KR101484474B1 - 선재코일 냉각장치 - Google Patents

Abstract

선재코일 냉각장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선재코일 냉각장치는 레잉-헤드(laying-head)를 통해 낙하되어 롤러 컨베이어 상에서 이송되는 선재코일을 송풍 냉각하도록 롤러 컨베이어 하부에 배치되는 송풍유닛과, 롤러 컨베이어의 이송롤러 하부에 배치되며 송풍유닛의 공기가 배출되도록 소정간격 이격 배치된 송풍개구가 형성된 노즐플레이트와, 송풍개구에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며 송풍개구를 통해 배출되는 공기의 배출방향을 조절하는 풍향조절부재와, 롤러 컨베이어를 따라 이송되는 선재코일의 이동방향을 감지하는 카메라유닛 및 카메라유닛에 의해 촬영된 영상정보를 기초로 풍향조절부재의 위치를 조정하는 제어부를 포함한다.

Description

선재코일 냉각장치{APPARATUS FOR COLLING WIRE-ROD COIL}

본 발명은 선재코일 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤러 컨베이어를 따라 이동하는 선재코일의 적치 밀도를 고려하여 균일한 냉각이 이루어지도록 하는 선재코일 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 선재 생산공정은 빌렛(billet)을 가열로에서 압연 가능한 온도로 가열하여 조압연, 중간 조압연, 중간 사상압연, 사상압연 및 최종 압연 등의 일련의 공정을 수행한다. 그리고 이와 같이 압연된 소재는 권취공정을 통하여 최종적으로 선재를 생산한다.

즉 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 가열로(1)에서 빌렛(billet)을 900~1200℃로 가열한 후, 조압연(2), 중간 조압연(3), 중간사상압연(4), 사상압연(FM)(5) 및 최종 압연(RSM)(6)을 거친 열간 원형선재를 수냉대(7)에서 냉각시킨 후 레잉헤드(laying head)(8)에 의해 권취되어 롤러 컨베이어(9)에 링 형태로 연속적으로 적치 이송된 후 집적기(14)에서 선재코일로 집적된다. 이때 이송되는 선재코일(10)은 롤러 컨베이어(9)의 하부에 설치된 송풍 설비, 즉 송풍기(11)로부터 발생된 송풍공기는 덕트(12)를 통하여 롤러 컨베이어(9)의 하부에 배치되는 슬롯 형태의 송풍개구(13)를 통해 분사되는 냉각 공기에 의해 직접 냉각된다. 예를 들어, 선재 냉각방법은 냉각매체의 종류에 따라 공기를 이용하는 송풍 방식, 냉각수(물)을 이용하는 방식 또는 다른 매체(미스트 등)를 이용하는 방식으로 구분되는데, 앞에서 설명한 송풍 설비를 이용한 송풍 방식의 냉각방법을 스텔모어(Stelmor)방식 이라고도 하고, 가장 널리 사용되는 방식이다. 이와 같은 스텔모어 냉각방식은 탄소강 선재에 직접 열처리를 실시하므로 제품의 강도 및 드로잉(drawing) 성능을 향상시킬 수 있고, 송풍을 이용하기 때문에 송풍 설비의 구조가 비교적 간단하여 작업성이 우수하다. 예컨대, 선재의 단선 및 압연속도의 제약이 적고, 얇고 균일한 두께의 스케일 생성으로 손실이 적고 산세 비용이 절감되며, 비교적 넓은 범위의 냉각속도 제어를 구현 가능하게 하는 이점을 제공한다. 이와 같은 스텔모어 방식의 선재코일 냉각방식은 열간 압연선재를 권취기(8)에서 링 형태로 형성한 후 롤러 컨베이어(9)상에 적치하고 비동심 링 상태로 이송시키면서 롤러 컨베이어(9)의 하부 송풍기(11)로부터 20～50 m/sec의 송풍속도를 갖는 냉각공기로 송풍 냉각하는 것이다. 그러나, 이와 같은 스텔모어 방식의 냉각의 경우, 선재 코일(10)의 폭방향으로 동일한 송풍환경을 구현하는 데에 어려움이 있다. 즉 권취된 선재코일(10)은 도 3 에 도시된 바와 같이, 비동심 링 형태로 롤러 컨베이어(9)상에서 이송되기 때문에, 선재코일(10)의 폭방향으로 적치밀도가 차이가 있게 되고, 이는 결국 선재코일(10)의 가장자리 부분과 중심부사이에는 선재코일(10)이 더 겹쳐지거나 덜 겹쳐지게 되면서, 단위 링에서도 냉각속도의 편차가 발생되는 것이다. 예를 들어 선재코일(10)의 폭방향 적치밀도는 중심부를 1.0으로 기준할 때 가장자리 부분에서는 적치밀도가 3.0~5.0으로 매우 증가함을 알 수 있다. 따라서, 선재코일(10)의 가장자리부분에서는 필요한 송풍 속도나 송풍유량이 적치밀도의 증가에 비례하여 증폭되어야 한다. 이와 같은 스텔모어 방식에 의한 선재코일(10)의 폭방향 온도 편차, 즉 롤러 컨베이어(9) 상에서 이송되는 선재코일(10)의 폭방향으로 적치밀도가 높은 가장자리부분의 냉각 속도차이를 해소하기 위한 노력의 일환으로서 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0005796호에 선재코일(10)의 적치밀도를 고려한 균일한 냉각이 이루어질 수 있는 방법이 개시되었다.

특허문헌 1: 한국공개특허 제10-2013-0005796호(2013.01.16 공개)

본 발명의 실시 예들은 롤러 컨베이어를 지그재그 형태로 이송하는 선재코일의 균일한 냉각이 가능하게 하는 선재코일 냉각장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 종사자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 레잉-헤드(laying-head)를 통해 낙하되어 롤러 컨베이어 상에서 이송되는 선재코일을 송풍 냉각하도록 상기 롤러 컨베이어 하부에 배치되는 송풍유닛과, 상기 롤러 컨베이어의 이송롤러 하부에 배치되며 상기 송풍유닛의 공기가 배출되도록 소정간격 이격 배치된 송풍개구가 형성된 노즐플레이트와, 상기 송풍개구에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며 상기 송풍개구를 통해 배출되는 공기의 배출방향을 조절하는 풍향조절부재와, 상기 롤러 컨베이어를 따라 이송되는 상기 선재코일의 이동방향을 감지하는 카메라유닛 및 상기 카메라유닛에 의해 촬영된 영상정보를 기초로 상기 풍향조절부재의 위치를 조정하는 제어부를 포함하는 선재코일 냉각장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 풍향조절부재는 상기 송풍개구의 양측 가장자리방향으로 공기의 흐름을 유도하여 상기 선재코일의 가장자리 부분을 냉각할 수 있도록 상기 송풍개구의 중앙부분을 덮도록 배치될 수 있다.

또한 상기 풍향조절부재의 슬라이딩 이동을 구동하는 엑츄에이터를 더 포함한다.

또한 상기 엑츄에이터는 전기식, 전자식, 공압식 및 유압식 실린더 중 적어도 하나를 포함한다.

또한 상기 송풍유닛은 송풍력을 발생시키는 송풍팬과, 회전력을 발생시켜 상기 송풍팬을 회전시키는 구동모터와, 상기 송풍팬에서 토출되는 공기를 상기 송풍개구로 안내하는 안내덕트를 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 롤러 컨베이어를 따라 지그재그 형태로 이송하는 선재코일의 균일한 냉각을 수행할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 선재 생산공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 레잉-헤드에서 권취된 선재코일이 이송되는 과정을 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 선재코일 냉각대를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 선재코일 냉각장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 풍향조절부재를 확대한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 선재코일 냉각장치의 동작 상태도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 선재코일 냉각장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 풍향조절부재 부분을 확대한 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선재코일 냉각장치(30)는 레잉-헤드(20)에 의해 권취되어 롤러 컨베이어(21)에 낙하된 후 롤러 컨베이어(21)의 이송롤러(22)에 의해 이송되는 선재코일을 냉각하기 위한 것으로서, 선재코일의 이송방향으로 길게 연장되며 서로 마주하는 롤러 컨베이어(21)의 측면프레임(21a) 하단을 연결하는 노즐플레이트(40)와, 노즐플레이트(40)의 아래쪽에 배치되어 선재코일을 냉각하기 위한 공기를 송풍하는 송풍유닛(50)을 포함한다. 이송롤러(22)는 서로 마주하는 측면프레임(21a)에 회전 가능하게 지지되며, 회전에 의해 그 위에 적치된 선재코일을 집적기 쪽으로 이송시키고, 이송롤러(22)에 의해 이송되는 선재코일은 이송롤러(22)의 하부에서 송풍되는 공기에 의하여 냉각될 수 있다. 이를 위해, 노즐플레이트(40)에는 선재코일의 이송방향을 따라 소정간격 이격 배치된 슬롯(slot) 형태의 송풍개구(41)가 복수개 마련될 수 있다. 송풍개구(41)는 노즐플레이트(40)의 폭방향으로 절개된 형태로 마련될 수 있고, 어느 일 영역에 위치하는 다수의 송풍개구(41)는 그 하부에 위치하는 송풍유닛(50)의 송풍기(51)에서 토출되는 공기를 송풍개구(41)로 안내하는 안내덕트(52)와 연통할 수 있다. 송풍기(51)는 도시하지는 않았으나 송풍력을 발생시키는 송풍팬과, 회전력을 발생시켜 송풍팬을 회전시키는 구동모터를 포함한다.

또한 선재코일 냉각장치(30)는 송풍개구(41)에서 토출되는 공기를 이송롤러(22)를 따라 이동하는 선재코일의 양측 가장자리 부분으로 분사시키기 위한 풍향조절부재(60)와, 풍향조절부재(60)를 슬라이딩 구동하기 위한 엑츄에이터(70)와, 이송롤러(22)를 따라 이동하는 선재코일의 이동방향을 감지하는 카메라유닛(80)과, 카메라유닛(80)에 의해 촬영된 영상정보를 기초로 엑츄에이터(70)를 통해 풍향조절부재(60)의 위치를 조정하는 제어부(90)를 포함한다.

풍향조절부재(60)는 이송롤러(22)를 따라 이동하는 선재코일의 중심부와 가장자리 부분의 적치밀도 차이로 인한 냉각속도의 편차를 해소하고자 선재코일의 가장자리 부분으로 필요한 송풍속도나 송풍유량을 공급할 수 있도록 송풍개구(41)의 중앙영역을 덮도록 배치되는 막대형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 풍향조절부재(60)는 이송롤러(22)를 따라 이동하는 선재코일의 중앙부분의 송풍량을 저감시키고, 적치밀도가 높은 선재코일의 가장자리 부분으로 송풍량을 증가시키는 기능을 수행한다. 또한 풍향조절부재(60)는 엑츄에이터(70)의 구동에 의해 송풍개구(41)의 폭방향을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 송풍개구(41)에 설치될 수 있다. 엑츄에이터(70)는 풍향조절부재(60)의 일측에 연결되어 진퇴하는 축(71)을 갖는 전기식, 전자식, 공압식 및 유압식 실린더(72)를 포함한다. 이러한 엑츄에이터(70)는 제어부(90)와 전기적으로 연결되며 제어부(90)의 제어신호에 의하여 구동될 수 있다. 카메라유닛(80)은 이송롤러(22)의 상부에 설치되어 이송롤러(22)를 따라 이동하는 선재코일의 이동방향을 촬영하고, 촬영된 영상정보는 제어부(90)에 전송한다. 제어부(90)는 카메라유닛(80)에 의해 촬영된 선재코일의 움직임 영상을 수신하고, 수신된 영상을 이미지생성부에 의한 공지된 이미지 처리방법을 통하여 2차원 형태의 그래픽 이미지로 변환한 후 선재코일의 이동방향을 판단할 수 있다. 이러한 제어부(90)는 적어도 하나의 컴퓨터 명령을 수행하는 CPU를 포함하는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 등으로 이루어질 수 있다. 한편 본 발명의 실시 예에서는 풍향조절부재(60)를 슬라이딩 구동하는 엑츄에이터(70)로서 진퇴하는 축을 갖는 실린더(72)로 이루어진 구성을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 엑츄에이터(70)는 모터의 동력에 의하여 작동하는 링크구조, 랙과 피니언 구조, 벨트 및 풀리 등 이와 유사한 부재를 사용하여 풍향조절부재(60)를 슬라이딩 이동시키는 구조라면 제한되지 않음은 물론이다. 또한 카메라유닛(80)은 시각적 카메라, 적외선 카메라, 비디오 카메라, 열화상 카메라와 같은 적절한 영상장치를 포함한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 선재코일 냉각장치의 동작에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 레잉-헤드(20)에서 배출되는 선재코일(25)은 롤러 컨베이어(21)에 낙하된 후 이송롤러(22)에 의해 안내되어 집적기 쪽으로 이동된다. 이때 이송롤러(22)에 의해 이동하는 선재코일(25)은 일정한 방향으로 진행되지 않고, 지그재그 형태로 이동할 수 있다. 이러한 지그재그 형태로 이동하는 선재코일(25)의 영상정보는 카메라유닛(80)에 의해 획득되고, 획득한 영상정보는 제어부(90)로 전송한다. 제어부(90)는 카메라유닛(80)에 의해 전송된 영상정보를 기초로 선재코일(25)이 이동하는 위치정보를 판단하고, 판단된 위치정보를 기준으로 이송롤러(22)에 의해 이동하고 있는 선제코일(25)의 중앙부에 풍향조절부재(60)가 위치될 수 있도록 엑츄에이터(70)를 구동하여 풍향조절부재(60)를 이동시킨다. 이에 따라 이송롤러(22)를 따라 지그재그 형태로 이송하는 선재코일(25)의 중앙부에 풍향조절부재(60)가 위치되도록 함에 의해 적치밀도가 높은 선재코일(25)의 가장자리 부분으로 일정한 풍량을 계속 공급할 수 있어 선재코일의 냉각속도 편차를 줄일 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

20: 레잉-헤드, 21: 롤러 컨베이어,
22: 이송롤러, 30: 냉각장치,
40: 노즐플레이트, 41: 송풍개구,
50: 송풍유닛, 51: 송풍기,
52: 안내덕트, 60: 풍향조절부재,
70: 엑츄에이터, 80: 카메라유닛,
90: 제어부.

Claims (5)

1. 레잉-헤드(laying-head)를 통해 낙하되어 롤러 컨베이어 상에서 이송되는 선재코일을 송풍 냉각하도록 상기 롤러 컨베이어 하부에 배치되는 송풍유닛;
   상기 롤러 컨베이어의 이송롤러 하부에 배치되며 상기 송풍유닛의 공기가 배출되도록 소정간격 이격 배치된 슬롯 형태의 송풍개구가 형성된 노즐플레이트;
   상기 송풍개구의 양측 가장자리방향으로 공기의 흐름을 유도하여 상기 선재코일의 가장자리 부분을 냉각할 수 있도록 상기 송풍개구의 중앙부분을 덮도록 배치되며 상기 송풍개구를 따라 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 상기 송풍개구를 통해 배출되는 공기의 배출방향을 조절하는 풍향조절부재;
   상기 롤러 컨베이어를 따라 이송되는 상기 선재코일의 이동방향을 감지하는 카메라유닛; 및
   상기 카메라유닛에 의해 촬영된 영상정보를 기초로 상기 풍향조절부재의 위치를 조정하는 제어부;를 포함하는 선재코일 냉각장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 풍향조절부재의 슬라이딩 이동을 구동하는 엑츄에이터를 더 포함하는 선재코일 냉각장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 엑츄에이터는 전기식, 전자식, 공압식 및 유압식 실린더 중 적어도 하나를 포함하는 선재코일 냉각장치.
5. 제 1항, 제 3항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 송풍유닛은 송풍력을 발생시키는 송풍팬과, 회전력을 발생시켜 상기 송풍팬을 회전시키는 구동모터와, 상기 송풍팬에서 토출되는 공기를 상기 송풍개구로 안내하는 안내덕트를 포함하는 선재코일 냉각장치.

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