KR101010701B1 - 열연(후판) 장치의 롤러테이블용 대형 롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열연(후판) 장치의 롤러테이블용 대형 롤러에 관한 것으로서, 특히 원통형의 롤러바디를 구비하고, 상기 롤러바디의 양측에 중심축을 결합한 것을 포함하되, 상기 롤러바디를 주강품 방탄재질을 모디파이(Modify)하여 조성한 합금강으로서 롤수직 주조법으로 제조하고, 그 롤러바디 표면에 열충격을 흡수하는 열충격 완충부를 격자형 또는 벌집모양으로 형성하며, 또 롤러바디의 내주면상에 다수의 열교환핀을 돌출 형성하므로서, 롤러바디의 소재를 전차 또는 장갑차에 주로 사용되는 주강품 방탄재질을 적용함에 따라 롤러의 고인성, 고강도, 내충격성이 향상되고, 롤러 표면에 격자형 또는 벌집모양의 경화층과 경계홈으로 이루어진 열충격 완충부를 형성함에 따라 고온의 환경 및 급격한 열변화 환경에서 작동하는 롤러에 가해지는 열충격을 효과적으로 흡수하여 롤러 표면에 발생하는 균열을 최소화하며, 롤러바디의 내주면상에 돌출 형성된 다수의 열교환핀에 의해 냉각효율을 극대화하여 롤러의 표면온도를 낮추어 주어서 재질강도가 유지되도록 함은 물론 열교환핀 형성에 의해 롤러의 단면계수를 극대화시켜 고하중 고충격을 잘 견딜 수 있도록 하였고, 열연 장치용 대형 롤러의 소재 두께를 종래에 비해 얇게하면서도 강도상에 문제가 발생하지 않도록 일반재질(약 50Kg/mm² 급)에서 방탄재질을 모디파이하여 100Kg/mm² 급 이상으로 하였으며, 또한 제품의 중량을 현저히 감소시켜 제품의 생산단가를 낮춰줄 수 있으며, 롤러의 무게가 감소함에 따라 롤러를 정역구동시키는 모터에 가해지는 부하가 줄어들게되어 작동에 소비되는 전력량을 줄여줄 수 있으면서 롤러의 작동이 원활해져 롤러의 정회전 및 역회전이 신속하게 이루어져 열연장치의 제품 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 열연(후판) 장치의 롤러테이블용 대형 롤러에 관한 것이다.

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Description

열연(후판) 장치의 롤러테이블용 대형 롤러{Large size roller}

본 발명은 열연 장치의 롤러테이블용 대형 롤러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤러바디를 주강품 방탄재질을 모디파이(Modify)하여 조성한 합금강으로서 롤수직 주조법으로 제조하고, 그 롤러바디 표면에 열충격을 흡수하는 열충격 완충부를 격자형 또는 벌집모양으로 형성하며, 롤러바디의 내주면상에 다수의 열교환핀을 돌출 형성한 열연 장치의 롤러테이블용 대형 롤러에 관한 것이다.

도 1 은 대형 롤러가 적용되고 있는 열연(후판)장치를 도시한 것으로서,

열연(후판)장치는 상측 압연롤러부(1)와 하측 압연롤러부(2)가 소정의 간격으로 상하방향으로 설치되고, 상기 상측 압력롤러부(1)를 열연소재(5)의 가공 두께에 따라 상하로 높이가 조절되도록 설치되며, 상기 압연롤러부(1)(2)의 양측으로는 다수의 롤러(4)로 이루어진 롤러테이블(3)이 설치된다.

상기 롤러테이블(3)을 구성하는 각각의 각각의 롤러(4)는 미도시된 구동모터와 연결되어 구동모터의 정역구동에 의해 정역회전하면서 압연롤러부(1)(2)를 통과하는 열연(후판)소재(5)를 좌우로 이송시키게 된다.

상기 롤러테이블(3)을 구성하는 롤러(4)는 압력롤러부(1)(2)를 통과하는 고온(약 1200℃)의 열연소재(5)와 직접적으로 접촉하고, 또한 고하중의 열연소재(5)를 받치면서 좌우로 이송시켜야만 하므로 롤러(4)에 고하중 열충격이 가해지게 되므로 롤러(4)는 내열성 및 내구성이 매우 높아야 한다.

도 2 는 종래 롤러(4)의 제조과정을 도시한 것으로서,

도 2 (a)와 같이 약 100T 두께이면서 SM(15~30) 또는 SS41급 금속압연재로 이루어진 후판(10)을 구비하고, 상기 후판(10)을 도 2 (b)와 같이 밴딩한 후 그 밴딩된 후판(10)의 양측 끝단부(11)를 용접처리하여 원통형의 롤러바디(15)를 형성한다.

그리고, 상기 롤러바디(15)의 표면을 표면경화 용접봉으로 용접하거나 표면용사처리하여 롤러바디(15)의 표면에 약 1~6mm 두께의 내마모성이 강한 경화층(12)이 형성되도록 하고, 롤러바디(15)의 양측 내주면상에 형성된 단턱부(13)에 중심축(14)을 끼워 용접 결합하여 롤러(4)를 제조하는 것이다.

이와같이 구성되는 종래 롤러(4)는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

첫째, 종래 롤러(4)는 경화층(12) 형성을 위해 롤러바디(15)의 표면을 표면경화 용접봉으로 용접하거나 표면 용사처리하는 것이기 때문에 도 7 에 예시된 바와 같이 경화층이 얇고 경화층(12)과 롤러바디(15) 모재와의 경계부위에 경화도가 급격히 감소하게되어 지속적으로 고하중 열충격이 경화층(12)에 가해지게되면 경화층(12)의 높은 경도가 연화되어 쉽게 마모되는 문제점이 발생하는 것이다.

둘째, 첫째의 이유로 종래 롤러의 롤러바디 표면에 형성된 경화층(12)이 고 하중 열충격에 의해 경화층(12) 표면이 거북이 등껍질처럼 무질서하게 갈라지면서 잔크랙이 발생하게되어 경화층이 떨어지는 현상이 나타나며 롤러의 수명이 현저히 단축되는 문제점이 발생하고 있었다.

셋째, 종래 대형 롤러는 두께 80~100T의 후판을 밴딩하여 제조하는 것이기 때문에 무게가 매우 무겁게되고, 이로인해 롤러(4)를 구동시키는 구동모터에 가벼운 롤러에 비하여 과부하가 걸리게되어 전력소비가 많아지게되고, 또한 열연소재(5)를 정방향, 역방향으로 신속하게 이송시켜야만 원하는 두께의 열연강판을 생산할 수 있는 것인데 반해, 종래 롤러는 그 무게가 무겁기 때문에 가벼운 롤러에 비하여 구동모터로서 신속하게 롤러(4)를 정,역회전시킬 수 없어서 제품의 생산성이 하락하는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 롤러바디를 주강품 방탄재질을 모디파이(Modify)하여 조성한 합금강으로서 롤수직 주조법으로 제조하고, 그 롤러바디 표면에 열충격을 흡수하는 열충격 완충부를 격자형 또는 벌집모양으로 형성하며, 롤러바디의 내주면상에 다수의 열교환핀을 돌출 형성한 열연 장치의 롤러테이블용 대형 롤러를 제공함을 목적으로 한다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은

원통형의 롤러바디를 구비하고, 상기 롤러바디의 양측에 중심축을 결합한 것을 포함하는 열연 장치용 대형 롤러에 있어서,

상기 롤러바디를 주조법으로 제조하고, 그 표면에 열충격을 흡수하는 열충격 완충부를 형성하며, 로러바디의 내주면상에 다수의 열교환핀을 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 롤러바디의 소재를 전차 또는 장갑차에 주로 사용되는 주강품 방탄재질을 모디파이하여 적용함에 따라 롤러의 고인성, 고강도, 내충격성 및 내열성이 향상되고, 롤러 표면에 격자형 또는 벌집모양의 경화층과 경계홈으로 이루어진 열충격 완충부를 형성함에 따라 고온의 환경 및 급격한 열변화 환경에서 작 동하는 롤러에 가해지는 열충격을 효과적으로 흡수하여 롤러 표면에 발생하는 균열을 최소화하며, 롤러바디의 내주면상에 돌출 형성된 다수의 열교환핀에 의해 냉각효율을 극대화하여 롤러의 표면온도를 낮추어 주어서 재질강도가 유지되도록 함은 물론 열교환핀 형성에 의해 롤러의 단면계수를 극대화시켜 고하중 고충격을 잘 견딜 수 있도록 하였고, 열연 장치용 대형 롤러의 소재 두께를 종래에 비해 얇게하면서도 강도상에 문제가 발생하지 않도록 하고, 또한 제품의 중량을 현저히 감소시켜 제품의 생산단가를 낮춰줄 수 있으며, 롤러의 무게가 감소함에 따라 롤러를 정역구동시키는 모터에 가해지는 부하가 줄어들게되어 작동에 소비되는 전력량을 줄여줄 수 있으면서 롤러의 작동이 원활해져 롤러의 정회전 및 역회전이 신속하게 이루어져 열연장치의 제품 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 열연 장치의 롤러테이블용 대형 롤러를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

이하, 첨부된 도면 도 3 내지 도 8 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 설명에 있어서 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일부호 표기하여 중복설명을 피하기로 한다.

열연장치에 사용되는 대형 롤러(4)는 원통형의 롤러바디(20)를 구비하고, 상기 롤러바디(20)의 양측에 중심축(26)을 결합하여 이루어지며, 상기 중심축(26)의 외주연에는 복수개의 방열홀(26a)을 형성한다.

본 발명에서는 상기 롤러바디(20)를 전차용 장갑 주강품 방탄 재질을 모디파이하여 대형 롤러(4)에 맞는 고인성, 고강도, 내충격성을 갖는 합금강으로 주조법에 의해 제조하고, 롤러바디(20)의 표면에 열충격을 흡수하는 열충격 완충부(21)를 형성한다.

상기 롤러바디(20)를 구성하는 합금강의 주성분은 철(Fe)이며, 카본(C) 0.3~0.9 중량%, 규소(Si) 0.3~0.6 중량%, 망간(Mn) 0.6~1.5 중량%, 인(P) 0.05 중량%, 유황(S) 0.05중량%, 크롬(Cr) 1.0~4.0 중량%, 몰리브덴(Mo) 0.2~1.5 중량%, 바나듐(V) 0.2~1.5중량% 와 기타 미량원소를 함유한다.

상기 제공되는 합금강을 이용하여 원통형의 롤러바디(20)를 롤수직 주조법으로 제조하면, 종래와 같이 용접 연결부가 존재하지 않게되어 전체적인 롤러바디(20)의 내구성이 향상되고, 종래에 비해 고인성, 고강도, 내충격성, 내열성이 높은 합금강으로 롤러바디(20)를 제조하므로, 예를들면 종래의 약 100T 두께에 비해 롤러바디(20)의 두께를 약 60T의 두께로, 즉 중량을 1/3로 줄여줄 수 있게 된다.

롤러바디(20)의 두께가 줄어지면 전체적인 롤러(4)의 무게가 감소하게되어 롤러(4)를 구동시키는 구동모터에 가해지는 부하가 줄어들게 됨은 물론 롤러(4)를 신속하게 정역회전 구동시킬 수 있게되어 제품의 생산성을 향상시킬 수 있게된다.

한편, 상기 열충격 완충부(21)는 롤러바디(20)의 표면을 다수의 공간으로 구획하고, 그 구획된 표면을 저주파 열처리하여 경도를 강화시킨 약 10mm 이상 두께의 경화층(22)을 형성하고, 상기 경화층(22)의 주변에 크랙의 연속적인 발생을 억 제하도록 요입 형성한 경계홈(23)으로 구성하여 롤러바디(20)의 표면에 가해지는 열충격을 열충격 완충부(21)가 흡수하도록 한다.

상기 경화층(22)들은 도 3 과 같이 격자형으로 형성하거나 아니면 도 8 과 같이 벌집모양으로 형성하며, 사각형 모양의 격자형으로 경화층(22)을 형성할 때에도 격자가 일직선상에 존재하지 않고 도 3 과 같이 이웃하는 격자의 위치가 어긋나도록 하여 임의의 위치의 경화층(22)에 크랙이 발생하더라도 그 크랙이 이웃하는 경화층(22)으로 전이되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

각각의 경화층(22) 사이에 존재하는 경계홈(23)에 의해서도 임의의 경화층(22)에 발생된 크랙이 이웃하는 경화층(22)으로 번지지 않게된다.

본 발명에서는 상기 경화층(22)을 저주파 열처리하여 형성하는데, 저주파 열처리에 의해서 경화층(22)을 형성하게 되면, 도 7 과 같이 경화층(22)이 갖는 높은 경화도가 경화층(22)과 롤러바디(20)의 경계부분 사이에서도 급격하게 하락하지 않고 일정깊이의 롤러바디(20)에 이르도록 경화도가 서서히 감소하게 되므로 롤러바디(20)의 전체적인 내구성이 향상된다.

그리고, 본 발명에서는 상기 롤러바디(20)의 내주면상에 다수의 열교환핀(24)을 내향 돌출 형성시키되, 상기 열교환핀(24)을 도 6 에 도시된 바와같이 유선형으로 휘어지도록 형성한다.

도 6 은 롤러바디(20)를 펼쳐놓은 상태를 예상하여 평면적으로 열교환핀(24)을 도시한 것으로, 다수의 열교환핀(24)들이 유선형으로 휘어져 있다.

상기 롤러바디(20)의 내주면상에 다수의 열교환핀(24)을 돌출시키게 되면, 고온환경에서 작동하는 롤러바디(20)에 전이된 높은 온도가 열교환핀(24)에 의해 방열되므로 롤러바디(20)에 가해진 높은 온도를 냉각시키는 효과를 갖게되고, 롤러바디(20)의 온도가 효율적으로 냉각되므로 롤러바디(20)의 재질 강도를 유지하게되어 경화층(22)이 연화되는 것을 억제하게 된다.

또한, 상기 롤러바디(20)가 회전할때 유선형으로 휘어진 다수의 열교환핀(24)이 마치 팬과 같은 역할을 수행하게되어 롤러바디(20) 내부의 공기를 방열홀(26a)을 통해 외측으로 밀어내게 되므로 냉각효율을 더욱 높여줄 수 있게된다.

또한, 상기 롤러바디(20)의 내주면상에 다수의 열교환핀(24)을 돌출 형성하게되면, 열교환핀(24)에 의해 롤러바디(20)의 전체적인 단면계수가 증가하게되어 롤러바디(20)에 가해지는 고하중, 고충격에 대해서 내구성을 갖게된다.

상기 설명과 같이 제공되는 본 발명은 롤러바디(20)의 두께가 종래에 비해 현저히 얇아지게 되어 전체적인 대형 롤러(4)의 무게를 줄여줄 수 있게 되고, 롤러 테이블(3)을 구성하는 롤러(4)의 무게를 줄여주게 되면 롤러(4)를 구동시키는 모터에 가해지는 부하를 감소시키면서 소비전력을 감소시키며, 중량감소로 인해 롤러(4)가 신속하게 정,역 회전할 수 있게 되어 압연롤러부(1)(2)를 통과한 열연소재(5)를 신속하게 좌우로 공급하여 원하는 두께로 가공할 수 있게된다.

또한 본 발명의 롤러바디(20)는 표면에 형성되어 있는 경화층(22)이 격자형 또는 벌집모양으로 형성되어 있기 때문에 크랙이 연속적으로 발생하지 않게되어 롤러(4)의 수명을 연장시켜 줄 수 있으며, 롤러(4)에 가해지는 고하중 열충격에 대해 서도 내구성을 갖게되어 제품의 수명을 현저히 연장시킬 수 있게되는 것이다.

도 1 은 종래 열연장치를 보인 도면.

도 2 는 종래 롤러의 제조과정을 보인 도면.

도 3 은 본 발명의 롤러에 적용된 롤러바디를 보인 사시도.

도 4 는 본 발명의 롤러를 보인 정단면도.

도 5 는 본 발명의 롤러를 보인 측단면도.

도 6 은 본 발명에 적용된 열교환핀을 롤러바디가 펴진것을 가정하여 보인 도면.

도 7 은 본 발명의 롤러에서 경화층과 모재 사이의 경화도 변화를 보인 그래프.

도 8 은 본 발명의 롤러 표면에 벌집모양의 열충격 완충부를 형성한 실시예를 보인 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20: 롤러바디, 21: 열충격 완충부,

22: 경화층, 23: 경계홈,

24: 열교환핀, 25: 단턱부,

26: 중심축, 26a: 방열홀,

Claims (9)

1. 원통형의 롤러바디(20)를 구비하고, 상기 롤러바디(20)의 양측에 중심축(26)을 결합한 것을 포함하는 열연(후판) 장치의 롤러테이블용 대형 롤러에 있어서,

   상기 롤러바디(20)를 주조법으로 제조하고, 상기 롤러바디(20)의 표면에 열충격을 흡수하는 열충격 완충부(21)를 형성하되,

   상기 롤러바디(20)는 전체 중량 100 중량%를 기준으로 할 때 카본(C) 0.3~0.9 중량%, 규소(Si) 0.3~0.6 중량%, 망간(Mn) 0.6~1.5 중량%, 인(P) 0.05 중량%, 유황(S) 0.05중량%, 크롬(Cr) 1.0~4.0 중량%, 몰리브덴(Mo) 0.2~1.5 중량%, 바나듐(V) 0.2~1.5중량%를 함유하며, 나머지 성분이 철(Fe)로 이루어지며,

   사각형 또는 벌집모양(육각형)을 포함하는 다각형으로 형성된 열충격 완충부(21)를 상기 롤러바디(20)의 표면에 형성하되,

   상기 열충격 완충부(21)는 롤러바디(20)의 표면을 다수의 공간으로 구획하고, 상기 구획된 롤러바디(20)의 표면을 저주파 열처리하여 경도를 강화시킨 경화층(22)과, 상기 경화층(22)의 주변에 크랙의 연속적인 발생을 억제하도록 요입 형성한 경계홈(23)으로 구성하며,

   상기 롤러바디(20)의 내주면상에 유선형으로 휘어지게 다수의 열교환핀(24)을 내향 돌출 형성하고, 중심축(26)의 외주연에는 열교환용 방열홀(26a)을 형성것을 특징으로 하는 열연(후연) 장치의 롤러테이블용 대형 롤러.
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