KR20130106585A - 압연롤 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

압연롤 냉각 장치 및 방법이 제공된다.
상기 압연롤 냉각장치는, 압연롤의 적어도 일측에 제공된 제1 냉각수단; 및, 상기 제1 냉각수단에 인접하여 하나 이상 제공되되, 선택적으로 압연롤의 추가적인 냉각을 가능토록 제공되는 제2 냉각수단을 포함하여 필요시 압연롤의 집중냉각을 가능토록 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 압연롤 특히, 고온의 압연소재(압연판)이 접촉하여 압연환경에 따라 열팽창이 발생되는 워크롤의 냉각 방식을 개선하여, 압연 소재의 조건이나 압연 스케줄에 따른 압연롤의 열 팽창이 급격히 증가하는 경우, 대응하여 압연롤의 집중 냉각을 구현함으로써, 압연롤의 열 크랙을 방지하고, 궁극적으로 압연 품질을 향상시키는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

압연롤 냉각 장치 및 방법{Apparatus and Method for Cooling Work Roll}

본 발명은 압연롤 냉각장치 및 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 압연롤 특히, 고온의 압연소재가 접촉하는 워크롤의 냉각 방식을 개선하여, 압연소재의 조건이나 압연 스케줄에 따른 압연롤의 열 팽창이 급격히 증가하는 경우, 압연롤의 집중 냉각을 구현함으로써, 압연롤의 열 크랙을 방지하고, 궁극적으로 압연롤의 냉각 효율을 향상시키어 압연 품질에 기여하는 압연롤 냉각 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1에서는 열간 압연 공정을 도시하고 있다. 예를 들어, 가열로(210)에서 추출된 소재(220)는 폭내기 압연과 길이내기 압연(230)(240)을 거쳐 압연되고, 이와 같이 압연된 판재(후판)을 예비 교정기(250)를 거쳐 가속 냉각기(260)에서 열처리되고 열간 교정기(270)를 거치게 된다. 이때 도 1의 경우에는 두께가 두꺼운 판재 즉, 후판의 열간 압연 상태를 도시하고 있다.

그런데, 이와 같은 열간 압연의 주요 설비인 압연기는 알려진 바와 같이.도 7을 참조하면, 압연기(100)의 하우징(110)에 장착되는 롤 초크(122)(134)에 회동되도록 구비되는 한쌍의 상,하부 백업롤(back-up roll)(120)과 워크롤(work roll) (130)들을 포함한다.

그런데, 도 2에서는 이와 같은 압연기를 이용한 열간 압연시 워크롤(130)의 냉각 상태를 도시하고 있다.

즉, 압연시 워크롤(130)의 주변에서는 노즐(150)을 통하여 냉각수를 분사하여 워크롤 냉각을 구현하는데, 이는 워크롤은 고온의 압연소재(판)(140)과 연속하여 접촉하므로 열팽창하기 때문이고, 냉각수에 의해 냉각되면서 백업롤(120)로 지지된다.

이때, 도 2와 같이, 워크롤의 냉각수 분사 하류측으로 냉각수를 모아서 체류수에 의한 압연소재(140)의 균일냉각 저해 등에 따른 압연시 소재의 휨 발생 등과 같은 변형을 방지하기 위한 체류수 차단판(160)이 제공될 수 있다.

한편, 도 3에서는 도 2에서 도시한 열간 압연시의 워크롤(130)의 고온 압연판(140) 접촉과 냉각수 또는 체류수 등의 영향을 고려하여 열팽창 및 냉각 사이클 관점에서 시간별로 모사한 결과를 그래프를 도시하고 있다.

즉, 도 3에서와 같이, 열간 압연시 워크롤(130)의 표면 온도는 톱니파 형태로 나타나는데, 이는 압연중 고온의 압연판과 접촉하는 순간 온도가 급상승하다가 냉각수가 분사되면 롤의 온도가 떨어지는 형태이다.

한편, 도 2에서 도시한 바와 같이. 종래의 열간 압연시 워크롤(130)의 입측 및 출측에는 통상 단일의 냉각수 노즐(150)이 배치되는 것이 일반적이었다.

물론, 냉각수 노즐(150)을 통하여 분사되는 냉각수는 압연소재(판)(140)의 폭에 대응하여 분사폭을 조정할 수 있다.

따라서, 도 2에서 도시한 바와 같은 종래 방식의 워크롤 냉각에 있어서는, 워크롤(130)의 길이 방향으로 가변적인 냉각을 통하여 냉각효과를 제어하는 단순한 설비 구조에 따른 냉각 제어나 그 제어 폭이 크지 않다는 문제가 있었다.

예를 들어, 압연판의 폭 뿐만 아니라, 동일한 폭을 갖는 압연소재(140)가 연속하여 압연기에서 압연되는 경우, 냉각수를 분사하여도 압연롤 특히, 워크롤의 특정부위만이 집중적으로 압연판과 접촉하면서 집중적인 열팽창이 발생되고, 이와 같은 경우 기존 냉각노즐만으로는 충분한 냉각에 의한 워크롤의 열 팽창량을 저감할 수 없다는 문제점이 있다.

즉, 종래 도 2와 같은 압연롤 냉각방식은, 동일폭의 고온의 압연판이 연속적으로 압연되는 경우의 워크롤의 과도한 열팽창과 이에 따른 열 크랙의 발생을 억제하는 데에 한계가 있고, 특히 통상 압연롤의 교체 전에는 일정기간 폭이 좁은 고온의 압연소재(압연판)만을 집중하여 압연하기 때문에, 결과적으로 위에서 설명한 문제가 더 발생된다.

따라서, 종래의 경우에는 냉각 분사를 통한 워크롤의 열팽창에 대응하지 못하기 때문에, 워크롤의 열팽창이 급격히 증가하면 열 크랙이 발생되고, 압연판의 압연 품질에 악영향을 미치고, 정상적인 시기 보다 워크롤을 더 빨리 또는, 즉시 교체해야 하기 때문에, 전반적으로 압연 생산성을 저하시키는 것이다.

또한, 롤 교체에 따른 작업자 투입, 압연기 가동 중지 또는 압연롤 재가공 등의 많은 비용적 증대를 발생시키는 것이다.

일예로, 압연소재(140) 즉, 압연판(후판)의 열간 압연시 워크롤(130)은 대략 1000℃ 이상의 고온 소재들과 접촉하고, 다양한 두께, 폭 조건의 판재를 압연하며, 특히 근래에는 생산성 향상을 위하여 압연을 하지 않는 비압연 시간을 줄이는 추세이고, 따라서 압연기 가동 시간이 늘어남에 따라 워크롤의 압연소재 접촉시간이 더 늘어나고 압연소재의 압연기 투입간격도 점차 더 좁아지게 된다.

따라서, 근래에는 고온 압연판과 장시간 접촉하는 워크롤의 급격한 열팽창문제가 발생됨에도 불구하고, 도 2와 같은 종래 방식으로는 이와 같은 조업상 워크롤 열팽창의 적정한 대응이 어려운 것이다.

특히, 과도한 롤의 열팽창이 발생되면, 압연판과 접촉하여 회전하는 워크롤의 표면에는 압축응력이나 전단응력이 인가되고, 과도한 열팽창하에서는 워크롤의 표면에 열 크랙이 쉽게 발생하는 것이다.

그러나, 상기와 같은 열 크랙과 과도한 워크롤의 열팽창을 방지하기 위하여 냉각수를 계속 분사하여도, 앞에서 설명한 바와 같이, 압연시간과 압연하중이 증가하고 동일 압연판(소재)를 반복해서 압연하는 경우에는 롤 표면의 열 크랙과 심한 경우 워크롤 표면의 변형발생 또는 과도한 균열과 파손등이 발생되고, 이는 압연 품질을 저하시키는 것이다.

따라서, 당 기술분야에서는, 압연롤 특히, 고온의 압연소재가 접촉하는 워크롤의 냉각 방식을 개선하여, 압연 소재의 조건이나 압연 스케줄에 따른 압연 롤의 열 팽창이 급격히 증가하는 경우, 대응하여 압연롤의 집중 냉각을 구현함으로써, 압연롤의 열 크랙을 방지하고, 궁극적으로 압연롤의 냉각 효율은 향상시킨 압연롤 냉각 장치 및 방법이 요구되고 있는 실정이다.

상기와 같은 요구를 달성하기 위한 일 측면으로서 본 발명은, 압연롤의 적어도 일측에 제공된 제1 냉각수단; 및,

상기 제1 냉각수단에 인접하여 하나 이상 제공되되, 선택적으로 압연롤의 추가적인 냉각을 가능토록 제공되는 제2 냉각수단;

을 포함하여 필요시 압연롤의 집중냉각을 가능토록 구성된 압연롤 냉각장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 제2 냉각수단은 상기 제1 냉각수단을 기점으로 상,하측에 제공되되, 압연 간격이나 유사 폭을 갖는 압연 소재의 연속 압연에 대응하여 압연롤의 집중 냉각을 가능하게 구성되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 제1 냉각수단은 압연롤의 길이방향으로 신장되어 적어도 압연소재의 폭에 대응하여 냉각수를 분사토록 메인의 냉각수단으로 제공되고,상기 제2 냉각수단은, 상기 압연롤의 길이방향으로 이동 가능하게 제공되어 선택적으로 상기 제1 냉각수단과 협력하면서 압연롤의 집중 냉각을 구현토록 제공되는 것이다.

이때, 상기 제1 냉각수단은, 압연기 하우징을 가로질러 압연롤의 길이방향으로 신장되어 제공된 냉각헤드 및 상기 냉각헤드에 제공된 하나 이상의 분사노즐을 포함하고, 상기 제2 냉각수단은, 압연기 하우징에 작동유닛을 매개로 이동 가능하게 제공된 냉각헤드 및 상기 냉각헤드에 제공된 하나 이상의 분사노즐을 포함하여 이동에 따라 압연롤의 집중 냉각을 구현토록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 작동유닛은, 상기 하우징 사이에 제공되고 제1 냉각수단의 냉각헤드가 이동 가능하게 장착되는 레일부재; 및, 상기 냉각헤드에 연계되는 구동수단;을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 구동수단은, 상기 냉각헤드에 하나 이상 구비되면서 상기 레일부재를 관통하여 배치되는 이동블록; 및, 상기 이동블록에 체결되고 레일부재에 모터로서 구동토록 제공된 볼 스크류;를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 구동수단은, 상기 냉각헤드에 하나 이상 구비되고, 상기 레일부재를 관통하는 연결블록; 및, 상기 연결블록에 연결된 수평 구동실린더;를 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 냉각수단과 제2 냉각수단의 냉각헤드들은, 압연소재의 폭이나 집중 냉각폭에 대응하여 냉각수 분사를 제어토록 독립적인 냉각수 공급이 이루어지는 하나 또는 그 이상으로 조합되는 단위 셀들을 포함하는 것이다.

또한, 상기 압연롤은 워크롤로 제공되는 것이다.

또한, 다른 측면으로서 본 발명은 압연소재와 접촉하는 워크롤의 적어도 일측에서 압연소재의 폭에 대응하여 메인의 냉각수를 분사하는 메인 냉각단계; 및,

상기 메인의 냉각수 분사위치의 상,하측 중 적어도 일측에서, 압연간격이나 유사 폭을 갖는 압연소재의 연속 압연에 대응하여 선택적으로 추가의 냉각수분사를 구현하는 집중 냉각단계;

를 포함하여 구성된 압연롤 냉각방법을 제공한다.

이때, 상기 메인 냉각단계와 집중 냉각단계는 적어도 압연소재의 폭에 대응하여 냉각수를 분사하는 것이다.

바람직하게는, 상기 집중 냉각단계에서는 냉각수 분사와 함께 냉각헤드를 이동시키어 냉각헤드를 통한 냉각수의 분사 응답성을 높이도록 구성되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 압연롤 특히, 고온의 압연소재(압연판)이 직접 접촉하는 워크롤의 냉각 방식을 개선하여, 즉, 워크롤의 집중 냉각을 가능하게하여 압연소재의 조건(유사하거나 동일 폭을 갖는 압연소재)이나 압연스케줄(압연간격(시간)이 짧은 경우)에 따른 압연 롤의 열 팽창이 급격히 증가하는 경우에 적절하게 대응하여 압연롤의 집중 냉각을 가능하게 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 압연롤 즉, 워크롤의 집중 냉각을 가능하게 함으로써, 과도한 열이 전달되어도 압연롤의 열 크랙을 방지하고, 궁극적으로 압연롤의 냉각 효율을 향상시키는 것이다.

즉, 본 발명은 기존의 단순 분사방식에서는 구현할 수 없을 정도로 워크롤의 열 팽창이 발생하여도, 효과적으로 신속하게 워크롤의 집중 냉각을 가능하게 하기때문에, 워크롤의 열팽창을 효과적으로 저감시키는 것이다.

궁극적으로, 본 발명은 열간 압연시 워크롤의 열 크랙과 과도한 열팽창을 저감시키어 워크롤의 롤 수명을 가능하게 하고, 압연의 안정성을 향상시키어, 열간 압연 생산성을 향상시키는 등의 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 열간 압연공정을 도시한 공정도
도 2는 알려진 열간 압연기의 워크롤과 백업롤의 압연판 압연시 냉각상태를 도시한 개략도
도 3은 열간 압연시 워크롤 표면의 온도변화를 나타낸 그래프
도 4는 본 발명에 따른 압연롤 냉각장치를 도시한 구성도
도 5 및 도 6은 본 발명의 압연롤 냉각장치에서 압연소재(판)의 폭이나 동일폭의 연속 압연 또는, 압연롤 교체전 소폭 소재의 연속 압연 등을 고려한 워크롤의 집중 냉각 범위(X,Y)를 도시한 구성도
도 7은 본 발명인 압연장치의 압연기 설치상태를 도시한 분해 사시도
도 8은 본 발명인 압연장치의 압연기 냉각장치를 도시한 분해 사시도
도 9는 본 발명 장치를 도시한 정면 구성도
도 10은 본 발명 장치를 도시한 측면 구성도
도 11은 본 발명 장치에서 냉각헤드의 다른 형태를 도시한 구성도

이하, 도면을 참고로 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 이하의 본 실시예 설명에서는 압연기 관련 구성요소 즉, 워크롤과 압연기 하우징 등은 100단위의 도면부호로 설명하고, 본 발명에 따른 압연롤 냉각장치(1)와 관련된 구성요소들은 10 단위의 도면부호로 설명한다.

또한, 본 발명의 장치를 통한 냉각 대상롤은 압연롤 즉, 도 7과 같이 백업롤(120)과 백업롤로 지지되는 워크롤(130) 모두가 가능하나, 바람직하게는 고온의 압연소재와 직접 접촉하는 워크롤(130)을 그 대상으로 한다.

따라서, 이하의 본 실시예 설명에서는 압연롤 냉각장치를 워크롤 냉각장치(1)로 설명하고, 압연롤도 워크롤(130)로 한정하여 설명한다.

물론, 본 발명의 압연롤 냉각장치가 반드시 워크롤에만 한정되는 것이 아님은 당연하다. 그리고, 압연소재는 압연판(140)으로 설명한다.

먼저, 도 4 내지 도 6에서는 본 발명에 따른 워크롤 냉각장치(1)의 기본 작동개념을 도시하고 있고, 도 7 내지 도 11에서는 본 발명의 워크롤 냉각장치의 구성을 상세하게 도시하고 있다.

즉, 도 4 및, 도 7 내지 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 워크롤 냉각장치(1)는, 크게 워크롤의 적어도 일측 바람직하게는, 롤의 양측에 제공되는 제1 냉각수단(10) 및, 상기 제1 냉각수단(10)에 인접하여 하나 이상 제공되는 제2 냉각수단(30)을 포함하여 압연간격이나 유사폭의 압연소재 연속압연에 대응하여 냉각토록 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 워크롤 압연장치(1)는, 기존과는 다르게 제2 냉각수단 (30)을 구비하여, 압연스케줄이나 압연환경 즉, 압연기 워크롤(130)에 압연판(140)이 투입되는 압연 간격이나, 압연판의 두께나 판폭 등을 고려하여 적어도 워크롤의 일부분의 집중 냉각을 구현하여, 워크롤의 열 크랙 발생과 같은 표면 결함문제를 방지시키고, 따라서 워크롤의 수명을 연장시키는 것이다.

이때, 바람직하게는 도 4 내지 도 6과 같이, 상기 제2 냉각수단(30)은 상기 제1 냉각수단(10)을 기점으로 상,하측에 제공되면서, 다음에 상세하게 설명하듯이 압연 간격이나 유사 폭(동일 폭)을 갖는 압연판의 연속 압연시 급속냉각을 가능하게 제공된 것이다.

즉, 도 4 내지 도 6과 같이, 본 발명의 워크롤 냉각장치(1)에서 상기 제1 냉각수단(10)은, 워크롤(130)의 길이방향으로 적어도 압연판(140)의 최대폭을 수용하는 길이를 갖되, 압연판(140)의 폭에 대응하여 냉각수 분사범위를 조정하는 메인의 냉각수단으로 제공되는 것이다.

동시에, 상기 제2 냉각수단(30)은, 압연판(140)의 폭에 대응하여 상기 제1 냉각수단(10)과 협력하면서 제1 냉각수단(10)의 상측과 하측 중 하나, 바람직하게는 그 상,하측에서 워크롤(130)의 집중냉각을 구현토록 워크롤의 길이방향으로 이동 가능하게 제공되는 것이다.

이때, 상기 제2 냉각수단(30)을 이동형으로 제공하는 이유는, 제2 냉각수단(30)을 압연기 하우징(도 7의 110)에 고정형으로 설치하고, 냉각수 분사제어를 하는 경우 냉각수 분사응답이 늦기 때문에, 본 발명에서는 상기 제2 냉각수단(30)을 이동형으로 제공하면서, 냉각수 분사위치에 도달하기 전에 먼저 냉각수 분사를 구현하여 실제 워크롤(130)의 집중 냉각시에는 원하는 시점에서 응답을 최대한 빠르게 하면서 집중 냉각을 구현하기 위한 것이다.

한편, 도 4 내지 도 6 및, 특히 도 7에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 본 발명 장치에서 상기 제1 냉각수단(10)은, 압연기의 양측 하우징(110)사이를 가로질러 워크롤의 길이방향으로 신장되어 제공된 제1의 냉각헤드(12) 및 상기 제1의 냉각헤드(12)에 제공되는 하나 이상의 노즐(14)들을 포함한다.

이때, 도 4 및 도 7,8에서 도시한 바와 같이, 상기 제1의 냉각헤드(12)는 6개 정도의 단위 셀(12a-12f)들을 포함하는 구조로 제공되고, 압연판 폭에 대응하여 냉각수를 분사토록 한쌍의 셀을 기본으로 독립적으로 냉각수가 공급될 수 있다.

그리고, 하나의 단위 셀들에는 2열의 냉각수 노즐(14)들이 배열되어 냉각수를 워크롤을 향하여 분사하는 형태일 수 있다.

다음, 도 4 및 도 7 내지 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 제2 냉각수단(30)은, 제1 냉각수단(10)과 마찬가지로 압연기의 양측 하우징(110)사이에, 다음에 도 7 내지 도 9에서 상세하게 설명하듯이, 작동유닛(50)을 매개로 이동 가능하게 제공된 냉각헤드(32)와 상기 냉각헤드에 제공된 하나 이상의 노즐(34)을 포함하여 급속 또는 압연롤의 집중 냉각을 구현토록 제공될 수 있다.

이와 같은 제2 냉각수단(30)은 다만 제1 냉각수단과는 다르게 그 길이는 압연롤의 길이방향으로 신장되기는 하나, 제1 냉각수단 보다는 작게 할 수 있고, 예를 들어 4개의 단위 셀(32a-32d)들을 포함하는 구조로 제공되는 한쌍의 단위 셀들에 냉각수를 공급하는 구조로 제공될 수 있다.

다음, 도 4 내지 도 6에서는 본 발명에 따른 워크롤 냉각장치(1)의 작동 상태를 도시하고 있다.

먼저, 도 4에서 도시한 바와 같이, 워크롤(130)이 교체되어 워크롤의 열 크라운이 충분하게 생성되기 전까지는, 본 발명의 제2 냉각수단(30)은 사용하지 않고 다음에 도 7 내지 도 9에서 상세하게 설명하는 작동유닛(50)을 매개로 홈 포지션(화살표 방향)으로 이동시키고, 메인의 제1 냉각수단(10)을 통하여 워크롤의 냉각을 구현한다.

다음, 도 5 및 도 6에서는 본 발명 장치에서 제1 냉각수단(10)과 더불어, 제2 냉각수단(30)을 사용하는 상태를 도시하고 있는데, 제2 냉각수단(30) 예를 들어, 제1 냉각수단(10)의 상,하측에 배치되는 제2 냉각수단(30)들을 통하여, 워크롤(130)의 집중 냉각을 구현하는데, 워크롤의 열 팽창 정도를 고려하여 냉각범위(X 또는 Y)를 제어하는 것을 도시하고 있다.

즉, 도 5의 경우에는 제2 냉각수단(30)을 통하여 워크롤(130)의 집중 냉각을 구현하나, 그 냉각폭(X)을 최소화한 것이고, 도 6의 경우에는 제2 냉각수단(30)을 통하여 워크롤(1)의 집중 냉각을 구현하나 그 냉각폭(Y)을 최대로 한 것이다.

물론, 상기 제1 냉각수단(10)은 기본적으로 냉각을 같이 구현함은 물론이다.

예를 들어, 도 5에서 도시한 바와 같이, 최소 폭의 압연판(140)을 연속하여 압연하는 경우에는 워크롤(130)의 중앙부위의 열팽창이 급격히 증가하므로, 도 5에서 도시한 바와 같이, 집중 냉각을 하나 최소 냉각폭(X)을 구현하는데, 이때 상,하측 제2 냉각수단(30)의 제2의 냉각헤드(32)들의 총 4개의 단위 셀(32a-32d)중 한쌍을 조합으로 하되. 좌측의 한쌍의 단위 셀에서만 냉각수를 분사토록 하는 것이다.

다음, 도 6에서는 집중 냉각폭(Y)을 확대한 것을 도시하고 있는데, 예를 들어 도 5와는 다르게 압연판의 폭이 증가하거나, 동일한 판폭의 압연판 또는, 압연시 열적 영향이 큰 고하중의 고온의 압연판을 연속적으로 압연하는 경우에는, 집중 냉각폭(Y)을 도 5와는 다르게 확대하여 구현하는 것이다.

물론, 이와 같은 제2 냉각수단(30)의 냉각폭을 도 5 및 도 6의 'X' 또는 'Y'로 조정하는 것은, 일단 제2 냉각수단(30)의 이동폭을 작동유닛(도 7-9의 50)을 통하여 제어하면서, 제2의 냉각헤드(32)의 냉각수 폭을 조정하는 단위 셀(32a-32d)들의 냉각수 분사를 조정하면 된다.

한편, 도 5 및 도 6에서는 제2의 냉각헤드(32)의 단위 셀들을 한쌍이 조합하고, 제1의 냉각헤드(12)의 단위 셀들도 한쌍을 조합하여 냉각수를 분사하는 것으로 도시하였지만, 각각의 단위 셀의 냉각수 공급을 제어하여 냉각수 분사폭을 분사되는 셀의 수로 조정하는 것도 가능함은 물론이다.

다만, 각각의 단위 셀의 냉각수 공급으로 조정하는 경우, 냉각수 공급계통(라인)이 너무 복합하게 되므로, 다음에 도 7 내지 도 9와 같이, 한 쌍의 단위 셀들을 조합하여 하나의 그룹으로 냉각수 분사폭을 조정하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 도 4 내지 도 6에서는, 제1 냉각수단의 제1의 냉각헤드의 단위 셀을 6개로 하고, 제2 냉각수단(30)의 제2의 냉각헤드의 단위 셀을 4개로 한 것을 도시하였지만, 이들 단위 셀의 수는 적당하게 조정할 수 있다.

동시에, 도 4 내지 도 10에서는 제1,2 냉각수단(10)(30)의 제1,2의 냉각헤드(120(32)들을 박스형상으로 하고, 그 일측면에서 워크롤을 향하여 냉각수를 분사토록 2열의 분사노즐(14)(34)들이 구비되는 것을 도시하였지만, 다른 형태의 냉각헤드와 노즐의 배열도 가능하다.

예를 들어, 도 11에서 도시한 바와 같이, 원형의 냉각헤드(12)(32)들에 하나의 열로 분사노즐(14)(34)들을 구비하도록 하고, 이에 맞추어 작동유닛(50)을 연계 구성하는 것도 가능하다.

즉, 냉각수 분사 조건 등을 고려하여 냉각수단들의 냉각헤드의 형태나 분사노즐들의 설치 배열은 적정하게 조정 가능하다.

결국, 도 4 내지 도 6에서 분사폭의 변화를 위주로 설명한 본 발명의 워크롤 냉각장치(1)는, 정리하면 메인의 압연판 폭에 대응하여 중앙에서 냉각수를 분사하는 제1 냉각수단(10)에 더하여, 마찬가지로 냉각수 분사폭(X,Y 등)의 조정하는 제1 냉각수단 보다는 길이는 작으나, 작동유닛(50)을 매개로 이동 가능한 집중 냉각(제2 냉각수단에서 냉각수를 더 분사하므로 워크롤의 집중냉각이 구현됨)을 구현하는 제2 냉각수단(30)을 통하여, 압연 스케줄이나 압연판 판폭에 따라, 적정한 최적의 워크롤 냉각을 구현하여. 워크롤의 급격한 열팽창이 형성되어도 충분한 냉각을 가능하게 하여, 특히 워크롤의 열 크랙이 발생되는 것을 효과적으로 억제하고, 냉각수 분사 응답성(신속성)도 우수하고, 안정적인 냉각환경을 구현하도록 하는 것이다.

다음, 도 7 내지 도 9에서는 본 발명에 따른 워크롤 냉각장치(1)를 상세하게 설명하고 있다.

먼저, 도 7 및 도 8과 같이, 중앙측 메인 냉각수단인 제1 냉각수단(10)의 제1의 냉각수단(10)은 냉각헤드(12)의 양측에 브라켓트 등의 연결철물(12a)로 냉각헤드가 바로 압연기 하우징(110)에 각각 분해 가능하게 조립될 수 있다.

또는, 도시하지 않는 지지판이 하우징에 조립되고, 지지판의 일면에서 제1의 냉각헤드(12)가 그 분사노즐(14)들의 분사 방향에 맞추어 조립되는 것도 가능할 것이다.

이때, 도 7에서는 압연기(100)의 하우징(110)과 백업롤(120)과 워크롤(130) 보다는 본 발명 장치인 워크롤 냉각장치(1)를 확대하여 도시한 것으로서, 실제로는 상,하측 워크롤(130)의 양측으로 본 발명의 제1,2 냉각수단(10)(30)을 기반으로 하는 냉각장치가 각각 제공될 수 있다.

그리고, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 본 발명 장치는 압연기 하우징(110)의 외측면을 가로질러 연계되거나, 하우징 내측으로 압연롤 사이의 공간에 배치되는 것도 가능하나, 실제 라인에서는 다른 기기(설비)들과의 간섭을 피하도록 제공되는 것이 바람직하고, 특히 제2 냉각수단(30)은 그 이동(폭)을 감안하여 최적의 위치에 설치하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 도 7과 같이, 본 발명의 제1,2 냉각수단(10)(30)의 냉각헤드(12) (32)는 길게 신장되어 서로 연결된 단위 셀(12a-12f)(32a-32d)들을 포함하고, 한쌍의 단위 셀들에는 냉각수 공급구(16)(36)가 연결되고, 그 중앙측에는 냉각수 공급호스(18)(38)들이 연결될 수 있다.

이때, 상기 제1 냉각수단(10)은 하우징에 고정 설치되어 관계는 없지만, 적어도 이동하는 제2 냉각수단(30)의 제2 냉각헤드(32)의 단위 셀들에 연계되는 공급구의 냉각수 공급호스(38)는 그 이동폭을 감안하여 플렉시블하면서 길이에 여유를 두어 제2 냉각헤드의 이동폭을 보상하도록 냉각수 공급호스들이 공급구에 연결되는 것이 바람직함은 물론이다.

다음, 도 8 내지 도 10에서는 상기 제2 냉각수단(20)을 워크롤(130)의 길이방향으로 신속하게 이동 가능하게 하는 작동유닛(50)을 도시하고 있다.

즉, 도 8 내지 도 10에서 도시한 바와 같이. 본 발명 장치에서 제2 냉각수단과 연계되어 제공되는 상기 작동유닛(50)은, 상기 하우징(110) 사이에 제공되고 냉각헤드(32)가 이동 가능하게 장착되는 레일부재(52) 및, 상기 레일부재 또는 하우징 및, 상기 냉각헤드와 연계되는 구동수단을 포함하여 제공될 수 있다.

따라서, 상기 제2의 냉각헤드(32)는, 레일부재(52)를 따라 구동수단의 작동에 따라 전진 또는 후진하면서, 워크롤의 길이방향으로 신속하게 이동할 수 있다.

이와 같이, 레일부재(52)는 실제로는 제2의 냉각헤드(32)의 형태에 따라 대응되는 구조일 수 있는데, 예를 들어 도 10과 같이, 박스형태의 냉각헤드인 경우에는 내부 이동공간을 갖는 형강 구조일 수 있고, 이때 상기 레일부재(52)의 일측에는 냉각헤드(32)에 구비된 가이드(52b)가 삽입되는 가이드홈(미부호)가 제공될 수 있고, 특히 냉각헤드(32)와 레일부재(52)가 접촉하는 레일부재(52)에는 마모를 저감하고 이동을 원활하게 하는 라이너(54)들이 부착 제공될 수 있다.

또는, 도 11과 같이 원통형 냉각헤드(32)인 경우에는 레일부재(52)를 파이프 절단 구조로 만곡되게 하고, 도시하지 않은 라이너(도 10의 54 참조)들을 제공하여 원통형 냉각헤드의 이동을 원활하게 할 수 있다.

한편, 도 10 및 도 11은 본 발명의 이동형의 제2 냉각수단(30)의 측면도를 도시한 것으로서, 다음에 상세하게 설명하는 구동수단(60)(70)들을 같이 표시한 것이다.

다음, 도 7 내지 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 제2 냉각수단(30)의 이동을 가능하게 하는 상기 작동유닛(50)의 구동수단(50(60)은 여러 형태로 제공될 수 있는데, 도 7 내지 도 9와 같이, 도면에서는 제1의 구동수단(60)과 제2의 구동수단(60)을 각각 제1 냉각수단을 기준으로 상,하측에 도시하고 있다.

물론, 제1의 구동수단(50) 또는 제2의 구동수단(60)중 하나를 선택하여 사용하는 것이 바람직한데, 예를 들어 정밀 이동을 구현하는 경우에는 볼스크류를 기반으로 하는 제1의 구동수단(50)을 사용하는 것일 수 있다.

즉, 도 7 내지 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 발명 장치에서 상기 제1의 구동수단(60)은, 상기 제2의 냉각헤드(32)에 연결되고, 레일부재(52)에 형성된 장홈(52a)을 통과하여 돌출되는 하나 이상의 이동블록(62)과, 상기 이동블록에 체결되고 레일부재(52)상에 장착된 모터(66)와 연계되어 구동되는 볼 스크류(64)로 구성될 수 있다.

이때, 상기 볼 스크류(64)는, 레일부재(52)의 타측에 제공된 베어링블록(64a)에 일단이 조립되고, 타단은 상기 레일부재의 일측에 장착된 모터(66)와 연계된다.

다만, 레일부재(52) 및, 레일부재의 후면에 제공된 장홈(52a)은 제2의 냉각헤드(32)의 이동폭을 감안하여 그 길이가 조정되는 것이 바람직할 것이다.

예를 들어, 도 4와 같이, 제2 냉각수단(30)의 냉각헤드들이 집중 냉각을 하지 않아 홈 포지션으로 복귀하는 경우 적어도 제2의 냉각헤드(32)의 길이를 감안하는 길이로 제공되는 것이 필요함은 당연하다.

따라서, 도 8 및 도 9와 같이, 상기 제1의 구동수단(60)의 모터(66)가 작동되면 회전 구동되는 볼스크류(64)에 체결된 이동블록(62)들은 워크롤 길이방향으로 이동하면서, 일체로 레일부재(52)를 따라 이동형의 제2 냉각수단의 냉각헤드(32)의 신속하고 정밀한 이동이 제어된다.

즉, 도 5 및 도 6과 같이, 냉각수 집중 분사폭을 'X' 또는 'Y'로 하는 선택적인 제2의 냉각헤드(32)의 이동폭 제어를 용이하게 할 수 있다.

그리고, 도 8 및 도 9와 같이, 상기 레일부재(52)는 별도로 도시하지 않았지만, 하우징에 용접 등으로 고정되기 보다는 브라켓트 등을 통하여 볼팅 작업으로 분리 가능하게 압연기 하우징에 조립되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 제2 냉각수단(20)과 작동유닛(50)을 하나의 세트 부품으로 제작하면, 하우징에 원하는 위치 등에 바로 부착하여 사용할 수 있는 것이다. 물론, 전기적 계통을 구현하는 것은 당연한 것이다.

다음, 도 7 내지 도 9에서 제1 냉각수단의 하측에 제공되는 제2의 구동수단(70)은, 상기 제2의 냉각헤드(32)에 제공되고 레일부재(52)를 통과하는 연결블록(72) 및 상기 연결블록에 연결되고 레일부재상에 제공된 수평 구동실린더(74)를 포함하여 제공될 수 있다.

물론, 상기 수평 구동실린더(74)의 경우 그 이동폭에 대응하여 스트로크를 조정하고, 그 스트로크를 만족하는 실린더를 장착하는 것은 당연하다.

따라서, 상기 수평 구동실린더(74)를 전진 또는 후진시키면 제2의 냉각헤드(32)는 워크롤의 길이방향으로 좌측 또는 우측으로 신속하게 이동하게 된다.

한편, 제1 또는 제2 구동수단(60)(70)의 이동블록(62)과 연결블록(72)은 각각 볼스크류가 관통하여 체결되고, 실린더(74)의 로드(76)가 연결되기 때문에, 결과적으로 제2 냉각해드(32)는 레일부재에서 이탈되지 않고, 안정적으로 레일부재를 따라 이동할 수 있을 것이다.

이에 따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 워크롤 냉각 장치(1)를 기반으로 하는 본 발명의 워크롤 냉각방법을 정리하면, 도 7 내지 도 9에서 도시한 바와 같이, 고온 압연판(140)과 접촉하는 압연기 워크롤(130)의 적어도 일측 바람직하게는 양측에서 압연판(140)의 폭에 대응하여 메인의 냉각수를 분사하는 메인 냉각단계 및, 상기 메인의 냉각수 분사위치의 상,하측 중 적어도 일측에서, 압연 간격이나 유사 폭을 갖는 압연판(140)의 연속 압연시 워크롤의 열 팽창에 따른 열 크랙을 억제토록 추가의 냉각수를 분사하여 워크롤의 집중 냉각을 구현하는 집중 냉각단계를 포함하여 제공되는 것이다.

이때, 상기 메인 냉각단계와 집중 냉각단계는 적어도 압연소재의 폭에 대응하여 냉각수를 분사하는 것이다.

또는, 상기 집중 냉각단계에서는 냉각수를 먼저 분사시키는 선 분사를 전제로, 제2의 냉각헤드(32)를 이동시키어 워크롤의 압연 간격이 좁아져도 냉각수 분사 응답성을 높여서 신속한 워크롤의 집중 냉각을 가능하게 하는 것이다.

1.... 압연롤 냉각장치 10,30 .... 제1 냉각수단
12,32.... 냉각헤드 14,34.... 냉각수 분사노즐
16,36.... 단위셀의 냉각수 공급구 18,38.... 냉각수 공급호스
50.... 작동유닛 52.... 레일부재
60,70.... 구동수단 62....이동블록
64.... 볼 스크류 66.... 모터
72.... 연결블록 74.... 수평 구동실린더
110.... 압연기 하우징 130.... 압연롤(워크롤)
140.... 압연소재(압연판)

Claims (12)

1. 압연롤의 적어도 일측에 제공된 제1 냉각수단(10); 및,
   상기 제1 냉각수단(10)에 인접하여 하나 이상 제공되되, 선택적으로 압연롤의 추가적인 냉각을 가능토록 제공되는 제2 냉각수단(30);
   을 포함하여 필요시 압연롤의 집중냉각을 가능토록 구성된 압연롤 냉각장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 냉각수단(30)은 상기 제1 냉각수단을 기점으로 상,하측에 제공되되, 적어도 압연 간격이나 유사 폭을 갖는 압연 소재의 연속 압연에 대응하여 압연롤의 집중 냉각을 가능토록 구성된 것을 특징으로 하는 압연롤 냉각장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 냉각수단(10)은 압연롤의 길이방향으로 신장되어 적어도 압연소재의 폭에 대응하여 냉각수를 분사토록 메인의 냉각수단으로 제공되고,
   상기 제2 냉각수단(30)은, 상기 압연롤의 길이방향으로 이동 가능하게 제공되어 선택적으로 상기 제1 냉각수단과 협력하면서 압연롤의 집중 냉각을 구현토록 제공된 것을 특징으로 하는 압연롤 냉각장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 제1 냉각수단(10)은, 압연기 하우징(110)에 압연롤의 길이방향으로 제공된 냉각헤드(12) 및 상기 냉각헤드에 제공된 하나 이상의 분사노즐(14)을 포함하고,
   상기 제2 냉각수단(30)은, 압연기 하우징(110)에 작동유닛(50)을 매개로 이동 가능하게 제공된 냉각헤드(32) 및 상기 냉각헤드에 제공된 하나 이상의 분사노즐(34)을 포함하여 이동에 따라 압연롤 집중냉각을 구현토록 구성된 것을 특징으로 하는 압연롤 냉각장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 작동유닛(50)은, 상기 하우징 사이에 제공되고 제2 냉각수단의 냉각헤드(32)가 이동 가능하게 장착되는 레일부재(52); 및,
   상기 냉각헤드(32)에 연계되는 구동수단;
   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압연롤 냉각장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 구동수단(60)은, 상기 냉각헤드(32)에 하나 이상 구비되면서 상기 레일부재(52)를 관통하여 배치되는 이동블록(62); 및
   상기 이동블록에 체결되고 레일부재에 모터(66)로서 구동토록 제공된 볼 스크류(66);
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압연롤 냉각장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 구동수단(70)은, 상기 냉각헤드(32)에 하나 이상 구비되고, 상기 레일부재(52)를 관통하는 연결블록(72); 및
   상기 연결블록에 연결된 수평 구동실린더(74);
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압연롤 냉각장치.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 제1 냉각수단과 제2 냉각수단의 냉각헤드(12)(32)들은, 압연소재의 폭이나 집중 냉각폭에 대응하여 냉각수 분사를 제어토록 독립적인 냉각수 공급이 이루어지는 하나 또는 그 이상으로 조합되는 단위 셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연롤 냉각장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 압연롤은 압연기 워크롤(130)로 제공되는 것을 특징으로 하는 압연롤 냉각장치.
   
10. 압연소재와 접촉하는 워크롤의 적어도 일측에서 압연소재의 폭에 대응하여 냉각수를 분사하는 메인 냉각단계; 및,
    상기 메인의 냉각수 분사위치의 상,하측 중 적어도 일측에서, 적어도 압연간격이나 유사폭을 갖는 압연소재의 연속압연에 대응하여 선택적으로 추가의 냉각수분사를 구현하는 집중 냉각단계;
    를 포함하여 구성된 압연롤 냉각방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 메인 냉각단계와 집중 냉각단계는 적어도 압연소재의 폭에 대응하여 냉각수를 분사하는 것을 특징으로 하는 압연롤 냉각방법.
    
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 집중 냉각단계에서는 냉각수 분사와 함께 냉각헤드를 이동시키어 냉각헤드를 통한 냉각수의 분사 응답성을 높이는 것을 특징으로 하는 압연롤 냉각방법.

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