KR20100087482A - 선재용 표면 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철근등의 선재 표면에 피막액을 분사하여 균일한 비정질 막을 형성시킬 수 있도록 함과 아울러, 분사된 피막액들중 철근 표면에 도포되지 않은 피막액을 회수하여 재사용할 수 있도록 그 구조가 개선된 선재용 표면 처리장치에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 내부에 피막액이 충전되는 공급호퍼와, 선재인 철근의 압연후 절단기와 결속기 사이의 상부에 배치되며 연결배관을 매개로 공급호퍼와 연결되고 하부에 다수개의 분사노즐이 배치되는 분사 헤더부와, 분사 헤더부의 하부에 배치되고 상부가 개구되며 분사노즐로부터 분무된 피막액들중 철근의 표면에 도포되지 않고 낙하되는 피막액을 수집하여 다시 공급호퍼측으로 회수하기 위한 회수수단을 갖는 수집호퍼로 구성된다.

이에 따르면 본 발명은 선재의 표면에 스프레이 방식으로 비정질 막을 형성시킴으로써 작업 속도가 신속하게 이루어지고 선재의 내식성을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러, 사용된 피막액을 수집하여 다시 회수할 수 있으므로 제조원가를 절감할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

또한, 선재의 표면에 비정질 막이 형성되는 중에 에어를 분사함으로써, 균일한 두께로 막을 형성할 수 있음과 동시에, 선재의 표면에 부착된 이물질을 용이하게 제거할 수 있는 이점을 갖는다.

또, 복수개의 분사 헤더부를 서로 이격되게 배치하고 각각의 연결배관과 개 폐밸브를 구비함으로써, 진입되는 선재의 정보(직경, 진입시기)에 따라 일부 또는 분무되는 피막액의 양을 최적으로 조절할 수 있는 이점을 갖는다.

Description

선재용 표면 처리장치{DEVICE FOR SURFACE TREATMENT OF WIRE ROD}

본 발명은 선재용 표면 처리장치에 관한 것으로, 특히 철근 등의 선재 표면에 내부식성을 향상시키는 피막액을 분사하여 선재 표면에 도포시킴과 아울러, 분사된 피막액들중 도포되지 않은 용액을 회수하여 재사용할 수 있도록 그 구조가 개선된 선재용 표면 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 철근은 철근콘크리트 구조물을 형성할 때 사용하는 보강근으로서, 탄소강(Carbon Steel) 및 탄소합금강으로 제조된다.

철근은 연주설비에서 제조된 압연소재를 압연공장으로 이송하여 재가열후 조압연, 중간압연, 사상압연을 거쳐 최종 마무리하는 공정을 갖는다. 이와 같은 압연과정은 일반적으로 연속밀이라 불리우는 연속 압연기에서 수행되는데, 상기 압연기에서는 압연롤이 서로 마주보는 방향으로 회전하면서 압연소재에 힘을 가해 연속적으로 압연을 수행하게 된다.

이러한 압연 과정을 통해 제조된 철근은 주요 용도가 콘크리트 구조물 공사에 사용되므로 고강도와 함께 부식환경하에서도 녹이 발생하지 않는 내식성이 요구된다.

하지만 철근은 대기 중에 장기간 방치되는 경우 산소와 습기 등에 의하여 산화반응이 진행되어 표면이 쉽게 부식된다. 이러한 철근을 콘크리트 구조물 공사에 사용하게 되면 철근과 콘크리트 사이의 부착강도가 낮아져 건물 및 구조물의 내구성을 저하시키게 된다.

철근의 부식에 있어 녹으로 인한 6%의 중량손실은 대부분이 허용범위에 든다. 이는 녹으로 인한 중량손실이 6% 미만인 경우에는 기계적 특성의 감소없이 콘크리트와의 부착강도를 향상시키는 등의 사용상의 장점으로 작용할 수 있음이 많은 학자와 연구기관 등에 의해 입증되어 왔기 때문이다.

하지만 수요자의 요구가 점점 복잡하고 다양해지고 있는 최근에는 녹 발생을 허용하지 않고 있으며, 이에 따라 철근이 생산된 후 콘크리트에 타설되기 전까지의 철근의 녹 발생 억제를 위한 다각도의 연구가 이루어지고 있는 실정이다.

일 예로, 약 850~1050℃의 열간압연재를 냉각수에 수냉시켜 만들어진 철근 표면은 난용성 스케일의 두께가 일정하지 않고, 그 내부에 많은 결함들을 포함하고 있어 내부식 특성이 취약하다. 따라서 운송시 녹 발생을 억제하기 위해 VCI(Volatile Corrosion Inhibitor) Film을 사용하고 있다.

하지만 상기한 방법은 철근의 포장비용이 증가하게 되는 등 비용상의 문제점이 있고, 포장영역이 파손되는 경우 다시 녹 발생 문제를 야기시키게 된다.

한편, 철근의 표면 처리를 위해 도장을 위한 침적설비를 구비한 경우에는, 기존 철근 제조설비와 간섭될 우려가 있으므로 설치가 용이하지 못할 뿐만 아니라, 작업속도가 저하되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 철근 표면에 피막액을 분사하여 균일한 비정질 막을 형성시킬 수 있도록 함과 아울러, 분사된 피막액들중 철근 표면에 도포되지 않은 피막액을 회수하여 재사용할 수 있도록 그 구조가 개선된 선재용 표면 처리장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선재의 제조공정중에 배치되고 내부에 피막액이 충전되는 공급호퍼와,

상기 공급호퍼로부터 피막액을 공급받아 하부에 이송중인 선재측으로 분무하기 위한 공급수단을 구비하며 다수개의 분사노즐이 배치되는 분사 헤더부와,

상기 분사 헤더부로부터 분사된 피막액을 수집하도록 상기 분사 헤더부의 하부에 배치되며 수집된 피막액을 회수수단을 매개로 상기 공급호퍼측으로 회수하기 위한 수집호퍼를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 공급수단은 상기 공급호퍼와 분사 헤더부를 연결하도록 배관 설치되는 연결배관과,

상기 연결배관에 배치되고 외부 신호가 인가됨에 따라 온/오프 동작되어 상기 연결배관을 개폐하기 위한 개폐밸브를 구비한 것이다.

상기 회수수단은 상기 수집호퍼의 하부와 상기 공급호퍼를 연결하도록 배관 설치되는 배출관과,

상기 배출관에 배치되고 외부 전원이 공급됨에 따라 구동되어 상기 수집호퍼내의 피막액을 상기 공급호퍼측으로 압송하기 위한 펌프를 구비한 것이다.

상기 피막액은 상기 선재의 표면에 비정질 막을 형성하는 실리카 용액을 채용한다.

상기 분사 헤더부와 근접되게 배치되고 내부에 에어가 충전되는 공간을 가지며 하부에 에어노즐이 배치된 에어 헤더부를 더 구비한다.

상기 분사 헤더부는 복수개가 서로 이격되도록 배치된 것이 바람직하다.

상기 선재의 정보신호가 입력됨에 따라 상기 정보신호에 근거한 제어신호를 출력하여 상기 개폐밸브의 동작을 각각 제어하기 위한 제어부를 더 구비한다.

상기 분사 헤더부는 상기 선재의 제조중에 절단기와 결속기 사이에 배치된다.

본 발명은 철근등의 선재의 표면에 피막액을 분사하여 비정질 막을 형성시킴과 동시에, 분사된 피막액을 수집하여 재사용할 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 선재의 표면에 스프레이 방식으로 비정질 막을 형성시킴으로써 작업 속도가 신속하게 이루어지고 선재의 내식성을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러, 사용된 피막액을 수집하여 다시 회수할 수 있으므로 제조원가를 절감할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

또한, 선재의 표면에 비정질 막이 형성되는 중에 에어를 분사함으로써, 균일한 두께로 막을 형성할 수 있음과 동시에, 선재의 표면에 부착된 이물질을 용이하 게 제거할 수 있는 이점을 갖는다.

또, 복수개의 분사 헤더부를 서로 이격되게 배치하고 각각의 연결배관과 개폐밸브를 구비함으로써, 진입되는 선재의 정보(직경, 진입시기)에 따라 일부 또는 분무되는 피막액의 양을 최적으로 조절할 수 있는 이점을 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

여기서 선재는 철근을 일 예를 들어 설명하기로 하되, 철근에 한정하지는 아니한다.

본 발명에 따른 선재용 표면 처리장치는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 내부에 피막액이 충전되는 공급호퍼(100)와, 선재(10)인 철근의 압연후 절단기(20)와 결속기(30) 사이의 상부에 배치되며 연결배관(150)을 매개로 공급호퍼(100)와 연결되고 하부에 다수개의 분사노즐(202)이 배치되는 분사 헤더부(200)와, 분사 헤더부(200)의 하부에 배치되고 상부가 개구되며 분사노즐(202)로부터 분무된 피막액들중 철근의 표면에 도포되지 않고 낙하되는 피막액을 수집하여 다시 공급호퍼(100)측으로 회수하기 위한 회수수단을 갖는 수집호퍼(300)로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 연결배관(150)은 외부 신호가 인가됨에 따라 내부를 개폐하는 개폐밸브(155)가 구비된다.

개폐밸브(155)는 일 예로 전기적 신호에 의해 개폐가능하도록 솔레노이드 밸브를 채용할 수 있다.

분사노즐(202)은 철근의 표면에 비정질 막을 형성하도록 분사 헤더부(200)의 하부에 다수개 배치되어 피막액을 분무상태로 분사하는 기능을 수행한다.

또, 분사 헤더부(200)는 도면에 미도시되어 있지만, 분사노즐(202)을 통해 분사되는 피막액이 분무상태로 분사되도록 공지의 펌프가 연결되고, 동절기 피막액의 빙결을 방지하기 위한 히터등이 배치되어 있다.

또한, 분사 헤더부(200)가 선재(10)의 제조 공정중 절단기(20)와 결속기(30) 사이에 배치되는 이유는, 선재(10)의 제조공정중에 기계적 성질을 만족시키기 위해 냉각하는 템프코어 공정을 거쳐 약 400℃까지 수냉된 후에 내부 잠열에 의해 다시 600℃로 승온되고 냉각상에서 약 300℃로 냉각된 후에, 이어서 절단기(20)에 절단된 후 약 250℃까지 냉각되므로 200~250℃의 온도를 유지하는 구간에서 내부 잠열에 의해 철근의 표면 처리가 이루어지도록 하기 위함이다.

수집호퍼(300)는 상부가 개구되고 상부에서 하부로 갈수록 협소해지는 구조로 되어 있으며, 피막액의 수집이 용이하도록 내주면이 경사진 구조를 갖는 것이 바람직하다.

회수수단은 수집호퍼(300)의 하부와 공급호퍼(100)를 연결하도록 배관 설치되는 배출관(350)과, 배출관(350)에 배치되고 외부 전원이 공급됨에 따라 구동되어 수집호퍼(300) 내의 피막액을 공급호퍼(100)측으로 압송하기 위한 펌프(P)가 구비된다.

그리고, 분사 헤더부(200)는 철근의 진행 방향에 대해 병렬로 서로 이격되게 복수개로 배치할 수 있으며, 이 경우에는 각각의 연결배관(150)과 개폐밸브(155)가 구비되어 공급호퍼(100)와 연결되는 구조를 갖는다.

즉, 복수개의 분사 헤더부(200)가 서로 이격되게 배치됨에 따라 개폐밸브(155)들의 개폐동작을 개별적으로 제어하여 선택적으로 피막액을 분사할 수 있다.

이를 위해 철근의 정보신호(예: 철근의 직경, 철근의 진입정보)가 입력됨에 따라 정보신호에 근거한 제어신호를 출력하여 개폐밸브(155)의 동작을 각각 제어하기 위한 제어부(500)가 구비된다.

철근의 정보신호는 압연등의 제조공정에서 미리 결정될 수 있으므로 별도의 입력작업없이 미리 설정된 정보가 입력되도록 하거나, 작업자가 직접 입력할 수도 있다.

그리고, 분사 헤더부(200)와 근접되게 배치되고 내부에 에어가 충전되는 공간을 가지며 하부에 에어노즐(402)이 배치된 에어 헤더부(400)가 더 구비된다.

에어노즐(402)은 분사노즐(202)과 동일하게 외부의 전기적 신호가 인가됨에 따라 개폐동작되는 솔레노이드 밸브를 채용할 수 있으며, 분사노즐(202)의 동작과 연계되어 같이 동작되는 것이 바람직하다.

또한, 피막액은 비정질 막을 형성하기 위해 실리카 성분이 함유된 실리카용액을 채용하는 것이 바람직하다.

실리카용액은 실리카(SiO₂)성분을 포함하는 용액으로 솔겔법에 의해 제조된다. 보다 상세하게는 실리카용액은 중량 %로 실리카(SiO₂) 5~15%, 잔부 물(H₂O)에 공지의 계면활성제인 나노 세라믹, 알루미나, 에틸 알코올이 포함되는 용액이다.

또한, 실리카용액을 물과 희석하여 실리카용액이 전체 중량에 대비하여 2~6%의 농도를 갖도록 희석한 실리카 희석액을 사용할 수 있다. 이와 같은 실리카희석액은 철근 표면에 균일한 비정질 막을 형성시켜 내식성을 향상시키는 기능을 수행한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 선재용 표면 처리장치는, 제어부(500)측에 선재인 철근의 정보신호가 입력되면, 정보신호에 적합한 제어신호를 출력하여 복수개의 개폐밸브(155)중 일부 또는 전부를 개방시켜 공급호퍼(100)의 내부에 충전된 피막액을 분사 헤더부(200)의 내부로 공급한다.

이때, 철근의 직경이 비교적 작은 경우에는 병렬로 배치된 복수개의 분사 헤더부(200)들을 전부 동작시키기 않고 일부만을 동작시키더라도 충분히 비정질 막을 형성시킬 수 있으므로, 불필요한 피막액 및 에너지 소모를 줄일 수 있다.

위와 반대로 철근의 직경이 상대적으로 큰 경우에는 제어부(500)가 복수개의 분사 헤더부(200)를 전부 동작시켜 표면 미처리 부위가 발생되는 것을 차단한다.

이어서, 분사 헤더부(200)는 피막액을 하부에 배치된 분사노즐(202)을 통해 이송중인 철근측으로 분사하고, 분사된 피막액은 분무상태로 분사되어 철근의 표면에 도포되면서 비정질 막을 형성한다.

이때, 분사 헤더부(200)는 제 1,2,3,4,5분사 헤더부(210,220,230,240,250)로 배치된 경우, 직경이 작은 철근의 경우 제 1,2분사 헤더부(210,220)만 동작되도록 개폐밸브(155)를 조작할 수 있으며, 직경이 상대적으로 큰 철근의 경우에는 제 1,2,3,4,5분사 헤더부(210,220,230,240,250) 전체를 동작하도록 각각의 개폐밸브(155)를 조작할 수 있다.

이후에, 피막액은 일부가 철근의 표면에 분무되어 비정질 막을 형성하고, 나머지는 상부가 개구된 수집호퍼(300)의 내부로 수집된다.

에어 헤더부(400)는 피막액의 분사로 인해 비정질 막이 형성된 철근의 표면을 향해 에어를 분사시킴으로써, 피막액이 과다하게 도포된 부위를 균일한 두께로 비정질 막이 형성되도록 함과 아울러, 철근의 표면에 묻은 이물질을 제거하는 기능을 수행한다.

수집호퍼(300)의 내부에 수집된 피막액은 펌프(P)의 압력으로 배출관(350)을 통해 다시 공급호퍼(100)의 내부로 회수된다.

상기한 바와 같이 표면 처리된 선재(10)는 도 5에 도시된 그래프와 같이, 항복강도,인장강도,연신율 및 굽힘 특성이 기존(무처리)에 비해 저하되지 않으면서 내부식 특성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선재용 표면 처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 선재용 표면 처리장치가 채용된 사용상태도.

도 3은 본 발명의 사용상태도.

도 4는 본 발명 분사 헤더부의 저면도.

도 5는 본 발명에 의해 표면 처리된 철근의 인장강도, 항복강도, 연신율 및 굽힘특성을 무처리된 기존 철근과 대비한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 선재(철근) 20 : 절단기

30 : 결속기 100 : 공급호퍼

150 : 연결배관 155 : 개폐밸브

200 : 분사 헤더부 202 : 분사노즐

300 : 수집호퍼 350 : 배출관

400 : 에어 헤더부 402 : 에어노즐

500 : 제어부 P : 펌프

Claims (8)

1. 선재(10)의 제조공정중에 배치되고 내부에 피막액이 충전되는 공급호퍼(100)와,

   상기 공급호퍼(100)로부터 피막액을 공급받아 하부에 이송중인 선재(10)측으로 분무하기 위한 공급수단을 구비하며 다수개의 분사노즐(202)이 배치되는 분사 헤더부(200)와,

   상기 분사 헤더부(200)로부터 분사된 피막액을 수집하도록 상기 분사 헤더부(200)의 하부에 배치되며 수집된 피막액을 회수수단을 매개로 상기 공급호퍼(100)측으로 회수하기 위한 수집호퍼(300)를 구비한 것을 특징으로 하는 선재용 표면 처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 공급수단은 상기 공급호퍼(100)와 분사 헤더부(200)를 연결하도록 배관 설치되는 연결배관(150)과,

   상기 연결배관(150)에 배치되고 외부 신호가 인가됨에 따라 온/오프 동작되어 상기 연결배관(150)을 개폐하기 위한 개폐밸브(155)를 구비한 것을 특징으로 하는 선재용 표면 처리장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 회수수단은 상기 수집호퍼(300)의 하부와 상기 공급호퍼(100)를 연결하도록 배관 설치되는 배출관(350)과,

   상기 배출관(350)에 배치되고 외부 전원이 공급됨에 따라 구동되어 상기 수집호퍼(300)내의 피막액을 상기 공급호퍼(100)측으로 압송하기 위한 펌프(P)를 구비한 것을 특징으로 하는 선재용 표면 처리장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 피막액은 상기 선재(10)의 표면에 비정질 막을 형성하는 실리카 용액인 것을 특징으로 하는 선재용 표면 처리장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 분사 헤더부(200)와 근접되게 배치되고 내부에 에어가 충전되는 공간을 가지며 하부에 에어노즐(402)이 배치된 에어 헤더부(400)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 선재용 표면 처리장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항에 있어서,

   상기 분사 헤더부(200)는 복수개가 서로 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 선재용 표면 처리장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 선재(10)의 정보신호가 입력됨에 따라 상기 정보신호에 근거한 제어신호를 출력하여 상기 개폐밸브(155)의 동작을 각각 제어하기 위한 제어부(500)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 선재용 표면 처리장치.
8. 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항에 있어서,

   상기 분사 헤더부(200)는 상기 선재(10)의 제조중에 절단기(20)와 결속기(30) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 선재용 표면 처리장치.

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