WO2017104881A1

WO2017104881A1 - 냉각장치

Info

Publication number: WO2017104881A1
Application number: PCT/KR2015/013995
Authority: WO
Inventors: 박성찬; 신길용; 장효선; 김일권
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-06-22
Also published as: KR101726763B1; JP2018538144A; EP3391977A4; US20190084021A1; CN108633264A; EP3391977A1; CN108633264B

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉각장치는, 피냉각소재의 상부에 배치되어 외부로부터 공급된 냉매를 수용하는 수용공간을 가지는 수조; 그리고 상기 수용공간의 내부에 설치되어 상기 냉매가 유입되는 하나 이상의 냉매유입구를 가지며, 상기 수용공간의 중앙부로부터 상기 수용공간의 에지부를 향해 이격배치되어 상기 피냉각소재를 향해 상기 냉매유입구를 통해 유입된 상기 냉매를 분사하는 분사노즐들을 포함하되, 상기 냉매유입구의 높이는 상기 수용공간의 중앙부로부터 이격된 거리에 비례한다.

Description

냉각장치

본 발명은 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피냉각소재의 상부에 설치된 수조의 수위에 따라 냉각수를 피냉각소재의 기설정된 폭에 주수하는 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 압연 스트립을 생산하는 열간 압연 공정은 가열로에서 일정 온도로 가열된 슬라브를 1차 조압연에서 바(BAR) 형태로 압연하여 마무리 압연기를 거쳐 스트립 형태로 최종 압연 작업을 실시하여 다수개의 롤러로 구성된 런 아웃 테이블(Run Out Table)을 통과하는 동안 스트립의 상,하부에서 냉각수를 주수하여 권취 온도를 확보한 후 두루마리 형태로 권취기에서 감아 핫 코일을 생산하게 된다.

런 아웃 테이블은 가열로와 조압연을 거쳐 마무리 압연된 소재, 즉 스트립을 권취기에서 최종 권취하기 전 스트립이 이송되는 공정으로서 이 공정에서 소재를 목표온도로 냉각하여 제품의 재질과 강도를 결정하게 된다. 냉각 중, 스트립의 폭 방향 중앙부에 낙하된 체류수는 스트립의 에지부를 통하여 흘러나가게 되어 통상 중앙부 대비 양 에지부 온도가 낮아지게 된다. 이 과정에서 먼저 냉각 또는 과냉된 에지부의 부피수축이 일어나고 뒤이어 냉각이 되는 중앙부의 부피수축이 시작된다. 이러한 온도편차에 의해 부피수축 시간이 차이가 발생하게 되어 이는 스트립의 웨이브 형태로 표출된다.

특히, 열간압연 공정 중 냉각공정에서는 스트립이 통상 약 600도 이상의 고온상태에서 냉각되므로 강종에 따라 냉각 중 변태구간이 발생하여 부피팽창이 일어나는데, 부피팽창은 스트립의 중앙부보다 먼저 냉각되는 에지부에서 발생하게 된다. 따라서, 어느 일정한 구간에서 에지부의 변태가 시작되면 먼저 냉각된 에지부는 부피가 팽창하고 아직 변태구간에 들어가지 못한 고온의 중앙부는 냉각되면서 부피가 수축하는 현상이 발생하며, 에지부의 웨이브를 발생시키는 전형적인 메커니즘이다.

본 발명의 목적은 피냉각소재를 권취온도로 냉각하는 공정에서 발생하는 에지 웨이브를 방지하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 빠른 응답성 및 안정성으로 냉각수를 주수 가능한 피냉각소재 냉각장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉각장치는, 피냉각소재의 상부에 배치되어 외부로부터 공급된 냉매를 수용하는 수용공간을 가지는 수조; 그리고 상기 수용공간의 내부에 설치되어 상기 냉매가 유입되는 하나 이상의 외부유입구를 가지며, 상기 수용공간의 중앙부로부터 상기 수용공간의 에지부를 향해 이격배치되어 상기 피냉각소재를 향해 상기 외부유입구를 통해 유입된 상기 냉매를 분사하는 분사노즐들을 포함하되, 상기 외부유입구의 높이는 상기 수용공간의 중앙부로부터 이격된 거리에 비례한다.

상기 수조는 상기 피냉각소재와 대향되는 일면을 관통하여 이격배치되고 내주면에 내부나사산이 형성된 복수의 설치홀들을 가지는 분사판을 구비하며, 상기 분사노즐은 외주면에 형성되어 상기 설치홀의 내부나사산에 나사체결되는 외부나사산을 가져, 회전에 의해 상기 분사노즐의 위치가 조절될 수 있다.

상기 분사노즐들은 상기 피냉각소재의 폭방향과 나란한 방향을 따라 배열될 수 있다.

상기 분사노즐은, 상기 외부나사산을 가지고 상기 분사판과 대체로 수직하도록 배치되며, 내부에 형성된 분사유로 및 상기 분사유로의 하단에 형성된 분사구를 가지는 노즐 몸체; 그리고 상기 노즐 몸체의 상부에 체결되며, 복수의 상기 외부유입구가 형성되는 노즐 캡을 구비하는, 냉각장치.

상기 노즐 캡은 상기 노즐 몸체에 나사체결되어 회전에 의해 상기 외부유입구의 높이가 조절가능하다.

상기 분사판은 상기 피냉각소재와 대향되는 일면을 관통하여 이격배치되고 상기 수용공간의 중앙부에 위치하는 보조설치홀들을 가지며, 상기 냉각장치는 상기 보조설치홀들과 연통되고 상기 외부유입구의 높이보다 낮게 배치된 보조유입구를 가지는 보조분사노즐을 더 포함할 수 있다.

상기 수조는, 상기 분사노즐들의 이격방향과 나란하게 배치된 측판을 가지는 내부수조; 그리고 상기 내부수조의 내부에 상기 냉매를 공급하는 공급관을 포함하되, 상기 측판은 중앙부 및 상기 중앙부의 상단보다 높은 상단을 가지는 가장자리부를 가질 수 있다.

상기 가장자리부의 상단 높이는 상기 수용공간의 에지부를 향해 점진적으로 증가할 수 있다.

상기 냉각장치는 상기 내부수조의 내주면에 고정설치되어 상기 분사노즐들의 이격방향과 나란하게 배치되는 메쉬를 더 포함할 수 있다.

상기 메쉬는 상부메쉬 및 상기 상부메쉬의 하부에 위치하는 하부메쉬를 구비할 수 있다.

상기 공급관은 상기 수용공간의 중앙에 설치되며, 상기 메쉬는 상기 공급관의 양측에 배치되어 상기 공급관에 접할 수 있다.

상기 수조는, 상기 수용공간 및 상기 분사노즐들의 이격방향과 나란하게 배치된 측판을 가지는 내부수조; 그리고 상기 내부수조의 외측에 배치되어 상기 내부수조를 감싸는 외부수조를 포함하되, 상기 분사판은 상기 내부수조와 상기 외부수조의 사이에 배치되어 상기 내부수조 및 상기 외부수조의 하단보다 높게 배치될 수 있다.

상기 수조는 상기 내부수조와 상기 외부수조의 사이에 위치하여 상기 분사판의 상부에 형성되는 보조수용공간을 더 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 냉각장치는, 피냉각소재의 상부에 배치되어 외부로부터 공급된 냉매를 수용하는 수용공간을 가지는 수조; 그리고 상기 수용공간의 내부에 설치되며, 상기 냉매의 수위에 따라 선택적으로 상기 냉매가 유입되는 외부유입구 및 유입된 상기 냉매를 상기 피냉각소재를 향해 분사하는 분사구를 가지는 분사노즐들을 포함한다.

상기 외부유입구의 높이는 상기 피냉각소재의 폭방향을 따라 점진적으로 증가할 수 있다.

상기 수조는 상기 냉매가 공급되는 내부수용공간 및 상기 내부수용공간으로부터 오버플로우된 상기 냉매가 유입되는 외부수용공간을 가지며, 상기 분사노즐들은 상기 외부수용공간에 설치될 수 있다.

상기 수조는 상기 내부수용공간과 상기 외부수용공간을 구획하는 측판을 구비하며, 상기 측판의 중앙부는 상기 중앙부의 양측에 위치하는 가장자리부보다 높이가 낮을 수 있다.

상기 피냉각소재의 폭방향에 따른 상기 측판의 높이는 상기 분사노즐들의 높이보다 클 수 있다.

상기 냉각장치는 상기 수용공간의 중앙에 설치되고 상기 외부유입구들의 높이보다 낮게 배치된 보조유입구를 가지는 보조분사노즐을 더 포함하며, 상기 분사노즐들은 상기 보조분사노즐의 양측에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 기존의 에지마스크 방식에서 발생하였던 설치시 고비용, 사용시 복잡한 구조와 재질, 열악한 조업환경에 의한 잦은 고장을 개선하여 제작의 용이성과 주수 안정성 및 주수 응답성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 냉각수량을 폭 방향으로 용이하게 가변시켜 강판 에지부의 과냉을 방지하여 최종 제품의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 열간압연장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 냉각공정에서 에지 웨이브 발생 원인을 설명하는 도면이다.

도 3은 에지마스크를 이용한 냉각장치를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5 내지 도 8은 도 4에 도시한 냉각장치를 나타내는 도면이다.

도 9 및 도 10은 도 5 및 도 8에 도시한 냉각장치가 작동하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 11 및 도 12는 도 5에 도시한 분사노즐의 높이를 조절하는 과정을 나타내는 도면이다.

도 13은 도 5에 도시한 냉각장치의 변형례를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 10을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 1은 일반적인 열간압연장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 열간압연장치는 슬라브(slab)(1)를 가열하는 가열로(11), 가열로(11)에서 가열된 압연 소재를 조압연하는 조압연기(12), 조압연된 압연 소재(예를 들어, 바(bar))를 마무리 압연하는 마무리 압연기(13), 마무리 압연된 압연소재(예를 들어, 스트립(stip))을 이송시키는 런 아웃 테이블(Run Out Table)(14) 및 이송된 압연 소재를 코일로 권취하는 권취기(15)를 포함한다.

슬라브(1)는 가열로(11), 조압연기(12), 마무리 압연기(13), 런 아웃 테이블(Run Out Table)(14) 및 권취기(15)를 순차적으로 통과하여 코일로 권취된다. 조압연된 슬라브(또는 바)(1)가 마무리 압연기(13)로 진행할 때, 마무리 압연기(13)에 구비된 복수의 압연기의 압연속도를 개별적으로 제어하여 압연 소재를 마무리 압연한다. 이와 같이, 압연소재(1)가 가열로(11)에서 가열된 후에, 권취기(15)에 의해 코일로 권취되는 모든 전반적인 작업들을 통상 "열간압연"이라고 한다.

이러한 열간압연 공정 중 런 아웃 테이블(Run Out Table)(14)은 가열로(11)와 조압연을 거쳐 마무리 압연된 압연소재(1) 즉, 스트립(1)을 권취기(15)에서 최종 권취하기 전 스트립(1)이 이송되는 공정으로서 이 공정에서 스트립(1)을 목표온도로 냉각하여 제품의 재질과 강도를 결정하게 된다. 이때, 폭 방향의 냉각편차에 따른 형상불량인 스트립 웨이브 발생이 고질적인 문제점으로 발생하며, 그 발생 메커니즘은 다음과 같다.

도 2는 냉각공정에서 에지 웨이브 발생 원인을 설명하는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 런 아웃 테이블(Run Out Table)(14)에서 냉각 중 스트립(1)의 폭 방향 중앙부에 낙하된 냉각수는 스트립(1)의 에지부를 통하여 흘러나가게 되어 통상 스트립(1)의 중앙부 대비 에지부의 온도가 낮아지게 된다. 이 과정에서 먼저 냉각 또는 과냉된 스트립 에지부의 부피수축이 일어나고 뒤이어 냉각이 되는 스트립(1) 중앙부의 부피수축이 시작된다. 이러한 온도편차에 의해 부피수축 시간이 차이가 발생하게 되며 이는 스트립(1)의 웨이브 형태로 표출된다.

특히, 열간압연 공정 중 냉각공정에서는 스트립(1)이 통상 600도 이상의 고온상태에서 냉각되므로 강 종에 따라 냉각중 변태구간이 발생하여 부피팽창이 일어나는데 앞에서 기술된 바와 같이 이러한 현상은 스트립(1)의 중앙부 대비 먼저 냉각되는 스트립 에지부에서 먼저 발생하게 된다. 따라서 어느 일정한 구간에서 에지부의 변태가 시작되면 먼저 냉각된 에지부는 부피가 팽창하고 아직 변태구간에 들어가지 못한 고온의 중앙부는 냉각되면서 부피가 수축하는 현상이 발생하는데 이 현상이 에지부의 웨이브를 발생시키는 전형적인 메커니즘이다.

도 3은 종래의 에지마스크를 이용한 스트립 냉각장치를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 기존의 스트립(1)의 에지부에 발생하는 웨이브를 방지하기 위한 방법으로서 에지부의 과냉을 방지하는 장치이다. 즉, 런아웃테이블(14)상에서 냉각을 수행할 때, 스트립(1)의 폭방향으로 발생하는 냉각 편차를 저감하기 위하여 라미나 뱅크(Laminar Bank)(20) 양단부에 에지마스크(Edge Mask) 설비(18)를 장착하여 구동하였다.

냉각 중 스트립(1)의 폭 방향 중앙부에 낙하된 냉각수는 스트립(1)의 에지부를 통하여 흘러나가게 되어 중앙부 대비 에지부 온도가 낮게 제어되어 폭 방향 냉각 편차를 유발하는데 이러한 문제점을 개선하기 위하여 설치된 에지마스크(18)는 라미나 뱅크(20)로부터 주수되는 냉각수가 스트립(1) 양단부에 주수되지 않도록 막아주는 설비로 열연 스트립(1) 전체 폭으로는 최대 300mm 편측으로는 최대 150mm 에지부에 냉각수가 주수되지 않도록 자동으로 위치제어된다.

그러나, 상기와 같은 에지부의 과냉 방지 방법은 설비 설치시 고비용과 설비의 유지 보수의 어려움이 상존하고 있다. 또한, 에지마스크(18)는 모터의 동력이 체인으로 연결되어 구동축에 전달되며 구동축에 붙어서 폭 방향으로 이동하게 된다. 열간 압연공정에 있어서 런아웃테이블(14) 구간은 통상 600℃ 이상의 고온 스트립이 이동하므로 냉각수에 의해 수증기가 발생하게 되며 발생된 수증기에는 대기중 산소와의 반응으로 생성된 스케일이 동반하게 된다. 고온노출에 의한 부식이 진행된 모터부, 구동축 및 구동축과 체인을 연결하는 연결부의 베어링에 스케일이 형성되어 모터 과부하에 의한 잦은 설비 고장이 발생하였다.

또한, 스트립(1)의 위치를 검출하는 센서(도시안함)의 경우 고온의 수증기 발생으로 위치 검출이 원활하지 않아 폭 방향 제어 불량이 빈번하였으며 구동축과 체인 연결부에 치입된 스케일이 고착되어 에지마스크(18) 정비시 고착된 스케일을 제거하는데 많은 시간이 소요되고 있다. 이러한 유지와 보수의 어려움으로 인해 중요한 에지부 과냉방지 기능의 불완전상태가 빈번하게 발생하고 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 5 내지 도 8은 도 4에 도시한 냉각장치를 나타내는 도면이다. 냉각장치는 마무리 압연기(13)에서 압연된 스트립(1)을 이송하는 롤러 테이블(14)의 상부에 설치된다.

도 5 및 도 8에 도시한 바와 같이, 냉각장치는 내부수조(20) 및 외부수조(30)를 포함한다. 내부수조(20)는 냉매를 수용할 수 있는 내부수용공간을 가지며, 공급관(35)은 내부수용공간의 내측에 설치되어 내부수용공간에 냉매를 공급한다. 공급관(35)은 스트립(1)의 폭방향과 대체로 나란하게 배치된다. 공급관(35)은 복수의 공급홀(35a)을 가지며, 외부로부터 공급된 냉매는 공급홀들(35a)을 통해 내부수용공간에 수용된다. 한편, 본 실시예와 달리, 공급관(35)은 내부수용공간의 외측에 설치되어 내부수용공간에 냉매를 공급할 수 있다.

메쉬부재는 내부수조(20)의 내주면에 고정설치되어 공급관(35)의 외주면에 의해 지지된다. 메쉬부재는 상부메쉬(62)와 하부메쉬(64)를 구비하며, 공급관(35)과 대체로 나란하게 배치된 사각 실린더 형상을 가진다.

외부수조(30)는 내부수조(20)의 외측에 설치되어 내부수조(20)를 감싸며, 덮개(31)는 외부수조(30)의 개방된 상부를 외부로부터 폐쇄한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 외부수조(30)의 전방 측판 및 후방 측판은 내부수조(20)의 전방 측판 및 후방 측판으로부터 이격된다.

분사판(40)은 내부수조(20)의 전방 측판과 외부수조(30)의 전방 측판의 사이, 내부수조(20)의 후방 측판과 외부수조(30)의 후방 측판의 사이에 각각 설치되며, 이를 통해 내부수용공간의 외측에 위치하는 외부수용공간이 분사판(40)의 상부에 각각 형성된다.

내부수용공간과 외부수용공간은 내부수조(20)의 전방 측판 및 후방 측판에 의해 구획되며, 도 5에 도시한 바와 같이, 전방 측판 및 후방 측판은 분사노즐(50)의 상부에 위치하는 가장자리부 상단(20a)과 보조분사노즐(60)의 상부에 위치하는 중앙부 상단(20b)을 가진다. 이때, 중앙부 상단(20b)은 수평배치되며, 가장자리부 상단(20a)은 중앙부 상단(20b)의 일단(또는 양단)으로부터 상향경사지도록 배치된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 분사판(40)은 복수의 설치홀들(41)과 복수의 보조설치홀들(42)을 가지며, 스트립(1)의 폭방향과 대체로 나란하게 배치되어 스트립(1)의 상부에 위치한다. 특히, 분사판(40)의 중앙부(또는 정중앙)는 스트립(1)의 중앙부(또는 정중앙)와 대응되고, 분사판(40)의 가장자리부는 스트립(1)의 가장자리부와 대응된다.

보조설치홀들(42)은 분사판(40)의 중앙부에 형성되며, 설치홀들(41)은 보조설치홀들(42)의 양측에 형성된다(도 5는 일측만 도시함). 보조설치홀(42)은 하부를 향해 단면적이 감소하는 테이퍼진 형상(tapered type)이며, 설치홀(41)은 내주면에 나사산이 형성된 스트레이트 방식(straight type)이다.

분사노즐(50)은 설치홀(41) 상에 설치되며, 스트립(1)의 폭방향을 따라 이격배치된다. 도 6에 도시한 바와 같이, 분사노즐(50)은 노즐 몸체(52)와 노즐 캡(54)을 구비하며, 노즐 캡(54)은 나사결합 방식에 의해 노즐 몸체(52)에 체결되고, 노즐 몸체(52)는 나사결합 방식에 의해 설치홀(41)에 체결된다.

노즐 캡(54)은 상하방향을 따라 관통된 하나 이상의 냉매유입구(54a)를 가지며, 노즐 캡(54)이 노즐 몸체(52)에 체결된 상태에서 냉매유입구(54a)는 노즐 몸체(52)의 유로(53)에 연통된다. 노즐 캡(54)은 내주면에 형성된 나사산을 가지며, 노즐 캡(54)은 나사결합 방식에 의해 노즐 몸체(52)의 상단부(57)에 체결된다.

노즐 몸체(52)는 상단부(57)와 하단부(55)가 직경이 축소되어 단차를 형성한다. 노즐 몸체(52)는 상단부(57)의 외주면에 형성된 나사산을 가지며, 노즐 캡(54)의 나사산과 나사결합 방식에 의해 체결된다. 또한, 노즐 몸체(52)는 하단부(55)의 외주면에 형성된 나사산을 가지며, 설치홀(41)의 내주면에 형성된 나사산과 나사결합 방식에 의해 체결된다. 따라서, 노즐 몸체(52)의 회전에 의해 분사노즐(50)의 높이를 조절할 수 있으며, 노즐 캡(54)의 회전에 의해 냉매유입구(54a)의 높이를 조절할 수 있다.

노즐 몸체(52)는 내부에 형성된 유로(53) 및 유로(53)의 하단에 형성된 분사구(53a)를 가지며, 유로(53)는 냉매유입구(54a)와 연통된다. 유로(53)의 상단은 상부를 향해 단면적이 증가하는 테이퍼진 형상이어서, 냉매유입구(54a)를 통해 냉매가 유로(53)의 내부로 원활하게 유입될 수 있다.

보조분사노즐(60)은 보조설치홀(42) 상에 설치되며, 보조분사노즐(60)은 보조설치홀(42)과 연통되는 냉매유입구(62)를 가진다. 보조설치홀(42)은 하부를 향해 단면적이 감소하는 테이퍼진 형상이어서, 냉매유입구(62)를 통해 냉매가 보조설치홀(42)의 내부로 원활하게 유입될 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 분사노즐(50)은 보조분사노즐(60)을 중심으로 양측에 설치되며(도 5는 일측만 도시하고 있음), 보조분사노즐(60)(또는 내부수용공간의 중앙부)로부터 이격된 거리(d)에 비례하여 상단의 높이(h1~h6)가 증가한다. 따라서, 냉매유입구(54a)의 높이(h1~h6)가 이격거리에 비례하여 증가한다. 또한, 보조분사노즐(60)의 상단 높이(h0)는 분사노즐(50)의 상단 높이(h1~h6) 보다 낮게 위치한다.

도 9 및 도 10은 도 5 및 도 8에 도시한 냉각장치가 작동하는 상태를 나타내는 도면이다. 이하, 도 9 및 도 10을 참고하여 냉각장치의 작동방식을 설명하면 아래와 같다. 앞서 설명한 바와 같이, 공급관(35)을 통해 냉각장치(구체적으로, 내부수조(20))의 내부수용공간에 냉매가 공급된다. 냉매는 공급홀(35a)을 통해 내부수용공간에 공급되며, 하부메쉬(64)의 메쉬홀(64a) 및 상부메쉬(62)의 메쉬홀(62a)을 통해 이물질이 걸러질 수 있다. 이때, 메쉬홀(64a)의 직경이 메쉬홀(62a)의 직경보다 큰 것이 바람직하다.

도 10에 도시한 바와 같이, 냉매는 내부수조(20)의 전방 측판 및 후방 측판을 넘어 외부수용공간으로 유입된다. 이후, 도 9에 도시한 바와 같이, 외부수용공간에 수용된 냉매의 수위에 따라, 냉매는 냉매유입구(62)를 통해 보조분사노즐(60)에 유입된 후 스트립(1)을 향해 분사되며, 냉매유입구(54a)를 통해 분사노즐(50)에 유입된 후 스트립(1)을 향해 분사된다.

즉, 냉매의 수위가 증가함에 따라, 냉매는 냉매유입구(62)를 통해 가장 먼저 분사되며, 이후 가장 낮게 위치하는 냉매유입구(54a) 부터 가장 높게 위치하는 냉매유입구(54a) 까지 순차적으로 냉매가 분사된다. 따라서, 작업자는 냉매의 주수폭을 조절하고자 할 경우 외부수용공간 내의 냉매 수위를 조절하면, 냉매의 수위에 따라 분사노즐(50)에 냉매가 공급되는지 여부가 결정되며, 이를 통해 스트립(1)의 냉각범위를 조절할 수 있다.

이때, 도 9에 도시한 바와 같이, 분사판(40)은 내부수조(20)의 하단 및 외부수조(30)의 하단보다 높게 설치되며, 분사판(40)으로부터 분사된 냉매는 분사판(40)의 하부를 향해 돌출된 내부수조(20)의 하부 및 외부수조(30)의 하부를 통해 가이드되어 불필요한 부위에 냉매가 분사되는 것을 방지한다.

본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 11 내지 도 13을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 11 및 도 12는 도 5에 도시한 분사노즐의 높이를 조절하는 과정을 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 노즐 몸체(52)의 회전에 의해 분사노즐(50)의 높이를 조절할 수 있으며, 노즐 캡(54)의 회전에 의해 냉매유입구(54a)의 높이를 조절할 수 있다.

도 11에 도시한 바와 같이, 노즐 캡(54)을 회전할 경우, 냉매유입구(54a)의 높이가 증가하므로, 냉매가 냉매유입구(54a)를 통해 분사노즐(50)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다(도 9와 대비). 반대로, 노즐 캡(54)을 회전하여 냉매유입구(54a)의 높이가 감소하면, 냉매가 냉매유입구(54a)를 통해 분사노즐(50)의 내부로 유입되도록 할 수 있다. 즉, 사용자는 냉매의 수위와 관계없이(냉매의 수위를 조절하는 것은 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 분사노즐(50) 전체에 영향을 미치므로), 노즐 캡(54)을 회전하여 분사노즐(50)을 통한 냉매의 분사 여부를 각 분사노즐(50)에 따라 결정할 수 있으며, 이를 통해 스트립(1)의 중심을 기준으로 비대칭적인 냉매의 분사가 가능하다.

도 12에 도시한 바와 같이, 노즐 몸체(52)를 회전할 경우, 냉매유입구(54a)의 높이가 증가하므로, 냉매가 냉매유입구(54a)를 통해 분사노즐(50)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다(도 9와 대비). 반대로, 노즐 몸체(52)를 회전하여 냉매유입구(54a)의 높이가 감소하면, 냉매가 냉매유입구(54a)를 통해 분사노즐(50)의 내부로 유입되도록 할 수 있다. 즉, 노즐 몸체(52)를 회전하여 분사노즐(50)을 통한 냉매의 분사 여부를 각 분사노즐(50)에 따라 결정할 수 있으며, 이를 통해 스트립(1)의 중심을 기준으로 비대칭적인 냉매의 분사가 가능하다.

한편, 본 실시예에서는 노즐 캡(54) 또는 노즐 몸체(52)를 회전하여 냉매유입구(54a)의 높이를 조절하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않으며, 또 다른 실시예를 통해 냉매유입구(54a)의 높이를 조절하는 것도 가능하다. 또한, 노즐 캡(54) 또는 노즐 몸체(52)는 모터 등의 구동장치를 통해서 회전할 수 있다.

도 13은 도 5에 도시한 냉각장치의 변형례를 나타내는 도면이다. 앞서 도시한 도 5와 달리, 냉매유입구(52a)는 분사노즐(50)의 측면에 형성될 수 있다. 도 13에 도시한 바와 같이, 분사노즐(50)은 보조분사노즐(60)을 중심으로 양측에 설치되며(도 5는 일측만 도시하고 있음), 보조분사노즐(60)(또는 내부수용공간의 중앙부)로부터 이격된 거리(d)에 비례하여 냉매유입구(54a)의 높이(h1~h6)가 증가한다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명은 다양한 형태의 냉각장치에 응용될 수 있다.

Claims

피냉각소재의 상부에 배치되어 냉매를 수용하는 수용공간을 가지는 수조; 및

상기 수용공간의 내부에 설치되어 상기 냉매가 유입되는 하나 이상의 냉매유입구를 가지며, 상기 수용공간의 중앙부로부터 상기 수용공간의 에지부를 향해 이격배치되어 상기 피냉각소재를 향해 상기 냉매를 분사하는 분사노즐들을 포함하되,

상기 냉매유입구의 높이는 상기 수용공간의 중앙부로부터 이격된 거리에 비례하는, 냉각장치.
제1항에 있어서,

상기 수조는, 이격배치되어 내주면에 내부나사산이 형성된 복수의 설치홀들을 가지는 분사판을 구비하며,

상기 분사노즐은, 외주면에 형성되어 상기 설치홀의 내부나사산에 나사체결되는 외부나사산을 가져, 회전에 의해 상기 분사노즐의 위치가 조절되는, 냉각장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 분사노즐들은 상기 피냉각소재의 폭방향과 나란한 방향을 따라 배열되는, 냉각장치.
제2항에 있어서,

상기 분사노즐은,

상기 외부나사산을 가지고 상기 분사판과 대체로 수직하도록 배치되며, 내부에 형성된 분사유로 및 상기 분사유로의 하단에 형성된 분사구를 가지는 노즐 몸체;

상기 노즐 몸체의 상부에 체결되며, 복수의 상기 냉매유입구가 형성되는 노즐 캡을 구비하는, 냉각장치.
제4항에 있어서,

상기 노즐 캡은 상기 노즐 몸체에 나사체결되어 회전에 의해 상기 냉매유입구의 높이가 조절가능한, 냉각장치.
제2항에 있어서,

상기 분사판은, 상기 피냉각소재와 대향되는 일면을 관통하여 이격배치되고 상기 수용공간의 중앙부에 위치하는 보조설치홀들을 가지며,

상기 냉각장치는, 상기 보조설치홀들과 연통되고 상기 냉매유입구의 높이보다 낮게 배치된 보조유입구를 가지는 보조분사노즐을 더 포함하는, 냉각장치.
제1항에 있어서,

상기 수조는,

상기 분사노즐들의 이격방향과 나란하게 배치된 측판을 가지는 내부수조; 및

상기 내부수조의 내부에 상기 냉매를 공급하는 공급관을 포함하되,

상기 측판은 중앙부 및 상기 중앙부의 상단보다 높은 상단을 가지는 가장자리부를 가지는, 냉각장치.
제7항에 있어서,

상기 가장자리부의 상단 높이는 상기 수용공간의 에지부를 향해 점진적으로 증가하는, 냉각장치.
제7항에 있어서,

상기 냉각장치는, 상기 내부수조의 내주면에 고정설치되어 상기 분사노즐들의 이격방향과 나란하게 배치되는 메쉬를 더 포함하는, 냉각장치.
제9항에 있어서,

상기 메쉬는 상부메쉬 및 상기 상부메쉬의 하부에 위치하는 하부메쉬를 구비하는, 냉각장치.
제9항에 있어서,

상기 공급관은 상기 수용공간의 중앙에 설치되며,

상기 메쉬는 상기 공급관의 양측에 배치되어 상기 공급관에 접하는, 냉각장치.
제2항에 있어서,

상기 수조는,

상기 수용공간 및 상기 분사노즐들의 이격방향과 나란하게 배치된 측판을 가지는 내부수조; 및

상기 내부수조의 외측에 배치되어 상기 내부수조를 감싸는 외부수조를 포함하되,

상기 분사판은 상기 내부수조와 상기 외부수조의 사이에 배치되어 상기 내부수조 및 상기 외부수조의 하단보다 높게 배치되는, 냉각장치.
제12항에 있어서,

상기 수조는, 상기 내부수조와 상기 외부수조의 사이에 위치하여 상기 분사판의 상부에 형성되는 보조수용공간을 더 가지는, 냉각장치.
피냉각소재의 상부에 배치되어 외부로부터 공급된 냉매를 수용하는 수용공간을 가지는 수조; 및

상기 수용공간의 내부에 설치되며, 상기 냉매의 수위에 따라 선택적으로 상기 냉매가 유입되는 냉매유입구 및 유입된 상기 냉매를 상기 피냉각소재를 향해 분사하는 분사구를 가지는 분사노즐들을 포함하는, 냉각장치.
제14항에 있어서,

상기 냉매유입구의 높이는 상기 피냉각소재의 폭방향을 따라 점진적으로 증가하는, 냉각장치.
제14항에 있어서,

상기 수조는 상기 냉매가 공급되는 내부수용공간 및 상기 내부수용공간으로부터 오버플로우된 상기 냉매가 유입되는 외부수용공간을 가지며,

상기 분사노즐들은 상기 외부수용공간에 설치되는, 냉각장치.
제16항에 있어서,

상기 수조는, 상기 내부수용공간과 상기 외부수용공간을 구획하는 측판을 구비하며,

상기 측판의 중앙부는 상기 중앙부의 양측에 위치하는 가장자리부보다 높이가 낮은, 냉각장치.
제17항에 있어서,

상기 피냉각소재의 폭방향에 따른 상기 측판의 높이는 상기 분사노즐들의 높이보다 큰, 냉각장치.
제14항에 있어서,

상기 냉각장치는, 상기 수용공간의 중앙에 설치되고 상기 냉매유입구들의 높이보다 낮게 배치된 보조유입구를 가지는 보조분사노즐을 더 포함하며,

상기 분사노즐들은 상기 보조분사노즐의 양측에 배치되는, 냉각장치.