KR101461759B1 - 슬리브 교환형 히트 파이프롤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고강도강의 형상 교정을 효과적으로 달성할 수 있는 고강도강 형상 교정 장치에 사용되는 히트 파이프롤에 대한 것으로, 히트 파이프 복수 개가 소정 깊이로 내장된 본체부; 상기 본체부를 둘러싸도록 상기 본체부에 결합되는 슬리브부를 포함하며, 상기 슬리브부는 상기 본체부로부터 장탈착 가능한 구조를 가지는 히트 파이프롤을 제공한다.

Description

슬리브 교환형 히트 파이프롤{A Sleeve Exchangable Heat Pipe Roll}

본 발명은 슬리브 교환형 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 슬리브 교환형 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 페이오프릴로 권출한 후 교정기로 교정하고, 그 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 발생될 수 있다는 문제에 대한 인식하고 있지 않다.

(특허문헌 1) KR10-1153732 B

(특허문헌 2) JPH10-005809 A

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 고강도강의 형상 교정을 효과적으로 달성할 수 있는 고강도강 형상 교정 장치에 사용되는 히트 파이프롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 히트 파이프롤이 장시간 사용하는 경우에 발생하는 마모로 인하여 교체 주기에 도래하였을 때, 적은 비용으로 히트 파이프롤을 재활용할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

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

본 발명은 히트 파이프 복수 개가 소정 깊이로 내장된 본체부; 상기 본체부를 둘러싸도록 상기 본체부에 결합되는 슬리브부를 포함하며, 상기 슬리브부는 상기 본체부로부터 장탈착 가능한 구조를 가지는 히트 파이프롤을 제공한다.

본 발명에서, 상기 슬리브부는 상기 본체부로부터 장탈착 가능하도록, 상기 슬리브부는 롤 배럴 방향으로 연장된 복수의 돌출부를 포함하며, 상기 본체부는 상기 슬리브부의 돌출부가 삽입되는 복수의 홈부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 슬리브부의 돌출부는 축에 수직한 단면에서 반경방향 내측으로 갈수록 폭이 넓어질 수 있다.

본 발명에서, 상기 슬리브부는 Hi-Cr강이며, 상기 슬리브부의 두께는 30mm 이상일 수 있다.

또한, 상기 히트 파이프는 롤 배럴 방향 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.

본 발명은 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 고강도강 형상 교정 장치에 사용되는 히트 파이프롤을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 히트 파이프롤이 장시간 사용하는 경우에 발생하는 마모로 인하여 교체 주기에 도래하였을 때, 적은 비용으로 히트 파이프롤을 재사용할 수 있게 하며, 이를 통하여 유지 비용이 적게 소요되며, 상대적으로 제작하기 어려운 히트 파이프롤을 장시간 사용하게 하여 비용적 측면뿐만 아니라 시간적 측면에서도 절감이 가능하다.

도 1 은 본 발명의 고강도강 형상 교정 장치의 개략도이다.
도 2a 는 본 발명의 히트 파이프롤의 사시도이다.
도 2b 는 본 발명의 히트 파이프롤의 측면도이다.
도 3 은 본 발명의 히트 파이프롤의 슬리브부의 사시도이며, 도 4 는 슬리브 부의 측면도이다.
도 5 는 본 발명의 히트 파이프롤의 본체부의 사시도이며, 도 6 은 본체부의 측면도이다.
도 7 은 본 발명의 히트 파이프롤의 측면도이다.
도 8 은 히트 파이프에 대한 것으로 도 8(a)는 히트 파이프의 종방향 단면도이며, 도 8(b)는 히트 파이프의 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 다른 실시예의 히트 파이프롤의 측면도이다.
도 10 은 본 발명의 또 다른 실시예의 히트 파이프롤의 측면도이다.

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

도 1 에는 본 발명의 고강도강 형상 교정 장치의 개략도가 도시되어 있다.

도 1 에서 보이듯이, 본 발명의 일 실시예에서, 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 즉, 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, 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 2a 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)의 사시도가 도시되어 있으며, 도 2b 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)의 측면도가 도시되어 있다. 도 3 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)의 슬리브부(110)의 사시도가 도시되어 있으며, 도 4 에는 슬리브부(110)의 측면도가 도시되어 있다. 도 5 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)의 본체부(120)의 사시도가 도시되어 있으며, 이며, 도 6 은 본체부의 측면도이다.

도 2a 및 도 2a 에서 보이듯이, 본 발명의 히트 파이프롤(100)은 내측의 본체부(120)와 이를 둘러싸는 슬리브부(110)를 포함하며, 상기 본체부(120)의 양단부 중앙에는 상기 본체부(120)보다 작은 직경을 가지며 돌출되어 베어링 및 구동부에 연결되는 축부(140)가 연장되어 있다. 축부(140)의 구성은 종래의 압연롤과 동일하며, 본 발명의 주된 특징과는 무관하므로 본 발명에서는 단순한 원형으로 도시하도록 한다.

본 발명의 일실시예에서 슬리브부(110)는 내측면에 상기 본체부(120) 방향으로 돌출된 돌출부(115)를 포함한다. 도 2a 및 도 2b 에서, 상기 돌출부(115)는 90°간격으로 4개가 슬리브부(110) 내면에 구비된다. 돌출부(115)는 슬리브(110)와 연결되는 연결면(111)이 외곽면(112)보다 폭이 좁은 사다리꼴 단면을 가지며, 히트 파이프롤(100)의 축방향을 따라서 연장된다. 이는 슬리브부(110)를 도시한 도 3 및 도 4 를 참고하면 명확하게 확인할 수 있다.

본 발명에서, 슬리브부(110)는 내마모성능을 위하여 Hi-Cr 강으로 형성되는 것이 바람직하며, 슬리브부(110)의 두께는 적어도 30㎜이상을 가지는 것이 바람직하다. 일반적으로 30㎜ 이상이 연삭되는 경우에 롤을 교체하게 되므로, 본 발명의 슬리브부(110)가 적어도 일반 롤의 교체 수명을 갖기 위함이다. 하지만, 슬리브부(110)의 두께(t)는 다른 두께를 가질 수도 있다. 이때, 슬리브부(110)의 두께는 돌출부(115)가 형성되지 않은 부분의 두께를 의미한다.

한편, 본체부(120)는 상기 슬리브부(110)의 돌기부(115)가 삽입될 수 있도록 상기 본체부(120)의 반경 방향 내측으로 들어간 홈부(125), 히트 파이프(150)가 들어갈 수 있도록 본체부(120)의 외주면으로부터 일정 깊이에 형성된 삽입홀(130)을 포함한다.

삽입홀(130)은 외주면으로부터 일정 깊이를 가지고 원주 방향을 따라서 복수 개가 배치되며, 홈부(125) 역시 외주면에서 원주 방향을 따라서 복수 개 구비된다. 홈부(125)의 경우에 90°간격으로 4 개가 배치되며, 상기 사다리꼴 단면의 돌출부(115)에 대응되도록 반경 방향 내측으로 갈수록 폭이 넓어지는 단면을 가진다. 즉, 홈부(125)의 내면(121)은 개구(122)보다 넓은 폭을 가진다.

형상 교정 장치의 스킨 패스 밀(40)에 사용되는 히트 파이프롤(100)은 작용되는 하중이 1000톤 이내로 롤 배럴방향으로 작용하는 스러스트(thrust)력은 거의 없다. 따라서, 수직방향으로 작용하는 하중에서만 본체부(120)와 슬리브부(110)가 분리되지 않는 결합 방법을 채택하면 되며, 본 실시예에서는 슬리브부(110)에 돌출부가 본체부(120)에 홈부(125)를 가공하여 끼워맞춤하는 방법을 채택하였다

삽입홀(130)의 형성 위치는 축방향 일측과 타측에서 서로 어긋나게 배치되는데, 이를 도 7 을 가지고 설명하도록 한다.

도 7 에는 본 발명의 히트 파이프롤(100)의 측면도가 도시되어 있다.

도 7 에서 보이듯이, 본 발명의 히트 파이프롤(100)은 가운데 본체부(120)가 배치되며, 상기 본체부(120)를 슬리브부(110)가 둘러싸고 있다. 본체부(120)에는 복수 개의 히트 파이프(150)가 내장되어 있는데, 히트 파이프(150)는 축방향 일측으로부터 중앙부로 연장되어 있는 제 1 히트 파이프(150a)와 타측으로부터 중앙부로 연장되어 있는 제 2 히트 파이프(150b)를 포함한다.

제 1 및 제 2 히트 파이프(150a, 150b)는 본체부(120), 즉, 히트 파이프롤(100)의 원주 방향을 따라서 번갈아 배치되며, 상기 제 1 히트 파이프(150a)와 상기 제 2 히트 파이프(150b)는 히트 파이프롤(100)의 길이방향 중앙부에서 서로 교차한다.

이러한 구조는 히트 파이프롤(100)의 중앙부에서 온도가 높은 강판에 의해서 중앙부가 높은 온도로 가열되는 것을 막으며, 히트 파이프(150)를 삽입하기 전 삽입홀(130)을 형성함에 있어서, 길이방향 일측에서 가공되는 삽입홀(130)과 반대측에서 가공되는 삽입홀(130)이 서로 정확하게 일치하지 않지 않아도 된다. 따라서, 히트 파이프롤(100)의 삽입홀(130)이 원주 방향에서 번갈아 배치되는 구성은 히트 파이프롤(100)을 제작함에 있어서 유리함을 제공하고, 히트 파이프롤(100)의 히트 파이프(150a, 150b)가 서로 중앙부에서 교차되는 것은 히트 파이프롤(100)의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.

도 8 은 히트 파이프에 대한 것으로 도 8(a)에는 히트 파이프의 종방향 단면도가 도시되어 있으며, 도 8(b)에는 히트 파이프의 단면도가 도시되어 있다.

도 8 에서 보이듯이, 히트 파이프(150)는 내부가 진공으로 형성된 파이프(151)에 홈(152)이 형성되며, 상기 홈(152)에 순수가 채워진다. 히트 파이프(150)는 가열부에서 열을 받으면 순수가 열에 의해 증발하여 중앙부(153a)에 수증기가 차게 된다. 이렇게 중앙부(153a)에 형성된 수증기로 인하여 중앙부(153a)의 압력이 높아지므로, 수증기는 압력이 낮은 양 측면으로 이동되며 측면부(153b)에서 냉각되어 순수로 다시 돌아가게 된다. 한편, 중앙부(153a)에서 열에 의해서 홈(152)에 있던 순수가 증발되면 홈(152)의 모세관 현상으로 인하여 측면부(153b)의 순수가 다시 중앙부(153a)로 이동된다.

이렇게 중앙부(153a)에서는 증발이 일어나며, 측면부(153b)에서는 응축이 일어나고, 중앙부(153a)에서 측면부(153b)로는 수증기가, 측면부(153b)에서 중앙부(153a)로는 순수가 이동된다. 이렇게 히트 파이프(150)는 내부의 순환으로, 가열부에서의 열을 고르게 분산한다.

본 발명에서는 이러한 히트 파이프(150)를 통하여 고온의 고강도강을 형상교정하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 히트 파이프롤(100)의 경우에 히트 파이프(150)가 내장된 본체부(120)과 본체부(120)를 둘러싸는 슬리브부(110)를 포함하며, 연삭은 슬리브부(110)에서 발생하기 때문에, 슬리브부(110)가 연삭면, 상기 슬리브부(110)를 상기 본체부(120)로부터 제거하며, 새로운 슬리브부(110)를 상기 본체부(120)에 다시 연결한다. 따라서, 히트 파이프(150)가 내장된 본체부(120)는 슬리브부(110)가 교체되는 동안 반영구적으로 사용할 수 있다.

또, 롤 교체시 히트 파이프(150)가 내장된 본체부(120)의 교환 없이 슬리브부(110)만 교체하면 새 롤과 동일하여 지므로, 교체 비용의 절감도 가능하며, 히트 파이프(150)를 내장하기 위한 삽입홀(130)을 가공할 필요가 없으므로, 롤 제작 시간 및 비용도 절감될 수 있다.

도 9 에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 9 에서는 본 발명의 도 2 의 실시예와 유사하나, 본체부(120)에 돌출부(126)가 슬리브부(110)에 홈부(116)가 형성된다는 점이 상이하다. 다만, 도 2 의 실시예와 유사하게, 도 9 의 실시예에서 홈부(116)와 돌출부(126)의 형상은 반경 방향 외측으로 폭이 넓어지는 사다리꼴 형상을 가진다.

도 10 에는 본 발명의 또다른 실시예가 도시되어 있다. 도 10 에서는 본체부(120)에 홈부(125)가 슬리브부(110)에 돌출부(115)가 형성되어 있으나, 상기 슬리브부(110)나 홈부(125)가 사다리꼴 단면을 가지지 않고 직사각형 단면을 가진다. 본 발명에서 슬리브부(110)나 본체부(120)의 결합은 열팽창과 수축을 이용하여 이루어지게 되므로, 사다리꼴 단면이 아닌 도 10과 같은 직사각 돌출부 단면을 가질 수도 있다. 이와 같은 경우에 슬리브부(110)를 가열한 상태에서 상기 본체부(120)를 넣은 후, 슬리브부(110)를 냉각함으로써, 조립될 수 있으며, 이를 역순으로 수행하는 경우에 슬리브부의 제거가 가능하다.

본 발명에서는 도 1 내지 도 10 에 도시된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이 실시예로 제한되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 실시예를 가질 수 있음은 물론이다.

예를 들어, 본 발명에서 본체부(120)와 슬리브부(110)의 연결은 돌출부(115)와 홈부(125)를 가지는 것으로 설명하였으나, 다른 결합관계를 갖도록 변경될 수 있다.

40: 스킨 패스 밀 100; 히트 파이프롤
110: 슬리브부 115, 126: 돌출부
116, 125: 홈부 120: 본체부
130: 삽입홀 140: 축부
150: 히트 파이프

Claims (6)

1. 히트 파이프 복수 개가 소정 깊이로 내장된 본체부;
   상기 본체부를 둘러싸도록 상기 본체부에 결합되는 슬리브부를 포함하며,
   상기 슬리브부는 상기 본체부로부터 장탈착 가능한 구조를 가지는 슬리브 교환형 히트 파이프롤.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 슬리브부가 상기 본체부로부터 장탈착 가능하도록, 상기 슬리브부는 롤 배럴 방향으로 연장된 복수의 돌출부를 포함하며, 상기 본체부는 상기 슬리브부의 돌출부가 삽입되는 복수의 홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬리브 교환형 히트 파이프롤.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 슬리브부의 돌출부는 축에 수직한 단면에서 반경방향 내측으로 갈수록 폭이 넓어지는 것을 특징으로 하는 슬리브 교환형 히트 파이프롤.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 슬리브부는 Hi-Cr강이며,
   상기 슬리브부의 두께는 30mm 이상인 것을 특징으로 하는 슬리브 교환형 히트 파이프롤.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 히트 파이프는 롤 배럴 방향 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 슬리브 교환형 히트 파이프롤.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 히트 파이프와 상기 제 2 히트 파이프는 롤의 길이방향 중앙부에서 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 슬리브 교환형 히트 파이프롤.
   
   

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