KR20130017409A - 선재코일 냉각장치 - Google Patents

Abstract

권취 이송되는 선재코일을 냉각하는 선재코일 냉각장치가 제공된다.
상기 선재코일 냉각장치는, 권취기에서 권취 추출되는 선재코일의 링들을 지지 이송토록 선재 권취기의 일측에 제공되되, 상기 선재코일 링들의 이송 자세를 제어하여 선재코일의 균일냉각을 가능토록 구성된 선재링 이송수단을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 권취기(레잉-헤드)에서 추출된 선재코일 링들의 겹침을 억제시키고, 링간 간격을 형성시키면서, 특히 직립 이송을 구현하여, 선재코일의 균일냉각을 최대한 가능하게 하여, 기존 냉각능 저하를 해소하는 한편, 후공정의 추가적인 열처리도 필요없게하여, 궁극적으로 선재코일의 품질을 향상시키도록 한 선재코일 냉각장치에 관한 것이다.

Description

선재코일 냉각장치{Apparatus Cooling Wire-rod Coil}

본 발명은 권취 이송되는 선재코일을 냉각하는 선재코일 냉각장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 권취기(레잉-헤드)에서 추출된 선재코일 링들의 간격을 형성시키어 겹쳐지지 않도록 하면서 이송자세의 직립 이송을 구현하여, 선재코일의 균일냉각을 구현하는 한편, 추가로 미스트(mist)를 통한 냉각능 부족을 해소함으로써, 후공정의 추가적인 열처리가 필요없게 하면서, 궁극적으로 선재코일의 품질을 향상시키도록 한 선재코일 냉각장치에 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, 권취기 예컨대, 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 있었다.

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, 선재코일 (링들간)의 겹침 밀도 차이에 의한 냉각 불균형 외에 링이 컨베이어 상에 1차원적으로 적재되어 냉각되기 때문에 링간 겹침부가 심하게 발생된다.

즉, 도 5a 및 도 5b에서 도시한 같이, 선재코일의 겹침밀도 차이는 선재코일에서 냉각이 잘 되지 않는 핫 스폿(hot-spot)부분이 발생하게 된다. 이와 같은 선재코일이 겹쳐치는 핫-스폿부분은 송풍 방식으로 쉽게 냉각되지 않고, 송풍량을 증가시키더라도 냉각편차에 따른 재질편차가 발생하게 되는 것이다.

그런데, 도 4의 온도 측정 사진을 토대로 분석하면, 도 6에서 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 차이 및 핫-스폿 부분(겹침부위)의 발생에 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 냉각설비를 도 7에서 도시하고 있다.

즉, 도 7에서 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 8과 같은 선재코일 내에서에 폭방향 속도분포를 갖도록 하여 폭방향 균일 냉각을 구현하고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 선재코일의 겹침 밀도를 고려하여 균일냉각을 구현하는 방법은, 겹쳐진 선재코일의 하부 링과 상부 링간의 냉각 속도가 다르고 핫-스폿(hot spot)부분에서는 사실상 거의 냉각이 이루어지지 않기 때문에, 선재코일의 부분별 송풍 집중을 하여도 선재코일의 폭방향으로 냉각 불균일이 발생되는 것이다.

즉, 레잉-헤드에서 추출되어 이송되면서 송풍방식으로 냉각하는 경우 송풍 방향이나 선재코일의 부위별 송풍 집중 등의 제어만으로, 예를 들어 선재코일의 단위 링들이 겹쳐지는 링 형상을 변경하지 않는 경우 선재코일의 겹침밀도(도 5의 사진 참조) 차이에 따라 선재코일 링의 부위별 균일냉각은 한계가 있는 것이었다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 기존의 송풍방식인 스텔모어 형태로의 선재코일 냉각 구성을 개선하여, 선재코일 단위 링간 간격을 적어도 소정구간 강제로 형성시키면서 가능한 직립 자세로 이송되도록 하여, 겹침밀도 차이에 의한 선재코일의 폭방향 냉각(온도) 편차를 최소화한 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제를 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 권취기(레잉-헤드)에서 추출된 선재코일 링들의 간격을 형성시키어 겹쳐지지 않도록 하면서 직립 이송을 구현하여, 선재코일의 균일냉각을 구현하는 한편, 미스트를 통한 냉각능 부족을 해소함으로써, 후공정의 추가적인 열처리가 필요없게 하면서, 궁극적으로 선재코일의 품질을 향상시키도록 한 선재코일 냉각장치에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 일 측면으로서 본 발명은, 권취기에서 권취 추출되는 선재코일의 링들을 지지 이송토록 선재 권취기의 일측에 제공되되,

상기 선재코일 링들의 이송 자세를 제어하여 선재코일의 균일냉각을 가능토록 구성된 선재링 이송수단;

을 포함하여 구성된 선재코일 냉각장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 선재링 이송수단은, 선재코일 단위링의 상부를, 링이 겹치지 않도록 간격을 두고 연속적으로 견인 이송토록 제공되는 견인형 선재링 이송수단을 포함하는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 견인형 선재링 이송수단의 하부 양측에 선재링의 하부를, 링이 겹치지 않도록 간격을 두고 연속적으로 지지 이송토록 마주하여 제공되는 지지형 선재링 이송수단을 더 포함하는 것이다.

이때, 상기 선재링 이송수단들은, 설정된 구간에서 무한궤도 가동되는 체인 컨베이어; 및,

상기 체인 컨베이어에 연계되면서 선재코일의 링들을 간격을 두고 연속적으로 이송 가능하게 하는 선재링 견인구와 지지구;

를 포함하여 구성되는 것이다.

바람직하게는, 상기 체인 컨베이어는, 소정구간에서 선재코일을 포위하는 장치 케이싱의 길이방향으로 설치된 구동 및 종동 스프로켓사이에 체결되는 체인부를 포함하고, 상기 선재링 견인구와 지지구들은 상기 체인부에 연계되면서 단위링의 상부와 하부 양측을 견인 및 지지하여 선재코일의 단위 링들을 간격을 두고 직립의 이송자세를 갖도록 구성되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 장치 케이싱에, 내부 선재코일의 추가 냉각을 가능토록 제공되는 하나 이상의 냉각매체 분사수단을 더 포함하는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 장치 케이싱에, 상기 냉각매체 분사수단의 반대측으로 냉각매체의 외부 배출을 가능토록 제공되는 하나 이상의 냉각매체 배출구들을 더 포함하되, 상기 냉각매체 분사수단과 배출구는 소정 패턴으로 장치 케이싱을 따라 복수개가 제공되고, 상기 냉각매체는 선재코일 전체의 균일냉각을 가능하게 하는 미스트로 제공되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 적어도 소정구간에서 선재코일의 직립 이송을 구현하여, 단위 링간 간격을 형성시키어 선재 공냉대 상에서 원형의 형상으로 권취되어 냉각되는 선재 링의 폭방향 품질편차 저감 및 냉각능 향상을 가능하게 하는 효과를 제공한다.

즉, 본 발명은 선재의 균일 급냉을 가능하게 하면서, 기존 선재 냉각설비의 냉각능 부족 문제를 추가로 해결하고, 균일 냉각이 가능하게 하여 후공정에서의 열처리를 생략할 수 있도록 하기 때문에, 선재 생산성을 향상시키는 것이다.

도 1은 일반적인 선재코일 제조단계를 도시한 개략도
도 2는 도 1에서 선재코일 냉각을 위한 송풍설비를 도시한 개략 평면도
도 3a 및 도 3b는 선재코일의 폭방향 적치 밀도와 온도편차를 나타낸 그래프
도 4a 및 도 4b는 선재코일의 적치밀도에 따른 적외선 열화상 온도분포를 나타낸 사진
도 5a 및 도 5b는 기존 송풍방식을 통하여 냉각되는 선재코일의 졉침밀도 차이에 따른 온도 편차를 나타낸 사진
도 6은 종래 선재코일의 중심부와 가장자리간 온도이력을 나타낸 그래프
도 7은 종래의 선재코일 냉각설비를 도시한 구성도
도 8은 종래 선재코일(링)의 폭방향 송풍속도분포를 나타낸 모식도
도 9는 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치의 전체 구성을 도시한 개략도
도 10은 도 9의 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치를 도시한 정면 구성도
도 11a 및 도 11b는 본 발명 장치에서 선재링 이송수단의 체인부를 개략 도시한 사시도
도 12a 및 도 12b는 본 발명 장치에서 단위 링들이 직립 이송되는 구간에서의 미스트를 이용한 냉각 방식을 도시한 개략도
도 13은 링 피치에 따른 냉각능 측정 결과를 나타낸 그래프
도 14는 선재코일의 링간 간격에 따른 냉각율을 나타낸 그래프
도 15a 내지 도 15c는 종래와 본 발명의 선재코일 냉각시 단위링의 분할된 부분의 인장강도 차이를 나타낸 그래프 및 선재코일 단위링 부위 구분을 나타낸 모식도

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 도 9 내지 도 11에서는 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치(100)를 도시하고 있다. 다만, 앞에서 설명한 기존의 선재코일 권취기와 선재코일의 도면부호는 본 실시예에서 그대로 표기한다.

예컨대, 이하에서 바람직한 실시예를 설명하는 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치(100)는, 도 1에서 도시한 송풍을 기본으로 냉각하는 기존 냉각방식을 벗어나, 선재코일(1)의 단위 링(1a)들의 이송자세를 개선시키어 선재코일 링들이 가능한 서로 겹치지 않도록 한 직립 상태(약간 경사는 지지만)에서 소정구간을 이송시키어, 기존에 선재코일(링)들이 서로 겹쳐지면서 냉각됨에 따른 종래의 문제들을 해소시킨 것에 그 특징이 있는 것이다.

물론, 본 발명 장치를 도 1과 같은 송풍유닛(50)상에 배치하는 것이 불가능한 것은 아님은 당연하다.

또한, 이하의 본 실시예에서는 선재코일(1)의 링(단위 링)들을 1a의 도면부호로 설명한다.

즉, 도 9 내지 도 11에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)는, 기본적으로 선재 권취기(30)(레잉-헤드)의 일측에 권취기에서 권취 추출되는 선재코일(1)의 링(1a)들을 지지 이송토록 제공되는데, 바람직하게는 상기 선재코일 링들의 이송자세를 제어하여 링들의 겹침을 최소한 억제하여 선재코일의 균일냉각을 가능토록 구성된 하나 이상의 선재링 이송수단을 포함하는 것이다.

이때, 바람직하게는 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 상기 선재링 이송수단은, 선재코일 단위 링의 상부를, 링이 겹치지 않도록 간격을 두고 연속적으로 견인 이송토록 제공되는 견인형 선재링 이송수단(110)을 포함하는 것이다.

한편, 상기 선재코일 권취기(130) 즉, 레잉-헤드의 선단부에는 추출되는 선재의 추출을 일정하게 하여, 상기 본 발명의 견인형 선재링 이송수단(110)으로의 선재링 들의 연계 견인을 용이하고 정밀하게 하는 가이드(32)가 구비될 수 있다.

그런데, 이와 같은 본 발명의 권취기 가이드(32)는 사실상 도 1과 같이 선재를 이송테이블의 롤러상에 연속 적치시키면서 송풍 냉각하는 경우에는 필요가 없다.

더 바람직하게는, 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재코일 냉각장치(100)는, 상기 견인형 선재링 이송수단(110)의 하부 양측에 서로 마주하도록 배치되면서 선재 링(1a)들의 하부를, 링들이 서로 겹치지 않도록 간격을 두고 연속적으로 지지 이송토록 지지형 선재링 이송수단(130)이 더 제공되는 것이다.

즉, 이와 같은 본 발명의 지지형 선재링 이송수단(130)은, 견인형 선재링 지지수단(110)이 단위 선재링(1a)을 기준으로 할때, 선재링의 상부를 밑에서 받치면서 다음에 상세하게 설명하듯이, 선재 링을 견인하여 단위 링(1a)사이에 일정한 간격(G)을 두고 연속 이송되도록 함과 함께, 선재링의 하부 양측을 지지함으로써, 단위 선재링(1a)들은, 도 10과 같이 정면에서 볼때 삼각형 형태로 제공되는 이송수단들을 통하여 안정적으로 지지 이송되는 것이다.

이때, 도 10에서와 같이, 상기 지지형 선재링 이송수단(130)의 지지구(190)사이의 간격은 적어도 선재코일의 단위링 직경을 감안하여 제공되는 것이 바람직하다.

이때, 도 9 및 도 10에서는 상부 측에 하나의 견인형 선재링 이송수단(110)과 그 하부 양측에 2개의 마주하는 지지형 선재코일 이송수단(130)을 도시하였지만, 다음에 상세하게 설명하듯이, 하나의 견인형 선재링 이송수단(110)만을 이용하여 선재링 상부가 걸려서 지지되면서 소정 간격으로 링들이 직립상태로 연속 이송되는 것이 가능하게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 견인형 선재링 이송수단(110) 및, 지지형 선재링 이송수단(130)은, 구체적으로는 도 9 내지 도 11에서 도시한 바와 같이, 미리 설정된 소정의 구간(예를 들어 20m 정도)에서 무한궤도 형태로 가동되는 체인 컨베이어(150) 및, 상기 체인 컨베이어(150)에 연계되면서 선재코일의 링(1a)들을 간격을 두고 연속적으로 이송 가능하게 하는 선재링 견인구(170)와 선재링 지지구(190)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 서로 협력하여 선재코일 단위 링(1a)들을 소정간격으로 연속적으로 이송시키는 본 발명의 견인형 선재링 이송수단(110)과 지지형 선재링 이송수단(130)들은, 기본적으로 20m 정도의 길이로 무한궤도로 가동되는 체인 컨베이어(150)들을 이용하는 것이다.

따라서, 상기 체인 컨베이어(150)에 연계되는, 다음에 상세하게 설명하는 견인형 및 지지형 선재링 이송수단들의 견인구(170)와 지지구(190)들이 소정 간격으로 선재링들을 서로 겹쳐지지 않게 직립 상태로 이송시키는 것이다.

즉, 송풍이 없어도 서로 선재코일의 단위 링들이 겹쳐지지 않기 때문에, 선재코일의 공냉만으로 적정한 냉각이 수행될 수 있고, 더 바람직하게는 다음에 설명하는 냉각매체 공급수단(230)을 매개로 더 효과적인 선재코일 냉각을 구현할 수 있다.

이때, 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 체인 컨베이어(150)는, 소정구간에서 선재코일을 포위하는 장치 케이싱(210)의 길이방향으로 설치된 구동 및 종동 스프로켓(152)(154)사이에 체결되는 체인부(156)를 포함한다.

따라서, 장치 케이싱(210)에 브라켓트 등으로 연결 고정된 구동모터(158)들이 가동하면 커플링을 매개로 연결된 구동 스프로켓(152)은 가동되고, 결국 장치 케이싱(210)의 양측에 배치되는 베어링블록(160)으로 그 축부(미부호)가 회전이 용이하게 조립된 구동 및 종동 스프로켓 사이에 체결된 체인부(156)는 무한궤도로 가동될 수 있고, 상기 체인부의 궤도 이송속도에 따라, 선재코일의 단위링(1a)들의 이송속도로 정해지게 된다.

예를 들어, 도 9 및 도 10(도 10에서는 체인부(156)를 개략적으로 도시함)과 같이, 각각의 이송수단의 체인 컨베이어(150)의 구동모터(158)에는 권취기(130) 즉, 레잉-헤드의 작동을 제어토록 연계된 장치제어부(C)가 연계되도록 하면, 레잉-헤드의 회전속도에 따라 선재코일의 권취(추출) 속도가 결정되므로, 이 속도에 맞추어 이송수단들의 견인구(170)와 지지구(190)들의 이송속도를 맞추면 각각의 견인구와 지지구에는 선재코일 단위링(1a)이 대응하여 안착 지지 이송하게 된다.

이때, 바람직하게는 선재코일의 직경이 (너무) 작으면 압연속도 즉, 레잉-헤드의 추출속도는 더 빠르기 때문에, 이송수단의 체인 컨베이어의 무한궤도 가동이 같은 회전으로 맞추는 것은 어려울 수 있어, 선재코일 추출 속도가 적당한 경우 즉, 10mm 이상의 직경을 갖는 선재코일을 본 발명 장치에 적용하는 것이 가장 바람직할 것이다.

그런데, 권취기(30) 즉, 레잉-헤드를 통한 선재코일은 소구경 선재로서 그 직경이 5.5 ～15mm 정도이므로, 바람직하게는 본 발명 장치에 적용되는 선재코일의직경은 10～15mm 정도일 수 있는데, 이는 다음에 상세하게 설명한다.

따라서, 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재코일 냉각장치(100)의 경우, 각각의 견인형 및 지지형 선재링 이송수단(110)(130)들의 선재링 견인구(170)와 지지구(190)들이 하나의 단위 링이 안착 이송되고, 이때 단위 링간의 간격(G)은 일정하게 유지되면서 직립의 이송자세로 제어되기 때문에. 본 발명의 경우 단위 선재링들이 도 5와 같이, 적치 이송되면서 서로 겹쳐짐에 따른 문제를 발생시키지 않는 것이다.

이때, 도 9에서 상측의 견인형 선재링 이송수단(110)과 하측의 지지형 선재링 이송수단(130)의 회전속도를 조정하면 선재코일의 이송자세를 더 경사지게 하는 것과 같이, 쉽게 조정할 수 있을 것이다.

이때, 도 11에서는 이와 같은 본 발명 이송수단의 체인 컨베이어(150)에서 체인부(156)를 상세하게 도시하고 있는데. 체인편(156a)들이 양측에 배치되는 중앙 지지편(156c)의 양측에 스톱링이 끼워지고, 이때 상기 지지편의 일부를 절개하여 그 내측에 상기 견인구(170)가 결합된 지지봉(156d)을 삽입시키고, 이와 같은 조립을 연속적으로 수행하면 된다.

특히, 본 발명의 견인구(170)는 그 선단부가 절곡되어 선재링들이 걸리어 지지되면서 견인되는 절곡단부(172)를 구비하는 형태이다.

그리고, 지지구(190)의 경우에는 도 11b와 같이, 하부에서 선재코일 단위 링(1a) 들을 받치면서 이송시키는 구조이므로, V자 형태의 지지단부(92)를 구비하도록 하는 것이다.

다음, 도 10에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재코일 냉각장치(1)의 경우, 상기 장치 케이싱(210)에 내부 선재코일의 추가 냉각을 가능토록 제공되는 하나 이상의 냉각매체 분사수단(230)을 제공할 수 있다.

이때, 더하여 상기 장치 케이싱(210)에는 상기 냉각매체 분사수단의 반대측으로 선재코일을 통과한 냉각매체의 외부 배출을 가능토록 제공되는 하나 이상의 냉각매체 배출구(212)들이 제공될 수 있다.

한편, 도 12a 및 도 12b와 같이, 냉각매체 분사수단(230)을 장치 케이싱의 하부 또는 상부, 혹은 하부와 상부 양측에서 미스트(M)를 분사토록 제공되는 분사구(232)가 제공될 수 있다.

따라서, 도 10과 같이, 장치 케이싱의 하측에서 냉각매체 예컨대, 미스트(M)들 분사시키고, 그 반대측으로 상부에서 선재코일을 통과한 미스트(M')를 배출시키거나, 소정의 패턴으로 미스트와 배출을 가능하게 할 수 있다.

한편, 도 10과 같이, 상기 미스트 분사구(232)에 연결된 미스트 공급라인(234)에는 앞에서 설명한 장치 제어부(C)와 연계되는 전기제어밸브(236)가 제공되어, 미스트의 공급량을, 이송되는 선재코일의 요구 냉각능에 맞추어 제공할 수 있다.

또는 도 12b와 같이, 장치 케이싱(210)의 하부에 배출구(212)와 같은 개구부(212')를 형성시키고 냉각공기(A)를 미스트와 같이 공급하면 더 우수한 냉각효과를 얻을 수 있을 것이다.

한편, 이와 같은 냉각매체 분사수단(230)의 냉각매체 즉, 미스트 분사구(232)를 통하여 미스트를 선재코일에 공급하는 경우, 종래 송풍방식의 공기냉각을 통하여 직경 5.5mm 정도의 선재를 냉각하는 경우 50 ℃/초의 냉각능을 유지하기도 어려우나 미스트를 활용할 경우 20 ℃/초의 냉각능을 확보할 수 있도록 하기 때문에, 기존 냉각대의 냉력능 부족 문제를 해결할 수 있도록 하는 것이다.

그리고, 본 발명 장치에서 선재링(1a)은 앞에서 직립자세로 이송될 수 있다고 설명하였으나, 실제로 구현되는 각도는 지면을 기준으로 40 ~ 70 °정도인데, 이는 선재코일의 이송속도가 실제로는 빠르기 때문에, 거의 수직에 가까운 직립 보다는 경사진 상태로 이송되게 되고, 단위 링들이 사실상 연결되는 선재코일에서 상기 각도로 경사진 직립 이송이 이루어지는 것이다.

한편, 도 13에서 그래프로 나타낸 바와 같이, 선재코일의 직경(링의 직경이 아님)이 1100mm 인 경우 선재링의 직경이 클수록 선재코일의 링간 간격도 영향을 미치는 것임을 알 수 있고, 도 14와 같이, 선재코일 단위 링간 간격이 어느 정도는 냉각율이 확보되지만 일정 이상의 간격에서는 냉각효율은 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 즉, 선재코일의 링간 간격이 일정 간격 유지되는 것이 냉각율을 최대로 일정하게 유지되도록 하는 것이다.

다음, 도 15a 및 도 15b에서는 종래와 본 발명의 경우, 도 15c와 같이 선재코일의 단위 링을 8등분한 경우, 6개의 강종 1 내지 6에 대하여 실제 10mm 직경의 선재코일에 대하여 선재링의 부위별 인장강도의 편차를 확인하였는데. 도 15a의 종래에 비하여 본 발명의 도 15b의 경우 인장강도 편차가 대략 50%이상 감소하였음을 알 수 있고, 인장강도의 평균값 역시 상승하였음을 할 수 있다.

따라서, 도 13 내지 도 15의 그래프에서도 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치에 의하면, 더 균일하게 선재코일을 겹침밀도 차에 따른 온도편차를 최대한 줄이고, 또한 송풍방식의 효율을 높여도 선재코일의 겹쳐진 부분의 냉각능 부족문제를 해결하고, 특히 균일 냉각을 통하여 후공정에서의 열처리를 생략하는 것도 가능하게 하는 것이다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 바람직하게는 선재코일 단위링(1a)들의 이송자세 즉, 직립상태로 이송시키는 경우, 완전 수직하게 직립상태로 이송하는 것은 어려울 수 있으나, 지면과 40~70°사이룰 유지하도록 하는 것이 설비 가동이나 냉각율 유지면에서 바람직하다.

이때, 아래의 수학식 1에서 알 수 있듯이, 선재코일의 단위링 즉, 선재링 간 간격(피치) P는 선재코일의 직경 D, 압연속도 V1, 체인 컨베이어의 속도 V2에 의해서 좌우되는데, 공장의 생산 스케줄상 압연속도 V2와 선재코일의 직경D는 미리 정해지기 때문에, 결국 선재코일의 단위 링간 간격인 피치 P는 선재링 이송수단 즉, 체인 컨베이어(150)의 속도 V1을 제어하여 조절하게 된다.

[수학식 1]

P=(π×D×V1) / V2

여기서, P는 선재코일의 단위링간 간격(피치)이고, D는 선재코일의 직경이며, V1은 체인 컨베이어의 속도이고, V2는 선재의 압연속도이다.

한편, 송풍방식(스텔모어)의 냉각설비에 적용되는 선재는　그 직경이 5.5 ~ 22 mm 정도인데, 선재의 직경이 선경이 작을수록 압연속도가 높고, 따라서 권취기(30)즉, 레잉-헤드에서 추출되는 속도도 높고, 예를 들어 선재의 직경이 5.5mm　인 경우 압연속도는 대략 100m/s 정도이다.

따라서, 압연속도가 높은 경우 앞에서 설명한 본 발명의 선재코일 이송자세를 직립형태로 하는 것이 어려울 수 있기 때문에, 가장 바람직하게는 선재의 직경이 10mm 이상인 경우에 적용하는 것인데, 레잉-헤드를 이용한 소구경 선재코일의 직경은 15mm가 최대이므로, 본 발명 장치에 적용되는 선재코일의 직경은 10～15mm 가 바람직하다.

예를 들어, 직경 10mm의 선재는 대략 34 m/s의 압연속도를 갖는다. 그리고, 다음의 도 14와 같이 선재코일의 단위 링 간 간격을 40mm 정도로 하는 경우, 이때 선재링 이송수단인 체인 컨베이어(150)의 이송(회전)속도는 400 mm/s로 할 경우, 권취기(30)에서 추출되는 선재코일의 단위 링들을 견인형 및 지지형 선재링 이송수단(110)(130)에서 안정적으로 단위 링간 간격을 유지하면서 이송자세를 직립형태로 이송시킬 수 있을 것이다.

그리고, 도 9와 같이, 본 발명 장치의 일측에는 직립 상태로 이송되면서 균일 냉각을 거친 선재코일이 적치되어 이송되고, 도 1의 집적기(60)로 이송시키는 이송 테이블(250)이 연계 배치된다.

이때, 도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 이송 테이블에서 송풍을 통한 추가적인 선재코일의 냉각도 가능할 것이다.

1.... 선재코일 1a.... 선재코일 단위 링
30.... 권취기(레잉-헤드)
100... 본 발명에 따른 선재코일 냉각장치
110.... 견인형 선재링 이송수단 130.... 지지형 선재링 이송수단
150.... 체인 컨베이어 170.... 선재링 견인구
190.... 선재링 지지구 210.... 장치 케이싱
230.... 냉각매체(미스트) 분사수단 250.... 이송 테이블

Claims (7)

1. 권취기에서 권취 추출되는 선재코일의 링들을 지지 이송토록 선재 권취기의 일측에 제공되되,
   상기 선재코일 링들의 이송 자세를 제어하여 선재코일의 균일냉각을 가능토록 구성된 선재링 이송수단;
   을 포함하여 구성된 선재코일 냉각장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 선재링 이송수단은, 선재코일 단위링의 상부를, 링이 겹치지 않도록 간격을 두고 연속적으로 견인 이송토록 제공되는 견인형 선재링 이송수단;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 견인형 선재링 이송수단의 하부 양측에 선재링의 하부를, 링이 겹치지 않도록 간격을 두고 연속적으로 지지 이송토록 마주하여 제공되는 지지형 선재링 이송수단;
   을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 선재링 이송수단들은, 설정된 구간에서 무한궤도 가동되는 체인 컨베이어; 및,
   상기 체인 컨베이어에 연계되면서 선재코일의 링들을 간격을 두고 연속적으로 이송 가능하게 하는 선재링 견인구와 지지구;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 체인 컨베이어는, 소정구간에서 선재코일을 포위하는 장치 케이싱의 길이방향으로 설치된 구동 및 종동 스프로켓사이에 체결되는 체인부를 포함하고,
   상기 선재링 견인구와 지지구들은 상기 체인부에 연계되면서 단위링의 상부와 하부 양측을 견인 및 지지하여 선재코일의 단위 링들을 간격을 두고 직립의 이송자세를 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 장치 케이싱에, 내부 선재코일의 추가 냉각을 가능토록 제공되는 하나 이상의 냉각매체 분사수단;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 장치 케이싱에, 상기 냉각매체 분사수단의 반대측으로 냉각매체의 외부 배출을 가능토록 제공되는 하나 이상의 냉각매체 배출구;
   들을 더 포함하되,
   상기 냉각매체 분사수단과 배출구는 소정 패턴으로 장치 케이싱을 따라 복수개가 제공되고, 상기 냉각매체는 선재코일 전체의 균일냉각을 가능하게 하는 미스트로 제공되는 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.

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