KR101281222B1 - 주조롤 폴리머 코팅장치 - Google Patents

주조롤 폴리머 코팅장치

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KR101281222B1
KR101281222B1 KR1020110144415A KR20110144415A KR101281222B1 KR 101281222 B1 KR101281222 B1 KR 101281222B1 KR 1020110144415 A KR1020110144415 A KR 1020110144415A KR 20110144415 A KR20110144415 A KR 20110144415A KR 101281222 B1 KR101281222 B1 KR 101281222B1
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polymer
casting roll
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air
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KR1020110144415A
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허윤제
황석균
황현탁
강무선
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치는 주조롤의 표면에 폴리머를 분사하도록 제공된 분사유닛; 상기 분사유닛으로 액상의 폴리머를 공급하는 폴리머 공급유닛; 및 상기 분사유닛에서 분사된 폴리머가 상기 주조롤의 표면에 분사되도록 상기 주조롤의 회전에 연동하여 상기 분사유닛의 이동을 제어하는 이동제어유닛;을 포함한다.

Description

주조롤 폴리머 코팅장치 {POLYMER COATING APPARATUS FOR CASTING ROLL}
본 발명은 주편의 제조에 사용되는 주조롤의 표면처리과정에서 주조롤의 표면에 폴리머를 자동으로 코팅할 수 있도록 한 주조롤 폴리머 코팅장치에 관한 것이다.
일반적으로 주편은 제철공정에서 공급되는 용강을 복수의 주조롤 사이를 통과되며, 원하는 두께의 주편으로 제조된다.
이러한 주편은 용강이 주조롤을 통과하는 과정에서 표면과 중앙부 사이에 냉각속도가 발생하며, 이에 따라 표면부터 응고쉘이 형성되며 응고가 진행된다.
한편, 주편은 응고쉘이 형성되는 과정에서 주조롤과 접촉됨에 따라 주조롤의 표면상태 및 이에 따른 열응력에 의해 주편의 표면에 균열 등의 결함이 발생할 수 있으며, 전체적인 제품의 품질에 편차가 발생한다.
따라서, 종래의 주조롤은 주편의 결함을 방지하기 위해 주편의 열응력을 효과적으로 분산시킬 수 있도록 다양한 표면처리가 이루어지며, 이러한 표면처리의 일례로 딤플(dimple)이 형성된다.
이를 위해 종래에는 주조롤에 숏볼(shot ball)로 블래스팅하여 1차로 주딤플을 형성하고, 레이저 패턴닝(patterning) 및 에칭(etching) 공정을 통하여 2차로 미세 딤플을 형성하고 있다. 이중 레이저를 이용하여 딤플 형성시에는 필연적으로 딤플 주연부에 버(burr)가 발생하고, 이는 주조롤 표면에 미세 크랙을 발생시켜 주조롤의 수명에 나쁜 영향을 미치게 된다. 따라서, 이러한 버 발생을 방지하기 위하여 주조롤 표면에 고분자 유기 화합물인 폴리머(polymer)를 도포한 후에 레이저를 이용하여 원하는 미세 딤플을 형성하고 있으며, 이때 레이저가 조사된 부분에서는 폴리머가 제거되고 에칭 공정시 해당 부분이 에칭되며 일정한 깊이를 갖는 미세 딤플로 형성된다.
종래에는, 도 1과 같이, 주조롤(20)의 표면에 폴리머를 코팅하는 작업이 작업자에 의해 수동으로 진행되고 있다. 즉, 종래에는 작업자가 폴리머 코팅기(10)를 이용하여 주조롤(20)의 표면에 직접 폴리머를 코팅하고 있다.
주조롤(20)에 코팅되는 폴리머는 두께 약 30㎛, 정밀도±5㎛ 이내로 작업이 이루어지고 있다. 이때, 주조롤에 코팅되는 폴리머의 두께가 두꺼우면, 레이저 가공시 레이저 가공이 불가하고, 두께가 얇으면, 에칭 작업시 폴리머 막이 파손되는 요인이 되고 있다.
그러나, 종래에는 폴리머의 도포가 작업자에 의해 수동으로 진행되는바, 작업자의 숙련도 또는 작업자의 작업 상태 등에 따라 폴리머의 도포에 편차가 발생하고 있어, 이에 대한 개선이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 주조롤의 표면에 폴리머를 자동으로 코팅할 수 있도록 한 주조롤 폴리머 코팅장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치는 주조롤의 표면에 폴리머를 분사하도록 제공된 분사유닛; 상기 분사유닛으로 액상의 폴리머를 공급하는 폴리머 공급유닛; 및 상기 분사유닛에서 분사된 폴리머가 상기 주조롤의 표면에 분사되도록 상기 주조롤의 회전에 연동하여 상기 분사유닛이 상기 주조롤의 폭방향 및 상기 주조롤과의 사이간격 조절을 위해 이동하도록 제어하는 이동제어유닛;을 포함하고, 또한, 상기 폴리머 공급유닛은 상기 액상의 폴리머를 저장하기 위한 저장탱크와, 상기 분사유닛으로 공기를 공급하는 에어공급부와, 상기 에어공급부에 제공되어 공급되는 에어량을 조절하는 에어조절밸브와, 상기 저장탱크와 연계되며 상기 에어공급부의 에어공급선상에 위치되어 에어와 함께 폴리머를 공급하는 폴리머 공급배관을 포함할 수 있다.
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또한, 상기 분사유닛은 상기 이동제어유닛에 제공되는 프레임과, 상기 폴리머 공급유닛으로부터 공급되는 액상의 폴리머를 분사하는 노즐헤드와, 상기 프레임에 제공되며 상기 노즐헤드를 고정시키는 클램핑유닛과, 상기 프레임에 제공되어 분사된 폴리머의 비산을 차단하는 차폐부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차폐부재의 상, 하부에 제공되어 상기 폴리머가 유효분사영역내에 분사되도록 주변부로 공기막을 형성하는 공기막 발생유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동제어유닛은 상기 주조롤을 회전가능하게 지지하는 주조롤 회전지지부와, 상기 분사유닛을 상기 주조롤의 폭방향으로 이동시키는 제1이동부와, 상기 제1이동부에 제공되어 상기 분사유닛과 상기 주조롤 사이 간격을 조절하는 제2이동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 주조롤 표면에 폴리머액 도포 작업을 자동화할 수 있으며, 이에 따라 작업품질을 일정하게 유지할 수 있고, 전체적인 도포두께를 일정하게 할 수 있어 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시예는 작업자가 유해한 작업환경에 노출되어 발생하는 안전사고를 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예는 작업속도를 향상시킬 수 있어 전체적인 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 주조롤용 폴리머 코팅공정을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치의 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치의 분사유닛을 도시한 측면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치의 분사유닛을 도시한 정면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치의 분사유닛을 도시한 평면도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치를 도시한 평면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치의 측면도이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예의 주조롤 폴리머 코팅장치(100)는 분사유닛(200)과, 폴리머 공급유닛(300)과, 이동제어유닛(400)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 주조롤 폴리머 코팅장치(100)는 폴리머를 분사하기 위한 분사유닛(200)을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치의 분사유닛을 도시한 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치의 분사유닛을 도시한 정면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조롤 폴리머 코팅장치의 분사유닛을 도시한 평면도이다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 분사유닛(200)은 주조롤(20)의 표면에 폴리머를 분사하도록 제공될 수 있다.
이러한 분사유닛(200)은 이동제어유닛(400)에 의해 이동이 제어될 수 있다.
이를 위해, 분사유닛(200)은 이동제어유닛(400)에 제공되는 프레임(410)을 포함할 수 있다.
또한, 분사유닛(200)은 폴리머 공급유닛(300)으로부터 공급되는 액상의 폴리머를 분사하는 노즐헤드(210)를 포함할 수 있다. 여기서, 노즐헤드(210)는 프레임(410)에 제공된 클램핑유닛(420)에 의해 고정유지될 수 있다.
클램핑유닛(420)은 프레임(410)의 한쪽에 회전 등에 의해 이동가능한 가동부재(422)가 제공되고, 이 가동부재(422)의 대향하는 쪽에 가동부재(422)에 의해 가압되는 노즐헤드(210)를 지지하는 고정부재(424)가 제공될 수 있다.
또한, 가동부재(422)와 고정부재(424)의 단부에는 노즐헤드(210)가 안착 가능한 안착홈(423, 425)이 제공될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 클램핑유닛(420)은 한정되지 않으며 다양한 실시예로 변형될 수 있다.
일례로 클램핑유닛(420)은 프레임(410)의 일측에 제공된 액츄에이터를 포함할 수 있다. 여기서 액츄에이터는 유압 또는 공압에 의해 신축가능하도록 제공될 수 있으며, 이를 위해 유체 또는 기체가 충진되는 실린더(426)와, 이 실린더(426)에 이동가능하게 제공된 작동로드(427)를 포함할 수 있다.
이러한 클램핑유닛(420)은 실린더(426)에 제공되는 유압 또는 공압에 의해 작동로드(427)가 이동함에 따라 분사유닛(200)을 밀게 되고, 분사유닛(200)은 작동로드(427)의 가동부재(422)와 대향배치된 고정부재(424)에 지지됨에 따라 물림상태를 유지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 액츄에이터는 전기 등을 이용하는 모터를 포함하여 이동되도록 제공되는 것도 가능하다.
한편, 본 실시예에서 폴리머 공급유닛(300)은 액상의 폴리머를 저장하기 위한 저장탱크(310)를 포함할 수 있다. 또한, 저장탱크(310)에는 분사유닛(200)과 연결되어 폴리머를 공급하기 위한 폴리머 공급배관(320)이 제공될 수 있다.
또한, 폴리머 공급배관(320)에는 폴리머를 고압으로 분사하기 위한 펌핑수단을 포함할 수 있다. 이러한 펌핑수단으로는 폴리머 공급배관(320)의 일측에 제공되어 액상의 폴리머를 펌핑하는 펌프(330)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 펌프(330)는 정량펌프로 제공될 수 있다. 펌프(330)는 저장탱크(310)에 저장된 액상의 폴리머를 고압으로 분사유닛(200)으로 공급할 수 있으며, 분사유닛(200)은 이와 같이 공급되는 액상의 폴리머를 스프레이 형태로 분사할 수 있다.
또한, 폴리머 공급배관(320)에는 제어부(500)에 의해 작동되는 폴리머 공급밸브가 제공될 수 있다. 일례로 본 실시예에서 폴리머 공급밸브(320)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있으며, 제어부(500)로 작동신호의 입력시 솔레노이드 밸브가 작동하며 폴리머의 공급을 조절할 수 있다. 또한, 폴리머 공급배관(320)에는 솔레노이드 밸브 및 펌프(330)의 작동에 연계하여 폴리머를 고압으로 정량 공급할 수 있다.
이와 같이 폴리머 공급유닛(300)에 의해 분사유닛(200)으로 공급된 폴리머는 무화(霧化)되며 스프레이 형태로 분사될 수 있다.
본 실시예에서 액상의 폴리머가 저장되는 저장탱크(310)는 약 20L 정도의 용량을 가질 수 있으며, 주조롤(20)의 크기 또는 주조롤(20)의 연속 코팅 능력 등을 고려하여 가변될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 폴리머 공급유닛(300)은 펌프(330)에 의해 고압으로 공급되며 분사되는 것으로 설명하고 있으나, 폴리머를 분사하기 위한 수단은 이에 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다.
일례로, 본 실시예에서 폴리머 공급유닛(300)은 액상의 폴리머를 저장하기 위한 저장탱크(310)를 포함할 수 있다.
또한, 폴리머 공급유닛(300)은 분사유닛(200)과 연결되어 에어를 분사하는 에어공급배관과, 저장탱크(310)와 분사유닛(200) 사이에 연결되며 출구가 에어공급배관에 의해 분사되도록 연계되는 폴리머 공급배관(320)을 포함할 수 있다.
일례로, 본 실시예에서 에어공급배관과 폴리머 공급배관(320)은 플렉시블 호스로 제공될 수 있다.
또한, 폴리머 공급유닛(300)은 제어부(500)에 의해 작동이 제어되어 에어공급배관을 통해 분사되는 에어량을 가변하는 에어밸브를 포함할 수 있다. 그리고, 에어밸브의 작동에 의해 분사유닛으로 공기가 배출되며, 이에 의해 내부의 공기압이 낮아짐에 따라 저장탱크(310)에 저장된 액상의 폴리머가 폴리머 공급배관(320)을 통해 공급된 후, 공기와 혼합되며 분사유닛에서 분사되도록 구성되는 것도 가능하다.
또한, 프레임(410)의 일측에는 분사유닛(200)으로부터 분사된 폴리머의 비산을 차단하기 위한 차폐부재(430)가 제공될 수 있다.
차폐부재(430)는 플레이트 형태로 제공될 수 있으며, 일측에는 분사유닛(200)의 일부가 노출되도록 개방된 개방부(432)가 제공될 수 있다. 일례로 본 실시예에서 개방부(432)는 상부에서 하부측으로 개방된 슬릿홈으로 제공될 수 있다.
또한, 차폐부재(430)의 상, 하부에는 폴리머가 유효분사영역내에 분사되도록 주변부로 공기막을 형성하는 공기막 발생유닛(250)이 제공될 수 있다.
공기막 발생유닛(250)은 차폐부재(430)의 상부 및 하부에 제공된 복수의 에어분사노즐(260)을 포함할 수 있다.
이러한 에어분사노즐(260)은 분사유닛(200)에 의해 분사되는 폴리머의 유효분사영역 외측으로 고압으로 공기를 분사할 수 있으며, 이에 따라 형성되는 에어 커튼막(A)에 의해 폴리머 분사액(P)이 유효분사영역을 벗어나는 것을 차단할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 이동제어유닛(400)은 주조롤(20)을 회전가능하게 지지하는 주조롤 회전지지부(450)를 포함할 수 있다.
주조롤 회전지지부(450)는 베어링(452)을 포함할 수 있으며, 이 베어링(452)을 이용하여 주조롤의 회전축 양단을 지지할 수 있다.
또한, 주조롤(20)의 회전축(22) 중 적어도 하나에는 구동을 위한 제1기어부(24)가 제공될 수 있다.
또한, 주조롤 회전지지부(450)에는 제1기어부(24)와 치합되는 제2기어부(454)가 제공되며, 제2기어부(454)는 주조롤 회전지지부(450)의 일측에 제공된 모터(456)의 회전에 연계하여 제1기어(24)를 회전시킬 수 있다.
여기서, 모터(456)는 스텝모터로 제공될 수 있으며, 제어부(500)에 의해 회전 속도가 조절될 수 있다.
한편, 모터(456)와 제2기어부(454) 사이에는 감속기가 제공될 수 있으며, 이에 따라 모터(456)의 회전속도를 감속 또는 가속할 수 있다.
또한, 주조롤(20)의 전방부에는 분사유닛(200)을 주조롤(20)의 폭방향으로 이동시키기 위한 제1이동부(460)가 제공될 수 있다.
제1이동부(460)는 주조롤의 폭방향 이동변위에 대응하는 길이를 갖는 제1이동용 프레임(462)을 포함할 수 있다.
제1이동용 프레임(462)에는 볼스크류(463)가 구비된 축부재(464)가 폭방향으로 제공될 수 있다. 또한, 제1이동용 프레임(462)에는 축부재(464)를 따라 소정 거리 이격된 적어도 하나의 가이드 부재(466)가 제공될 수 있다.
또한, 제1이동용 프레임(462)의 일측에는 축부재(464)를 회전시키는 모터(465)가 제공될 수 있다. 본 실시예에서 이 모터(465)는 스텝모터로 제공될 수 있으며, 제어부(500)에 의해 작동이 제어될 수 있다.
또한, 제1이동용 프레임(462)에는 축부재(464) 및 가이드 부재(466)를 따라 이동가능하게 제공된 제2이동부가 구비될 수 있다.
여기서, 제2이동부는 제2이동용 프레임(470)을 포함할 수 있고, 제2이동용 프레임(470)에는 볼스크류 축부재(472)에 결합되어 볼스크류 축부재(472)의 회전에 연계하여 제2이동용 프레임(470)을 이동시키는 결합블록(474)이 제공될 수 있다.
또한, 제2이동용 프레임(470)에는 가이드 부재(476)에 결합되어 이동을 안내하는 가이드블록(478)이 제공될 수 있다. 일례로 본 실시예에서 가이드블록은 LM가이드로 제공될 수 있다.
본 실시예에서 제2이동용 프레임(470)은 제어부(500)에 의해 작동되는 모터(478)에 의해 볼스크류 축부재(472)가 회전함에 따라 제2이동용 프레임(470)이 주조롤(20) 방향으로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 제1이동용 프레임(460)의 양단부에는 제2이동용 프레임(470)의 이동을 제한하기 위한 리미트 센서(480)가 제공될 수 있다.
이러한 리미트 센서(480)는 포터센서를 이용한 광학식, 자력을 이용한 근접식 또는 접촉을 이용한 터치식 등이 제공될 수 있다.
일례로 리미트 센서(480)로 터치식 리미트 센서가 적용될 경우, 제1이동용 프레임(460)의 양단부에는 접촉을 감지하는 터치식 감지부가 제공될 수 있고, 제2이동용 프레임(470)에는 이 터치식 감지부를 접촉하도록 제공된 터치부재가 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 주조롤 폴리머 코팅장치(100)는, 주조롤(20)의 회전속도에 연계하여 제1이동용 프레임(460)이 주조롤(20)의 폭방향으로 이동하고, 제2이동용 프레임(470)이 제1이동용 프레임(460)을 따라 주조롤(20) 방향으로 가까워지거나 멀어지도록 제공되어, 주조롤(20)의 폭과 직경에 대응하는 전체 면적에 폴리머를 코팅할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
20: 주조롤 22: 회전축
24: 제1기어부 100: 주조롤 폴리머 코팅장치
200: 분사유닛 210: 노즐헤드
250: 공기막 발생유닛 250: 에어분사노즐
300: 폴리머 공급유닛 310: 저장탱크
320: 폴리머 공급배관 330: 펌프
400: 이동제어유닛 410: 프레임
420: 클램핑유닛 422: 가동부재
424: 고정부재 426: 실린더
427: 작동로드 430: 차폐부재
432: 개방부 450: 주조롤 회전지지부
452: 베어링 454: 제2기어부
456: 모터 460: 제1이동부
462: 제1이동용 프레임 463: 볼스크류
464: 축부재 465: 모터
466: 가이드 부재 470: 제2이동용 프레임
472: 축부재 474: 결합블록
476: 가이드 부재 478: 모터
480: 리미트 센서 500: 제어부

Claims (6)

  1. 주조롤의 표면에 폴리머를 분사하도록 제공된 분사유닛;
    상기 분사유닛으로 액상의 폴리머를 공급하는 폴리머 공급유닛; 및
    상기 분사유닛에서 분사된 폴리머가 상기 주조롤의 표면에 분사되도록 상기 주조롤의 회전에 연동하여 상기 분사유닛이 상기 주조롤의 폭방향 및 주조롤과의 사이간격 조절을 위해 이동하도록 제어하는 이동제어유닛;을 포함하고,
    상기 폴리머 공급유닛은 상기 액상의 폴리머를 저장하기 위한 저장탱크와, 상기 분사유닛으로 공기를 공급하는 에어공급부와, 상기 에어공급부에 제공되어 공급되는 에어량을 조절하는 에어조절밸브와, 상기 저장탱크와 연계되며 상기 에어공급부의 에어공급선상에 위치되어 에어와 함께 폴리머를 공급하는 폴리머 공급배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조롤 폴리머 코팅장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 분사유닛은
    상기 이동제어유닛에 제공되는 프레임과,
    상기 폴리머 공급유닛으로부터 공급되는 액상의 폴리머를 분사하는 노즐헤드와,
    상기 프레임에 제공되며 상기 노즐헤드를 고정시키는 클램핑유닛과,
    상기 프레임에 제공되어 분사된 폴리머의 비산을 차단하는 차폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조롤 폴리머 코팅장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 차폐부재의 상, 하부에 제공되어 상기 폴리머가 유효분사영역내에 분사되도록 주변부로 공기막을 형성하는 공기막 발생유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주조롤 폴리머 코팅장치.
  6. 청구항 1, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항 있어서, 상기 이동제어유닛은
    상기 주조롤을 회전가능하게 지지하는 주조롤 회전지지부와,
    상기 분사유닛을 상기 주조롤의 폭방향으로 이동시키는 제1이동부와,
    상기 제1이동부에 제공되어 상기 분사유닛과 상기 주조롤 사이 간격을 조절하는 제2이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조롤 폴리머 코팅장치.
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