KR101642945B1

KR101642945B1 - 합금강 강관급냉이송장치

Info

Publication number: KR101642945B1
Application number: KR1020150099549A
Authority: KR
Inventors: 장근수
Original assignee: 장근수
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2016-07-26

Abstract

본 발명은 강관급냉이송장치에 관한 것으로서, 강관을 이송하는 강관이송부와; 상기 강관이송부의 상부에 구비되고, 내부에 냉각가스가 유동되며, 상기 강관이송부를 향해 냉각가스를 공급하는 상부가스공급챔버와; 상기 강관이송부의 하부에 구비되고, 내부에 냉각가스가 유동되며, 상기 강관이송부를 향해 상기 냉각가스를 공급하는 하부가스공급챔버와; 상기 강관이송부와 상기 상부가스공급챔버 및 상기 하부가스공급챔버를 내부에 수용하고, 상면에 내부냉각가스유입구와 내부냉각가스배출구가 각각 형성된 내부하우징과; 상기 냉각가스유입구를 통해 상기 상부가스공급챔버와 상기 하부가스공급챔버로 냉각가스를 공급하고, 상기 내부하우징 내부에서 강관과 열교환되어 온도가 상승된 냉각가스를 회수하여 냉각가스가 순환되도록 하는 가스순환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

합금강 강관급냉이송장치{ALLOY PIPE COOLING AND TRANSPORTING APPARATUS}

본 발명은 강관급냉이송장치에 관한 것으로, 보다 자세히는 강관을 분당 100℃이상으로 급냉시켜 강관의 경도를 조절할 수 있는 강관급냉이송장치에 관한 것이다.

강관의 제조를 위해서는 강판을 튜브 형태로 가공하는 방법이 사용된다. 이러한 강관의 제조장치 및 제조방법은 등록특허 제10-0667173호에 개시된 바 있다. 개시된 바와 같이 종래 강관을 제조하기 위해서는 강판을 튜브 형태로 변형한 후, 접촉면을 전기저항 용접법으로 용접하여 가공하고, 표면의 열처리가 수행된다. 이렇게 열처리가 완료된 강관은 용접 품질의 향상과 내구성 향상을 위해 냉각시키는 작업이 진행된다. 강관의 냉각을 위한 과정을 공개특허 제2010-0117862호 "강관의 냉각장치"와, 등록특허 제10-1194262호 "냉각효율이 향상된 강관 열처리장치"에 개시된 바 있다.

개시된 바와 같은 종래 강관냉각장치들은 냉각수를 이용해 강관을 냉각하는 방법과 냉각가스를 사용하는 방법이 사용된다. 그러나, 냉각수를 이용해 강관을 냉각하는 경우 냉각수가 강관의 전영역에 고르게 도포되지 않아 냉각수가 접촉되지 않은 부분과 접촉된 부분의 내구성에 차이가 발생되는 문제가 있었다.

또한, 냉각가스를 이용해 강관을 냉각하는 경우에도 강관을 서냉시키게 되므로 정밀한 경도의 제품을 생산하기 불가능한 한계가 있었다. 특히, 16Mn, 40Cr, 30Mo와 같은 특수 합금강은 열처리 후 경도가 너무 낮아서 필수적으로 경도를 상승시키는 열처리가 요구된다. 이 경우, 종래 냉각가스를 이용해 서냉시키는 경우 원하는 경도를 얻을 수 없는 한계가 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 합금강으로 형성된 강관을 급냉시켜 제품의 경도와 산포를 정밀하게 조절할 수 있는 강관급냉이송장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 강관급냉이송장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 강관급냉이송장치는, 강관을 이송하는 강관이송부와; 상기 강관이송부의 상부에 구비되고, 내부에 냉각가스가 유동되며, 상기 강관이송부를 향해 냉각가스를 공급하는 상부가스공급챔버와; 상기 강관이송부의 하부에 구비되고, 내부에 냉각가스가 유동되며, 상기 강관이송부를 향해 상기 냉각가스를 공급하는 하부가스공급챔버와; 상기 강관이송부와 상기 상부가스공급챔버 및 상기 하부가스공급챔버를 내부에 수용하고, 상면에 내부냉각가스유입구와 내부냉각가스배출구가 각각 형성된 내부하우징과; 상기 냉각가스유입구를 통해 상기 상부가스공급챔버와 상기 하부가스공급챔버로 냉각가스를 공급하고, 상기 내부하우징 내부에서 강관과 열교환되어 온도가 상승된 냉각가스를 회수하여 냉각가스가 순환되도록 하는 가스순환부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 가스순환부는, 상기 내부하우징과 이격되게 배치되는 송풍팬과; 상기 송풍팬과 상기 내부냉각가스유입구를 연결하며, 상기 송풍팬을 통해 공급되는 냉각가스를 상기 내부하우징의 내부냉각가스유입구로 공급하는 가스공급관과; 상기 송풍팬과 상기 내부냉각가스배출구를 연결하며, 상기 송풍팬의 구동에 의해 발생되는 음압에 의해 상기 강관이송부를 따라 이송되는 강관과 열교환되어 온도가 상승된 냉각가스를 상기 송풍팬으로 복귀시키는 가스회수관을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 송풍팬의 일측에 구비되어 상기 송풍팬을 향해 냉각가스를 공급하는 가스저장부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 상부가스공급챔버는 바닥면에는 상기 강관이송부를 향해 냉각가스를 공급하는 상부가스공급노즐이 길이방향을 따라 복수개가 구비되고, 상기 하부가스공급챔버의 상면에는 상기 강관이송부를 향해 냉각가스를 공급하는 하부가스공급노즐이 길이방향을 따라 복수개가 구비되고, 상기 상부가스공급챔버와 상기 하부가스공급챔버의 양측면에 결합되어 상기 상부가스공급챔버로 유입된 냉각가스를 상기 하부가스공급챔버로 공급하는 가스연결관을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 상부가스공급노즐과 상기 하부가스공급노즐로 배출된 냉각가스는 상기 강관이송부를 따라 이동되는 강관과 열교환한 후 내부하우징의 측면으로 이동된 후 상기 가스회수관을 통해 상기 송풍팬으로 회수될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 냉각가스는 건조 연소성가스(DRY EX-GAS)가 사용되며, 상기 송풍팬은 상기 강관을 1분당 100℃ 이상으로 급냉시킬 수 있도록 냉각가스를 송풍한다.

본 발명에 따른 강관급냉이송장치는 저온의 냉각가스를 강관으로 공급하여 강관의 전영역을 고르게 급냉시킬 수 있다. 이에 의해 강관의 전영역의 경도 산포가 고르게 나타날 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 강관급냉이송장치는 냉각가스가 강관의 상부와 하부를 향해 공급되고, 내부하우징의 측벽을 따라 회수되는 경로를 따라 내부가스가 순환된다. 이러한 순환경로를 따라 공급되는 냉각가스의 공급속도와 공급량 및 온도를 조절하여 강관의 온도를 분당 100℃ 이상으로 급냉할 수 있다.

이에 따라 강관의 시간에 따른 냉각온도를 정밀하게 제어하여 희망하는 경도를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 강관급냉이송장치의 외부 구성을 도시한 사시도,
도 2는 강관급냉이송장치의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 3은 강관급냉이송장치의 냉각가스의 흐름을 도시한 측단면도,
도 4는 강관급냉이송장치의 냉각가스의 흐름을 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 강관급냉이송장치를 통해 강관이 급냉될 때 온도변화를 도시한 결과그래프이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 강관급냉이송장치(100)의 외부 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 강관급냉이송장치(100)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이다. 도 3과 도 4는 강관급냉이송장치(100)가 강관을 급냉하는 과정을 도시한 예시도들이다.

본 발명에 따른 강관급냉이송장치(100)는 강관열처리시스템에 결합되어 고온으로 열처리된 강관을 급냉하여 경도를 상승시키는데 사용된다.

여기서, 본 발명에 사용되는 강관은 다양한 종류의 금속이 혼합되어 제조되는 합금 강관이다. 열처리는 강관의 종류에 따라 어닐링, 노멀라이징, 템퍼링, 담금질이 사용될 수 있다.

강관급냉이송장치(100)는 외부하우징(110)과, 외부하우징(110)의 내부에 배치되는 내부하우징(160)과, 내부하우징(160)의 내부에 구비되어 강관을 이송하는 강관이송부(120)와, 내부하우징(160)의 내부에 강관이송부(120)의 상부에 배치되어 냉각가스를 강관이송부(120)로 공급하는 상부가스공급챔버(130)와, 내부하우징(160)의 내부에 강관이송부(120)의 하부에 배치되어 냉각가스를 강관이송부(120)로 공급하는 하부가스공급챔버(140)와, 상부가스공급챔버(130)와 하부가스공급챔버(140)를 연결하는 가스연결관(150)을 포함한다.

또한, 강관급냉이송장치(100)는 냉각가스가 내부하우징(160) 내부를 순환하며 강관과 접촉하여 강관을 급냉시키도록 냉각가스를 공급하는 가스순환부(170)와, 가스순환부(170)로 냉각가스를 공급하는 가스저장부(180)를 포함한다.

외부하우징(110)은 가스순환부(170)와 연결되어 저온의 냉각가스(B1)가 내부하우징(160)으로 공급되고, 열교환에 의해 온도가 상승된 냉각가스(B2)가 가스순환부(170)로 복귀되도록 한다. 또한, 외부하우징(110)은 강관의 고열이 외부로 전달되는 것을 차단한다.

외부하우징(110)의 양단에는 열처리장치(10)로부터 강관이 유입되는 강관유입구(111)와, 강관배출구(미도시)가 각각 관통형성된다. 외부하우징(110)의 상면에는 가스순환부(170)의 가스공급관(173)이 삽입되는 가스유입구(115)와, 가스회수관(175)이 삽입되는 가스배출구(117)가 관통형성된다.

내부하우징(160)은 외부하우징(110)의 내부에 수용되며, 상부가스공급챔버(130)와 하부가스공급챔버(140)를 수용하여 강관으로 냉각가스가 공급될 수 있도록 지지한다. 내부하우징(160)은 도 2에 도시된 바와 같이 양단부에 강관이 유입 및 배출되는 내부강관유입구(161)와 내부강관배출구(163)가 형성된다. 또한, 내부하우징(160)의 상면에는 가스공급관(173)과 결합되는 내부냉각가스유입구(165)와 가스회수관(175)과 결합되는 내부냉각가스배출구(167)가 형성된다.

여기서, 내부강관유입구(161)와 내부강관배출구(163)는 강관유입구(111) 및 강관배출구(미도시)에 대응되는 위치에 형성되고, 내부냉각가스유입구(165)와 내부냉각가스배출구(167)는 외부하우징(110)의 가스유입구(115)와 가스배출구(117)에 대응되는 위치에 형성된다.

강관이송부(120)는 열처리장치(10)에서 열처리된 강관(A)을 내부하우징(160)을 따라 이동시키며 냉각가스가 강관의 전영역에 고르게 접촉될 수 있도록 한다. 강관이송부(120)는 내부하우징(160)의 높이방향을 따라 가운데 영역에 배치된다. 강관이송부(120)를 중심으로 내부하우징(160)의 상부에 상부가스공급챔버(130)가 배치되고, 하부에 하부가스공급챔버(140)가 배치된다.

강관이송부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 회전하며 강관(A)을 이송하는 강관이송롤러(121)와, 강관이송롤러(121)를 구동하는 롤러구동부(125)와, 롤러구동부(125)의 구동력을 복수개의 강관이송롤러(121)로 전달하는 롤러전동수단(123)을 포함한다. 복수개의 강관이송롤러(121)는 내부하우징(160)의 길이방향을 따라 복수개가 일정 간격으로 배치된다. 강관이송롤러(121)는 일정 간격 이격되게 배치되어 하부가스공급노즐(141)로부터 공급되는 냉각가스가 강관(A)에 접촉될 수 있게 한다.

이 때, 각 강관이송롤러(121)의 롤러회전축(121a)의 양단은 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 외부하우징(110) 외부로 일정 길이 노출된다. 롤러회전축(121a)의 양단은 베어링(미도시)에 의해 회전가능하게 외부하우징(110)와 내부하우징(160)에 지지되고, 일단은 롤러전동수단(123)에 결합되어 롤러구동부(125)의 구동력을 전달받는다.

롤러구동부(125)는 제어부(미도시)의 제어에 의해 회전되며 강관이송부(120)의 강관(A) 이송속도를 조절한다.

상부가스공급챔버(130)와 하부가스공급챔버(140) 및 가스연결관(150)은 내부하우징(160)의 내부에 수용되어 강관이송부(120)를 따라 이송되는 강관(A)으로 냉각가스(B1)를 공급한다.

상부가스공급챔버(130)는 도 2와 도 4에 도시된 바와 같이 냉각가스(B1)가 유동되는 유동공간을 갖는 챔버 형태로 형성된다. 상부가스공급챔버(130)의 바닥면에는 강관이송부(120)를 향해 냉각가스를 배출하는 상부가스공급노즐(131)이 일정간격으로 복수개 형성된다.

그리고, 상부가스공급챔버(130)의 상면에는 가스공급관(173)과 연결되어 저온의 냉각가스(B1)를 공급받는 가스유입관(133)이 형성된다. 가스유입관(133)은 내부하우징(160)의 내부냉각가스유입구(165)를 통해 내부하우징(160)의 내부로 삽입된 가스공급관(173)과 연결되어 냉각가스(B1)를 상부가스공급챔버(130) 내부로 안내한다.

여기서, 상부가스공급챔버(130)의 높이는 가스유입관(133) 측으로부터 반대쪽으로 갈수록 점차 높이가 낮아지게 형성된다(h1>h2). 이렇게 상부가스공급챔버(130)의 높이가 공급받는 쪽에서 반대쪽으로 점차 낮아지게 형성되는 것은 냉각가스가 균일한 속도로 상부가스공급챔버(130)의 끝까지 공급되도록 하기 위함이다.

상부가스공급챔버(130) 내부를 따라 이동되는 냉각가스(B1)는 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성된 상부가스공급노즐(131)을 따라 하부방향, 즉 강관이송부(120)를 향해 배출된다. 배출되는 냉각가스(B1)는 강관(A)과 접촉하며 열교환되어 강관(A)을 급냉시킨다.

하부가스공급챔버(140)는 강관이송부(120)의 하부에 배치된다. 하부가스공급챔버(140)는 가스연결관(150)을 통해 상부가스공급챔버(130)로부터 냉각가스(B1)를 공급받는다. 가스연결관(150)은 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 상단(151)은 상부가스공급챔버(130)에 연통되게 결합되고, 하단(153)은 하부가스공급챔버(140)에 연통되게 결합된다.

냉각가스(B1)가 상부가스공급챔버(130)로 이동되면 송풍팬(171)의 공급압력에 의해 가스연결관(150)을 따라 하부가스공급챔버(140)로 이동된다.

하부가스공급챔버(140)는 냉각가스(B1)가 유동되는 공간이 형성되고, 상면에는 냉각가스(B1)를 강관이송부(120)로 배출하는 하부가스공급노즐(141)이 일정간격으로 복수개 형성된다.

여기서, 상부가스공급챔버(130)와 하부가스공급챔버(140)의 폭은 내부하우징(160)의 폭 보다 좁게 형성된다. 이는 도 3에 도시된 바와 같이 강관(A)과 열교환되어 온도가 상승된 냉각가스(B2)가 상부가스공급챔버(130) 및 하부가스공급챔버(140)와 내부하우징(160) 사이의 이격공간을 따라 이동되어 내부하우징(160)의 내부냉각가스배출구(167)로 배출되기 때문이다.

냉각가스(B1)는 상부가스공급챔버(130)의 상부가스공급노즐(131)을 통해 강관(A)의 상부로 배출되고, 동시에 하부가스공급챔버(140)의 하부가스공급노즐(141)을 통해 강관(A)의 하부를 향해 배출된다. 이렇게 배출된 냉각가스(B1)는 상부가스공급챔버(130)와 하부가스공급챔버(140) 사이의 공간을 따라 이동되며 강관(A)의 전영역에 균일하게 접촉하며 열교환하게 된다.

강관(A)과 열교환에 의해 온도가 상승된 냉각가스(B2)는 내부하우징(160)의 측벽 측으로 이동되고 내부냉각가스배출구(167)로부터 인가되는 음압에 의해 내부냉각가스배출구(167)로 배출된다.

여기서, 냉각가스(B1)가 이동되는 속도와 유량 및 온도에 따라 강관(A)이 냉각되는 온도가 상이하게 조절될 수 있다.

가스순환부(170)는 저온의 냉각가스(B1)를 내부하우징(160) 내부로 공급하여 냉각가스(B1)가 강관(A)과 접촉하며 열교환하여 강관(A)을 냉각시키고, 강관(A)과의 열교환에 의해 온도가 상승된 냉각가스(B2)를 다시 회수하여 온도를 낮추어 내부하우징(160)으로 재공급하는 순환경로를 형성하도록 한다.

가스순환부(170)는 냉각가스(B1)를 내부하우징(160) 측으로 공급하는 공급압력을 형성하는 송풍팬(171)과, 송풍팬(171)을 구동하는 팬구동모터(172)와, 송풍팬(171)에 의해 형성된 기류에 의해 냉각가스(B1)를 상부가스공급챔버(130)로 안내하는 가스공급관(173)과, 강관(A)과의 열교환에 의해 온도가 상승된 냉각가스(B2)를 내부하우징(160)으로부터 회수하는 가스회수관(175)과, 가스공급관(173)의 경로상에 배치되어 온도가 상승된 냉각가스(B2)를 냉각시키는 가스열교환실(177)을 포함한다.

송풍팬(171)은 도 1에 도시된 바와 같이 팬수용관(171a) 내부에 회전가능하게 결합된다. 팬수용관(171a)은 가스공급관(173)과 연통되게 형성된다. 또한, 팬수용관(171a)의 일측은 가스저장부(180)와 연결된다. 가스저장부(180)와 팬수용관(171a)은 도면에 도시되지 않은 가스이송관(미도시)으로 연결되고, 가스이송관(미도시)의 경로상에는 가스공급밸브(181)가 개폐되게 결합된다. 가스공급밸브(181)는 제어부(미도시)의 제어에 의해 개폐된다.

가스공급밸브(181)가 개방되고 가스이송관(미도시)을 따라 팬수용관(171a) 내부로 이동된 냉각가스(B1)는 송풍팬(171)의 회전에 의해 가스공급관(173)을 따라 이동된다. 송풍팬(171)은 블로워로 구비되어 가스공급관(173)으로 냉각가스를 공급한다.

한편, 팬수용관(171a)의 하부로 가스회수관(175)이 결합된다. 송풍팬(171)이 회전되면 냉각가스(B1)가 가스공급관(173)을 따라 이동되고 이와 동시에 가스회수관(175)으로 음압이 형성된다. 가스회수관(175)에 형성된 음압이 내부하우징(160)으로 전달되어 온도가 상승된 냉각가스(B2)가 송풍팬(171) 쪽으로 회수될 수 있다.

가스공급관(173)은 일단은 팬수용관(171a)에 결합되고, 타단은 상부가스공급챔버(130)의 가스유입관(133)과 결합된다. 가스공급관(173)의 관로상에 열교환부(210)가 수용되는 가스열교환실(177)이 구비된다.

가스공급관(173)은 가스이송관(미도시)로부터 새롭게 유입된 냉각가스(B1)와 가스회수관(175)을 통해 회수된 온도가 상승된 냉각가스(B2)를 함께 이송한다. 가스공급관(173)을 따라 이동되는 새롭게 유입된 냉각가스(B1)와 가스회수관(175)을 통해 회수된 온도가 상승된 냉각가스(B2)는 열교환부(210)와 열교환을 통해 저온으로 냉각되어 가스유입관(133)으로 공급된다. 열교환부(210)는 냉각수를 이용해 온도가 상승된 냉각가스(B2)를 냉각한다. 도면에 도시되지 않았으나 강관급냉장치(100)의 외부에는 냉각가스(B2)를 냉각하기 위한 냉각수를 공급하는 냉각가스냉각장치(미도시)가 구비된다. 냉각가스냉각장치(미도시)는 냉각수를 열교환부(210)로 순환시켜 냉각가스가 냉각되도록 한다.

가스유입관(133)으로 유입된 저온의 냉각가스(B1)는 강관(A)과 열교환하며 강관(A)을 급냉하고 내부하우징(160)의 내벽면을 따라 이동된 후 가스회수관(175)으로 회수된다. 이 때, 가스유입관(133)을 통해 유입된 냉각가스(B1) 중 가스회수관(175)으로 회수되는 온도가 상승된 냉각가스(B2)는 일부분이고 나머지는 내부냉각가스유입구(165)와 내부냉각가스배출구(167)를 통해 외부로 배출된다.

가스저장부(180)는 냉각가스를 저장하고 가스순환부(170)로 공급한다. 본 발명에 따른 냉각가스는 저온의 탄화수소계의 연소성가스(DRY EX-GAS)이다. LNG, LPG, 부탄과 같은 탄화수소계의 가스를 적절한 비율의 공기과 혼합하여 연소시키면 수분을 함유한 열(또는 미)분해된 연소 가스가 생성된다. 이 연소 가스를 EX(EXOTHERMIC)-GAS라 한다. 열처리시에 금속을 산화시키는 수분을 탈수 및 제거한 EX-GAS를 DRY EX-GAS라 한다.

본 발명의 냉각가스는 상술한 DRY EX-GAS를 10~25℃의 저온상태로 이동시켜 강관(A)을 급냉시킨다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 강관급냉이송장치(100)를 이용한 강관열처리과정을 도 1 내지 도 4을 참조하여 설명한다.

강관(A)은 열처리장치(미도시)를 따라 이동하며 그에 맞은 열처리과정을 거친다. 그리고, 본 발명의 강관급냉이송장치(100)로 강관(A)이 이동된다.

도 1에 도시된 바와 같이 강관(A)은 외부하우징(110)의 강관유입구(111)를 통해 유입되고, 내부하우징(160)의 내부강관유입구(161)로 유입된다. 이 때, 내부하우징(160)의 길이방향을 따라 배치된 복수개의 강관이송롤러(121)가 회전하며 강관(A)을 이동시킨다.

이 때, 강관(A)은 열처리의 종류에 따라 상이하나 통상 700~900℃전후의 고온상태로 이송된다.

가스저장부(180)는 냉각가스를 공급하고, 가스공급밸브(181)가 개방됨에 따라 냉각가스는 팬수용관(171a) 측으로 공급된다. 송풍팬(171)이 팬구동모터(172)에 의해 회전하며, 냉각가스(B1)를 가스공급관(173)으로 송풍한다. 냉각가스는 송풍팬(171)의 송풍압력에 의해 가스공급관(173)을 따라 이동된다.

이 때, 가스공급관(173)의 경로상에 배치된 가스열교환실(177)에서 열교환부(210)와 접촉되면서 냉각가스(B1)는 저온으로 냉각된다. 냉각가스(B1)는 통상 10~25℃ 범위의 저온으로 냉각된다.

저온의 냉각가스(B1)는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 상부가스공급챔버(130)의 가스유입관(133)을 통해 상부가스공급챔버(130)로 이동된다. 상부가스공급챔버(130)로 이동된 냉각가스(B1)는 상부가스공급챔버(130)의 후단부로 이동되며 상부가스공급노즐(131)을 통해 강관(A)으로 배출된다. 또한, 냉각가스(B1)는 가스연결관(150)을 통해 하부가스공급챔버(140)로 이동되고, 하부가스공급노즐(141)을 통해 강관(A)으로 배출된다.

즉, 강관(A)의 상부와 하부에서 냉각가스(B1)가 함께 공급되면서 고온의 강관(A)을 급냉시킨다. 이 때, 제어부(미도시)는 강관(A)의 희망하는 경도를 맞출 수 있도록 시간대별 냉각속도를 조절한다. 이를 위해 냉각가스(B1)의 공급속도와 공급량 및 온도를 조절한다.

동일한 재질의 강관이더라도 냉각되는 속도에 따라 상이한 경도를 나타내므로 해당 강관의 목적에 맞는 경도를 나타내도록 냉각속도를 조절한다.

강관(A)으로 배출되어 강관(A)과 열교환하면서 온도가 상승된 냉각가스(B2)는 내부하우징(160)의 양측벽을 따라 이동되고, 가스회수관(175)을 따라 이동된다. 그리고, 가스회수관(175)으로 회수되지 못하는 냉각가스(B2)는 내부강관유입구(161)와 내부강관배출구(163)를 통해 외부로 배출된다.

가스회수관(175)으로 회수된 냉각가스(B2)는 송풍팬(171)의 회전에 의해 다시 가스공급관(173)으로 이동된다. 이 때, 가스저장부(180)로부터 계속하여 새로운 냉각가스가 송풍팬(171)으로 공급된다.

새로운 냉각가스(B1)와 회수된 냉각가스(B2)는 가스공급관(173)으로 이동되고, 가스열교환실(177)에서 열교환부(210)에 의해 냉각된다.

냉각된 저온의 냉각가스(B1)는 다시 내부하우징(160)으로 공급되어 강관(A)을 급냉하는데 사용된다. 이러한 방식으로 냉각가스가 연속하여 순환하며 강관을 급냉하게 된다.

한편, 도 5는 본 발명의 강관급냉이송장치(100)을 따라 이동되며 급냉되는 강관(A)의 온도변화를 나타낸 그래프이다. 여기서, 강관(A)은 직경 50mm의 합급강 소재이다. 그래프의 X축은 시간을 분 단위로 나타내었고, Y축은 온도를 나타낸다.

도시된 바와 같이 열처리과정을 거치며 890℃로 상승된 강관(A)이 강관급냉이송장치(100)으로 이동되고, 초기 2분 30초의 시간(Δt1)동안 890℃에서 600℃까지 급냉된다. 그리고, 이후 30초의 시간(Δt2) 동안 600℃에서 493℃로 급냉된다.

즉, 본 발명에 따른 강관급냉이송장치(100)에서 강관(A)이 이동되며 분당 100℃ 이상으로 급냉되며 경도를 증가시키게 된다. 여기서, 본 발명에 따른 급냉이송장치(A)는 냉각가스의 공급량을 조절하여 각 시간구간대별 냉각속도를 정확하게 컨트롤하여 희망하는 경도를 얻을 수 있게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 강관급냉이송장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 강관급냉각이송장치 110 : 외부하우징
111 : 강관유입구 115 : 가스유입구
117 : 가스배출구 120 : 강관이송부
121 : 강관이송롤러 121a :롤러회전축
123 : 롤러전동수단 125 : 롤러구동부
130 : 상부가스공급챔버 131 : 상부가스공급노즐
133 : 가스유입관 140 : 하부가스공급챔버
141 : 하부가스공급노즐 150 : 가스연결관
160 : 내부하우징 161 : 내부강관유입구
163 : 내부강관배출구 165 : 내부냉각가스유입구
167 : 내부냉각가스배출구 170 : 가스순환부
171 : 송풍팬 171a : 팬수용관
172 : 팬구동모터 173 : 가스공급관
175 : 가스회수관 177 : 가스열교환실
180 : 가스저장부 181 : 가스공급밸브

Claims

열처리가 완료된 강관을 급냉시켜 강관의 경도를 상승시키는 강관급냉이송장치에 있어서,
외부하우징과;
상기 외부하우징 내부에 배치되는 내부하우징과;
상기 내부하우징의 내부에 구비되어 강관을 이송하는 강관이송부와;
상기 강관이송부의 상부에 구비되고, 내부에 냉각가스가 유동되며 상기 강관이송부를 향해 냉각가스를 공급하는 상부가스공급챔버와;
상기 강관이송부의 하부에 구비되고, 내부에 냉각가스가 유동되며 상기 강관이송부를 향해 상기 냉각가스를 공급하는 하부가스공급챔버와;
상기 상부가스공급챔버와 상기 하부가스공급챔버의 양측면에 결합되어 상기 상부가스공급챔버로 유입된 냉각가스를 상기 하부가스공급챔버로 공급하는 가스연결관과;
저온의 냉각가스를 상기 내부하우징 내부로 공급하여 냉각가스가 강관과 접촉하며 열교환하여 강관을 냉각시키고, 강관과의 열교환에 의해 온도가 상승된 냉각가스를 다시 회수하여 온도를 낮추어 상기 내부하우징으로 재공급하여 냉각가스가 순환되도록 하는 가스순환부를 포함하고,
상기 외부하우징은 상면에 가스유입구와 가스배출구가 각각 형성되어 상기 가스순환부와 연결되어, 저온의 냉각가스가 상기 내부하우징으로 공급되고, 열교환에 의해 온도가 상승된 냉각가스가 상기 가스순환부로 복귀되도록 하며,
상기 내부하우징은 상기 강관이송부, 상기 상부가스공급챔버, 상기 하부가스공급챔버 및 상기 가스연결관을 내부에 수용하고, 상면에 내부냉각가스유입구와 내부냉각가스배출구가 상기 가스유입구와 상기 가스배출구에 대응하는 위치에 각각 형성되고,
상기 가스순환부는
상기 내부하우징과 이격되게 배치되는 송풍팬과;
상기 송풍팬과 상기 내부냉각가스유입구를 연결하며, 상기 송풍팬을 통해 공급되는 냉각가스를 상기 내부하우징의 내부냉각가스유입구로 공급하는 가스공급관과;
상기 송풍팬과 상기 내부냉각가스배출구를 연결하며, 상기 송풍팬의 구동에 의해 발생되는 음압에 의해 상기 강관이송부를 따라 이송되는 강관과 열교환되어 온도가 상승된 냉각가스를 상기 송풍팬으로 복귀시키는 가스회수관과;
상기 가스공급관의 관로상에 배치되어 온도가 상승된 냉각가스를 냉각시키는 가스열교환실을 포함하고,
상기 가스열교환실에는 냉각수를 이용해 온도가 상승된 냉각가스를 냉각하는 열교환부가 수용되고,
제어부에 의하여 상기 냉각가스의 공급온도와 냉각가스의 공급량 및 공급속도를 제어하여 강관의 시간대별 급냉온도를 조절하여 상기 강관을 1분당 100℃ 이상으로 급냉가능한 것을 특징으로 하는 강관급냉이송장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 송풍팬의 일측에 구비되어 상기 송풍팬을 향해 냉각가스를 공급하는 가스저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관급냉이송장치.
제3항에 있어서,
상기 상부가스공급챔버는 바닥면에는 상기 강관이송부를 향해 냉각가스를 공급하는 상부가스공급노즐이 길이방향을 따라 복수개가 구비되고,
상기 하부가스공급챔버의 상면에는 상기 강관이송부를 향해 냉각가스를 공급하는 하부가스공급노즐이 길이방향을 따라 복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 강관급냉이송장치.
제4항에 있어서,
상기 상부가스공급노즐과 상기 하부가스공급노즐로 배출된 냉각가스는 상기 강관이송부를 따라 이동되는 강관과 열교환한 후 내부하우징의 측면으로 이동된 후 상기 가스회수관을 통해 상기 송풍팬으로 회수되는 것을 특징으로 하는 강관급냉이송장치.
제5항에 있어서,
상기 냉각가스는 건조 연소성가스(DRY EX-GAS)가 사용되며,
상기 송풍팬은 상기 강관을 1분당 100℃ 이상으로 급냉시킬 수 있도록 냉각가스를 송풍하는 것을 특징으로 하는 강관급냉이송장치.