KR101720088B1 - 소재 냉각장치 - Google Patents

Abstract

소재 냉각장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 소재 냉각장치는 냉각수가 저장되며 하단에 냉각수가 배출되는 출구가 형성된 수조부와, 출구에서 자유 낙하된 냉각수가 유입되도록 수조부 하부에 배치되며, 유입된 냉각수를 소재의 폭방향 전체에 골고루 낙하시키는 노즐유로를 갖는 노즐부 및 수조부 하단과 노즐부 상단 사이에 배치되며, 노즐유로 쪽으로 유체를 공급하는 공급유로를 갖는 유체공급부를 포함하고, 공급유로에서 노즐유로 쪽으로 유체의 흐름을 안내하는 노즐부의 상단은 공급유로에서 노즐유로로 유입되는 유체의 흐름을 가속하기 위한 곡선안내면이 형성된다.

Description

소재 냉각장치{APPARATUS FOR COOLING HOT STEEL STRIP}

본 발명은 소재 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자유 낙하 방식에 의해 냉각수를 배출하여 소재를 냉각하는 소재 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 열간 압연 후 압연된 열연강판을 순간적으로 급냉하기 위해 다량을 물을 자유 낙하시켜 냉각하게 된다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 수조(1)에 저장된 대량의 물은 수조(1) 하단에 구비된 노즐(2)을 통해 진행되는 열연강판(S)의 표면에 자유 낙하됨에 따라 열연강판(S)을 냉각시킨다.

이때 노즐(2)을 통해 자유 낙하되는 대량의 물은 물 분자간 서로 잡아 당기려는 표면장력으로 인해 도 2와 같이 중앙부분으로 모이게 되는데, 이로 인하여 열연강판(S)의 양측 가장자리 부분에는 냉각수가 미 분사되는 영역(w)이 발생하게 된다.

따라서 압연강판(S)의 양측 가장자리 부분에는 냉각효과가 떨어짐에 따라 압연강판의 중앙부와 양측 가장자리 부분에는 냉각 불균일에 따른 줄무늬 결함이 발생하여 후 공정 투입 시 가공성이 현저히 떨어지는 문제가 발생하였다.

한국공개특허 제1995-0016920호(1995.07.20 공개)

본 발명의 실시 예들은 자유 낙하방식에 의한 냉각수 분출 시 소재의 전폭 방향에 걸쳐 고른 냉각효과를 얻을 수 있는 소재의 냉각장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 냉각수가 저장되는 저장실과, 상기 저장실 하단에 형성된 출구를 포함하는 수조부와, 상기 출구에서 낙하된 냉각수가 유입되며, 적어도 소재의 폭방향으로 냉각수를 균일 낙하시키는 노즐유로를 갖는 노즐부 및 상기 수조부와 상기 노즐부 사이에 배치되며, 상기 노즐유로 쪽으로 유체를 공급하는 공급유로를 갖는 유체공급부를 포함하는 소재 냉각장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 공급유로에서 상기 노즐유로 쪽으로 상기 유체의 흐름을 안내하는 상기 노즐부의 상단은 상기 공급유로에서 상기 노즐유로로 유입되는 유체의 흐름을 가속하기 위한 곡선안내면이 형성될 수 있다.

또한 상기 수조부의 출구는 상기 소재의 폭과 대응하는 길이를 가지며, 상기 출구 중앙의 간격은 상기 출구 양측의 간격보다 상대적으로 좁게 형성될 수 있다.

또한 상기 수조부의 출구에는 상기 출구의 폭 간격을 조절하기 위한 간격조절유닛이 설치될 수 있다.

또한 상기 간격조절유닛은 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동할 수 있게 마주하여 배치되되, 상기 출구의 중앙에서 양측으로 갈수록 서로간의 간격이 넓어지도록 중앙이 볼록한 곡면으로 형성되는 한 쌍의 간격형성부재를 포함한다.

또한 상기 간격형성부재를 이동시키도록 상기 간격형성부재의 길이방향을 따라 소정간격으로 이격 배치된 복수의 조절나사축을 더 포함하고, 상기 복수의 조절나사축은 각각 일단이 상기 간격형성부재에 상대 회전할 수 있게 연결되며 타단이 상기 간격형성부재와 이격된 고정프레임에 나사 체결되어, 조임과 풀림에 따라 상기 간격형성부재를 전후 이동시킬 수 있다.

또한 상기 유체공급부와 상기 노즐부는 일체로 형성될 수 있다.

또한 상기 노즐부의 하단에는 상기 소재의 폭과 대응하는 길이를 가지며 상기 노즐유로를 따라 흐르는 냉각수가 외부로 배출되는 노즐슬롯이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 자유 낙하방식에 의해 냉각수가 소재에 낙하될 때 물 분자간 서로 잡아 당기려는 표면장력을 미 발생시킴에 따라 소재의 전폭에 대하여 고른 냉각효과를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 기존 소재의 냉각장치를 도시한 것이다.
도 2는 기존 소재의 냉각장치를 이용 시 소재에 미 분사된 냉각수 영역을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소재 냉각장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 소재 냉각장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 간격조절유닛을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 간격조절유닛의 조절나사축 결합관계를 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소재 냉각장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 소재 냉각장치의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 간격조절유닛을 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 간격조절유닛의 조절나사축 결합관계를 도시한 것이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 소재 냉각장치(10)는 냉각수가 저장되는 수조부(20)와, 수조부(20)의 하방에 배치되어 수조부(20)에서 자유 낙하된 냉각수를 소재(S)에 분사하는 노즐부(30)와, 수조부(20)와 노즐부(30) 사이에 배치되는 유체공급부(40)를 포함한다. 여기서 소재(S)는 후판, 열연강판 등을 포함하나, 이하에서는 열연강판을 예로 설명한다.

냉각장치(10)는 열간 압연 후 압연된 열연강판(S)을 순간적으로 냉각하기 위해 수조부(20)에 저장된 다량의 물을 자연 낙하시켜 노즐부(30)를 통해 열연강판(S)에 투하시키는 장치이다.

수조부(20)는 다량의 냉각수를 저장하는 용기로서, 냉각수가 유입되는 상측은 개방되고, 하측에는 저장된 냉각수가 자유 낙하 방식에 의해 배출되는 출구(21)가 형성될 수 있다.

수조부(20)의 출구(21)는 그 하부에 배치되는 열연강판(S)의 폭과 대응하는 길이를 가질 수 있고, 열연강판(S)의 폭방향 양측 가장자리 부분으로 상대적으로 다량의 냉각수가 배출되도록 출구(21)의 길이방향 중앙은 출구(21)의 양측 가장자리보다 상대적으로 좁은 간격으로 이루어질 수 있다.

여기서, 수조부(20)의 출구(21)는 후술하는 간격조절유닛(50)에 의해 출구(21)의 폭이 변경되도록 구성될 수도 있다. 이에 대하여는 후술한다.

수조부(20)의 바닥(22)은 저장된 냉각수를 출구(21) 쪽으로 원활히 유도하기 위해 수직벽(23)에서 출구(21)를 향해 하향 경사지게 연장될 수 있다.

노즐부(30)는 수조부(20)의 출구(21)에서 배출되는 냉각수를 열연강판(S)에 투하시키는 부분으로서, 수조부(20)의 출구(21) 직하방에 위치하는 노즐유로(31)를 포함한다.

노즐유로(31)는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 이루어질 수 있고, 그 하단에는 열연강판(S)의 폭과 대응하는 길이를 갖는 노즐슬롯(32)이 형성된다. 노즐유로(31)를 통해 흐르는 냉각수는 노즐슬롯(32)을 통해 외부로 배출되어 열연강판(S)의 폭방향 전체에 골고루 분사되게 된다.

유체공급부(40)는 수조부(20)와 노즐부(30) 사이에서 좌우 양측으로 수평하게 연장된 공급유로(41)를 포함하고, 공급유로(41)에는 수조부(20)에 저장된 냉각수를 노즐유로(31) 쪽으로 끌어 들이기 위한 유체(예를 들면, 마중물)가 제공될 수 있다.

유체공급부(40)는 내부에 수평방향의 공급유로(41)가 형성된 직사각형 형태의 하우징(42)으로 이루어질 수 있고, 하우징(42)의 중앙 하단에는 공급유로(41)와 연통하도록 수직방향으로 연장되는 노즐유로(31)가 형성된 노즐부(30)가 일체로 형성될 수 있다.

공급유로(41)와 노즐유로(31)를 연결하는 부분에는 공급유로(41)에서 노즐유로(31) 쪽으로 유체의 흐름을 안내하는 곡선안내면(60)이 형성된다.

즉 공급유로(41)와 연결되는 노즐부(30)의 상단은 내측방향을 향해 볼록한 곡선안내면(60)으로 이루어질 수 있다.

이러한 곡선안내면(60)은 공급유로(41)에서 노즐유로(31) 쪽으로 유입되는 유체가 곡선안내면(60)을 따라 흐르면서 흐름이 가속되어 주변(61)의 압력을 낮추는 코안다 효과(coanda effect)를 발생시킴에 따라 수조부(20)에 저장된 냉각수가 출구(21)를 통해 노즐유로(31)에 급속히 빨려 들어오게 된다.

따라서 노즐유로(31)를 통해 고압으로 분출되는 냉각수는 자유 낙하 시 발생되는 물 분자간에 서로 당기려는 표면장력이 해소됨에 따라 노즐부(30)를 통해 열연강판(S)의 폭방향 전체에 골고루 낙하되게 된다. 즉 기존 자유 낙하 방식에 의해 발생되는 열연강판(S)의 양측 가장자리 부분에 냉각수가 미 분사되는 문제가 해소됨에 따라 열연강판(S)의 폭방향 중앙부와 양측 가장자리 부분에서 발생되는 온도편차에 따른 줄무늬 결함을 예방할 수 있게 된다.

한편 수조부(20)의 출구(21)에는 출구(21)의 폭 간격을 조절하기 위한 별도의 간격조절유닛(50)이 설치될 수 있다.

간격조절유닛(50)은 유체공급부(40)와 수조부(20)의 출구(21) 사이에서 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 전후 이동할 수 있게 설치되는 한 쌍의 간격형성부재(51)를 포함한다.

한 쌍의 간격형성부재(51)는 출구(21)의 길이방향에 대해 중앙이 볼록한 활 형상의 곡면(52)을 포함하여, 서로 마주하게 배치되어 출구(21)를 형성하는 경우 출구(21)의 중앙부 간격이 양측 가장자리 부분의 간격보다 상대적으로 좁은 형태를 이루게 된다.

한 쌍의 간격형성부재(51)는 그 길이방향을 따라 소정간격으로 이격 배치된 복수의 조절나사축(53)에 의해 전후 이동할 수 있다.

복수의 조절나사축(53)은 각각 일단이 간격형성부재(51)에 볼조인트(54)를 매개로 상대 회전할 수 있게 연결되며 중도는 하우징(42)에 고정 설치된 고정프레임(55)에 나사 체결방식에 의해 결합될 수 있다.

복수의 조절나사축(53)의 타단에는 육각볼트 형상의 헤드(56)가 구비되어, 작업자는 렌치부재를 이용하여 헤드(56)를 회전시켜 복수의 조절나사축(53)을 조이거나 풀림에 의해 한 쌍의 간격형성부재(51)의 서로간의 간격을 조절할 수 있게 된다.

10: 냉각장치, 20: 수조부,
21: 출구, 30: 노즐부,
31: 노즐유로, 32: 노즐슬롯,
40: 유체공급부, 41: 공급유로,
50: 간격조절유닛, 51: 간격형성부재,
52: 곡면, 53: 조절나사축,
60: 곡선안내면.

Claims (8)

1. 냉각수가 저장되는 저장실과, 상기 저장실 하단에 형성된 출구를 포함하는 수조부;
   상기 출구에서 낙하된 냉각수가 유입되며, 적어도 소재의 폭방향으로 냉각수를 균일 낙하시키는 노즐유로를 갖는 노즐부; 및
   상기 수조부와 상기 노즐부 사이에 배치되며, 상기 노즐유로 쪽으로 유체를 공급하는 공급유로를 갖는 유체공급부;를 포함하고,
   상기 공급유로에서 상기 노즐유로 쪽으로 상기 유체의 흐름을 안내하는 상기 노즐부의 상단은 상기 공급유로에서 상기 노즐유로로 유입되는 유체의 흐름을 가속하기 위한 곡선안내면이 형성되는 소재 냉각장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 수조부의 출구는 상기 소재의 폭과 대응하는 길이를 가지며, 상기 출구 중앙의 간격은 상기 출구 양측의 간격보다 상대적으로 좁은 소재 냉각장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 수조부의 출구에는 상기 출구의 폭 간격을 조절하기 위한 간격조절유닛이 설치되는 소재 냉각장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 간격조절유닛은 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동할 수 있게 마주하여 배치되되, 상기 출구의 중앙에서 양측으로 갈수록 서로간의 간격이 넓어지도록 중앙이 볼록한 곡면으로 형성되는 한 쌍의 간격형성부재를 포함하는 소재 냉각장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 간격형성부재를 이동시키도록 상기 간격형성부재의 길이방향을 따라 소정간격으로 이격 배치된 복수의 조절나사축을 더 포함하고,
   상기 복수의 조절나사축은 각각 일단이 상기 간격형성부재에 상대 회전할 수 있게 연결되며 타단이 상기 간격형성부재와 이격된 고정프레임에 나사 체결되어, 조임과 풀림에 따라 상기 간격형성부재를 전후 이동시키는 소재 냉각장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 유체공급부와 상기 노즐부는 일체로 형성되는 소재 냉각장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 노즐부의 하단에는 상기 소재의 폭과 대응하는 길이를 가지며 상기 노즐유로를 따라 흐르는 냉각수가 외부로 배출되는 노즐슬롯이 형성되는 소재 냉각장치.

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