KR101400049B1 - 도형재 도포 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 워크롤 제조 시 사용되는 몰드와 몰드 내에 주입되어 응고된 워크롤 간 분리를 용이하게 하기 위한 도형재를 도포할 수 있는 도형재 도포 장치에 관한 것으로, 내부로 도형재가 공급되어 이동하는 공급관과 상기 공급관을 통해 이동된 도형재를 몰드 표면으로 분사하는 노즐을 가지는 도포유닛 및 상기 도포유닛과 분리되어 배치되어 상기 도포유닛을 통해 몰드 표면으로 도포된 도형재의 두께를 측정하는 프로브를 가지는 도형재 두께 측정유닛을 포함하는 도형재 도포 장치를 제공한다.

Description

도형재 도포 장치{APPARATUS FOR MOLDWASHE COATING}
본 발명은 도형재 도포 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 워크롤 제조 시 사용되는 몰드와 몰드 내에 주입되어 응고된 워크롤 간 분리를 용이하게 하기 위한 도형재를 도포하는 도형재 도포 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 제철공장에서 압연재를 생산하기 위해서는 압연공정을 거치게 되는데, 상기 압연공정은 연속주조공정에서 제작된 슬라브, 블룸, 빌렛 등을 2개의 회전하는 롤(Roll) 사이에 끼워 가늘고 길게 성형하는 것이다.
압연기는 상온 또는 고온에서 회전하는 롤 사이에 재료를 통과시키면서 재료의 소성변형을 통해 판재, 봉재 등을 성형하는 장치이다. 상기 압연기와 압연기의 사이에 이송 가이드가 설치되어 압연재를 다음 공정의 압연롤 측으로 연장 이송시키면서, 상기 압연기에서 연속적으로 철근을 생산하게 된다. 생산된 철근은 일정한 길이로 절단되어 적재 및 보관된다.
압연공정에서 이용되는 롤(Roll)은 열간압연 공정의 특성상, 그 표면부 쪽에는 높은 경도 및 균열저항성이 요구되며, 내부 쪽에는 높은 압력에 견딜 수 있도록 강도와 인성이 요구된다. 따라서, 열간압연롤은 이러한 기계적 특성을 충족시킬 수 있도록 이종재질을 결합시켜 제조된다.
열간압연롤의 이종재질 결합방법은 전극용해법 등으로 내부재의 표면에 외부재를 도포하거나, 용탕주입법 등으로 내부재의 주변에 용융된 표면재질의 용탕을 주입하여 외부재로 응고시키거나, 원심주조법으로 외부재를 형성시킨 후 내부에 용탕을 부어 응고시키는 방법 등이 있다.
관련 선행기술로는 한국공개특실용신안 제1991-0004073호(공개일: 1991. 3. 18., 명칭: '주형의 도형제 도포장치')가 있다.
본 발명은 몰드 내측에 도포되는 도형재를 일정한 두께로 도포하고, 도포된 도형재의 두께를 자동으로 측정할 수 있어 도형재 두께 측정에 따른 작업의 안전성 및 효율성을 도모할 수 있는 도형재 도포 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몰드 내 도형재 도포 장치는, 내부로 도형재가 공급되어 이동하는 공급관과 상기 공급관을 통해 이동된 도형재를 몰드 표면으로 분사하는 노즐을 가지는 도포유닛 및 상기 도포유닛과 분리 배치되어 상기 도포유닛을 통해 몰드 표면으로 도포된 도형재의 두께를 측정하는 프로브를 가지는 도형재 두께 측정유닛을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 도형재 두께 측정유닛은, 세로로 긴 실린더 형태로 내부에 중공이 형성되는 이동축과, 상기 이동축의 일단에 연결되며, 상기 몰드 내벽에 도포된 도형재의 두께를 접촉식으로 측정하는 상기 프로브 및 상기 이동축 내부에 형성된 중공을 통과하여 상기 프로브에서 측정된 도형재 두께 데이터를 외부로 전송하는 데이터전송라인을 포함할 수 있다.
상기 몰드에서 발생되는 열로부터 상기 프로브를 보호하기 위하여 상기 프로브의 외측을 감싸도록 형성되며, 상기 프로브가 상기 몰드에 도포된 도형재의 두께를 측정하기 위하여 내외부로 출입할 수 있는 출입구를 구비한 케이스를 더 포함할 수 있다.
상기 도포유닛과 도형재 두께 측정유닛을 동시에 지지하며, 상기 도포유닛과 도형재 두께 측정유닛이 각각 상하로 이동하는 동안 좌우 이탈 및 요동을 방지하는 지지부재를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 몰드 내에 도형재가 일정한 두께로 도포될 수 있도록 함과 아울러 몰드 내측에 도형재를 도포하고 도포된 도형재의 두께를 자동으로 측정할 수 있기 때문에 도형재 측정에 따른 작업의 안전성 및 효율성을 도모할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 워크롤 제조용 몰드의 개략적 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도형재 도포 장치의 개략적인 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도형재 도포 장치의 도형재 두께 측정유닛의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도형재 도포 장치의 도형재 두께 측정유닛의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명과 관련된 워크롤 제조용 몰드의 개략적 구성을 나타낸 도면이다. 본 도면을 참조하면, 주조용 워크롤 제조 시 용탕을 주입하는 몰드(10)가 구성되는데, 몰드(10)는 워크롤의 형상을 용이하게 제조하기 위하여 상부 몰드(11), 중간부 몰드(13), 및 하부 몰드(15)의 세 부분으로 구성될 수 있다.
상부 몰드(11)는 몰드(10)의 구성 중 가장 상측에 위치되며, 워크롤의 탑네크(21)를 형성시키는 부분으로서, 중공부가 형성되어 있고 적어도 하나 이상의 단으로 이루어져 주조하고자 하는 탑네크(21)의 길이에 따라 복수 개의 단을 적층시키는 방법으로 몰드의 높이를 조절할 수 있도록 구성된다. 탑네크(21)는 워크롤을 다른 장치에 연결시키기 위하여 안착될 수 있도록 바 형태를 가진다. 상부 몰드(11)에서 탑네크(21)가 주조된 이후에, 얻고자하는 탑네크(21)의 길이 이외의 부분은 절단하여 제거할 수 있다.
중간부 몰드(13)는 상부 몰드(11)의 하단에 연결되도록 설치되며, 열간압연롤(200)의 동체(23)를 형성시키는 부분으로서, 중공부가 형성된 원통형으로 되어 있다. 동체(23)는 열간압연 시 반제품 상태의 철강재를 원하는 형상과 규격의 최종 철강재로 형성시키기 위하여 반제품 상태의 철강재와 직접 접촉되는 원통형의 롤 부분이다. 일반적으로 동체(23)는 외부의 접촉부위의 내구성 및 내마모성을 증가시키기 위하여 강도 및 경도가 높은 재질로 외부재를 형성시키고, 내부를 내충격성이 높은 재질로 충진시켜 내부재를 형성시킴으로써 이중층 구조를 갖도록 만들기도 한다.
하부 몰드(15)는 중간부 몰드(13)의 하단에 연결되도록 설치되며, 워크롤의 바텀네크(25)를 형성시키는 부분이다. 하부 몰드(15)는 중공부가 형성되어 있고 적어도 하나 이상의 단을 적층시켜 몰드의 높이를 조절하는 것이 가능하며, 가장 아랫부분에 위치한 단의 바닥면이 밀폐되어 있다. 바텀네크(25)는 전술된 탑네크(21)와 마찬가지로 워크롤을 다른 장치에 연결시키기 위하여 안착될 수 있도록 바 형태를 가진다. 이처럼 몰드(10)는 상부 몰드(11), 중간부 몰드(13), 및 하부 몰드(15)가 순차적으로 조립 설치되어, 전체적으로 용탕을 수용하기 위한 하나의 용기 형태를 이루는 것이다.
주물사층(12)은 주물 초기에 몰드 본체(110) 내면에 얻고자 하는 몰드의 외형에 맞추어 일정 두께로 모래층을 형성시킨 부분이다. 주물사층(12)은 몰드(10)의 내부 전면에 걸쳐 형성될 수 있다. 주물사층(12)은 일반적으로 주조에서 사용되는 주물사가 모두 사용될 수 있는데, 구체적으로는 석영, 장석, 점토를 포함하는 모래가 수분 등의 점결재와 반죽되어 점성을 갖도록 형성된 혼합물이 사용될 수 있다. 주물사는 점토 성분이 많이 함유될수록 점성이 좋아지는 특성이 있어, 점토 성분을 조절하여 필요에 따라 적당한 점성의 혼합물을 만들어 사용하게 된다.
도형재(13)는 완성된 최종 주물이 주물사층(12)으로부터 쉽게 이탈되고 주물사층(12)에 균열이 발생되어 용탕이 주물사층(12)으로 침투되는 것을 방지하도록 주물사층(12)의 표면에 도포되는 것이다. 도형재(13)는 주물사층(12)을 용탕의 열로부터 보호하고, 동시에 주물의 표면을 매끄럽게 하기 위하여 몰드의 표면에 도포되는 피막재이다. 구체적으로, 도형재(13)는 흑연, 실리콘 등의 성분을 함유한 내화재에 점결제 등을 물이나 알코올 등의 용제에 녹여 액체 상태로 하여 몰드 표면에 도포할 수 있도록 제조된다. 도형재(13)는 몰드(10)의 조립이 완료되어 각 부분 몰드의 주물사층(12)이 서로 연결된 이후에 도포된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도형재 도포 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 본 발명에 다른 도형재 도포장치(100)는 도포유닛(110), 도형재 두께 측정유닛(120), 지지부재(130) 및 제어부재(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
도포유닛(110)은 공급관(111)과 노즐(112)로 구성될 수 있다. 도포유닛(110)은 몰드(10) 내측벽면에 도포할 도형재를 외부에서 공급받아 내부에 형성된 중공을 통해 안내하는 기능을 수행한다. 도포유닛(110)은 몰드(10) 상부로부터 하부로 긴 원통형 실린더 형태를 가지며, 주조 시 몰드(10) 내에서 발생하는 고열을 견딜 수 있는 금속이나 세라믹 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
노즐(112)은 공급관(111)과 연결되는 것으로, 공급관(111)을 통해 이동된 도형재를 몰드(10) 내측벽면에 분사시키는 기능을 수행하는 것이다. 노즐(112)과 공급관(111)은 소정의 부품으로 연결되되 베어링 등이 구비되어 노즐(112)이 360°회전 가능하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 형성된 도포유닛(110)의 일측에는 도형재 두께 측정유닛(120)이 배치된다.
도형재 두께 측정유닛(120)은 도포유닛(110)과 분리 배치되는 것으로, 이동축(121), 프로브(122), 데이터전송라인(123)을 포함하여 구성된다.
이동축(121)은 몰드(10) 상부로부터 하부로 연장되는 실린더 형태로 내부에 중공이 형성되어 있다. 이동축(121)은 몰드(10)로부터 발생되는 고열에 견딜 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하며 금속 혹은 세라믹 등이 가능하다. 이동축(121)의 끝단은 몰드(10) 내부로 연장된다.
프로브(122)는 도 3과 같이, 이동축(121)의 일단에 연결되는 것으로, 세로로 긴 형태의 이동축(121) 하단 끝단에 연결되는 것이 바람직하다. 프로브(122)는 도포유닛(110)에 의해 도포된 몰드(10) 내벽의 도형재 두께를 측정하는 부분으로서, 직접 접촉에 의해 도형재 두께를 측정할 수 있다. 구체적으로, 프로브(122)는 위치감지센서를 구비하는 것이 가능하다. 위치감지센서는 프로브(122)의 현재 위치 데이터를 측정하고 전송하여 몰드(10) 내 어느 위치에서 도형재 두께를 측정하고 있는지를 관측할 수 있도록 한다. 또한, 프로브(122)는 도형재 두께만큼 도형재를 파고 들어가는 탐침(122a)을 구비하고 탐침(122a)이 침투된 깊이만큼 도형재가 도포되었음을 감지하여 이 데이터를 전송할 수 있는 센서를 구비할 수 있다.
데이터전송라인(123)은 프로브(122)에서 측정된 도형재 두께 및 프로브(122)의 위치 등에 대한 정보를 외부에 별도로 마련된 제어부재(140)로 이송하는 것으로, 데이터전송라인(123)은 이동축(121)에 형성된 중공을 통해 외부로 이어질 수 있다.
또한, 도형재 두께 측정유닛(120)에는 케이스(124)가 더 형성될 수 있다. 케이스(124)는 프로브(122)의 외측에 형성되어 프로브(122)를 감싸는 것으로서, 몰드(10)에서 발생되는 열로부터 프로브(122)를 보호하기 위해 설치되는 것이다. 케이스(124)에는 출입구(125)가 하나 이상 구비될 수 있는데 출입구(125)는 프로브(122)가 내외부로 드나들 수 있도록 형성되는 것으로, 도 3과 같이 케이스(124)의 한쪽 면에 구비될 수 있다. 프로브(122)가 도형재 두께를 측정하지 않을 때에는 케이스(124) 내부에서 열로부터 보호된 채 대기하다가 측정을 시작할 때는 출입구(125)를 통해 외부로 배출되어 도형재에 접촉하여 탐침(122a)으로 도형재 깊이를 측정하고 이 데이터를 데이터전송라인(123)을 통해 외부에 설치된 제어부재(140)로 보내게 된다. 프로브(122)는 도형재 두께 측정이 완료되면 케이스(124) 내부로 다시 인입되어 측정 대기하게 된다.
지지부재(130)는 상술한 도포유닛(110)과 도형재 두께 측정유닛(120)을 동시에 지지할 수 있는 것으로 몰드(10) 상부에 설치되는 금속 혹은 세라믹 재질의 판 형태 일 수 있다. 지지부재(130)는 도 1과 같이, 도포유닛(110)의 공급관(111)과 도형재 두께 측정유닛(120)의 이동축(121)이 통과할 수 있는 삽입공(131)이 형성될 수 있다. 삽입공(131)을 통해 지지부재(130) 상하로 구동되는 공급관(111) 및 이동축(121) 각각의 일측에는 유압 혹은 공압실린더 등의 구동수단(133)이 구비되어 공급관(111) 및 이동축(121)을 상하로 구동할 수 있다. 지지부재(130)는 공급관(111)과 이동축(121)이 상하 일직선상으로 이동할 수 있는 공간을 확보하면서 지지하기 때문에 도포유닛(110)과 도형재 두께 측정유닛(120)이 좌우로 이탈되거나 요동하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
또한, 지지부재(130) 자체가 메니퓰레이트(도면에 도시하지 않음) 등으로 지지되어 지지부재(130) 자체가 회전하도록 구성될 수 있다. 지지부재(130)가 회전함으로써 지지부재(130)에 설치된 도포유닛(110) 및 도형재 두께 측정유닛(120)이 몰드(10) 내에서 회전하면서 몰드(10) 내벽 전체에 도형재를 효과적으로 도포함과 아울러 도형재의 두께를 측정할 수 있다.
본 발명의 도형재 도포장치에는 제어부재(140)가 설치될 수 있다. 본 발명에서는 도포유닛(110)과 도형재 두께 측정유닛(120)이 지지부재(130)에 지지된 채 상하로 각각 구동되므로 도포유닛(110)을 이용하여 몰드(10) 벽면에 먼저 도형재를 도포한 후, 도형재가 도포된 위치로 도형재 두께 측정유닛(120)을 이동시켜 도포된 도형재의 두께를 측정하고 그 데이터를 외부에 별도로 설치된 제어부재(140)로 전송한다. 전송된 데이터를 통하여 제어부재(140)에서는 도형재의 두께가 설정된 범위로 유지되고 있는지를 확인한 후, 두께에 이상이 발견되면 제어부재(140)에서 이상 신호를 발생시킨다. 이처럼 이상 신호가 발생되며 도형재 도포 시간이나 도형재 도포량 등의 조건을 제어하여 도형재의 두께가 설정된 범위를 유지할 수 있도록 한다.
이와 같은 본 발명의 몰드 내 도형재 도포 장치(100)에 따르면, 종래에 피트장(1) 상부에 작업자가 올라가서 도형재를 도포하고 도형재 두께를 수작업으로 측정하면서 발생할 수 있는 작업 위험요소를 제거하여 작업 안전성과 효율을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 몰드 내벽에 도포되는 도형재의 두께를 효과적으로 제어하면서 도포할 수 있으므로 몰드에서 주조되는 주조물에의 열전달이 균일하교 효과적으로 이루어지기 때문에 생산되는 워크롤의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 도형재 도포 장치(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
10: 몰드 11: 상부 몰드
12: 주물사층 13: 중간부 몰드
15: 하부 몰드 21: 탑네크
23: 동체 25: 바텀네크
110: 도포유닛 111: 공급관
112: 노즐 120: 도형재 두께 측정유닛
121: 이동축 122: 프로브
122a: 탐침 123: 데이터전송라인
124: 케이스 125: 출입구
130: 지지부재 131: 삽입공
133: 구동수단 140: 제어부재

Claims (4)

  1. 내부로 도형재가 공급되어 이동하는 공급관과 상기 공급관을 통해 이동된 도형재를 몰드 표면으로 분사하는 노즐을 가지는 도포유닛; 및
    상기 도포유닛과 분리 배치되어 상기 도포유닛을 통해 몰드 표면으로 도포된 도형재의 두께를 측정하는 프로브를 가지는 도형재 두께 측정유닛;을 포함하고,
    상기 도형재 두께 측정유닛은, 세로로 긴 실린더 형태로 내부에 중공이 형성되는 이동축; 상기 이동축의 일단에 연결되며, 상기 몰드 내벽에 도포된 도형재의 두께를 접촉식으로 측정하는 상기 프로브; 상기 이동축 내부에 형성된 중공을 통과하여 상기 프로브에서 측정된 도형재 두께 데이터를 외부로 전송하는 데이터전송라인을 포함하며,
    상기 도포유닛과 도형재 두께 측정유닛을 동시에 지지하면서 상기 도포유닛과 도형재 두께 측정유닛이 각각 상하로 이동하는 동안 좌우 이탈 및 요동을 방지하는 지지부재를 더 포함하고, 상기 지지부재에는 상기 공급관과 이동축이 각각 삽입될 수 있는 복수 개의 삽입공이 형성되고, 상기 지지부재가 회전함으로써 상기 지지부재에 설치된 상기 도포유닛과 도형재 두께 측정 유닛이 몰드 내에서 회전하도록 구성된 도형재 도포 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰드에서 발생되는 열로부터 상기 프로브를 보호하기 위하여 상기 프로브의 외측을 감싸도록 형성되며, 상기 프로브가 상기 몰드에 도포된 도형재의 두께를 측정하기 위하여 내외부로 출입할 수 있는 출입구를 구비한 케이스를 더 포함하는 도형재 도포 장치.
  4. 삭제
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