KR101049843B1

KR101049843B1 - 허스롤 장치

Info

Publication number: KR101049843B1
Application number: KR1020070136627A
Authority: KR
Inventors: 김광수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2007-12-24
Filing date: 2007-12-24
Publication date: 2011-07-15
Also published as: KR20090068844A

Abstract

본 발명은 허스롤 장치에 관한 것으로서, 중심축; 상기 중심축으로부터 이격되는 쉘; 상기 쉘과 상기 중심축간의 간격을 유지하도록 구성되는 지지체; 및 상기 쉘로부터 상기 중심축 방향으로 연장되고 경사가 형성된 제1슬리브와 상기 중심축으로부터 상기 쉘 방향으로 연장되고 경사가 형성되면서 상기 제1슬리브와 이격된 제2슬리브를 포함하고, 상기 제1슬리브의 경사와 상기 제2슬리브의 경사는 상호 계합가능하도록 형성된 슬리브부를 포함하여, 소둔로와 같은 고온의 작업환경에서 열로 인하여 휘어지는 열변형, 예를 들어 크리프현상을 최대한 억제시킴으로서 가동성을 향상시킬 수 있다.

소둔로, 스트립 시트, 허스롤

Description

허스롤 장치{Hearth roll apparatus}

본 발명은 소둔로, 예를 들어 방향성 또는 무방향성 전기강판 제품을 생산하는 전기강판 생산공정의 소둔로 내에서 스트립 시트를 이송하는 데에 사용되는 허스롤 장치에 관한 것이며, 이는 특히 소둔로의 내부에서 고온 상태로 가동되는 허스롤 장치가 열로 인하여 휘어지는 열변형, 예를 들어 크리프현상을 최대한 억제시킴으로서 허스롤의 가동성을 향상시킨 허스롤 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스트립 시트(Strip sheet; 강판)를 소둔하는 과정은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 열연 공장, 냉연 공장 또는, 전기강판 공장의 각 압연기에서 생산된 스트립 시트(S)를 소둔로(10)의 입구 측에 설치된 페이 오프 릴(Pay Off Reel; 12)에서 풀어주고, 소둔로(10)의 출구 측에 설치된 텐션 릴(Tension Reel; 13)에서 소둔로를 거친 스트립 시트를 되감아주면서 진행된다. 이때, 페이 오프 릴(12)과 텐션 릴(13)사이에서 일정한 장력을 갖는 스트립 시트(S)를 버너를 통하여 가열되는 소둔로(10)내에서 이송시키는 설비가 허스롤(100)이다. 허스롤(100)은 축 일단에 구동모터로 구동되는 구동체인이 체결된 스프로켓(190)에 의하여 회전가능하다. 예를 들어, 전기강판 공장에서 방향성 또는 무방향성 전기강판 제품은 상기와 같은 이송작업이 연속적으로 반복 실시되고, 소둔로(10) 내에서 열처리됨으로써, 제품으로 생산된다. 이때, 도 1에서 미설명 부호인 11은 소둔로 벽체이고, 도 2에서 미설명 부호인 C는 소둔로 벽체(11) 내측면에 배치되어 복사열로 가열되는 보조 히터 코일이며, 이외의 여타 구성이 더 추가될 수 있다.

다음, 도 3에서는 도 1 및 도 2에서 개략적으로 도시한 종래의 허스롤(100)을 도시하고 있다.

도 3에 따르면, 종래의 허스롤(100)은 롤 샤프트와 같은 중심축(120)과 이 중심축(120)과 이격된 쉘(110) 및 쉘(110)과 중심축(120)간의 간격을 유지하는 지지체(130)로 구성된다. 이와 같은 구성을 가지는 종래의 허스롤(100)은 고온 환경인 도 1과 같은 소둔로(10) 내에서 사용될 경우, 버너 또는 보조 히터 코일(C) 등으로 발생되는 고온의 열로 인한 팽창이 발생하게 된다. 즉, 허스롤(100)은 고온의 소둔로(10)를 경유하는 스트립 시트(S)에 일정한 압력을 부가하게 되므로, 열로 인한 변형과 스트립 시트(S)에 가해지는 압력의 반작용으로 인하여 도 3의 점선과 같이 쉘(110)이 굴곡변형될 수 있다. 이러한 쉘(110)의 굴곡변형으로 원활한 소둔로(10) 공정이 저해되며, 소둔로(10) 공정을 거치는 스트립 시트(S)의 표면 물성에도 악영향을 끼치게 된다. 즉, 스트립 시트(S)의 열처리에 소모되는 시간이 필요 이상으로 증가될 수 있고, 스트립 시트(S)가 불균일하게 열처리되어 표면 품질 또한 불균일하게 되고, 최종 제품의 신뢰성이 저하될 수 있다. 이를 해결하기 위하여 중심축(120) 또는 쉘(110)에 냉각수를 이용한 냉각을 가지는 구성이 제안되었으나, 이러한 냉각 가능한 구성을 가지는 경우에 냉각수가 지나가는 부위는 주변환경에 비하여 열흡수부가 되므로 소둔로(10) 내부의 온도가 저하되어 소둔로(10) 공정 효율이 저하된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고온의 작업시에도 열 팽창에 의한 변형을 억제시킬 수 있는 허스롤 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 중심축; 상기 중심축으로부터 이격되는 쉘; 상기 쉘과 상기 중심축간의 간격을 유지하도록 구성되는 지지체; 및 상기 쉘로부터 상기 중심축 방향으로 연장되고 경사가 형성된 제1슬리브와 상기 중심축으로부터 상기 쉘 방향으로 연장되고 경사가 형성되면서 상기 제1슬리브와 이격된 제2슬리브를 포함하고, 상기 제1슬리브의 경사와 상기 제2슬리브의 경사는 상호 계합가능하도록 형성된 슬리브부를 포함하는 허스롤 장치를 제공한다.

여기서, 상기 중심축의 내부에는 냉각 유로가 형성될 수 있으며, 상기 중심축과 결합되고 상기 지지체에 장력 부가가 가능하도록 설치된 너트를 더 포함하거나, 상기 중심축을 환포하며 상기 지지체에 열 변형에 의한 간극을 보상가능하도록 설치된 탄성부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 쉘 또는 상기 지지체의 내측에는 내열재가 마련된다.

또한, 상기 제1슬리브 및 상기 제2슬리브의 경사는 굴곡 형성될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 허스롤 장치에 의하여, 소둔로와 같은 고온의 작업환경에서 열로 인하여 휘어지는 열변형, 예를 들어 크리프현상을 최대한 억제시킴으로서 가동성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 허스롤 장치를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 허스롤 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 4에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 허스롤 장치(200)는 중심축(220), 중심축(220)으로부터 이격되는 쉘(210), 쉘(210)과 중심축(220)간의 간격을 유지하도록 구성되는 지지체(230) 및 쉘(210)로부터 중심축(220) 방향으로 연장되고 경사가 형성된 제1슬리브(241)와 중심축(220)으로부터 쉘(210) 방향으로 연장되고 경사가 형성되면서 제1슬리브(241)와 이격된 제2슬리브(242)를 포함한다. 여기서, 제1슬리브(241)의 경사와 제2슬리브(242)의 경사는 상호 계합되도록 형성된다.

허스롤 장치(200)의 중심축(220)은 도 1과 같이 소둔로(10) 내에서 스트립 시트(S)의 진행방향과 교차하도록 설치되며, 그 어느 한 끝에 스프로켓(190)과 연결되어 회전구동 가능하도록 구성된다.

쉘(210)은 중심축(220)과 소정 간격 이격되며 중심축(220)과의 사이에 지지체(230)에 의하여 지지된다. 지지체(230)와 쉘(210)은 동일 재질로 구성될 수 있으 며, 일체형일 수도 있다. 지지체(230)의 구성으로 인하여, 쉘(210)은 중심축(220)과 지지체(230)만큼의 간격을 유지한 채로 이격 구성될 수 있다. 쉘(210)은 소둔로(10)를 경유하는 스트립 시트(S)의 표면에 직접 접촉될 수 있다.

쉘(210)의 내측, 즉 쉘(210)에서 중심축(220)을 향하는 부분에는 내열재(260)가 마련될 수 있다. 이 내열재(260)는 쉘(210) 내측에 밀착 형성되어 쉘(210)측에서 중심축(220)측으로, 그리고 중심축(220)측에서 쉘(210)측으로의 열전달을 차단시켜 준다. 내열재(260)는 통상의 내열재료로서 세라믹과 같은 재질로 구성될 수 있으며, 쉘(210) 뿐만 아니라 지지체(230)의 내측에 또한 구성될 수 있다. 내열재(260)는 쉘(210)의 내측 또는 지지체(230)의 내측에 구성될 수 있으나, 쉘(210) 또는 지지체(230)의 외측에 구성될 수도 있고, 쉘(210) 또는 지지체(230)를 내열재료로서 구성시킬 수도 있을 것이다.

쉘(210) 또는 지지체(230)의 내측에 구성된 내열재(260)가 쉘(210)측에서 중심축(220)측으로, 그리고 중심축(220)측에서 쉘(210)측으로의 열전달을 차단시켜 주므로, 중심축(220)에는 그 축을 따라 소정의 냉각 유로(221)가 형성될 수 있다. 냉각 유로(221)는 중심축(220)의 일 단에서 타 단으로 냉각수가 유통가능하도록 형성될 수 있다. 종래에는 냉각유로의 구성을 적용할 시에 소둔로(10; 도 1)의 온도저하가 발생하였으나, 도 4를 참조한 본 발명의 실시예에서와 같이 내열재(260)가 구성된 허스롤 장치(200)에서는 중심축(220)으로의, 그리고 중심축(220)으로부터의 열전달이 허스롤 장치(200)의 외부 환경과 차단될 수 있으므로, 종래에서와 같은 소둔로(10)의 열전달은 발생하지 않게 된다. 물론, 같은 이유로, 허스롤 장치(200) 에서 내열재(260)의 내측 어디에나 냉각을 위한 구성이 더 추가될 수도 있다. 이를테면, 내열재(260)의 내측에 냉각유로가 더 구성될 수도 있다.

또한, 허스롤 장치(200)는 열팽창에 의한 변형을 방지하도록 하는 슬리브부(240)를 포함한다. 즉, 쉘(210)의 내측에는 쉘(210)로부터 중심축(220) 방향으로 연장되고 소정의 경사가 형성된 제1슬리브(241)가 구비되고, 중심축(220)으로부터 쉘(210) 방향으로 연장되고 소정의 경사가 형성된 제2슬리브(242)가 구비될 수 있다. 이때, 제1슬리브(241)와 제2슬리브(242)는 상호 이격될 수 있다. 제1슬리브(241) 및 제2슬리브(242) 각각 적어도 하나가 쉘(210) 및 중심축(220) 상에 나열되고 알루미늄과 같은 재질로 형성되며, 각각 중심축(220) 방향 및 쉘(210) 방향으로 경사를 가지고 구성된다. 제1슬리브(241)와 제2슬리브(242)의 경사는 상호 소정간격 이격되며, 제1슬리브(241)와 제2슬리브(242)의 경사는 상호 계합가능하도록 형성된다. 제1슬리브(210)와 제2슬리브(220)의 경사가 상호 계합가능하기 위하여, 제1슬리브(210)와 제2슬리브(220)의 경사는 상호 동일한 경사각도를 가질 수 있다. 제1슬리브(210)는 내열재(260) 또는 쉘(210)과 일체로 형성될 수 있으며, 제2슬리브(220)는 중심축(220)과 일체로 형성될 수 있다. 상호 이격되며 계합가능하도록 형성된 제1슬리브(241)와 제2슬리브(242)의 경사는 허스롤 장치(200)가 열에 의하여 변형될 시에 쉘(210)을 지탱하는 역할을 한다. 즉, 열 팽창에 의하여 쉘(210)이 중심축(220) 방향으로 굴곡 변형될 시에, 제1슬리브(210)와 제2슬리브(220)의 경사는 상호 접촉하게 되고, 접촉된 제1슬리브(210)와 제2슬리브(220)는 쉘(210)과 중심축(220)간의 간격을 물리적으로 지탱하게 되어 도 3의 점선과 같은 쉘(210)의 굴 곡변형이 발생하지 않도록 한다.

또한, 제1슬리브(241)와 제2슬리브(242)의 경사는, 도 5와 같이 굴곡되어 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1슬리브(241)와 제2슬리브(242) 중 어느 하나의 경사가 볼록 형상을 가지면 다른 하나의 경사는 오목 형상을 가질 수 있다. 이렇게 상호 계합가능하도록 형성된 제1슬리브(210)와 제2슬리브(220)의 경사가 굴곡형성될 경우, 제1슬리브(210)와 제2슬리브(220)가 상호 계합될 시에 접촉 면적이 늘어나게 되어 더 큰 힘으로 쉘(210)의 굴곡변형을 지탱할 수 있게 된다.

또한, 중심축(220)에는 지지체(230) 방향으로의 장력 부가가 가능하도록 너트(280)와 같은 구성요소가 구비될 수 있다. 너트(280)는 중심축(220)에 결합되어 지지체(230)에 장력 부가가 가능하도록 구성된다. 이때, 너트(280)를 통한 지지체(230)로의 장력 부가는 허스롤 장치(200) 조립시 또는 유지보수시 수동으로 이루어질 수 있다. 이때 너트(280)로 인한 장력은 소둔로(10) 내 온도 또는 지지체(230)의 두께나 재질 등에 따라 가변될 수 있다. 이와 같은 너트(280)에 의한 지지체(230)로의 장력부가로 인하여 허스롤 장치(200)에서 중심축(220)의 축방향으로 발생되는 지지체(230)의 열변형을 방지할 수 있다.

또한, 중심축(220)에는 지지체(230)에 열 변형에 의한 간극을 보상가능하도록 설치된 탄성부(270)가 더 포함될 수 있다. 탄성부(270)는 중심축(220)을 환포하는 대략 링 형상을 가지며, 중심축(220)의 축 방향으로 탄성력을 부가할 수 있다. 탄성부(270)는 지지체(230)가 열 팽창으로 변형될 시에 이로 인한 간극을 보상하도록 구성될 수 있다.

탄성부(270)와 너트(280)의 구성은 동시에 사용가능하며, 둘 중 어느 하나만 사용될 수도 있다. 또한, 탄성부(270)가 지지체(230)와 접촉되거나, 너트(280)가 지지체(230)와 접촉되도록 배열시킬 수도 있다.

탄성부(270)와 너트(280)로 인하여 허스롤 장치(200) 지지체(230)의 열 팽창으로 야기되는 변형이 지탱될 수 있으며, 지지체(230)의 열 변형을 지탱함으로써 지지체(230)로 지지되는 쉘(210)의 열 변형량을 감소시킬 수 있고, 쉘(210)의 열 변형량이 감소됨으로 인하여 슬리브부(240)는 더 적은 힘으로도 쉘(210)의 열 변형을 지탱할 수 있다.

발명의 기술적 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

상술된 본 발명의 실시예에서는 소둔로에 사용되는 허스롤 장치만을 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 소둔로 이외에 고온에서 사용되는 롤 장치에서도 본 명세서에 개시된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 적용이 가능할 것이다.

도 1은 소둔로를 개략적으로 나타낸 사시도,

도 2는 소둔로의 내부를 개략적으로 나타낸 내부 단면도,

도 3은 종래의 허스롤을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 허스롤 장치를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 5는 도 4의 변형예를 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10... 소준로, 200...허스롤 장치,

210...쉘, 220...중심축,

240...슬리브부, S... 스트립 시트.

Claims

중심축;

상기 중심축으로부터 이격되는 쉘;

상기 쉘과 상기 중심축간의 간격을 유지하도록 구성되는 지지체;

상기 쉘로부터 상기 중심축 방향으로 연장되고 경사가 형성된 제1슬리브와 상기 중심축으로부터 상기 쉘 방향으로 연장되고 경사가 형성되면서 상기 제1슬리브와 이격된 제2슬리브를 포함하고, 상기 제1슬리브의 경사와 상기 제2슬리브의 경사는 상호 계합가능하도록 형성된 슬리브부; 및

상기 중심축을 환포하여 상기 지지체에 열 변형에 의한 간극을 보상 가능하도록 설치되는 탄성부;

를 포함하는 허스롤 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 쉘 또는 상기 지지체의 내측에는 내열재가 마련되는 것을 특징으로 하는 허스롤 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 중심축의 내부에는 냉각 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 허스롤 장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 중심축과 결합되고 상기 지지체에 장력 부가가 가능하도록 설치된 너트를 더 포함하는 허스롤 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1슬리브 및 상기 제2슬리브의 경사는 굴곡 형성되는 것을 특징으로 하는 허스롤 장치.