KR101607052B1 - 선재의 냉각장치 - Google Patents

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윤국현
이경우
이태영
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현대제철 주식회사
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Abstract

선재의 냉각장치에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 선재의 냉각장치는: 선재를 이송하는 이송롤러부; 이송롤러부를 감싸는 서냉커버; 서냉커버의 일측과 타측을 연결하고, 서냉커버 내부 공기가 일측에서 타측으로 이동되도록 유로를 제공하는 덕트부; 및 덕트부에 설치되고, 이송롤러부의 일측 상방의 공기를 흡기하고 이송롤러부의 타측으로 배기시키는 송풍부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선재의 냉각장치{COOLING APPARATUS FOR WIRE COIL}
본 발명은 선재의 냉각장치 및 냉각방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선재의 중앙부와 측부를 균일하게 냉각하는 선재의 냉각장치 및 냉각방법에 관한 것이다.
일반적으로 선재 공정은 강판을 압연기에 의해 선재로 압연하고 수냉장치에 의해 냉각한 후, 압연된 선재를 레잉헤드(Laying Head)에 의해 권취하여 링 형태로 적치하고 이를 이송시키면서 공냉시키는 공정으로 이루어진다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제0451823호(2004.09.24. 등록, 발명의 명칭: 열간압연선재의 서냉방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 선재의 측부의 열을 중앙부로 이송시켜 선재가 균일하게 냉각되도록 하는 선재의 냉각장치 및 냉각방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 선재의 냉각장치는: 선재를 이송하는 이송롤러부; 상기 이송롤러부를 감싸는 서냉커버; 상기 서냉커버의 일측과 타측을 연결하고, 상기 서냉커버 내부 공기가 일측에서 타측으로 이동되도록 유로를 제공하는 덕트부; 및 상기 덕트부에 설치되고, 상기 이송롤러부의 일측 상방의 공기를 흡기하고 상기 이송롤러부의 타측으로 배기시키는 송풍부를 포함한다.
본 발명에서 상기 송풍부는, 상기 이송롤러부의 일측 상방의 공기를 흡기하는 흡기부; 및 상기 흡기부에서 흡기되는 공기를 상기 이송롤러부의 타측으로 배기하는 배기부를 포함한다.
본 발명에서 상기 송풍부는 상기 덕트부 내에 설치되고, 상기 흡기부에서 흡기되는 공기를 상기 배기부로 이송시키는 이송부를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 덕트부와 연결되고, 상기 덕트부로 공기를 흡기하거나 상기 덕트부에서 공기를 배기하는 노즐부를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 이송롤러부의 일측과 타측의 상방에 위치하는 상기 서냉커버에 설치되고, 상기 이송롤러부의 일측과 타측의 공기 온도를 측정하는 온도측정부를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 덕트부는 상기 온도측정부에서 측정되는 상기 이송롤러부의 일측과 타측의 공기 온도 중 상대적으로 더 높은 온도가 측정되는 상기 이송롤러부의 상방 공기를 흡기하여 상대적으로 낮은 온도가 측정되는 상기 이송롤러부를 향하여 배기한다.
본 발명에서 상기 송풍부는 상기 온도측정부에서 측정되는 상기 이송롤러부의 일측과 타측의 공기 온도차가 설정 온도 이상이면 작동된다.
본 발명에 따른 선재의 냉각방법은: 선재를 이송하는 이송롤러부의 일측과 타측의 공기 온도를 측정하는 단계; 상기 이송롤러부의 일측과 타측의 공기 온도차가 설정 온도 이상인지를 판단하는 단계; 상기 이송롤러부의 일측과 타측의 온도가 설정 온도 이상이면 송풍부를 작동하여 상대적으로 더 높은 온도가 측정되는 상기 이송롤러부의 상방 공기를 상대적으로 낮은 온도가 측정되는 상기 이송롤러부로 이송시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 선재 측부의 열을 선재 중앙부로 전달하여 선재가 균일한 온도 상태에서 균일하게 냉각되는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 선재가 균일하게 냉각되어 선재에 의해 만들어지는 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각장치를 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각장치에서 공기 이동을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 선재의 냉각장치 및 냉각방법의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각장치를 개략적으로 나타내는 정단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각장치에서 공기 이동을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각장치는 이송롤러부(10), 서냉커버(20), 덕트부(40) 및 송풍부(60)를 포함한다.
이송롤러부(10)는 선재(5)를 이송하는 이송수단이다. 이송롤러부(10)는 서냉커버(20) 내에 복수 개로 설치되고, 회전하면서 선재(5)를 일방향 또는 타방향으로 이동시킨다.
여기서 선재(5)는 압연강재 중에서 조강(Blister Steel, 粗鋼)에 속하는 제품으로 둥근 링 형태로 이루어진다. 선재(5)는 복수 개로 겹쳐서 이송롤러부(10)를 통하여 이동된다. 링 모양으로 겹쳐진 선재(5)의 겹침밀도는 선재(5)의 측부(도 2 기준 좌우측부)에서 높게 형성된다. 따라서 선재(5)의 측부 온도는 선재(5)의 중앙부 온도보다 높게 된다.
서냉커버(20)는 이송롤러부(10)를 감싸며, 선재(5)가 유입되고 유출되는 전후측을 제외하고 외기로부터 차단되도록 형성된다. 즉, 서냉커버(20)는 외기를 차단할 수 있도록 도 1 기준으로 상부면과 좌우측면이 폐쇄되도록 형성된다. 선재(5)는 이송롤러부(10)를 따라서 이송되면서 외기와 차단된 서냉커버(20) 내에서 서서히 냉각된다.
덕트부(40)는 서냉커버(20)의 좌측부 또는 우측부(도 2 기준)와 중앙부(도 2 기준)를 연결하고, 서냉커버(20)의 내부 공기를 좌측부에서 중앙부 또는 우측부에서 중앙부로 이동할 수 있도록 유로를 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 덕트부(40)는 서냉커버(20)의 좌측부와 중앙부를 연결하고, 서냉커버(20)의 우측부와 중앙부를 연결한다. 서냉커버(20)의 좌측부에서 이송되는 공기와 서냉커버(20)의 우측부에서 이송되는 공기는 서냉커버(20)의 중앙부로 공급된다.
송풍부(60)는 덕트부(40)에 설치되고, 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부(도 2 기준) 부근의 공기를 흡기하고, 이송롤러부(10)의 중앙부(도 2 기준) 부근으로 공기를 배기한다. 송풍부(60)는 흡기부(61)와 배기부(63)를 포함한다.
흡기부(61)는 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부 부근의 공기를 흡기한다. 흡기부(61)의 작동에 의해 흡기되는 공기는 배기부(63)의 작동에 의해 이송롤러부(10)의 중앙부 부근으로 배기된다. 본 발명의 실시예에서 송풍부(60)는 덕트부(40) 내에 설치되고, 흡기부(61)의 작동에 의해 흡기되는 공기를 배기부(63)측으로 이송시키는 이송부(65)를 더 포함한다.
따라서 흡기부(61)의 작동에 의해 흡기된 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부 상방의 공기는 덕트부(40)를 따라서 유동되고, 덕트부(40) 내부에 설치된 이송부(65)의 작동에 의해 배기부(63)측으로 이송되며, 배기부(63)의 작동에 의해 이송롤러부(10)의 중앙부로 배기된다.
본 발명의 실시예에서 흡기부(61), 배기부(63) 및 이송부(65)는 팬(fan), 모터 등의 송풍수단을 포함하는 것으로, 팬과 모터 등의 작동에 의해 공기를 이동시킨다. 송풍부(60)의 흡기부(61), 배기부(63), 이송부(65)는 각각 개별적으로 또는 동시에 작동될 수 있다.
선재(5)의 겹침밀도가 큰 부분이 고온 영역이 되고, 선재(5)의 겹침밀도가 작은 부분이 저온 영역이 된다. 이러한 선재(5)는 이송롤러부(10) 상에서 이송되므로, 본 발명의 실시예에서는 이송롤러부(10)를 기준으로 고온 영역과 저온 영역을 구분하고 이에 따라 공기의 흡기와 배기를 설명한다.
본 발명에 따른 선재의 냉각장치는 노즐부(30)를 더 포함한다. 노즐부(30)는 덕트부(40)와 연결되고, 덕트부(40)로 공기를 흡기하거나 덕트부(40)에서 공기를 배기한다. 노즐부(30)는 흡기노즐부(31)와 배기노즐부(33)를 포함한다.
흡기노즐부(31)는 공기를 흡기하는 덕트부(40)에 형성되는 것으로, 내부에 흡기부(61)가 설치된다. 흡기노즐부(31)는 이송롤러부(10)의 좌측부와 우측부에 형성된다. 따라서 흡기노즐부(31)는 흡기부(61)의 작동에 의해 이송롤러부(10)의 좌측부와 우측부에 위치한 선재(5)에서 발생되는 고온 및 고열의 공기를 흡기한다.
배기노즐부(33)는 공기를 배기하는 덕트부(40)에 형성되는 것으로, 내부에 배기부(63)가 설치된다. 배기노즐부(33)는 이송롤러부(10)의 중앙부에 형성된다. 따라서 흡기노즐부(31)에서 흡기된 고온 영역의 공기는 덕트부(40)를 통하여 이송되고, 배기노즐부(33)를 통해 이송롤러부(10)의 중앙부에 위치한 선재(5)를 향하여 배기된다.
본 발명에 따른 선재의 냉각장치는 온도측정부(50)를 더 포함한다. 온도측정부(50)는 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부와 중앙부의 상방에 위치하는 서냉커버(20)에 설치되고, 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부 부근과 중앙부 부근의 공기 온도를 측정한다. 온도측정부(50)는 제1온도측정부(51)와 제2온도측정부(53)를 포함한다.
제1온도측정부(51)는 서냉커버(20)의 좌측부 또는 우측부에 설치되는 것으로, 제1온도측정부(51)에서 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부 부근의 공기 온도를 측정한다.
제2온도측정부(53)는 서냉커버(20)의 중앙부에 설치되는 것으로, 제2온도측정부(53)에서 이송롤러부(10)의 중앙부 부근의 공기 온도를 측정한다.
제1온도측정부(51)에서 측정되는 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부 부근의 공기 온도와 제2온도측정부(53)에서 측정되는 이송롤러부(10)의 중앙부 부근의 공기 온도의 차이가 설정 온도 이상이면 송풍부(60)가 작동된다. 본 발명의 실시예에서 송풍부(60)의 작동 조건으로 제1온도측정부(51)와 제2온도측정부(53) 간의 온도차는 80℃ 정도로 설정한다. 그리고 좌측부의 제1온도측정부(51)와 제2온도측정부(53) 간의 온도차가 80℃ 이상이고, 우측부의 제1온도측정부(51)와 제2온도측정부(53) 간의 온도차가 80℃ 이하인 경우, 80℃ 이상의 온도차가 나는 좌측부의 송풍부(60)는 작동되고, 80℃ 이상의 온도차가 나지 않는 우측부의 송풍부(60)는 작동되지 않도록 제어부(미도시)에서 제어할 수 있다.
온도 차이가 설정 온도 이상 차이가 나는 경우에만 송풍부(60)가 작동되어 필요하지 않은 송풍부(60)의 작동으로 전력이 소비되는 것을 방지할 수 있다.
한편 서냉커버(20) 내부의 온도를 빠르게 균일하게 하기 위하여, 좌측부의 제1온도측정부(51)와 제2온도측정부(53) 간의 온도차가 80℃ 이상이고, 우측부의 제1온도측정부(51)와 제2온도측정부(53) 간의 온도차가 80℃ 이하인 경우에도 양측의 송풍부(60)가 작동되도록 제어부에서 제어할 수 있다.
송풍부(60)를 작동하는 데 있어서, 송풍부(60)의 흡기부(61), 배기부(63) 및 이송부(65)는 각각 순차적으로 작동될 수 있고, 동시에 모두 작동될 수 있다. 또는 전력 사정, 설정 온도, 선재(5)의 크기 등의 작업 조건에 따라 흡기부(61), 배기부(63), 이송부(65) 중 어느 하나만 작동되게 제어부에서 제어할 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하여 이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동을 설명한다.
선재(5)는 이송롤러부(10)에 의해 서냉커버(20) 내부로 진입된다. 선재(5)는 복수 개가 겹쳐진 상태로 이송되어, 선재(5)의 겹침밀도의 차이로 인하여 측부와 중앙부의 온도차가 발생된다. 선재(5)의 측부가 겹침밀도가 중앙부에 비해 상대적으로 높기 때문에, 선재(5)의 측부가 중앙부에 비해 온도가 높게 된다.
제1온도측정부(51)에서 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부의 공기 온도를 측정하고, 제2온도측정부(53)에서 이송롤러부(10)의 중앙부의 공기 온도를 측정한다.
제1온도측정부(51)와 제2온도측정부(53)에서 측정된 공기 온도차가 설정 온도(예시: 80℃) 이상이면 송풍부(60)가 작동되어 상대적으로 고온으로 측정된 이송롤러부(10) 부근의 공기를 흡기노즐부(31)에서 흡기한다.
흡기노즐부(31)에서 흡기된 공기는 덕트부(40)를 따라서 이동되고, 배기노즐부(33)를 통하여 이송롤러부(10)의 중앙부를 향하여 배기된다. 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부에서 흡기된 고온 영역의 공기가 저온 영역인 이송롤러부(10)의 중앙부를 향하여 배기됨으로써, 서냉커버(20) 내부의 공기 온도가 균일하게 된다.
따라서 고온 영역인 선재(5)의 측부의 공기가 저온 영역인 선재(5)의 중앙부로 이송되어 서냉커버(20) 전체의 온도가 균일한 상태에서 선재(5)가 냉각될 수 있게 된다.
도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 냉각방법은 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부 부근의 공기 온도와 이송롤러부(10)의 중앙부 부근의 공기 온도를 측정하는 단계(S101), 이송롤러부(10)의 좌측부와 우측부 부근과 중앙부 부근의 온도차가 설정 온도 이상인지 판단하는 단계(S102) 및 송풍부(60)의 작동으로 고온 영역의 공기를 저온 영역의 공기로 이송하는 단계(S103)를 포함한다.
이송롤러부(10)의 좌측부와 우측부 부근과 중앙부 부근의 공기 온도를 측정하는 단계(S101)는 선재(5)를 이송하는 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부 부근과 중앙부 부근의 공기 온도를 측정한다. 이때 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부 부근의 공기 온도는 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부 상방에 위치하는 온도측정부(50)의 제1온도측정부(51)에서 측정한다. 이송롤러부(10)의 중앙부 부근의 공기 온도는 이송롤러부(10)의 중앙부 상방에 위치하는 온도측정부(50)의 제2온도측정부(53)에서 측정한다.
이송롤러부(10)의 좌측부와 우측부 부근과 중앙부 부근의 온도차가 설정 온도 이상인지 판단하는 단계(S102)는 제1온도측정부(51)에서 측정된 공기 온도와 제2온도측정부(53)에서 측정된 공기 온도의 차이가 설정 온도 이상인지 여부를 판단한다. 본 발명의 실시예에서 설정 온도는 80℃로 예시되어 설명되어 있으나, 작업 조건과 선재(5)의 크기 등에 따라 설정 온도는 조정될 수 있다. 제1온도측정부(51)에서 측정된 공기 온도와 제2온도측정부(53)에서 측정된 공기 온도의 차이가 설정 온도 미만이면 이송롤러부(10)의 좌측부와 우측부 부근의 공기 온도와 중앙부 부근의 공기 온도를 측정하는 단계(S101)로 돌아간다.
송풍부(60)의 작동으로 고온 영역의 공기를 저온 영역으로 이송하는 단계(S103)는 이송롤러부(10)의 좌측부 또는 우측부 부근과 중앙부 부근의 공기 온도가 설정 온도 이상이면 송풍부(60)를 작동하여 상대적으로 더 높은 온도가 측정되는 고온 영역의 이송롤러부(10) 부근의 공기를 상대적으로 낮은 온도가 측정되는 저온 영역의 이송롤러부(10)로 이송시킨다.
송풍부(60)의 작동으로 고온 영역의 공기를 저온 영역으로 이송하는 단계(S103)는 흡기부(61)의 작동에 의해 흡기노즐부(31)에서 흡기된 고온 영역의 공기를 배기부(63)의 작동에 의해 저온 영역을 향하여 배기노즐부(33)에서 배기한다.
이러한 순서에 의해 서냉커버(20) 내부의 온도가 균일하게 되고, 이송롤러부(10)에 의해 이송되는 선재(5)의 온도가 균일하게 이루어지면 냉각될 수 있다.
본 발명에 따르면 선재(5) 측부의 열을 선재(5) 중앙부로 전달하여 선재(5)가 균일한 온도 상태에서 냉각될 수 있다.
본 발명에 따르면 선재(5)가 균일하게 냉각되어 선재(5)에 의해 만들어지는 제품의 품질을 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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
5: 선재 10: 이송롤러부
20: 서냉커버 30: 노즐부
31: 흡기노즐부 33: 배기노즐부
40: 덕트부 50: 온도측정부
51: 제1온도측정부 53: 제2온도측정부
60: 송풍부 61: 흡기부
63: 배기부 65: 이송부

Claims (8)

  1. 선재를 이송하는 이송롤러부;
    상기 이송롤러부를 감싸는 서냉커버;
    상기 서냉커버의 일측과 타측을 연결하고, 상기 서냉커버 내부 공기가 일측에서 타측으로 이동되도록 유로를 제공하는 덕트부;
    상기 덕트부에 설치되고, 상기 이송롤러부의 일측 상방의 공기를 흡기하고 상기 이송롤러부의 타측으로 배기시키는 송풍부; 및
    상기 덕트부와 연결되고, 상기 덕트부로 공기를 흡기하거나 상기 덕트부에서 공기를 배기하는 노즐부를 포함하고,
    상기 노즐부는, 상기 이송롤러부의 가장자리부에 설치되고, 공기가 흡기되는 흡기노즐부; 및
    상기 이송롤러부의 중앙부에 형성되고, 상기 흡기노즐부로부터 흡기되는 공기가 배기되는 배기노즐부를 포함하며,
    상기 흡기노즐부에는 상기 이송롤러부의 가장자리부에 위치되는 상기 선재 상방의 공기를 흡기하는 흡기부가 설치되고,
    상기 배기노즐부에는 상기 흡기부에 의해 흡기되는 공기를 상기 이송롤러부의 중앙부에 위치하는 상기 선재를 향하여 배기하는 배기부가 설치되는 것을 특징으로 하는 선재의 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송풍부는,
    상기 이송롤러부의 일측 상방의 공기를 흡기하는 흡기부; 및
    상기 흡기부에서 흡기되는 공기를 상기 이송롤러부의 타측으로 배기하는 배기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선재의 냉각장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 송풍부는 상기 덕트부 내에 설치되고, 상기 흡기부에서 흡기되는 공기를 상기 배기부로 이송시키는 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선재의 냉각장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송롤러부의 일측과 타측의 상방에 위치하는 상기 서냉커버에 설치되고, 상기 이송롤러부의 일측과 타측의 공기 온도를 측정하는 온도측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선재의 냉각장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 덕트부는 상기 온도측정부에서 측정되는 상기 이송롤러부의 일측과 타측의 공기 온도 중 상대적으로 더 높은 온도가 측정되는 상기 이송롤러부의 상방 공기를 흡기하여 상대적으로 낮은 온도가 측정되는 상기 이송롤러부를 향하여 배기하는 것을 특징으로 하는 선재의 냉각장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 송풍부는 상기 온도측정부에서 측정되는 상기 이송롤러부의 일측과 타측의 공기 온도차가 설정 온도 이상이면 작동되는 것을 특징으로 하는 선재의 냉각장치.
  8. 삭제
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