KR101674765B1 - 선재 코일 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선재 코일 냉각 장치는 주기적으로 투입되는 선재 코일을 권취하는 레잉 헤드; 상기 레잉 헤드에서 주기적으로 추출되는 권취된 선재 코일을 이송하는 컨베이어; 및 상기 컨베이어를 통해 이송되는 상기 권취된 선재 코일을 냉각하는 송풍 유닛; 상기 컨베이어의 이송 속도를 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 레잉 헤드로 투입되는 상기 선재 코일의 권취 시작 시점 및 상기 선재 코일의 권취 종료 시점에 상기 컨베이어의 이송 속도를 변경할 수 있다.

Description

선재 코일 냉각 장치{Apparatus for cooling wire rod coil}

본 발명은 선재 코일 냉각 장치에 관한 것이다.

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

레잉 헤드에서 코일 형태로 연속 권취되어 추출된 권취된 선재 코일은 컨베이어의 이송 롤러를 통하여 일정 속도로 이동하게 되는데, 이 경우 권취된 선재 코일의 폭 방향으로 동일한 세기의 송풍이 제공된다.

권취된 선재 코일의 폭 방향으로 동일한 세기의 송풍이 제공되는 경우, 선재 코일의 적치시 선재 코일의 측부분과 중앙부분 간의 적치 밀도가 상당부분 차이가 발생한다. 그 결과, 냉각되는 소재의 변태가 발생하는 시점에서 최대 80℃까지의 선재 코일 중앙부분과 측부분 간 온도차가 크게 발생한다.

이와 같이, 적치밀도 차이에 따른 선재 코일의 부위별 냉각속도 차이에 의한 온도편차에 의하여 권취된 선재 코일의 폭 방향으로 미세조직이 달라지고, 이는 결국 제품 불량으로 이어지게 된다.

또한, 선재 코일의 냉각편차에 의하여 선재 코일의 미세조직이 차이가 나는 경우, 추가적인 열처리공정이 필요하게 되고, 이는 생산원가의 증가를 야기시킨다.

나아가, 권취된 선재 코일을 서냉시키는 경우에는 앞서 설명한 문제점 외에도 선재 코일과 이송 롤러 간의 편마모 및 미끄러짐에 의해 선 공정에서 권취된 선재 코일과 후 공정에서 권취된 선재 코일이 겹쳐지는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 이와 달리, 선 공정에서 권취된 선재 코일 및 후 공정에서 권취된 선재 코일 외에 다수의 선재 코일이 컨베이어에 위치하는 경우, 컨베이어를 구동하는 모터의 부하가 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.
[선행기술문헌]
공개특허공보 제10-2010-0005844호(2010.01.18. 공개)

본 발명의 과제는 선재 코일의 적치밀도에 따른 냉각 불균형을 해소하고, 선 공정에서 권취된 선재 코일과 후 공정에서 권취된 선재 코일의 엉킴 현상을 제거할 수 있는 선재 코일 냉각 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선재 코일 냉각 장치는 주기적으로 투입되는 선재 코일을 권취하는 레잉 헤드; 상기 레잉 헤드에서 주기적으로 추출되는 권취된 선재 코일을 이송하는 컨베이어; 상기 컨베이어를 통해 이송되는 상기 권취된 선재 코일을 냉각하는 송풍 유닛; 및 상기 컨베이어의 이송 속도를 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 레잉 헤드로 투입되는 상기 선재 코일의 권취 시작 시점 및 상기 선재 코일의 권취 종료 시점에 상기 컨베이어의 이송 속도를 변경할 수 있다.

또한, 상기 주기적으로 투입되는 선재 코일 및 상기 주기적으로 추출되는 권취된 선재 코일의 위치를 감지하는 감지 센서; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 감지 센서는, 상기 레잉 헤드의 투입구에 배치되는 제1 센서 및 상기 컨베이어로의 상기 권취된 선재 코일의 낙하 지점에 배치되는 제2 센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서로부터 출력되는 감지 결과에 따라 상기 컨베이어의 속도를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 감지 결과 상기 선재 코일이 상기 레잉 헤드의 투입구 측에 위치하고, 상기 권취된 선재 코일이 상기 낙하 지점에 위치하지 않는 경우 제1 속도로 상기 컨베이어를 제어하고, 상기 감지 결과 상기 선재 코일이 상기 레잉 헤드의 투입구 측에 위치하지 않고, 상기 권취된 선재 코일이 상기 낙하 지점에 위치하는 경우 제2 속도로 상기 컨베이어를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제1 속도는 상기 제2 속도 보다 느릴 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선재 코일 냉각 장치는 선재 코일의 적치밀도에 따른 냉각 불균형을 해소하고, 선 공정에서 권취된 선재 코일과 후 공정에서 권취된 선재 코일의 엉킴 현상을 제거할 수 있다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 코일 냉각 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨베이어의 제어 속도를 나타낸 그래프이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 코일 냉각 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨베이어의 제어 속도를 나타낸 그래프이다.

일 실시예에 따른 선재 코일 냉각 장치는 레잉 헤드(130), 컨베이어(140), 송풍 유닛(150), 집적기(160), 감지 센서(170)를 포함할 수 있으며, 추가적으로, 압연기(110), 수냉대(120)를 포함할 수 있다.

압연기(110)는 선재를 압연하여 선재 코일을 생성하고, 생성된 선재 코일을 수냉대(120)로 제공한다. 수냉대(120)는 선재 코일을 냉각수로 냉각하고, 냉각된 선제 코일을 레잉 헤드(130)로 제공한다. 레잉 헤드(130)는 전달되는 선재 코일을 권취하는데, 레잉 헤드(130)에 의해 권취된 선재 코일(10)은 컨베이어(140)로 낙하되어 이송된다. 컨베이어(140)는 적어도 하나의 이송 롤러(140a)를 포함하여, 컨베이어(140) 상으로 낙하되는 선재 코일(10)을 이송 경로로 안내하고, 그 결과 선재 코일은 집적기(160)로 연속적으로 전달된다. 집적기(160)는 선재 코일(10)을 집적하여 최종 제품을 생산한다.

레잉 헤드(130)에서 코일 형태로 연속 권취되어 추출된 선재 코일(10)이 컨베이어(140)로 낙하되어 이송될 시에, 선재 코일(10)은 컨베이어(140)의 하부 측에 배치되는 송풍 유닛(150)에서 송풍되는 에어에 의해 저온으로 냉각될 수 있다.

송풍 유닛(150)는 컨베이어(140)의 하부측에 연속적으로 배열되는 다수의 송풍기(150a) 및 다수의 송풍기(150a) 각각에 대응되어, 송풍기(150a)로부터 송풍되는 에어의 통로를 제공하는 에어 덕트(150b)를 포함할 수 있다. 이 때, 에어 덕트(150b)에 의해 컨베이어(140) 측으로 송풍되는 에어는 이송 롤러(140a)의 사이로 배치되는 개구 부분, 즉 노즐 개구(150c)로 투입될 수 있다.

감지 센서(170)는 레잉 헤드(130)로 투입되는 선재 코일과 컨베이어(200)를 통해 이동되는 선재 코일(130) 중 적어도 하나를 감지할 수 있다. 감지 센서(170)는 레잉 헤드(130)의 투입구 측에 배치되는 제1 센서를 포함할 수 있고, 또한 컨베이어(140)에 의해 형성되는 이송 경로 측에 배치되는 제2 센서를 포함할 수 있다. 이 때, 제2 센서는 컨베이어(140)에 있어서, 선재 코일(10)의 낙하 지점 측에 배치될 수 있다. 제1 센서 및 제2 센서는 헤드 마운트 디스플레이(HMD)를 포함할 수 있다.

레잉 헤드(130)로 투입되어 하나의 공정에서 권취되기 위한 선재 코일은 단위 길이를 가질 수 있는데, 각 공정에서 권취되어 이송되는 선재 코일의 겹침을 방지하기 위하여, 선재 코일은 일정 주기를 가지고 레잉 헤드(130)의 투입구로 투입되고, 레잉 헤드(130)는 선재 코일을 권취하여 권취된 선재 코일을 주기적으로 추출할 수 있다.

제1 센서는 수냉대(120)와 레잉 헤드(130) 사이에서 이동하는 선재 코일의 존재, 구체적으로, 일정 주기로 레잉 헤드(130)로 투입되는 선재 코일을 감지할 수 있다. 또한, 제2 센서는 레잉 헤드(130)로부터 권취되어 컨베이어(200)로 낙하되는 권취된 선재 코일(10)의 존재를 감지할 수 있다.

제어부(180)는 감지 센서(170)로부터 감지 결과를 전달 받고, 전달받은 감지 결과에 따라 컨베이어(140)의 이동 속도를 제어할 수 있다. 제어부(180)는 제1 센서와 제2 센서에서 감지되는 선재 코일의 존재에 따라 컨베이어(140)의 이동 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(180)는 감지 센서(180)로부터 전달되는 감지 결과로부터 레잉 헤드(130)로 투입되는 상기 선재 코일의 권취 시작 시점 및 상기 선재 코일(130)의 권취 종료 시점을 판단하고, 상기 각 시점에서 상기 컨베이어(140)의 이송 속도를 변경할 수 있다.

이하, 설명의 편의상, 제1 센서 및 제2 센서는 각 센서가 선재 코일의 존재를 감지한 경우에 하이 레벨의 신호를 출력하는 것으로, 선재 코일의 존재가 감지하지 못한 경우에 로우 레벨의 신호를 출력하는 것으로 가정한다.

도 2을 참조하면, 제어부(180)는 제1 조건에서 컨베이어(140)를 제1 속도로 제어할 수 있고, 제2 조건에서 컨베이어(140)를 제2 속도로 제어할 수 있다. 제어부(180)는 제1 조건 및 제2 조건이 만족되지 않는 경우, 컨베이어(140)를 종전 속도로 동작하도록 제어할 수 있다.

이 때, 제1 조건이란 제1 센서에서 출력되는 신호가 하이 레벨이고, 제2 센서에서 출력되는 신호가 로우 레벨인 경우이고, 제2 조건이란 제1 센서에서 출력되는 신호가 로우 레벨이고, 제2 센서에서 출력되는 신호가 하이 레벨인 경우에 해당한다.

구체적으로, 제1 조건이란 수냉대(120)와 레잉 헤드(130) 사이에서 선재 코일이 이동하고, 컨베이어(140)의 낙하 지점 상에 선재 코일이 존재하지 않는 경우에 해당한다. 이는 레잉 헤드(130)에서 권취되기 위한 선재 코일이 레잉 헤드(130)로 투입되고, 전 공정에서 권취가 완료된 선재 코일이 컨베이어 상으로 낙하된 이후 낙하 지점을 지나쳐서 이송 경로 상으로 이동되는 시점에 해당할 수 있다.

다시 말하면, 제1 조건은 전 공정에서 권취가 완료된 선재 코일이 이동되고, 후 공정에서 권취되기 위한 선재 코일이 투입되는 시점으로, 이는 후 공정의 선재 코일의 권취 시작 시점으로 볼 수 있다. 제어부(180)는 제1 조건이 충족된 경우, 제1 속도로 컨베이어를 이동하도록 제어하는데, 제1 속도는 제2 속도 보다 느린 속도일 수 있다. 이 때, 일 예로, 제1 속도는 0.1m/s일 수 있다.

후 공정에서의 선재 코일의 권취 시작 시점에서 제2 속도 보다 느린 제1 속도로 제어함으로써, 선재 코일의 적치 밀도를 증가시키고, 선재 코일에서 저온 조직이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

제2 조건이란 수냉대(120)와 레잉 헤드(130) 사이에서 이동하는 선재 코일이 존재하지 않고, 컨베이어(140)의 낙하 지점으로 선재 코일이 낙하하는 경우에 해당한다. 이는 레잉 헤드(130)에서 권취되는 선재 코일이 컨베이어로 낙하되고, 후 공정에서 권취되기 위한 선재 코일이 레잉 헤드(130)로 투입되기 이전 시점에 해당할 수 있다.

다시 말하면, 제2 조건은 전 공정에서 권취되는 선재 코일이 컨베이어로 낙하되고, 후 공정에서 권취되기 위한 선재 코일이 레잉 헤드로 투입되기 이전 시점으로, 이는 하나의 공정 상에서 선재 코일의 권취가 완료된 시점으로 볼 수 있다.

제어부(180)는 하나의 공정 상에서 선재 코일이 권취된 완료된 시점인 제2 조건으로부터 제1 조건이 충족되기 전까지 컨베이어를 제2 속도로 제어할 수 있는데, 제2 속도는 제1 속도 보다 빠를 수 있다.

하나의 공정 상에서 선재 코일을 권취 완료한 시점부터 제1 속도 보다 빠른 제2 속도로 컨베이어를 제어하여, 전 공정과 후 공정에서 이송되는 선재 코일 간의 거리를 확보할 수 있다. 또한, 컨베이어 상에서 권취 완료된 선재 코일의 수를 감소시켜 컨베이어를 구동하는 모터의 부하를 감소하여 생산성 안정화를 확보할 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 선재 코일
110: 압연기
120: 수냉대
130: 레잉 헤드
140: 컨베이어
150: 송풍 유닛
160: 집적기
170: 감지 센서
180: 제어부

Claims (6)

1. 주기적으로 투입되는 선재 코일을 권취하는 레잉 헤드;
   상기 레잉 헤드에서 주기적으로 추출되는 권취된 선재 코일을 이송하는 컨베이어;
   상기 컨베이어를 통해 이송되는 상기 권취된 선재 코일을 냉각하는 송풍 유닛;
   상기 레잉 헤드로 투입되는 상기 선재 코일의 권취 시작 시점 및 상기 선재 코일의 권취 종료 시점에 상기 컨베이어의 이송 속도를 변경하는 제어부; 및
   상기 레잉 헤드로 투입되는 상기 선재 코일 및 상기 권취된 선재코일의 위치를 감지하는 감지 센서를 포함하고,
   상기 감지 센서는,
   상기 레잉 헤드의 투입구에 배치되는 제1 센서 및 상기 컨베이어로의 상기 권취된 선재 코일의 낙하 지점에 배치되는 제2 센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서로부터 출력되는 감지 결과에 따라 상기 컨베이어의 속도를 제어하는 선재 코일 냉각 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 감지 결과 상기 선재 코일이 상기 레잉 헤드의 투입구 측에 위치하고, 상기 권취된 선재 코일이 상기 낙하 지점에 위치하지 않는 경우 제1 속도로 상기 컨베이어를 제어하고,
   상기 감지 결과 상기 선재 코일이 상기 레잉 헤드의 투입구 측에 위치하지 않고, 상기 권취된 선재 코일이 상기 낙하 지점에 위치하는 경우 제2 속도로 상기 컨베이어를 제어하는 선재 코일 냉각 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 속도는 상기 제2 속도 보다 느린 선재 코일 냉각 장치.

Images