KR20100138616A - 에어홀이 구비된 워크롤 와이퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수가 비산 또는 누수되어 압연되는 소재의 표면에 낙수되는 것을 효과적으로 차단하는 워크롤 와이퍼 장치에 관한 것으로서, 선단에 리세스가 형성되고 내부에 다수의 에어파이프가 구비된 와이퍼 프레임과; 상기 리세스에 장착되고 선단부에 경사면이 형성되어 노즐로부터 분사된 냉각수를 차단하는 블레이드와; 상기 블레이드의 경사면에 폭방향으로 간격을 갖고 다수 형성되어 워크롤의 표면에 에어를 분사하는 에어홀을 포함하는 워크롤 와이퍼 장치를 제공하며, 노즐로부터 분사된 냉각수의 낙수량을 급감시키고, 와이퍼의 수명이 크게 증가하며, 워크롤의 마모까지 감소되는 우수한 효과를 제공한다.

워크롤, 냉각수, 와이퍼, 낙수, 블레이드, 에어

Description

에어홀이 구비된 워크롤 와이퍼 장치{WORK ROLL WIPER APPARATUS WITH AIR HOLES}

본 발명은 냉각수가 비산 또는 누수되어 압연되는 소재의 표면에 낙수되는 것을 효과적으로 차단하는 워크롤 와이퍼 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 워크롤 구동시 발생되는 진동과 분사 냉각수의 압력에 의하여 냉각수가 비산 또는 누수되어 압연되는 소재의 표면에 낙수되는 것을 효과적으로 차단하는 에어홀이 구비된 워크롤 와이퍼 장치에 관한 것이다.

일반적으로 열연공정에서의 와이퍼 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 압연기 스탠드(110)의 내부 출측에 위차된 베이스(120)의 상부에 연결 핀(122)으로 고정 설치되어 있다. 그리고, 압연작업시 와이퍼 장치 선단부에 조립된 와이퍼(130)를 압연롤(140)에 밀착시켜 압연롤(140)의 표면에서 발생하는 이물질을 제거하게 된다.

그리고, 압연기 스탠드(110)의 압연롤(140)은 연속작업중에 스트립(S)으로부터 고열이 복사되어 고온으로 유지되므로 이를 냉각시키기 위하여 고압의 냉각수를 헤더(142)에 조립된 다수의 노즐(145)로부터 분사하여 압연롤(140)을 냉각시키게 되며, 이와 같이 분사된 냉각수가 스트립(S)에 낙수되는 것을 방지하기 위하여 와이퍼 장치(100)가 구비된다.

이와 같은 와이퍼 장치(100)는 스트립(S)으로부터 낙하되는 낙수를 차단할 뿐만 아니라, 압연 후 비정상적으로 상향되는 스트립(S)을 안내해 주는 역할을 하기 위하여 와이퍼 장치(100)의 중앙에서 베이스(120)에 조립 연결해 주는 연결핀(122)을 구비한 힌지축을 갖추고, 그 후방의 웨이트(150), 압연롤에 밀착되는 와이퍼(130), 고정볼트(132) 등을 구비한다.

이와 같이 구성된 와이퍼 장치(100)는 압연작업시 선단부에 조립된 와이퍼(130)가 압연롤(140)에 접촉되면 와이퍼 장치(100)와 베이스(120)에 연결된 연결핀(122)이 기점이 되어 웨이트(150)의 무게에 의해 후방측이 아래로 힘이 가해지므로 와이퍼(130)는 압연롤(140)에 밀착되어 압연이 이루어 진다.

그런데, 도 2에 도시된 바와 같이 통상 와이퍼(130)는 그 폭이 스트립(S)의 폭보다 크게 되어 있어 압연롤(140)을 냉각시키는 냉각수가 스트립(S)상으로 낙하되지 못하도록 하고 있지만, 압연롤(140)은 압연작업시 진동이 발생하고, 고압의 냉각수가 다수의 노즐에 의하여 와이퍼상에 직접 분사되기 대문에 그 분사압력에 의하여 와이퍼(130)와 압연롤(140)의 일측 부위에 틈새가 형성되며, 냉각수의 일부가 상기 틈새를 통하여 스트립(S)의 표면에 낙수되어 스트립의 표면 품질이 나빠지고, 스트립의 폭방향의 온도 편차로 인해 스트립의 두께 편차를 발생시키는 문제가 있다.

상기 종래의 문제점을 해결하기 위해, 보조 블레이드를 별도로 설치하여 1차 적으로 냉각수의 분사압력을 감쇄시킴으로써 압연롤과의 밀착부위에 틈새 형성을 방지하고 이로 인해 냉각수의 낙수를 차단하는 기술이 개발되었으나, 와이퍼와 롤의 잦은 접촉으로 와이퍼 블레이드의 사용수명이 감소하며, 마모로 인해 롤의 표면 조도가 나빠지는 문제는 개선되지 않았다.

다만, 상기 문제를 개선하기 위해서 도 3(a)처럼 워크롤에 크라운(crown) 가공하거나, 도 3(b)처럼 워크롤 축에 힘을 가하여 롤을 벤딩(bending) 시킴으로써 압연판의 형상을 제거하거나, 도 3(c)처럼 워크롤의 양쪽 갭을 다르게 하여 스트립이 압연되면서 한쪽으로 이동 제어하는 레벨링(leveling)을 통해 워크롤과 와이퍼 간의 밀착력을 감소시켜 왔다. 그러나, 이러한 방법들은 와이퍼와 워크롤 사이에 스트립 엣지 탈락물인 엣지핀(edge fin)이 끼어서 압연롤에 스크랫치(scratch)를 유발하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 워크롤의 크라운, 벤딩, 레벨링 작업없이 워크롤의 냉각효과를 얻음과 동시에 워크롤 표면에 고압의 에어분사를 통해 에어층을 형성하여 와이퍼의 냉각수 차단 기능을 대폭 향상시키면서도, 와이퍼와 워크롤이 비접촉식이므로 블레이드의 수명이 반영구적이며 롤 마모가 없어 워크롤의 표면 조도가 양호하며, 에지핀의 간섭을 방지하는 워크롤 와이퍼 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 워크롤을 냉각시키는 냉각수가 스트립에 낙수되는 것을 방지하는 와이퍼 장치에 있어서, 선단에 리세스가 형성되고 내부에 다수의 에어파이프가 구비된 와이퍼 프레임과; 상기 리세스에 장착되고 선단부에 경사면이 형성되어 노즐로부터 분사된 냉각수를 차단하는 블레이드와; 상기 블레이드의 경사면에 폭방향으로 간격을 갖고 다수 형성되어 워크롤의 표면에 에어를 분사하는 에어홀을 포함하는 워크롤 와이퍼 장치를 제공한다.

이 때, 일단은 상기 에어파이프와 연결되고 타단은 상기 에어홀과 연결되어 내부 공간에 상기 에어파이프에 의해 공급되는 에어를 모아 상기 에어홀로 공급하는 커넥트룸을 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 커넥트룸은 측단면의 형상이 사다리꼴인 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 에어홀은 에어 분사각도가 워크롤의 표면에 90도 이상 120도 이하가 되도록 형성된 것에도 그 특징이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 압연작업시 워크롤의 냉각효과를 얻음과 동시에 워크롤 표면에 고압의 에어분사를 통해 에어층을 형성하여 와이퍼의 냉각수 차단 기능을 대폭 향상시켜 스트립의 편중 냉각을 방지하고, 와이퍼와 워크롤이 비접촉식이므로 블레이드의 수명이 반영구적이며 롤 마모가 없어 워크롤의 표면 조도가 우수하며, 에지핀의 간섭에 의한 워크롤의 스크랫치 현상을 방지할 수 있는 개선된 효과를 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 와이퍼 장치의 구성 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도, 도 5는 본 발명에 의한 와이퍼 장치 내부의 에어 흐름을 나타낸 구성도로서 (a)는 평면도, (b)는 측면도, 도 6은 본 발명에 의한 워크롤 표면에 에어층 형성 모습을 나타낸 측면도, 도 7은 에어홀로부터 분사되는 에어의 워크롤 표면과의 분사각도를 나타낸 개략도, 도 8은 본 발명에 의해 분사된 에어의 이동 방향을 나타낸 측면도로서, (a)는 워크롤표면에 분사각도가 90°일때 측면도, (b)는 분사각도가 90°이상 120°이하일때 측면도, (c)는 분사각도가 90°미만일때 측면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 워크롤을 냉각시키는 냉각수가 스트립 에 낙수되는 것을 방지하는 와이퍼 장치이고, 와이퍼 프레임(10)의 선단에는 리세스(recess)(12)가 형성되어 블레이드(20) 장착될 수 있도록 공간이 구비되는데, 블레이드(20)를 와이퍼 프레임(10)에 조립시 고정이 용이하도록 리세스(12)의 뒷부위가 직각이 되도록 가공하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 리세스(12)에는 블레이드(20)가 고정볼트(15)에 의해 장착되며, 상기 블레이드(20)는 다수의 노즐로부터 분사된 냉각수의 스트립(S)으로의 낙수를 차단한다. 상기 블레이드(20)의 선단부는 경사지도록 가공하여 경사면(25)이 형성되는데, 이와같이 경사면(25)이 형성되어 모서리진 부위가 워크롤(W)의 표면에 형성된 공기층에 닿아 선접촉이 이루어져 접촉력을 향상시켜 냉각수 낙수의 차단 효율을 향상시킨다.

또한, 상기 와이퍼 프레임(10)의 내부에는 에어파이프(30)가 구비되는데, 다수의 에어홀(40)을 통해 균일한 압력과 양으로 워크롤(W) 표면에 고루 분사하기 위해서는 2개이상의 에어파이프가 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 블레이드(20)의 경사면(25)에는 다수의 에어홀(40)이 일정한 간격을 갖고 와이퍼 장치의 폭방향으로 형성됨으로써 워크롤(W) 표면에 균일한 압력과 양으로 에어를 분사하여 두께가 균일한 공기층이 형성되게 된다.

그리고, 상기 에어파이프(30)와 상기 에어홀(40) 사이에는 와이어 장치의 폭방향에 걸쳐 구비된 커넥트룸(connect room)(50)이 연결되어 있는데, 상기 에어홀(40)을 통해 에어를 워크롤(W) 표면으로 분사하기 전에 상기 에어파이프(30)에 의해 공급되는 고압의 에어를 저장하여 그 내부로 고루 퍼지게 함으로써 균일한 압 력으로 동일한 유량의 에어를 다수의 에어홀을 통해 분사가능하게 된다. 이 때, 상기 커넥트룸(50)은 도 4(b) 및 도 4(c)에 도시된 바와 같이 그 측면의 단면 형상이 사다리꼴로 형성된 것이 바람직하다. 즉, 상기 커넥트룸(50)의 에어파이프(30)와 연결된 부분은 단면이 넓고, 에어홀(40) 측으로 가면서 단면이 좁아지는 사다리꼴 형상으로 이루어진다. 이와 같이 커넥트룸의 내부 단면이 에어홀측으로 가면서 좁아지는 사다리꼴 단면 형상으로 에어가 통과하면서 에어의 유속이 증가하게 되므로 워크롤 표면에 도 6에서와 같은 일정 두께의 에어층을 보다 용이하게 형성할 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 에어홀(40)을 통해 분사된 고압의 에어는 워크롤(W)의 표면에 충돌하여 에어층을 형성한 후 곧 반사되어 블레이드의 위, 아래로 배출하게 된다. 이 때 스트립 방향인 아래로 배출되는 경우에는 별 문제가 없으나, 스트립의 반대방향인 위로 배출되는 에어가 과도한 경우에는 다수의 노즐을 통해 분사되는 냉각수의 워크롤 냉각을 방해하기 때문에 고온의 스트립과 접촉되는 워크롤의 표면은 압연응력과 열응력을 반복적으로 받게 되고, 스트립과 마찰로 표면층이 파괴되어 손상을 입게 되며, 결국 이로 인해 표층박리, 표면거침 현상이 발생되어 압연제품의 표면품질을 크게 저하시킬 뿐만 아니라 워크롤의 제반물성에도 나쁜 영향을 미치게 된다.

따라서, 본 발명의 에어홀(40)은 에어 분사각도가 워크롤의 표면에 90도 이상 120도 이하가 되도록 가공 형성한다. 여기서 분사각도란 도 7에 도시된 바와 같이, '워크롤의 중심(O)'과 '와이퍼 장치의 블레이드가 밀착될 워크롤의 원주상의 특정지점(P)'까지의 직선과 수직으로 접하는 접선(d)과 에어홀(40)로부터 분사되는 에어(A)와의 각도를 의미한다. 즉, 접선(d)와 에어(A)와의 각도이다.

도 8(c) 처럼 분사각도가 90도 미만이면 스트립의 반대방향으로 배출되는 에어가 과도하여 냉각수의 워크롤 냉각을 방해하게 되고, 분사각도가 120도를 초과하게 되면 워크롤 표면에 냉각수의 낙수를 방지하는데 필요한 두께의 에어층이 형성되지 않아 블레이드(20)가 워크롤(W)과 집적 접촉하여 블레이드(20)나 워크롤(W)이 마모되거나 냉각수가 스트립으로 낙수되어 제품 품질에 악영향을 미치기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 도 8(a) 및 도 8(b)에 도시된 바와 같이 분사각도를 90도 이상 120도 이하로 지속적으로 유지한다.

이하 본 발명의 작용에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 워크롤 와이퍼 장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 에어공급원(미도시)으로부터 고압의 에어가 와이퍼 프레임(10)내의 에어파이프(30)를 통해 유입되어 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 커넥트룸(50)에 모여 균일하게 혼합된다.

이 상태에서 와이퍼 프레임(10)의 선단부에 장착된 블레이드(20)의 경사면(25)에 형성된 에어홀(40)을 통해 워크롤의 표면에 분사각도 90°내지 120°의 범위에서 고압의 에어를 고루 분사하고, 이와같이 분사된 고압의 에어는 도 6에 도시된 바와 같이 에어층을 형성함으로써 노즐로부터 분사되는 고압의 냉각수의 압력은 블레이드와 에어층에 의해 차단되고, 분사압력이 없는 냉각수만이 블레이드 양측으로 낙수하여 배출된다. 따라서 압연되는 스트립(S)의 표면에 낙수되지 않게 되 므로 스트립은 고른 온도분포를 유지할 수 있고, 제품 두께 편차에 의한 품질 불량을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 고압 에어의 분사각도가 냉각수를 방해하지 않는 최적의 각도인 90°내지 120°의 범위 내이므로, 에어홀을 통해 워크롤 표면으로 분사된 에어가 반사되어 블레이드의 위, 아래로 배출하게 되더라도, 냉각수에 의한 워크롤 냉각효율을 저하시키지 못하므로 제품 품질이 크게 향상된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 와이퍼 장치를 도시한 측단면도.

도 2는 종래의 기술에 따른 와이퍼 장치를 도시한 평면도.

도 3은 워크롤과 와이퍼 장치의 밀착력을 감소시키기 위한 방법으로서 (a)는 크라운 가공, (b)는 롤 벤딩, (c)는 레벨링을 나타낸 개략도.

도 4는 본 발명에 의한 와이퍼 장치의 구성 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도.

도 5는 본 발명에 의한 와이퍼 장치 내부의 에어 흐름을 나타낸 구성도로서 (a)는 평면도, (b)는 측면도.

도 6은 본 발명에 의한 워크롤 표면에 에어층이 형성 모습을 나타낸 측면도.

도 7은 에어홀로부터 분사되는 에어의 워크롤 표면과의 분사각도를 나타낸 개략도.

도 8은 본 발명에 의해 분사된 에어의 이동 방향을 나타낸 측면도로서, (a)는 워크롤표면에 분사각도가 90°일때 측면도, (b)는 분사각도가 90°이상 120°이하일때 측면도, (c)는 분사각도가 90°미만일때 측면도.

*도면의 주요부호에 관한 설명*

10. 와이퍼 프레임 12. 리세스(recess)

15. 고정볼트 20. 블레이드

25. 경사면 30. 에어파이프

40. 에어홀 50. 커넥트룸(connect room)

100. 와이퍼 장치 110. 압연기 스탠드

120. 베이스 122. 연결핀

130. 와이퍼 140. 압연롤

142. 헤더 145. 노즐

150. 웨이트 S. 스트립

A. 에어(air) W. 워크롤

Claims (4)

1. 워크롤을 냉각시키는 냉각수가 스트립에 낙수되는 것을 방지하는 와이퍼 장치에 있어서,

   선단에 리세스가 형성되고 내부에 에어파이프가 구비된 와이퍼 프레임과;

   상기 리세스에 장착되고 선단부에 경사면이 형성되어 노즐로부터 분사된 냉각수를 차단하는 블레이드와;

   상기 블레이드의 경사면에 폭방향으로 간격을 갖고 다수 형성되어 워크롤의 표면에 에어를 분사하는 에어홀을 포함하는 워크롤 와이퍼 장치.
2. 제1항에 있어서,

   일단은 상기 에어파이프와 연결되고 타단은 상기 에어홀과 연결되며 내부 공간에 상기 에어파이프에 의해 공급되는 에어를 모아 상기 에어홀로 공급하는 커넥트룸을 더 포함하는 워크롤 와이퍼 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 커넥트룸은 측단면의 형상이 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 워크롤 와이퍼 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 에어홀은 에어의 분사각도가 워크롤의 표면에 90°이상 120°이하가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 워크롤 와이퍼 장치.

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