KR100849260B1 - 급냉 분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분사노즐부 내에서 공압분사수단이 냉각수의 흡인을 유도ㆍ가속시킴으로써 비산 없이 냉각수의 분사속도 및 분사압력을 현저히 증대시켜 예컨대, 단면 비대칭 압연형강의 제조라인 등에서 피냉각체에 냉각수를 고압, 고충격으로 분사시켜 급냉이 효과적으로 이루어지도록 하는 급냉 분사장치에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 냉각수가 저장되며 장방형으로 길게 형성되는 냉각수 챔버의 길이방향 일측으로 설정길이를 갖는 다수의 분사노즐부가 조밀 등간격으로 형성되는 냉각자켓과; 상기 냉각수 챔버 내에 설치되며 압축공기가 채워지는 에어공급관에 상기 분사노즐부에 대응하여 조밀 등간격으로 설정길이를 갖는 다수의 에어노즐이 길이방향으로 배열되어 이루어지는 공압분사수단;을 포함하여 구성되고, 상기 분사노즐부 일부 구간에 상기 에어노즐이 설정길이 삽입되되, 에어노즐은 분사노즐부의 내주면 사이에 냉각수 유입공간을 두고 설치됨을 특징으로 한다.

Description

급냉 분사장치{RAPID COOLING INJECTION DEVICE}

본 발명은 분사노즐부 내에서 공압분사수단이 냉각수의 흡인을 유도ㆍ가속시킴으로써 비산 없이 냉각수의 분사속도 및 분사압력을 현저히 증대시켜 예컨대, 단면 비대칭 압연형강의 제조라인 등에서 피냉각체에 냉각수를 고압, 고충격으로 분사시켜 급냉이 효과적으로 이루어지도록 하는 급냉 분사장치에 관한 것이다.

일반적으로 압연강재의 제조는 가열로에서 가열된 고온상태의 소재가 여러 단계의 롤링장치를 통과하면서 점진적으로 목적하는 형태로 소성변형되고 냉각과정에서 발생되는 굴곡변형을 보정하기 위하여 교정단계를 거쳐 일정 길이로 절단함으로써 형강제품을 완성 취출하고 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 스트랜드(strand: 생산중심선)(c)를 기준으로 좌ㆍ우의 단면이 비대칭으로 되는 형강(2)의 경우, 압연제조 과정 중 냉각단계에서 좌ㆍ우의 단면 수축이 비대칭으로 일어나므로 길이 방향으로 도 6에 도시된 바와 같이, 만곡변형이 발생된 원호형 형강(2')으로 된다.

그런데 이와 같이 만곡변형이 발생된 원호형 형강(2')은 교정기로의 진입 자체가 불가능함으로써 종래 기술에서는 교정기로 진입시키기 전공정으로 만곡 원호형 형강의 양단(2e)을 구조물에 고정한 후 만곡부에 직각방향으로 물리력을 가하여 만곡부를 펴는 예비교정단계가 필수적으로 수반되고 있다.

이와 같은 예비교정단계는 만곡 원호형상의 단면에 국소적으로 물리력을 가하여 이루어지는데, 단위길이당 일정한 곡률로 만곡형성된 형강제품의 직진도를 회복할 수 없기 때문에 일련의 제조공정이 연속적으로 이어지지 못하고 공정이 끊기는 공정단속이 불가피하게 발생되어 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 따라, 본 출원인은 압연과 동시에 만곡변형이 예상되는 단면상 편중부(2a)를 선택적으로 급냉시켜 수축에 필요한 잠열을 사전에 제거할 경우, 만곡변형을 방지하고 강성을 발생시킴으로써 물리력을 가하는 예비교정단계 없이 교정기 진입이 가능하다는데 착안하게 되었다.

그리고 선택적 급냉방법으로 짧은 구간과 협소한 장소에서 원하는 냉각기능을 갖추기 위해 냉각수가 피냉각체에 고속 분사되어 충격력을 갖도록 하고 냉각 선택부인 상기 단면상 편중부(2a)가 아닌 다른 부위로 냉각수가 분사 및 비산되지 말아야 할 것이 요구된다.

그러나, 종래기술의 외부 조립형 분사노즐은 노즐 끝에서 냉각수와 에어를 혼합시켜 그 팽창압으로 분사되는 구조로서 대기 중으로 방출되는 동시에 비산발생으로 분사의 방향성이 약해지기 때문에 원하는 급냉효과를 얻을 수 없었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은 분사노즐부 내에서 공압분사수단이 냉각수의 흡인을 유도ㆍ가속시킴으로써 비산 없이 냉각수의 분사속도 및 분사압력을 현저히 증대시켜 예컨대, 단면 비대칭 압연형강의 제조라인 등에서 피냉각체에 냉각수를 고압, 고충격으로 분사시켜 급냉이 효과적으로 이루어지도록 하는 급냉 분사장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 급냉 분사장치는

냉각수가 저장되며 장방형으로 길게 형성되는 냉각수 챔버의 길이방향 일측으로 설정길이를 갖는 다수의 분사노즐부가 조밀 등간격으로 형성되는 냉각자켓과;

상기 냉각수 챔버 내에 설치되며 압축공기가 채워지는 에어공급관에 상기 분사노즐부에 대응하여 조밀 등간격으로 설정길이를 갖는 다수의 에어노즐이 길이방향으로 배열되어 이루어지는 공압분사수단;을 포함하여 구성되고,

상기 분사노즐부 일부 구간에 상기 에어노즐이 설정길이 삽입되되, 에어노즐은 분사노즐부의 내주면 사이에 냉각수 유입공간을 두고 설치됨을 특징으로 한다.

상기 구성을 지닌 본 발명에 따른 급냉 분사장치는 분사노즐부 내에서 공압분사수단이 냉각수의 흡인을 유도ㆍ가속시킴으로써 비산 없이 냉각수의 분사속도 및 분사압력을 현저히 증대시켜 예컨대, 단면 비대칭 압연형강의 제조라인 등에서 피냉각체에 냉각수를 고압, 고충격으로 분사시켜 급냉처리가 효과적으로 이루어지는 뛰어난 이점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 급냉 분사장치에 대한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 사시도, 도 2는 도 1의 A-A선 단면 상세도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일 실시예의 급냉 분사장치(1)는 냉각수가 저장되며 장방형으로 길게 형성되는 냉각수 챔버(11)의 길이방향 일측으로 설정길이를 갖는 다수의 분사노즐부(13)가 조밀 등간격으로 형성되는 냉각자켓(10)과, 상기 냉각수 챔버(11) 내에 설치되며 압축공기가 채워지는 에어공급관(21)에 상기 분사노즐부(13)에 대응하여 조밀 등간격으로 설정길이를 갖는 다수의 에어노즐(23)이 길이방향으로 배열되어 이루어지는 공압분사수단(20)을 포함하여 구성되고,

상기 분사노즐부(13) 일부 구간에 상기 에어노즐(23)이 설정길이 삽입되되, 에어노즐(23)은 분사노즐부(13)의 내주면 사이에 냉각수 유입공간(S)을 두고 설치 되는 것이다.

여기서, 상기 냉각자켓(10)은 분사노즐부(13)가 단면이 단계적으로 점차 좁아지는 유입부(131)와 중간부(132)와 중간 깔때기부(133)와 선단부(134)로 형성되는 병목형으로 되어 냉각수자켓(10)의 일측으로 하향 경사형성되고, 상기 에어노즐(23)은 분사노즐부(13)의 상기 중간 깔때기부(133)의 입구까지 삽입됨이 바람직하다.

이때, 상기 선단부(134)의 직경은 중간부(132) 직경의 1/2크기로 작게 형성됨이 바람직하다.

이에 따라 상기 분사노즐부(13)의 단면 윤곽은 V형태를 이루며 이러한 V형태의 분사노즐부(13)에 삽입되는 공압분사수단의 에어노즐(23) 부위도 V형태로 형성되어 유속을 높이도록 구성된다.

또한, 상기 냉각자켓(10)은 분사노즐부(13)의 중심선을 기준으로 길이방향 내측으로 흡인기류의 균형유지를 위한 함몰부(15)가 요입 형성됨이 바람직하다.

상기 함몰부(15)는 냉각수 분사시 냉각자켓(10)의 주변에서 흡인되는 기류가 냉각수 분사 유속에 지장을 주지 않도록 하기 위한 것이다.

또한, 상기 냉각자켓(10)은 분사노즐부(13) 및 함몰부(15)가 형성된 노즐블록(10b)이 별도로 형성되어 냉각수 챔버(11)의 일부를 형성하는 본체(10a)에 결합될 수 있다.

상기 에어노즐(23)은 도 3에 도시된 바와 같이, 에어공급관(21)에 결합되기 위한 나사결합부(232)에 원뿔형태의 본체부(233)로 이루어진 몸체 내부에 에어통 로(231)가 형성됨이 바람직하다.

상기 에어공급관(21)에서 에어노즐(23) 선단부에 이르는 외곽을 V형태로 형성하기 위하여 에어공급관(21)과 에어노즐(23) 사이에 지지블록(22)이 구비되어도 무방하다.

도면 중 미설명 부호 '25'는 공압분사수단의 지지부, '30'은 냉각수 유입관이다.

이와 같은 구성을 지닌 본 발명에 따른 급냉 분사장치(1)의 작용상태를 살펴본다.

냉각수 챔버(11)와 에어공급관(21)에는 각각 외부로부터 냉각수가 일정 압력으로 계속적으로 유입되어 냉각수 챔버(11)의 내부 및 에어공급관(21)의 내부에 임의의 압력이 존재하는 상태에서 에어노즐(23)을 통하여 분사되는 압축공기는 중간 깔때기부(133)를 빠른 속도로 통과하여 선단부(134)의 냉각수에 추진력을 가하게 된다.

이에 따라, 분사노즐부의 선단부(134)에는 둘레의 주변부에 비하여 중심부에 상대적으로 빠른 흐름이 발생되어 압축공기의 분사가 시작되는 에어노즐(23)의 후방인 냉각수 유입공간(S)에 진공이 발생되므로 이 진공 흡인력에 의하여 냉각수 챔버(11)의 내압에 의한 냉각수 분사속도보다 빠른 분사흐름이 이루어진다.

동시에, 냉각수 유입공간(S)의 진공발생으로 빠르게 중간 깔때기부(133)로 흡인 유입된 냉각수는 압축공기에 실려 좁은 선단부(134)의 분사구로 압입되어 정속 진정과 함께 높은 압력으로 분사되는 것이다.

이와 같은 본 발명은 높은 분사압력으로 냉각수가 피냉각체에 강한 마찰력을 발생시키므로 짧은 시간 내에 현저히 높은 냉각효과를 얻게 된다.

또한, 상기 분사노즐부(13)가 하향 경사형성됨으로써 피냉각체에 대한 냉각효율을 더욱 크게 하고 비산을 방지하며 하향경사각도는 피냉각체와의 배치관계를 고려하여 설계된다

도 4는 이와 같은 본 발명을 단면 비대칭 압연형강 제조라인에 설치한 것을 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이 냉각자켓이 피냉각체인 압연형강(2)의 위치보다 높게 배치되어 압연형강에서 수축이 크게 발생되는 단면상 편중부(2a)로만 냉각수가 선택적으로 고압 분사되도록 함으로써 수축에 필요한 잠열이 급냉 제거되어 만곡변형을 간단하게 방지한다.

또한 피냉각체의 단면상 편중부(2a)의 높이에 따라 본 발명 기기를 좌ㆍ우로 미세 조정함으로써 특정부위를 선택적으로 연속냉각할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 분사노즐부 내에 공압분사수단이 냉각수 분사방향으로 압축공기를 분사하는 구성으로 분사속도 및 분사압력을 현저히 증대시켜 예컨대 압연성형되는 단면 비대칭 형강의 제조라인에 설치되어 피냉각체의 냉각부위를 효과적으로 급냉처리토록 하는 등 급냉장치로서 다양하게 적용될 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명하였다. 여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 사시도

도 2는 도 1의 A-A선 단면 상세도

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 에어노즐 발췌 단면도

도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 설치상태도

도 5는 형강의 일 구성도

도 6은 만곡 변형된 형강의 사시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 본 발명의 급냉 분사장치

10: 냉각자켓 10a: 본체 10b: 노즐블록

11: 냉각수 챔버 13: 분사노즐부 131: 유입부

132: 중간부 133: 중간 깔때기부 134: 선단부

S: 냉각수 유입공간 15: 함몰부 20: 공압분사수단

21: 에어공급관 23: 에어노즐 231: 에어통공

232: 나사결합부 233: 본체부 30: 냉각수 유입관

Claims (5)

1. 삭제
2. 냉각수가 저장되며 장방형으로 길게 형성되는 냉각수 챔버(11)의 길이방향 일측으로 설정길이를 갖는 다수의 분사노즐부(13)가 조밀 등간격으로 형성되는 냉각자켓(10)과;

   상기 냉각수 챔버(11) 내에 설치되며 압축공기가 채워지는 에어공급관(21)에 상기 분사노즐부(13)에 대응하여 조밀 등간격으로 설정길이를 갖는 다수의 에어노즐(23)이 길이방향으로 배열되어 이루어지는 공압분사수단(20);을 포함하여 구성되고,

   상기 분사노즐부(13) 일부 구간에 상기 에어노즐(23)이 설정길이 삽입되되, 에어노즐(23)은 분사노즐부(13)의 내주면 사이에 냉각수 유입공간(S)을 두고 설치되고,

   상기 냉각자켓(10)은 분사노즐부(13)가 단면이 단계적으로 점차 좁아지는 유입부(131)와 중간부(132)와 중간 깔때기부(133)와 선단부(134)로 형성되는 병목형으로 되어 냉각수자켓(10)의 일측으로 하향 경사형성되고,

   상기 에어노즐(23)은 분사노즐부(13)의 상기 중간 깔때기부(133)의 입구까지 삽입됨을 특징으로 하는 급냉 분사장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 냉각자켓(10)은 분사노즐부(13)의 중심선을 기준으로 길이방향 내측으로 흡인기류의 균형유지를 위한 함몰부(15)가 요입 형성됨을 특징으로 하는 급냉 분사장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 냉각자켓(10)은 분사노즐부(13) 및 함몰부(15)가 형성된 노즐블록(10b)이 별도로 형성되어 냉각수 챔버(11)의 일부를 형성하는 본체(10a)에 결합됨을 특징으로 하는 급냉 분사장치.
5. 삭제

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