KR101782757B1

KR101782757B1 - 선재 냉각 장치 및 선재 냉각 방법

Info

Publication number: KR101782757B1
Application number: KR1020167010420A
Authority: KR
Inventors: 가즈모토 츠카코시
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2017-09-27
Also published as: WO2015064167A1; EP3037185A1; JPWO2015064167A1; CN105658348B; KR20160058918A; EP3037185A4; CN105658348A; EP3037185B1; JP6107966B2; US20160230246A1

Abstract

선재 권취기에 의해 링 형상으로 권취된 선재를 컨베이어 상에서 반송하면서 냉각하는 선재 냉각 장치는, 상기 컨베이어의 폭 방향을 따라 배치되고, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 복수의 분출 노즐과, 상기 복수의 분출 노즐로 이루어지는 분출 노즐 열의 반송 라인 상류 측에 설치되고, 반송되고 있는 상기 선재의 화상을 촬영하는 촬상 장치와, 촬영된 화상으로부터 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보를 추출하는 제어부를 구비한다. 상기 제어부는, 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 당해 정보에 해당하는 특정 부위가 상기 분출 노즐에 도달하는 타이밍에 맞추어, 각 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 유량을 분출 노즐마다 제어한다.

Description

선재 냉각 장치 및 선재 냉각 방법{WIRE ROD COOLING DEVICE AND WIRE ROD COOLING METHOD}

본 발명은 강편의 열간 압연에 의해 형성된 선재를 비동심 링 형상으로 권취한 후, 컨베이어에 의해 반송되는 선재를 조정 냉각하는 선재 냉각 장치 및 선재 냉각 방법에 관한 것이다.

본원은, 2013년 10월 29일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-224279호에 기초하여, 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

강편의 열간 압연에 의해 형성된 선재는, 수냉 수단에 의해 800 내지 900℃ 정도까지 냉각된 후, 레잉 헤드(선재 권취기)에 의해 비동심의 링 형상으로 권취된다. 권취된 비동심 링 형상 선재(이하, 간단히 「링 형상 선재」라고도 함)는 레잉 헤드의 출구 측에 설치된 컨베이어에 의해 반송되고, 반송되고 있는 동안에 냉각 장치에 의해 또한 냉각된다. 수냉 및 권취 후의 냉각은 조정 냉각이라고 불리고, 선재의 조직, 기계적 성질, 표면 성상을 결정하는 중요한 공정으로 되어 있다.

종래의 냉각 장치로서는, 예를 들어 스텔 모어 냉각 장치가 있다. 이 냉각 장치는, 롤러 컨베이어 또는 체인 컨베이어의 하방에 있어서, 컨베이어의 폭 방향(반송 방향에 대하여 평면에서 보아 직교하는 방향. 이하, 간단히 「폭 방향」이라고 함)의 전역에 걸쳐서 슬릿 노즐을 설치하고, 그 슬릿 노즐로부터 링 형상 선재를 향해 냉매를 분사함으로써 링 형상 선재의 냉각을 행한다.

컨베이어에 의해 반송되고 있는 링 형상 선재의 폭 방향에 있어서의 양단부에서는, 선재끼리가 겹쳐져 있는 부분이 많아, 선재가 밀하게 되어 있다(이하, 「폭 방향 밀부」라고도 함). 한편, 링 형상 선재의 폭 방향 중앙부는, 폭 방향 밀부에 비하여 선재가 성기게 되어 있다(이하, 「폭 방향 소부」라고도 함). 양 부위는, 권취 직후에는 동일 온도이나, 폭 방향 밀부는 냉매가 통과하기 어렵기 때문에, 폭 방향으로 균일한 냉매량을 분사하는 조건에서 반송하면서 냉각하는 경우에는, 서서히 반송되고 있는 링 형상 선재의 폭 방향 밀부와 폭 방향 소부와의 사이에 온도 차가 발생한다.

선재 전체의 품질의 균일화를 도모하기 위해서는, 선재 전체의 온도 불균일을 작게 할 필요가 있기 때문에, 링 형상 선재의 냉각 시에 있어서는, 링 형상 선재의 폭 방향의 소밀을 고려한 냉각을 행할 필요가 있다. 이에 대해, 컨베이어의 폭 방향의 전역에 걸쳐서 슬릿 노즐을 설치한 스텔 모어 냉각 장치에서는, 폭 방향 밀부와 폭 방향 소부에 대하여 균일하게 냉매를 분사할 수밖에 없어, 폭 방향 밀부와 폭 방향 소부와의 사이에 온도 차가 발생한 채 냉각이 진행되어 버린다. 이 경우, 선재 전체의 온도 불균일을 작게 할 수는 없다.

링 형상 선재의 폭 방향의 소밀을 고려한 냉각 장치로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 냉각 장치가 있다. 이 냉각 장치는, 슬릿 노즐을 폭 방향의 전역이 아니라, 링 형상 선재의 폭 방향 양단부, 즉, 폭 방향 밀부에만 설치하는 것으로 하고 있다. 이에 의해, 폭 방향 소부에 비하여 온도가 높은 폭 방향 밀부를 집중적으로 냉각할 수 있어, 선재 전체의 온도 불균일을 작게 할 수 있다.

또한, 다른 냉각 장치로서는, 특허문헌 2에 기재된 냉각 장치도 있다. 이 냉각 장치는, 롤러 컨베이어 상에 링 형상 선재를 사행하도록 하는 가이드를 설치하여, 개개의 링 위치를 어긋나게 함으로써 폭 방향 밀부를 형성하는 위치를 바꾸고, 그 결과, 그때까지의 폭 방향 밀부였던 부위의 밀도를 낮게 하는 것이다. 이에 의해, 링 형상 선재의 폭 방향 밀부와 폭 방향 소부의 온도 차가 작아져, 선재 전체의 온도 불균일을 작게 할 수 있다.

그러나, 반송되고 있는 링 형상 선재는, 압연기의 속도 변동이나 레잉 헤드의 권취 속도 변동, 컨베이어 속도 변동 등으로부터 발생하는 속도 차나, 반송 중의 진동 등의 영향을 받아, 링 형상 선재의 각 링의 반송 방향에 있어서의 간격(이하, 「링 피치」라고 함)이나 링 직경이 일정하지 않은 경우가 많다. 이로 인해, 링 형상 선재에는, 폭 방향뿐만 아니라 반송 방향에 있어서도 밀하게 되는 부분과 성기게 되는 부분이 발생해 버린다.

예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 링 피치가 좁은 부분 TD는, 인접하는 링 사이의 거리가 짧아지고, 선재(M)가 밀하게 되어 있다(이하, 「반송 방향 밀부」라고도 함). 한편, 링 피치가 넓은 부분 TS는, 인접하는 링 사이의 거리가 길어지고, 반송 방향 밀부(TD)에 비하여 선재(M)가 성기게 되어 있다(이하, 「반송 방향 소부」라고도 함). 이대로 반송을 계속했을 경우, 반송 방향 밀부는 냉매가 빠져 나가기 어려워 냉각되기 어려운 상태에 있기 때문에, 반송 방향 밀부(TD)의 온도는, 반송 방향 소부(TS)에 비하여 온도가 높아져 간다.

또한, 링 피치가 일정하지 않음으로써, 선재끼리 겹치는 쪽이 불규칙한 것으로 되어 버린다. 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 반송 방향(T)을 따른 직선(L) 상에 있어서는, 선재(M)의 겹치는 쪽에 규칙성이 없는 것을 알 수 있다. 이로 인해, 직선(L) 상의 임의의 점(P)을 통과하는 링 형상 선재(M)의 온도를 측정했을 경우에는, 점(P)에서 측정되는 온도가 시간과 함께 변동하고, 그 온도 변동에 대해서도 규칙성이 없는 상태가 된다. 이러한 현상은, 직선(L) 상 이외의 부분에 있어서도 발생하고 있다. 따라서, 반송 방향(T)으로 소밀이 발생하고 있는 링 형상 선재(M)의 온도는, 복잡하게 분포하고 있는 상태에 있다.

링 형상 선재의 반송 방향의 소밀도 고려한 냉각 장치로서는, 예를 들어 특허문헌 3에 기재된 냉각 장치가 있다. 이 냉각 장치는, 밀도 검출기를 사용하여 폭 방향의 링 형상 선재의 선 밀도(소밀)를 시계열적으로 검출하고, 폭 방향으로 복수의 블록으로 분할된 노즐로부터 분출되는 냉각 기체의 풍량을 시계열적으로 제어한다. 이에 의해, 링 형상 선재의 반송 방향 및 폭 방향의 온도 차를 작게 할 수 있다.

또한, 링 형상 선재의 직접 온도를 측정하는 냉각 장치로서, 예를 들어 특허문헌 4에 기재된 냉각 장치가 있다. 이 냉각 장치는, 주사형 방사 온도계를 사용하여 링 형상 선재의 온도를 반송 방향에 대하여 임의의 방향의 존으로 분할하여 측정하고, 측정된 링 형상 선재 전체의 온도 분포에 따라, 링 형상 선재에 분사하는 냉매의 온도 및 양을 조정한다. 이에 의해, 링 형상 선재의 각 부위에 있어서의 온도 차를 작게 할 수 있다.

일본 특허 공개 제2003-166021호 공보 일본 실용신안 출원 공개 평7-3810호 공보 일본 특허 공개 소62-274030호 공보 일본 특허 공개 제2002-39865호 공보

여기서, 냉각 장치에서 냉각되기 전의 링 형상 선재에 있어서는, 통상 선재가 밀한 부위에서는 온도가 높아지고, 또한 선재가 성긴 부위에서는 온도가 낮아지고 있다. 그러나, 발명자가 예의 검토한 결과, 여러가지의 요인에 의해, 선재가 성기지만 온도가 높은 부위나, 선재가 밀하지만 온도가 낮은 부위도 존재하는 것을 알았다. 즉, 링 형상 선재에 있어서, 소밀과 온도는 반드시 소정의 상관이 있는 것은 아닌 것을 발견했다.

그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 냉각 장치에 있어서는, 링 형상 선재의 폭 방향의 소밀에 대해서는 고려되어 있지만, 반송 방향의 소밀에 대해서는 고려되어 있지 않고, 또한 링 형상 선재의 온도 상태에 따른 냉매량의 조정도 행해지고 있지 않았다. 즉, 복잡하게 분포하고 있는 온도 상태에 대응한 링 형상 선재를 냉각할 수는 없었다.

특허문헌 3에 기재된 냉각 장치에 있어서는, 반송 방향의 소밀에 대하여 고려되어 있지만, 반송되고 있는 링 형상 선재의 온도 측정 수단이 설치되어 있지 않기 때문에, 링 형상 선재의 온도 상태에 따라서 냉매량을 조정할 수 없었다. 이렇게 링 형상 선재의 소밀한 검출 결과에만 기초하여 냉매량을 제어한 경우, 어떤 부위에 있어서 선재의 온도가 상이해도 밀도가 동일하면, 이들 부위에 대한 냉매량은 동일해진다. 이러한 경우, 상이한 온도의 부위를 동일 냉매량으로 냉각하게 되므로, 링 형상 선재를 균일하게 냉각할 수 없다.

특허문헌 4에 기재된 냉각 장치에 있어서는, 링 형상 선재의 온도를 측정하는 주사형 방사 온도계가 설치되어 있지만, 링 형상 선재의 소밀을 검출하는 수단이 설치되어 있지 않아, 링 형상 선재의 소밀 상태에 따라서 냉매량을 조정할 수 없었다. 이렇게 링 형상 선재의 온도 측정 결과에만 기초하여 냉매량을 제어한 경우, 어떤 부위에 있어서 선재의 밀도가 상이해도 온도가 동일하면, 이들 부위에 대한 냉매량은 동일해진다. 그러나, 선재가 밀한 부위는 선재가 성긴 부위에 비하여 온도가 낮아지기 어렵기 때문에, 온도 측정 시에는 동일한 온도이어도, 냉각 시에는 이들 부위의 온도는 상이한 온도가 된다. 이러한 경우, 상이한 온도의 부위를 같은 냉매량으로 냉각하게 되므로, 링 형상 선재를 균일하게 냉각할 수 없다.

또한, 종래의 냉각 장치에서는, 선재에 대한 냉매의 분사를 슬릿 노즐에서 행하고 있기 때문에, 슬릿으로부터 분출되는 냉매가 선재에 대하여 균일하게 접촉하게 되어, 링 형상 선재의 특정 부위를 선택적으로 냉각할 수는 없었다. 또한 냉매는 송풍기에서 보내지고, 그 양은 송풍기 회전 수나 흡입구의 개방도에 의해 제어하고 있었기 때문에, 특정 부위에 신속한 변화에 따른 형으로 냉매량을 제어하는 것은 곤란하였다. 특히 상기한 바와 같이 특허문헌 3에서는 블록마다 냉매량을 제어하나, 특정 부위만을 선택적으로 냉각할 수는 없고, 그 제어는 치밀성이 떨어진 것이 된다. 또한, 특허문헌 4에서는 존마다 냉매량을 제어하나, 존 마다에서는 보다 국소적인 특정 부위만을 선택적으로 냉각할 수는 없고, 그 제어는 역시 치밀성이 떨어진 것이 된다. 이로 인해, 특허문헌 3, 4에 기재된 냉각 장치에서는, 특정 부위의 신속한 변화에 대응하는 것은 곤란하였다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 열간 압연 후에 비동심 링 형상으로 권취되어 반송되고 있는 선재에 발생하는 반송 방향의 소밀을 고려한 냉각을 행하여, 선재 전체의 온도 불균일을 작게 하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 본 발명은 선재 권취기에 의해 링 형상으로 권취된 선재를 컨베이어 상에서 반송하면서 냉각하는 선재 냉각 장치이며, 상기 컨베이어의 폭 방향을 따라 배치되고, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 복수의 분출 노즐과, 상기 복수의 분출 노즐로 이루어지는 분출 노즐 열의 반송 라인 상류 측에 설치되고, 반송되고 있는 상기 선재의 화상을 촬영하는 촬상 장치와, 촬영된 화상으로부터 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보를 추출하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 당해 정보에 해당하는 특정 부위가 상기 분출 노즐에 도달하는 타이밍에 맞추어, 각 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 유량을 분출 노즐마다 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 컨베이어에 의해 반송되고 있는 선재의 화상으로부터 추출되는 선재의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 각 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 유량을 노즐마다 제어할 수 있다. 이로 인해, 반송되고 있는 선재의 특정 부위를 선택적으로 냉각할 수 있고, 당해 특정 부위의 신속한 변화에 따라서 냉매량을 제어할 수 있다. 즉, 종래의 냉각 장치에서는 실현할 수 없었던, 냉매량의 치밀한 제어가 가능하게 된다. 게다가, 선재의 소밀 정보 및 온도 정보의 양쪽에 기초하여 냉매의 유량이 제어되므로, 선재가 촘촘하여 온도가 높은 부위나, 선재가 듬성듬성하여 온도가 낮은 부위는 물론, 종래는 적절한 제어를 할 수 없었던, 선재가 듬성듬성하나 온도가 높은 부위나, 선재가 촘촘하나 온도가 낮은 부위에 대해서도, 냉매의 유량을 적절하게 제어할 수 있다. 이에 의해, 반송되고 있는 선재의 온도 차를 작게 하는 냉각을 행할 수 있어, 선재 전체의 온도 불균일을 작게 할 수 있다. 그 결과, 선재 전체의 품질을 균일화할 수 있다.

상기 분출 노즐로부터 분출되는 냉매에는 압력이 가해지고 있어도 된다. 또한, 상기 분출 노즐로부터의 냉매의 분출을 차단하는 차단 밸브가 설치되어 있어도 된다.

상기 분출 노즐 열이 반송 라인을 따라 복수 설치되어 있어도 된다. 이 경우, 상기 촬상 장치가 반송 라인을 따라 복수 설치되고, 각 촬상 장치 사이에 상기 분출 노즐 열이 설치되어 있어도 된다. 또한, 각 분출 노즐 열의 분출 노즐끼리가 반송 라인을 따른 직선 상에 있어서 서로 존재하는 일이 없도록 각 분출 노즐이 설치되어 있어도 된다. 또한, 상기 분출 노즐과는 별도로, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 슬릿 노즐이 설치되어 있어도 된다.

상기 컨베이어가 롤러 컨베이어이며, 상기 롤러 컨베이어의 일부가 복수의 디스크를 갖는 디스크 롤러로 구성되고, 각 디스크 사이에 상기 분출 노즐이 설치되어 있어도 된다. 또한, 상기 분출 노즐 열이 상기 롤러 컨베이어의 롤러 사이에 설치되어 있어도 된다. 또한, 상기 롤러 컨베이어의 롤러 중, 상기 분출 노즐 열이 설치되어 있지 않은 롤러 사이에, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 슬릿 노즐이 설치되어 있어도 된다.

또한, 다른 관점에 의한 본 발명은 선재 권취기에 의해 링 형상으로 권취된 선재를 컨베이어 상에서 냉각하는 선재 냉각 장치를 사용한 선재 냉각 방법이며, 상기 컨베이어의 폭 방향을 따라 배치된, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 복수의 분출 노즐로 이루어지는 분출 노즐 열의 반송 라인 상류 측에 있어서, 반송되고 있는 상기 선재의 화상을 촬영하고, 촬영된 화상으로부터 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보를 추출한 후, 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 당해 정보에 해당하는 특정 부위가 상기 분출 노즐에 도달하는 타이밍에 맞추어, 각 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 유량을 분출 노즐마다 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 분출 노즐로부터 분출되는 냉매에는 압력이 가해지고 있어도 된다. 또한, 상기 분출 노즐로부터의 냉매의 분출을 차단하는 차단 밸브가 설치되고, 상기 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 제어는, 상기 차단 밸브를 개폐 제어함으로써 행해지도록 해도 된다.

상기 분출 노즐 열을 반송 라인을 따라 복수 설치하고, 각 분출 노즐로부터 냉매를 분출하는 것으로 해도 된다. 이 경우, 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 제1 분출 노즐 열에 있는 각 분출 노즐로부터 상기 선재를 향해 냉매를 분출한 후, 냉각된 상기 선재의 화상을 다시 촬영하고, 촬영된 화상에 기초하여 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보를 갱신하고, 그 후, 상기 갱신된 정보에 기초하여, 당해 정보에 해당하는 특정 부위가 상기 분출 노즐에 도달하는 타이밍에 맞추어, 제2 분출 노즐 열에 있는 각 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 유량을 제어해도 된다. 또한, 각 분출 노즐 열의 분출 노즐끼리가 반송 라인을 따른 직선 상에 있어서 서로 존재하는 일이 없도록 각 분출 노즐을 설치하고, 각 분출 노즐로부터 상기 선재를 향해 냉매를 분출하는 것으로 해도 된다. 또한, 상기 분출 노즐과는 별도로, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 슬릿 노즐을 설치하고, 상기 슬릿 노즐로부터 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 것으로 해도 된다.

상기 컨베이어는, 롤러 컨베이어이며, 상기 롤러 컨베이어의 일부를 복수의 디스크를 갖는 디스크 롤러로 구성하고, 각 디스크 사이에 상기 분출 노즐을 설치하고, 각 분출 노즐로부터 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 것으로 해도 된다. 또한, 상기 분출 노즐 열을 상기 롤러 컨베이어의 롤러 사이에 설치하고, 각 분출 노즐로부터 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 것으로 해도 된다. 또한, 상기 롤러 컨베이어의 롤러 중, 상기 분출 노즐 열이 설치되어 있지 않은 롤러 사이에, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 슬릿 노즐을 설치하고, 상기 복수의 분출 노즐과 상기 슬릿 노즐로부터 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 것으로 해도 된다.

반송되어 있고 비동심 링 형상 선재의 소밀과 온도의 양쪽을 고려한 냉각을 행할 수 있고, 선재 전체의 온도 불균일을 작게 하여 균일한 냉각을 할 수 있다. 그 결과, 조정 냉각에 의해 부여되는 기계적 성질이나 표면 성상을 종래의 것보다 균일화할 수 있고, 이들 불량에 의한 수율 저하나 불량 해소를 위하여 다음 공정 이후에서 행하여진 적이 있는 추가적인 열처리를 생략할 수 있다.

도 1은 링 형상 선재의 개략 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 선재 냉각 장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 선재 냉각 장치의 개략 평면도이다.
도 4는 도 3 중의 A-A 단면도이다.
도 5는 각 분출 노즐의 온/오프 제어의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 6은 분출 노즐 열을 복수 설치한 경우의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 7은 분출 노즐 열을 복수 설치한 경우의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 8은 분출 노즐 열을 복수 설치한 경우의 노즐 구성을 나타내는 개략 측면도이다.
도 9는 분출 노즐 열을 복수 설치한 경우의 다른 노즐 구성을 나타내는 개략 측면도이다.
도 10은 분출 노즐 열을 복수 설치한 경우에 있어서의 서모 카메라의 배치 예를 나타내는 개략 측면도이다.
도 11은 분출 노즐 열을 복수 설치한 경우에 있어서의 서모 카메라의 배치 예를 나타내는 개략 측면도이다.
도 12는 롤러 사이에 분출 노즐을 설치한 경우의 개략 평면도이다.
도 13은 각 분출 노즐에 유량 조절 밸브를 설치한 경우의 A-A 단면도이다.
도 14는 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 제어 플로우의 일례를 나타낸다.
도 15는 소밀 정보 및 온도 정보에 관한 냉매량의 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 레잉 헤드(2)(선재 권취기)로부터 권취된 비동심의 링 형상 선재(M)를 냉각하는 선재 냉각 장치(1)에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 레잉 헤드(2)의 출구 측에 설치된 롤러 컨베이어(3)에 의한 링 형상 선재(M)의 반송 속도는 일정해지고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 링 형상 선재(M)를 냉각하는 냉매로서 압축 공기를 사용한다. 종래 기술로서의 스텔 모어 냉각의 냉매로서는 송풍기에 의해 송풍된 공기를 사용한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 선재 냉각 장치(1)는 롤러 컨베이어(3)의 각 롤러(3a) 사이에 슬릿 노즐(4)을 구비하고 있다. 각 슬릿 노즐(4)은 노즐 선단의 슬릿(도시 생략)이 상방을 향하도록 배치되어 있다. 각 슬릿 노즐(4)은 예를 들어 중공의 원관의 상면에 원형 단면 형상의 개구부가 형성된 노즐이며, 당해 각 슬릿 노즐(4)로부터는 일정 유량의 공기가 분출되고, 분출된 공기가 롤러 컨베이어(3) 상의 링 형상 선재(M)에 접촉함으로써, 링 형상 선재(M)가 냉각된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 슬릿 노즐(4)에는, 몇 가지 종류가 있고, 롤러(3a) 사이의 폭 방향(W)의 전역에 걸쳐서 설치된 슬릿 노즐(4a), 롤러(3a) 사이의 폭 방향(W)의 양단부에 설치된 슬릿 노즐(4b), (4c)이 있다. 또한, 폭 방향 양단부에 설치된 슬릿 노즐(4b), (4c)의 폭 방향 길이는 서로 상이하다. 폭 방향 전역에 걸쳐서 설치된 슬릿 노즐(4a)은 링 형상 선재(M)의 폭 방향 밀부(WD)와 폭 방향 소부(WS)를 균일하게 냉각하고, 폭 방향(W)의 양단부에 설치된 슬릿 노즐(4b), (4c)은, 링 형상 선재(M)의 폭 방향 밀부(WD)만을 집중적으로 냉각한다. 이러한 복수 종류의 슬릿 노즐(4)을 설치함으로써, 링 형상 선재(M)의 폭 방향(W)에 있어서의 소밀을 고려한 냉각을 행할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 롤러 컨베이어(3)를 구성하는 롤러(3a)에는, 기본적으로 원통 형상 부재가 사용되어 있지만, 1개의 롤러(3a)는 복수의 원판 형상의 디스크(5)를 폭 방향(W)을 따라 설치된 회전축(6)에 설치함으로써 구성되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 이 롤러(3a)를 「디스크 롤러(7)」라고 호칭하는 경우도 있다.

도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 디스크 롤러(7)의 각 디스크(5), (5) 사이에는, 반송되고 있는 링 형상 선재(M)를 향하여 압축 공기를 분출하는 분출 노즐(8)이 설치되어 있다. 각 분출 노즐(8)은 폭 방향(W)을 따라 일직선 상에 배치되어 있다(이하, 폭 방향(W)으로 배치된 복수의 분출 노즐(8)의 열을 「분출 노즐 열(9)」이라고 함). 또한, 각 분출 노즐(8)은 헤더 관(10)에 접속되어 있고, 헤더 관(10)은 압축 공기 공급로(11)를 개재하여 컴프레서(12)에 접속되어 있다. 또한, 각 분출 노즐(8)에는, 압축 공기의 분출을 차단하는 차단 밸브(13)가 설치되어 있다. 또한, 각 분출 노즐(8)은 관을 절단한 것이어도 되고, 노즐 칩을 사용한 것이어도 된다. 또한, 후술하는 링 형상 선재(M)의 특정 부위(S)를 확실하게 냉각할 수 있도록, 각 분출 노즐(8)은 분출한 압축 공기가 선재에 접촉하는 위치에 있어서 압축 공기의 확산이 예를 들어 선재 직경에 가까운 5mm 내지 20mm가 되도록 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 각 분출 노즐(8)은 특정 부위(S)마다 압축 공기를 개별 제어하는 것이 가능하게 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 분출 노즐 열(9)의 반송 라인 상류 측에는, 롤러 컨베이어 상의 링 형상 선재(M)를 촬영하는 촬상 장치로서의 서모 카메라(14)가 설치되어 있다. 서모 카메라(14)는 링 형상 선재(M)의 전체 폭 및 반송 방향(T)의 소정의 범위를 촬영한다. 소정의 범위란, 후술하는 링 형상 선재(M)의 소밀 상태 및 온도 상태를 식별 가능한 화상을 촬영할 수 있는 범위를 말한다. 또한, 서모 카메라(14)는 반송되고 있는 링 형상 선재(M)의 온도에 의한 악영향을 받지 않는 정도의 높이에 설치되어 있다.

또한, 도 2, 도 4에 도시한 바와 같이, 선재 냉각 장치(1)는 각 분출 노즐(8)의 차단 밸브(13)나 컴프레서(12)의 동작을 제어하는 제어부(15)를 구비하고 있다. 제어부(15)는 서모 카메라(14)에 의해 촬영된 링 형상 선재의 화상으로부터 온도가 높은 부위(고온부)와 고온부에 대하여 비교적 온도가 낮은 부위(저온부) 및 선재가 촘촘한 부위와 듬성듬성한 부위를 식별하는 기능을 갖고 있다. 또한, 제어부(15)는 링 형상 선재(M)의 소밀 정보나 온도 정보에 기초하여, 링 형상 선재(M)의 냉각이 필요한 부위를 특정하고, 특정된 부위를 향하여 냉매를 분출시키는 것이 가능한 분출 노즐(8)을 분출 노즐 열(9)로부터 선택하는 기능을 갖고 있다. 또한, 화상의 촬영 위치와 선택된 분출 노즐(8)의 위치 및 롤러 컨베이어 속도에 기초하여, 링 형상 선재(M)의 특정 부위(S)가 선택된 분출 노즐(8)의 상방을 통과하는 타이밍을 산출하는 기능도 갖고 있다.

선재 냉각 장치(1)는 이상과 같이 구성되어 있다. 이어서, 선재 냉각 장치(1)를 사용한 링 형상 선재(M)의 냉각 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 레잉 헤드(2)에 의해 권취된 링 형상 선재(M)가 각 롤러(3a) 사이의 슬릿 노즐(4)에서 냉각되면서 반송된다. 그리고, 서모 카메라(14)의 촬영 범위(A)에 들어간 링 형상 선재(M)의 화상이 촬영된다.

촬영된 화상은, 제어부(15)에 의해, 링 형상 선재(M)의 온도가 허용 온도 상한보다 높은 부위(고온부)와 허용 온도 상한보다 낮은 부위(저온부) 및 선재(M)가 촘촘한 부위(밀부)와 듬성듬성한 부위(소부)가 식별된다. 그리고, 링 형상 선재(M)의 소밀 정보나 온도 정보에 기초하여, 소정의 판정 기준에 따라서 링 형상 선재(M)의 어느 부위를 냉각할지 특정된다. 본 실시 형태에서는, 링 형상 선재(M)의 밀부 또한 고온부 및 소부이어도 고온부를 냉각 대상으로 하고, 밀부 또한 저온부와, 소부 또한 저온부는 냉각 대상으로 하지 않는 것을 판정 기준으로 하고 있다. 허용 온도 상한은, 반송 라인의 길이나 위치, 슬릿 노즐(4)의 설치 위치나 냉각 능력, 분출 노즐 열(9)의 설치 위치나 냉각 능력 등에 따라서 적절히 정해진다.

또한, 「밀부」란, 예를 들어 선재가 2개 이상 겹쳐 있는 부위나, 인접하는 링 사이의 거리가 짧은 부위를 가리킨다. 이때, 링 형상 선재(M)의 폭 방향 밀부(WD)이어도 링간 거리가 길면 「밀부」가 되지 않는 경우가 있는 한편, 폭 방향 소부(WS)이어도 링간 거리가 짧으면 「밀부」가 되는 경우도 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 폭 방향(W)에 있어서의 소밀뿐만 아니라, 반송 방향(T)에 있어서의 소밀도 고려하여 링 형상 선재(M)의 소밀을 식별하고 있다.

그리고, 분출 노즐 열(9) 중에서 냉각 대상으로서 특정된 부위(이하, 「특정 부위(S)」라고 함)를 냉각하는 것이 가능한 분출 노즐(8)이 선택된다. 계속해서, 화상의 촬영 위치와 선택된 분출 노즐(8)의 위치 및 반송 속도에 기초하여, 특정 부위(S)가 선택된 분출 노즐(8)의 상방을 통과하는 타이밍이 산출된다.

이하, 도 5를 참조하면서, 각 분출 노즐(8)의 개폐 동작에 대하여 설명한다. 또한, 도 5는 링 형상 선재(M)에 대한 각 분출 노즐(8)의 개폐 동작을 설명하기 위한 개략 평면도이며, 각 분출 노즐(8)은 실제로는 도 2에 도시한 바와 같이 링 형상 선재(M)의 하방에 위치하는 것인데, 도 5에 있어서는 노즐의 개폐 상태의 시인성을 높이기 위하여 링 형상 선재(M)의 상방에 각 분출 노즐(8)이 위치하는 도시 방법을 채용하고 있다. 또한, 도 5에 도시하는 특정 부위(S)는, 복수 존재하는 특정 부위의 일부를 도시한 것이다.

도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 링 형상 선재(M)의 하류 단이 분출 노즐 열(9)을 통과해도, 특정 부위(S)가 통과하고 있는 것이 아니기 때문에, 각 분출 노즐(8)의 차단 밸브(13)(도 4)는 폐쇄되어 있다. 즉, 각 분출 노즐(8)로부터 압축 공기는 분출되어 있지 않다. 또한, 도 5의 (a)에 나타내는 분출 노즐 열(9)을 통과하고 있는 선재(M)는 소부이며, 당해 부위의 냉각은 각 롤러(3a) 사이에 설치된 슬릿 노즐(4)에 의해 행해진다.

계속해서, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 링 형상 선재(M)가 또한 반송 라인의 하류에 반송되고, 링 형상 선재(M)의 특정 부위(S)가 분출 노즐 열(9)에 도달한다. 이 타이밍에 맞추도록 하여, 분출 노즐 열(9) 중에서 선택된 분출 노즐(8)의 차단 밸브(13)(도 4)가 열리고, 특정 부위(S)를 향하여 압축 공기가 분출된다.

도 5의 (b)에 있어서 선택된 분출 노즐(8)은 링 형상 선재(M)의 폭 방향 밀부(WD)에 대응하는 개소의 것인데, 도 5의 (b)의 하부에 있는 일부의 분출 노즐(8a)은 폐쇄되어 있다. 당해 부위는, 선재끼리가 겹쳐져 있지 않고 또한 링 피치가 넓어지고 있는 부위, 즉, 소부이다. 또한, 당해 부위의 냉각은, 슬릿 노즐(4)에 의해 행해진다.

그 후, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 링 형상 선재(M)가 또한 반송 라인의 하류로 반송되고, 분출 노즐 열(9)을 통과하는 특정 부위(S)의 위치가 바뀜으로써, 각 분출 노즐(8)의 개폐 상태도 변경된다. 이에 의해, 분출 노즐 열(9)을 통과하는 특정 부위(S)만이 선택적으로 냉각된다. 이러한 분출 노즐(8)의 개폐 동작이 반송되는 링 형상 선재 모두에 대하여 행해짐으로써, 링 형상 선재(M)의 냉각이 종료한다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 서모 카메라(14)에 의해 얻어진 링 형상 선재(M)의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 각 분출 노즐(8)의 개폐를 제어할 수 있다. 이에 의해, 링 형상 선재(M)의 특정 부위(S)를 선택적으로 냉각할 수 있고, 냉각이 필요한 부위만을 냉각할 수 있다. 게다가, 링 형상 선재(M)를 냉각하는 냉매로서는 압력이 가해진 압축 공기가 사용되고, 또한 당해 압축 공기의 제어에는 차단 밸브(13)가 사용되므로, 분출 노즐(8)로부터의 압축 공기의 분출과 정지를 신속히 제어할 수 있어, 특정 부위(S)의 신속한 변화에 따라서 냉매량을 치밀하게 제어하는 것이 가능해진다. 이로 인해, 선재 전체의 온도 불균일을 작게 할 수 있다. 그 결과, 선재 전체의 품질을 균일화할 수 있고, 나아가서는 품질 불량부 제거에 소비되는 비용의 삭감이나 품질 등급 격하에 의한 판매 저하를 회피할 수 있다.

이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 선재(M)를 냉각하는 냉매로서 공기를 사용했지만, 냉매의 종류는 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 단시간의 냉매의 분사로 냉각 효과를 높이기 위해서, 기체와 액체를 혼합하여 미스트 형상으로 한 냉매를 각 분출 노즐(8)로부터 분출시켜도 된다. 또한, 미리 냉각한 냉매를 사용해도 된다. 또한, 어느 쪽의 냉매를 사용하는 경우에도, 상기한 바와 같이 분출 노즐(8)로부터의 분출과 정지를 신속히 제어하기 위해서, 냉매에는 압력이 가해지고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 링 형상 선재(M)의 화상을 촬영하는 촬상 장치로서, 서모 카메라(14)를 사용했지만, 촬상 장치는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 비디오 카메라를 사용해도 된다. 이 경우, 촬영한 화상을 흑백 화상으로 변환시키면, 링 형상 선재(M)의 고온부가 화상 중의 휘도가 높은 부분으로서 표시되는 한편, 저온부가 화상 중의 휘도가 낮은 부분으로서 표시되기 때문에, 링 형상 선재(M)의 소밀 정보 및 온도 정보를 추출할 수 있다. 또한, 촬상 장치는, 동화상을 촬영하는 장치에 한정되지 않고, 정지 화상을 촬영하는 장치이어도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서의 「화상」이란, 동화상 및 정지 화상을 포함한다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 링 형상 선재(M)의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 각 분출 노즐(8)로부터 분출되는 냉매의 유량을 제어했지만, 각 분출 노즐(8)의 제어에 더하여 슬릿 노즐(4)로부터 분출되는 냉매의 유량을 제어해도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 링 형상 선재(M)의 하방으로부터 냉매를 분사하도록 각 분출 노즐(8)을 설치했지만, 링 형상 선재(M)의 상방으로부터 냉매를 분사하도록 분출 노즐(8)을 설치해도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 링 형상 선재(M)를 반송하는 컨베이어로서, 롤러 컨베이어(3)를 사용했지만, 예를 들어 체인 컨베이어를 사용해도 된다. 링 형상 선재(M)에 대하여 냉매가 분사되도록 각 분출 노즐(8)을 설치할 수 있으면, 컨베이어의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 롤러 컨베이어(3)의 폭 방향(W)을 따라 각 분출 노즐(8)을 일직선 상에 설치하는 것으로 했으나, 링 형상 선재(M)의 폭 방향(W)에 있어서의 부위의 냉각을 각 분출 노즐(8)에서 분담하여 행할 수 있도록, 각 분출 노즐(8)을 폭 방향(W)을 따라 설치하고 있으면, 엄밀하게 일직선 상에 설치할 필요는 없다. 단, 일직선 상에 설치한 쪽이, 각 분출 노즐(8)의 냉매 분출 타이밍 등의 제어를 용이하게 행할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 롤러 컨베이어(3)를 구성하는 롤러(3a) 1개를 디스크 롤러(7)로 하고, 각 디스크(5), (5) 사이에 복수의 분출 노즐(8)을 설치함으로써 1개의 분출 노즐 열(9)을 구성했지만, 분출 노즐 열(9)의 수는 1개로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 간격을 두고 복수의 분출 노즐 열(9)을 설치해도 된다. 분출 노즐 열(9)을 설치하면 설치할 수록, 반송 라인의 보다 많은 장소에서 링 형상 선재(M)의 온도에 따른 냉각을 행할 수 있기 때문에, 선재 전체의 온도 불균일을 보다 작게 할 수 있다.

또한, 분출 노즐 열(9)을 복수 설치하는 경우에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 각 분출 노즐 열(9)의 분출 노즐끼리가 반송 방향(T)을 따른 직선(L) 상에 있어서 서로 존재하는 일이 없도록 각 분출 노즐(8)을 설치해도 된다. 예를 들어, 도 7에 나타내는 반송 방향(T)을 따른 직선(L) 상에 있어서는, 상류 측 분출 노즐 열(16)의 분출 노즐(8)이 설치되고, 하류 측 분출 노즐 열(17)의 분출 노즐(8)은 설치되어 있지 않다. 이렇게 분출 노즐(8)을 배치함으로써, 상류 측 분출 노즐 열(16)의 분출 노즐 사이에 링 형상 선재(M)의 특정 부위(S)가 존재하는 경우에, 하류 측 분출 노즐 열(17)의 분출 노즐(8)에서 당해 특정 부위(S)를 냉각할 수 있다. 즉, 각 분출 노즐 열(9)에 있어서의 냉각 불가능 범위를 서로 커버할 수 있기 때문에, 링 형상 선재(M)의 특정 부위(S)를 확실하게 냉각할 수 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 복수의 분출 노즐 열(9)을 인접하도록 설치하는 경우에는, 도 8에 도시한 바와 같이, 분출 노즐(8)에 접속하는 헤더 관(10)을 분출 노즐 열(9)마다 설치하여 각 헤더 관(10)과 각 분출 노즐(8)을 각각 접속하면 된다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 1개의 헤더 관(10)으로부터 갈라져 나오게 하여 각 분출 노즐 열(9)의 분출 노즐(8)에 접속해도 된다.

또한, 분출 노즐 열(9)을 복수 설치하는 경우, 링 형상 선재(M)를 촬영하는 촬상 장치(14)의 수는, 분출 노즐 열(9)의 수와 동일 수이어도 되고, 분출 노즐 열(9)의 수보다 적어도 된다. 촬상 장치(14)와 분출 노즐 열(9)의 수가 동일 수인 경우에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 각 분출 노즐 열(9)의 상류 측에 각각 촬상 장치(14)를 설치하면 된다. 이 경우, 상류 측 분출 노즐 열(16)(제1 분출 노즐 열)에서 냉각된 링 형상 선재(M)의 화상을 하류 측의 촬상 장치(14)에서 다시 촬영하고, 링 형상 선재(M)의 소밀 정보 및 온도 정보를 갱신할 수 있다. 그리고, 갱신된 링 형상 선재(M)의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 하류 측 분출 노즐 열(17)(제2 분출 노즐 열)에서 링 형상 선재(M)를 냉각할 수 있다. 이와 같이, 갱신된 정보에 기초하여 각 분출 노즐(8)의 냉매 유량을 제어함으로써, 선재 전체의 온도 불균일을 보다 작게 할 수 있다.

한편, 촬상 장치(14)의 수가 분출 노즐 열(9)의 수보다도 적은 경우에는, 도 11에 도시한 바와 같이, 분출 노즐 열(9)마다 촬상 장치(14)를 설치할 수는 없다. 단, 이 경우에도, 어느 1개의 촬상 장치(14)로부터 얻어진 링 형상 선재(M)의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여 각 분출 노즐(8)의 냉매 분출 상태를 제어할 수 있다. 도 11에 도시하는 예에서는, 촬상 장치(14)로부터 얻어진 링 형상 선재(M)의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 링 형상 선재(M)가 하류 측 분출 노즐 열(17)에 도달한 시점의 온도 상태가 예측되고, 그 예측된 온도 상태에 기초하여 하류 측 분출 노즐 열(17)의 각 분출 노즐(8)이 제어된다.

또한, 각 분출 노즐(8)은 도 12에 도시한 바와 같이, 롤러 컨베이어(3)의 각 롤러(3a) 사이에 설치해도 된다. 종래의 선재 냉각 장치에 설치된 슬릿 노즐(4) 대신에 각 분출 노즐(8)을 설치함으로써, 링 형상 선재(M)의 소밀 상태 및 온도 상태에 따른 냉각을 행하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 선재 전체의 온도 불균일을 작게 할 수 있다. 또한, 각 롤러(3a) 사이에 설치하는 분출 노즐 열(9)이 많아지면, 선재 전체의 온도 불균일을 보다 작게 하는 것이 가능하게 된다. 모든 슬릿 노즐(4) 대신에 분출 노즐(8)을 설치해도 되지만, 종래의 선재 냉각 장치에 조합하는 형으로 분출 노즐(8)을 설치한 쪽이 설비 투자 등의 비용을 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 각 분출 노즐(8)에 차단 밸브(13)를 설치하고, 각 분출 노즐(8)의 냉매 분출을 온/오프 제어하는 것으로 했지만, 도 13에 도시한 바와 같이, 각 분출 노즐(8)에 유량 조절 밸브(18)를 설치하고, 각 분출 노즐(8)로부터 분출되는 냉매를 유량 제어해도 된다. 즉, 서모 카메라(14)에 의해 얻어진 링 형상 선재(M)의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 각 분출 노즐(8)의 유량을 제어함으로써, 링 형상 선재(M)의 특정 부위(S)를 선택적으로 냉각할 수 있다. 또한, 유량 조절 밸브(18)의 하류 측에 압력계(도시 생략)나 속도계(도시 생략)를 설치해도 된다. 이에 의해, 각 분출 노즐(8)의 압력-유량 특성이나, 노즐 단면적과 유속과의 관계로부터 냉매의 유량을 산출할 수 있다. 그리고, 산출된 유량이 원하는 설정값과 차가 있는 경우에는 유량 조절 밸브(18)의 개방도를 조정하도록 제어해도 된다. 또한, 냉매의 온도 측정 수단을 설치하고, 냉매의 온도에 따라 냉매의 유량을 제어하도록 해도 된다.

또한, 분출 노즐(8)로부터의 냉매의 제어 방법은, 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 링 형상 선재(M)의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초한 제어라면, 여러가지의 제어 방법을 취할 수 있다. 도 14는, 분출 노즐(8)로부터의 냉매의 제어 플로우의 일례를 나타낸다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 서모 카메라(14)의 촬영 범위(A)에 들어간 링 형상 선재(M)의 화상이 촬영된다(도 14의 스텝 S1). 촬상된 화상은 제어부(15)로 출력되고, 당해 제어부(15)에 있어서, 링 형상 선재(M)의 소밀 정보(D) 및 온도 정보(T)를 취득한다(도 14의 스텝 S2). 또한, 이들 스텝 S1, S2는, 상기 실시 형태와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

한편, 냉매량의 기준이 되는 소밀 기준 Ds와 온도 기준 Ts를 미리 설정해 둔다(도 14의 스텝 S3). 이들 소밀 기준 Ds와 온도 기준 Ts는, 예를 들어 링 형상 선재(M)의 품질(강도), 굵기, 합금 성분, 반송 속도 등에 기초하여 설정된다.

계속해서, 스텝 S2에서 취득된 소밀 정보(D) 및 온도 정보(T)와, 스텝 S3에서 취득된 소밀 기준 Ds와 온도 기준 Ts에 기초하여, 분출 노즐(8)로부터 분출되는 냉매의 유량이 산출된다. 구체적인 냉매의 유량 산출 방법은, 후술한다. 또한, 분출 노즐 열(9) 중에서 특정 부위(S)를 냉각하는 것이 가능한 분출 노즐(8)이 선택되고, 화상의 촬영 위치와 선택된 분출 노즐(8)의 위치 및 반송 속도에 기초하여, 분출 노즐(8)로부터 냉매를 분출하는 타이밍이 산출된다(도 14의 스텝 S4).

이 스텝 S4에 있어서의 냉매량의 산출 방법은, 다양한 방법을 취할 수 있다. 예를 들어 스텝 S2에서 취득된 소밀 정보(D) 및 온도 정보(T)를, 스텝 S3에서 취득된 소밀 기준 Ds와 온도 기준 Ts에 기초하여 보정하고, 선형 계획법을 사용하여 냉매량을 산출해도 된다. 구체적으로는, 도 15에 나타낸 바와 같이 소밀 정보(D) 및 온도 정보(T)에 대한 냉매량의 그래프를 미리 구해 둔다. 그리고, 당해 그래프에 대하여 보정 후의 소밀 정보(D) 및 온도 정보(T)를 적용시켜, 냉매량을 도출한다. 또한, 도 15에 있어서의 냉매량은, 각 분출 노즐(8)로부터 분출되는 냉매의 유량이어도 되고, 예를 들어 분출 노즐 열(9)이 복수 설치되어 있는 경우에는, 당해 분출 노즐 열(9)의 수이어도 된다.

또는, 예를 들어 도 15에 도시한 그래프가 미리 스텝 S3에서 취득된 소밀 기준 Ds와 온도 기준 Ts를 고려한 그래프인 경우, 당해 그래프에 대하여 스텝 S2에서 취득된 소밀 정보(D) 및 온도 정보(T)를 직접 적용시켜, 냉매량을 도출해도 된다.

그 후, 스텝 S4에서 산출된 냉매량과 분출 타이밍에 기초하여, 차단 밸브(13)와 유량 조절 밸브(18)가 제어되고, 적절한 타이밍에서 적절한 유량의 냉매가 분출 노즐(8)로부터 특정 부위(S)로 분출된다. 이렇게 해서, 링 형상 선재(M)의 냉각이 행해진다.

본 실시 형태와 같이, 링 형상 선재(M)의 소밀 정보(D) 및 온도 정보(T)의 양쪽에 기초하여, 분출 노즐(8)로부터 분출되는 냉매의 유량을 제어하는 경우, 예를 들어 특허문헌 3, 4 등에 기재된 종래의 방법에 있어서의 제어 로직과 완전히 다른 제어 로직을 조립할 필요가 있다. 따라서, 이 냉매의 유량 제어 방법은, 종래의 제어 방법을 간단히 조합한 것은 아니다.

그리고, 링 형상 선재(M)의 소밀 정보(D) 및 온도 정보(T) 양쪽에 기초하여 냉매의 유량이 제어되므로, 링 형상 선재(M)가 촘촘하여 온도가 높은 부위나, 링 형상 선재(M)가 듬성듬성하여 온도가 낮은 부위는 물론, 종래는 적절한 제어를 할 수 없었던, 링 형상 선재(M)가 듬성듬성한데 온도가 높은 부위나, 링 형상 선재(M)가 촘촘한데 온도가 낮은 부위에 대해서도, 냉매의 유량을 적절하게 제어할 수 있다.

게다가, 상기 실시 형태와 동일한 효과를 향수할 수 있고, 즉 링 형상 선재(M)의 특정 부위를 선택적으로 냉각할 수 있어, 특정 부위(S)의 신속한 변화에 따라서 냉매량을 치밀하게 제어하는 것이 가능해진다. 그렇게 하면, 예를 들어 링 형상 선재(M)가 겹친 부위나 밀착된 부위와 같은 국소적으로 냉각 속도가 낮은 부위, 즉 국소적으로 강도가 저하될 가능성이 있는 부위에 대해서도, 적절하게 냉매를 분사할 수 있다. 그 결과, 선재 전체의 온도 불균일을 작게 할 수 있어, 선재 전체의 품질을 균일화할 수 있다.

본 발명은 레잉 헤드에 의해 권취된 선재의 냉각에 적용할 수 있다.

1 : 선재 냉각 장치
2 : 레잉 헤드(선재 권취기)
3 : 롤러 컨베이어
3a : 롤러
4 : 슬릿 노즐
4a : 슬릿 노즐
4b : 슬릿 노즐
4c : 슬릿 노즐
5 : 디스크
6 : 회전축
7 : 디스크 롤러
8 : 분출 노즐
9 : 분출 노즐 열
10 : 헤더 관
11 : 압축 공기 공급로
12 : 컴프레서
13 : 차단 밸브
14 : 서모 카메라(촬상 장치)
15 : 제어부
16 : 상류 측 분출 노즐 열
17 : 하류 측 분출 노즐 열
18 : 유량 조절 밸브
A : 촬영 범위
P : 임의의 점
S : 특정 부위
T : 반송 방향
TD : 반송 방향 밀부
TS : 반송 방향 소부
M : 선재
W : 폭 방향
WD : 폭 방향 밀부
WS : 폭 방향 소부
L : 반송 방향을 따른 직선

Claims

선재 권취기에 의해 링 형상으로 권취된 선재를 컨베이어 상에서 반송하면서 냉각하는 선재 냉각 장치이며,
상기 컨베이어의 폭 방향을 따라 배치되고, 상기 선재를 향해 냉매를 분출하는 복수의 분출 노즐과,
상기 복수의 분출 노즐로 이루어지는 분출 노즐 열의 반송 라인 상류 측에 설치되고, 반송되고 있는 상기 선재의 화상을 촬영하는 촬상 장치와,
촬영된 화상으로부터 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보를 추출하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 당해 정보에 해당하는 특정 부위가 상기 분출 노즐에 도달하는 타이밍에 맞추어, 각 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 유량을 분출 노즐마다 제어하도록 구성되어 있는, 선재 냉각 장치.
제1항에 있어서, 상기 분출 노즐로부터 분출되는 냉매에는 압력이 가해지고 있는, 선재 냉각 장치.
제2항에 있어서, 상기 분출 노즐로부터의 냉매의 분출을 차단하는 차단 밸브가 설치되어 있는, 선재 냉각 장치.
제3항에 있어서, 상기 분출 노즐 열이 반송 라인을 따라 복수 설치되어 있는, 선재 냉각 장치.
제4항에 있어서, 상기 촬상 장치가 반송 라인을 따라 복수 설치되고,
각 촬상 장치 사이에 상기 분출 노즐 열이 설치되어 있는, 선재 냉각 장치.
제4항에 있어서, 각 분출 노즐 열의 분출 노즐끼리가 반송 라인을 따른 직선 상에 있어서 서로 존재하는 일이 없도록 각 분출 노즐이 설치되어 있는, 선재 냉각 장치.
제3항에 있어서, 상기 분출 노즐과는 별도로, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 슬릿 노즐이 설치되어 있는, 선재 냉각 장치.
제3항에 있어서, 상기 컨베이어는, 롤러 컨베이어이며,
상기 롤러 컨베이어의 일부가 복수의 디스크를 갖는 디스크 롤러로 구성되고,
각 디스크 사이에 상기 분출 노즐이 설치되어 있는, 선재 냉각 장치.
제3항에 있어서, 상기 컨베이어는, 롤러 컨베이어이며,
상기 분출 노즐 열이 상기 롤러 컨베이어의 롤러 사이에 설치되어 있는, 선재 냉각 장치.
제9항에 있어서, 상기 롤러 컨베이어의 롤러 사이 중, 상기 분출 노즐 열이 설치되어 있지 않은 롤러 사이에, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 슬릿 노즐이 설치되어 있는, 선재 냉각 장치.
선재 권취기에 의해 링 형상으로 권취된 선재를 컨베이어 상에서 반송하면서 냉각하는 선재 냉각 방법이며,
상기 컨베이어의 폭 방향을 따라 배치되고, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 복수의 분출 노즐과, 상기 복수의 분출 노즐로 이루어지는 분출 노즐 열의 반송 라인 상류 측에 설치되고, 반송되고 있는 상기 선재의 화상을 촬영하는 촬상 장치를 구비한 선재 냉각 장치를 사용하여,
반송되고 있는 상기 선재의 화상을 상기 촬상 장치로 촬영하고,
촬영된 화상으로부터 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보를 추출하고,
상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 당해 정보에 해당하는 특정 부위가 상기 분출 노즐에 도달하는 타이밍에 맞추어, 각 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 유량을 분출 노즐마다 제어하고,
상기 제어된 유량의 냉매를 각 분출 노즐로부터 분출하여 상기 선재를 냉각하는, 선재 냉각 방법.
제11항에 있어서, 상기 분출 노즐로부터 분출되는 냉매에는 압력이 가해지고 있는, 선재 냉각 방법.
제12항에 있어서, 상기 분출 노즐로부터의 냉매의 분출을 차단하는 차단 밸브가 설치되고,
상기 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 제어는, 상기 차단 밸브를 개폐 제어함으로써 행해지는, 선재 냉각 방법.
제13항에 있어서, 상기 분출 노즐 열을 반송 라인을 따라 복수 설치하고, 각 분출 노즐로부터 냉매를 분출하는, 선재 냉각 방법.
제14항에 있어서, 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보에 기초하여, 제1 분출 노즐 열에 있는 각 분출 노즐로부터 상기 선재를 향하여 냉매를 분출한 후,
냉각된 상기 선재의 화상을 다시 촬영하고, 촬영된 화상에 기초하여 상기 선재의 소밀 정보 및 온도 정보를 갱신하고,
그 후, 상기 갱신된 정보에 기초하여, 당해 정보에 해당하는 특정 부위가 상기 분출 노즐에 도달하는 타이밍에 맞추어, 제2 분출 노즐 열에 있는 각 분출 노즐로부터 분출되는 냉매의 유량을 제어하는, 선재 냉각 방법.
제14항에 있어서, 각 분출 노즐 열의 분출 노즐끼리가 반송 라인을 따른 직선 상에 있어서 서로 존재하는 일이 없도록 각 분출 노즐을 설치하고, 각 분출 노즐로부터 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는, 선재 냉각 방법.
제13항에 있어서, 상기 분출 노즐과는 별도로, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 슬릿 노즐을 설치하고, 상기 슬릿 노즐로부터 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는, 선재 냉각 방법.
제13항에 있어서, 상기 컨베이어는, 롤러 컨베이어이며, 상기 롤러 컨베이어의 일부를 복수의 디스크를 갖는 디스크 롤러로 구성하고, 각 디스크 사이에 상기 분출 노즐을 설치하고, 각 분출 노즐로부터 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는, 선재 냉각 방법.
제13항에 있어서, 상기 컨베이어는, 롤러 컨베이어이며, 상기 분출 노즐 열을 상기 롤러 컨베이어의 롤러 사이에 설치하고, 각 분출 노즐로부터 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는, 선재 냉각 방법.
제19항에 있어서, 상기 롤러 컨베이어의 롤러 사이 중, 상기 분출 노즐 열이 설치되어 있지 않은 롤러 사이에, 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는 슬릿 노즐을 설치하고, 상기 복수의 분출 노즐과 상기 슬릿 노즐로부터 상기 선재를 향하여 냉매를 분출하는, 선재 냉각 방법.