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KR101568553B1 - 압연기용 온도조절장치 - Google Patents

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KR101568553B1
KR101568553B1 KR1020130163651A KR20130163651A KR101568553B1 KR 101568553 B1 KR101568553 B1 KR 101568553B1 KR 1020130163651 A KR1020130163651 A KR 1020130163651A KR 20130163651 A KR20130163651 A KR 20130163651A KR 101568553 B1 KR101568553 B1 KR 101568553B1
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rolling
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고영주
박경미
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치는 연주기에서 생산된 피압연부재의 이동 경로 상에 제공되는 장치바디, 상기 장치바디에 제공되며, 상기 피압연부재를 압하하는 압연롤을 제공하는 압연롤유닛 및 상기 압연롤유닛에 연계되어 제공되며, 상기 피압연부재가 진입하는 상기 압연롤의 입측부는 가열하고, 상기 피압연부재가 배출되는 상기 압연롤의 출측부는 냉각시키는 가열냉각유닛을 포함할 수 있다.

Description

압연기용 온도조절장치{Heating and cooling apparatus for rolling mill}
본 발명은 압연기용 온도조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피압연부재가 압연시에 냉각되는 정도를 감소시켜서, 후공정에서의 온도를 유지할 수 있는 발명에 관한 것이다.
연주기에서 응고된 주편의 고온을 이용하여 압연을 수행하는 미니밀 공정은 설비비와 운영비가 기존 공정대비 저렴하기 때문에, 현재 널리 사용되고 있다.
즉, 도 1a에 도시한 바와 같이, 연속주조공정과 압연공정을 연속적으로 실시하는 연속 압연공정을 실시할 수 있는 것이다.
여기서, 연주기(CC)에서 일정 두께의 피압연부재(S)를 생산하면, 상기 피압연부재(S)는 전방 압연롤유닛(20')에서 1차 압연되고 보온수단(HF)에서 온도를 유지하며, 후방 압연롤유닛(20')에서 최종적인 압연을 마무리하게 되며, 압연을 위한 온도로 상승시키기 위해서 히터(H)가 제공될 수도 있다. 이렇게 압연이 마무리된 피압연부재(S)는 절단기에 의해 절단되고 권취기에 의해 권취되어 제품으로써 출고되게 된다.
그런데, 상기 압연롤유닛(20')에 의한 압연공정에서 피압연부재(S)가 상기 압연롤유닛(20')를 통과하는 경우 압연롤과 접촉에 의해서 냉각이 일어나게 된다.
여기서, 상기 피압연부재(S)의 변형에 따른 소성 발열과 마찰 발열에 의해 온도가 보상되기는 하지만 압연롤로 빼앗기는 열이 더 많기 때문에 일반적으로 온도가 떨어진다.
한편, 상기 연속 압연공정에서는 연주기(CC)의 주속에 상기 압연롤유닛(20')의 압연속도가 동기화되므로 상기 압연롤을 통과하는 속도가 불연속 압연공정에 비교하여 느려서 상기 피압연부재(S)의 냉각량이 크다.
그리고, 상기 압연롤의 경우에도 고온의 상기 피압연부재(S)와의 접촉에 의해서 열충격을 받기 때문에, 도 1b에 도시한 바와 같이 냉매를 분사하여 냉각을 하게 된다. 즉, 상기 압연롤은 고온에서 내구성이 감소하므로, 상기 압연롤의 입측부(21')와 출측부(22') 모두 냉각부(31')에 의해서 냉매를 공급받아 냉각되는 것이다.
한편, 종래에는 이러한 냉각량을 줄이기 위해서, 주로 압연롤 냉매인 냉각수의 유량을 줄이거나 피압연부재(S)로 떨어지는 냉각수를 막는 등의 방법을 사용하고 있지만 설비가 복잡하고, 냉각량을 줄이는데 한계가 있는 단점이 있었다.
따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위한 압연기용 온도조절장치에 대한 연구가 필요하게 되었다.
일본 공개특허공보 2011-0104046 (2011.09.21. 공개)
본 발명의 목적은 압연롤유닛에 의한 피압연부재의 압연시에, 상기 피압연부재의 온도하락을 줄이는 동시에, 압연롤이 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있는 압연기용 온도조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치는 연주기에서 생산된 피압연부재의 이동 경로 상에 제공되는 장치바디, 상기 장치바디에 제공되며, 상기 피압연부재를 압하하는 압연롤을 제공하는 압연롤유닛 및 상기 압연롤유닛에 연계되어 제공되며, 상기 피압연부재가 진입하는 상기 압연롤의 입측부는 가열하고, 상기 피압연부재가 배출되는 상기 압연롤의 출측부는 냉각시키는 가열냉각유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치의 상기 가열냉각유닛은 상기 출측부에 인접하게 제공되는 냉각부 및 상기 입측부에 인접하며, 적어도 상기 입측부를 향하여 가열하게 제공되는 가열부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치의 상기 가열부는 상기 입측부와 상기 피압연부재 사이를 향하여 가열하게 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치의 상기 가열부는 상기 입측부와 상기 피압연부재 사이에 제공되는 지지판 및 전원공급원과 연결되어 상기 지지판에 제공되며, 상기 입측부와 상기 피압연부재에 유도전류를 발생시켜 가열하는 유도코일을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치의 상기 가열부는 100 ~ 500℃의 온도로 상기 입측부를 가열할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치의 상기 가열부는 전류를 인가하여 발열하게 제공되는 가열롤러로 제공될 수 있다.
본 발명의 압연기용 온도조절장치는 피압연부재와 접하게 되는 압연롤의 입측부를 가열하게 제공할 수 있어, 상기 피압연부재가 압연시에 온도가 하락하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이에 의해서, 상기 피압연부재의 후공정을 위한 온도를 유지할 수 있는 효과도 발생하게 된다.
한편, 상기 압연롤의 출측부는 냉각시킴으로써, 상기 압연롤이 고온의 피압연부재와의 접촉하여 열충격에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있는 이점도 있다.
따라서, 연주압연기의 내구성을 향상시켜 유지보수 비용을 절감할 수 있는 이점도 발생하게 된다.
도 1a은 종래의 연속 압연공정에서의 연주압연기를 도시한 도면이다.
도 1b는 종래의 압연롤유닛을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 압연기용 온도조절장치를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 압연기용 온도조절장치에서 가열부를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 압연기용 온도조절장치의 가열온도에 따른 피압연부재의 입측온도와 출측온도 차이를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 또 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 압연기용 온도조절장치는 피압연부재(S)가 압연시에 냉각되는 정도를 감소시켜서, 후공정에서의 온도를 유지할 수 있는 발명에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 압연기용 온도조절장치는 피압연부재(S)와 접하게 되는 압연롤의 입측부(21)를 가열하게 제공할 수 있어, 상기 피압연부재(S)가 압연시에 온도가 하락하는 것을 방지할 수 있게 되며, 이에 의해서 상기 피압연부재(S)의 후공정을 위한 온도를 유지할 수 있게 된다.
한편, 상기 압연롤의 출측부(22)는 냉각시킴으로써, 상기 압연롤이 고온의 피압연부재(S)와의 접촉으로 인한 열충격으로 손상되는 것을 방지할 수 있게 되어, 연주압연기의 내구성을 향상시켜 유지보수 비용을 절감할 수 있게 된다.
구체적으로, 도 2은 본 발명의 압연기용 온도조절장치를 도시한 정면도이며, 도 6은 본 발명의 압연기용 온도조절장치의 가열온도에 따른 피압연부재(S)의 입측온도(Ti)와 출측온도(Te) 차이를 나타낸 그래프이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치는 연주기에서 생산된 피압연부재(S)의 이동 경로 상에 제공되는 장치바디(10), 상기 장치바디(10)에 제공되며, 상기 피압연부재(S)를 압하하는 압연롤을 제공하는 압연롤유닛(20) 및 상기 압연롤유닛(20)에 연계되어 제공되며, 상기 피압연부재(S)가 진입하는 상기 압연롤의 입측부(21)는 가열하고, 상기 피압연부재(S)가 배출되는 상기 압연롤의 출측부(22)는 냉각시키는 가열냉각유닛(30)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치의 상기 가열냉각유닛(30)은 상기 출측부(22)에 인접하게 제공되는 냉각부(31) 및 상기 입측부(21)에 인접하며, 적어도 상기 입측부(21)를 향하여 가열하게 제공되는 가열부(32)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치의 상기 가열부(32)는 100 ~ 500℃의 온도로 상기 입측부(21)를 가열할 수 있다.
즉, 본 발명의 압연기용 온도조절장치는 연속주조공정과 압연공정을 연속적으로 실시하는 연속 압연공정에 사용되어, 압연롤유닛(20)의 온도를 조절하는 역할을 할 수 있는 것이다.
상기 장치바디(10)는 후술할 압연롤유닛(20)과 가열냉각유닛(30)이 제공되어 지지되는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 장치바디(10)는 메인프레임으로써, 상기 압연롤유닛(20)과 가열냉각유닛(30)이 제공될 수 있다.
한편, 상기 장치바디(10)는 상기 피압연부재(S)의 이동 경로 상에 제공됨으로써, 상기 압연롤유닛(20)이 상기 피압연부재(S)를 압연할 수 있도록 제공될 수 있다.
상기 압연롤유닛(20)은 상기 피압연부재(S)를 압하하여 압연강판을 형성하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 압연롤유닛(20)은 복수의 압연롤을 제공할 수 있으며, 기본적으로는 상기 피압연부재(S)의 상면과 하면에 접하게 제공되는 한 쌍의 압연롤로 제공될 수 있다.
그런데, 여기서 상기 피압연부재(S)는 상기 연주기에서 용강을 냉각시켜 생산되어 제공되기 때문에 온도가 매우 고온으로써, 상기 압연롤유닛(20)은 온도가 급상승될 수 있다.
즉, 일반적으로 피압연부재(S)는 고온의 소재로써, 상기 피압연부재(S)와 접촉하는 압연롤은 냉각수를 뿌려 온도 상승을 막는데, 이는 위치에 따라 다르지만 상기 피압연부재(S)의 표면온도가 약 800 ~ 1100℃의 고온으로 제공되기 때문에, 압하시에 상기 압연롤 표면은 상기 피압연부재(S)와 접촉하면서 온도가 급격히 올라가는 것이다.
그러나, 상기 압연롤을 상기 피압연부재(S)보다 저온으로 유지하다 보면, 상기 피압연부재(S)가 냉각되는 비율이 커지기 때문에, 후공정에서 상기 피압연부재(S)에 필요로 하는 온도에 맞출 수 없어, 상기 피압연부재(S)의 온도 유지를 위한 방안도 필요하게 된다.
따라서, 상기 압연롤을 냉각시키거나 가열시키는 것은 후술할 가열냉각유닛(30)에 의해서 실시되며, 이에 대한 자세한 설명은 상기 가열냉각유닛(30)에 대한 설명에서 후술한다.
상기 가열냉각유닛(30)은 상기 압연롤유닛(20)의 온도를 조절하기 위해 가열 또는 냉각하는 역할을 하며, 특히 상기 가열냉각유닛(30)은 상기 압연롤유닛(20)의 압연롤을 냉각시키는 부분과 가열시키는 부분을 설정하여 제공할 수 있다.
이에 의해, 상기 압연롤이 열충격에 의해 내구성이 저하되는 것을 방지하는 동시에, 싱기 피압연부재(S)가 상기 압연롤과의 접촉에 의해 열을 빼앗기는 것을 방지할 수 있게 된다.
다시 말해, 상기 가열냉각유닛(30)은 상기 압연롤에서 상기 피압연부재(S)가 이동 진입되어 처음 접하게 되는 입측부(21)는 가열하고, 상기 피압연부재(S)가 압하되어 이동 배출되는 부분인 출측부(22)는 냉각시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 가열냉각유닛(30)은 냉각부(31)와 가열부(32)를 제공할 수 있다.
상기 가열부(32)는 상기 압연롤의 입측부(21), 즉 상기 압연롤이 회전되어 처음으로 상기 피압연부재(S)와 접하는 부분을 향하여 가열하는 역할을 할 수 있다.
이를 위해, 상기 가열부(32)는 직접 또는 간접 가열에 의해서 상기 압연롤의 입측부(21)를 가열하게 제공할 수 있다. 일례로써, 상기 가열부(32)는 상기 압연롤의 입측부(21)를 유도가열방식을 이용하여 가열하게 제공될 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 5를 참조하여 후술한다.
또한, 상기 가열부(32)를 가열롤러로 제공하여, 상기 입측부(21)와 접하여 직접 가열할 수 있게 제공할 수 있는데, 이에 대한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.
한편, 상기 가열부(32)는 상기 압연롤의 입측부(21)를 가열하기 위해서, 상기 입측부(21)를 향하여 제공될 수 있다. 이는 열원인 상기 가열부(32)가 상기 입측부(21)를 가열하기 위해 방향을 설정한 것이며, 도 3을 참조하여 후술할 바와 같이 상기 가열부(32)는 상기 입측부(21)와 상기 피압연부재(S)의 사이를 가열함으로써, 더욱 효율적으로 상기 피압연부재(S)의 온도를 유지하면서 압연공정을 실시할 수 있게 된다.
여기서, 상기 가열부(32)로 상기 압연롤의 입측부(21)를 가열하는 온도(Tr)를 높일수록, 상기 피압연부재(S)가 상기 압연롤유닛(20)으로 유입될 때의 온도(Ti)와 배출될 때의 온도(Te) 차이는 작아짐을 알 수 있다.
구제적으로는, 상기 가열부(32)는 약 100 ~ 500℃로 가열하게 되는데, 상기 피압연부재(S)의 유입온도(Ti)와 배출온도(Te)의 차이는 100℃로 가열하면 24℃가 되나, 500℃로 가열하면 7℃로 줄어듬을 알 수 있다.
일반적으로, 피압연부재(S)의 유입온도(Ti)와 배출온도(Te)의 차이는 약 7 ~ 24℃가 되는 것이 후공정에서의 온도 유지를 위해서 바람직한바, 상기 가열부(32)로 상기 압연롤의 입측부(21)를 가열하는 온도(Tr)는 100 ~ 500℃로 설정하는 것이 바람직하다.
즉, 최대의 온도차는 24℃로 설정되는 것이 바람직한바, 상기 가열부(32)의 최소 가열온도(Tr)는 100℃로 설정하고, 오버 가열하면 상기 압연롤의 내구성이 저하되는바 상기 가열부(32)의 최대 가열온도(Tr)는 500℃로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 냉각부(31)는 상기 압연롤의 출측부(22), 즉 상기 압연롤이 상기 피압연부재(S)를 압하하여 압연공정을 실시한 이후에 배출되는 부분을 냉각하는 역할을 할 수 있다.
이를 위해, 상기 냉각부(31)는 상기 압연롤의 출측부(22)로 냉매를 공급하는 노즐을 제공할 수 있으며, 상기 노즐과 냉매저장소를 배관으로 연결하여 제공될 수 있다.
또한, 상기 노즐을 통하여 공급되는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브도 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 압연기용 온도조절장치를 도시한 정면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치의 상기 가열부(32)는 상기 입측부(21)와 상기 피압연부재(S) 사이를 향하여 가열하게 제공될 수 있다.
즉, 상기 가열부(32)가 제공되는 목적은 상기 압연롤과 상기 피압연부재(S)의 접촉에 의해서 상기 피압연부재(S)가 냉각되는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기 압연롤과 상기 피압연부재(S)가 접촉하는 부분을 가열하도록, 상기 가열부(32)의 방향을 설정함으로써, 상기 피압연부재(S)의 온도를 더 효율적으로 유지할 수 있게 되는 것이다.
다시 말해, 상기 압연롤은 입측부(21)가 가열되어 제공되어야 하는 것과 동시에, 출측부(22)는 냉각시켜서 상기 압연롤의 수명을 연장시키기 때문에, 상기 입측부(21)에 가열되는 부분을 최소로 설정하는 것이 바람직한 것이다.
또한, 상기 피압연부재(S)도 상기 가열부(32)에 의해서 일부는 가열될 수 있기 때문에, 상기 피압연부재(S)의 온도 유지를 위해 유리할 수 있다.
도 4는 본 발명의 압연기용 온도조절장치를 도시한 정면도로써, 상기 가열부(32)를 가열롤러로 제공한 실시예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치의 상기 가열부는 전류를 인가하여 발열하게 제공되는 가열롤러로 제공될 수 있다.
즉, 상기 가열부(32)를 가열롤러로 제공하여, 상기 입측부(21)와 접하여 직접 가열할 수 있게 제공할 수 있는 것이다.
이를 위해, 상기 가열롤러는 외부의 전원공급원과 연결될 수 있으며, 이에 의해 상기 가열롤러에는 전류가 흘러 저항에 의한 발열을 할 수 있다.
이때, 상기 가열롤러가 발열함으로써, 상기 가열롤러와 접하게 제공되는 상기 입측부(21)는 전도에 의해 직접적으로 가열될 수 있다.
도 5는 본 발명의 압연기용 온도조절장치에서 가열부(32)를 도시한 평면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기용 온도조절장치의 상기 가열부(32)는 상기 입측부(21)와 상기 피압연부재(S) 사이에 제공되는 지지판(32a) 및 전원공급원(P)과 연결되어 상기 지지판(32a)에 제공되며, 상기 입측부(21)와 상기 피압연부재(S)에 유도전류를 발생시켜 가열하는 유도코일(32b)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 가열부(32)는 상기 압연롤의 입측부(21)를 유도가열방식을 이용하여 가열하기 위해서, 지지판(32a)과 유도코일(32b)을 제공할 수 있는 것이다.
상기 지지판(32a)은 상기 가열부(32)가 가열할 방향을 설정하기 위한 역할을 할 수 있으며, 상기 유도코일(32b)이 제공될 수 있다. 즉, 상기 가열부(32)가 상기 입측부(21)와 상기 피압연부재(S) 사이를 향하여 제공되려면, 상기 지지판(32a)이 상기 입측부(21)와 상기 피압연부재(S) 사이를 향하여 위치하게 제공될 수 있는 것이다.
상기 유도코일(32b)은 전원공급원(P)과 연결되어 전류가 인가됨으로써, 발생되는 자기장에 의해서, 상기 입측부(21) 내지 상기 피압연부재(S)에 유도전류를 발생시켜 발열시키는 역할을 할 수 있다.
여기서, 상기 유도코일(32b)은 상기 전원공급원(P)과 연결된 제어수단(C)에 의해서, 인되는 전류를 조절하여 상기 입측부(21)와 상기 피압연부재(S)가 가열되는 온도를 조절할 수 있게 된다.
10: 장치바디 20: 압연롤유닛
21: 입측부 22: 출측부
30: 가열냉각유닛 31: 냉각부
32: 가열부

Claims (6)

  1. 연주기에서 생산된 피압연부재의 이동 경로 상에 제공되는 장치바디;
    상기 장치바디에 제공되며, 상기 피압연부재를 압하하는 압연롤을 제공하는 압연롤유닛; 및
    상기 압연롤유닛에 연계되어 제공되며, 상기 피압연부재가 진입하는 상기 압연롤의 입측부는 가열하고, 상기 피압연부재가 배출되는 상기 압연롤의 출측부는 냉각시키는 가열냉각유닛;
    을 포함하며,
    상기 가열냉각유닛은,
    상기 출측부에 인접하게 제공되는 냉각부; 및
    상기 입측부에 인접하며, 상기 입측부와 상기 피압연부재가 접하는 위치를 향하게 구비되어 상기 피압연부재와 접하는 상기 입측부의 부분을 100 ~ 500℃의 온도로 가열하게 제공되는 가열부;
    를 포함하여,
    상기 피압연부재와 상기 압연롤의 접촉에 의한 상기 피압연부재의 온도 하락을 7 ~ 24℃의 온도범위로 형성하며, 상기 압연롤의 열충격을 방지하는 것을 특징으로 하는 압연기용 온도조절장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열부는,
    상기 입측부와 상기 피압연부재 사이에 제공되는 지지판; 및
    전원공급원과 연결되어 상기 지지판에 제공되며, 상기 입측부와 상기 피압연부재에 유도전류를 발생시켜 가열하는 유도코일;
    을 포함하는 압연기용 온도조절장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가열부는 전류를 인가하여 발열하게 제공되는 가열롤러로 제공되는 압연기용 온도조절장치.
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