KR101858834B1

KR101858834B1 - 세그먼트 롤 장치

Info

Publication number: KR101858834B1
Application number: KR1020160127749A
Authority: KR
Inventors: 이선동
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2018-05-18
Also published as: KR20180037639A

Abstract

본 발명은 세그먼트 롤 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 세그먼트 롤 장치는 회전축에 구비되는 롤 바디를 포함하는 세그먼트 롤;과, 자성을 가지며, 상기 롤 바디 내부에 구비되되, 상기 세그먼트 롤에 접촉하는 소재에 대응되게 구비되는 제1자성수단; 및 자성을 가지며, 상기 롤 바디 외부에서 상기 제1자성수단에 대응되게 구비되는 제2자성수단;을 포함하되, 상기 제1자성수단 및 상기 제2자성수단은, 적어도 같은 극성으로 구비되어 상호 척력이 작용하며, 상기 롤 바디의 외주면을 사이에 두고 상호 마주보게 구비되어 상기 롤 바디의 외주면을 서로 다른 방향으로 밀 수 있다.

Description

세그먼트 롤 장치{SEGMENT ROLL}

본 발명은 세그먼트 롤 장치에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조공정은 정련과정을 거친 용강을 턴디쉬(tundish)로 주입하고, 턴디쉬에 일시 저장한 용강을 턴디쉬와 주형(mold)사이에 위치하는 용강 전달장치를 통해 주형에 주입하며, 주형에서 1차 냉각을 하고, 주형 하부에서 2차 냉각을 하여 응고시킴에 따라 빌렛(billet), 블룸(bloom), 슬라브(slab) 등과 같은 주편을 생산하는 일련의 공정을 말한다.

주형에서 배출되는 용강은 표면이 다소 응고되는 상태로 도 1에서 보이는 연속주조장치의 세그먼트(Segment) 설비로 공급된다. 세그먼트 설비는 몸체를 이루는 지지바디(10)와, 상기 지지바디(10)에 연결되고, 회전축(21)이 베어링블록(30)에 의해 지지바디(10)와 연결되는 세그먼트 롤(20)을 포함하여 구성된다.

세그먼트 롤(20)은 지지바디(10)의 상부와 하부에 복수개가 구비되어 서로 마주보게 배치될 수 있으며, 주형에서 배출된 용강은 이 세그먼트 롤(20) 사이의 틈새공간(40)으로 공급될 수 있다.

이와 같이 연속주조공정이 반복되면 세그먼트 롤(20)은 슬라브에 의한 반복적인 하중에 의해 변형될 수 있다. 특히, 도 2에서 보이듯이, 슬라브(1)에 의한 철정압에 의해 세그먼트 롤(20)의 길이방향으로 처짐 또는 굽힘 변형이 발생하게 된다.

이와 같은 세그먼트 롤(20)의 변형은 슬라브의 주조 품질을 저하하는 원인이 될 뿐만 아니라, 세그먼트 롤(20)의 변형에 따른 설비 유지보수 비용도 발생시키므로 제조원가 상승의 원인이 된다.

본 발명은 세그먼트 롤 장치의 변형을 방지하고, 수명을 연장시키는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 주조 품질을 향상시키고, 제조원가를 절감하는 것을 일 목적으로 한다.

바람직하게, 상기 제1자성수단은, 상기 회전축에 감기는 코일부재; 및 상기 코일부재와 외부전원에 전기적으로 연결되는 슬립링;을 포함할 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 제2자성수단을 상기 롤 바디의 길이방향으로 이동시키는 이동수단;을 더 포함하되, 상기 이동수단은, 상기 제2자성수단에 연결되는 벨트부재; 및 상기 벨트부재가 감기며, 회전하게 구비되는 풀리부재;를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 롤 바디 내부에 구비되어 상기 롤 바디를 냉각시키는 냉각수단;을 더 포함할 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 제2자성수단은, 상기 롤 바디의 외주로부터 일정거리 이격되고, 상기 롤 바디의 길이방향으로 일정구간 연속되는 자석으로 제공될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 자석은, 상기 롤 바디가 삽입되는 롤 홈을 구비하고, 상기 롤 홈은 상기 롤 바디의 외주의 적어도 일부를 감싸도록 제공될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 냉각수단은, 상기 롤 바디의 길이방향으로 구비되어 냉각매체의 이동통로가 되는 적어도 하나의 냉각배관;을 포함할 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 롤 바디는, 자성을 가지는 물질을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면 본 발명은 세그먼트 롤 장치의 변형을 방지 또는 변형된 롤을 별도의 공정없이 원 상태로 회복할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제품 품질을 향상시키고, 유지보수 비용을 절감하여 제조원가 절감에 기여하는 효과가 있다.

도 1은 통상의 세그먼트 롤 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 세그먼트 롤의 변형상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 세그먼트 롤 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동수단을 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시예에서 동일한 작용을 하는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.

도 3에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 세그먼트 롤 장치의 개념도가 도시되어 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 세그먼트 롤 장치(100)는 자성을 가지는 물질을 포함하여 구성된 롤 바디(111)를 가지며, 상기 롤 바디(111) 내부에 회전축(112)이 지나는 세그먼트 롤(110)과, 상기 회전축을 지지하는 베어링수단(120)과, 상기 롤 바디(111) 내부에 구비되어 상기 롤 바디를 냉각시키는 냉각수단(130)과, 자성을 가지며, 상기 롤 바디(111) 내부에 구비되는 제1자성수단(140) 및 자성을 가지며, 상기 롤 바디(111) 외부에서 상기 제1자성수단(140)에 대응되게 구비되는 제2자성수단(150)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 제1자성수단(140) 및 상기 제2자성수단(150)은 서로 같은 극성을 갖도록 구비되어 상호 척력이 작용하게 구비될 수 있다.

그러면 자성을 가진 물질을 포함하여 구성된 롤 바디(111)의 외주면이 이 척력에 반응하게 된다. 즉, 상기 롤 바디(111) 내부에 배치된 제1자성수단(140)이 롤 바디의 외주면을 상기 롤 바디(111)의 중심으로부터 직경방향으로 밀게 되는 반면, 상기 롤 바디(111) 외부에 배치된 제2자성수단(150)은 롤 바디(111)의 외주면을 상기 롤 바디의 중심 방향으로 밀게 된다.

그리고, 제1자성수단(140)이 미는 힘과 제2자성수단(150)이 미는 힘을 동일하게 하면 롤 바디(111)의 외주면이 상방 또는 하방으로 휘거나 변형되는 것을 방지하면서 롤 바디의 외주면이 일직선을 유지하도록 할 수 있다.

다만, 슬라브(1)의 폭, 중량, 주조 조건 등에 따라 롤 바디(111)의 외주면이 상방 또는 하방으로 편중되어 휘거나 변형되었다면 제1자성수단(140), 제2자성수단(150)이 제공하는 힘에 변화를 줄 수도 있다.

즉, 롤 바디(111)의 외주면이 롤 바디의 직경방향 즉, 바깥방향으로 휘었다면 롤 바디의 내부에 있는 제1자성수단(140)에서 제공되는 자력의 세기보다 롤 바디 외부에 있는 제2자성수단(150)에서 제공되는 자력의 세기를 더 강하게 하면 롤 바디(111)의 외주면이 롤 바디(111)의 중심방향으로 밀려 들어갈 수 있다.

반대로 롤 바디(111)의 외주면이 롤 바디의 중심방향 즉, 안쪽방향으로 오목하게 휘어 변형되었다면 상기 롤 바디의 내부에 있는 제1자성수단(140)에서 제공되는 자력의 세기를 제2자성수단(150)에서 제공되는 자력의 세기보다 더 강하게 하여 롤 바디(111)의 외주면이 점차 롤 바디(111)의 바깥방향으로 밀려 나가도록 하여 결국에는 롤 바디의 외주면이 휘어지지 않고 직선을 유지하도록 할 수 있다.

또한, 롤 바디(111)의 외주면이 애초에 변형되지 않도록 주조중에 제1자성수단과 제2자성수단에서 제공되는 자력의 세기를 동일하게 유지하여 슬라브(1)가 롤 바디에 가하는 하중에 대한 반발력을 제공할 수도 있다.

따라서, 제1자성수단(140)과 제2자성수단(150)에 자력인가 여부는 주조 작업 중 롤 바디(111)의 변형상태를 모니터링 하는 작업자의 판단하에 선택될 수 있고, 자력을 인가하는 시간, 자력의 세기 등도 주조 환경에 따라 적절히 변경되어 적용될 수 있다.

이와 같이 제1자성수단과 제2자성수단이 같은 극성을 갖도록 즉, 롤 바디(111) 내부에 존재하는 제1자성수단을 N극을 갖도록 구비하였다면 롤 바디 외부에 존재하는 제2자성수단도 N극을 갖도록 구비하여 상호 척력이 작용하게 하면 롤 바디의 외주면이 하방 또는 상방으로 휘거나, 처지면서 변형되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 세그먼트 롤(110)은 모터 등의 동력발생수단(미도시)에 연결되어 회전하게 구비되는 회전축(112)과, 상기 회전축의 외부에 배치되는 롤 바디(111)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 회전축(112)의 양단부는 베어링수단(120)에 의해 지지될 수 있는데 상기 베어링수단(120)은 회전축(112)의 외주에 직접 접촉하는 베어링부재(121)와 상기 베어링부재(121)의 외주에 배치되어 지지구조를 형성하는 베어링블록(122)을 포함할 수 있다.

여기서, 회전축(112)의 회전이 롤 바디(111)에 전달되어 회전축(112)의 회전에 따라 롤 바디(111)도 함께 회전하게 하기 위하여 회전축(112)의 외주로는 고정부재(115)가 고정되며, 상기 고정부재(115)의 외주는 롤 바디(111)의 내주면에 결합되어 고정될 수 있다. 그리고, 상기 고정부재(115)에는 내부홈(115a)이 구비될 수 있는데 상기 내부홈(115a)을 통해 코일부재와 슬립링을 연결할 수 있다.

또한, 주조 중 전달되는 고온으로부터 세그먼트 롤(110)을 보호하기 위하여 롤 바디(111)의 내부로는 냉각수단(130)이 구비될 수 있다. 상기 냉각수단(130)은 내부에 냉각매체를 구비하는 냉매공급수단(132)과 상기 냉매공급수단(132)에 연결되어 상기 롤 바디(111)의 내부를 지나는 냉각배관(131)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 냉매공급수단(132)에 구비되는 냉각매체로는 물이 적용될 수 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로서 냉각매체의 종류는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며 물 이외에 다른 냉각매체로 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.

냉각배관(131)의 내부로는 상기 냉매공급수단(132)으로부터 공급되는 냉매가 유동되며, 냉각배관(131)은 상기 고정부재(115)의 일측을 관통함으로써 상기 고정부재(114)에 의해 지지될 수 있다. 이때, 회전축(112)의 회전에 따라 냉각배관(131)이 함께 회전하는 것을 방지하기 위해 상기 고정부재(115)와 냉각배관(131)의 접촉부에는 베어링부재(미도시)가 구비될 수 있다.

다만, 이는 본 발명에 의해 반드시 한정되는 것은 아니며, 회전축(112)의 원활한 회전과 지지를 위해서 다른 어떤 수단도 대체될 수 있다.

한편, 상기 롤 바디(111)의 내부에는 자성을 갖는 제1자성수단(140)이 구비될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 제1자성수단(140)은 롤 바디(111)의 내부에서 길이방향으로 구비되는 회전축(112)에 감기는 코일부재(141) 및 상기 코일부재(141)에 연결되면서 외부전원(미도시)에도 전기적으로 연결되는 슬립링(142)을 포함할 수 있다.

슬립링(142)에는 제어수단(170)이 전기적으로 연결되어 있어서 상기 제어수단(170)을 통해 상기 슬립링(142)으로 하여금 외부전원(미도시)으로부터 공급된 전류를 코일부재(141)에 공급하도록 제어할 수 있다.

상기 슬립링(142)은 회전하는 물체에 전류를 공급하는 전원공급장치의 일종으로서, 상기 슬립링(142)을 사용하면 세그먼트 롤(110)의 회전축(112)을 감고 있는 코일부재(141)에 전류 공급시, 회전축(112)이 회전하더라도 코일부재(141)에 연결된 전선이 꼬이지 않게 되어 전류를 원활하게 공급할 수 있는 효과가 있다.

코일부재(141)는 회전축(112)의 길이방향으로 일정 구간 감기도록 구비될 수 있는데 상기 코일부재(141)가 감기는 구간은 주조 슬라브(1)의 폭에 의해 결정될 수 있다.

즉, 상기 코일부재(141)는 슬라브(1)에 의해 하중을 받는 롤 바디의 영역에 대응되게 배치되어, 후술되는 제2자성수단(150)과 척력을 발생시킴으로써 슬라브(1)에 의해 하중을 받는 롤 바디의 영역이 변형되는 것을 방지하는 효과가 있다.

바람직하게, 상기 코일부재(141)가 회전축(112)에 감기는 구간은 슬라브(1)의 폭과 적어도 같게 구비되되, 더욱 바람직하게는 슬라브(1)의 폭보다 더 긴 구간을 감기도록 구비될 수 있다.

이는, 통상 롤 바디(111)의 외주면이 슬라브(1)에 의해 가해지는 하중에 의해 변형되기 때문에 제1자성수단(140)의 자력이 롤 바디(111)에 영향을 미치는 영역을 조절하기 위한 것으로서, 코일부재(141)가 회전축(112)에 감기는 영역이 슬라브(1)의 폭과 적어도 같게 구비하면 롤 바디(111)의 외주면을 보다 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 제2자성수단(150)은 롤 바디(111)의 외주로부터 일정거리 이격되고, 상기 롤 바디의 길이방향으로 일정구간 연속되는 자석으로 제공될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 상기 자석이 전자석(151)으로 제공되는 경우를 설명하나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며, 전자석 이외에도 영구자석 등으로 대체 가능함은 물론이다.

전자석(151)은 상기 코일부재(141)에 대응되게 구비될 수 있는데 바람직하게는 롤 바디(111)의 길이방향으로 상기 코일부재(141)와 적어도 동일한 구간만큼 배치될 수 있다. 즉, 전자석(151)의 폭은 상기 코일부재(141)가 회전축(112)에 감기는 구간과 적어도 동일하게 구비될 수 있다.

그러면, 제1자성수단과 제2자성수단 사이에 작용하는 척력이 롤 바디의 길이방향으로 균일하게 작용하게 되며, 결국 롤 바디의 외주면을 보다 효율적으로 제어할 수 있게 된다.

다만, 이는 본 발명에 의해 반드시 한정되는 것은 아니며 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.

도 4에서 보이듯이, 상기 제2자성수단의 전자석(151)은 상기 롤 바디(111)가 삽입되는 반원형의 롤 홈(152)을 구비할 수 있고, 상기 롤 홈(152)의 내면이 롤 바디(111)의 외주로부터 일정거리 이격되어 배치됨으로써 상기 전자석(151)이 롤 바디(111)의 회전에 간섭을 일으키지 않도록 할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 제2자성수단(150)의 전자석(151)의 폭을 상기 코일부재가 감기는 구간과 적어도 동일하게 구비하지 않더라도, 도 4에서 보이듯이, 상기 전자석(151)을 롤 바디(111)의 길이방향으로 이동하게 구비할 수도 있다.

이를 위해, 상기 제2자성수단(150)을 롤 바디(111)의 길이방향으로 이동시키는 이동수단(160)이 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 이동수단(160)은 상기 전자석에 연결되는 벨트부재(161) 및 상기 벨트부재가 감기며, 회전하게 구비되는 풀리부재(162)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 풀리부재(162)는 회전축이 감속기(미도시)에 연결된 회전모터(163)에 연결되어 일정속도로 회전하게 구비될 수 있다.

그리고, 상기 풀리부재(162)에 감기는 벨트부재(161)의 일면에 상기 전자석(151)을 고정시키면 전자석(151)을 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라, 회전모터(163)의 회전속도를 제어함으로써 전자석(151)의 이동속도를 제어할 수도 있다.

다만, 이는 본 발명에 의해 반드시 한정되는 것은 아니며, 풀리부재와 벨트부재 이외에도 스프로켓, 체인 등의 다양한 수단이 사용될 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1 : 슬라브 10 : 지지바디
20 : 세그먼트 롤 21 : 회전축
100 : 세그먼트 롤 장치 110 : 세그먼트 롤
111 : 롤 바디 112 : 회전축
115 : 고정부재 120 : 베어링수단
130 : 냉각수단 140 : 제1자성수단
141 : 코일부재 142 : 슬립링
150 : 제2자성수단 151 : 전자석
152 : 롤 홈 160 : 이동수단
161 : 벨트부재 162 : 풀리부재
170 : 제어수단

Claims

회전축에 구비되는 롤 바디를 포함하는 세그먼트 롤;
자성을 가지며, 상기 롤 바디 내부에 구비되되, 상기 세그먼트 롤에 접촉하는 소재에 대응되게 구비되는 제1자성수단; 및
자성을 가지며, 상기 롤 바디 외부에서 상기 제1자성수단에 대응되게 구비되는 제2자성수단;
을 포함하되,
상기 제1자성수단 및 상기 제2자성수단은,
적어도 같은 극성으로 구비되어 상호 척력이 작용하며, 상기 롤 바디의 외주면을 사이에 두고 상호 마주보게 구비되어 상기 롤 바디의 외주면을 서로 다른 방향으로 미는 세그먼트 롤 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1자성수단은,
상기 회전축에 감기는 코일부재; 및
상기 코일부재와 외부전원에 전기적으로 연결되는 슬립링;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 롤 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2자성수단을 상기 롤 바디의 길이방향으로 이동시키는 이동수단;을 더 포함하되,
상기 이동수단은,
상기 제2자성수단에 연결되는 벨트부재; 및
상기 벨트부재가 감기며, 회전하게 구비되는 풀리부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 롤 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 롤 바디 내부에 구비되어 상기 롤 바디를 냉각시키는 냉각수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 롤 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2자성수단은,
상기 롤 바디의 외주로부터 일정거리 이격되고, 상기 롤 바디의 길이방향으로 일정구간 연속되는 자석으로 제공되는 것을 특징으로 하는 세그먼트 롤 장치.
제5항에 있어서,
상기 자석은,
상기 롤 바디가 삽입되는 롤 홈을 구비하고, 상기 롤 홈은 상기 롤 바디의 외주의 적어도 일부를 감싸는 것을 특징으로 하는 세그먼트 롤 장치.
제4항에 있어서,
상기 냉각수단은,
상기 롤 바디의 길이방향으로 구비되어 냉각매체의 이동통로가 되는 적어도 하나의 냉각배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 롤 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 롤 바디는,
자성을 가지는 물질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세그먼트 롤 장치.