KR20030008132A - 고온의 선재를 냉각시키는데 사용되는 분무노즐 및 그것을이용한 경강선재 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온의 선재를 냉각시키기 위한 분무노즐 및 그것을 이용한 경강선재 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 노즐을 통하여 분출되는 액적의 속도와 입경의 범위를 균일화시킬 수 있어서 냉각에 의한 선재의 기계적 물성치를 증대시킬 수 있는 분무노즐과 이것을 이용하여 경강선재를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 분무노즐은, 공기를 소정압력으로 공급하기 위한 것으로 분사관(112)과 직선으로 연통되어 있는 제1공급관(114)와, 물을 소정압력으로 공급하기 위한 것으로 상기 제1공급관(114)와 상기 분사관(112)에 대하여 수직으로 연결되는 제2공급관(116)으로 구성되며, 상기 분무노즐을 이용한 경강선재 제조방법은, 빌렛의 강조성물을 소정중량%로 조성하는 단계와, 상기 단계에서 조성된 빌렛을 선재압연공정에 따라서 처리하며 선재 권취전에 800~850℃의 온도로 냉각하는 단계와, 권취후에 선재코일의 겹침밀도를 조정하는 낙하시켜 이송하는 단계와, 분무노즐을 이용하여 소정의 공압과 수압으로 공기와 물을 혼합 분무시켜서 선재코일을 냉각하는 단계와, 선재코일의 이동속도를 0.30~0.60m/s로 조정하는 단계와, 선재코일의 하부로부터 송풍기의 출력을 30%로 조정하여 운전하는 단계를 포함한다.

Description

고온의 선재를 냉각시키는데 사용되는 분무노즐 및 그것을 이용한 경강선재 제조방법{Injection nozzle and Method for manufacturing strip wire using it}
본 발명은 고온의 선재를 냉각시키기 위한 분무노즐 및 그것을 이용한 경강선재 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 노즐을 통하여 분출되는 액적의 속도와 입경의 범위를 균일화시킬 수 있어서 냉각에 의한 선재의 기계적 물성치를 증대시킬 수 있는 분무노즐과 이것을 이용하여 경강선재를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
열간압연공정에서 선재는 고온상태로 이송되며, 이것을 냉각시키기 위하여 냉각기가 사용되고 있다. 도 1을 참고하여 종래 선재의 냉각과정을 설명하면 다음과 같다. 압연기(10)로부터 이송되는 선재는 수냉장치(20)를 통과하면서 온도가 낮아진 상태에서 권취기(30)로 이동된다. 권취기(30)에서는 이동된 선재(40)를 냉각기(스텔모어 냉각기)의 테이블롤러(50)상에 비동심링의 형태로 낙하시키고, 낙하된선재는 적치된 상태로 테이블롤러(50)에 의하여 이송된다. 이송되는 열간 선재(40)는 테이블롤러(50)의 하부에 설치된 송풍기(60)로부터 불어오는 공기에 의하여 냉각되며, 이러한 냉각과정을 통하여 고객사가 원하는 기계적 물성치를 가진 최종 선재제품이 생산된다.
송풍기(60)에 의한 강제냉각방식은, 도 2를 참고하면, 압연된 열간 선재(40)가 권취기(30)를 통과하면서 직선형태에서 코일링(coil ring) 형태로 낙하되어 테이블롤러(50)에 놓여지는 상태로 이송되면, 하부에 설치되어 있는 송풍기(60)로부터 불어오는 저온의 바람과 접촉되면서 선재가 강제적으로 공기에 의하여 냉각된다. 송풍기(60)는 송풍모터(62)의 회전력에 의하여 프로펠러(미도시됨)로부터 바람이 발생되고 내부에 장착된 댐퍼(64)에 의하여 공급되는 방향이 변경된다. 테이블롤러(50)의 양측단부에는 스텔모어 사이드월(66)이 구비되어 있어서 선재(40)가 이송도중에 이탈되는 것을 방지한다.
그런데, 상기와 같은 강제냉각방식에서는 다음과 같은 문제점이 발생된다. 즉 권취기(30)로부터 낙하되는 선재는 비동심링상태로 투하되므로 상대적으로 링간 겹침밀도가 높은 부위와 겹침밀도가 낮은 부위가 존재하게 되고, 이에 따라서 냉각이 균일하게 이루어지지 않기 때문에 강제적인 공냉방식에 의하여서도 냉각편차를 저감시키는데 많은 어려움이 있었다. 따라서 고객사가 원하는 기계적 물성치를 가진 선재의 생산에 어려움이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 공기 이외의 다른 냉각매체를 이용하는 냉각장치 및 방법이 개발되었다. 이러한 것들중의 하나가 신일본제철소(Nippon SteelCorporation)내의 기미츠 제철소에서 개발한 물과 염욕을 혼합한 염욕조(Salt Bath) 냉각설비인 디엘피(Direct Lead Patenting)이다. 이것은 권취기에서 생산된 선재제품을 염욕조를 통과하도록 인위적으로 제어함으로서 기존의 스텔모어 냉각방식에 의하여 생상된 선재제품보다 기계적 물성치인 인장강도값이 약 15% 향상된 제품이 생산되었다.
또한 스미토모 제철소의 경우에는 냉각매체를 공기가 아닌 비등수를 이용한 이지드로잉 컨베이어(Easy Drawing Conveyor)라는 독자적인 선재신냉각장치를 개발하여 약 15% 향상된 기계적 물성치를 가진 제품을 상용화하였다.
또한 토아스틸(TOA Steel)의 경우에도 냉각매체를 공기에서 물과 공기를 혼합한 분무(mist)방식을 도입하여, 물과 공기의 동축방향상호충돌작용 및 입자의 미립화를 통한 선재제품의 냉각을 수행하였다. 이로 인한 선재제품의 기계적 물성치를 향상시킨 제품의 상용화를 1988년부터 실시하였다.
분무냉각은 노즐을 통하여 분사되는 액주(Liquid Column)를 고속의 공기운동에너지로 충돌, 분쇄시켜 액주로부터 얻은 미립화된 액적(Liquid Droplet)을 고온의 선재와 냉각시키는 냉각메카니즘을 가지고 있으므로, 종래 스텔모어 냉각기를 크게 변경시키지 않고서도 분무노즐의 특성을 살린 독자적인 냉각설비의 개발이 가능한 이점이 있다.
그러나 분무노즐을 통한 공기와 물의 분사압력변화와 이로 인한 균일한 입자의 속도 및 입자입력을 조절하여야만 재질의 편차가 균일한 최종선재제품을 생산할 수 있으며, 노즐을 통하여 분출되는 액적입자의 속도와 입경의 범위가 균일하지 못하면 냉각온도편차 및 재질의 기계적 물성치인 인장강도편차가 발생되어 품질불량을 초래하는 단점도 있다.
도 3에 도시된 것은 종래 사용되는 분무노즐(90)의 구조를 나타내는 단면도로서, 중앙에는 물이 공급되는 물공급관(94)이 형성되고 그것의 주변부를 따라서 공기가 공급되는 공기공급관(92)이 형성되어 있다. 이러한 내부혼합형 2유체 분무노즐(90)은 큰 속도성분(운동에너지)을 가진 기체(공기)를 분무노즐(90)의 내부에서 분사액체인 액주에 충돌시켜 미세한 액적을 발생시키는 특징이 있으나, 분사토출부(물공급관(94)과 공기공급관(92)의 단부)에서 두 개의 유체의 상호충돌에 의하여 대기중으로 방출되는 과정에서 균일한 냉각을 유지하기 위한 액적의 속도와 입경이 균일하지 못한 문제점이 발생되었다. 이것은 두 개의 유체충돌지점과 대기로 분출되는 지점과의 간격(gap)이 거의 없어 고속의 공기에너지로 인한 액주충돌파괴시에 입자의 질량유량(Mass Flow Rate) 변화와 액주의 입경을 균일하게 분쇄시키지 못하기 때문에 발생된다. 따라서 최적화된 분무조건을 설정하기 위하여 수많은 시행착오와 반복적인 실험을 수행하여야 하기 때문에 비용과 시간이 많이 소요되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고속으로 주입되는 물과 공기의 충돌시에 미세하면서도 균일한 입경을 가진 액적을 골고루 분사할 수 있는 고온의 선재를 냉각시키는데 사용되는 분무노즐을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 개선된 분무균일도를 가진 분무노즐을 사용함으로써 종래 공기냉각장치 또는 분무장치의 구조를 변경하지 않고서도 기계적 물성치가 개선된 선재를 생산할 수 있는 경강선재 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 사용되는 열간 선재를 냉각시키기 위한 강제송풍설비의 구성도,
도 2는 선재를 냉각시키기 위한 송풍기의 구조도,
도 3은 종래 사용되는 분무노즐의 구조를 나타내는 측단면도,
도 4는 본 발명에 의한 분무노즐의 작동상태 개략도,
도 5는 본 발명에 의한 분무노즐의 구조단면도,
도 6a는 본 발명의 분무노즐의 외관을 나타내는 평면도,
도 6b는 도 6a의 분사관의 정면도,
도 7은 본 발명에 의한 액적의 속도분포를 나타내는 그라프,
도 8은 본 발명에 의한 액적의 입경분포를 나타내는 그라프,
도 9는 본 발명에 의한 선재 인장강도분포를 나타내는 그라프,
도 10은 본 발명의 경강선재 제조방법을 설명하기 위한 플로우차트.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
10: 선재압연기 20: 수냉장치
30: 권취기 40: 선재
50: 테이블롤러 60: 송풍기
62: 송풍모터 64: 댐퍼
66: 사이드월 70: 집적기
90: 분무노즐 92: 공기공급관
94: 물공급관 96: 분무
100: 분무냉각장치 110: 분무노즐
112: 분사관 112a: 분무공
114: 제1공급관 116: 제2공급관
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 분무노즐은, 공기를 소정압력으로 공급하기 위한 것으로 분사관과 직선으로 연통되어 있는 제1공급관과, 물을 소정압력으로 공급하기 위한 것으로 상기 제1공급관과 상기 분사관에 대하여 수직으로 연결되는 제2공급관으로 구성되며, 상기 분무노즐을 이용한 경강선재 제조방법은, 빌렛의 강조성물을 소정중량%로 조성하는 단계와, 상기 단계에서 조성된 빌렛을 선재압연공정에 따라서 처리하며 선재 권취전에 800~850℃의 온도로 냉각하는 단계와, 권취후에 선재코일의 겹침밀도를 조정하는 낙하시켜 이송하는 단계와, 분무노즐을 이용하여 소정의 공압과 수압으로 공기와 물을 혼합 분무시켜서 선재코일을 냉각하는 단계와, 선재코일의 이동속도를 0.30~0.60m/s로 조정하는 단계와, 선재코일의 하부로부터 송풍기의 출력을 30%로 조정하여 운전하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 분무노즐(110)이 설치된 냉각장치(100)의 개략적인 구성도이다. 도시된 바와 같이 선재(40)가 이송되는 테이블롤러(50)의 상부측에 소정거리가 이격된 상태로 분무노즐(110)이 설치되어 있다. 도면에서는 하나의 분무노즐(110)만이 도시되어 있지만 실제로 3개의 분무노즐이 3열로 9개의 분무노즐이구비되어서 동시에 분사기능을 수행한다.
분무노즐(110)에는 물과 공기를 공급하기 위한 파이프등이 연결되어 있으며, 각 파이프에는 소정의 압력으로 물과 공기가 각각 공급된다. 이러한 냉각장치의 구조는 종래 분무노즐을 이용하는 장치와 본질적으로 유사한 것이다. 그러나 본 발명에서는 분무노즐(110)의 분사특성을 최적화시키기 위하여 물과 공기압력이 변경된다. 선재(40)가 테이블롤러상에서 이송됨에 따라서 분무노즐(110)을 통하여 물이 분사됨과 동시에 테이블롤러의 하부에 설치된 송풍기(60)가 소정의 효율로 작동되어서 냉각에 필요한 공기를 공급한다. 송풍기(60)는 공기냉각 뿐만 아니라 분사되는 물의 분자가 고루게 분포될 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 최적의 냉각상태를 유지하기 위하여 공기와 물의 압력 및 테이블롤러의 선재(40) 이송속도, 권취전 냉각온도등에 대한 설정이 먼저 수행되며, 이러한 값들은 반복실험을 통하여 최적의 상태가 얻어질 수 있다. 도 1 및 도 4를 참고하여 본 발명의 제조방법이 후에 상술된다.
본 발명에 의한 분무노즐(110)의 상세한 구조를 도 5 및 도 6a, 도 6b를 참고하여 설명한다.
도 5에 도시된 것은 본 발명의 분무노즐(110)의 일실시예의 단면도로서, 공기를 소정압력으로 공급하기 위한 것으로 물이 직접 분무되는 분사관(112)과 파이프에 의하여 직선으로 연통되어 있는 제1공급관(114)와, 물을 소정압력으로 공급하기 위한 것으로 상기 제1공급관(114)와 상기 분사관(112)에 대하여 수직으로 파이프가 연결되는 제2공급관(116)로 구성되어 있다.
상기 분사관(112)은 공기와 물의 충돌에 의하여 발생되는 분무를 분사시키기 위한 것으로 표면에는 분무공(112a)이 형성되어 있다. 또한 제1공급관(114)는 공기를 소정압력(Pa)로 공급하기 위한 것이며, 제2공급관(116)는 물을 소정압력(Pw)로 공급하기 위한 것이다. 상기 제1공급관(114)은 파이프를 통하여 상기 분사관(112)와 직선형태로 연결되어 있음에 비하여, 물을 공급하기 위한 제2공급관(116)은 초기공급부에서는 상기 제1공급관(114)와 평행상태를 유지하다가 수직으로 굴곡된 형태를 가진다. 굴곡된 단부는 상기 분사관(112)과 제1공급관(114)을 연결하는 파이프의 중간부와 연통되도록 결합되어 있다.
본 발명에 의한 분무노즐(110)은 두 개의 유체인 공기와 물의 충돌이 발생되는 지점으로부터 상호충돌을 일으켜서 약 40∼60mm(바람직하게는 약 50mm) 정도 설정된 파이프를 따라서 1차 미립화된 액적들이 노즐터널을 통과하며, 이 안에서 액적상호간의 표면장력과 관성력에 의한 상호2차 충돌을 일으킨 후 대기중으로 입자의 입경이 균일하게 분출되게 함으로서 공기와 물의 압력변화에 따라 균일한 액적의 속도와 입경을 보유할 수 있는 것이다.
다시 도 5를 참고하여 물과 공기의 압력의 관계를 설명하면 다음과 같다. 여기에서 Pa는 공기공급을 위한 압력이고, Pw는 물공급을 위한 압력이며, Px는 공기와 물의 충돌이 발생되는 지점에서의 압력을 의미한다. 또한 △Pa는 인입되는 공기의 압력(Pa)에서 공기와 물의 충돌이 일어나는 지점의 압력변화(Px)를 뺀 값으로서, (△Pa = Pa - Px; Pa=constant), △Pw는 인입되는 물의 압력에서 공기와 물의 충돌이 일어나는 지점의 압력변화를 빼준 값(△Pw = Pw - Px; Pw=constant)이다.이러한 압력값을 이용하여 본 발명의 분무노즐(110)의 분사효과를 설명한다.
인입되는 공기와 물중에서 공기의 압력이 일정하다고 가정하면, △Pa와 Px는 반비례관계가 성립되므로 충돌이 일어나는 지점의 압력이 커지면 인입되는 공기의 압력에서 공기와 물의 충돌이 일어나는 지점의 압력변화는 작아지게 되며 이로 인하여 물의 질량유량값은 커지고 전반적인 액적의 입경크기는 커지게 되지만 입자의 속도는 상대적으로 낮아진다.
반대로 충돌이 일어나는 지점의 압력이 작아지면 인입되는 공기의 압력에서 공기와 물의 충돌이 일어나는 지점의 압력변화는 커지게 되며 이로 인한 물의 질량유량값은 작아지게 되어 전반적인 액적의 입경크기는 작아짐과 동시에 입자의 속도는 상대적으로 커지게 된다. 이러한 상관관계는 상기한 식에서 알 수 있다.
또한 입자의 직경을 크게 하기 위해 전체적인 물의 질량유량값(Mass Flow Rate)인 물의 압력을 점차 증대시킬 경우, 입자의 입경과 입경분포범위는 커지게 되고 이로 인한 고온의 소재와 미립화된 분무 입자간의 접촉에 따른 냉각효과인 비등(boiling)효과가 점차 감소하게 되어 전반적인 냉각능은 입자의 직경이 작은 경우보다 상대적으로 떨어지게 된다.
이에 반하여 물의 질량유량값을 적게함과 동시에 공기의 압력을 상승시킨 경우, 입자의 입경은 물의 압력이 증가할 때 보다 상대적으로 작아지게 되어 극미립화현상이 발생되며 이로 인한 입자의 입경과 입경분포는 물의 질량유량값이 큰 경우보다 약간 균일해지게 되는 효과는 발생할 수 있으나 이 경우의 냉각능은 물의 질량값이 큰 경우보다 떨어질 수 도 있다.
왜냐하면, 입자의 입경이 지나칠 정도로 미립화된 경우에는 고온의 선재 표면에 액적이 접촉하기 전에 기화(evaporation)가 진행되어 냉각효과가 현저히 저하될 수 있기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여서는 지속적이고 반복적인 실험을 통한 적정분사조건 및 입자의 속도, 입경선정이 중요한 요소로 작용하게 된다. 결론적으로 말하면, 열간선재제품의 냉각이 진행되는 경우 액적의 입경이 크다고 해서 절대적으로 냉각이 잘 진행되는 것이 아니고, 입경이 작다고해서 냉각이 안되는 것이 아니다. 이것은 열간선재의 분무입자에 의한 표면접촉냉각인 경우 비등현상에 의한 액막(Liquid film) 발생이 필수적이며 이러한 액막의 균일한 두께 형성으로 인한 냉각효과가 달라질 수 있다. 이러한 목적을 위하여 본 발명의 분무노즐(110)을 이용한 최적의 상태에 의한 제조방법의 최적실시예가 후에 설명된다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 분무노즐(110)의 외관을 도시한 것으로서, 분사관(112)과 제1공급관(114)과 제2공급관(116)의 배치상태를 명확하게 알 수 있다. 특히 분사관(112)의 정면상태를 살펴 보면, 분무공(112a)이 타원형으로 형성된다. 이것은 분사시 물의 전체적인 질량유량값을 타원형태의 분사면적으로 유도하여 선재제품의 겹침밀도차에서 발생되는 폭부위별 온도편차를 제어하기 위한 것이다. 상기 분무공(112a)은 장축이 10mm, 단축이 4mm의 크기를 가지며, 분사관(112)의 치수(A)는 40mm, 제1공급관(114)와 제2공급관(116)에 의하여 구성되는 몸체의 치수(B)는 75mm가 되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 분무노즐(110)을 이용하여 경강선재를제조하는 방법을 설명한다.
도 10은 본 발명에 의한 제조방법을 설명하는 플로우차트로서, 소정의 화학적성분을 가진 고탄소강 경강선재(JIS SWRH72B)의 연속주조한 빌렛을 직경 5.5mm∮로 열간선재압연한 후에 800~850℃의 냉각개시 온도범위까지 냉각을 실시한다. 상기 빌렛의 화학적성분은, C: 0.60~0.75중량%, Si: 0.15~0.30중량%, Mn: 0.60~0.90중량%, P: 0.04중량%, S: 0.60~0.05, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 구성되어 있다.
상기와 같이 연속주조한 빌렛을 통상의 열연공정을 통하여 선재를 압연하고, 권취전에 선재의 온도는 800~850℃로 냉각시켜서 권취기에 공급된다.
상기와 같이 냉각된 직선상의 선재를 권취기를 통하여 동심원의 형태로 권취한 후, 냉각테이블상에서 하기의 표와 같은 냉각조건으로 500℃까지 분무냉각을 통하여 강제냉각을 실시한다. 이 때 냉각의 효율을 높이기 위하여 선재코일의 겹침밀도를 와해시켜서 최소화시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 분무노즐(110)은, 도 4를 참고하면, 선재(40)의 표면으로부터 약 300~500mm 상부측으로 양측면과 중앙부에 3열로 각 3개씩 총 9를 설치하여 분무한다. 분사되는 분무입자의 직경은 최적화된 상태로서 10~20㎛의 크기를 가지도록 분사되며, 분사되는 물과 공기의 압력 및 분무노즐의 설치높이도 이것을 달성하기 위하여 조정될 수 있다. 분무되기 전에 이송속도는 0.3m/s로 설정되었다.
실제 적용시에 분무노즐의 높이를 500mm 이상으로 조정한 경우에는 입자직경이 20㎛ 이상이 되어 고온의 소재와 냉각시 과도한 액막(Liquid Film)을 형성하여냉각능향상에 도움을 주지 못하며, 300mm 이하로 조정한 경우에는 입자속도의 증가로 인하여 직경이 10㎛ 이하로 분포되어 고온의 소재와 접촉되기 전에 기화되어 냉각능이 현저하게 저하되기 때문이다.
상기와 같이 분무노즐(110)을 통하여 분사하여 분무냉각을 실행함과 동시에 선재코일의 이송속도를 0.3~0.4m/s로 설정한다. 또한 송풍기는 분무입자가 고온선재의 상하면에 골고루 분포되도록 하기 위한 것으로서 최대출력의 약 30%로 설정하였다.
선재의 냉각효율을 높이기 위한 액적의 입경을 얻기 위하여 상기 분무노즐에 대하여 공기와 물의 압력은, 각각 1.0 x 1.5kgf/cm2, 1.5 x 2.0kgf/cm2, 2.0 x 2.5kgf/cm2, 2.5 x 3.kgf/cm2, 3.0 x 3.5kgf/cm2, 3.5 x 4.kgf/cm2,4.0 x 4.5kgf/cm2, 4.5 x 5.0kgf/cm2으로 가변적으로 조정되도록 설정된다. 이것은 상기한 분무노즐(110)의 설치조건에서 최적의 입자직경의 범위사이에서 균일하게 분포되어 고온의 소재와의 냉각시 효율이 증가하는 값이된다.
공기와 물의 압력을 5.0 x 5.5kgf/cm2이상으로 설정하는 경우에는 물의 질량유량값이 감소하고 이로인하여 입자직경이 10㎛ 이하로 분포되어 냉각효율이 저하되며, 0.5 x 1.0kgf/cm2이하로 설정하지 못하는 것은 이 경우 공기의 압력이 낮아서 물의 압력에 의한 액주의 미립화를 시키는 공기의 운동에너지가 지극히 낮아지기 때문이다.
본 발명의 분무노즐을 이용한 실시예와 종래 송풍기를 이용한 강제냉각방식에 의한 결과비교가 하기의 표 1에 나타나있다. 분무노즐의 설치조건은 상술한 것과 동일하며, 공기와 물의 분사압력이 각각 1.0kgf/cm2, 1.5kgf/cm2으로서 설정된 상태이다.
분무냉각을 실시한 1,2,3코일링의 경우 비교재인 스텔모어냉각기를 이용한 통상의 4,5,6 코일링과 비교하여 인장강도 편차값은 대등한 수준임을 알 수 있다. 그러나 강도를 향상시키기 위한 인장강도값이 평균 15% 정도 향상됨을 알 수 있다.
특히 고온의 선재에 분무냉각을 실시할 경우에는, 스텔모어 냉각구간의 테이블롤러의 속도를 종래에 비하여 40% 수준인 0.3~0.4m/sec 범위로 낮추어 선재코일부위별 분무냉각이 충분히 진행될 수 있도록 조정하였으며, 이로 인하여 코일전장에 걸쳐서 균일한 냉각이 진행된다.
도 7 및 도 8은 상기한 조건하에서 액적의 속도 및 입경분포을 소정조건하에서 표시한 그라프이다. 도 7은 공기와 물의 분사조건이 1.0A x 1.5W이고, 분사높이가 300mm인 상태에서의 액적의 속도분포를 나타낸 것이고, 도 8은 분사조건이 역시 1.0A x 1.5W이고 액적의 입경분포가 10.11~20.04㎛임을 나타내고 있다.
또한 도 9에는 상기한 조건하에서 본 발명의 방법에 의한 인장강도와 종래 방법에 의한 인장강도의 분포가 그라프로 표시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 분무(Mist)에 의한 선재의 인장강도가 평균치를 비교하여 본 결과 1.65 : 1.54로서 증가됨을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 고속으로 주입되는 물과 공기의 충돌시에 미세하면서도 균일한 입경을 가진 액적을 골고루 분사할 수 있으며, 개선된 분무균일도를 가진 분무노즐을 사용함으로써 종래 공기냉각장치 또는 분무장치의 구조를 변경하지 않고서도 기계적 물성치가 개선된 선재를 생산할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 공기와 물을 소정압력으로 혼합시켜 분사하기 위한 분무노즐에 있어서,
    공기를 소정압력으로 공급하기 위한 것으로 분사관(112)과 파이프에 의하여 직선으로 연통되어 있는 제1공급관(114)과, 물을 소정압력으로 공급하기 위한 것으로 상기 제1공급관(114)와 상기 분사관(112)에 대하여 수직으로 파이프가 연결되는 제2공급관(116)으로 구성되며 상기 제1공급관(114)과 제2공급관(116)을 구성하는 파이프의 연결부분으로부터 상기 분사관(112)의 분무공(112a)까지의 거리가 40~60mm의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 분무노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분무노즐의 분무공(112a)이 타원형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 분무노즐.
  3. 상기 제1항의 분무노즐을 이용하여 경강선재를 제조하는 방법에 있어서,
    빌렛의 강조성물을 C: 0.60~0.75중량%, Si: 0.15~0.30중량%, Mn: 0.60~0.90중량%, P: 0.04중량%, S: 0.60~0.05, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 조성하는 단계와, 상기 단계에서 조성된 빌렛을 선재압연공정에 따라서 처리하며 선재 권취전에 800~850℃의 온도로 냉각하는 단계와, 권취후에 선재코일의 겹침밀도를 조정하는 낙하시켜 이송하는 단계와, 분무노즐을 이용하여 소정의 공압과 수압으로 공기와 물을 혼합 분무시켜서 선재코일을 냉각하는 단계와, 선재코일의 이동속도를 0.3~0.4m/s로 조정하는 단계와, 선재코일의 하부로부터 송풍기의 출력을 30%로 조정하여 운전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경강선재 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분무노즐로부터 공급되는 공기와 물의 압력이 각각, 1.0 x 1.5kgf/cm2, 1.5 x 2.0kgf/cm2, 2.0 x 2.5kgf/cm2, 2.5 x 3.kgf/cm2, 3.0 x 3.5kgf/cm2, 3.5 x 4.kgf/cm2,4.0 x 4.5kgf/cm2, 4.5 x 5.0kgf/cm2으로 가변적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 경강선재 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 분무노즐과 선재와의 이격거리가 300∼50mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 경강선재 제조방법.
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