KR20130002017A - 선재코일 냉각장치 - Google Patents

Abstract

권취 이송되는 선재코일을 송풍방식으로 냉각하는 선재코일 냉각 장치가 제공된다.
상기 선재코일 냉각장치는 그 구성 일예로서, 권취 이송되는 선재코일의 이송경로 상에 배치되어 선재코일을 송풍 냉각토록 제공된 송풍 덕트수단; 및, 상기 송풍 덕트수단 상에 제공되되 선재코일의 폭방향으로 서로 다른 풍속이나 풍량으로 송풍토록 제공되는 구배형 선재코일 냉각수단을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 겹침(적치)밀도가 폭방향으로 다른 선재코일의 폭방향 균일냉각 특히, 중심부와 중간부 간 냉각편차를 해소하여 선재코일의 폭방향 균일냉각을 가능하게 함으로써, 궁극적으로 코일의 폭방향 인장강도의 편차를 줄여, 제품 품질을 향상시키는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

선재코일 냉각장치{Apparatus Cooling Wire-rod Coil}

본 발명은 권취 이송되는 선재코일을 송풍방식으로 냉각하는 선재코일 냉각 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 겹침(적치)밀도가 폭방향으로 다른 선재코일의 폭방향 균일냉각 특히, 선재코일의 중심부와 중간부사이의 온도(냉각)편차를 해소하여 선재코일의 폭방향 균일냉각을 가능하게 함으로써, 궁극적으로 코일의 폭방향 인장강도의 편차를 줄여, 제품 품질을 향상시킨 선재코일 냉각 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 선재 생산공정은, 가열로에서 빌렛(billet)을 대략 1000 ~ 1200 ℃로 가열한 후, 조압연, 중간조압연, 중간사상압연 및 사상압연을 거친 열간 원형선재를 수냉대에서 냉각시킨 후 권취공정을 거쳐 선재코일을 생산하고 그 다음 정정라인에 투입된다.

이때, 그 압연단계에 따라 선재코일은 직경 5.5~15mm 의 소구경 선재와 15∼42 mm의 대구경 선재를 생산하게 된다.

한편, 소구경 선재의 경우, 레잉-헤드(laying head)를 통하여 비동심 원형 코일형태로 형성시키면, 이송 설비(이송 컨베이어)의 이송과 병행하여 열처리를 수행한 후, 집적기(reforming tub)를 통하여 집적한 다음, 검사라인으로 투입된다.

즉, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 압연기(10)에서 압연된 소재는 냉각수로 냉각하는 수냉대(20)에 의해 냉각되고, 권취기인 레잉-헤드(30)를 거치면서 권취된다.

이와 같이 권취된 선재코일(1)은 이송 컨베이어(40)의 롤러(42) 위에 연속적으로 낙하 안착되어 이송되고, 권취된 선재 코일은 이송 컨베이어(40)를 통과하면서 하부에 설치된 송풍유닛(50)으로부터 송풍되는 냉각매체 즉, 냉각공기에 의해 냉각된다.

그리고, 권취된 선재코일(1)은 이송 컨베이어와 연계된 집적기(60)에 낙하되면서 최종 제품으로 집적되는 것이다.

한편, 이와 같은 소구경 선재코일의 냉각 과정을 더 살펴보면, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이,권취기인 레잉-헤드(30)에서 코일형태로 연속 권취되어 추출된 선재코일이 이송컨베이어(40)의 이송 롤러(42)상에 낙하되어 이송되는 도중에, 이송 컨베이어 하부의 이송 컨베이어를 따라 여러 대가 설치된 송풍유닛(50)에서 이송 컨베이어측으로 공기를 송풍하고, 이와 같은 송풍된 공기는 이송되는 선재코일(1)에 접촉하여, 고온상태의 선재코일은 집적이 이루어지기 전에 저온으로 냉각되면서 선재코일의 열처리과정이 이루어 지게 된다.

이때, 권취되어 이송 롤러로 낙하되는 선재코일의 온도는 대략 830~950 ℃ 정도이고, 냉각을 거친 선재코일은 대략 300~500℃ 정도이다.

한편, 상기 송풍유닛(50)은, 송풍기(52)가 하부에 설치된 덕트(54)를 포함하고, 덕트 상부에는 도 2와 같이, 이송 롤러(42)사이로 배치되는 개구부분 즉, 노즐(56)들이 배치되어 있다.

이때, 선재코일(1)은 도 2에서 도시한 바와 같이, 비동심 원형으로 놓이는 선재코일(단위 링)을 중심부(CN), 중간부(MI), 가장자리부(ED)의 세 부분으로 구분할 수 있다.

한편, 이와 같은 송풍유닛(50)을 일명 스텔모어(Stelmor)라고도 하는데, 송풍력의 세기 또는 선재코일(1)의 이송속도 등 냉각조건에 따라서 다양한 냉각속도를 얻을 수 있는 이점을 제공하기는 하지만, 선재코일(1)의 폭방향으로 동일한 송풍을 구현하는 데에는 문제가 있어왔다.

예를 들어, 도 3a에서 도시한 바와 같이, 선재코일(1)이 레잉-헤드에서 추출되어 이송 컨베이어(40)의 이송 롤러(42)상에 적치 이송되는 경우, 선재코일(1)의 가장 자리부분(ED)(도 2의 ED)과 중심부분(CN)간의 적치밀도가 상당부분 차이가 나고, 따라서 도 3b에서 도시한 바와 같이, 동일한 송풍 환경하에서 냉각되는 소재의 변태가 발생하는 시점에서 최대 80 ℃ 정도의 온도차이가 발생하게 된다.

참고로, 도 4a 및 도 4b에서는 실제 조업현장에서 선재코일(링)의 폭방향 온도 분포를 적외선 열화상 온도계로 측정한 사진을 나타내고 있는데, 이와 같은 온도 측정 사진을 토대로 분석하면, 도 5에서 도시한 바와 같이, 0.8 %의 탄소를 포함하고 직경이 5.5mm 인 선재코일의 경우, 레잉-헤드(30)에서 거리가 멀어질수록 선재코일(1)의 중심부분(CN)과 가장자리부분(ED)의 온도 이력에서 차이가 상당한 것을 알수 있다.

즉, 이와 같은, 적치밀도 차이에 따른 선재코일의 중심부분과 가장자리부분에서의 냉각속도 차이에 의한 온도편차는, 결국에는 선재코일의 폭방향으로 미세조직을 다르게 하고, 결국 제품 불량으로 이어지게 된다.

한편, 이와 같은 선재코일의 폭방향 온도편차를 감소시키기 위한 알려진 종래의 선재코일 냉각구조를 도 6에서 도시하고 있다.

즉, 도 6에서 도시한 바와 같이, 종래의 경우 송풍유닛(50)의 덕트(54)의 내부에 종방향으로 격벽(58)을 설치하여 상부와 하부의 댐퍼(58a)와 디플렉터(58b)을 이용하여 겹침밀도가 높아 냉각이 잘 이루어 지지 않은 선재코일(1)의 가장자리부분(ED)에 보다 집중적으로 공기 송풍을 집중시켜, 도 7과 같은 선재코일 내에서에 속도분포를 갖도록 하여 폭방향 균일 냉각을 구현하고 있다.

그런데, 이와 같은 댐퍼와 디플렉터를 이용하여 송풍 공기를 선재코일의 가장자리부분(ED)에 집중하는 것은, 선재코일(링)의 중심부(CN)와 가장자리부분(ED)의 냉각 편차를 해소하는 데에 집중된 방식이다.

따라서, 도 7에서 도시한 바와 같이, 실제 현장에서 중간부(MI)의 인장강도가 가장자리부분(ED)에 비해서 오히려 떨어지는 결과를 초래하였다.

이는, 선재코일(링)의 폭방향 겹침밀도를 수학적으로 분석하면, 선재코일의 중간부(MI)는 중심부(CN)에 비해서 겹침밀도가 높음에도 불구하고,도 7에서와 같이 링 부위별 송풍속도는 더 낮음을 알 수 있는 것이다.

그런데, 지금까지는 선재코일의 이송중 송풍 냉각시, 실제 선재코일의 중심부(CN)와 가장자리부분(ED)사이의 온도 편차는 상당하나, 중간부분과 중심부분간 온도(냉각)편차는 상대적으로 적기 때문에, 고려하지 않은 것이지만, 현재 고 품질의 선재 제품이 요구되는 실정에서 그 편차가 큰 선재코일의 중심부와 가장자리부분 간 온도편차를 감소되나, 선재코일(1)의 중심부(CN)와 중간부(MI)사이의 온도편차가 중요한 문제로 대두되고 있는 것이다.

예컨대, 지금까지 알려진 종래 기술들은 중심부와 가장자리부분의 온도 차이를 해소하는 데에만 집중되고 있는 실정이다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 이와 같은 선재코일의 중심부(도 7의 CN)와 중간부(MI)의 냉각 편차의 문제도 동시에 해결할 수 있도록 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 겹침(적치)밀도가 폭방향으로 다른 선재코일의 폭방향 균일냉각 특히, 중심부와 중간부간 냉각편차를 해소하여 선재코일의 폭방향 균일냉각을 가능하게 함으로써, 궁극적으로 코일의 폭방향 인장강도의 편차를 줄여, 제품 품질을 향상시킨 선재코일 냉각 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.

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

상기 송풍 덕트수단 상에 제공되되 선재코일의 폭방향으로 서로 다른 풍속이나 풍량으로 송풍토록 제공되는 구배형 선재코일 냉각수단;

을 포함하여 구성된 선재코일 냉각장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 구배형 선재코일 냉각수단은, 선재코일의 폭방향으로 중심부에서 가장자리부분으로 갈수록 직경이 확대되는 소정 패턴의 송풍개구들을 포함하는 하는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 구배형 선재코일 냉각수단은, 상기 송풍 개구들이 형성되는 송풍제어판을 더 포함하고, 상기 송풍 제어판의 선재코일 폭방향 양측에는 선재코일의 가장자리부분을 집중 냉각토록 하는 일체형 개구들이 더 형성되는 것이다.

이때, 상기 송풍개구들의 송풍개구폭을 조정하는 제2의 송풍개구들이 구비되고 상기 송풍 제어판의 하측에 구동원을 매개로 이동 가능하게 제공된 이동형 송풍제어판을 더 포함하는 것이다.

바람직하게는, 상기 제2의 송풍개구들은 선재코일 폭방향으로 중심에서 가장자리로 갈수록 직경이 확대되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 구배형 선재코일 냉각수단은, 송풍 덕트수단의 상측에 제공된 노즐개구의 송풍면적을 선재코일의 가장자리로 갈수록 확대시키는 구배형 절개부를 갖춘 제2의 이동형 송풍제어판;을 더 포함하는 것이다.

바람직하게는, 상기 제2의 이동형 송풍 제어판은, 상기 송풍 덕트수단의 노즐개구에 대응되어 위치되되 구동원을 매개로 덕트수단 길이방향으로 이동 가능하게 제공되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 이동형 송풍제어판 또는 제2의 이동형 송풍 제어판은 송풍 덕트수단에 구비된 레일을 따라 선재코일 폭방향 또는 이송방향으로 이동 가능하게 제공되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 구배형 선재코일 냉각수단은, 선재코일의 폭방향으로 중심부에서 가장자리로 갈수록 적층이 감소되는 복수의 적층형 망 구조물로 제공되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 겹침(적치) 밀도가 폭방향으로 다른 선재코일의 폭방향 균일냉각을 구현 가능하게 하는 것이다.

특히, 본 발명은 기존에 선재코일의 중심부와 가장자리부분간 온도편차 해소에만 국한된 것을 특히, 선재코일의 폭방향 중심부와 중간부간 온도편차도 해소 가능하게 하도록 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 선재코일의 폭방향 균일냉각을 가능하게 함으로써, 궁극적으로 코일의 폭방향 인장강도의 편차를 줄여, 제품 품질을 향상시키는 것이다.

도 1은 일반적인 선재코일 제조단계를 도시한 개략도
도 2는 도 1에서 선재코일 냉각대를 도시한 개략 평면도
도 3a 및 도 3b는 선재코일의 폭방향 적치 밀도와 온도 편차를 나타낸 그래프
도 4a 및 도 4b는 선재코일의 적치밀도에 따른 적외선 열화상 온도분포를 나타낸 사진
도 5는 종래 선재코일의 중심부와 가장자리간 온도이력을 나타낸 그래프
도 6은 종래의 선재코일 냉각대를 도시한 구성도
도 7은 종래 선재코일(링)의 폭방향 송풍속도분포를 나타낸 모식도
도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 제1 실시예의 선재코일 냉각장치를 도시한 구성도 및 송풍속도분포도
도 10a 및 도 10b는 본 발명 장치의 구배형 선재코일 냉각수단을 도시한 평면도 및 송풍개구 관계를 나타낸 그래프
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제1 실시예의 선재코일 냉각장치를 통한 선재코일의 폭방향 속도 벡터 분포 그래프와 시뮬레이션 결과
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제1 실시예의 변형된 구배형 선재코일 냉각수단을 포함하는 본 발명 장치를 도시한 평면 및 정면 구성도
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제2 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단을 포함하는 본 발명 장치를 도시한 평면 및 정면 구성도
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제3 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단을 포함하는 본 발명 장치를 도시한 정면 및 평면 구성도
도 15a 및 도 15b는 본 발명과 종래의 선재코일 냉각이력곡선을 나타낸 그래프

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

이하의 도 8 내지 도 10에서는 본 발명에 따른 제1 실시예의 선재코일 냉각장치(100)를 도시하고 있고, 도 12에서는 도 8 내지 도 10의 본 발명의 제1 실시예의 선재코일 냉각장치의 변형예를 도시하고 있고, 도 13에서는 제2 실시예의 선재코일 냉각장치의 변형예를 도시하고 있고, 도 14에서는 제3 실시예의 선재코일 냉각장치를 도시하고 있다.

또한, 다음에 상세하게 설명에서는 구배형 선재코일 냉각수단의 여러 실시예들을 130,230,330의 도면부호로 구별하여 설명하고, 변형예는 150의 도면부호로 설명한다.

한편, 이와 같은 본 발명의 선재코일 냉각장치(100)는, 크게 권취 이송되는 선재코일(102)의 이송경로 상에 하나 이상 배치되면서 선재코일을 송풍 냉각토록 제공된 송풍 덕트수단(110) 및, 상기 송풍 덕트수단 상에 제공되되 선재코일의 폭방향으로 서로 다른 풍속이나 풍량으로 송풍토록 제공되는 구배형 선재코일 냉각수단을 포함하여, 특히 선재코일의 중심부(CN)와 중간부(MI)의 온도편차를 줄이도록 한 선재코일 냉각장치를 제공한다.

이때, 도 8 내지 도 10에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 실시예의 상기 구배형 선재코일 냉각수단(130)은, 선재코일(102)의 폭방향으로 중심부(도 9의 CN)에서 가장자리(도 9의 ED)로 갈수록 직경(D1)이 확대되는 소정 패턴의 송풍개구(132)들을 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.

한편, 더 바람직하게는 이와 같은 제1 실시예의 본 발명의 구배형 선재코일 냉각수단(130)은, 상기 송풍개구(132)들이 형성되는 송풍제어판(134)을 더 포함하는 것이다.

이때, 상기 송풍 제어판(134)은 구체적으로는, 송풍제어판(134)을 단위의 송풍 덕트수단(110)의 상부에 고정하기 위한 프레임(131)(예를 들어 사각틀)에 고정되고, 이와 같은 프레임(131)은 실제로는 선재코일 이송롤(104)사이로 위치되는 노즐개구(도 12a의 120)의 하측에 배치되게 된다.

그리고, 도 8 내지 도 10a과 같이, 상기 송풍개구(132)들은 선재코일의 폭방향으로 중심에서 가장자리로 갈수록 직경(D1)이 커지기 때문에, 송풍 공기의 송풍량이나 송풍속도가 증가하게 되고, 따라서, 도 9와 같이 선재코일의 폭방향으로 중심부(CN)에서 가장자리부분(ED)으로 갈수록 선재코일의 냉각능력을 증대되게 된다.

특히, 본 발명의 경우에는 기존에 단순하게 선재코일 가장자리 부분에만 집중 냉각을 구현화는 것에 비하여, 송풍제어판의 송풍개구의 직경이 세밀하게 선재코일 중심부로 갈수록 감소하기 때문에, 선재코일의 가장자리부분과 중간부분간 냉각편차 또는 중간 부분과 중심부간 냉각편차를 더 세밀하게 감소시키는 것을 가능하게 하는 것이다.

한편, 바람직하게는 도 10a에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 프레임(131)에 설치되는 송풍 제어판(134)의 양측에 일체형 개구(136)들을 형성시키면, 선재코일에서 겹침밀도가 가장높은 가장자리부분(ED)의 집중 냉각을 구현할 수 있다.

즉, 도 8과 같이, 본 발명 장치에서 송풍 덕트수단(110)은 덕트 바디(112)의 내측에 격벽(114)을 두고, 그 상,하측에 댐퍼(116)와 디플렉터(118)들이 설치되고, 하측에 송풍기(119)가 제공된다.

따라서, 송풍이 이루어 지면, 선재코일 가장자리부분의 집중 냉각이 구현되면서, 그 내측으로 설치되는 본 발명의 구배형 선재코일 냉각수단(130)을 통하여, 특히 도 9와 같이, 선재코일의 중심부(CN)와 중간부(MI) 또는 중간부(MI)와 가장자리(ED)사이의 온도편차를 더 세밀하게 제어할 수 있게 하는 것이다.

예를 들어, 도 9에서 도시한 바와 같이, 제1 실시예의 본 발명의 구배형 선재코일 냉각수단(130)에 의하면, 속도분포 곡선이 가장자리부분에서 중심부로 갈수록 라운드한 만곡의 하향 곡선을 형성하나, 도 8의 종래의 경우에는 선재코일 가장자리부분에서 급속한 송풍속도의 감소(에컨대, 온도 감소)가 형성되고, 오히려 중간부가 중심부보다 속도분포가 더 낮음을 알 수 있다.

결국, 본 발명의 제1 실시예의 선재코일 냉각장치의 경우 도 9와 같은 송풍속도 분포곡선을 형성하기 때문에, 선재코일 가장자리에서 중심부로 만곡의 곡선을 형성하면서 적어도 중간부분이 중심부 보다는 높은 속도 분포를 구현하고, 이는 결과적으로 선재코일의 폭방향 냉각편차를 최대한 줄이는 것을 가능하게 하는 것이다.

한편, 도 10b에서는 예를 들어, 철판으로 된 송풍제어판(134)에 도 10a와 같이 직경이 선재코일의 가장자리로 갈수록 증가되는 구멍 즉, 송풍개구(132)들을 형성하고, 선재코일의 폭방향 균일 냉각을 구현하기 위한 송풍개구의 직경과 거리간 관계를 그래프로 나타낸 것이다.

즉, 공기를 막을 수 있는 넓은 판에 크기를 변화시켜가면서 원형 또는 육각형의 송풍개구(132)(구멍)를 뚫어서 송풍공기의 양 및 속도를 조절하는 실험을 하여, 가로방향 즉, 선재코일의 폭방향으로 송풍개구의 직경 크기의 비율은 중심부와 중간부가 2~3배 정도로 하는 것이 링겹침에 따른 최적의 냉각속도를 얻을 수 있었다.

또한, 송풍개구(132)의 직경의 증가는 이차 함수적 증가, 일차 함수적 증가에 상관없이 냉각능은 거의 일정하였다. 또한, 도 10a에서는 개략적으로 도시하였지만, 송풍개구의 형성수가 20개 이상일 경우에는 냉각능에서 거의 차이가 없다. 따라서, 제작시 경제성을 고려하면 20개가 적정할 것이다.

한편, 이와 같은 구배형 냉각수단(130)에서 송풍제어판(134)에 형성되는 송풍개구(132)의 직경 D1은 일정한 패턴을 갖고 형성되는 것이 바람직한데, 예를 들어 도 10b와 같이, 송풍개구의 직경은 선재코일 중심부 에서 부터의 거리의 비례하여 증폭되는 것이 바람직할 것이다.

예를 들어, 동일 직경의 송풍 개구들을 선재코일 폭방향으로 몇개를 배치하고, 최대 송풍개구와 최소 송풍개구의 직경을 얼마로 할 것인지는, 실험을 통하여 학습치의 축적으로 최적으로 조건을 찾을 수 있다.

이때, 도 11a 및 도 11b에서는 이와 같은 본 발명의 선재코일 냉각장치를 적용한 경우, 송풍 노즐개구(도 12a의 120, 도 2의 56)에서의 폭방향 속도 벡터 분포 및 선재코일 폭방향 속도 분포(컴퓨터 시뮬레이션 결과)를 나타내고 있다.

즉, 도 11에서와 같은 시뮬레인션 결과가 도 9의 선재코일 송풍속도분포 곡선과 유사한 결과가 나오고 있음을 알 수 있다.

결국, 선재코일(102)의 특히, 중간부분(MI)과 중심부(ED) 간의 송풍속도 편차가 제어됨을 알 수 있다.

다음, 도 12에서는 본 발명에 따른 제1 실시예의 선재코일 냉각장치(100)의 변형예를 도시하고 있다.

즉, 도 12에서 도시한 본 발명의 선재코일 냉각장치(100)는, 앞에서 설명한 제1 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단(130)의 송풍 제어판(134)에 형성된 직경이 선재코일의 중싱부에서 가장자리부분으로 갈수록 확대되는 송풍속도나 송풍량을 구배지게 하는 송풍개구(132)의 송풍 개구폭을 조정하는 제2의 송풍개구(152)들이 구비되고 상기 송풍 제어판의 하측에 구동원(154)을 매개로 이동 가능하게 제공된 이동형 송풍제어판(150)을 더 포함하는 것이다.

이때, 도 12a에서 도시한 바와 같이, 이송롤(104)의 하측으로 단위 덕트수단(110)의 상측 개구부분(이송롤 사이의 노즐개구(120))가 제공되는 부분에 상기 이동형 송풍제어판(150)을 제1의 송풍 제어판(134)의 하측에 배치시키되. 이와 같은 이동형 송풍 제어판(150)은 2 분할되어 덕트수단(110)의 덕트몸체(112)를 가로질러 설치되는 레일(지지봉이나 바아)(158)을 따라 이동하게 제공되고, 양측으로 실린더 등의 구동원(154)을 연결시키는 것이다.

따라서, 상기 구동원의 작동에 따라 하측의 제2의 이동형 송풍제어판(150)은 레일(158)을 따라 선재코일의 폭방향으로 왕복 이동하게 되고, 이와 같은 이동형 송풍제어판(150)의 이동시 구비된 제2의 송풍개구(152)들의 직경에 따라 상측의 송풍제어판의 송풍개구의 개구면적이 조정되게 된다.

결국, 본 발명의 이동형 송풍제어판은 그 이동 제어에 따라 상측으로 최종적으로 송풍되는 송풍속도나 송풍량 등을 선재코일의 폭방향으로 더 정밀하게 제어할 수 있게 할 것이다.

이때, 바람직하게는 도 12a에서 도시한 바와 같이, 상기 이동형 송풍제어판(150)에 구비된 제2의 송풍개구(152)들도 제1의 송풍개구(132)들과 마찬가지로 선재코일의 폭방향으로 중심부에서 가장자리로 갈수록 직경이 확대되는 구배지게 형성하는 것이다.

한편, 상기 구동원(154)의 공압 실린더 등은 덕트수단(110)의 덕트몸체(112)에 수평 설치된 브라켓트(154a)상에 설치되면 된다.

이때, 도 12a에서는 상측의 송풍제어판(130)의 하측에 이동형 송풍제어판(150)이 배치되는 것을 옆으로 전개시킨 상태로 도시한 것이다.

또한, 앞에서 설명한 바와 같이, 이동형 송풍제어판(150)은 양측이 서로 대칭되는 구조로 2중으로 형성되고 양측에 하나의 구동원(154)들이 일체형 개구(136)를 하부에서 통과하는 연결아암(156)을 매개로 이동형 송풍제어판(150)들이 연결되고 덕트몸체 상부에 가로질러 설치된 레일(158)(가로대)을 따라 수평 이동하면 된다.

다만, 도면에서는 구체적으로 도시하지 않았지만, 덕트 내부에서 송풍되는 송풍력을 감안하여 레일(158)과 이동형 송풍 제어판(150)은 들림이나 이탈이 방지되는 구조로 서로 연계 설치되는 것이 바람직한데, 예를 들어 다음에 상세하게 설명하는 제2 실시예의 본 발명 장치인 도 13b와 같이 레일과 송풍제어판이 역삼각 체결구조로 체결되어 이동은 가능하게 하면서 상측으로의 들림이나 이탈은 방지하도록 하면 될 것이다.

따라서, 도 12에서 도시한 제1 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단의 변형예인 이동형 송풍제어판을 포함하는 경우, 더 세밀한 송풍 제어를 구현하여 선재코일의 폭방향 냉각편차 특히, 선재코일의 중심부와 중간부분 사이의 냉각(온도)편차도 세밀하게 제어하도록 하는 것을 가능하게 하는 이점을 제공하는 것이다.

물론, 도 12의 본 발명 장치는 선택적으로 선재코일의 강종 특성 즉, 열처리가 제품 특성에 큰 영향을 주는 강종의 경우에 선택 사용하면 될 것이다.

다음, 도 13a 및 도 13b에서는 본 발명에 따른 제2 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단(230)을 포함하는 선재코일 냉각장치를 도시하고 있다.

즉, 도 13에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단(230)은, 앞에서 송풍 덕트수단(110)의 상측에 제공되는 이송롤(104)사이에 위치되는 노즐개구(1202)의 송풍면적을 선재코일의 가장자리로 갈수록 확대시키는 구배형 절개부(232)를 갖는 제2의 이동형 송풍 제어판(234)을 포함하는 것에 그 특징이 있다.

이때, 바람직하게는, 상기 제2의 이동형 송풍 제어판(234)은, 상기 송풍 덕트수단(110)의 노즐개구(120)의 위치에 대응되어 위치되되 구동원(236) 즉, 공압 실린더를 매개로 덕트수단의 길이방향으로 이동 가능하게 제공되는 것이다.

바람직하게는 상기 제2의 이동형 송풍 제어수단(234)은 노즐개구에 대응 위치되되, 하부의 레일(240)을 따라 이동 가능하게 제공되고, 구동원(236)과는 로드(237)와 연결아암(239)들이 연결된 수 있다.

따라서, 구동원(236)으로 제공되는 공압 실린더의 전진 또는 후진 작동에 따라 제2의 이동형 송풍제어판(234)은 노즐개구(120)의 송풍면적을 제어하는데, 이는 송풍제어판에 라운드의 만곡형태로 된 구배형 절개부(232)에 의하여 조절된다.

한편, 도 13a에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 제2의 이동형 송풍 제어판(234)의 구배형 절개부(232)는 사전에 송풍속도분포나 송풍력을 고려하여 적정하게 절개부를 형성시키어 선재코일의 중심부와 중간부 또는 가장자리 부분의 냉각제어를 적정하게 구현할 수 있다.

이때, 앞에서 설명한 바와 같이, 도 13b에서 도시한 바와 같이, 레일(240)과 제2의 이동형 송풍제어판 (230)은, 역삼각형 체결구조로서 체결되는 것이 송풍 제어판의 들림이나 이탈 방지를 위하여 바람직할 것이다.

다음, 도 14a 및 도 14b에서는 본 발명에 따른 제3 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단(330)을 도시하고 있다.

즉, 도 14에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단(330)은, 선재코일의 폭방향으로 중심부에서 가장자리로 갈수록 적층이 감소되는 복수의 적층형 망 구조물(332)(334)(336)로 제공될 수 있다.

이때, 바람직하게는 도 14a에서 도시한 바와 같이, 선재코일(링)의 중심부에는 3층의 망 구조물(332)(334)(336)들이 적층되고, 선재코일의 중간부에서는 2층의 망 구조물(332)(334)이 적층되고, 선재코일의 가장자리측에는 1개의 망구조물(332)이 배치되는 것이다.

물론, 이들 망 구조물은 송풍 덕트수단(110)의 덕트몸체(112)의 상부를 가로질러 선재코일의 폭방향으로 설치되는 가로대(338)상에 지지되고, 양단부(전,후단부)는 덕트 몸체에 고정될 수 있다.

다만, 도 14b에서는 개략적으로 도시하였지만, 가로대의 설치수는 망 구조물등의 길이나 폭에 따라 조정되면 된다.

그리고, 최하측 망 구조물(332)과 상측으로 갈수록 적층되는 망 구조물(334) (336)들은 크기가 조절되어 결과적으로 선재코일의 중심부에 가장 많은 망 구조물들이 적층되도록 배열하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명의 제3 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단(330)의 경우에는 송풍 덕트수단을 통하여 냉각공기가 송풍되면 망구조믈의 적층 밀도에 따라 선재코일의 중심부에서 가장자리부분을 갈수록 송풍 저항이 감소되고, 결과적으로 겹침밀도가 낮은 가장자리부분이 가장 냉각이 원활하게 되는 것이다.

이와 같은 망 구조물들은 소정 크기의 메쉬들을 포함하고, 따라서 본 발명의 제3 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단(330)의 경우 망구조물의 구조 조정을 통하여 매우 폭넓은 송풍 제어를 쉽게 구현 가능하게 할 것이다.

예를 들어, 메쉬 크기를 망 구조물에 따라 다르게 하거나 그 적층 구조를 조정하면 가능하다.

한편, 이와 같은 망 구조물을 이용한 제3 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단(330)의 경우, 망 구조물이 겹침수가 많을수록 그 부분으로의 송풍공기의 저항이 증폭되기 때문에 노즐개구(120)에서 토출되는 송풍속도는 감소된다.

예를 들어, 장치 구현 결과 선재코일의 중심부에 비해서 중간부에서의 송풍속도가 15% 증가함을 알 수 있었다. 이때 송풍 압력손실은 10% 이내였으며, 철망설치로 인한 다른 기계적인 문제는 없다.

이와 같은 망 구조물(332)(334)(336)들은 그 설치의 복잡함 예를 들어, 철판에 송풍개구를 형성하는 것이 아니므로, 망 구조물을 고정하기 위하여 설치 구조나 진동 발생을 억제하는 등의 부수적인 시공 구조를 필요로 하여, 송풍제어판에 송풍개구를 형성시키는 것에 비하여 구조가 복잡한 단점은 있으나, 앞에서 설명한 바와 같이 망 구조물의 메쉬 조정과 적층 수의 조정을 통하여 송풍속도나 송풍량 제어는 더 용이하게 한다.

다음, 도 15a 및 도 15b에서는 종래와 본 발명의 방식으로 선재코일의 냉각 이력을 그래프로 나타낸 것이다. 즉, 중심부와 중간부의 온도를 열전대로 측정하여 두 곡선의 편차를 비교하는 방식으로 온도편차를 확인한 것이다.

예를 들어, 도 15a에서 도시한 바와 같이, 종래의 경우 상변태(온도 이력곡선에서 온도가 냉각중임에도 불구하고 상승하는 부분)직전에 10℃이상의 온도 편차가 발생하고 있는데, 도 15b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 경우 온도 편차가 5℃ 이내임을 알 수 있다.

이때, 선재코일(링)의 샘플을 채취하고 8 등분하여 인장강도 편차를 확인한 결과 본 발명의 경우 종래에 비해 30%이상 감소한 것을 알 수 있었다.

100.... 선재코일 냉각장치 102.... 선재코일
104.... 이송롤 110.... 송풍 덕트수단
112.... 덕트몸체 120.... 노즐개구
130.... 제1 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단
132,152.... 송풍개구 134,150,234.... 송풍제어판
136.... 일체형 개구(가장자리측)
230.... 제2 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단
232.... 구배형 절개부
330.... 제3 실시예의 구배형 선재코일 냉각수단
332,334,336....망 구조물

Claims (9)

1. 권취 이송되는 선재코일의 이송경로 상에 배치되어 선재코일을 송풍 냉각토록 제공된 송풍 덕트수단; 및,
   상기 송풍 덕트수단 상에 제공되되 선재코일의 폭방향으로 서로 다른 풍속이나 풍량으로 송풍토록 제공되는 구배형 선재코일 냉각수단;
   을 포함하여 구성된 선재코일 냉각장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 구배형 선재코일 냉각수단은, 선재코일의 폭방향으로 중심부에서 가장자리로 갈수록 직경이 확대되는 소정 패턴의 송풍개구들을 포함하는 하는 선재코일 냉각장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 구배형 선재코일 냉각수단은, 상기 송풍 개구들이 형성되는 송풍제어판을 더 포함하고,
   상기 송풍제어판의 선재코일 폭방향 양측에는 선재코일의 가장자리부분을 집중 냉각토록 하는 일체형 개구들이 더 구비된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 송풍개구들의 송풍 개구폭을 조정하는 제2의 송풍개구들이 구비되고 상기 송풍제어판의 하측에 구동원을 매개로 이동 가능하게 제공된 이동형 송풍제어판;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2의 송풍개구들은 선재코일 폭방향으로 중심부에서 가장자리로 갈수록 직경이 확대되는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 구배형 선재코일 냉각수단은, 송풍 덕트수단의 상측에 제공된 노즐개구의 송풍면적을 선재코일의 가장자리로 갈수록 확대시키는 구배형 절개부를 갖춘 제2의 이동형 송풍제어판;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2의 이동형 송풍 제어판은, 상기 송풍 덕트수단의 노즐개구에 대응되어 위치되되 구동원을 매개로 덕트수단 길이방향으로 이동 가능하게 제공되는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
8. 제4항 또는 제7항에 있어서,
   상기 이동형 송풍제어판 또는 제2의 이동형 송풍 제어판은 송풍 덕트수단에 구비된 레일을 따라 선재코일 폭방향 또는 길이방향으로 이동 가능하게 제공되는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 구배형 선재코일 냉각수단은, 선재코일의 폭방향으로 중심부에서 가장자리로 갈수록 적층이 감소되는 망 구조물로 제공되는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.

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