KR20210104710A - 열간 압연기용 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 스트립(10)을 위한 열간 압연기용 냉각 장치(1)로서, 열간 압연기는 각각 작업 롤 표면(2')을 갖는 적어도 한 쌍의 작업 롤(2)을 가지며, 냉각 장치(1)는 삽-모양 몸체(3)를 포함하며, 삽-모양 몸체(3)는, 작업 롤(2)에 냉각 유체를 투사하도록 배열된 복수의 구멍(4)과, 냉각 유체가 금속 스트립(10) 상에 유출되는 것을 방지하도록 배열된 스크레이퍼(5)와, 스크레이퍼(5)를 작업 롤 표면(2')에 대해 가압하기 위한 가압 수단(9)을 포함하며, 삽-모양 몸체(3)는 미리 정의된 힘으로 작업 롤 표면(2')과 접촉하도록 배열된 하나 이상의 스페이서(8)를 더 포함한다.

Description

열간 압연기용 냉각 장치

본 발명은 금속 스트립의 열간 압연기용 냉각 장치에 관한 것이다.

본 발명은 금속 스트립의 열간 압연기용 냉각 장치에 관한 것으로, 상기 열간 압연기는 적어도 한 쌍의 작업 롤(roll)을 구비하고, 각 작업 롤은 작업 롤 표면을 가지며, 상기 냉각 장치는 삽-모양 몸체를 포함하고, 상기 삽-모양 몸체는 작업 롤 상에 냉각 유체를 투사하도록 배열된 복수의 구멍과, 사용 중에 냉각 유체가 금속 스트립 상에 유출되는 것을 방지하도록 배열된 스크레이퍼(scraper), 및 상기 작업 롤 표면에 대해 상기 스크레이퍼를 가압하기 위한 가압 수단을 포함한다. 본 발명은 또한 이러한 냉각 장치를 포함하는 열간 압연기에 관한 것이다.

이러한 열간 압연기용 냉각 장치는 특허 EP 2164 651 B1에 공지되어 있다. 이 알려진 냉각 장치에는 냉각 제트(jet)와 스크레이퍼 제트가 장착되어 있다. 냉각 제트는 작업 롤의 표면에 수직으로 배열된다. 스크레이퍼 제트는 작업 롤의 표면에 수직으로 재진입 각도를 따라 원하는 흐름 방향으로 배향된다. 사용되는 냉각 유체는 계면 활성제를 포함하거나 포함하지 않는 물 또는 물과 기름 유제일 수 있다.

열간 압연기를 위한 또 다른 냉각 장치는 EP 2114 584 B1에 공지되어 있다. 이 냉각 장치는 작업 롤에 대해 길이 방향으로 배열된 스크레이퍼 역할을 하는 가로 판을 사용한다. 이 냉각 장치는 또한, 냉각액 흐름을 제어하여 매우 격렬한 물 쿠션을 형성하는 것을 상기 가로 판이 보장하도록, 상기 롤로부터 떨어져 위치된다.

또한, 냉각 장치는 DE 10 2009 053073에 공지되어 있다. 이 냉각 장치는 이동 가능한 방식으로 서로 연결된 적어도 두 개의 세그먼트를 가진다.

실제로 스크레이퍼는 과도한 및/또는 고르지 않은 마모로 인해 자주 교체해야 한다는 것이 밝혀졌다. 이로 인해 금속 스트립 상에 냉각 유체가 유출되어 금속 스트립이 강제로 제어되지 않은 방식으로 냉각되어 금속 스트립에 결함을 발생시키므로 정상적인 처리를 방해한다. 또한, 가동 중지 시간을 발생시켜 제조 손실이 발생한다.

본 발명은 서비스 수명이 개선되고 마모가 적어 가동 중지 시간이 적은 열간 압연기용 냉각 장치에 관한 것이다. 또한, 더 예측 가능한 마모와 관련이 있다.

본 발명의 제1 측면에서, 상기 삽-모양 몸체는 작업 롤 표면과 접촉하도록 배열된 하나 이상의 스페이서(spacer)를 추가로 포함한다. 이것은 또한 삽-모양의 몸체와 작업 롤 표면 사이에 미리 정의된 거리가 생성되어, 미리 정의된 냉각 유체 쿠션과 삽-모양 몸체의 안정된 위치로 이어지는 장점이 있다. 상기 하나 이상의 스페이서는 미리 정의된 힘으로 상기 작업 롤 표면에 접촉하도록 배열되기 때문에, 상기 하나 이상의 스페이서의 균일하고 제어된 마모가 이루어진다. 힘을 미리 설정할 수 있으므로, 상기 접촉의 힘이 안정적인 공정과 마모를 덜 초래하는 안정적인 냉각 유체 쿠션 크기에 필요한 최소 값으로 설정되도록, 상기 하나 이상의 스페이서의 마모가 설정될 수 있을 것이다.

상기 하나 이상의 스페이서는 사용 시 백업 롤 근처에서 상기 작업 롤 표면의 일부와 접촉하도록 배열되는 것이 바람직할 수 있다. 열간 압연기는 일반적으로 작업 롤과, 이 작업 롤과 접촉하는 백업 롤을 구비한다. 이 구성은 당업자에게 잘 알려져 있으므로 추가 설명이 필요하지 않다. 상기 하나 이상의 스페이서는, 냉각 유체가 상기 작업 롤 표면과 상기 삽-모양 몸체 사이의 영역으로부터 백업 롤의 방향으로 빠져 나갈 공간이 제공되도록, 배치된다. 스크레이퍼는 일반적으로, 사용 시, 금속 스트립 근처에 삽-모양 몸체의 굽은 부분의 한쪽 끝에 위치하므로, 상기 하나 이상의 스페이서는 바람직하게는, 사용 시, 다른 쪽 끝에 또는 백업 롤 근처 상기 굽은 부분 반대쪽 끝에 위치된다. 이러한 방식으로 작업 롤 표면에 보다 균형 잡힌 힘이 생성될 수 있는데, 이는 이렇게 생성된 최소 두 개의 접촉 지점이 이러한 접촉 지점에 대한 힘의 균형을 맞출 수 있는 옵션을 제공하기 때문이다. 따라서 스크레이퍼는 사용 시 금속 스트립 근처 작업 롤 표면의 일부와 접촉하도록 배열되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 하나 이상의 스페이서는 상기 삽-모양 몸체의 말단에 위치되는 것이 바람직하다. 이것은 상기 삽-모양 몸체의 말단에 상기 하나 이상의 스페이서를 배치하면 작업 롤 표면에 상기 하나 이상의 스페이서를 더 잘 정렬할 수 있으므로 스크레이퍼가 상기 작업 롤 표면에 더 잘 정렬되므로 훨씬 더 큰 안정성을 갖는 이점이 있다. 앞서 설명했듯이 고르지 않은 마모는 예방될 필요가 있는 것이다. 스크레이퍼는 상기 삽-모양 몸체의 곡선 모양 부분의 한쪽 끝에서 전체 길이에 걸쳐 배열되어 있고, 고르지 않은 마모는 냉각 유체가 금속 스트립에 흐르게 하므로 상기 마모 역시 균일한 것이 바람직하다. 상기 가압 수단과 추가 가압 수단을 갖는 구성은 스크레이퍼의 전체 길이에 걸쳐 스크레이퍼가 인가하는 힘을 제어하여 스크레이퍼의 마모를 균일하고 최소화할 수 있게 한다.

상기 스크레이퍼는 단단한(rigid) 재료로 만들어진 기계적 스크레이퍼인 것이 바람직하다. 기계적 스크레이퍼는 상대적으로 저렴하다는 이점이 있으며 냉각 유체가 금속 스트립 상에 유출되는 것을 방지하는 우아한 방법을 제공한다. 그 외에, 비교적 쉽게 교체할 수 있어, 생산 환경에서 방해가 더 적다. 마모를 방지하기 위해 단단한 재료로 만들어진 스크레이퍼가 선호되지만, 특정 요구 사항에 따라 다른 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 다른 유형의 스크레이퍼를 사용할 수도 있다.

상기 냉각 장치는 상기 가압 수단과 협력하여 스크레이퍼와 하나 이상의 스페이서를 미리 정의된 힘으로 작업 롤 표면에 대해 가압하도록 배열된 하나 이상의 추가 가압 수단을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 하나 이상의 추가 가압 수단은 상기 가압 수단과 협력하기 때문에 상기 삽-모양 몸체에 추가의 제어된 움직임 옵션을 제공한다. 상기 가압 수단은 작업 롤 표면에 대해 왕복 움직임으로 삽-모양 몸체를 움직이도록 배열된다. 또한, 상기 가압 수단은, 금속 스트립 근처의 삽-모양 몸체 사이에 제공된 공간이 백업 롤 근처에 제공된 공간을 정의하는 원하는 값으로 설정될 수 있도록 삽-모양 몸체를 기울이도록 배열된다. 상기 하나 이상의 추가 가압 수단은 독립적으로 설정될 수 있어서, 사용 시 금속 스트립 근처의 작업 롤 표면 부분에 대한 독립적이고 미리 정의된 공간과 사용 시 백업 롤 근처의 작업 롤 표면의 부분에 대한 독립적으로 미리 정의된 공간을 생성한다.

따라서 가압 수단과 추가 가압 수단을 둘 다 사용하면 작업 롤의 냉각을 제공하는 물 쿠션을 삽-모양 몸체와 작업 롤 사이에 형성하기 위해 사용할 수 있는 공간을 정의한다. 이러한 방식으로 형성된 물 쿠션이 더 안정적이다. 따라서, 가압 수단과 하나 이상의 추가 가압 수단을 둘 다 사용함으로써, 스크레이퍼와 하나 이상의 스페이서를 모두 개별적으로 제어되도록 설정될 수 있다. 물 쿠션의 물 손실로 인해 물 쿠션이 불안정해져 불안정한 냉각을 초래하는 불필요한 틈새가 형성되지 않는다. 가압 수단과 추가 가압 수단을 둘 다 사용하면 작업 롤 표면에 대한 스크레이퍼와 하나 이상의 스페이서의 힘을 미리 정의된 값으로 설정하고 마모가 더 적은 균형 잡힌 냉각 장치를 만들 수 있다.

상기 가압 수단 및 하나 이상의 추가 가압 수단은 작업 롤 표면상의 스크레이퍼의 미리 정의된 힘과 하나 이상의 스페이서의 미리 정의된 힘 둘 다 가능한 한 낮도록 협력하도록 배열되는 것이 바람직하다. 상기 미리 정의된 힘이 임의의 원하는 값으로 설정될 수 있기 때문에, 스크레이퍼의 작업 롤 표면상의 미리 정의된 힘은 작업 롤 표면상의 하나 이상의 스페이서의 미리 정의된 힘과 동일하거나 더 높거나 더 낮게 설정될 수 있다. 이는 특정 냉각 조건에 따라 스크레이퍼 및 하나 이상의 스페이서 상의 마모가 가능한 한 낮고 둘 다의 고르지 않은 마모도 방지된다는 이점이 있다. 따라서 스크레이퍼의 유출 방지 기능과 하나 이상의 스페이서의 안정화 기능을 희생하지 않고서 가능한 가장 낮은 힘으로 설정될 수도 있다.

상기 가압 수단 및/또는 하나 이상의 추가 가압 수단은 공기 가압 수단 및/또는 유압 수단인 것이 바람직하다. 상기 가압 수단 및 하나 이상의 추가 가압 수단은 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 본 발명자는 공압 수단과 유압 수단을 사용하는 것이 유리하다는 것을 알았다. 예를 들어, 상기 가압 수단은 공기 가압 수단이고 상기 하나 이상의 추가 가압 수단은 유압 수단이다. 당연히 다른 구성 및 가압 수단이 가능하다.

상기 가압 수단 및 하나 이상의 추가 가압 수단은 열간 압연기 제어 시스템에 의해 자동으로 제어되는 것이 바람직하다. 열간 압연기는 열간 압연기 제어 시스템에 의해 제어되므로 제어가 제어 시스템에 완전히 통합되어 동작이 자동 제어되는 것을 가능하게 한다.

마모를 방지하기 위해 유휴 시간에 스크레이퍼에 대한 미리 정의된 힘과 하나 이상의 스페이서에 대한 미리 정의된 힘이 최소화되도록 상기 가압 수단 및 하나 이상의 추가 가압 수단이 제어되는 것이 바람직하다. 열간 압연기가 유휴 시간에 있는 경우(즉, 처리가 진행되지 않음), 상기 미리 정의된 힘들은 정상 처리 값으로 설정될 필요가 없다. 따라서 스크레이퍼와 하나 이상의 스페이서 대한 마모를 더욱 감소시키는 최소값으로 상기 힘들을 설정하는 것이 유리하다.

상기 가압 수단 및 하나 이상의 추가 가압 수단은 서로에 대해 70 내지 120 도의 각도로 배치되는 것이 바람직하다. 가압 수단과 추가 가압 수단 간에 최대의 협력 효과를 얻으려면 동일한 평면에 정렬되지 않고 서로에 대해 일정 각도로 배치되어야 한다. 본 발명자는 바람직한 각도가 70도와 120도 사이인 것이 유리하다는 것을 알았다.

이후, 첨부된 특허 청구 범위에 대해 제한하지 않는 본 발명에 따른 냉각 장치의 예시적인 실시 예의 도면을 참조하여 본 발명이 추가로 설명될 것이다.

도 1은 작업 롤과 관련된 삽-모양 몸체를 포함하는 본 발명의 장치를 도시한다.
도 2는 상기 삽-모양 몸체를 개별 부품으로 보여준다.
도 3은 도 1의 세부 사항을 보여준다.
도면들에서 동일한 참조 번호가 적용될 때마다, 이들 숫자는 동일한 부분을 지칭한다. 도면들은 상부 롤의 구성을 보여주지만 당연히 하부 롤의 경우도 동일하다. 이것은 당업자가 알고있는 바와 같이 단지 거울상일 뿐이다.

도 1은 금속 스트립(10)을 위한 열간 압연기의 일부로서 본 발명의 냉각 장치(1)를 도시한다. 상기 열간 압연기는 금속 스트립(10)을 처리하도록 설계되고 적어도 한 쌍의 작업 롤(2)을 가지며 당업자에게 공지되어 있으므로 추가 설명이 필요하지 않다. 일반적으로 열간 압연기는 금속 스트립(10)의 다른 쪽에 동일한 구성을 갖추고 있다. 이것은 명확성을 위해 도시되지 않았다. 상기 구성은 백업 롤(13)을 더 포함한다. 작업 롤(2)은 작업 롤 표면(2')을 갖는다. 냉각 장치(1)는 그 자체가 복수의 구멍(4)(도 2에 더 잘 도시되어 있음)을 포함하는 삽-모양 몸체(3)를 더 포함한다. 냉각 장치(1)는 냉각 유체가 금속 스트립(10)에 유출되는 것을 방지하도록 배열된 스크레이퍼(5)를 더 포함한다.

따라서 스크레이퍼(5)는 사용시 금속 스트립(6) 근처에서 작업 롤 표면의 일부와 접촉하도록 배열된다. 냉각 장치(1)는 또한 사용시 백업 롤(7) 근처에서 작업 롤 표면의 일부와 접촉하도록 배열된 하나 이상의 스페이서(8)를 구비한다. 또한, 가압 수단(9) 및 추가 가압 수단(11)이 도시되어 있다. 이것들은 미리 정의된 힘으로 작업 롤 표면(2')에 대해 스크레이퍼(5) 및 하나 이상의 스페이서(8) 둘 다를 가압하기 위해 서로 협력하도록 배열된다. 도 1에서 화살표 A 및 B로 나타낸 바와 같이, 가압 수단(9)은 화살표 A로 표시된 바와 같이 작업 롤 표면(2')을 앞뒤로 움직이도록 배열된다. 또한, 가압 수단(9)은, 작업 롤(2)의 윤곽을 따라, 화살표 B로 표시된 바와 같이 삽 모양의 몸체(3)를 금속 스트립(10)에 대해 위아래로 움직이도록 배열된다. 상기 하나 이상의 추가 가압 수단(11)은 화살표 C에 따라 앞뒤로 움직이도록 배열된다. 가압 수단(9) 및 하나 이상의 추가 가압 수단(11)이 협력할 경우 삽-모양 몸체(3)는 스크레이퍼(5) 및 하나 이상의 스페이서(8)가 둘 다 미리 정의된 힘으로 작업 롤 표면(2')에 대해 가압되도록 움직일 수 있다. 도 3은 중요한 부분을 더 자세히 보여준다. 도 3에서는 작업 롤(2)이 타원형으로 도시되어 있지만, 이는 작업 롤(2)의 일부만 보여지기 때문임이 분명하다.

하나 이상의 추가 가압 수단(11)은 스크레이퍼(5)를 위한 미리 정의된 공간이 설정될 수 있게 하는데 이는 하나 이상의 스페이서(8)를 위한 공간을 한정하지 않으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 하나 이상의 추가 가압 수단(11)은 독립적으로 설정될 수 있으며, 이는 사용 시 금속 스트립(6) 근처에서 작업 롤 표면의 부분을 위한 독립적이고 미리 정의된 공간, 및 사용 시 백업 롤(7) 근처에서 작업 롤 표면의 부분을 위한 공간을 형성한다. 따라서, 가압 수단(9)과 하나 이상의 추가 가압 수단(11) 둘 다를 사용함으로써, 양쪽 끝이 개별적으로 제어되도록 설정될 수 있다. 이것에 의해 양쪽 끝에서의 접촉이 미리 정의된 힘으로 설정될 수 있고 마모가 적은 균형 잡힌 냉각 장치(1)를 생성할 수 있다. 이것들은 개별적으로 제어되기 때문에, 작업 롤 표면(2')에 대한 스크레이퍼(5)의 미리 정의된 힘과 하나 이상의 스페이서(8)의 미리 정의된 힘 둘 다 가능한 한 낮게 설정될 수 있다. 이것은 유휴 시간에 있을 때 훨씬 더 낮을 수 있다. 가압 수단(9) 및/또는 추가 가압 수단(11)은 공기 압력 수단 및/또는 유압 수단일 수 있다.

도 2는 냉각 장치(1)의 개별 부품으로서 삽-모양 몸체(3)를 보여준다. 삽-모양 몸체(3) 자체는 작업 롤(2)에 냉각 유체를 투사하도록 배열된 복수의 구멍(4)을 포함한다. 또한, 스크레이퍼(5)가 삽-모양 몸체(3)의 굽은 부분의 한쪽 끝에 위치한 것으로 도시되어 있다. 하나 이상의 스페이서(8)는 삽-모양 몸체(3)의 굽은 부분의 다른 쪽 또는 반대쪽 끝에 위치한다. 이 구성에서 스페이서(8)는 삽-모양 몸체(3)의 말단에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 하나 이상의 스페이서(8)는 미리 정의된 힘으로 작업 롤 표면(2')과 접촉하도록 배열된다. 스크레이퍼(5)는 바람직하게는 단단한 재료로 만들어진 기계적 스크레이퍼일 수 있다. 가압 수단(9)과 하나 이상의 추가 가압 수단(11) 사이의 각도는 서로에 대해 70-120 도로 설정될 수 있다.

본 발명이 예시적인 실시 예를 참조하여 앞서 논의되었지만, 본 발명은 본 발명에서 벗어나지 않고 많은 방식으로 변경될 수 있는 이러한 특정 실시 예들에 제한되지 않는다. 따라서, 논의된 예시적인 실시 예는 그에 따라 엄격하게 첨부된 청구 범위를 해석하는 데 사용되지 않아야 한다. 반대로, 실시 예들은 청구 범위를 이들 예시적인 실시 예로 제한하려는 의도 없이 첨부된 청구 범위의 문구를 설명하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 따라서만 해석되어야 하며, 청구 범위의 문구에서 있을 수 있는 모호성은 이러한 예시적인 실시 예를 사용하여 해결되어야 한다.

Claims (12)

1. 금속 스트립(10)을 위한 열간 압연기용 냉각 장치(1)에 있어서,
   상기 열간 압연기는 각각 작업 롤 표면(2')을 갖는 적어도 한 쌍의 작업 롤(2)을 가지며, 상기 냉각 장치(1)는 삽-모양 몸체(3)를 포함하며, 상기 삽-모양 몸체(3)는, 상기 작업 롤(2)에 냉각 유체를 투사하도록 배열된 복수의 구멍(4)과, 상기 냉각 유체가 금속 스트립(10) 상에 유출되는 것을 방지하도록 배열되고 상기 삽-모양 몸체(3)에 연결된 스크레이퍼(5)와, 상기 스크레이퍼(5)를 상기 작업 롤 표면(2')에 대해 가압하기 위한 가압 수단(9)을 포함하며,
   상기 삽-모양 몸체(3)는 상기 작업 롤 표면(2')과 접촉하도록 배열된 하나 이상의 스페이서(8)를 더 포함하는, 열간 압연기용 냉각 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 스페이서(8)는 사용 시 상기 백업 롤(7)의 근처에서 상기 작업 롤 표면의 일부와 접촉하도록 배열되는, 열간 압연기용 냉각 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 스크레이퍼(5)는 사용 시 상기 금속 스트립(6)의 근처에서 상기 작업 롤 표면의 일부와 접촉하도록 배치되는, 열간 압연기용 냉각 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 스페이서(8)는 상기 삽-모양 몸체(3)의 말단에 위치되는, 열간 압연기용 냉각 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스크레이퍼(5)는 단단한 재료로 만들어진 기계적 스크레이퍼인, 열간 압연기용 냉각 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉각 장치(1)는 상기 가압 수단과 협력하여 미리 정의된 힘으로 상기 스크레이퍼(5)와 상기 하나 이상의 스페이서(8) 둘 다를 상기 작업 롤 표면(2')에 대해 누르도록 배열된 하나 이상의 추가 가압 수단(11)을 더 포함하는, 열간 압연기용 냉각 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 가압 수단(9) 및 상기 하나 이상의 추가 가압 수단(11)은 서로 협력하도록 배열되어, 상기 작업 롤 표면(2)에 대한 상기 스크레이퍼(5)희 미리 정의된 힘과 상기 하나 이상의 미리 정의된 힘이 둘 다 가능한 한 낮게 하는, 열간 압연기용 냉각 장치.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 가상압 수단(9) 및 상기 하나 이상의 추가 가압 수단(11) 중 적어도 하나는 공기압 수단 및 유압 수단 중 적어도 하나인, 열간 압연기용 냉각 장치.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가압 수단(9) 및 상기 하나 이상의 추가 가압 수단(11)은 열간 압연기 제어 시스템(1)에 의해 자동으로 제어되는, 열간 압연기용 냉각 장치.
10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압 수단(9) 및 상기 하나 이상의 추가 가압 수단(11)은, 유휴 시간에 상기 스크레이퍼(5)에 대해 미리 정의된 힘과 상기 하나 이상의 스페이서(8)에 대해 미리 정의된 힘이 최소화되어 마모를 방지하도록 제어되는, 열간 압연기용 냉각 장치.
11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압 수단(9) 및 상기 하나 이상의 추가 가압 수단은 서로에 대해 70-120도의 각도로 배치되는, 열간 압연기용 냉각 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 냉각 장치(1)를 포함하는 열간 압연기.

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