소재로부터 방사되는 복사에너지의 70% ~ 98%를 가열소재 쪽으로 반사시키는 방식으로 가열소재를 보열한다.

Description

압연 이송라인의 가열소재 보열설비 및 보열방법
본 발명은 이송되는 가열소재의 보열을 통해 가열소재의 온도하락을 최소화하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비 및 보열방법에 관한 것이다.
압연을 위한 소재는 가열로에서 대략 1300 ~ 1400℃로 가열된 후 조압연 공정으로 이송된다. 이처럼 가열된 소재(이하 “가열소재”라 함)는 조압연공정을 거치면서 냉각수나 대기의 영향으로 대략 온도가 900 ~ 1100℃로 하락하고, 길이가 늘어 나면서 길이방향의 온도편차가 생긴다.
조압연공정을 거친 가열소재는 대략 100여미터의 이송라인(롤러테이블)을 따라 마무리압연공정으로 이송된다. 가열소재는 이 과정에서 공냉에 의해 추가적인 온도하락이 발생한다. 마무리압연공정에서 압연시점을 기준으로 가열소재 선단부와 후단부의 온도편차는 더욱 커진다. 마무리압연공정에서 선단부가 압연되는 시점과 후단부가 압연되는 시점의 시간차는 수십초에 이른다. 따라서, 가열소재의 후단부가 압연될 때 온도는 선단부가 압연될 때 온도에 비하여 대략 50℃ 하락한다. 압연시점에서 가열소재의 후단부 온도가 이처럼 과도하게 하락하면, 압연제품은 재질이 불균일해지거나 꼬임이 생길 수 있다.
미국특허 US 5711175호는 전술한 문제를 해결하고자 이송되는 가열소재의 상부를 덮어 가열소재를 보열하는 열차폐장치를 제안한 바 있다. 이러한 열차폐장치에서 단열패널은 높은 열에 견딜 수 있는 인코넬(Inconel) 소재가 사용되었다. 이 단열패널은 이동하는 가열소재의 선단부 및 중간부로부터 전달받은 복사에너지를 흡수하였다가 가열소재의 후단부 쪽으로 방사하는 방식으로 가열소재의 후단부를 가열함으로써 가열소재 후단부의 온도 하강을 줄인다.
그러나 전술한 바와 같이 복사에너지를 흡수하였다가 가열소재 쪽으로 방사(radiation)하는 방식의 단열패널은 자체가 열을 흡수하기 때문에 가열소재의 온도를 떨어뜨리는 문제가 있을 뿐 아니라, 가열소재의 복사에너지에 의해 자체의 온도가 어느 정도 상승하기 전까지는 가열소재로 재방사하는 복사에너지가 미미하다. 복사에너지의 재 방사율은 대략 30% 수준이어서 가열소재의 보열효과를 높이는데 한계가 있다. 또 이러한 단열패널은 가열소재가 통과할 때마다 자체의 온도가 200℃에서 700℃까지 변화하기 때문에 열변형이 생기고, 쉽게 손상되는 문제도 있다.
본 발명의 일 측면은 이송되는 가열소재로부터 전달받은 복사에너지 대부분을 가열소재 쪽으로 신속히 반사시켜 가열소재의 보열효과를 향상시킬 수 있도록 하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비 및 보열방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 측면은 교체 등을 위해 반사패널의 장착과 분리를 용이하게 수행할 수 있고, 반사패널이 열에 의해 팽창하는 경우에도 평평한 반사면을 유지할 수 있도록 하는 압연 이송라인의 보열설비 및 보열방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 압연 이송라인을 따라 이송되는 가열소재의 외측을 복사에너지 방사율이 0.1 ~ 0.25 인 반사패널로 덮어서 상기 가열소재로부터 방사되는 복사에너지의 70% ~ 98%를 상기 가열소재 쪽으로 반사시킴으로써 상기 가열소재를 보열하는 압연 이송라인의 가열소재 보열방법이 제공될 수 있다.
상기 가열소재 보열방법은 상기 가열소재의 표면과 상기 반사패널의 반사면 사이의 이격거리를 200 ~ 400mm로 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 가열소재 보열방법에 따라 가열소재를 보열하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 압연 이송라인을 따라 이송되는 가열소재를 보열하는 반사패널 어셈블리를 포함하고, 상기 반사패널 어셈블리는 상기 가열소재 쪽으로 복사에너지를 반사시키며, 테두리에 보강부가 마련된 반사패널; 상기 반사패널을 지지하도록 보열설비의 프레임에 장착되는 지지유닛; 및 상기 반사패널의 보강부와 상기 지지유닛을 분리 가능하게 체결하는 체결부;를 포함하고, 상기 지지유닛은 상기 프레임에 고정되는 지지패널; 및 상기 지지패널의 둘레로부터 상기 보강부 쪽으로 연장되어 상기 보강부에 결합되며 상기 반사패널의 열팽창에 대응하여 탄성 변형되는 복수의 연결부;를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비가 제공될 수 있다.
상기 반사패널은 사각패널 형태로 마련되고, 상기 보강부는 상기 반사패널의 테두리로부터 상기 지지유닛의 연결부 쪽으로 절곡 연장된 제1절곡연장부와, 상기 제1절곡연장부의 단부로부터 상기 반사패널과 평행한 방향으로 내측을 향해 절곡 연장된 제2절곡연장부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 연결부는 상기 지지패널의 테두리로부터 상기 보강부 쪽으로 절곡 연장된 탄성변형부와, 상기 탄성변형부의 단부로부터 상기 반사패널과 평행한 방향으로 절곡 연장되며 상기 제2절곡연장부에 대응하여 결합되는 고정부를 포함할 수 있다.
상기 체결부는 상기 제2절곡연장부와 상기 고정부 중 하나에 마련된 슬라이딩 체결홈과, 상기 슬라이딩체결홈에 대응하여 결합되도록 상기 제2절곡연장부와 상기 고정부 중 나머지에 마련된 슬라이딩체결돌기를 포함할 수 있다.
상기 탄성변형부는 상기 반사패널의 반사면과 평행한 방향으로 길게 형성된 주름부를 포함할 수 있다.
상기 반사패널 어셈블리는 상기 제2절곡연장부와 상기 고정부 사이에 개재되는 단열부재를 더 포함할 수 있다.
상기 지지패널은 복수의 보강리브를 포함할 수 있다.
상기 지지유닛은 상기 지지패널과 상기 반사패널 사이 공간으로 냉각을 위한 기류가 순환할 수 있도록 하는 통기유로;를 더 포함할 수 있다.
상기 통기유로는 상기 복수의 연결부 사이에 마련되는 복수의 유입유로와, 상기 지지패널에 형성된 하나 이상의 배출유로를 포함할 수 있다.
상기 반사패널은 상기 보강부와의 경계부에 절곡에 의해 형성되며, 열팽창시 반사면의 중심부가 내곡면으로 변형될 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성변형부를 포함할 수 있다.
상기 반사패널은 알루미늄패널, 알루미늄합금패널, 반사면이 알루미늄인 패널 중 하나에 의해 마련될 수 있다.
상기 반사패널은 두께가 2 ~ 4mm일 수 있다.
상기 반사패널은 복사에너지 방사율이 0.1 ~ 0.25이고, 상기 가열소재로부터 방사되는 복사에너지의 70% ~ 98%를 상기 가열소재 쪽으로 반사시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 압연 이송라인을 따라 이송되는 가열소재를 보열하는 반사패널 어셈블리를 포함하고, 상기 반사패널 어셈블리는 상기 가열소재 쪽으로 복사에너지를 반사시키며, 테두리에 보강부가 마련된 반사패널; 상기 반사패널을 지지하도록 보열설비의 프레임에 장착되는 지지유닛; 및 상기 반사패널의 보강부와 상기 지지유닛을 분리 가능하게 체결하는 체결부;를 포함하고, 상기 지지유닛은 상기 반사패널의 냉각을 위해 측방으로부터 공기가 유입되어 상방으로 배출되는 통기유로;를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 압연 이송라인을 따라 이송되는 가열소재를 보열하는 반사패널 어셈블리를 포함하고, 상기 반사패널 어셈블리는 상기 가열소재 쪽으로 복사에너지를 반사시키며, 테두리에 보강부가 마련된 반사패널; 상기 반사패널을 지지하도록 보열설비의 프레임에 장착되는 지지유닛; 및 상기 반사패널의 보강부와 상기 지지유닛을 분리 가능하게 체결하는 체결부;를 포함하고, 상기 반사패널은 상기 보강부와의 경계부에 마련되며, 열팽창시 반사면의 중심부가 내곡면으로 변형될 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성변형부를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압연 이송라인의 가열소재 보열설비는 방사율이 낮은 반사패널이 가열소재로부터 방사되는 복사에너지의 대부분을 가열소재 쪽으로 신속히 반사시키기 때문에 종래보다 가열소재의 보열효과를 현저히 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압연 이송라인의 가열소재 보열설비는 반사패널의 장착과 분리가 용이하기 때문에 필요 시 반사패널을 쉽게 교체할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압연 이송라인의 가열소재 보열설비는 반사패널이 열에 의해 팽창하는 경우 지지유닛의 연결부가 함께 변형되면서 변형을 허용하기 때문에 반사패널이 열팽창하는 경우에도 늘 평평한 반사면을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 보열설비가 적용된 압연설비를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도로, 압연 이송라인에 설치된 보열설비를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보열설비의 반사패널 어셈블리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보열설비의 반사패널 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 보열설비의 반사패널 어셈블리의 분리상태 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 보열설비의 반사패널 어셈블리의 조립상태 단면도이다.
도 7은 도 6의 vii부분 상세도이다.
도 8은 도 6의 viii부분 상세도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 보열설비의 보열방법을 나타낸 개념도이다.
도 10은 복사에너지 방사율이 상호 다른 반사패널들을 보열설비에 설치한 상태에서 보열설비를 통과하여 이송된 가열소재의 온도를 측정한 시험결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 반사패널과 가열소재의 이격거리 변화에 따른 가열소재 보열효과를 측정한 그래프이다.
도 12는 반사패널의 두께 변화에 따른 가열소재의 보열효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 13은 반사패널의 두께 변화에 따른 반사패널의 온도변화를 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 보열설비가 적용된 압연설비를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 압연설비는 압연을 위한 소재를 가열하는 가열로(10), 가열로(10)에서 가열된 가열소재(20)를 압연하는 조압연기(30), 조압연을 거친 가열소재(20)를 압연하는 마무리압연기(40), 가열소재(20)를 가열로(10)로부터 조압연기(30)로 이송하고 또 조압연기(30)로부터 마무리압연기(40)로 이송하는 이송라인(50, 롤러테이블)을 포함한다.
보열설비(100)는 조압연기(30)와 마무리압연기(40) 사이 이송라인(50)에 설치될 수 있다. 보열설비(100)는 조압연기(30)를 거쳐 마무리압연기(50)로 이송되는 가열소재(20) 외측을 덮어 이송과정에서 가열소재(20)의 온도가 과도하게 하락하는 방지한다. 마무리압연기(40)로 진입하는 가열소재(20)의 온도 하락을 줄여 가열소재(20) 후단부 쪽 압연이 마무리압연기(40)에서 양호하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
여기서는 보열설비(100)가 조압연기(30)와 마무리압연기(40) 사이의 이송라인(50)에 설치된 경우를 설명하고 있으나, 보열설비(100)의 설치위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 보열설비(100)는 가열소재(20)의 온도 하락 방지를 위해 압연설비의 다른 위치에 설치될 수도 있다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도로, 압연 이송라인에 설치된 보열설비를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 보열설비(100)는 이송라인(50)의 양측에 각각 설치된 베이스프레임(101), 양측 베이스프레임(101) 위에 각각 설치된 측면프레임(102), 이송라인(50)의 상부에 설치되며 양측이 측면프레임(102)에 의해 지지되는 상부프레임(103)을 포함할 수 있다. 상부프레임(103)은 각 측면프레임(102)에 설치된 승강실린더(104)에 의해 상하방향으로 승강 가능하게 지지될 수 있다.
보열설비(100)는 이송되는 가열소재(20)로부터 방사되는 복사에너지를 다시 가열소재(20)로 반사시켜 가열소재(20)의 온도가 과도하게 하락하는 것을 방지하는 반사패널(210) 및 이 반사패널(210)을 지지하도록 보열설비(100)의 프레임에 장착되는 지지유닛(230)을 갖춘 복수의 반사패널 어셈블리(200)를 포함한다.
복수의 반사패널 어셈블리(200)는 반사패널(210)의 반사면이 이송라인(50)을 따라 이송되는 가열소재(20)의 상면, 측면, 하면에 각각 대면하여 위치할 수 있도록 상부프레임(103), 양쪽 측면프레임(102), 그리고 이송라인(50)의 롤러들(51) 사이에 설치될 수 있다. 상부프레임(103)에는 폭방향으로 3개의 반사패널 어셈블리(200)가 연이어 설치될 수 있다. 또 가열소재(20)가 이송되는 방향으로도 복수의 반사패널 어셈블리(200)가 연이어 설치될 수 있다.
이러한 보열설비(100)는 다수의 반사패널(210)이 이송되는 가열소재(20)의 주위를 포위하여 가열소재(20)를 보열한다. 반사패널들(210)은 가열소재(20)가 이송되는 이송라인(50) 전 구간을 덮도록 설치되거나 적어도 이송라인(50)의 일부구간을 덮도록 설치될 수 있다.
도 3의 반사패널 어셈블리의 조립상태 사시도이고, 도 4는 반사패널 어셈블리의 분해 사시도이다. 또 도 5는 반사패널 어셈블리가 분리된 상태의 단면도, 도 6은 반사패널 어셈블리가 조립된 상태의 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 실시 예에 따른 반사패널 어셈블리(200)는 이송되는 가열소재(20) 쪽으로 복사에너지를 반사시키며 테두리에 보강부(211)가 마련된 반사패널(210)과, 반사패널(210)을 지지하도록 보열설비(100)의 프레임에 장착되는 지지유닛(230)과, 반사패널(210)의 보강부(211)와 지지유닛(230)을 분리 가능하게 체결하는 체결부를 포함한다.
지지유닛(230)은 체결브래킷(231)에 의해 보열설비(100)의 프레임에 고정되는 평판형 지지패널(232), 지지패널(232)의 둘레로부터 반사패널(210)의 보강부(211) 쪽으로 연장되어 보강부(211)에 결합되며 반사패널(210)의 열팽창에 대응하여 탄성변형되는 복수의 연결부(233), 지지패널(232)과 반사패널(210) 사이의 공간으로 냉각을 위한 기류가 순환할 수 있도록 하는 통기유로를 포함할 수 있다.
반사패널(210)은 사각패널 형태로 마련될 수 있다. 반사패널(210)의 보강부(211)는 반사패널(210)의 테두리로부터 지지유닛(230)의 연결부(233) 쪽으로 절곡 연장된 제1절곡연장부(211a), 제1절곡연장부(211a)의 단부로부터 반사패널(210)과 평행한 방향으로 내측을 향해 절곡 연장된 제2절곡연장부(211b)를 포함한다.
지지유닛(230)에 마련되는 복수의 연결부(233)는 지지패널(232)의 테두리로부터 보강부(211) 쪽으로 절곡 연장된 탄성변형부(233a), 탄성변형부(233a)의 단부로부터 반사패널(210)의 반사면과 평행한 방향으로 절곡 연장되며 반사패널(210) 보강부(211)의 제2절곡연장부(211b)에 대응하여 결합되는 고정부(233b)를 구비한다.
체결부는 지지유닛(230)의 고정부(233b)에 마련된 슬라이딩 체결홈(241)과, 슬라이딩 체결홈(241)에 대응하여 결합되도록 반사패널 보강부(211)의 제2절곡연장부(211b)에 마련된 슬라이딩 체결돌기(242)를 포함할 수 있다. 여기서는 슬라이딩 체결홈(241)이 고정부(233b)에 마련되고, 슬라이딩 체결돌기(242)가 제2절곡연장부(211b)에 마련되는 경우를 제시하였으나, 이들의 위치는 반대일 수 있다. 슬라이딩 체결홈(241)이 제2절곡연장부(211b)에 마련되고 슬라이딩 체결돌기(242)가 고정부(233b)에 마련될 수도 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 반사패널(210)을 지지유닛(230)에 장착할 때는 복수의 슬라이딩 체결돌기(242)를 복수의 슬라이딩 체결홈(241)에 진입시킨 후 반사패널(210)을 슬라이딩 시킴으로써 복수의 슬라이딩 체결돌기(242)가 복수의 슬라이딩 체결홈(241)에 동시에 체결될 수 있다. 반사패널(210)을 지지유닛(230)으로부터 분리할 때도 반사패널(210)을 슬라이딩방식으로 밀어서 손쉽게 분리할 수 있다. 이처럼 본 실시 예의 보설설비는 반사패널(210)의 장착과 분리가 용이하기 때문에 필요 시 반사패널(210)을 쉽게 교체할 수 있다.
체결부는 도 4, 도 5, 도 7에 도시한 바와 같이, 반사패널(210)의 한쪽 보강부(211)에 직립하도록 절곡 형성된 지지턱(212)과, 지지턱(212)의 내면에 돌출하도록 마련된 체결돌기(213)를 포함할 수 있다. 체결돌기(213)는 지지유닛(230)의 연결부(233)에 형성된 슬라이딩 체결홈(241)에 탄성 변형에 의하여 걸림으로써 반사패널(210)의 안정된 체결을 유지할 수 있다.
본 실시 예에서는 반사패널(210)이 지지유닛(230)에 슬라이딩방식으로 체결되는 체결부를 제시하였으나, 체결부의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 체결부는 반사패널(210)과 지지유닛(230)을 체결하는 복수의 볼트로 구성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 지지유닛(230)의 지지패널(232) 내면에는 지지패널(232)의 보강을 위한 복수의 보강리브(235)가 설치될 수 있다. 도 4의 예는 바형태로 된 복수의 보강리브(235)가 지지패널(232) 내면에 용접 등에 의해 고정된 형태이나, 보강리브의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 보강리브는 지지패널(232)에 형성된 긴 홈형태일 수 있다.
반사패널(210)과 연결되는 복수의 연결부(233)는 반사패널(210)의 폭 방향으로 탄성변형되는 탄성변형부(233a)를 구비하므로 반사패널(210)이 열변형에 의해 폭이 증가할 때 변형을 허용할 수 있다. 따라서 복수의 연결부(233)는 반사패널(210)의 열변형에도 불구하고 반사패널(210)을 안정적으로 지지할 수 있고, 반사패널(210)의 뒤틀림을 방지해 반사패널(210)이 평평한 반사면을 유지하도록 할 수 있다.
탄성변형부(233a)는 반사패널(210)이 열변형될 때 쉽게 변형될 수 있도록 반사패널(210)의 반사면과 평행한 방향으로 길게 형성된 주름부(233c)를 포함할 수 있다.
도 5와 도 8을 참조하면, 반사패널(210)의 보강부(211)와 지지유닛(230)의 연결부(233) 사이, 즉 상호 결합되는 제2절곡연장부(211b)와 고정부(233b) 사이에는 반사패널(210)의 열이 지지유닛(230) 쪽으로 전달되는 것을 방지하는 단열부재(250)가 개재될 수 있다.
지지유닛(230)에 마련되는 통기유로는 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 연결부(233) 사이에 마련되는 복수의 유입유로(261)와, 지지패널(232)의 중앙부에 형성된 하나 이상의 배출유로(262)를 포함할 수 있다. 통기유로는 반사패널(210)이 가열될 때 대류현상에 의해 복수의 유입유로(261)로 통하여 반사패널(210)과 지지패널(232) 사이 공간으로 유입된 공기가 배출유로(262)로 배출되도록 한다. 따라서 반사패널(210)은 통기유로를 흐르는 공기에 의해 냉각되어 과열되지 않는다.
반사패널(210)은 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 보강부(211)와의 경계부에 마련된 탄성변형부(215)를 포함할 수 있다. 탄성변형부(215)는 절곡에 의해 형성되며 열팽창 시 반사면의 중심부가 내곡면으로 변형될 수 있도록 하는 탄성력을 제공한다. 따라서 반사패널(210)은 열에 의해 신장되더라도 반사면의 중심부가 내곡면을 유지해 가열소재(20)로부터 방사되는 복사에너지를 다시 가열소재(20) 쪽으로 반사시킬 수 있다. 가열소재(20)의 상부에 설치되는 반사패널(210)은 반사패널(210)의 열변형이 생기더라도 탄성변형부(215)가 제공하는 탄성력에 의해 중심부가 처지지 않으므로 제 성능을 발휘할 수 있다.
반사패널(210)은 도 9에 도시한 바와 같이, 가열소재(20)로부터 방사되는 복사에너지의 대부분을 다시 가열소재(20) 쪽으로 반사시킴으로써 가열소재(20)를 보열할 수 있다. 도 9의 예처럼 복사에너지 방사율이 0.1인 반사패널(210)은 가열소재(20)로부터 전달되는 100%의 복사에너지 중 대략 10%를 흡수하고, 대략 90%를 반사하여 가열소재 를 가열할 수 있다. 이러한 반사패널(110)은 복사에너지를 흡수하는 비율이 매우 낮고 반사하는 비율이 매우 높은 소재(복사에너지 방사율이 매우 낮은 소재)에 의해 마련될 수 있다.
참고로, 방사율(emissivity)은 물체가 외부 에너지를 흡수한 후 재 복사하는 에너지 비율을 말한다. 이론적으로 외부 에너지를 흡수한 후 100% 복사하고 표면 반사하지 않는 물체를 ‘Blackbody’라 하며, 이러한 물체의 방사율(ε)값은 ‘1’로 규정한다. 일반적인 물체들은 표면상태에 따라 방사율이 변하며, 방사율이 '1’보다 작다. 방사율이 낮다는 것은 반사율이 높다는 것을 의미한다.
본 실시 예에서 반사패널(210)은 복사에너지 방사율이 0.1 ~ 0.25인 소재로 마련될 수 있다. 이러한 반사패널(210)은 가열소재(20)로부터 방사되는 복사에너지의 70 ~ 98%를 가열소재(20)로 재 반사시킴으로써 가열소재(20)의 보열효과를 높여 줄 수 있다.
소재 방사율(ε) 소재 방사율(ε)
알루미늄 0.1 산화아연 0.1
알루미늄 합금 0.1 ~ 0.25 스테인레스(연마된) 0.1
위 표 1은 복사에너지의 방사율이 매우 낮아 복사에너지의 대부분을 반사시키는 소재들을 나타낸다. 본 실시 예의 반사패널(210)로는 이처럼 방사율이 낮은 알루미늄패널, 알루미늄합금패널, 반사면이 연마된 알루미늄패널, 산화아연패널, 스테인레스패널 등이 채용될 수 있다.
도 10은 복사에너지의 방사율이 상호 다른 반사패널들(210)을 압연 이송라인의 보열설비에 설치한 상태에서 보열설비를 통과하여 마무리압연공정으로 이송된 가열소재의 온도를 측정한 시험결과를 나타낸다. 시험은 보열설비(100)의 종료지점에 열감지센서를 설치하고, 가열소재(20) 선단부로부터 후단부까지의 온도변화를 측정하였다. 보열설비(100)를 통과하는 가열소재(20)의 길이는 70m이다.
도 10에서 시험 예1은 반사패널(210)이 두께 2mm, 방사율 0.1의 알루미늄패널인 경우, 시험 예2는 반사패널이 두께 2mm, 방사율 0.3의 알루미늄패널인 경우, 시험 예3은 반사패널이 두께 2mm, 방사율 0.5의 알루미늄패널인 경우이다. 시험 예4는 종래 보열설비에 적용된 반사패널로써 두께 1mm, 방사율 0.9의 인코넬패널인 경우이다. 시험 예1 ~ 4 모두 반사패널과 가열소재의 이격거리는 300mm를 유지하였다.
도 10의 그래프에서 A영역은 각 시험 예에서 가열소재(20)의 선단부 온도이고, B영역은 각 시험 예에서 가열소재(20)의 후단부의 온도이다. 즉 B영역은 가열소재(20) 선단부로부터 약 70m 떨어진 가열소재(20) 후단부의 온도이다. 보열설비(100) 종료지점의 열감지센서가 가열소재(20) 선단부의 온도를 측정하는 시점과 후단부의 온도를 측정하는 시점은 시간차가 존재하므로 시험 예 1 ~ 4 모두 가열소재의 후단부의 온도가 선단부에 비하여 하락한 상태임을 확인할 수 있다.
도 10의 시험 결과에 따르면, 시험 예 1 ~ 3은 시험 예 4(종래 반사패널을 적용)보다 높은 보열 효과가 있음을 확인할 수 있다. 즉 복사에너지의 방사율이 높고 반사율이 낮은 종래 반사패널을 채용한 시험 예 4보다, 복사에너지의 방사율이 낮고 반사율이 높은 시험 예 1 ~ 3이 높은 보열효과를 발휘하였다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 가열소재 후단부 온도는 시험 예1과 시험 예2가 시험 예4(종래 반사패널)에 비하여 10℃이상 높다.
이러한 시험결과는 가열소재(20)로부터 복사에너지를 흡수하였다가 가열소재의 후단부 쪽으로 방사하는 종래의 반사패널에 비하여, 가열소재(20)로부터 방사되는 복사에너지의 대부분을 신속하게 가열소재(20) 쪽으로 재 반사시키는 본 실시 예 반사패널이 가열소재(20) 보열에 현저히 유리함을 확인할 수 있다. 즉 본 실시 예처럼 가열소재(20)가 압연 이송라인(50)을 따라 이송되는 상황에서는 복사에너지의 대부분을 신속하게 가열소재(20) 쪽으로 재 반사시키는 방식이 보열에 유리하다.
반사패널(210)로는 방사율이 0.25 미만인 소재를 채용할 때 가열소재(20)로부터 방사되는 복사에너지의 70 %이상을 가열소재(20) 쪽으로 재 반사시킬 수 있었다. 이 경우 보열설비(100)를 통과한 가열소재(20) 후단부 온도는 도 10의 그래프에 나타낸 바와 같이, 약 977℃를 유지할 수 있었다. 반사패널(210)의 방사율이 0.25미만일 때 마무리압연공정으로 투입되는 가열소재(20)의 후단부 온도를 종래보다 약 10℃ 이상 높일 수 있었고, 이를 통해 마무리압연공정에서 양호한 압연을 구현할 수 있었다. 이를 고려하면 보열설비의 반사패널(110,120,130)로는 앞서 표 1에 제시한 소재들처럼 방사율 0.1 ~ 0.25 범위인 소재를 채택하는 것이 좋다.
도 11은 반사패널(210)과 가열소재(20)의 이격거리 변화에 따른 가열소재 보열효과를 측정한 그래프이다. 가열소재(20)의 온도를 측정하는 방식은 도 10의 예와 동일하다. 즉 보열설비(100)의 종료지점에 열감지센서를 설치하고, 보열설비를 통과한 길이 70m의 가열소재 선단부로부터 후단부까지의 온도변화를 측정하였다.
도 11에서 시험 예1은 반사패널(210)이 두께 2mm, 방사율 0.1, 높이(반사판 이격거리) 200mm의 알루미늄패널인 경우, 시험 예2는 반사패널이 두께 2mm, 방사율 0.1, 높이 300mm의 알루미늄패널인 경우, 시험 예3은 반사패널이 두께 2mm, 방사율이 0.1, 높이 400mm의 알루미늄패널인 경우이다. 시험 예4는 종래 보열설비에 적용된 반사패널로써 두께 1mm, 방사율 0.9, 높이 300mm의 인코넬패널인 경우이다.
도 11에서 시험 예 1 ~ 3의 결과에 따르면, 보열설비(100)에 동일한 반사패널을 설치하더라도 반사패널을 가열소재(20)에 근접시킬수록 보열 효과가 상승함을 확인할 수 있다. 다만, 시험 예 4의 종래 반사패널은 방사율이 높기 때문에 시험 예 3보다 이격거리가 작음에도 보열 효과가 떨어진다.
도 11에 따르면, 반사패널(210)은 가열소재(20)에 근접시킬 때 보열효과를 높일 수 있다. 하지만, 가열소재(20)와 반사패널의 이격거리는 이송되는 가열소재의 불규칙 거동을 고려할 때 대략 200mm 이상으로 하는 것이 좋다. 이격거리 200미만은 반사패널(210)이 이송되는 가열소재(20)와 충돌할 가능성이 크기 때문에 바람직하지 않다. 가열소재(20)와 반사패널(210)의 이격거리를 400mm 이상으로 할 경우에는 보열효과가 떨어져 가열소재(20)의 후단부 온도가 너무 낮아지기 때문에 후속 압연공정에 유리하지 않다. 결국, 가열소재(20)와 반사패널(110,120,130)의 이격거리는 200 ~ 400mm로 설정하는 것이 좋다.
도 12는 반사패널(210)의 두께 변화에 따른 가열소재(20)의 보열효과를 비교하여 나타낸 그래프이다. 도 12에서 시험 예1은 반사패널(210)이 두께 1mm, 방사율 0.1, 높이(반사판 이격거리) 300mm의 알루미늄패널인 경우, 시험 예2는 반사패널이 두께 2mm, 방사율 0.1, 높이 300mm의 알루미늄패널인 경우, 시험 예3은 반사패널이 두께 3mm, 방사율이 0.1, 높이 300mm의 알루미늄패널인 경우이다. 각 시험 예는 반사패널의 두께를 제외한 다른 조건들을 동일하게 하였다.
도 12의 시험결과에 따르면, 시험 예1 ~ 3 모두 가열소재(20)의 보열효과는 대등한 것으로 확인되었다. 도 12에서 선도는 시험 예 1 내지 3이 겹친 상태로 표현된 것이다. 즉 방사율이 낮은 반사패널의 경우, 두께의 변화는 보열에 미치는 영향이 크지 않은 것으로 확인되었다.
도 13은 반사패널(210)의 두께 변화에 따른 반사패널(210)의 온도변화를 비교하여 나타낸 그래프이다. 시험은 시차를 두고 복수의 가열소재(20)가 보열설비(100)를 통과할 때 반사패널(210)의 온도변화를 측정하였다.
도 13에서 시험 예1은 반사패널(210)이 두께 1mm, 방사율 0.5, 높이(반사판 이격거리) 400mm의 알루미늄패널인 경우, 시험 예2는 반사패널이 두께 2mm, 방사율 0.5, 높이 400mm의 알루미늄패널인 경우, 시험 예3은 반사패널이 두께 3mm, 방사율이 0.5, 높이 400mm의 알루미늄패널인 경우이다. 각 시험 예는 반사패널의 두께를 제외한 다른 조건들을 동일하게 하였다. 한편, 도 13의 시험에서는 반사패널(210)의 온도변화를 시험하기 위한 것이므로 각 반사패널의 모두 방사율 0.5인 알루미늄패널을 채택하였다.
도 13의 시험 결과에 따르면, 상대적으로 두께가 두꺼운 시험 예 3은 온도의 상승이 크지 않은 반면, 상대적으로 두께가 얇은 시험 예 1은 반사패널의 온도가 500℃까지 상승하였다. 물론, 도 13의 시험에서는 방사율이 다소 높은 소재를 채택하기는 하였으나, 반사패널의 두께가 너무 얇은 면 자체 온도 상승으로 보열효과가 떨어질 수 있고, 열에 취약한 것으로 확인되었다.
알루미늄패널의 경우 용융점(660℃)이 낮기 때문에 두께를 1mm 이하로 할 경우 열에 의해 손상될 수 있다. 그렇다 하여 반사패널의 두께를 너무 두껍게 하는 것도 좋지 않다. 반사패널이 두꺼우면, 재료비의 상승 뿐 아니라, 설비가 무거워져 취급이 어려울 수 있기 때문이다. 시험에 따르면, 반사패널(210)의 소재가 방사율 0.25 미만의 알루미늄소재인 경우, 두께는 2 ~ 4mm정도가 적당한 것으로 확인되었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 압연 이송라인(50)의 가열소재 보열방법은 이송라인(50)을 따라 이송되는 가열소재(20)의 외측을 복사에너지 방사율이 낮은 반사패널(210)로 덮어서 가열소재(20)로부터 방사되는 복사에너지의 대부분을 가열소재(20) 쪽으로 신속히 반사시키기 때문에 종래보다 가열소재(20)의 보열효과를 높일 수 있다.

Claims (23)

  1. 압연 이송라인을 따라 이송되는 가열소재의 외측을 복사에너지 방사율이 0.1 ~ 0.25 인 반사패널로 덮어서 상기 가열소재로부터 방사되는 복사에너지의 70% ~ 98%를 상기 가열소재 쪽으로 반사시킴으로써 상기 가열소재를 보열하는 압연 이송라인의 가열소재 보열방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열소재의 표면과 상기 반사패널의 반사면 사이의 이격거리를 200 ~ 400mm로 유지하는 압연 이송라인의 가열소재 보열방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사패널로는 알루미늄패널, 알루미늄합금패널, 상기 반사면이 연마된 알루미늄패널, 산화아연패널 중 하나를 이용하는 압연 이송라인의 가열소재 보열방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반사패널로는 두께가 2 ~ 4mm인 패널을 이용하는 압연 이송라인의 가열소재 보열방법.
  5. 제1항의 가열소재 보열방법에 따라 가열소재를 보열하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  6. 압연 이송라인을 따라 이송되는 가열소재를 보열하는 반사패널 어셈블리를 포함하고,
    상기 반사패널 어셈블리는,
    상기 가열소재 쪽으로 복사에너지를 반사시키며, 테두리에 보강부가 마련된 반사패널;
    상기 반사패널을 지지하도록 보열설비의 프레임에 장착되는 지지유닛; 및
    상기 반사패널의 보강부와 상기 지지유닛을 분리 가능하게 체결하는 체결부;를 포함하고,
    상기 지지유닛은,
    상기 프레임에 고정되는 지지패널; 및
    상기 지지패널의 둘레로부터 상기 보강부 쪽으로 연장되어 상기 보강부에 결합되며 상기 반사패널의 열팽창에 대응하여 탄성 변형되는 복수의 연결부;를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반사패널은 사각패널 형태로 마련되고,
    상기 보강부는 상기 반사패널의 테두리로부터 상기 지지유닛의 연결부 쪽으로 절곡 연장된 제1절곡연장부와, 상기 제1절곡연장부의 단부로부터 상기 반사패널과 평행한 방향으로 내측을 향해 절곡 연장된 제2절곡연장부를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 연결부는 상기 지지패널의 테두리로부터 상기 보강부 쪽으로 절곡 연장된 탄성변형부와, 상기 탄성변형부의 단부로부터 상기 반사패널과 평행한 방향으로 절곡 연장되며 상기 제2절곡연장부에 대응하여 결합되는 고정부를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 제2절곡연장부와 상기 고정부 중 하나에 마련된 슬라이딩 체결홈과, 상기 슬라이딩체결홈에 대응하여 결합되도록 상기 제2절곡연장부와 상기 고정부 중 나머지에 마련된 슬라이딩체결돌기를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 탄성변형부는 상기 반사패널의 반사면과 평행한 방향으로 길게 형성된 주름부를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2절곡연장부와 상기 고정부 사이에 개재되는 단열부재를 더 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 지지패널은 복수의 보강리브를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 지지유닛은 상기 지지패널과 상기 반사패널 사이 공간으로 냉각을 위한 기류가 순환할 수 있도록 하는 통기유로;를 더 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 통기유로는 상기 복수의 연결부 사이에 마련되는 복수의 유입유로와, 상기 지지패널에 형성된 하나 이상의 배출유로를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 반사패널은 상기 보강부와의 경계부에 절곡에 의해 형성되며, 열팽창시 반사면의 중심부가 내곡면으로 변형될 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성변형부를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 반사패널은 알루미늄패널, 알루미늄합금패널, 반사면이 알루미늄인 패널 중 하나에 의해 마련되는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 반사패널은 두께가 2 ~ 4mm인 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 반사패널은 복사에너지 방사율이 0.1 ~ 0.25이고, 상기 가열소재로부터 방사되는 복사에너지의 70% ~ 98%를 상기 가열소재 쪽으로 반사시키는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  19. 압연 이송라인을 따라 이송되는 가열소재를 보열하는 반사패널 어셈블리를 포함하고,
    상기 반사패널 어셈블리는,
    상기 가열소재 쪽으로 복사에너지를 반사시키며, 테두리에 보강부가 마련된 반사패널;
    상기 반사패널을 지지하도록 보열설비의 프레임에 장착되는 지지유닛; 및
    상기 반사패널의 보강부와 상기 지지유닛을 분리 가능하게 체결하는 체결부;를 포함하고,
    상기 지지유닛은 상기 반사패널의 냉각을 위해 측방으로부터 공기가 유입되어 상방으로 배출되는 통기유로;를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  20. 압연 이송라인을 따라 이송되는 가열소재를 보열하는 반사패널 어셈블리를 포함하고,
    상기 반사패널 어셈블리는,
    상기 가열소재 쪽으로 복사에너지를 반사시키며, 테두리에 보강부가 마련된 반사패널;
    상기 반사패널을 지지하도록 보열설비의 프레임에 장착되는 지지유닛; 및
    상기 반사패널의 보강부와 상기 지지유닛을 분리 가능하게 체결하는 체결부;를 포함하고,
    상기 반사패널은 상기 보강부와의 경계부에 마련되며, 열팽창시 반사면의 중심부가 내곡면으로 변형될 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성변형부를 포함하는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 반사패널은 알루미늄패널, 알루미늄합금패널, 반사면이 알루미늄인 패널 중 하나에 의해 마련되는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 반사패널은 두께가 2 ~ 4mm인 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 반사패널은 복사에너지 방사율이 0.1 ~ 0.25이고, 상기 가열소재로부터 방사되는 복사에너지의 70% ~ 98%를 상기 가열소재 쪽으로 반사시키는 압연 이송라인의 가열소재 보열설비.
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