KR101424505B1 - 워크롤 퀸칭장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제조되는 워크롤에 대한 퀸칭(Quenching)공정 시 냉각수 및 냉각에어를 동시에 분사함으로써, 퀸칭 소요 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 빠른 냉각으로 인한 워크롤의 기계적 물성을 확보할 수 있게 하는 워크롤 퀸칭장치에 관한 것으로, 퀸칭(Quenching)할 워크롤이 올려지고, 올려진 워크롤을 회전시키는 롤러테이블; 및 롤러테이블의 일측 및 타측에 배치되어 워크롤에 냉각수 및 냉각에어를 분사하는 냉각수단;을 포함한다.

Description

워크롤 퀸칭장치{QUENCHING DEVICE FOR WORK ROLL}
본 발명은 워크롤 퀸칭장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조되는 워크롤에 대한 퀸칭(Quenching)공정 시 냉각수 및 냉각에어를 동시에 분사할 수 있는 워크롤 퀸칭장치에 관한 것이다.
일반적으로 워크롤은 수직식 또는 수평식 원심주조법, 또는 정치주조법에 의해 제작된다.
전술한 원심주조법 및 정치주조법에 의해 제조된 워크롤은 소재의 직접적으로 접촉하는 동체부와, 동체부의 양단에 일체로 제공되는 네크부로 이루어진다. 그리고 원심주조법 및 정치주조법에 의해 제조된 워크롤은 물성확보를 위해 열처리 공정을 거치게 된다.
관련 선행기술로는 한국공개특허 제 2012-0020536 호 (공개일자 : 2012. 03. 08. 명칭 : "워터스프레이를 통한 롤의 퀸칭장치")가 있다.
본 발명은 제조되는 워크롤에 대한 퀸칭(Quenching)공정 시 냉각수 및 냉각에어를 동시에 분사함으로써, 퀸칭 소요 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 빠른 냉각으로 인한 워크롤의 기계적 물성을 확보할 수 있게 하는 워크롤 퀸칭장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 워크롤 퀸칭장치는, 퀸칭(Quenching)할 워크롤이 올려지고, 올려진 워크롤을 회전시키는 롤러테이블; 및 롤러테이블의 일측 및 타측에 배치되어 워크롤에 냉각수 및 냉각에어를 분사하는 냉각수단;을 포함할 수 있다.
구체적으로 롤러테이블은, 종동 냉각롤러; 종동 냉각롤러와 간격을 두고 이격 배치되는 피동 냉각롤러; 및 종동 냉각롤러 및 피동 냉각롤러에 올려진 워크롤을 회전시키기 위해 종동 냉각롤러에 회전력을 제공하는 구동모터;를 포함할 수 있다.
구체적으로 냉각수단은, 종동 냉각롤러에 인접하게 배치되고 종동 냉각롤러의 길이방향을 따라 연장되는 냉각수 분사관; 및 피동 냉각롤러에 인접하게 배치되고 피동 냉각롤러의 길이방향을 따라 연장되는 냉각에어 분사관;을 포함할 수 있다.
구체적으로 냉각수 분사관 및 냉각에어 분사관은 내부가 중공되고 양단이 폐쇄된 관 형상을 가지며, 냉각수 분사관에는 냉각수 분사관의 길이방향을 따라 다수의 냉각수 분사노즐이 장착되고, 냉각에어 분사관에는 냉각에어 분사관의 길이방향을 따라 다수의 냉각에어 분사노즐이 장착될 수 있다.
더 구체적으로 냉각수 분사관의 양단 및 냉각에어 분사관의 양단은 지지프레임 상에 회전 가능하게 지지되며, 냉각수 분사관 일단 및 냉각에어 분사관의 일단에 인접하게는 냉각수 분사관 및 냉각에어 분사관의 분사각도를 조절하는 각도조절실린더가 각각 배치될 수 있다.
더 구체적으로 각각의 각도조절실린더의 실린더로드에는 조절링크대의 일단 선회가능하게 연결되고, 각각의 조절링크대의 타단은 냉각수 분사관의 일단 및 냉각에어 분사관의 일단에 고정될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 워크롤 퀸칭장치는, 워크롤을 회전시키는 롤러테이블, 롤러테이블의 일측 및 타측에 배치되어 워크롤에 냉각수 및 냉각에어를 분사하는 냉각수단을 포함함으로써, 워크롤에 대한 퀸칭(quenching) 소요 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 빠른 냉각으로 인한 워크롤의 기계적 물성을 확보할 수 있게 하는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 워크롤 퀸칭장치는, 냉각수 및 냉각에어의 분사각도를 조절할 수 있어 제조되는 워크롤의 직경에 관계없이 원하는 위치로 냉각수 및 냉각에어를 분사할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 워크롤을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 워크롤 퀸칭장치를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 그리고
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 워크롤 퀸칭장치의 작동상태를 나타낸 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 일반적인 워크롤을 나타낸 도면으로서, 워크롤(10)은 소재에 직접적으로 접촉되는 동체부(20)와, 동체부(20)의 양단에 일체로 제공되는 네크부(30)로 이루어진다. 통상적으로 동체부(20)는 소재와 직접 접촉되는 부분으로 내마모성이 우수한 재질로 이루어진다.
그리고 워크롤(10)은 재질의 물성 부여를 위하여 어닐링(Annealing), 오스테나이징(Authenticating), 퀸칭(Quenching), 템퍼링(Tempering)과 같은 열처리 공정을 거치게 된다.
전술한 열처리 공정 중 퀸칭 공정에서는 워크롤(10)을 냉각시키기 위해 롤러 테이블이 주로 사용된다. 롤러 테이블을 이용한 워크롤(10)의 냉각을 간략하게 설명하면, 우선 한 쌍의 냉각롤러 사이에 워크롤(10)을 올려놓은 후, 워크롤(10)이 회전되도록 냉각롤러들을 회전시킨다. 그리고 회전하는 워크롤(10)에 냉각에어를 접촉시켜 워크롤(10)을 급속하게 냉각시킨다.
그런데, 전술한 퀸칭 공정에서는 동체부(20)의 기계적 물성 확보를 위해 동체부(20) 전면에 대한 균등하고 빠른 냉각이 요구되나, 종래 퀸칭장치에서는 냉각에어만으로 워크롤(10)을 냉각시키기 때문에 퀸칭 소요 시간이 길어지는 문제점이 있었다. 그리고 냉각 소요 시간이 길어짐에 따라 원하는 동체부(20)의 기계적 물성을 확보하지 못하는 문제점이 있었다.
또한 종래의 퀸칭장치에서는 한 쌍의 냉각롤러 사이에서 냉각에어 분사되기 때문에 퀸칭칭 공정 시 워크롤에서 낙하는 스케일에 의해 냉각에어 분사노즐이 막히는 문제점이 있었다.
따라서, 워크롤(10)의 동체부(20)에 대한 퀸칭칭 소요 시간을 단축할 수 있는 퀸칭칭장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
도 2는 본 발명에 따른 워크롤 퀸칭장치를 개략적으로 나타낸 사시도로서, 본 발명에 따른 워크롤 퀸칭장치(100)는, 퀸칭(Quenching)할 워크롤(10)이 올려지고, 올려진 워크롤(10)을 회전시키는 롤러테이블(110),과 롤러테이블(110)의 일측 및 타측에 배치되어 워크롤(10)에 냉각수 및 냉각에어를 분사하는 냉각수단(130)을 포함하여 이루어진다.
먼저, 롤러테이블(110)은 수평하게 연장되는 종동 냉각롤러(112)와, 종동 냉각롤러(112)와 간격을 두고 이격 배치됨과 아울러 수평하게 연장되는 피동 냉각롤러(114), 및 종동 냉각롤러(112)에 회전력을 제공하는 구동모터(118)를 포함한다.
종동 냉각롤러(112)와 피동 냉각롤러(114)는 지면으로부터 연장된 프레임(도시되지 않음) 상에 회전 가능하게 배치된다. 이러한 종동 냉각롤러(112) 및 피동 냉각롤러(114) 사이에는 퀸칭할 워크롤(10)이 올려진다. 그리고 종동 냉각롤러(112)의 일단에는 종동기어(116)가 장착된다.
바람직하게는 종동 냉각롤러(112) 및 피동 냉각롤러(114)는 통상의 체인과 스프로킷 또는 기어와 같은 전동용 기계요소에 의해 동일한 방향으로 회전되도록 서로 연동 가능하게 연결될 수 있다.
구동모터(118)는 종동 냉각롤러(112)의 일단에 인접한 프레임 상에 배치된다. 이때 구동모터(118)에서 연장된 구동축(도시되지 않음)에는 종동기어(116)와 맞물리는 원동기어(120)가 장착된다. 즉 종동 냉각롤러(112) 및 피동 냉각롤러(114)는 구동모터(118)의 작동에 의해 회전되며, 종동 냉각롤러(112) 및 피동 냉각롤러(114)에 올려진 워크롤(10)은 회전하는 종동 냉각롤러(112) 및 피동 냉각롤러(114)를 따라 회전된다.
한편, 냉각수단(130)은 종동 냉각롤러(112)에 인접하게 배치되고 종동 냉각롤러(112)의 길이방향을 따라 연장되는 냉각수 분사관(132), 및 피동 냉각롤러(114)에 인접하게 배치되고 피동 냉각롤러(114)의 길이방향을 따라 연장되는 냉각에어 분사관(136)을 포함한다.
냉각수 분사관(132) 및 냉각에어 분사관(134)은 내부가 중공되고 양단이 폐쇄된 관 형상을 가지는데, 이때 냉각수 분사관(132)에는 냉각수 분사관(132)의 길이방향을 따라 다수의 냉각수 분사노즐(134)이 장착되며, 마찬가지로 냉각에어 분사관(136)에는 냉각에어 분사관(136)의 길이방향을 따라 다수의 냉각에어 분사노즐(138)이 장착된다. 그리고 냉각수 분사관(132) 및 냉각에어 분사관(136)은 플렉시블(flexible)한 관으로 이루어진 냉각수 공급라인(140) 및 냉각에어 공급라인(142)이 연결된다.
한편, 냉각수 분사관(132)의 양단 및 냉각에어 분사관(136)의 양단은 각각 프레임 상에서 수직하게 연장되는 지지프레임(144a, 114b) 상에 분사각도가 조절되도록 회전 가능하게 지지된다. 그리고 냉각수 분사관(132)의 일단 및 냉각에어 분사관(136)의 일단에 인접하게는 냉각수 분사관(132) 및 냉각에어 분사관(136)의 분사각도를 조절하는 각도조절실린더(146a, 146b)가 각각 배치되는데, 이때 각각의 각도조절실린더(146a, 146b)의 실린더로드(148a, 148b)에는 조절링크대(150a, 150b)의 일단 선회가능하게 연결되며, 각각의 조절링크대(150a, 150b)의 타단은 냉각수 분사관(132)의 일단 및 냉각에어 분사관(136)의 일단에 고정된다.
즉 각도조절실린더(146a, 146b)를 작동에 의해서 신장 또는 수축되는 실린더로드(148a, 148b)에 의해 조절링크대(150a, 150b)가 회전되면 조절링크대(150a, 150b)에 고정된 냉각수 분사관(132) 및 냉각에어 분사관(136)도 조절링크대(150a, 150b)를 따라 회전하는데, 이렇게 냉각수 분사관(132) 및 냉각에어 분사관(136)이 회전에 의해 냉각수의 분사각도 및 냉각에어의 분사각도를 조절할 수 있다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 워크롤 퀸칭장치(100)는, 워크롤(10)을 회전시키는 롤러테이블(110)과, 롤러테이블(110)의 일측 및 타측에 배치되어 워크롤(10)에 냉각수 및 냉각에어를 분사하는 냉각수단(130)을 포함함으로써, 워크롤(10)에 대한 퀸칭(quenching) 소요 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 빠른 냉각으로 인한 워크롤(10)의 기계적 물성을 확보할 수 있게 한다.
하기 표.1은 종래 퀸칭장치와 본 발명에 따른 퀸칭장치를 비교한 것으로, 종래 냉각에어로만 워크롤(10)을 냉각시키는 것보다, 본 발명과 같이 냉각에어 및 냉각수를 같이 사용하여 워크롤(10)을 냉강시킬 경우, 냉각속도 및 워크롤(10)의 기계적 물성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
Figure 112013027304510-pat00001
표 1. 종래 퀸칭장치와 본 발명에 따른 퀸칭장치 비교
또한 본 발명에 따른 워크롤 퀸칭장치(100)는, 냉각수 및 냉각에어의 분사각도를 조절할 수 있어 제조되는 워크롤(10)의 직경에 관계없이 원하는 위치로 냉각수 및 냉각에어를 분사할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 냉각수 및 냉각에어를 분사하는 냉각수단(130)을 개시하였지만, 냉각수단(130)은 냉각수만을, 또는 냉각에어만을 분사할 수 있음을 누구나 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 워크롤 퀸칭장치(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.
100 : 워크롤 퀸칭장치 110 : 롤로테이블
112 : 종동 냉각롤러 114 : 피동 냉각롤러
118 : 구동모터 130 : 냉각수단
132 : 냉각수 분사관 136 : 냉각에어 분사관
144a, 114b : 지지프레임 146a, 146b : 각도조절실린더
150a, 150b : 조절링크대

Claims (6)

  1. 퀸칭(Quenching)할 워크롤이 올려지고, 올려진 상기 워크롤을 회전시키는 롤러테이블; 및
    상기 롤러테이블의 일측 및 타측에 배치되어 상기 워크롤에 냉각수 및 냉각에어를 분사하는 냉각수단;을 포함하고,
    상기 롤러테이블은,
    종동 냉각롤러;
    상기 종동 냉각롤러와 간격을 두고 이격 배치되는 피동 냉각롤러; 및
    상기 종동 냉각롤러 및 상기 피동 냉각롤러에 올려진 상기 워크롤을 회전시키기 위해 상기 종동 냉각롤러에 회전력을 제공하는 구동모터;를 포함하는 워크롤 퀸칭장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수단은,
    상기 종동 냉각롤러에 인접하게 배치되고 상기 종동 냉각롤러의 길이방향을 따라 연장되는 냉각수 분사관; 및
    상기 피동 냉각롤러에 인접하게 배치되고 상기 피동 냉각롤러의 길이방향을 따라 연장되는 냉각에어 분사관;을 포함하는 워크롤 퀸칭장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉각수 분사관 및 상기 냉각에어 분사관은 내부가 중공되고 양단이 폐쇄된 관 형상을 가지며,
    냉각수 분사관에는 상기 냉각수 분사관의 길이방향을 따라 다수의 냉각수 분사노즐이 장착되고, 상기 냉각에어 분사관에는 상기 냉각에어 분사관의 길이방향을 따라 다수의 냉각에어 분사노즐이 장착되는 워크롤 퀸칭장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉각수 분사관의 양단 및 상기 냉각에어 분사관의 양단은 지지프레임 상에 회전 가능하게 지지되며,
    상기 냉각수 분사관 일단 및 상기 냉각에어 분사관의 일단에 인접하게는 상기 냉각수 분사관 및 상기 냉각에어 분사관의 분사각도를 조절하는 각도조절실린더가 각각 배치되는 워크롤 퀸칭장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    각각의 상기 각도조절실린더의 실린더로드에는 조절링크대의 일단 선회가능하게 연결되고, 각각의 상기 조절링크대의 타단은 상기 냉각수 분사관의 일단 및 상기 냉각에어 분사관의 일단에 고정되는 워크롤 퀸칭장치.


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