KR101485657B1 - 코일 소둔장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코일 소둔장치에 관한 것으로서, 내부에 코일이 수용된 소둔로, 및 상기 소둔로 내에 설치되되 상기 코일이 감긴 부분을 향해 기체를 분사하는 열풍부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 열풍부가 코일을 이루는 금속판 사이의 에어갭으로 기체를 분사함으로써 기체의 대류를 이용하여 코일의 중심부와 표층부 간의 온도를 보다 균일하게 구현하고 코일의 품질을 향상시키는 코일 소둔장치를 제공한다.

Description

코일 소둔장치{Apparatus for annealing coils}
본 발명은 코일 소둔장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일이 감긴 부분을 향해 기체를 분사하는 열풍부를 포함하는 코일 소둔장치에 관한 것이다.
일반적으로, 복사열을 이용하여 강판의 열처리를 수행하는 소둔공정에서는 강을 가열하여 조직을 재결정, 성장시켜 내부 응력을 제거하고, 적절한 인성을 가진 조직으로 만드는 역할을 하게 된다. 여기서, 소둔장치는 그 내부에 권취된 코일을 적재해두고 코일을 소둔하는 장치로서, 불활성가스 분위기 또는 진공분위기가 조성될 수 있는 소둔로를 포함한다. 이때, 소둔공정에서 조직의 균일화를 위해서 일정 온도범위 및 일정 시간범위로 코일을 소둔하게 되는데, 코일의 품질 저하를 방지하기 위해서는 코일 전체의 온도를 균일하게 만드는 것이 중요하다.
이를 위하여 일반적으로, 소둔로 벽면에는 복사 열전달을 위한 복사판이 설치가 되며, 진공 하에서 특정 온도까지 승온 후, 소둔로 내부에 열풍을 불어주어 대류에 의한 승온을 동시에 진행하게 된다. 그러나, 코일을 이루는 금속판 사이의 간격이 좁기 때문에 금속판 사이로 열풍을 침투시키는 작업은 어려우며, 이에 따라 대류에 의한 승온이 거의 나타나지 않아 코일의 중심부와 표층부 간의 온도 편차가 나타난다. 이러한 온도 편차는 결국 코일의 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 소둔을 함에 있어서 코일의 중심부와 표층부 간의 온도분포를 균일하게 할 수 있는 코일 소둔장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 코일 소둔장치는, 내부에 코일이 수용된 소둔로, 및 상기 소둔로 내에 설치되되 상기 코일이 감긴 부분을 향해 기체를 분사하는 열풍부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 코일은 금속판이 감긴 형상으로 이루어지고, 상기 열풍부는 상기 감긴 형상의 금속판 사이의 에어갭으로 기체를 분사할 수 있다.
또한, 상기 열풍부는 상기 기체를 분사하는 노즐부를 포함하고, 상기 노즐부는 끝단으로 갈수록 폭이 좁을 수 있다.
또한, 상기 열풍부를 상기 코일에 대하여 원근 이동시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 소둔로 내면에 위치하여 상기 코일에 복사열을 전달하는 복사판을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 소둔로에는 기체가 유입되는 기체유입구 및 상기 기체가 유출되는 기체유출구가 구비될 수 있다.
또한, 상기 기체유입구로부터 유입된 기체를 상기 소둔로 내에서 순환시키는 송풍팬을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 송풍팬은 상기 코일의 하부에 위치되고 상기 열풍부는 상기 코일의 상부에 위치될 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 코일 소둔장치에 따르면, 열풍부를 이용하여 코일의 감겨진 부분에 가열된 기체를 분사함으로써, 기체의 대류를 이용하여 코일의 온도 분포를 균일하게 하고 코일의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 열풍부의 노즐부를 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지게 구성함으로써, 노즐부를 통과한 기체가 더욱 효율적으로 코일의 에어갭으로 침투하게 할 수 있고, 이에 따라 코일의 온도 분포를 더욱 균일하게 하여 코일의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코일 소둔장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 코일 소둔장치 내부에 수용된 코일의 개략적인 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 코일 소둔장치의 열풍부가 이동한 모습을 나타낸 개략적인 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 열풍부를 측면에서 바라본 도면이다.
도 5는 열풍부의 유무에 따른 코일 온도분포의 전산해석결과이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코일 소둔장치(100)의 개략적인 도면이고, 도 2는 도 1에 도시한 코일 소둔장치(100) 내부에 수용된 코일(150)의 개략적인 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 코일 소둔장치(100)에 대해 설명하기로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 코일 소둔장치(100)는 내부에 코일(150)이 수용된 소둔로(110), 소둔로(110) 내에 설치되는 열풍부(120), 및 송풍팬(140)을 포함하고, 열풍부(120)를 이용하여 코일(150)로 감긴 금속판(153) 사이로 가열된 기체를 분사함으로써 균일한 온도분포를 구현할 수 있다.
소둔로(110)는 금속판(153)이 감긴 형상으로 구현된 코일(150)을 내부에 수용하는 부재로서, 코일(150)을 연화시키기 위한 공간이다.
여기서, 소둔로(110) 내에서 일정 온도 범위 및 일정 시간 범위로 코일(150)을 유지시키게 되며, 이에 따라 가공 또는 담금질에 의해 경화된 금속판(153)의 내부 잔류 응력을 없애고 결정립을 미세화시켜 금속판(153)의 연성을 높일 수 있다. 이때, 소둔로(110) 내의 온도를 일정 이상으로 유지하기 위해 진공 상태에서 복사판(111)을 이용하여 코일(150)로 복사열을 전달할 수 있다. 또한, 소둔로(110) 내의 온도를 더욱 높이고 균일하게 하기 위하여, 기체유입구(112)를 통해 가열된 기체를 유입하고 기체유출구(113)를 통해 소둔로(110) 내를 순환한 기체를 유출시킬 수 있다.
이때, 기체유입구(112)로부터 유입된 가열된 기체를 소둔로(110) 내로 골고루 전달할 수 있도록, 본 실시예에 따른 코일 소둔장치(100)는 송풍팬(140)을 더 포함할 수 있다. 송풍팬(140)은 열풍부(120)와 반대되도록 코일(150)의 하부에 위치될 수 있으며, 기체유입구(112)로부터 유입된 가열 기체를 소둔로(110) 전체로 순환시킬 수 있다. 또한 송풍팬(140)은 코일(150)의 내부 개구된 공간(155)을 통해 가열된 기체를 기체유출구(113)의 방향으로 전달할 수 있다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이 코일(150)은 긴 금속판(153)이 감긴 형상으로 구현될 수 있고, 감긴 금속판(153) 사이에는 에어갭(151)이 존재할 수 있다. 이때, 에어갭(151)의 간격은 상대적으로 좁으므로 기체유입구(112) 및 기체유출구(113)를 이용한 기체 순환만으로는 에어갭(151)으로 기체를 침투시키기 어렵고, 이에 따라 에어갭(151)에서의 기체의 대류 현상은 나타나지 않을 수 있다. 에어갭(151) 내에서 대류 현상이 나타나지 않는 것은 좁은 에어갭(151) 내에서 공기가 갇혀있기 때문일 수 있는데, 이때 에어갭(151) 내에서 공기 또는 기체가 순환되지 않는 경우 복사판(111)에 상대적으로 가까워 강한 열을 전달받는 코일(150)의 표층부(154)와 상대적으로 먼 중심부(152) 간의 온도 편차가 발생될 수 있다. 따라서, 코일(150)의 전체 온도 분포가 불균일해질 수 있다. 이때, 소둔 과정에서 코일(150) 전체의 온도가 균일하지 않은 경우 최종 제품의 특성이 저하될 수 있는바, 코일(150) 전체의 온도를 균일하게 만드는 것이 중요하다.
본 발명은 이를 해결하기 위한 것으로서, 소둔로(110) 내에 설치되어 코일(150)이 감긴 부분을 향해 기체를 분사하는 열풍부(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 열풍부(120)는 송풍팬(140)의 위치와 반대되도록 코일(150)의 상부에 위치될 수 있으며 코일(150)이 감긴 부분, 즉 금속판(153) 간의 에어갭(151)으로 기체를 분사할 수 있다. 이때, 열풍부(120)는 예를 들어 팬을 포함하여 소둔로(110) 내의 가열된 기체를 빨아들여 분사하도록 구현될 수 있고, 별도로 외부에서 가열된 기체를 분사하는 방식으로 구현될 수도 있다. 또한, 열풍부(120)는 에어 커튼식으로 구현되어 가열된 기체를 분사할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시한 코일 소둔장치(100)의 열풍부(120)가 이동한 모습을 나타낸 개략적인 도면이고, 도 4는 도 1에 도시한 열풍부(120)를 측면에서 바라본 도면이며, 도 5는 열풍부(120)의 유무에 따른 코일(150) 온도분포의 전산해석결과이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 열풍부(120) 및 열풍부(120)를 이동시키는 이동부(130)에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
이동부(130)는 열풍부(120)를 코일(150)에 대하여 원근 방향으로, 즉 코일(150)에 가까워지거나 멀어지도록 열풍부(120)를 상하방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 소둔로(110) 내에 코일(150)을 위치시킬 때에는 열풍부(120)에 의해 코일(150)의 설치가 방해받지 않도록 열풍부(120)를 상부로 이동시켜 코일(150)을 위치시킬 공간을 확보하고(도 1과 같은 형태), 코일(150)에 기체를 분사할 때에는 코일(150)에 근접시켜 코일(150)의 에어갭(151)을 향해 보다 속도 및 분사력이 강한 기체를 분사할 수 있다(도 3과 같은 형태). 이때, 이동부(130)가 열풍부(120)를 코일(150)에 근접 이동시키는 경우, 열풍부(120)를 통해 막 분사된 기체의 속도는 상대적으로 크므로, 기체가 에어갭(151) 내로 충분히 침투하여 에어갭(151) 내의 공기 또는 기체를 대류, 순환시킬 수 있다. 열풍부(120)에 의해 에어갭(151) 내의 기체가 대류됨에 따라 코일(150)의 중심부(152)와 표층부(154) 간의 온도가 균일해질 수 있고, 이에 따라 코일(150)의 품질이 향상될 수 있다.
이때, 이동부(130)는 열풍부(120)를 코일(150)에 대하여 수mm까지 근접시킬 수 있고, 코일(150)에 대하여 멀리 이동시킬 때에는 300mm 정도까지 이동시킬 수 있다.
한편, 열풍부(120)는 기체가 분사되는 부분에 노즐부(121)를 포함할 수 있다. 이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 열풍부(120)의 노즐부(121)는 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있는데, 점차 폭이 좁아지는 노즐부(121)를 통해 분사되는 기체의 유속은 상대적으로 커질 수 있다. 따라서, 노즐부(121)를 통해 분사된 기체가 에어갭(151)으로 충분히 침투될 수 있고, 이에 따라 에어갭(151)에서 더욱 효율적인 기체의 대류가 나타날 수 있으며, 코일(150)의 온도 분포가 균일해질 수 있다.
도 5에서 이러한 열풍부(120)의 효과를 볼 수 있는데 도 5의 (a)와 (b)를 비교해보면, 열풍부(120)가 구비된 경우(도 5의 (a))가 구비되지 않은 경우(도 5의 (b))에 비하여 파란색 부분이 적은 것을 볼 수 있다. 즉, 열풍부(120)가 구비된 경우(도 5의 (a))가 구비되지 않은 경우(도 5의 (b))에 비하여 코일(150)의 중심부(152)와 표층부(154) 간의 온도 분포가 균일함을 도출할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 코일 소둔장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
110 : 소둔로 111 : 복사판
120 : 열풍부 121 : 노즐부
130 : 이동부 140 : 송풍팬
150 : 코일 151 : 에어갭
153 : 금속판

Claims (8)

  1. 내부에 코일이 수용된 소둔로;
    상기 소둔로 내에 설치되되 상기 코일이 감긴 부분을 향해 기체를 분사하는 열풍부; 및
    상기 열풍부를 상기 코일에 대하여 원근 이동시키는 이동부;
    를 포함하는 코일 소둔장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 금속판이 감긴 형상으로 이루어지고,
    상기 열풍부는 상기 감긴 형상의 금속판 사이의 에어갭으로 기체를 분사하는 것을 특징으로 하는 코일 소둔장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열풍부는 상기 기체를 분사하는 노즐부를 포함하고,
    상기 노즐부는 끝단으로 갈수록 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 코일 소둔장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소둔로 내면에 위치하여 상기 코일에 복사열을 전달하는 복사판;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 소둔장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소둔로에는 기체가 유입되는 기체유입구 및 상기 기체가 유출되는 기체유출구가 구비된 것을 특징으로 하는 코일 소둔장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기체유입구로부터 유입된 기체를 상기 소둔로 내에서 순환시키는 송풍팬;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 소둔장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 송풍팬은 상기 코일의 하부에 위치되고 상기 열풍부는 상기 코일의 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 코일 소둔장치.
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