KR200263859Y1

KR200263859Y1 - 연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤

Info

Publication number: KR200263859Y1
Application number: KR2020010035687U
Authority: KR
Inventors: 이승헌; 김장갑; 정현석
Original assignee: 포항종합제철 주식회사
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2002-02-19

Abstract

본 고안은 롤 내부에 중공 공간이 형성되고, 잔류냉각수가 이동 가능한 통로가 있으며 롤 표면에 잔류냉각수를 흡입할 수 있도록 일정간격으로 흡입공이 형성됨으로써 연속주조작업중이 잔류냉각수를 효과적으로 제거시킴으로써 주편의 균일 냉각을 통한 주편 표면품질의 향상을 이루고, 잔류냉각수에 의한 주편의 과냉을 방지함으로써 주편 벤딩(Bending)현상에 의한 조업성 저하를 방지하도록 개선된 연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤에 관한 것이다.

본 고안은, 원형 단면의 롤몸체의 중앙에는 길이방향으로 중공 공간이 형성되고, 상기 중공 공간으로 부터 상기 롤몸체의 외주면으로 연장하는 다수의 이동통로들이 일정간격으로 형성되며, 상기 각각의 이동통로들은 롤몸체의 외주면에 인접하여 상기 이동통로들의 길이방향 축에 대해 일정 각도로 형성되어진 절곡구멍들을 형성하는 한편, 상기 롤몸체의 일측으로는 로터리 죠인트를 통하여 냉각수 배출관이 연결되어지고, 상기 냉각수 배출관의 타측에는 흡입펌프가 연결되어지는 연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤을 제공한다.

Description

연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤{A ROLL FOR DISCHARGING COOLING WATER REMAINED IN COOLING BED OF CONTINUOUS CASTING MACHINE}

본 고안은 연속주조공정의 냉각대에서 주편냉각을 위해 살수되어지는 냉각수가 주편과 롤 사이에 잔류되지 않도록 제거시켜 주는 롤에 관한 것으로, 보다 상세히는 롤 내부에 중공 공간이 형성되고, 잔류냉각수가 이동 가능한 통로가 있으며 롤 표면에 잔류냉각수를 흡입할 수 있도록 일정간격으로 흡입공이 형성됨으로써 연속주조작업중이 잔류냉각수를 효과적으로 제거시킴으로써 주편의 균일 냉각을 통한 주편 표면품질의 향상을 이루고, 잔류냉각수에 의한 주편의 과냉을 방지함으로써 주편 벤딩(Bending)현상에 의한 조업성 저하를 방지하도록 개선된 연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조장치는 도 1에서 보듯이 제강공장에서 정련된 용강이 래들(100)이라는 용기에 담겨 이송되면 래들(100)로부터 공급된 용강을 일시저장한 후, 각 스트랜드(Strand)로 분배하는 기능을 지닌 턴디쉬(110)를 구비하고, 상기턴디쉬(110)에서 주입된 용강이 일정한 형상으로 초기 응고가 일어나도록 하는 몰드(120)를 구비하며, 상기 몰드(120)의 하부측으로는 미응고 주편(S)으로부터 열을 빼앗아 응고를 완료시키면서 주편(S)을 지지하고, 가이드해주는 다수의 롤(130)들이 배치되고, 그 사이에 냉각수 스프레이 노즐(135)이 배치된 냉각대(2차)(140)가 설치되어 있으며, 주편(S)은 이와 같은 연속주조장치를 통과하면서 일정한 형태를 갖추게 된다.

이러한 연속주조장치에서 냉각대(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 미응고 용강을 가지고 몰드(120)를 빠져나온 주편(S)이 연주기내의 롤(130) 사이에서 설치된 냉각대(140)의 스프레이 노즐(135)에서 분사되어지는 냉각수에 의해 냉각되어 연주기를 통과하면서 응고되도록 한다. 이와 같은 냉각대(140)에서 살수되어지는 냉각수량은 강종, 주조속도등에 따라 달라지며 물분사(Water Spray) 방식의 냉각대(140)를 지닌 연주기의 경우, 주편(S) 중량 대비 수량으로 환산하면 대개 0.4~1.2ℓ/kg의 범위를 가진다.

한편, 주편(S) 표면의 균일한 냉각과 주편(S)내부의 안정적인 품질확보를 위해서는 냉각대(140)의 스프레이 노즐(135)로부터 분사되는 냉각수의 균일한 분포는 매우 중요한 기술요소의 하나이다.

따라서, 연속주조작업시 냉각대(140)에서의 냉각 특성은 주편(S)의 표면 및 내부 품질에 큰 영향을 주는 중요한 조업인자이며, 통상적으로 주편(S)을 냉각시키기 위해 공급되는 냉각수는 일정한 압력에 의해 일정한 분사각도를 가지고, 주편(S)에 균일 분사되어 주편(S)을 냉각시킨 후, 주편(S)의 현열에 의해 대부분이 증발되어진다. 그러나 통상의 조업에서 냉각수 압력의 변동 또는 스프레이 노즐(135)의 막힘 현상등에 의해 냉각수가 주편(S)과 충돌한 후, 도 2에서 도시된 바와 같이, 주편(S)과 롤 접촉부에 잔류냉각수(150)가 존재하게 된다.

이러한 잔류냉각수(150)는 주편(S)이 연주기내를 이동하는 과정에서 주편(S)의 코너부로 흘러내리게 되어 주편(S) 코너부의 과냉각을 초래한다. 한편, 주편(S) 코너부의 온도가 강(鋼)의 취약온도인 700~900℃ 범위에 존재하게 되면 기계적 응력 또는 열적 응력에 의해 주편(S) 코너부에 크랙을 발생시킴으로써 주편(S)의 표면품질을 떨어뜨린다.

또한, 연주기내의 외측(Outside)에 설치되어 있는 스프레이 노즐(135)에서 분사된 냉각수는 주편(S)에 부딪친 후 자연낙하되어 제거되어지지만, 내측(InsIde)에 설치되어 있는 스프레이 노즐(135)에서 분사된 냉각수는 주편(S)에 부딪친 후 주편(S)과 롤(130)이 접촉하는 영역에 잔류하게 되어 주편(S)을 과냉시키고, 이는 주편(S)의 상/하부의 열적 불균형을 가져오게 된다.

이러한 열적 불균형에 의해 연주기를 빠져나온 주편(S)은 상/하부의 열적 불균형에 의해 벤딩(bending)이 일어나고, 벤딩이 일어난 주편(S)이 일정 간격으로 배치된 롤(130)들을 순탄하게 이동하지 못하고 롤(130)에 충돌하므로 조업장애를 초래하는 문제점이 있다. 따라서, 냉각대(140)의 스프레이 노즐(135)로부터 분사된 냉각수가 주편(S)과 롤(130)의 직하부에 고이게 되면, 이러한 잔류냉각수(150)는 주편(S)의 표면품질 및 조업성에 심각한 문제를 일으킨다.

이와 같은 종래의 문제점들을 해소하기 위하여 롤(130)과 주편(S)사이에 고인 잔류냉각수(150)를 제거하는 공지된 기술로는 대한민국 특허출원 제 1996-049142로 롤표면에 나선형으로 가공된 여러 개의 홈을 이용하여 롤의 회전에 의해 홈의 위치를 자동으로 변화시킴으로써 롤과 주편사이에 고인 냉각수를 제거하는 기술이다.

그러나, 상기의 공지된 기술의 문제점은 롤의 회전에 의해 냉각수를 제거하는 방법으로 협폭재와 같이 주조속도가 빨라 롤의 회전이 빠른 경우는 잔류냉각수의 제거효과가 있으나, 광폭재 주조시와 같이 저속주조에서는 롤과 주편사이에 고여있는 잔류냉각수의 제거가 용이하지 않아 주편 코너부의 크랙 발생 및 주편 벤딩 등의 문제가 발생한다.

또한, 잔류냉각수가 롤 표면의 나선형의 홈을 따라 이동하여 주편 코너방향으로 제거됨에 따라 주편코너부의 과냉을 가져와 주편코너부 표면크랙을 유발하기 쉽다. 또한, 오늘날과 같이 많은 연연주 작업에 의한 고생산성 조업에서는 작업환경의 가혹화에 의해 롤의 마모진행정도가 빠르게 되어 롤의 마모에 따라 홈의 깊이가 얕아지므로 롤과 주편사이에 잔류하는 냉각수를 제거하는 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 마모문제를 해결하기 위해 롤표면을 고경도 재질로 사용할 경우, 롤표면에 홈을 가공하기가 어려운 가공상의 문제점이 있다.

한편, 본 출원인에 의해서 제시된 실용신안 출원번호 1997-16155호에서는 도 9및 도 10에 도시된 바와 같은, 중공형의 롤(200)이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 롤(200)들은 내브에 중공 공간(210)을 갖고 있지만, 전기도금장치에 적용되는 것이며, 그 구조가 상대적으로 복잡하여 가공하기 매우 곤란한 점이 있는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉각대에서 롤과 주편사이에 잔류하는 냉각수가 효과적으로 제거되도록 함으로써 주편의 균일냉각에 의한 주편 표면품질의 향상을 이루고, 주편 내부(Inside)의 과냉에 따른 주편 상하부 열편차를 줄이므로써 냉각대를 지난 주편의 벤딩현상을 방지하며, 또한 배출되는 잔류냉각수로 인하여 1000~1200℃ 고온의 주편과 접촉하는 롤의 내부냉각이 가능하므로 고온에 의한 롤 변형등을 방지함으로써 롤의 수명을 향상시킬수 있도록 개선된 연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤을 제공함에 그 목적이 있다.

제 1도는 일반적인 연속주조장치를 개략적으로 도시한 측면도;

제 2도는 연속주조장치의 냉각대에서 냉각수가 주편으로 분사된 후, 롤과의 사이에 잔류하는 상태를 도시한 측면 구성도;

제 3도는 본 고안에 따른 잔류냉각수 제거가 가능한 롤을 도시한 외관도;

제 4도는 제 3도의 A-A 선을 따른 단면도;

제 5도는 본 고안에 따른 잔류냉각수 제거가 가능한 롤이 회전하면서 단계적으로 동작되는 상태를 도시한 동작 설명도;

제 6도는 본 고안에 따른 잔류냉각수 제거가 가능한 롤이 냉각수를 흡입하는 상태를 도시한 상세 단면도;

제 7도는 본 고안에 대비되는 비교예로서의 중공롤을 도시한 단면도;

제 8도는 본 고안과 비교예및 종래예들을 대비하여 냉각수 잔량을 나타낸 그래프;

제 9도는 종래의 기술에 따른 중공롤의 일례를 도시한 단면도;

제 10도는 제 9도의 A-A 선과 B-B선을 따라서 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

5..... 롤몸체 7..... 공간

12.... 이동통로 20.... 절곡 구멍

24.... 퀵 죠인트 32.... 로터리 죠인트

35.... 가요성 호스 40.... 베어링

100... 래들 110... 턴디쉬

120... 몰드 130... 롤

140... 냉각대 S.... 주편

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은, 연속주조공정의 냉각대에서 주편냉각을 위해 살수되어지는 냉각수가 주편과 롤 사이에 잔류되지 않도록 제거시켜 주는 롤에 있어서, 원형 단면의 롤몸체의 중앙에는 길이방향으로 중공 공간이 형성되고, 상기 중공 공간으로 부터 상기 롤몸체의 외주면으로 연장하는 다수의 이동통로들이 일정간격으로 형성되며, 상기 각각의 이동통로들은 롤몸체의 외주면에 인접하여 상기 이동통로들의 길이방향 축에 대해 일정 각도로 형성되어진 절곡구멍들을 형성하는 한편, 상기 롤몸체의 일측으로는 로터리 죠인트를 통하여 냉각수 배출관이 연결되어지고, 상기 냉각수 배출관의 타측에는 흡입펌프가 연결되어짐을 특징으로 하는 연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤을 마련함에 의한다.

이하, 본 고안을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤(1)은 도 3및도 4에 도시된 바와 같이, 흡입펌프(14)를 이용하여 잔류냉각수(150)를 흡입할 수 있도록 하기 위하여 냉각대(140)에 위치하는 롤몸체(5)의 내부에 흡입펌프 용량을 고려하여 길이방향으로 적당한 크기의 중공 공간(7)을 형성한다.

그리고, 롤몸체(5)의 상기 공간(7)으로 부터 외표면으로 향하여 다수의 냉각수 이동통로(12)들을 일정간격으로 여러 개 설치하며, 상기 이동통로(12)의 선단에는 각각 상기 이동통로(12)들의 길이방향 축에 대해 일정 각도로 형성되어진 절곡구멍(20)들을 형성하는 것이다.

따라서, 상기 절곡구멍(20)들은 이동통로(12)를 통하여 상기 공간(7)에 연결되고, 상기 롤몸체(5)의 일측으로는 상기 중공공간(7)에 연결되도록 퀵 커플링(Quick Coupling)(24)을 이용하여 가요성 호스(Flexible Hose)(28)를 탈부착이 용이토록 연결하며, 상기 가요성 호스(28)의 끝단은 로터리 조인트(32)를 이용하여 냉각수 배출관(35)에 연결하고, 상기 냉각수 배출관(35)의 중간부분은 흡입펌프(14)와 연결하여 롤몸체(5)의 내부 공간(7)으로 흡입된 잔류냉각수(150)를 냉각수 배출관(35)을 통하여 외부로 배출하도록 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안은, 연속주조공정에서 주편(S)을 연주기내에서 완전히 응고시키기 위해 냉각대(140)에서 스프레이 노즐(135)을 통해 살수된 냉각수가 주편(S)과 롤(130)의 접촉부에 잔류하여 발생하는 잔류냉각수(150)를 효과적으로 제거할 수 있다.

즉, 본 고안에 의해서 잔류냉각수(150)를 효과적으로 제거하기 위해서는, 우선 절곡구멍(20)이 잔류냉각수(150)와의 접촉면적을 크게 하는 것이 중요한 기술이다.이는 도 5및 도6에 도시된 바와 같이, 롤 회전방향쪽으로 절곡구멍(20) 끝단의 형상을 곡선형(20a)으로 설계한다. 이 경우, 잔류냉각수(150)와의 접촉면적이 증가할뿐만 아니라 잔류냉각수(150)와의 접촉시간 또한 증가하므로 잔류냉각수(150) 제거에 효과적이다.

뿐만 아니라, 본 고안은 롤표면 절곡구멍(20)과 내부 중공(7)을 연결하는 이동통로(12)가 일정각도(θ)로 꺾이도록 설계되어 있다는 점이다. 상기 각도(θ)는 대략 40~60도 이며, 상기 각도(θ)가 40도 미만이면, 냉각수 흡입효과가 떨어지고, 60도 이상이면 가공성이 떨어지므로 상기 각도(θ)는 40~60도가 바람직한 것이다.

한편, 도 7은 롤표면과 중공 공간(7)사이를 이어주는 이동통로(12)가 일직선으로 연결된 일반적인 중공 롤(70)의 비교 예인데, 롤내부의 이동통로(12)가 주편(S)과 접촉하여 잔류냉각수(150)를 흡입한 후 공간(7)으로 배출하는 과정에서, 롤(70)이 구간(P)을 통과하여 90도 회전할때까지는 이동통로(12)를 통하여 흡입된 잔류냉각수(150)가 자연 낙하하려는 힘을 받게 된다. 따라서 이동통로(12)를 통하여 흡입된 잔류냉각수(150)가 흡입력이 충분치 않을 경우, 다시 배출될 수도 있게 된다.

그러나, 본 고안의 경우는, 도 5에서와 같이 잔류냉각수(150)의 이동통로(12)를 40~60도 정도의 각도(θ)로 꺾이도록 설계함으로써, 롤(1)이 절곡구멍(20)을 통하여 냉각수를 흡입한 다음, 구간(P)을 30~50도 정도만 회전하더라도 절곡구멍(20)의 위치가 지면과 수평방향이 되므로 흡입된 잔류냉각수(150)가 다시 배출되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 8은 연구소의 모사실험을 통하여 측정된 잔류냉각수(150)량을 이동통로(12)와 절곡구멍(20)이 형성되지 않은 종래재와, 도 7에 도시된 바와 같이 직선형의 이동통로(12)를 구비한 일반 중공롤 비교재와 본 고안을 비교한 결과를 그래프로서 도시하고 있다. 즉, 도 8에서 도시된 바와 같이, 본 고안이 종래재및 비교재에 비하여 잔류냉각수(150) 제거에 탁월한 효과가 있음을 보여주고 있다.

따라서, 본 고안에 의하면 롤표면에 형성된 절곡구멍(20)에 의해 잔류냉각수(150)가 흡입되어 꺾여진 이동통로(12)를 따라 롤내부 중공 공간(7)을 통하여 효과적으로 제거됨으로써 잔류냉각수(150)에 의한 주편(S)표면 품질저하 및 주편(S)벤딩에 의한 조업성 저하문제를 크게 개선할 수 있고, 부가적으로는 배출되어지는 냉각수로 인해서 롤몸체(5) 내부를 냉각함으로써 1000~1200℃고온의 주편(S)과 접촉에 의해 발생하는 롤몸체(5)의 열화를 효과적으로 방지함으로써 롤의 수명향상에 크게 기여할 수 있다.

상기와 같이 본 고안은, 연속주조공정의 냉각대(140)에서 주편(S)냉각을 위해 살수되어 주편(S)과 롤(130) 사이에 고여있는 잔류냉각수(150)를 효과적으로 제거하여 주편(S)의 균일 냉각을 이루고, 주편(S) 벤딩현상을 방지함으로써 주편(S)표면의 품질 향상을 이루며, 고온의 주편(S)과 접촉한 롤(130)의 내부냉각효과에 기인한 롤 수명향상으로 롤(130) 교환횟수 감소 등 연속주조공정의 생산성 향상에 매우 유용한 효과가 있다.

Claims

연속주조공정의 냉각대(140)에서 주편(S)냉각을 위해 살수되어지는 냉각수가 주편(S)과 롤몸체(5) 사이에 잔류되지 않도록 제거시켜 주는 롤에 있어서,

원형 단면의 롤몸체(5)의 중앙에는 길이방향으로 중공 공간(7)이 형성되고, 상기 중공 공간(7)으로 부터 상기 롤몸체(5)의 외주면으로 연장하는 다수의 이동통로(12)들이 일정간격으로 형성되며, 상기 각각의 이동통로(12)들은 롤몸체(5)의 외주면에 인접하여 상기 이동통로(12)들의 길이방향 축에 대해 일정 각도(θ)로 형성되어진 절곡구멍(20)들을 형성하는 한편, 상기 롤몸체(5)의 일측으로는 로터리 죠인트(32)를 통하여 냉각수 배출관(35)이 연결되어지고, 상기 냉각수 배출관(35)의 타측에는 흡입펌프(14)가 연결되어짐을 특징으로 하는 연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤.
제1항에 있어서, 상기 절곡구멍(20) 끝단은 그 형상을 롤 회전방향쪽으로 곡선형(20a)으로 형성함으로써 잔류냉각수(150)와의 접촉면적이 증가할뿐만 아니라 잔류냉각수(150)와의 접촉시간 또한 증가시키도록 구성됨을 특징으로 하는 연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤.
제1항에 있어서, 상기 각도(θ)는 40~60도임을 특징으로 하는 연주기 냉각대의 잔류냉각수 제거가 가능한 롤.