KR100321036B1 - 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용안내롤 및 이를 이용한 선재의 안내방법 및 냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레잉헤드로부터 배출되는 코일형 선재를 지지롤에 의해 선재집적기측으로 이송시키고, 송풍기에 의하여 공급되는 냉각공기에 의하여 선재에 변태의 진행 및 완료가 이루어지도록 하여 인장강도 등의 기계적인 성질을 부여하도록 된 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤 및 이를 이용한 선재의 안내방법 및 냉각방법에 관한 것으로,

꼭지점이 제거된 대략의 원뿔형상으로 된 몸체로 이루어진 몸체부;와, 상기 몸체부의 외표면부에 나선형으로 된 나사산으로 이루어진 돌출부;를 포함하는 안내롤을, 꼭지점부분이 지지롤(3) 중앙부를 향하도록 하여 지지롤(3) 단부에 장착함으로서, 코일형 선재가 경로를 이탈하는 경우 정상적인 경로로 복귀되도록 그 선재에 힘을 가하여 경로를 용이하게 조정하고, 가장자리부 겹침부와 중심부간의 냉각이 균일하게 이루어지도록 하여 인장강도편차를 최소화함으로서 보다 효율적인 선재제조설비의 운용이 가능하다.

Description

선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤 및 이를 이용한 선재의 안내방법 및 냉각방법

본 발명은 레일헤드를 거쳐 코일형으로 제조되는 코일형 선재를 안내하고 냉각하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코일형 선재의 이동경로를 설정된 적정경로를 유지할 수 있도록 하고, 냉각이 골고루 이루어지도록 함으로서 길이방향에 대한 인장강도의 편차를 최소화할 수 있도록 한 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤 및 이를 이용한 선재의 안내방법 및 냉각방법에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조공정등에서 생산되는 빌렛(Billet)은 선재압연기(Wire Rod Rolling Mill)에 의해 설정된 직경을 가지는 선재로 가공하게 된다.

이러한 선재는 냉각공정에 의하여 인장강도 등의 기계적인 성질이 부여되는바, 상기 선재의 압연단면적은 매우 작게 형성되어 단위 빌렛에 대해 매우 큰 길이를 가지는 것이고, 냉각공정을 위한 공간은 그에 비하여 매우 협소한 것이어서, 레잉헤드(Laying Head)라는 설비를 통하여 코일 형태로 냉각공정에 투입되어 변태공정을 거치면서 기계적인 성질을 갖게 된다.

통상적인 선재 냉각공정은 스텔모어 냉각설비등을 통하여 이루어지며, 이러한 선재 냉각설비에 대한 대략적인 구성이 도 1 및 도 2에 나타난다.

이는 선재압연기를 통과한 열간 상태의 직선형 선재를 받아들여 코일 형태의 선재(1)로 배출하도록 된 대략의 콘(Cone) 형상으로 이루어진 레잉헤드(2)와, 상기 레잉헤드(2)로부터 배출된 코일형태의 선재(1)를 상부면에 얹어 진행시키도록 하기 위하여 미도시된 전동모터에 연결되어 회전하면서 서로 평행하고 일정간격 떨어져 다수개로 설치된 지지롤(3)로 이루어진 테이블(5)과, 상기 테이블(5)의 출측에 설치되어 선재를 감을 수 있도록 된 선재집적기(6)로 구성된다. 그리고, 상기 테이블(5)은 길이방향이 다수개의 구역(R1)...(R9)으로 구분되는바, 레잉헤드(2)측 입구구역(R1)은 그 레잉헤드(2)로부터 배출되어 낙하하는 코일형 선재(1)가 지지롤(3) 상부에 눕혀지도록 하는 공간을 제공하고, 상기 입구구역(R1)의 후단부 변태진행구역(R2)(R3)은 테이블(5) 하부측에 설치되는 송풍기(7)에 의해 송풍되는 공기에 의한 냉각작용으로 선재(1)의 변태진행이 이루어지도록 하는 공간을 제공하며, 상기 변태진행구역(R2)(R3)의 후방부인 변태완료구역(R4)...(R9)은 선재(1)의 변태를 완료시키고 선재집적기(6)측으로 선재(1)를 배출하는 공간을 제공한다.

따라서, 열간상태의 선재(1)는 냉각에 의한 변태작용으로 적정한 상태의 인장강도 등을 부여받게 되는 것이다.

이러한 선재 냉각설비의 레잉헤드(2)는 회전에 의한 원심력으로 직선형 선재를 코일형 선재(1)로 배출하는 것으로, 이는 직경이 작은 소경선재의 경우가 그 직경이 큰 대경선재의 경우보다 더 큰 회전수로 작동하게 되는바, 소경선재인 경우에는 원심력에 대하여 그 무게가 상대적으로 작아 테이블(5)상에 낙하하는 경우 레잉헤드(2)의 회전방향으로 치우치는 현상이 발생하고, 반면에 대경선재인 경우에는 원심력에 대하여 그 무게가 상대적으로 커 테이블(5)상에 낙하하는 경우 레잉헤드(2)의 회전반대방향으로 치우지는 현상이 발생한다. 또는 소경선재인 경우에는 테이블(5)의 중앙부에 놓여진다 하더라도 레잉헤드(2)의 회전, 즉 권취속도가 빠른 초고속(예컨데, 100m/sec 이상) 압연에서는 선재가 좌, 우로 날려 겹치게 되는 현상이 발생하게 된다. 또한, 선재가 테이블(5)상에 낙하되어 이송되면서 지지롤(3)이 열간상태(약 700∼900℃)인 선재와의 접촉으로 열화되어 한쪽 부분이 집중적으로 마모되는 편마모를 발생시키게 되며, 결과적으로는 선재가 테이블(5)상을 이송하면서 어느 일측으로 쏠리는 현상이 계속되는 것이다.

이렇게 선재가 테이블상에서 어느 일측으로 쏠리고 겹친 상태에서 냉각이 이루어지게 되면, 상부면에서 보았을 때 상대적으로 선재가 상대적으로 겹쳐지지 않은 선재 중심부(9)에서의 냉각이 코일형태의 양측 부분인 겹침부(10)에서보다 보다 효과적으로 이루어져 결과적으로는 중심부(9)와 겹침부(10) 사이에 기계적 성질의 편차가 발생함에 의해 최종 선재제품에서 불량품이 증가하는 문제점이 있다.

즉, 겹침부(10)의 냉각속도가 중심부(9)에 비하여 늦어지게 되고, 따라서 선재는 그 길이방향에 대하여 인장강도가 다르게 형성되며, 이를 인장강도 편차라고 한다.

인장강도 편차가 발생된 선재는 수요가 등에 의하여 2차 가공인 신선작업이 이루어지는 경우, 다이스(Dies)를 통하여 강한 힘으로 당겨서 가늘게 인발하는 과정에서 공냉대 냉각이 불균일한 부분에서는 인장강도가 높게 나타나, 가공공정중 단선이 일어나는 문제점을 발생시키게 되므로 공냉대 냉각과정에서 균일한 냉각은 필수적이다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여는 종래에는 도 2에 도시한 바와같이, 테이블(5)의 양측 가장자리에 갖추어져 지지롤(3)을 지지하도록 된 지지프레임(8)의 내측에 수직한 상태로 공회전가능하도록 된 원통형 안내롤(11)을 길이방향에 일정간격으로 다수개 장착함으로서 선재(1)의 이동경로가 중앙부에 유지할 수 있도록 유도하는 방법을 채택하고 있으나, 이는 선재(1)가 안내롤(11)에 충돌하여 테이블(5) 중앙부로 유도되면서 선재 외표면에 긁힌흠을 유발시켜 그 선재의 품질을 저하시키는 문제점을 유발하는 것이며, 또한 선재(1)에는 여전히 겹침부(10)가 존재하여 그 부분의 냉각이 제대로 이루어지지 않아 그 겹침부(10)와 중심부(9) 사이의 냉각능 편차가 발생하여 길이방향의 인장강도 편차가 여전히 발생하는 것이었다.

또한, 종래의 다른 방법으로서 도 3에 도시한 바와같이 적정한 길이를 가지는 철판형상의 지지부재(21)를 갖추어 그 일단부가 지지프레임(8)에 핀 등을 매개로 장착되어 수평방향으로의 회전이 가능하도록 하고, 상기 지지부재(21)의 타단부(즉, 선재(1)의 진행방향측 단부)에는 원통형 안내롤(22)을 수직하면서 공회전가능하도록 설치하며, 상기 원통형 안내롤(22)의 위치는 지지프레임(8)에 수직하게 결합되는 조정보울트(24)의 회전정도에 의해 지지프레임(8)으로부터 내측으로 돌출되거나 그 지지프레임(8)측에 가깝게 있도록 하여, 지지롤(3)의 일측으로 치우쳐 진행하는 선재(1)를 중앙부측으로 안내하여 그 진행경로(25)를 교정하는 것이다. 그러나, 이는 선재(1)가 지지롤(3)의 어느 일측으로 집중하여 치우쳐 이동하는 경우에는 선재(1)와 안내롤(22)이 계속적으로 접촉하여 선재(1)에 마찰흠을 형성하는 것이고, 또한 선재 중심부와 양측 겹침부간의 냉각속도 차이가 여전히 존재하여 제품불량과 인장강도 편차가 유발되는 것이었다. 미설명부호 (23)은 안내롤(22)에 급유를 행하기 위한 급유관이고, 이러한 급유에 의하여 안내롤(22)의 회전이 원할하게 이루어질 수 있도록 한다.

또다른 종래의 방법으로는 도 4에 도시한 바와같이 적정한 길이를 가지는 철판형상의 지지부재(31)를 갖추어 그 일단부가 지지프레임(8)에 핀 등을 매개로 장착되어 수평방향으로의 회전이 가능하도록 하고, 상기 지지부재(31)의 길이방향에는 다수개의 원통형 안내롤(32)을 수직하면서 공회전가능하도록 설치하며, 상기 원통형 안내롤(32)의 위치는 미도시된 조정보울트의 회전정도에 의해 지지프레임(8)으로부터 내측으로 돌출되거나 그 지지프레임(8)측에 가깝게 있도록 하여, 지지롤(3)의 일측으로 치우쳐 진행하는 선재(1)를 중앙부측으로 안내하여 그 진행경로(35)를 교정하는 것이다. 이는 선재(1)가 다수개의 안내롤(32)에 접촉함으로써 열전달에 의한 열화발생을 다소 억제하는 효과가 있으나, 선재 중심부와 양측 겹침부간의 냉각속도 차이가 여전히 존재하여 제품불량과 인장강도 편차가 유발되는 것이었다. 미설명부호 (33)은 안내롤(32)에 급유를 행하기 위한 급유관이고, 이러한 급유에 의하여 안내롤(32)의 회전이 원할하게 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 직선형의 선재로 압연된 후 레잉헤드를 거쳐 코일형태로 선재 냉각설비측으로 배출되어 일정 경로를 다수의 지지롤에 의하여 이동하면서 냉각에 의한 변태가 이루어지는 때에 코일형 선재의 이동경로를 보다 효과적으로 유도할 수 있도록 된 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이러한 안내롤을 이용하여 코일형 선재를 적절한 이동경로를 따라 이동할 수 있도록 안내하여 선재 냉각설비의 안정적인 운용이 가능하도록 한 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 이용한 선재의 안내방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이러한 안내롤을 이용하여 코일형 선재의 중앙부와 양측 겹침부에서의 냉각능을 동일하게 유도하여 인장강도 편차를 줄일 수 있도록 한 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 이용한 선재의 냉각방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 선재 제조설비의 주요부인 냉각부를 도시한 개략 구성도

도 2는 종래의 코일형 선재 경로조정장치를 도시한 개략 구성도

도 3은 종래의 다른 코일형 선재 경로조정장치를 도시한 개략 구성도

도 4는 종래의 또다른 코일형 선재 경로조정장치를 도시한 개략 구성도

도 5는 본 발명에 따른 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 도시한 구성도

도 6은 도 5의 돌출부를 도시한 상세도

도 7은 본 발명에 따른 경로 조정용 안내롤의 다른 실시예를 도시한 구성도

도 8은 본 발명에 따른 경로 조정용 안내롤의 냉각구조를 도시한 구성도

도 9a 내지 도 9b는 본 발명에 따른 안내롤에 의한 선재의 경로조정을 도시한 작용설명도

도 10은 본 발명에 따른 안내롤과 종래방법을 채용하여 선재 제조설비에서 냉각이 이루어지는 경우의 인장강도값을 비교하기 위하여 선재를 다수영역으로 구분한 시험설명도

도 11은 본 발명의 안내롤이 지그재그형으로 장착된 상태의 선재이동경로를 도시한 작용설명도

도 12는 본 발명의 안내롤이 선재진행방향에 대하여 좌우대칭으로 장착된 상태의 선재이동경로를 도시한 작용설명도

도 13은 본 발명의 안내롤과 직경이 변화하는 지지롤의 설치구성을 도시한 조합도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ... 선재

2 ... 레잉헤드

3 ... 지지롤

6 ... 선재집적기

7 ... 송풍기

8 ... 지지프레임

9 ... 중심부

10 ... 겹침부

100,200A,200B ... 안내롤

110,110A,110B ... 몸체부

130 ... 냉각공간

132 ... 냉각구멍

150,250A,250B ... 돌출부

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 레잉헤드로부터 배출되는 코일형 선재를 길이방향으로 연속되는 회전 지지롤에 의해 선재집적기측으로 이송시키고, 송풍기에 의하여 공급되는 냉각공기에 의하여 선재에 변태의 진행 및 완료가 이루어지도록 하여 인장강도 등의 기계적인 성질을 부여하도록 된 선재 제조설비에 있어서, 꼭지점이 제거된 대략의 원뿔형상으로 된 몸체로 이루어진 몸체부;와, 상기 몸체부의 외표면부에 나선형으로 된 나사산으로 이루어진 돌출부;를 포함하고, 상기 지지롤의 단부에 꼭지점부분이 지지롤 중앙부를 향하도록 일체로 장착됨을 특징으로 하는 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 마련함에 의한다.

또한, 본 발명은 레잉헤드로부터 배출되는 코일형 선재를 길이방향으로 연속되는 회전 지지롤에 의해 선재집적기측으로 이송시키는 선재 제조설비의 선재 안내방법에 있어서, 꼭지점이 제거된 대략의 원뿔형상으로 된 몸체로 이루어진 몸체부;와, 상기 몸체부의 외표면부에 나선형으로 된 나사산으로 이루어진 돌출부;를 포함하는 안내롤을 갖추며, 상기 안내롤을 그 꼭지점부분이 지지롤 중앙부를 향하도록 지지롤의 단부에 일체로 장착함으로서 경로를 이탈한 선재에 지지롤의 중앙부측으로 힘을 가함을 특징으로 하는 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 이용한 선재의 안내방법을 마련함에 의한다.

또한, 본 발명은 레잉헤드로부터 배출되는 코일형 선재를 길이방향으로 연속되는 회전 지지롤에 의해 선재집적기측으로 이송시키고, 송풍기에 의하여 공급되는 냉각공기에 의하여 선재에 변태의 진행 및 완료가 이루어지도록 하여 인장강도 등의 기계적인 성질을 부여하도록 된 선재 제조설비의 선재냉각방법에 있어서, 꼭지점이 제거된 대략의 원뿔형상으로 된 몸체로 이루어진 몸체부;와, 상기 몸체부의 외표면부에 나선형으로 된 나사산으로 이루어진 돌출부;를 포함하는 안내롤을 갖추며, 상기 안내롤을 그 꼭지점부분이 지지롤 중앙부를 향하도록 지지롤의 단부에 일체로 장착함으로서 선재의 가장자리측 겹침부를 들어줌을 특징으로 하는 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 이용한 선재의 냉각방법을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤(100)을 도시한 구성도로서, 이는 선재 냉각설비에 갖추어져 레잉헤드로부터 배출된 코일형 선재를 이송시키도록 회전하는 지지롤(3)의 단부측에 장착되는 것이며, 그 외형이 대략의 원뿔형으로 이루어진 몸체부(110)와, 상기 몸체부(110)의 외표면(114)에 나선형으로 돌출한 돌출부(150)로 이루어진다.

그리고, 보다 바람직하게는 상기 몸체부(110)의 확대된 단부측에는 그 단부의 외경(D2)보다 더 큰 외경(D3)을 가지는 대략의 원판형으로 형성된 차단부(180)가 고정된다.

상기 몸체부(110)는 꼭지점부분이 제거된 원뿔형으로 이루어진 몸체(112)로 이루어지고, 이러한 몸체(112)는 꼭지점부분이 제거된 단부(이하, "축소단부"라 한다)의 외경(D1)이 레잉헤드로부터 코일형으로 배출된 선재를 상부에 눕혀진 상태로 얹어 이송하기 위한 회전롤(3)의 외경(D')에 동일하거나 제조여건상 약간 크게 형성되며, 타측 단부(이하, "확대단부"라 한다)의 외경(D2)은 상기 외경(D1)보다는 크고 인접한 지지롤(3)과 지지롤(3)이 설치되는 간격보다는 작도록 설정된다. 물론, 이러한 조건은 본 발명의 안내롤(100)이 몸체부(110)와 돌출부(150)만으로 이루어진 경우이고, 차단부(180)가 더 갖추어지는 경우에는 상기 외경(D2)의 크기는 차단부(180)가 가지는 외경(D3)보다는 작도록 형성하는 것이 바람직하며, 이때의 차단부(180)의 외경(D3)크기는 인접한 지지롤(3)과 지지롤(3)이 설치되는 간격보다는 작도록 설정된다.

그리고, 이러한 몸체(112)는 내측단부가 선재측에 있도록 한 상태로 후술하는 위치의 지지롤(3) 단부에 장착된다.

상기 돌출부(150)는 몸체(112)의 외표면에 나선형으로 연속하여 돌출된 나사산(152)으로 이루어지며, 도 5에 도시한 바와같이 코일형 선재를 이송하기 위하여 "R"로 나타낸 방향으로 회전하는 지지롤(3)의 회전에 부합하여 그와 일체로 회전하는 경우, 상기 나사산(152) 사이에 놓여지는 물체에 몸체(112)의 축소단부측으로 힘을 가하도록 나사산(152)의 형성방향이 설정됨으로써 그 나사산(152) 사이에 코일형 선재가 놓여지는 경우 코일형 선재에 몸체(112)의 축소단부측, 즉 지지롤(3)의 중앙부측으로 복원력을 가하게 된다.

그리고, 상기 나사산(152)이 몸체(112)의 외표면(112)으로부터 돌출되는 높이(H)는 적어도 이송되는 코일형 선재 외경의 ½크기보다는 크게 형성되는 것이 바람직하며, 이는 그 높이(H)가 너무 작게 설정되는 경우에는 몸체(114)의 외표면에 접촉하거나 약간 떨어져 위치하게 될 코일형 선재에 적절한 복원력을 가할 수 없는 문제점이 있기 때문이다.

또한, 상기 나사산(152)의 피치(P)는 적어도 코일형 선재의 외경크기보다는 크게 형성되는 것이 바람직하며, 이는 그 피치(P)가 너무 작게 설정되는 경우에는 나사산(152) 사이에 선재가 위치할 수 없어 그 코일형 선재에 적절한 복원력을 가할 수 없는 문제점이 있기 때문이다.

그리고, 이러한 나사산(152)의 외경측 표면(154)은 몸체(112)의 외표면(114)과 대략 평행하게 형성되면서 최소한의 두께(D)를 가지도록 하는 것이 바람직한바, 이는 선재에 힘을 가하기 위한 최소한의 기계적인 강도를 갖추도록 하며, 선재와의 접촉마모 등에 의해 수명이 현저하게 감소하는 것을 방지하도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 나사산(152)의 몸체(112) 축소단부측 표면(156)과, 수직한 기준선(L)이 이루는 각도(α)는 상기한 피치(P)와도 관계되는 것으로, 그 각도(α)의 크기는 나사산(152)이 선재를 미는 힘의 크기와 일정한 관계를 가지며, 이러한 각도(α)가 크면 선재를 미는 힘이 커지며 반대로 그 각도(α)가 작으면 선재를 미는 힘이 작아지는 것이다.

여기에서, 상기 피치(P)와 각도(α)의 크기는 몸체(112)의 길이방향에 대하여 다르게 설정할 수 있는바, 몸체(112)의 확대단부측으로 갈수록 상기 피치(P)와 각도(α)가 점차적으로 커지도록 설정하여 선재가 몸체(112)의 확대단부측으로 진행하는 것을 최대한 억제하고, 또한 확대단부측까지 진행한 선재에 보다 큰 힘을 가함으로서 그러한 선재가 지지롤(3)측으로 보다 신속하게 복귀할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 나사산(152)은 몸체(112)의 확대단부측 표면(158)이 축소단부측 표면(156)에 비하여 보다 수평한 상태로 형성되는바, 이러한 확대단부측 표면(158)은 선재가 축소단부측으로 보다 원할하게 진행하도록 하는 경로를 제공한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 이러한 안내롤(200)은 도 5에 도시된 안내롤(100)을 그 축 중심선을 포함하는 기준면에 의하여 분할된 형상을 가지며, 이렇게 분할된 쌍을 이루는 부재들을 지지롤(3)에 보울트부재 등을 이용하여 장착하는 구성으로 이루어져, 지지롤(3)에 장착하고 그로부터 분해하는 작업성이 우수하여 유지보수측면에서 효과적이다.

이는 쌍을 이루는 몸체부(210A)(210B)를 갖추어 그들이 서로 결합하여 꼭지점이 제거된 원뿔형을 이룰 수 있도록 하고, 상기 몸체부(210A)(210B) 각각의 외표면에 나선형 돌출부(250A)(250B)를 형성하여 몸체부(210A)(210B)가 결합되는 경우 상기 돌출부(250A)(250B)가 서로 연결되어 설정된 높이와 설정된 피치를 가지는 나사산을 형성할 수 있도록 하며, 상기 몸체부(210A)(210B)의 확대단부측에는 쌍을 이루는 차단부(280A)(280B)가 결합된다.

상기 몸체부(210A)(210B)의 각각은 확대단부 및 축소단부측 내경부에 키이홈(211)을 형성함으로서 미도시된 키이를 매개로 지지롤(3)에 결합된 후 서로의 상대회전운동이 발생하지 않도록 하고, 이때 당연하지만 상기 지지롤(3)에도 이에 부합하는 키이홈을 형성하여야 한다. 그리고, 이러한 몸체부(210A)(210B)는 보울트부재 등의 결합수단(220)에 의하여 서로 견고하게 결합될 수 있는바, 상기 결합수단(220)은 어느 일측 몸체부(210A)의 가장자리측 외표면부를 대략의 원주방향으로 관통하는 구멍(222)을 통하여 타측 몸체부(210B)의 가장자리의 중앙부에 대략의 원주방향으로 형성되는 구멍(224)으로 끼워짐으로서 몸체부(210A)(210B)를 서로 결합시킬 수 있다.

또한, 상기 몸체부(210A)(210B)의 확대단부측에 차단부(280A)(280B)를 결합하기 위하여는 몸체부(210A)(210B) 각각의 확대단부측에 길이방향의 구멍(226)을 다수개 형성하고, 상기 차단부(280A)(280B)의 각각에도 상기 구멍(226)에 부합하는 위치에 길이방향으로 관통하는 구멍(282)을 형성하며, 이러한 구멍(226)(282)을 통하여 체결되는 보울트부재 등의 결합수단(220)에 의하여 몸체부(210A)(210B)에 차단부(280A)(280B)가 각각 결합고정될 수 있게 된다. 여기에서, 몸체부(210A)(210B) 서로의 접촉면과 차단부(280A)(280B) 서로의 접촉면은 동일한 평면상에 있지 않도록 하는 것이 바람직한바, 이는 도면상에 도시한 바와같이 접촉면들이 서로 90°정도 교차되는 형상으로 장착됨으로서 보다 견고한 결합상태를 유지할 수 있도록 한다.

물론, 상기 몸체부(210A)(210B) 서로의 결합구조 또는 몸체부(210A)(210B)와 차단부(280A)(280B)의 결합구조는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이에 한정하는 것은 아니다.

도 8은 도5 또는 도7에 도시한 안내롤(100)(200)에 냉각수단을 갖춘 구성으을 개략적으로 도시한 단면도로서, 이하에서는 하나의 안내롤(100)에 대하여 설명하고 다른 실시예의 안내롤(200)에 대한 상세한 설명을 생략하고자 한다.

이러한 안내롤(100)은 몸체부(110)의 내경측 적정부위(도면상에서는 확대단부로부터 중앙부 내경부위)에 냉각수 또는 냉각공기가 일시적으로 수용될 수 있는 냉각공간(130)이 마련되고, 몸체부(110)의 외표면(돌출부가 형성되지 않은 외표면)과 상기 냉각공간(130)을 연결하는 냉각구멍(132)을 나선방향에 일정간격으로 다수개 형성하며, 상기 냉각공간(130)으로는 차단부(180)에 형성된 냉각매체공급구(184)를 통하여 냉각매체인 냉각수 또는 냉각공기가 공급될 수 있도록 한다. 이는 안내롤(100)의 열화를 방지하여 그 수명을 향상시키는 것은 물론, 보다 낮은 온도로 그 외표면부를 유지하도록 하여 후술하는 바와같이 선재의 경로조정중에 접촉되는 그 선재의 겹침부에서의 냉각이 보다 신속하게 이루어지도록 함으로서 중심부와의 냉각능이 동일하도록 유도할 수 있다.

그리고, 이러한 경우에 냉각매체가 불필요하게 누설되는 것을 방지하기 위하여 차단부(180)의 내표면측에는 가스켓 등의 실링부재(186)를 설치하는 것이 바람직하고, 상기 냉각매체공급구(184)에는 미도시된 냉각매체공급라인이 연결되어 필요시 또는 지속적으로 냉각매체를 공급할 수 있도록 구성하며, 여기에서 상기 냉각매체공급구(184)와 냉각매체공급라인의 연결구성에 대한 상세한 구조는 특별히 제안하지 않으며, 이는 회전하는 냉각매체공급구(184)에 냉각매체공급라인을 연결하는 구성을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 다양한 방법중 어느 하나를 채택하여 실시하는 것이 용이하게 이루어질 수 있기 때문이다.

물론, 상기한 냉각구조는 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능한바, 예컨데 별도의 냉각공간(130)을 형성하지 않은 상태에서 냉각구멍(132)을 직접 냉각매체공급구(184)와 연결되도록 구성할 수 있고, 또는 지지롤(3)의 내부에 냉각매체공급구를 형성하여 그를 통해 냉각매체가 냉각구멍(132)으로 직접 전달되도록 구성할 수도 있는 것이다. 즉, 본 발명의 기술적 사상에 의거하여 다양하게 변형되는 모든 냉각구조가 본 발명의 범주에 포함되는 것이다.

도 9는 본 발명의 안내롤(100)에 의한 코일형 선재의 경로조정기능을 설명하기 위한 도면으로서, 선재(1)가 지지롤(3)의 회전에 의하여 진행하는 도중이나, 레잉헤드로부터 배출되는 시점등에서 그 진행경로가 어느 일측으로 쏠리면서 비정상적인 경로로 진행하게 되면, 이때 선재(1)는 도 9a에 도시한 바와같이 쏠리는 방향의 가장자리부가 안내롤(100)의 확대단부측 외표면에 올려진 상태가 된다.

이때 상기 안내롤(100)은 지지롤(3)과 일체로 회전하면서 돌출부(150) 사이에 위치하는 선재(1)에 지지롤(3)중앙부측으로 향하는 힘을 가하게 되며, 따라서 선재(1)는 도 9a →도 9b→도 9c→도 9d의 순서로 이동하면서 정상적인 경로를 가지도록 조정되는 것이다.

한편, 이러한 안내롤(100)의 경로조정중에는 코일형 선재(1)의 가장자리측 겹침부가 몸체부(110)에 의하여 상부로 들려지고, 특히 상기 몸체부(110)는 그 형상이 원뿔형으로 이루어져 있어, 코일형 선재(1)의 가장자리 겹침부가 상하로 서로 떨어지면서 그 부분의 집적밀도를 감소시키게 되는바, 이러한 현상은 겹침부에서의 냉각효율을 보다 향상시켜 가장자리 겹침부와 중심부와의 기계적 성질(특히, 인장강도)에 대한 편차를 감소시킨다.

이러한 결론은 하기 표 1에 나타냈는바, 이는 인장강도가 매우 중요한 기계적 성질로 대두되는 침대스프링강용 선재를 종래의 방법과 본 발명에 따른 안내롤을 이용하여 그 경로를 조정하면서 냉각하는 방법에 의하여 각각 냉각한 후, 도 10에 도시한 바와같이 선재를 원주방향으로 일정간격 가지도록 다수개의 영역(#1∼#12)으로 분할한 후 각각의 영역에 대한 인장강도를 측정하였다.

구분	중심부	겹침부		σ
	#1	#2			#3	#7	#8	#9	#4	#5	#6	#10	#11	#12
종래방법	1	105.4	107.3	106.2	109.3	106.3	107.7	109.2	110.5	108.7	110.8	109.6	108.9	108.33	1.74
	2	106.3	106.9	107.1	105.8	106.4	108.1	110.1	109.7	106.9	107.7	108.6	110.5	107.33	1.57
	3	107.6	105.4	106.8	108.1	106.2	107.1	108.7	108.2	109.2	108.5	106.8	109.5	107.68	1.25
	4	108.2	107.4	106.8	107.1	106.7	106.1	108.5	109.3	111.0	110.3	107.6	106.3	107.94	1.57
	5	106.6	107.2	106.9	107.5	107.0	108.1	111.1	108.8	108.9	109.2	106.8	110.4	108.21	1.48
본 발명	1	107.2	107.9	105.7	106.9	107.4	106.6	108.1	107.7	107.9	108.2	109.3	108.9	107.65	0.98
	2	106.8	107.6	107.7	108.1	105.9	106.9	107.2	108.7	108.4	107.8	108.6	108.1	107.65	0.83
	3	107.8	107.2	106.8	107.9	105.7	107.4	107.7	107.1	108.6	109.1	108.4	108.2	107.63	0.91
	4	107.6	105.2	106.9	105.7	107.4	106.4	107.7	107.9	108.1	107.6	107.7	107.6	107.2	0.92
	5	107.3	107.7	106.8	107.1	106.9	107.5	107.7	108.5	108.3	107.7	109.4	109.2	107.84	0.85
여기에서, 는 표준인장강도,σ는 표준편차,목표평균인장강도는 107±㎏/㎟이다.

상기 표 1에 의하면, 종래방법의 경우와 본 발명의 경우가 평균인장값의 경우에는 유사한 수준에 있으나, 인장강도편차는 본 발명에 의한 냉각방법에 의한 경우가 종래방법에 비하여 현저하게 작아 겹침부와 중심부간의 균일한 냉각이 이루어졌음을 알 수 있다. 즉, 종래방법에 의한 냉각을 실시하였을 경우에는 선재에 대한 인장강도편차값이 1.5∼1.8㎏/㎟의 범위에 있으나, 본 발명에 따른 안내롤을 사용하는 경우에는 1.0㎏/㎟이하로 인장강도편차가 대폭적으로 개선되었다.

본 발명은, 이러한 안내롤(100)의 장착에 의하여 코일형 선재의 경로를 조정하고, 또한 그에 의하여 겹침부와 중심부간의 냉각편차를 감소시킬 수 있도록 된 방법을 제공하는바, 이는 레잉헤드로부터 배출되는 코일형 선재를 지지롤에 의하여 냉각이 이루어지는 영역을 진행하도록 하면서 냉각공기의 강제송풍에 의하여 선재에 변태를 진행시킴으로서 그에 적정한 기계적인 성질을 부여하도록 된 냉각설비에서, 도 1에 도시한 바와같은 입구구역(R1), 변태진행구역(R2)(R3) 및 변태완료구역(R4)...(R8)에서는 코일형 선재(1)가 지지롤(3)의 중앙부측으로 안내되거나 또는 지그재그형으로 진행하도록 하여 겹침부와 중심부 모두에서 최적의 냉각이 이루어지도록 함으로서 불균일한 냉각에 의한 인장강도편차를 최소화하며, 변태완료구역의 후단구역인 R9 또는 R8과 R9에서는 선재집적기(6)에서의 보다 안정적이면서 보다 원할한 선재의 집적이 이루어질 수 있도록 코일형 선재(1)의 진행경로를 지지롤(3)의 중앙부에서 유지되도록 하는 것이 그 요지이다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 우선 코일형 선재(1)를 지그재그형으로 안내하는 방법은 도 11에 도시한 바와같이, 코일형 선재(1)의 진행방향에 대하여 어느 하나의 지지롤(3)에는 일측의 지지프레임(8)측 단부에 안내롤(100)을 설치하고, 이로부터 적정거리 떨어진 선재(1) 진행방향에 대한 후류측 지지롤(3)에는 타측의 지지프레임(8)측 단부에 안내롤(100)을 설치하며, 이러한 방법으로 안내롤(100)을 코일형 선재(1)의 진행방향의 좌우측에 교대로 설치한다.

이렇게 교대로 설치된 안내롤(100)은 각각 코일형 선재(1)를 지지롤(3)의 반대측 단부로 향하는 방향으로 밀게 되고, 따라서 코일형 선재(1)는 지그재그형 경로를 따라 진행하면서 냉각이 이루어지게 되며, 이는 안내롤(100)에 의하여 코일형 선재(1)의 가장자리측 겹침부(10)를 교대로 들어주면서 그 부분의 냉각효과를 향상시키고, 결과적으로는 이러한 겹침부(10)와 중심부(9)간의 냉각이 균일하게 이루어질 수 있도록 유도함으로서 인장강도편차를 줄일 수 있게 된다.

다음에, 도 12는 코일형 선재(1)의 진행경로가 지지롤(3)의 중앙부에서 유지되도록 하는 방법을 도시하는바, 이는 코일형 선재(1)의 진행방향에 대해 적정한 거리 떨어진 위치마다 지지롤(3)의 양단부에 본 발명의 안내롤(100)을 장착하는 것이고, 이에 의하면 일측으로 치우쳐 진행하던 코일형 선재(1)에는 그 치우친 부분에 장착된 안내롤(100)에 의하여 지지롤(3)의 중앙부측으로 힘이 가해지며, 따라서 상기 코일형 선재(1)의 진행경로가 지지롤(3)의 중앙부를 따라 이루어지도록 하고, 이때 상기 안내롤(100)은 일정거리마다의 지지롤(3) 양단부에 각각 설치되어 있기 때문에, 코일형 선재(1)는 그 진행방향이 지지롤(3) 중앙부를 따라 유지될 수 있는 것이다.

이렇게 동일한 위치의 지지롤(3) 양측단부에 각각 설치된 안내롤(100)에 의하여 코일형 선재(1)는 적정한 경로를 유지하면서 진행하여 선재집적기(6)에 집적되는 후공정에서의 작업성이 매우 우수하게 된다.

한편, 본 발명의 안내롤(100)의 장착과 함께 지지롤(3)의 직경을 그 길이방향에 대하여 점차적으로 감소하거나 또는 증가하도록 형성하는 것이 바람직한바, 이는 도 13에 도시한 바와같이 일측 단부의 직경(ψ1)과 타측 단부의 직경(ψ2)이 서로 다르게 형성되도록 지지롤(3)의 직경이 점차적으로 감소하거나 증가하게 형성하고, 선재의 진행방향에 대한 어느 일측 지지프레임(8)측 지지롤(3)의 단부직경이 ψ1과 ψ2가 교대로 유지될 수 있도록 설치하면, 지지롤(3)은 모든 부분에서 동일한 각속도를 가지는 반면 외경측 표면에서의 선속도는 다르게 된다.

즉, 선속도가 크게 형성되는 큰 직경측에서는 선재를 보다 빠른 속도로 진행시키려 하는 반면, 선속도가 작게 형성되는 작은 직경측에서는 선재를 보다 늦은 속도로 진행시키려 하며, 결과적으로는 상기한 구성으로 지지롤(3)이 교대로 설치되는 경우에는 코일형 선재의 경로가 좌우방향으로 약간의 지그재그형을 그리면서 직진성을 갖게 되고, 반대로 일정구간의 일측에 동일한 직경(작은 직경)을 가지도록 지지롤(3)을 설치하고 그 후의 일정구간에는 타측에 동일한 직경(큰 직경)을 가지도록 지지롤(3)을 설치하게 되면 코일형 선재의 경로가 좌우방향으로 큰 지그재그형을 그리면서 진행하게 되는 것이다.

따라서, 이러한 특성을 이용하여 직경이 변화하는 지지롤(3)과, 본 발명의 안내롤(100)의 설치위치를 적정하게 조합하게 되면 보다 효과적인 경로조정과 냉각을 수행할 수 있게 된다.

예컨대, 안내롤(100)을 지지롤(3)의 양측 단부에 모두 설치하여 선재(1)의 경로에 직진성을 부여하는 경우에는 길이방향으로 직경이 변화하는 지지롤(3)을 선재(1)의 진행방향에 대하여 교대로 장착함으로서 선재(1)의 경로에 대한 직진성이 보다 안정적으로 유지될 수 있는 것이고, 안내롤(100)을 지지롤(3)의 일측단부에 설치하여 선재(1)의 경로를 지그재그형으로 유도하여 겹침부에 보다 효과적인 냉각이 이루어질 수 있도록 하는 경우에는 그러한 지그재그형 경로측으로 지지롤(3)의 직경이 작아지도록 하면 선재에 보다 효과적인 지그재그형 경로를 가지도록 유도할 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 안내롤에 의하면, 어느 일측으로 치우져 진행하는 선재를 적정한 경로인 지지롤 중앙부측으로 조정하면서 동시에 가장자리의 겹침부를 상부로 들어주어 겹침부의 보다 효과적인 냉각이 이루어질 수 있도록 유도함으로서 인장강도편차를 최소화하여 보다 우수한 품질의 선재생산이 가능하도록 한다.

또한, 안내롤을 선재 진행방향에 대하여 지그재그형으로 지지롤의 일단부에 설치하는 경우에는 선재의 진행방향을 지그재그형으로 유도함으로서 가장자리 겹침부와 중심부의 냉각편차를 더욱 감소시킬 수 있다.

또한, 안내롤을 선재 진행방향에 대하여 좌우대칭되도록 지지롤의 양단부에 설치하는 경우에는 선재의 진행에 직진성으로 부여하도록 유도함으로서 후공정인 선재집적기에서의 작업성을 향상시킨다.

또한, 지지롤을 외경이 길이방향에 대하여 점차적으로 감소하거나 증가하도록 형성하여 선재의 진행방향에 대하여 교대로 설치하거나 또는 일정간격마다 교대로 설치함으로서 길이방향에 대한 선속도 변화에 기인한 선재의 직진성 부여 및 지그재그형 경로를 가지도록 유도가 가능하고, 이렇게 외경이 변화하는 지지롤을 안내롤과 조합하여 선재의 경로를 매우 용이하게 조정할 수 있음으로서 선재 냉각설비의 보다 효과적인 운용이 가능하게 된다.

Claims (13)

1. 레잉헤드(2)로부터 배출되는 코일형 선재(1)를 길이방향으로 연속되는 회전 지지롤(3)에 의해 선재집적기(6)측으로 이송시키고, 송풍기(7)에 의하여 공급되는 냉각공기에 의하여 선재에 변태의 진행 및 완료가 이루어지도록 하여 인장강도 등의 기계적인 성질을 부여하도록 된 선재 제조설비에 있어서,

   꼭지점이 제거된 대략의 원뿔형상으로 된 몸체(112)로 이루어진 몸체부(110);와, 상기 몸체부(110)의 외표면부에 나선형으로 된 나사산(152)으로 이루어진 돌출부(150);를 포함하고, 상기 지지롤(3)의 단부에 꼭지점부분이 지지롤(3) 중앙부를 향하도록 일체로 장착됨을 특징으로 하는 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤.
2. 제 1항에 있어서, 상기 몸체부(110)의 대경측 단부에 그 단부의 외경보다 더 큰 외경을 가지는 대략의 원판형 차단부(180)가 일체로 고정됨을 특징으로 하는 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤.
3. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부(150)의 나사산(152)은 몸체부(110)의 꼭지점측 표면(156)보다 반대측 표면(158)이 더 수평하게 형성됨을 특징으로 하는 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤.
4. 제 1항에 있어서, 상기 몸체부와 돌출부는 중심선을 포함하는 기준면에 대하여 2분할된 복수개의 몸체부(210A)(210B)와 돌출부(250A)(250B)로 이루어지며, 상기 몸체부(210A)(210B)는 결합수단(220)에 의하여 서로 결합되고, 상기 몸체부(210A)(210B)의 양단부의 내표면에는 지지롤(3)과의 키이결합용 키이홈(211)이 형성됨을 특징으로 하는 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤.
5. 제 2항에 있어서, 상기 차단부는 중심선을 포함하는 기준면에 대하여 2분할된 복수개의 차단부(280A)(280B)로 이루어지며, 결합수단(220)에 의하여 몸체부에 결합됨을 특징으로 하는 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤.
6. 제 1항 내지 제 5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체부에는 돌출부 사이에 대략의 방사상으로 내외부를 관통하는 냉각구멍(132)을 나선방향으로 일정간격 떨어지도록 다수개 형성하고, 상기 냉각구멍(132)은 냉각매체공급라인과 연결되어 냉각매체를 공급받음을 특징으로 하는 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤.
7. 제 6항에 있어서, 상기 냉각구멍(132)은 몸체부의 대경측 단부의 내표면부에 형성된 냉각공간(130)에 연결되고, 상기 냉각공간(130)이 냉각매체공급라인과 연결됨을 특징으로 하는 선재 제조설비에서의 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤.
8. 레잉헤드(2)로부터 배출되는 코일형 선재(1)를 길이방향으로 연속되는 회전 지지롤(3)에 의해 선재집적기(6)측으로 이송시키는 선재 제조설비의 선재 안내방법에 있어서,

   꼭지점이 제거된 대략의 원뿔형상으로 된 몸체로 이루어진 몸체부;와, 상기 몸체부의 외표면부에 나선형으로 된 나사산으로 이루어진 돌출부;를 포함하는 안내롤을 갖추며, 상기 안내롤을 그 꼭지점부분이 지지롤(3) 중앙부를 향하도록 지지롤(3)의 단부에 일체로 장착함으로서 경로를 이탈한 선재에 지지롤(3)의 중앙부측으로 힘을 가함을 특징으로 하는 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 이용한 선재의 안내방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 안내롤은 선재 진행방향에 대하여 좌우대칭되도록 지지롤(3)의 양단부에 모두 장착됨으로서 선재에 직진성을 부여함을 특징으로 하는 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 이용한 선재의 안내방법.
10. 제 8항 또는 제 9항의 어느 한 항에 있어서, 선재를 진행시키도록 회전하는 지지롤은 그 직경이 길이방향에 대하여 선형적으로 변화하며, 선재의 진행경로에 대한 일측 가장자리부에서의 지지롤 단부가 큰 직경부와 작은 직경부가 교대로 위치하도록 장착되어 선재에 직진성을 부여함을 특징으로 하는 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 이용한 선재의 안내방법.
11. 레잉헤드(2)로부터 배출되는 코일형 선재(1)를 길이방향으로 연속되는 회전 지지롤(3)에 의해 선재집적기(6)측으로 이송시키고, 송풍기(7)에 의하여 공급되는 냉각공기에 의하여 선재에 변태의 진행 및 완료가 이루어지도록 하여 인장강도 등의 기계적인 성질을 부여하도록 된 선재 제조설비의 선재냉각방법에 있어서,

    꼭지점이 제거된 대략의 원뿔형상으로 된 몸체로 이루어진 몸체부;와, 상기 몸체부의 외표면부에 나선형으로 된 나사산으로 이루어진 돌출부;를 포함하는 안내롤을 갖추며, 상기 안내롤을 그 꼭지점부분이 지지롤(3) 중앙부를 향하도록 지지롤(3)의 단부에 일체로 장착함으로서 선재의 가장자리측 겹침부를 들어줌을 특징으로 하는 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 이용한 선재의 냉각방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 안내롤은 변태가 이루어지는 구역에서 선재 진행방향에 대하여 적정간격마다 지지롤(3)의 일측과 타측 단부에 교대로 장착되어 선재가 지그재그형 경로로 이동하도록 안내함으로서 선재의 겹침부가 안내롤을 타고 올라가도록 유도하여 겹침부의 냉각이 고르게 이루어지도록 함을 특징으로 하는 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 이용한 선재의 냉각방법.
13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 안내롤의 몸체부에는 돌출부 사이에 대략의 방사상으로 내외부를 관통하는 냉각구멍(132)을 나선방향으로 일정간격 떨어지도록 다수개 형성하고, 상기 냉각구멍(132)은 냉각매체공급라인과 연결되어 냉각매체를 공급받음으로서 외표면부로 냉각매체가 분사됨을 특징으로 하는 코일형 선재의 경로 조정용 안내롤을 이용한 선재의 냉각방법.

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