KR101819386B1 - 금속소재냉각장치 - Google Patents

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KR101819386B1
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Abstract

본 발명은 금속소재의 표면에 냉각매체를 분사하는 분사냉각부; 및, 상기 분사냉각부에 연계되고, 금속소재의 폭에 따라 상기 분사냉각부에서 분사되는 냉각매체의 분사각도를 조절하는 분사각 조절부;를 포함하고, 상기 분사각 조절부는, 냉각매체의 분사각도가 조절되도록 냉각매체가 이동하는 유로의 적어도 일부가 가변되는 분사노즐판; 및, 상기 분사노즐판을 구동시켜 냉각매체가 이동하는 유로를 가변시키는 구동부재;를 구비하고, 상기 분사노즐판은, 상기 분사냉각부의 전면 중앙영역에 설치되어, 냉각매체를 전면방향으로 분사시키는 중앙노즐판; 및, 상기 중앙노즐판의 양측면에 배치되며, 이송되는 금속소재를 향한 냉각매체의 폭방향 분사각도를 조절하도록, 상기 구동부재에 의해 구동되는 복수 개의 적층판부재가 다단으로 적층되는 적층노즐판;을 구비하는 금속소재 냉각장치를 제공한다.

Description

금속소재냉각장치{APPARATUS FOR COOLING METAL MATERIALS}
본 발명은 다양한 규격의 금속소재를 효과적으로 냉각시키고, 금속소재의 진동을 저감시킬 수 있는 금속소재 냉각장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.
도 1은 일반적인 강판의 도금라인을 나타낸 개략도이고, 도 2는 강판에 종래기술에 따른 도금강판 냉각장치에 의해 냉각매체가 분사되는 것을 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 페이오프 릴(Pay Off Reel)에서 풀린 강판(냉연강판)(1)은 용접기와 루퍼를 거쳐 열처리된 후, 스나우트와 도금조(2)의 싱크롤(4)과 안정화롤(5)들을 통과하면서 용융금속 예를 들어, 용융아연(3)이 강판(1)의 표면에 부착되고, 도금조 상의 가스와이핑설비(6)('에어 나이프'라고도 함)에서 고압의 가스(불활성 가스 또는 에어)를 분사하여 강판(1)의 도금두께를 제어한다.
그리고, 도금된 강판(1)은 제진설비(7)과 냉각설비(8) 및 이송롤(9)들을 거쳐, 진행되면서 도금이 이루어지는데, 제진설비는 가스 와이핑 영역을 통과하는 강판(1)의 진동을 억제시켜 도금두께 제어를 균일하게 한다.
여기에서, 상기 냉각설비(8)는 통상 수직 이송되는 강판(1)의 양측에 제공되므로 냉각타워(cooling tower)라고도 한다.
이와 같은 도금강판의 냉각설비(8)는, 수직 이송되는 고온의 도금강판 표면에 부착된 액상의 아연 도금층을 응고시키고, 이송롤(9)의 직전까지는 강판(1)의 온도를 300℃ 이하로 급냉시켜 이후 강판(1)의 이송이나 후공정을 원활하게 진행되도록 하는 중요한 설비이다.
이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 냉각설비는 수직 이송되는 강판(1)의 양측으로 마주하는 분사챔버(12)에 일정 배턴으로 제공된 분사노즐(13)이 형성된다.
그런데, 상기 분사노즐(13)의 배열폭은 적어도 도금 생산되는 강판(1)의 최대폭(L1) 보다는 크게 고정된다. 따라서, 도금이 진행되는 강판(1)의 폭(L1)이 분사노즐을 통한 냉각매체 분사폭(L2)보다 작은 경우, 강판(1)이 없는 A영역에서는 고압으로 분사된 냉각매체들이 충돌하게 됨으로써 와류가 증폭하게 된다.
결국, 이와 같은 와류증폭은 수직 이송되는 강판(1)의 양측 에지에서의 에지부 진동을 증폭하게 된다.
특히, 강판(1) 중 폭이 큰 중/광폭재의 경우는, 수직 분사되는 공기의 충돌압 폭이 크고, 상측과 하측에서 분사 공기의 상호 충돌에 의한 강한 와류유동 발생이 강판(1)의 양측 에지에서의 진동이 협폭재에 비해 크게 증가될 수 있는 문제점이 있다.
이와 같은 강판(1)의 진동증가는 도금라인에서 여러 문제를 초래하는 원인이 되는데, 진동을 저감시키기 위한 스테빌라이징롤(5)이나 이송롤(9)에 가해지는 장력이 증가하여 롤들의 마모가 증가하게 되는 것은 물론, 냉각성능도 저하시키고, 진동에 의해 강판(1)의 도금속도를 높이는 것이 어렵게 됨에 따라, 생산성이 저하되는 문제들이 발생한다.
그리고, 도시된 바와 같이 폭이 좁은 도금강판 생산시, 강판(1) 폭 방향의 냉각범위를 벗어난 부분에서도 과다하게 냉각매체가 분사됨으로써, 송풍기의 과부하는 물론, 냉각효율이 오히려 저하되는 한계점이 있다. 이는 생산성 저하의 다양한 원인으로 작용하고 있다.
따라서, 강판진동의 저감, 냉각성능 증대 및, 라인 스피드(Line speed)를 향상시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 강판냉각장치의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명의 종래기술로는 실용신안공보 제1989-0002975호(열간압연강판의 무주수 선단부 냉각장치, 출원일:1998년 12월 24일, 출원인: 주식회사 포스코 )가 있다.
본 발명은 일 측면으로서, 냉각매체의 분사각도를 가변시켜 냉각매체의 분사폭을 조절함으로써, 금속소재의 냉각성능이 증대되고, 금속소재의 진동을 감소시킬 수 있는 금속소재 냉각장치를 제공하고자한다.
금속소재진동의 저감, 냉각성능 증대 및, 라인 스피드(Line speed)를 향상시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 금속소재 냉각장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 금속소재의 표면에 냉각매체를 분사하는 분사냉각부; 및, 상기 분사냉각부에 연계되고, 금속소재의 폭에 따라 상기 분사냉각부에서 분사되는 냉각매체의 분사각도를 조절하는 분사각 조절부;를 포함하고, 상기 분사각 조절부는, 냉각매체의 분사각도가 조절되도록 냉각매체가 이동하는 유로의 적어도 일부가 가변되는 분사노즐판; 및, 상기 분사노즐판을 구동시켜 냉각매체가 이동하는 유로를 가변시키는 구동부재;를 구비하고, 상기 분사노즐판은, 상기 분사냉각부의 전면 중앙영역에 설치되어, 냉각매체를 전면방향으로 분사시키는 중앙노즐판; 및, 상기 중앙노즐판의 양측면에 배치되며, 이송되는 금속소재를 향한 냉각매체의 폭방향 분사각도를 조절하도록, 상기 구동부재에 의해 구동되는 복수 개의 적층판부재가 다단으로 적층되는 적층노즐판;을 구비하는 금속소재 냉각장치를 제공한다.
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바람직하게, 적층노즐판은, 동일한 위치에 분사홀이 형성된 복수 개의 적층판부재가 다단으로 적층되고, 적층된 복수 개의 적층판부재의 분사홀이 상호 연통되면서 복수 개의 냉각매체의 유로를 형성하고, 인접한 상기 적층판부재가 상호 슬라이드되고, 상기 분사홀의 위치가 조절되면서 냉각매체의 유로가 가변될 수 있다.
바람직하게, 적층노즐판은, 상기 복수 개의 유로는 상기 중앙노즐판에서 멀어질수록 외측방향으로 분사각도가 커질 수 있다.
바람직하게, 적층판부재는, 냉각매체의 유로를 형성하는 복수 개의 분사홀이 이격 형성된 적층판본체; 상기 적층판본체에 일측에 돌출되는 걸림쇠와, 상기 걸림쇠가 삽입된 상태에서 슬라이드 되도록 고정되는 슬라이드홀 중 적어도 어느 하나가 형성된 슬라이드부재;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 적층판부재의 슬라이드홀의 길이는 상기 분사냉각부에서 금속소재 방향으로 갈수록 상대적으로 길어질 수 있다.
바람직하게, 적층노즐판은, 상기 분사냉각부 또는 상기 중앙노즐판에 고정되는 제1 적층판부재; 상기 제1 적층판부재에 적층되면서 연결되고, 슬라이드되면서 냉각매체가 이동하는 유로를 가변시키는 복수 개의 제2 적층판부재; 및, 상기 제2 적층판부재에 적층되고, 상기 구동부재에 연계되어 설치되는 제3 적층판부재;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 제2 적층판부재는, 냉각매체의 유로를 형성하는 복수 개의 분사홀이 이격 형성된 적층판본체; 적층되는 상기 적층판본체의 일측에서 돌출 형성되는 걸림쇠; 상기 걸림쇠가 삽입된 상태에서 슬라이드 되도록 고정되는 슬라이드홀;을 구비하고, 상기 제1 적층판부재 및, 상기 제3 적층판부재는, 상기 적층판본체에 형성되는 상기 걸림쇠 및, 상기 슬라이드홀 중 적어도 어느 하나를 구비할 수 있다.
바람직하게, 분사냉각부는, 냉각매체가 공급되는 유체공급라인이 연결되는 메인챔버; 상기 메인챔버의 전면에 구비되고, 금속소재의 이송방향에 따라 다단으로 설치되는 분사챔버; 및, 상기 분사챔버의 전면에 형성되고, 상기 분사노즐판과 연계되도록 냉각매체가 분사되는 분사라인이 형성된 노즐판부재;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 분사냉각부는, 상기 분사챔버의 전면에 설치되는 복수 개의 적층판부재를 슬라이드 가능하게 지지하는 가이드레일;을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 분사냉각부에 금속소재의 이송방향에 따라 다단으로 복수 개의 분사챔버가 설치되는 경우, 상기 분사노즐판은, 상기 복수 개의 분사챔버에 대응되게 복수 개가 설치될 수 있다.
바람직하게, 분사각 조절부는, 다단으로 적층되는 복수 개의 적층판부재의 분사홀의 위치가 일치되면서 금속소재의 전면 방향으로 냉각매체를 분사하는 협폭재 분사모드; 다단으로 적층되는 복수 개의 적층판부재의 분사홀이 연통되는 범위내에서 최대한 펼쳐지면서 냉각매체를 설정된 각도로 분사하는 광폭재 분사모드;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 구동부재는, 상기 분사냉각부에 설치된 회전구동모터; 상기 회전구동모터의 모터축이 연결된 중앙기어박스; 상기 중앙기어박스에 좌우방향으로 연결된 한 쌍의 기어바; 및, 상기 기어바에 설치되고, 상기 기어바의 회전에 따라 상기 기어바에서 슬라이드되도록 설치되고, 상기 제1 적층판부재가 연결되는 한 쌍의 노즐판프레임;을 구비할 수 있다.
바람직하게, 구동부재는, 상기 기어바에 좌우방향 단부에 각각 연결된 한 쌍의 상부측면기어박스; 상기 상부측면기어박스에 상단이 연결되고, 높이방향으로 배치되는 한 쌍의 동력전달바; 및, 상기 동력전달바의 하단이 연결되는 한 쌍의 하부측면기어박스; 및, 상기 하부측면기어박스에 연결되고, 상기 노즐판프레임의 하부가 슬라이드 가능하게 연결되는 한 쌍의 보조기어바;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 금속소재와 상기 분사냉각부의 거리를 조절하도록, 상기 분사냉각부를 이동시키는 냉각이동부;를 더 포함할 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉각매체의 분사각도를 가변시켜 냉각매체의 분사폭을 조절함으로써, 금속소재의 냉각성능이 증대되고, 금속소재의 진동을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 금속소재진동을 감소시키고, 냉각성능 증대시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 금속소재의 도금라인을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 금속소재 냉각장치에 의해 냉각매체가 분사되는 것을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속소재 냉각장치를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 일측에 배치된 금속소재 냉각장치를 도시한 도면이다.
도 5는 및, 도 6은 구동부재에 의해 분사노즐판이 구동되기 전의 상태를 도시한 도면이다.
도 7 및, 도 8은 구동부재에 의해 분사노즐판이 구동된 후의 상태를 도시한 도면이다.
도 9a는 복수 개의 적층판부재가 적층된 적층노즐판이 슬라이드되기 전의 상태를 도시한 도면이다.
도 9b는 복수 개의 적층판부재가 적층된 적층노즐판이 슬라이드된 후의 상태를 도시한 도면이다.
도 9c는 적층노즐판의 분해사시도이다.
도 10은 유로가 가변된 상태의 적층노즐판을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 금속소재 냉각장치의 협폭재 분사모드 및, 광폭재 분사모드를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 금속소재 냉각장치에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속소재 냉각장치는 분사냉각부(100), 분사폭 조절부를 포함하고, 추가적으로 냉각이동부(미도시)를 포함할 수 있다.
금속소재 냉각장치는 이송되는 금속소재(S)의 표면에 냉각매체를 분사하는 분사냉각부(100) 및, 상기 분사냉각부(100)에 연계되고, 이송되는 금속소재(S)의 폭에 따라 상기 분사냉각부(100)에서 분사되는 냉각매체의 분사각도를 조절하는 분사각 조절부를 포함하고, 상기 분사각 조절부는, 냉각매체의 분사각도가 조절되도록 냉각매체가 이동하는 유로(L)의 적어도 일부가 가변되는 분사노즐판(200) 및, 상기 분사노즐판(200)을 구동시켜 냉각매체가 이동하는 유로(L)를 가변시키는 구동부재(300)를 구비할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 금속소재(S)을 사이에 두고 한 쌍의 금속소재 냉각장치가 대향되게 배치될 수 있다.
이송되는 금속소재(S)의 양면에 냉각매체를 분사할 수 있도록, 금속소재(S)을 사이에 두고 대향되도록 한 쌍의 분사냉각부(100)가 배치될 수 있다.
분사냉각부(100)는 메인챔버(110), 분사챔버(120)로 이루어질 수 있으며, 상기 분사챔버(120)에 연계되어 분사각 조절부가 설치될 수 있다.
본 발명의 금속소재 냉각장치가 냉각시키는 냉각의 대상이 되는 금속소재(S)는 다양한 종류의 금속이 적용될 수 있다.
일 예로, 본 발명의 금속소재 냉각장치가 냉각시키는 냉각의 대상이 되는 금속소재(S)는 스틸 또는 스테인레스 등의 강재로 구성될 수 있다.
본 발명의 냉각의 대상이 되는 금속소재(S)는 얍은 박판소재인 스트립으로 구성될 수 있다.
이때, 금속소재(S)는 도금조를 통과하여 용융아연 등의 용융금속이 표면에 도금되고, 수직으로 이송되는 스트립일 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각의 대상이 되는 금속소재(S)는 조압연기와 사상압연기 중 적어도 어느 하나를 경유하여 이송되는 스트립일 수 있다.
스트립의 폭에 따라, 분사각 조절부에 의해 냉각매체의 분사각도가 조절될 수 있다.
물론, 본 발명의 냉각의 대상이 되는 금속소재(S)는 스트립에 한정되는 것은 아니고, 연속주조공정에서 일정한 형상의 주형에 용강을 연속적으로 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬래브(slab), 블룸(bloom), 빌릿(billet) 등과 같은 다양한 형상의 반제품일 수 있다.
상대적으로 폭이 넓은 광폭재인 슬라브와 상대적으로 폭이 좁은 빌릿 등이 본 발명의 금속소재(S) 냉각장치에 의해 냉각될 수 있다.
도 3 및, 도 4에 도시된 바와 같이, 분사냉각부(100)는 메인챔버(110), 분사챔버(120) 및, 노즐판부재(130)를 구비할 수 있다.
분사냉각부(100)는, 냉각매체가 공급되는 유체공급라인이 연결되는 메인챔버(110)와, 상기 메인챔버(110)의 전면에 구비되고, 금속소재(S)의 이송방향에 따라 다단으로 설치되는 분사챔버(120) 및, 상기 분사챔버(120)의 전면에 형성되고, 상기 분사노즐판(200)과 연계되도록 냉각매체가 분사되는 분사라인(131)이 형성된 노즐판부재(130)를 구비할 수 있다.
이때, 상기 메인챔버(110)는 냉각매체가 공급되는 유체공급라인(미도시)이 연결되며, 상기 분사챔버(120)는 메인챔버(110)에 금속소재(S)의 진행방향으로 복수 개가 다단으로 설치될 수 있다.
노즐판부재(130)는 분사챔버(120)에 고정되는 노즐프레임과, 상기 노즐프레임을 관통하여 형성되고 적층판부재(250)에 배치되는 복수 개의 분사홀(H)이 형성된 영역의 배면과 연통되도록 형성되는 분사라인(131)을 구비할 수 있다.
분사라인(131)은 복수 개의 분사홀(H)이 형성된 영역 전체를 포함하는 영역에 걸쳐서 형성된 단일의 관통덕트의 형태로 구비될 수 있다.
이때, 분사냉각부(100)에서 분사되는 냉각 매체는 물, 공기 등의 기체, 액체를 포함하는 모든유체가 적용될 수 있음은 물론이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 분사냉각부(100)는, 상기 분사챔버(120)의 전면에 설치되는 복수 개의 적층판부재(250)를 슬라이드 가능하게 지지하는 가이드레일(140)을 더 포함할 수 있다.
가이드레일은 분사챔버(120) 또는 분사챔버(120)에 설치된 노즐판부재(130)에 고정될 수 있고, 한 쌍의 'ㄱ'자형 단면을 가지는 레일부재가 상하로 배치될 수 있다.
도 3 및, 도 4에 도시된 바와 같이, 분사냉각부(100)에 금속소재(S)의 이송방향으로 따라 다단으로 복수 개의 분사챔버(120)가 설치되는 경우, 상기 분사노즐판(200)은, 상기 복수 개의 분사챔버(120)에 대응되게 복수 개가 설치될 수 있다.
분사폭 조절부는 분사냉각부(100)에 연계되고, 냉각의 대상이 되는 이송되는 금속소재(S)의 폭에 따라 상기 분사냉각부(100)에서 분사되는 냉각매체의 분사각도를 조절하는 부재이다.
분사폭 조절부는 분사냉각부(100)에 연계되고, 냉각의 대상이 되는 이송되는 금속소재(S)의 폭에 따라 상기 분사냉각부(100)에서 분사되는 냉각매체의 분사각도를 조절하는 부재이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 분사폭 조절부는 분사노즐판(200) 및, 구동부재(300)를 구비할 수 있다.
분사노즐부는 분사각도가 조절되도록 냉각매체가 이동하는 유로(L)의 적어도 일부가 가변될 수 있다.
구동부재(300)는 분사노즐판(200)을 구동시켜 냉각매체가 이동하는 유로(L)를 가변시킬 수 있고, 이에 따라 금속소재(S)의 폭에 따라 분사냉각부(100)에서 분사되는 냉각매체의 분사각도가 조절될 수 있다.
본 발명은, 구동부재(300)가 분사냉각부(100)의 냉각매체 유동경로에 간섭되지 않게 분사냉각부(100)의 외부에 설치됨으로써, 분사수단 내에서의 냉각매체의 유동충돌을 방지함에 따라, 유체 유동저항을 최소화하여 냉각매체의 분사압력의 저하를 막을 수 있어 금속소재(S)의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 분사노즐판(200)은 중앙노즐판(210) 및, 적층노즐판(230)을 구비할 수 있다.
분사노즐판(200)은, 상기 분사냉각부(100)의 전면 중앙영역에 설치되어, 냉각매체를 전면방향으로 분사시키는 중앙노즐판(210) 및, 상기 중앙노즐판(210)의 양측면에 배치되며, 이송되는 금속소재(S)을 향한 냉각매체의 폭방향 분사각도를 조절하도록, 상기 구동부재(300)에 의해 구동되는 복수 개의 적층판부재(250)가 다단으로 적층되는 적층노즐판(230)을 구비할 수 있다.
도 6 및, 도 8에 도시된 바와 같이, 중앙노즐판(210)에는 복수 개의 분사홀(H)이 이격 형성될 수 있고, 중앙노즐판(210)의 센터에 위치한 분사홀(H)은 정면방향으로 냉각매체를 분사하고, 센터의 측면에 배치된 분사홀(H)은 정면방향에서 외측으로 미소한 각도를 형성하면서 냉각매체를 분사할 수 있다.
적층노즐판(230)은 복수 개의 적층판부재(250)가 다단으로 적층되어 형성되고, 구동수단에 연계되어 다단의 적층판부재(250)가 이동되면서, 금속소재(S)을 향한 냉각매체의 폭방향 분사각도가 조절될 수 있다.
도 5 및, 도 6에 도시된 바와 같이, 적층노즐판(230)은 중앙노즐판(210)을 사이에 두고, 한 쌍이 배치될 수 있다.
구동부재(300)에 의해 적층노즐판(230)이 이동되기 전에는 냉각매체의 유로(L)는 정면방향으로 형성될 수 있다.
도 7 및, 도 8에 도시된 바와 같이, 적층노즐판(230)은 이구동수단의 구동에 의해 중앙노즐판(210)의 외측방향으로 복수 개의 적층판부재(250)가 슬라이드될 경우, 냉각매체가 이동하는 유로(L)가 외측방향으로 가변되면서 냉각매체의 폭방향 분사각도가 커질 수 있다.
적층노즐판(230)은, 동일한 위치에 분사홀(H)이 형성된 복수 개의 적층판부재(250)가 다단으로 적층되고, 적층된 복수 개의 적층판부재(250)의 분사홀(H)이 상호 연통되면서 복수 개의 냉각매체의 유로(L)를 형성할 수 있고, 인접하게 적층된 적층판부재(250)가 상호 슬라이드되고, 상기 분사홀(H)의 위치가 조절되면서 냉각매체의 유로(L)가 가변될 수 있다.
적층노즐판(230)은 동일한 규격을 가지는 복수 개의 적층판부재(250)가 다단으로 적층될 수 있고, 적층판부재(250)는 동일한 위치에 분사홀(H)이 형성될 수 있다.
도 5 및, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수 개의 적층판부재(250)가 정배열로 적층된 경우에는 복수 개의 적층판부재(250)의 분사홀(H)이 전면으로 유로(L)를 형성할 수 있다.
도 7 및, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수 개의 적층판부재(250)가 중앙노즐판(210)에서 외측으로 슬라이드된 경우, 복수 개의 적층판부재(250)의 분사홀(H)이 전면에서 일정한 방향으로 분사각도를 이루면서 유로(L)를 형성할 수 있다.
도시되지 않았으나, 적층노즐판(230)은, 상기 복수 개의 유로(L)는 상기 중앙노즐판(210)에서 멀어질수록 외측방향으로 분사각도가 커지도록 구성될 수 있다.
즉, 중앙노즐판(210)에 인접하게 배치되는 복수 개의 분사홀(H)이 연통되면서 형성되는 유로(L)는, 중앙노즐판(210)에서 멀게 배치되는 복수 개의 분사홀(H)이 연통되면서 형성되는 유로(L)보다 외측방향으로 분사각도가 커지게 된다.
일 예로, 적층노즐판(230)에 3개의 유로(L)가 형성되는 경우, 중앙노즐판(210)에 가장 인접한 제1 유로(L)의 경우에는 θ1의 분사각도를 가지고, 제2 유로(L)의 경우에는 θ2의 분사각도를 가지고, 중앙노즐판(210)에서 가장 멀리 배치되는 제3 유로(L)의 경우에는 θ3의 분사각도를 가질 수 있고, 중앙노즐판(210)에서 멀어질수록 외측방향으로 분사각도(θ1 < θ2 < θ3)가 커지도록 구성될 수 있다.
도 9a 내지 9c에 도시된 바와 같이, 적층판부재(250)는 적층판본체(251) 및, 슬라이드부재(255)를 구비할 수 있다.
적층판부재(250)는, 냉각매체의 유로(L)를 형성하는 복수 개의 분사홀(H)이 이격 형성된 적층판본체(251)와, 상기 적층판본체(251)에 일측에 돌출되는 걸림쇠(256)와, 상기 걸림쇠(256)가 삽입된 상태에서 슬라이드 되도록 고정되는 슬라이드홀(257) 중 적어도 어느 하나가 형성된 슬라이드부재(255)를 구비할 수 있다.
즉, 적층판부재(250)는 적층판본체(251), 걸림쇠(256), 슬라이드홀(257)을 구비하거나, 적층판본체(251), 걸림쇠(256)를 구비하거나, 적층판본체(251), 슬라이드홀(257)을 구비할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 적층판부재(250)의 슬라이드홀(257)의 길이는 상기 분사냉각부(100)에서 금속소재(S) 방향으로 갈수록 상대적으로 길어지도록 구성될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 복수 개의 적층판부재(250)가 슬라이드된 상태에서, 중앙노즐판(210)에 인접하게 배치되는 적층판부재(250)는 상대적으로 작게 슬라이드되고, 중앙노즐판(210)에서 상대적으로 멀게 배치된 적층판부재(250)가 더 이동될 수 있다.
이에 따라, 적층노즐판(230)에 형성된 유로(L)는 중앙노즐판(210)에서 외측방향으로 만곡진 형태의 유로(L)를 형성할 수 있고, 적층노즐판(230)은 중앙노즐판(210)에서 외측방향으로 치우친 형태로 냉각매체를 분사할 수 있다.
이와 같이, 적층노즐판(230)에서 냉각매체가 중앙노즐판(210)에서 외측방향으로 치우친 형태로 분사됨으로써, 중앙노즐판(210) 및, 적층노즐판(230)에서 분사된 냉각매체가 금속소재(S)의 폭방향 단부방향으로 배출되도록 유도되면서 분사된 냉각매체의 정체로 인한 와류의 발생이 감소되고 냉각효율이 증대될 수 있는 효과가 있다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 적층판노즐판은 제1 적층판부재(250-1), 복수 개의 제2 적층판부재(250-2) 및, 제3 적층판부재(250-3)를 구비할 수 있다.
적층노즐판(230)은, 상기 분사냉각부(100) 또는 상기 중앙노즐판(210)에 고정되는 제1 적층판부재(250-1)와, 상기 제1 적층판부재(250-1)에 적층되면서 연결되고, 슬라이드되면서 냉각매체가 이동하는 유로(L)를 가변시키는 복수 개의 제2 적층판부재(250-2) 및, 상기 제2 적층판부재(250-2)에 적층되고, 상기 구동부재(300)에 연계되어 설치되는 제3 적층판부재(250-3)를 구비할 수 있다.
도 5 및, 도 7에 도시된 바와 같이, 분사냉각부(100)에서 금속소재(S)방향으로 제1 적층판부재(250-1), 복수 개의 제2 적층판부재(250-2) 및, 제3 적층판부재(250-3)의 순으로 적층될 수 있다.
제1 적층판부재(250-1)는 분사냉각부(100) 또는 중앙노즐판(210)에 고정되면서 구동부재(300)의 구동과 무관하게 위치가 고정될 수 있다.
제2 적층판부재(250-2)는 제1 적층판부재(250-1)와 상기 제3 적층판부재(250-3)의 사이에 슬라이드 가능하도록 연결되는 복수 개의 적층판부재(250)로 구성될 수 있다.
복수 개의 제2 적층판부재(250-2)는 제1 적층판부재(250-1)와 상기 제3 적층판부재(250-3)의 사이에 다단으로 적층되면서 연결되고, 슬라이드되면서 냉각매체가 이동하는 유로(L)를 가변시킬 수 있다.
제3 적층판부재(250-3)는 상기 구동부재(300)에 연계되어 구동되도록 고정될 수 있다.
제3 적층판부재(250-3)는 노즐판프레임(340)에 고정되고, 노즐판프레임(340)이 구동부재(300)와 연계되어 구동되면서 제3 적층판부재(250-3)를 이동시킬 수 있다.
구동부재(300)가 구동시 제3 적층판부재(250-3)가 슬라이드되고, 제3 적층판부재(250-3)에 연계되어 설치된 복수 개의 제2 적층판부재(250-2)가 슬라이드되면서 다단의 제2 적층판부재(250-2)가 펼쳐질 수 있다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 제2 적층판부재(250-2)는 적층판본체(251), 걸림쇠(256) 및, 슬라이드홀(257)을 구비할 수 있다.
제2 적층판부재(250-2)는, 냉각매체의 유로(L)를 형성하는 복수 개의 분사홀(H)이 이격 형성된 적층판본체(251)와, 적층되는 상기 적층판본체(251)의 일측에서 돌출 형성되는 걸림쇠(256) 및, 상기 걸림쇠(256)가 삽입된 상태에서 슬라이드 되도록 고정되는 슬라이드홀(257)을 구비할 수 있고, 제1 적층판부재(250-1) 및, 상기 제3 적층판부재(250-3)는 상기 적층판본체(251)에 형성되는 상기 걸림쇠(256) 및, 상기 슬라이드홀(257) 중 적어도 어느 하나를 구비할 수 있다.
슬라이드홀(257)은 장홀 형상으로 구비되어, 걸림쇠(256)가 일정한 영역에서 슬라이드 가능하게 할 수 있다.
적층노즐판(230)은, 상기 분사냉각부(100)에서 금속소재(S) 방향으로 상기 제1 적층판부재(250-1), 상기 복수 개의 제2 적층판부재(250-2) 및, 상기 제3 적층판부재(250-3)가 순차적으로 적층되고, 상기 슬라이드홀(257)은, 상기 분사냉각부(100)에서 금속소재(S) 방향으로 갈수록 슬라이드홀(257)에 형성된 장홀의 길이가 상대적으로 길어질 수 있다.
제1 적층판부재(250-1) 및, 상기 제3 적층판부재(250-3)는 상기 걸림쇠(256) 및, 상기 슬라이드홀(257) 중 적어도 어느 하나를 구비할 수 있다.
일 예로, 도 9c에 도시된 바와 같이, 제3 적층판부재(250-3)는 걸림쇠(256)를 구비하고, 제1 적층판부재(250-1)는 슬라이드홀(257)을 구비하도록 구성될 수 있다.
제3 적층판부재(250-3)의 걸림쇠(256)는 최상단에 적층되는 제2 적층판부재(250-2)의 슬라이드홀(257)에 삽입된 상태에서 슬라이드되도록 고정될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 분사각 조절부는 협폭재 분사모드(M1) 및, 광폭재 분사모드(M2)를 구비할 수 있다.
분사각 조절부는, 다단으로 적층되는 복수 개의 적층판부재(250)의 분사홀(H)의 위치가 일치되면서 금속소재(S)의 전면 방향으로 냉각매체를 분사하는 협폭재 분사모드(M1) 및, 다단으로 적층되는 복수 개의 적층판부재(250)의 분사홀(H)이 연통되는 범위내에서 최대한 펼쳐지면서 냉각매체를 설정된 각도로 분사하는 광폭재 분사모드(M2)를 구비할 수 있다.
도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 협폭재 분사모드(M1)의 경우는, 냉각의 대상이 되는 금속소재(S)의 폭이 상대적으로 좁은 협폭재에 적용되는 냉각상태이고, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 광폭재 분사모드(M2)의 경우는, 냉각의 대상이 되는 금속소재(S)의 폭이 상대적으로 넓은 광폭재에 적용되는 냉각상태이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 협폭재 분사모드(M1)에서는 일측의 적층판부재(250)에 형성되는 걸림쇠(256)는, 타측의 적층판부재(250)에 형성되는 슬라이드홀(257)에서 중앙노즐판(210)측 방향인 제1 단부에 위치한다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 광폭재 분사모드(M2)에서는 일측의 적층판부재(250)에 형성되는 걸림쇠(256)는, 타측의 적층판부재(250)에 형성되는 슬라이드홀(257)에서 중앙노즐판(210)측 반대방향인 제2 단부에 위치할 수 있다.
구동부재(300)는 회전구동모터(310), 중앙기어박스(320), 한 쌍의 기어바(330) 및, 한 쌍의 노즐판프레임(340)을 구비할 수 있다.
구동부재(300)는, 상기 분사냉각부(100)에 설치된 회전구동모터(310)와, 상기 회전구동모터(310)의 모터축이 연결된 중앙기어박스(320)와, 상기 중앙기어박스(320)에 좌우방향으로 연결된 한 쌍의 기어바(330) 및, 상기 기어바(330)에 설치되고, 상기 기어바(330)의 회전에 따라 상기 기어바(330)에서 슬라이드되도록 설치되고, 상기 제1 적층판부재(250-1)가 연결되는 한 쌍의 노즐판프레임(340)을 구비할 수 있다.
기어바(330)는 일단부가 상기 측면기어박스에 연결되고, 타단부가 상기 중앙기어박스(320)에 연결될 수 있다.
노즐판프레임(340)은 기어바(330)의 외부나사산에 치합되는 내부나사산이 형성될 수 있다.
분사냉각부(100)에 금속소재(S)의 이송방향으로 따라 다단으로 복수 개의 분사챔버(120)가 설치되는 경우, 상기 분사노즐판(200)은, 상기 복수 개의 분사챔버(120)에 대응되게 복수 개가 설치될 수 있다.
이때, 각각의 분사노즐판(200)에 형성된 제1 적층판부재(250-1)가 노즐판프레임(340)에 금속소재(S)으로 이송방향으로 다단으로 연결되면서 복수개의 분사노즐판(200)이 일체로 구동될 수 있다.
구동부재(300)는 회전구동모터(310), 중앙기어박스(320), 기어바(330) 및, 노즐판프레임(340)을 구비하고, 한 쌍의 상부측면기어박스(350), 한쌍의 동력전달바(360), 한 쌍의 하부측면기어박스(370) 및, 한 쌍의 보조기어바(380)를 더 포함할 수 있다.
구동부재(300)는, 상기 기어바(330)에 좌우방향 단부에 각각 연결된 한 쌍의 상부측면기어박스(350)와, 상기 상부측면기어박스(350)에 상단이 연결되고, 높이방향으로 배치되는 한 쌍의 동력전달바(360) 및, 상기 동력전달바(360)의 하단이 연결되는 한 쌍의 하부측면기어박스(370) 및, 상기 하부측면기어박스(370)에 연결되고, 상기 노즐판프레임(340)의 하부가 슬라이드 가능하게 연결되는 한 쌍의 보조기어바(380)를 더 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 8을 참조하여 구동부재(300)의 구동에 의해 분사노즐판(200)이 구동되는 과정을 설명하면 아래와 같다.
회전구동모터(310)의 모터축과 한 쌍의 기어바(330)의 일측단부에는 각각 바벨기어가 형성되고, 중앙기어박스(320)의 내부에서 치합되면서, 회전구동모터(310)의 모터축에서 기어바(330)로 회전력이 전달될 수 있다.
한 쌍의 기어바(330)의 타측단부 및, 기어바(330)와 연결되는 동력전달바(360)의 일측단부(상단)에는 각각 바벨기어가 형성되고, 상부측면기어박스(350)의 내부에서 치합되면서 기어바(330)의 회전력에 동력전달바(360)로 전달될 수 있다.
동력전달바(360)의 타측단부(하단) 및, 보조기어바(380)의 일측단부에는 바벨기어가 형성되고, 하부측면기어박스(370)의 내부에서 치합되면서 동력전달바(360)의 회전력이 보조기어바(380)로 전달될 수 있다.
보조기어바(380)에는 노즐판프레임(340)의 하부가 슬라이드 가능하게 연결될 수 있다.
이에 따라, 노즐판프레임(340)의 상부는 기어바(330)에 슬라이드 가능하게 연결되고, 노즐판프레임(340)의 하부는 보조기어바(380)에 슬라이드 가능하게 연결될 수 있다.
이에 따라, 회전구동모터(310)에 의해 제공된 구동력에 의해 노즐판프레임(340)이 기어바(330)와 보조기어바(380) 상에서 상호 연동되어 슬라이드될 수 있어, 노즐판프레임(340)에 다단으로 설치된 복수 개의 분사노즐판(200)이 일체로 연동되면서 이동할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 금속소재 냉각장치는 금속소재(S)과 상기 분사냉각부(100)의 거리를 조절하도록, 상기 분사냉각부(100)를 이동시키는 냉각이동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
냉각이동부(미도시)는 고정프레임과, 상기 고정프레임에 위치고정되고 분사냉각부(100) 체결된 전후방향 구동모터 또는 구동실린더를 구비할 수 있다.
이때, 상기 고정프레임은 분사냉각부(100)의 주위에 고정위치된 구조물이면 될 뿐, 본 발명에 의해 한정되지 않는다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 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.
100: 분사냉각부 110: 메인챔버
120: 분사챔버 130: 노즐판부재
131: 분사라인 140: 가이드레일
200: 분사노즐판 210: 중앙노즐판
230: 적층노즐판 250: 적층판부재
250-1: 제1 적층판부재 250-2: 제2 적층판부재
250-3: 제3 적층판부재 251: 적층판본체
255: 슬라이드부재 256; 걸림쇠
257: 슬라이드홀 300: 구동부재
310: 회전구동모터 320: 중앙기어박스
330: 기어바 340: 노즐판프레임
350: 상부측면기어박스 360: 동력전달바
370: 하부측면기어박스 380: 보조기어바
H: 분사홀 L: 유로
M1: 협폭재 분사모드 M2: 광폭재 분사모드
S: 금속소재

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 금속소재의 표면에 냉각매체를 분사하는 분사냉각부; 및,
    상기 분사냉각부에 연계되고, 금속소재의 폭에 따라 상기 분사냉각부에서 분사되는 냉각매체의 분사각도를 조절하는 분사각 조절부;를 포함하고,
    상기 분사각 조절부는,
    냉각매체의 분사각도가 조절되도록 냉각매체가 이동하는 유로의 적어도 일부가 가변되는 분사노즐판; 및,
    상기 분사노즐판을 구동시켜 냉각매체가 이동하는 유로를 가변시키는 구동부재;를 구비하고,
    상기 분사노즐판은,
    상기 분사냉각부의 전면 중앙영역에 설치되어, 냉각매체를 전면방향으로 분사시키는 중앙노즐판; 및,
    상기 중앙노즐판의 양측면에 배치되며, 이송되는 금속소재를 향한 냉각매체의 폭방향 분사각도를 조절하도록, 상기 구동부재에 의해 구동되는 복수 개의 적층판부재가 다단으로 적층되는 적층노즐판;을 구비하는 금속소재 냉각장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적층노즐판은,
    동일한 위치에 분사홀이 형성된 복수 개의 적층판부재가 다단으로 적층되고, 적층된 복수 개의 적층판부재의 분사홀이 상호 연통되면서 복수 개의 냉각매체의 유로를 형성하고,
    인접한 상기 적층판부재가 상호 슬라이드되고, 상기 분사홀의 위치가 조절되면서 냉각매체의 유로가 가변되는 것을 특징으로 하는 금속소재 냉각장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적층노즐판은,
    상기 복수 개의 유로는 상기 중앙노즐판에서 멀어질수록 외측방향으로 분사각도가 커지는 것을 특징으로 하는 금속소재 냉각장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 적층판부재는,
    냉각매체의 유로를 형성하는 복수 개의 분사홀이 이격 형성된 적층판본체;
    상기 적층판본체에 일측에 돌출되는 걸림쇠와, 상기 걸림쇠가 삽입된 상태에서 슬라이드 되도록 고정되는 슬라이드홀 중 적어도 어느 하나가 형성된 슬라이드부재;를 구비하는 금속소재 냉각장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적층판부재의 슬라이드홀의 길이는 상기 분사냉각부에서 금속소재 방향으로 갈수록 상대적으로 길어지는 것을 특징으로 하는 금속소재 냉각장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 적층노즐판은,
    상기 분사냉각부 또는 상기 중앙노즐판에 고정되는 제1 적층판부재;
    상기 제1 적층판부재에 적층되면서 연결되고, 슬라이드되면서 냉각매체가 이동하는 유로를 가변시키는 복수 개의 제2 적층판부재; 및,
    상기 제2 적층판부재에 적층되고, 상기 구동부재에 연계되어 설치되는 제3 적층판부재;를 구비하는 금속소재 냉각장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 적층판부재는,
    냉각매체의 유로를 형성하는 복수 개의 분사홀이 이격 형성된 적층판본체;
    적층되는 상기 적층판본체의 일측에서 돌출 형성되는 걸림쇠; 및,
    상기 걸림쇠가 삽입된 상태에서 슬라이드 되도록 고정되는 슬라이드홀;을 구비하고,
    상기 제1 적층판부재 및, 상기 제3 적층판부재는,
    상기 적층판본체에 형성되는 상기 걸림쇠 및, 상기 슬라이드홀 중 적어도 어느 하나를 구비하는 금속소재 냉각장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 분사냉각부는,
    냉각매체가 공급되는 유체공급라인이 연결되는 메인챔버;
    상기 메인챔버의 전면에 구비되고, 금속소재의 이송방향에 따라 다단으로 설치되는 분사챔버; 및,
    상기 분사챔버의 전면에 형성되고, 상기 분사노즐판과 연계되도록 냉각매체가 분사되는 분사라인이 형성된 노즐판부재;를 구비하는 금속소재 냉각장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 분사냉각부는,
    상기 분사챔버의 전면에 설치되는 복수 개의 적층판부재를 슬라이드 가능하게 지지하는 가이드레일;을 더 포함하는 금속소재 냉각장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 분사냉각부에 금속소재의 이송방향에 따라 다단으로 복수 개의 분사챔버가 설치되는 경우,
    상기 분사노즐판은,
    상기 복수 개의 분사챔버에 대응되게 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 금속소재 냉각장치.
  12. 제2항에 있어서, 상기 분사각 조절부는,
    다단으로 적층되는 복수 개의 적층판부재의 분사홀의 위치가 일치되면서 금속소재의 전면 방향으로 냉각매체를 분사하는 협폭재 분사모드; 및,
    다단으로 적층되는 복수 개의 적층판부재의 분사홀이 연통되는 범위내에서 최대한 펼쳐지면서 냉각매체를 설정된 각도로 분사하는 광폭재 분사모드;를 구비하는 금속소재 냉각장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 구동부재는,
    상기 분사냉각부에 설치된 회전구동모터;
    상기 회전구동모터의 모터축이 연결된 중앙기어박스;
    상기 중앙기어박스에 좌우방향으로 연결된 한 쌍의 기어바; 및,
    상기 기어바에 설치되고, 상기 기어바의 회전에 따라 상기 기어바에서 슬라이드되도록 설치되고, 상기 제1 적층판부재가 연결되는 한 쌍의 노즐판프레임;을 구비하는 금속소재 냉각장치.
  14. 제13항에서, 상기 구동부재는,
    상기 기어바에 좌우방향 단부에 각각 연결된 한 쌍의 상부측면기어박스;
    상기 상부측면기어박스에 상단이 연결되고, 높이방향으로 배치되는 한 쌍의 동력전달바; 및,
    상기 동력전달바의 하단이 연결되는 한 쌍의 하부측면기어박스; 및,
    상기 하부측면기어박스에 연결되고, 상기 노즐판프레임의 하부가 슬라이드 가능하게 연결되는 한 쌍의 보조기어바;를 더 포함하는 금속소재 냉각장치.
  15. 제2항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,
    금속소재와 상기 분사냉각부의 거리를 조절하도록, 상기 분사냉각부를 이동시키는 냉각이동부;를 더 포함하는 금속소재 냉각장치.
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