KR20030086879A - 선재의 균일 냉각을 위한 선재 냉각 장치의 롤러 배열방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선재 냉각 장치 중의 롤러를 특정 간격으로 배열하여 선재를 균일하게 냉각시키는 선재 균일 냉각 방법에 관한 것이다. 본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 일측단에 동일한 크기의 스프로켓을 구비하여 동일한 직선 선속도로 구동되는 다수의 제1 롤러 및 일측단에 제1 롤러보다 직경이 크고 이의 개수가 많은 스프로켓을 구비하는 일부의 제2 롤러를 포함하는 컨베이어에서, 제1 롤러 중 일부와 제2 롤러 1개를 롤러의 폭방향으로 배열하여 그룹화하고, 이러한 다수의 그룹을 롤러의 폭방향으로 연속 배열하는 것을 특징으로 한다. 따라서 선재 코일의 겹침 밀도를 낮추어 냉각을 균일하게 하므로 인장강도를 높이고 인장강도편차를 낮출 수 있다.

Description

선재의 균일 냉각을 위한 선재 냉각 장치의 롤러 배열 방법 {METHOD FOR ARRANGING ROLLERS OF COOLING DEVICE TO COOL WIRES UNIFORMLY}

본 발명은 선재 냉각 장치의 롤러 배열 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선재 냉각 장치 중의 롤러를 특정 간격으로 배열하여 선재를 균일하게 냉각시키는 선재 균일 냉각 방법에 관한 것이다.

선재는 신축성 가공에 의하여 각종 선을 제조하는 소재의 환봉을 말하며, 열간 압연으로 직경 5.5mm~20mm 크기로 제조된 후 코일 형태로 시판되고 있다. 이러한 선재를 제조하는 경우, 선재의 냉각 방법으로 종래에는 온수법 또는 DLP법을 이용하였으나, 최근에는 스텔모어 냉각설비를 이용한 방법이 많이 채용되고 있다. 스텔모어 냉각 설비는 1964년 캐나다의 스텔코(Stelco)사와 모르간(Morgan)사에 의하여 공동 개발된 것으로서 현재 전세계에서 많이 채용되고 있다.

도 7은 이러한 스텔모어 냉각설비(50)의 폭방향 단면도를 나타낸다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 스텔모어 냉각설비(50)는 롤러(51)로 선재 코일을 이송하면서하부의 송풍기(63)로부터 강제로 에어를 상부로 송풍하여 선재 코일을 냉각시킨다.

선재 냉각에 있어서는 먼저 단면이 원형이 되도록 열간 압연된 선재를 권취기인 레잉 헤드(laying head)를 사용하여 직선 형태에서 코일 형태로 변형시킨다. 이러한 공정을 거친 선재를 냉각하기 위한 스텔모어 냉각설비는 롤러에 낙하된 선재를 집적기 쪽으로 이송하면서 롤러 하부에 설치한 송풍기로부터 공기를 강제로 불어 넣어 롤러 상에서 이송되는 선재를 강제 냉각시키는 장치이다.

도 8은 이러한 선재 냉각에 쓰이는 선재 제조 라인을 나타내고 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 선재 제조용 장치는 빌릿(billet)을 가열하기 위한 가열로(10), 가열한 빌릿을 열간 압연하기 위한 압연기(20), 열간 압연된 빌릿을 냉각하기 위한 수냉장치(30), 수냉장치(30) 후단에 연결되어 선재를 권취하기 위한 권취기(40), 그리고 권취된 선재를 냉각시키면서 이송하기 위한 스텔모어 냉각설비(50)를 포함한다.

도 8의 선재 제조용 장치에서의 선재 제조는 다음과 같은 공정으로 이루어진다. 먼저 빌릿(billet)은 가열로에서 일정 온도까지 가열된다. 일정한 온도로 가열된 빌릿이 이송되어 다수의 압연기(20), 예를 들면 사상 블럭 밀(block mill)로 열간 압연되고, 다수의 냉각장치(30)로 냉각되는 공정을 반복하면서 그 직경이 점차 감소되어 적당한 직경인 5.5~20.0mm로 가공 완성된다. 이와 같이 가공 완성된 선재는 열간 압연 설비 후단에 있는 권취기(40)를 거치면서 직선 형태에서 비동심 코일 형태로 변형된 후, 스텔모어 냉각설비(50)의 롤러상에 적치된 상태로 이송된다. 비동심 코일 형태로 변형된 선재는 롤러로 이루어진 컨베이어 상에서 이송되면서 컨베이어 하단에 설치된 강제 송풍 장치의 송풍기로 강제 냉각된다. 선재는 이와 같은 냉각 공정을 거치면서 수요자측에서 원하는 인장강도(tensile strength)와 인장강도편차(tensile strength devation)를 확보할 수 있다.

도 8의 스텔모어 냉각 설비(50)에 나타낸 바와 같이, 코일은 권취기(40)로부터 스텔모어 냉각 설비(50)의 컨베이어상에 낙하되어 이송되면서 냉각된다. 이 경우, 고온의 선재는 약 1070mm 직경의 동심원을 그리면서 컨베이어로 낙하되기 때문에 컨베이어 상에는 선재 코일 중 겹침 밀도가 높은 부분인 양측면부와 상대적으로 겹침 밀도가 낮은 부분인 중심부가 상존한다. 이 상태에서 컨베이어 하부로부터 강제로 공기를 송풍하여 선재를 냉각시키면, 선재의 냉각 온도 편차가 그 겹침 밀도차에 비례하여 커지는 문제점이 발생한다. 이와 같은 문제점은 탄소 함량이 높은 강종인 고탄소강 선재를 생산하는 경우에 더욱 심각하다. 특히 강제 공기에 의한 선재 냉각시 겹침 밀도차에서 발생하는 냉각 온도 편차로 인하여 조직이 균질화되지 못하는 경우, 수요자측에서 가공시 인장강도편차가 커져서 단선이 발생하는 문제점이 있다.

또한 1990년 이후로 수요자들은, 수요자측에서 실시하는 1차 열처리 공정인 연욕(lead patenting) 공정을 생략할 수 있고, 선재를 신선(drawing)하는 경우 인장강도편차를 최대한으로 줄일 수 있는 고강도 고인성의 특성을 지닌 제품을 요구하고 있으므로, 이러한 제품의 상용화가 보편화되는 추세이다.전술한 문제점을 해결하고 수요자측의 요구를 충족시키기 위하여 선재 냉각시 냉각 온도를 균일하게 함으로써 선재 조직을 균질화하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.

이처럼 인장강도를 높이면서 인장강도편차를 최소화하기 위한 방법의 하나로서 체인 이송 방법이 있다. 체인 이송 방법은 선재를 권취하여 스텔모어 냉각설비의 냉각 구간내에 떨어뜨리는 경우, 형상을 그대로 유지하면서 냉각하는 방법으로서 에를 들면, KKP(Kobe Kakogawa Patenting) 냉각 방법이 개발되었다. 이 방법은 스텔모어 냉각설비에서 강제로 공기를 토출하는 에어슬릿(air slit)의 크기 및 방향을 서로 다르게 설치함으로써, 선재 코일의 겹침 밀도가 높은 부분과 낮은 부분에 가해지는 에어의 양과 속도를 다르게 한 것이다.

이 방법은 선재 코일간의 겹침 밀도차에서 발생하는 냉각온도편차 및 인장강도편차를 최소화하여 선재를 수요자측에 공급할 수 있지만, 기존의 스텔모어 냉각설비의 노즐을 개조해야 하므로 초기 투자 비용이 많이 드는 단점이 있다.

또한 이 방법은 선재를 이송시 중간에 선재를 지지해 주는 캐쳐(catcher)가 장착되어 있어, 이송되는 선재를 초기에 정확히 잡아서 이송시키므로 인위적으로 선재의 겹침 밀도를 분산시켜 냉각 온도 편차를 제어할 수 없다. 따라서 권취기에서 선재를 낙하시키는 경우, 필연적으로 발생하는 겹침 밀도를 초기에 분산시켜야 하는 문제점이 있다. 이에 대한 해결책으로 선재가 권취기로부터 낙하함과 동시에 강제 송풍이 이루어지는 노즐 슬릿의 방향 및 이에 따른 송풍량을 선재 겹침 밀도가 높은 구간과 상대적으로 낮은 구간으로 분류하여 강제 냉각을 실시하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 이 경우에도 역시 고온의 선재가 체인 캐쳐에 끼일 수 있고, 노즐 슬릿의 설계에 따른 송풍량 패턴의 설정을 좀더 최적화해야 하는 문제점이 있다.

인장강도편차를 최소화하기 위한 또다른 방법으로는 권취하여 낙하하는 선재의 집적 밀도 변화를 롤러의 속도로 변화시킬 수 있는 방식인 테이블 롤러 방식이 있다. 이 방식에서는 권취기로부터 동심원 상태로 선재를 형성하여 스텔모어 냉각설비의 테이블 롤러에 낙하 이송시, 고온의 선재 접촉에 의하여 테이블 롤러의 편마모 및 미끄러짐에 따른 선재의 겹침 밀도차가 심하다는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 냉각 구간을 몇 개로 나누어 각 구간별로 회전 속도차를 발생시킴으로써 이러한 문제점을 해결하고자 하지만, 선재의 겹침밀도를 그리 크게 개선하지는 못하고 있다.

또다른 방법으로는 한국 공개특허공보 제1991-0001075호에 기재된 바와 같이, 선재를 냉각시 지그재그 형태로 이송하는 방법이 있다. 이 방법에서 사용되는 미국의 모르간(Morgan)사에서 개발한 사이드 가이드 롤러는, 링형의 선재 부위별 냉각온도편차를 감소시킬 목적으로 스텔모어 냉각설비의 측벽에 일정한 길이의 대칭 방향으로 설치되어 선재를 인위적으로 지그재그 이송시키는 역할을 담당한다. 즉, 이 방법에 따른 장치는 사이드 가이드 롤러를 선재 코일과 강제로 접촉시킴으로써 선재 코일의 진행을 좌우로 분산시킨다. 이와 동시에 겹침 밀도가 상대적으로 높은 양측면부 및 선재 코일간의 간격을 넓힘으로써, 강제 송풍량을 균일하게 하여 선재 코일의 부위별 냉각을 균일하게 유도한다.

이러한 방법을 사용하는 경우, 냉각온도편차를 저감시키는 데 약간의 효과가 있을 수 있지만, 장시간 사용에 따른 다중형 사이드 가이드 롤러와 선재 코일간의 접촉으로 인하여 가이드 몸체에 열적 마모가 일어나고, 선재 코일과의 접촉으로 긁힌 홈이 발생하는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선재가 이송되는 스텔모어 냉각설비의 컨베이어를 이루는 각 롤러의 직선 선속도를 변화시켜 고온의 선재를 냉각함으로써 선재를 균일하게 냉각하기 위한 것이다.

또한 본 발명은 선재 코일과 접촉하는 부위에서 직선 선속도를 달리하는 롤러를 일정 간격마다 배치하여 선재 코일의 겹침 밀도를 감소시킴으로써, 이로 인하여 발생하는 선재의 부위별 냉각온도편차를 감소시켜 선재를 균일하게 냉각하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 개략적인 폭방향 단면도이다.

도 2의 (A)는 본 발명에 따른 롤러 구동부에 사용하는 스프로켓의 정면도이고, 도 2의 (B)는 그 측면 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 롤러 구동부의 동작 원리를 나타낸 부분 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 롤러 구동부의 배열 상태를 도시한 부분 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 롤러 구동부의 또다른 배열 상태를 도시한 부분 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 롤러 구동부의 또다른 배열 상태를 도시한 부분 사시도이다.

도 7은 종래의 스텔모어 냉각설비의 개략적인 폭방향 단면도이다.

도 8은 열간 압연 선재의 제조 라인을 도시한 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10. 가열로 20. 압연기

30. 냉각장치 40. 권취기

50. 스텔모어 냉각설비 51. 롤러

52, 58. 내측 스프로켓휠 53, 59. 외측 스프로켓휠

54. 구동모터 55. 구동휠

56. 메인체인 57. 연결체인

63. 송풍기

본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 스텔모어 냉각설비의 롤러 중 특정 롤러의 회전속도를 상대적으로 다르게 하여 롤러 상에 적치된 선재를 분산시켜 겹침 밀도를 저감시키는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명의 선재 균일 냉각 장치의 스텔모어 냉각설비는, 선재를 적치하여 이송하는 특정 롤러의 구동부에 직경과 이(teeth)의 개수를 서로 상이하게 지닌 스프로켓휠을 설치한다. 이러한 스프로켓휠의 설치한 롤러를 일정 간격마다 설치하여 특정 롤러의 선속도를 변화시킴으로써, 선재 코일 이송시 롤러의 직선 선속도 변화에 따라 선재 코일의 폭방향 겹침 밀도를 낮춘다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선재를 열간 압연하여 권취한 후 균일 냉각을 위한 선재 냉각 장치의 롤러를 배열하는 방법으로서, 폭방향으로 연속배열되어 선재를 이송하며, 일측단에 동일한 크기의 스프로켓을 구비하여 동일한 직선 선속도로 구동되는 다수의 제1 롤러 및 일측단에 제1 롤러보다 직경이 크고 이(teeth)의 개수가 많은 스프로켓을 구비하여 제1 롤러와 다른 직선 선속도로 구동되는 일부의 제2 롤러를 포함하는 컨베이어에서 제1 롤러 중 일부와 제2 롤러 1개를 롤러의 폭방향으로 배열하여 그룹화하고, 다수의 그룹을 롤러의 폭방향으로 연속 배열하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 전술한 그룹에서 제1 롤러는 2개, 4개 또는 9개인 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 개략적인 폭방향 단면도를 나타낸다. 본 발명의 스텔모어 냉각설비는 도 1의 좌측부에 나타낸 바와 같이, 롤러(51)의 구동부에 그 특징이 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 선재 코일은 롤러(51)의 구동에 의하여 양측에 배열된 베이스(61) 상에 위치한 측벽(62)을 따라 이송되면서 송풍기(63)의 강제 송풍에 의하여 냉각된다. 여기서 롤러(51)의 축은 필로우 베어링(60)에 의하여 지지되며, 그 축의 한쪽단에는 내측 스프로켓(52) 및 외측 스프로켓(53)이 구비되어 있다.

도 2의 (A) 및 (B)는 본 발명에서 사용하는 스프로켓휠의 정면도 및 측면 단면도를 각각 나타낸다. 본 발명의 스프로켓휠은 도 2에 나타낸 바와 같이, 몸체(501)와 이(teeth) 부분(502)으로 나누어지며, 몸체(501)의 중심부는 롤러(51)에 장착되고, 롤러(51)의 주위에 부착된 이(502)는 체인과 맞물려 스프로켓휠을 회전시키는 역할을 한다. 도 2의 (B)는 롤러(51)의 몸체(501)를 해칭하여 이(502)와 구분하였다.

본 발명에서는 이러한 스프로켓휠의 직경 및 이의 개수를 롤러마다 다르게 함으로써 선재 코일과 접촉하는 부위의 각 롤러의 직선 선속도를 변화시키는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 롤러 구동부의 동작 원리를 나타낸 부분 사시도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 롤러 구동부는 폭방향으로 연속 배열되어 선재를 이송하는 다수의 롤러(51), 각 롤러(51)의 한쪽단에 설치된 내측 스프로켓휠(52, 58) 및 외측 스프로켓휠(53, 59), 메인체인(56)과 연결된 구동휠(55)을 구비한 구동 모터(54), 메인체인(56), 및 연결체인(57)으로 이루어진다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 컨베이어를 이루는 다수의 롤러(51)는 한쪽단에 2개의 스프로켓휠이 부착되어 있고, 이웃하는 롤러와 연결체인(57)을 매개로 하여 동력이 전달되는 구조로 되어 있다. 이러한 동력의 전달을 위해서 메인체인(56)과 연결된 구동 모터(54)를 사용한다.

여기서 선재 코일과 접촉하는 컨베이어를 이루는 롤러(51)는 구동측(drive side)과 운동측(work side)으로 이루어지며, 내측 스프로켓휠(52, 58) 및 외측 스프로켓휠(53, 59)이 각각 번갈아가며 그 역할을 담당한다. 구동 모터(54)의 구동휠(55)은 메인체인(56)을 매개로 하여 이웃하는 롤러의 한쪽단에 설치된 내측 스프로켓휠(52)을 회전시킨다. 또한 각 롤러(51)들은 그 한쪽단에 부착된 내측 스프로켓휠(52, 58) 및 외측 스프로켓휠(53, 59)에 연결체인(57)을 설치함으로써 회전 구동된다. 특히 본 발명에서는 롤러의 직선 선속도를 변화시키기 위하여, 도 3의 좌측부에 나타낸 바와 같이, 특정 롤러의 내측 스프로켓휠(58) 및 외측 스프로켓휠(59)의 직경 및 이의 수를 일반 롤러의 것보다 크게 하고 있다. 이처럼 선재 코일과 접촉하는 특정 롤러의 직선 선속도를 변화시킴으로써 본 발명을 목적을 달성할 수 있다.

또한 본 발명에서는 하나의 구동모터(54)를 사용하여 컨베이어를 이루는 모든 롤러(51)들을 연결할 수도 있고, 여러 개의 구동모터(54)를 사용하여 몇 개의 롤러(51)를 한 단위로 그룹화하여 구동할 수도 있다.

전술한 도 1 내지 도 3을 기초로 하여, 다음에서는 본 발명의 특징인 각 롤러의 선속도를 변화시키는 원리에 대하여 설명한다.

본 발명의 스텔모어 냉각설비는, 스프로켓휠의 직경 및 이의 개수를 다르게 한 특정 롤러를 설치함으로써, 선재 코일과 접촉하는 롤러의 선속도를 변화시키는 것을 특징으로 한다.

스텔모어 냉각설비의 컨베이어를 이루는 롤러상의 선재 코일의 직선 선속도는 다음의 수학식 1에 따라 변화하며, 이는 스프로켓휠의 직경 및 이의 개수에 의존한다.

여기서, V는 선재 코일과 접촉하는 롤러의 직선 선속도, ω는 스프로켓휠의 각속도, D는 스프로켓휠의 직경(=2r), n은 롤러의 분당 회전수이다.

전술한 수학식 1에서 공칭능력을 나타내는 롤러의 최대 속도(V_max)를 1.5m/sec로 고정하는 경우, 스프로켓휠의 직경 변화에 따라 롤러의 분당 회전수(n)가 변화한다. 이 경우 수학식 1을 변형하여 롤러의 분당 회전수(n)를 구하는 식을 다음의 수학식 2에 나타낸다.

여기서 V_max는 롤러의 최대 속도로 1.5m/s로 고정되어 있다.

이와 같은 수학식 2에 따라 스프로켓휠의 직경을 변화시, 스프로켓휠의 분당 회전수가 변하므로 이에 따라 롤러에 접촉하는 선재 코일의 직선 선속도도 변한다. 따라서 이러한 직선 선속도를 적절하게 변화시킴으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 일부 롤러에 장착된 스프로켓휠의 직경(D) 및 이의 수를 크게 하여 일부 롤러의 분당 회전수(n)를 감소시킨다. 이에 따라 일부 롤러의 직선 선속도(V)도 감소하므로, 냉각 과정중에 전체 롤러의 직선 선속도에 변화를 줄 수 있어서 롤러 위에 놓여서 이송되는 선재 코일의 겹침 밀도를 좀더 낮출 수 있다.

따라서 본 발명은 전술한 바와 같이 직경 및 이의 수가 다른 스프로켓을 장착한 롤러를 일정 간격을 두고 다른 롤러와 그룹화하여 배치함으로써 롤러의 직선 선속도에 변화를 준다. 본 발명의 실시예에서의 스프로켓휠의 크기는 롤러의 직선 선속도에 가능한 큰 변화를 주기 위해서 되도록이면 크게 하되, 이웃하는 스프로켓휠 및 하부의 베이스(61)와 접촉하지 않는 크기인 직경 180mm 및 이의 개수가 28개인 스프로켓을 사용하였다.

본 발명에서는 이러한 크기의 스프로켓휠을 포함한 3가지 배치 유형으로 테이블 롤러를 그룹화하여 선재 냉각을 실시하였다. 3가지의 유형의 테이블 롤러의 그룹화는 롤러간의 간격과 선재 코일의 직경을 감안하여 이루어졌다.

이하에서는 본 발명에서 전술한 방법에 따라 선재 코일의 직선 선속도를 변화시키도록 본 발명의 스프로켓을 일정 간격으로 배치한 바람직한 실시예를 종래 기술과의 비교를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에서는 다음의 표 1에 나타낸 조성의 고탄소강 선재(JIS SWRH72B)를 연속 주조한 빌렛을 열간 압연하여 직경 5.5mm로 만든 후 800~850℃의 냉각개시 온도범위까지 냉각하였다. 이와 같이 냉각한 직선형 선재를 권취기를 통해 동심원 형태의 코일로 권취한 후, 스텔모어 냉각설비의 컨베이어상에서 이송하면서 냉각 변태가 종료되는 500℃까지 강제 송풍에 의한 강제 냉각을 실시하였다.

또한 스텔모어 냉각설비의 컨베이어에서, 본 발명에 따른 스프로켓휠이 장착된 롤러의 설치 구간은 냉각 변태가 진행되는 3.8미터에서 21미터 구간으로 설정하였다. 선재 코일이 권취기에서 낙하될 때 고온의 선재 전단부가 롤러 사이에 끼여 진행하지 못하는 것을 방지하기 위하여 롤러 사이를 사각 평판으로 막는다. 따라서 이 구역에서는 강제 송풍에 따른 냉각이 이루어질 수 없으므로 변태가 진행되는 지점을 3.8미터에서부터 설정하였다.

또한 강제 송풍으로 오스테나이트 조직으로부터 선재의 변태가 이루어지는 온도는 약 850℃ 정도이고 마르텐사이트 조직이 나타나 변태가 종료되는 온도는 약 500℃ 정도로 약 350℃ 내외의 범위에서 변태가 시작 및 종료되고, 이 경우 스텔모어 냉각설비의 롤러 속도는 평균적으로 약 1.0m/sec이고 냉각 속도는 약 17℃/sec 이므로, 변태 종료 지점을 약 21미터로 설정하였다. 이러한 조건하에 본 발명의 실시예에서는 다음과 같이 직경 180mm 및 이의 개수가 28개인 스프로켓을 장착한 롤러를 사용한 스텔모어 냉각설비를 종래에 사용하던 스프로켓휠만을 설치한 스텔모어 냉각설비와 비교하였다. 비교예는 종래 기술로서 직경이 162mm, 이의 개수가 25개인 스포로켓휠만을 사용한 롤러에 관한 것이다.

본 발명의 제1 내지 제3 실시예에서는 전술한 직경 180mm 및 이의 개수가 28개인 스프로켓을 장착한 롤러를, 비교예에서의 스프로켓을 장착한 롤러와 함께 서로 다른 수로 그룹화하여 설치하였다.

본 발명의 실시예에 따른 선제 코일의 인장강도 특성은 각 실시예에서 실시한 3개의 선재 코일 중 하나를 샘플링하고, 이 코일을 8등분하여 각 부위별로 인장강도 및 인장강도편차를 평균하여 구하였다.

제1 실시예

본 발명의 제1 실시예에서는 전술한 조건하에 직경이 180mm, 이의 개수가 28개인 스프로켓휠을 부착한 특정 롤러를 사용하였다. 도 4에 본 발명의 제1 실시예에 따른 선재 균일 냉각 장치의 롤러 구동부의 배열 상태를 나타낸다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 실시예에서는 직경이 180mm, 이의 개수가 28개인 스프로켓휠(58, 59)을 부착한 1개의 롤러(51)와, 직경이 162mm, 이의 개수가 25개인 스프로켓(52, 53)을 부착한 2개의 롤러(51)를 한 그룹으로 하여 연속 배열한다. 롤러간의 간격은 200mm로 하고, 그룹의 길이는 600mm로 한다.

본 발명의 제1 실시예를 통하여 실험한 결과를 비교예와 비교하며, 그 결과를 다음의 표 2에 나타낸다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 직경이 크고 이의 수가 많은 스프로켓을 부착한 롤러를 포함하여 그룹화된 컨베이어의 경우, 롤러의 직선 선속도에 변화가 발생하여 선재의 겹침 밀도를 낮추므로 비교예에 비하여 선재 부위별 냉각 온도 편차가 25℃ 정도 감소하는 것을 알 수 있다. 그 결과, 표 2에 나타낸 바와 같이 비교예에 비하여 인장강도가 증가하고 인장강도편차가 줄어드는 것을 알 수 있다. 비교예의 인장강도값 및 인장강도편차를 평균하여 이를 기준으로 하면, 제1 실시예에서 인장강도는 약 4.37% 증가하였고, 인장강도편차는 약 13.69% 감소하였다.

제2 실시예

본 발명의 제2 실시예에서는 전술한 조건하에 직경이 180mm, 이의 개수가 28개인 스프로켓휠을 부착한 특정 롤러를 사용하였다. 도 5에 본 발명의 제2 실시예에 따른 선재 균일 냉각 장치의 롤러 구동부의 배열 상태를 나타낸다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 실시예에서는 직경이 180mm, 이의 개수가 28개인 스프로켓휠(58, 59)을 부착한 1개의 롤러(51)와, 직경이 162mm, 이의 개수가 25개인 스프로켓(52, 53)을 부착한 4개의 롤러(51)를 한 그룹으로 하여 연속 배열한다. 롤러간의 간격은 200mm로 하고, 그룹의 길이는 1000mm로 한다.

본 발명의 제2 실시예를 통하여 실험한 결과를 비교예와 비교하며, 그 결과를 다음의 표 3에 나타낸다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 직경이 크고 이의 수가 많은 스프로켓을 부착한 롤러를 포함하여 그룹화된 컨베이어의 경우, 롤러의 직선 선속도에 변화가 발생하여 선재의 겹침 밀도를 낮추므로 비교예에 비하여 선재 부위별 냉각 온도 편차가 약 35~40℃ 정도 감소하는 것을 알 수 있다. 그 결과, 표 3에 나타낸 바와 같이 비교예에 비하여 인장강도가 증가하고 인장강도편차가 줄어드는 것을 알 수 있다. 비교예의 인장강도값 및 인장강도편차를 평균하여 이를 기준으로 하면, 제2 실시예에서 인장강도는 약 4.92% 증가하였고, 인장강도편차는 약 22.97% 감소하였다.

제3 실시예

본 발명의 제3 실시예에서는 전술한 조건하에 직경이 180mm, 이의 개수가 28개인 스프로켓휠을 부착한 특정 롤러를 사용하였다. 도 6에 본 발명의 제3 실시예에 따른 선재 균일 냉각 장치의 롤러 구동부의 배열 상태를 나타낸다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 제3 실시예에서는 직경이 180mm, 이의 개수가 28개인 스프로켓휠(58, 59)을 부착한 1개의 롤러(51)와, 직경이 162mm, 이의 개수가 25개인 스프로켓(52, 53)을 부착한 9개의 롤러(51)를 한 그룹으로 하여 연속 배열한다. 롤러간의 간격은 200mm로 하고, 그룹의 길이는 2000mm로 한다.

본 발명의 제3 실시예를 통하여 실험한 결과를 비교예와 비교하며, 그 결과를 다음의 표 4에 나타낸다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 직경이 크고 이의 수가 많은 스프로켓을 부착한 롤러를 포함하여 그룹화된 컨베이어의 경우, 롤러의 직선 선속도에 변화가 발생하여 선재의 겹침 밀도를 낮추므로 비교예에 비하여 선재 부위별 냉각 온도 편차가 약 20~25℃ 정도 감소하는 것을 알 수 있다. 그 결과, 표 4에 나타낸 바와 같이 비교예에 비하여 인장강도가 증가하고 인장강도편차가 줄어드는 것을 알 수 있다. 비교예의 인장강도값 및 인장강도편차를 평균하여 이를 기준으로 하면, 제3 실시예에서 인장강도는 약 4.12% 증가하였고, 인장강도편차는 약 9.5% 감소하였다.

이상과 같은 제1 실시예 내지 제3 실시예의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 직경 및 이의 수가 다른 스프로켓을 장착한 롤러를 일정 간격마다 배열함으로써 선재 코일의 겹침 밀도를 낮추어 냉각온도 편차를 줄임으로써 인장강도 및 인장강도편차를 확실히 개선할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 선재 냉각 장치의 롤러 배열 방법에 따르면, 형태가 다른 스프로켓을 장착한 롤러를 일정 간격으로 배열함으로써 선재의 겹침 밀도를 낮출 수 있다. 따라서 선재 코일의 부분별 냉각온도편차를 저감시켜 선재를 균일하게 냉각시킬 수 있으므로 인장강도 및 인장강도편차를 포함하여 선재의 품질이 향상된다.

또한, 본 발명은 스텔모어 냉각설비 구조를 변형하여 간단히 설치 및 사용할 수 있어서 초기 투자비를 줄여 생산비를 낮추는 이점이 있다. 특히 본 발명을 선재 냉각에 따른 조직 변태가 진행되는 구간에 적용하면 더욱 좋은 결과가 얻어진다.본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims (5)

1. 선재를 열간 압연하여 권취한 후 균일 냉각을 위한 선재 냉각 장치의 롤러를 배열하는 방법으로서,

   폭방향으로 연속 배열되어 상기 선재를 이송하며, 일측단에 동일한 크기의 스프로켓을 구비하여 동일한 직선 선속도로 구동되는 다수의 제1 롤러 및

   폭방향으로 연속 배열되어 상기 선재를 이송하며, 일측단에 상기 제1 롤러보다 직경이 크고 이(teeth)의 개수가 많은 스프로켓을 구비하여 상기 제1 롤러와 다른 직선 선속도로 구동되는 일부의 제2 롤러

   를 포함하는 컨베이어에서 상기 제1 롤러 중 일부와 상기 제2 롤러 1개를 상기 롤러의 폭방향으로 배열하여 그룹화하고, 다수의 상기 그룹을 상기 롤러의 폭방향으로 연속 배열하는 것을 특징으로 하는 선재 냉각 장치의 롤러 배열 방법.
2. 제1항에서,

   상기 그룹에서 상기 제1 롤러는 2개인 것을 특징으로 하는 선재 냉각 장치의 롤러 배열 방법.
3. 제1항에서,

   상기 그룹에서 상기 제1 롤러는 4개인 것을 특징으로 하는 선재 냉각 장치의 롤러 배열 방법.
4. 제1항에서,

   상기 그룹에서 상기 제1 롤러는 9개인 것을 특징으로 하는 선재 냉각 장치의 롤러 배열 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 선재.