KR20170052722A - 선재코일 냉각장치 - Google Patents

Abstract

선재코일 냉각장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선재코일 냉각장치는 레잉 헤드에서 낙하되어 적치된 선재코일을 집적기로 이송하는 복수의 이송롤러가 설치된 롤러 컨베이어를 포함하고, 복수의 이송롤러 중 적어도 하나 이상은 선재코일의 진행방향을 변경 가능하도록 일단에서 타단까지 축방향을 따라 직경이 점진적으로 변경되는 테이퍼 롤러로 이루어진다.

Description

선재코일 냉각장치{APPARATUS FOR COLLING WIRE-ROD COIL}

본 발명은 선재코일 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선재코일의 진행경로를 변경할 수 있는 롤러 컨베이어를 갖는 선재코일 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 선재는, 가열로에서 소재를 대략 1000 ~ 1200 ℃로 가열하고, 압연기(조압연, 중간조압연, 중간사상압연 및 사상압연)를 거친 열간 선재를, 레잉 헤드(laying head)를 통하여 비동심 원형 코일형태로 형성시키면, 롤러 컨베이어의 이송롤러를 따라 이송되면서 공냉을 통한 열처리를 수행한 후, 집적기(reforming tub)를 통하여 집적한 다음, 검사라인으로 투입된다.

한편 이송롤러를 따라 이송되는 선재코일은 비동심 링 형태로 롤러 컨베이어상에서 이송되기 때문에 선재코일의 폭방향으로 적치밀도의 차이가 있게 되고, 이러한 적치밀도 차이에 따라 선재코일은 균일 냉각이 불가능한 문제가 있었다.

한국공개특허 제10-0352590호(2002.11.18 공고)

본 발명의 실시 예들은 롤러 컨베이어 주변에 별도 구조물을 설치하지 않고도 선재코일의 진행경로를 변경 가능하여 선재코일의 균일한 냉각을 수행 가능한 선재코일 냉각장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 레잉 헤드에서 낙하되어 적치된 선재코일을 집적기로 이송하는 복수의 이송롤러가 설치된 롤러 컨베이어를 포함하고, 상기 복수의 이송롤러 중 적어도 하나 이상은 상기 선재코일의 진행방향을 변경 가능하도록 일단에서 타단까지 축방향을 따라 직경이 점진적으로 변경되는 테이퍼 롤러로 이루어지는 선재코일 냉각장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 테이퍼 롤러의 경사각은 1 내지 5도 이내일 수 있다.

또한 상기 복수의 이송롤러는 상기 선재코일의 진행방향을 따라 소정간격으로 이격 배치되면서 상기 테이퍼 롤러가 연속적으로 배열된 복수의 테이퍼롤러구간을 포함하고, 상기 복수의 테이퍼롤러구간 중 어느 하나에 배치된 테이퍼 롤러의 경사방향은 이웃하는 다른 테이퍼롤러구간에 배치된 테이퍼 롤러의 경사방향과 반대일 수 있다.

또한 상기 선재코일의 진행방향을 따라 두 번째 테이퍼롤러구간에 배치된 테이퍼 롤러의 개수는 상기 선재코일의 진행방향을 따라 첫 번째 테이퍼롤러구간에 배치된 테이퍼 롤러 개수의 2배인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 선재코일의 진행방향을 따라 가장 마지막 테이퍼롤러구간에 배치된 테이퍼 롤러의 개수는 상기 첫 번째 테이퍼롤러구간에 배치된 테이퍼 롤러 개수의 0.66 내지 1.33배 이내일 수 있다.

또한 상기 테이퍼 롤러의 외주면 상단이 이웃하는 이송롤러의 외주면 상단과 수평을 이루도록 상기 롤러 컨베이어 상에서 상기 테이퍼 롤러의 중심축이 기울어지게 배치될 수 있다.

또한 상기 테이퍼 롤러는 상기 롤러 컨베이어의 두 측벽에 결합되는 조인트를 매개로 상기 롤러 컨베이어에 결합될 수 있다.

또한 상기 테이퍼 롤러는 단면 등변사다리꼴 형태를 가질 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 테이퍼 롤러에 의해 선재코일의 진행경로를 변경할 수 있어 롤러 컨베이어 주위에 진행경로를 변경하기 위한 별도 구조물 설치가 필요치 않게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선재 생산공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 레잉 헤드에서 권취된 선재코일이 이송되는 과정을 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 선재코일 냉각대를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 롤러 컨베이어의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이송롤러와 테이퍼 롤러의 배치관계를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러의 연결부분을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 롤러 컨베이어를 따라 이송하는 선재코일의 동작 상태도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 선재코일의 좌우 움직임 변화를 나타낸 도표이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 선재코일에서 하나의 겹침 부분에 대한 겸침 밀도 변화를 나타낸 도표이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 원형코일에서 나타나는 겹침 점 개수 변화를 나타낸 도표이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러의 각도에 따른 움직임 변화를 나타낸 도표이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러의 개수에 따른 선재코일 중심부 이동거리를 나타낸 도표이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선재 생산공정을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 레잉 헤드에서 권취된 선재코일이 이송되는 과정을 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 선재코일 냉각대를 도시한 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 가열로(1)에서 압연에 적당한 온도로 가열된 압연재는 조압연(2), 중간 조압연(3), 중간사상압연(4), 사상압연(5) 및 최종 압연(6)을 거친 열간 원형선재를 레잉 헤드(Laying Head)(8)에 의해 권취되어 롤러 컨베이어(9)에 링 형태로 연속적으로 적치 이송된 후 집적기(14)에서 선재코일로 집적된다.

이때 이송되는 선재코일(10)은 롤러 컨베이어(9)의 하부에 설치된 송풍 설비에 의해 냉각된다.

구체적으로, 송풍기(11)로부터 발생된 송풍공기는 덕트(12)를 통하여 롤러 컨베이어(9)의 하부에 배치되는 슬롯 형태의 송풍개구(13)를 통해 분출됨에 따라 선재코일(10)은 냉각된다.

이러한 선재코일(10)은 롤러 컨베이어(9) 상에서 링 형태로 이송되기 때문에 링의 적치밀도 차이에 따른 선재코일(10)의 중심부와 가장자리부의 냉각속도 편차가 발생하고, 이에 따라 선재코일(10)에는 인장강도 편차가 유발되게 된다.

즉 도 3과 같이 겹침 밀도가 낮은 링 형태의 선재코일(10) 중심부는 냉각 속도가 빨라 온도가 낮으며, 겹침 밀도가 높은 링 형태의 선재코일(10) 가장자리부는 냉각 속도가 느려 온도가 높게 된다.

따라서 본 실시 예에서는 선재코일(10)의 가장자리부의 겹침 부분을 지속적으로 변경하여 균일한 냉각을 수행할 수 있는 롤러 컨베이어를 제공한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 롤러 컨베이어의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이송롤러와 테이퍼 롤러의 배치관계를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러의 연결부분을 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 롤러 컨베이어를 따라 이송하는 선재코일의 동작 상태도이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 롤러 컨베이어(20)는 레잉 헤드(8)에서 낙하되는 선재코일(10)을 적치한 상태로 집적기(14)로 이송시키는 복수의 이송롤러(21)와, 복수의 이송롤러(21)의 양단을 회전 가능하게 지지하는 두 측벽(22,23)를 포함한다.

복수의 이송롤러(21)에 적치된 선재코일(10)은 복수의 이송롤러(21)의 회전에 의해 그 위에 적치된 선재코일(10)을 집적기(14) 쪽으로 이송되고, 선재코일(10)이 이송되는 동안에는 이송롤러(21)의 하부에서 송풍되는 공기에 의해 냉각되게 된다.

복수의 이송롤러(21)는 두 측벽(22,23)의 연장방향을 따라 소정간격으로 이격 배치될 수 있고, 선재코일(10)의 진행방향을 따라 소정 구간에서는 선재코일(10)의 진행방향을 변경 가능하도록 복수의 이송롤러(21) 중 적어도 하나 이상은 일단에서 타단까지 축방향을 따라 직경이 점진적으로 줄어드는 테이퍼 롤러(25)로 이루어질 수 있다.

선재코일(10)이 테이퍼 롤러(25)를 통과할 때 테이퍼 롤러(25)의 선속도 차이로 인하여 선재코일(10)은 테이퍼 롤러(25)의 직경이 작은 방향으로 쏠리게 되므로 선재코일(10)의 진행방향은 변화하게 된다.

여기서 테이퍼 롤러(25)는 테이퍼 롤러(25)의 중심축에 대하여 외주면이 소정각도(θ) 경사진 단면 등변사다리꼴 형태의 롤러를 의미한다.

테이퍼 롤러(25)의 경사각(θ)은 롤러 컨베이어(20)를 따라 이동하는 선재코일(10)의 이송 가능성, 좌우 움직임 여부 및 선재코일(10) 가장자리의 겹침 부분 변경이 가능하도록 1°내지 5°이내로 이루어진다.

구분	이송 가능성	좌우 움직임	겹침 부분 변경
0.2°	O	X	X
1°	O	O	O
2°	O	O	O
4°	O	O	O
5°	O	O	O
6°	X	-	-

표 1과 도 11을 참조하면, 테이퍼 롤러(25)의 경사각(θ)이 0.2°인 경우에는 선재코일(10)은 롤러 컨베이어(20)를 따라 이송은 가능하나 좌우 움직임은 발생되지 않아 선재코일(10)의 가장자리 겹침 부분은 변경되지 않음을 알 수 있고, 테이퍼 롤러(25)의 경사각(θ)이 6°인 경우에는 선재코일(10)은 롤러 컨베이어(20)에서 이송되지 않음을 알 수 있다. 따라서 테이퍼 롤러(25)의 경사진 경사각(θ)은 1°내지 5°이내로 이루어져야 함을 알 수 있다.

한편 롤러 컨베이어(20)를 따라 이송되는 선재코일(10)의 주기적 좌우 움직임 거동 변화를 발생시키도록 선재코일(10)의 진행방향을 따라 복수의 이송롤러(21) 사이에는 주기적으로 테이퍼롤러구간(a₁~a_n)이 배열될 수 있다. 여기서, 테이퍼롤러구간(a₁~a_n)은 각 구간에서 테이퍼 롤러(25)가 일정 개수 이상 연속해서 배치된 것을 의미한다.

선재코일(10)의 진행방향을 따라 소정간격 이격 배치된 복수의 테이퍼롤러구간(a₁~a_n) 중 하나의 구간에 배치된 테이퍼 롤러(25)의 경사방향은 이웃하는 다른 테이퍼롤러구간(a₁~a_n)에 배치된 테이퍼 롤러(25)의 경사방향과 반대로 배치될 수 있다.

예로서, 도 4와 같이 두 번째 테이퍼롤러구간(a₂)에 배치된 테이퍼 롤러(25)가 한쪽 측벽(22)에서 다른 쪽 측벽(23)으로 갈수록 직경이 점진적으로 줄어드는 형태로 배치되면, 선재코일(10)의 진행방향 전후로 배치되는 다른 테이퍼롤러구간(a₁, a₃)에 배치된 테이퍼 롤러(25)는 이와 반대로 한쪽 측벽(22)에서 다른 쪽 측벽(23)으로 갈수록 직경이 점진적으로 커지는 형태로 배치된다.

이는 도 7 및 도 8과 같이 선재코일(10)이 어느 하나의 테이퍼롤러구간(a₁)을 통과하여 한쪽 측벽(22) 쪽으로 이동한 경우 다음 번 테이퍼롤러구간(a₂)을 통과하면서 반대방향인 다른 쪽 측벽(23) 쪽으로 이동시키기 위함이다. 도 9 및 도 10과 같이 선재코일(10)의 진행방향 변경을 통하여 선재코일(10)의 겹침 부분 변경이 이루어짐에 따라 선재코일(10)의 겹침 부분과 비 겹침 부분의 냉각 속도 편차는 해소되게 된다.

한편 첫 번째 테이퍼롤러구간(a₁)에 배치된 테이퍼 롤러(25)의 개수는 두 번째 테이퍼롤러구간(a₂)에 배치된 테이퍼 롤러(25)의 개수보다 1/2배를 가질 수 있다.

이는 레잉 헤드(8)에서 낙하된 선재코일(10)이 롤러 컨베이어(20)의 중앙영역에 적치된 후 복수의 이송롤러(21)를 따라 이동하여 첫 번째 테이퍼롤러구간(a₁)에 배치된 테이퍼 롤러(25)에 의해 한 쪽 측벽(22)에 인접하게 이동한 후 다음 번 테이퍼롤러구간(a₂)에서 다른 쪽 측벽(23)에 인접하게 선재코일(10)의 진행방향을 변경하기 위함이다.

그리고 가장 마지막 테이퍼롤러구간(a_n)에 배치된 테이퍼 롤러(25)의 개수는 롤러 컨베이어(20)의 중앙영역으로 선재코일(10)을 이동시키기 위해 아래의 [표 2]와 도 12와 같이 첫 번째 테이퍼롤러구간(a₁)에 배치된 테이퍼 롤러(25) 개수의 0.66 내지 1.33배 이내로 구성할 수 있다.

실시 예	코일 중심점 이동거리	집적기 권취 가능성
0.66배	25mm	O
1배	3mm	O
1.33배	5mm	O

한편 테이퍼 롤러(25)는 도 5 및 도 6과 같이 롤러 컨베이어(20)의 측벽(22,23)에 연결되는 조인트(30)를 매개로 이웃하는 이송롤러(21)와 수평을 이루도록 배치될 수 있다. 즉 테이퍼 롤러(25)의 외주면 상단이 이웃하는 이송롤러(21)의 외주면 상단과 수평을 이루도록 롤러 컨베이어(20)의 두 측벽에 결합되는 조인트(30)를 매개로 테이퍼 롤러(25)의 중심축이 기울어지게 배치된다. 이는 롤러 컨베이어(20)를 따라 이송되는 선재코일(10)에 테이퍼 롤러(25)의 선속도 차로 인하여 좌우 움직임만을 부여하기 위함이다. 즉 테이퍼 롤러(25)의 중심축이 수평하게 배치된 경우에는 테이퍼 롤러(25)의 경사로 인하여 선재코일(10)의 한쪽 가장자리는 상승하고 반대쪽 가장자리는 하강하는 상하운동이 동시에 일어나는 것을 방지하기 위함이다. 여기서 조인트(30)는 측벽(22,23)에 결합되는 제1조인트(31)와, 테이퍼 롤러(25)와 제1조인트(31)의 축 어긋남을 허용하도록 제1조인트(31)와 테이퍼 롤러(25)를 연결하는 제2조인트(32)를 포함할 수 있다.

10: 선재코일, 20: 롤러 컨베이어,
21: 이송롤러, 22,23: 측벽,
25: 테이퍼 롤러, 30:조인트.

Claims (8)

1. 레잉 헤드에서 낙하되어 적치된 선재코일을 집적기로 이송하는 복수의 이송롤러가 설치된 롤러 컨베이어를 포함하고,
   상기 복수의 이송롤러 중 적어도 하나 이상은 상기 선재코일의 진행방향을 변경 가능하도록 일단에서 타단까지 축방향을 따라 직경이 점진적으로 변경되는 테이퍼 롤러로 이루어지는 선재코일 냉각장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 테이퍼 롤러의 경사각은 1 내지 5도 이내인 선재코일 냉각장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 이송롤러는 상기 선재코일의 진행방향을 따라 소정간격으로 이격 배치되면서 상기 테이퍼 롤러가 연속적으로 배열된 복수의 테이퍼롤러구간을 포함하고,
   상기 복수의 테이퍼롤러구간 중 어느 하나에 배치된 테이퍼 롤러의 경사방향은 이웃하는 다른 테이퍼롤러구간에 배치된 테이퍼 롤러의 경사방향과 반대인 선재코일 냉각장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 선재코일의 진행방향을 따라 두 번째 테이퍼롤러구간에 배치된 테이퍼 롤러의 개수는 상기 선재코일의 진행방향을 따라 첫 번째 테이퍼롤러구간에 배치된 테이퍼 롤러 개수의 2배인 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 선재코일의 진행방향을 따라 가장 마지막 테이퍼롤러구간에 배치된 테이퍼 롤러의 개수는 상기 첫 번째 테이퍼롤러구간에 배치된 테이퍼 롤러 개수의 0.66 내지 1.33배 이내인 것을 특징으로 하는 선재코일 냉각장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 테이퍼 롤러의 외주면 상단이 이웃하는 이송롤러의 외주면 상단과 수평을 이루도록 상기 롤러 컨베이어 상에서 상기 테이퍼 롤러의 중심축이 기울어지게 배치되는 선재코일 냉각장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 테이퍼 롤러는 상기 롤러 컨베이어의 두 측벽에 결합되는 조인트를 매개로 상기 롤러 컨베이어에 결합되는 선재코일 냉각장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 테이퍼 롤러는 단면 등변사다리꼴 형태를 가지는 선재코일 냉각장치.

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