KR102597451B1 - 압연롤 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각연마설비 - Google Patents

압연롤 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각연마설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열간 압연 중 발생한 롤의 보열을 빠르게 식혀주며, 연마단계와 냉각단계가 함께 이루어지는 냉각장치를 제공하는 것으로 냉각되는 압연롤 보다 낮은 위치에 배치되며, 상기 압연롤의 축방향과 평행한 방향을 따라 연장되고, 상기 압연롤 측에 위치한 일면이 개방되어 내부공간이 형성되는 냉각수받이, 상기 내부공간에 상기 축방향과 평행한 방향을 따라 연장되어 상기 냉각수받이의 양면을 관통하고, 외주면에 복수의 노즐을 구비한 냉각배관 및 상기 냉각수받이와 연결되고, 상기 압연롤의 반대방향으로 연장되어 형성되며 상기 냉각수받이를 지지하는 지지프레임을 포함하며, 상기 냉각수받이는 개방된 상기 일면이 상기 압연롤에 인접하게 배치되는 압연롤 냉각장치를 제공한다.

Description

압연롤 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각연마설비{COOLING APPARATUS FOR ROLLING ROLL AND COOLING AND GRINDING DEVICE COMPRISING IT}
본 발명은 압연롤 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각연마설비에 대한 것이다.
열간 압연 공정에 사용되는 롤(Roll)은 표면 상태에 따라 생산하는 제품의 품질 및 두께에 직접적인 영향을 미친다. 따라서, 작업롤의 피로도 및 마모 등을 고려하여 일정시간마다 작업롤을 교체하여 사용한다. 이때, 압연 공정을 마치고 인출된 작업롤은 연마 공정을 거친다.
한편, 연마 공정 전에 고온의 압연 소재와 접촉함에 따라 작업롤의 온도는 60 이상 올라가고, 작업롤의 길이방향을 따라 온도 구배가 발생한다. 따라서, 냉각 시 온도변화가 가장 큰 작업롤의 중앙부위에 열수축이 일어나게 되어 작업롤의 형상이 변하게 되므로, 이러한 작업롤의 형상 변화를 방지하기 위하여 작업롤을 교체한 후, 소정의 시간 동안 수냉한 후 롤을 연마하였다.
도 1 은 종래 작업롤의 연마 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1 에 도시되어 있듯이, 압연단계(S10)에서 작업롤은 슬래브, 빌렛 등의 압연 소재를 압연하고, 인출단계(S20)에서 작업롤을 적치대에 적치시킨 후, 냉각단계(S30)를 거쳐 연마단계(S40)에 이르게 된다.
상기 냉각단계(S30)에서는 별도의 냉각장을 필요로 한다. 상기 냉각장은 작업롤 1 세트 당 약 40의 공간을 필요로 하고, 냉각하는데 약 60분 정도의 시간이 소요된다. 또한, 상기 연마단계(S40)에 들어가기 위한 대기시간이 별도로 소요되고, 상기 연마단계(S40)에서의 연마시간은 약 40분 정도의 시간이 소요되며, 별도의 롤 운영을 위한 대기 공간이 필요하게 되는데 이는 작업롤 1 세트 당 약 20 의 공간을 필요로 한다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 열간 압연 중 발생한 롤의 보열을 빠르게 식혀주는 냉각장치 및 연마단계와 냉각단계가 함께 이루어지는 냉각연마설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 냉각장치를 제공한다.
본 발명은 일실시예에서, 냉각되는 압연롤 보다 낮은 위치에 배치되며, 상기 압연롤의 축방향과 평행한 방향을 따라 연장되고, 상기 압연롤 측에 위치한 일면이 개방되어 내부공간이 형성되는 냉각수받이, 상기 내부공간에 상기 축방향과 평행한 방향을 따라 연장되어 상기 냉각수받이의 양면을 관통하고, 외주면에 복수의 노즐을 구비한 냉각배관 및 상기 냉각수받이와 연결되고, 상기 냉각수받이를 지지하는 지지프레임을 포함하며, 상기 냉각수받이는 개방된 상기 일면이 상기 압연롤에 인접하게 배치될 수 있다.
일실시예에서, 상기 냉각수받이는 지면과 나란한 축으로부터 경사지게 배치될 수 있다.
일실시예에서, 상기 냉각수받이는 개방된 일면이 상기 압연롤의 외주면 중 적어도 일부와 동일하게 형성될 수 있다.
일실시예에서, 상기 개방된 일면은 상기 냉각수받이의 연장방향에 위치한 양측단에 이격되어 형성된 복수의 플레이트를 포함하고 상기 복수의 플레이트는 상기 압연롤의 일측면에 맞닿도록 구비될 수 있다.
일실시예에서, 상기 냉각배관은 회전가능하도록 양 단에 베어링이 구비되며, 회전각도를 조절할 수 있도록 양 단 중 일단에 구비되는 조절레버를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 지지프레임은 일단이 상기 냉각수받이와 연결되어 상기 냉각수받이를 지지하는 본체부, 상기 본체부에 연결되어 상기 본체부를 길이방향을 따라 구동시키는 구동부 및 상기 본체부의 타단에 구비되는 지지부를 포함할 수 있다.
본 발명은 교체되는 압연롤을 적치하는 롤 적치대, 상기 압연롤의 일측에 배치되는 일실시예에서 상술한 압연롤 냉각장치 및 상기 압연롤 냉각장치와 대향하여 배치되며, 상기 압연롤의 타측에 맞닿도록 구비되는 연마장치를 포함하는 압연롤 냉각연마설비를 제공한다.
본 발명은 위와 같은 냉각장치의 구조를 통하여, 열간 압연 중 발생한 롤의 보열을 빠르게 식혀주는 냉각장치와, 연마단계와 냉각단계가 함께 이루어지는 냉각연마설비를 제공하는 것이 가능하다.
도 1 은 종래 작업롤의 연마과정을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각장치를 나타내는 개략 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치를 나타내는 개략 사시도이다.
도 4 는 도 3 의 측면도이다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각연마설비를 나타내는 개략 사시도이다.
도 6 은 도 5 의 측면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 2 에는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각장치(100)의 구성을 도시하고 있다.
도 2 에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉각장치(100)는 냉각수받이(110), 냉각배관(120) 및 지지프레임(130)을 포함한다.
상기 냉각수받이(110)는 냉각되는 압연롤(200, 도 3 참고) 보다 낮은 위치에 배치되며, 상기 압연롤(200, 도 3 참고)의 축방향과 평행한 방향을 따라 연장되고, 상기 압연롤(200, 도 3 참고) 측에 위치한 일면이 개방되어 내부공간(A)이 형성된다. 나아가, 냉각 시, 상기 냉각수받이(110)는 개방된 상기 일면이 상기 압연롤(200, 도 3 참고)에 인접하게 배치된다.
상기 냉각배관(120)은 상기 내부공간(A)에 상기 축방향과 평행한 방향을 따라 연장되어 상기 냉각수받이(110)의 양면을 관통하고, 외주면에 복수의 노즐(123)을 구비한다.
상기 냉각배관(120)의 일단은 냉각수조(미도시)로부터 냉각수를 공급하는 공급관(121)이 구비되며, 상기 공급관(121)으로부터 공급된 냉각수는 상기 복수의 노즐(123)을 통해 압연롤 측을 향해 분사된다. 상기 복수의 노즐(123)은 탈착가능하며, 분사량 및 분사세기 등은 조절될 수 있다. 나아가, 냉각수의 분사세기, 분사량 등은 제어부(미도시)에 의해 조절될 수 있으며, 상기 압연롤의 온도 구배에 따라 상기 복수의 노즐(123) 위치마다 냉각수의 분사세기, 분사량 등은 달라질 수 있다. 구체적으로 고온의 압연소재와 맞닿는 중앙 부분(B)에 위치한 상기 복수의 노즐(123) 중 일부분은 상기 중앙 부분(B)을 제외한 다른 부분과 비교하여 분사세기가 세질 수 있다.
상기 냉각배관(120)의 타단에는 상기 냉각수받이(110)에 집수된 냉각수를 배수하는 배수관(122)이 구비될 수 있다. 상기 배수관(122)은 상기 냉각수조(미도시)로 사용된 냉각수를 배수하여, 재냉각 후 재사용할 수 있다.
아울러, 상기 공급관(121) 및 상기 배수관(122)은 길이방향을 따라 플렉시블관(124)을 포함할 수 있고, 상기 냉각배관(120)은 회전가능하도록 양 단에 베어링(126a, 126b)이 구비되며, 회전각도를 조절할 수 있도록 양 단 중 일단에 구비되는 조절레버(125)를 더 포함할 수 있다. 상기 조절레버(125)는 냉각되는 압연롤의 위치에 맞추어 상기 냉각배관(120)을 회전시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 냉각배관(120)에서 분사되는 냉각수가 냉각되는 상기 압연롤(200, 도 3 참고)을 향할 수 있도록 조절할 수 있다.
상기 지지프레임(130)은 상기 냉각수받이(110)와 연결되고, 상기 압연롤(200, 도 3 참고)의 반대방향으로 연장되어 형성되며 상기 냉각수받이(110)를 지지한다. 구체적으로, 상기 지지프레임(130)은 일단이 상기 냉각수받이(110)와 연결되어 상기 냉각수받이(110)를 지지하는 본체부(131), 상기 본체부(131)에 연결되며, 상기 본체부(131)를 길이방향을 따라 구동시키는 구동부(132) 및 상기 본체부(131)의 타단에 구비되는 지지부(133)를 포함할 수 있다.
상기 본체부(131)는 상기 냉각수받이(110)를 지지하므로 상기 본체부(131)의 구동에 의해 상기 냉각수받이(110)와 함께 구동될 수 있다. 상기 구동부(132)에는 구동 실린더가 구비될 수 있으며, 상기 구동부(132)에 의해 상기 본체부(131)는 길이방향을 따라 구동될 수 있고, 나아가 상기 본체부(131)가 지지하는 상기 냉각수받이(110)와 함께 구동될 수 있다.
상기 냉각수받이(110)는 일면이 개방되어 상기 내부공간(A)이 형성되므로, 상기 복수의 노즐(123)을 통해 분사되는 냉각수 중 일부는 상기 내부공간(A)에 집수될 수 있다. 따라서, 냉각되는 압연롤(200, 도 3 참고)은 침지부(112, 도 4 참고)를 형성할 수 있고, 상기 침지부(112, 도 4 참고)에 회전하는 압연롤(200, 도 3 참고)을 인접하게 배치하여 냉각 효율을 높일 수 있다. 상기 냉각배관(120)은 냉각과정에 사용된 냉각수를 상기 배수관(122)을 통해 냉각수조(미도시)로 배수함으로써 냉각수를 재냉각하여 재사용할 수 있으며, 냉각과정에 소모되는 냉각수를 절약할 수 있다.
도 3 및 도 4 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치(100)를 나타내는 개략사시도 및 측면도가 도시되어 있다.
이하에서는 도 3 및 도 4 를 참조하여 상기 냉각장치(100)의 구조 및 효과에 대하여 설명한다.
도 3 및 도 4 에 도시되어 있듯이, 상기 냉각장치(100)는 회전하는 압연롤(200)에 적용될 수 있다.
상기 냉각수받이(110)는 지면과 나란한 축으로부터 경사지게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 냉각배관(120)으로부터 분사되는 냉각수 중 적어도 일부는 상기 냉각수받이(110)에 집수되어 침지부(112)를 형성할 수 있고, 냉각되는 압연롤(200)의 외주면 중 일부는 상기 침지부(112)에 침지되어 냉각될 수 있다.
상기 냉각수받이(110)는 개방된 일면이 상기 압연롤(200)의 외주면 중 적어도 일부와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 냉각수받이(110)를 상기 압연롤(200)에 인접하게 배치할 수 있고, 상기 침지부(112)에 상기 압연롤(200)이 침지되는 부분을 조절할 수 있다.
또한, 상기 냉각수받이(110)의 개방된 일면은 상기 냉각수받이(110)의 연장방향에 위치한 양측단에 이격되어 형성된 복수의 플레이트(111)를 포함하고, 상기 복수의 플레이트(111)는 상기 압연롤(200)의 일측면에 맞닿도록 구비될 수 있다. 상기 복수의 플레이트(111)는 회전하는 상기 압연롤(200)과 맞닿아 상기 압연롤(200)을 냉각할 수 있으며, 상기 침지부(112)에 집수된 냉각수 중 일부는 상기 복수의 플레이트(111) 사이에 구비된 공간으로 배출될 수 있다.
상기 지지프레임(130)은 상기 냉각수받이(110)에 연결되므로, 상기 지지프레임(130)에 의해 상기 냉각수받이(110)는 소정의 범위 내에서 위치를 변화시킬 수 있으며, 상기 냉각수받이(110)를 전진 또는 후진시킴에 따라 압연롤(200)을 원하는 위치에 배치하거나, 상기 냉각수받이(110)를 인접하게 배치할 수 있다. 또한, 상기 조절레버(125)에 의해 상기 복수의 노즐(123)이 향하는 방향을 조절할 수 있으므로, 상기 압연롤(200)에 인접하게 냉각수를 분사하여 냉각효율을 높일 수 있다.
상기 냉각장치(100)에 따르면, 상기 침지부(112)에 온간상태의 상기 압연롤(200)이 맞닿아 회전하며 냉각이 진행되므로, 종래의 공냉 또는 수냉 방식에 비해 효과적인 냉각 효율을 달성할 수 있고, 전체적인 냉각시간을 단축할 수 있다. 냉각시간이 단축되므로 전체적인 연마공정의 시간이 단축되고, 연마작업 후 사용대기 시까지 크라운이 저하되는 것을 방지할 수 있으므로, 목표하던 롤의 형상을 유지할 수 있어 압연 작업 시 정밀도를 높일 수 있다.
도 5 및 도 6 에는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각연마설비(400)를 나타내는 개략사시도 및 측면도가 도시되어 있으며, 본 발명의 냉각장치(100)와 적치대(210)에 적치되어 있는 압연롤(200) 및 연마장치(300)가 도시되어 있다.
상기 압연롤(200)은 크레인을 통해 상기 적치대(210)에 운반된다. 상기 지지프레임(130)은 상기 구동부(132)에 의해 상기 본체부(133)를 길이방향을 따라 구동시킬 수 있으므로, 상기 압연롤(200)을 상기 적치대(210)에 적치하는 동안 상기 냉각수받이(110)를 상기 압연롤(200)의 반대측으로 후진시킬 수 있다. 나아가, 상기 압연롤(200)이 상기 적치대(210)에 적치가 완료된 경우, 상기 냉각수받이(110)를 상기 압연롤(200) 측으로 전진시킬 수 있다. 이때, 상기 냉각장치(100)는 개방된 상기 일면이 상기 압연롤(200)에 인접하게 배치될 수 있다.
상기 냉각장치(100)는 상기 냉각수받이(110)와 대향하여 배치되며, 상기 압연롤(200)의 일측면에 맞닿도록 구비되는 상기 연마장치(300)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 냉각장치(100)에 의한 냉각단계와 상기 연마장치(300)에 의한 연마단계가 함께 진행될 수 있다. 또한, 상기 연마장치(300)는 연삭유 공급관(310)을 더 포함할 수 있으며, 상기 압연롤(200)의 일측면에 연삭유를 분사하여 연마를 진행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각연마설비(400)에 따르면, 상기 냉각장치(100)에 의한 냉각과정과 상기 연마장치(300)에 의한 연마과정이 동시에 진행될 수 있으므로, 종래 인출단계(S20, 도 1 참고), 냉각단계(S20, 도 1 참고)와 연마단계(S30, 도 1 참고)에 소모되는 전체 시간을 단축할 수 있다. 또한, 전체적인 연마공정의 시간이 단축됨에 따라 압연에 사용되는 롤의 교체주기가 단축되므로, 작업롤의 전체 운영수량이 감축될 수 있으며, 구체적으로, 기존 7 세트로 운영되던 롤의 수량을 4~5 세트로 감축이 가능하다. 아울러, 상기 냉각단계(S20, 도 1 참고)가 이루어지는 냉각장을 별도로 구비할 필요 없어, 전체 연마작업에 소요되는 공간을 줄일 수 있으며, 냉각 작업장에 소요되는 약 180 평이 감축될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상의 변화 없이 통상의 기술자에 의해서 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
100: 냉각장치 110: 냉각수받이
111: 복수의 플레이트 112: 침지부
120: 냉각배관 123: 복수의 노즐
124: 플렉시블관 125: 조절레버
126a, 126b: 베어링 130: 지지프레임
131: 본체부 132: 구동부
133: 지지부 200: 압연롤
210: 적치대 300: 연마장치
310: 연삭유 공급관 400: 냉각연마설비
A: 내부공간

Claims (7)

  1. 냉각되는 압연롤 보다 낮은 위치에 배치되며, 상기 압연롤의 축방향과 평행한 방향을 따라 연장되고, 상기 압연롤 측에 위치한 일면이 개방되어 내부공간이 형성되는 냉각수받이;
    상기 내부공간에 상기 축방향과 평행한 방향을 따라 연장되어 상기 냉각수받이의 양면을 관통하고, 외주면에 복수의 노즐을 구비한 냉각배관; 및
    상기 냉각수받이와 연결되고, 상기 냉각수받이를 지지하는 지지프레임;
    을 포함하며,
    상기 냉각수받이는,
    개방된 상기 일면이 상기 압연롤에 인접하게 배치되며,
    지면과 나란한 축으로부터 경사지게 배치되고,
    상기 개방된 일면은,
    상기 냉각수받이의 연장방향에 위치한 양측단에 이격되어 형성된 복수의 플레이트;를 포함하고,
    상기 복수의 플레이트는 상기 압연롤의 일측면에 맞닿도록 구비되며,
    상기 냉각배관은,
    회전가능하도록 양 단에 베어링이 구비되며, 회전각도를 조절할 수 있도록 양 단 중 일단에 구비되는 조절레버;
    를 더 포함하는 압연롤 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수받이는
    개방된 일면이 상기 압연롤의 외주면 중 적어도 일부와 동일하게 형성되는 압연롤 냉각장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지프레임은
    일단이 상기 냉각수받이와 연결되어 상기 냉각수받이를 지지하는 본체부;
    상기 본체부에 연결되어 상기 본체부를 길이방향을 따라 구동시키는 구동부; 및
    상기 본체부의 타단에 구비되는 지지부;를 포함하는 압연롤 냉각장치.
  7. 교체되는 압연롤을 적치하는 롤 적치대;
    상기 압연롤의 일측에 배치되는 제 1 항, 제 3 항 및 제 6 항 중 어느 한 항의 압연롤 냉각장치; 및
    상기 압연롤 냉각장치와 대향하여 배치되며, 상기 압연롤의 타측에 맞닿도록 구비되는 연마장치;
    를 포함하는 압연롤 냉각연마설비.
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