KR20040021227A - 사이클론 집진기를 구비하는 코일 집적장치 - Google Patents

Abstract

코일 집적시 발생하는 비산 스케일을 효과적으로 포집할 수 있는 포집 후드 및 사이클론 집진기를 구비한 코일 집적장치를 제공한다. 본 발명의 코일 집적장치는, 선재 코일을 이송하는 이송 레일과; 이송 레일에서 낙하되는 선재 코일을 적재하는 받침대와; 상기 받침대를 관통하여 설치되어 선재 코일을 집적하는 축과; 선재 코일이 축에 일정한 부피의 코일 다발로 집적되면 상기 축의 수평 이동을 위해 개방되고, 코일 다발이 제거된 후 축이 원위치로 복귀되면 폐쇄되는 도어와; 선재 코일의 표면에서 발생되는 스케일을 포집하도록 상기 적재된 코일 다발의 정면 또는 측면에 설치되는 포집 후드와; 상기 포집 후드를 통해 유입된 스케일을 집진하는 사이클론 집진기;를 포함한다.

Description

사이클론 집진기를 구비하는 코일 집적장치{COIL INTEGRATING SYSTEM WITH CYCLONE DUST COLLECTOR}

본 발명은 선재 공장의 코일 집적장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일 집적시 발생하는 비산 스케일을 효과적으로 포집할 수 있는 포집 후드 및 사이클론 집진기에 관한 것이다.

선재 공장은 빌렛 및 불룸 등의 강편을 가열하고 압연공정을 거침으로서 최종적으로 선재 코일을 생산하는 곳으로, 연속적으로 생산된 선재 코일은 코일 집적장치에서 적정한 부피의 코일 다발로 묶여진 후 제품으로 출하된다.

도 1은 일반적인 코일 집적장치를 도시한 것으로, 이송 레일(102)을 통해 이송된 코일(104)이 받침대(106)로 낙하된 후 적정한 부피의 코일 다발(108)로 집적되면 도어(110)가 열리고, 코일 다발(108)이 집적된 축(112)이 수평으로 이동되어 코일 다발(108)이 축(112)에서 제거되며, 코일 다발(108)이 제거된 축(112)이 다시 집적부에 장착되면 도어(110)가 닫히고 코일 집적이 다시 시작된다.

그런데, 상기한 코일 집적 공정중 코일(104)이 축(112)에 집적되기 위해서 낙하할 때에는 코일(104)과 집적장치와의 충돌로 인해 코일 표면에서 스케일이 발생되고, 이 스케일은 주변의 열, 기류 등에 의해 집적장치의 주변 및 공장내로 비산되어 환경 오염의 원인이 된다.

따라서, 상기한 비산 스케일을 제거함으로써 환경 오염 감소 및 작업 환경 개선을 달성하기 위해 본 출원인은 대한민국 특허출원번호 제2001-83424호에 포집후드를 갖는 코일 집적장치를 개시하였다. 그러나, 상기한 선행 특허는 포집 후드를 통해 포집된 스케일을 집진하기 위한 집진장치에 대해서는 개시하지 않고 있으므로 포집 효율의 극대화가 용이하지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 그 목적은 비산 스케일을 효과적으로 포집할 수 있는 포집 후드 및 사이클론 집진기가 설치된 코일 집적장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 코일 집적장치를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 코일 집적장치를 나타내는 사시도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 코일 집적장치에 구비된 사이클론 집진기의 평면도 및 측면도.

도 4는 본 발명에 따른 코일 집적장치에 있어서 사이클론 집진기 내부의 유속 분포를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 코일 집적장치에 있어서 사이클론 집진기 내부의 입자 궤적 분포를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

102 : 이송 레일 104 : 선재 코일

106 : 받침대 110 : 도어

112 : 축 114 : 포집 후드

116 : 후드 커버 120 : 사이클론 집진기

122 : 본체부 124 : 배출관

126 : 흡입팬

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

선재 코일을 이송하는 이송 레일과;

이송 레일에서 낙하되는 선재 코일을 적재하는 받침대와;

상기 받침대를 관통하여 설치되어 선재 코일을 집적하는 축과;

선재 코일이 축에 일정한 부피의 코일 다발로 집적되면 상기 축의 수평 이동을 위해 개방되고, 코일 다발이 제거된 후 축이 원위치로 복귀되면 폐쇄되는 도어와;

선재 코일의 표면에서 발생되는 스케일을 포집하도록 상기 적재된 코일 다발의 정면 또는 측면에 설치되는 포집 후드와;

상기 포집 후드를 통해 유입된 스케일을 집진하는 사이클론 집진기;를 포함하는 선재 코일 집적장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기한 사이클론 집진기는, 포집 후드에 연결되는 덕트부와, 원통부와 원추부 및 집진상자를 포함하며 덕트부를 통해 유입된 스케일을 집진하는 본체부와, 스케일이 제거된 공기를 배출하는 배출관 및 흡입팬을 포함한다.

그리고, 상기한 사이클론 집진기는, 원통부의 높이를 H1, 원추부의 높이를 H2, 원통부의 직경을 D1, 원추부의 출구 직경을 D2, 배출관의 직경을 D3, 원통부 내부로 몰입된 배출관의 깊이를 S, 덕트부의 가로폭 및 세로폭을 각각 W1,W2라 하면, W1/D=0.5, W2/D=0.25, D3/D1=0.5, S/D1=0.625, H1/D1=2.0, H2/D1=2.0, D2/D1=0.25를 만족하도록 설계하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 포집 후드의 주위에는 비산 스케일이 유출되는 것을 방지하는 후드 커버를 설치하는 것이 바람직하며, 포집 풍량은 450m³/min 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1의 코일 집적장치에서 발생되는 비산 스케일을 포집하기 위한 후드의 설치 위치, 형상 및 크기, 포집 풍량은 여러가지 방식으로 설정할 수 있다. 그러나, 포집 후드의 설치 위치 및 형상을 결정하는 가장 중요한 인자는 동일한 풍량 조건에서 최상의 포집 효율을 나타내야 한다는 것이다. 이는 동일한 포집 효율 조건에서는 포집 풍량이 작을수록 후단에 설치되는 흡입팬 및 집진기의 용량을 축소할 수 있으므로 투자비 및 운영비를 줄일 수 있기 때문이다. 일반적인 분진(스케일 포함)발생 공정에서의 포집 효율은 90% 이상이면 양호하므로, 본 발명에서는 이 값을 기준으로 포집 후드의 설치 위치 및 포집 풍량을 결정하였다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도 1과 동일한 구성에 있어서는 동일한 도면부호를 부여하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 집진장치를 도시한 것이고, 도 3a 및 도 3b는 집진장치의 평면도 및 측면도를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 받침대(106)에 적재된 코일 다발(108)의 양 측면에는 후드 커버(116)가 각각 설치되고, 코일 다발(108)의 정면에는 포집 후드(114)가 설치된다. 그리고, 포집 후드(114)에는 사이클론 집진기(120)의 덕트부(122a)가 연결되며, 덕트부(122a)는 본체부(122)의 원통부(122b)에 연결된다. 상기 본체부(122)는 원통부(122b) 외에 원추부(122c) 및 집진상자(122d)를 더욱 포함한다. 그리고, 원통부(122b)에는 스케일이 제거된 공기를 배출하는 배출관(124)이 일정 깊이로 몰입 설치되고, 배출관(124)에는 흡입팬(126)이 설치된다.

본 발명에서는 사이클론 집진기(120)의 집진 효율을 평가하는데 전산유동해석 방법을 이용하였고, 전산유동해석의 수행시에는 3차원 수치해석 프로그램인 Fluent를 이용하였다.

전산 유동 해석시에 입력 자료로는 사이클론 집진기(120)의 형상 및 치수, 가스의 특성치, 스케일의 특성치들이 요구되는데, 가스의 특성치는 주로 외부 공기가 유입되므로 상압, 상온에서의 공기의 밀도를 사용하였고, 스케일의 특성치는 실제로 선재 공장 현장에서 발생되는 스케일을 샘플링하여 특성치를 분석하였다. 분석 결과에 따르면 스케일의 평균 입도는 82.8㎛이고, 진비중은 4.0g/cm³이며, 입도 분포는 30㎛ 이하가 6.5%, 30∼50㎛가 43.5%, 50∼100㎛가 27.5%, 100∼250㎛가 22.5%이다. 그리고, 전산유동해석 수행시 흡입 풍량은 450m³로 하였다.

또한, 전산 유동 해석에 사용된 사이클론 집진기(120)의 크기는 주어진 풍량을 기준으로 하여 이하와 같이 설정하였다.

즉, 상기한 사이클론 집진기는, 원통부(122b)의 높이를 H1, 원추부(122c)의 높이를 H2, 원통부(122b)의 직경을 D1, 원추부(122c)의 출구 직경을 D2, 배출관(124)의 직경을 D3, 원통부(122b) 내부로 몰입된 배출관(124)의 깊이를 S, 덕트부(122a)의 가로폭 및 세로폭을 각각 W1,W2라 하면, W1/D=0.5, W2/D=0.25, D3/D1=0.5, S/D1=0.625, H1/D1=2.0, H2/D1=2.0, D2/D1=0.25를 만족하도록 설계하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기한 설계치를 근거로 하여, 원통부(122b)의 높이(H1)와 원추부(122c)의 높이(H2)는 각각 4.16m로 하고, 원통부(122b)의 직경(D1)은 2.08m로 하며, 원추부(122c)의 출구 직경(D2)은 0.52m로 하고, 배출관(124)의 직경(D3)은 1.04m로 하며, 원통부(122b) 내부로 몰입된 배출관(124)의 깊이(S)는 1.3m로 하고, 덕트부(122a)의 가로폭(W1)과 세로폭(W2)은 각각 0.52m와 1.04m로 하였다.

도 4 및 도 5에는 전산 유동 해석을 수행하여 얻은 사이클론 내부에서의 유속 분포와 스케일의 입자 궤적을 도시하였다. 이를 참조하면, 덕트부(122a)를 통해 유입된 공기는 사이클론 내부로 들어가면서 원심력을 받아 사이클론의 중심축을중심으로 회전하면서 서서히 하부로 내려간다. 이때, 벽면에서의 유속은 0이며, 유속이 점차 증가하여 사이클론의 중심에 도달하기 전에 다시 0이 된다. 이렇게 하부로 내려간 공기는 사이클론의 중심부에서 반대편으로 회전하면서 직상승하여 배출관(124)을 통해 배출된다.

그리고, 공기와 혼합되어 사이클론의 내부로 유입된 대부분의 스케일은 원심력에 의해 사이클론의 벽면을 따라 회전하면서 서서히 하강하고, 공기 유속이 매우 낮은 사이클론의 하부 부분에서 집진상자(122d)에 집진되며, 미세한 스케일만 상승 공기에 실려 출구관(124)을 통해 외부로 배출된다.

사이클론 집진기에 대한 전산 유동 해석을 수차례 수행하고 집진 효율을 계산한 결과, 코일 집적부에서 발생하는 스케일 분진의 경우 집진 효율이 95~96% 정도로 매우 우수한 결과를 얻을 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 코일 집적장치에 의하면, 이송 레일에서 낙하되는 코일의 표면에서 발생된 스케일을 유입하여 유입된 스케일 중 95~96% 정도를 포집할 수 있으므로, 비산 스케일에 의한 환경 오염 발생 및 작업 환경 저하를 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 선재 코일을 이송하는 이송 레일과;

   이송 레일에서 낙하되는 선재 코일을 적재하는 받침대와;

   상기 받침대를 관통하여 설치되어 선재 코일을 집적하는 축과;

   선재 코일이 축에 일정한 부피의 코일 다발로 집적되면 상기 축의 수평 이동을 위해 개방되고, 코일 다발이 제거된 후 축이 원위치로 복귀되면 폐쇄되는 도어와;

   선재 코일의 표면에서 발생되는 스케일을 포집하도록 상기 적재된 코일 다발의 정면 또는 측면에 설치되는 포집 후드와;

   상기 포집 후드를 통해 유입된 스케일을 집진하는 사이클론 집진기;

   를 포함하는 선재 코일 집적장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기한 사이클론 집진기는, 포집 후드에 연결되는 덕트부와, 원통부와 원추부 및 집진상자를 포함하며 덕트부를 통해 유입된 스케일을 집진하는 본체부와, 스케일이 제거된 공기를 배출하는 배출관 및 흡입팬을 포함하는 선재 코일 집적장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기한 사이클론 집진기는, 원통부의 높이를 H1, 원추부의 높이를 H2, 원통부의 직경을 D1, 원추부의 출구 직경을 D2, 배출관의 직경을 D3,원통부 내부로 몰입된 배출관의 깊이를 S, 덕트부의 가로폭 및 세로폭을 각각 W1,W2라 하면, W1/D=0.5, W2/D=0.25, D3/D1=0.5, S/D1=0.625, H1/D1=2.0, H2/D1=2.0, D2/D1=0.25를 만족하는 선재 코일 집적장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 포집 후드의 주위에는 비산 스케일이 유출되는 것을 방지하는 후드 커버가 설치되는 선재 코일 집적장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 포집 후드의 포집 풍량은 450m³/min 이상으로 설정되는 선재 코일 집적장치.