KR100646156B1 - 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치 - Google Patents

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이상석
조소곤
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조소곤
이상석
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Abstract

본 발명은 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치에 관한 것으로서, 그 구성은, 상기 쿨링베드의 일측에 마련되어, 다수의 에어노즐이 구비되며, 상기 에어노즐을 통하여 냉기가 분사되는 노즐부재; 상기 노즐부재에 연결되어, 상기 노즐부재로 냉기를 공급하는 적어도 하나 이상의 냉기공급라인; 상기 냉기공급라인에 냉기 배출구가 연결되며, 압축공기를 공급받아 상기 압축공기를 회전시켜 냉,온기로 분리 배출하는 보텍스 튜브; 상기 보텍스 튜브에 연결되어, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 공기 압축기; 및 상기 보텍스 튜브의 온기 출구와 연결되어, 온기를 외부로 배출하는 온기배출라인;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치의 효율적인 설계가 가능하므로 쿨링베드의 필요 면적을 현저히 줄일 수 있고 생산공정시간을 단축시킬 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치{Cooling equipment cooling bed used rolling mill facility}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치를 개략적으로 도시한 개념도.
도 2는 도 1의 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치를 다른 방향에서 도시한 도면.
도 3은 도 1의 보텍스 튜브를 확대하여 도시한 단면도.
도 4는 도 3의 스크롤판을 확대하여 도시한 도면.
도 5는 도 3의 보텍스 튜브의 작용을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 쿨링베드 냉각장치 10 : 노즐부재
10a : 에어노즐 20 : 냉기공급라인
30 : 보텍스 튜브 31 : 몸체부
32 : 압축공기 주입구 33 : 보텍스 생성부
33a : 스크롤판 34 : 냉,온기 분리부
35 : 공기흐름 제어판 36 : 냉기 유도판
37 : 공기량 조절부 38 : 온기 배출구
39 : 냉기 배출구 39a : 소음기
40 : 공기 압축기 40a : 압축공기공급라인
50 : 온기배출라인 200 : 쿨링베드
본 발명은 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연속주조공정은 제강공정에서 생산된 용강을 주형(mold)에 주입하고 연속적으로 인발하면서 냉각시켜 직접 소정의 반제품 예컨대, 슬래브(slab), 블름(bloom), 빌릿(billet)을 제조하는 공정을 말한다.
압연공정은 가열단계와 압연단계와 냉각단계와 정정단계과 완제품생산단계로 이루어진다. 가열단계에서는 연속주조공정에서 생산된 빌릿(billet)을 연속적으로 가열로로 장입하여 적정 압연온도인 1050℃정도로 가열하고 압연 피치에 맞추어 압출한다. 압연단계에서는 압연기의 회전하는 롤 사이에 빌릿을 취입 통과시켜 소성변형을 일으켜 소정의 형상 및 성질을 만들어낸다. 냉각단계에서는 쿨링베드에서 압연기를 통과한 고온의 제품을 진직도를 유지한 상태에서 절단이 가능한 온도인 200℃ 이하로 냉각한다. 정정단계에서는 자동 제어 시스템에 의한 제품 이송, 정·난척 분리, 계수, 자동결속 등으로 성력화한다. 완제품생산단계에서는 철근, 형상, 평철, 봉강 등의 원하는 형상으로 생산한다.
상기에서 압연이 완료된 압연 강재를 공기 중에 방치해서 냉각시키는 장소인 쿨링베드(cooling bed)는 일반적으로 넓은 공간을 요하며, 그 구조를 살펴보면, 10 내지 1000mm 간격으로 압연 강재를 평면으로 깐 다음 자연 통풍시켜 냉각되도록 하며, 열간압연강재의 수입 및 배출용 롤러테이블, 횡압장치와 같은 이송설비를 갖추고 있다.
그러나 전술한 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치에서는 다음과 같은 문제가 있다.
쿨링베드가 넓은 면적을 차지하므로 비효율적이며, 압연 강재를 냉각시키는데 시간이 많이 걸려 생산성이 떨어진다는 문제점이 있다.
따라서, 쿨링베드를 효율적으로 설계할 수 있고, 압연 강재의 냉각시간을 단축시킬 수 있는 쿨링베드가 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치의 효율적인 설계가 가능하므로 쿨링베드의 필요 면적을 현저히 줄일 수 있고 생산공정시간을 단축시킬 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있는 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치는, 상기 쿨링베드의 일측에 마련되어, 다수의 에어노즐이 구비되며, 상기 에어노즐을 통하여 냉기가 분사되는 노즐부재; 상기 노즐부재에 연결되어, 상기 노즐부재로 냉기를 공급하는 적어도 하나 이상의 냉기공급라인; 상기 냉기공급라인에 냉기 배출구가 연결되며, 압축공기를 공급받아 상기 압축공기를 회전시켜 냉,온기로 분리 배출하는 보텍스 튜브; 상기 보텍스 튜브에 연결되어, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 공기 압축기; 및 상기 보텍스 튜브의 온기 배출구와 연결되어, 온기를 외부로 배출하는 온기배출라인;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 보텍스 튜브는, 원통형상의 몸체부; 상기 몸체부의 일측에 형성되며, 상기 공기 압축기와 연결되어, 상기 공기 압축기로부터 압축공기를 공급받는 압축공기 주입구; 상기 몸체부의 내부에 형성되며, 상기 압축공기 주입구와 연통되어, 상기 압축공기 주입구로부터 상기 압축공기를 공급받으며, 스크롤 형상의 구멍이 형성된 스크롤판이 구비되어, 상기 스크롤 형상의 구멍을 따라 상기 압축공기가 초고속 회전되어 보텍스 공기가 생성되는 보텍스 생성부; 상기 몸체부의 내부에 구비되고, 상기 보텍스 생성부와 연통되어, 상기 보텍스 생성부로부터 보텍스 공기가 이동되며, 상기 보텍스 생성부로부터 거리가 멀어질수록 더 넓은 공간으로 형성되는 냉,온기 분리부; 상기 냉,온기 분리부의 일단에 마련되며, 십자형태로 구성되어, 상기 보텍스 공기 중 일부는 통과시키고, 상기 보텍스 공기 중 나머지는 공기의 흐름을 180°로 전환시켜 상기 냉,온기 분리부의 내측으로 이동하도록 공기의 흐름을 제어하는 공기흐름 제어판; 상기 공기흐름 제어판의 내측에 마련되며, 그 단면이 'U'자 형태로 구성되어, 상기 보텍스 공기의 흐름이 180°로 전환되도록 유도하는 냉기 유도판; 상기 몸체부의 일단에 나사결합되어, 상기 몸체부의 일단을 폐쇄시키는 공기량 조절부; 상기 공기량 조절부의 나사조절에 의해 상기 냉 ,온기 분리부와 연통되며, 상기 공기흐름 제어판을 통과하는 공기가 상기 몸체부의 외부로 배출되도록 하는 온기 배출구; 상기 냉,온기 분리부와 연통되며, 상기 보텍스 공기 중 공기의 흐름이 180°로 전환된 공기가 상기 몸체부의 외부로 배출되도록 하는 냉기 배출구;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 압축공기의 온도는 5℃ 내지 15℃이고, 상기 압축공기의 압력은 1kg/cm2 내지 10kg/cm2 인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1의 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치를 다른 방향에서 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 보텍스 튜브를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 스크롤판을 확대하여 도시한 도면이며, 도 5는 도 3의 보텍스 튜브의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치(100)는 노즐부재(10)와 냉기공급라인(20)과 보텍스 튜브(30)와 공기 압축기(40)와 온기배출라인(50)을 포함하여 구성된다.
노즐부재(10)는 압연이 완료된 압연 강재(A)를 공기 중에 방치해서 냉각시키는 장소인 쿨링베드(200)(cooling bed)의 일측에 마련되어 있고, 다수의 에어노즐 (10a)이 구비되며, 에어노즐(10a)을 통하여 냉기가 분사된다.
냉기공급라인(20)은 적어도 하나 이상으로 구성되어 노즐부재(10)에 연결되며, 노즐부재(10)로 냉기를 공급한다.
본 명세서의 도면에서 냉기공급라인(20)은 노즐부재(10)에 두 개가 연결된 것으로 도시하였으며, 이는 실시예에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
보텍스 튜브(30)의 냉기 배출구(39)는 냉기공급라인(20)에 연결되며, 보텍스 튜브(30)는 압축공기를 공급받아 압축공기를 회전시켜 냉,온기로 분리 배출한다.
본 실시예에서 보텍스 튜브(30)는 두 개로 구성된 냉기공급라인(20)에 각각 하나씩 연결되므로 두 개가 마련되며, 보텍스 튜브(30)의 개수는 냉기공급라인(20)의 개수에 따라 달라질 수 있다.
보텍스 튜브(30)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 몸체부(31)와 압축공기 주입구(32)와 보텍스 생성부(33)와 냉,온기 분리부(34)와 공기흐름 제어판(35)과 냉기 유도판(36)과 공기량 조절부(37)와 온기 배출구(38)와 냉기 배출구(39)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
몸체부(31)는 원통형상으로 구성된다.
압축공기 주입구(32)는 몸체부(31)의 일측에 형성되며, 공기 압축기(40)와 연결되어, 공기 압축기(40)로부터 압축공기를 공급받는다.
보텍스 생성부(33)는 몸체부(31)의 내부에 형성되며, 압축공기 주입구(32)와 연통되어, 압축공기 주입구(32)로부터 압축공기를 공급받는다.
또한, 보텍스 생성부(33)에는 도 4에 도시한 바와 같은 스크롤 형상의 구멍 이 형성된 스크롤판(33a)이 구비되어, 스크롤 형상의 구멍을 따라 상기 압축공기가 초고속 회전되어 보텍스 공기가 생성된다.
냉,온기 분리부(34)는 몸체부(31)의 내부에 구비되고, 보텍스 생성부(33)와 연통되어, 보텍스 생성부(33)로부터 생성된 보텍스 공기가 이동되며, 보텍스 생성부(33)로부터 거리가 멀어질수록 더 넓은 공간으로 형성된다.
공기흐름 제어판(35)은 냉,온기 분리부(34)의 일단에 마련되며, 십자형태로 구성되어, 보텍스 공기 중 일부는 통과시키고, 보텍스 공기 중 나머지는 공기의 흐름을 180°로 전환시켜 냉,온기 분리부(34)의 내측으로 이동하도록 공기의 흐름을 제어한다.
냉기 유도판(36)은 공기흐름 제어판(35)의 내측에 마련되며, 그 단면이 'U'자 형태로 구성되어, 보텍스 공기의 흐름이 180°로 전환되도록 유도한다.
공기량 조절부(37)는 몸체부(31)의 일단에 나사(37a) 결합되어, 몸체부(31)의 일단을 폐쇄시킨다.
온기 배출구(38)는 공기량 조절부(37)의 나사(37a) 조절에 의해 냉,온기 분리부(34)와 연통되거나 폐쇄되며, 온기 배출구(38)가 냉,온기 분리부(34)와 연통될 경우 공기흐름 제어판(35)을 통과하는 공기가 온기 배출구(38)를 통하여 몸체부(31)의 외부로 배출된다. 또한, 공기량 조절부(37)의 나사(37a) 조절에 의해 온기 배출구(38)를 통하여 배출되는 온기의 양을 적절하게 조절할 수 있다.
냉기 배출구(39)는 냉,온기 분리부(34)와 연통되며, 보텍스 공기 중 공기의 흐름이 180°로 전환된 공기가 몸체부(31)의 외부로 배출되도록 한다.
냉기 배출구(39)에는 공기 유동소음을 제어하기 위한 소음기(39a)가 장착될 수 있다.
상기와 같이 구성된 보텍스 튜브(30)의 작용을 살펴보면, 도 5에 도시한 바와 같이, 압축공기 주입구(32)를 통하여 압축공기가 몸체부(31) 내로 공급되면, 압축공기는 보텍스 생성부(33)로 투입되어 스크롤판(33a)의 스크롤 형상의 구멍을 따라 초고속으로 회전되며 보텍스 공기가 생성된다.
이렇게 초고속으로 회전하며 생성된 보텍스 공기는 그 회전력을 상실하지 않은 채로 냉,온기 분리부(34)의 내벽면을 따라 몸체부(31)의 하부로 이동하게 된다.
몸체부(31)의 하부로 이동하는 보텍스 공기 중 일부는 공기흐름 제어판(35)을 통과하여 온기 배출구(38)를 통하여 몸체부(31)의 외부로 배출된다.
또한, 보텍스 공기 중 나머지 대부분은 냉,온기 분리부(34)의 일단에 마련된 공기흐름 제어판(35)과 냉기 유도판(36)에 의해 공기의 흐름이 180°로 전환되어 회전력을 상실한 상태에서 냉,온기 분리부(34)의 내측으로 이동하게 된다. 다시 말하면, 나선형으로 회전되며 냉,온기 분리부(34)의 내벽면을 따라 이동하는 보텍스 공기의 안쪽인 낮은 압력 쪽으로 180°로 전환된 공기가 이동하게 되며, 압력이 낮은 지역을 통과하게 되면서 열량을 잃어 온도가 내려가게 되므로 냉기가 발생한다.
한편, 공기 압축기(40)는 압축공기공급라인(40a)에 의해 보텍스 튜브(30)의 압축공기 주입구(32)에 연결되어, 보텍스 튜브(30)에 압축공기를 공급한다.
본 실시예에서는 공기 압축기(40)는 한 개로 구성되어, 두 개의 보텍스 튜브(30)의 각 압축공기 주입구(32)와 압축공기공급라인(40a)으로 연결되었으나 이는 일실시예에 불과하며, 실시예에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
압축공기의 온도가 5℃ 내지 15℃일 때 압축공기의 압력이 1kg/cm2 내지 5kg/cm2에서는 40℃ 내지 50℃ 다운된 영하 30℃ 내지 40℃ 정도의 냉기가 토출되며, 압축공기의 압력이 6kg/cm2 내지 10kg/cm2에서는 50℃ 내지 60℃ 다운된 영하 40℃ 내지 50℃정도의 냉기가 토출된다.
따라서, 공기 압축기(40)에서 공급되는 압축공기의 온도는 5℃ 내지 15℃이고, 압축공기의 압력은 1kg/cm2 내지 10kg/cm2 인 것이 냉기생성효율을 높일 수 있다는 측면에서 가장 바람직하다.
온기배출라인(50)은 보텍스 튜브(30)의 온기 배출구(38)와 연결되어, 온기를 몸체부(31)의 외부로 배출한다.
본 명세서의 도면에서는 온기배출라인(50)은 두 개의 보텍스 튜브(30)의 각 온기 배출구(38)에 연결되어 두 개의 보텍스 튜브(30)의 온기가 함께 배출되는 것으로 도시하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
보텍스 튜브를 이용하여 냉기를 발생시켜 쿨링베드의 압연 강재를 냉각시킴으로써, 통상 넓은 공간을 요하는 쿨링베드의 공간을 절약할 수 있으며, 압연 강재가 냉각되는 속도도 빨라지므로 냉각시간을 단축시킬 수 있다.
따라서, 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치의 효율적인 설계가 가능하므로 쿨링베드의 필요 면적을 현저히 줄일 수 있고 생산공정시간을 단축시킬 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치에 있어서,
    상기 쿨링베드의 일측에 마련되어, 다수의 에어노즐이 구비되며, 상기 에어노즐을 통하여 냉기가 분사되는 노즐부재;
    상기 노즐부재에 연결되어, 상기 노즐부재로 냉기를 공급하는 적어도 하나 이상의 냉기공급라인;
    상기 냉기공급라인에 냉기 배출구가 연결되며, 압축공기를 공급받아 상기 압축공기를 회전시켜 냉,온기로 분리 배출하는 보텍스 튜브;
    상기 보텍스 튜브에 연결되어, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 공기 압축기; 및
    상기 보텍스 튜브의 온기 배출구와 연결되어, 온기를 외부로 배출하는 온기배출라인;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보텍스 튜브는,
    원통형상의 몸체부;
    상기 몸체부의 일측에 형성되며, 상기 공기 압축기와 연결되어, 상기 공기 압축기로부터 압축공기를 공급받는 압축공기 주입구;
    상기 몸체부의 내부에 형성되며, 상기 압축공기 주입구와 연통되어, 상기 압축공기 주입구로부터 상기 압축공기를 공급받으며, 스크롤 형상의 구멍이 형성된 스크롤판이 구비되어, 상기 스크롤 형상의 구멍을 따라 상기 압축공기가 초고속 회전되어 보텍스 공기가 생성되는 보텍스 생성부;
    상기 몸체부의 내부에 구비되고, 상기 보텍스 생성부와 연통되어, 상기 보텍스 생성부로부터 보텍스 공기가 이동되며, 상기 보텍스 생성부로부터 거리가 멀어질수록 더 넓은 공간으로 형성되는 냉,온기 분리부;
    상기 냉,온기 분리부의 일단에 마련되며, 십자형태로 구성되어, 상기 보텍스 공기 중 일부는 통과시키고, 상기 보텍스 공기 중 나머지는 공기의 흐름을 180°로 전환시켜 상기 냉,온기 분리부의 내측으로 이동하도록 공기의 흐름을 제어하는 공기흐름 제어판;
    상기 공기흐름 제어판의 내측에 마련되며, 그 단면이 'U'자 형태로 구성되어, 상기 보텍스 공기의 흐름이 180°로 전환되도록 유도하는 냉기 유도판;
    상기 몸체부의 일단에 나사결합되어, 상기 몸체부의 일단을 폐쇄시키는 공기량 조절부;
    상기 공기량 조절부의 나사조절에 의해 상기 냉,온기 분리부와 연통되며, 상기 공기흐름 제어판을 통과하는 공기가 상기 몸체부의 외부로 배출되도록 하는 온기 배출구;
    상기 냉,온기 분리부와 연통되며, 상기 보텍스 공기 중 공기의 흐름이 180°로 전환된 공기가 상기 몸체부의 외부로 배출되도록 하는 냉기 배출구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 압축공기의 온도는 5℃ 내지 15℃이고,
    상기 압축공기의 압력은 1kg/cm2 내지 10kg/cm2 인 것을 특징으로 하는 압연설비에 사용되는 쿨링베드 냉각장치.
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