KR101638075B1 - 압연장치 - Google Patents

Abstract

압연장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 압연장치는 하우징과, 하우징 내부를 통과하는 강판의 상하측에 각각 회전 가능하게 설치되는 복수의 압연롤과, 강판과 압연롤 사이 및 복수의 압연롤들 사이를 향해 압연유를 분사하는 다수의 노즐과, 노즐들이 장착되어 압연롤을 향해 진퇴 가능하게 하우징 내부에 마련되는 노즐블록을 포함하며, 노즐은 압연롤의 폭에 대응 마련되는 노즐바디와 노즐바디의 표면에 마련되는 다수의 노즐헤드를 포함하고, 노즐블록은 노즐바디를 고정하기 위해 노즐바디의 배면을 수용하는 노즐수용홈과 노즐바디의 전면을 커버하는 노즐커버가 결합되는 커버고정홈을 포함하며, 노즐커버는 길이 방향으로 마련되는 커버갭을 통해 노즐헤드를 고정한다.

Description

압연장치{Rolling Mill System}

본 발명은 압연장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압연롤을 향해 압연유를 분사하는 노즐의 각도 고정과 조립 및 분해가 용이한 압연장치에 관한 것이다.

철강제조 분야에서 냉연 강판은 산세 공정, 냉간 압연 공정, 청정 공정, 소둔 공정, 조질 압연 공정, 정정 공정 등 일련의 공정을 거쳐 제조된다.

냉간 압연 공정은 철강, 스테인레스 등의 금속 재료를 상온에 가까운 온도에서 압연 가공하는 공정으로, 금속재료를 회전하는 롤 사이에 넣어 가압하여 두께 또는 단면적을 감소시킴으로써 길이방향으로 늘리는 가공을 압연((壓延, rolling)이라 한다.

냉간 압연 공정에서 압연장치는 하우징 내부에 워크롤과 백업롤 등 다수의 압연롤과, 압연 시 발생되는 열을 냉각시키고 마찰저항을 줄이기 위해 압연유(냉각오일)을 스트립(냉연 강판) 및 압연롤을 향해 분사하는 다수의 노즐을 포함한다. 압연유를 분사하기 위한 노즐은 하우징에 U-Bolt를 이용하여 고정된다.

그런데, 하우징에 고정 설치되는 노즐은 압연 공정 중 분사되는 압연유에 의해 U-Bolt가 조금씩 풀리면서 노즐 헤더의 분사각도가 틀어지는 경우가 종종 발생하였다. 노즐 분사 각도가 어긋나면 압연되는 제품의 품질에 여러 결함을 유발할 수 있기 때문에 이를 안정적으로 고정하는 것은 매우 중요하다. 또한, U-Bolt는 조립과 분해가 까다로워 노즐 청소나 변형 등으로 인한 분해 시 시간이 많이 소요되었다.

본 발명의 실시 예에 따른 압연장치는 압연유를 분사하는 노즐의 각도 고정과 노즐의 조립 및 분해가 용이하도록 하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하우징과, 하우징 내부를 통과하는 강판의 상하측에 각각 회전 가능하게 설치되는 복수의 압연롤과, 강판과 압연롤 사이 및 복수의 압연롤들 사이를 향해 압연유를 분사하는 다수의 노즐과, 노즐들이 장착되어 압연롤을 향해 진퇴 가능하게 하우징 내부에 제공되는 노즐블록을 포함하는 압연장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 노즐블록은 상기 하우징에 마련되는 레일에 이동 가능하게 설치되며, 상기 하우징에 마련되는 구동부재에 의해 압연 동작에 대응하여 이동 가능하게 마련될 수 있다.

또한, 상기 노즐블록은 압연롤에 대향하며 강판의 이동방향 전후에 한 쌍으로 마련되며, 상기 구동부재에 의해 동시 구동될 수 있다.

또한, 상기 압연롤은 작업롤과 중간롤과 백업롤을 포함하며, 상기 노즐은 강판과 작업롤 사이를 향해 압연유를 분사하는 제1노즐과, 작업롤과 중간롤 사이를 향해 압연유를 분사하는 제2노즐과, 중간롤과 백업롤 사이를 향해 압연유를 분사하는 제3노즐을 포함할 수 있다.

또한, 상기 노즐은 압연롤의 폭에 대응 마련되는 원통형의 노즐바디와, 노즐바디의 표면에 마련되는 다수의 노즐헤드를 포함하고, 상기 노즐블록은 상기 노즐바디를 고정하기 위해 원통형 노즐바디의 배면을 수용할 수 있도록 반구형으로 함입 마련되는 노즐수용홈과, 노즐바디의 전면을 커버하는 노즐커버가 결합될 수 있도록 노즐수용홈으로부터 단차지게 함입 마련되는 커버고정홈을 포함하며, 상기 노즐커버는 길이 방향으로 마련되는 커버갭을 통해 상기 노즐헤드를 노출 고정할 수 있다.

또한, 상기 노즐커버는 노즐헤드를 외부로 노출시킬 수 있도록 두 개로 분리 마련될 수 있다.

또한, 상기 노즐커버는 상기 노즐바디의 전면과 접촉하는 원호 형상의 헤드접촉면과, 상기 커버고정홈에 접촉하는 각진 모서리 형태의 블록접촉면을 포함할 수 있다.

또한, 상기 노즐헤드를 양측에서 고정 지지하는 한 쌍의 노즐커버 헤드접촉면은 원호면의 길이를 가변하여 노즐의 경사 각도를 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 하우징과, 상기 하우징 내부를 통과하는 냉연 강판을 압연하기 위해 냉연 강판의 상하에 각각 회전 가능하게 설치되는 복수의 압연롤과, 상기 냉연 강판과 압연롤 사이 및 복수의 압연롤 사이를 향해 압연유를 분사하는 다수의 노즐이 설치되는 노블블록을 포함하되, 상기 노즐은 압연롤의 폭에 대응 마련되는 노즐바디와, 노즐바디의 표면에 마련되는 다수의 노즐헤드를 포함하고, 상기 노즐블록은 상기 노즐바디를 고정하기 위해 노즐바디의 배면을 수용하는 노즐수용홈과, 노즐바디의 전면을 커버하는 노즐커버가 결합되는 커버고정홈을 포함하며, 상기 노즐커버는 길이 방향으로 마련되는 커버갭을 통해 상기 노즐헤드를 노출 고정하는 압연장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 노즐커버는 노즐헤드를 외부로 노출시킬 수 있도록 두 개로 분리 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 압연장치는 강판 및 압연롤을 향해 압연유를 분사하는 노즐을 노즐블록에 마련하며, 이 노즐블록은 노즐의 교체나 청소 또는 각도 조정 시 압연롤에 대해 진퇴가능하도록 하우징에 설치되기 때문에 작업이 용이하고 조립 및 분해에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 압연장치는 노즐블록에 노즐을 함입 설치하고, 노즐헤드를 두 개로 분리 마련되는 노즐커버 사이의 갭을 통해 고정하기 때문에 조립 및 분해가 쉽고 장시간 냉각오일을 분사하더라도 각도가 틀어지지 않는다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 압연장치는 노즐커버에 마련되는 노즐헤드고정면을 통해 노즐헤드의 각도를 다양하게 조절할 수 있기 때문에 각도 조정과 설치 및 분해가 용이하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압연장치가 적용된 냉간 압연 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압연장치를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압연장치의 노즐블록 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압연장치의 노즐블록에 설치되는 노즐을 분해 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압연장치의 노즐블록에 설치되는 노즐을 도시한 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압연장치가 적용되는 냉간 압연 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 본 실시 예에서는 냉간 압연 시스템을 일례로 예시하지만 본 발명은 이에 한정 되지 않고 열간 압연 시스템에도 통상의 기술자가 용이하게 수정 및 변형을 통해 적용할 수 있음은 물론이다.

도면을 참조하면, 냉간 압연 시스템은 두 개의 텐션 릴(Tension Reel)(10,12)과, 이 두 개의 텐션 릴(10,12) 사이에 마련된 냉간 압연장치(100)를 포함한다.

두 개의 텐션 릴(10,12)은 입측 텐션 릴(10)과 출측 텐션 릴(12)로 이루어진다. 입측 텐션릴(1)에 감긴 냉연 강판 코일에서 릴리스되는 냉연 강판(S)은 핀치롤(14)에 의해 눌려 고정된 후, 핀치롤(14)과 입측 텐션 릴(10)의 회전에 따라 출측 텐션 릴(12)로 유도된다.

공정 시 냉연 강판(S)은 두께 및 재질, 외관 형상, 강종 등에 의해 출측 텐션 릴(12)로 정확히 투입되지 않을 수 있다. 이를 교정하기 위해 작업자는 냉연 강판(S)의 선단을 펴주고 이 선단을 치구를 이용하여 입측 오일와이퍼(Oil Wiper)(16) 사이로 통과시키게 되며, 냉연 강판(S)은 이후 냉간 압연장치(100)를 지나 출측 오일와이퍼(18)를 통과 후 출측 텐션릴(12)로 보내진다. 미설명된 참조부호 20은 디플렉터롤이고, 22는 형상롤이다.

즉, 정리하면 냉간 압연 시스템에서 냉연 강판(S)은 입측 텐션릴(10)로부터 풀려나와 핀치롤(14) 디플렉트롤(20), 형상롤(22), 입측 오일와이퍼(16), 냉간 압연장치(100), 출측 오일와이퍼(18)를 거쳐 출측 텐션릴(12)로 진입된다.

냉간 압연장치(100)로는 6단 압연기가 채용될 수 있다. 이하에서는 압연장치(100)의 구조를 6단 압연기를 일례로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 4단, 12단, 20단 등에도 적절한 수정 및 변형을 통해 적용될 수 있음은 물론이다.

6단 냉간 압연장치(100)는 도시한 바와 같이 3개의 상부 압연롤(110A)과 3개의 하부 압연롤(110B)을 포함한다. 상부 압연롤(110A)과 하부 압연롤(110B)은 각각 1개의 작업롤(112)과, 1개의 중간롤(114)과, 1개의 백업롤(116)을 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉간 압연장치를 도시한 사시도이다. 도시한 바와 같이, 냉간 압연장치(100)는 내부를 일방향으로 이동하면서 통과하는 냉연 강판(S)을 중심으로 그 상하부에 압연롤(110)이 각각 3단씩 적재되어 구성된 총 6단 구조의 압연기이다.

냉연 강판(S)은 그 상하에 각각 위치하는 작은 직경의 작업롤(112)에 의하여 압연되며, 각 작업롤(112)의 상부 또는 하부에는 중간롤(114)이 접촉하도록 위치한다. 중간롤(114)은 냉연 강판(S)의 폭에 대하여 작업측(work side) 또는 구동측(drive side)으로 작용하여 냉연 강판(S)의 형상을 제어한다. 중간롤(114)과 작업롤(112)의 반대측에서 접촉 위치하는 백업롤(116)은 냉연 강판(S)에 압연력을 인가하는 롤이다.

냉간 압연장치(100)에 마련되는 한 쌍의 압연롤(110A,110B)은 하우징(120)의 내부 공간에 회전 가능하게 축 지지된다. 또한, 하우징(120)은 내부를 관통하는 냉연 강판(S) 및 압연롤들(112,114,116)을 향해 윤활, 냉각, 세정 등의 작용을 하는 압연유(coolant)를 분사하기 위한 다수의 노즐(131)이 마련되는 노즐블록(130)을 포함한다.

노즐블록(130)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 하우징(120)에 압연롤(110)을 향해 진퇴할 수 있도록 마련된다. 이를 위해, 노즐블록(130)은 하우징(120)의 내측면에 마련되는 레일(122)에 수평 이동 가능하게 결합되며, 이 노즐블록(130)을 이동시킬 수 있도록 하우징(120)에는 구동부재(132)가 고정 마련된다. 냉연 강판(S)의 상부에 위치하고 상부 압연롤(110A)에 대향하는 한편 냉연 강판 이동방향 양측에 마련되는 한 쌍의 노즐블록(130)은 상부하우징의 내측에 마련된 레일(122)에 이동 가능하게 설치되며, 냉연 강판(S)의 하부에 위치하고 하부 압연롤(110B)에 대향하는 한편 냉연 강판 이동방향 양측에 마련되는 한 쌍의 노즐블록(130)은 하부하우징의 내측에 마련된 레일(122)에 이동 가능하게 설치된다. 네 개의 노즐블록(130)을 이동시키기 위한 구동부재(132)로는 공압 또는 유압 실린더가 사용될 수 있으며, 이 구동 실린더는 노즐블록(130)의 배면과 밸브(미도시)로 연결되어 노즐블록(130)을 이동시킨다. 밸브는 방향 전환 밸브와 압력 조절 밸브가 포함될 수 있다.

도 3은 노즐블록(130)이 압연롤(110)로부터 이격된 상태를 도시한 것으로, 이는 냉연 강판(S)이 이동하지 않을 때 예를 들면, 압연 공정이 이루어지지 않는 노즐의 청소, 교환, 각도 조절 등의 작업 시 조업자가 용이하게 실시할 수 있도록 한다. 도 4는 노즐블록(130)이 압연롤(110)에 근접된 상태로, 이는 냉연 강판(S)이 이동하면서 압연 공정이 진행되어 냉연 강판 및 압연롤들을 향해 노즐(131a~131c)로부터 압연유가 분사되는 공정을 예시한 것이다. 레일(122)의 끝단에는 스토퍼(124)가 마련되어 있어서, 냉연유 분사에 최적화된 노즐블록(130)과 압연롤(110) 사이의 거리를 적정하게 제한할 수 있다.

노즐블록(130)은 상술한 바와 같이 작업롤(112)과 중간롤(114)과 백업롤(116) 및 냉연 강판(S)에 대향 배치되는 세 개의 노즐(131a, 131b, 131c)를 포함할 수 있다. 제1노즐(131a)은 냉연 강판(S)과 작업롤(112)이 접촉하는 사이를 향해 압연유를 분사하며, 제2노즐(131b)은 작업롤(112)과 중간롤(114)이 접촉하는 사이를 향해 압연유를 분사하고, 제3노즐(131c)은 중간롤(114)과 백업롤(116)이 접촉하는 사이를 향해 압연유를 분사한다. 압연유는 스프레이 형태로 분사될 수 있다.

제1노즐(131a)과 제2노즐(131b)와 제3노즐(131c)은 분사하는 방향만 다를 뿐 노즐블록(130)에 설치되는 방법은 동일하므로 이하에서는 도 5를 참조하여 제3노즐(131c)을 일례로 설명한다.

도시된 바와 같이 제3노즐(131c)은 오일 탱크(미도시)로부터 오일을 공급받기 위한 호스(134)와, 호스(134)의 단부에 압연롤(110)의 폭과 대략적으로 동일하게 마련되는 원통형의 노즐바디(136)를 포함한다. 호스(134)와 노즐바디(136)는 연결구(134a)를 통해 용이하게 체결될 수 있으며, 노즐바디(136)의 표면에는 길이방향을 따라 다수의 노즐헤드(135)가 일정 간격으로 마련된다. 각 노즐헤드(135)는 길이방향을 따라 압연유를 소정 각도로 확장 분사하도록 되어 있어 압연롤(110)과 적정 거리를 유지할 경우 압연롤 전체에 압연유를 균일하게 도포할 수 있다.

노즐블록(130)은 제3노즐(131c)을 고정하기 위해 노즐수용홈(137)과 커버고정홈(138)을 포함한다. 노즐수용홈(137)은 원통형 노즐바디(136)의 배면을 수용할 수 있도록 노즐블록(130)에 반구형으로 함입 마련되며, 커버고정홈(138)은 노즐바디(136)의 전면을 커버하는 노즐커버(139)가 결합될 수 있도록 노즐수용홈(137)으로부터 단차지게 노즐블록(130)에 함입 마련된다. 노즐수용홈(137)과 커버고정홈(138)의 함입 두께는 적정하게 조정될 수 있다.

노즐커버(139)는 제3노즐(131c)의 노즐헤드(135)가 외부로 노출되는 한편 노출 위치가 고정될 수 있도록 두 개로 분리 마련되고 그 사이의 커버갭을 통해 외부로 노출되는 노즐헤드(135)를 고정한다.

좀 더 자세히 살펴보면, 노즐커버(139)는 원통의 노즐바디(136)와 접촉하는 원호 형상의 헤드접촉면(139a)과, 커버고정홈(138)에 접촉하는 각진 모서리 형태의 블록접촉면(139b)을 포함한다. 제3노즐(131c)의 노즐헤드(135)를 양측에서 고정하기 위해 대향 배치되는 한 쌍의 헤드접촉면(139a,139')은 헤드접촉면의 원둘레가 동일하게 마련될 경우 노즐헤드의 분사 각도를 90도로 용이하게 고정할 수 있다. 노즐커버(139)는 다수의 볼트(B)를 이용하여 노즐블록(130)에 고정된다.

도 6은 백업롤(116)과 중간롤(114) 사이를 향해 압연유를 분사하는 제3노즐(131a) 뿐만 아니라 중간롤(114)과 작업롤(112) 사이를 향해 압연유를 분사하는 제2노즐(131b) 및 작업롤(112)와 냉연 강판(S) 사이를 향해 압연유를 분사하는 제1노즐(131a)도 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이 제2노즐(131b) 및 제3노즐(131c)은 각각 작업롤과 중간롤(112,114) 사이 및 중간롤과 백업롤(114,116) 사이를 향해 압연유를 분사할 수 있도록 대략 압연롤과 수평방향으로 대향하도록 노즐블록(130)에 설치되지만, 제1노즐(131a)은 제2노즐(131b)과 인접하여 설치되면서 냉연 강판(S)과 작업롤(112) 사이를 향해 압연유를 분사할 수 있도록 하향 경사지게 설치된다.

즉, 제2노즐(131b) 및 제3노즐(131c)의 전면을 양측에서 고정 지지하는 노즐커버(139)의 원호형 헤드접촉면(139a,139')은 상술한 바와 같이 원호면의 길이(원둘레)가 서로 동일하게 마련되지만, 제1노즐(131a)의 전면을 양측에서 고정 지지하는 한 쌍의 노즐커버(139)의 헤드접촉면(139a")과 헤드접촉면(139a"')은 원둘레가 서로 다르게 마련된다. 예컨대, 한 쌍의 헤드접촉면(139a) 중 원둘레의 길이가 짧은 쪽으로 노즐헤드는 경사지게 고정된다. 도 6에서는 노들헤드(135)가 하향 경사지므로, 경사지는 방향의 하측에 위치하는 노즐커버(139)의 헤드접촉면(139a"') 원둘레를 상측에 위치하는 노즐커버(139a")의 헤드접촉면(139a") 원둘레보다 짧도록 조절함으로써 노즐(131)의 경사 각도를 용이하게 조절할 수 있다.

또한, 인접 설치되는 제1노즐(131a)과 제2노즐(131b)을 고정하기 위한 노즐커버(139')는 도시한 바와 같이 두 개의 노즐(131a,131b)을 동시에 커버할 수 있도록 하나로 마련될 수도 있다.

또한, 상술한 실시 예에서는 노즐헤드(135)를 고정하는 한 쌍의 노즐커버(139)가 분리 마련되는 것으로 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 하나의 노즐커버를 마련하되 노즐헤드(135)가 외부로 노출될 수 있도록 길이방향을 따라 마련되는 커버갭을 원형 또는 슬릿 형태로 다수개가 배치 마련되는 형태도 가능하다.

S..냉연 강판(스트립) 10,12..텐션 릴
16,18..오일와이퍼 100..냉간 압연장치
110,110A,110B..압연롤 112..작업롤
114..중간롤 116..백업롤
120..하우징 122..레일
130..노즐블록 131..노즐
131a~131c..제1노즐 내지 제3노즐 135..노즐헤드
136..노즐바디 137..노즐수용홈
138..커버고정홈 139..노즐커버
139a,139a',139a",139"'..헤드접촉면
139b..블록접촉면

Claims (8)

1. 하우징과, 상기 하우징 내부를 통과하는 강판의 상하측에 각각 회전 가능하게 설치되는 복수의 압연롤과, 상기 강판과 압연롤 사이 및 복수의 압연롤들 사이를 향해 압연유를 분사하는 다수의 노즐과, 상기 노즐들이 장착되어 상기 압연롤을 향해 진퇴 가능하게 상기 하우징 내부에 제공되는 노즐블록을 포함하되,
   상기 노즐은 압연롤의 폭에 대응 마련되는 원통형의 노즐바디와, 노즐바디의 표면에 마련되는 다수의 노즐헤드를 포함하고,
   상기 노즐블록은 상기 노즐바디를 고정하기 위해 원통형 노즐바디의 배면을 수용할 수 있도록 반구형으로 함입 마련되는 노즐수용홈과, 노즐바디의 전면을 커버하는 노즐커버가 결합될 수 있도록 노즐수용홈으로부터 단차지게 함입 마련되는 커버고정홈을 포함하며,
   상기 노즐커버는 상기 노즐헤드를 외부로 노출시킬 수 있도록 두 개로 분리 마련되며 그 사이에 길이 방향으로 마련되는 커버갭을 포함하는 압연장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐블록은 상기 하우징에 마련되는 레일에 이동 가능하게 설치되며, 상기 하우징에 마련되는 구동부재에 의해 압연 동작에 대응하여 이동 가능하게 마련된 압연장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 노즐블록은 압연롤에 대향하며 강판의 이동방향 전후에 한 쌍으로 마련되며, 상기 구동부재에 의해 동시 구동되는 압연장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 압연롤은 작업롤과 중간롤과 백업롤을 포함하며,
   상기 노즐은 강판과 작업롤 사이를 향해 압연유를 분사하는 제1노즐과, 작업롤과 중간롤 사이를 향해 압연유를 분사하는 제2노즐과, 중간롤과 백업롤 사이를 향해 압연유를 분사하는 제3노즐을 포함하는 압연장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐커버는 상기 노즐바디의 전면과 접촉하는 원호 형상의 헤드접촉면과, 상기 커버고정홈에 접촉하는 각진 모서리 형태의 블록접촉면을 포함하는 압연장치
8. 제 7항에 있어서,
   상기 노즐헤드를 양측에서 고정 지지하는 한 쌍의 노즐커버 헤드접촉면은 원호면의 길이를 가변하여 노즐의 경사 각도를 조절하는 압연장치.
   
   

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