KR100899125B1 - 용융 아연 도금을 위한 포트 롤의 샤프트 연결 장치 - Google Patents

용융 아연 도금을 위한 포트 롤의 샤프트 연결 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융 아연 도금을 위한 포트 롤의 샤프트 연결 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융 아연이 담겨있는 아연 포트 내에 스트립을 침적시키는 공정에서 포트 롤의 마모 감소 및 구동성 향상을 달성하기 위한 샤프트 및 부쉬에 관한 것이다. 본 발명에 따른 샤프트 연결 장치는, 포트 롤의 샤프트; 및 상기 샤프트를 수용하는 부쉬를 포함하되, 상기 샤프트의 외주면에는 육성용접층이 형성되고, 상기 육성용접층의 표면에는 용사층이 형성된 것을 특징으로 한다.
샤프트, 슬리브, 부쉬

Description

용융 아연 도금을 위한 포트 롤의 샤프트 연결 장치{Apparatus For Coupling A Shaft Of Port Roll For Melted Metal Plating}
본 발명은 용융 아연 도금을 위한 포트 롤의 샤프트 연결 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융 아연이 담겨있는 아연 포트 내에 스트립을 침적시키는 공정에서 포트 롤의 마모 감소 및 구동성 향상을 달성하기 위한 샤프트 및 부쉬에 관한 것이다.
본 발명은 용융 아연 도금 공정의 아연 포트 내에 있는 싱크 롤, 스테빌라이징 롤, 코렉팅 롤에 적용되며, 이외에도 고온의 아연 용탕 속에서 구동되는 회전체에서 저어널 부위의 구동 마찰력을 감소시켜 구동성을 향상시키는 분야에 이용될 수 있다.
도 1은 종래의 포트 롤의 샤프트 및 슬리브에 대한 단면도이다. 도 2는 종래의 포트 롤의 부쉬에 대한 단면도이며, 도 3은 도 2의 A-A를 따라 절단하여 도시한 단면도이다.
포트 롤(1)(싱크 롤, 스테빌라이징 롤 및 코렉팅 롤)의 샤프트(11)에는 주조품으로 제작된 슬리브(12)가 열박음된 후, 용접(13)에 의해 슬리브(12)가 샤프 트(11)에 고정이 된다. 종래의 슬리브(12)는 원통형이며, 외경부가 스트레이트 타입이다. 또한, 부쉬(21) 역시 원통형이고 외경부가 스트레이트 타입이며, 부쉬 홀더(22)에 삽입된 후 용접(23)에 의해 부쉬 홀더(22)에 고정된다.
슬리브(12) 및 부쉬(21)는, 고온(450∼490℃)의 용융 아연이 담겨 있는 아연 포트 내에서 스트립의 장력에 의한 고압의 면압이 작용되는 악조건 및 아연에 의한 부식(침식)으로 인하여, 용융아연 도금 공정 중 타 설비에 비해 사용 수명 기간(약 14일)이 훨씬 짧아 공장의 수리 주기를 좌우한다.
종래의 슬리브(12) 및 부쉬(21)는 사용 기간 중 마모량이 지속적으로 증가하여 최적 갭의 유지가 곤란하여, 취부 후 일정 기간(약 1주일)이 경과하면 마모로 인한 슬리브(12)와 부쉬(21) 사이의 갭 증가로 롤 진동이 증가한다.
또한, 섭동부의 미끄럼 마찰에 의한 마모면의 요철 및 높은 마찰계수로 인한 워킹 현상으로 인한 롤의 진동으로, 도금표면의 품질불량이 유발되는 문제점이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 내열 내마모성을 보유한 재질로 코발트 베이스의 주조품(Stellite, Tribology-800 등)을 슬리브로 사용하고 있으며, Ceramic (ZrO2, Al2O3) 등의 재질은 부쉬 등에 사용되고 있으나, 내구 수명 부족, 높은 마찰 저항, 파손, 탈락 등으로 스트립 구동성 뿐만 아니라 생산성도 떨어지는 문제점이 발생된다.
또한, 스트립 두께가 얇은 박판은 장력이 낮으므로 롤을 모터 및 스핀들을 이용하여 구동하여야 하는 문제점 있다. 이 경우, 롤 구동 스핀들은 열변형 및 용융 아연 부착으로 인한 언밸런스로 인하여 롤의 진동을 유발시킬 뿐만 아니라, 스핀들과 롤과의 연결 부위의 마모로 인한 롤 진동 악화를 유발시키며, 회전하는 스핀들이 용융 아연의 불안정한 유동을 유발시켜 스트립 표면에 드로스, 애쉬 등 이물질 부착을 조장하여 스트립 표면 품질을 더욱 악화시킨다.
본 발명의 목적은, 저마찰 저항 재질 및 형상(자동 조심형)의 슬리브 겸용 샤프트 및 자동 조심형 부쉬를 적용하여, 전동력이 없어도 롤의 구동을 원활하게 할 뿐만 아니라 섭동부의 조기마모 및 롤의 진동을 방지하고, 전동력(모타,스핀들)없이 구동하는 롤도 구동성을 월등하게 향상시킴으로써, 도금 설비의 가동율 향상, 용융 도금의 품질 향상, 정비비 절감을 달성할 수 있는 샤프트 연결 장치를 제공하는 것입니다.
본 발명에 따른 샤프트 연결 장치는, 포트 롤의 샤프트; 및 상기 샤프트를 수용하는 부쉬를 포함하되, 상기 샤프트의 외주면에는 육성용접층이 형성되고, 상기 육성용접층의 표면에는 용사층이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 육성용접층은 상기 샤프트의 축방향을 따라 곡면 형상을 가지도록 형성되고, 코발트 베이스의 내마모재로 이루어지며, 상기 용사층은 텅스텐 카바이드 베이스의 파우더를 고속 용사하여 형성된 것이 바람직하다.
상기 부쉬는 육면체 형상이며, 상기 샤프트가 삽입되는 원기둥 형상의 공간이 내부에 형성되며, 외면은 상기 샤프트의 축방향 및 원주방향을 따라 곡면 형상을 가지되, 상기 샤프트 연결 장치는, 상기 부쉬가 삽입되는 육면체 형상의 공간이 내부에 형성된 부쉬 홀더; 및 상기 부쉬가 상기 부쉬 홀더로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 샤프트가 삽입되는 면에서 돌출된 스토퍼를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 샤프트 연결 장치는 저마찰계수의 재질, 육성용접 및 용사법을 이용하여 롤의 구동성을 종래보다 현저하게 향상시킴으로써, 종래의 모터 구동롤은, 아이들 구동이 가능하게 되어 스핀들, 구동 모터 등을 사용하지 않을 수 있으며, 정비 비용이 절감될 수 있다.
그리고, 마찰 저항 감소로 인하여 롤의 진동이 감소(롤의 워킹 현상 감소)되므로, 스트립의 헌팅이 방지되어 도금 제품 표면 품질이 향상된다. 또한, 스핀들 미사용으로 인하여 탕면 유동성이 안정화되므로 드로스, 애쉬 등에 의한 스트립 표면 품질 저하가 방지될 수 있으며, 교체 주기가 연장되어 정비 비용 절감 및 생산성 향상에 기여하는 효과를 가져온다.
기존의 아이들 구동 롤도 구동성이 월등하게 향상되므로, 스트립 진동이 저하되고, 고속 운전이 가능하게 되어 생산성 향상 및 스트립 표면 품질 향상에 기여할 수 있다. 또한, 고속 회전시에 슬리브, 부쉬 사이에 있는 아연 용액의 전단 저항이 용이하게 극복되며, 이에 따라 고속 운전이 가능하게 되어 생산성 향상에 기여할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트 연결 장치의 샤프트에 대한 단면도이다. 도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트 연결 장치의 부 쉬에 대한 단면도 및 정면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트 연결 장치는, 내마모성 및 저마찰저항을 가진 슬리브 겸용 자동 조심형 샤프트와 내마모성 및 저마찰저항을 가진 자동 조심형 세라믹 부쉬로 이루어진다.
샤프트(111)에는 종래의 슬리브 대신에 내마모/저마찰계수의 재질을 직접 융착(육성용접 및 초고속용사)시켜 부착한다. 먼저, 샤프트(111) 외경부에 코발트(Co) 베이스의 내마모재를 육성용접하여 육성용접층(112)을 형성한다. 이어서, 육성용접층(112) 상부에 내마모/저마찰계수의 재질인 텅스텐 카바이드(WC) 베이스의 파우더를 용사(초고속 용사)하여 용사층(113)을 형성한다.
이에 따라, 내마모성이 향상되고, 저마찰 저항에 의하여 구동성이 증대된다. 또한, 코발트 베이스의 내마모재를 육성용접함으로써, 샤프트(111)와 텅스텐 카바이드 용사재와의 열팽창차이를 흡수하여 고 텐션 하에서도 텅스텐 카바이드 베이스의 용사층(113) 탈락을 방지할 수 있고, 용사층(113)이 탈락되어도 코발트 베이스의 내마모재가 샤프트(111)의 손상을 방지하며 롤이 구동될 수 있다. 그리고 슬리브를 사용하지 않고 샤프트(111)에 직접 내마모재를 융착함에 따라 구동부 직경을 줄일 수 있으므로 저 텐션으로도 롤 구동성 증가가 가능하게 된다.
육성용접층(112) 및 용사층(113)의 외경부는 축방향으로 곡면 형상을 가진다. 이에 따라, 롤(110)의 열변형 및 설치시의 미스얼라인먼트의 발생시에도 자동 조심 기능을 하여 부쉬(121)에 끼임이 발생하지 않고 일정한 접촉면적을 유지할 수 있게 되어 롤(110)의 구동 저항이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 고속회전시에 샤프트(111)와 부쉬(121) 사이에 있는 아연 용액의 전단저항을 용이하게 극복할 수 있게 되어 고속 운전시의 롤(110)의 구동성을 확보할 수 있다.
또한, 코발트 베이스의 육성용접층(112)은 용사층(113)과 샤프트(111) 사이의 열팽창계수에 대한 완충작용을 하여 용사층(113)의 탈락을 방지하는 작용을 한다
부쉬(121)는 육면체 형상이며, 샤프트(111)가 삽입되는 원기둥 형상의 공간(122)이 내부에 형성되고, 외면은 샤프트(111)의 축방향 및 원주방향을 따라 곡면 형상을 가지며, 이에 따라, 롤(110)의 열변형 및 설치시의 미스얼라인먼트의 발생시에도 자동 조심 기능을 하여 샤프트(111)에 의한 끼임이 발생하지 않고 일정한 접촉면적을 유지할 수 있게 되며, 롤(110)의 구동 저항이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
부쉬(121)는 육면체 형상의 공간(132)이 내부에 형성된 부쉬 홀더(131)에 수용되며, 부쉬(121)가 부쉬 홀더(131)로부터 이탈되는 것을 방지하도록 샤프트(111)가 삽입되는 면(133)으로부터 돌출된 스토퍼(141)가 설치될 수 있다.
위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명으로부터 얻어질 수 있는 많은 변형과 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형과 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.
도 1은 종래의 포트 롤의 샤프트 및 슬리브에 대한 단면도이다.
도 2는 종래의 포트 롤의 부쉬에 대한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A를 따라 절단하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트 연결 장치의 샤프트에 대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트 연결 장치의 부쉬에 대한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트 연결 장치의 부쉬에 대한 정면도이다.

Claims (4)

  1. 용융 아연 도금을 위한 포트 롤의 샤프트 연결 장치에 있어서,
    포트 롤의 샤프트; 및
    상기 샤프트를 수용하는 부쉬를 포함하되,
    상기 샤프트의 외주면에는 육성용접층이 형성되고, 상기 육성용접층의 표면에는 용사층이 형성되며, 상기 육성용접층은 상기 샤프트의 축방향을 따라 곡면 형상을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 샤프트 연결 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 육성용접층은 코발트 베이스의 내마모재로 이루어지고,
    상기 용사층은 텅스텐 카바이드 베이스의 파우더를 고속 용사하여 형성된 것을 특징으로 하는 샤프트 연결 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부쉬는 육면체 형상이며, 상기 샤프트가 삽입되는 원기둥 형상의 공간이 내부에 형성되며, 외면은 상기 샤프트의 축방향 및 원주방향을 따라 곡면 형상을 가지되,
    상기 샤프트 연결 장치는,
    상기 부쉬가 삽입되는 육면체 형상의 공간이 내부에 형성된 부쉬 홀더; 및
    상기 부쉬가 상기 부쉬 홀더로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 샤프트가 삽입되는 면에서 돌출된 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트 연결 장치.
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