KR100698335B1 - 냉각 회로를 포함하는 금속 스트립용 연속 주조 롤 - Google Patents

Abstract

본 발명의 연속 주조 장치용 롤 본체(110)는, 중앙부에 원통형 셸(111)을 탑재할 수 있고, 1개 이상의 냉각 액체 공급 도관(30), 1개 이상의 냉각 액체 배출 도관(40), 1개 이상의 분배 수집부(70), 1개 이상의 배출 수집부(80), 상기 각 수집부를 대응하는 도관에 연결하는 1개 이상의 분배 파이프(50, 60), 그리고 상기 분배 및 배출 수집부를 연결하는 복수 개의 링형 통로(90)를 구비하는 냉각 회로(200)를 포함하며, 상기 수집부와 링형 통로는 상기 냉각 회로 내에서 순환하는 냉각 액체를 셸(111)의 내부 표면과 접촉 상태가 되도록 배치하여 상기 셸을 냉각하는 데 사용되는 것으로서, 상기 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)는 이들 분배 수집부(70)와 배출 수집부(80)가 원주 방향 및 종방향 모두에서 교대로 배치되어 있는 것에 특징이 있다. 본 발명은 셸 표면에서의 온도 불균일성 및 연속 주조법에 의하여 생산되는 스트립 두께의 변동을 감소시킬 수 있다.

Description

냉각 회로를 포함하는 금속 스트립용 연속 주조 롤 {CONTINUOUS CASTING ROLL FOR METAL STRIP COMPRISING A COOLING CIRCUIT}

본 발명은 특히 알루미늄 또는 알루미늄 합금제 금속 스트립(metal strip)의 연속 주조(鑄造)에 관한 것이다. 본 발명은 특히 금속 스트립의 연속 주조용 롤의 냉각 회로로서, 사용 중에 열에 의해 상기 롤에서 발생하는 타원화(또는 불균일한 마모)]를 감소시킬 수 있는 것에 관한 것이다.

도 1에 횡단면도로 나타낸 바와 같이, 금속 스트립용 연속 주조 장치는 일반적으로 금속 스트립의 두께에 해당하는 공간(또는 간극)(E)만큼 분리되어 서로 마주 보며 위치하고 서로 반대 방향으로 회전하는 최소한 2개의 동일한 롤(1A, 1B)을 포함하고 있다. 금속(2)은 주입기(6)에 의하여 상기 공간의 일측으로부터 액체 상태로 공급되지만, 금속 스트립(3)은 타측에서 공칭 두께(Eo)로 배출된다. 금속은 상기 2개의 롤 사이에 있는 고화선(固化線)(5)이라고 알려져 있는 지점에서 고화된다.

이러한 형식의 장치를 사용하면, 두께 범위가 수 센티미터로부터 수 밀리미터 이하인 스트립을 생산하는 것이 가능하다.

도 2는 종래 기술에 의한 롤의 일반적인 구조를 도시한 것이다. 도 2a는 압연 영역(20), 즉 셸을 포함하는 롤 부분의 횡단면도이다. 도 2b는 도 2a의 단면선 I-I'에 따른 종단면도에 해당한다.

롤(1)은 통상적으로, 용융 금속을 수용하고 금속 스트립을 압연하는 데 사용도록 되어 있는 셸(11)과 냉각 수단에 의하여 둘러싸여 있는 원통형 본체(10)를 포함하고 있다. 압연 작업 중에 상기 롤을 효율적으로 냉각시킬 필요가 있다.

냉각은 일반적으로 롤 본체(10) 내에 배치되는 1개 이상의 냉각 회로(12) 내에서 순환하는 냉각 액체, 보통은 물에 의해 수행된다. 이 냉각 회로는 냉각수(F)를 도입하기 위한 제1 도관(13)과, 가열된 냉각수(C)를 배출하기 위한 제2 도관(14)을 적어도 포함하고 있다. 이들 도관은 롤의 축(4)에 평행한 블라인드 홀(blind hole)의 형태로서, 그의 일단부 쪽은 개방되어 있고, 타단부 쪽은 밀봉되어 있는데, 이들 도관은 셸(11)의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있다. 직경이 작은 복수 개의 반경 방향 파이프(15, 16)에 의해 각 도관(13, 14)이, 셸(11)의 내부 표면 바로 하부에 위치하고, 상기 롤의 축(4)에 평행하게 배치된 대응하는 홈(groove) 형상의 수집부(17, 18)에 연결되어 있다. 상기 수집부(17, 18)는 상기 롤의 축(4)에 대한 횡방향 평면 내에서 셸(11)의 바로 하부에 위치한 복수 개의 링형 통로(19)에 연결되어 있다. 일반적으로, 상기 링형 통로와 상기 수집부는 롤 본체(10)의 원주면 위에 기계 가공으로 마감 처리된다.

각 냉각수 공급 도관(13, 131, 132)과 대응하는 반경 방향 파이프(15, 151, 152) 및 이른바 분배 수집부(17, 171, 172)는 냉각수 공급 회로를 구성한다. 또한, 가열된 냉각수용의 각 배출 도관(14, 141, 142)과 대응하는 반경 방향 파이프(16, 161, 162) 및 이른바 배출 수집부(18, 181, 182)는 가열된 냉각수 배출 회로를 구성하고 있다. 도 3은 종래 기술의 롤 본체용의 교대로 배열된 분배 수집부와 배출 수집부를 원주 방향에서 나타내고 있다. [명확성을 기하기 위하여 수개의 링형 통로(19)만을 나타내고 있음]. 통상, 각 반경 방향 파이프는 별도의 링형 통로 5개를 동시에 제공한다.

냉각수는 냉각수 공급 도관(131, 132, ...)을 경유하여 상기 회로 내에 주입되고, 그 자체가 일련의 제1 반경 방향 파이프(151, 152, ...)를 경유하여 분배 수집부(171, 172, ...) 내에서 분배되며, 상기 분배 수집부(171, 172, ...)와 링형 통로(19)의 위치에서 셸과 열접촉하여 셸의 냉각을 보장하게 되고, 이어서 상기 냉각수는 일련의 제2 반경 방향 파이프(161, 162, ...)를 경유하여 배출 수집부(181, 182, ...) 내에서 수집된 다음, 배출 도관(141, 142, ...)을 경유하여 배출된다. 도 2a 및 도 2b 중의 화살표는 냉각 액체의 순환 방향을 나타내고 있다.

일반적으로, 상기 롤은 동일한 수의 냉각수 공급 회로 및 가열된 냉각수 배출 회로를 포함하고 있다. 공급 도관 및 배출 도관을 이루는 쌍의 수는 일반적으로 2, 3 또는 4개이다. 이들 도관 및 이들의 대응하는 통로는 롤 본체 내에 대칭적으로 배치되어 있다. 도 2에 도시된 경우는, 90°씩 교대로 엇갈리게 배치되는 2쌍의 회로를 포함하고 있다. 회로가 3쌍 또는 4쌍인 경우에는, 상기 각도는 각각 60°또는 45°이다.

종래 기술의 냉각 회로를 사용하면, 냉각수 분배 수집부와 가열된 냉각수 배출 수집부와 통로 부근의 셸과 롤 내에서 냉각 영역 및 가열 영역이 발생한다. 4℃에 도달할 수도 있는 이러한 온도의 불균일성(不均一性)은 타원화 또는 불균일한 마모라고 하는 롤 변형을 일으키는 팽창의 원인이 된다. 이것은 주조된 금속 스트립의 두께에 주기적(週期的)인 불규칙성을 야기하여 품질을 떨어뜨린다. 이러한 결점에 의하여 생기게 되는 문제는 주조된 스트립의 두께가 얇아질수록 증가한다는 것이다.

또한, 온도 불균일성은 상기 금속과 상기 셸 간의 실질 열교환 계수를 수정하는데, 상기 온도 불균일성은 롤 변형이 없는 경우에도 두께의 변동을 일으킨다.

따라서, 본 출원인은 생산 또는 구현하기 쉽고 저렴하며, 롤 내부의 온도차를 극복하거나 최소화하는 것이 가능하여, 주조된 스트립의 두께의 품질과 규칙성을 향상시키는 데 효율적인 수단을 찾아내기에 이른 것이다.

이 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인은 프랑스국(FR) 특허 출원 제2,723,014호[유럽(EP) 특허 출원 제694,356호 및 미국 특허 제5,642,772호에 해당함]에서 롤 본체 내에서 냉각 액체의 순환 방향이 주기적으로 반전(反轉)되는 해결 방안, 즉 냉각 액체 공급 회로가 가열된 액체용 배출 회로로 이루어지도록 하는(그 반대도 역시 같다) 해결 방안을 제시하였다. 이 해결 방안에 의하면, 롤을 교환하는 일이 없이 불균일한 마모를 크게 감소시키는 것은 가능하지만, 외부 냉각 회로와 주조 장치의 운전 방식의 적응성을 필요로 하고 있다. 특히, 변환 운전 조건 및/또는 순환 방향의 반전 주기는 합금의 종류에 좌우된다.

따라서, 본 출원인은 종래 기술의 결점들을 치유하고, 특히 그 결과 생기는 온도 불균일성과 특히 길이가 긴 롤(즉, ≥2 미터)에 대한 스트립 두께의 변동을 감소시키거나 더욱 소거할 수 있는 해결 방안을 제시한다.

본 발명은, 압연 영역이라 하는 중앙부에 원통형 셸을 탑재하도록 되어 있고, 냉각 회로)를 구비하는 연속 주조 장치용 롤 본체로서, 상기 냉각 회로는, 1개 이상의 냉각 액체 공급 도관, 1개 이상의 냉각 액체 배출 도관, 1개 이상의 분배 수집부, 1개 이상의 배출 수집부, 상기 각 수집부를 대응하는 도관에 연결하는 1개 이상의 분배 파이프, 그리고 상기 분배 수집부 및 배출 수집부를 연결하는 복수 개의 링형 통로를 포함하는 것이고, 상기 수집부와 링형 통로는 상기 냉각 회로 내에서 순환하는 냉각 액체를 상기 셸의 내부 표면과 접촉 상태로 배치하여 냉각이 확실히 보장되도록 하는 데 사용되는 연속 주조 장치용 롤 본체로서, 상기 분배 수집부 및 배출 수집부는 이들 분배 수집부와 배출 수집부가 원주 방향 및 종방향 모두에서 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 출원인은 롤의 내부 냉각 회로를 수정하여 냉각 액체 도달 영역(F)과 가열된 액체 배출 영역(C)을 셸 표면의 양방향, 즉 원주 방향 및 종방향 모두에서 교대로, 바람직하게는 치밀한 교호 구성으로 제공하기 위한 착상을 하였다.

본 출원인은 제품의 생산비를 크게 증대시키지 않는 이 특수한 냉각 회로의 구성은 셸의 내부 표면 하부에 냉각 및 가열 영역을 교대로 제공함으로써 셸의 외부 표면의 온도 불균일성의 감소를 크게 촉진시킬 수 있다고 고려된다. 본 출원인은, 복수 개의 수집부에 의하면, 통로 내의 냉각 액체의 흐름에 대한 균일성이 더욱 커진다는 놀라운 사실도 역시 발견하였다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 수집부들은 셀의 길이 Lf보다 현저하게 작고, 모선(母線)에 따라 각도상 등거리에 정렬되며, 규칙적인 망상형(網狀形; network) 또는 격자형(格子形)으로 배열되는 방식으로 공급 및 배출 도관에 연결되는 홈(groove) 형상이다.

본 발명의 또 하나의 대상은 본 발명의 셸과 롤 본체를 포함하는 연속 주조장치용 롤이다.

본 발명의 또 다른 대상은 본 발명의 롤을 적어도 1개 포함하는 연속 주조 장치이다.

본 발명의 또 하나의 대상은 본 발명에 의한 적어도 1개의 롤 내에서 순환하는 냉각 액체의 순환 방향이 주기적으로 반전되는 연속 주조 롤의 냉각 방법이다.

도 1은 연속 주조 장치의 기본 요소를 나타내는 도면이고,

도 2는 종래 기술의 연속 주조 롤을 나타내는 도면이며,

도 3은 종래 기술의 롤에 대한 것으로서, 셸의 하부에 위치한 롤 본체 표면부(압연 영역)를 보여주는 도면이고,

도 4는 본 발명의 롤 본체에 대한 것으로서, 셸의 하부에 위치한 롤 본체 표면부(압연 영역)를 보여주는 도면이며,

도 5는 분배 파이프를 통과하는 본 발명의 롤 본체의 두 가지 횡단면도(도 4의 평면 I-I' 및 II-II')이고,

도 6은 본 발명의 롤 본체의 두 가지 종단면도(도 5의 평면 I-I' 및 II-II')이다.

설명을 간략하게 하기 위하여, 분배 수집부 및 공급 도관처럼 기능이 동일한 요소들도 역시 도 6에 나타낸 일반 참조 부호에 의하여 공통적으로 표시한다. 따라서, 예컨대 어떠한 특정의 요소도 관련되지 않은 경우, 분배 수집부(7101, 7102, 7103, ...)는 참조 부호 70에 의해 공통적으로 표시될 수 있고, 공급 도관(31, 32, 33, ...)은 참조 부호 30에 의해 공통적으로 표시될 수 있다.

본 발명은, 압연 영역(20)이라 하는 중앙부에 원통형 셸(111)을 탑재할 수 있고, 1개 이상의 냉각 액체 공급 도관(30), 1개 이상의 냉각 액체 배출 도관(40), 1개 이상의 분배 수집부(70), 1개 이상의 배출 수집부(80), 상기 각 수집부를 대응하는 도관에 연결하는 1개 이상의 분배 파이프(50, 60), 그리고 상기 분배 및 배출 수집부를 연결하는 복수 개의 링형 통로(90)를 구비하는 냉각 회로(200)를 포함하고, 상기 수집부 및 링형 통로는 상기 냉각 회로 내에서 순환하는 냉각 액체를 상기 셸(111)의 내부 표면과 접촉 상태로 배열하여 상기 셸의 외부 표면을 냉각시키는 데 사용하는 연속 주조 장치용 롤 본체(110)로서, 상기 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)는 이들 분배 수집부(70)와 배출 수집부(80)가 원주 방향 및 종방향 모두에서 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

바꾸어 말하면, 상기 수집부들은 원주 방향 및 종방향 모두에서, 예컨대 70/80/70/80 ...의 순서를 이룰 수 있도록 셸의 표면 하부에 배치된다. 이와 같이 교대로 배치하려면, 분배 수집부(70)의 수는 적어도 2개로 하고, 배출 수집부(80)의 수는 적어도 2개로 한다.

상기 냉각 회로를 간단하게 하기 위하여, 공급 및 배출 도관의 수는 짝수(일반적으로, 2, 4 또는 6)인 것이 좋은데, 이것은 실제로 공급 도관의 수를 배출 도관의 수와 동등하게 하는 것이 가능하다는 것을 의미한다. 이러한 방식으로, 상기 공급 및 배출 도관들을 원(圓)(단면으로 볼 때) 주위에 교대로 배치할 수 있으며, 이것은 배출 도관에 연결된 수집부에도 적용된다. 공급 도관(30)의 수(Na)는 배출 도관(40)의 수(Ne)와 동등한 것이 좋다.

수집부의 총수는 도관의 총수의 M 배인 것이 좋다. 더욱 상세히 말하자면, 분배 수집부의 수는 공급 도관의 수의 M 배이고, 배출 수집부의 수는 배출 도관의 수의 M 배인 것이 유리한데, 여기서 상기 배수(M)는 2 이상이다. 이러한 선택을 하면, 냉각 회로의 설계와 그 실질적인 구현을 단순화하는 것이 가능하다. 이 경우에, 각 공급 도관은 M개의 별도의 분배 수집부에 연결될 수 있고, 각 배출 도관은 M개의 별도의 배출 수집부에 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각 회로가 3개의 공급 도관과 3개의 배출 도관을 포함하고, 또 각 도관이 6개의 수집부(M=6)에 연결되는 경우, 수집부의 총수는 36개이다.

공급 도관(30) 및 배출 도관(40)은 따로 분리되어 있으며 구별된다. 이들 도관은 롤의 축(4)에 대하여 실질적으로 평행한 블라인드 홀의 형상인 것이 좋으며, 롤의 일단부에 이어지고 타단부는 밀봉되며, 셸(111)의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 연장되어 있다. 상기 도관(30, 40)을 롤의 축(4) 주위에 대칭으로 분포시키는 것도 역시 유리하다. 상기 도관(30, 40)은 상기 축(4)으로부터 등거리에 있는 것이 좋다. 이러한 배치는 특히 롤 본체의 제조를 단순화한다.

본 발명의 냉각 회로는 임의의 수의 공급 및 배출 도관의 쌍을 포함할 수도 있다. 셸의 표면 위에서 최적의 온도 균일성을 얻으려면, 본 발명의 회로는 360°/N (여기서, N은 도관의 총수임)의 α각에서 서로 엇갈리는 적어도 2쌍의 공급 및 배출 도관을 포함하는 것이 좋다. 예를 들면, 상기 냉각 회로가 3개의 공급 도관 및 3개의 배출 도관을 포함할 경우, N은 6이고, α각은 60°이다.

수집부(70, 80)의 형상은 일반적으로 셸(111)의 내부 표면(113) 바로 하부에 위치하는 긴 홈이며, 그의 주축은 롤의 축(4)에 실질적으로 평행한 것이 좋다. 각 도관에 연결되는 적어도 2개인 별도의 수집부의 수는 셸의 길이와 관련하여 결정되므로, 셸의 외부 표면(112)의 온도의 균일화가 효율적으로 일어날 수 있다.

수집부(70, 80)의 길이는 셸(111)의 길이 Lf보다 현저하게 더 작고, 보다 정확하게 말하자면 상기 셸의 길이의 대략 절반 이하이다. 본 발명의 양호한 실시예에 의하면, 상기 수집부(70, 80)의 길이는 실질적으로 동일한 길이 Lc이다.

수집부(70, 80)는 롤의 축(4)에 대한 횡방향 평면 내에서 셸(111)의 표면 바로 하부에 위치한 복수 개의 링형 통로(90)에 연결되어 있다. 이들 통로는 각 분배 수집부(70)를 적어도 1개의 배출 수집부(80)에 연결하고, 셸(111)의 내부 표면(113)과 접촉하는 냉각 액체를 순환시켜서 상기 셸의 효율적인 냉각이 이루어지도록 한다. 링형 통로(90)는 셸의 표면 하부에 분포되는데, 냉각 균일성이 더욱 크게 증진되도록 등거리로 배치하는 것이 좋다. 링형 통로의 수는 적어도 2개이다.

분배 파이프(50, 60)의 수와 단면은 냉각 회로 내에서의 충분한 하중 손실, 링형 통로(90) 내에서의 충분한 유량(流量) 및 셸에 따른 냉각 액체의 특정한(일반적으로, 균일한) 분배가 보장되도록 조정된다. 이러한 이유 때문에, 상기 분배 파이프(50, 60)의 횡단면은 도관의 횡단면보다 작은 것이 좋다.

본 발명에 의하면, 상기 분배 수집부 및 배출 수집부는 셸(111)의 표면 하부에 규칙적인 망상을 형성함으로써, 각 분배 수집부(70)는 적어도 1개의 배출 수집부(80)와 종방향 및 원주 방향으로 교대로 배치되도록 하는 것이 유리하다. 상기 망상의 규칙성은 온도 균일성에 걸친 제어도를 더욱 크게 해준다.

냉각 회로의 제조를 간단하게 하기 위한 목적으로, 상기 수집부들은 롤의 모선에 따른 직선열(直線列), 즉 종방향의 직선열로 배치하는 것이 좋다. 이 경우, 도관(30, 40)은 수집부(70, 80)와 상이한 열로 연결하는 것이 유리하고, 인접하는 열 중의 수집부(70, 80)에 단독 연결하는 것이 좋다. 수집부(70, 80)의 열의 수는 도관(30, 40)의 수와 동등한 것이 유리하며, 이에 의하여 본 발명의 냉각 회로를 단순화시킬 수 있다.

1개의 열 중의 별도 수집부의 수(Nc)는 적어도 2개로서, 이는 셸의 길이에 따라 결정되므로, 상기 셸의 표면 위에서의 효율적인 온도 균일성이 달성된다. 이 때, 각 수집부의 길이 Lc는 Lf/Nc(여기서, Lf는 셸의 길이임)보다 약간 작다. 균일한 셸 냉각과 효율적이며 상보적인 기계적 지지(支持)를 동시에 보장하려면, 1개의 열(列) 중의 수집부는 그 길이의 약 5 내지 25%의 거리만큼 분리되는 것이 좋다. 모선당 수집부의 수는 보통 직선으로 1 미터당 10개이다.

냉각 액체는 냉각 액체 공급 도관(30)을 경유하여 냉각 회로 내에 주입되고, 제1열의 분배 파이프(50)를 경유하여 분배 수집부(70) 내에 분배되며, 셸(111)의 내부 표면(113) 위에 있는 수집부(70) 및 링형 통로(90)의 위치에서 셸(111)과 냉각을 보장하는 열접촉을 하게 되고, 이어서 제2열의 분배 파이프(60)를 경유하여 배출 수집부(80)에 수집된 다음 배출 도관(40)에 의하여 배출된다. 연속 주조 작업 중에 셸의 외부 표면(112)에서 셀에 의하여 흡수되는 열 에너지는 냉각 액체에 전달되고 냉각 회로를 경유하여 롤 외부로 배출된다.

본 발명은 셸의 두께가 20 내지 100 mm인 주조 롤에 대하여 특히 적합하다.

온도 균일성을 향상하기 위하여, 연속 주조 롤을 냉각하는 방법은 본 발명의 롤을 사용하고, 프랑스국(FR) 특허 출원 제2,723,014호에 기재된 바와 같이, 상기 롤의 냉각 회로 내에서 액체의 순환 방향이 주기적으로 반전되는 것, 즉 공급 도관이 주기적으로 배출 도관이 되고 분배 수집부가 주기적으로 배출 수집부가 되게 하는 것(그 반대도 역시 같다)을 포함한다.

본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 한 가지 특정한 경우가 도 4 내지 도 6에 도시되어 있는데, 수집부(70, 80)는 일부 셸(111)의 하부(전체 길이의 절반 이하에 걸쳐)에 연장되어 있고, 또 이들 수집부는 롤 본체의 표면 위에 분포되어 있어서, 바람직하게는 모선을 따라 정렬된 수집부의 열을 형성하고, 규칙적인 망상의 수집부를 형성하고 있다. 모선에 따라 위치한 수집부는 인접하는 모선의 수집부에 따라 각도상 α각만큼 분리되어 있다.

도 4 내지 도 6은 교대로 배치되는 3개의 공급 도관, 3개의 배출 도관 및 1열마다 20개의 수집부로 이루어진 냉각 회로를 도시하고 있다. 이 때, 정렬된 수집부의 열의 수는 도관의 전체 수, 즉 N=6과 같다. 이 경우, 예컨대 냉각 액체 공급 도관(31)과 연결된 별도의 수집부는 수집부(7101, 7102, 7103, ..., 7120)이며, 냉각 액체 배출 도관(41)과 연결된 별도의 수집부는 수집부 (8101, 8102, 8103, ..., 8120) 등이다. 분배 수집부는 동일한 모선 및 인접한 모선에 따라 위치한 배출 수집부와 교대로 배치된다. 이 때, 2개열의 수집부를 분리하는 α각은 60°이다.

셸 하부에 위치한 롤 본체의 표면부[압연 영역(20)에 해당함]를 보여주는 도면인 도 4는, 본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 롤의 분배 및 배출 수집부의 격자형 배치를 도시한 것이다. 문자 부호 F 및 C는 각각 냉각 액체의 주입 영역과 가열된 액체의 배출 영역을 표시한 것이다. 도면을 명확하게 하기 위하여, 수 개의 링형 통로(90)만이 도시되어 있다. 화살표 P 및 L은 각각 원주 방향 및 종방향을 표시한 것이다. 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)에 주어진 참조 번호 매기기는 다음의 규칙에 따른다. 즉, 첫째 번호(7 또는 8)는 수집부의 형식(공급 또는 배출)에 해당하고, 둘째 번호는 상기 수집부가 연결된 도관(30, 40)에 해당하며, 셋째 및 넷째 번호는 수집부가 위치하는 열 i에 해당한다. 예를 들면, 8302로 표시된 배출 수집부는 43으로 표시된 배출 도관에 연결되고 열 i=2에 위치한다.

도 5는 상기 본 발명의 실시예에 해당하는 롤 본체의 단면도를 도시한 것이다. 도 5의 a) 및 b)는 각각 도 4의 단면선 I-I' 및 II-II'에 관한 것이며, 더욱 일반적으로는 각 도관에 연결된 수집부의 짝수 교호 구성(i=2,4,6,...) 및 홀수 교호 구성(i=1,3,5,...)에 관한 것이다. (따라서, 증가시켜야하는 참조 번호, 다시 말하자면, 예컨대 도 5의 a)의 참조 번호 7101는 i=3에 해당하는 단면에 대해서는 참조 번호 7103이 되고, i=5에 해당하는 단면에 대해서는 참조 번호 7105이 되는 것은 별개의 문제로 한다.)

이 실시예에 있어서, 냉각 회로는 도 5에 도시된 것과 동일한 부분 또는 단면으로 나눌 수 있는데, 이들은 그 자체가 롤의 길이에 따라 반복되어 수집부의 교호 구성 양식을 이룬다. 이러한 구성에 의하면, 각 공급 도관 또는 배출 도관을 이들 도관의 어느 한 측면에 위치한 대응하는 수집부에 교대로 연결하여 규칙적인 망상을 형성하는 것이 가능하다. 이 망상의 망목(網目; mesh)의 크기는 수집부와 도관의 수에 의하여 결정된다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 이 때 상기 도관들은 대응하는 수집부에 대하여 일정한 각도로 엇갈리게 배치함으로써, 이들 도관이 연결되는 모든 수집부로부터 동일한 거리에 위치되도록 하는 것이 유리하다. 이 경우에, 도관(30, 40)을 수집부(70, 80)에 연결하는 분배 파이프(50, 60)는 대응하는 도관 또는 수집부를 통과하는 반경 방향의 축에 대하여 β각으로 경사지도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 양호한 실시예에 의한 롤 본체의 두 가지 종단면을 나타낸 것이다. 이들 종단면은 도 5의 a)의 단면선 I-I' 및 도 5의 b)의 단면선 II-II'에 해당하는 단면이다. 화살표는 냉각 액체의 순환 방향을 표시한 것이다.

이 실시예에 있어서, 수집부(70, 80)는 실질적으로 동일한 길이 Lc인 것이 좋은데, 이 길이는 특히 냉각 회로의 설계를 단순화시킬 수 있다.

본 출원인은, 이러한 형식의 구성에 의하면, 500℃ 이상일 수 있는 셸 표면의 최대 온도에 대하여 상기 표면에서의 온도차가 0.5℃ 이하로 유지되어야 한다고 판단한다. 동일한 조건하에서, 종래 기술의 냉각 회로는 최대 온도차가 대략 4℃ 정도인데, 이는 두께가 0.04 mm인 스트립에 있어서 롤의 불균일한 마모에 기인할 수 있는 변동의 원인으로 된다.

본 출원인은 직경이 1150 mm, 두께가 80 mm이고, 주축이 롤의 축에 대하여 실질적으로 평행하고 60°의 각도로 분리된 3개의 공급 도관과 3개의 교호 구성의 배출 도관 및 60°각도로 분리된 6개의 모선 위에 정렬되는 6개의 수집부를 구비하는 냉각 회로를 구비하는 셸을 포함하는 전형적인 롤에 대한 통로 유량 차이를 평가하였다. 수집부의 길이가 2050 mm, 깊이가 10 mm, 폭이 20 mm인 반경 방향 파이프 17개 및 링형 통로 85개(즉, 1개의 반경 방향 파이프당 5개의 링형 통로)로 이루어진 롤을 사용하면, 종래 기술에 대응하는 한 가지 경우에 있어서, 본 출원인은 상기 반경 방향 파이프에 근접한 상기 통로의 유량은 상기 반경 방향 파이프로부터 가장 멀리 위치하는 통로의 유량의 약 2배라는 것을 알게 되었다. 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 각 6개의 모선 위에 길이가 75 mm, 깊이가 8 mm, 폭이 14 mm이고, 상기 6개의 모선에 따라 열을 이루어 정렬되어 있는 수집부 23개를 포함하며, 각 수집부에 대하여 3개의 링형 통로를 포함하는 본 발명의 대표적인 한 가지 구성에 있어서, 본 출원인은 모든 링형 통로 내에서의 유량은 실질적으로 동일하다는 것을 알게 되었다.

본 발명은 얇은 스트립, 즉 상기 스트립의 두께가 얇을수록 타원화에 의하여 야기되는 롤의 손상이 그만큼 더 크게 되는 경우에, 두께가 5 mm 이하인 스트립을 생산하는 데 유리하다.

본 발명은 셸의 길이에 따른 수집부 내의 불연속성의 존재를 통하여 셸에 대한 더 균일한 기계적 지지를 제공하는 이점이 있다. 이러한 구성은 만곡 영역의 표면을 제한함으로써 기계적 피로에 대한 셸의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (15)

1. 압연 영역(rolling zone)이라 하는 중앙부에 원통형 셸(111)을 탑재하도록 되어 있고, 냉각 회로(200)를 구비하는 연속 주조 장치용 롤 본체(110)로서,

   상기 냉각 회로는, 1개 이상의 냉각 액체 공급 도관(30), 1개 이상의 냉각 액체 배출 도관(40), 1개 이상의 분배 수집부(70), 1개 이상의 배출 수집부(80), 상기 각 수집부를 대응하는 도관에 연결하는 1개 이상의 분배 파이프(50, 60), 그리고 상기 분배 수집부 및 배출 수집부를 연결하는 복수 개의 링형 통로(90)를 포함하는 것이고,

   상기 분배 수집부, 배출 수집부 및 링형 통로는 상기 원통형 셸을 냉각시키기 위해 상기 회로 내에서 순환하는 냉각 액체를 상기 원통형 셸의 내부 표면과 접촉 상태에 있도록 하는 데 사용되는 것이며,

   상기 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)는 원주 방향 및 종방향 모두에서 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 롤 본체.
2. 제1항에 있어서, 냉각 액체 공급 도관(30) 및 배출 도관(30, 40)의 총수는 짝수인 것을 특징으로 하는 롤 본체.
3. 제1항에 있어서, 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)의 총수는 공급 도관(30) 및 배출 도관(40)의 총수의 M(M은 2 이상임) 배인 것을 특징으로 하는 롤 본체.
4. 제3항에 있어서, 상기 각 공급 도관(30)은 M개의 별도의 분배 수집부(70)와 연결되고, 각 배출 도관(40)은 M개의 별도의 배출 수집부(80)에 연결되는 것을 특징으로 하는 롤 본체.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)는 홈 형상인 것을 특징으로 하는 롤 본체.
6. 제5항에 있어서, 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)는 동일한 길이 Lc인 것을 특징으로 하는 롤 본체.
7. 제5항에 있어서, 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)의 주축은 롤의 축(4)에 평행한 것을 특징으로 하는 롤 본체.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)는 원통형 셸(111)의 표면 하부에 규칙적인 망상(網狀)을 형성하는 것을 특징으로 하는 롤 본체.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)는 원통형 셸(111)의 하부에서 종방향의 열(列)로 배치되는 것을 특징으로 하는 롤 본체.
10. 제9항에 있어서, 공급 도관(30) 및 배출 도관(40)은 각각 상이한 열(列)의 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)와 연결되는 것을 특징으로 하는 롤 본체.
11. 제9항에 있어서, 공급 도관(30) 및 배출 도관(40)은 인접하는 열의 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)에 단독으로 연결되는 것을 특징으로 하는 롤 본체.
12. 제9항에 있어서, 분배 수집부(70) 및 배출 수집부(80)의 열의 수는 상기 공급 도관(30) 및 배출 도관(40)의 총수와 동등한 것을 특징으로 하는 롤 본체.
13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 원통형 셸(111)과 롤 본체(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치의 롤.
14. 제13항에 따른 롤을 1개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치.
15. 제13항에 따른 1개 이상의 롤의 냉각 회로(200) 내에서 냉각 액체의 순환 방향이 주기적으로 반전(反轉)되는 것을 특징으로 하는 연속 주조 롤의 냉각 방법.

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