KR100594644B1 - 롤을 재연마하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연 제품을 제조하기 위한 롤을 재연마하는 방법에 관한 것으로, 롤의 표면 처리를 통해서 롤을 사용 전이나 후에 재연마한다. 이와 같은 본 발명 방식의 방법에 의하면 가동 정지 시간 및 그와 관련된 제조 비용의 관점에서 상당히 향상되는데, 롤 표면을 액체 제트로 처리하고, 액체 제트를 발생시키는 액체의 압력은 약 50 내지 250 MPa, 바람직하기로는 70 내지 150 MPa로 설정하는 것을 특징으로 한다.

재연마, 압연 롤, 알루미늄, 스케일, 부착, 압착, 제거, 제조 비용

Description

롤을 재연마하는 방법{METHOD FOR REFURBISHING ROLL}

본 발명은 압연 제품을 제조하기 위한 알루미늄 재료용 열간 압연 스탠드의 롤을 재연마하는 방법에 관한 것으로, 롤의 표면 처리를 통해서 롤을 사용 전이나 후에 재연마한다.

종래 기술에 있어서, 압연 제품을 제조하기 위한 롤은 특별한 목적의 용도에 적합하도록 된 롤 표면을 갖는다. 일례로, 금속 스트립을 열간 또는 냉간 압연하는 작업 롤은, 압연 원재료가 롤에 의해 확실하게 파지되고 또한 소정의 조도의 표면을 갖는 압연 원재료가 제조될 수 있도록 하기 위해, 소정의 조도를 갖는 롤 표면을 구비한다. 예를 들어, 백업 롤이나 스트립 인장 롤 등과 같은 기타 다른 형태의 롤도 마찬가지로 롤의 완벽한 기능이 보장될 수 있도록 한 소정의 조도의 롤 표면을 구비한다.

스트립이나 판재 등과 같은 압연 제품을 압연하는 중에 발생하는 고압으로 인하여 롤 표면 상에는 균일한 부착물이 형성되는데, 이로 인하여 롤이 일정 기간 사용된 후에는 압연 과정이 더 이상 적절하게 작동되지 않거나 그리고/또는 압연 결과가 더 이상 만족스럽지 않게 된다.

특히 알루미늄 스트립을 열간 압연하는 중에는 특히 점착성 부착물이 발생한다. 알루미늄 스트립을 열간 압연하는 중에 사용되는 작업 롤은 그 표면에 연삭 구조를 갖게 되는데, 그 연삭 구조는 소정의 표면 특성을 갖는 압연 원재료가 제조되도록 할뿐만 아니라 압연 원재료가 롤에 의해 확실하게 파지되어서 롤 틈새에서의 미끌림이 일어나지 않도록 한다. 롤을 사용하는 중에는, 알루미늄 산화물 입자나 알루미늄 입자들, 또는 압연되는 합금에 따라서는 마그네슘 산화물 입자나 마그네슘 입자들이 연삭 구조의 홈에 부착된다. 이들 입자들은 높은 압연 압력에 의해서 연삭 구조의 홈 내에 압착되어서 아주 저항성 있게 충전되는 방식으로 홈 안에 압축된다. 결국, 이로 인해 롤 표면에 있는 연삭 구조는 압연 중에 롤을 일정 기간 사용한 후에는 더 이상 유효하게 작용하지 못하게 된다. 롤 표면에 형성된 부착물은 롤 코팅(roll coating)이라고도 부른다.

롤 표면의 연삭 구조가 채워지면 여러 가지 영향이 야기된다. 먼저, 압연 원재료가 롤에 의해서 확실하게 파지되는 것이 더 이상 보장되지 않으며 롤과 롤간의 미끌림이 시작된다. 앞에서 언급한 바와 같은 입자들이 순식간에 작업 롤의 롤 표면에 상당히 증가하면서 축적되기 시작하여서 압연 스트립 표면에 바람직하지 않은 자국이 생긴다. 때로는, 축적되고 압축된 입자들은 보다 큰 단위로 떨어져 나와서 스트립의 표면에 남아 있게 되는데, 이를 픽업(pick-up)이라고 한다.

위에서 언급한 영향들은 각기 다른 알루미늄 합금을 가지고 제조하는 각기 다른 압연 제품을 열간 압연하는 중에 그 정도를 달리하면서 발생한다.

롤은 제조하는 데 비용이 많이 드는 제품이기 때문에, 종래 기술에 따르면, 롤 스케일 등이 형성된 후에도 완전히 교체되지는 않고 다만 롤의 표면을 처리함으로써 분리해내지 않고 재연마하여 쓰고 있다. 재연마 후에 롤은 다시 그 표면에 소정의 표면 특성을 갖게 되어서 다시 사용될 수 있다. 예를 들어 연삭(grinding)과 같은 기계적 연마법을 이용한 롤 표면의 처리에 의한 롤의 재연마는 종래 기술로 공지되어 있다. 이와 같은 방법에 있어서는, 미사용 롤 표면이 형성될 수 있도록 하기 위해, 부착된 오염 불순물과 롤 자체의 재료가 롤 표면으로부터 정해진 방식으로 제거된다. 경우에 따라서는, 기계적 연마 처리 후, 롤 표면을 갱신 코팅(renewed coating)하거나 경화 처리하기도 한다.

재연마를 반복해서 하게 되면 기계적 연마 처리로 인하여 롤 직경은 계속적으로 감소하기 때문에, 특정 횟수의 재연마 후에 롤은 마침내 닳아빠지게 되어 재연마를 하더라도 더 이상 사용할 수 없을 정도가 된다. 이렇게 되면, 기하학적 형상이 변하고, 그 뿐만 아니라 롤 재료의 재료층까지 이르게 됨에 따라 불충분한 강도 등으로 인하여 추가의 재연마가 더 이상 적절치 않게 된다.

종래 기술에서 알려진 위와 같은 롤의 재연마 방법은 여러 가지 문제점들을 가지고 있다. 그 하나의 문제점으로, 롤은 재연마를 위해 분해되어야 하고 대신에 새로운 롤이나 재연마된 롤이 교체되어 설치되어야 한다. 중요한 생산 비용과 직결되는 압연기의 가동 정지 시간이 발생한다. 또한, 롤을 그 현장 위치에서 재연마하는 것은 통상적으로는 가능하지 않으므로, 재연마할 롤을 멀리 수송해야만 한다. 끝으로, 기계적 연마 방법을 이용하여 롤을 처리하게 되면 값비싼 롤의 마모가 비교적 급속하게 발생된다. 이와 같은 경우에서 특히 주목해야 할 점은 일례로 열간 압연 스탠드의 작업 롤은 앞에서 언급한 바와 같은 영향으로 인하여 1주일에 수회 재연마해야 한다는 것이다.

더욱이, 알루미늄 재료용의 열간 압연 스탠드에서의 롤의 사용 횟수를 연장하기 위하여 롤의 표면을 장착된 상태에서 바람직하기로는 연속하여 쓸어내는 소제 브러쉬를 제공하는 것이 공지되어 있다. 이러한 방법에 의하면, 롤 표면 상에 롤 코팅이 형성되는 것만큼은 적어도 감소시킬 수 있다. 상기 브러쉬는 강 또는 플라스틱 브러쉬인데, 이러한 브러쉬를 장기간에 걸쳐 사용하게 되면 광택 연마(polishing) 처리에서와 마찬가지로 롤 표면이 변화되고, 이로 인해 압연 원재료를 견고하게 파지하는 롤의 능력이 감소된다.

이상에서 설명한 바와 같은 관련 기술 및 그와 관련된 문제점들로부터 착안된 본 발명의 목적은, 롤의 재연마를 간단하고, 신속하고, 저렴한 비용으로 할 수 있도록 하는, 압연 제품 제조용 롤을 재연마하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 발명의 목적은, 롤 표면을 액체 제트로 처리하고, 상기 액체 제트를 발생시키는 액체의 압력은 약 50 내지 250 MPa, 바람직하기로는 70 내지 150 MPa로 설정하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따라서 해결된다.

놀랍게도, 롤 표면에 축적된 아주 강하게 압축된 입자 및 부착물은 액체 제트에 의해 거의 완전하게 잔류물이 없이 제거될 수 있음을 밝혀냈다. 롤 표면을 액체 제트로 처리하는 것은 특히 유리한데, 그 이유는 이러한 방법에 의해서는 롤의 원래 표면이 거의 변화하지 않고 그에 따라 재연마 중에 일례로 롤 직경의 감소와 같은 일이 발생하지 않기 때문이다. 이와 같은 방법에 의하면, 롤의 실제 표면 은 액체 제트로 처리하는 중에 거의 변화하지 않기 때문에, 재연마 후에도 롤은 그 치수가 정확하게 유지된다. 끝으로, 롤의 표면을 액체 제트로 처리하게 되면 연삭과 같은 기계적 연마 방법으로 롤 표면을 처리하는 것에 비해서 보다 더 상당히 신속한 처리가 수행된다. 한편, 본 발명에 따른 방법은 관련 기술 분야에서 알려진 공지의 기계적 연마 방법과 함께 조합될 수도 있다.

액체 제트를 형성하는 중에 액체 압력은 약 50 내지 250 MPa (10⁶ Pa), 바람직하기로는 70 내지 150 MPa로 설정되기 때문에 롤 상에 있는 잔류물과 오염물의 신뢰성 있는 제거가 보장된다. 이와 같은 압력을 형성시키기 위해 기계적으로 구동되는 피스톤 펌프(플런저 펌프)가 압도적으로 우세하게 사용되는데, 부분적으로는 유압 증강 장치를 추가적으로 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 방법의 양호한 제1 실시예는 롤 표면이 전적으로 재연마용의 액체 제트에 의해서만 처리된다는 점에서 그 특징이 구별된다. 롤 재연마용 액체 제트로 롤 표면을 처리하는 것만으로도 충분히 완전하므로, 특히 브러쉬와 같은 것으로 롤 표면을 추가 처리하는 것은 불필요하다. 특히, 예를 들어 롤 표면의 강도를 증강시키기 위하여 가해진 롤 표면의 코팅은 액체 제트에 의한 처리 중에도 유지되는 것이 통상적이다.

앞에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 방법의 특성들로 해서, 롤이 고정 장착(built-in)된 채로 롤 표면을 액체 제트로 처리하는 경우에는 가동 정지 시간 및 작업 순서와 관련한 방법에 있어서 추가로 최적화된 향상 방안이 제공될 수 있 게 된다. 롤이 고정 장착된 채로 롤 표면을 액체 제트로 앞에서 언급한 바와 같이 고처리율로 재연마하게 되면, 종래의 재연마로 인해 야기되는 압연기의 가동 정지 시간은 상당히 감소된다.

압연 중에 상기 처리를 연속적으로 수행하거나 혹은 간헐적으로 수행하게 되면, 롤의 재연마를 위한 가동 정지 시간은 완전히 피할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예와는 다른 실시예로서, 본 발명에 따르면 압연 정지 중에 재연마 처리를 수행하게 되는 경우도 추가로 유리하게 개발된다. 압연 공정 중에, 압연 정지는 규칙적으로 발생하는데, 이는 시스템적인 것으로서 일례로 새로운 잉곳을 압연 스탠드로 이송하는 경우나 혹은 그와 유사한 경우에 발생된다. 본 발명에 따르면, 이와 같은 압연 정지는 어떠한 추가 사항이 없이 롤의 재연마에 이용될 수 있다.

압연 중에 롤을 쓸어내는 브러쉬인 강 또는 플라스틱 브러쉬를 사용하지 않고 롤을 재연마하는 두 가지 방법이 종래 기술로 공지된 바 있다. 이 방법에서는 롤의 표면이 강 브러쉬에 의해 연마되지 않기 때문에 롤의 사용 수명이 추가로 향상된다.

물을 액체 제트용 액체로서 사용하는 경우, 본 발명에 따른 방법은 환경 적합성, 작업 안전성, 및 이 방법과 관련된 비용의 관점에서 더욱 더 향상된다. 물을 사용하게 되면 아무런 문제없이 폭발 안전성 유지가 보장된다. 또한, 재연마 중에 발생하는 물은 종래의 수처리 방법에 의해 어떠한 추가 사항이 없이도 처리되거나 그리고/또는 물 순환 사이클, 일례로 열간 압연 롤의 유상액 물 순환 사이클(emulsion water cycle) 내에 유지될 수도 있다. 한편, 적용 여하에 따라서는 처리를 위해 사용되는 액체 제트를 생성시키기 위한 액체로서 여타 다른 액체를 사용하는 것도 원칙적으로 가능하다. 사용되는 물의 질은 특정 적용례에 부합될 수 있게 한다. 특별한 적용례에서는, 세척력의 증가 그리고/또는 롤 표면의 형상 변경 방식으로의 처리를 위해 적정량의 입자를 추가하는 것도 생각할 수 있다.

압연 제품 제조용의 롤을 재연마하기 위한 본 발명에 따른 방법을 실시하고 발전시킬 수 있는 여러 가지 가능성이 존재한다. 이와 관련하여서는, 특허청구범위 제1항 이하의 청구항들과, 도면과 관련하여 설명하는 본 발명의 실시예에 대한 설명이 참고가 된다.

도 1은 작업 롤의 롤 표면을 관통하는 단면을 개략적으로 크게 확대하여 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 따른 방법에 의한 재연마 중의 상태를 도시하는 사시도이다.

도 1에 도시된 개략적으로 크게 확대하여 도시한 단면도는 알루미늄 합금용 열간 압연 스탠드의 작업 롤의 윤곽 형상을 도시하고 있다.

도 1에 도시된 단면도에 있어서, 실제 롤 재료(1)는 빗금 선으로 도시되었다. 본 실시예의 경우에서, 롤은 강 롤이다. 다른 적용례에 있어서는, 일례로 주철로 제조된 롤을 사용할 수도 있다. 롤 표면은 도시된 크기 비율의 윤곽으로 되 어 있으며 다수의 돌출부(2)와 오목부(3)를 갖는다. 롤 재료(1)에 제공된 이들 돌출부(2)와 오목부(3)를 일컬어서 일반적으로 조도라고 하는데, 여러 가지 것들 중에서도 조도는 압연 원재료가 롤에 의해 잘 파지될 수 있도록 하며 이미 주지된 바와 같이 도시된 작업 롤을 사용하는 중에 압연 원재료에 소정의 표면 형상이 생기게 한다. 이는 돌출부(2) 및 오목부(3)와 압연되는 알루미늄 스트립 사이에서 발생하는 마찰에 의해 강제 이송됨으로써 보장된다.

도 1에는 또한 크롬 도금부(4)가 롤 표면에 형성되어 있는 것도 도시되어 있다. 이와 같은 전체 표면에 형성된 크롬 도금부(4)는 롤 표면의 강도를 증강시키고 그에 따라 돌출부(2)의 내구성을 증강시키는 데 이용된다.

도 1에 도시된 롤 표면은 이미 상당한 범위까지 사용된 롤에 속한다. 이와 같은 사용 중에, 높은 압연 압력에 의해 압축되어 부착물(5)이 되는 알루미늄 산화물 입자 및 알루미늄 입자들은 알루미늄 스트립의 열간 압연 중에 오목부(3) 내에 축적된다. 명백히 알 수 있는 바와 같이, 도 1에 도시된 부착물(5)은 이미 오목부(3)의 일부를 이미 덮고 있고, 이에 따라 롤 표면과 압연 원재료 간의 결합이 감소된다. 이와 같은 방식으로, 롤과 롤간의 미끌림, 부착물(5)이 탈락되어 압연 원재료의 표면에 남아 있게 되는 점, 그리고 여러 지점에서의 부착물(5)의 축적이 증가하여 압연 원재료의 표면에 자국을 남기게 되는 점 등과 같은 영향들이 증가하면서 발생한다.

도 1에 도시된 롤 표면을 재연마하여야만 흠이 없는 연속 압연 원재료를 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의하면, 재연마는 도 2에 도시된 바와 같이 액체 제트로 롤 표면을 처리함으로써 실행된다. 알루미늄용 열간 압연 스탠드의 작업 롤에 있어서는 물이 액체 제트용의 액체로서 사용되는 것이 바람직한데, 그 이유는 열간 압연 자체의 공정 중에는 물/오일 유상액이 사용되므로 물은 그 공정에 이물질을 제공하지 않기 때문이다.

도 2에 도시된 롤(6)은 일정한 사용 기간 후에 도 1에 도시된 부착물(5), 즉 재연마 중에 제거되어야 하는 부착물에 의해 형성된 롤 스케일(7)을 나타내고 있다.

본 발명에 따른 방법에 의하면, 롤 표면(8)의 처리는 제트 랜스(jet lance)(10)를 빠져 나오는 액체 제트(9)에 의해 실행된다. 액체 제트(9)에 의해 이미 처리된 표면 영역(11)에는 롤 스케일이 제거되었다.

도 2에 도시된 본 발명에 따른 재연마는 롤(6)이 고정 장착되어 있는 상태에서나 분리되어 있는 상태 모두에서 실행될 수 있다. 또한, 제트 랜스(10)는 수동 또는 자동으로 조절될 수 있다. 필요하다면, 롤(6)을 재연마하는 중에 제트 랜스(10)를 롤 표면(8) 위에서 정해진 방식으로 자동 안내하는 장치를 압연 스탠드 내측에 설치하여서 롤 스케일을 제거하는 것도 물론 가능하다. 이것은 압연 과정 중에도 가능하다.

알루미늄 합금용 열간 압연 스탠드의 작업 롤을 본 발명에 따라 재연마하는 데 있어서는 다음과 같은 점들이 관찰되었다. 종래에 알려진 방법을 이용한 연삭에 의해서 재연마된 롤의 조도는 앞에서 설명한 바와 같은 바람직하지 않은 미끌림 등과 같은 영향이 발생하기 전인 약 55%까지 사용하는 과정에서 감소하였다. 본 발명에 따라서 액체 제트로 롤 표면을 처리한 결과, 조도는 최초 조도치의 약 95%까지 증가하게 되었다. 따라서 재연마 롤을 결함 없이 추가로 더 사용하는 것이 보장된다.

입자를 첨가하지 않은 약 200 MPa의 압력을 갖는 물 제트가 상기한 바와 같은 재연마 중에 처리용으로 사용된다.

이상에서 설명한 실시예, 즉 알루미늄의 열간 압연용 작업 롤을 예로 든 실시예에서, 본 발명에 따른 방법에 의한 다수 회 재연마 후에 롤 표면을 근본적으로 재연마하기 위한 목적을 가지고서, 롤을 종래의 방법, 즉 연삭 및 후속하는 크롬 도금과 같은 기계적 연마 방법으로 재연마할 수도 있다. 이와 같은 종래의 재연마는 본 발명에 따른 재연마가 다수 회 시행된 앞에서 설명한 바와 같은 실시예에서 필수적일 것이다.

Claims (16)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 압연 제품을 제조하기 위한 알루미늄 재료용 열간 압연 스탠드의 롤을 재연마하는 방법으로서, 롤 표면을 처리함으로써 사용 중이나 후에 롤을 재연마하는 방법에 있어서,

   롤 표면을 액체 제트로 처리하고,

   액체 제트를 발생시키는 액체의 압력은 50 내지 250 MPa로 설정하는 것을 특징으로 하는 롤을 재연마하는 방법.
9. 제8항에 있어서,

   액체 제트를 발생시키는 액체의 압력을 70 내지 150 MPa로 설정하는 것을 특징으로 하는 롤을 재연마하는 방법.
10. 제8항에 있어서, 롤 표면을 재연마용의 액체 제트로만 처리하는 것을 특징으로 하는 롤을 재연마하는 방법.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 롤이 고정 장착된 상태에서 롤 표면을 액체 제트로 처리하는 것을 특징으로 하는 롤을 재연마하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 처리가 압연 중에 연속해서 또는 간헐적으로 실행되는 것을 특징으로 하는 롤을 재연마하는 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 처리가 압연 정지 중에 실행되는 것을 특징으로 하는 롤을 재연마하는 방법.
14. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 제트로서 물이 사용되는 것을 특징으로 하는 롤을 재연마하는 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 액체 제트로서 물이 사용되는 것을 특징으로 하는 롤을 재연마하는 방법.
16. 제13항에 있어서, 상기 액체 제트로서 물이 사용되는 것을 특징으로 하는 롤을 재연마하는 방법.

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