KR20120058260A - 속도 가변형 선재코일 냉각 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

권취 이송되는 선재코일을 송풍방식으로 냉각하는 선재코일 냉각 장치 및 방법이 제공된다.
상기 선재코일 냉각장치는 그 구성 일예로서, 권취 이송되는 선재코일의 이송경로 상에 하나 이상 배치되면서 선재코일을 송풍 냉각토록 제공된 송풍 덕트수단; 및, 상기 선재코일을 이송토록 상기 송풍 덕트수단 상에 제공되고 이송 롤러들을 구비하는 롤러 컨베이어를 포함하여 구성되되, 상기 이송 롤러들은 선재코일의 겹침부 분리를 구현토록 서로 다른 이송속도를 갖도록 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 롤러 컨베이어의 이송롤러의 회전 속도를 가변시키어 선재코일의 겹침부 이완(분리)을 유도함으로써, 선재코일의 폭방향 균일 냉각을 가능하게 하여, 코일의 폭방향 인장강도 편차를 줄여, 제품의 품질을 향상시키도록 한 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

속도 가변형 선재코일 냉각 장치 및 방법{Apparatus and Method for Cooling Wire-rod Coil}

본 발명은 권취 이송되는 선재코일을 송풍방식으로 냉각하는 선재코일 냉각장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 롤러 컨베이어 이송롤러의 회전 속도를 가변시키어 선재코일 겹침부(Hot Spot)의 분리를 유도함으로써, 선재코일의 폭방향 균일 냉각을 가능하게 하여 궁극적으로, 코일의 폭방향 인장강도 편차를 줄여, 제품의 품질을 향상시키도록 한 속도 가변형 선재코일 냉각 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 선재는 압연공정(조압연, 중간조압연, 중간사상압연 및 사상압연)을 거쳐 수냉대에서 냉각된 후 권취(집적)후 정정라인에 투입되고, 이와 같은 선재는 직경 5.5 ~ 15mm 의 소구경 선재와 직경 15 ∼ 42 mm의 대구경 선재를 생산하게 된다.

한편, 소구경 선재의 경우, 레잉-헤드(laying head)를 통하여 나선형 코일형태로 형성시키면, 롤러 컨베이어의 이송과 병행하여 열처리를 수행한 후, 집적기(reform tube)를 통하여 집적한 다음, 검사라인으로 투입된다.

즉, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 압연기(110)에서 압연된 소재는 냉각수로 냉각하는 수냉대(120)에 의해 냉각되고, 권취기인 레잉-헤드(130)를 거치면서 권취된 후, 권취된 선재코일(100)은 롤러 컨베이어(140)의 이송 롤러(142)에 연속적으로 낙하 이송되고, 이때 롤러 컨베이어(140)를 통과하는 선재코일은 하부에 설치된 송풍유닛(150)으로부터 송풍되는 공기에 의해 냉각되어 열처리가 수행되고, 그 다음 집적기(160)에서 최종 제품으로 집적된다.

예를 들어, 레잉-헤드(130)에서 권취되면서 롤러 컨베이어 상에 낙하되는 선재코일의 온도는 대략 850~950 ℃ 정도이나, 송풍구간을 통과하여 냉각된 선재코일은 대략 150~300℃ 정도까지 냉각된다.

한편, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 송풍유닛(150)은, 송풍기(152)가 하부에 설치된 덕트(154)를 포함하고, 덕트 상에는 이송 롤러(142)사이로 배치되는 플레이트의 개구부분 즉, 노즐 개구(156)가 소정 간격으로 배치되어 있다.

그런데, 이와 같은 송풍유닛(150)을 일명 스텔모어 냉각대(stelmor)라고도 하는데, 송풍력의 세기 또는 선재코일(100)의 이송 속도 등 냉각조건에 따라서 다양한 냉각능을 구현하는 이점은 제공하나, 선재코일(100)의 폭방향으로 동일한 송풍을 구현하는 것이다.

즉, 기존에 알려진 송풍유닛을 이용한 스텔모어 냉각대의 경우, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 선재코일의 적치시 선재코일(100)의 측면부(가장자리부분)(도 2의 'E'부분)과 중앙부분(중심부) 간의 적치(겹침)밀도가 차이가 있기 때문에, 도 4에서 도시한 바와 같이, 동일한 송풍환경 하에서는, 냉각되는 소재의 변태가 발생하는 시점에서 최대 80℃ 까지도 선재코일의 중앙부분과 가장자리부분(측면부)간 온도차가 발생하게 된다.

예를 들어, 도 5에서는 선재코일의 폭방향 온도 분포를 적외선 열화상 온도분포 측정기로 측정한 사진을 나타내고 있는데, 이를 분석하면 도 6에서 그래프로 도시한 바와 같이, 0.8%의 탄소를 포함하고 직경이 5.5 mmφ 인 선재코일(100)의 경우, 레잉-헤드(130)에서 거리가 멀어질수록 코일의 중심부분과 가장자리부분간 온도 이력에서 차이가 심하게 발생됨을 알 수 있다.

따라서, 권취되면서 롤러 컨베이어에 낙하되는 선재코일의 적치밀도 차이가 발생됨에 따라, 선재코일의 중앙부분과 가장자리부분에서의 냉각속도 차이에 의한 온도편차로 인하여, 선재코일의 폭방향으로 미세조직이 달라지고, 이는 결국 제품 불량으로 이어지게 된다.

한편, 이와 같은 선재코일의 폭방향 온도편차를 감소시키기 위하여, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 종래에는 송풍유닛(150)의 덕트(154)의 내부에 종방향으로 격벽을 설치하여 선재코일의 가장자리부분의 냉각능을 더 집중시키는 방법이 있으나, 이 경우 선재코일 자체의 직경이 변하면 실효성이 적은 것이었다.

또는, 이송 컨베이어 상에서 선재코일의 가장자리 부분에 추가로 공기 또는 냉각수(미스트)를 분사시키는 방법도 있지만, 이 경우 냉각능 제어도 어렵고, 별도의 복잡한 설비가 필요하고, 과도한 냉각을 차단토록 커버체를 롤러 컨베이어 상에 덮어서 사용하는 경우 등의 공간적 제한도 문제가 되었다.

또는, 송풍유닛의 덕트 내측에 격벽에 단순하게 공기 방향을 제어하는 댐퍼를 설치하여 송풍공기를 가능한 선재코일 가장자리로 유도하는 방법도 있으나, 실제 선재코일의 적치밀도 차이에 의한 폭방향 온도 편차의 완전한 해소는 미흡한 실정이었다.

특히, 근래 선재 제품의 요구되는 직경(크기)이 커지고 있는 상황에서, 앞에서 설명한 알려진 냉각방식만으로는 그 실효성이 문제가 되고 있는 실정이다.

즉, 이와 같이 송풍 풍량(방향)을 조절하는 종래의 경우에는, 앞에서 설명한 바와 같이, 선재코일의 중앙(중심)부분과 가장자리부분의 냉각편차를 해소하는 데는 한계가 있다.

예를 들어, 도 7에서는 선재코일의 폭방향 송풍속도분포를 개략적인 모식도로 도시하고 있는대, 도 7에서 'X' 영역으로 표시한 선재코일의 가장자리부분에서 벗어난 송풍 손실영역이 발생되기 쉽다.

즉, 종래의 경우, 송풍방향이 항상 롤러 컨베이어(140)를 따라 이송되는 선재코일의 아래 방향에서 수직하게 형성되기 때문에, 겹침밀도가 높은 선재코일의 가장자리부분에서 아래쪽에 놓인 선재코일의 링은 공기접촉으로 냉각이 이루어지나, 겹쳐진 위쪽에 위치되는 선재코일의 링은 공기접촉에 한계가 있어, 냉각이 효과적으로 이루어지지 않게 되고, 결국 냉각 편차가 여전히 존재하는 문제가 있었다.

예를 들어, 레잉-헤드(도 1,2의 130)에서 권취되면서 롤러 컨베이어에 낙하되어 이송되는 선재코일(100)의 특히 가장자리부분에서 링들간 겹침부(Hot Spot 부)가 필연적으로 발생하게 된다.

따라서, 도 5에서와 같이, 선재코일의 중앙부분 보다는 상대적으로 적치(겹침)밀도가 높은 가장자리부분의 온도가 높은 것을 알 수 있다.

이와 같은 겹쳐진 링 부위를 분리시키지 않고 냉각초기부터 상변태 종료 지점까지 그대로 유지한다면, 앞의 선재코일의 균일 냉각방법만으로는 겹침부에 송풍량을 높여도 정상적인 냉각이 이루어지지 않는 것이다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은, 기존의 선재코일 가장자리부분으로의 송풍 능력(풍량,속도)을 높이어 그 부분의 냉각이 더 많이 되도록 하는 균일 냉각 대신에. 선재코일의 링 형상을 겹침부가 억제되는 형태로 개선시키어 선재코일 자체의 온도편차를 억제함으로써, 송풍과는 상관없이 선재코일의 링 형상만으로 폭방향 온도편차를 제거토록 한 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 롤러 컨베이어의 개별 이송롤러들의 회전 속도를 가변시키어 송풍을 통한 냉각구간에서, 선재코일의 폭 방형 온도편차의 주 원인인 선재코일 겹침부(Hot Spot)의 분리를 유도함으로써, 선재코일의 폭방향 균일 냉각을 가능하게 하고, 궁극적으로 코일의 폭방향 인장강도 편차를 줄여, 제품의 품질을 향상 가능하게 한 속도 가변형 선재코일 냉각 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일 측면으로서 본 발명은, 권취 이송되는 선재코일의 이송경로 상에 하나 이상 배치되면서 선재코일을 송풍 냉각토록 제공된 송풍 덕트수단; 및,

상기 선재코일을 이송토록 상기 송풍 덕트수단 상에 제공되고 이송 롤러들을 구비하는 롤러 컨베이어;

를 포함하여 구성되되, 상기 이송 롤러들은 선재코일의 겹침부 분리를 구현토록 서로 다른 이송속도를 갖도록 구성된 선재코일 냉각장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 송풍 덕트수단은, 내측에 송풍기를 구비하는 송풍덕트를 포함하고, 상기 롤러 컨베이어는 복수의 이송 롤러를 하나의 군으로 구성한 단위 롤러 켄베이어 유닛들을 포함하는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 롤러 컨베이어 유닛의 이송 롤러들은 롤러의 축에 구비되고 구동체인이 체결되어 구동되는 구동 스프로켓들을 포함하고, 상기 이송 롤러들은 구비된 구동 스프로켓의 이빨의 수가 가변되어 이송속도를 가변토록 구성되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 이송 롤러들은, 축에 구비된 구동 스프로켓들에 단일 구동체인이 체결되어 회전 구동토록 제공되되, 선재코일의 진행방향으로 구동 스프로켓의 이빨의 수가 증가 또는 감소되어 선재코일의 이송송도를 증속 또는 감속토록 구성될 수 있다.

이때, 상기 단위 롤러 컨베이어 유닛에 구비된 구동체인이 체결되는 구동원은, 선재코일 이송속도의 증속 또는 감속을 구현토록 장치 제어부와 연계되고, 상기 장치 제어부는 이송되는 선재코일 상에 배치된 선재코일 센서수단과 연계된 것을 특징으로 한다.

또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 롤러 컨베이어에 구비된 이송 롤러의 회전속도를 증속 또는 감속하여 선재코일의 이송속도를 가변시키면서 이송하는 선재코일 이송단계; 및,

상기 이송 중인 선재코일을 송풍을 매개로 냉각하는 선재코일 냉각단계;

를 포함하여 구성된 선재코일 냉각방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 이송 롤러들은, 롤러의 축에 구비되고 구동체인이 체결되는 구동 스프로켓의 이빨의 수를 선재코일의 진행방향으로 증가 또는 감소시키어 선재코일의 이송속도를 증속 또는 감속시키는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 이송롤러의 회전속도의 증속 또는 감속시 각각 선행 이송 롤러의 회전속도의 30% 또는 20% 이내로 제어되는 한편, 최저 5% 이상으로 증속 또는 감속시키는 것이다.

이와 같은 본 발명의 속도 가변형 선재코일 냉각장치 및 방법에 의하면, 선재코일을 이송하는 롤러 컨베이어의 각각의 이송 롤러들의 회전 속도를 가변시키어 송풍을 통한 냉각구간에서, 선재코일의 폭 방형 온도편차의 주 원인인 선재코일 겹침부(Hot Spot)의 분리를 유도 가능하게 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 선재코일의 폭방향 균일 냉각을 가능하게 하고, 궁극적으로 코일의 폭방향 인장강도 편차를 줄여, 제품의 품질을 향상 가능하게 하는 것이다.

도 1은 일반적인 선재코일 제조 단계를 도시한 개략도이고,
도 2는 도 1에서 선재코일 냉각대를 도시한 개략 평면도이며,
도 3 및 도 4는 종래 냉각대를 이용한 선재코일의 냉각시 선재코일의 적치밀도 및 온도편차를 나타낸 그래프이고,
도 5는 종래 선재코일의 적외선 열화상 온도 분포도이며,
도 6은 종래 선재코일의 중심부와 가장자리부분 사이의 온도이력을 나타낸 그래프이고,
도 7은 종래의 선재코일의 폭방향 송풍 속도 분포를 나타낸 모식도이고,
도 8은 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치를 도시한 전체 구성도이고,
도 9는 도 8의 본 발명 장치의 단위 롤러 컨베이어 유닛을 도시한 구성도이며,
도 10은 도 8,9의 본 발명 장치의 컨베이어 유닛의 속도 가변구성을 도시한 구성도이고,
도 11a 및 도 11b는 본 발명 장치를 통하여 가장자리부분의 분리에 따른 온도분포를 나타낸 열화상 사진이며,
도 12a 및 도 12b는 종래와 본 발명의 냉각을 거친 선재코일의 폭 방향 온도 이력을 나타낸 그래프이고,
도 13a 내지 도 13c는 종래와 본 발명 냉각방식에 따른 선재코일 링 부위별 인장강도를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 8 내지 도 10에서는 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치(1)를 도시하고 있다.

즉, 도 8 및 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)는 그 구성 일예로서, 레잉-헤드(130)로부터 권취 이송되는 선재코일의 이송경로 상에 하나 이상 배치되면서 선재코일(10)을 송풍 냉각토록 제공된 송풍 덕트수단(30) 및, 상기 선재코일을 이송토록 상기 송풍 덕트수단(30) 상에 제공되고 이송 롤러(52)들을 구비하는 롤러 컨베이어(50)를 포함하여 구성되는 한편, 특히 상기 이송 롤러(52)들은 선재코일의 겹침부(도 2의 E)의 분리(이완)을 가능토록 서로 다른 이송속도를 갖도록 구성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)는, 종래와는 다르게 롤러 컨베이어(50)의 이송 롤러(52)들이 서로 다른 속도로 가동되면서, 상부에 안착 이송되는 선재코일 겹침부를 서로 분리(이완)시키어 선재코일의 송풍 냉각시 가장 문제가 되는 선재코일의 폭방향 냉각 불균일을 제거한 것에 그 특징이 있다.

한편, 도 8 및 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)에서, 실질적으로 선재코일의 냉각을 위한 송풍을 수행하도록 제공된 상기 송풍 덕트수단(30)은, 도 8 및 도 9에서 도시한 바와 같이, 내측 하부에 송풍기(34)가 배치되는 송풍 덕트(32)를 포함한다.

예를 들어, 이와 같은 본 발명의 송풍덕트(32)는 도 8에서는 개략적으로 도시하였지만, 도 9와 같이, 하나의 송풍기(34)를 통하여 송풍되는 송풍존 즉, 다음에 상세하게 설명하는 2개 정도의 단위 롤러 컨베이어 유닛(50')으로 이루어지는 하나의 컨베이어 존(미부호)을 커버하도록 하는 크기나 송풍 용량이 조정되어 제공될 수 있다.

한편, 도면에서는 별도로 도시하지 않았지만, 이와 같은 본 발명의 송풍덕트(32)의 내측에는 정면에서 볼때, 선재코일의 가장자리부분(도 1,2의 'E')에 대하여 송풍량이나 송풍 방향을 집중하도록 하는 격벽과 상기 격벽 또는 덕트 상,하측에 각각 제공되는 디플렉터 또는 댐퍼를 포함할 수 있다.

물론, 앞에서 설명하듯이 본 발명 장치(1)는 기본적으로 이송되는 선재코일의 겹침부(Hot Spot)를 강제로 서로 분리시키어 겹침부에서의 서냉에 따른 중심부와의 온도 편차를 제거하기 때문에, 상기 송풍덕트 내측의 격벽이나 댐퍼, 디플렉터 등이 반드시 필요한 것은 아니다.

다음, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)에서, 실질적으로 선재코일의 겹침부(E)를 서로 분리시킴으로써, 겹침칩부에서의 냉각능을 높이도록 한 본 발명의 상기 롤러 컨베이어(50)는, 도 8 내지 도 10에서 도시하고 있다.

즉, 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 롤러 컨베이어(50)는 구체적으로는 복수의 이송 롤러(52)를 하나의 군으로 구성된 단위 롤러 켄베이어 유닛(50')들을 포함하고, 앞에서 설명한 바와 같이, 이와 같은 롤러 컨베이어 유닛(50')들을 하나의 컨베이어 존으로 형성하여, 상기 송풍 덕트수단(30)의 송풍 덕트(32)와 연계 배열될 수 있다.

그리고, 도 9에서는 하나의 롤러 컨베이어 유닛(50')을 구성하는 이송 롤러(52)들을 5개 정도로 도시하였지만, 이와 같은 이송 롤러들의 배열은 적정하게 조정할 수 있다.

이때, 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치에서 상기 롤러 컨베이어 유닛(50')의 이송 롤러(52)들은 롤러의 축(52a)에 구비되고, 구동체인(54)이 체결되어 구동되는 구동 스프로켓(56)들을 포함하는데, 특히 본 실시예에서는 도 10에서 도시한 바와 같이, 이송 롤러 들에 구비된 구동 스프로켓(56)의 이빨(58)의 수가 선재코일의 이송 방향을 기준으로 점진적으로 감소되거나 또는, 도면에서는 도시하지 않았지만, 증가시키어, 이송롤러 들의 회전속도를 가변시키는 것이다.

즉, 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)에서 상기 이송 롤러(52)들은 롤러의 축(52a)에 구비된 구동 스프로켓(56)들에 무한궤도로 구동되는 구동체인(54)이 체결된다.

그리고, 상기 구동체인(54)은 가이드 스프로켓(64)과 구동스프로켓(62)을 매개로 상기 이송롤러 들의 축에 조립되고, 특히 이빨(58)의 수가 인접 이송롤러에 비하여 증가 또는 감소되는 구동 스프로켓(56)들에 일체로 체결된다.

이때, 상기 구동 스프로켓과 구동체인과 가이드 및 구동 스프로켓들은 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 덕트 벽의 외측에 연계 제공될 수 있다.

따라서, 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 메인 구동스프로켓(62)에 연계된 구동원(60) 즉, 구동모터를 가동시키면, 구동체인(56)은 단위 롤러 컨베이어 유닛(50')의 이송롤러 들에 구비된 구동 스프로켓(56)에 일체로 체결되어, 이송 롤러(52)들은 회전 구동시킨다.

이때, 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 이송 롤러(52)의 축(52a)에 구비된 구동 스프로켓(56)의 이빨(58)들은 도 9 및 도 10과 같이, 선재코일이 진행되는 방향즉, 선행 이송롤러에서 후행 이송롤러의 방향으로 감소되어 있다.

즉, 도 10에서 도면부호를 구분하여 도시한 바와 같이, 3개의 구동 스프로켓(56a)(56b)(56c)의 이빨(58a)(58b)(58c)의 수들은 감소되어 있고, 다만 이빨들의 간격은 구동체인과의 체결 구동을 위하여 같을 것이다.

결국, 구동원(60)인 구동모터의 가동시 무한궤도로 회전 구동되는 구동체인(54)은, 이송롤러 들의 구동 스프로켓(56)을 서로 다른 회전 속도, 즉 이빨 수가 작은 이송롤러의 회전 속도를 증속시키어, 도 9 및 도 10과 같이 이송롤러(52)상에서 이송되는 선재코일(10)도 점진적으로 이송속도가 증속하게 된다.

따라서, 권취 이송되는 선재코일의 링 가장자리부분의 겹침부(E)는, 선재코일의 이송속도가 증속되면서 서로 분리되고, 따라서 송풍시 선재코일의 겹침부의 링 가장자리부분은 더 효과적으로 냉각되고, 결국 냉각능을 높이는 것이다.

이때, 바람직하게는 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이, 선재코일의 진행방향으로 소정 패턴 예를 들어, 구동 스프로켓(56)의 이빨(58)의 수를 소정 비율로 감소시키어, 이송 롤러(52)의 회전 속도를 점진적으로 증속시키는 것이다.

또한, 도 8 및 도 9와 같이, 이와 같은 구동 스프로켓(56)의 이빨(58)의 수를 증가 또는 감소시키어 이송 롤러의 회전속도를 점진적으로 증속시키거나, 감속시키는 단위 롤러 컨베이어 유닛(50')들을 반복하여 배열시키면, 결과적으로 선재코일의 이송속도는 단위 롤러 컨베이어 유닛(50')의 선행 이송롤러에서 최후행 이송롤러로 이송속도가 증속되다가, 다시 다른 롤러 컨베이어 유닛(50')의 선행 이송롤러에서는 감속되다가 다시 점진적으로 이송속도가 증가되고, 따라서 도 8 및 도 9와 같은 경우, 본 발명의 장치는 선재코일(10)의 증속과 감속을 반복하게 하여 선재코일의 겹침부 분리(이완)를 원활하게 하는 것이다.

즉, 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이, 선재코일(10)은 구동스프로켓(56)의 이빨(58)의 수가 점진적으로 감소하면 반대로 이송롤러(52)의 회전 속도는 점진적으로 증속되기 때문에, 단위 컨베이어 유닛(50')들을 반복하여 배열하면, 선재코일은 이송속도의 증속 및 감속이 반복적으로 이루어지면서, 선재코일의 겹침부 분리를 더 효과적으로 구현하는 것이다.

예를 들어, 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 2개 정도의 단위 롤러 컨베이어 유닛(50')들로 구성된 하나의 롤러 컨베이어 존(미부호)을 구성하고, 이와 같은 하나의 롤러 컨베이어 존에 대응하는 구동체인(54)의 구동원(60) 즉, 구동모터와 이송되는 선재코일 상의 선재코일 센서수단(S) 즉, 적외선 열화상 온도분포 측정기를 장치 제어부(C)와 연계하여 구성할 수 있다.

따라서, 이송 롤러(52)의 회전속도 즉, 선재코일의 이송속도는 상기 온도센서수단(S)인 온도센서수단(S)인 적외선 열화상 온도분포 측정기로 측정하고, 단위 롤러 컨베이어 유닛(50')들로 구성된 하나의 롤러 컨베이어 존의 전체적인 선재코일의 이송속도를 증속 또는 감속 제어할 수 있다.

이때, 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이, 구동 스프로켓(56)의 이빨(58)의 수를 증가 또는 감소시키는 것은, 실제로는 구동 스프로켓(56)의 직경이 증가되거나 감소되는 것이므로, 선재코일 진행방향을 따라 이송속도를 증속하기 위하여 구동 스프로켓(56)들의 직경이 감소되는 경우, 구동 스프로켓에 조립되는 이송 롤러(52)의 축(52a)의 중심(도 10의 C 라인)은, 구동 스프로켓에 구동체인이 체결되기 위하여는 경사지게 형성된다.

따라서, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 이송 롤러들의 축 중심라인(C)은 이송 롤러(52)의 증속 또는 감속에 따라, 높아지거나 낮아지게 된다.

물론, 이와 같은 이송 롤러의 축과 구동 스프로켓이 조립되는 중심라인(C)의 높이 변화는, 도 9에서 도시한 바와 같이, 단위 롤러 컨베이어 유닛(50')을 반복하여 배치하면, 선재코일의 이송에는 영향을 주지 않는다.

한편, 상기 송풍덕트(32)의 상부에는, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 이송롤러 들의 하측으로 송풍공기를 통과시키어 선재코일의 냉각을 가능하게 하는 이송 롤러 사이의 노즐개구(도 1의 156 참조)들이 배치될 수 있다.(실제는 노즐판에 노즐개구가 롤 간격에 맞추어 소정 간격으로 형성됨)

이때, 이와 같은 본 발명의 선재코일(10)의 이송속도를 증속 또는 감속시키는 속도 가변구간은, 롤러 컨베이어의 전 구간이 아니라, 예를 들어 직경 10mm의 선재코일(10)인 경우 레잉-헤드(130)로부터 25m 정도까지 구축하면 되는데, 이는 이후에는 선재코일의 변태가 끝나기 때문에 열처리 효과가 미비하기 때문이다.

따라서, 선재코일의 변태가 형성된 이후에는 기존과 같이 동일한 회전속도의 이송롤러들을 통하여 선재코일을 이송시킬 수 있다.

한편, 더 바람직하게는, 도 8 내지 도 10에서 도시한 바와 같이, 단위 롤러 컨베이어 유닛(50')의 점진적으로 이빨(58)의 수가 감소되는 이송롤러의 축에 조립된 각각의 구동 스프로켓(56)(도 9의 G1 내지 G5)들을 통한 선재코일의 이송속도 즉, 이송 롤러(52)들의 회전 속도는 선재코일 진행방향으로 증속시에는 30% 이하로, 감속시에는 20% 이하로 하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 이송 롤러(52)들의 이송속도의 증속 또는 감속의 차이를 상기 범위를 벗어나서 크게 하면, 증속의 경우 선재코일의 겹침부 분리는 양호하지만 선재코일이 과도하게 늘어지는 문제가 발생되고, 반대로 감속의 경우에는 후행의 선재코일이 선행 선재코일을 타고 넘어가는 문제가 발생될 우려가 있다.

따라서, 선재코일의 이송속도를 증속하는 경우에는 후행 이송롤러의 회전속도를 30% 이상이 되지 않게 하고, 감속시에는 20%를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 실제 라인에서 통상 롤러 컨베이어의 이송롤러(53)의 간격은 200~300 mm 이므로, 이송롤러(52)들의 회전 속도를 증속 또는 감속하는 경우, 선행 이송롤러에 비하여 후행 이송롤러는 5% 이상으로 구현하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 이송롤러의 회전속도의 증속 또는 감속비가 5% 보다 낮으면, 이송롤러 간의 속도 차이가 너무 적어, 선재코일 겹침부의 미끄럼 등으로 겹침부의 분리(이완)가 원활하게 이루어지지 않게 된다.

한편, 본 발명 장치에서 롤러 컨베이어(50)의 모든 이송롤러 들의 구동 스프로켓(56)의 이빨(58)의 수를 가변시킬 필요는 없다. 예를 들어, 선재공정에서 레잉-헤드에서 권취시키는 선재의 직경이 1050~1100mm 인 경우, 적어도 이송롤러의 회전속도를 가변시키는 주기는 선재코일의 링 직경보다는 커야 겹침부(E)의 분리 효과가 구현된다.

따라서, 이송롤러의 회전속도를 가변시키는 적정 주기 즉, 이송롤러에 구비된 구동 스프로켓(56)의 이빨(58)의 수를 변경하는 적정 주기는 링 직경의150~200 % 이고, 롤러 컨베이어 존의 길이는 9m 정도이므로, 도 9와 같이 실제로는 5개 정도의 이송롤러(52)들의 구동 스프로켓(56)의 이빨 수를 조정하면 된다.

다만, 도 9에서는 5개의 이송롤러를 조합하여 하나의 단위 롤러 컨베이어 유닛(50')을 형성하는 것으로 도시하였다.

한편, 도 11a 및 도 11b에서는 지금까지 설명한 본 발명 장치를 통한 선재코일의 냉각시, 선재코일(10)의 겹침부를 적외선 열화상 온도분포로 측정한 사진을 나타내고 있는데, 도 5의 종래 사진에 비하여 선재코일의 겹침부가 분리되고 있음을 알 수 있다.

다음, 도 12a 및 도 12b에서는, 0.7 %의 탄소를 함유하고, 직경이 8.0 mm 인 급냉재를 대상으로 종래와 본 발명의 냉각을 수행한 선재코일의 링 부위별 온도 이력을 나타내고 있다.

즉, 도 12a 및 도 12b에서 알 수 있듯이, 본 발명의 경우 종래에 비하여, 선재코일의 중심부와 가장자리부분의 온도 편차가 많이 감소되는 것을 알 수 있다.

다음, 도 13a 및 도 13b에서는 선재코일의 단위 링을 도 13c와 같이 8등분으로 구분하고, 구분된 링 부위별(1-8)로 인장 테스트를 실시하여 표준편차를 구한 결과를 각각 종래와 본 발명의 그래프로 나타내고 있다.

즉, 도 13a 및 도 13b에서 알 수 있듯이, 강재 1 내지 5에 대한 인장강도의 편차가 본 발명의 경우, 종래에 비하여 15% 정도 감소하는 것은 물론, 전체적인 인장강도 값도 다소 증가함을 알 수 있다. 이때, 도 13a 및 도 13b의 그래프에서 실선은 평균치를 나타낸 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

1.... 선재코일 냉각장치 10.... 선재코일
30.... 송풍 덕트수단 32.... 송풍 덕트
34.... 송풍기 50.... 롤러 콘베이어
50'.... 단위 롤러 컨베이어 유닛 52.... 이송 롤러
54.... 구동체인 56.... 구동 스프로켓
58.... 스프로켓의 이빨 60... 스프로켓의 구동원

Claims (8)

1. 권취 이송되는 선재코일의 이송경로 상에 하나 이상 배치되면서 선재코일을 송풍 냉각토록 제공된 송풍 덕트수단; 및,
   상기 선재코일을 이송토록 상기 송풍 덕트수단 상에 제공되고 이송 롤러들을 구비하는 롤러 컨베이어;
   를 포함하여 구성되되, 상기 이송 롤러들은 선재코일의 겹침부 분리를 구현토록 서로 다른 이송속도를 갖도록 구성된 선재코일 냉각장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 송풍 덕트수단은, 내측에 송풍기를 구비하는 송풍덕트를 포함하고,
   상기 롤러 컨베이어는 복수의 이송 롤러를 하나의 군으로 구성한 단위 롤러 켄베이어 유닛들을 포함하는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 롤러 컨베이어 유닛의 이송 롤러들은 롤러의 축에 구비되고 구동체인이 체결되어 구동되는 구동 스프로켓들을 포함하고,
   상기 이송 롤러들은 구비된 구동 스프로켓의 이빨의 수가 가변되어 이송속도를 가변토록 구성된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 이송 롤러들은, 축에 구비된 구동 스프로켓들에 단일 구동체인이 체결되어 회전 구동토록 제공되되, 선재코일의 진행방향으로 구동 스프로켓의 이빨의 수가 증가 또는 감소되어 선재코일의 이송송도를 증속 또는 감속토록 구성된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 단위 롤러 컨베이어 유닛에 구비된 구동체인이 체결되는 구동원은, 선재코일 이송속도의 증속 또는 감속을 구현토록 장치 제어부와 연계되고, 상기 장치 제어부는 이송되는 선재코일 상에 배치된 선재코일 센서수단과 연계된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
6. 롤러 컨베이어에 구비된 이송 롤러의 회전속도를 증속 또는 감속하여 선재코일의 이송속도를 가변시키면서 이송하는 선재코일 이송단계; 및,
   상기 이송 중인 선재코일을 송풍을 매개로 냉각하는 선재코일 냉각단계;
   를 포함하여 구성된 선재코일 냉각방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 이송 롤러들은, 롤러의 축에 구비되고 구동체인이 체결되는 구동 스프로켓의 이빨의 수를 선재코일의 진행방향으로 증가 또는 감소시키어 선재코일의 이송속도를 증속 또는 감속시키는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 이송롤러의 회전속도의 증속 또는 감속시 각각 선행 이송 롤러의 회전속도의 30% 또는 20% 이내로 제어되는 한편, 최저 5% 이상으로 증속 또는 감속시키는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각방법.

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