KR101507384B1 - 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체 - Google Patents

연속주조장치의 가이드 롤러 조립체 Download PDF

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KR101507384B1 KR1020130161849A KR20130161849A KR101507384B1 KR 101507384 B1 KR101507384 B1 KR 101507384B1 KR 1020130161849 A KR1020130161849 A KR 1020130161849A KR 20130161849 A KR20130161849 A KR 20130161849A KR 101507384 B1 KR101507384 B1 KR 101507384B1
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강영훈
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Abstract

본 발명은 연속주조장치에서 주편이 통과하는 세그먼트에서 설치되어 주편과 접촉하도록 상하 방향으로 상호 간에 이격된 가이드 롤러 조립체에 있어서, 상기 주편의 폭 방향을 따라 위치되어 고정된 샤프트부; 상기 샤프트부로부터 이격된 상태로 상기 샤프트부를 감싸고, 상호 간에 이격되어 상기 샤프트부를 따라 위치된 둘 이상의 쉘부들; 상기 쉘부들 중에서 상기 샤프트부의 종단에 인접한 쉘부의 종단면으로부터 연장되어 상기 샤프트부를 감싸는 연장 쉘부들; 상기 연장 쉘부의 외주면을 감싸는 연장 베어링부; 상기 쉘부들 사이에 위치되어 상기 샤프트부를 지지하는 지지 블록부; 및 상기 샤프트부와 상기 쉘부 사이에 삽입되어 상기 지지 블록부에 인접하게 위치된 베어링부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체를 개시한다. 상기와 같은 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체는 큰 하중이 가해지는 경우 변형 및 파손이 방지되고, 연속주조 공정을 원활하게 한다.

Description

연속주조장치의 가이드 롤러 조립체{GUIDE ROLLER ASSEMBLY OF CONTINUOUS CASTING APPARATUS}
본 발명은 연속주조장치의 가이드 롤러에 관한 것으로서, 특히, 연속주조장치에서 세그먼트 상하부 프레임에 설치되어 주편을 안내하고 압착하는 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 연속주조 공정(continuous casting process)은 액상의 용강을 일정한 형태의 고상으로 연속 응고시키는 공정이다.
도 1은 일반적인 연속 주조 설비 및 세그먼트를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연속주조 공정이 하기와 같이 설명된다. 우선 정련과정을 마친 용강이 담겨진 레이들(ladle)(10)에서 롱노즐(long nozzle)을 통해 턴디쉬(tundish)(20)로 주입된다. 턴디쉬(20)에 일시적으로 저장된 용강은 턴디쉬(20)와 주형(mold)(40) 사이에 위치되는 용강 전달장치(molten steel delivery system)(30)를 거쳐 주형(40)에 주입된다. 또한 용강은 주형(40)에서 1차 냉각, 주형(40) 하부에서 2차 냉각을 거쳐 응고됨에 따라 빌렛(billet), 블룸(bloom), 슬래브(slab) 등과 같은 주편(1)으로 생산된다.
주형(40)을 통해 배출되는 용강은 주형(40)에서 1차 냉각을 거쳐 표면이 다소 응고된 상태로 연속주조 장치의 세그먼트(segment)(50)에 구비되는 상단 롤러 결합체(51) 및 하단 롤러 결합체(52) 사이로 인입된다. 이때 용강의 빠른 응고를 위해 냉각수가 분사되어 도 1에 도시된 바와 같이 제조하고자 하는 주편(1)의 형상으로 연속적으로 변화되어 간다.
세그먼트(50)에 구비되는 가이드 롤러(53)들은 일반적으로 5 내지 10개의 롤로 구성되는 상단 롤러 결합체(51)와 하단 롤러 결합체(52)를 구성하며, 그 사이에서 용강이 주조 및 압연되어 슬라브로 제조된다.
이러한 가이드 롤러(53)는 1개의 롤로 형성된 일체식 가이드 롤러와 여러 개로 나누어진 분할식 가이드 롤러로 나눌 수 있다. 또한, 분할식 가이드 롤러는 분할 부위가 단절되어 있는 것과 하나의 샤프트(shaft) 상에 여러 개의 쉘(shell)이 조립되어 있는 것으로 나누어진다.
분할식 가이드 롤러가 일체식 가이드 롤러에 비하여 롤 굽힘강성이 양호하기에 연속주조장치에서 주로 사용되고 있다. 이러한 분할식 가이드 롤러는 쉘이 샤프트에 고정되어 샤프트와 함께 회전하는 고정 방식이 있다. 고정 방식은 롤러의 구조가 간단하고 강성이 우수하지만, 분할부에 베어링을 설치하고 베어링을 하우징으로 감싸야 하기에 분할부의 폭(롤 포켓)이 커진다. 이로 인해, 주편의 응고되지 않는 부분에서 주편의 벌징(bulging)이 발생하고, 응고된 주편이 경압하(soft reduction) 구간에서 폭방향으로 균일하게 압하되지 않아, 주편의 폭방향 내부 품질 불량이 발생된다.
도 2는 상기의 문제점을 해소하기 위하여 안출된, 회전 방식의 분할식 가이드 롤러(53)를 도시한다. 회전 방식의 분할식 가이드 롤러(53)는 쉘(53b)이 고정된 샤프트(53a) 상에서 설치되어 회전한다. 이때, 분할부(53c)에서 지지 블록(53d)에 의해 샤프트(53a)가 단순히 지지되고 베어링(53e)은 쉘(53b)의 내측에 설치되기에, 분할부의 폭은 고정 방식의 분할식 가이드 롤러에 비해 1/2 정도로 감소하여, 주편의 내부 품질이 양호하게 된다. 하지만, 쉘의 내측에 베어링이 설치되기에 공간적인 제약으로 인해 샤프트의 직경이 작아지고, 설치되는 베어링의 크기에도 제약이 따른다. 특히, 주조 공정의 초기 및 말기와 같이 큰 하중이 작용하는 경우, 가이드 롤러의 양종단부에서 샤프트가 휘어지고 베어링이 파손되는 경우가 빈번하게 발생되는 문제점이 있다. 또한, 상기와 같은 문제점은 연속주조 공정의 생산성을 저하시키고 추가적인 가이드 롤러 제작 및 교체에 따른 시간과 비용을 증가시킨다.
본 발명은 큰 하중이 가해지는 경우 변형 및 파손을 방지할 수 있는 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 연속주조 공정을 원활하게 하는 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체를 제공하고자 한다.
본 발명은 연속주조장치에서 주편이 통과하는 세그먼트에서 설치되어 주편과 접촉하도록 상하 방향으로 상호 간에 이격된 가이드 롤러 조립체에 있어서, 상기 주편의 폭 방향을 따라 위치되어 고정된 샤프트부; 상기 샤프트부로부터 이격된 상태로 상기 샤프트부를 감싸고, 상호 간에 이격되어 상기 샤프트부를 중심으로 회전하는 둘 이상의 쉘부들; 상기 쉘부들 중에서 상기 샤프트부의 종단에 인접한 쉘부의 종단면으로부터 연장되어 상기 샤프트부를 감싸는 연장 쉘부들; 상기 연장 쉘부의 외주면을 감싸는 연장 베어링부; 상기 쉘부들 사이에 위치되어 상기 샤프트부를 지지하는 지지 블록부; 및 상기 샤프트부와 상기 쉘부 사이에 삽입되어 상기 지지 블록부에 인접하게 위치된 베어링부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 롤러 조립체를 개시한다.
또한, 상기 연장 쉘부의 외경은 상기 쉘부의 외경보다 작고, 상기 연장 쉘부의 내경은 상기 쉘부의 내경보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 가이드 롤러 조립체를 개시한다.
또한, 상기 가이드 롤러 조립체는, 상기 연장 베어링부의 외주면을 감싸면서 상기 연장 베어링부에 설치되는 베어링 하우징부; 및 상기 샤프트부의 종단부에 설치되어 상기 샤프트부를 고정 및 지지하고, 상기 베어링 하우징부에 결합되는 베어링 커버부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 롤러 조립체를 개시한다.
또한, 상기 샤프트부에는 상기 샤프트부의 길이 방향을 따라 샤프트 냉각수로가 형성되고, 상기 쉘부에는 상기 샤프트부를 중심으로 방사방향으로 상기 쉘부의 길이 방향을 따라 복수 개의 쉘 냉각수로들이 형성되며, 상기 샤프트 냉각수로 및 상기 쉘 냉각수로들에는 냉각수가 공급되는 것을 특징으로 하는 가이드 롤러 조립체를 개시한다.
또한, 상기 가이드 롤러 조립체는, 상기 샤프트부와 상기 쉘부 사이에 위치되어 상기 샤프트 냉각수로와 상기 쉘 냉각수로들을 연결하는 워터 링을 더 포함하되, 냉각수는 상기 워터링을 통해 상기 샤프트 냉각수로로부터 상기 쉘 냉각수로들로 공급되고, 상기 쉘 냉각수로들로부터 상기 샤프트 냉각수로로 배출되는 것을 특징으로 하는 가이드 롤러 조립체를 개시한다.
본 발명에 따른 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체는 다음과 같은 효과를 갖는다.
(1) 본 발명에 따른 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체는 샤프트부, 쉘부들, 연장 쉘부들, 연장 베어링부, 지지 블록부 및 베어링부를 포함하여, 연속주조장치의 세그먼트에 설치된다. 주편의 폭 방향을 따라 위치되어 고정된 샤프트부에 는 쉘부들이 샤프트부로부터 이격된 상태로 샤프트부를 감싸고, 상호 간에 이격되어 샤프트부를 따라 위치된다. 또한, 연장 쉘부들이 쉘부들 중에서 샤프트부의 종단에 인접한 쉘부의 종단면으로부터 연장되어 샤프트부를 감싸고, 연장 베어링부는 연장 쉘부의 외주면을 감싼다. 상기와 같은 구성으로 인해, 쉘부들이 샤프트부를 중심으로 독립적으로 회전가능한 구성이다. 이때, 연속주조 공정에서 주편에 의해 샤프트부의 양종단부에 하중이 작용될 때, 하중이 연장 쉘부에 전달되고, 연장 쉘부에 의해 감싸인 샤프트부에는 전달되지 않는다. 또한, 연장 쉘부는 샤프트부보다 큰 외경을 가짐으로서, 굽힘 강성이 크고 휨에 대하여 안전하다. 또한, 연장 베어링부는 쉘부의 내부 공간에 설치되는 베어링부보다 훨씬 큰 것이 설치될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체는 샤프트부가 휘는 현상이 방지되고, 상대적으로 큰 하중이 가해질 수 있는 샤프트부의 양종단부에 설치된 베어링의 파손이 방지되는 효과를 갖는다.
(2) 본 발명에 따른 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체는 큰 하중이 가해질 때 구성요소, 특히 베어링부 및 샤프트부의 변형 및 파손이 방지되기에, 연속주조 공정이 원활하게 이루어질 수 있고, 변형 및 파손으로 인한 교체, 수리 등에 따른 비용을 절감하는 효과를 갖는다.
도 1은 일반적인 연속 주조 설비 및 세그먼트를 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 세그먼트에서 가이드롤의 일 형태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체를 도시하는 단면도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체(100)를 도시하는 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속주조장치의 가이드 롤러 조립체(100)는 샤프트부(101), 쉘부(102)들, 연장 쉘부(103)들, 연장 베어링부(104), 지지 블록부(105) 및 베어링부(106)들을 포함하여, 연속주조 장치에서 주편(1; 도 1에 도시됨)이 통과하는 세그먼트(50; 도 1에 도시됨)에 설치되고, 주편(1)과 접촉하도록 상하 방향으로 상호 간에 이격된 상태이다. 즉, 가이드 롤러 조립체(100)는 주편(1)에 압력을 가하는 데에 사용된다.
샤프트부(101)는 주편(1)의 폭 방향을 따라 위치되어 고정된 상태이다. 이때, 샤프트부(101)는 원형 바아(bar) 형태로 이루어지고, 주편(1)의 폭 크기에 다른 길이를 갖는다. 가이드 롤러 조립체(100)는 샤프트부(101)에 의해 세그먼트(50)에 고정된 상태로 유지될 수 있다.
쉘부(102)들은 샤프트부(101)로부터 이격된 상태로 샤프트부(101)를 감싸고, 상호 간에 이격되어 샤프트부(101)의 길이방향을 따라 위치된다. 즉, 쉘부(102)는 샤프트부(102)가 관통하는 중공이 형성된 원통 형상이다. 본 실시예에서는 쉘부(102)들은 3개인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 둘 이상이면 어떠한 개수도 적용될 수 있다. 또한, 쉘부(102)들은 주편(1)이 세그먼트(50)를 통과할 때 주편(1)과 접촉되어 샤프트부(101)를 중심으로 회전한다.
연장 쉘부(103)들은 셀부(102)들 중에서 샤프트부(101)의 종단에 인접한 셀부(102)의 종단면으로부터 연장되어 샤프트부(101)를 감싼다. 연장 셀부(103)들은 셀부(102)들의 개수에 상관없이 항상 2개이다. 또한, 연장 쉘부(103)의 외경은 쉘부(102)의 외경보다 작고, 연장 쉘부(103)의 내경은 쉘부(102)의 내경보다 작거나 같다. 이때, 연장 쉘부(103)도 셀부(102)들과 마찬가지로 샤프트부(101)에 접촉되지 않는 것이 바람직하다.
연장 베어링부(104)는 연장 쉘부(103)의 외주면을 감싼다. 이때, 연장 베어링부(104)는 외경의 크기를 제한받지 않는다.
지지 블록부(105)는 쉘부(102)들 사이에 위치되어 샤프트부(101)를 지지한다.
베어링부(106)는 샤프트부(101)와 셀부(102) 사이에 삽입되어 지지 블록부(105)에 인접하게 위치된다. 베어링부(106)는 샤프트부(101)로부터 이격된 셀부(102)와 조합하여, 셀부(102)들이 샤프트부(101)를 따라 위치된 상태에서 샤프트부(101)를 중심으로 회전하는 것을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가이드 롤러 조립체(100)에서 연장 쉘부(103) 및 연장 베어링부(104)에 의해 베어링 하우징부(107) 및 베어링 커버부(108)를 더 포함한다.
베어링 하우징부(107)는 연장 베어링부(104)의 외주면을 감싸면서 연장 베어링부(104)에 설치된다. 또한, 베어링 커버부(108)는 샤프트부(101)의 종단부에 설치되어 샤프트부(101)를 지지 고정시키고, 베어링 하우징부(107)에 결합된다. 이로 인해, 연장 베어링부(104)는 베어링 하우징부(107) 및 베어링 커버부(108)의 조합에 조립된다.
상기와 같은 가이드 롤러 조립체(100)에서 쉘부(102)들은 샤프트부(101)를 중심으로 독립적으로 회전가능한 구성이다. 이때, 연속주조 공정에서 주편(1)에 의해 샤프트부(101)의 양종단부에 하중이 작용될 때, 하중이 연장 쉘부(103)에 전달되고, 연장 쉘부(103)에 의해 감싸인 샤프트부(101)에는 전달되지 않는다. 이로 인해, 샤프트부(101)가 휘는 현상이 방지된다. 또한, 연장 쉘부(103)는 샤프트부(101)보다 큰 외경을 가짐으로서, 굽힘 강성이 크고 휨에 대하여 안전하다. 또한, 연장 베어링부(104)는 쉘부(102)의 내부 공간, 특히 셀부(102)와 샤프트부(101) 사이의 공간에 설치되어 크기가 제한되는 베어링부(106)보다 훨씬 큰 것이 설치될 수 있다. 이로 인해, 상대적으로 큰 하중이 가해질 수 있는 샤프트부(101)의 양종단부에 설치되는 베어링의 파손을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 가이드 롤러 조립체(100)는 큰 하중이 가해질 때 구성요소, 특히 베어링부 및 샤프트부의 변형 및 파손이 방지되기에, 연속주조 공정이 원활하게 이루어질 수 있고, 변형 및 파손으로 인한 교체, 수리 등에 따른 비용을 절감할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 가이드 롤러 조립체(100)에는 샤프트 냉각수로(111) 및 쉘 냉각수로(121)들이 형성된다.
샤프트 냉각수로(111)는 샤프트부(101)에서 샤프트부(111)의 길이방향을 따라 형성된다. 쉘 냉각수로(121)들은 쉘부(102)에서 샤프트부(101)를 중심으로 방사방향으로 셀부(102)의 길이방향을 따라 형성된다. 샤프트 냉각수로(111) 및 쉘 냉각수도(121)들에는 냉각수가 공급된다.
또한, 워터링(110)은 샤프트부(101)와 쉘부(102) 사이에 위치되어 샤프트 냉각수로(111)와 쉘 냉각수로(121)를 연결한다. 냉각수는 샤프트 냉각수로(111)에 지속적으로 공급되면서, 워터링(110)을 통해 샤프트 냉각수로(111)로부터 쉘 냉각수로(121)로 공급되기도 하고 쉘 냉각수로(121)로부터 샤프트 냉각수로(111)로 배출되기도 한다. 이로 인해, 가이드 롤러 조립체(100), 특히 샤프트부(101) 및 쉘부(102)는 냉각되어 주편(1)으로 인한 열 변형이 방지될 수 있다.
이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. 또한, 특허청구범위의 기재 중 괄호 내의 기재는 기재의 불명료함을 방지하기 위한 것이며, 특허청구범위의 권리범위는 괄호 내의 기재를 모두 포함하여 해석되어야 한다.
101: 샤프트부
111: 샤프트 냉각수로
102: 쉘부
121: 쉘 냉각수로
103: 연장 쉘부
104: 연장 베어링부
105: 지지 블록부
106: 베어링부
107: 베어링 하우징부
108: 베어링 커버부
110: 워터링

Claims (5)

  1. 연속주조장치에서 주편이 통과하는 세그먼트에서 설치되어 주편과 접촉하도록 상하 방향으로 상호 간에 이격된 가이드 롤러 조립체에 있어서,
    상기 주편의 폭 방향을 따라 위치되어 고정된 샤프트부;
    상기 샤프트부로부터 이격된 상태로 상기 샤프트부를 감싸고, 상호 간에 이격되어 상기 샤프트부를 중심으로 회전하는 둘 이상의 쉘부들;
    상기 쉘부들 중에서 상기 샤프트부의 종단에 인접한 쉘부의 종단면으로부터 연장되어 상기 샤프트부를 감싸는 연장 쉘부들;
    상기 연장 쉘부의 외주면을 감싸는 연장 베어링부;
    상기 쉘부들 사이에 위치되어 상기 샤프트부를 지지하는 지지 블록부;
    상기 샤프트부와 상기 쉘부 사이에 삽입되어 상기 지지 블록부에 인접하게 위치된 베어링부들;
    상기 연장 베어링부의 외주면을 감싸면서 상기 연장 베어링부에 설치되는 베어링 하우징부; 및
    상기 샤프트부의 종단부에 설치되어 상기 샤프트부를 고정 및 지지하고, 상기 베어링 하우징부에 결합되는 베어링 커버부를 포함하되,
    상기 연장 쉘부의 외경은 상기 쉘부의 외경보다 작고, 상기 연장 쉘부의 내경은 상기 쉘부의 내경보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 가이드 롤러 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트부에는 상기 샤프트부의 길이 방향을 따라 샤프트 냉각수로가 형성되고, 상기 쉘부에는 상기 샤프트부를 중심으로 방사방향으로 상기 쉘부의 길이 방향을 따라 복수 개의 쉘 냉각수로들이 형성되며,
    상기 샤프트 냉각수로 및 상기 쉘 냉각수로들에는 냉각수가 공급되는 것을 특징으로 하는 가이드 롤러 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 가이드 롤러 조립체는,
    상기 샤프트부와 상기 쉘부 사이에 위치되어 상기 샤프트 냉각수로와 상기 쉘 냉각수로들을 연결하는 워터 링을 더 포함하되,
    냉각수는 상기 워터링을 통해 상기 샤프트 냉각수로로부터 상기 쉘 냉각수로들로 공급되고, 상기 쉘 냉각수로들로부터 상기 샤프트 냉각수로로 배출되는 것을 특징으로 하는 가이드 롤러 조립체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110135646A (ko) * 2010-06-11 2011-12-19 주식회사 포스코 내부 냉각식 가이드 롤
KR20120095771A (ko) * 2011-02-21 2012-08-29 주식회사 포스코건설 고온소재 가이드 롤 장치
KR20130020030A (ko) * 2011-08-18 2013-02-27 주식회사 포스코 가이드 롤러

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