KR101568608B1 - 선재코일 냉각장치 및 냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선재코일 냉각장치는, 에어의 송풍력을 제공하는 송풍구동수단; 및 상기 송풍구동수단과 연계되며, 선재코일을 균일하게 냉각하도록 송풍경로를 상기 선재코일의 중앙부분과 양측부분과 대응되게 분할하고, 상기 양측부분으로의 송풍경로를 복수 개로 세분하는 송풍가이드수단;을 포함하고, 상기 송풍가이드수단은, 상기 선재코일의 중앙부분으로의 송풍경로를 형성하는 중앙덕트; 및 상기 선재코일의 양측부분으로의 송풍경로를 형성하는 양측덕트부;를 구비하고, 상기 양측덕트부는, 상기 선재코일의 측부내측부위로의 송풍경로를 형성하는 측부내측덕트; 및 상기 선재코일의 측부외측부위로의 송풍경로를 형성하는 측부외측덕트;를 구비하고, 상기 송풍구동수단은, 상기 선재코일의 중앙부분과 측부내측부위에 에어를 송풍하는 제1 송풍기; 및 상기 선재코일의 측부외측부위에 에어를 송풍하는 제2 송풍기;를 구비하며, 상기 중앙덕트, 측부내측덕트, 측부외측덕트 각각은, 상기 송풍구동수단 측 양측에 송풍량을 조절하는 힌지형 댐퍼가 장착되고, 상기 선재코일 측 양측에 송풍방향을 조절하는 힌지형 디플렉터가 장착되고, 상기 제2 송풍기 측의 전면중앙부분 설치되는 상기 댐퍼는, 회전각도가 조절되면서 양측의 상기 측부외측덕트 방향으로 분기되는 송풍량이 조절될 수 있다.
이와 같이 본 발명은, 선재코일을 균일하게 냉각하도록 송풍경로를 상기 선재코일의 중앙부분과 양측부분으로 분할하고, 상기 양측부분으로의 송풍경로를 복수 개로 세분하는 송풍가이드수단이 구성됨으로써, 선재코일의 양측부분에 대한 보다 세밀한 냉각조절을 할 수 있다. 이와 더불어, 송풍가이드수단에서 세분화된 송풍경로 각각에서 댐퍼와 디플렉터를 조절함으로써 선재코일의 냉각을 보다 균일하게 할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기 선재코일의 중앙부분에 에어를 송풍하는 제1 송풍기와, 선재코일의 양측부분에 에어를 송풍하는 제2 송풍기가 구성됨으로써, 냉각능을 증대시킴과 동시에 각각의 송풍량 조절을 통해 선재코일의 냉각을 보다 균일하게 할 수 있다.

Description

선재코일 냉각장치 및 냉각방법{Apparatus and Method for cooling wire rod coil}

본 발명은 선재코일 냉각장치 및 냉각방법으로서, 선재코일의 적치밀도에 따른 냉각 불균형을 해소하는 선재코일 냉각장치 및 냉각방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 선재코일 제조과정을 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 냉각대를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

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, 레잉헤드(laying head)를 통하여 나선형 코일형태로 형성시키면, 컨베이어의 이송과 병행하여 열처리를 수행한 후, 집적기(reform tube)를 통하여 집적한 다음, 검사라인으로 투입된다.

도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 압연기(11)에서 압연된 소재는 냉각수로 냉각하는 수냉대(12)에 의해 냉각되고, 권취기인 레잉헤드(13)를 거치면서 권취된다. 그리고 권취된 선재코일(1)은 컨베이어(20)의 이송롤러(20a)에 연속적으로 낙하 이송되고, 권취된 선재 코일은 컨베이어(20)를 통과하면서 하부에 설치된 송풍유닛(14)으로부터 송풍되는 송풍에어에 의해 냉각된다. 그 다음, 컨베이어(20)와 연계된 집적기(15)에서 최종 제품으로 집적된다.

즉, 레잉헤드(13)에서 코일형태로 연속 권취되어 추출된 선재코일(1)은 컨베이어(20)에 낙하 이송되는 도중에, 컨베이어를 따라 다수개가 연이어 배열된 송풍유닛(14)에서 송풍되는 에어가 이송되는 선재코일(1)과 접촉하면, 선재코일은 집적전에 저온으로 냉각되면서 그 열처리가 이루어진다.

예를 들어, 레잉헤드(13)에서 권취되면서 이송롤러(20a) 상에 낙하되는 때의 선재코일(1)의 온도는 대략 850~950 ℃정도이나, 냉각을 거친 선재코일(1)은 대략 150~300℃ 정도까지 냉각되는 것이다.

한편, 송풍유닛(14)은 송풍기(14a)가 하부에 설치된 에어덕트(14b)를 포함하고, 에어덕트(14b) 상에는 이송롤러(20)사이로 배치되는 개구부분 즉, 노즐개구(14c)가 제공된다.

예컨대, 이와 같은 송풍유닛(14)을 일명 스텔모어 냉각대(stelmor)라고도 하는데, 송풍력의 세기 또는 선재코일(1)의 이송속도 등 냉각조건에 따라서 다양한 냉각능력을 제공하는 이점은 있으나, 선재코일(1)의 폭방향으로 동일한 송풍을 구현하는 것이다.

따라서, 기존에 알려진 송풍유닛을 이용한 스텔모어 냉각대의 경우, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 선재코일(1)의 적치시 선재코일(1)의 양측부분(가장자리 부분)(도 2의 A부분)과 중앙부분 간의 적치밀도가 상당부분 차이가 발생하고, 결국 도 4와 같이, 동일한 송풍환경 하에서는, 냉각되는 소재의 변태가 발생하는 시점에서 최대 80℃까지의 선재코일(1) 중앙부분(M, Middle part)과 양측부분(E, Edge part) 간 온도차가 발생하는데, 특히 선재코일의 양측부분(E, Edge part)에서 측부내측부위(Ei, Edge inner part), 측부외측부위(Eo, Edge outer part)의 온도차이가 크게 발생한다. 예를 들어, 선재코일의 적치시 선재코일(100)의 양측부분(E)(도 2의 ‘A’ 부분)과 중앙부분 간의 적치밀도가 도 3과 같이 상당부분 차이가 발생하고, 결국 도 4와 같이 동일한 송풍 환경하에서는 냉각되는 소재의 변태가 발생하는 시점에서 최대 80 ℃ 정도의 온도차이가 발생하게 된다. 즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 0.8%의 탄소를 포함하고 직경이 5.5mm인 선재코일의 경우, 레잉헤드(13)에서 거리가 멀어질수록 선재코일의 중앙중심부위(Mc, Middle center part), 중앙양측부위(Me, Middle edge part), 측부내측부위(Ei), 측부외측부위(Eo)의 온도이력에서 차이가 심하게 발생한다.

이와 같은, 적치밀도 차이에 따른 선재코일의 부위별 냉각속도 차이에 의한 온도편차에 의하여 선재코일의 폭방향으로 미세조직이 달라지고, 이는 결국 제품 불량으로 이어지게 된다.

그리고, 선재코일의 냉각편차에 의하여 선재코일의 미세조직이 차이가 나는 경우, 추가적인 열처리공정이 필요하게 되고, 이는 생산원가의 증가를 야기시킨다.

한편, 이와 같은 선재코일의 폭방향 온도편차를 감소시키기 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 종래에는 송풍유닛(14)의 에어덕트(14b) 구조에 있어서 송풍기(14a) 측 단부가 경사진 구조(14b')를 설치하여, 컨베이어(20) 상의 선재코일(1) 양측부분(가장자리부분)에 보다 집중적으로 에어 송풍량을 집중시키는 방법이 제안되고 있으나, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 세분화된 부위별 냉각편차가 발생하여 실효성이 적은 문제가 있다.

이와 더불어, 이송컨베이어 상에서 선재코일의 양측부분에 추가로 에어 또는 냉각수(미스트)를 분사시키는 방법도 있지만, 이 경우 별도의 복잡한 설비가 필요하고, 냉각능 제어도 어려워 냉각 편차가 더욱 야기되는 문제점이 있다. 아울러, 강한 에어냉각을 대상으로 하는 선재의 선경이 커지고 있는 추세이므로 냉각능의 부족현상도 대두되고 있는 실정이다.
이러한, 본원발명의 종래기술로는 "한국공개특허공보 10-2012-0056170호(선재코일 냉각장치 및 방법, 2012.06.01 공개)"가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 선재코일의 적치밀도에 따른 냉각 불균형을 해소하는 선재코일 냉각장치 및 냉각방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선재코일 냉각장치는, 에어의 송풍력을 제공하는 송풍구동수단; 및 상기 송풍구동수단과 연계되며, 선재코일을 균일하게 냉각하도록 송풍경로를 상기 선재코일의 중앙부분과 양측부분과 대응되게 분할하고, 상기 양측부분으로의 송풍경로를 복수 개로 세분하는 송풍가이드수단;을 포함하고, 상기 송풍가이드수단은, 상기 선재코일의 중앙부분으로의 송풍경로를 형성하는 중앙덕트; 및 상기 선재코일의 양측부분으로의 송풍경로를 형성하는 양측덕트부;를 구비하고, 상기 양측덕트부는, 상기 선재코일의 측부내측부위로의 송풍경로를 형성하는 측부내측덕트; 및 상기 선재코일의 측부외측부위로의 송풍경로를 형성하는 측부외측덕트;를 구비하고, 상기 송풍구동수단은, 상기 선재코일의 중앙부분과 측부내측부위에 에어를 송풍하는 제1 송풍기; 및 상기 선재코일의 측부외측부위에 에어를 송풍하는 제2 송풍기;를 구비하며, 상기 중앙덕트, 측부내측덕트, 측부외측덕트 각각은, 상기 송풍구동수단 측 양측에 송풍량을 조절하는 힌지형 댐퍼가 장착되고, 상기 선재코일 측 양측에 송풍방향을 조절하는 힌지형 디플렉터가 장착되고, 상기 제2 송풍기 측의 전면중앙부분 설치되는 상기 댐퍼는, 회전각도가 조절되면서 양측의 상기 측부외측덕트 방향으로 분기되는 송풍량이 조절될 수 있다.

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이때, 상기 측부외측덕트는, 상기 중앙덕트 및 측부내측덕트보다 송풍경로가 길어지도록 경사지게 배치될 수 있다.

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아울러, 본 발명은 상기 선재코일 상에 위치되어 상기 선재코일의 폭방향 위치에 따른 온도를 측정하는 온도측정수단;을 더 포함하고, 상기 온도측정수단은 상기 송풍구동수단과 전기적으로 연계되어, 상기 선재코일의 폭방향 위치에 따른 온도측정결과치에 따라 상기 송풍구동수단에서 상기 제1 송풍기와 상기 제2 송풍기 각각의 송풍량이 자동으로 조절되고, 상기 댐퍼 및 상기 디플렉터와 전기적으로 연계되어 상기 선재코일의 폭방향 위치에 따른 온도측정결과치에 따라 상기 댐퍼 및 디플렉터의 회전각을 제어하여 송풍방향이 자동으로 조절될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 선재코일 냉각장치를 활용한 선재코일 냉각방법이고, 상기 선재코일의 온도를 상기 선재코일의 중앙부분과 양측부분으로 분할하여 측정하고, 상기 양측부분을 복수 개로 세분하여 측정하는 온도측정단계; 및 상기 온도측정단계에 의해 결과치에 따라 상기 선재코일에 대한 송풍을 제어하는 송풍제어단계;를 포함하고, 상기 온도측정단계는, 상기 선재코일의 양측부분 각각에서 측부내측부위와 측부외측부위로 분할하여 측정하고, 상기 송풍제어단계는, 송풍구동수단을 상기 선재코일의 중앙부분과 측부내측부위에 에어를 송풍하는 제1 송풍기와, 상기 선재코일의 측부외측부위에 에어를 송풍하는 제2 송풍기로 나누어, 상기 제1 송풍기와 제2 송풍기 각각의 송풍량을 조절하고, 상기 송풍구동수단으로부터 상기 선재코일까지의 덕트에서, 상기 송풍구동수단 측 양측에 장착된 댐퍼에 의해 송풍량을 조절하고, 상기 선재코일 측 양측에 배치된 디플렉터에 의해 송풍방향을 조절할 수 있다.

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본 발명에 따른 선재코일 냉각장치 및 냉각방법은, 선재코일을 균일하게 냉각하도록 송풍경로를 상기 선재코일의 중앙부분과 양측부분으로 분할하고, 상기 양측부분으로의 송풍경로를 복수 개로 세분하는 송풍가이드수단이 구성됨으로써, 선재코일의 양측부분에 대한 보다 세밀한 냉각조절을 할 수 있는 효과가 있다. 이와 더불어, 송풍가이드수단에서 세분화된 송풍경로 각각에서 댐퍼와 디플렉터를 조절함으로써 선재코일의 냉각을 보다 균일하게 할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 상기 선재코일의 중앙부분에 에어를 송풍하는 제1 송풍기와, 선재코일의 양측부분에 에어를 송풍하는 제2 송풍기가 구성됨으로써, 냉각능을 증대시킴과 동시에 각각의 송풍량 조절을 통해 선재코일의 냉각을 보다 균일하게 할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 선재코일 제조과정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 선재코일 냉각대를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 냉각대를 이용한 선재코일 냉각 시, 선재코일의 적치밀도 및 적치밀도에 따른 온도를 각각 나타낸 그래프이다.
도 5는 레잉헤드로부터의 거리에 따른 선재코일의 온도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 2의 냉각대를 이용한 선재코일 냉각 시, 선재코일의 폭방향 위치에 따른 송풍량을 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 2의 냉각대에서 사용되는 종래기술에 따른 선재코일 냉각장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재코일 냉각장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 선재코일 냉각장치를 나타낸 측면도이다.
도 10은 도 8의 선재코일 냉각장치에 의해 냉각된 선재코일의 레잉헤드로부터의 거리에 따른 온도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 종래기술 및 본 발명에 따라 냉각된 선재코일의 부위별 평균인장강도를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

송풍 냉각에 의한 열전달 효과는 아래 식에서와 같이 송풍에어의 속도와 연관이 있으므로 적치밀도가 심한 선재코일의 양측부분에 많은 에어를 빠른 속도로 보내는 것이 가장 효과적인 방법이다.

(h_{f ,c} : 강제대류열전달계수, Velocity : 속도)

그러나, 종래기술에 따르면 도 6에 도시된 바와 같이, 선재코일의 양측부분(E)을 벗어나서 양옆으로 손실되는 에어가 많아, 선재코일의 양측부분(E)에 정확하게 높은 속도의 에어를 송풍시켜 주지 못한다. 이는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 정밀한 온도측정을 통해 온도이력이 확인되었으며, 이로 인하여 선재코일의 부위별 냉각편차가 심한 것을 알 수 있다. 특히 종래에 활용되는 선재코일의 중앙부분과 양측부분의 2분법적 냉각방식으로는 선재코일의 불균일 냉각을 해소할 수 없음을 알 수 있다. 다시 말해, 선재코일의 양측부분에 대한 냉각능을 높이더라도 적치밀도가 상대적으로 높은 측부외측부위에 비하여 적치밀도가 상대적으로 낮은 측부내측부위가 과냉됨에 따라, 선재코일의 냉각편차를 가중시켜 재질편차로 야기시키게 된다.

이를 위해, 본 발명은 선재코일의 부위별 온도 측정데이터를 기반으로, 부위별로 송풍량, 송풍방향을 정밀하게 제어할 수 있도록 구성된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재코일 냉각장치를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 8의 선재코일 냉각장치를 나타낸 측면도이다.

또한, 도 10은 도 8의 선재코일 냉각장치에 의해 냉각된 선재코일의 레잉헤드로부터의 거리에 따른 온도를 나타낸 그래프이다.

아울러, 도 11은 종래기술 및 본 발명에 따라 냉각된 선재코일의 부위별 평균인장강도를 나타낸 그래프이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 에어의 송풍력을 제공하는 송풍구동수단과, 상기 송풍구동수단과 연계되어 선재코일(1)을 균일하게 냉각하도록 구성되는 송풍가이드수단을 포함한다.

여기에서, 상기 송풍구동수단은 선재코일(1)의 중앙부분(M)과 측부내측부위(Ei)에 에어를 송풍하는 제1 송풍기(110)와, 선재코일(1)의 측부외측부위(Eo)에 에어를 송풍하는 제2 송풍기(120)를 구비할 수 있다.

종래에는 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 송풍기(14a)로 컨베이어(20) 상의 선재코일(1)을 냉각함에 따라, 송풍기(14a)의 송풍량을 조절하더라도 선재코일(1)의 폭방향 위치에 따른 부위별 냉각능 조절을 수행할 수 없는 문제점이 있고, 이를 보완하기 위해 종래에 송풍가이드수단인 에어덕트(14b)의 형상구조 변형을 통해 부위별 냉각능을 조절하였지만 정밀한 제어가 어렵고, 나아가 부위별 조절과는 별도로 냉각능 증대에 있어서도 한계가 있다.

상술된 문제점과 한계를 극복하기 위해, 본 발명은 송풍구동수단을 복수 개로 구성할 수 있으며, 바람직한 일례로서 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이 선재코일(1)의 중앙부분(M) 및 측부내측부위(Ei)와 온도편차가 심한 측부외측부위(Eo) 각각을 서로 별개로 냉각할 수 있도록, 선재코일(1)의 중앙부분(M)과 측부내측부위(Ei)를 냉각하는 제1 송풍기(110)와 측부외측부위(Eo)를 냉각하는 제2 송풍기(120)가 마련될 수 있다. 이에 따라, 제1 송풍기(110), 제2 송풍기(120) 각각의 구동속도를 제어하여 송풍량을 조절함으로써, 선재코일(1)의 폭방향 위치에 따른 부위별 냉각능 조절을 효과적으로 정밀하게 수행할 수 있으며, 아울러 부위별 조절과는 별도로 냉각능도 증대시킬 수 있다. 나아가, 본 발명의 송풍구동수단은 이에 한정되지 않고 도면에 비록 도시되지 않았지만 제2 송풍기(120)가 일측, 타측 각각에 한 개씩 배치된 것과 같이, 전체적으로 두 개보다 많은 수의 송풍기가 마련될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 송풍가이드수단은 송풍경로를 선재코일(1)의 중앙부분(M)과 양측부분(E)과 대응되게 분할하고, 상기 양측부분(E)으로의 송풍경로를 복수 개로 세분하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 송풍가이드수단은 선재코일(1)의 중앙부분(M)과, 이러한 중앙부분(M)과 비교하여 적치밀도가 높아서 냉각효과 저하로 온도가 높은 양측부분(E)(가장자리 부분)을 나누어서 송풍경로가 형성되도록 구성되며, 나아가 선재코일(1)의 양측부분(E) 범위 내에서도 냉각균일효과를 보다 증대시키기 위해 상기 양측부분(E)으로의 송풍경로를 한번 더 세분하는 구성을 취할 수 있다.

이를 위해 상기 송풍가이드수단은, 송풍경로를 선재코일(1)의 양측부분(E) 각각에서 측부내측부위(Ei)와 측부외측부위(Eo)와 대응되게 분할될 수 있다. 이때, 송풍경로와 대응되는 부위에 있어서 선재코일(1)의 측부내측부위(Ei)는 양측부분(E)에서 중앙부분(M)에 가까운 측에 해당되는 부위이고, 선재코일(1)의 측부외측부위(Eo)는 양측부분(E)에서도 상대적으로 더 가장자리에 해당되는 부위로서, 선재코일(1) 측부내측부위(Ei)와 측부외측부위(Eo)에서의 온도차이가 큼에 따라 이와 같이 분할되어 냉각하는 것이 바람직하다.

이와 같이 상술된 송풍가이드수단을 구조적으로 살펴보면, 도 8에 도시된 바와 같이 중앙덕트(210)와 양측덕트부로 나눌 수 있고, 이때 양측덕트부는 측부내측덕트(220)와, 측부외측덕트(230)로 나눌 수 있다.

여기에서, 상기 중앙덕트(210)는 선재코일(1)의 중앙부분(M)으로의 송풍경로를 형성하고, 상기 양측덕트부는 선재코일(1)의 양측부분(E)으로의 송풍경로를 형성하며, 이러한 양측덕트부에서 측부내측덕트(220)는 선재코일(1)의 측부내측부위(Ei)로의 송풍경로를 형성하고, 측부외측덕트(230)는 선재코일(1)의 측부외측부위(Eo)로의 송풍경로를 형성하게 된다.

이와 같이 구성되는 덕트들은, 도면에 도시된 바와 같이 격벽을 통해 서로 이웃하게 배치될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 송풍구동수단의 위치에 따라 별도의 벽에 의해 서로 이격되어 마련될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 측부외측덕트(230)는 도 9에 도시된 바와 같이, 중앙덕트(210) 및 측부내측덕트(220)보다 송풍경로가 길어지도록 경사지게 배치될 수 있다. 선재코일(1)의 측부외측부위(Eo)가 다른 부위에 비하여 온도가 균일하지 않기 때문에, 균일한 냉각효과를 이루기 위해서 측부외측덕트(230)는 중앙덕트(210)와 측부내측덕트(220)에 비하여 송풍경로가 길어지는 것이 바람직하다. 송풍구동수단이 설치되는 바닥과 이송되는 선재코일(1) 간의 상하 수직거리는 정해져 있기 때문에, 송풍구동수단으로부터 선재코일(1)까지의 송풍경로가 더욱더 멀어지도록 하기 위해서는, 송풍경로가 상측의 선재코일(1)로 상방 경사지게 이어지는 배치구조를 취할 수 있다. 이와 같이 길어진 송풍경로에 의해 송풍구동수단으로부터 발생된 에어의 움직임은, 선재코일(1)에 이르는 과정에서 점차적으로 더 퍼짐으로써, 선재코일(1)에서의 양측부분(E) 범위 내에서 송풍량이 균일해짐에 따라, 선재코일(1)의 냉각이 보다 균일하게 이루어질 수 있게 한다.

한편, 본 발명은 상술된 바와 같이 송풍구동수단에 있어서, 선재코일(1)의 양측부분(E)에서 측부외측부위(Eo) 대응되는 측부외측덕트(230)에 별도로 송풍량을 조절할 수 있도록 제2 송풍기(120)가 마련되는데, 이와 함께 상기 중앙덕트(210), 측부내측덕트(220), 측부외측덕트(230) 각각은, 송풍구동수단 측 양측에 송풍량을 조절하는 힌지형 댐퍼(280)가 장착되고, 선재코일(1) 측 양측에 송풍방향을 조절하는 힌지형 디플렉터(290)가 장착됨으로써, 선재코일(1)의 폭방향 위치에 따른 부위별 냉각능 조절을 보다 더 효과적으로 정밀하게 수행할 수 있다.

즉, 상기 댐퍼는 송풍구동수단 측에 배치되어 송풍구동수단으로부터 발생되는 에어의 송풍량을 보다 정밀하게 조절하고, 상기 디플렉터(290)는 선재코일(1) 측에 배치되어 에어의 송풍방향을 보다 정밀하게 조절함으로써, 송풍량과 송풍방향 각각의 조절에 따라 선재코일(1)의 폭방향 위치에 따른 부위별 냉각능 조절을 보다 더 효과적으로 정밀하게 수행할 수 있다.

그리고, 본 발명은 선재코일(1) 상에 위치되어 선재코일(1)의 폭방향 위치에 따른 온도를 측정하는 온도측정수단(300)을 더 포함할 수 있다. 아울러, 이러한 온도측정수단(300)은 바람직한 일례로서 송풍구동수단과 전기적으로 연계되어, 선재코일(1)의 폭방향 위치에 따른 온도측정결과치에 따라 송풍구동수단에서 제1 송풍기(110)와 제2 송풍기(120) 각각의 송풍량이 자동으로 조절될 수 있고, 나아가 댐퍼(280) 및 디플렉터(290)와도 전기적으로 연계되어 선재코일(1)의 폭방향 위치에 따른 온도측정결과치에 따라 댐퍼(280) 및 디플렉터(290)의 회전각을 제어하여 송풍방향이 자동으로 조절될 수 있다. 이와 같은 온도측정수단(300)은 일례로서 스캔형 단파장 적외선 온도센서가 활용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 선재코일(1)의 폭방향 위치에 따른 온도측정을 수행할 수 있는 온도센서라면 어떠한 온도센서도 활용될 수 있음은 물론이다.

그러면, 여기에서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 선재코일 냉각장치에 의한 선재코일 냉각방법을 살펴보기로 한다.

이러한 선재코일 냉각방법은 온도측정단계와 송풍제어단계로 순차적 이루어지되, 피드백되어 계속적으로 자동제어될 수 있다.

여기에서, 상기 온도측정단계는 선재코일(1)의 온도를 선재코일(1)의 중앙부분(M)과 양측부분(E)으로 분할하여 측정하고, 상기 양측부분(E)을 복수 개로 세분하여 측정하게 된다. 이때, 상기 온도측정단계는 선재코일(1)의 양측부분(E) 각각에서 측부내측부위(Ei)와 측부외측부위(Eo)로 분할하여 측정할 수 있고, 물론 바람직하게 선재코일(1)의 중앙부분(M)도 중앙중심부위(Mc)와 중앙양측부위(Me)로 나누어 온도를 부위별로 보다 세밀하게 측정할 수 있다.

이어서, 상기 송풍제어단계는 상기 온도측정단계에 의해 결과치에 따라 상기 선재코일에 대한 송풍을 제어할 수 있다. 구체적으로, 송풍구동수단을 선재코일(1)의 중앙부분(M)과 측부내측부위(Ei)에 에어를 송풍하는 제1 송풍기(110)와, 선재코일(1)의 측부외측부위(Eo)에 에어를 송풍하는 제2 송풍기(120)로 나누어, 상기 제1 송풍기(110)와 제2 송풍기(120) 각각의 송풍량을 조절하는 송풍량 조절방식으로 송풍을 제어할 수 있다. 아울러 이와 함께, 송풍구동수단으로부터 선재코일(1)까지의 덕트에서, 송풍구동수단 측 양측에 장착된 힌지형 댐퍼(280)에 의해 송풍량을 조절하고, 선재코일(1) 측에 배치된 힌지형 디플렉터(290)에 의해 송풍방향을 조절하는 송풍가이드수단에 의한 송풍량 및 송풍방향 조절방식으로 송풍을 제어할 수 있다.

참고로, 상기 송풍제어단계를 일례로서 살펴보면, 기본설정은 제2 송풍기(120) 위의 노즐에서 토출되는 풍속이 중앙부분(M)의 노즐에서 토출되는 풍속의 2배로 하였으며, 디플렉터(290)는 지면에서 수직으로 운용된다. 송풍량은 5% 단위로, 댐퍼(280)의 각은 2도 단위로, 디플렉터(290)의 각은 5도 단위로 변경 운용된다.

아울러, 온도측정은 온도측정수단(300)으로부터 선재코일(1)의 중앙중심부위(Mc), 중앙양측부위(Me), 측부내측부위(Ei), 측부외측부인 네 부위의 평균온도를 추출하여 받아들이게 된다. 선재코일(1)의 중앙부분(M)과 양측부분(E) 간의 온도측정결과가 10℃ 이상 나게 되면, 제2 송풍기(120)의 RPM을 5% 단위로 증가시킨다.

제2 송풍기(120)의 RPM을 10% 이상 증가시켜도 선재코일(1)의 중앙부분(M)과 양측부분(E) 간의 온도편차가 10℃이내로 확보되지 않을 경우 디플렉터(290)의 회전각을 가변시킨다. 디플렉터(290)의 각도는 온도측정수단(300)의 온도측정치를 보고 선재코일(1)이 컨베이어(20) 상에서 치우침이 발생하게 되는 치우침 정도에 따라, 미리 설정된 각도로 변경한다. 소재가 20mm 벗어날 때마다 디플렉터(290)의 각도를 5도를 변경하게 된다. 이때 디플렉터(290) 가동범위 내에서 양측부분(E)의 디플렉터(290)의 간격은 항상 같게 유지되도록 조절한다.

선재코일(1)의 전체적인 폭 방향 움직임은 온도측정수단(300)을 이용하여 관찰하게 되고, 치우침 정도를 제어시스템에서 읽어들여, 미리 세팅된 디플렉터(290)의 각을 지시 받아 디플렉터(290)의 모터가 디플렉터(290)의 각도를 변경하게 된다.

그리고, 선재코일(1)의 중앙부분(M)과 양측부분(E) 간의 온도편차가 10℃ 이하가 되면, 양측부분(E)의 측부내측부위(Ei)와 측부외측부위(Eo)의 온도를 측정하여 온도차이가 10℃ 이상이 되면, 제1 송풍기(110) 측의 댐퍼(280) 각은 2도 단위로, 디플렉터(290) 각은 5도 단위로 변화시킨다. 이때 댐퍼(280)의 각도는 6도를 초과하여 변화시키지 않으며, 디플렉터(290)의 각도는 15도 초과하여 변화시키지 않는다.

한편, 도 10은 실제 선재코일(1)의 부위별 온도측정결과를 모델링화한 것으로서, 종래의 온도 측정 결과인 도 5에 비해 부위별 냉각편차를 상당히 줄일 수 있음을 알 수 있다. 즉, 코일 부위별로 원하는 풍량을 보낼 수 있기 때문에 선재코일(1)의 사이즈 및 적치밀도, 선재코일(1)의 피치가 변화더라도 유연하게 대처할 수 있었다.

또한 디플렉터(290)의 적극적 활용으로 손실되는 에어도 감소하였으며, 종래 주어진 냉각구간에서 1대로 운영되는 송풍기를 2대 운용함으로써, 냉각능이 약 30% 증가하였다. 도 11은 5.5mm 직경 선재코일(1)에 있어서 실제 생산된 5개의 선재코일(1)을 12등분으로 잘라서 부위별로 인장실험을 실시하여 평균 인장강도를 나타낸 결과로서, 재질편차가 편차가 약 50% 감소함을 알 수 있다.

결과적으로, 상기와 같이 구성되는 본 발명은, 선재코일(1)을 균일하게 냉각하도록 송풍경로를 상기 선재코일(1)의 중앙부분(M)과 양측부분(E)으로 분할하고, 상기 양측부분(E)으로의 송풍경로를 복수 개로 세분하는 송풍가이드수단이 구성됨으로써, 선재코일(1)의 양측부분(E)에 대한 보다 세밀한 냉각조절을 할 수 있다. 이와 더불어, 송풍가이드수단에서 세분화된 송풍경로 각각에서 댐퍼(280)와 디플렉터(290)를 조절함으로써 선재코일(1)의 냉각을 보다 균일하게 할 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기 선재코일(1)의 중앙부분(M)과 측부내측부위(Ei)에 에어를 송풍하는 제1 송풍기(110)와, 선재코일(1)의 측부외측부위(Eo)에 에어를 송풍하는 제2 송풍기(120)가 구성됨으로써, 냉각능을 증대시킴과 동시에 각각의 송풍량 조절을 통해 선재코일(1)의 냉각을 보다 균일하게 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

1 : 선재코일 20 : 컨베이어
110 : 제1 송풍기 120 : 제2 송풍기
210 : 중앙덕트 220 : 측부내측덕트
230 : 측부외측덕트 280 : 댐퍼
290 : 디플렉터 300 : 온도측정수단
M : 선재코일의 중앙부분 (Middle part)
Mc : 선재코일의 중앙중심부위 (Middle center part)
Me : 선재코일의 중앙양측부위 (Middle edge part)
E : 선재코일의 양측부분 (Edge part)
Ei : 선재코일의 측부내측부위 (Edge inner part)
Eo : 선재코일의 측부외측부위 (Edge outer part)

Claims (10)

1. 에어의 송풍력을 제공하는 송풍구동수단; 및
   상기 송풍구동수단과 연계되며, 선재코일을 균일하게 냉각하도록 송풍경로를 상기 선재코일의 중앙부분과 양측부분과 대응되게 분할하고, 상기 양측부분으로의 송풍경로를 복수 개로 세분하는 송풍가이드수단;
   을 포함하고,
   상기 송풍가이드수단은,
   상기 선재코일의 중앙부분으로의 송풍경로를 형성하는 중앙덕트; 및
   상기 선재코일의 양측부분으로의 송풍경로를 형성하는 양측덕트부;를 구비하고,
   상기 양측덕트부는,
   상기 선재코일의 측부내측부위로의 송풍경로를 형성하는 측부내측덕트; 및
   상기 선재코일의 측부외측부위로의 송풍경로를 형성하는 측부외측덕트;
   를 구비하고,
   상기 송풍구동수단은,
   상기 선재코일의 중앙부분과 측부내측부위에 에어를 송풍하는 제1 송풍기; 및
   상기 선재코일의 측부외측부위에 에어를 송풍하는 제2 송풍기;
   를 구비하며,
   상기 중앙덕트, 측부내측덕트, 측부외측덕트 각각은, 상기 송풍구동수단 측 양측에 송풍량을 조절하는 힌지형 댐퍼가 장착되고, 상기 선재코일 측 양측에 송풍방향을 조절하는 힌지형 디플렉터가 장착되고,
   상기 제2 송풍기 측의 전면중앙부분 설치되는 상기 댐퍼는, 회전각도가 조절되면서 양측의 상기 측부외측덕트 방향으로 분기되는 송풍량이 조절되는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
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4. 제1항에 있어서,
   상기 측부외측덕트는, 상기 중앙덕트 및 측부내측덕트보다 송풍경로가 길어지도록 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
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7. 제1항에 있어서,
   상기 선재코일 상에 위치되어 상기 선재코일의 폭방향 위치에 따른 온도를 측정하는 온도측정수단;
   을 더 포함하고,
   상기 온도측정수단은 상기 송풍구동수단과 전기적으로 연계되어, 상기 선재코일의 폭방향 위치에 따른 온도측정결과치에 따라 상기 송풍구동수단에서 상기 제1 송풍기와 상기 제2 송풍기 각각의 송풍량이 자동으로 조절되고,
   상기 댐퍼 및 상기 디플렉터와 전기적으로 연계되어 상기 선재코일의 폭방향 위치에 따른 온도측정결과치에 따라 상기 댐퍼 및 디플렉터의 회전각을 제어하여 송풍방향이 자동으로 조절되는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
8. 제1항, 제4항, 제7항 중 어느 한 항에 기재된 선재코일 냉각장치를 활용한 선재코일 냉각방법이고,
   상기 선재코일의 온도를 상기 선재코일의 중앙부분과 양측부분으로 분할하여 측정하고, 상기 양측부분을 복수 개로 세분하여 측정하는 온도측정단계; 및
   상기 온도측정단계에 의해 결과치에 따라 상기 선재코일에 대한 송풍을 제어하는 송풍제어단계;
   를 포함하고,
   상기 온도측정단계는,
   상기 선재코일의 양측부분 각각에서 측부내측부위와 측부외측부위로 분할하여 측정하고,
   상기 송풍제어단계는,
   송풍구동수단을 상기 선재코일의 중앙부분과 측부내측부위에 에어를 송풍하는 제1 송풍기와, 상기 선재코일의 측부외측부위에 에어를 송풍하는 제2 송풍기로 나누어, 상기 제1 송풍기와 제2 송풍기 각각의 송풍량을 조절하고,
   상기 송풍구동수단으로부터 상기 선재코일까지의 덕트에서, 상기 송풍구동수단 측 양측에 장착된 댐퍼에 의해 송풍량을 조절하고, 상기 선재코일 측 양측에 배치된 디플렉터에 의해 송풍방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각방법.
   
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