KR102119952B1 - 히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤 - Google Patents

히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치는 롤코어부재를 하향 이동시키며 지지하는 롤지지유닛 및 상기 롤코어부재를 감싸게 배치되며, 외부에서 전달받은 용강을 상기 롤코어부재의 외면을 감싸게 위치시키고, 하향 이동되는 롤코어부재의 외면에 상기 용강을 응고시키면서 히트파이프가 배치되는 롤외각부재로 형성시키는 주형유닛을 포함할 수 있다.

Description

히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤{Heat pipe roll manufacturing apparatus and heat pipe roll being manufactured thereof}
본 발명은 히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤에 관한 것이다.
자동차 산업에서의 환경규제 및 충돌특성 향상 목적에 부응하기 위해 강판은 계속 고강도화 추세에 있는데 강판이 고강도화 될수록 열연 강판의 형상이 좋지 않게 되고 이를 교정하기 위한 열연 스킨패스밀(SPM: Skin Pass Mill)공정에 부하가 걸리게 된다.
문제는 이러한 고강도 강판은 소재의 항복강도가 높아 형상교정을 실시하는 스킨패스밀 공정을 거치더라도 거의 연신이 되지 않아 형상교정이 잘 되지 않는다는 것이다.
이를 극복하기 위한 방법으로 스트립 온도를 높여서 스킨패스밀 작업을 하게 되는데, 별도의 롤 냉각수단 없이 온간 작업을 하게 되면 작업롤(work roll)이 강판으로부터 열을 받아 열 크라운이 크게 형성됨으로서 오히려 강판의 중앙부에 제어 불가능한 심한 웨이브(wave)를 발생시켜 제품으로서의 가치를 없게 만든다.
한편 열연 스킨패스밀 과정에서는 강판 표면에 형성되어 있던 스케일이 많이 탈락되어 주위에 존재하므로, 롤을 냉각하기 위해 냉각수를 사용하게 되면 스케일이 비산하여 2차적인 표면결함을 유발시키기 때문에 냉각수를 사용할 수가 없다.
이에 대한 해결책으로 강판을 연속적으로 압연하더라도 롤 길이 방향의 온도분포를 균일하게 하여 궁극적으로는 열 크라운 형성을 억제할 수 있는 히트파이프롤 기술을 개발하여 적용중에 있으며, 기존대비 큰 폭의 실수율 향상 효과를 얻고 있다.
하지만 종전의 히트파이프롤에 히트파이프를 구비시키기 위한 삽입홈의 형성 등에 의해서 히트파이프롤 표면에 크랙이 발생하는 문제가 있다.
또한 종전의 히트파이프를 히트파이프롤의 외면에 인접하여 구비시키기에는 한계가 있어, 히트파이프에 의한 균일한 온도 분포를 위한 시간 소요가 증가하는 등에 의해서 실수율 향상의 효과가 일부 저감되는 단점이 있다.
따라서, 전술한 문제 내지 단점을 개선하기 위한 히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤에 대한 연구가 필요하게 되었다.
일본 출원 번호 제1994-038075호
본 발명은 외면에 인접하게 히트파이프를 구비시킬 수 있는 히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 발명은 삽입홈 또는 삽입외각홀의 형성 등에 의해서 히트파이프롤 표면에 크랙이 발생하는 문제를 개선할 수 있는 히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치는 롤코어부재를 하향 이동시키며 지지하는 롤지지유닛 및 상기 롤코어부재를 감싸게 배치되며, 외부에서 전달받은 용강을 상기 롤코어부재의 외면을 감싸게 위치시키고, 하향 이동되는 롤코어부재의 외면에 상기 용강을 응고시키면서 히트파이프가 배치되는 롤외각부재로 형성시키는 주형유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 주형유닛은, 상기 롤코어부재를 감싸게 배치되며, 외부에서 용강을 전달받고, 상기 용강을 응고시키면서 히트파이프가 배치되는 제1외각부재로 형성시키는 상단주형부 및 상기 상단주형부의 하부에 배치되며, 상기 제1외각부재를 감싸게 배치되고, 외부에서 용강을 전달받아 상기 용강을 응고시키면서 제2외각부재로 형성시키는 하단주형부를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 상단주형부는, 상기 롤코어부재의 주변을 감싸게 배치되며, 외부에서 용강을 전달받아 상기 롤코어부재의 주변에 위치시키는 상단턴디쉬 및 상기 롤코어부재의 주변을 감싸게 배치되며, 상기 상단턴디쉬의 하부에 위치되고, 상기 상단턴디쉬에서 전달받은 용강을 응고시키는 상단냉각주형을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 상단주형부는, 상기 상단턴디쉬 및 상기 상단냉각주형 중 적어도 하나에 결합되며, 상기 용강이 응고되면서 제1외각부재로 형성될 때, 상기 제1외각부재의 적어도 일부에 히트파이프가 삽입되는 삽입외각홀을 형성시키는 홀형성부재를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 홀형성부재는, 상기 상단턴디쉬 및 상기 상단냉각주형 중 적어도 하나에 결합되며, 중앙부에 상기 롤코어부재가 관통되는 관통공이 형성된 디스크 형태의 지지프레임 및 상기 지지프레임에 상단부가 결합되며, 하향하여 연장된 봉 형태로 상기 지지프레임의 원주 방향으로 복수 개가 배치되는 수직바를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 수직바는, 하단부가 적어도 상기 용강과 상기 용강이 응고되어 상기 제1외각부재를 형성하는 경계면의 하측에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 수직바는, 상단부에서 하단부까지 동일한 직경으로 형성된 봉 형태인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 하단주형부는, 상기 제1외각부재의 주변을 감싸게 배치되며, 외부에서 용강을 전달받아 상기 제1외각부재의 주변에 위치시키는 하단턴디쉬 및 상기 제1외각부재의 주변을 감싸게 배치되며, 상기 하단턴디쉬의 하부에 위치되고, 상기 하단턴디쉬에서 전달받은 용강을 응고시키는 하단냉각주형을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 히트파이프롤은 상기 히트파이프롤 제조장치에 의해서 제조되는 히트파이프롤에 있어서, 롤코어부재, 상기 상단주형부에 의해서 상기 롤코어부재의 외면에 형성되고, 히트파이프가 배치되는 제1외각부재 및 상기 하단주형부에 의해서 상기 제1외각부재의 외면에 형성되는 제2외각부재를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트파이프롤의 상기 롤코어부재와 상기 제1외각부재는 동일한 소재로 형성되고, 항복강도 100~700MPa이며, 피로강도 350~380MPa인 소재로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트파이프롤의 상기 롤코어부재와 상기 제1외각부재는, 중량%로, 탄소(C): 0.38~0.42%, 실리콘(Si): 0.1~1.0%, 망간(Mn): 0.6~0.85%, 인(P): 0.03% 이하, 황(S): 0.03% 이하, 크롬(Cr): 0.9~1.2%, 니켈(Ni): 0.25% 이하, 구리(Cu): 0.3% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.15~0.3%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 성분으로 형성되고, 상기 제2외각부재는, 중량%로, 탄소(C): 2.0%, 크롬(Cr): 2.0~10.0%, 니켈(Ni): 1.0% 이하, 몰리브덴(Mo): 2.0~10.0%, 바나듐(V): 2.0~10.0%, 텅스텐(W) 10.0% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 성분으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트파이프롤은 제1항의 히트파이프롤 제조장치에 의해서 제조되는 히트파이프롤에 있어서, 롤코어부재 및 상기 롤코어부재를 감싸도록, 상기 용강이 응고되어 형성되며, 둘레 방향으로 히트파이프가 삽입되는 삽입홈이 형성된 롤외각부재를 포함하며, 상기 삽입홈은, 상기 롤외각부재의 일단부로 제1개방단부가 형성되고, 상기 제1개방단부의 반대단인 제1폐쇄단부를 포함하는 제1삽입홈 및 상기 롤외각부재의 타단부로 제2개방단부가 형성되고, 상기 제2개방단부의 반대단인 제2폐쇄단부가 상기 제1폐쇄단부와 마주하게 상기 제1삽입홈과 나란히 형성되는 제2삽입홈을 포함할 수 있다.
본 발명의 히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤은 히트파이프롤의 외면에 인접하게 히트파이프를 구비시킬 수 있는 이점이 있다.
이에 의해서, 본 발명의 히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤은 히트파이프에 의한 균일한 온도 분포를 위한 시간 소요가 증가되는 문제를 방지하고, 강판의 실수율이 저감되는 문제를 방지할 수 있는 이점을 가질 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤은 삽입홈 또는 삽입외각홀의 형성 등에 의해서 히트파이프롤 표면에 크랙이 발생하는 문제를 개선할 수 있는 이점이 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 히트파이프롤 제조장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 히트파이프롤 제조장치에서 상단주형부의 홀형성부재를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 히트파이프롤에 삽입외각홀이 형성된 실시예를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 히트파이프롤에 삽입외각홀이 형성된 실시예를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 히트파이프롤에 삽입홈이 형성된 실시예를 도시한 정면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 히트파이프롤에 대한 응력 구조해석의 결과를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호 또는 유사한 방식으로 부여된 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.
본 발명은 히트파이프롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 히트파이프롤에 관한 것으로, 히트파이프롤의 외면에 인접하게 히트파이프(P)를 구비시킬 수 있고, 이에 의해서, 히트파이프(P)에 의한 균일한 온도 분포를 위한 시간 소요가 증가되는 문제를 방지하고, 강판의 실수율이 저감되는 문제를 방지할 수 있으며, 다른 측면에서, 삽입홈(G) 또는 삽입외각홀(H)의 형성 등에 의해서 히트파이프롤 표면에 크랙이 발생하는 문제를 개선할 수 있다.
구체적으로 도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 본 발명의 히트파이프롤 제조장치를 도시한 단면도이고, 상기 도면을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치는 롤코어부재(1)를 하향 이동시키며 지지하는 롤지지유닛(100) 및 상기 롤코어부재(1)를 감싸게 배치되며, 외부에서 전달받은 용강(S)을 상기 롤코어부재(1)의 외면을 감싸게 위치시키고, 하향 이동되는 롤코어부재(1)의 외면에 상기 용강(S)을 응고시키면서 히트파이프(P)가 배치되는 롤외각부재(2)로 형성시키는 주형유닛(200)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 롤지지유닛(100), 주형유닛(200)에 의해서, 상기 롤코어부재(1)의 외면에 히트파이프(P)가 배치되는 롤외각부재(2)를 형성할 수 있게 된다.
더욱이, 상기 히트파이프(P)가 롤외각부재(2)에 형성됨에 의해서 히트파이프(P)에 의한 균일한 온도 분포를 위한 소요 시간을 감소시킴에 따라 빠른 균일 온도 분포를 형성할 수 있어, 강판의 스킨패스밀(SPM: Skin Pass Mill) 등에 의한 교정 공정에서 작업롤 등에 열 크라운이 발생하녀 강판의 중앙부에 웨이브가 형성되는 등의 문제를 방지할 수 있게 된다.
상기 롤지지유닛(100)은 상기 롤코어부재(1)를 하방으로 이동시키는 역할을 하게 되고, 이에 의해서 상기 롤코어부재(1)의 외면에는 상기 용강(S)이 응고되어 롤외각부재(2)가 형성되면서 하방으로 배출되게 된다.
여기서, 상기 롤코어부재(1)는 단조 등에 의해서 미리 형성되어 상기 롤지지유닛(100) 상에 제공되며, 상기 롤코어부재(1)의 외면에는 상기 롤외각부재(2)가 형성되게 된다.
상기 주형유닛(200)은 상기 롤코어부재(1)의 외면에 상기 롤외각부재(2)를 형성시키는 역할을 하게 되며, 이를 위해서 상기 주형유닛(200)은 외부에서 용강(S)을 전달받으며, 전달받은 용강(S)을 상기 롤코어부재(1)의 외면을 감싸게 위치시키면서 응고시켜 상기 롤외각부재(2)를 형성하게 된다.
이러한 기능을 수행하기 위해서, 상기 주형유닛(200)은 상단주형부(210), 하단주형부(220) 등을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 주형유닛(200)은, 상기 롤코어부재(1)를 감싸게 배치되며, 외부에서 용강(S)을 전달받고, 상기 용강(S)을 응고시키면서 히트파이프(P)가 배치되는 제1외각부재(2a)로 형성시키는 상단주형부(210) 및 상기 상단주형부(210)의 하부에 배치되며, 상기 제1외각부재(2a)를 감싸게 배치되고, 외부에서 용강(S)을 전달받아 상기 용강(S)을 응고시키면서 제2외각부재(2b)로 형성시키는 하단주형부(220)를 포함할 수 있다.
상기 상단주형부(210)는 상기 롤외각부재(2) 중에서 상기 히트파이프(P)가 배치되는 제1외각부재(2a)를 형성하는 역할을 하게 된다. 다시 말해, 상기 롤외각부재(2)는 상기 상단주형부(210)에 의해서 상기 롤코어부재(1)의 외면에 형성되는 상기 제1외각부재(2a)를 포함하는 것이다.
이러한 상기 상단주형부(210)는 상기 제1외각부재(2a)를 형성하기 위해서, 상단턴디쉬(211), 상단냉각주형(212)을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 상단주형부(210)는, 상기 롤코어부재(1)의 주변을 감싸게 배치되며, 외부에서 용강(S)을 전달받아 상기 롤코어부재(1)의 주변에 위치시키는 상단턴디쉬(211) 및 상기 롤코어부재(1)의 주변을 감싸게 배치되며, 상기 상단턴디쉬(211)의 하부에 위치되고, 상기 상단턴디쉬(211)에서 전달받은 용강(S)을 응고시키는 상단냉각주형(212)을 포함할 수 있다.
상기 상단턴디쉬(211)는 외부에서 용강(S)을 전달받으며, 상기 상단냉각주형(212)으로 상기 용강(S)을 전달하게 된다. 그리고, 외부에서 상기 상단턴디쉬(211)로 전달되는 용강(S)의 성분은 상기 롤코어부재(1)의 성분과 동일한 소재로 제공될 수 있으며, 이에 의해서 상기 롤코어부재(1)의 외면에 상기 제1외각부재(2a)가 형성되면 동일한 소재의 롤코어부재(1)와 상기 외각부재는 단일한 바디를 형성할 수도 있다.
상기 상단냉각주형(212)은 상기 상단턴디쉬(211)에서 용강(S)을 전달받으면, 상기 롤코어부재(1)의 외면에서 상기 용강(S)이 응고되도록 냉각켜서 상기 롤코어부재(1)의 외면에 제1외각부재(2a)를 형성하게 된다.
이를 위해서 상기 상단냉각주형(212)은 상기 롤코어부재(1) 주변을 감싸게 배치되고, 내부로 냉각유체(R)로 유동하게 구성될 수 있다.
더하여, 상기 상단주형부(210)는 상기 제1외각부재(2a)에 상기 히트파이프(P)가 배치될 수 있는 삽입외각홀(H)을 형성하기 위한 홀형성부재(213)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 상단주형부(210)는, 상기 상단턴디쉬(211) 및 상기 상단냉각주형(212) 중 적어도 하나에 결합되며, 상기 용강(S)이 응고되면서 제1외각부재(2a)로 형성될 때, 상기 제1외각부재(2a)의 적어도 일부에 히트파이프(P)가 삽입되는 삽입외각홀(H)을 형성시키는 홀형성부재(213)를 포함할 수 있다.
이와 같이 상기 홀형성부재(213)가 구비됨에 의해서, 상기 상단냉각주형(212)에서 응고되는 과정에서 홀이 형성될 수 있기 때문에, 상기 제1외각부재(2a)에 상기 삽입외각홀(H)이 형성될 수 있다.
다시 말해, 상기 롤코어부재(1)가 상기 롤지지유닛(100)에 의해서 하방으로 이동되면서 상기 롤코어부재(1)의 외면에 상기 상단냉각주형(212)에 의해서 상기 용강(S)이 응고되어 상기 제1외각부재(2a)가 형성되는데, 이 과정에서 상기 홀형성부재(213)가 응고되는 상기 용강(S)에 위치함에 의해서 상기 삽입외각홀(H)이 형성된 상기 제1외각부재(2a)가 상기 롤코어부재(1)의 외면에 형성되면서 하방으로 이동될 수 있는 것이다.
이를 위해서, 상기 홀형성부재(213)는 지지프레임(213a), 수직바(213b) 등을 포함할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.
상기 하단주형부(220)는 상기 롤외각부재(2) 중에서 상기 히트파이프(P)가 배치되지 않는 제2외각부재(2b)를 형성하는 역할을 하게 된다. 다시 말해, 상기 롤외각부재(2)는 상기 상단주형부(210)에 의해서 상기 롤코어부재(1)의 외면에 형성되는 상기 제1외각부재(2a)를 포함하는 것에 더하여, 상기 하단주형부(220)에 의해서 상기 제1외각부재(2a)의 외면에 형성되는 상기 제2외각부재(2b)를 포함하는 것이다.
이러한 상기 하단주형부(220)는 상기 제2외각부재(2b)를 형성하기 위해서, 하단턴디쉬(221), 하단냉각주형(222)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 하단주형부(220)는, 상기 제1외각부재(2a)의 주변을 감싸게 배치되며, 외부에서 용강(S)을 전달받아 상기 제1외각부재(2a)의 주변에 위치시키는 하단턴디쉬(221) 및 상기 제1외각부재(2a)의 주변을 감싸게 배치되며, 상기 하단턴디쉬(221)의 하부에 위치되고, 상기 하단턴디쉬(221)에서 전달받은 용강(S)을 응고시키는 하단냉각주형(222)을 포함할 수 있다.
상기 하단턴디쉬(221)는 외부에서 용강(S)을 전달받으며, 상기 하단냉각주형(222)으로 상기 용강(S)을 전달하게 된다. 그리고, 외부에서 상기 하단턴디쉬(221)로 전달되는 용강(S)의 성분은 상기 롤코어부재(1)의 성분과 다른 소재로 제공될 수 있으며, 이에 의해서 이동되는 강판과 직접 접촉되는 상기 제2외각부재(2b)의 성질을 조정하여, 강판과의 접촉시에 발생할 수 있는 스크래치 등의 하자를 방지할 수 있게 된다.
상기 하단냉각주형(222)은 상기 하단턴디쉬(221)에서 용강(S)을 전달받으면, 상기 제1외각부재(2a)의 외면에서 상기 용강(S)이 응고되도록 냉각켜서 상기 제1외각부재(2a)의 외면에 제2외각부재(2b)를 형성하게 된다.
이를 위해서 상기 하단냉각주형(222)은 상기 제1외각부재(2a)의 주변을 감싸게 배치되고, 내부로 냉각유체(R)로 유동하게 구성될 수 있다.
더하여, 상기 주형유닛(200) 및 롤지지유닛(100)의 주변에는 가열유닛(300)이 형성될 수 있다. 이에 의해서 상기 롤코어부재(1)의 외면에 상기 롤외각부재(2)의 형성을 용이하게 수행할 수 있게 한다.
우선 상기 가열유닛(300)은 상기 롤지지유닛(100)에 의해서 하방으로 이동되는 롤코어부재(1)의 상단부에 인접하여 구비되는 예열부(310)를 포함하고, 이러한 예열부(310)는 상기 주형유닛(200)으로 상기 롤코어부재(1)가 진입하기 전에 상기 롤코어부재(1)를 예열함에 의해서 상기 용강(S)과의 온도 차이를 줄임에 의해서 상기 용강(S)의 응고 위치를 조정할 수 있다.
그리고, 상기 가열유닛(300)은 상기 상단턴디쉬(211) 또는 상기 하단턴디쉬(221) 주변에 용강가열부(320)를 구비하여 상기 용강(S)의 온도를 유지 또는 조절하게 된다. 이에 의해서 상기 용강(S)의 응고 지점을 조정하게 된다. 이에 따라 상기 홀형성부재(213)에 의한 삽입외각홀(H)의 형성시에 상기 홀형성부재(213)의 수직바(213b)의 하단부가 적어도 상기 용강(S)과 응고된 제1외각부재(2a) 사이의 경계면(B)보다 하측에 위치하게 조절될 수 있다.
도 2는 본 발명의 히트파이프롤 제조장치에서 상단주형부(210)의 홀형성부재(213)를 도시한 사시도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 홀형성부재(213)는, 상기 상단턴디쉬(211) 및 상기 상단냉각주형(212) 중 적어도 하나에 결합되며, 중앙부에 상기 롤코어부재(1)가 관통되는 관통공이 형성된 디스크 형태의 지지프레임(213a) 및 상기 지지프레임(213a)에 상단부가 결합되며, 하향하여 연장된 봉 형태로 상기 지지프레임(213a)의 원주 방향으로 복수 개가 배치되는 수직바(213b)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 홀형성부재(213)가 상기 상단냉각주형(212)에서 응고되는 과정에서 홀이 형성되어, 상기 제1외각부재(2a)에 상기 삽입외각홀(H)이 형성할 수 있도록, 지지프레임(213a), 수직바(213b)를 포함할 수 있는 것이다.
상기 지지프레임(213a)은 상기 수직바(213b)가 상기 롤코어부재(1)의 하방 이동 방향과 수평하게 상기 롤코어부재(1)의 둘레 방향 주변에 일정간격 이격되어 위치될 수 있도록 배치시키는 지지체 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 지지프레임(213a)은 상기 상단턴디쉬(211) 또는 상기 상단냉각주형(212)에 결합될 수 있다.
일반적으로 상기 용강(S)이 응고되어 제1외각부재(2a)로 형성되는 위치는 상기 상단냉각주형(212)보다 하측에 위치되므로, 상기 지지프레임(213a)은 상기 상단냉각주형(212)의 상단부에 결합된다.
그리고, 상기 지지프레임(213a)은 상기 롤코어부재(1)의 주변을 둘러싸게 배치되므로, 상기 롤코어부재(1)가 삽입되는 관통공이 형성된 디스크 형상으로 구비된다.
상기 수직바(213b)는 상기 지지프레임(213a)의 둘레 방향으로 복수 개가 구비되며, 상기 수직바(213b)가 상기 용강(S)이 응고되어 상기 제1외각부재(2a)를 형성될 때, 상기 삽입외각홀(H)을 형성하는 주형으로서의 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 수직바(213b)는 하방으로 연장된 봉 형태로 구비되며, 상단부는 상기 지지프레임(213a)에 결합되고, 하단부는 자유단으로 제공된다.
그리고, 상기 수직바(213b)는 상기 용강(S)이 응고되면서 삽입외각홀(H)을 형성해야 하므로, 하단부는 상기 용강(S) 및 상기 용강(S)이 응고되어 형성되는 제1외각부재(2a)의 경계면(B)보다 하측에 위치해야 한다. 다시 말해, 상기 경계면(B)보다 상기 수직바(213b)의 하단부가 상측에 위치하면 형성되는 삽입외각홀(H)로 용강(S)이 침투할 수 있어 안정적인 홀 형성이 어렵기 때문에, 상기 수직바(213b)의 하단부는 상기 경계면(B)보다 하측에 위치해야 하는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 수직바(213b)는, 하단부가 적어도 상기 용강(S)과 상기 용강(S)이 응고되어 상기 제1외각부재(2a)를 형성하는 경계면(B)의 하측에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프롤 제조장치의 상기 수직바(213b)는, 상단부에서 하단부까지 동일한 직경으로 형성된 봉 형태인 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 동일 직경의 형태로 상기 수직바(213b)가 구비됨에 의해서, 상기 삽입외각홀(H)이 일정한 간격의 직경으로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 삽입외각홀(H)에 히트파이프(P)의 삽입을 안정적으로 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 히트파이프롤에 삽입외각홀(H)이 형성된 실시예를 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 히트파이프롤에 삽입외각홀(H)이 형성된 실시예를 도시한 정면도이다.
그리고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 히트파이프롤에 대한 응력 구조해석의 결과를 도시한 것으로, 여기서, 도 6은 히트파이프롤의 외면에서 삽입홈(G) 또는 삽입외각홀(H)의 중심선까지의 거리가 91mm인 경우이고, 도 7은 히트파이프롤의 외면에서 삽입홈(G) 또는 삽입외각홀(H)의 중심선까지의 거리가 80mm인 경우이다.
상기 도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트파이프롤은 상기 히트파이프롤 제조장치에 의해서 제조되는 히트파이프롤에 있어서, 롤코어부재(1), 상기 상단주형부(210)에 의해서 상기 롤코어부재(1)의 외면에 형성되고, 히트파이프(P)가 배치되는 제1외각부재(2a) 및 상기 하단주형부(220)에 의해서 상기 제1외각부재(2a)의 외면에 형성되는 제2외각부재(2b)를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1실시예의 히트파이프롤은 상기 롤지지유닛(100)에 의해서 하방으로 이동되는 롤코어부재(1)의 외면의 둘레 방향으로 상기 주형유닛(200)의 상단주형부(210)에 의해서 제1외각부재(2a)가 형성되고, 상기 주형유닛(200)의 하단주형부(220)에 의해서 제2외각부재(2b)를 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1외각부재(2a)에는 삽입외각홀(H)이 형성되어, 히트파이프(P)가 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 삽입외각홀(H)은 상기 제1외각부재(2a)의 양단부로 각각 개방되게 형성되는바, 상기 히트파이프(P)의 삽입 후에 양단부에 홀단부캡(3)이 끼워져서 상기 히트파이프(P)의 이탈을 방지하게 구성될 수 있다. 상기 홀단부캡(3)은 상기 삽입외각홀(H)과 나사 결합으로 결합될 수도 있고, 열팽창을 이용하여 끼워져 결합될 수도 있으나, 상기 홀단부캡(3)이 상기 삽입외각홀(H)의 양단부에 결합될 수 있다면 이러한 결합구조에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트파이프롤의 상기 롤코어부재(1)와 상기 제1외각부재(2a)는 동일한 소재로 형성되고, 항복강도 100~700MPa이며, 피로강도 350~380MPa인 소재로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같은 항복강도와 피로강도로 상기 제1외각부재(2a)가 형성되면, 스킨패스밀공정에서 상기 삽입외각홀(H)이 형성된 부분에서의 크랙 발생 비율을 현저히 저감시킬 수 있어, 히트파이프롤의 내구성을 향상시키고 가동 시간을 증가시킬 수 있다.
일례로, 도 6는 히트파이프롤의 직경을 약 30mm, 삽입외각홀(H)의 직경을 약 16.5mm, 그 개수를 42개로 형성하고, 상기 제2외각부재(2b)의 외면에서 삽입외각홀(H)의 중심선까지의 거리를 약 91mm인 경우를 기준으로 압연 하중이 약 1000톤 작용시 삽입외각홀(H) 주위에 작용되는 응력을 구조해석한 결과인데, 이러한 결과 상으로 크랙이 거의 발생하지 않음을 알 수 있다.
즉, 삽입외각홀(H)에 작용되는 응력은 약 135MPa로, 항복응력 650MPa, 피로강도 350MPa의 상기 제1외각부재(2a)를 기준으로 볼 때 스킨패스밀 공정시에 압연 하중을 약 1000톤으로 반복 작용시키더라도 삽입외각홀(H) 주위에서의 크랙 발생의 위험성이 없음을 확인 할 수 있는 것이다.
더하여, 도 7은 히트파이프롤의 직경을 약 30mm, 삽입외각홀(H)의 직경을 약 16.5mm, 그 개수를 42개로 형성하고, 상기 제2외각부재(2b)의 외면에서 삽입외각홀(H)의 중심선까지의 거리를 약 80mm인 경우를 기준으로 압연 하중이 약 1000톤 작용시 삽입외각홀(H) 주위에 작용되는 응력을 구조해석한 결과인데, 이러한 결과 상으로도 크랙이 거의 발생하지 않음을 알 수 있다.
즉, 삽입외각홀(H)에 작용되는 응력은 약 150MPa로, 피로강도 350MPa의 상기 제1외각부재(2a)를 기준으로 보면 역시 안정한 상태임을 확인할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트파이프롤의 상기 롤코어부재(1)와 상기 제1외각부재(2a)는, 중량%로, 탄소(C): 0.38~0.42%, 실리콘(Si): 0.1~1.0%, 망간(Mn): 0.6~0.85%, 인(P): 0.03% 이하, 황(S): 0.03% 이하, 크롬(Cr): 0.9~1.2%, 니켈(Ni): 0.25% 이하, 구리(Cu): 0.3% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.15~0.3%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 성분으로 형성되고, 상기 제2외각부재(2b)는, 중량%로, 탄소(C): 2.0%, 크롬(Cr): 2.0~10.0%, 니켈(Ni): 1.0% 이하, 몰리브덴(Mo): 2.0~10.0%, 바나듐(V): 2.0~10.0%, 텅스텐(W) 10.0% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 성분으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 상기 제1외각부재(2a)의 성분은 일반적인 SCM440 소재의 성분 비율이며, 이에 의하면 전술한 도 6, 도 7과 같은 삽입외각홀(H)에서의 크랙 발생을 방지하게 된다.
또한, 상기 제2외각부재(2b)의 성분은 일반적인 고력강(HSS: high strength steel)의 성분 비율이며, 이에 의하면 이동되는 강판과의 접촉시에 발생할 수 있는 스크래치 등의 하자를 방지할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 히트파이프롤에 삽입홈(G)이 형성된 실시예를 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트파이프롤은 제1항의 히트파이프롤 제조장치에 의해서 제조되는 히트파이프롤에 있어서, 롤코어부재(1) 및 상기 롤코어부재(1)를 감싸도록, 상기 용강(S)이 응고되어 형성되며, 둘레 방향으로 히트파이프(P)가 삽입되는 삽입홈(G)이 형성된 롤외각부재(2)를 포함하며, 상기 삽입홈(G)은, 상기 롤외각부재(2)의 일단부로 제1개방단부가 형성되고, 상기 제1개방단부의 반대단인 제1폐쇄단부를 포함하는 제1삽입홈(G1) 및 상기 롤외각부재(2)의 타단부로 제2개방단부가 형성되고, 상기 제2개방단부의 반대단인 제2폐쇄단부가 상기 제1폐쇄단부와 마주하게 상기 제1삽입홈(G1)과 나란히 형성되는 제2삽입홈(G2)을 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제2실시예의 히트파이프롤은 상기 롤지지유닛(100)에 의해서 하방으로 이동되는 롤코어부재(1)의 외면의 둘레 방향으로 상기 주형유닛(200)의 상단주형부(210)에 의해서 롤외각부재(2)가 형성되고, 상기 롤외각부재(2)에 히트파이프(P)가 삽입되는 삽입홈(G)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 롤코어부재(1)는 상기 롤지지유닛(100)에 의해서 하방으로 지지되며 이동되면서, 상기 주형유닛(200)에 의해서 상기 롤코어부재(1)의 외면의 둘레 방향으로 롤외각부재(2)를 형성될 수 있다.
그리고, 상기 히트파이프(P)를 삽입하기 위해서 상기 롤외각부재(2)에 형성되는 삽입외각홀(H)은 드릴유닛(미도시) 등에 의해서 일측은 개방되고 타측은 폐쇄된 홈 형태로 형성될 수 있다.
더하여, 상기 삽입홈(G)은 서로 나란히 배치되는 제1삽입홈(G1), 제2삽입홈(G2)이 구비되어, 히트파이프(P)에 의한 열 전달을 상기 히트파이프롤의 길이 방향으로 균일하게 특성을 형성할 수 있기 때문에, 열전달율이 균일하여 히트파이프(P)에 의한 균일한 온도 분포를 위한 시간 소요가 증가되는 문제를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1: 롤코어부재 2: 롤외각부재
3: 홀단부캡 100: 롤지지유닛
200: 주형유닛 210: 상단주형부
211: 상단턴디쉬 212: 상단냉각주형
213: 홀형성부재 220: 하단주형부
221: 하단턴디쉬 222: 하단냉각주형
300: 가열유닛 310: 예열부
320: 용강가열부

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 롤코어부재를 하향 이동시키며 지지하는 롤지지유닛; 및
    상기 롤코어부재를 감싸게 배치되며, 외부에서 전달받은 용강을 상기 롤코어부재의 외면을 감싸게 위치시키고, 하향 이동되는 롤코어부재의 외면에 상기 용강을 응고시키면서 히트파이프가 배치되는 롤외각부재로 형성시키는 주형유닛;
    을 포함하며,
    상기 주형유닛은,
    상기 롤코어부재를 감싸게 배치되며, 외부에서 용강을 전달받고, 상기 용강을 응고시키면서 히트파이프가 배치되는 제1외각부재로 형성시키는 상단주형부; 및
    상기 상단주형부의 하부에 배치되며, 상기 제1외각부재를 감싸게 배치되고, 외부에서 용강을 전달받아 상기 용강을 응고시키면서 제2외각부재로 형성시키는 하단주형부;
    를 포함하고,
    상기 상단주형부는,
    상기 롤코어부재의 주변을 감싸게 배치되며, 외부에서 용강을 전달받아 상기 롤코어부재의 주변에 위치시키는 상단턴디쉬;
    상기 롤코어부재의 주변을 감싸게 배치되며, 상기 상단턴디쉬의 하부에 위치되고, 상기 상단턴디쉬에서 전달받은 용강을 응고시키는 상단냉각주형; 및
    상기 상단턴디쉬 및 상기 상단냉각주형 중 적어도 하나에 결합되며, 상기 용강이 응고되면서 제1외각부재로 형성될 때, 상기 제1외각부재의 적어도 일부에 히트파이프가 삽입되는 삽입외각홀을 형성시키는 홀형성부재;
    를 포함하는 히트파이프롤 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 홀형성부재는,
    상기 상단턴디쉬 및 상기 상단냉각주형 중 적어도 하나에 결합되며, 중앙부에 상기 롤코어부재가 관통되는 관통공이 형성된 디스크 형태의 지지프레임; 및
    상기 지지프레임에 상단부가 결합되며, 하향하여 연장된 봉 형태로 상기 지지프레임의 원주 방향으로 복수 개가 배치되는 수직바;
    를 포함하는 히트파이프롤 제조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수직바는, 하단부가 적어도 상기 용강과 상기 용강이 응고되어 상기 제1외각부재를 형성하는 경계면의 하측에 위치되는 것을 특징으로 하는 히트파이프롤 제조장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 수직바는, 상단부에서 하단부까지 동일한 직경으로 형성된 봉 형태인 것을 특징으로 하는 히트파이프롤 제조장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 하단주형부는,
    상기 제1외각부재의 주변을 감싸게 배치되며, 외부에서 용강을 전달받아 상기 제1외각부재의 주변에 위치시키는 하단턴디쉬; 및
    상기 제1외각부재의 주변을 감싸게 배치되며, 상기 하단턴디쉬의 하부에 위치되고, 상기 하단턴디쉬에서 전달받은 용강을 응고시키는 하단냉각주형;
    을 포함하는 히트파이프롤 제조장치.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 히트파이프롤 제조장치에 의해서 제조되는 히트파이프롤에 있어서,
    롤코어부재;
    상기 상단주형부에 의해서 상기 롤코어부재의 외면에 형성되고, 히트파이프가 배치되는 제1외각부재; 및
    상기 하단주형부에 의해서 상기 제1외각부재의 외면에 형성되는 제2외각부재;
    를 포함하는 히트파이프롤.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 롤코어부재와 상기 제1외각부재는 동일한 소재로 형성되고, 항복강도 100~700MPa이며, 피로강도 350~380MPa인 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프롤.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 롤코어부재와 상기 제1외각부재는,
    중량%로, 탄소(C): 0.38~0.42%, 실리콘(Si): 0.1~1.0%, 망간(Mn): 0.6~0.85%, 인(P): 0.03% 이하, 황(S): 0.03% 이하, 크롬(Cr): 0.9~1.2%, 니켈(Ni): 0.25% 이하, 구리(Cu): 0.3% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.15~0.3%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 성분으로 형성되고,
    상기 제2외각부재는,
    중량%로, 탄소(C): 2.0%, 크롬(Cr): 2.0~10.0%, 니켈(Ni): 1.0% 이하, 몰리브덴(Mo): 2.0~10.0%, 바나듐(V): 2.0~10.0%, 텅스텐(W) 10.0% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 성분으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프롤.
  12. 제4항의 히트파이프롤 제조장치에 의해서 제조되는 히트파이프롤에 있어서,
    롤코어부재; 및
    상기 롤코어부재를 감싸도록, 상기 용강이 응고되어 형성되며, 둘레 방향으로 히트파이프가 삽입되는 삽입홈이 형성된 롤외각부재;
    를 포함하며,
    상기 삽입홈은,
    상기 롤외각부재의 일단부로 제1개방단부가 형성되고, 상기 제1개방단부의 반대단인 제1폐쇄단부를 포함하는 제1삽입홈; 및
    상기 롤외각부재의 타단부로 제2개방단부가 형성되고, 상기 제2개방단부의 반대단인 제2폐쇄단부가 상기 제1폐쇄단부와 마주하게 상기 제1삽입홈과 나란히 형성되는 제2삽입홈;
    을 포함하는 히트파이프롤.
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