KR101758559B1 - 선재 냉각 가이드 장치 및 이를 포함하는 압연설비 - Google Patents

선재 냉각 가이드 장치 및 이를 포함하는 압연설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선재 냉각 가이드 장치 및 이를 포함하는 압연설비에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선재 냉각 가이드 장치는 서로 협력하여 적어도 선택적으로 선재를 포위하는 제1커버와 제2커버;와, 상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 연결되어 상기 제1커버와 상기 제2커버를 선택적으로 서로 접촉 또는 분리시키는 이동수단; 및 상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 구비되어 상기 선재에 열을 가하는 히팅수단;을 포함하되, 상기 제1커버 및 상기 제2커버는, 서로 접촉시 유입홀과 배출홀로 제공되면서, 상기 선재가 통과하는 배출반홀을 각각 포함하고, 모서리에 요철부를 구비하며, 상기 유입홀 및 상기 배출홀은, 상기 선재의 외주로부터 일정거리 이격되게 제공되며, 상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 관통되게 구비되는 환기홀; 및 상기 환기홀에 삽입되는 차단마개;를 더 포함하고, 상기 차단마개가 상기 환기홀에서 이탈될 시에 상기 제1커버 및 상기 제2커버의 내부가 외부와 연통될 수 있다.

Description

선재 냉각 가이드 장치 및 이를 포함하는 압연설비{Apparatus for cooling of wire-rod and Rolling facilities having the same}
본 발명은 선재 냉각 가이드 장치 및 이를 포함하는 압연설비에 관한 것이다.
일반적인 선재 압연공정은 먼저, 빌렛(billet)을 가열로에 장입하고, 압연 가능한 온도인 900℃~1200 ℃로 가열한다. 그리고, 조압연, 중간 조압연, 중간 사상압연, 사상압연 및 최종 압연(사이징 압연, RSM) 등의 일련의 공정을 수행하게 된다.
이렇게 압연되어 직경이 대략 5.5mm~50mm의 범위에 있는 선재는 권취공정을 통해 권취되면서 최종 제품으로 생산된다.
구체적으로, 도 1에서 보이듯이, 선재(1)는 사상압연기(10)를 지나며 사상압연 공정(FM,Finishing Mill)을 거친 이후에, 내부에 냉각노즐(미도시)을 구비하는 냉각박스(20)를 통과하며 냉각되면서 최종압연기(30)로 인입되어 최종압연 공정(RSM, Reducing & Sizing Mill)을 거치게 된다.
선재(1)를 냉각하는 냉각박스(20)는 사상압연기(10)와 최종압연기(30) 사이에 복수개가 구비되며, 상호 일정 간격 이격되게 배치된다. 그리고, 상기 냉각박스(20)는 고정대(21)와 고정볼트(22)에 의해 선재 이송라인 상에 고정될 수 있다.
그런데, 이와 같은 냉각박스(20)의 이격구간에서 선재(1)는 외부에 노출되어 외부공기와 접촉하게 된다. 그러면, 선재(1)의 표면온도가 급격히 하락하면서 선재(1)의 내부온도와 편차를 갖게 된다.
이러한 경우, 선재 내부 조직이 균일하지 못하게 되어 추후 공정을 거치면서 치수편차, 터짐, 겹침 등의 불량을 유발하게 된다. 따라서, 사상압연 공정과 최종압연 공정 사이에서 선재(1)의 표면온도와 내부온도 편차를 저감하고, 선재(1)의 균일한 냉각을 수행하는 것은 매우 중요한 문제이다.
본 발명은 선재의 균일한 냉각을 실시하고, 압연 제품의 품질을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 선재의 표면온도와 내부온도 편차를 저감하고, 이로 인한 불량 발생을 억제하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 사상압연 공정과 최종압연 공정 구간에서 선재의 온도를 안정적이게 하고, 이로써 공정의 효율성을 증대시키는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 선재 냉각 가이드 장치 및 이를 포함하는 압연설비에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선재 냉각 가이드 장치는 서로 협력하여 적어도 선택적으로 선재를 포위하는 제1커버와 제2커버;와, 상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 연결되어 상기 제1커버와 상기 제2커버를 선택적으로 서로 접촉 또는 분리시키는 이동수단; 및 상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 구비되어 상기 선재에 열을 가하는 히팅수단;을 포함하되, 상기 제1커버 및 상기 제2커버는, 서로 접촉시 유입홀과 배출홀로 제공되면서, 상기 선재가 통과하는 배출반홀을 각각 포함하고, 모서리에 요철부를 구비하며, 상기 유입홀 및 상기 배출홀은, 상기 선재의 외주로부터 일정거리 이격되게 제공되며, 상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 관통되게 구비되는 환기홀; 및 상기 환기홀에 삽입되는 차단마개;를 더 포함하고, 상기 차단마개가 상기 환기홀에서 이탈될 시에 상기 제1커버 및 상기 제2커버의 내부가 외부와 연통될 수 있다.
바람직하게, 상기 히팅수단에 전기적으로 연결되어 상기 히팅수단의 발열온도를 제어하는 제어수단;을 더 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 히팅수단은, 상기 선재의 이송방향으로 상기 유입홀과 상기 배출홀 사이 구간에 구비되는 열선;을 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 이동수단은, 상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 이동되는 대상에 고정되는 프레임부재; 및 몸체가 고정되고, 로드가 상기 프레임부재에 연결되는 실린더부재;를 포함할 수 있다.
한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 아래와 같은 압연설비를 제공한다. 본 발명은 이송되는 선재를 압연하고, 냉각하는 압연설비로서, 상기 선재의 이송경로에 배치되는 사상압연기;와, 상기 선재의 이송방향으로 상기 사상압연기에 후행되게 배치되는 최종압연기;와, 상기 사상압연기와 상기 최종압연기 사이에 배치되어 상기 선재를 냉각하는 냉각유닛; 및 상기 냉각유닛과 상기 선재의 외주를 둘러싸게 배치되는 상기의 선재 냉각 가이드 장치;를 포함할 수 있다.
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본 발명에 따르면 선재의 표면온도와 내부온도 편차를 저감할 수 있고, 선재의 균일한 냉각작업을 수행할 수 있다.
또한, 압연 제품의 품질이 향상되고, 공정의 효율성이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 통상의 압연공정의 일부를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선재 냉각 가이드 장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선재 냉각 가이드 장치의 작동상태도이다.
도 4는 도 2의 I-I'이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선재 냉각 가이드 장치의 제2커버를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선재 냉각 가이드 장치를 포함하는 압연설비의 개념도이다.
본 발명의 실시예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시예에서 동일한 작용을 하는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선재 냉각 가이드 장치(100)가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 선재 냉각 가이드 장치는 사상압연기와 최종압연기 사이 구간에 설치되어, 선재(1)의 표면과 내부의 온도편차를 저감하면서 선재의 냉각을 수행하도록 돕는 역할을 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 선재 냉각 가이드 장치는 이송되는 선재(1)의 외주를 둘러싸는 제1커버(110)와, 상기 제1커버에 접촉되어 선재(1)의 외주를 둘러싸는 제2커버(120)와, 상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 연결되어 상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나를 이동시킴으로써, 상기 제1커버와 상기 제2커버를 접촉 해제시키는 이동수단(130)과, 상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 구비되어 상기 선재(1)에 열을 가하여 선재(1) 표면의 온도 손실을 방지하는 히팅수단(140) 및 상기 히팅수단(140)에 전기적으로 연결되어, 상기 히팅수단의 발열온도를 제어하는 제어수단(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1커버(110)는 선재(1)의 하부에 배치되어 바닥에 고정될 수 있고, 제2커버(120)는 상기 제1커버(110)와 맞물리게 구비되어 선재(1)의 상부에 배치될 수 있다.
이때, 제1커버(110)와 제2커버(120)의 접촉에 의하여 상기 제1커버(110) 및 상기 제2커버(120)의 내부에는 일정 공간이 형성되고, 상기 공간으로는 선재(1)가 이송되며, 상기 공간은 제1커버(110) 및 제2커버(120)에 의해 외부와 차단된다.
다만, 제1커버(110)와 제2커버(120)가 완전히 접촉되어 있는 상태에서 선재(1)가 이송될 수 있도록, 상기 제1커버(110)와 제2커버(120)는 모서리에 요철부를 구비할 수 있다.
구체적으로, 사상압연기(도 1의 10)를 지난 선재(1)가 제1커버(110) 및 제2커버(120)로 유입될 수 있도록 상기 제1커버(110) 및 상기 제2커버(120)는 각각 유입반홀(111)을 포함한다.
그리고, 상기 유입반홀(111)은 서로 마주보게 구비되어, 제1커버(110) 및 제2커버(120)가 접촉되면 하나의 원형 유입홀(미도시)을 이루게 된다.
또한, 제1커버(110) 및 제2커버(120)의 내부 공간을 통과한 선재(1)가 배출되어 최종압연기(도 1의 30)로 유입될 수 있도록, 상기 제1커버(110) 및 상기 제2커버(120)는 각각 모서리에 배출반홀(121)을 포함한다.
그리고, 상기 배출반홀(121)은 제1커버(110) 및 제2커버(120)가 접촉되면 하나의 원형 배출홀(122)을 형성하게 된다. 이에 따라, 제1커버(110) 및 제2커버(120)가 접촉되어 있어도 선재(1)는 원활하게 이송될 수 있게 된다.
바람직하게, 상기 유입홀과 상기 배출홀은 선재(1)의 외주로부터 일정거리 이격되게 구비될 수 있다. 즉, 상기 유입홀과 상기 배출홀의 직경은 통과되는 선재(1)의 직경보다 큰 값을 가지도록 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 유입홀과 상기 배출홀의 직경과 통과되는 선재(1)의 직경의 차이값은 10mm이상 20mm이하의 범위에 있을 수 있다.
이와 같이 구비되는 유입홀 및 배출홀에 의하면 이송 중 진동에 의하여 흔들릴 수 있는 선재(1)가 유입홀 및 배출홀을 통과하면서 다시 한번 위치 정렬할 수 있게 되는 효과가 있다.
다만, 유입홀 및 배출홀의 직경이 통과되는 선재의 직경과 동일하면 선재의 표면이 긁히거나, 상기 선재가 제1커버(110) 및 제2커버(120)로부터 원활하게 이동할 수 없게 되므로, 적어도 10mm의 차이값을 가지는 것이 바람직하다.
사상압연 공정을 거친 선재(1)는 최종압연 공정으로 가는 구간에서 소정온도로 냉각되지만, 외부공기와 접촉할 경우 표면 온도 손실이 크게 된다. 따라서, 선재(1) 표면이 일정 온도를 유지할 수 있도록, 히팅수단(140)을 통해 선재(1)에 열을 가할 수 있다.
바람직하게, 상기 히팅수단(140)은 제2커버(120)에 설치되는 열선(141)으로 구비될 수 있다. 그리고, 상기 열선(141)은 선재(1)의 이송방향으로 연속되게 구비될 수 있다. 다만, 이는 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
한편, 도 3 및 도 4에서 보이듯이, 제2커버(120)는 제1커버(110)에 대하여 이동할 수 있게 구비된다. 즉, 상기 제2커버(120)는 제1커버(110)에 대해 접촉 또는 이격될 수 있게 구비된다. 이때, 제1커버(110) 및 제2커버(120)의 접촉이 해제되고 상호 이격되면 내부 공간에 있는 선재(1)와, 냉각박스(20)와, 고정대(21) 및 고정볼트(22)는 외부공기와 접촉될 수 있다.
바람직하게, 상기 냉각박스(20)는 도 4에서 보이듯이, 분리형으로 구비되어 선재(1)의 외주를 감싸게 배치될 수 있고, 선재(1)가 통과하는 냉각박스 배출홀(23)을 포함하며, 고정대(21)에 고정볼트(22)에 의해 고정될 수 있다.
그리고, 상기 냉각박스(20)의 내부에는 선재(1)의 외주에 냉각유체를 분사하는 냉각노즐(미도시)이 구비될 수 있다.
한편, 제1커버(110)와 제2커버(120) 간의 이격거리는 이동수단(130)에 의해 조절할 수 있다.
상기 이동수단(130)은 상기 제1커버(110) 및 상기 제2커버(120) 중 이동되는 대상에 고정되는 프레임부재(132) 및 몸체(131a)가 바닥면에 고정되고, 로드(131b)가 상기 프레임부재(132)에 연결되는 실린더부재(131)를 포함할 수 있다. 실린더부재(131)는 유압, 공압 등을 매개로 이동할 수 있으며, 이는 본 발명에 의해 한정되지는 않는다.
따라서, 사용자는 실린더부재(131)에 공급되는 유압, 공압 등을 제어하여 로드(131b)의 길이를 제어함으로써, 제2커버(120)가 제1커버(110)로부터 이격되는 거리를 조절할 수 있다.
그리고, 상기 제1커버(110) 및 상기 제2커버(120) 간의 이격되는 거리를 조절하여 외부공기가 상기 제1커버(110) 및 상기 제2커버(120)의 내부 공간으로 유입되는 양을 조절할 수 있으며, 이는 상기 제1커버(110) 및 상기 제2커버(120)의 내부 공간의 온도를 제어하는데에 도움이 될 수 있다.
바람직하게, 제1커버(110) 및 제2커버(120)의 내부 공간의 온도를 제어하기 위하여 도 5에서 보이듯이, 제2커버(120)에는 환기홀(113)이 구비될 수 있다. 환기홀(113)은 상기 제2커버(120)를 관통되어 구비되며, 필요에 따라 선택적으로 개폐될 수 있도록, 차단마개(114)가 설치된다.
차단마개(114)는 제2커버(120)의 상부에 구비되는 환기홀(113)에 대응되게 구비되며, 차단마개(114)와, 제2커버(120)에 구비되는 결합홈(114a)을 동시에 관통하는 결합부재(115)에 의해 고정될 수 있다.
그리고, 평소에는 환기홀(113)을 막아 차단하고 있다가, 결합부재(115)를 분리함으로써 환기홀(113)로부터 이탈될 수 있다. 따라서, 작업자는 상기 차단마개(114)의 개폐 여부를 통해 외부공기가 제2커버(120) 내부로 유입되는 것을 제어할 수 있으며, 이를 통해서도 제1커버(110) 및 제2커버(120)의 내부 공간의 온도를 제어할 수 있다.
이때, 환기홀(113)은 제1커버(110)에 구비될 수도 있으며, 그 개수는 본 발명에 의해 한정되지 않으며 작업자 및 작업환경에 의하여 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
이와 같은 방법에 따라, 이송되는 선재(1)가 열간 압연되는 온도에 맞게 제1커버(110) 및 제2커버(120) 내부 공간의 온도를 제어할 수 있고, 선재(1)의 특성에 맞게 냉각 온도를 제어할 수 있다.
한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 도 6에서 보이는 압연설비(500)를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 이송되는 선재를 압연하고, 냉각하는 압연설비(500)로서, 선재(1)의 이송경로에 배치되는 사상압연기(200)와, 상기 선재(1)의 이송방향으로 상기 사상압연기(200)에 후행되게 배치되는 최종압연기(300)와, 상기 사상압연기(200)와 상기 최종압연기(300) 사이에 배치되어 상기 선재(1)를 냉각하는 냉각유닛 및 상기 냉각유닛과 상기 선재(1)의 외주를 둘러싸게 배치되는 상기의 선재 냉각 가이드 장치(100)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각유닛은 선재(1)의 외주를 둘러싸는 냉각박스(도 4의 20)와, 상기 냉각박스를 지지하는 고정대(도 4의 21)와, 고정볼트(도 4의 22) 및 상기 냉각박스의 내부에 구비되어 선재에 냉각유체를 공급하는 냉각노즐(미도시)을 포함할 수 있다.
그리고, 제1커버(110) 및 제2커버(120)는 선재(1)와 상기 냉각유닛의 외주를 동시에 감싸도록 배치될 수 있고, 이에 따라, 상기 선재(1)와 상기 냉각유닛은 제1커버(110) 및 제2커버(120)의 내부공간에 수용되며, 외부공기와 접촉 차단된다.
따라서, 선재(1)가 외부공기와 접촉됨으로써 필요 이상의 열이 손실되는 것을 방지할 수 있어 선재(1)의 표면온도가 내부온도에 비해 현저히 낮아지는 현상을 방지할 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면 압연공정 특히, 사상압연과 최종압연 사이의 구간에서 선재(1)의 냉각효율을 향상시킬 수 있고, 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1 : 선재 20 : 냉각박스
21 : 고정대 22 : 고정볼트
110 : 제1커버 111 : 유입반홀
113 : 환기홀 114 : 차단마개
120 : 제2커버 121 : 배출반홀
122 : 배출홀 130 : 이동수단
131 : 실린더부재 132 : 프레임부재
140 : 히팅수단 141 : 열선
150 : 제어수단 200 : 사상압연기
300 : 최종압연기 500 : 압연설비

Claims (8)

  1. 서로 협력하여 적어도 선택적으로 선재를 포위하는 제1커버와 제2커버;
    상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 연결되어 상기 제1커버와 상기 제2커버를 선택적으로 서로 접촉 또는 분리시키는 이동수단; 및
    상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 구비되어 상기 선재에 열을 가하는 히팅수단;을 포함하되,
    상기 제1커버 및 상기 제2커버는,
    서로 접촉시 유입홀과 배출홀로 제공되면서, 상기 선재가 통과하는 배출반홀을 각각 포함하고, 모서리에 요철부를 구비하며,
    상기 유입홀 및 상기 배출홀은,
    상기 선재의 외주로부터 일정거리 이격되게 제공되며,
    상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 적어도 하나에 관통되게 구비되는 환기홀; 및
    상기 환기홀에 삽입되는 차단마개;를 더 포함하고,
    상기 차단마개가 상기 환기홀에서 이탈될 시에 상기 제1커버 및 상기 제2커버의 내부가 외부와 연통되는 선재 냉각 가이드 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히팅수단에 전기적으로 연결되어 상기 히팅수단의 발열온도를 제어하는 제어수단;
    을 더 포함하는 선재 냉각 가이드 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히팅수단은,
    상기 선재의 이송방향으로 상기 유입홀과 상기 배출홀 사이 구간에 구비되는 열선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선재 냉각 가이드 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 이동수단은,
    상기 제1커버 및 상기 제2커버 중 이동되는 대상에 고정되는 프레임부재; 및
    몸체가 고정되고, 로드가 상기 프레임부재에 연결되는 실린더부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선재 냉각 가이드 장치.
  7. 삭제
  8. 이송되는 선재를 압연하고, 냉각하는 압연설비로서,
    상기 선재의 이송경로에 배치되는 사상압연기;
    상기 선재의 이송방향으로 상기 사상압연기에 후행되게 배치되는 최종압연기;
    상기 사상압연기와 상기 최종압연기 사이에 배치되어 상기 선재를 냉각하는 냉각유닛; 및
    상기 냉각유닛과 상기 선재의 외주를 둘러싸게 배치되는 상기 제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 선재 냉각 가이드 장치;
    를 포함하는 압연설비.
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