KR20030002548A - 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속라인의 조질압연공정시에 스트립에 압연유를 분사하는 노즐헤더의 분사상태를 스트립의 폭에 따라서 가변적으로 제어함으로서 최적의 상태로 압연유를 스트립에 분사하는 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치에 관한 것이다.

본 발명의 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치는, 내부에 스트립(15)의 표면에 분사되는 압연유가 통과하는 통로가 형성되고 외주면에 일정한 수평간격으로 회전방향을 따라서 서로 다른 갯수의 노즐구멍(9)들이 형성되는 회전식노즐헤더(1); 상기 회전식노즐헤더(1)의 외부에 밀착된 상태로 회전가능하게 설치되며 외주면에 스프레이노즐(7)들이 길이방향으로 일정한 간격을 가지고 설치된 고정식노즐헤더(2); 상기 회전식노즐헤더(1)를 회전시키기 위한 것으로 장치제어부로부터의 제어신호에 따라서 소정위치만큼 상기 회전식노즐헤더(1)를 회전시키기 위한 구동모터(3); 상기 회전식노즐헤더(1)의 위치를 감지하기 위한 포지션센서(4); 상기 회전식노즐헤더(1)의 회전축에 설치되어 연동되며 기준위치설정을 위한 센서스트라이커(5); 구동모터(3)의 회전상태를 검출하기 위한 회전측정용 펄스제너레이터(6); 및 장치 전반을 제어하기 위한 장치제어부를 포함한다.

Description

스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치{Device for injecting oil depending on widths of strip}

본 발명은 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 연속라인의 조질압연공정시에 스트립에 압연유를 분사하는 노즐헤더의 분사상태를 스트립의 폭에 따라서 가변적으로 제어함으로써 최적의 상태로 압연유를 스트립에 분사할 수 있는 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치에 관한 것이다.

일반적으로 연속소둔라인의 조질압연기(16)는 연속소둔이 완료된 스트립의 형상교정, 표면조도부여, 및 기계적 성질의 개선(예를 들어 일정한 연신율의 부여)등을 위하여 사용되며, 조질압연기의 전단에는 스트립의 방청효과, 세정효과 및 표면품질관리를 위하여 압연유를 분사한다.

도 1a, 도 1b 및 도 2는 종래 사용되는 조질압연기(16)와 분사장치(8-1,8-2)를 표시하는 것으로서, 이것을 이용하여 종래 조질압연기(16)에서 압연유를 스트립(17)에 분사하는 과정과 이 과정에서 발생되는 문제점을 설명한다.

조질압연을 위하여 이송되는 스트립(15)은 조질압연기(16)를 통과하기 전에 상하 한 쌍으로 구성된 광폭 및 소폭 분사장치(8-1,8-2)를 통과한다. 스트립(15)이통과하면 상부 및 하부에서 스트립(15)의 표면에 압연유가 분사되고, 표면에 압연유가 포함된 상태로 스트립(15)은 조질압연기(16)로 이송된다. 종래 분사장치(8-1,8-2)는 도 2에 도시된 것과 같이 다수의 노즐헤드가 파이프의 표면에 설치된 것으로서, 각각 분사파이프의 길이가 다르게 구성되어 있다. 따라서 파이프의 길이가 긴 광폭분사장치(8-1)은 스트립(15)의 제품폭이 최장 1700mm 이하인 광폭스트립에 사용되고, 파이프의 길이가 짧은 소폭분사장치(8-2)는 스트립(15)의 제품폭이 최장 1280mm 이하인 소폭스트립에 사용되었으며, 파이프의 전단에 설치되는 조절밸브(미도시됨)를 이용하여 압연유의 공급을 제어하였다.

압연조질기(16)에 사용되는 스트립(15)의 폭이 변경되는 경우에는 상기 조절밸브를 이용하여 해당 스트립(15)에 적합하도록 압연유를 분사하였으나, 다양한 광폭을 가진 스트립(15)에 대하여 최적의 압연유분사를 하지 못하게 되는 문제점이 있었다. 예를 들어 스트립의 폭이 1450mm인 경우에는 광폭용 분사장치(8-1)를 사용하여 압연유를 분사하는데 1700mm에 맞추어 설정된 분사장치로부터 불필요한 부분(1700-1450=250mm정도)까지 압연유가 분사되므로 압연유가 낭비되고 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다. 더욱이 작업자가 압연유분사노즐의 변경을 하지 않고 무대응하는 경우에는 압연유낭비뿐만 아니라 스트립이 손상되어서 폐기처분하여야 하는 문제점이 있었다.

또한 도 1b에 표시된 바와 같이, 스트립(15)에 도포되지 않고 낭비되는 압연유가 조질압연기(16)의 후방으로 비산되어서 수절불량과, 조질압연기(16)의 상부에 고인 압연유가 조질압연된 스트립(15)의 표면에 떨어지는 오일드롭을 유발시킨다.이에 따라서 스트립(15)이 다수의 롤(도 1a를 참고하면 조질압연기(16)와 분사장치(8-1,8-2)의 양측면에 다수의 롤러가 위치됨을 알 수 있다.)을 통과하면서 롤과 스트립 사이의 마찰계수를 저하시켜 마찰에 의하여 스트립의 표면에 슬립에 의한 스크래치가 발생되고 결과적으로는 제품표면불량 및 녹발생을 초래하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 특허출원 제1996-67037호 "철판폭별 에어분사장치"에는 와이핑작업을 위하여 노즐헤더에서 각각의 노즐을 별개의 배관으로 분리하여 설치하여 스트립제품 사이즈별로 연결한 후 전자밸브를 사용하여 스트립의 폭에 대응하여 압연유를 분사하는 장치가 개시되어 있다. 그러나 상기 특허는 다수의 전자밸브가 필요하며 또한 다수의 배관이 설치되므로 설치면적이 과다해지며 이를 제어하기 위한 계장용 에어의 차단시 설비가 중지되는 문제점이 있었다. 또다른 방식으로서 노즐헤더 내부에 패킹을 삽입하여 구동모터에 의해 패킹을 이동시켜 스트립폭별로 분사가 가능하도록 하였으나 패킹마모에 따른 압연유가 비산되며 노즐헤더내부에 동력전달 스크류가 설치되므로 장치의 부피가 커지고 수리작업에 장시간이 소요되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 조질압연기에서 조질압연작업시에 스트립에 분사되는 압연유를 다양한 크기의 스트립폭에 맞추어 최적의 상태로 분사할 수 있는 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 조질압연작업시에 스트립에 분사되는 압연유가 잔류하여 조질압연된 스트립에 불량을 유발시키는 스크래치등의 발생을 미연에 방지함으로서 생산성향상과 작업환경이 개선되는 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치를 제공하는데 있다.

도 1a는 압연유의 분사상태를 도시한 조질압연기의 측단면도,

도 1b는 도 1의 좌측방향에서 본 조질압연기의 압연유 분사상태도,

도 2는 압연유를 분사하는 분사장치의 부분사시도,

도 3은 본 발명의 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치의 사시도,

도 4는 본 발명의 압연유 분사용 노즐조립체의 측단면도,

도 5는 본 발명의 압연유 분사용 노즐조립체 회전식노즐헤더의 전개도,

도 6은 본 발명의 압연유 분사용 노즐조립체의 분리사시도,

도 7은 본 발명의 압연유 분사장치의 작동상태 흐름도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 회전식노즐헤더 1a: 홈

1b: 패킹 2: 고정식노즐헤더

3 : 구동모터 4 : 포지션센서

5 : 센서스트라이커 6 : 회전측정 제너레이터

7 : 스프레이노즐 8-1: 광폭노즐헤더

8-2: 소폭노즐헤더 9 : 노즐구멍

10: 압연유공급라인 11: 연결용체인

15: 스트립 16: 조질압연기

17: 비산압연유 25,26: 기어

27: 체인 31-1,31-2: 고정용플랜지

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 다음과 같다.

본 발명의 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치는, 내부에 스트립의 표면에 분사되는 압연유가 통과하는 통로가 형성되고 외주면에 일정한 수평간격으로 회전방향을 따라서 서로 다른 갯수의 노즐구멍들이 형성되는 회전식노즐헤더; 상기 회전식노즐헤더의 외부에 밀착된 상태로 회전가능하게 설치되며 외주면에 스프레이노즐들이 길이방향으로 일정한 간격을 가지고 설치된 고정식노즐헤더; 상기 회전식노즐헤더를 회전시키기 위한 것으로 장치제어부로부터의 제어신호에 따라서 소정위치만큼 상기 회전식노즐헤더를 회전시키기 위한 구동모터; 상기 회전식노즐헤더의 위치를 감지하기 위한 포지션센서; 상기 회전식노즐헤더의 회전축에 설치되어 연동되며 기준위치설정을 위한 센서스트라이커; 구동모터의 회전상태를 검출하기 위한 회전측정용 펄스제너레이터; 및 장치 전반을 제어하기 위한 장치제어부를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 분사장치의 개략적인 외관사시도이다.

도시된 바와 같이, 표면에 다수의 스프레이노즐(7)이 길이방향의 동축선상에 일정간격으로 이격되어서 설치되어 있는 고정식노즐헤더(2)가 한 쌍의 고정용플랜지(31-1,31-2)에 의하여 고정되어 있다. 상기 고정식노즐헤더(2)는 스트립(15)의 하부표면에 압연유를 분사할 수 있도록 방향이 조정되어 있다. 실제 사용예에서는 도 3에 도시된 것과 동일한 분사장치가 스프레이노즐(7)의 방향이 하부측(스트립의 상부표면)을 향하도록 한 쌍으로 설치되어서 스트립(15)에 압연유를 분사하도록 구성된다.

고정식노즐헤더(2)는 고정용플랜지(31-1,31-2)에 의하여 회동이 불가능하게 고정되어 있으며, 그것의 내부에는 회전식노즐헤더(1)(미도시됨)가 설치되어 있다. 상기 회전식노즐헤더(1)에 대하여 후에 상술된다. 고정식노즐헤더(2)를 고정하는 고정식플랜지(31-2)에는 압연유를 공급하기 위한 압연유공급라인(10)이 연결되어 있다. 상기 압연유 공급라인(10)은 스트립(15)의 표면에 분사하기 위한 압연유를 고정식노즐헤더(2)가 아니라 회전식노즐헤더(1)의 내부로 공급하는 역할을 한다. 회전식노즐헤더(1)의 일측단부, 즉 고정용플랜지(31-1)에 위치하는 단부는 압연유가 외부로 누출되지 않도록 용접등에 의하여 차단된다.

압연유공급라인(10)이 연결된 고정용플랜지(231-2)의 대향위치에 설치된 고정용플랜지(31-1)에는 기어(25,26)가 연결되어 있다. 상기 구동용 기어(25)는 회전용 구동모터(3)와 연결되어서 회전력을 동력전달체인(11)을 이용하여 고정식회전노즐(2)이 아니라 회전식노즐헤더(1)로 전달하는 것이며, 기어(26)는 회전측정용 제너레이터(6)와 연결하여 기어(25)의 회전상태를 체인(27)을 이용하여 제너레이터(6)로 전달하는 것이다. 제너레이터(6)는 그것의 회전축에 기어를 고정너트를 이용하여 고정한 후 체인(27)을 이용하여 회전식노즐헤더(1)에 고정된기어(26)와 연결된다.

또한 구동용 기어(25)에는 인접측면에 다수의 센서로 구성되는 포지션센서(4)가 더 설치된다. 포지션센서(4)는 회전식노즐헤더(1)의 회전위치를 검출하기 위한 것으로서, 회전식노즐헤더(1)의 회전위치에 따라서 압연유의 분사상태가 변화되기 때문에 정확한 위치로 조정하는 것은 매우 중요한 작업이다. 도면을 다시 참고하면 포지션센서(4)는 다수의 센서들이 원형으로 배열되어 있으며, 이러한 배열은 회전식노즐헤더(1)에 형성된 노즐구멍들의 위치와 대응된다. 또한 회전식노즐헤더(1)와의 기준위치를 설정하기 위하여 센서스트라이크(5)가 더 설치되며 상기 회전식노즐헤더(1)와 연동되어서 회전한다.

도 4는 내부에 회전식노즐헤더(1)가 삽입된 상태의 고정식노즐헤더(2)의 측절단면도이다. 도시된 바와 같이, 고정식노즐헤더(2)의 외주면에는 길이방향을 따라서 일렬로 다수의 스프레이노즐(7)이 형성되어 있으며, 상기 스프레이노즐(7)과 동일절단면을 따라서 다수의 노즐구멍(9-1,9-2,9-3,...)들이 회전식노즐헤더(1)의 원주면을 따라서 형성됨을 알 수 있다. 상기 노즐구멍(9)들과 스프레이노즐(7)은 측면의 확대단면도에서 보는 바와 같이, 하나의 노즐구멍만이 일치되면 다른 구멍들은 고정식노즐헤더(2)의 내측표면에 막혀서 차단되므로 압연유의 분사가 원천적으로 차단된다. 따라서 스프레이노즐(7)과 위치가 일치하는 노즐구멍(9)을 통하여서만이 압연유가 분사된다.

도 5는 회전식노즐헤더(1)에 형성되는 노즐구멍(9)들을 도시한 것으로서, 이것은 회전식노즐헤더(1)의 전개도이다. 노즐구멍(9)들은 도시된 바와 같이, 수평,및 수직방향으로 일정한 거리(수평방향으로는 구멍의 중심을 기준으로 하여 약 100mm, 수직방향으로는 약 25,5 mm)를 이격하여 형성되며, 스트립(15)의 폭(1000mm, 1100mm, 1200mm, 1300mm, 1400mm, 1500mm, 1600mm, 1700mm)에 따라서 각각 다른 숫자의 노즐구멍(9)이 형성됨을 알 수 있다. 노즐구멍(9)들은 설명의 편의를 위하여 수평방향으로 동일한 위치에 있는 것들을 동일부호(예를 들어 9-1, 9-2, 9-3,..)로 설정하며 동일한 번호에 포함되는 노즐구멍(9)들만이 압연유를 스프레이노즐(7)을 통하여 동시에 토출하는 것들이다. 노즐구멍(9-1)은 4개의 구멍으로 구성되어 있지만 수평노즐구멍의 형성갯수는 스트립(15)의 폭에 따라서 증가시키거나 감소시킬 수 있음은 명백한 것이다.

또한 압연유의 분사시에 인접한 노즐구멍(9)들로 압연유가 이동하는 것을 방지하기 위하여 회전식노즐헤더(1)의 원주표면에는 수직방향으로 다수의 홈(1a)을 형성하고, 각각의 홈(1a)에 패킹(1b)(도 6참조)을 삽입한다. 패킹이 삽입된 상태로 회전식노즐헤더(1)이 고정식노즐헤더(2)에 삽입되면 수평으로 인접한 노즐구멍으로 압연유의 이동이 차단되므로 압연유가 분사될 때 저항이 감소되므로 원활한 압연유의 분사가 이루어진다. 이 때 수직방향으로 압연유가 이동하여도 스프레이노즐(7)과 연통되지 않은 다른 노즐구멍들은 고정식노즐헤더(2)의 내측표면에 의하여 차단되므로 압연유분사에 지장을 초래하지 않는다.

도 6은 본 발명에 의한 회전식노즐헤더(1)과 고정식노즐헤더(2)의 외관사시도로서, 회전식노즐헤더(1)은 도 5의 전개도에서 상부 및 하부를 서로 연결한 원통파이프형태임을 알 수 있다. 상세히 도시되지 않았지만 회전식노즐헤더(1)의 일측단부는 밀폐되고, 타측단부는 개방되어서 압연유가 공급된다. 폐쇄된 단부측에는 상술한 것과 같이 기어(25,26)가 연결되어서 회전식노즐헤더(1)를 회전시킨다.

고정식노즐헤더(2)의 원주면에 형성되는 스프레이노즐(7)의 갯수는 회전식노즐헤더(1)의 원주면에 형성되는 노즐구멍(7)의 최대갯수(도 5에서는 노즐구멍(9-8)의 18개)와 일치하여야 함은 명백하다. 따라서 회전식노즐헤더(1)가 회전함에 따라서 스프레이노즐(7)의 통로와 일치하는 노즐구멍(7)의 갯수가 변경되며, 이에 따라서 스트립(15)의 폭에 따라서 압연유를 분사하는 노즐구멍(7)을 조정한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치의 작동상태를 도 7의 흐름도를 참고하여 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위하여 분사장치는 도 3과 같은 장치가 스트립(15)의 상하에 각각 설치되어서 압연유를 동시에 분사하는 것으로 가정한다. 또한 상기 흐름도는 미도시된 장치제어부에 의하여 수행된다.

통상 압연조절기에 공급되는 스트립(15)은 폭의 크기가 다르지만 공정의 연속성을 위하여 스트립(15)의 단부를 용접하여 이송하는 것이 보통이다. 따라서 현재 이송되는 스트립(15)에 대하여 조질압연기(16)의 전방에서 스트립(15)의 양표면에 압연유를 분사하던 본 발명의 분사장치는, 스트립(15)의 연결부인 용접부가 용접부감지기를 통과할 때 장치제어부가 상위제어부로부터 후행 스트립(15)의 폭에 대한 데이터를 전송받는다(100). 이후 전송된 후행스트립의 폭의 크기와 현재 압연유의 분사가 진행되는 스트립의 폭의 크기를 비교한다(200). 만일 폭의 크기가 동일하면 회전식노즐헤더(1)의 위치변경없이 압연유의 분사가 진행된다.

그러나 후행 스트립(15)의 폭의 크기가 다르면 회전식노즐헤더(1)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하여 스트립(15)의 폭에 적합한 노즐구멍(9)을 설정하도록 작동된다.

먼저 현재의 스트립보다 후행스트립(15)의 폭의 크기가 크면 현재의 스트립에 대한 정보를 저장하고 있던 장치제어부에서 회전방향을 판단하고, 판단된 회전방향으로 노즐구멍(9)이 위치하도록 구동모터(3)를 작동시킨다. 구동모터(3)의 작동에 의하여 회전식노즐헤더(1)가 회전하면 이 때 체인(27)에 의하여 연결된 제너레이터(6)가 기어(26)의 회전에 따른 신호를 생성하여 장치제어부에 출력한다. 장치제어부에서는 상기 제너레이터(6)로부터 입력되는 펄스값과 포지션센서(4)로부터 입력되는 위치데이터를 상호 비교하여 회전식노즐헤더(1)가 정확하게 위치되었는가를 판단한다.

다시말하면, 상위제어부에서 전달된 스트립폭에 대한 데이터에 따라서 회전식노즐헤더(1)의 위치를 변경할 때, 변경되는 선행스트립 및 후행 스트립에 대한 노즐구멍(9)들에 대한 회전수를 산출하고, 센서스트라이크(5)의 위치이동에 따른 포지션센서(4)에 의하여 검출된 위치가 일치하면 정확하게 분사위치가 결정된 것으로 판단한다(400). 센서스트라이크(5)는 회전식노즐헤더(1)의 회전축에 연동되어 설치되며 이것은 누즐구멍(9)의 기준위치, 예를 들어서 수직위치가 1300mm의 스트립폭에 대한 분사위치라고 가정하면, 전방을 향하여 이동되면 스트립폭이 적은 1200mm, 1100mm에 대한 이동, 후방으로 이동하면 스트립폭이 큰 1400, 1500mm에 대한 이동으로 설정할 수 있다.

스트립(15)의 폭에 따라서 노즐구멍의 위치가 정확하게 일치된 것으로 판단되면 구동모터(3)는 회전을 정지하고 이에 따라서 회전식노즐헤더(1)도 정지한다(500).

회전식노즐헤더(1)가 정지하면 회전식노즐헤더(1)의 표면에 형성된 노즐구멍(9)과 고정식노즐헤더(2)에 형성된 스프레이노즐(7)이 일치되어서 압연유공급라인(10)을 통하여 공급되는 압연유가 스프레이노즐(7)을 통하여 분사된다. 이 때 각각의 노즐구멍(9-1 내지 9-8)과 노즐구멍의 양측단에 설치된 패킹(1b)에 의하여 회전식노즐헤더(1)와 고정식노즐헤더(2)가 완전히 밀봉되므로 압연유가 분사되지 않는 노즐구멍과 고정식노즐헤더(2)의 양측단으로는 압연유가 분사되지 않고 스트립의 폭에 알맞게 압연유가 분사된다.(600)

이와 같이 본 발명에 의하면 조질압연작업시에 스트립에 분사되는 압연유를 다양한 크기의 스트립폭에 맞추어 최적의 상태로 분사할 수 있으며, 조질압연작업시에 스트립에 분사되는 압연유가 잔류하여 조질압연된 스트립에 불량을 유발시키는 스크래치등의 발생을 미연에 방지함으로서 생산성향상과 작업환경이 개선되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 스트립에 방청, 세정, 표면품질관리를 위하여 압연유를 분사하기 위한 장치에 있어서,

   내부에 스트립(15)의 표면에 분사되는 압연유가 통과하는 통로가 형성되고 외주면에 일정한 수평간격으로 회전방향을 따라서 서로 다른 갯수의 노즐구멍(9)들이 형성되는 회전식노즐헤더(1); 상기 회전식노즐헤더(1)의 외부에 밀착된 상태로 회전가능하게 설치되며 외주면에 스프레이노즐(7)들이 길이방향으로 일정한 간격을 가지고 설치된 고정식노즐헤더(2); 상기 회전식노즐헤더(1)를 회전시키기 위한 것으로 장치제어부로부터의 제어신호에 따라서 소정위치만큼 상기 회전식노즐헤더(1)를 회전시키기 위한 구동모터(3); 상기 회전식노즐헤더(1)의 위치를 감지하기 위한 포지션센서(4); 상기 회전식노즐헤더(1)의 회전축에 설치되어 연동되며 기준위치설정을 위한 센서스트라이커(5); 구동모터(3)의 회전상태를 검출하기 위한 회전측정용 펄스제너레이터(6); 및 장치 전반을 제어하기 위한 장치제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전식노즐헤더(1)의 표면상에 길이에 대한 수직방향으로 패킹(1b)을 수납하기 위한 다수의 홈(1a)이 노즐구멍(9)의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 회전식노즐헤더(1)의 표면상에 형성되는 각각의 노즐구멍(9)이 스트립폭의 크기에 연동되어서 노즐구멍(9)의 갯수가 변경되며, 각각의 노즐구멍(9)들은 수평방향으로는 노즐구멍(9)의 중심을 기준으로 하여 약 100mm, 수직방향으로는 약 25,5mm 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 고정식노즐헤더(2)에 형성되는 스프레이노즐(7)이 상기 회전식노즐헤더(1)에 형성되는 노즐구멍(9)의 최대갯수와 동일한 갯수를 갖는 것을 특징으로 하는 스트립폭에 가변되는 압연유 분사장치.