KR100583993B1

KR100583993B1 - 세라믹허스롤 조립체

Info

Publication number: KR100583993B1
Application number: KR1020040008726A
Authority: KR
Inventors: 주지영; 박용봉
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2006-05-26
Also published as: KR20050080640A

Abstract

본 발명은 소둔로에서 사용되는 크리프 현상이 없는 세라믹허스롤 조립체에 관한 것으로, 중공된 양단에 그 직경방향으로 고정핀삽입공이 형성된 세라믹튜브와; 확경된 일단에는 상기 고정핀삽입공과 일치되는 나사공이 형성되고 상기 세라믹튜브의 일단 내경에 끼워지는 끼움부가 형성되며 상기 세라믹튜브의 일단 외경이 끼워지는 공간부 및 끼워진 세라믹튜브의 외경을 파지하는 파지부가 형성되고, 확경되지 않은 타단은 소둔로벽체를 관통한 뒤 구동용 스프라켓을 갖춘 구조의 제1롤샤프트와; 확경된 일단에는 상기 고정핀삽입공과 일치되는 나사공이 형성되고 상기 세라믹튜브의 일단 내경에 끼워지는 끼움부가 형성되며 상기 세라믹튜브의 일단 외경이 끼워지는 공간부 및 끼워진 세라믹튜브의 외경을 파지하는 파지부가 형성되고, 확경되지 않은 타단은 소둔로벽체에 회전가능하게 고정되는 제2롤샤프트와 상기 고정핀삽입공을 관통하여 상기 나사공에 나사체결되는 고정핀을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면 롤샤프트가 세라믹튜브를 관통하지 않는 2분할 되고 세라믹튜브 끝단부에서만 상호 결합되는 구조로 되어 열변형이 극소화됨으로써 크리프 현상이 제거되고, 이로인한 세라믹튜브의 파손이 방지되고 정상적인 라인스피드로 연속작업이 가능하여 생산성이 극대화된다. 또한, 구조가 간단하여 조립 설치가 용이하고, 열팽창에 순응한 고정구조를 취하고 있어 그 수명이 연장되며, 그에 따라 허스롤의 사용주기가 증대되어 유지보수 비용이 절감되는 등 획기적인 효과를 제공한다.

크리프, CREEP, 허스롤, 허스롤조립체, 세라믹튜브, 롤샤프트, 열팽창, 소둔로

Description

세라믹허스롤 조립체{CERAMIC HEARTH ROLL ASSEMBLY}

도 1은 일반적인 소둔로의 열처리과정을 보인 모식적인 조업상황도,

도 2는 전기강판공장의 소둔로 일부를 보인 예시적인 사시도,

도 3은 종래 기술에 따른 세라믹허스롤을 보인 조립 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 세라믹허스롤의 조립과정을 보인 일부 분해 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 세라믹허스롤의 조립된 상태를 보인 조립 단면도,

도 6는 본 발명에 따른 세라믹허스롤을 그 일측에서 본 일부 측단면도,

도 7은 세라믹허스롤의 롤샤프트 설치구조를 보인 예시도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....세라믹튜브 110....회전핀삽입공

120....고정핀삽입공 200,200'....롤샤프트

210....끼움부 220....공간부

230....파지부 240....나사공

250....연통공 300....회전핀

310....나사산 320....소경부

330....대경부 400....고정핀

본 발명은 소둔로에서 사용되는 세라믹허스롤 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터나 변압기 등의 철심 소재로 사용되는 전기강판을 제조하는 공장에서 방향성 혹은 무방향성 전기강판 제품을 생산하기 위해 강판을 열처리하는 소둔로 내에서 강판을 통판시켜주는 세라믹허스롤의 롤축 구조를 개선하여 크리프(CREEP)현상이 발생하지 않는 세라믹허스롤 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 냉연공장 또는 전기강판공장의 압연기에서 냉간압연된 강판은 소둔로를 거쳐 열처리되게 된다.

이때, 도 1 및 도 2의 도시와 같이 소둔로(2) 전단에 열처리될 강판이 장착되는 페이오프릴(PAY OFF REEL)(3)이 설치되고 후단에는 텐션릴(TENSION REEL)(4)이 설치되며 소둔로(2) 내부에는 대략 수백여개의 허스롤(HEARTH ROLL)(5)이 설치된다.

그리하여, 코일 상태로 감겨진 강판(1)은 페이오프릴(3)로부터 풀려지면서 최고부의 온도가 800~1200℃로 유지되는 소둔로(2) 내부를 통과하여 열처리된 후 텐션릴(4)에 다시 감기게 된다.

이 과정에서 주어진 범위의 속도로 회전하는 허스롤(5)은 소둔로(2) 내부의 일정높이에서 일정한 간격으로 설치되어 통판되는 강판(1)이 하부로 처지는 것을 방지할 뿐 아니라 강판(1)의 이송을 보조하는 역할을 하며 이를 위해 상기 허스롤(5)은 소둔로(2)의 고온특성에 맞도록 설계되어야 한다.

그런데, 종래 허스롤(5)은 도 3의 도시와 같이, 롤 본체를 이루는 세라믹튜브(5a)와, 이의 길이방향으로 관통하여 끼워지는 롤샤프트(5b)와, 상기 세라믹튜브(5a)를 롤샤프트(5b)에 고정하기 위한 롤플랜지(5c)로 구성되어 핀볼트(5d)에 의해 세라믹튜브(5a)와 롤플랜지(5c)가 결합되고, 고정핀(5e)에 의해 롤플랜지(5c)가 롤샤프트(5b)에 고정되는 구조로 되어 있기 때문에 이러한 구조의 종래 허스롤(5)이 고온의 소둔로(2)에서 장시간 사용되게 되면 세라믹튜브(5a)와 롤샤프트(5b)간의 서로 다른 열팽창계수(약 30배 차이남)로 인하여 롤샤프트(5b)에 급격한 크리프가 일어나 롤샤프트(5b)의 길이 중앙부가 하방향으로 쳐지면서 흔들림이 발생함은 물론 세라믹튜브(5c)가 파손되어 조업이 불가능하게 되는 문제를 유발시켰다.

또한, 핀볼트(5d) 부분의 세라믹튜브(5b)도 핀볼트(5d)와의 열팽창 차이로 인해 파손이 빈발하였다.

여기에서, 크리프(CREEP)란 롤샤프트(5b)가 900℃이상의 고온에서 장기간 사용시 순간적으로 급속히 변형(9mm정도 하부로 처짐)이 발생하는 현상을 지칭한다.

파손된 허스롤(5)을 교체하기 위해서는 소둔로(2)를 소화시킨 후 다시 재승온하는데까지 대략 10여시간이 소요되므로 엄청난 생산성의 하락을 초래하게 된다.

또한, 불가피하게 발생하는 샤프트의 열변형에 의한 흔들림으로 소둔설비는 설비설계 최고속도의 3/4 이상으로 라인스피드를 상승시키기 곤란하여 생산성의 증대를 도모할 수는 없었다.

뿐만 아니라, 원활한 조업을 위해서는 주기적(약 2주~1개월 미만)으로 허스 롤(5)을 교체해 주어야 하는데 그 설치개수가 방대하여 교체도 용이치 않아 전기강판공장에서 고질적인 문제로 남아 있었다.

최근에는 롤샤프트(5b)가 세라믹튜브(5a)를 관통하지 않는 형태로 하여 상술한 문제를 해소시키려는 노력이 있었으며, 이는 한국공개특허 제2003-54539호에 개시된 바 있다.

개시된 세라믹허스롤 조립체의 경우에는 롤샤프트 자체가 세라믹튜브를 관통하지 않고 그 양측에서 세라믹튜브를 지지고정하는 구조이므로 크리프 현상에 대해서는 상당한 효과가 있을 것으로 보여지지만 샤프트를 냉각하기 위해 별도로 냉각가스(질소가스)를 주입하는 구조가 형성되어야 하는 등 전체적으로 구조가 복잡하여 조립,설치상의 난점이 있다. 또한 세락믹허스롤의 중심부는 롤샤프트가 없는 대신 세라믹으로 충진되어 고가의 세라믹재료는 더 소요되게 된다. 또 주입되는 질소가스는 소둔로에 유입될 우려가 있어 엄밀하게 관리되는 소둔로의 분위기 제어에 곤란을 초래할 수 있는 등의 문제로 실용화에는 이르지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 한계성을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 크리프 현상이 없는 세라믹허스롤 조립체의 제공을 그 목적으로 한다 본 발명의 또다른 목적은 고온에서도 열팽창되는 연신율에 부합되게 설계 가공된 조립구조를 갖추어 자연스러운 고정구조가 이루어지도록 함으로써 조립이 용이한 세라믹허스롤 조립체의 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급된 목적들로 제한되지 않으며 언급되지 않 은 또다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 세라믹허스롤 조립체의 일 실시예는 중공된 양단에 그 직경방향으로 고정핀삽입공이 형성된 세라믹튜브와, 확경된 일단에는 상기 고정핀삽입공과 일치되는 나사공이 형성되고 상기 세라믹튜브의 일단 내경에 끼워지는 끼움부가 형성되며 상기 세라믹튜브의 일단 외경이 끼워지는 공간부 및 끼워진 세라믹튜브의 외경을 파지하는 파지부가 형성되고, 확경되지 않은 타단은 소둔로 벽체를 관통한 뒤 구동용 스프라켓을 갖춘 구조의 제1롤샤프트와, 확경된 일단에는 상기 고정핀삽입공과 일치되는 나사공이 형성되고 상기 세라믹튜브의 일단 내경에 끼워지는 끼움부가 형성되며 상기 세라믹튜브의 일단 외경이 끼워지는 공간부 및 끼워진 세라믹튜브의 외경을 파지하는 파지부가 형성되고, 확경되지 않은 타단은 소둔로 벽체에 회전가능하게 고정되는 제2롤샤프트와, 상기 고정핀삽입공을 관통하여 상기 나사공에 나사체결되는 고정핀을 포함하여 구성한다.

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본 발명의 다른 실시예는 상기 제1롤샤프트 및 제2롤샤프트의 끼움부 선단을 면취가공한 것을 포함한다..

본 발명의 또다른 실시예는 조립의 원활성을 보다 더 확보하기 위해 상기 제1롤샤프트 및 제2롤샤프트의 끼움부 선단을 파지부의 선단보다 더 돌출되게 형성한 구조를 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예는 제1롤샤프트 및 제2롤샤프트의 공간부중 파지부 쪽은 상온에서 상기 세라믹튜브의 외경과 삽입 공차없이 끼움고정되게 가공형성하거나 공간부중 끼움부 쪽은 상기 끼움부가 소둔로의 고온특성에서 최대 열팽창시 상기 세라믹튜브의 내경부와 유격없이 팽창고정되는 직경의 범위로 가공형성한 구조를 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예는 상기 세라믹튜브의 양단부에 원주방향을 따라 다수의 회전핀 삽입공을 형성하고, 상기 제1롤샤프트 및 제2롤샤프트에는 공간부의 벽면을 관통하여 상기 회전핀삽입공과 대응되는 위치에 그보다 더 작은 직경의 연통공을 형성하며, 일단은 상기 회전핀삽입공에 끼워지고 타단은 상기 연통공을 관통한 뒤 너트체결되는 회전핀을 더 구비하여 그 고정성을 더욱 견고히 한 구조를 포함한다.

또한, 이때 상기 회전핀을 소경부와 대경부로 나누어 단차형성하되, 대경부는 소둔로의 고온특성에 맞추어 최대 열팽창시 상기 회전핀삽입공내에서 유격없이 고정되는 직경의 범위로 가공하고, 소경부는 상온에서 상기 연통공과 유격없이 끼움고정되는 직경의 범위로 가공하여 구성한 구조를 포함한다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에 대 해 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 세라믹허스롤의 조립과정을 보인 일부 분해 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 세라믹허스롤의 조립된 상태를 보인 조립 단면도이며, 도 6는 본 발명에 따른 세라믹허스롤을 그 일측에서 본 일부 측단면도이다.

본 발명의 제1롤샤프트(200) 및 제2롤샤프트(도 7의 200')의 각 일단부는 소둔로 벽체(12)를 관통한 뒤 구동용 스프라켓(280)을 갖춘 구조로 되어 있거나 소둔로 벽체(12)에 회전가능하게 고정되는 구조로 된 점에서 차이가 있고, 제1롤샤프트(200) 및 제2롤샤프트(200')의 각 타단부는 세라믹튜브(100)의 양단에 각각 동일한 구조로 끼워지게 된다.
즉, 상기 제1롤샤프트(200) 및 제2롤샤프트(200')는 각 양단중 어느 일단은 동일한 구조로 형성되고, 나머지 각 타단은 서로 다른 구조로 형성되게 되는 것인데 동일한 구조로 형성되는 각 일단은 도 4에서와 같이 상기 세라믹튜브(100)의 중공된 양단에 각각 끼워지며, 나머지 각 타단은 서로 다른 구조를 갖고 소둔로 벽체를 관통하여 회전가능하게 설치되는데 그 중 제2롤샤프트(200')의 경우는 도 7에 예시되어 있고, 제1롤샤프트(200)의 경우는 도 4에 예시되어 있다.

본 발명이 갖는 특징중 하나는 바로 제1롤샤프트(200) 및 제2롤샤프트(200')가 세라믹튜브(100)와의 결합하는 구조에 있으므로 이하의 설명에서는 소둔로 벽체를 관통한 뒤 구동용 스프라켓(280)을 갖춘 구조의 도 4에 도시된 제1롤샤프트(200)를 기준으로 설명한다.

도 4,5에 도시된 바와 같이, 본 발명 세라믹허스롤 조립체는 세라믹튜브(100)와, 상기 세라믹튜브(100)의 양단이 각각 끼워지도록 분리된 형태의 제1롤샤프트(200)와, 이들을 상호고정시키는 회전핀(300) 및 고정핀(400)을 구비한 구성으로 이루어진다.

세라믹튜브(100)는 소둔로 내부를 통판하는 강판과 직접 접촉되어 이를 이송하는 롤 본체로서, 양단은 중공으로 된 둥근 기둥형상으로 되고 그 양단에는 일정깊이의 회전핀삽입공(110)이 다수 형성된다.

회전핀삽입공(110)은 도 6에서와 같이, 세라믹튜브(100)의 양단 원주를 따라 일정간격을 두고 다수개 형성됨이 바람직하다.

이때, 상기 회전핀삽입공(110)은 상기 세라믹튜브(100)의 길이방향으로 형성된다.

또한, 상기 회전핀삽입공(110)은 리이머(REAMER) 가공된 것으로 기존과 달리 내주면에 나사산이 형성되어 있지 않고 회전핀(300)이 사용되는 온도 영역에서의 연신율을 감안하여 그 연신되었을 때의 직경크기에 맞추어 상온에서 연신되기 전의 회전핀(300) 직경보다 더 크게 형성된다.

그리고, 상기 세라믹튜브(100)의 양단에는 상기 회전핀삽입공(110)과 간섭되지 않게 그와 직교되는 방향, 즉 상기 세라믹튜브(100)의 양단 원주의 직경방향으로 대칭되는 일직선상에 고정핀삽입공(120)이 형성된다(도 4,6참고).

고정핀삽입공(120)은 도시상 2개만 나타내었으나 2개이상 형성할 수 있으며 바람직하게는 90°간격을 두고 4개 형성됨이 더욱 좋다.

제1롤샤프트(200)는 세라믹튜브(100)를 회전가능하게 지지고정하는 축으로서, 관상체인 세라믹튜브(100)를 그 길이방향으로 관통하지 않고 그 일단만을 지지고정할 수 있는 구조로 형성된다.

즉, 상기 세라믹튜브(100)의 일단부가 제1롤샤프트(200)에 끼워지는 형태의 고정구조를 이루게 된다.

이를 위해, 상기 제1롤샤프트(200)의 일단은 확경되며, 그 확경된 단부에는 축 중심을 이루면서 상기 세라믹튜브(100)의 중공된 일단부에 끼움되는 끼움부(210)가 형성되고, 상기 끼움부(210)로부터 그의 직경방향으로 공간부(220)를 두고 일정거리 이격된 파지부(230)가 형성된다.

이때, 중공된 공간부(220)는 상술한 회전핀삽입공(110)의 깊이와 대응되는 크기로 형성됨이 바람직하고, 원활한 삽입성을 위하여 끼움부(210)의 선단은 면취가공됨과 동시에 파지부(230)의 선단보다 약간 더 돌출되게 형성함이 더욱 바람직하다.

아울러, 상기 공간부(220)의 구경은 이 부분에 삽입되는 세라믹튜브(100)의 외경과 상온에서 유격없이 삽입고정될 수 있도록 상호 일치시키는 것이 바람직한데, 예컨대 작은망치와 같은 타격공구를 이용하여 가볍게 충격을 주는 정도로 조립가능하게 형성됨이 특히 바람직하다.

또한, 상기 끼움부(210)의 외경은 이 부분이 삽입되는 세라믹튜브(100)의 내경보다 작게하되 그 크기는 소둔로와 같은 고온의 환경속(고온의 전도 및 복사열)에서 세라믹튜브(100)보다 상대적으로 더 많이 연신되는 제1롤샤프트(통상 '내열강(SCH24)'로 제조됨)(200)가 최대 열팽창되었을 때 상호 유격없이 조립될 수 있는 직경의 범위내로 형성됨이 타당하다.

그리고, 상기 끼움부(210)의 어느 일부에는 상기 고정핀삽입공(120)과 일치되어 연통가능하게 형성된 나사공(240)이 형성된다.

뿐만 아니라, 상기 제1롤샤프트(200)의 확경된 부위에는 상기 공간부(230)와 연통되면서 그 폭(끼움부(210)의 외경으로부터 파지부(230)의 내경에 이르는 길이)보다는 작은 직경을 갖는 연통공(250)이 형성된다.

상기 연통공(250)은 롤샤프트(200)의 확경된 일단 주연방향을 따라 일정간격을 두고 다수 형성되는데 상술한 회전핀삽입공(110)의 형성위치 및 개수와 대응되게 형성됨이 더욱 바람직하다.

한편, 제1롤샤프트(200)의 확경되지 않은 단부, 즉 세라믹튜브(100)가 삽입되는 단부 대향단에는 제1롤샤프트(200)를 원활하게 회전시키도록 안내하는 베어링(260)이 고정되고, 이의 이탈을 방지하는 스냅링(270)이 끼워지며, 이어 제1롤샤프트(200)의 회전구동용 동력을 전달받는 스프라켓(280)이 키(KEY) 고정되는 형태로 마련된다.

그리하여, 상기 스프라켓(280)은 도 2에서와 같은 형태로 배치되는 구동모터(M) 및 그의 구동력을 전달하는 체인 혹은 벨트와 같은 동력전달부재(CB)를 통해 구동력을 전달받게 된다.

아울러, 상기 스프라켓(280)이 마련되지 않은 즉, 소둔로 벽체에 회전가능하게 고정되는 구조로 된 제2롤샤프트(200')의 타측 단부는 도 7에서와 같은 형태로 배치되어 제2롤샤프트(200')의 회전구동을 원활하게 지지하게 되는 바, 이를테면 소둔로벽체(12)를 관통하여 제2롤샤프트(200')의 일단이 소둔로 외부로 노출되게 되고, 노출된 부위에는 FCD 주강품으로 된 방열판(16), 베어링(260), 커버(18)가 순차 조립되는 형태로 배설된다.

여기서, 미설명 부호 '14'는 그리이스투입관(GREASE INJECTION TUBE)이다.

회전핀(300, 통상 '내열강(SCH24)'으로 제조됨)은 상기 세라믹튜브(100)와 제1롤샤프트(200)를 그 축방향, 즉 길이방향으로 연결 고정시키는 부재로서, 그 일 단은 나사산(310)이 형성된 소경부(320)를 이루고 그 타단은 상기 소경부(320)와 단차를 가진 대경부(330)로 이루어진다.

상기 소경부(320)는 제1롤샤프트(200)의 공간부(220)로부터 연통공(250)을 관통하여 그 나사산(310)이 롤샤프트(200)의 확경된 부분 외측으로 노출되게 끼워지며, 그 노출된 나사산(310)에는 너트(340)가 체결되어 이를 견고히 고정시킨다.

상기 대경부(330)는 제1롤샤프트(200)의 공간부(220)에 배치되고 세라믹튜브(100)의 회전핀삽입공(110)에 끼움되어 상기 세라믹튜브(100)와 제1롤샤프트(200)를 상호 연결고정시키게 된다.

이를 위해, 상기 소경부(320)는 상기 제1롤샤프트(200)의 연통공(250)과 상온에서 유격없이 끼움고정되도록 그 직경이 일치되어야 하는데 이는 상기 소경부(320)의 경우에는 제1롤샤프트(200)와 함께 연신되기 때문에 상온에서 처음부터 유격없는 고정성이 요구된다.

반면에, 대경부(330)는 상기 연통공(250)보다는 큰 직경을 갖고 이를 통과하지 못하고 걸림될 수 있는 크기로 형성되되 연신율이 다른 세라믹튜브(100)내에 끼움되기 때문에 세라믹튜브(100)의 회전핀삽입공(110)보다 약간 작은 직경, 바람직하기로는 허스롤이 사용되는 온도영역에서 상기 대경부(330)가 최대 열팽창하였을 때 상기 회전핀삽입공(110)에 유격없이 일체로 맞물리면서 조립될 수 있는 고정구조를 갖도록 그 열팽창특성(열팽창계수)에 맞추어 설계되어야 한다.

고정핀(400)은 상기 세라믹튜브(100)와 제1롤샤프트(200)를 그 축방향과 직교되는 방향으로 상호 고정시키는 부재로서, 그 선단에는 나사산(410)이 형성된다.

상기 나사산(410)은 그 본체보다 약간 작은 직경을 갖고 형성되며, 상기 세라믹튜브(100)의 고정핀삽입공(120)을 관통하여 제1롤샤프트(200)의 나사공(240)에 나사체결된다.

이로써, 상기 세라믹튜브(100)는 제1롤샤프트(200)에 견고히 고정될 수 있게 된다.

아울러, 상기 고정핀(400)도 도시상 2개로 국한하여 설명하였으나 그 견고성을 위해 2개 이상 구비할 수 있으며 바람직하게는 90°간격을 두고 4개 형성한다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.

먼저, 본 발명 허스롤조립체의 조립과정을 살펴보면, 세라믹튜브(100)의 양단에 형성된 회전핀삽입공(110) 내부로 회전핀(300)의 각 대경부(330)를 삽입시켜 유동가능한 상태로 구비시킨다.

이어, 제1롤샤프트(200)의 확경된 단부, 즉 공간부(220) 내부로 상기 세라믹튜브(100)의 양단이 끼움되도록 배치한 후 이들을 상호 밀어넣어 상기 세라믹튜브(100)의 양단이 롤샤프트(200)에 의해 지지고정될 수 있도록 설치하게 된다.

이때, 상기 세라믹튜브(100) 혹은 제1롤샤프트(200)를 적절히 회전시켜 세라믹튜브(100)에 형성된 고정핀삽입공(120)과 롤샤프트(200)에 형성된 나사공(240)이 서로 일치되도록 배치하며, 동시에 각 회전핀(300)의 소경부(320)에 형성된 나사산(310)이 제1롤샤프트(200)의 공간부(220), 연통공(250)을 경유하여 그 외부로 노출되도록 조절하게 된다.

이 상태에서, 고정핀(400)을 고정핀삽입공(120)에 삽입시킨 후 그 단부에 형성된 나사산(410)이 나사공(240)에 나사결합되도록 조립하며, 이후 각 회전핀(300)의 나사산(310)에 너트(340)를 체결함으로써 허스롤조립체의 조립이 완료된다.

이와 같은 과정을 거쳐 허스롤조립체의 조립이 완료되면 냉연공장 또는 전기강판공장의 압연기를 거쳐 냉간압연된 강판(STRIP SHEET)을 소둔로 전단에 설치된 페이오프릴에 장착한 후 강판을 서서히 풀면서 허스롤을 구동시키게 되면 강판은 소둔로 내부를 통판하여 소둔로 후단으로 배출되게 되고, 허스롤의 안내에 따라 소둔로 내부를 통과한 강판은 소둔로 후단에 설치된 텐션릴에 권취되게 된다.

이렇게 하여 열처리를 위한 강판 준비단계가 끝나게 되면 이후 정상조업을 위하여 소둔로 내부의 온도를 서서히 상승시켜 1000℃ 이상에 이르도록 가열하게 된다.

승온과정에서, 제1롤샤프트(200)의 끼움부(210)는 복사 및 전도열을 받아 열팽창하게 되고, 그 결과 상기 끼움부(210)는 세라믹튜브(100)의 양단 중공부에 자연스럽게 일체화로 고정되게 되고, 반면에 롤샤프트(200)의 공간부(220)에 일치되게 끼워진 세라믹튜브(100)의 양단 외경은 상온에서 처음부터 그 구경을 일치시켜 설계하였으므로 공간부(220)가 팽창되더라도 그 유격이 극소화되게 된다.

이와 같은 현상이 가능한 이유는 고온부(800~1200℃)부근에서 세라믹이 열팽창하는 정도보다 내열강으로 된 롤샤프트의 단부가 열팽창하는 정도가 대략 30배에 가깝도록 크기 때문이다.

그러나, 세라믹의 인장강도는 상온에서나 상기 고온부에서나 별반 차이가 없 으므로(대략 0.41kg/㎟) 크게 문제가 되지 않는다.

동시에, 회전핀(300) 역시 열팽창에 의해 세라믹튜브(100)의 회전핀삽입공(110) 내부에 유격없이 일체로 조립되는 효과를 달성하게 된다.

이렇게 하여 세라믹튜브(100)와 롤샤프트(200,200')간의 일체화가 완료되면 페이오프릴이 풀리면서 강판이 소둔로 내부로 유입되게 되고 텐션릴을 풀린 강판을 일정한 장력으로 권취시키게 되어 규소강판의 원활한 열처리가 이루어지게 된다.

이때, 롤샤프트(200)는 분리된 상태로 배치되어 있어 소둔로 내부에서 고열을 받는 부분은 거의 세라믹튜브(100)의 표면 뿐이고, 롤샤프트(200,200')의 끼움부(210)와 회전핀(300)은 이미 고온의 환경에 맞게 설계된 후 조립된 상태이므로 더 이상의 열변형은 없게 된다.

따라서, 전기강판공장에서 열처리시 발생되던 고질적인 크리프 현상 등 복합적인 문제를 제거하여 원활한 열처리작업을 가능케 함을 물론 열변형이 없기 때문에 설계상의 최고속도에 근접하게 라인스피드를 상승시켜도 연속작업이 가능하여 생산성 향상에 일조하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 롤샤프트가 세라믹튜브를 관통하지 않는 2분할 되고 세라믹튜브 끝단부에서만 상호 결합되는 구조로 되어 열변형이 극소화됨으로써 크리프 현상이 제거되고, 이로인한 세라믹튜브의 파손이 방지되고 정상적인 라인스피드로 연속작업이 가능하여 생산성이 극대화된다. 또한, 구조가 간단하여 조립 설치가 용이하고, 열팽창에 순응한 고정구조를 취하고 있어 그 수명이 연장되며, 그에 따라 허스롤의 사용주기가 증대되어 유지보수 비용이 절감되는 등 획기적인 효과를 제공한다.

Claims

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중공된 양단에 그 직경방향으로 고정핀삽입공이 형성된 세라믹튜브와;

확경된 일단에는 상기 고정핀삽입공과 일치되는 나사공이 형성되고 상기 세라믹튜브의 일단 내경에 끼워지는 끼움부가 형성되며 상기 세라믹튜브의 일단 외경이 끼워지는 공간부 및 끼워진 세라믹튜브의 외경을 파지하는 파지부가 형성되고, 확경되지 않은 타단은 소둔로벽체를 관통한 뒤 구동용 스프라켓을 갖춘 제1롤샤프트와;

일단은 상기 제1롤샤프트의 확경된 단부와 동일구조로 형성되고, 타단은 소둔로벽체에 회전가능하게 고정되는 제2롤샤프트와;

상기 고정핀삽입공을 관통하여 상기 나사공에 나사체결되는 고정핀을 포함한 세라믹허스롤 조립체.
청구항 2에 있어서,

상기 제1롤샤프트 및 제2롤샤프트의 끼움부 선단은 면취가공된 세라믹허스롤 조립체.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

상기 제1롤샤프트 및 제2롤샤프트의 끼움부 선단은 파지부의 선단보다 더 돌출되게 형성된 세라믹허스롤 조립체.
청구항 2에 있어서,

상기 제1롤샤프트 및 제2롤샤프트의 공간부중 파지부 쪽은 상온에서 상기 세라믹튜브의 외경과 삽입공차없이 끼움고정되는 세라믹허스롤 조립체.
청구항 2에 있어서,

제1롤샤프트 및 제2롤샤프트의 끼움부는 소둔로의 고온특성에서 최대 열팽창시 상기 세라믹튜브의 중공부와 유격없이 팽창고정되는 직경의 범위로 가공형성된 세라믹허스롤 조립체.
청구항 2에 있어서,

상기 세라믹튜브의 양단에는 원주방향을 따라 다수의 회전핀삽입공이 그 길이방향으로 형성되고,

상기 제1롤샤프트 및 제2롤샤프트에는 공간부의 벽면을 관통하여 상기 회전핀삽입공과 대응되는 위치에 그보다 더 작은 직경의 연통공이 형성되며,

일단은 상기 회전핀삽입공에 끼워지고 타단은 상기 연통공을 관통한 뒤 너트체결되는 회전핀을 더 구비한 세라믹허스롤 조립체.
청구항 7에 있어서,

상기 회전핀은 상기 연통공을 관통하며 나사산을 가진 소경부와, 상기 연통공에 걸림되고 상기 회전핀삽입공에 끼움되는 대경부로 나뉘어 단차형성된 세라믹허스롤 조립체.
청구항 8에 있어서,

상기 회전핀의 대경부는 소둔로의 고온특성에 맞추어 최대 열팽창시 상기 회전핀삽입공내에서 유격없이 고정되는 직경의 범위로 가공되며, 소경부는 상온에서 상기 연통공과 유격없이 끼움고정되는 직경의 범위로 가공되어 형성된 세라믹허스롤 조립체.
청구항 2에 있어서,

상기 고정핀삽입공 및 나사공은 90°간격을 두고 4개 형성된 세라믹허스롤 조립체.