KR101324296B1

KR101324296B1 - 가이드 롤러

Info

Publication number: KR101324296B1
Application number: KR1020110082385A
Authority: KR
Inventors: 우대희; 권상흠; 강영훈; 원영목
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2013-10-30
Also published as: KR20130020030A

Abstract

본 발명은 가이드 롤러에 관한 것으로, 회전 가능하고, 내부에 냉각수의 이동 경로인 냉각수로가 축방향으로 연장되어 형성된 몸체를 포함하고, 상기 몸체의 양쪽 가장자리 부분에는 상기 냉각수에 의한 냉각 속도를 상기 몸체의 중앙부분보다 저감시키는 보온영역이 구비되며, 간단한 방법으로 가이드 롤러의 온도를 부분적으로 제어할 수 있어 주편의 폭 방향 가장자리 부분의 온도를 원하는 온도로 조절하여 주편의 취성 구간을 회피함으로써 크랙(crack) 등과 같은 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

가이드 롤러{Guiding roller}

본 발명은 가이드 롤러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강의 연속주조 공정에서 주편의 폭 방향 가장자리에서 크랙(crack) 등의 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있는 가이드 롤러에 관한 것이다.

근래에는 철강 제품의 제조과정에서 생산성을 높이기 위해 연주기에서 생산된 고온의 주편을 압연 가열로에 직접 장입하여 압연함으로써 에너지 및 그 외의 비용을 절감하려는 노력이 이루어지고 있다.

그러나 연주기에서 생산된 고온의 주편에 발생된 표면 결함, 특히 폭 방향 가장자리에 발생하는 크랙으로 인해 압연 가열로에 바로 장입하지 못하는 경우가 종종 발생하고 있다. 이에 연주기에서 생산된 고온의 주편을 검사하고, 결함을 제거하는 공정이 뒤따르기 때문에 추가적인 인력과 비용이 발생하게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 주편에 발생하는 결함의 발생 원인을 규명하고 이를 제거하려는 많은 연구가 진행되었으며, 결함의 주요 발생 원인이 온도에 따른 강의 강도 변화에 밀접한 관련이 있음을 알 수 있었다.

일반적으로 강은 도 1에 도시된 바와 같이 온도에 따라 세 군데에서 취성 영역을 가지고 있는데, 이중 주편의 표면 온도가 700 ℃ 내지 900 ℃(제 3 영역 취성구간)일 때 가장 낮은 연성을 갖기 때문에, 스트레인(strain) 속도가 작아도 크랙과 같은 결함이 쉽게 발생하게 된다.

특히, 통상적인 수직 만곡형 연주기에서는 주편의 굽힘 또는 교정 작업 시 주편에 응력이 부가되는데, 주편은 응력이 부가되는 구간에서 이와 같은 온도 범위에 포함되면 가장자리 부분에 크랙이 발생하게 된다.

또한, 연주기를 구성하는 가이드 롤러의 가장자리와 중앙 영역은 주조되는 주편에 의해 가열되는 수준이 다르지만, 가이드 롤러의 가장자리와 중앙 영역을 일률적으로 동일하게 냉각하기 때문에 가이드 롤러의 가장자리 영역과 중앙 영역의 온도 차이가 발생됨에 따라 주편의 응고가 불균일하게 진행되어 주편의 가장자리 부분에 크랙 등의 결함이 발생하게 된다.

이러한 결과를 바탕으로, 주편의 가장자리 부분에서의 결함을 감소시키려는 다양한 방안이 제안되었다. 대표적으로, 제 3 영역 취성 구간에서 크랙이 발생하기 때문에 주편의 표면 온도, 특히 가장자리 부분 온도를 제 3 영역 취성 구간을 피할 수 있도록 하기 위하여, 2차 냉각대의 코너부 노즐에 냉각수가 흐르지 않도록 하여 주편 가장자리 부분의 온도 감소를 억제하는 방법이 있다. 그러나 이와 같이 노즐을 잠그면 냉각수 노즐이 쉽게 막히게 되어 이를 유지 또는 보수하는데 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 주형 동판을 모따기 형태로 형성하여 주편 가장자리 부분을 모따기 함으로써, 주편의 온도 감소를 억제하는 방법도 제안되었다. 그러나 이와 같은 방법은 가장자리 부분의 온도가 증가하면 주편의 크랙은 감소하지만, 강종에 따라 온도에 따른 응고수축 정도가 다르기 때문에 동일한 형태의 모따기를 적용할 수 없다. 이에 따라 동판 마모가 심하여 잦은 설비 교환이 필요하기 때문에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점도 있다.

KR

0766264

B1

JP

2004-9721

A

본 발명은 온도 제어가 용이한 가이드 롤러를 제공한다.

본 발명은 주편의 코너 크랙을 억제할 수 있는 가이드 롤러를 제공한다.

본 발명은 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 가이드 롤러를 제공한다.

본 발명은 공정 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 가이드 롤러를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 가이드 롤러는, 가이드 롤러로서, 회전 가능하고, 내부에 냉각수의 이동 경로인 냉각수로가 축방향으로 연장되어 형성된 몸체를 포함하고, 상기 몸체의 양쪽 가장자리 부분에는 상기 냉각수에 의한 냉각 속도를 상기 몸체의 중앙부분보다 저감시키는 보온영역이 구비된다. 여기에서, 상기 몸체는, 샤프트와; 상기 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘을 포함하고, 상기 냉각수로는, 상기 샤프트 내부에 형성되는 메인 냉각수로와; 상기 롤 쉘 내부에 상기 메인 냉각수로와 연통되도록 형성되는 쉘 냉각수로;를 포함할 수 있다.

상기 보온영역에는 상기 쉘 냉각수로에 접촉되는 단열부재가 구비될 수 있으며, 상기 단열부재는 상기 쉘 냉각수로의 내벽 또는 외벽에 접촉되도록 형성되는 것이 좋다.

또한, 상기 단열부재는 상기 쉘 냉각수로의 길이방향 또는 둘레방향을 따라 이격되어 형성될 수도 있고, 상기 단열부재는 상기 쉘 냉각수로를 둘러싸며 형성될 수도 있다.

상기 단열부재는 수지 또는 산화물계열 물질이 사용될 수 있다.

한편, 상기 보온영역이 형성된 상기 롤 쉘의 외주면에는 요철구조가 형성될 수도 있다. 상기 요철구조는 상기 가이드 롤러의 한 쪽 가장자리 부분에서 상기 롤 쉘과 대상체의 접촉 면적을 10% 내지 40% 감소시키도록 형성되는 것이 좋다.

특히, 상기 보온영역은 상기 몸체의 한 쪽 가장자리 부분의 길이가 상기 몸체 전체 길이의 35% 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시 형태에 따른 가이드 롤러는, 가이드 롤러의 양쪽 가장자리부분에 단열 부재를 형성하거나, 또는 요철 구조를 형성하는 간단한 방법으로 가이드 롤러의 온도를 부분적으로 제어할 수 있다. 이를 통해 주편의 폭 방향 가장자리 부분의 온도를 원하는 온도(예컨대 900℃ 이상)로 조절하여 주편의 취성 구간을 회피함으로써 크랙(crack) 등과 같은 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 고품질의 주편을 생산할 수 있다.

또한, 연주기로부터 생산된 고품질의 주편을 추가적인 인력이나 비용을 들이지 않고, 압연 가열로로 직접 장입할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 동시에, 생산 비용을 절감할 수도 있다.

도 1은 온도에 따른 강(鋼)의 연성 특성의 변화를 보여주는 그래프.
도 2는 일반적인 연주기의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 연주기를 구성하는 세그먼트의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가이드 롤러의 종단면도 및 횡단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가이드 롤러의 종단면도 및 횡단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가이드 롤러의 종단면도 및 횡단면도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 가이드 롤러를 이용하여 생산되는 주편의 온도 변화를 보여주는 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 가이드 롤러의 구성을 설명하기에 앞서, 일반적인 연주기의 구성에 대해서 살펴보기로 한다.

도 2는 일반적인 연주기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 연주기를 구성하는 세그먼트의 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 연주기는 제강공정에서 정련된 용강이 담기는 래들(ladle, 100)과, 레들(100)에 연결되는 주입 노즐을 통해 용강을 공급받아 이를 일시 저장하는 턴디쉬(tundish, 110)와, 턴디쉬(110)에 저장된 용강을 전달받아 일정한 형상으로 초기 응고시키는 주형(120)을 포함한다.

또한, 주형(120)의 하부에는 주형(120)으로부터 인발된 미응고 주편을 냉각시키면서 일련의 성형 작업을 수행하도록 복수의 세그먼트(segment, 300)가 연속적으로 배열된 냉각라인(200)이 구비된다.

여기서, 세그먼트(300)는 상하로 이격되는 상부 프레임(310) 및 하부 프레임(312)을 포함하고, 상부 프레임(310)과 하부 프레임(312)에는 복수의 가이드 롤러(314, 316)가 대향되도록 정렬 배치된다. 또한, 세그먼트(300)에는 상부 프레임(310)과 하부 프레임(312)을 이격된 상태로 상하 연결시키는 타이로드(tie rod; 320)와, 주편(1)에 압하력을 가하도록 상부 프레임(310)과 하부 프레임(312) 사이의 이격 거리를 조절하는 유압실린더(318)를 포함한다.

주형(120)에서 인발된 주편(1)은 상부 프레임(310)과 하부 프레임(312) 사이의 이격 공간을 통과하면서 가이드 롤러(314, 316)에 의해 안내 및 압하되어 일정한 형상으로 성형된다. 상기 세그먼트(300)는 일반적으로 5 ~ 10개의 가이드 롤러(314, 316)로 구성되는 상단 롤러 결합체와 하단 롤러 결합체로 구성되며, 그 사이에서 용강이 주조 및 압연되어 슬라브로 제조된다.

이러한 가이드 롤러(314, 316)는 1개의 롤러로 형성된 일체식과, 여러 개로 나누어진 분할식으로 구분될 수 있으며, 또한 분할식은 분할 부위가 단절되어 있는 것과 하나의 축(axle shaft) 상에 여러 개의 쉘(shell)이 조립되어 있는 것으로 구분될 수 있다.

분할식 롤러가 일체식 롤러에 비하여 주조 중에 발생하는 하중에 의한 변형에 유리하며, 분할부위가 단절되어 있는 롤러는 분해, 조립 등 정비성이 우수하고, 축과 쉘을 사용하는 방식은 수직, 수평방향 변위에 가장 저항력이 크므로 고 하중을 받는 곳에 적합하다. 이에 따라 일체식 롤러는 폭이 900㎜ 이내의 비교적 좁은 슬라브의 생산과 빌레트와 블룸을 생산하는 연주기 설비들에 사용되고, 분할식 롤러는 폭이 900㎜ 이상의 비교적 넓은 슬라브의 생산에 사용된다.

가이드 롤러(314, 316)는 대부분 내부에 형성된 유로를 따라 공급되는 냉각수에 의하여 냉각되는 구조를 갖는다. 이와 같은 가이드 롤러(314, 316)는 냉각되지 않는 롤러에 비해 마모에 강할 뿐만 아니라, 약 30%의 주편 냉각 효과를 갖는 것으로 알려져 있다. 이러한 가이드 롤러(314, 316)의 구성에 대해서는 아래에서 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 가이드 롤러는 상술한 바와 같은 연주기를 구성하는 세그먼트에 구비되는 가이드 롤러에 관하여 설명하지만, 그 기술 사상은 이에 한정되지 않는다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가이드 롤러의 종단면도 및 횡단면도이다.

가이드 롤러(314, 316)는 회전 가능하며, 내부에 냉각수의 이동 경로로 사용되는 냉각수로가 형성된 몸체를 포함하고, 몸체의 양쪽 가장자리 부분(E)에는 몸체의 중앙부분(C)보다 냉각 속도를 저감시킬 수 있는 보온영역이 형성된다.

여기에서 몸체는 회전 가능하게 구비되는 샤프트(330)와, 상기 샤프트(330)의 외주면을 둘러싸도록 구비되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘(331a, 331b)을 포함하여 구성된다. 또한, 몸체 내부의 냉각수로는 샤프트(330)의 축방향으로 연장되어 형성된다.

상기 샤프트(330)는 가이드 롤(314, 316)을 세그먼트(300)에 회전 가능하도록 장착시키는 역할을 하는 동시에 상기 롤 쉘(331a, 331b)을 지지하는 역할을 하는 수단으로서, 대략 원기둥 형상으로 형성된다. 이때 샤프트(330)의 길이방향을 축방향이라 정의하고, 샤프트(330)의 중심에서 외주면으로 향하는 방향을 반경방향이라고 정의한다.

상기 샤프트(330)는 베어링 수단(350), 예를 들어 다수개의 베어링(352)에 의해 지지되어 회전 가능하도록 지지되고, 상기 베어링(352)은 베어링 하우징(354) 내에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 샤프트(330)는 내부의 반경방향 중심에서 축방향으로 메인 냉각수로(332)가 형성된다. 메인 냉각수로(332)는 상기 샤프트(330)의 양단으로 각각 연장되고, 그 단부에는 로터리 조인트(rotary joint,360)가 연결된다. 이때, 로터리 조인트(360)도 샤프트(330)의 양단으로 연결되지 않고, 샤프트(330)의 선택되는 일 측 단부에 연결될 수 있을 것이다.

상기 롤 쉘(331a, 331b)은 상기 샤프트(330)의 외주면에 둘러싸이도록 설치되어 샤프트(330)와 일체로 회전하면서, 주조되는 주편(1)을 가이드하거나 압하한다. 롤 쉘(331a, 331b)은 대략 원통형의 파이프 형상으로 형성되며, 롤 쉘(331a, 331b)의 내경은 상기 샤프트(330)의 외경과 같거나 조금 크게 형성되는 것이 바람직하다.

롤 쉘(331a, 331b)은 하나가 구비될 수도 있지만, 복수 개가 구비되어 상기 샤프트(330)의 외주면에 일정한 간격으로 고정 지지될 수도 있다. 본 실시 예에서는 3개의 롤 쉘을 형성하여, 이 중 2개의 롤 쉘(331a)은 샤프트(330)의 양쪽 가장자리 영역에 배치시키고, 나머지 1개의 롤 쉘(331b)는 샤프트(330)의 중앙 영역에 배치시켰다. 물론 상기 롤 쉘(331a, 331b)의 개수 및 배치는 이에 한정되지 않고, 주편(1)을 바람직하게 가이드 또는 압하할 수 있는 다양한 조합으로 구현될 수도 있다. 본 실시 예에서는 명확한 설명을 위하여 3개의 롤 쉘(331a, 331b) 중, 양쪽 가장자리 부분(E)에 배치되는 롤 쉘을 제 1 롤 쉘(331a)로 지칭하고, 중앙 부분(C)에 배치되는 롤 쉘을 제 2 롤 쉘(331b)로 지칭한다.

상기 제 1 및 제 2 롤 쉘(331a, 331b)의 내부에는 각각 쉘 냉각수로(334a, 334b)가 형성된다. 제 1 및 제 2 롤 쉘(331a, 331b)에 형성되는 쉘 냉각수로(334a, 334b)는 각각 제 1 쉘 냉각수로(334a)와 제 2 쉘 냉각수로(334b)로 지칭한다. 이때, 쉘 냉각수로(334a, 334b)는 도 4의 횡단면도에 도시된 바와 같이 각각 샤프트(330)의 축 방향을 중심으로 일정한 간격을 가지며 방사상으로 형성되고, 각각의 쉘 냉각수로(334a, 334b)는 메인 냉각수로(332)와 연결관부(336)를 통해 연결되어 있다. 메인 냉각수로(332)와 쉘 냉각수로(334a, 334b)는 서로 연통되도록 형성될 수도 있으나, 효과적인 주편 냉각을 위해 각 쉘 별로 분리되어 형성될 수도 있다.

여기에서 롤 쉘(331a, 331b)은 고온의 주편과 직접 접촉되는 부분으로서, 쉘 냉각수로(334a, 334b)를 롤 쉘(331a, 331b) 외주면으로부터 적절한 위치에 형성함으로써 롤 쉘(331a, 331b) 및 고온의 주편을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 이때, 주편의 가장자리가 외부에 노출되기 때문에 주편의 중앙부분과 가장자리 부분은 서로 온도 차이를 갖게 된다. 그러나 쉘 냉각수로(334a, 334b) 내의 냉각수에 의해 주편의 중앙부분과 가장자리 부분이 동일하게 냉각되므로 주편의 중앙부분과 가장자리 부분에 온도 차이가 더욱 크게 발생하게 되며, 특히 주편의 가장자리 부분의 온도가 도 1에서 설명한 제 3 영역 취성 구간까지 내려가게 된다.

이에 주편의 가장자리 부분의 냉각 속도를 중앙부분의 냉각 속도보다 상대적으로 저감시키기 위하여 제 1 쉘 냉각수로(334a)에 접촉하도록 단열부재(400)를 형성하였다. 즉, 전술한 바와 같이 롤 쉘(331a, 331b)의 외주면은 고온의 주편에 직접 접촉되는 부분으로서, 주편의 열이 롤 쉘(331a, 331b)에 그대로 전달되어 온도가 상승하게 된다. 이때, 롤 쉘(331a, 331b) 내부에 형성된 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(334a, 334b)를 따라 흐르는 냉각수에 의해 중앙부분(C)과 가장자리 부분(E)의 쉘(331a, 331b)이 동일하게 냉각되게 되고, 이에 롤 쉘(331a, 331b)에 접촉된 주편도 냉각되게 된다. 이와 같이 주편이 냉각되는 경우, 주편의 양쪽 가장자리 부분이 중앙 부분보다 더 낮은 온도로 냉각되게 되어, 온도 차이가 발생하여 주편의 응고가 불균일하게 진행되는 문제점이 있다. 또한, 주편의 양쪽 가장자리 부분의 온도가 취성구간까지 낮아져 크랙 등의 결함이 발생하는 문제점도 있다. 따라서 본 실시 예에서는 가이드 롤러(314, 316)의 양쪽 가장자리 부분(E)에 단열부재(400)를 형성하여 롤 쉘(331a) 및 샤프트(330)와 제 1 쉘 냉각수로(334a) 내의 냉각수의 접촉 면적을 감소시켜 롤 쉘(331a) 및 샤프트(330)의 냉각 속도를 저감시키는 동시에, 주편의 냉각 속도도 저감시켰다.

이와 같은 단열부재(400)는 제 1 쉘 냉각수로(334a)에 접촉되도록 형성되며, 제 1 쉘 냉각수로(334a)의 내벽 또는 외벽에 형성될 수 있다. 예컨대 단열부재(400)가 제 1 냉각수로(334a)의 내벽에 형성되는 경우, 제 1 쉘 냉각수로(334a) 내벽에 소정 깊이의 트랜치(333)를 형성하고 트랜치(333) 내부에 단열부재(400)를 매립시킬 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 쉘 냉각수로(331a)의 내벽에 하나의 트랜치(333)를 형성할 수도 있으며, 복수 개 형성하여 단열부재(400)가 이격되어 형성되도록 할 수도 있다. 이때, 하나의 트랜치(333)를 형성하는 경우 롤 쉘(331a)의 외주면에 가까운 쪽에 형성하는 것이 롤 쉘(331a)의 냉각 속도 저감에 효과적이다. 또한, 트랜치(333)는 제 1 쉘 냉각수로(334a)를 둘러싸도록 형성되어 단열부재(400)가 제 1 쉘 냉각수로(334a)를 둘러싸도록 형성될 수도 있다. 또한, 트랜치(333)의 측벽에는 내부에 매립된 단열부재(400)가 이탈되는 것을 방지하기 위하여 측벽에 요철구조(미도시)가 형성될 수도 있다. 또한, 트랜치(333)는 제 1 쉘 냉각수로(334a)의 외부에 형성될 수도 있으며, 그 형태나 개수는 다양하게 변형 가능하다.

단열부재(400)는 샤프트(330)의 양쪽 가장자리 부분(E)에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 한쪽 가장자리 부분에서 가이드 롤러(314, 316) 전체 길이의 10% 이상 내지 35% 이하를 차지하도록 형성하는 것이 좋다. 단열부재(400)를 한 쪽 가장자리 부분에서 35% 이상의 길이로 형성하게 되면, 롤 쉘(331a, 331b)이 지나치게 과열되어 수명이 저하될 수도 있고, 10%보다 짧은 길이로 형성하게 되면 주편의 중앙 부분과 가장자리 부분에 온도 차이가 여전히 발생하게 되어 주편의 응고가 불균일하게 진행될 수도 있다.

단열부재(400)는 내열성을 가지며 열전도도가 현저히 낮은 고분자 또는 산화물 계열의 물질이 사용될 수 있다. 여기에서 단열부재(400)는 롤 쉘(331a, 331b) 외주면에 형성될 수도 있지만, 이와 같은 경우 고온의 주편과의 지속적인 마찰에 의해 박리될 수 있으므로, 적절하지 못하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가이드 롤러의 일부를 보여주는 종단면도 및 횡단면도이다.

도 5를 참조하면, 단열부재(400)가 소정 거리 이격되면서 제 1 쉘 냉각수로(334a)를 둘러싸고 있다. 이때, 단열부재(400)는 도 5의 (a)에서와 같이 동일한 길이를 가지며 소정 거리 이격되어 형성될 수도 있고, 도 5의 (b)에서와 같이 서로 다른 길이를 가지며 소정 거리 이격되어 형성될 수도 있다. 여기에서 도 5의 (b)에서와 같이 단열부재(400)를 서로 다른 길이, 즉 가장자리 부분(E)에서 중앙부분(C)으로 갈수록 점점 짧아지는 형태로 형성하게 되면, 가장자리 부분(E)의 온도를 보다 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가이드 롤러의 종단면도 및 횡단면도로서, 가이드 롤러의 양쪽 가장자리(E)의 롤 쉘(331a, 331b) 외주면에 요철구조(337)를 형성함으로써 롤 쉘(331a, 331b)과 주편 간의 접촉 면적을 감소시킨 구성을 보여주고 있다.

여기에서는 가이드 롤러(314, 316)의 외주면, 즉 롤 쉘(331a)의 외주면에 요철구조(337)를 형성하여, 주편에서 롤 쉘(331a)로 전달되는 열량을 감소시켜 냉각수에 의해 냉각되는 정도를 낮추고 있다. 다시 말해서 롤 쉘(331a)과 주편 간에 접촉 면적이 감소하면 주편의 열이 롤 쉘(331a)로 전달되는 정도가 상대적으로 감소하게 되고, 롤 쉘(331a)이 냉각수에 의해 냉각되더라도 주편의 냉각속도가 상대적으로 낮아지게 된다. 따라서 주편의 중앙부분과 양쪽 가장자리 부분의 온도 차이가 상대적으로 적어져 주편의 응고 불균일을 감소시킬 수 있는 동시에, 주편의 폭 방향 가장자리 부분의 온도가 제 3 영역 취성구간까지 내려가는 것을 방지할 수 있다.

이때, 가이드 롤러(314, 316)의 한쪽 가장자리에 형성되는 요철구조(337)는 가이드 롤러(314, 316) 전체 길이의 10% 이상 내지 35% 이하의 범위 내에서 형성되는 것이 좋으며, 요철구조(337)에 의한 롤 쉘(331a)과 주편 간의 접촉 면적은 10% 내지 40% 범위 내에서 감소되는 것이 좋다. 이와 같이 롤 셀(331a)과 주편 간의 접촉 면적을 감소시키면 주편에서 롤 셀(331a)로 전달되는 열이 대략 30% 정도 감소하게 되어 주편 가장자리 부분의 온도를 효과적으로 상승시킬 수 있게 된다. 여기에서 접촉 면적의 감소가 10% 이하인 경우에는 롤 쉘(331a)의 냉각이 쉽게 일어나 주편의 중앙부분과 양쪽 가장자리 부분의 온도 차이가 발생하여 주편의 응고 불균일이 발생할 수 있고, 40% 이상인 경우에는 롤 쉘(331a)이 과열되어 가이드 롤러(314, 316)의 내구성이 낮아질 수 있다.

이와 같이 형성된 가이드 롤러(314, 316)는 도 2에 도시된 연주기의 냉각구간 중 주형(120)과 일체화된 벤더(bender) 구간(A)과 주편이 펴지는 교정 응력이 작용하는 스트레이트닝(straightening) 구간(C) 사이에 존재하며, 휘어진 주편이 존재하는 캐스팅 보우(casting bow) 구간(B)에 설치하는 것이 좋다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 가이드 롤러를 이용하여 생산되는 주편의 온도 변화를 보여주는 그래프로서, 특히 주편의 가장자리 부분의 온도 변화를 비교하여 보여주고 있다. 여기에서 나타난 주편의 각 부위별 온도는 보온영역에서의 온도 감소 속도를 감안하여 계산된 추정치이다.

도 7을 참조하면, 연속주조로 제조되는 주편은 중앙부분과 가장자리 부분의 온도 차이가 감소된 것을 알 수 있다. 또한, 주편 가장자리 부분의 온도가 응력이 작용하는 굽힘 영역 및 교정 영역에서도 제 3 영역 취성구간을 벗어난 900℃ 이상인 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 가이드 롤러의 양쪽 가장자리 부분에 보온영역을 형성하여 주편에서 롤 셀로 전달된 열이 셀 냉각수로 내의 냉각수로 모두 전달되는 것을 방지하거나, 또는 주편의 열이 롤 셀로 전달되는 경로를 감소시켜 주편의 가장자리 부분에서의 온도 변화를 제어할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 가이드 롤러는 주편의 중앙부분과 가장자리 부분의 온도 차이를 감소시키고, 특히 가장자리 부분의 온도가 취성구간까지 낮아지는 것을 방지하여 주편에서의 결함 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 래들 110 : 턴디쉬
120 : 주형 200 : 냉각라인
300 : 세그먼트 310 : 상부 프레임
312 : 하부 프레임 314, 316 : 가이드 롤러
318 : 유압실린더 320 : 타이 로드
330 : 샤프트 331a, 331b : 롤 쉘
332 : 메인 냉각수로 333 : 트랜치
334a : 제 1 쉘 냉각수로 334b : 제 2 냉각수로
336 : 연결관부 337 : 요철구조
350 : 베어링 수단 352 : 베어링
354 : 베어링 하우징 360 : 로터리 조인트
400 : 단열부재

Claims

가이드 롤러로서,
회전 가능하고, 내부에 냉각수의 이동 경로인 냉각수로가 축방향으로 연장되어 형성된 몸체를 포함하고,
상기 몸체의 양쪽 가장자리 부분에는 상기 냉각수에 의한 냉각 속도를 상기 몸체의 중앙부분보다 저감시키는 보온영역이 형성되고,
상기 몸체는,
샤프트와,
상기 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘을 포함하고,
상기 냉각수로는,
상기 샤프트 내부에 형성되는 메인 냉각수로와,
상기 롤 쉘 내부에 상기 메인 냉각수로와 연통되도록 형성되는 쉘 냉각수로를 포함하며,
상기 보온영역은 상기 몸체의 한 쪽 가장자리 부분의 길이가 상기 몸체 전체 길이의 10% 이상 내지 35% 이하이고,
상기 보온영역에는 상기 쉘 냉각수로와 접촉되어 둘러싸는 단열부재가 구비되고, 상기 보온영역의 상기 롤 쉘의 외주면에는 요철구조가 형성되는 가이드 롤러.
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청구항 1에 있어서,
상기 단열부재는 상기 쉘 냉각수로의 내벽 또는 외벽에 접촉되도록 형성된 가이드 롤러.
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청구항 1에 있어서,
상기 단열부재는 수지 또는 산화물계열 물질인 가이드 롤러.
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청구항 1에 있어서,
상기 요철구조는 상기 가이드 롤러의 한 쪽 가장자리 부분에서 상기 롤 쉘과 대상체의 접촉 면적을 10% 내지 40% 감소시키도록 형성된 가이드 롤러.
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