KR100288658B1 - 스텐레스 와이어 표면 세척장치 및 세척방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스텐레스 와이어를 코일화 하지 않고 통상적으로 스텐레스 와이어 신선 공정설비는 그대로 유지하면서 세척작업을 가능케 하여 연속 제품 생산을 하도록 하는 세척장치로서 고품질의 제품을 경제적으로 대량 생산 할 수 있으며, 또한 세척조를 밀폐형으로 개발함과 아울러 고 순도의 세척액을 재생 사용함으로써 세척액 사용량의 감소를 통한 생산단가 절감과 가스 및 증기에 의한 작업 오염 환경을 획기적으로 개선할 수 있는 방법을 제공하는 것으로

하단에 가열장치(3)를 내장시키고 찌꺼기 배수로(4)를 만든 본체(1) 내부에 찌꺼기 배수로(5)가 있는 내부통(2) 양쪽으로 세척액(20) 유입 공간(11)(12)을 형성하여 본체(1)의 상단부의 내 둘레에는 냉각코일(6)을 설치하며, 내부통(2)에는 다수의 유입구(7) 및 유출구(8)의 상 하단에 위치하도록 초음파장치(9)(10)를 설치하고 본체(1)의 외부 일측 입구에는 다수개의 노즐(13)을 결합한 풍압관(14)과 와이어 유입안내관(15)을 형성하고 타측 출구의 배출안내관(16)에 다수개의 노즐(13)을 결합한 풍압관(14a)을 일체로 하여 각각의 풍압관(14)(14a)양측으로는 에어유입 호오스(17)를 장치하였고 본체(1) 상단에는 밀폐형 덮개(18)를 덮어서 된 것을 특징으로 하는 것임.

Description

스텐레스 와이어 표면 세척장치 및 세척방법{STAINLESS WIRE'S SURFACE REFINING DEVICE & ITSPRINCIPAL}

본 발명은 스텐레스 와이어 표면 세척장치 및 세척방법에 관한 것이다.

보다 상세하게는 인발 작업으로 뽑아진 스텐레스 와이어에 있어서, 스텐레스 와이어의 변형을 방지하고자 처리하는 변형 응력제거를 위한 열처리(1100℃)시 얼룩 등과 같은 불량의 원인이 되는 수지(RESIN) 및 윤활제 등과 같은 표면 소착물질의 연속제거 및 완벽한 세척을 통한 고품질의 제품 생산이 가능하도록 한 것이다.

종래 많이 사용하고 있는 일반적인 스텐레스 와이어의 신선(新線)공정은 스텐레스 와이어 로드, 수지 코팅(RESIN COATING(비닐계)), 1차신선(윤활제 속) → 탈지, 열처리(1100℃), 수지 코팅(RESIN COATING(비닐계)), 2차신선(윤활제 속) → 탈지, 열처리(1100℃), 3차신선(윤활제 속), 포장과 같은 몇 단계의 공정을 거쳐 용도에 맞는 제품을 생산한다.

이러한 생산 과정 중 스텐레스 와이어의 신선(新線) 공정 시 신선을 용이하게 뽑아내기 위하여 스텐레스 와이어 표면에 수지 코팅(RESIN COATING(비닐계))을 하여 윤활제 속에서 다이스를 통한 인발 작업으로 신선을 뽑아낸다.

이때, 스텐레스 와이어의 감면율(축소율)에 따라 극심한 변형이 일어나면서 마찰열(200~250℃)에 의하여 스텐레스 와이어 표면에 수지 및 윤활제가 묻어 있게된다.

상기의 수지 및 윤활제 물질이 와이어 표면에 묻어 있을 경우 스텐레스 와이어 변형 응력 제거 열처리(1100℃)공정시 얼룩등과 같은 불량제품의 원인이 되므로 세척을 통하여 제거해야만 한다.

그러나 일반적인 기존의 세척방식은 도 1처럼 3조식 침적방식으로 각 신선공정을 통해 제조된 스텐레스 와이어를 일정량(통상적으로 약500㎏)씩 나누어 코일화하고 이것을 다시 호이스트(HOIST)에 달아 수동으로 세척조, 헹굼조, 증기조를 각각 거쳐 세척하는 방식이다.

상기와 같은 기존의 수동 3조식 세척방식은 세척조의 일반적인 크기(1500mm×5000mm×3000mm)와, 수동으로 진행하는 작업방법, 세척액의 정확한 사용량 조절등과 함께 제품의 품질등 모든 부분에 있어서 문제점을 가지고 있다.

종래의 세척 방법을 좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 원형으로 수백 가닥이 밀착되게 감아 코일화된 신선 스텐레스 와이어(35)를 호이스트(30)에 메달아 세척약이 담긴 1조의 세척조(31)에 약 20분 정도 담겨둔다.

이때 세척조(31)에 담겨진 약품이 코일화된 와이어의 표면에 골고루 묻어야 하나 수백 가닥으로 밀착된 와이어에 골고루 묻지 못하는 실정이다.

1조 세척조(31)에서의 작업이 끝나면 호이스트(30)를 세척조(31)에서 올려 다음 단계인 2조 상온조(32)에 다시 넣어 약 10분 정도 담아둔다. 이공정은 세척조(31)에서 가열된 열과 함께 약품을 헹궈 준다.

그 다음 다시 호이스트(30)를 올려 마지막 공정인 3조 증기조(33)로 이동한다.

증기조(33)에서는 스텐레스 와이어(35)를 호이스트(30)로 위로 올려 수면과 떨어지게 하여 증기조(33)에서 올라오는 증기로서 약 30분정도 스텐레스 와이어(35)를 건조시켜 세척작업을 완료한다.

이러한 종래의 세척방법에 있어서 문제점으로는 신선 스텐레스 와이어가 수백 가닥으로 밀착되어 코일화된 관계로 약품의 침투가 용이하지 않고 이로 인해 표면이 불균일 한 세척이 되며, 코일화된 스텐레스 와이어의 사이사이 틈새에 약액이 묻어 있어 전량 수입되는 세척액(PCE)의 소모량이 많다.

또한, 작업상에 있어 세척조의 구조가 1조에서 3조까지 연속적으로 만들어져야 하므로 넓은 세척조로 인해 세척조 설치공간이 많이 소요되며 통상적으로 약500 kg의 스텐레스 와이어의 작업 공정의 소요 시간이 약 1시간정도 소요되며 여기에는 한 명 이상의 작업자가 항상 대기하고 있어야 한다.

그리고 스텐레스 와이어 코일은 소량화 하여 단위 생산함에 따라 생산성이 낮고, 잦은 교체 작업으로 인해 생산성이 저하된다.

이로 인해 자동 제품 생산이 불가능하며 세척액의 순도 관리도 어렵고 노화폐액이 많아 유지비 지출이 많다는 문제점을 안고 있다.

더욱더 큰 문제점으로는 세척액으로 사용되는 폴리클로에틸렌(PCE)은 오존(O₃)층 파괴 물질로서 자연환경을 요염 시킬 뿐아니라 작업자의 건강에도 피해를 줄 수 있는 밀접한 연관성을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 방법의 문제점을 개선한 것으로, 스텐레스 와이어를 코일화 하지 않고 통상적으로 스텐레스 와이어 신선 공정설비는 그대로 유지하면서 세척작업을 가능케 하여 연속 제품 생산을 하도록 하는 세척장치로서 고품질의 제품을 경제적으로 대량 생산 할 수 있으며, 또한 세척조를 밀폐형으로 개발함과 아울러 고 순도의 세척액을 재생 사용함으로써 세척액 사용량의 감소를 통한 생산단가 절감과 가스 및 증기에 의한 작업 오염 환경을 획기적으로 개선할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 세척제 속에서 초음파를 이용한 와이어의 세척부와 상기의 세척부에서 사용하는 세척액의 증발방지를 위해 밀폐형으로 만든 세척장치를 통해 스텐레스 와이어를 세척하도록 한 것으로 이를 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 세척작업공정 계통도

도 2는 본 발명의 세척장치를 설치한 계통도

도 3은 본 발명의 설치 사용상태 실시 단면도

도 4는 본 발명의 일부 절취 사시도

도 5는 본 발명의 측면 단면도

도 6은 본 발명의 정면도

도 7은 본 발명의 평면도

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 본체 2: 내부통

3: 가열장치 4, 5: 찌꺼기 배수로

6: 냉각코일 7: 유입구

8: 유출구 9, 10: 초음파장치

11, 12: 유입공간 13: 노즐

14, 14a: 풍압관 15: 유입안내관

16: 배출안내관 17: 에어유입 호오스

18: 밀폐형 덮개

도 4는 본 발명에 따라 제조된 스텐레스 와이어 세척장치(A)의 사시도로서, 하단부에 다수개의 가열장치(3)를 내장시키고 찌꺼기 배수로(4)를 만든 본체(1) 내부에 찌꺼기 배수로(5)가 있는 내부통(2) 양쪽으로 세척액(20) 회수공간(11)(12)을 형성하며, 본체(1)의 상단부의 내 둘레에는 냉각코일(6)을 설치한다.

본체 하단부의 가열장치(3)는 세척액(20)을 데워주는 것으로 전기, 스팀(STEAM), 열매체유 및 이들의 혼합장치를 각 용도에 알맞게 사용 할 수 있고 본체(1) 상단부의 냉각코일(6)은 증발되는 세척액(20) 증기를 냉각하여 액화시켜 아래로 회수되도록 하여 세척액의 증발을 방지하기 위함이다.

내부통(2)에는 다수의 유입구(7) 및 유출구(8)의 상 하단에 위치하도록 초음파장치(9)(10)를 설치하며 본체(1)의 외부 일측 입구에는 다수개의 노즐(13)을 결합한 풍압관(14)과 와이어 유입안내관(15)을 형성하고 타측 출구의 배출안내관(16)에도 다수개의 노즐(13)을 결합한 풍압관(14a)을 일체로 하였다.

상기의 스텐레스 와이어 배출안내관(16)에 일체화한 풍압관(14a)에는 양 끝단으로 에어유입 호오스(17)를 장치하여 외부에서 에어를 공급되게 하여 에어(AIR)를 불어 세척액(20)이 스텐레스 와이어 표면에서 떨어지게 함과 동시에 강제로 건조되게 한다.

이의 본체(1) 상단에는 밀폐형 덮게(18)를 덮어 세척액의 비점이 낮아 비교적 100℃정도의 낮은 온도에서도 대기중 으로 증발되는 세척액 증기를 대기중으로 비산 됨을 방지하도록 한 것이다.

이와 같이된 본 발명의 세척장치(A)를 사용코자 하면 도2처럼 종래의 스텐레스 와이어(35)의 신선 공정(40)과 열처리 공정(41) 사이의 공간 면에 설치한다.

설치된 세척장치의 본체(1) 하단부의 찌꺼기 배수로(4)는 배관파이프(45)를 통해 슬러지 제거장치(51) → 재생기(52) → 분리수거장치(53)으로 이동되는 재생장치부(B)에 설치하며 재생장치부(B)에서는 본체(1)의 내부통(2)과 직접 연결되게 한다.

또한 세척액(20)이 담겨지는 본체(1)의 하단부분에서도 배관파이프(45)를 내부통(2) 상단부분으로 연결하되 순환펌프(54)로서 세척액(20)을 순환시켜 준다.

이와 같이 설치된 상태에서 스텐레스 와이어(35)를 세척하고자 하면, 도3처럼 먼저 신선공정(40)으로 뽑아지는 각각의 스텐레스 와이어(35)를 본체(1) 일측의 유입안내관(15)의 노즐(13)을 통과시키고, 다시 내부통(2)으로 유입 상, 하 초음파장치(9)(10) 사이를 통과하여 배출안내관(16)과 풍압관(14a)을 거쳐 노즐(13)을 통해 외부로 노출되어 도 2처럼 열처리공정(41) → 냉각공정(42)후 코일화 공정으로 진행된다.

이렇게 진행하는 과정에서 본체(1) 하단의 가열장치(3)를 가열하여 내부통(2)의 세척액(20)과 같은 온도로 맞춘 상태에서 내부통(2)내의 초음파장치 (9)(10)를 가동시킨다.

이 초음파장치(9)(10)는 약 1200W 용량크기를 사용한다.

가열장치(3)에 의해 세척액(20)이 가열된 상태에서 초음파장치(9)(10) 사이로 스텐레스 와이어(35)가 통과하면 표면에 소착되어 있는 수지 및 윤활제를 세척, 분리 제거하는 기능을 가지며 또한 초음파 장치(9)(10)는 고주파대의 초음파가 가지는 가공성을 이용하여 와이어 신선(新線)시에 스텐레스 와이어(35) 표면에 발생하기 쉬운 바리 등을 제거한다.

이와 같이 스텐레스 와이어(35)가 초음파장치(9)(10)를 통과하며 진행되는 과정에서 제거되는 수지, 윤활제 및 바리 등 은 내부통(2) 하단에 있는 찌꺼기 배수로(5)에 모여진다.

스텐레스 와이어(35)가 세척되는 과정에서 내부통(2)에서 흘러나오는 세척제(20)는 본체(1)와 내부통(2) 사이에 형성된 회수공간(11)(12)으로 유입되어 본체(1) 내부 아래로 모여진다.

이러한 진행과정에 있어 본체(1) 외측의 순환펌프(54)를 통해 하단에 모여 있는 세척액(20)은 주기적으로 내부통(2) 내로 세척액(20)을 공급하여 주므로 내부통(2)에는 항상 일정한 세척액 수위를 유지한다.

상기와 같이 스텐레스 와이어(35)를 세척하기 위해 세척액(20)에 열을 가할때 발생하는 증기는 밀폐형 덮개(18)에 의해 외부로 발산되는 것을 방지하여 줌과 동시에 본체(1) 상단에 모여지는 증기는 상단의 냉각코일(6)에 의해 냉각 액화되어 본체(1) 내부 하단으로 떨어진다.

이와 같이 스텐레스 와이어(35)가 세척되면서 발생하는 바리와 같은 불순물에 의해 세척액이 혼탁해지면 본체(1) 하단에 형성된 찌꺼기 배수로(4)에서 재생장치부(A)의 슬러지제거장치(51)로 유입시켜 슬러지를 제거한다.

다음 단계인 재생기(52)에서는 유입되는 세척액을 증발시켜 세척액을 액화 한다.

이때 대기중에 존재하는 수분이 동시에 액화되어 세척액(20)에 혼입 되는데 이 단계에서 수분을 제거하지 않으면 세척액이 노화되므로 이를 방지하기 위하여 세척액(20)과 물을 분리시켜야 히는데 이를 분리하기 위해 유수분리장치(53)를 통해 세척액(20)과 물을 분리한다.

유수분리장치(53)는 세척성을 높이기 위하여 세척액 가열시 발생하는 증기를 냉각하여 액화시켰을 때, 또 재생기(52)에서 세척액을 증발시킨 액을 액화할 때 대기 중에 존재하는 수분이 동시에 액화되어 세척액(20)에 혼입 되는 것을 제거하기 위한 장치이다.

이러한 순환 및 재생방법으로 세척액(20)의 노화를 방지하여 오랫동안 사용할 수 있도록 하였다.

이와 같이 초음파장치(9)(10)를 지난 스텐레스 와이어(35)는 다시 내부통(2)에서 배출안내관(16)의 풍압관(14a) 노즐(13)로 이동하면 일정 압의 풍압장치에서 불어주는 에어가 에어 유입호오스(17)를 통해 유입되면 초음파장치(9)(10)에서 세척후 제품 표면에 묻어 나오는 세척액(20)을 에어로 강제적으로 불어주어 연속적으로 건조하면서 외부로 뽑아져 다음 단계인 열처리공정(41)으로 이동하여 열처리제품 코일화 작업공정(43)을 하게 되는 것이다.

상기와 같이 입구측 풍압관(14)에서 출구측 풍압관(14a)으로 진행하는 스텐레스 와이어의 세척작업에 소요되는 시간은 약 5∼10분 정도로 작업시간이 종래에 비하여 많이 단축된다.

이와 같이 풍압관(14a)에서는 제품 표면의 세척액을 연속적으로 건조하는 기능을 하며 제품생산의 다음 단계인 열처리 시 불완전한 건조로 인한 얼룩 발생등의 제품 불량 원인을 완전 제거하고 세척액이 대기중으로 비산하는 것을 방지하기 위함이다.

그리고 슬러지(sullage)제거장치(51)는 세척액 및 윤활제, 바리등의 비중 차이 및 레올로지를 이용하여 불순물들을 연속적으로 제거하여 재생되는 세척액(20)의 순도를 높여 원활한 세척이 이루어지도록 돕는 역할과 기능을 가지고 있다.

이의 재생장치부(B)에 있어 세척액 재생순환장치는 재생순환펌프 및 부속재생장치를 이용하여 사용된 세척액을 순환시키면서 99.8%이상의 고순도 세척액을 재사용 할 수 있게 하는 기능을 가지며 밀폐형으로 세척제량을 대폭 줄일 수 있다.

또한 슬러지(sullage) 제거장치(B)에서 제거되지 않은 미세한 오염물을 제거하는 기능을 가지고 있다.

상기와 같은 기능들을 가진 본 발명을 기존의 와이어 생산 공정속에 적용하면 신선된 와이어를 한 가닥씩 세척하므로 균일 세척이 일어나 부분적인 불량이 생기지 않고 세척을 위하여 소량(≒500kg)씩 나누어 코일화 할 필요가 없으므로 생산성을 높일 수가 있으며 세척 공정 관리에 별도의 인원을 배치할 필요가 없을 뿐만 아니라 코일을 대형화 할 수 있어 공정 개선에 따른 공수를 줄일 수가 있고, 수동작업을 자동화 할 수 있다.

이와 같이된 본 발명은 세척기가 기존 3조식 세척기가 차지하는 면적(1500 × 5000 × 3000)보다 훨씬 소형(1300× 1500× 1200)이기 때문에 설치 장소를 많이 차지하지 않아 공장을 효율적으로 사용할 수가 있으며 밀폐형으로 제작되어 내부에서 재생순환을 하므로 고순도(99.8%)의 세척액을 연속 사용할 수가 있다.

특히 전량 수입되는 세척액인 폴리클로에틸렌(PCE)의 소모량을 기존의 60%이상 대폭 줄여 제품 세척에 들어가는 공정단가를 기존의 ⅓로 줄일 수 가 있을 뿐만 아니라 밀폐형 세척기이므로 대기중에 세척제가 비산되지 않아 작업 환경이 개선된다.

이와 더불어 기존의 3조식 세척방식에 의한 제품생산에 비교하여 세척품질 및 모든 면에서 탁월한 장점을 가지는 제품을 생산 할 수 있고, 다양한 형태의 연속형 제품 생산물의 세척에 적용 할 수 있을 뿐만 아니라 세척장치를 자동화함에 따른 공정수의 감소에 의한 운영 경비를 절감 할 수 있는 효과가 있는 월등히 향상되고 가스 및 증기 발생이 없어 작업 환경이 대폭 개선되었으며 기계의 소형화로 작업 공간의 확대와 제품 품질의 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (6)

1. 하단부에 다수개의 가열장치(3)를 내장시키고 찌꺼기 배수로(4)를 만든 본체(1) 내부에 찌꺼기 배수로(5)가 있는 내부통(2) 양쪽으로 세척액(20) 유입 공간(11)(12)을 형성하며 본체(1)의 상단부의 내 둘레에는 냉각코일(6)을 설치하며, 내부통(2)에는 다수의 유입구(7) 및 유출구(8)의 상 하단에 위치하도록 초음파장치(9)(10)를 설치하고 본체(1)의 외부 일측 입구에는 다수개의 노즐(13)을 결합한 풍압관(14)과 와이어 유입안내관(15)을 형성하고 타측 출구의 배출안내관(16)에 다수개의 노즐(13)을 결합한 풍압관(14a)을 일체로 하여 각각의 풍압관(14)(14a)양측으로는 에어유입 호오스(17)를 연결하며 본체(1) 상단에는 밀폐형 덮개(18)를 덮어서 된 것을 특징으로 하는 스텐레스 와이어 표면 세척장치.
2. 신선 공정으로 뽑아지는 여러 가닥의 스텐레스 와이어를 본체(1) 입구에 구비된 유입안내관(15)의 노즐(13)을 통하여 진행시키므로서 내부통(2)의 초음파장치(9)(10)에 의해 초음파 세척하고, 상기 스텐레스 와이어는 연속적으로 배출안내관(16)과 풍압관(14a)의 노즐(13)로 배출하며, 상기의 과정에서 풍압관(14a)과 배출안내관(16)을 통해 에어를 강제로 공급하므로서 스텐레스 와이어의 표면에 묻어 나오는 세척액을 제거하여 회수함과 동시에 건조시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 스텐레스 와이어 표면 세척방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가열장치(3)는 전기히터, 스팀, 열매체유 및 이들의 혼합장치로부터 각각의 용도에 알맞게 선택하여 사용 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 스텐레스 와이어 표면 세척장치.
4. 제 1항에 있어서, 스텐레스 와이어는 유입구(7)와 유출구(8)의 풍압관(14)(14a) 부분에 공기압 1㎏/㎠ 내지 5㎏/㎠의 범위를 가지는 에어를 공급하므로서 제품 표면의 세척액을 완전 건조시키는 것을 특징으로 하는 스텐레스 와이어 표면 세척장치.
5. 제 2항에 있어서, 폴리클로에틸렌(PCE) 세척액의 온도를 60℃ 내지 80℃의 범위가 되도록 온도가 조절되게 한 것을 특징으로 하는 스텐레스 와이어 표면 세척방법.
6. 제 2항에 있어서, 스텐레스 와이어의 세척과 건조, 열처리시 여러 가닥을 동시에 직선적으로 세척장치(A)를 통과하면서 연속적으로 작업이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 스텐레스 와이어 표면 세척방법.