KR101435041B1 - 소재 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소재 냉각장치에 관한 것으로, 소재에 냉각수를 분사하는 냉각수분사장치와, 냉각수분사장치의 양측에 설치되고, 회동에 의해 단부가 냉각수 분사경로상에 유입되며, 소재측으로 유동 중인 냉각수를 소재의 외측으로 선회시키는 회동버킷과, 회동버킷을 회동시키면서 회동버킷간의 거리를 신축조정하는 회동장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

소재 냉각장치{COOLING APPARATUS FOR MATERIAL}
본 발명은 소재 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소재의 전면에 걸쳐 균일한 냉각을 구현할 수 있는 소재 냉각장치에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철을 고체로 변형시키는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
압연공정은 슬라브를 가열로에 장입하여 압연에 적합한 온도(1100~1300 ℃)로 재가열하여 추출한 후, 조압연기를 통해 폭압연 및 두께압연을 실시하고 사상압연기에서 수요자가 원하는 두께를 갖는 제품으로 최종 압연하는 일련의 공정으로 이루어진다.
관련 선행기술은 대한민국 공개특허공보 제2011-0022336호(2011.03.07. 공개, 발명의 명칭 : 열연판재의 국부과냉 방지장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 소재의 폭방향을 따라 냉각수의 분사량을 다르게 조정하면서 소재의 전면에 걸쳐 균일한 냉각을 구현할 수 있는 소재 냉각장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 소재 냉각장치는, 소재에 냉각수를 분사하는 냉각수분사장치; 상기 냉각수분사장치의 양측에 설치되고, 회동에 의해 단부가 냉각수 분사경로상에 유입되며, 상기 소재측으로 유동 중인 냉각수를 상기 소재의 외측으로 선회시키는 회동버킷; 및 상기 회동버킷을 회동시키면서 상기 회동버킷간의 거리를 신축조정하는 회동장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 회동버킷은, 상기 회동장치에 의해 회동되면서 경사진 형태로 상기 냉각수 분사경로상에 유입되는 회동부; 냉각수를 수조로 공급하는 유로를 이루는 배출부; 및 상기 회동부와 상기 배출부를 연통되게 연결하는 신축연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 신축연결부는, 상기 회동부의 회동에 연동하여 구부러지는 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 회동부는, 상부가 개방된 버킷 형상을 이루고, 상기 신축연결부는, 튜브 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 회동장치는, 일측부가 상기 신축연결부와 연결되고, 타측부가 상기 회동부와 연결되는 지지대; 및 상기 지지대의 타측부를 상하로 회동시키는 구동장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 지지대는, 상기 신축연결부에서 상기 회동부측으로 연장되게 형성되는 회동바; 상기 신축연결부에 고정설치되고, 상기 회동바의 일단부와 연결되는 제1연결부재; 및 상기 회동부에 고정설치되고, 상기 회동바의 타단부와 연결되는 제2연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 구동장치는, 회전 동력을 생성하는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축과 연결되는 구동기어; 및 상기 제1연결부재와 동축상에 연결되고, 상기 구동기어와 치합되는 종동기어;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 회동장치로 회동버킷의 회동 각도를 조정하는 것에 의해 소재의 폭방향을 따라 냉각수의 분사량, 냉각수의 분사영역을 다양하게 조정하면서 소재의 폭방향 온도편차를 저감시킬 수 있다.
본 발명은 소재의 에지부로 분사되는 냉각수의 분사량을 감소시키는 조정을 수행함으로써, 소재의 전체에 균일하게 냉각수가 분사되는 경우 소재의 폭방향 중간부측의 냉각수가 소재의 에지부측으로 유동, 정체됨에 따른 소재의 에지부의 과냉을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 소재의 전면에 걸쳐 균일한 냉각을 구현할 수 있도록 함으로써, 온도 편차에 의한 잔류응력 발생, 소재의 변형을 방지하여 소재의 품질을 보다 향상시킬 수 있고, 소재의 에지부에 발생된 웨이브(변형)로 인한 소재의 이송 저해를 방지할 수 있어 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치의 회동버킷과 회동장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치의 회동버킷과 회동장치를 개략적으도 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치의 회동버킷과 회동장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치의 회동버킷과 회동장치간의 조립 구조를 도시한 조립도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치의 회동버킷을 냉각수 분사경로 외부로 상향 회동시킨 상태를 도시한 작동상태도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치의 회동버킷을 수평에 근접하게 하향 회동시킨 상태를 도시한 작동상태도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 소재 냉각장치의 일실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1, 도 2는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치를 개략적으로 도시한 사시도, 정면도이다.
도 3, 도 4, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치의 회동버킷과 회동장치를 개략적으로 도시한 사시도, 정면도, 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치의 회동버킷과 회동장치간의 조립 구조를 도시한 조립도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치의 회동버킷을 냉각수 분사경로 외부로 상향 회동시킨 상태를 도시한 작동상태도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치의 회동버킷을 수평에 근접하게 하향 회동시킨 상태를 도시한 작동상태도이다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소재 냉각장치(200)는 냉각수분사장치(210), 회동버킷(230), 회동장치(250)를 포함한다.
냉각수분사장치(210)는 소재(10)를 이송시키는 롤러테이블(50) 상측에 설치되고, 소재(10)에 냉각수를 하향 분사한다.
소재(10)는 롤러테이블(50)에 안착된 상태로 일측(도 1의 화살표방향)으로 이송되면서, 냉각수분사장치(210)에서 분사된 냉각수와 접하여 냉각이 이루어진다.
롤러테이블(50)은 회전 구동에 의해 소재(10)를 이동시키는 복수개의 롤러부재(51)로 이루어진다.
롤러부재(51)는 지면과 수평을 이루도록 설치되고, 소재(10)의 이송방향을 따라 복수개가 배열된다.
복수개의 롤러부재(51)의 상단은 평판형 소재(10)를 복수개의 개소에서 하단 지지하는 받침면을 형성한다.
소재(10)는 복수개의 롤러부재(51)의 상단이 수평방향으로 배열되어 이루는 롤러테이블(50)의 상면에 안착된 상태로, 롤러부재(51)의 회전 구동에 의해 롤러부재(51)의 배열방향을 따라 후(後) 공정을 위해 일측으로 이송된다.
냉각수분사장치(210)는 소재(10)의 폭방향(도 2에서 좌우방향)으로 연장되게 형성회고, 복수개가 소재(10)의 이송방향으로 배열된다.
냉각수분사장치(210)는 냉각수공급관(211)과 노즐(213)을 포함한다.
냉각수공급관(211)은 소재(10)의 폭방향으로 연장되게 형성되고, 냉각수를 냉각수공급관(211)에 연결된 복수개의 노즐(213)로 공급하는 연속된 냉각수 공급 유로가 내부에 형성된다.
노즐(213)은 냉각수공급관(211)에 연통되게 연결되고, 냉각수공급관(211)의 길이방향을 따라 배열되며, 하단부에 냉각수를 분사하는 분사단부가 형성된다.
냉각수공급관(211) 내부로 공급된 냉각수는 노즐(213)을 통해 소재(10)측으로 하향 분사되어 소재(10)를 냉각시키게 된다.
회동버킷(230)은 냉각수분사장치(210)의 양측에 설치되고, 소재(10)측으로 유동 중인 냉각수의 일부를, 특히 소재(10)의 폭방향 단부(에지(Edge)부)로 낙하되는 냉각수를 소재(10)의 외측으로 선회시킨다.
회동버킷(230)의 단부는 도 7에 도시된 바와 같이 직립된 상태에서 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 경사지게 하향 회동되면서 냉각수 분사경로(P)상에 유입되고, 소재(10)측으로 낙하 중인 냉각수의 유동을 차단한다.
회동버킷(230)의 회동 각도에 따라 도 2, 도 8에 도시된 바와 같이 냉각수 분사경로(P) 내에 유입된 회동버킷(230) 부분의 수평방향 너비(W)가 변화하게 된다.
회동버킷(230) 중 냉각수 분사경로(P) 내에 유입된 부분의 수평방향 너비(W)에 따라, 회동버킷(230)에 의해 그 유동이 차단되지 않고 소재(10)에 도달되는 냉각수의 분사량과 분사영역이 증감(신축)조절된다.
도 1에 도시된 바와 같이 소재(10)의 이송방향을 따라 배열되는 복수개의 냉각수분사장치(210) 각각의 하측에 회동버킷(230)을 설치하면, 회동버킷(230) 각각의 회동 각도를 개별적으로 수행할 수 있다.
복수개의 회동버킷(230) 각각의 회동 각도를 개별적으로 조정하는 것에 의해 소재(10)의 에지부에 도달되는 냉각수의 유량을 다양한 실시예로 감소, 조정할 수 있다.
예를 들어, 회동버킷(230) 각각의 회동 각도를 서로 다르게 적용하는 것만으로, 소재(10)의 에지부측으로 갈수록 회동버킷(230)에 의한 냉각수 유동 차단 면적이 점차 증가하게 되고, 소재(10)에 도달되는 냉각수 유량을 소재(10)의 에지부측으로 갈수록 점차적으로 감소시킬 수 있다.
소재(10)의 폭방향 중간부로 분사된 냉각수는 소재(10)의 에지부측으로 퍼져나가면서 소재(10)의 외측으로 유동, 낙하된다.
소재(10)의 전체에 균일하게 냉각수가 분사되는 경우, 소재(10)의 에지부를 통과하는 냉각수의 유량이 소재(10)의 중간부에 비해 많아지게 되어, 소재(10)의 에지부가 과냉될 수 있다.
상기와 같이 회동버킷(230)을 회동시킴으로써, 소재(10)의 폭방향 중간부측의 냉각수가 소재(10)의 에지부측으로 유동, 정체됨에 따른 소재(10)의 에지부의 과냉을 방지할 수 있다.
회동장치(250)는 상기와 같이 회동버킷(230)을 회동시키는 구동력을 제공하고, 회동버킷(230)의 회동 각도를 조절하는 것에 의해 하나의 냉각수분사장치(210) 양측에 상호 대향되게 설치되는 한 쌍의 회동버킷(230)간의 거리를 신축조정한다.
한 쌍의 회동버킷(230)간의 거리는 냉각수가 실질적으로 소재(10)에 도달되는 냉각수 분사영역의 너비와 동일하므로, 회동버킷(230)간의 거리를 신축조정하는 것은 냉각수 분사영역의 너비를 증감조정하는 것을 의미한다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회동버킷(230)은 회동부(231), 배출부(232), 신축연결부(233)를 포함한다.
회동부(231)는 회동장치(250)에 의해 도 2, 도 7에 도시된 바와 같이 냉각수 분사경로(P) 내외측으로 회동된다.
회동부(231)는 회동 각도에 따라 냉각수 분사경로(P) 내에 유입된 부분의 수평방향 너비(W)가 달라질 수 있도록 일측으로 연장된 형상을 가지며, 상부가 개방된 버킷(Bucket) 형상을 가진다.
일반적으로 버킷은 양동이, 물받이를 의미하며, 본 발명의 설명에서 버킷 형상은 냉각수와 같은 유체를 담을 수 있는 오목한 형상을 의미한다.
본 발명의 일실시예에서 회동부(231)는 냉각수의 낙하를 차단하는 차단면을 이루는 받침부(231a)와, 받침부(231a)의 양측에 돌출되게 형성되고 받침부(231a)에 받쳐진 냉각수의 흐름을 배출부(232)측으로 유도하는 측벽부(231b)를 포함한다.
회동부(231)는 도 2, 도 7에 도시된 바와 같이 경사진 형태로 상기 냉각수 분사경로(P)상에 유입되어, 회동부(231)에 받쳐진 냉각수는 회동부(231)의 경사면을 타고 자연히 배출부(232)측으로 유동된다.
배출부(232)는 냉각수 분사경로(P) 외부에 위치되고, 신축연결부(233)에 의해 회동부(231)와 연통되게 연결된다.
배출부(232)는 회동부(231)와 신축연결부(233)를 통해 유입된 냉각수를 수조(30)(도 1 참조)측으로 공급하는 유로를 이룬다.
수조(30)는 냉각수 등을 수용, 처리하기 위해 별도로 마련된 설비로, 냉각수를 수용할 수 있다면 특정한 구조와 형상으로 한정되지 않는다.
신축연결부(233)는 상기와 같이 회동(이동)되는 회동부(231)와, 일정한 설치 상태를 유지(정지)하는 배출부(232)를 상호 연통되게 연결한다.
신축연결부(233)는 고무재, 플라스틱재 등과 같이 회동부(231)의 회동에 연동하여 구부러지는 연질소재로 이루어진다.
신축연결부(233) 중 회동부(231)와의 연결부는 도 2, 도 7, 도 8에 도시된 바와 같은 회동부(231)의 회동에 연동하여 다양한 각도로 기울어지고, 배출부(232)와의 연결부는 일정한 각도를 유지한다.
신축연결부(233)는 튜브 형상으로, 즉, 둘레에 개방부가 형성되지 않은 파이프 형상으로 형성되어, 다양한 각도로 휘어진 상태에서도 회동부(231)측의 냉각수를 유실없이 연속하여 배출부(232)측으로 안정되게 전달할 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회동장치(250)는 지지대(251)와 구동장치(256)를 포함한다.
지지대(251)는 신축연결부(233)에서 회동부(231)까지 연장되게 형성되고, 양단부가 각각 신축연결부(233), 회동부(231)와 연결된다.
본 발명의 일실시예에 따른 지지대(251)는 회동바(252), 제1연결부재(253), 제2연결부재(254), 제3연결부재(255)를 포함한다.
회동바(252)는 신축연결부(233)에서 회동부(231)측으로 연장되게 형성되고, 회동부(231)와 회동부(231)에 담긴 냉각수의 하중을 지지할 수 있는 강성을 가진다.
제1연결부재(253)는 회동바(252)의 회전중심축을 이루는 부분으로, 회동바(252)의 일단부를 관통하여 신축연결부(233)에 고정설치된다.
제2연결부재(254)는 회동부(231)와 회동바(252)를 연결하는 부분으로, 회동바(252)의 타단부를 관통하여 회동부(231)에 고정설치된다.
제3연결부재(255)는 제1연결부재(253)와 이격된 위치에서 회동바(252)와 신축연결부(233)를 연결하는 부분으로, 회동바(252)를 관통하여 신축연결부(233)의 단부에 고정설치된다.
회동바(252)는 제1연결부재(253), 제2연결부재(254), 제3연결부재(255)에 의해 신축연결부(233), 회동부(231)와 연결되고, 제1연결부재(253)에 작용하는 회전력에 의해 제1연결부재(253)를 중심으로 회동부(231)와 함께 상하로 회동된다.
구동장치(256)는 신축연결부(233)에 위치되는 지지대(251)의 일단부와 연결되고, 지지대(251)에 회동력을 전달하여 지지대(251)의 타단부를 상하로 회동시킨다.
본 발명의 일실시예에 따른 구동장치(256)는 구동모터(257), 구동기어(258), 종동기어(259)를 포함한다.
구동모터(257)는 회전 동력을 생성한다.
구동기어(258)는 구동모터(257)의 회전축(257a)과 연결되어, 구동모터(257)에 연동하여 회전된다.
종동기어(259)는 회동바(252)의 단부와 신축연결부(233)를 관통하여 설치되는 제1연결부재(253)와 동축상에 연결된다.
종동기어(259)는 구동기어(258)보다 큰 직경을 가지고 구동기어(258)와 치합되게 설치되어, 구동모터(257) 구동 시 구동기어(258)에 연동하여 감속 회전된다.
종동기어(259) 회전 시, 제1연결부재(253)와 회동바(252)가 종동기어(259)와 동일한 각변위로 함께 회전(회동)되고, 회동바(252)와 연결된 회동버킷(230)의 회동부(231) 또한 동일한 각변위로 함께 회동된다.
상기와 같이 구동기어(258)와 종동기어(259)간의 기어치 개수 비에 해당되는 비율로 구동모터(257)의 회전속도를 감속시켜 회동바(252)로 전달하면서, 회동부(231)의 각변위를 정밀하게 조정할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 의하면, 회동장치(250)로 회동버킷(230)의 회동 각도를 조정하는 것에 의해 소재(10)의 폭방향을 따라 냉각수의 분사량, 냉각수의 분사영역을 다양하게 조정하면서 소재(10)의 폭방향 온도편차를 저감시킬 수 있다.
본 발명은 소재(10)의 에지부로 분사되는 냉각수의 분사량을 감소시키는 조정을 수행함으로써, 소재(10)의 전체에 균일하게 냉각수가 분사되는 경우 소재(10)의 폭방향 중간부측의 냉각수가 소재(10)의 에지부측으로 유동, 정체됨에 따른 소재(10)의 에지부의 과냉을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 소재(10)의 전면에 걸쳐 균일한 냉각을 구현할 수 있도록 함으로써, 온도 편차에 의한 잔류응력 발생, 소재(10)의 변형을 방지하여 소재(10)의 품질을 보다 향상시킬 수 있고, 소재(10)의 에지부에 발생된 웨이브(변형)로 인한 소재(10)의 이송 저해를 방지할 수 있어 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 소재 30 : 수조
50 : 롤러테이블 51 : 롤러부재
200 : 소재 냉각장치 210 : 냉각수분사장치
211 : 냉각수공급관 213 : 노즐
230 : 회동버킷 231 : 회동부
232 : 배출부 233 : 신축연결부
250 : 회동장치 251 : 지지대
252 : 회동바 253 : 제1연결부재
254 : 제2연결부재 255 : 제3연결부재
256 : 구동장치 257 : 구동모터
257a : 회전축 258 : 구동기어
259 : 종동기어 P : 냉각수 분사경로

Claims (7)

  1. 소재에 냉각수를 분사하는 냉각수분사장치;
    상기 냉각수분사장치의 양측에 설치되고, 회동에 의해 단부가 냉각수 분사경로상에 유입되며, 상기 소재측으로 유동 중인 냉각수를 상기 소재의 외측으로 선회시키는 회동버킷; 및
    상기 회동버킷을 회동시키면서 상기 회동버킷간의 거리를 신축조정하는 회동장치;를 포함하며,
    상기 회동버킷은,
    상기 회동장치에 의해 회동되면서 경사진 형태로 상기 냉각수 분사경로상에 유입되는 회동부;
    냉각수를 수조로 공급하는 유로를 이루는 배출부; 및
    상기 회동부와 상기 배출부를 연통되게 연결하는 신축연결부;를 포함하며,
    상기 회동장치는,
    일측부가 상기 신축연결부와 연결되고, 타측부가 상기 회동부와 연결되는 지지대; 및
    상기 지지대의 타측부를 상하로 회동시키는 구동장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신축연결부는, 상기 회동부의 회동에 연동하여 구부러지는 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소재 냉각장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회동부는, 상부가 개방된 버킷 형상을 이루고,
    상기 신축연결부는, 튜브 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 소재 냉각장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지대는,
    상기 신축연결부에서 상기 회동부측으로 연장되게 형성되는 회동바;
    상기 신축연결부에 고정설치되고, 상기 회동바의 일단부와 연결되는 제1연결부재; 및
    상기 회동부에 고정설치되고, 상기 회동바의 타단부와 연결되는 제2연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동장치는,
    회전 동력을 생성하는 구동모터;
    상기 구동모터의 회전축과 연결되는 구동기어; 및
    상기 제1연결부재와 동축상에 연결되고, 상기 구동기어와 치합되는 종동기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각장치.
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