KR101077175B1 - 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온의 강판을 균일 냉각시키고 강판의 사행을 방지할 수 있도록 개선된 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은 일측면에서 타측면으로 냉각수가 공급되는 냉각수 공급라인과, 상기 냉각롤의 타측면에서 일측면의 방향으로 냉각수가 공급되는 냉각수 리턴라인이 형성되어 냉각수 공급라인과 냉각수 리턴라인을 따라 양방향으로 흐르는 냉각수에 의해 고온의 강판을 균일 냉각시키는 구조를 갖는 양방향의 냉각구조를 갖는 냉각롤을 제공한다. 따라서 냉각롤의 냉각수 유입측과 배출측의 냉각수 온도 편차로 인해 발생되는 강판 불균일 냉각과 강판의 사행을 방지하게 된다.

소둔로, 냉각롤(Cooling Roll), 롤쉘(Roll Shell), 냉각수, 롤샤프트(Roll Shaft)

Description

양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤{Cooling Roll With Two-way Cooling Structure}

본 발명은 롤쉘 내부로 흐르는 냉각수에 의해 고온의 강판을 냉각시키는 냉각롤에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수가 양방향으로 흐를 수 있도록 냉각수 공급라인과 냉각수 리턴라인을 교대로 형성시키는 것에 의해 고온의 강판을 균일 냉각시키도록 개선된 양방향의 냉각구조를 갖는 냉각롤에 관한 것이다.

일반적으로 냉연 소둔로 공정이나 전기강판의 소둔로 공정에서는 냉연 강판이나 전기강판을 복사열을 이용, 열처리하여 적절한 온도 범위로 가열 및 냉각시킴으로서 압연 조직을 재결정, 성장시켜 요구되는 재질의 강판을 제조하고 있다. 이와 같은 냉연 소둔로 공정이나 전기강판의 소둔로 공정에 있어서 고온의 강판을 냉각시키는 과정은 냉각롤의 롤쉘 내부로 냉각수를 통입시키면서 냉각롤을 강판의 표면에 접촉시키는 방식에 의해 이루어지고 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 냉각롤에 의한 냉각방식은 냉각롤의 일측면에서 타측면을 향하는 일방향으로 냉각수가 흐르는 구조로 이루어져 있다. 종래의 냉각롤에 의한 강판 냉각과정을 설명하면, 냉각롤이 강판과 접촉된 상태에서 베어링(4)과 로터리조인트(5)의 동력전달에 따라 회전하게 되면, 차가운 냉각수가 롤샤프트(1)를 따라 냉각롤의 일측면으로 공급되어 배관(3)을 통해 롤쉘(2) 내부로 유입되어지고, 유입된 냉각수는 롤쉘(2) 내부를 따라 일방향으로 흐르면서 냉각롤과 접촉되고 있는 고온의 강판을 냉각시킨후 배관(3)을 통해 냉각롤의 타측면으로 배출되게 되는 것이며, 이때 냉각롤 내부로 통입된 냉각수의 온도에 따라 냉각효율이 좌우되게 된다.

이와 같은 종래의 냉각구조는 냉각수가 고온의 강판의 열기를 흡수함에 따라 냉각롤 롤쉘(2) 내부로 흐르면서 그 온도가 상승되며, 이로 인해 냉각수의 유입측 냉각수의 온도는 낮으나 냉각수 배출측의 냉각수 온도는 유입측 냉각수의 온도보다 높아지게 되어 냉각롤의 좌,우의 온도편차가 발생하게 된다. 이러한 온도 편차 현상은 강판의 길이방향 좌,우의 냉각에 편차를 일으키므로 강판 전체의 균일한 냉각이 어려워지며, 이에 따라 강판의 표면온도를 폭방향에 걸쳐 균일하게 냉각시키지 못하게 되어 강판 표면 품질이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 냉각롤의 길이방향으로 온도가 균일하지 않음에 따라 열변형 편차, 즉 롤쉘(Roll Shell)의 좌,우측 팽창도가 상이해짐에 따라 냉각롤이 원추형상으로 변화되는 코니컬(Conical) 현상이 발생되고 있으며, 이로 인해 강판의 사행이 발생하는 문제가 발생되고 있다. 이와 같은 강판의 사행주행은 전체공정의 중단으로 이어질 수 있어, 제품 생산 효율성을 떨어뜨리고, 이로 인해 제품 단가가 상승되는 문제 또한 발생되고 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 제반 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 고온의 강판을 냉각시킴에 있어 냉각수 유입측과 냉각수 배출측의 온도차로 인한 강판의 불균일 냉각과, 롤쉘의 열변형에 따른 코니컬 현상으로 인한 강판의 사행을 방지할 수 있도록 개선된 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤은 롤쉘 내부로 흐르는 냉각수에 의해 고온의 강판을 냉각시키도록 이루어진 냉각롤에 있어서, 상기 냉각롤은 일측면에서 타측면으로 냉각수가 공급되는 냉각수 공급라인과, 상기 냉각롤의 타측면에서 일측면의 방향으로 냉각수가 공급되는 냉각수 리턴라인이 형성된 구조로 이루어지며, 상기 냉각수 공급라인과 냉각수 리턴라인을 따라 양방향으로 흐르는 냉각수에 의해 고온의 강판을 균일 냉각시키도록 된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 냉각롤은 냉각수 유입구와 배출구가 교대로 형성되고 상기 롤쉘은 격막에 의해 원주방향을 따라 분리된 구조로 이루어져, 상기 냉각수 공급라인과 냉각수 리턴라인은 원주방향을 따라 교대로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 냉각수 공급라인은 상기 냉각롤의 일측 및 타측 롤샤프트의 중심부에 설치되는 냉각수 공급배관과, 상기 냉각수 공급배관과 방사상으로 연결 설치 되어 상기 롤쉘 내부로 냉각수를 공급하는 공급측 연결배관으로 구성되고, 상기 냉각수 리턴라인은 상기 냉각롤의 일측 및 타측 롤샤프트에 설치된 냉각수 공급배관을 감싸도록 설치되는 냉각수 리턴배관과, 상기 냉각수 리턴배관과 방사상으로 연결 설치되어 상기 롤쉘 내부로 냉각수를 공급하는 리턴측 연결배관으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각롤의 냉각수 유입구에는 그물형태의 메쉬망이 설치되어 냉각수의 흐름을 균일한 층류로 전환시키도록 이루어진다.

본 발명의 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤에 의하면, 냉각수 공급라인과 냉각수 리턴라인이 냉각롤의 원주방향을 따라 교대로 형성된 구조로 이루어지므로 냉각롤의 냉각수 유입측과 배출측의 냉각수 온도의 평균적인 편차를 줄여 강판을 폭방향으로 균일하게 냉각시킬 수 있으며, 냉각롤 표면 온도 편차로 인해 발생되는 코니컬 현상을 방지하여 강판의 사행을 예방할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤의 사시도, 도 4의 (a)는 본 발명에 따른 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤의 정면도, (b)는 종단면도, 도 5의 (a)는 도 3의 A-A' 단면도, (b)는 도 3의 B-B' 단면도, (c)는 도 3의 C-C' 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 냉각롤(100)은 일측면에서 타측면으로 냉각수가 공급되는 냉각수 공급라인(40)과, 냉각롤(100)의 타측면에서 일측면으로 냉각수가 공급되는 냉각수 리턴라인(50)이 형성되어 냉각수 공급라인(40)과 냉각수 리턴라인(50)을 따라 양방향으로 흐르는 냉각수에 의해 고온의 강판을 균일하게 냉각시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

상기 냉각수 공급라인(40)은 냉각수 공급배관(42)과, 공급측 연결배관(41a,41b,41c,41d)으로 이루어지며, 상기 냉각수 리턴라인(50)은 냉각수 리턴배관(52)과, 리턴측 연결배관(51a,51b,51c,51d)으로 이루어진다.

상기 냉각수 공급배관(42)은 냉각롤(100)의 일측 및 타측 롤샤프트(10)의 중심부에 상기 롤샤프트(10)와 동축을 이루도록 설치되며, 상기 공급측 연결배관(41a,41b,41c,41d)은 상기 냉각수 공급배관(42)과 방사상으로 연결 설치되어 롤쉘(20) 내부로 냉각수를 공급하게 된다.

상기 냉각수 리턴배관(52)은 냉각롤(100)의 일측 및 타측 롤샤프트(10) 내에서 상기 냉각수 공급배관(42)을 감싸도록 설치되며, 상기 리턴측 연결배관(51a,51b,51c,51d)은 상기 냉각수 리턴배관(52)과 방사상으로 연결 설치되어 롤쉘(20) 내부로 냉각수를 공급하게 된다.

냉각수의 온도를 저온으로 유지시키기 위해 상기 냉각수 리턴배관(52)의 외부에는 외부쉘(60)이 형성되며, 냉각수 공급배관(42)의 냉각수와 냉각수 리턴배관(52)의 냉각수의 열교환으로 인한 냉각 효율 저하를 방지하기 위해 상기 냉각수 공급배관(42)과 냉각수 리턴배관(52)의 접촉면에는 내부쉘(70)을 형성함이 바람직 하다.

상기 냉각롤(100)은 냉각수 유입구(13)와 배출구(14)가 교대로 형성되고 냉각롤(100)의 롤쉘(20)은 격막(80)에 의해 원주방향을 따라 분리된 구조를 갖는다. 또한 상기 공급측 연결배관(41a,41b,41c,41d)과 리턴측 연결배관(51a,51b,51c,51d)은 냉각롤(100)의 원주방향을 따라 교대로 형성된다.

상기 공급측 연결배관(41a,41b,41c,41d)과 리턴측 연결배관(51a,51b,51c,51d)은 일예로 각각 네 개씩 형성되어 냉각롤(100)의 원주방향을 4등분하도록 90도의 각을 이루면서 상기 냉각수 공급배관(42)과 냉각수 리턴배관(52)에 방사상으로 연결 설치될 수 있다. 이러한 경우, 상기 냉각롤(100)의 롤쉘(20)은 총 8개의 격막(80)에 의해 8등분되어 분리시키고, 상기 공급측 연결배관(41a,41b,41c,41d)은 인접하는 리턴측 연결배관(51a,51b,51c,51d)과 각각 45도의 각을 이루도록 교대로 형성함이 바람직하다. 이에 따라 냉각롤(100)의 롤쉘(20) 측면으로 8등분을 이루면서 냉각수 유입구(13)와 배출구(14)가 교대로 형성되므로 강판 폭방향으로의 온도 편차를 줄일 수 있게 된다.

도 6의 (a)는 도 3의 D-D' 단면도, (b)는 본 발명에 따른 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤의 냉각수 유입구를 나타낸 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 냉각롤(100)의 냉각수 유입구(13)에는 그물형태의 메쉬망(12)이 설치되어 있어 냉각수의 흐름을 균일한 층류로 전환시킬 수 있게 된다. 이때, 상기 냉각수 유입구(13) 측면에는 체결홀(20a)이 형성되며, 볼트(11c)를 배관연결커버(11)에 형성된 홀(11b)에 삽입하여 체결홀(20a)에 체결함으로서 배관연결커버(11)를 냉각수 유입구(13)에 결합시킨다. 배관연결커버(11)에 형성된 연결파이프(11a)는 공급측 연결배관 또는 리턴측 연결배관의 단부와 연결되게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤이 설치된 정면도, 도 8은 본 발명에 따른 냉각롤을 구성하는 롤샤프트와 로터리 조인트의 연결상태를 나타낸 부분단면도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각롤은 롤샤프트(10)를 로터리 조인트(90)에 연결하여 회전시키는 구조로 이루어지며, 이때, 상기 로터리 조인트에는 냉각수 공급배관(42)을 통해 냉각수를 냉각롤에 공급하거나 냉각롤을 통과한 냉각수를 배출시키는 배관과, 냉각수 리턴배관(52)을 통해 냉각수를 냉각롤에 공급하거나 냉각롤을 통과한 냉각수를 배출시키는 배관이 각각 형성된다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 냉각롤의 작용에 대하여 설명하면, 냉연이나 전기강판의 소둔로 작업중에 고온의 강판을 냉각시키기 위해 냉각롤(100)을 회전시키면서 강판을 접촉시키는데, 냉각롤(100)의 일측면에서 타측면으로는 냉각수 공급라인(40)을 따라 저온의 냉각수가 공급되고, 냉각롤(100)의 타측면에서 일측면으로는 냉각수 리턴라인(50)을 따라 저온의 냉각수가 공급된다.

즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 냉각수 공급배관(42)을 통해 냉각롤(100)의 일측면으로 저온의 냉각수가 공급되며, 공급된 냉각수는 냉각수 공급배관(42)의 말단부에 방사상으로 연결된 공급측 연결배관(41a,41b,41c,41d)을 거쳐 냉각수 유입구(13)를 통해 냉각롤(100)의 롤쉘(20) 내부로 유입되어진다. 이때, 냉각수는 메쉬 망(12)에 의해 균일한 층류의 형태로 전환되어 냉각롤(100)의 타측면을 향하는 방향(A)으로 흐르면서 강판을 냉각시키며, 롤쉘(20) 내부에서 냉각수 배출구(14)를 통해 유출되어진 냉각수는 다시 공급측 연결배관(41a,41b,41c,41d)과 냉각수 공급배관(42)을 거쳐 배출되게 된다.

또한 냉각수 리턴배관(52)을 통해 냉각롤(100)의 타측면으로 저온의 냉각수가 공급되며, 공급된 냉각수는 냉각수 리턴배관(52)의 말단부에 방사상으로 연결된 리턴측 연결배관(51a,51b,51c,51d)을 거쳐 냉각수 유입구(13)를 통해 냉각롤(100)의 롤쉘(20) 내부로 유입되어진다. 이때, 냉각수는 메쉬망(12)에 의해 균일한 층류의 형태로 전환되어 도 9에 도시된 화살표 B의 방향으로 흐르면서 강판을 냉각시키며, 롤쉘(20) 내부에서 냉각수 배출구(14)를 통해 유출되어진 냉각수는 다시 리턴측 연결배관(51a,51b,51c,51d)과 냉각수 리턴배관(52)을 거쳐 배출되게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤(100)은 저온의 냉각수가 냉각롤(100)의 원주방향을 따라 번갈아 형성된 냉각수 공급라인(40)과 냉각수 리턴라인(50)을 통해 교대로 흐르는 양방향의 냉각구조를 갖게 되어 고온의 강판을 폭방향으로 균일하게 냉각시킬 수 있으며, 냉각롤(100)의 일측면과 타측면의 온도 편차에 따른 코니컬(Conical) 현상으로 인한 강판의 사행을 방지할 수 있게 된다.

도 1의 (a)는 종래의 일방향 냉각구조를 갖는 냉각롤의 정면도, (b)는 종래의 일방향 냉각구조를 갖는 냉각롤의 단면도.

도 2는 종래의 일방향 냉각구조에 의해 코니컬(Conical) 현상이 발생된 냉각롤의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤의 사시도.

도 4의 (a)는 본 발명에 따른 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤의 정면도, (b)는 종단면도.

도 5의 (a)는 도 3의 A-A' 단면도, (b)는 도 3의 B-B' 단면도, (c)는 도 3의 C-C' 단면도.

도 6의 (a)는 도 3의 D-D' 단면도, (b)는 본 발명에 따른 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤의 냉각수 유입구를 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤이 설치된 정면도.

도 8은 본 발명에 따른 냉각롤을 구성하는 롤샤프트와 로터리 조인트의 연결상태를 나타낸 부분단면도.

도 9는 본 발명에 따른 양방향 냉각구조의 부분절개사시도.

♧ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♧

10: 롤샤프트 11: 배관연결커버 12: 메쉬망

13: 냉각수 유입구 14: 냉각수 배출구 20: 롤쉘

40: 냉각수 공급라인 41a~41d: 공급측 연결배관

42: 냉각수 공급배관 50: 냉각수 리턴라인

51a~51d: 리턴측 연결배관 52: 냉각수 리턴배관 60: 외부쉘

70: 내부쉘 80: 격막 90: 로터리 조인트

Claims (4)

1. 삭제
2. 롤쉘 내부로 흐르는 냉각수에 의해 고온의 강판을 냉각시키도록 이루어진 냉각롤에 있어서,

   상기 냉각롤은 일측면에서 타측면으로 냉각수가 공급되는 냉각수 공급라인과, 상기 냉각롤의 타측면에서 일측면의 방향으로 냉각수가 공급되는 냉각수 리턴라인이 형성된 구조로 이루어지며,

   상기 냉각수 공급라인과 냉각수 리턴라인을 따라 양방향으로 흐르는 냉각수에 의해 고온의 강판을 균일 냉각시키되,

   상기 냉각롤은 냉각수 유입구와 배출구가 교대로 형성되고 상기 롤쉘은 격막에 의해 원주방향을 따라 분리된 구조로 이루어져, 상기 냉각수 공급라인과 냉각수 리턴라인은 원주방향을 따라 교대로 형성되며,

   상기 냉각롤의 냉각수 유입구에는 그물형태의 메쉬망이 설치되어 냉각수의 흐름을 균일한 층류로 전환시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 냉각수 공급라인은 상기 냉각롤의 일측 및 타측 롤샤프트의 중심부에 설치되는 냉각수 공급배관과, 상기 냉각수 공급배관과 방사상으로 연결 설치되어 상기 롤쉘 내부로 냉각수를 공급하는 공급측 연결배관으로 구성되고,

   상기 냉각수 리턴라인은 상기 냉각롤의 일측 및 타측 롤샤프트에 설치된 냉각수 공급배관을 감싸도록 설치되는 냉각수 리턴배관과, 상기 냉각수 리턴배관과 방사상으로 연결 설치되어 상기 롤쉘 내부로 냉각수를 공급하는 리턴측 연결배관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 양방향 냉각구조를 갖는 냉각롤.
4. 삭제

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