KR20140139770A - 도금조 롤의 축수부 장치 - Google Patents

도금조 롤의 축수부 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도금조 롤의 축수부 장치에 있어서, 용융금속이 담겨진 도금조내에 설치되며, 일측면이 관통되어 형성된 삽입홀과, 상기 삽입홀의 내주면을 따라 원주 방향으로 배치된 하나 이상의 가스 배출구와, 상기 가스 배출구에 연결되며 상기 가스 배출구에 기설정된 압력으로 가스를 공급하는 가스 공급관을 가지는 프레임과; 상기 삽입홀에 삽입 설치되고 상기 가스 배출구와 대향되는 외주면이 함몰되어 형성되는 확산홈을 가지며, 상기 도금조 롤의 축수부가 체결되는 베어링 부재;를 포함한다.

Description

도금조 롤의 축수부 장치{Bearing Device for Zinc Pot Roll in Continuous Galvanizing Line}
본 발명은 도금조 롤의 축수부 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도금조의 용융금속이 롤 축수부로 침투하는 것을 방지하여 도금조 롤의 사용수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 도금조를 냉각시킬 수 있는 도금조 롤의 축수부 장치에 관한 것이다.
일반적으로 강판의 표면 위에 제 2의 다른 금속층을 도금할 경우 전기 화학적 처리법을 이용한 도금법이나 또는, 도금하고자 하는 제2 금속이 용융되어 있는 도금조(Zinc Pot)(또는 도금욕조)내에 강판이 침지되어 도금되는 용융 도금조를 이용한 도금법을 주로 사용한다.
대표적인 용융금속 도금 형태 중 하나가 강판의 표면에 아연을 도금하기 위하여 용융아연을 채운 도금조를 강판이 통과하면서 표면에 아연을 도금하는 아연도금강판의 도금형태이다. 특히, 강판을 연속적으로 도금조를 통과시키어 연속적으로 도금하는 것을 연속용융 도금라인이라 하고 통상 'CGL'(Continuous Galvanizing Line)이라 고도 한다.
이와 같은 용융아연 도금강판은 초기에는 대부분 건자재로 사용되어 왔지만, 근래에는 가혹한 가공조건에도 견딜 수 있는 용융아연 도금강판의 대량 생산이 가능하게 됨에 따라 그 용도가 각종 가전제품 또는 자동차용 소재로 광범위하게 확대되고 있다.
따라서, 표면 품질이 중요한 가전제품 또는 자동차용 소재로 그 사용범위가 넓어짐에 따라, 강판의 도금품질 예를 들어, 표면광택, 내식성, 용접성 및 도장성 등의 표면 도금품질의 향상에 대한 요구도 점점 증가하고 있는 실정이다.
특히 용융아연 도금 시에는 도금조는 도금공정에 있어서 가장 중요한 설비이다. 현재 도금조 내부에 설치된 싱크롤(Sink Roll)은 주변 용융아연이 400도 이상의 고온을 사용하기 때문에 기존의 베어링 설비로는 도금조의 열을 버틸 수 없어 사용이 불가하였다. 이로 인하여 롤과 프레임의 축수부에는 부싱을 사용하고 있으나, 이러한 부싱은 마모에 의하여 그 수명이 급격히 단축되며 진동을 야기시키는 문제점이 있다. 부싱의 마모로 인하여 도금라인은 3주에 1회는 라인을 멈추고 교환을 해야한다. 이로 인한 생산량의 감축이 있어, 사용 부싱의 수명연장방안이 절실하다.
대한민국등록특허공보 제10-0711444호(2007.04.18.)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 도금조 내의 용융금속이 베어링 부품에 침투하는 것을 방지할 수 있는 도금조 롤의 축수부 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 베어링 부품뿐만 아니라 도금조를 냉각시킬 수 있는 도금조 롤의 축수부 장치를 제공하는 것이다.
상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 도금조 롤의 축수부 장치에 있어서, 용융금속이 담겨진 도금조내에 설치되며, 일측면이 관통되어 형성된 삽입홀과, 상기 삽입홀의 내주면을 따라 원주 방향으로 배치된 하나 이상의 가스 배출구와, 상기 가스 배출구에 연결되며 상기 가스 배출구에 기설정된 압력으로 가스를 공급하는 가스 공급관을 가지는 프레임과; 상기 삽입홀에 삽입 설치되고 상기 가스 배출구와 대향되는 외주면이 함몰되어 형성되는 확산홈을 가지며, 상기 도금조 롤의 축수부가 체결되는 베어링 부재;를 포함하는 도금조 롤의 축수부 장치를 제공한다.
여기서, 상기 확산홈은 상기 삽입홀의 길이방향을 기준으로 상기 베어링 부재의 일단에서 타단까지 이어진 것을 하나의 특징으로 한다.
그리고, 상기 기설정된 압력은 상기 도금조 내부의 압력 이상인 것을 다른 하나의 특징으로 한다.
또한, 상기 가스는 질소가스(N₂)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임은 상기 프레임의 외측면에 형성된 냉각수 유입구 및 냉각수 배출구를 가지며, 상기 냉각수 유입구를 통해서 유입된 냉각수가 상기 냉각수 유출구를 통해 배출되도록 상기 프레임의 내부에 형성되는 냉각수 유로를 가질 수 있다.
이때, 상기 냉각수 유로는 상기 삽입홀의 길이방향을 따라 감긴 나선 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 도금조 롤의 축수부 장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 도금조 내의 용융금속이 베어링 부품에 침투하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 베어링 부품뿐만 아니라 도금조를 냉각시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 연속용융 도금라인(CGL)의 도금조(Zinc Pot)를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도금조 롤 축수부 장치와 이에 체결된 도금조의 싱크롤을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도금조 롤 축수부 장치의 냉각수 유로를 나타탠 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도금조 롤 축수부 장치의 가스 유로를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금조 롤 축수부 장치의 가스 유로를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 유로 및 가스 유로를 가지는 도금조 롤 축수부 장치의 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 유로 및 가스 유로를 가지는 도금조 롤 축수부 장치의 단면도.
도 8은 종래의 냉각장치가 설치된 도금조를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 도금조 롤 축수부 장치가 설치된 도금조를 나타낸 도면.
도 1은 연속용융 도금라인(CGL)의 도금조(Zinc Pot)를 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하여 연속용융 도금공정을 설명하면, 연속 강판(10)이 풀림 장치(미도시)로부터 연속적으로 공급되어 가열로(미도시)와 연결되고 도금조(11)의 탕면에 침지되는 스나우트(13)를 통하여 용융아연(12)이 채워진 도금조(11)로 도입된다.
그리고, 상기 도금조(11)내에 침지된 도금조 롤(또는 침지롤) 예컨대, 싱크롤(14)과 그 직상부의 강판 안정화 롤(또는 스테빌라이징 롤)(15)에 의해 강판(10)은 그 패스라인이 도금조 직상부로 수직하게 변경되면서 도금조를 통하여 연속 이송된다. 이때, 도금조(11)내에 채워진 용융금속(12) 즉, 용융아연이 강판(10)의 표면에 부착 도금된다.
다음, 싱크롤을 통과한 강판(10)은 그 직상부 한쌍의 안정화 롤(15)사이를 통과하면서 휨 등이 교정되고, 이와 같은 교정된 강판(10)은 도금조 직상부의 에어나이프(16)를 통과하면서 용융아연의 표면 부착량이 조절된다. 그 다음, 강판은 냉각되고 고형화되고, 이후 권취장치(미도시) 를 통하여 코일형태로 권취된다.
따라서, 도금조 롤인 싱크롤(14)은 강판(10)의 도금조 인입후 수직 이송의 방향 전환을 가능하게 하고, 그 직상부에 있는 안정화 롤(15)은 고온 상태인 강판(10)의 뒤틀림, 반곡을 교정하고 진행 중 진동(떨림) 발생을 억제시킨다. 이때, 강판은 용융아연 온도에 맞추어 대략 450℃ - 460℃ 고온상태로 열처리후 도금된다.
여기서, 통상의 볼 + 외연 구동부 + 내연 구동부 등의 구조로 된 베어링 부품은 도금조 롤의 축수부에서는 사용하기가 어려운데, 이는 용융금속이 베어링 부품에 침투되면, 도금조 롤의 축수부는 드로스 끼임에 의해 마찰이 발생하여 강판에 진동을 유발하고, 마찰에 의한 마모 현상으로 수명이 단축되는 문제가 발생한다.
또한, 베어링 부품은 400℃ 이상의 도금조의 온도에서 사용할 수 없다는 문제가 있다.
이하, 상술한 문제점을 해결하기 위해, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 도금조 롤의 축수부 장치의 실시 예를 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도금조 롤 축수부 장치와 이에 체결된 도금조의 싱크롤을 도시한 구성도이다. 도 2를 참조하면, 도금조 롤 특히, 도금조(110)내에서 강판(100) 진행을 전환시키는 도금조 롤(140)은 롤 축수부(142)가 축수부 장치(200)의 프레임(210)에 설치된 베어링(220)에 체결되어 강판과의 마찰력으로 공회전하면서 강판 진행을 유도한다. 이때, 도금조 롤(140)은 도 1의 싱크롤(14)에 대해서 설명하지만, 이러한 축수부 장치(200)는 안정화 롤(15)에도 사용될 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도금조 롤 축수부 장치의 냉각수 유로를 나타탠 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도금조 롤 축수부 장치의 가스 유로를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 도금조 롤 축수부 장치의 가스 유로를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 유로 및 가스 유로를 가지는 도금조 롤 축수부 장치의 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 유로 및 가스 유로를 가지는 도금조 롤 축수부 장치의 단면도이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 도금조 롤의 축수부 장치(200)는 프레임(210) 및 베어링(220)을 포함한다.
프레임(210)은 용융금속이 채워진 도금조(110) 내부에 설치되어 도금조 롤(140)의 롤 축수부(142)를 지지하기 위한 것으로, 프레임(210)의 일측면에는 프레임(210)을 관통하는 삽입홀(211)이 형성되고, 이러한 삽입홀(211)에는 삽입홀(211)의 내주면을 따라 원주 방향으로 하나 이상의 가스 배출구(216)가 형성된다.
이때, 프레임(210)에는 가스 배출구(216)에 기설정된 압력으로 질소(N₂) 등과 같은 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(235)이 가스 배출구(216)에 연결된다. 구체적으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임(210)의 상부면에는 가스 유입구(215)가 형성되고, 이 가스 유입구(215)와 가스 배출구(216)를 연통하는 가스 유로(217)가 프레임(210)의 내부에 형성되며, 가스 유입구(215)에 가스 공급관(235)이 연결된다. 여기서, 도금조(110)의 용융금속이 베어링(220)에 침투되지 않도록 가스 배출구(216)에 공급되는 가스의 압력은 도금조(110) 내부의 압력 이상인 것이 바람직하다. 이때, 질소(N2)와 같은 불활성 가스가 사용되는 이유는 도금조(110) 내부의 용융아연과 반응하여 도금조(110) 내부의 아연의 농도가 감소하는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 도 3을 참조하면, 프레임(210)의 상부면에는 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구(212) 및 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구(213)가 형성되며, 이러한 냉각수 유입구(212)를 통해서 유입된 냉각수가 냉각수 배출구(213)를 통해서 배출되도록 냉각수 유입구(212)와 냉각수 배출구(213)를 연결하는 냉각수 유로(214)가 프레임(210)의 내부에 형성된다. 이때, 냉각수 유로(214)는 도금조(110)의 냉각효과를 향상시키기 위해서 프레임(210)의 삽입홀(211)의 길이방향을 따라 감긴 나선형 구조를 가질 수 있으며, 삽입홀(211)의 길이방향을 따라서 삽입홀(211)에 시계 방향 또는 반시계 방향으로 감기는 것이 바람직하다.
베어링(220)은 도금조 롤(140)의 롤 축수부(142)가 체결되고, 프레임(210)의 삽입홀(211)에 삽입 설치되며, 가스 배출구(216)와 대응되는 베어링(220)의 외주면에는 외주면이 함몰되어 형성되는 확산홈(222)이 형성된다. 이때, 확산홈(222)은 삽입홈(211)의 길이 방향을 기준으로 베어링(220)의 일단에서 타단까지 이어질 수 있다. 구체적으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 유입구(215)를 통해 유입된 가스가 가스 배출구(216)를 통해 배출되며, 이렇게 배출된 가스는 베어링(220)의 확산홈(211)으로 유입되어 확산홈(211)을 따라서 베어링(220)의 양 끝단으로 배출되게 된다. 이렇게 함으로써, 용융아연이 베어링(220)으로 침투하는 것을 방지하게 된다.
예를 들면, 베어링(220)은 원형의 외륜(223)과, 외륜(223)의 내주면과 외주면이 기설정된 간격만큼 이격된 내륜(224)과, 외륜(223)의 내주면과 내륜(224)의 외주면 사이에 설치되는 복수의 볼(225)로 구성되며, 외륜(223)의 외주면에 확산홈(211)이 형성되며, 내륜(224)에 도금조 롤(140)의 롤 축수부(142)가 체결된다.
도 8은 종래의 냉각장치가 설치된 도금조를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 도금조 롤 축수부 장치가 설치된 도금조를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 종래의 도금조 냉각장치의 경우 후물 등 강판의 열용량이 큰 경우 도금조의 온도가 증가할 때 사용을 하는데, 도금조의 구조상 냉각장치를 스나우트(snout) 뒤편으로 설치하는 방법밖에 없었다. 하지만 이 같은 구조는 강판의 진행방향 전단에서 드로스(Dross)를 생성시켜 강판에 드로스(Dross) 결함이 혼입되기 쉬운 구조이다. 반면에, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각장치의 경우, 내부에 냉각수 유로(214)가 형성된 프레임(210)이 종래의 냉각장치의 역할을 수행하게 되므로 강판에 드로스 결함이 혼입되는 것을 방지할 수 있게 된다.
결과적으로, 본 실시예에 따른 도금조 롤의 축수부 장치는 프레임(210)의 삽입홀(211)의 내주면과 베어링(220)의 외주면과의 사이에 확산홈(222)을 통해서 질소(N₂)와 같은 불활성 가스가 도금조(110) 내부로 분사됨으로써 용융금속이 베어링(220)에 침투하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 프레임(210)에 형성된 냉각 유로(214)를 통해 냉각수를 공급함으로써 베어링(220)을 냉각시킬 수 있고, 이러한 프레임(210)이 냉각장치의 역할을 수행하게 됨으로써 종래와 같이 스나우트 하단에 냉각장치를 설치하여 발생하게 되는 드로스 결함을 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1: 종래의 냉각장치 100: 강판
110: 도금조 120: 용융금속
130: 스나우트 140: 도금조 롤
142: 롤 축수부 200: 도금조 롤 축수부 장치
210: 프레임 211: 삽입홀
212: 냉각수 유입구 213: 냉각수 배출구
214: 냉각수 유로 215: 가스 유입구
216: 가스 배출구 217: 가스 유로
220: 베어링 222: 확산홈
223: 외륜 224: 내륜
225: 볼 231: 냉각수 유입관
232: 냉각수 배출관 235: 가스 공급관

Claims (6)

  1. 도금조 롤의 축수부 장치에 있어서,
    용융금속이 담겨진 도금조내에 설치되며, 일측면이 관통되어 형성된 삽입홀과, 상기 삽입홀의 내주면을 따라 원주 방향으로 배치된 하나 이상의 가스 배출구와, 상기 가스 배출구에 연결되며 상기 가스 배출구에 기설정된 압력으로 가스를 공급하는 가스 공급관을 가지는 프레임;및
    상기 삽입홀에 삽입 설치되고 상기 가스 배출구와 대향되는 외주면이 함몰되어 형성되는 확산홈을 가지며, 상기 도금조 롤의 축수부가 체결되는 베어링 부재;를 포함하는 도금조 롤의 축수부 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산홈은 상기 삽입홀의 길이방향을 기준으로 상기 베어링 부재의 일단에서 타단까지 이어진 것을 특징으로 하는 도금조 롤의 축수부 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기설정된 압력은 상기 도금조 내부의 압력 이상인 것을 특징으로 하는 도금조 롤의 축수부 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스는 질소가스(N₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금조 롤의 축수부 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임은
    상기 프레임의 외측면에 형성된 냉각수 유입구 및 냉각수 배출구를 가지며, 상기 냉각수 유입구를 통해서 유입된 냉각수가 상기 냉각수 유출구를 통해 배출되도록 상기 프레임의 내부에 형성되는 냉각수 유로를 가지는 것을 특징으로 하는 도금조 롤의 축수부 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉각수 유로는 상기 삽입홀의 길이방향을 따라 감긴 나선 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 도금조 롤의 축수부 장치.
KR20130060246A 2013-05-28 2013-05-28 도금조 롤의 축수부 장치 KR101493854B1 (ko)

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