KR101242956B1 - 다단 송풍형 선재코일 냉각장치 - Google Patents

Abstract

권취 이송되는 선재코일을 송풍방식으로 냉각하는 선재코일 냉각장치가 제공된다.
상기 선재코일 냉각장치는 그 구성 일예로서, 권취 이송되는 선재코일의 이송경로 상에 하나 이상 배치되되 적어도 선재코일의 가장자리 냉각을 제어토록 제공된 제1 송풍덕트를 포함하는 송풍 덕트수단; 및, 상기 제1 송풍덕트에 구비된 제1 송풍기을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 선재코일의 겹침밀도, 경로 이탈 또는, 링 직경에 대응하여, 송풍방향과 송풍량 또는 송풍속도의 제어를 용이하게 한 다단형(개별) 송풍을 구현하여, 선재코일의 폭방향 균일 냉각을 가능하게 하고, 궁극적으로 코일의 폭방향 인장강도 편차를 줄여, 제품의 품질을 가일층 향상 가능하게 하는 등의 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

다단 송풍형 선재코일 냉각장치{Wire-rod Coil Cooling Apparatus}

본 발명은 권취 이송되는 선재코일을 송풍방식으로 냉각하는 선재코일 냉각장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 선재코일의 겹침밀도, 경로 이탈 또는, 링 직경에 대응하여, 송풍방향과 송풍량 또는 송풍속도의 제어를 용이하게 한 다단형(개별) 송풍을 구현하여, 선재코일의 폭방향 균일 냉각을 가능하게 하고, 궁극적으로 코일의 폭방향 인장강도 편차를 줄여, 제품의 품질을 가일층 향상 가능하게 한 선재코일 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 선재는 압연(조압연, 중간조압연, 중간사상압연 및 사상압연)을 거쳐 수냉대에서 냉각된 후 권취(집적)후 정정라인에 투입되고, 이와 같은 선재는 직경 5.5~15mm 의 소구경 선재와 직경 15∼42 mm의 대구경 선재를 생산하게 된다.

한편, 소구경 선재의 경우, 레잉-헤드(laying head)를 통하여 나선형 코일형태로 형성시키면, 롤러 컨베이어의 이송과 병행하여 열처리를 수행한 후, 집적기(reform tube)를 통하여 집적한 다음, 검사라인으로 투입된다.

도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 압연기(110)에서 압연된 소재는 냉각수로 냉각하는 수냉대(120)에 의해 냉각되고, 권취기인 레잉-헤드(130)를 거치면서 권취된다. 그리고 권취된 선재코일(100)은 롤러 컨베이어(140)의 이송 롤러(142)에 연속적으로 낙하 이송되고, 권취된 선재 코일은 롤러 컨베이어(140)를 통과하면서 하부에 설치된 송풍유닛(150)으로부터 송풍되는 송풍공기에 의해 냉각된다. 그 다음, 롤러 컨베이어와 연계된 집적기(160)에서 최종 제품으로 집적된다.

즉, 레잉-헤드(130)에서 코일형태로 연속 권취되어 추출된 선재코일(100)은 롤러 컨베이어(140)에 낙하 이송되는 도중에, 롤러 컨베이어를 따라 다수개가 연이어 배열된 송풍유닛(150)에서 송풍되는 공기가 이송되는 선재코일(100)과 접촉하면, 선재코일은 집적전에 저온으로 냉각되면서 그 열처리가 이루어진다.

예를 들어, 레잉-헤드(130)에서 권취되면서 이송 롤러상에 낙하되는 때의 선재코일의 온도는 대략 850~950 ℃ 정도이나, 냉각을 거친 선재코일은 대략 150~300℃ 정도까지 냉각되는 것이다.

한편, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 송풍유닛(150)은, 송풍기(152)가 하부에 설치된 덕트(154)를 포함하고, 덕트 상에는 이송 롤러(142)사이로 배치되는 개구부분 즉, 노즐 개구(156)가 제공되게 된다.

예컨대, 이와 같은 송풍유닛(150)을 일명 스텔모어 냉각대(stelmor)라고도 하는데, 송풍력의 세기 또는 선재코일(100)의 이송속도 등 냉각조건에 따라서 다양한 냉각능력을 제공하는 이점은 있으나, 선재코일(100)의 폭방향으로 동일한 송풍을 구현하는 것이었다.

따라서, 기존에 알려진 송풍유닛을 이용한 스텔모어 냉각대의 경우, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 선재코일의 적치시 선재코일(100)의 측면부(가장자리부분)(도 2의 'A'부분)과 중심부분(중앙부분)간의 적치밀도가 상당부분 차이가 발생하고, 결국 도 4와 같이, 동일한 송풍환경 하에서는, 냉각되는 소재의 변태가 발생하는 시점에서 최대 80 ℃ 까지의 선재코일 중심부와 가장자리부분(측면부)간 온도차가 발생하게 된다.

즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 0.8 %의 탄소를 포함하고 직경이 5.5mm 인 선재코일인 경우, 레잉 헤드(130)에서 거리가 멀어질수록 선재코일의 중심부분(중앙부분)과 가장자리부분의 온도 이력에서 차이가 심하게 발생된다.

이와 같은, 겹침(적치) 밀도 차이에 따른 선재코일의 중심부분과 가장자리부분에서의 온도편차에 의하여, 선재코일의 폭방향으로 미세조직이 달라지고, 이는 결국 제품 불량으로 이어지게 된다.

한편, 도 6a 및 도 6b에서는 종래 선재코일의 폭방향 송풍 속도 분포를 모식도로 도시하고 있는데, 다음에 설명하는 도 12의 본 발명에 비하여, 도 6a 및 도 6b에서는 선재코일의 가장자리부분과 차이가 있는 'B' 영역과 선재코일의 한쪽으로 치우진 'C'영역이 발생될 수 있고, 이와 같은 영역 'B','C'는 사실상 송풍 손실영역으로서, 선재코일 특히, 겹침밀도가 높은 가장자리부분의 냉각에 영향을 주지 못하는 것이고, 따라서 선재코일의 가장자리부분의 냉각능에 실효성이 적은 문제가 있었다.

즉, 종래 송풍 냉각의 경우, 선재코일의 가장자리부분(도 2의 'A'부분)에 더 집중적이고 효과적인 송풍 냉각이 구현되지 않아, 실제 송풍시 가장자리부분을 벗어나서 손실되는 송풍공기가 많기 때문이다.

그리고, 종래의 경우 선재코일의 링 직경이 변하는 경우, 또는 와블(wobble) (선재코일의 링 직경을 주기적으로 변화하는 것)을 사용하는 경우에 송풍 방향의 적정한 대응이 어려운 문제가 있었다.

따라서, 선재코일의 냉각편차에 의하여 선재코일의 미세 조직이 차이가 나는 경우(차이가 심한 경우), 추가적인 열처리 공정이 필요하게 되고, 이는 생산 원가를 증가시키게 된다.

한편, 이와 같은 선재코일의 폭방향 온도편차를 감소시키기 위하여, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 종래에는 송풍유닛(150)의 덕트(154)의 내부에 종방향으로 격벽을 설치하여 선재코일의 가장자리부분의 냉각능을 더 집중시키는 방법이 있으나, 이 경우 선재코일 자체의 직경이 변하면 실효성이 적은 것이었다.

또는, 이송 컨베이어 상에서 선재코일의 가장자리 부분에 추가로 공기 또는 냉각수(미스트)를 분사시키는 방법도 있지만, 이 경우 냉각능 제어도 어렵고, 별도의 복잡한 설비가 필요하고, 과도한 냉각을 차단토록 커버체를 롤러 컨베이어 상에 덮어서 사용하는 경우 등의 공간적 제한도 문제가 되었다.

또는, 송풍유닛의 덕트 내측에 배치된 격벽에 단순하게 공기 방향을 제어하는 댐퍼를 설치하여 송풍공기를 가능한 선재코일 가장자리로 유도하는 방법도 있으나, 실제 선재코일의 적치밀도 차이에 의한 폭방향 온도 편차의 완전한 해소는 미흡한 실정이었다.

특히, 근래 선재 제품의 요구되는 직경(크기)이 커지고 있는 상황에서, 앞에서 설명한 알려진 냉각방식만으로는 그 실효성이 문제가 되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 선재코일의 겹침밀도, 경로 이탈 또는, 링 직경에 대응하여, 송풍방향과 송풍량 또는 송풍속도의 제어를 용이하게 한 다단형(개별) 송풍을 구현하여, 선재코일의 폭방향 균일 냉각을 가능하게 하고, 궁극적으로 코일의 폭방향 인장강도 편차를 줄여, 제품의 품질을 가일층 향상 가능하게 한 선재코일 냉각장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 권취 이송되는 선재코일의 이송경로 상에 하나 이상 배치되되 적어도 선재코일의 가장자리 냉각을 제어토록 제공된 제1 송풍덕트를 포함하는 송풍 덕트수단; 및, 상기 제1 송풍덕트에 구비된 제1 송풍기;를 포함하여 구성되되,
상기 송풍 덕트수단은, 양측에 배치된 상기 제1 송풍덕트 사이에 연계되면서 선재코일의 중앙부 냉각을 제어토록 제공된 제2 송풍덕트를 더 포함하고, 상기 제2 송풍덕트에는 제2 송풍기가 배치되어 다단 송풍형으로 구성되며,
상기 제1 송풍덕트와 제2 송풍덕트 상에 송풍방향을 제어토록 제공되는 제1,2 송풍 제어수단;들을 더 포함하며, 상기 송풍 제어수단들은 송풍 덕트의 수직방향으로 신장되는 가이드 베인으로 제공되고, 상기 송풍 제어수단들은 모터 구동되는 회동축 또는 실린더를 매개로 체결유닛을 통하여 덕트 상에 회전 가능하게 제공된 선재코일 냉각장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 제1 송풍 제어수단은, 상기 제1,2 송풍덕트의 상단 연결부에 제공되고, 상기 제2 송풍 제어수단은 송풍 덕트의 측벽에 제공되면서 선재코일의 이송상태와 가장자리 겹침밀도에 대응하여 냉각 제어토록 구성될 수 있다.

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더 바람직하게는, 상기 이송되는 선재코일의 상측에 제공되는 선재코일 열화상 측정기를 더 포함하고, 상기 선재코일 열화상 측정기는, 상기 제1,2 송풍 제어수단과 연계되는 회동축의 모터 또는 실린더와 연계된 장치 제어부와 연계되어 적어도 가장자리 제어냉각을 구현토록 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 선재코일 냉각장치에 의하면, 선재코일의 겹침밀도, 경로 이탈 또는, 링 직경에 대응하여, 송풍방향과 송풍량 또는 송풍속도의 제어를 용이하게 한 다단형(개별) 송풍을 구현하여, 선재코일의 폭방향 균일 냉각을 가능하게 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 궁극적으로 코일의 폭방향 인장강도 편차를 줄여, 제품의 품질을 가일층 향상 가능하게 하는 등의 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 선재코일 제조 단계를 도시한 개략도
도 2는 도 1에서 선재코일 냉각대를 도시한 개략 평면도
도 3 및 도 4는 종래 냉각대를 이용한 선재 냉각시 선재 적치밀도 및 적치밀도에 의한 온도 편차를 각각 나타낸 그래프
도 5는 종래 선재코일의 중심부와 가장자리 간 온도이력을 나타낸 그래프
도 6a 및 도 6b는 종래의 선재코일의 폭방향 송풍 속도분포를 나타낸 모식도
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치의 전체 구성을 도시한 구성도
도 8은 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치를 도시한 사시도
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 선재코일 온도분포 측정기로 측정된 적외선 열화상 온도 분포를 나타낸 사진
도 10a, 10b 및 도 11은 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치에서, 송풍 제어수단의 설치상태를 도시한 상세도
도 12는 본 발명의 냉각장치를 통한 선재코일의 폭방향 송풍 속도 분포를 도시한 모식도
도 13은 종래와 본 발명의 선재코일 온도이력를 나타낸 그래프
도 14a 내지 14c는 종래와 본 발명에 따른 선재 생산시의 선재코일의 부위별 인장강도 분포를 나타낸 그래프

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 7 및 도 8에서는 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치(1)를 도시하고 있다.

즉, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)는, 그 구성 일예로서 크게 권취 이송되는 선재코일(10)의 이송경로 상에 하나 이상 배치되되, 적어도 선재코일 가장자리부분('A'부분)의 냉각제어를 더 집중적이고 정밀 제어토록 제공된 제1 송풍덕트(32)를 포함하는 송풍 덕트수단(30) 및, 상기 제1 송풍덕트(32)에 구비된 제1 송풍기(42)를 포함하여 구성될 수 있다.

더하여, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)는, 상기 제1 송풍덕트(32)들을 양측에 배열하고, 상기 제1 송풍덕트(32)사이에 일체로 연계되면서 선재코일(10)의 중앙부 냉각을 제어토록 제공된 제2 송풍덕트(34)를 포함한다.

따라서, 상기 제2 송풍덕트(34)에도 제1 송풍덕트와 마찬가지로 제2 송풍기(44)가 구비된다.

한편, 도 7 및 도 8과 같이, 실제 상기 제1,2 송풍 덕트는 서로 연결되는 철판 구조물로 제공되고, 따라서 제1 송풍덕트(32)의 양측에선 덕트수단(30)의 상단부측으로 덕트 프레임(36)이 연결 제공될 수 있다.

이와 같은 덕트 프레임(36)에는 앞에서 설명한 바와 같이, 실제 레잉헤드에서 권취되면서 추출되는 선재코일(10)을 이송하는 롤러 컨베이어(90)가 배치되고, 선재코일 이송용 롤러(92)들은 연계된 구동모터(94)로서 회전 구동되고, 상기 덕트 프레임(36)상에는 상기 롤러 사이로 개구되어 송풍을 통한 선재코일의 냉각을 가능하게 하는 앞에서 설명한 바와 같이, 송풍 노즐구(36a)들이 구비된다.

따라서, 기존 선재코일 냉각설비인 스텔모어 냉각대(stelmor)에서 덕트는 일체형의 단일 덕트만으로 구성된 것에 비하여, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)는, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 롤러 컨베이어(90)의 이송 롤러(92)들을 통하여 이송되는 선재코일(10)의 가장자리('A'부분)만을 단독적으로 제어냉각을 구현하는 별도의 제1 송풍덕트(32)들을 송풍수단(30)이 포함하기 때문에, 선재코일의 가장자리의 냉각능력이 가일층 보강되는 것이다.

더욱이, 상기 제1 송풍덕트(32)의 하부에는 도 7에서 도시한 바와 같이, 전용의 제1 송풍기(42)들이 제공되기 때문에, 선재코일(10)의 링 폭방향으로 그 겹침밀도가 가장 높고, 따라서 온도가 가장 높은 선재코일 가장자리부분이 집중적으로 제어냉각되고, 이는 도 5와 같은 폭방향 온도편차를 줄이도록 하여 제품 품질을 향상시키는 것이다.

한편, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)는, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 상측에 롤러 컨베이어(90)가 배치되고, 이송롤러들 사이로 노즐 개구구(36a)가 형성되는 '┌┐' 형태의 덕트 프레임(36)이 제공되고, 상기 덕트 프레임(36)의 일측 측벽과 반대측 측벽에 각각 제1 송풍덕트(32)들의 측벽들이 연결되고, 제1 송풍덕트(32)와 그 사이로 제2 송풍 덕트(34)들의 측벽의 상단부분이 연결되는 구조로 견고하게 제공될 수 있다.

이때, 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1,2 송풍덕트(32)(34)들은 하단이 좁고 상단부로 갈수록 넓어져, 실제 선재코일 라인에서 공간적인 활용을 가능하게 하는 형태로 제공되고, 제1,2 송풍기(42)(44)들은 하단부에 제공되어 있다.

다음, 더 바람직하게는 도 7a 내지 도 7b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)에서, 송풍 덕트수단(30)의 상기 제1 송풍덕트(32)와 제2 송풍덕트(34) 상에 제공되어 송풍을 선재코일의 가장자리측으로 더 집중적으로 제어 냉각을 가능하게 하는 송풍 제어수단(50)(60)들을 포함하도록 하는 것이다.

따라서,이와 같은 본 발명의 송풍 제어수단(50)(60)들은 도 7a 및 도 7b에서 도시한 바와 같이, 선재코일(10)이 롤러 컨베이어(90)의 이송 롤러(92)를 따라 이송되는 중에, 정상적인 이송경로에서 이탈되어 선재코일의 가장자리가 한쪽으로 치우지는 경우, 상기 송풍 제어수단(50)(60)들은 송풍 방향으로 치우친 선재코일의 가장자리에 대응하여 제어함으로써, 선재코일의 겹침밀도가 가장 높아 온도편차의 주 원인인 선재코일 가장자리부분의 냉각을 더 효과적으로 제어 가능하게 하는 것이다.

즉, 선재코일의 이송이 정상적인 경우에는 도 7a와 같이 송풍 제어수단(50)(60)들을 각도 조정하고, 반대로 선재코일이 치우쳐 정상 이송경로에서 이탈하면 도 7b와 같이, 송풍제어수단(50)(60)들의 송풍 각도를 조정하여 선재코일특히, 가장자리부분의 냉각을 효과적으로 유지하도록 하는 것이다.

이때, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 송풍수단들 중 안쪽의 제1 송풍 제어수단(50)은, 제1,2 송풍덕트(32)(34)들의 상단부 연결부분상에 제공되고, 제2 송풍 제어수단(60)은 상기 제1 송풍덕트(32)의 상단부 측벽으로, 덕트 프레임(36)의 연결 경계부위에 제공될 수 있다.

따라서, 제1 송풍 제어수단(50)은 실제 그 회전 반경이, 제 2 송풍제어수단(60) 보다는 큰데, 이는 제2 송풍 제어수단(60)은 사실상 덕트 프레임(36)의 내측면에 간섭되기 때문이다.

결국, 본 발명의 선재코일 냉각장치의 제1,2 송풍 덕트의 상측에 제공되는 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)들은 서로 연동되어 선재코일의 이동 상태와 가장자리의 겹침밀도 및, 선재코일의 링 크기에 대응하여, 어떠한 경우에도 가장자리부분의 집중 제어냉각을 가능하게 하는 것이다.

한편, 도 10 및 도 11에서는 이와 같은 본 발명의 송풍 제어수단(50)(60)들의 설치상태를 상세하게 도시하고 있다.

예를 들어, 도 10a, 도 10b 및 도 11에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)들은, 제1,2 송풍 덕트 상에 수직하게 신장되어 회전에 따라 송풍 방향을 제어하는 가이드 베인(vane)(또는 디플렉터)들로 제공될 수 있다.

즉, 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)의 가이드 베인들은, 서로 연동하여 같은 간격을 유지하면서 회전하거나, 필요시 서로 좁아지거나 멀어지면서 송풍 제어수단인 가이드베인 들사이의 간격을 제어하여, 통과하여 송풍되는 냉각공기의 송풍 방향 뿐만 아니라 그 송풍량이나 속도를 조정하는 일종의 노즐 플레이트의 기능을 제공하는 것이다.

한편, 이와 같은 본 발명의 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)들은, 덕트 상에 제공되는 체결유닛(70)을 매개로 회동 가능하게 제공되면서, 도 10과 같이 모터(76)로서 회전되는 회동축(72)을 통하여 회전되거나, 또는 도 11에서 도시한 바와 같이, 실린더(78)를 매개로 회전 가능하게 제공될 수 있다.

다만, 앞에서 설명한 바와 같이, 제1 송풍 제어수단(50)의 경우 제1,2 송풍덕트의 상단 경계부분에 제공되면서 그 회전 제어의 각도가 90° 보다는 크기 때문에, 도 10과 같이 회동축(72)을 통하여 회전 작동되게 설치하고, 제2 송풍 제어수단(60)은 덕트 프레임(36)의 내측벽에 접촉되어 그 회전이 제한되기 때문에, 도 11과 같이 실린더 연결 구조로 하는 것이 바람직할 것이다.

물론, 제2 송풍 제어수단(60)도 도 10b와 같이 회동축(72)에 연계하여 설치하는 것도 가능함은 물론이다.

예를 들어, 도 10a 및 도 10b 에서 도시한 바와 같이, 상기 체결유닛(70)은, 제1,2 송풍 덕트(32)(34)의 상단 연결 경계부분 또는 제1 송풍덕트상의 덕트 프레임(36)의 측벽에 장착된 체결파이프(74b)와 상기 체결파이프(74a)사이에 배치되고 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)인 가이드 베인에 조립된 다른 체결파이프(74a)들을 통과하여 제1,2 송풍 덕트들의 전면벽(38)의 구멍(h)으로 인입되고 브라켓트(72b) 로 수평 제공된 모터(76)와 커플링(72a)을 매개로 연결되는 회동축(72)이 통과하고, 끝에서 너트(N)와 와셔(W)로 고정되고, 제1,2 송풍 제어수단 측의체결파이프(74a)는 회동축(72)과 체결볼트(B)로 고정될 수 있다.

다만, 도 10b에서 도시한 바와 같이, 제2 송풍 제어수단(60)측의 덕트 프레임(36)의 경우에는 공간 확보를 위하여 내측벽에 고정되는 길게 신장된 지지판(75)을 이용한다.

따라서, 덕트 전면벽(38)의 외측에 제공된 모터(76)의 회전 작동에 따라 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)들의 가이드 베인들은 도 7a,b와 같이 회동되면서, 특히 선재코일 가장자리부분의 집중적인 송풍방향, 숭풍량, 기타 송풍 속도를 제어하는 것을 가능하게 한다.

한편, 도 11과 같이, 덕트 프레임(36)과 제1 송풍덕트의 외곽측 측벽 상단 연결부분에 설치된 브라켓트(78c)에 구비된 힌지블록(78b)과 상기 제2 송풍 제어수단(60)의 일면에 제공된 힌지블록(78a)사이에, 앞에서 설명한 실린더(78)를 통하여, 제2 송풍 제어수단(60)의 회동이 조정될 수 있다.

한편, 도 7에서는 제1,2 송풍 덕트(32)(34)는 송풍을 위한 공기 유입용으로 하단부가 개구된 것으로 도시하였지만, 도 8과 같이 제1,2 송풍 덕트들이 'U자'형태의 철판 구조물로 형성시키고, 송풍을 위한 공기 유입 구멍들을 형성시키고, 이부분에 스크린 망을 제공하는 것도 가능함은 물론이다.

다음, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명 장치에서는, 선재코일 (10)의 이송경로 상측에 제공되는 선재코일 열화상 측정기(80)가 더 구비될 수 있고, 이와 같은 선재코일 열화상 측정기(80)는, 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)과 연계되는 회동축의 모터(76) 또는 실린더(78)와 연계된 장치 제어부(C)와 연계되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 7 및 도 8에서는 개략적으로 도시하였지만, 이와 같은 본 발명의 선재코일 열화상 측정기(80)는 구체적으로는 적외선 열화상 온도측정기로 제공될 수 있는데, 바람직하게는 선재코일의 변태구간의 상류측으로 적어도 레잉헤드(도 1의 130)로부터 10m 구간에 배치시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 선재코일 열화상 측정기(80)는, 도 9a 및 도 9b에서 도시한 바와 같이, 선재코일의 온도분포를 화상으로 처리하여, 선재코일의 겹침 정도를 판단하도록 하고, 더하여 선재코일(10)이 롤러 컨베이어(90)상에서 중심부를 통하여 정상적으로 이송되고 있는 지를 측정한다.

따라서, 앞에서 설명한 바와 같이, 도 7a 및 도 7b와 같이 선재코일의 이송상태 즉, 정상 이송경로에서 이탈되었는지도 판단하여, 특히 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)들의 회전각을 제어하는데, 이는 상기 측정기와 연계된 장치 제어부(C)가 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)들의 회동각을 결정하는 모터 또는 실린더의 공압 공급유닛(미도시)의 작동을 제어하여 구현할 수 있다.

즉, 본 발명은 선재코일의 겹침밀도에 따라 또는, 선재코일의 이송상태에 따라 쏠림이 발생된 경우에도 신속하게 대응하여 최적의 폭방향 균일 냉각을 구현하는 것이다.

예컨대, 통상 송풍 냉각에 의한 열전달 효과는 송풍 공기의 속도와 직접적인 연관이 있는 것으로 알려져 있고, 따라서 앞에서 설명한 바와 같이, 선재코일의 냉각시 온도편차의 원인이 되는 겹침밀도가 심한 선재코일(10)의 가장자리부분에 가능한 많은 공기를 빠른 속도는 보내는 것이 바람직하다.

따라서, 앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 선재코일 냉각장치는, 일차적으로 선재코일의 가장자리만을 향하여 집중 송풍을 구현하는 제1 송풍덕트(32)와 제1 송풍기(42)를 통한 가장자리부분의 보다 많은 양의 송풍과 송풍속도의 제어를 구현하기 때문에, 균일 냉각을 가능하게 하는 것이다.

또한, 선재코일의 이송상태나 링 직경이 변하는 경우에도, 본 발명은 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)들을 통하여, 송풍 방향의 제어가 용이하여 신속하게 대응 작동될 수 있는 것이다.

즉, 앞에서 설명한 선재코일 열화상 측정기(80)인 적외선 열화상 온도측정 기를 통하여 선재코일이 롤러 컨베이어의 이송상태와 링 직경 및 온도분포 등을 측정하여, 제1,2 송풍덕트와 송풍 제어수단을 통한 송풍 제어를 구현하는 것이다.

이때, 제1,2 송풍 제어수단(50)(60)인 가이드 베인 들은 앞에서 설명한 체결 구조를 매개로 원하는 각도로의 회전 제어를 통하여, 장치 제어부(C)를 매개로 상기 선재코일 열화상 측정기(80)와 연동되면서 제어 구동될 수 있다.

그리고, 본 발명의 경우 기존과는 다르게, 각각의 제1 송풍덕트와 제2 송풍덕트에 단독 가동되는 제1,2 송풍기들이 제공되어, 장치 제어부(C)를 통하여 그 RPM이 제어되면서, 최적으로 송풍량과 송풍속도로 선재코일의 폭방향 균일 냉각을 구현하고, 따라서 단위 면적당 송풍량이 증가되어 냉각능도 증대되게 된다.

한편, 도 7 및 도 8과 같이, 3개의 제1,2 송풍덕트(32)(34)에 제공된 각각의 제1,2 송풍기(42)(44)중, 송풍 면적이 좁은 제1 송풍 덕트측의 제1 송풍기(42)는, 장치 중앙측의 송풍면적이 넓은 제2 송풍덕트(34)의 제2 송풍기(44)의 설계 용량의 50% 정도 일 수 있다.

그리고, 3대의 제1,2 송풍기들은 대략 5% 정도의 RPM 조절이 가능하도록 할 수 있는데, 바람직하게는 선재코일의 소재 종류에 따라 송풍량을 다르게 조절하는 것이다.

예를 들어, 선재코일 중앙부의 냉각에 영향을 주는 제2 송풍덕트에 비하여 선재코일 가장자리부분의 집중 냉각을 위한 제1 송풍덕트(32)를 통한 노즐 개구에서의 송풍속도는 중심부에 비해서 대략 1.7배가 되도록 하고, 온도 측정결과를 반영하여 송풍기들의 미세 RPM을 조절하면 된다.

한편, 도 9의 사진의 경우는, 선재코일의 가장자리부분이 중심부에 비해서 냉각이 잘 이루어지지 않는 것을 나타내고, 이와 같은 선재코일 온도분포를 감안하여, 예를 들어 안쪽의 제1 송풍 제어수단(50)인 가이드 베인을 대략 5°정도로 각각 회전시키고, 외측의 제2 송풍 제어수단(60)의 가이드 베인은 안쪽으로 대략 8°의 각도로 회전시키어 송풍을 구현하면, 선재코일의 폭방향 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.

예를 들어, 도 12에서는 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)를 이용하는 경우, 도 6과 같이, 선재코일의 폭방향 송풍 속도 분포를 모식도로 도시하고 있는데, 도 12에서 알 수 있듯이, 본 발명의 경우에는 도 6a 및 도 6b와 같이 종래 방식으로 선재코일을 냉각하는 경우, 발생되는 도 6의 'B' 영역 및 'C' 영역 즉, 선재코일 가장자리부분에서의 송풍 손실영역(공백영역)이 발생되지 않음을 알 수 있다.

즉, 도 12에서 도시한 본 발명의 경우, 선재코일의 가장자리부분에 근접하여 송풍 손실영역이 발생되지 않고, 선재코일의 링 가장자리부분에 더 많은 송풍을 가능하게 하고, 따라서 본 발명의 경우 선재코일의 폭방향 온도편차가 감소하는 것이다. 그리고, 본 발명에 따른 도 12의 송풍 속도 분포 그래프가 종래의 도 6에 비하여, 더 부드러운 곡선 형태를 나타내는 것이다.

한편, 도 13에서는 탄소(C) 0.8 %를 포함하는 직경 5.5mm의 선재로서, 종래와 본 발명의 장치를 통한 선재코일의 냉각시, 시간 경과에 따른 선재코일의 중심부분과 가장자리부분의 온도이력을 그래프로 도시하고 있다.

즉, 도 13에서 알 수 있듯이, 본 발명(굵은 선)의 경우 선재코일의 폭방향 온도편차가 거의 없음을 알 수 있다.

더하여, 도 14a 및 도 14b에서는 선재코일의 단위 링을 도 14c와 같이 8등분으로 구분하고, 구분된 링 부위별(1-8)로 인장 테스트를 실시하여 표준편차를 구한 결과를 각각 종래와 본 발명의 그래프로 나타내고 있다.

즉, 도 14a 및 도 14b에서 알 수 있듯이, 강재 1 내지 5에 대한 인장강도의 편차가 본 발명의 경우, 종래에 비하여 40% 정도 감소하는 것은 물론, 전체적인 인장강도 값도 증가함을 알 수 있다. 이때, 도 14a 및 도 14b의 그래프에서 실선은 평균치를 나타낸 것이다.

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 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

1.... 선재코일 냉각장치 10.... 선재코일
30.... 송풍 덕트수단 32,34.... 제1,2 송풍덕트
36.... 덕트 프레임 36a.... 송풍 노즐구
42,44.... 제1,2 송풍기 50,60.... 송풍 제어수단
70.... 체결유닛 72.... 회동축
78.... 실린더 80.... 선재코일 온도분포 측정기
90.... 선재코일 이송용 롤러 컨베이어

Claims (6)

1. 권취 이송되는 선재코일의 이송경로 상에 하나 이상 배치되되 적어도 선재코일의 가장자리 냉각을 제어토록 제공된 제1 송풍덕트를 포함하는 송풍 덕트수단; 및, 상기 제1 송풍덕트에 구비된 제1 송풍기;를 포함하여 구성되되,
   상기 송풍 덕트수단은, 양측에 배치된 상기 제1 송풍덕트 사이에 연계되면서 선재코일의 중앙부 냉각을 제어토록 제공된 제2 송풍덕트를 더 포함하고, 상기 제2 송풍덕트에는 제2 송풍기가 배치되어 다단 송풍형으로 구성되며,
   상기 제1 송풍덕트와 제2 송풍덕트 상에 송풍방향을 제어토록 제공되는 제 1,2 송풍 제어수단;들을 더 포함하며, 상기 송풍 제어수단들은 송풍 덕트의 수직방향으로 신장되는 가이드 베인으로 제공되고, 상기 송풍 제어수단들은 모터 구동되는 회동축 또는 실린더를 매개로 체결유닛을 통하여 덕트 상에 회전 가능하게 제공된 선재코일 냉각장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 송풍 제어수단은, 상기 제1,2 송풍덕트의 상단 연결부에 제공되고, 상기 제2 송풍 제어수단은 송풍 덕트의 측벽에 제공되면서 선재코일의 이송상태와 가장자리 겹침밀도에 대응하여 냉각 제어토록 구성된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   이송되는 선재코일의 상측에 제공되는 선재코일 열화상 측정기를 더 포함하고,
   상기 선재코일 열화상 측정기는, 상기 제1,2 송풍 제어수단과 연계되는 회동축의 모터 또는 실린더와 연계된 장치 제어부와 연계되어 적어도 가장자리 제어냉각을 구현토록 구성된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.

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