KR101242889B1 - 이송물 경로 전환기구 및 선재 다중 냉각장치 - Google Patents

Abstract

이송물 경로 전환기구 및 선재 다중 냉각장치가 제공된다.

상기 이송물 경로 전환기구는, 이송물의 이송을 위한 이송롤이 구비된 제1 프레임 및, 상기 제1 프레임이 회전구동유닛을 매개로 회전 가능하게 설치된 제2 프레임을 포함하여 제1 프레임의 회전을 통하여 이송물의 경로를 전환토록 구성되는 한편, 상기 선재 다중 냉각장치는, 제1 이송경로상에 배치된 선재 약랭 냉각대 및, 상기 제1 이송경로와 선재 경로 전환기구를 매개로 연계되는 제2,3 이송경로상에 배치되는 선재 급랭 냉각대와 선재 서랭 냉각대 중 어느 하나 또는 이들 모두를 포함하여 구성되어 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 생산 공정에 투입되는 소재를 하나의 생산 라인에서 분기되는 다중의 후공정에 선택적으로 투입 가능하게 하는 한편, 이를 통하여 선재의 서랭, 약랭, 급랭 등의 다중 냉각을 단일 라인에서 선택적으로 구현하여, 선재의 다목적, 고기능 냉각 및 생산을 가능하게 하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

경로 전환, 선재 냉각, 다중 냉각, 약랭, 급랭,서랭

Description

이송물 경로 전환기구 및 선재 다중 냉각장치{Device for Turning Pass Line of Transported Material and Wire-Rod Multi Cooling Apparatus}

본 발명은 이송물 경로 전환기구 및 선재 다중 냉각장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 생산 공정에 투입되는 소재를 하나의 생산 라인에서 분기되는 다중의 후공정에 선택적으로 투입 가능하게 하는 한편, 이를 통하여 선재의 서랭, 약랭, 급랭 등의 다중 냉각을 단일 라인에서 선택적으로 구현하여, 선재의 다목적, 고기능 냉각 및 생산을 가능하게 하는 이송물 경로 전환기구 및 선재 다중 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 선재 제조공정을 도 1에서 도시하고 있다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 도 1과 같이 연속주조에 의하여 제조된 빌렛(billet)(210)을 가열로(220)에서 소정의 온도로 가열하고, 여러 단계의 연속식 압연기 예를 들어, 조압연기(230)와 중간 및 최종 사상 압연기(240)(250)를 통하여 소재를 열간 압연하여 소정의 직경을 갖는 선재(200)로 압연한후, 레잉헤드(260)에서 권취하고, 집적기(270)에서 집적하여 최종적으로 선재코일(200')을 생산하고, 이때 최종 목표로 하는 재질을 확보하기 위해서 선재(200)를 냉각시키게 된다.

즉, 선재의 냉각은 압연기 사이에 설치된 수냉대(280)에 의한 수냉 냉각과 레잉헤드(260)을 거친 권취 선재(200a)를 일정구간 이송시키면서 공냉하는 스텔모어 냉각대(290)를 거치는 선재의 공냉 냉각이 이루어 진다.

그런데, 도 1에서 도시한 바와 같이, 통상의 선재는 냉각 설비인 스텔모어 냉각대(290)는, 압연된 선재가 레잉헤드(260)에서 링형상으로 연속 불출되면서 권취되고, 권취된 선재(200a)는 냉각대 이송롤들을 통하여 이송되면서 대기중의 공냉으로 냉각된다.

이때, 선재의 급랭이 필요한 경우에는, 도면에서는 도시하지 않았지만, 공기송풍을 통하여 수행하고, 반대로 서랭이 필요한 경우에는 커버(292)를 냉각대 구간에 덮어서 열 손실의 억제로 선재의 서랭을 실시하였다.

그러나, 이와 같은 단일 냉각대 즉, 스텔모어 냉각대(290)의 경우에는, 도 2에서 도시한 바와 같은 냉각범위 'A'인 약랭의 범위를 갖는다.

즉, 종래 스텔모어 냉각대(290)만으로 선재를 냉각하는 경우, 급랭시애는 공기송풍만을 구현하기 때문에, 실질적인 급랭 효율(능력)이 미비하여, 예를 들어 선재 직경이 5.5 mm 인경우 20 ℃/S의 냉각능을 넘지 못한다. 물론, 미스트 등을 투입하는 경우가 있지만 이경우에도 급랭의 실효성은 적고, 설비는 복잡하게 된다.

반대로, 선재 서랭이 필요한 경우, 스텔모어 냉각대(290)의 경우 도 1과 같이, 단순히 커버(292)만을 이용하는 것이기 때문에, 예를 들어 선재 직경이 13 mm 인경우 0.6 ℃/S 이하의 냉각능은 불가능한 실정이다.

따라서, 종래의 스텔모어 냉각대(290)를 이용한 선재의 급랭과 서랭 능력은 매우 미비한 실정이고, 이때문에 선재 제조회사(가공회사)에서는 별도의 선재 열처리 공정을 거쳐 원하는 제품 성질을 얻는 것이다. 그리고, 이와 같은 종래의 급랭의 경우 송풍이나 미스트 투입 등으로는 인장강도를 증가시키는데에 한계가 있다.

또한, 급랭을 위한 공기송풍과 함께 미스트(수분입자)를 분사하는 경우, 선재의 균일 냉각도 사실상 어려워 거의 실용화되지 못하는 실정이다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 선재의 (초)급랭, 약랭, (극)서랭을 단일 라인에서 선택적으로 용이하게 구현 가능하게 한 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 이송물 예컨대, 생산 공정에 투입되는 소재를 하나의 생산 라인에서 분기되는 다중의 후공정으로 그 이송 경로를 전환시키어 선택적으로 투입 가능하게 하는 이송물 경로 전환기구를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 단일 라인에서의 선재의 서랭, 약랭, 급랭 등의 다중 냉각 구현을 선택적으로 가능하게 하여, 선재의 다목적, 고기능 냉각 구현과 이를 통한 선재 제품의 품질 향상이나 후 열처리 또는 소둔 공정의 제거를 가능하게 한 선재 다중 냉각장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 이송물의 이송을 위한 이송롤이 구비된 제1 프레임 및,

상기 제1 프레임이 회전구동유닛을 매개로 회전 가능하게 설치된 제2 프레임;

을 포함하여 제1 프레임의 회전을 통하여 이송물의 경로를 전환토록 구성된 이송물 경로 전환기구를 제공한다.

더하여, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 제1 이송경로상에 배치된 선재 약랭 냉각대; 및,
상기 제1 이송경로와 선재 경로 전환기구를 매개로 연계되는 제2,3 이송경로상에 배치되는 선재 급랭 냉각대와 선재 서랭 냉각대 중 적어도 어느 하나 또는 이들 모두;
를 포함하여 구성되되,
상기 선재 경로 전환기구는, 상기 이송물 경로 전환기구로 구성된 선재 다중 냉각장치를 제공한다.

삭제

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이와 같은 본 발명에 의하면, 이송물 예컨대, 선재의 서랭, 약랭, 급랭 등의 공정으로 단일 라인에서 선택적으로 경로를 전환 투입 가능하게 하기 때문에, 하나의 생산 라인에서 분기되는 다중의 후공정 구현을 가능하게 하는 것이다.

특히, 본 발명은 압연 라인과 연계되면서도 선재의 제품 특성에 따라 포트(pot)를 이용한 (극) 서랭, 유동층(fluidized bed)을 이용한 (초) 급랭 또는 스텔모어(Stelmor) 냉각대를 이용한 약랭을 선택적으로 활용 가능하게 하기 때문에, 하나의 압연-권취-집적의 생산라인에서 다중의 선재 냉각을 가능하게 하여, 원하는 선재의 물성을 얻게 하고, 이에 따라 선재의 제품 품질도 향상시키는 것이다.

또한, 본 발명은 선재의 급랭과 서랭을 가능하게 하기 때문에, 선재 후 열처리 공정이나 소둔 공정의 생략을 가능하게 할 것이다.

따라서, 본 발명은 선재 제품 품질은 물론, 그 생산성을 향상시키는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3a 내지 도 3c에서는 본 발명에 따른 이송물 경로 전환기구(1)를 통하여 구현할 수 있는 제1 내지 제3 이송경로(P1 내지 P3)에 대하여 도시하고 있 다. 다만, 도 3에서는 이송물은 선재 제조공정의 레잉헤드(260)에서 권취되는 권취 선재(200a-도 1 참조)를 그 실시예로 도시하고 있지만, 반드시 권취 선재에 이송물이 한정되는 것이 아님은 물론이다.

한편, 도 3a와 같이, 레잉헤드(260)에서 권취된 권취 선재(200a)는 이송롤(112)(114)들 사이로 다음에 상세하게 설명하는 본 발명 이송물 경로 전환기구(1)의 제1 프레임(10)상의 이송롤(12)을 통과하여 제1 이송경로(P1)로 이송될 수 있다.

이때, 도면부호 110은 도 1에서 설명한 권취 선재의 냉각을 공냉으로 구현하는 스텔모어(stelmor) 냉각대일 수 있다.

다음, 도 3b는 본 발명 이송물 경로 전환기구(1)의 제1 프레임(10)의 회전으로 이송롤(12)의 이송물 이송 방향이 전환됨에 따라, 제2 이송경로(P2)를 구현하는것을 도시하고 있다.

따라서, 다음에 상세하게 설명하듯이, 제2 이송경로를 통하여 레잉헤드에서 배출된 권취 선재(200a)는 유동층(132)을 포함하는 급랭 냉각대(130)를 통과하면서 급랭될 수 있다. 이때 도면부호 134,136,138은 제1 이송경로의 이송롤들과 연계되는 이송롤 들이다. 이와 같은 유동층의 선재 급랭을 다음에 상세하게 설명한다.

다음, 도 3c는, 본 발명 이송물 경로 전환기구(1)의 제1 프레임(10)이 수평 이동하고, 베이스 프레임(70)에 형성된 개구부(72)를 레잉헤드(260)에서 불출된 권취 선재(200a)가 통과하여 낙하하면서, 서랭 냉각대(150)의 포트(152)에 투입되어 선재의 서랭을 구현하는 제3 이송경로(P3)를 도시하고 있다.

따라서, 본 발명 이송물 경로 전환기구(1)는, 제1 내지 제3 이송경로(P1 내지 P3)를 구현 가능하게 함을 알 수 있다.

즉, 직선상의 제1 이송경로, 제 1 이송경로와 병행하게 연계되는 제2 이송경로 및 제1 이송경로를 통하여 낙하되는 위치의 제3 이송경로를 본 발명의 이송물 경로 전환기구는 하나의 생산라인에서 구현하는 것이다.

이는, 통상 선재 압연후 권취 집적의 선재 생산라인에 제공되기 어려운, 유동층의 (초) 급랭과 포트를 이용한 (급) 서랭을 하나의 라인에서 선택적으로 구현 가능하게 하기 때문에, 선재의 냉각범위가 상당히 확대되고, 이는 스프링 강 등의 고급, 고강도 선재의 냉각 등에 유융하게 적용 가능하게 하기 때문에, 궁극적으로 선재 생산성을 향상시킬 것이다.

다음, 도 4 내지 도 8에서는 본 발명에 따른 이송물 경로 전환기구(1)와 선재 다중 냉각장치(100)를 도시하고 있다.

먼저, 도 6 내지 도 8을 통하여, 본 발명의 이송물 경로 전환기구(1)에 대하여 살펴본다.

도 6 내지 도 8과 같이, 본 발명의 이송물 경로 전환기구(1)는, 크게 이송물의 이송을 위한 이송롤(12)이 구비된 제1 프레임(10) 및, 상기 제1 프레임(10)이 회전구동유닛(20)을 매개로 회전 가능하게 설치된 제2 프레임(30)을 포함하여, 도 3a에서 설명한 바와 같이, 제1 프레임(10)의 회전을 통하여 이송물 즉 권취 선재의 이송경로를 제1 이송경로(P1)에서 제2 이송경로(P2)로 전환토록 제공될 수 있다.

더하여, 본 발명 이송물 경로 전환기구(1)는, 바람직하게는, 상기 제2 프레 임(30)이 승강유닛(40)을 매개로 경사 또는 승강 가능하게 설치되는 제 3 프레임(50)을 더 포함하는데, 상기 제3 프레임(50)은 도 6과 같이, 제1 이송경로에서 제2 이송경로로 이송물 즉, 권취 선재의 이송 경로 전환시 경사지게 가변되어 권취 선재의 경로 전환을 원활하게 하는 것을 가능하게 한다.

다음, 도 3c 및 도 4를 토대로 하면, 본 발명 이송물 경로 전환기구(1)는, 상기 제3 프레임(50)이 수평이동유닛(60)을 매개로 수평 이동 가능하게 설치되는 베이스 프레임(70)을 더 포함하고, 상기 베이스 프레임(70)에는 이송물의 낙하를 가능하게 하는 개구부(72)를 포함하고 있다.

따라서, 이송물 즉, 권취 선재는 제 1 이송경로의 이송롤(112)에서 베이스 프레임의 개구부를 통과하여 제3 이송경로(P3)로 그 이송이 전환 되고, 구체적으로는 베이스 프레임(70)의 개구부 직하부에 순차로 투입 대기되는 포트(152)에 투입될 수 있다.

한편, 상기 포트(152)는 다음에 설명하듯이, 도 4 및 도 5의 제1,2 이송경로 말단에 배치되는 권취 선재(200a)를 선재코일(200')로 집적하는 집적기(270-도 1 참조)의 기능을 구현할 수 있다.

이때, 도 4 및 도 5와 같이, 제1 이송경로(P1)를 형성하는 제1 프레임(10)의 이송롤(12)의 전,후 측과, 상기 제1 프레임의 회전시 제1 이송경로와 연계되는 제2 이송경로(P2) 및, 상기 제3 프레임의 수평 이동시 베이스 프레임을 통과하여 제1 이송경로와 연계 형성되는 제3 이송경로(P3)에는 이송물 즉, 권취 선재를 이송시키는 제 1,2 이송경로의 이송롤(114)(134)(136)(138)들과, 제3 이송경로(P3)의 이송레일(162)과 대차(164)가 배치될 수 있다.

물론, 본 실시예에서는 이송물을 냉각되는 권취 선재를 대상으로 하기 때문에, 이송롤들과 레일 대차를 일예로 도시하고 있지만, 이송물이 다른 형태인 경우에는 이송롤이나 레일 대차 대신에 컨베이어 설비를 배치하는 것에는 문제가 없고, 특히 상기 레일과 대차는 이송블록이 안착되는 이송체인으로 대체하는 것도 가능함은 물론이다.

따라서, 본 발명 이송물 경로 전환기구(1)는, 제 1내지 제3 프레임과 베이스 프레임을 기본으로 하되, 각각의 프레임 사이에는 회전구동유닛과 승강유닛 및 수평이동유닛이 매개로 연계되어 제1 프레임의 회전과 제2 프레임의 (경사) 승강 및 제3 프레임의 수평 이동을 가능하게 하는 것이다.

결국, 본 발명 이송물 경로 전환기구(1) 예컨대, 선재 경로 전환기구는 직선상의 제1 이송경로(P1) 및, 이에 수평 및 수직적으로 연계되는 제2,3 경로(P2)(P3)로의 이송물 예를 들어 권취 선재의 이송경로의 전환을 가능하게 하는 다중의 경로 전환을 구현하는 것이다.

이때, 도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 이송물 경로 전환기구(1)의 상기 회전구동유닛(20)은, 상기 제1 프레임(10)에 설치되되 모터(22a)로서 구동되는 구동기어(22)가 단속(맞물리는)되는 기어부(24a)를 갖춘 회전블록(24)과, 상기 제2 프레임에 설치되면서 상기 회전블록이 회전 가능하게 안착되는 회전블록 지지부(26)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 회전블록(24)과 그 지지부(26)는 원통체 및 링 형태로 제작되어 각각 제1,2 프레임에 고정되고, 회전블록은 지지부에 안착된다.

따라서, 제2 프레임에 수직 장착된 모터(22a)가 구동되면, 상기 모터 구동기어(22)는 회전블록의 기어부에 맞물린 상태에서 회전블록을 (시계방향 또는 시계 반대방으로) 90°정도 회전(회전 방향에 따라 제1,2 이송경로 연계 방향이 조정될 수 있다.)시키고, 따라서 제1 프레임(10)과 그 상측의 이송롤(12)은 도 3 및 도 4와 같이, 제1 이송경로에 대응하여 위치되다가 회전되어 제2 이송경로로의 이송물 전환 이송을 가능하게 위치 조정되는 것이다.

한편, 도면에서는 제2 이송경로(P2)를 한쪽으로만 나타냈지만, 제1 프레임의 회전방향에 따라 수평적으로 양측의 제2 이송경로로 전환시키는 것도 가능함은 물론이다.

이때, 실질적으로 상기 제1,2 이송경로의 전환은 매우 반복적으로 빠르게 수행되는 것은 아니고, 선재 생산시 선재의 제품 특성에 따라 주로 스텔모어 냉각의 제1 이송경로를 사용하다가 선택적으로 제2 이송경로로 전환되기 때문에, 회전블록의 회전 횟수나 속도는 크게 문제되지 않는다.

다음, 도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 승강유닛(40)은, 상기 제3 프레임(50)의 사방에 수직 장착되면서 로드(42)가 제2 프레임(30)에 장착된 힌지블록(44)에 회동 가능하게 연결되는 승강 실린더(46)를 포함한다.

따라서, 상기 승강 실린더의 작동에 따라, 도 6과 같이 제 2 프레임(30)은 경사지게 되고, 결국 이와 같은 제2 프레임의 경사는 제1 프레임상의 이송롤이 이송물 즉, 권취 선재를 도 4와 같이, 제1 이송경로에서 유동층의 급랭의 제2 이송경로로 경로 전환할때, 원활하게 이송되도록 한다.

물론, 도 6에서는 구체적으로 도시하지 않았지만, 본 발명 승강 실린더는 제2프레임의 저부 사방에 독립적으로 연계되기 때문에, 각각의 실린더 구동 스트로크를 조정하면 제2 프레임은 3차원적 경사도 조정 가능하다.

즉, 도 6에서 제2 프레임은 이송물 즉, 권취 선재의 이송속도에 대응하여 전면 및 측면에서 볼때 동시에 경사지게하는 3차원적 경사도 가능한 것이다.

한편, 도 7과 같이, 이와 같은 제2 프레임의 경사 제어를 위하여 승강 실린더(46)의 로드(42)에 커플링(42a)을 통하여 연결된 연결봉(42b)은 구면의 지지면(44b)을 갖고 연결봉이 통과하면 분리된 블록(44a)(44c)들이 조립되는 힌지블록(44)에 회동 가능하게 조립된다.

따라서, 승강 실린더(46)의 승강 작동시 제2 프레임(30)의 경사시 상기 힌지블록은 승강실린더의 로드에 연결된 연결봉(42b)의 회동을 가능하게 하여, 도 7에서는 연결봉의 회동을 도시하였지만, 실제로는 제2 프레임의 경사를 원활하게 지지하는 것이다. 이를 위하여, 상기 힌지블록의 연결봉 통과구 부분은 제2 프레임의 경사시 연결봉 위치가변을 보상하는 여유 공차를 갖는 것이 바람직하다.

그런데, 도면에서는 별도로 도시하지 않았지만, 상기 승강실린더를 일측에 한쌍 만 배치하고, 반대측에는 힌지 연결 구조로 제2,3 프레임을 연결하면, 제2 프레임은 경사지게만 구성하는 하는 것도 가능하다.

다음, 도 4, 도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 제1 이송경로에서 제3 이송경로로의 경로 전환을 위한 상기 수평이동유닛(60)은, 상기 제3 프레임(50)에 장착되면서 베이스 프레임(70)에 장착된 레일(62)에 안착되는 이동블록(64) 및, 상기 베이스 프레임(70)에 장착되고 제3 프레임(50)의 일측에 연결되는 수평 구동 실린더(66)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 바람직하게는 상기 베이스 프레임(70)은 고정 프레임(미부호)를 통하여 제1 이송경로에 맞추어 배치되고, 상기 베이스 프레임과 레일은 제3 프레임과 그 상부의 제1,2 프레임의 이동 공간을 확보하도록 길게 신장되어 있고, 상기 베이스 프레임의 개구부(72)는 프레임들의 이동후 노출되는 위치에 형성된다.

그리고, 상기 수평 구동 실린더(66)는, 베이스 프레임(70)의 일측 단부에 도 6과 같이 일정 스트로크를 구현 가능한 형태로 장착되고, 그 로드(66a)는 제3 프레임(50)의 연결블록(66b)에 연결되어 있다.

따라서, 상기 수평 구동 실린더(66)가 구동되면 제3 프레임(50)의 저부의 사방에 설치된 이동블록(64)이 베이스 프레임(70)의 레일을 따라 도 4 및 도 6과 같이, 제1 이송경로에서 개구부(72)가 노출되는 제3 이송경로로의 이동을 가능하게 하는 것이다.

한편, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 제3 이송경로(P3)는 도 3c와 같이 제1 이송경로(P1)의 이송롤(112)에서 베이스 프레임의 개구부를 통과하여 이송물 즉, 권취 선재가 낙하되어 제3 이송경로의 포트(152)에 투입되기 때문에, 제1 -3 베이스 프레임과 베이스 프레임의 조립 간격을 최소화하고, 그 자체 두께도 최소화하고, 회전구동유닛, 승강유닛 및 수평이동유닛의 구성부품의 배치도 간격을 최소화하는 형태로 배치하는 것이 바람직할 것이다.

물론, 도면에서는 도시하지 않았지만, 제3 프레임의 수평 구동시 이송물의 포트 투입을 가이드 하는 가이드를 선택적으로 투입 가능하게 하는 것도 가능할 것이다.

다음, 앞에서 일부분 설명하기는 하였지만, 지금까지 설명한 본 발명 이송물 경로 전환기구(1)를 이용하는 본 발명의 선재 다중 냉각장치(100)에 대하여 다시 구체적으로 살펴본다.

즉, 본 발명의 선재 다중 냉각장치(100)는, 제1 이송경로(P1)상에 배치된 선재 약랭 냉각대(110) 및, 상기 제1 이송경로(P1)와 선재 경로 전환기구를 매개로 연계되는 제2,3 이송경로(P2)(P3)상에 배치되는 선재 급랭 냉각대(130)와 선재 서랭 냉각대(150) 중 어느 하나 또는 바람직하게는 이들 모두를 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 도 2의 종래 스텔모어 냉각대 즉, 약랭 냉각대(110)의 냉각범위가 'A'에 한정되어 'B'의 급랭 냉각이나 'C'의 서랭 냉각이 불가능한 것이나, 본 발명의 경우에는 도 9와 같이, 다음에 상세하게 설명하듯이 제2 이송경로의 유동층(132)을 포함하는 급랭 냉각대(130) 및, 제3 이송경로의 포트(152)를 이용한 서랭 냉각대(150)를 통한 선재의 급랭과 서랭을 하나의 라인에서 구현 가능하게 하는 것이다.

이때, 바람직하게는, 상기 선재 다중 냉각장치(100)에 포함되는 선재 경로 전환기구는, 지금까지 설명한 본 발명의 이송물 경로 전환기구(1)로 제공될 수 있 다.

즉, 도 4 내지 도 6과 같이, 상기 선재 약랭 냉각대(110)는 앞에서 설명한 바와 같이, 제1 이송경로(P1)로 구현되는 권취후 공냉으로 냉각되는 스텔모어 냉각대로 제공되므로, 상기 제1 이송경로(P1)에는 레잉헤드(260)와 집적기(270)사이에 배치되는 이송롤(112)(114)들이 배치되어 있다.

그리고, 상기 급랭 냉각대(130)는, 내부에 선재가 통과하는 이송롤(134)을 포함하는 하나 이상의 유동층(132)을 포함하는데, 이와 같은 유동층(132)은 용기(케이싱) 내부에 분립체들이 유동되면서 선재로 부터의 열을 전이시키어 선재의 급랭을 가능하게 하고, 따라서 유동층(132)을 포함하는 급랭 냉각대(130)의 상기 제2 이송경로(P2)에는 상기 이송물 경로 전환기구(1)에 구비된 제1 프레임상의 이송롤(112)과 연계되고 유동층의 상류측, 유동층 사이 및 유동층과 집적기(270)사이에 배치되는 이송롤(136)(138)들을 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 선재의 다중 냉각의 경우, 도 4 및 도 5에서 약랭 냉각대(110)인 스텔모어 냉각대의 경우 냉각능은 예를 들어 1.0 ~ 15.0 ℃/S 정도이고, 유동층(fluidized bed)(132)을 이용한 (초)급랭의 냉각능은 예를 들어 15.0 ℃/S 이상이며, 포트(152)를 이용한 (극)서랭 냉각대(150)의 냉각능은 예를 들어 1℃/S 이하 일 수 있다.

따라서, 앞에서 설명한 바와 같이, 도 10과 같이, 본 발명 다중 선재 냉각에서는, 약랭 냉각대(110)의 선재 냉각 곡선은 급랭 냉각대(130)와 서랭 냉각대(150) 의 선재 냉각 곡선의 중간 정도에 위치되고, 특히 급랭의 경우 유동층을 이용하기 때문에, 초기 일정온도까지 급랭되고 이후 그 온도를 유지하는 선재 냉각 특성을 나타내게 됨을 알 수 있다,

한편, 급랭 냉각대(130)에 배치되는 하나 이상의 유동층(fluidized bed)은, 도 9에서 보다 상세하게 도시한 바와 같이, 납과 염 다음으로 냉각능이 우수하고, 납과 염처럼 환경에 영향을 주지 않는 냉매를 활용하는 것인데, 예를 들어 유동층(132)은 케이싱(용기)(미부호)속의 실리카 또는 알루미나(silica, alumina) 등의 분립체가 용기에 연결된 투입, 배출관(미부호)을 통하여 투입 및 배출되는 유체(액체 또는 기체)의 일정한 유속에 따라 형성되어, 이와 같은 유동층에서는 용기내의 거의 모든 영역에서 분립체가 균일하게 혼합되기 때문에, 선재 급랭이 균일하게 구현될 수 있다.

그리고, 분립체의 투입 및 배출을 통한 유동층 형성 정도에 따라 냉각 정도를 조절 할 수 있다. 특히, 이와 같은 유동층은 500℃ 정도의 온도를 가지는 유동층을 900℃ 정도의 온도를 갖는 소재(선재)가 통과하면 도 9와 같이 초기에는 500℃로 급랭이 되다가 500℃에 이르면 항온 변태가 되어 아주 미세한 펄라이트 조직을 얻을 수 있어 소재의 강도와 연성, 인성을 모두 증가시키는 것이다.

즉, 인성의 증가로 이와 같은 본 발명의 유동층(132)을 포함하는 급랭 냉각대(130)를 통과한 선재(소재)는 통상, 선재의 후 열처리인 일명 연욕(Lead Patenting) 열처리 공정의 생략을 가능하게 하는 이점을 제공한다.

한편, 도 4와 같이, 이와 같은 유동층(132)을 이용한 급랭 냉각대(130)의 선재 냉각을 위하여 레잉헤드에서 권취된 선재를 제1 이송경로(P1) -> 제2 이송경 로(P2)로 (수평적으로) 전환시키는 경우, 이송물 경로 전환기구(1)의 이송롤(12)을 통하여 이송되는 선재를 이송롤(136)과 유동층(132)으로의 투입을 원활하게 하기 위한 만곡된 가이드 부재(140)들이 유동충 초입에 이송롤(136)들과 연계되어 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 도 9와 같이, 급랭 냉각대(130)의 유동층(132)의 용기(케이싱)에는 별도의 도면부호로 나타내지 않은 입,출구가 형성되고, 그 입,출구에는 에어커튼(AC)을 형성하여 분립체의 외부 누출을 차단하면서 동시에 선재에 부착된 분립체를 제거하는 것을 가능하게 하는 고압에어 분사헤드(133)들이 설치되는 것이 바람직하다.

다음, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 서랭 냉각대(150)는, 내부에 권취선재가 투입되는 포트(152)를 이용하는데, 이와 같은 서랭 냉각대의 제3 이송경로(P3)에는, 이송물 경로 전환기구(1)에 구비된 베이스 프레임(70)의 개구부 직하부에 상기 포트들을 순차로 투입시키는 포트 이송유닛(160)을 포함한다.

이때, 상기 포트 이송유닛(160)은, 도 4와 같이, 제1 이송경로(P1)의 약랭 냉각대(110)와 일부분 겹치면서 그 직하부에 배치되는 무한궤도로 형성된 레일(162)과 상기 레일에 안착 이송되는 이송대차(164) 또는, 별도의 도면으로 도시하지 않은 무한궤도로 설치된 이송체인으로 제공될 수있다.

바람직하게는, 상기 이송대차(164) 또는 이송체인에는 중앙부분에 포트가 안착되는 높이를 갖는 홈이 형성된 포트 안착대(166)가 연계 장착될 수 있다.

더하여, 상기 포트가 이송되는 포트 이송 경로의 일지점에는 집적기 역할을 하는 포트(152)에서 집적된 선재코일(200)을 추출하고 빈 포트를 다시 레일상의 대차에 투입하는 하나 이상의 크레인(168)이 배치될 수 있다.

따라서, 크레인은 이송중인 포트의 측벽에 설치된 행거(미부호)를 와이어로 견인하여 도 4와 같이 포트에서 집적되고 서랭 처리된 선재코일(200')을 포트에서 불출할 수 있는데, 예를 들어 불출고리 등을 이용할 수 있다.

결국, 본 발명의 서랭 냉각대(150)는 약랭의 스텔모어 냉각대(110)의 기존 라인을 이용하는 경우 인-라인 형태로 냉각하기 때문에, 그 서랭 시간을 확보하는 데에 한계가 있고, 원하는 서랭을 구현하기 위하여는 스텔모어 냉각대의 설비 길이가 길어질 수 밖에 없다.

그러나, 본 발명의 경우 밀폐 공간의 포트(152)내에 레잉헤드에서 불출된 권취 선재(200a)가 투입되어 집적되면서 선재코일로 되기 때문에, 열의 전이가 지연되어 서랭 즉, 극 서랭의 구현 가능하게 하는 것이다.

한편, 상기 포트(152)는 원통형상으로 내부 중앙에 권취 선재의 집적을 위한 가이드 튜브가 구비되는 형태도 가능하데, 바람직하게는 대기로의 열 전달을 차단하고 선재의 고온을 감안할 때 단열성 재질이 바람직하다.

또한, 도 4와 같이 포트를 여러개 이송시키면서 사용하면 레잉헤드에서 불출되는 단위 권취 선재만큼 투입되어 서랭되므로 연속적인 선재 생산도 가능하다.

한편, 바람직하게는 레잉헤드에서 권취된 선재는 서랭하는 경우 바로 포트에 투입시키어 초기 열 손실을 줄이는 것이 바람직한데, 본 발명의 경우 초기 이송롤(112)에서 바로 포트로 낙하 투입되기 때문에, 선재 열손실을 줄이어 서랭은 충 분히 가능하다.

예를 들어, 기존 약랭의 스텔모어 냉각대(110)의 경우 이송롤(114)들 위에 커버를 덮어서 서랭을 하기도 하지만, 실제 이 구간이 한정되어 대략 200초 이상 커버내에 잔류할 수 없기 때문에, 서랭에 한계가 있지만, 본 발명의 경우 도 4에서 포트에서 선재코일의 추출위치를 조정하기만 하면, 포트 내의 잔류 시간은 원하는 만큼 조정 가능한 이점을 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 포트(152)는 실제로 헌열이 포트 내부에 잔류하고, 단열성 재질로 되어 있기 때문에, 선재의 후 열처리인 소둔 열처리 공정을 생략 가능하게 한다.

또한, 통상 선재의 직경이 17mm 이상인 경우의 대경 선재는 기존의 스텔모어 냉각대에서는 집적이 어려워 생산하지 못하지만, 본 발명의 서랭 포트(152)을 이용하는 경우에는 포트가 집적기 기능을 하면서 서랭을 구현하기 때문에, 직경이 큰 대경 선재의 냉각 및 생산을 가능하게 할 것이다.

따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 이송물 경로 전환기구를 이용한 선재의 다중 냉각장치를 통하여는 제1 이송경로에 배치되는 스텔모어 냉각의 약랭 냉각대(110)와 제2 이송경로에 배치되는 유동층(132)을 이용한 급랭 냉각대(130) 및, 제3 이송경로에 배치되는 포트(152)를 이용한 위한 서랭 냉각대(150)의 선택적 구현이 가능한 것이다.

한편, 도 4 및 도 5와 같이, (초)급랭 냉각대(130)의 유동층(132)은 두 개의 구간으로 배치되는 것이 바람직한데, 예를 들어 첫 번째 유동층 구간에서는 선재의 온도가 급속히 떨어지게 되고, 두 번째 유동층 구간에서는 항온 상태로 유지되는 것인데, 이는 앞에서 도 10의 선재 냉각 곡선을 통하여 설명한 바와 같다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 일반적은 스텔모어 냉각대를 포함하는 선제 제조공정을 도시한 개략도

도 2는 도 1의 스텔모어 냉각시 구현되기 어려운 급랭과 서랭 구역(B,C)을 개략적으로 나타낸 그래프

도 3은 본 발명 기구를 이용한 선재의 다중 냉각 경로를 나타낸 것으로서,

(a)는 약랭(스텔모어 냉각)의 제1 이송경로를 나타낸 개략도

(b)는 유동층을 이용하는 급랭의 제2 이송경로를 나타낸 개략도

(c)는 포트를 이용하는 서랭의 제3 이송경로를 나타낸 개략도

도 4는 본 발명의 선재 다중 냉각장치의 전체 구성을 도시한 평면 구성도

도 5는 도 4의 측면 구성도

도 6은 도 4의 정면 구성도

도 7은 본 발명의 이송물 경로 전환기구를 도시한 측면도

도 8은 도 7의 개략 평면도

도 9는 본 발명의 다중 선재 냉각장치의 유동층을 도시한 구성도

도 10은 본 발명의 다중 선재 냉각장치의 약랭 냉각대, 급랭 냉각대 및 서랭 냉각대의 선재 냉각 곡선을 개략적으로 나타낸 그래프

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 이송물 경로 전환기구 10,30,50,70.... 프레임들

20.... 회전구동유닛 40.... 승강유닛

60.... 수평이동유닛 100.... 선재 다중 냉각장치

110.... 약랭 냉각대 130.... 급랭 냉각대

132.... 유동층 150.... 서랭 냉각대

152.... 포트(POT) 200a.... 권취 선재

200'.... 선재코일 260.... 레잉헤드

270.... 집적기 P1 - P3.... 제1 내지 제3 이송경로

Claims (13)

1. 이송물의 이송을 위한 이송롤이 구비된 제1 프레임; 및,

   상기 제1 프레임이 회전구동유닛을 매개로 회전 가능하게 설치된 제2 프레임;

   을 포함하여 제1 프레임의 회전을 통하여 이송물의 경로 전환을 가능토록 구성된 이송물 경로 전환기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 프레임이 승강유닛을 매개로 경사 또는 승강 가능하게 설치되는 제 3 프레임을 더 포함하는 이송물 경로 전환기구.
3. 제2항에 있어서, 상기 제3 프레임이 수평이동유닛을 매개로 수평 이동 가능하게 설치되는 베이스 프레임을 더 포함하고,

   상기 베이스 프레임에는 제3 프레임의 수평 이동시 이송물의 낙하를 가능하게 하는 개구부를 포함하여 이송물의 다른 경로 전환을 가능토록 구성된 이송물 경로 전환기구.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 프레임의 이송롤의 전,후 측과, 상기 제1 프레임의 회전시 제1 이송경로와 연계되는 제2 이송경로 및, 상기 제3 프레임의 수평 이동시 베이스 프레 임을 통과하여 제1 이송경로와 연계되는 제3 이송경로에는 컨베이어, 레일과 대차 및, 이송롤들 중 어느 하나가 배치되는 이송물 경로 전환기구.
5. 제1항에 있어서,

   상기 회전구동유닛은, 상기 제1 프레임에 설치되되 모터로서 구동되는 구동기어가 단속되는 기어부를 갖춘 회전블록; 및,

   상기 제2 프레임에 설치되면서 상기 회전블록이 회전 가능하게 안착되는 회전블록 지지부;

   를 포함하여 구성된 이송물 경로 전환기구.
6. 제2항에 있어서,

   상기 승강유닛은, 상기 제3 프레임의 적어도 일측으로 한쌍 또는 사방에 수직 장착되면서 로드가 제2 프레임에 장착된 힌지블록에 회동 가능하게 연결되는 승강 실린더를 포함하여 구성된 이송물 경로 전환기구.
7. 제3항에 있어서,

   상기 수평이동유닛은, 상기 제3 프레임에 장착되면서 베이스 프레임에 구비된 레일에 안착되는 이동블록; 및,

   상기 베이스 프레임에 장착되고 제3 프레임의 일측에 연결되는 수평 구동 실린더를 포함하여 구성되고,

   상기 베이스 프레임과 레일은 제3 프레임과 그 상부의 제1,2 프레임의 이동 공간을 확보하도록 신장된 이송물 경로 전환기구.
8. 삭제
9. 제1 이송경로상에 배치된 선재 약랭 냉각대; 및,

   상기 제1 이송경로와 선재 경로 전환기구를 매개로 연계되는 제2,3 이송경로상에 배치되는 선재 급랭 냉각대와 선재 서랭 냉각대 중 적어도 어느 하나 또는 이들 모두;

   를 포함하여 구성되되,

   상기 선재 경로 전환기구는, 상기 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에서 기재된 이송물 경로 전환기구로 구성된 선재 다중 냉각장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 선재 약랭 냉각대는 스텔모어 냉각대로 구성되고, 상기 제1 이송경로에는 레잉헤드와 집적기사이에 배치되는 이송롤들이 포함된 선재 다중 냉각장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 급랭 냉각대는, 내부에 선재가 통과하는 하나 이상의 유동층을 포함하고,

    상기 제2 이송경로에는 상기 이송물 경로 전환기구에 구비된 제1 프레임상의 이송롤과 연계되고 유동층 상류측, 유동층 내부 및 유동층 하류측과 집적기사이에 배치되는 이송롤들이 포함된 선재 다중 냉각장치.
12. 제9항에 있어서,

    상기 서랭 냉각대는 내부에 권취선재가 투입되는 포트를 포함하고, 상기 제3 이송경로에는 이송물 경로 전환기구에 구비된 베이스 프레임의 개구부 직하부에 상기 포트들을 순차로 투입시키는 포트 이송유닛이 포함되는 선재 다중 냉각장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 포트 이송유닛은, 무한궤도로 형성된 레일과 상기 레일에 안착 이송되는 이송대차 또는, 무한궤도로 설치된 이송체인을 포함하되,

    상기 이송대차 또는 이송체인에는 포트 안착대가 구비되고, 상기 포트가 이송되는 경로 도중에는 포트에서 선재코일을 처리하는 적어도 하나의 크레인이 배치된 것을 특징으로 하는 선재 다중 냉각장치.

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