KR20010089490A - 빌릿 냉각용 냉각 장치 관련 부속 장치 - Google Patents

Abstract

바람직하기로는 알루미늄재인 빌릿(9) 냉각용 냉각 장치 관련 부속 장치는 하우징을 통한 빌릿의 축방향 통과를 위한 개구(3)가 있는 하우징(2)과, 냉각 매체용 공급관(6)과 함께 하우징의 내측에 배치된 냉각링(4)을 포함한다. 빌릿(9)은 빌릿의 전체 원주 둘레에서 균일한 냉각을 달성하도록, 즉 온도 구배가 없도록 냉각 매체가 빌릿으로 공급되게 하도록 설계된다. 이를 달성하기 위하여, 빌릿이 회전하도록 설계되면서 냉각 매체가 빌릿(9)의 원주 둘레에 균일하게 공급되게 하도록 설계되는 것이 편리할 수 있다.

Description

빌릿 냉각용 냉각 장치 관련 부속 장치{ARRANGEMENT IN CONNECTION WITH COOLING EQUIPMENT FOR COOLING BILLETS}

최대 압출 속도는, 특히 빌릿의 선행 온도 이력과 합금 뿐만 아니라 압출 공정 개시전의 빌릿의 온도에 좌우된다. AlMgSi 합금의 경우에 선행 온도 이력은 빌릿에서 MgSi 상(相)의 함량에 영향을 미치기 때문에 중요하다. 압출 작업 개시전에 빌릿에 존재하는 다량의 MgSi 상으로 인해 압출물의 질이 떨어지고 최대 압출 속도가 저하된다는 것은 일반적으로 알려져 있다.

본 출원인 소유의 유럽특허 제0302623호에, 압출용 알루미늄 합금의 생산 방법이 설명되어 있으며, 여기에서 알루미늄 합금은 MgSi 상을 회피하기 위해 알루미늄 합금의 압출 직전의 냉각전에 소정의 열처리를 받는다.

압출 직전의 냉각은 압출 장치와 관련하여 배치된 냉각 장치를 사용하여 수행된다.

미국특허 제5,027,634호의 명세서는 알루미늄 빌릿의 전체 원주를 따라 냉각액을 공급하는 2개의 환형 노즐이 있는 냉각링을 알루미늄 빌릿이 통과하도록 구성된 냉각 장치를 개시하고 있다. 이러한 해법은 알루미늄 빌릿의 원주를 따라 균일하지 않은 냉각이 생기게 하여 알루미늄 빌릿의 횡단면에 온도 구배를 발생시키는 것으로 판명되었다. 또한, 이것은 몇 개의 압출물이 복수 개구의 압출 공구를 통해 압출되는 압출 장치에서 압출물이 상이한 속도로 압출되어 품질이 달라지게 하는 결과를 낳는다.

그렇지 않으면, 압출물의 전체 길이에 걸쳐서 일관된 품질을 얻기 위하여 압출전에 빌릿의 종방향에서 온도차 또는 온도 구배가 생기는 것이 일반적이다. 온도 구배는 압출 공정 중에 발생되는 열을 보충하도록 생성된다. 보다 정확하게 말하면, 압출 공구에 가장 근접한 단부의 온도가 최고로 되고 압출 공구에서 가장 멀리 있는 타단부의 온도가 최저로 되도록 빌릿이 냉각된다. 이러한 냉각은 압출 속도 등에 따라 압출 노즐의 출구에서 압출물의 온도가 항상 일정해 지도록 적용될 수 있다.

예를 들어, 미국특허 제2,639,810호의 명세서는 온도 구배가 빌릿의 단부 사이에 형성되도록 프레스에서의 압출 전에 빌릿을 냉각하는 해법을 설명하고 있다. 이 특허 명세서에 따르면, 빌릿에 분무하거나 빌릿의 일단부를 물에 침지시킴으로써 그러한 온도 구배를 얻을 수 있다.

그러나, 후자의 종래 기술의 냉각 장치 해법은 빌릿의 원주를 따른 냉각, 따라서 빌릿의 횡단면 전체에 걸친 냉각이 균일하지 않고 조절되지 않는다는 단점을 수반하고 있다.

또한, 이것은 냉각수가 주변부를 따라 간극을 통해 균일하게 공급되는 냉각링을 통한 빌릿의 냉각 직후에 빌릿의 주변부를 따른 4개의 지점에서 측정을 수행하는 시험으로 확인되었다. 이 시험은 빌릿의 상부와 하부 사이의 온도차가 40 내지 50℃ 정도이고 빌릿의 상부가 최저 온도로 되며 하부가 최고 온도로 된다는 것을 보여주었다.

언뜻 보아서는, 중력이 빌릿의 하부에 대한 물의 수집량을 크게 하여 빌릿의 하부의 냉각을 증가시킬 수 있는 것으로 예상되기 때문에 빌릿의 상부가 최저 온도로 되는 점은 놀랄만한 것으로 생각된다. 그러나, 보다 자세히 관찰해 보면, 그러한 결과는 빌릿의 상부에서 물에 대한 냉각 노출 시간의 증가와 분무량의 증가의 조합에 의해 발생되고 또한 물을 가열하여 빌릿의 하부에 대한 증기 장벽층을 부분적으로 형성함으로써 발생되는 것으로 보인다.

본 발명은, 바람직하기로는 알루미늄재인 빌릿을 냉각하는 장치와 연관되는 부속 장치로서, 하우징을 통한 빌릿의 축방향 통과를 위한 개구가 있는 하우징과 냉각 매체용 공급관이 있는 내부 냉각링을 구비한 장치에 관한 것이다.

도 1은 빌릿 냉각용 냉각 장치의 사시도.

도 2는 상기 냉각 장치의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 냉각 장치를 통해 빌릿을 통과시키고(급송시키고) 회전시키는 구성을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 냉각 장치를 위한 대체 냉각 구성을 도시하는 종단면도.

본 발명은 전술한 문제점들을 크게 감소시키거나 완전히 제거한 빌릿의 냉각과 관련한 장치를 개시한다.

본 발명은 균일한 냉각을 달성하고 빌릿 원주 둘레의 온도 구배를 방지하도록 냉각 매체가 빌릿에 공급될 수 있게 구성된 것을 특징으로 한다.

종속 청구항 2 내지 6은 본 발명의 유리한 특징을 한정한다.

본 발명은 실시예를 이용하고 첨부 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1과 2에 도시된 바와 같이, 냉각 장치(1)는 냉각 대상 빌릿(9)을 통과시키는 개구(3)가 있는 하우징(2)과, 통상 물인 냉각 매체의 공급을 위한 환형 노즐(5)을 구비하는 내부 냉각링(4)으로 이루어진다. 물은 속도를 증가시켜 냉각 효과를 높이기 위해 압축 공기와 함께 공급되거나 또는 펄스 형태로 공급된다.

냉각링에는 공급원 또는 저장조(도시않됨)로부터 공급관(6)을 통해 냉각 매체가 공급된다.

빌릿(9)의 냉각 중에, 냉각 매체는 빌릿의 전체 주변부 둘레의 환형 노즐(5)을 통해 빌릿에 대해 분무된다. 냉각 매체는 하우징(2)의 기저부에 수집되어 방출관(7)을 통해 하우징으로부터 배출된다. 다른 방법으로는, 하우징(2)의 개구(3)에 개스킷(8)을 마련하여 주변으로의 물의 분무를 감소하거나 방지한다.

도 3은 빌릿의 전체 주변부 둘레에서 빌릿의 균일한 냉각을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치의 일예를 도시한다.

보다 정확히 말하면, 도 3은 그러한 균일한 냉각을 달성하기 위하여 빌릿이회전하도록 구성된 해법을 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 빌릿(9)은 냉각 장치(1)의 상부에 배치된 레일(12)에 현수되어 있으며 이 레일을 따라 이동될 수 있는 크래브(13;crab)에 있는 회전 클램프 장치(11) 사이에서 소정의 위치에 유지되어 있다. 회전 클램프 장치는 일측부에는 모터(15)에 의해 구동되는 샤프트(14)를, 타측부에는 자유 주행 샤프트(16)를 구비한다. 냉각 중에 빌릿을 고정하기 위하여, 이들 중 어느 하나의 샤프트, 바람직하기로는 자유 주행 샤프트(16)가 축방향으로 변위될 수 있고, 빌릿의 단부와 접촉하게 되어 빌릿을 2개의 샤프트 사이에 고정하도록 설계되거나, 또는 빌릿에 대한 동일한 고정 효과를 달성하기 위하여, 크래브(13)에 서로를 향해 샤프트를 이동시키는 기구(도시않됨)를 마련할 수 있다.

더욱이, 크래브(13)는 그것의 측부상에 모터(19)에 의해 구동되고 레일(12)을 따라 이동될 수 있는 한 쌍의 휘일(18)과 한 쌍의 자유 주행 휘일(17)이 마련된다.

도 3에 도시된 해법은 다음과 같이 작용한다. 크래브(13)가 냉각 장치(1)에 관하여 완전 좌측으로 또는 완전 우측으로 이동되므로 하나의 샤프트(16) 또는 다른 샤프트(14)가 냉각 장치 하우징(2)의 개구(3)를 통해 연장된다. 냉각 대상 빌릿(9)은 샤프트(14, 16)의 단부 사이에 배치되고 샤프트 사이의 클램핑에 의하여 고정된다. 그 다음, 크래브(13)가 레일(12)을 따라 변위되면서 빌릿이 회전하게 되며, 이에 따라 빌릿은 냉각 하우징을 통과하고 환형 노즐(5)을 통해 분무되는 냉각 매체에 의해 냉각된다.

이러한 방식에서, 빌릿을 냉각시키면서 회전시킴으로써, 빌릿의 전체 주변부를 따라 균일한 냉각이 달성된다. 필요하다면, 예를 들어 냉각 장치를 통한 빌릿의 속도를 조절함으로써 빌릿의 종방향으로 소정의 온도 구배를 얻도록 이러한 해법으로 빌릿이 또한 냉각될 수 있다. 냉각 작업이 종료되면, 빌릿(9)이 있는 크래브(13)가 좌측 또는 우측으로 완전히 이동되어 냉각된 빌릿이 해제되고 새로운 냉각 작업의 실행을 위해 새로운 빌릿이 샤프트 사이에 배치될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 빌릿 냉각용 변형예를 도시한다. 여기에서 냉각 장치가 종단면도로 도시된다. 하우징(2)과 공급관(6)은 이전 도면들에 도시된 것과 동일하지만, 냉각링은 연속되는 대신에 분리 섹션(19, 20, 21 및 22)으로 분할된다. 여기에 도시된 예에서는, 4개의 섹션이 배열되어 있지만, 냉각 매체용 입구를 각각 갖는 보다 많은 개별 섹션을 사용하는 것이 편리할 수도 있다. 이렇게 분리 섹션으로 분할하는 목적은 빌릿(9)의 전체 주변부 둘레에서 균일한 냉각을 달성하기 위하여 각 섹션으로 상이한 양의 냉각 매체를 공급할 수 있도록 하는 것이다. 도입부에서 설명한 바와 같이, 동일한 정도의 냉각 매체가 전체 주변부 둘레에 사용된다면, 빌릿의 상부에서 냉각이 최고로 되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 섹션을 사용하는 해법의 경우에는, 빌릿의 원주 둘레의 냉각을 균일하게 하면서 빌릿 상부의 과도한 냉각을 보상하기 위하여 빌릿의 하부로 보다 많은 냉각 매체가 공급될 수 있도록 냉각 매체의 양을 변화시킬 수 있다.

도시하지는 않았지만, 빌릿의 원주 둘레에 균일한 냉각을 달성하는 제3 방법으로서 빌릿이 냉각 장치를 통해 수직 방향으로 이동되도록 냉각 장치를 수직으로배열한 것이 있을 수 있다. 이러한 방법에서는, 냉각 매체가 중력 때문에 빌릿 전체에 걸쳐 빌릿의 종방향으로 균일한 분포로서 빌릿에 걸쳐서 아래로 흐르게 되고 이에 따라 불균일한 냉각을 방지한다.

청구범위에서 한정된 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시되고 전술한 실시예로 제한되지는 않는다. 그러므로, 예를 들어 냉각링(4)이 2개 이하 또는 2개 이상의 환형 노즐을 구비할 수 있다. 더욱이, 환형 노즐 대신에 환형 냉각 장치(4)의 원주 둘레에 배치된 다수의 홀 또는 다른 노즐을 사용할 수 있다.

빌릿의 원주 둘레에서 다양한 냉각을 달성하기 위하여, 다른 개수 또는 치수의 홀 또는 노즐이 빌릿의 상부 및 하부에 배치되거나, 또는 폭이 다른 환형 간극을 빌릿의 상부 및 하부에 사용할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 상기 실시예들에서처럼 고정되어 있는 냉각링(4)을 구비한 냉각 하우징(2)으로 제한되지는 않는다. 따라서, 냉각링을 구비한 냉각 하우징이 빌릿이 고정된 채로 냉각 작업 중에 빌릿을 따라 축방향으로 이동하도록 설계될 수 있다.

도면에는 도시하지 않은 하나의 변형예로서, 빌릿이 동일한 시간 동안 회전되도록 하면서 종방향 슬릿을 통해 물을 공급하는 것이 있다. 빌릿에 종방향 온도 구배를 제공하도록 물이 슬릿을 따라 불균일하게 분포될 수도 있다.

Claims (6)

1. 바람직하기로는 알루미늄재인 빌릿(9) 냉각용 냉각 장치 관련 부속 장치에 있어서, 하우징을 통한 빌릿의 축방향 통과를 위한 개구(3)가 있는 하우징(2)과, 냉각 매체용 공급관(6)과 함께 하우징의 내측에 배치된 냉각링(4)을 구비하는 장치로서,

   상기 냉각링(9)은 빌릿의 전체 원주 둘레에서 균일한 냉각을 달성하도록, 즉 온도 구배가 없도록 냉각 매체가 빌릿으로 공급되게 하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 빌릿 냉각용 냉각 장치 관련 부속 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각 매체는 빌릿(9)의 원주 둘레에 불균일하게 공급되도록 구성되고 상기 빌릿은 회전하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 부속 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 빌릿(9)은 냉각 장치 상부의 레일에 현수되고 이 레일을 따라 이동될 수 있는 크래브(13)에 배치된 2개의 샤프트(14, 16)의 단부 사이에 고정되도록 설치되고, 이에 따라 상기 빌릿(9)은 상기 샤프트에 의하여 회전되면서 축방향으로 냉각 장치를 통과하여 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 부속 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 냉각링(4)이 분리된 냉각 매체 공급부(6)가 있는 분리 섹션(19, 20, 21, 22)으로 분할되어 있고, 이에 따라 공급되는 냉각 매체의 양이빌릿의 원주 둘레에서 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 부속 장치.
5. 제1항에 있어서, 공급되는 냉각 매체의 양이 크기 또는 개수가 상이한 간극, 홀 또는 노즐에 의해 빌릿 원주 둘레에서 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 부속 장치.
6. 제1항에 있어서, 냉각 장치(1)가 수직으로 배치되고, 이에 따라 빌릿(9)이 냉각 장치를 수직으로 통과되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부속 장치.