KR101752995B1 - 분무담금질 냉각시스템 - Google Patents

분무담금질 냉각시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101752995B1
KR101752995B1 KR1020160009530A KR20160009530A KR101752995B1 KR 101752995 B1 KR101752995 B1 KR 101752995B1 KR 1020160009530 A KR1020160009530 A KR 1020160009530A KR 20160009530 A KR20160009530 A KR 20160009530A KR 101752995 B1 KR101752995 B1 KR 101752995B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling
unit
cooling water
spray
cooled
Prior art date
Application number
KR1020160009530A
Other languages
English (en)
Inventor
박남석
Original Assignee
두산중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산중공업 주식회사 filed Critical 두산중공업 주식회사
Priority to KR1020160009530A priority Critical patent/KR101752995B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101752995B1 publication Critical patent/KR101752995B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/36—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for balls; for rollers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0012—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from waste water or from condensates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

본 발명은 분무담금질 냉각시스템에 관한 것으로, 냉각대상물을 수직축을 기준으로 회전시키고, 냉각수를 냉각대상물의 수직방향을 따라 분사하여 균일하게 냉각되도록 하는 분무냉각부와 상기 분무냉각부와 연동되고, 싱가 분무냉각부의 냉각수 흐름을 제어하는 콘트롤부 및 상기 콘트롤부와 연동되고, 상기 분무냉각부의 작동상태를 사용자에게 표시하는 표시부를 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 냉각대상물의 부위별 온도를 측정하고 각 부위별로 개별적으로 냉각수의 분사량, 분사압 등을 조절하며, 사용된 냉각수로부터는 폐열을 회수하여 발전을 하며 동시에 필터링하여 재사용할 수 있도록 하여, 설비 운용 비용절감 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

분무담금질 냉각시스템{Fog quenching cooling system}
본 발명은 분무담금질 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속재질의 롤러 등 냉각대상물의 부위별 온도를 측정하고 각 부위별로 개별적으로 냉각수의 분사량, 분사압 등을 조절하며, 사용된 냉각수로부터는 폐열을 회수하여 발전을 하며 동시에 필터링하여 재사용할 수 있도록 하여, 설비 운용 비용절감 및 에너지 효율을 향상시킨 분무담금질 냉각시스템에 관한 것이다.
분무 담금질(fog quenching)이란 냉각수를 분무 형태로 분사하여 담금질과 유사한 효과를 얻으며 고온의 물질을 냉각시키는 기술을 말한다. 이러한 분무 담금질이 사용되는 이유는 냉각대상물을 서서히 냉각시키므로 냉각과정에서 변형이 적어 제품 품질이 유지되는 장점이 있다.
종래 통상적인 분무 담금질 설비는 냉각대상물의 주변부에 냉각수를 균일하게 분사하여 냉각시키는 구조를 가진다. 그런데 냉각수조에 제품을 투입하여 냉각시키는 일반적인 담금질 방식과 달리 분무 형태로 분사하는 것이므로, 냉각대상물에서 국부적으로 냉각온도 편차가 발생될 수 있다. 이때 냉각대상물의 부위별 온도편차를 측정하지 않고 냉각처리를 완료하면, 최종 제품에서 비균일 냉각으로 인해 품질이 저하되는 원인이 되기도 한다. 따라서 이러한 경우에 냉각대상물의 부위별 온도를 정확하게 파악하고 온도편차를 완화하면서 냉각할 수 있는 구조가 요구된다.
그리고 사용된 냉각수는 여과된 후 그대로 바다로 방류되거나 재사용되기도 하는데, 이때 재사용되는 경우에는 냉각대상물을 냉각한 후 열을 함유한 냉각수를 냉각시키기 위하여 적지 않은 에너지가 사용된다. 여기서 냉각수에 함유된 열을 전력으로 재활용할 수 있고 냉각수를 다시 냉각시키는데 사용되는 에너지를 절약할 수 있는 구조가 요구된다.
국내특허 등록번호 : 제 10-1430107 호
본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각대상물의 부위별 온도를 측정하고 각 부위별로 개별적으로 냉각수의 분사량, 분사압 등을 조절하며, 사용된 냉각수로부터는 폐열을 회수하여 발전을 하며 동시에 필터링하여 재사용할 수 있도록 하여, 설비 운용 비용절감 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 시스템을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 분무담금질 냉각시스템에 관한 것으로, 냉각대상물을 수직축을 기준으로 회전시키고, 냉각수를 냉각대상물의 수직방향을 따라 분사하여 균일하게 냉각되도록 하는 분무냉각부와 상기 분무냉각부와 연동되고, 상기 분무냉각부의 냉각수 흐름을 제어하는 콘트롤부 및 상기 콘트롤부와 연동되고, 상기 분무냉각부의 작동상태를 사용자에게 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분무냉각부는, 냉각대상물을 수직하게 고정하는 고정유닛 및 상기 고정유닛과 연결되며 냉각대상물을 회전시키도록 제공되는 회전유닛을 포함하는 냉각영역부 및 상기 냉각영역부 내부에서 냉각대상물의 수직방향을 따라 배치되는 복수의 온도측정센서와 연동되며, 냉각대상물의 부분별 실시간 온도를 측정하고, 그 정보를 상기 콘트롤부로 송신하는 온도측정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분무냉각부는, 상기 냉각영역부 내부에서 냉각대상물의 수직방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐과 연동되며, 냉각대상물에 분사되는 기 설정된 시간내 냉각수의 분사량을 측정하고, 그 정보를 상기 콘트롤부로 송신하는 분사량측정부 및 상기 냉각영역부 내부에서 냉각대상물의 수직방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐과 연동되며, 냉각대상물의 부위별 분사되는 실시간 냉각수의 분사압을 측정하고, 그 정보를 상기 콘트롤부로 송신하는 분사압측정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분무냉각부는, 상기 콘트롤부와 연동되고, 냉각대상물의 부위별 온도편차에 대응하여 상기 복수의 분사노즐로 공급되는 냉각수의 분사시간, 분사압 또는 분사량을 개별적으로 제어하도록 제공되는 분사제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분무냉각부에서 사용된 냉각수를 회수하도록, 상기 분무냉각부와 연결되는 냉각수회수부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 냉각대상물은 금속재질이며, 상기 냉각수회수부에서 회수된 냉각수에 함유된 금속물질을 선별회수하도록, 상기 냉각수회수부와 연결되는 금속회수부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 금속회수부에서 배출되는 냉각수내에 함유된 이물질을 제거하도록, 상기 금속회수부와 연결되는 여과부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분무냉각부에서 배출되는 냉각수에 함유된 폐열을 이용하여 발전을 하는 폐열회수부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 폐열회수부는, 상기 여과부에 연결되며 배치되는 열교환기와 상기 열교환기로부터 폐열을 흡수하여 작동유체를 가열하는 증발기와 상기 증발기와 연결된 펌프에 의해 유입되는 작동유체를 응축하는 응축기 및 상기 응축기 및 증발기와 연결되고, 응축된 작동유체를 이용하여 발전을 하는 터빈을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 열교환기와 연결되고, 상기 컨트롤부와 연동되며 상기 열교환기에서 배출되는 냉각수를 냉각대상물을 냉각하는데에 필요한 적정온도까지 냉각하도록 제공되는 쿨링타워 및 상기 쿨링타워에 연결되며, 냉각수를 저장하도록 제공되는 냉각수 탱크를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속재질의 롤러 등 냉각대상물의 부위별 온도를 측정할 수 있어, 부위별로 분사량, 분사압 등을 솔레로이드 제어밸브에 의해 개별적으로 조절할 수 있어 불필요한 냉각수 낭비를 억제할 수 있고, 냉각대상물이 균일하게 냉각될 수 있도록 할 수 있어 제품 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 사용된 냉각수에 함유된 폐열은 랭킨사이클을 이용하여 회수하여 발전을 하여, 생성된 전력은 다시 시스템을 가동하는데 이용할 수 있어 에너지 효율 및 설비 전력 비용을 절감할 수 있다.
또한, 냉각수배관상에 자력을 이용한 금속필터를 설치함으로써, 냉각수에 함유된 금속을 회수할 수 있어 자원 재활용을 도모할 수 있다. 물론 사용된 냉각수는 각종 필터를 거쳐 이물질이 제거된 후, 냉각타워 등을 거쳐 다시 정화된 냉각수로 리사이클링(recycling)하여 재활용할 수 있어 자원 낭비를 방지할 수 있다.
이러한 시스템 구조는 궁극적으로 설비 운용 비용을 절감시키고 에너지 효율을 향상시키며, 동시에 자원 재활용도 도모할 수 있고 균일냉각을 통해 제품 품질을 높일 수 있게 한다.
도 1은 종래 분무 냉각 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명인 분무담금질 냉각 시스템의 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 도시된 발명에서 냉각대상물의 균일 냉각과정이 도시된 작동상태도.
도 4는 도 2에 도시된 발명에서 사용된 냉각수의 필터링 과정이 도시된 작동상태도.
도 5는 도 2에 도시된 발명에서 사용된 냉각수에서 폐열회수 및 리사이클링 과정이 도시된 작동상태도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 분무담금질 냉각시스템의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명인 분무담금질 냉각 시스템의 실시예를 나타낸 도면이다. 그리고 도 3은 도 2에 도시된 발명에서 냉각대상물의 균일 냉각과정이 도시된 작동상태도이고, 도 4는 도 2에 도시된 발명에서 사용된 냉각수의 필터링 과정이 도시된 작동상태도이며, 도 5는 도 2에 도시된 발명에서 사용된 냉각수에서 폐열회수 및 리사이클링 과정이 도시된 작동상태도이다.
도 2 내지 도 5를 참고하면 본 발명의 실시예에서는 분무냉각부(30), 콘트롤부(11), 표시부(12), 냉각수회수부(33), 금속회수부(35), 여과부(37), 쿨링타워(51), 냉각수탱크(52) 및 폐열회수부(60)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 콘트롤부(11)는 상기 분무냉각부(30)와 연동되고, 상기 분무냉각부(30)의 냉각수 흐름을 제어하도록 제공될 수 있으며, 상기 표시부(12)는 상기 콘트롤부(11)와 연동되고 상기 분무냉각부(30)의 작동상태를 사용자에게 표시하도록 제공될 수 있다.
다음으로 상기 분무냉각부(30)는 냉각대상물(70)을 수직축을 기준으로 회전시키고, 냉각수를 냉각대상물(70)의 수직방향을 따라 분사하여 균일하게 냉각되도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 상기 분무냉각부(30)는 냉각영역부(38), 온도측정부(40), 분사압측정부(22), 분사량측정부(23) 및 분사제어부(27)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로 상기 냉각영역부(38)는 냉각대상물(70)을 수직하게 고정하는 고정유닛(31b) 및 상기 고정유닛(31b)과 연결되며 냉각대상물(70)을 회전시키도록 제공되는 회전유닛(31a)을 포함할 수 있다. 도 2를 참고하면, 금속 재질의 롤러 등 냉각대상물(70)이 일측은 고정유닛(31b)에 안착되고 타측은 회전유닛(31a)에 안착되어 수직하게 배치된 것을 확인할 수 있다.
여기서 상기 고정유닛(31b)은 냉각대상물(70)이 회전간에 이탈되지 않도록 하는 브라켓 형식으로 구현될 수 있고 냉각대상물(70)의 회전이 원활하게 되도록 볼베어링이 접촉부에 장착될 수 있다. 그리고 상기 회전유닛(31a)은 모터로 구현될 수 있으며, 모터의 회전축에 브라켓이 장착되고 브라켓에 냉각대상물(70)의 회전축이 연결될 수 있다. 관리자가 도 3에 도시된 것과 같이 상기 콘트롤부(11)에 신호를 보내어 회전제어부(32)를 구동하면 상기 회전제어부(32)는 상기 회전유닛(31a)을 작동시키게 된다. 이에 따라 냉각대상물(70)이 상기 고정유닛(31b)의 지지를 받으며 수직축을 기준으로 회전하게 된다.
상기 냉각영역부(38)에는 상기 회전유닛(31a)과 상기 고정유닛(31b)이 상하로 배치될 수 있으며, 밀폐된 공간일 수 있다. 물론 작업환경에 따라 상기 회전유닛(31a)과 상기 고정유닛(31b)의 배치는 다르게 변경될 수 있으며, 상기 냉각영역부(38)는 개방된 공간일 수도 있다.
다음 상기 온도측정부(40)는 상기 냉각영역부(38) 내부에서 냉각대상물(70)의 수직방향을 따라 배치되는 복수의 온도측정센서(41)와 연동되며, 냉각대상물(70)의 부분별 실시간 온도를 측정하고, 그 정보를 상기 콘트롤부(11)로 송신하는 기능을 수행할 수 있다.
다시 도 2 및 도 3를 참고하면, 냉각대상물(70)의 수직방향을 따라 복수의 온도측정센서(41)가 일렬로 배치된 것을 확인할 수 있다. 도면상에는 5개의 온도측정센서(41)가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 냉각대상물(70)의 형상 및 크기에 따라 비일렬 배치 및 다른 개수로 선택될 수 있다.
상기 온도측정센서(41)는 냉각대상물(70)의 길이를 따라 국부적인 실시간 온도를 측정하게 된다. 이러한 온도측정은 냉각수 분사 전의 시점부터 냉각수 분사 완료 시점까지 계속될 수 있다.
상기 온도측정센서(41)들에서 측정된 온도값들은 상기 온도측정부(40)로 송신되고, 다시 상기 콘트롤부(11)를 통해 상기 표시부(12)로 송출된다. 관리자는 디스플레이 등 표시부(12)를 통해 냉각대상물(70)의 부위별 온도를 실시간으로 모니터링할 수 있게 된다.
그에 따라 냉각대상물(70)의 온도편차가 심하게 발생되는 부위에 냉각수의 분사량 및 분사압을 설정할 수 있게 된다. 여기서 관리자는 미리 허용 온도편차 범위를 설정할 수 있다. 예를 들어 냉각대상물(70)의 부위별 온도편차 허용범위를 ±5℃ 로 설정하였다면, 상기 온도측정센서(41)들로부터 송신된 온도값들 중 온도편차 허용범위를 넘은 부위에 대해서만 냉각수의 분사량 및 분사압을 조절하는 것이다.
상기 온도측정부(40)에서 송신한 온도값들에 기인하여 냉각수 분사량 및 분사압을 조절하는 것은 상기 분무냉각부(30)에 포함되는 분사량측정부(23), 분사압측정부(22) 및 분사제어부(27)에서 수행하게 된다.
도 3를 참고하면 먼저 상기 분사량측정부(23)는 상기 냉각영역부(38) 내부에서 냉각대상물(70)의 수직방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐(26)과 연동되며, 냉각대상물(70)에 분사되는 기 설정된 시간내 냉각수의 분사량을 측정하고, 그 정보를 상기 콘트롤부(11)로 송신하는 기능을 수행할 수 있다.
그리고 상기 분사압측정부(22)는 상기 냉각영역부(38) 내부에서 냉각대상물(70)의 수직방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐(26)과 연동되며, 냉각대상물(70)의 부위별 분사되는 실시간 냉각수의 분사압을 측정하고, 그 정보를 상기 콘트롤부(11)로 송신하는 기능을 수행할 수 있다.
도 3를 참고하면, 상기 냉각영역부(38) 내부에 복수개의 분사노즐(26)이 배치되고, 각각 복수개의 솔레노이드 제어밸브(25)를 통해 냉각수 공급라인과 연결되어 있는 것을 확인할 수 있다. 도면상에는 5개가 일렬로 배치되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 냉각대상물(70)의 형상 및 크기에 따라 비일렬 배치 및 다른 개수로 구현될 수 있다.
상기 분사량측정부(23)는 냉각수배관상에 배치된 유량측정계(24)를 통해 각각의 분사노즐(26)로 공급되는 전체 냉각수 유량을 측정하고 이 정보를 상기 콘트롤부(11)로 송신한다. 그리고 상기 분사압측정부(22)는 각각의 분사노즐(26)상에 배치된 유압측정기를 통해 각각의 분사노즐(26)의 냉각수 분사압을 측정, 취합하고 이 정보를 상기 콘트롤부(11)로 송신한다.
여기서 상기 분사제어부(27)는 상기 콘트롤부(11)와 연동되고, 냉각대상물(70)의 부위별 온도편차에 대응하여 상기 복수의 분사노즐(26)로 공급되는 냉각수의 분사시간, 분사압 또는 분사량을 개별적으로 제어하도록 제공될 수 있다.
즉 상기 콘트롤부(11)는 상기 온도측정부(40)에서 송신한 냉각대상물(70)의 부위별 온도편차를 파악하고, 상기 분사량측정부(23) 및 상기 분사압측정부(22)에서 송신한 실시간 분사량과 분사압을 파악한 후, 허용온도 편차범위를 벗어난 냉각대상물(70)의 국부적인 부위를 냉각시키는 분사노즐(26)에 공급되는 냉각수의 분사시간, 분사량과 분사압을 조절하게 된다.
이러한 조절은 솔레노이드 제어밸브(25)의 개폐정도를 통해 이뤄지게 된다. 각가의 솔레노이드 제어밸브(25)는 상기 콘트롤부(11)와 연동되어 있으며, 관리자는 상기 콘트롤부(11)를 통해 냉각대상물(70)에서 허용온도 편차범위를 벗어나서 상대적으로 고온을 형성하는 부위에 대해서는 해당 솔레노이드 제어밸브(25)를 더 개방하여 해당 분사노즐(26)로 분사되는 냉각수의 분사량 및 분사압을 높일 수 있다. 또한 상대적으로 다른 분사노즐(26)에 비해 냉각수 분사시간을 늘리도록 솔레노이드 제어밸브(25)의 개방시간을 늘릴 수 있다.
예를 들어 도 2에 도시된 냉각대상물(70)을 5개 영역으로 구분하고 각 영역별 온도를 측정하니, A 영역:200℃, B 영역:209℃, C 영역:230℃, D 영역:205℃, E 영역:207℃와 같이 측정되었고, 허용온도 편차범위를 10℃라고 미리 설정하였다면, 5개 영역의 온도평균은 210.2℃이므로, 평균온도를 기준으로 C 영역에서 온도 편차범위를 벗어나 고온을 형성하므로, 관리자는 상기 콘트롤부(11)를 통해 C 영역을 냉각하는 분사노즐(26)과 연결된 솔레노이드 제어밸브(25)를 더 개방하여 분사량 및 분사압을 높이는 개별 제어를 하는 것이다. 또한 상대적으로 다른 분사노즐(26)에 비해 냉각수 분사시간을 줄이도록 솔레노이드 제어밸브(25)의 개방시간을 줄일 수 있다.
반대로 냉각대상물(70)에서 허용온도 편차범위를 벗어나서 상대적으로 저온을 형성하는 부위에 대해서는 해당 솔레노이드 제어밸브(25)를 덜 개방하여 해당 분사노즐(26)로 분사되는 냉각수의 분사량 및 분사압을 낮출 수 있다.
예를 들어 도 2에 도시된 냉각대상물(70)을 5개 영역으로 구분하고 각 영역별 온도를 측정하니, A 영역:200℃, B 영역:209℃, C 영역:210℃, D 영역:205℃, E 영역:182℃와 같이 측정되었고, 허용온도 편차범위를 10℃라고 미리 설정하였다면, 5개 영역의 온도평균은 201.2℃이므로, 평균온도를 기준으로 E 영역에서 온도 편차범위를 벗어나 저온을 형성하므로, 관리자는 상기 콘트롤부(11)를 통해 E 영역을 냉각하는 분사노즐(26)과 연결된 솔레노이드 제어밸브(25)를 덜 개방하여 분사량 및 분사압을 낮추는 개별 제어를 하는 것이다.
이와 같은 구성을 통해 본 발명의 실시예에서는 상기 분무냉각부(30)에서 냉각대상물(70)의 부위별 냉각을 개별 제어하여 균일 냉각을 확보하여 제품 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
다음으로, 도 2 및 도 4를 참고하면 상기 냉각수회수부(33)는 상기 분무냉각부(30)에서 사용된 냉각수를 회수하도록, 상기 분무냉각부(30)와 연결되어 구성될 수 있다. 구체적으로 상기 냉각수회수부(33)는 상기 냉각영역부(38)의 하부에 배치될 수 있으며, 상기 냉각영역부(38)에서 냉각대상물(70)을 냉각하고 배출된 냉각수가 임시로 취합되는 저장탱크 형태로 구현될 수 있다.
그리고 상기 금속회수부(35)는 상기 냉각수회수부(33)에서 회수된 냉각수에 함유된 금속물질을 선별회수하도록, 상기 냉각수회수부(33)와 연결되어 구성될 수 있다. 이러한 금속회수부(35)는 전자석, 영구자석 등 자력을 이용한 필터로 구현될 수 있다. 금속재질로 구현된 냉각대상물(70)을 냉각하다 보면, 냉각수에 금속물질이 일부 함유되어 배출되기도 한다. 이때 상기 금속회수부(35)를 이를 자력을 이용하여 회수하고 재사용하는 것이다. 물론 배출된 냉각수 중에도 금속물질이 제거되므로 냉각수 자체는 1차적으로 여과된 효과를 얻을 수 있다.
다음 상기 여과부(37)는 상기 금속회수부(35)에서 배출되는 냉각수내에 함유된 이물질을 제거하도록, 상기 금속회수부(35)와 연결되어 구성될 수 있다. 이러한 상기 여과부(37)는 이물질 제거용 필터일 수 있다. 이로써 배출된 냉각수는 2차적으로 여과단계를 거쳐 정화되게 된다.
상기 냉각수회수부(33)와 상기 금속회수부(35) 및 상기 여과부(37) 사이에는 솔레노이드 제어밸브(34,36)가 배치될 수 있으며, 관리자는 상기 콘트롤부(11)를 통해 솔레노이드 제어밸브(34,36)를 개폐하여 냉각수의 흐름을 조절할 수 있다.
한편, 상기 폐열회수부(60)는 상기 냉각수회수부(33)에서 배출되는 냉각수에 함유된 폐열을 이용하여 발전을 하도록 제공될 수 있다. 이러한 폐열회수부(60)는 열교환기(61), 증발기(62), 응축기(64), 펌프(63) 및 터빈(65)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 교환기는 상기 냉각수회수부(33) 및 상기 쿨링타워(51), 보다 상세하게는 상기 여과부(37) 및 상기 쿨링타워(51) 사이에 연결되어 배치될 수 있다.
즉 도 5를 참고하면, 폐열을 함유한 냉각수가 상기 열교환기(61)를 통과하면서 폐열을 상기 증발기(62)측으로 전달하게 된다. 상기 증발기(62)로 전달된 폐열은 작동유체를 증발시키는데 사용되고, 작동유체는 펌프(63)에 의해 상기 응축기(64)로 보내지게 된다.
상기 응축기(64)는 작동유체로부터 열을 빼앗아 응축하고 상기 터빈(65)으로 보내게 되고, 상기 터빈(65)에서 작동유체가 단열팽창되며 터빈(65)의 블레이드를 회전시켜 전력을 생산한다. 이러한 전력은 다시 설비 운용전력으로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 폐열회수부(60)는 랭킨사이클일 수 있으며, 랭킨사이클에 대한 일반적인 내용은 기 알려진 사항이므로 생략하도록 한다.
상기 열교환기(61)에서 폐열이 회수되고 냉각된 냉각수는 이제 상기 쿨링타워(51)로 유입되게 된다. 상기 쿨링타워(51)는 상기 열교환기(61)와 연결되고, 상기 컨트롤부와 연동되며 상기 열교환기(61)에서 배출되는 냉각수를 냉각대상물(70)을 냉각하는데에 필요한 적정온도까지 냉각하도록 제공될 수 있다. 이후 냉각된 냉각수는 상기 쿨링타워(51)에 연결되며, 냉각수를 저장하도록 제공되는 냉각수탱크(52)에 저장되게 된다.
이후 상기 콘트롤부(11)에서 솔레노이드 제어밸브(53,21)를 개폐하여 상기 분무냉각부(30)로의 냉각수 유입을 제어할 수 있다. 이때 원활한 흐름을 위해 펌프(54)가 배치될 수 있으며, 이 또한 상기 콘트롤부(11)에 의해 작동여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 구성 및 작동과정을 통해 냉각대상물의 부위별 온도를 측정하고 각 부위별로 개별적으로 냉각수의 분사량, 분사압 등을 조절하며, 사용된 냉각수로부터는 폐열을 회수하여 발전을 하며 동시에 필터링하여 재사용할 수 있도록 하여, 설비 운용 비용절감 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
이상의 사항은 분무담금질 냉각시스템의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
10:분무 담금질 냉각시스템. 11:콘트롤부
12:표시부 22:분사압측정부
23:분사량측정부 24:유량측정계
25:솔레노이드 제어밸브 26:분사노즐
27:분사제어부 30:분무냉각부
31a:회전유닛 31b:고정유닛
32:회전제어부 33:냉각수회수부
35:금속회수부 37:여과부
38:냉각영역부 40:온도측정부
41:온도측정센서 51:쿨링타워
52:냉각수탱크 54:펌프
60:폐열회수부 61:열교환기
62:증발기 63:펌프
64:응축기 65:터빈
70:냉각대상물

Claims (10)

  1. 금속재질의 냉각대상물을 수직축을 기준으로 회전시키고, 냉각수를 냉각대상물의 수직방향을 따라 분사하여 균일하게 냉각되도록 하는 분무냉각부;
    상기 분무냉각부와 연동되고, 상기 분무냉각부의 냉각수 흐름을 제어하는 콘트롤부;
    상기 콘트롤부와 연동되고, 상기 분무냉각부의 작동상태를 사용자에게 표시하는 표시부;
    상기 분무냉각부에서 사용된 냉각수를 회수하도록, 상기 분무냉각부와 연결되는 냉각수회수부; 및
    상기 냉각수회수부에서 회수된 냉각수에 함유된 금속물질을 선별회수하도록, 상기 냉각수회수부와 연결되고 자력을 이용한 필터를 포함하는 금속회수부;를 포함하며,
    상기 분무냉각부는,
    냉각대상물을 수직하게 고정하는 고정유닛 및 상기 고정유닛과 연결되며 냉각대상물을 회전시키도록 제공되는 회전유닛을 포함하는 냉각영역부; 및
    상기 냉각영역부 내부에서 냉각대상물의 수직방향을 따라 소정 거리가 이격되어 배치되는 복수의 온도측정센서와 연동되며, 냉각대상물의 부분별 실시간 온도를 측정하고, 그 정보를 상기 콘트롤부로 송신하는 온도측정부;
    를 포함하는 분무담금질 냉각시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분무냉각부는,
    상기 냉각영역부 내부에서 냉각대상물의 수직방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐과 연동되며, 냉각대상물에 분사되는 기 설정된 시간내 냉각수의 분사량을 측정하고, 그 정보를 상기 콘트롤부로 송신하는 분사량측정부; 및
    상기 냉각영역부 내부에서 냉각대상물의 수직방향을 따라 배치되는 복수의 분사노즐과 연동되며, 냉각대상물의 부위별 분사되는 실시간 냉각수의 분사압을 측정하고, 그 정보를 상기 콘트롤부로 송신하는 분사압측정부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분무담금질 냉각시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분무냉각부는,
    상기 콘트롤부와 연동되고, 냉각대상물의 부위별 온도편차에 대응하여 상기 복수의 분사노즐로 공급되는 냉각수의 분사시간, 분사압 또는 분사량을 개별적으로 제어하도록 제공되는 분사제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분무담금질 냉각시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속회수부에서 배출되는 냉각수내에 함유된 이물질을 제거하도록, 상기 금속회수부와 연결되는 여과부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분무담금질 냉각시스템.
  8. 제1항, 제3항, 제4항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분무냉각부에서 배출되는 냉각수에 함유된 폐열을 이용하여 발전을 하는 폐열회수부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분무담금질 냉각시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폐열회수부는,
    상기 여과부에 연결되며 배치되는 열교환기;
    상기 열교환기로부터 폐열을 흡수하여 작동유체를 가열하는 증발기;
    상기 증발기와 연결된 펌프에 의해 유입되는 작동유체를 응축하는 응축기; 및
    상기 응축기 및 증발기와 연결되고, 응축된 작동유체를 이용하여 발전을 하는 터빈;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분무담금질 냉각시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열교환기와 연결되고, 상기 콘트롤부와 연동되며 상기 열교환기에서 배출되는 냉각수를 냉각대상물을 냉각하는데에 필요한 적정온도까지 냉각하도록 제공되는 쿨링타워; 및
    상기 쿨링타워에 연결되며, 냉각수를 저장하도록 제공되는 냉각수 탱크;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분무담금질 냉각시스템.
KR1020160009530A 2016-01-26 2016-01-26 분무담금질 냉각시스템 KR101752995B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160009530A KR101752995B1 (ko) 2016-01-26 2016-01-26 분무담금질 냉각시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160009530A KR101752995B1 (ko) 2016-01-26 2016-01-26 분무담금질 냉각시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101752995B1 true KR101752995B1 (ko) 2017-06-30

Family

ID=59279545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160009530A KR101752995B1 (ko) 2016-01-26 2016-01-26 분무담금질 냉각시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101752995B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109487057A (zh) * 2018-11-27 2019-03-19 瓦房店冶金轴承集团有限公司 渗碳钢水剂淬火风冷炉
KR20200000316U (ko) 2018-07-30 2020-02-07 두산중공업 주식회사 분무 담금질 장치
CN112226600A (zh) * 2020-09-23 2021-01-15 郑州铁路职业技术学院 一种金属材料生产用冷却装置及冷却方法
CN114506008A (zh) * 2022-01-20 2022-05-17 余姚市赛尔拓塑料五金有限公司 一种倒角膨胀螺栓的制备工艺及水雾控制系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200000316U (ko) 2018-07-30 2020-02-07 두산중공업 주식회사 분무 담금질 장치
CN109487057A (zh) * 2018-11-27 2019-03-19 瓦房店冶金轴承集团有限公司 渗碳钢水剂淬火风冷炉
CN112226600A (zh) * 2020-09-23 2021-01-15 郑州铁路职业技术学院 一种金属材料生产用冷却装置及冷却方法
CN114506008A (zh) * 2022-01-20 2022-05-17 余姚市赛尔拓塑料五金有限公司 一种倒角膨胀螺栓的制备工艺及水雾控制系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101752995B1 (ko) 분무담금질 냉각시스템
CN107354278B (zh) 一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线及其生产工艺
JP6842664B2 (ja) リング圧延用主ロールの冷却方法及びリング圧延体の製造方法
CN103357847A (zh) 一种离心铸造金属型喷雾冷却装置
CN102847732B (zh) 一种大型筒节热轧喷淋冷却方法
CN203556423U (zh) 球磨机水冷装置
CN106180646A (zh) 一种水雾冷却低压铸造铝合金轮毂模具的方法
RU2018137901A (ru) Способ и устройство для очистки металлических заготовок
KR20120044173A (ko) 고로슬래그용 폐열 회수장치
CN105916604A (zh) 用于对金属表面去氧化皮的方法和装置以及用于制造金属半成品的设备
CN102814309B (zh) 一种换热管除垢装置
EP2087150A1 (en) Method and device for the cleaning treatment of metallic strips, drafts and/or draw pieces
CN101920264B (zh) 更换热轧轧辊的冷却方法
CN208594304U (zh) 一种滚筒法渣处理多点喷淋装置
CN215237679U (zh) 一种连铸结晶器分区冷却系统
JP5953565B1 (ja) 冷凍ピンチャック装置および冷凍ピンチャック方法
CN211998904U (zh) 防壁面积灰的废水处理烟道蒸发器
CN108531670A (zh) 一种滚筒法渣处理多点喷淋装置
US20190039124A1 (en) Metal mold for centrifugal casting
US1698623A (en) Rotary casting
CN104084549B (zh) 一种防止连铸过程中圆坯跑偏的方法
CN204342843U (zh) 一种用于辊套的淬火装置
CN205329114U (zh) 一种激光淬火设备
CN104372139B (zh) 对大锥度长母线圆锥表面进行感应淬火的方法
CN202683555U (zh) 一种换热管除垢装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant