KR101449200B1 - 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트립의 온도, 압연 매수 및 작업재 투입 순서 등에 영향받지 않고, 스트립의 형상 교정 능력을 극대화하는 것이 가능하면서도 베어링으로의 열전달은 감소시키는 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤로서, 양단부에서 베어링에 연결되는 넥부; 상기 넥부 사이에서 통과하는 판재를 압연하며, 소정의 깊이로 원주 방향을 따라서 복수 개의 삽입홀이 형성된 압연부; 및 상기 압연부 내부의 상기 삽입홀에 삽입되며, 롤 축방향으로 연장된 히트 파이프;를 포함하며, 상기 히트 파이프는 상기 넥부로 열전달이 감소되도록 상기 넥부측에서 상기 삽입홀의 내경과 상기 히트 파이프의 외경은 이격되는 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤을 제공한다.

Description

베어링 과열 방지용 히트 파이프롤{Heat Pipe Roll Preventing Bearing Overheated}

본 발명은 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤에 대한 것으로, 구체적으로는 온간 교정 공정에서 고강도강의 형상 교정 능력을 극대화하기 위해 스트립 온도를 상온이 아닌 온간 상태에서 교정하는 데 있어, 고온의 스트립을 연속 작업하기 위해 사용되는 히트 파이프롤에서 베어링으로의 열전달을 감소시켜 베어링의 과열이 방지될 수 있는 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤에 대한 것이다.

자동차 산업에서의 환경규제 및 연비저감 목적에 부응하기 위해 강판은 계속 고강화 추세에 있는데 강판이 고강도화 될수록 판의 형상이 좋지 않게 되고 이를 교정하기 위한 교정 공정에 부하가 걸리게 된다. 다만, 이러한 고강도 강은 교정 공정을 거치더라도 형상교정이 잘 되지 않는다. 이를 극복하기 위한 방법으로 스트립 온도를 높여서 교정 작업을 하게 되는데 별도의 롤 냉각수단 없이 온간작업을 하게 되면 작업롤(work roll)이 스트립으로부터 열을 받아 열 크라운이 크게 형성됨으로서 오히려 판의 중앙부에 제어 불가능한 심한 웨이브(wave)를 발생시켜 제품으로서의 가치를 없게 만든다.

한편, 교정 공정에서는 교정 공정에서 판 표면에 형성되어 있던 스케일이 많이 탈락되어 주위에 존재하게 되어 롤 냉각을 하기 위해 냉각수를 사용하게 되면 스케일이 비산하여 2차적인 표면결함을 유발하기 때문에 냉각수를 사용할 수가 없다.

이와 같이 별도의 냉각수단이 없으므로 기존에는 스트립 온도를 50℃ 정도에서 온간 교정 작업을 아주 제한적으로 하게 되는데 이 온도 범위에서 온간 작업을 하게되면 형상 교정 효과가 작고, 연속 압연매수에 제한을 받으며 온간 작업을 위해서는 항상 온간 압연 대상재를 롤 교체직전에 투입하여 온간 작업한 후 롤을 교체해야 하는 단점이 있다.

한편, 특허문헌 1 에서는 고강도 스트립의 경제적인 제조를 위하여, 열연이 종료된 스트립을 주변 온도보다 높은 온도를 가진 상태에서 스트립을 페이오프릴(4)로 권출한 후 교정기로 교정하고, 그 후 레벨러(5)를 통과시킨 후 로를 통과시킴으로써 어닐링하는 기술을 개시하고 있으며, 특허문헌 2 에서는 고장력 강을 60 ~ 120 ℃의 온간 영역에서 조질 압연을 수행하는 것에 대하여 개시하고 있다.

하지만, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 은 상온 보다 높은 온도의 온간 영역에서 교정 혹은 조질압연을 수행하면 효과가 있을 것이라는 점에 대하여만 개시하고 있을 뿐 실질적으로 온간에서 형상 교정을 어떻게 수행할 수 있을 지에 대하여 개시하고 있지 않으며, 단순히 상온 이상의 스트립을 쓰는 경우에 온도 상승으로 인한 롤 형상으로 인하여 교정이 아니라 형상 불량이 발생할 수 있다는 문제에 대한 인식하고 있지 않다.

또한, 롤의 온도 상승으로 인하여 롤에 연결된 베어링 역시 가열되게 되어, 베어링 지지 구조에 문제를 야기할 수 있다.

(특허문헌 1) KR10-1153732 B

(특허문헌 2) JPH10-005809 A

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고강도강의 형상 교정을 효과적으로 달성할 수 있는 히트 파이프롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 스트립의 온도, 압연 매수 및 작업재 투입 순서 등에 영향받지 않고, 스트립의 형상 교정 능력을 극대화하는 것이 가능하면서도 베어링으로의 열전달은 감소시켜 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 다음과 같은 베어링 과열 장지 히트 파이프롤을 제공한다.

본 발명은 양단부에서 베어링에 연결되는 넥부; 상기 넥부 사이에서 통과하는 판재를 압연하며, 소정의 깊이로 원주 방향을 따라서 복수 개의 삽입홀이 형성된 압연부; 및 상기 압연부 내부의 상기 삽입홀에 삽입되며, 롤 축방향으로 연장된 히트 파이프;를 포함하며, 상기 히트 파이프는 상기 넥부로 열전달이 감소되도록 상기 넥부측에서 상기 삽입홀의 내경과 상기 히트 파이프의 외경은 이격되는 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤을 제공한다.

본 발명에서 상기 삽입홀은 동일한 직경으로 형성되며, 상기 히트 파이프는 축방향 단부측 내경이 중앙부 내경보다 작을 수 있다.

다르게, 본 발명에서 상기 히트 파이프는 동일한 직경으로 형성되며, 상기 삽입홀은 축방향 단부측 내경이 중앙부 내경보다 클 수 있다.

본 발명에서 상기 히트 파이프는 상기 압연부에 대응되는 길이를 가져, 일측의 단부로부터 반대측 단부까지 연장될 수 있다.

이때, 상기 히트 파이프는 롤 축방향 일측으로부터 중앙부로 연장하는 복수의 제 1 히트 파이프와 상기 일측의 반대 방향으로부터 중앙부로 연장하는 복수의 제 2 히트 파이프를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 히트 파이프는 롤의 원주 방향을 따라서 번갈아 배치될 수 있다.

이때, 상기 제 1 히트 파이프와 상기 제 2 히트 파이프는 롤의 길이방향 중앙부에서 서로 교차할 수 있다.

본 발명은 위와 같은 구성을 통하여 고강도강의 형상 교정을 효과적으로 달성할 수 있는 히트 파이프롤을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 스트립의 온도, 압연 매수 및 작업재 투입 순서 등에 영향받지 않고, 스트립의 형상 교정 능력을 극대화하는 것이 가능할 뿐만 아니라 베어링으로의 열전달은 감소시켜 베어링 과열 방지가 가능하다.

또한, 본 발명의 베어링 과열을 막아서 베어링의 윤활유의 점도 저하에 의한 구동 불량 설비 사고를 방지할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 히트 파이프롤을 포함하는 고강도강 형상 교정 장치의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 히트 파이프롤의 정면도이다.
도 3 은 본 발명의 히트 파이프롤의 종단면도이다.
도 4 는 본 발명의 히트 파이프롤의 측면도이다.
도 5 는 히트 파이프가 삽입된 히트 파이프롤의 종단면도이다.
도 6 은 히트 파이프가 삽입된 히트 파이프롤의 측면도이다.
도 7 은 본 발명의 히트 파이프롤에 들어가는 히트 파이프의 종단면도이다.
도 8 은 본 발명의 히트 파이프롤에 들어가는 히트 파이프의 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 다른 실시예의 종단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.

도 1 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)을 포함하는 고강도강 형상 교정 장치의 개략도가 도시되어 있다.

도 1 에서 보이듯이, 열연 공정의 코일러(3)에서 권취된 코일은 제 1 이송단계에 의하여 온도 조절 단계(20), 즉, 야드에 놓이게 된다. 온도 조절 단계(20)에서 권취된 코일은 온도가 지속적으로 측정되며, 소정 온도, 예를 들어, 150도 이상의 온도를 가진 상태에서 형상 교정 라인으로 제 2 이송단계에 의하여 이송된다.

형상 교정 라인에서는 복수의 페이오프릴(30a, 30b)에 복수의 코일을 걸어놓고 순차적으로 코일을 풀어낸다. 페이오프릴(30a, 30b)을 통하여 코일에서 풀린 스트립은 스킨 패스 밀(40)에 의해서 형상 교정되며, 그 후에 코일러(35)에 의해서 재권취된다.

이때 스킨 패스 밀(40)은 히트 파이프롤(100)을 사용하여 스트립의 형상을 교정하게 되는데, 히트 파이프롤(100)을 사용함으로써, 예를 들어 150℃이상의 스트립이 히트 파이프롤(100)로 들어오더라도 써멀 크라운이 일정하게 유지될 수 있으며, 150℃ 이상의 온도로 고강도강 스트립이 제공되기 때문에 형상 교정도 잘 이루어질 수 있다.

도 2 내지 도 4 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)에 히트 파이프(110)가 삽입되기 전의 모습이 도시되어 있다. 도 2 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)의 정면도가, 도 3 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)의 단면도가, 도 4 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)의 측면도가 도시되어 있다.

도 2 내지 도 4 에서 보이듯이, 본 발명의 히트 파이프롤(100)은 압연을 수행하는 압연부(102)와, 상기 압연부(102)의 양단부에서 베어링에 장착되는 넥부(103)를 포함하며, 상기 압연부(102)는 소정 깊이 아래에 복수 개의 삽입홀(105)이 형성되어 있다.

상기 삽입홀(105)은 히트 파이프롤(100)의 축방향으로 연장하며, 상기 압연부(102)에 대응되는 길이를 가진다. 즉, 압연부(102)의 한 축방향 단부로터 다른 축방향 단부로 연장한다.

삽입홀(105)의 수는 히트 파이프롤(100)의 직경 및 히트 파이프(110)의 성능 및 삽입홀(105)의 형성위치(압연부 외경으로부터의 깊이)에 따라서 달라질 수 있다. 본 발명의 실시예에서 8 개의 삽입홀(105)을 가지는 것으로 도시하였으나, 이는 단순한 예시일 뿐이며, 더 많은 혹은 더 적은 삽입홀(105)이 형성되더라도 무방하다.

한편, 도 5 및 도 6 에는 히트 파이프(110)가 장착된 히트 파이프롤(100)이 도시되어 있다.

도 5 및 6 에서 보이듯이, 히트 파이프(110)는 상기 삽입홀(105)에 삽입될 수 있도록 상기 삽입홀(105)에 대응되는 형상 및 외경을 가진다. 특히, 히트 파이프(110)는 압연부(102)의 중앙부에서 열전달이 원활할 수 있도록 히트 파이프(110)의 중앙부(112; 도 7 참고)와 압연부(102)의 삽입홀(105) 중앙부는 면접촉하게 된다.

다만, 히트 파이프(110)의 넥부측(111; 도 7 참고)은 상기 삽입홀(105)의 내경보다 작은 외경을 가지도록 구성되며, 따라서, 상기 삽입홀(105)과 히트 파이프(110)는 넥부측(111)에서는 서로 접촉하지 않으며, 중앙부(112)에서는 서로 접하게 된다. 따라서, 압연부(102)로부터 히트 파이프(110)로의 열전달은 중앙부(112)에서는 원활하게 일어나나, 넥부측(111)에서는 적게 일어난다. 따라서, 압연부(102)의 중앙부(112) 측에서의 온도는 균일하게 되나, 양단부, 즉 넥부측(111)의 온도는 상대적으로 많은 상승이 일어나지 않는다.

도 7 및 8 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)에 삽입되는 히트 파이프(110)의 정면도, 종단면도(도 7) 및 단면도(도 8)가 도시되어 있다.

도 7 및 8 에서 보이듯이, 히트 파이프(110)는 내부가 진공으로 형성된 파이프 벽(116a~c)에 홈(117a, b)이 형성되며, 상기 홈(117a, b)에 순수(114)가 채워진다. 본 발명에서 파이프 벽(116a~c)은 중앙부(112)에서는 일정한 외경을 가지다가(116a), 연결부(113)에서 외경이 감소하며(116b), 넥부측(111)에서는 상기 중앙부의 파이프 벽(116a)보다 감소된 외경의 파이프 벽(116c)으로 형성된다.

본 발명의 히트 파이프(110)는 중앙부(112)에서 열을 받으면, 중앙부(112) 홈(117a)에 있던 순수가 기화하여 수증기로 변하게 되며, 이러한 수증기로 인하여 중앙부 내부공간(115a)의 압력이 상승되게 된다. 중앙부 내부공간(115a)의 압력이 상승됨으로 인하여, 상대적으로 낮은 압력을 가지는 넥부측 내부공간(115c) 혹은 연결부 내부공간(115b)으로 상기 수증기가 이동된다.

이동되는 도중 혹은 넥부측 내부공간(115c)에서 상기 수증기는 파이프 벽(116b, c)에 의해 열을 전달하여 액화하며, 그로 인하여 넥부측(111) 혹은 연결부(113)의 홈(117b)으로 순수가 되어 들어간다.

한편, 중앙부(112)에서 열에 의해서 홈(117a)에 있던 순수(114)가 증발되면, 홈(117a)의 모세관 현상으로 인하여 넥부측 홈 및 연결부 홈(117b)의 순수(114)가 다시 중앙부로 이동된다.

이렇게 중앙부(112)에서는 증발이, 넥부측(111) 혹은 넥부측(111) 이동 중에서는 응축이 일어나게 되며, 중앙부 내부공간(115a)에서 넥부측 내부공간(115c)으로는 수증기가, 넥부측 홈에서 중앙부 홈(117a)으로는 순수(114)가 이동된다.

본 발명의 히트 파이프(110)에서는 연결부(113)를 통하여 넥부측(111)과 중앙부(112)의 외경이 상이하며, 그로 인하여 열절달량이 상이하다. 즉, 넥부측(111)에서는 열전달이 감소하므로, 베어링에 연결되는 넥부(103)로의 열절달이 감소될 수 있다.

다만, 중앙부(112)에서의 열전달은 유지되므로, 중앙부(112)에 걸친 온도 평준화는 그대로 유지되나, 넥부측(111)으로의 열전달이 감소하여 넥부측(111)의 온도만 떨어질 수 있다.

도 9 에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다.

도 9 의 실시예에서 기본적 구성은 동일하나, 도 2 내지 도 8 의 실시예와는 달리 히트 파이프(110)는 동일 직경을 가지고 연장하나, 삽입홀(105)의 내경이 중앙부와 넥부측이 상이하다. 즉, 삽입홀(105)의 내경이 넥부측(105a)에서 증대되며, 따라서, 해당 영역의 히트 파이프(110)는 삽입홀(105)과 직접 접촉하지 못하여 전도로 열을 전달하지 못한다. 따라서, 열전달 방식이 중앙부에서는 전도, 넥부측(105a)에서는 대류, 복사로 바뀌며, 그로 인하여, 히트 파이프(110)가 압연부(102)로 전달하는 열에너지가 변화한다.

따라서, 도 9 의 실시예 역시 넥부측(105a)으로 전달하는 열에너지가 감소하여 넥부(103)의 과열을 방지하며, 그에 의해서 베어링의 과열도 방지될 수 있다.

이상에서는 첨부된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 발명의 청구범위에 기재된 사항 내에서 다양한 변형례를 가질 수 있다.

1: 열간 압연기 2: 냉각 장치
3: 코일러 4: 페이오프릴
100: 히트 파이프롤 102: 압연부
103: 넥부 105: 삽입홀
110: 히트 파이프 111: 중앙부
113: 연결부 115a~115c: 내부 공간
116a~c: 파이프 벽 117a, b: 홈

Claims (6)

1. 삭제
2. 양단부에서 베어링에 연결되는 넥부;
   상기 넥부 사이에서 통과하는 판재를 압연하며, 소정의 깊이로 원주 방향을 따라서 복수 개의 삽입홀이 형성된 압연부; 및
   상기 압연부 내부의 상기 삽입홀에 삽입되며, 롤 축방향으로 연장된 히트 파이프;를 포함하며,
   상기 히트 파이프는 상기 넥부로 열전달이 감소되도록 상기 넥부측에서 상기 삽입홀의 내경과 상기 히트 파이프의 외경은 이격되며,
   상기 삽입홀은 동일한 직경으로 형성되며,
   상기 히트 파이프는 축방향 단부측 내경이 중앙부 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 히트 파이프는 상기 압연부에 대응되는 길이를 가져, 압연부의 일측의 단부로부터 반대측 단부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 히트 파이프는 롤 축방향 일측으로부터 중앙부로 연장하는 복수의 제 1 히트 파이프와 상기 일측의 반대 방향으로부터 중앙부로 연장하는 복수의 제 2 히트 파이프를 포함하며,
   상기 제 1 및 제 2 히트 파이프는 롤의 원주 방향을 따라서 번갈아 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 히트 파이프와 상기 제 2 히트 파이프는 롤의 길이방향 중앙부에서 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 베어링 발열 방지용 히트 파이프롤.
   
6. 양단부에서 베어링에 연결되는 넥부;
   상기 넥부 사이에서 통과하는 판재를 압연하며, 소정의 깊이로 원주 방향을 따라서 복수 개의 삽입홀이 형성된 압연부; 및
   상기 압연부 내부의 상기 삽입홀에 삽입되며, 롤 축방향으로 연장된 히트 파이프;를 포함하며,
   상기 히트 파이프는 상기 넥부로 열전달이 감소되도록 상기 넥부측에서 상기 삽입홀의 내경과 상기 히트 파이프의 외경은 이격되며,
   상기 히트 파이프는 동일한 직경으로 형성되며,
   상기 삽입홀은 축방향 단부측 내경이 중앙부 내경보다 큰 것을 특징으로 하는 베어링 과열 방지용 히트 파이프롤.
   
   

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