KR101594710B1 - 선재코일 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선재코일 냉각장치는, 에어의 송풍력을 제공하는 송풍구동수단; 및 상기 송풍구동수단과 연계되며, 선재코일의 직경크기에 따라 에어의 풍속을 조절하고, 상기 선재코일의 서냉 또는 급냉을 위해 에어의 송풍을 조절하도록, 개구부의 개도율 조절에 의한 송풍량 제어용 노즐유닛을 가진 송풍가이드수단;을 포함하고, 상기 노즐유닛은 상기 개구부가 형성된 노즐몸체; 및 상기 개구부의 폭방향으로 배치되며 상기 노즐몸체에 회동되게 제공되어, 회동하면서 상기 개구부의 개폐량을 조절하는 회동베인;을 구비하고, 상기 선재코일의 이동방향을 따라 복수개가 구비된다.
선재코일의 직경크기에 따라 에어의 풍속을 조절하고 서냉 시 에어의 송풍을 차단하도록, 개구부의 개도율 조절에 의한 송풍량 제어용 노즐유닛을 구비함으로써, 급냉재의 선재코일 냉각 시 선재코일의 직경크기에 따른 급냉성능이 향상되고, 서냉재의 선재코일 냉각 시 서냉성능이 향상될 수 있다.

Description

선재코일 냉각장치{Apparatus for cooling wire rod coil}

본 발명은 선재코일 냉각장치로서, 선재코일을 냉각하는 선재코일 냉각장치에 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 컨베이어의 이송롤러(20)에 연속적으로 낙하 이송되고, 권취된 선재 코일은 컨베이어를 통과하면서 하부에 설치된 송풍유닛(14)으로부터 송풍되는 송풍에어에 의해 냉각된다. 그 다음, 컨베이어와 연계된 집적기(15)에서 최종 제품으로 집적된다.

즉, 레잉헤드(13)에서 코일형태로 연속 권취되어 추출된 선재코일(1)은 컨베이어에 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(20) 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.

상기와 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)을 서냉할 때에는 필요로 하지 않는 단점이 있고, 선재코일(1)의 직경크기별로 냉각능력을 조절하기에는 한계점이 있다.

구체적으로, 선재코일의 서냉 시에는 도 3에 도시된 바와 같이 커버(30)로 이송롤러(20)의 상부를 커버링하게 되는데, 이러한 커버(30)에 의한 커버링에도 불구하고 도 4에 도시된 바와 같이 노즐개구(14c)를 통해 외기가 침입하게 됨으로써, 서냉이 효과적으로 이루어지지 않게 됨에 따라 서냉능이 떨어지는 문제점이 있다. 이때, 도 4(b)의 도면부호 A는 노즐개구가 배치된 부분이고, B는 노즐개구가 배치되지 않은 부분이다.

또한, 선재코일의 급냉 시에는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 이송롤러(20)의 사이에 배치된 노즐개구(14c)가 일정한 형상을 지님으로써, 선재코일의 직경 크기별로 냉각능력을 조절하여 급냉성능을 최적화하기에는 한계점이 있다.

1. 공개번호 제10-2005-0067849호 2. 공개번호 제10-2001-0064192호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 선재코일의 급냉성능과 서냉성능을 향상시키는 선재코일 냉각장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선재코일 냉각장치는, 에어의 송풍력을 제공하는 송풍구동수단; 및 상기 송풍구동수단과 연계되며, 선재코일의 직경크기에 따라 에어의 풍속을 조절하고, 상기 선재코일의 서냉 또는 급냉을 위해 에어의 송풍을 조절하도록, 개구부의 개도율 조절에 의한 송풍량 제어용 노즐유닛을 가진 송풍가이드수단;을 포함하고, 상기 노즐유닛은 상기 개구부가 형성된 노즐몸체; 및 상기 개구부의 폭방향으로 배치되며 상기 노즐몸체에 회동되게 제공되어, 회동하면서 상기 개구부의 개폐량을 조절하는 회동베인;을 구비하고, 상기 선재코일의 이동방향을 따라 복수개가 구비된다.

삭제

이때, 상기 회동베인은, 일례로서 서로 이격된 두 개의 테두리 각각에 힌지결합될 수 있다.

또한, 다른 일례로서, 상기 회동베인은, 서로 이격된 두 개의 테두리 중 하나의 테두리에 힌지결합되며, 이때, 상기 노즐유닛은, 상기 개구부에서 폭방향으로 배치되면서 서로 이격된 두 개의 테두리 중 남은 하나의 테두리에 고정결합된 고정베인;을 더 구비할 수 있다.

그리고, 상기 노즐유닛은, 상기 회동베인의 일측에 연결된 구동바; 및 상기 회동베인이 회동되게 상기 구동바를 이동시키는 구동부재;를 더 구비할 수 있다.

한편, 상기 송풍가이드수단은 상기 선재코일의 직경을 측정하는 직경측정센서; 상기 선재코일의 이송라인에 대한 커버의 커버링유무를 감지하는 커버감지센서; 및 상기 직경측정센서 및 커버감지센서 각각과 전기적으로 연계되어, 상기 선재코일의 직경수치 및 상기 커버의 커버링유무에 따라 상기 회동베인의 회동각을 조절제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 선재코일 냉각장치는, 급냉재의 선재코일 냉각 시 급냉성능이 향상되고, 서냉재의 선재코일 냉각 시 서냉성능이 향상될 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 일반적인 선재코일 제조과정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 선재코일을 냉각하는 스텔모어 냉각대를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 스텔모어 냉각대 상부의 커버를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 스텔모어 냉각대에서의 온도분포를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 스텔모어 냉각대의 이송롤러와 노즐개구를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 이송롤러와 노즐개구를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재코일 냉각장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 7의 선재코일 냉각장치를 나타낸 측면도이다.
도 9는 도 8의 선재코일 냉각장치에서 회동베인의 다른 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 10은 급냉재에서 선재코일의 직경크기에 따라 설정되는 개구부의 폭방향 테두리 간격과, 서냉재에서 설정되는 개구부의 폭방향 테두리 간격을 나타낸 테이블이다.
도 11(a)은 급냉재에서 선재코일의 직경크기에 따른 냉각율을 나타낸 그래프이고, 도 11(b)는 서냉재에서 선재코일의 직경크기에 따른 냉각율을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 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.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재코일 냉각장치를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 8은 도 7의 선재코일 냉각장치를 나타낸 측면도이며, 도 9는 도 8의 선재코일 냉각장치에서 회동베인의 다른 실시예들을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 에어의 송풍력을 제공하는 송풍구동수단과, 상기 송풍구동수단과 연계된 송풍가이드수단을 포함한다.

이때, 상기 송풍구동수단은 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 구동모터와 상기 구동모터에 의해 회전하는 송풍팬(100)으로 구성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 에어에 송풍력을 제공하도록 구성되는 기기면 어떠한 기기도 활용될 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 송풍가이드수단은 선재코일의 직경크기에 따라 에어의 풍속을 조절하고 서냉 시 에어의 송풍을 차단하도록 구성되는데, 이를 위해 개구부(210a)의 개도율 조절에 의한 송풍량 제어용 노즐유닛을 가진다.

구체적으로, 상기 노즐유닛은 개구부(210a)가 형성된 노즐몸체(210), 상기 노즐몸체(210)에 회동되게 제공되는 회동베인(220)을 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 노즐몸체(210)는 송풍팬(100)으로부터의 이송롤러(20) 측으로 형성된 에어덕트(201)의 상부, 즉 선재코일을 이송하는 이송롤러(20)의 하부에 배치될 수 있다. 이러한 노즐몸체(210)에는 송풍팬에 의해 송풍되는 에어가 이송롤러(20) 상에서 이송되는 선재코일로 송풍가이드될 수 있도록 개구부(210a)가 형성된다.

또한, 상기 회동베인(220)은 노즐몸체(210)에 회동되게 제공되어, 회동하면서 개구부(210a)의 개폐량을 조절하도록 구성될 수 있다.

이러한 회동베인(220)은 일례로서 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 개구부(210a)에서 한 개의 테두리에 설치될 수 있는데, 구체적으로 개구부(210a)에서 폭방향으로 배치되면서 서로 이격된 두 개의 테두리 중 하나에 힌지결합될 수 있다. 이때, 상기 회동베인(220)은 그 길이가 개구부(210a) 측으로 회동 시 개구부(210a)를 덮을 수 있을 정도로 형성됨은 물론이다.

또한, 상기 회동베인(220)은 다른 일례로서 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 개구부(210a)에서 두 개의 테두리에 각각 설치될 수 있는데, 구체적으로 개구부(210a)에서 폭방향으로 배치되면서 서로 이격된 두 개의 테두리 각각에 힌지결합될 수 있다. 물론, 이때의 회동베인(220)은 도 8의 회동베인(220)보다 그 길이가 짧게 형성되어 개구부(210a) 측으로 회동 시 서로 맞닿거나 일정 부분만 교차되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 회동베인(220)은 또 다른 일례로서 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 개구부(210a)에서 한 개의 테두리에 설치될 수 있는데, 구체적으로 개구부(210a)에서 폭방향으로 배치되면서 서로 이격된 두 개의 테두리 중 하나에 힌지결합될 수 있으며, 이때 상기 노즐유닛은 회동베인(220)과 대응되게 배치되되 고정된 고정베인(230)을 더 구비할 수 있다. 이러한 고정베인(230)은 개구부(210a)에서 폭방향으로 배치되면서 서로 이격된 두 개의 테두리 중 남은 하나의 테두리에 고정결합된 구조를 취할 수 있다. 물론, 이때의 회동베인(220)은 개구부(210a) 측으로 회동 시 고정베인(230)에 맞닿도록 그 길이가 형성될 수 있다.

이에 더하여, 상기 노즐유닛은 상술된 바와 같은 회동베인(220)을 회동시키도록 구동바(240)와, 구동부재(250)를 더 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 구동바(240)는 회동베인(220)의 일측에 연결되고, 상기 구동부재(250)는 회동베인(220)이 회동되게 구동바(240)를 이동시키도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 구동바(240)는 구동부재(250)에 의해 선재코일의 이송방향으로 왕복이동하게 되는데, 이러한 이동중에도 회동베인(220)과 연결구조를 유지할 수 있도록, 비록 도면에 자세히 도시되지는 않았지만 회동베인(220)의 일측부에서 길이방향을 따라 슬라이딩되게 연결된 구조를 취할 수 있다.

이때, 일례로서 상기 구동바(240)는 랙기어가 활용될 수 있고, 상기 구동부재(250)는 랙기어와 기어체결된 피니언기어가 구동축 단부에 장착된 구동모터가 활용될 수 있다. 또한, 다른 일례로서 상기 구동부재(250)는 구동부와 결합된 실린더로드를 가진 실린더부재가 활용될 수 있다.

한편, 상기 송풍가이드수단은, 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 직경측정센서, 커버감지센서, 및 상기 직경측정센서와 커버감지센서와 연계된 제어부를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 직경측정센서는 선재코일의 직경을 측정하도록 구성되고, 상기 커버감지센서는 선재코일의 이송라인에 대한 커버(도 3의 30)의 커버링유무를 감지하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 직경측정센서 및 커버감지센서 각각과 전기적으로 연계되어, 선재코일의 직경수치 및 커버의 커버링유무에 따라 회동베인(220)의 회동각을 조절제어하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 제어부는 급냉재의 선재코일인 경우 직경측정센서에 의해 측정된 선재코일의 직경수치가 클수록, 개구부(210a)에 대한 회동베인(220)의 개방정도를 줄임으로써 풍속을 높임에 따라, 냉각속도를 증대시켜 급냉성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부는 커버감지센서에 의해 커버의 커버링을 감지에 의해 서냉재의 선재코일을 인지하며, 개구부(210a)를 회동베인(220)으로 닫음으로써 외기의 침투를 차단함에 따라, 냉각속도를 감소시켜 서냉성능을 향상시킬 수 있다.

상술된 바와 같이 본 발명에 의한 급냉성능과 서냉성능의 향상은 도 10 및 도 11에 나타나 있다.

도 10은 급냉재에서 선재코일의 직경크기에 따라 설정되는 개구부의 폭방향 테두리 간격과, 서냉재에서 설정되는 개구부의 폭방향 테두리 간격을 나타낸 테이블이다.

또한, 도 11(a)은 급냉재에서 선재코일의 직경크기에 따른 냉각율을 나타낸 그래프이고, 도 11(b)는 서냉재에서 선재코일의 직경크기에 따른 냉각율을 나타낸 그래프이다.

먼저, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명은 급냉재인 경우 선재코일의 직경크기가 클수록 개구부(210a)의 개방길이(선재코일의 이송방향 기준)가 줄어들고, 서냉재인 경우 개구부(210a)를 폐쇄하였다.

이에 따라, 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 급냉재인 경우 냉각율이 종래기술과 비교하여 상대적으로 높아짐으로써 선재코일의 직경크기에 따른 급냉성능이 향상됨을 알 수 있고, 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 서냉재인 경우 냉각율이 종래기술과 비교하여 상대적으로 낮음으로써 서냉성능이 향상됨을 알 수 있다.

결과적으로, 상술된 바와 같은 본 발명은, 선재코일의 직경크기에 따라 에어의 풍속을 조절하고 서냉 시 에어의 송풍을 차단하도록, 개구부(210a)의 개도율 조절에 의한 송풍량 제어용 노즐유닛을 구비함으로써, 급냉재의 선재코일 냉각 시 선재코일의 직경크기에 따른 급냉성능이 향상되고, 서냉재의 선재코일 냉각 시 서냉성능이 향상될 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.

100 : 송풍팬 201 : 에어덕트
210 : 노즐몸체 210a : 개구부
220 : 회동베인 230 : 고정베인
240 : 구동바 250 : 구동부재

Claims (6)

1. 삭제
2. 에어의 송풍력을 제공하는 송풍구동수단; 및
   상기 송풍구동수단과 연계되며, 선재코일의 직경크기에 따라 에어의 풍속을 조절하고, 상기 선재코일의 서냉 또는 급냉을 위해 에어의 송풍을 조절하도록, 개구부의 개도율 조절에 의한 송풍량 제어용 노즐유닛을 가진 송풍가이드수단;을 포함하고,
   상기 노즐유닛은
   상기 개구부가 형성된 노즐몸체; 및
   상기 개구부의 폭방향으로 배치되며 상기 노즐몸체에 회동되게 제공되어, 회동하면서 상기 개구부의 개폐량을 조절하는 회동베인;을 구비하고,
   상기 선재코일의 이동방향을 따라 복수개가 구비되는 선재코일 냉각장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 회동베인은, 서로 이격된 두 개의 테두리 각각에 힌지결합된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 회동베인은, 서로 이격된 두 개의 테두리 중 하나의 테두리에 힌지결합되며,
   상기 노즐유닛은,
   상기 개구부에서 폭방향으로 배치되면서 서로 이격된 두 개의 테두리 중 남은 하나의 테두리에 고정결합된 고정베인;
   을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 노즐유닛은,
   상기 회동베인의 일측에 연결된 구동바; 및
   상기 회동베인이 회동되게 상기 구동바를 이동시키는 구동부재;
   를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 송풍가이드수단은,
   상기 선재코일의 직경을 측정하는 직경측정센서;
   상기 선재코일의 이송라인에 대한 커버의 커버링유무를 감지하는 커버감지센서; 및
   상기 직경측정센서 및 커버감지센서 각각과 전기적으로 연계되어, 상기 선재코일의 직경수치 및 상기 커버의 커버링유무에 따라 상기 회동베인의 회동각을 조절제어하는 제어부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   

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