KR20140099343A - 소재 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

이동경로를 따라 이동되는 소재의 외면 온도값을 선형적으로 측정하는 온도 측정부와 온도 측정이 완료되어 이동되는 상기 소재에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부 및 측정한 상기 온도값이 기설정된 기준 온도값에 이르도록 상기 냉각수 분사부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

소재 냉각 장치{Material cooling apparatus}

본 발명은 소재 냉각 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소재에 대한 냉각을 균일하게 할 수 있는 소재 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연주설비에서 제조된 H 형강 압연소재는 압연공장으로 이송되어 가열로에서 재가열된 후, 조 압연기와 중간 압연기 및 사상 압연기를 거치면서 압연이 마무리된 다음, 냉각상으로 이루어지는 냉각시스템을 거치면서 냉각된다.

여기서, 상기 냉각시스템에서는 상기 H 형강의 냉각 시, 상기 H 형강의 구조적 특징에 따라 부위 별로 균일하게 냉각되도록 하는 것이 중요하다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개 특허 제10-2012-0122252 호(공개일 : 2012.11.07)가 있으며, 상기 선행문헌에는 H형강 압연라인의 냉각장치에 대한 기술이 개시된다.

본 발명의 목적은, 냉각수 분사량을 소재의 부위 별 온도에 따라 다르게 분사하여 균일한 냉각이 이루어지도록 하는 소재 냉각 장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 소재 냉각 장치는 이동경로를 따라 이동되는 소재의 외면 온도값을 선형적으로 측정하는 온도 측정부와 온도 측정이 완료되어 이동되는 상기 소재에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부 및 측정한 상기 온도값이 기설정된 기준 온도값에 이르도록 상기 냉각수 분사부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 소재의 외면을 슬라이드 이동하면서 소재의 외면 온도값을 선형적으로 측정하는 온도 측정부와 온도 측정이 완료된 상기 소재에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부 및 측정한 상기 온도값이 기설정된 기준 온도값에 이르도록 상기 냉각수 분사부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 온도 측정부는 상기 소재의 양측부의 온도값을 선형적으로 측정하고, 상기 소재의 상하부의 온도값은 열화상 카메라를 통해 측정한다.

그리고, 상기 냉각수 분사부는 상기 이동경로로부터 이격되어 배치되며, 외부로부터 냉각수를 유입시키는 냉각수 유입구를 갖는 냉각챔버와 상기 냉각챔버 상에 설치되고, 상기 냉각수 유입구로부터 공급되는 냉각수를 상기 소재의 외면에 분사하는 다수의 노즐을 구비한다.

또한, 상기 노즐은 상기 냉각챔버 상에 설치되는 회전모터를 구비하고, 상기 제어부에는 상기 소재의 다수 부위에 따른 국부 기준온도값이 각각 기설정되고, 상기 제어부는 측정한 상기 소재의 다수 부위의 온도값이 상기 각각의 국부 기준온도값에 도달하도록, 상기 회전모터를 통해 상기 노즐을 회전시켜 냉각수 분사 각도를 조절한다.

한편, 상기 각각의 냉각수 유입구 상에는 밸브가 설치되고, 상기 제어부는 상기 노즐을 통하여 냉각수의 분사량을 조절하도록 상기 밸브를 사용하여 상기 각각의 냉각수 유입구를 단계적으로 개폐한다.

그리고, 상기 온도측정부에는 상기 냉각수 분사부 상에 설치되는 리니어 모터를 구비하고, 상기 제어부는 상기 온도측정부를 상기 소재의 길이방향으로 슬라이드 이동되도록, 상기 리니어 모터를 제어한다.

본 발명은, 냉각수 분사량을 소재의 부위 별 온도에 따라 다르게 분사하여 균일한 냉각이 이루어지도록 함으로써, 상기 소재의 부위 별 분균일 냉각에 따른 품질저하 문제를 최소화 할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은 상기 소재에 대한 부위 별 균일한 냉각이 가능하기 때문에, 냉각 후 부수적인 교정 및 프레스 공정을 제거하여 불필요한 인적 자원의 낭비를 최소할 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 동일 냉각 속도에 따른 상기 소재의 부위 별 물성 편차를 저감시킬 수 있어서, 잔류 응력 저감에 따른 제품 변형을 최소화 시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 1 실시예에 대한 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 1 실시예에 대한 온도 측정을 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 1 실시예에 대한 냉각수 분사를 도시한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 1 실시예에 따른 냉각수 분사부를 도시한 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 1 실시예에 대한 냉각수 분사부의 A 부분을 도시한 도면이다.
도 6 은 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 2 실시예에 대한 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7 은 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 2 실시예에 대한 동작을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 1 실시예에 대한 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2 는 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 1 실시예에 대한 온도 측정을 도시한 도면이며, 도 3 은 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 1 실시예에 대한 냉각수 분사를 도시한 도면이다.

도 1과 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 소재 냉각 장치는 온도 측정부(100), 냉각수 분사부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

먼저, 온도 측정부(100)는 이동경로를 따라 이동되는 소재의 외면 온도값을 선형적으로 측정한다.

즉, 온도 측정부(100)는 롤러(400)를 통해 이동경로 따라 이동하는 상기 소재의 외면 온도값을 균일하게 측정하여, 후술 될 제어부(300)로 전송한다.

상기 소재는 플랜지(flange)와 웨브(web)로 구성되고, 이때 상기 온도 측정부는 상기 플랜지와 상기 웨브의 외면 온도값을 측정한다.

이때, 상기 소재의 플랜지 외면의 온도값은 상기 플랜지면의 상하부의 이미지를 촬영하여 온도값을 획득하는 열화상 카메라(500)를 통해 측정할 수 있다.

여기서, 상기 열화상 카메라(500)는 촬영된 상기 플랜지면의 상하부 이미지의 온도값을 후술 될 제어부(300)로 전달한다.

따라서, 소재 냉각 장치는 온도 측정부(100) 및 상기 열화상 카메라(500)를 통해 이동하는 상기 소재의 좌우 양측 뿐만 아니라, 상하 부분의 온도 측정을 용의하게 할 수 있다.

한편, 냉각수 분사부(200)는, 온도 측정이 완료되어 롤러(400)에 의해 이동되는 상기 소재에 후술 될 제어부(300)를 통해 냉각수를 분사한다.

여기서, 상기 제어부(300)는 측정한 상기 소재의 온도값이 기설정된 기준 온도값에 이르도록 상기 냉각수 분사부(200)를 제어한다.

즉, 상기 제어부(300)는 온도 측정부(100)를 통해 측정된 소재의 각각의 부위 별 온도값을 전달받고, 상기 소재의 온도값이 기설정된 기준 온도값에 이를 수 있도록 상기 냉각수 분사부(200)를 통해 냉각수 분사량을 조절한다.

더 자세히 설명하면, 상기 제어부(300)는 상기 냉각수 분사부(200)의 펌프(240)를 제어하여, 측정된 상기 소재의 온도값과 기설정된 기준 온도값의 비교를 통해 온도차가 발생하는 부위로 냉각수의 분사량을 조절하여 분사시키도록 한다.

결과적으로, 소재 냉각 장치는 온도 측정부(100)를 통해 측정된 상기 소재의 부위 별 온도를 측정하여 상기 제어부(300)로 전달하고, 상기 제어부(300)가 상기 소재의 측정된 온도값과 기설정된 기준 온도값을 비교하여 상기 냉각수 분사부(200)를 제어함으로써, 이동하는 상기 소재에 대한 균일한 냉각이 이루어지도록 한다.

이하, 도 4 는 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 1 실시예에 따른 냉각수 분사부를 도시한 도면이고, 도 5 는 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 1 실시예에 대한 냉각수 분사부의 A 부분을 도시한 도면이다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각수 분사부(200)는 냉각챔버(210), 냉각수 유입구(220) 및 노즐(230)을 구비한다.

먼저, 상기 냉각챔버(210)는, 소재 냉각 장치의 이동경로로부터 이격되어 배치되며, 외부로부터 냉각수를 유입시키는 냉각수 유입구(220)를 구비한다.

이때, 상기 냉각수 유입구(220)는 냉각수가 유입되기 위한 통로로써, 하나로 형성될 수 있으며, 다수개로 형성될 수 있다.

한편, 노즐(230)은 냉각챔버(210) 상에 설치되고, 상기 냉각수 유입구(220)로부터 공급되는 냉각수를 상기 소재의 외면에 분사한다.

이때, 상기 노즐(230)은 상기 냉각챔버(210) 상에 설치되는 회전모터(231)를 구비한다.

여기서, 제어부(300)에는 소재의 다수 부위에 따른 국부 기준온도값이 각각 기설정된다.

또한, 상기 제어부(300)는 측정한 상기 소재의 다수 부위의 온도값이 상기 각각의 국부 기준온도값에 도달하도록, 회전모터(231)를 통해 노즐(230)을 회전시켜 냉각수 분사 각도를 조절한다.

즉, 상기 제어부(300)는 회전모터(231)의 구동을 통해 상기 노즐(230)이 회전축(231a)에 의해 각도 조절 가능하도록 한다.

더 자세히 설명하면, 상기 노즐(230)은 상기 제어부(300)에 의해 분사 각도의 조절이 가능하여 냉각수가 분사되기 어려운 소재의 부분으로 냉각수를 분사시킬 수 있다.

한편, 냉각수 유입구(220) 상에는 밸브(221)가 설치된다.

여기서, 제어부(300)는 노즐(230)을 통하여 냉각수의 분사량을 조절하도록 상기 밸브(221)를 사용하여 상기 냉각수 유입구(220)를 단계적으로 개폐할 수 있다.

즉, 상기 밸브(221)는 상기 제어부(300)에 의해 상기 소재의 측정 온도값이 기설정된 상기 소재의 부위에 따른 국부 기준온도값과 비교하여 높다고 판단되면, 냉각수 분사량을 높이기 위하여 노즐(230)의 개폐 공간을 조절할 수 있다.

따라서, 소재 냉각 장치는 상기 제어부(300)를 통해 측정된 온도값과 기설정된 기준온도값을 비교하여, 상기 밸브(221)를 통해 부위 별 온도 차이가 발생하는 부분으로 냉각수 분사량을 다르게 분사할 수 있을 뿐만아니라, 상기 노즐(230)의 각도를 조절하여 상기 소재의 균일한 냉각을 확실하게 이룰 수 있다.

이하, 도 6 은 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 2 실시예에 대한 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7 은 본 발명에 따른 소재 냉각 장치의 제 2 실시예에 대한 동작을 도시한 도면이다.

도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 소재 냉각 장치는 온도 측정부(100), 냉각수 분사부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

먼저, 온도 측정부(100)는 소재의 외면을 슬라이드 이동하여 온도값을 선형적으로 측정한다.

즉, 온도 측정부(100)는 정지된 상기 소재의 외면을 스캔(scan)하는 방식으로 길이방향을 따라 슬라이드 이동하여 온도를 측정한다.

이때, 상기 온도 측정부(100)는 리니어 모터(110)와 연결되어, 제어부(300)를 통한 상기 리니어 모터(110)의 동작에 의해 상기 온도 측정부(100)의 길이방향을 따라 설치된 레일(120)을 일방향으로 이동하며 온도를 측정한다.

다시 말해, 상기 온도 측정부(100)는 냉각수 분사부(200) 상에 설치되는 상기 리니어 모터(110)를 구비한다.

여기서, 제어부(300)는 상기 온도 측정부(100)가 소재의 길이방향을 슬라이드 이동하도록, 상기 리니어 모터(110)를 제어한다.

즉, 상기 온도 측정부(100)는 상기 리니어 모터(110)에 의해 상기 소재의 외면을 슬라이드 이동하여 소재의 부위 별 온도를 각각 측정하고, 상기 측정된 온도값을 제어부(300)로 전달하여, 상기 제어부(300)의 제어에 의해 상기 소재에 대한 냉각이 이루어지도록 한다.

한편, 냉각수 분사부(200)는 상기 온도 측정부(100)를 통해 상기 소재를 슬라이드 이동하여 온도를 측정하면, 상기 제어부(300)를 통해 상기 소재로 냉각수를 분사한다.

이때, 상기 온도 측정부(100)에는 상기 냉각수 분사부(200)를 통해 분사되는 냉각수로 인한 상기 온도 측정부(100)의 손상을 방지하기 위하여 탈부착이 가능한 커버(미도시)가 결합될 수 있다.

여기서, 상기 냉각수 분사부(200)의 구성 및 실시예는 전술 된 도 4 및 도 5와 동일하다.

한편, 제어부(300)는 측정한 소재의 온도값이 기설정된 기준 온도값에 이르도록 상기 냉각수 분사부(200)를 제어한다.

즉, 상기 제어부(300)는 온도 측정부(100)를 통해 측정된 소재의 각각의 부위 별 온도값을 전달받고, 상기 소재의 온도값이 기설정된 기준 온도값에 이를 수 있도록 상기 냉각수 분사부(200)를 통해 냉각수 분사량을 조절한다.

더 자세히 설명하면, 상기 제어부(300)는 상기 냉각수 분사부(200)의 펌프(240)를 제어하여, 측정된 상기 소재의 온도값과 기설정된 기준 온도값의 비교를 통해 온도차가 발생하는 부위로 냉각수의 분사량을 조절하여 분사시키도록 한다.

따라서, 소재 냉각 장치는 정지된 상기 소재의 외면을 온도 측정부(100)를 통해 슬라이드 이동하여 온도값을 측정하고, 이후에 상기 제어부(300)가 상기 소재의 측정된 온도값과 기설정된 기준 온도값을 비교하여, 상기 냉각수 분사부(200)를 제어함으로써, 상기 소재에 대한 온도 측정 및 냉각이 동시에 이루어지도록 한다.

본 발명은, 냉각수를 소재의 부위 별 온도에 따라 다르게 분사하여 균일한 냉각이 이루어지도록 함으로써, 상기 소재의 품질저하를 최소화하고, 그에 따라 상기 소재에 대한 교정 및 프레스 공정 또한 제거되어 인적 자원의 낭비를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 동일 냉각 속도에 따른 상기 소재의 부위 별 물성 편차를 저감시킬 수 있어서, 잔류 응력 저감에 따른 제품 변형을 최소화 시킬 수 있다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

100 : 온도 측정부 110 : 리니어 모터
120 : 레일 200 : 냉각수 분사부
210 : 냉각챔버 220 : 냉각수 유입구
221 : 밸브 230 : 노즐
231 : 회전모터 231a : 회전축
300 : 제어부 400 : 롤러
500 : 열화상 카메라

Claims (7)

1. 이동경로를 따라 이동되는 소재의 외면 온도값을 선형적으로 측정하는 온도 측정부;
   온도 측정이 완료되어 이동되는 상기 소재에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부; 및
   측정한 상기 온도값이 기설정된 기준 온도값에 이르도록 상기 냉각수 분사부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 장치.
   
2. 소재의 외면을 슬라이드 이동하면서 소재의 외면 온도값을 선형적으로 측정하는 온도 측정부;
   온도 측정이 완료된 상기 소재에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부; 및
   측정한 상기 온도값이 기설정된 기준 온도값에 이르도록 상기 냉각수 분사부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 온도 측정부는,
   상기 소재의 양측부의 온도값을 선형적으로 측정하고,
   상기 소재의 상하부의 온도값은 열화상 카메라를 통해 측정하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 장치.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 냉각수 분사부는,
   상기 이동경로로부터 이격되어 배치되며, 외부로부터 냉각수를 유입시키는 냉각수 유입구를 갖는 냉각챔버와;
   상기 냉각챔버 상에 설치되고, 상기 냉각수 유입구로부터 공급되는 냉각수를 상기 소재의 외면에 분사하는 다수의 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 노즐은,
   상기 냉각챔버 상에 설치되는 회전모터를 구비하고,
   상기 제어부에는, 상기 소재의 다수 부위에 따른 국부 기준온도값이 각각 기설정되고,
   상기 제어부는, 측정한 상기 소재의 다수 부위의 온도값이 상기 각각의 국부 기준온도값에 도달하도록, 상기 회전모터를 통해 상기 노즐을 회전시켜 냉각수 분사 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 각각의 냉각수 유입구 상에는 밸브가 설치되고,
   상기 제어부는, 상기 노즐을 통하여 냉각수의 분사량을 조절하도록 상기 밸브를 사용하여 상기 각각의 냉각수 유입구를 단계적으로 개폐하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 장치.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 온도측정부에는,
   상기 냉각수 분사부 상에 설치되는 리니어 모터를 구비하고,
   상기 제어부는, 상기 온도측정부를 상기 소재의 길이방향으로 슬라이드 이동되도록, 상기 리니어 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 소재 냉각 장치.

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