KR20060035768A - 내부 냉각식 빌레트 안내 롤러 - Google Patents

Abstract

당해 발명은 중앙의 회전 가능한 샤프트(1)와 이 샤프트에서 회전에 대하여 고정되도록 지지되는 적어도 하나의 롤 셸(4)을 가지고, 특히 연속적인 주물설비를 위한 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤에 관한 것이다. 스트랜드 안내 롤이 기계적 그리고 열적 응력을 더욱 잘 견딜 수 있도록 하기 위해서, 스트랜드 안내 롤이 큰 스트랜드 폭들에 적합한 것을 보장하기 위해서, 유지 작업이 더욱 경제적으로 수행되는 것이 가능하게 하기 위해서, 스트랜드 안내 롤은 롤 셸이 롤 셸을 통과하는 냉각제 통로들(22, 22a, 22b, 22c)을 가지고, 냉각제 통로들이 롤 셸의 원통형의 롤 셸 외부 표면으로부터 일정한 거리에 있는 롤 셸에 배치되어 있을 것이 제안된다. 적어도 하나의 물 안내 링(5)이 롤 셸과 중앙 샤프트 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

Description

내부 냉각식 빌레트 안내 롤러 {INTERNALLY COOLED BILLET GUIDING ROLLER}

본 발명은 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤(strand-guiding roll), 특히 연속 캐스팅 설비를 위한 것으로 중앙의 회전 가능한 샤프트와 이 샤프트의 회전에 대하여 고정 지지되는 적어도 하나의 롤 셸(roll shell)을 가지고 있다.

스트랜드 안내 롤은 스트랜드 안내 스탠드(strand-guiding stand)에서 영구 주형으로부터 나온 후에 연속적으로 캐스팅되는 금속 스트랜드를 지지 및 안내하기 위하여 연속 캐스팅 설비들에 사용된다. 이들은 특히 강 스트랜드의 경우에 있어서는 1000℃를 넘는 온도에서 캐스팅된 금속 스트랜드가 주형에서 분리되기 때문에 높은 열응력(thermal stresses)에 노출되어 있다. 상대적으로 두꺼운 스트랜드, 특히 슬라브 형태(slab formats)로 생산할 때, 상당량의 액체 코어(liquid core)도 역시 여전히 스트랜드에 남아있어 그 결과로 철정력(ferrostatic forces)이 스트랜드 안내 롤에 가해진다. 게다가, 스트랜드 안내 롤은 스트랜드 벤딩으로부터의 변형력(deformation forces)을 견딜 수 있어야만 한다. 따라서, 일반적으로 스트랜드 안내 롤은 내부 냉각장치를 갖추고 있고, 기계적 응력(mechanical stresses)에 상응하는 강건한 설계(robust design)를 가진다. 캐스팅된 스트랜드의 폭이 3미터에 달하는 큰 스트랜드는 스트랜드 안내 롤의 다수의 설치를 요구하고 따라서 지지하는 스트랜드 안내 롤이 다중 구조로 되어있을 것을 요구한다.

스트랜드 안내 롤의 내부 냉각의 구성에 대하여 제안된 많은 해법들이 종래 기술로부터 이미 알려져 있다.

제안된 해법들 중 하나의 그룹에 따르면, 하나의 환형 냉각제 통로 또는 고리모양으로 배치된 다수의 흐름 통로(flow passages)들이 롤 셸과 중앙의 샤프트 또는 차축(axle) 사이에 배치된다. 이와 같은 실시예의 한가지 일반적인 결점은 롤 표면과 냉각제 통로들 사이에 상당한 거리로부터 초래되고, 지체된 열전달 때문에 롤 셸에 표면 온도가 과도하게 높은 결과를 초래하며, 결과적으로 부가적인 외부냉각을 필요로 하게 된다.

스트랜드 안내 롤의 이와 같은 그룹에 속하는 스트랜드 안내 롤은 예를 들면 독일공개공보 제 25 52 969호로부터 알려져 있다. 이것은 연속적인 샤프트가 여러 겹으로 장착된 스트랜드 안내 롤이고, 그 위에서 용접식 연결(welded join)에 의한 회전에 대하여 고정시키는 개별의 롤 셸들이 배치된다. 환형 공간은 중앙 샤프트와 각각의 롤 셸과의 사이의 냉각제 통로로서 형성되고, 이러한 환형 공간은 중앙의 공급 라인들로 연결된다. 이러한 용접식 설계에 의하여 스트랜드 가이드 롤의 분해가 허용되지 않고 따라서 높은 열적 응력 및 기계적 응력을 받는 롤 셸들이 교체되는 것이 허용되지 않는다. 샤프트와 롤 셸 사이에 냉각제 통로가 있기 때문에 그것은 롤 셸 표면으로부터 상당한 거리에 있고, 이것은 롤 셸로부터의 열손실에 악영향을 끼친다. 오히려 롤 셸은 사실상 전체적으로 열 축적기로서의 역할을 한다.

도 1a와 도 1b를 보면 국제공개공보 제 02/38972 A1호는 중앙의 여러 겹으로 장착된 샤프트와 그 위에 다수의 롤 셸들이 배치된 스트랜드 안내 롤과 관련한 종래 기술을 나타낸다. 각각의 롤 셸의 전체 내부 표면은 샤프트의 외부 표면을 지탱하고, 페더키(feather key)에 의한 회전에 대하여 고정되도록 그것에 결합된다. 이런 스트랜드 안내 롤은 샤프트 안에서 중앙에 루팅(routing)된 냉각제 라인에 의해 내부가 냉각된다. 이런 형태의 스트랜드 안내 롤은 셸의 표면에서부터 냉각제 라인에 이르는 특별하게 긴 열전달 경로의 근본적인 결점이 있다. 샤프트와 롤 셸 사이의 조립과 관련된 환형 틈(gap)은 단열기로서의 역할을 하고, 부가적으로 스트랜드 안내 롤로부터의 열손실을 막아준다.

게다가 국제공개공보 제 02/38972 A1호는 여러 겹으로 장착된 샤프트와 그 위에 체결된 롤 셸이 있는 스트랜드 안내 롤을 개시하고, 각각의 롤 셸은 페더키에 의한 샤프트 상에서 회전에 대하여 고정되도록 배치된다. 높은 열 전도성 물질로 채워진 환형 공간은 롤 셸과 샤프트 사이에 롤 셸의 종방향 소구역(a subregion of the longitudinal extent of the roll shell)에 걸쳐서 형성된다. 열은 샤프트를 통해서 흐르는 중앙의 냉각제 라인을 경유하여 내부 냉각에 의해 스트랜드 안내 롤로부터 소실된다. 열 전도성 충전재료(thermally conductive filler material)는 롤 셸과 샤프트 사이의 공기 틈(air gap)의 방해 작용을 막지만 그럼에도 여전히 열적으로 응력을 받은 롤 셸의 표면과 냉각제 라인 사이의 상당한 공간이 있다.

하나의 롤 셸과, 롤 셸 및 롤 코어(core) 사이의 다양한 구성의 냉각제 통로들을 구비한 스트랜드 안내 롤도 역시 미국공개공보 제 4,442,883호로부터 알려져 있다.

알려진 제안된 해법들의 다른 그룹에 의하면, 냉각제 통로들이 실질적으로 하나의 부품으로 된 롤 본체에 직접적으로 통합되어 있고 이러한 냉각제 통로들은 관통구(through-bores)에 의해 형성된다. 이러한 방법으로 냉각제 통로들이 롤 표면에 가깝게 배치되고, 결과적으로 보다 짧은 열 전달 경로에 의해 향상된 냉각 작용을 달성하게 된다.

롤 표면에 가까이 균일하게 분포된 냉각제 구멍들을 가진 이런 형태의 스트랜드 안내 롤은 이미 국제공개공보 제 93/19874호, 미국공개공보 제 5,279,535호와 미국공개공보 제 4,506,727호로부터 알려져 있다. 이러한 스트랜드 안내 롤은 양쪽 부분에 베어링 저널들(bearing journals)이 인접된 하나의 부품으로 된 롤 본체에 의해 형성된다. 냉각제는 단부에서 베어링 저널들(bearing journals)과 접하는 로터리 리드스루(rotary leadthrough)와, 반경 방향의 분기관들이 롤 주변에 배치된 냉각제 구멍들에까지 이르고 있는 중앙 공급 구멍을 경유하여 공급된다. 다수의 주변의 냉각제 구멍들은 교번 방향으로(in alternating directions) 스트랜드 안내 롤을 통해 냉각제가 흐르면서 하나의 분기관으로부터 냉각제를 공급받는다. 냉각제는 연속적인 냉각제 구멍들을 서로 연결시키는 대응하는 전환 통로들에 의해 롤 본체의 단부에 접합된 환형 플랜지(annular flanges)에서 전환된다. 그러나 하나의 부품으로 된 스트랜드 안내 롤(single-piece strand-guiding rolls)은 폭이 900밀리미터에 이르는 비교적 좁은 슬라브 스트랜드(slab strands)의 생산과 횡단면의 빌레트와 블룸(a bloom and billet cross section)이 있는 스트랜드를 위한 연속 캐스팅 설비들에만 사용될 수 있다. 게다가 롤 표면의 손상의 경우에 하나의 부품으로 된 스트랜드 안내 롤은 복잡한 수리 작업을 필요로 하거나 전체 스트랜드 안내 롤의 교체를 필요로 한다.

롤 본체가 하나의 부품으로 된 구조와 같은 스트랜드 안내 롤과 그에 따른 제한된 가능한 사용법들은 독일공보 제 33 15 376호에 알려져 있다. 개별적인 냉각제 구멍들을 개방하는 제어판(a control disk)에 의해, 롤 본체에 배치된 냉각제 챔버로부터 출발하여 주변으로 배치된 냉각제 구멍으로의 냉각제의 분포만이 선택적으로 일어난다.

따라서 당해 발명의 목적은 알려진 종래 기술의 단점들을 피하고, 스트랜드에 의해 발생된 기계적 응력 및 열적 응력을 더 잘 견딜 수 있고 롤 셸에 의해 흡수된 열량을 빠르게 분산시키는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤을 제안하는 것이다. 특히, 스트랜드 안내 롤의 용이한 유지 보수를 개선시킬 수 있고, 보다 비용 절감적인 유지 보수 작업을 수행할 수 있도록 하고자 한다. 당해 발명의 또 다른 목적은 큰 폭의 캐스팅에도 적합한 스트랜드 안내 롤을 제공하고, 유지 보수 작업이 마모되기 쉬운 구성품들을 대체하는 것에 제한될 수 있는 방법으로 구성되는 것이다.

당해 발명에 따른 형태의 스트랜드 안내 롤에 있어서, 이 목적은 롤 셸이 그것을 관통하는 냉각제 통로들을 가지는 사실에 의해 달성될 수 있고, 냉각제 통로들은 롤 셸 내에 원통형의 롤 셸의 외부 표면으로부터 일정한 거리에 배치된다. 더 바람직한 예에 따르면, 롤 셸의 내부에 있는 냉각제 통로들은 스트랜드 안내 롤의 회전축에 평행한 배향을 가지게 된다. 그러나 냉각제 통로들은 종방향에 대하여 나선형으로도 역시 배치될 수 있는데, 예를 들면 스트랜드 안내 롤의 회전축 주위의 나선형 라인을 따라 배치될 수 있다. 냉각제 통로들은 롤 셸의 외부 표면 근처에서 롤의 주변에 롤 셸의 내부에 균일하게 분포되어 있고, 관통구에 의해 형성되는데, 그 결과 균일한 롤 셸의 냉각이 이루어진다. 냉각제 통로들과 롤 셸 외부 표면과의 거리는 바람직하게는 10밀리미터 내지 40밀리미터이다. 따라서 중앙 샤프트는 롤 셸의 열적 응력에 의해 영향받지 아니하고 가능한 한 멀리 떨어져 있다. 중앙 샤프트 내의 중앙 냉각제 라인들로부터의 냉각제가 있는 냉각제 통로들의 공급은 임의의 원하는 구성에서도 이루어진다.

롤 셸에서 냉각제 통로들의 제작을 단순화하면, 롤 셸은 서로 회전 가능하게 고정되어(rotationally fixed) 연결된 두 개의 환형 슬리브들을 포함하고, 냉각제 통로들은 두 개의 환형 슬리브들의 연결 측면에서 하나 이상의 이러한 연결 측면들 내부로 가공된다. 예를 들면, 롤 셸의 두 개의 환형 슬리브들은 단부 용접(end-side welding)에 의해 또는 수축-장착식(shrink-fit) 연결에 의해 연결될 수 있다.

또 다른 적절한 실시예에 의하면, 롤 셸이 적어도 하나의 외부 슬리브을 포함한다는 사실에 의해 냉각제 통로들이 롤 셸 외부 표면에 가능한 한 가깝게 이동되는 것이 가능하고, 그 외부 슬리브은 롤 셸 외부 표면, 환형 측부 그리고 운동체(displacement body)를 형성하며, 이 운동체는 환형 측부 사이에서 연장되는 롤 셸에서 공동 내에 삽입되고 외부 슬리브의 내벽과 함께 냉각제가 관통하는 냉각제 통로들을 형성한다. 바람직하게는 플라스틱으로 만들어지는 운동체는 임의의 원하는 방법으로 구성되거나 루팅되는 냉각제 통로들을 형성하는 것을 간단하게 한다. 냉각제 통로의 횡단면은 또한 링 세그먼트의 형태를 채택하거나 하나의 환형 냉각제 통로들로 환원될 수 있다.

발명에 관한 바람직한 실시예에 의하면, 적어도 하나의 물 안내 링이 롤 셸과 중앙 샤프트 사이에 배치된다. 적절한 실시예에 따르면, 물 안내 링은 롤 셸과 중앙 샤프트 사이에서 롤 셸의 종방향 단부 영역에 배치된다. 독립적인 구성품으로서의 물 안내 링들을 디자인하고 그들을 각각의 롤 셸의 에지 영역들에 배치하는 것은 구성품들 사이에서 기능적 분리라는 결과를 달성한다. 물 안내 링은 배타적으로 냉각제를 냉각제 통로들로 공급하는 데 사용되고, 그 내경과 외경은 가능한 한 스트랜드로부터의 반력(reaction forces)이 없고, 그것에 작용하지 않고 그것을 경유하여 전달되는 롤 구동기로부터의 구동력이 없도록 수치가 정해진다. 동시에 물 안내 링들과의 접촉 표면들에서 샤프트의 지름에서의 적절한 스텝부들은 유지 보수작업을 위한 스트랜드 안내 롤의 조립 및 분해를 간단하게 하고, 롤 셸이 교체되는 것을 허용한다.

유리한 구성은 롤 셸에서 냉각제 통로들이 실질적으로 반경 방향의 분기관들을 경유하여 냉각수 라인에 연결되고, 이는 냉각제의 공급 및 배출을 위하여 중앙 샤프트에 배치되며, 반경 방향의 분기관들은 물 안내 링들을 통하여 루팅되도록 구성된다.

만약 물 안내 링들이 중앙 샤프트와 롤 셸 사이에 배치된다면, 반경 방향의 분기관들은 물 안내 링들의 종방향 부분 안에서 배치된다. 반경 방향의 분기관들은 물 안내 링들의 종방향 부분 안에서 물 안내 링의 적어도 하나의 분배기의 환형 그루브 안으로 개방되는 것이 적절하다. 이러한 방법으로 여러 주변의 냉각제 통로들이 중앙 샤프트에 배치된 하나의 냉각제 라인으로부터 그리고 냉각제의 공급과 배출을 위한 적어도 하나의 인접하는 반경 방향의 분기관으로부터 냉각제를 균일하게 공급받는 것이 가능하다.

특히 제작 기술적인 이유 때문에 롤 셸에서 분기관들은 실질적으로 반월형 분쇄부(half-moon-shaped milled-out portions)에 의해 형성되고, 이 중 한쪽 부분의 치크(cheek)에서 각각의 경우마다 주변의 냉각제 통로들의 하나는 개방된다.

냉각제 통로들의 생산과 관련하여 냉각 작용과 제작 기술 경비의 실질적으로 최적의 비율은, 롤 셸에서 서로 옆으로 평행하게 배치된 다수의, 바람직하게는 세 개의 냉각제 통로들이 하나의 연속적인 냉각제 통로들을 형성하기 위해 연결된다면 달성될 수 있고, 인접한 냉각제 통로들 사이의 연결 통로들은 롤 셸에서 단부 분쇄 공정(end-side milled-in formations)에 의해 형성된다.

중앙 샤프트로 롤 셸에 작용하는 힘을 전달하기 위해서 롤 셸은 적어도 롤 셸의 종방향 소구역에 걸쳐 중앙 샤프트에서 직접적으로 지지된다.

스트랜드 안내 롤의 각각의 구성품 사이의 냉각제 라인들에서 누수를 막기 위해 밀봉 요소들(sealing elements), 바람직하게는 환형 그루브들에 삽입된 밀봉 링들(sealing rings)이 물 안내 링들과 롤 셸 사이에 그리고 물 안내 링들과 중앙 샤프트 사이에 배치된다.

중앙 샤프트에서 롤 셸의 잠금 연결부(positively blocking connection)는 적어도 하나의 회전 방지 장치(rotation preventer)에 의해 이루어지고, 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 페더키들 또는 유사한 작용을 하는 다른 구성품들에 의해 이루어진다.

스트랜드 안내 롤을 통한 냉각제 통로의 한가지 가능한 구성은, 중앙 샤프트에 루팅된 냉각제 통로가 중앙 샤프트의 일단부에서부터 시작하고, 중앙 샤프트에 배치된 냉각제 방출을 위한 냉각제 라인이 중앙 샤프트의 타단부에서 개방되며 각각의 냉각제 라인은 로터리 리드스루(rotary leadthrough)에 할당되는 것으로 구성된다.

스트랜드 안내 롤로의 냉각제의 공급이 연속 캐스팅 설비의 한 부분, 즉 연속 캐스팅 설비의 스트랜드 안내의 한 부분에 제한되는 것을 허용하는 유리한 실시예는, 중앙 샤프트에 루팅된 냉각제의 공급과 배출을 위한 냉각제 라인들이 중앙 샤프트의 일단부에서 개방되고 이러한 냉각제 라인들이 멀티-스타트 로터리 리드스루(multi-start rotary leadthrough)에 할당되는 것으로 구성된다. 이러한 실시예는 바람직하게는 구동되는 스트랜드 안내 롤(driven strand-guiding rolls)에 사용될 수 있고 또한 구동되지 않는 스트랜드 안내 롤(nondriven strand-guiding rolls)에도 사용될 수 있다.

사용되는 냉각제는 일반적으로 냉각수이다.

현재 발명의 다른 이점들과 특징들은 제한 없는 실시예들의 다음의 설명으로부터 나타나고, 첨부도면을 참조한다.

도 1은 본 발명에 따라 개략적으로 스트랜드 안내 롤의 종단면도를 도시하고 있고,

도 2는 개략적으로 도 1에서 라인 A-A 섹션의 스트랜드 안내 롤의 횡단면도를 도시하고 있고,

도 3은 개략적으로 도 1에서 라인 B-B 섹션의 스트랜드 안내 롤의 횡단면도를 도시하고 있고,

도 4는 본 발명에 따라 개략적으로 스트랜드 안내 롤의 다른 실시예의 종단면도를 도시하고 있고,

도 5는 개략적으로 나선형의 냉각제 통로를 구비한 두 부분으로 된 롤 셸을 도시하고 있고,

도 6은 본 발명에 따라 개략적으로 스트랜드 안내 롤의 다른 실시예의 종단면도를 도시하고 있다.

도면에 있는 그림들은 개략적인 형태에서 본 발명에 의한 스트랜드 안내 롤을 보여주고 있고, 예를 들면 이 롤은 상당한 폭의 슬라브(slab) 또는 단면이 얇은 슬라브의 금속 스트랜드의 생산을 위한 연속 캐스팅 설비의 스트랜드 안내 시스템에 사용하는 것이 적합하다. 다른 실시예들에서 동일하거나 동등한 구성요소들은 동일한 참조 부호들에 의해 표시된다.

도 1에서 도시된 스트랜드 안내 롤은 네 개의 베어링들(2)에서 회전가능하게 지지되는 연속적인 중앙 샤프트(1)를 포함한다. 베어링들과 이들을 수반하는 베어 링 하우징들(3)은 연속 캐스팅 설비의 스트랜드 안내 스탠드(strand-guiding stand)(도시되지 않음)에서 지지되는 이들의 부품을 위한 것이다. 사용된 베어링들은 일반적으로 구름-접촉 베어링들(rolling-contact bearings)이다. 중앙 샤프트(1)는 세 개의 롤 셸들(4)에 할당되어 있고, 세 개의 롤 셸들의 각각은 샤프트(1)에서 직접적으로 지지된다. 연속 캐스팅 설비의 생산 과정 동안, 롤 셸의 외부 표면(4a)은 주조된 스트랜드와 선 접촉 상태에 있고, 그로부터 열을 흡수한다. 게다가 각각의 롤 셸은 두 개의 물 안내 링들(5)에 할당되고, 이러한 물 안내 링들(5)은 중앙 샤프트(1)와 롤 셸(4) 사이에서 그 종방향 단부 영역에 위치한다.

베어링들(2)과 이들을 둘러싸고 있는 베어링 하우징들(3)은 인접한 롤 셸들(4)의 종방향 부분의 외부에 위치한다. 각각의 롤 셸(4)의 위치는 회전 방지 장치(6)에 의해 샤프트(1)와 관련하여 회전에 대하여 고정되어 있다. 페더키(7)에 의해 형성되는 이 회전 방지 장치(6)는 각각의 롤 셸(4)의 종방향 부분에 대하여 중앙에서 중앙 샤프트(1)와 각각의 롤 셸(4)에서 연관된 종방향 그루브들(8, 9)과 체결되고, 잠금 연결부를 형성하며 롤에 작용하는 토크를 전달한다.

스트랜드 안내 롤은 내부 냉각장치를 갖추고 있다. 냉각제 흐름의 통로는 도 1에서 화살표들에 의해 표시되어 있다. 냉각제는 중앙 샤프트(1)의 단부 리세스(11)에 잘 맞는 로터리 리드스루(10)을 경유하여 중앙 샤프트(1)의 일단부에 공급된다. 냉각제는 중앙 샤프트에서 단부 리세스(13)에 마찬가지로 잘 맞는 또 다른 로터리 리드스루(12)를 통해서 중앙 샤프트(1)의 타단부에서 방출된다. 축방향으로 중앙 샤프트(1)를 통과하는 중앙 냉각제 라인(15)을 경유하고, 중앙 냉각제 라인(15)으로부터 분기되어 물 안내 링(5)에 제 1 분배기의 환형 그루브(17)에서 개방하는 반경 방향의 분기관들(16)을 경유하며, 물 안내 링(5)에서 제 1 분배기의 환형 그루브(17)를 제 2 분배기의 환형 그루브(19)와 연결시키는 다른 반경 방향의 분기관들(18)을 경유하고, 롤 셸(4)에서 반월형 분쇄부(21)에 의해 형성된 또 다른 반경 방향의 분기관들(20)을 경유하여, 냉각제는 이러한 분쇄부(21)의 치크들 안으로 개방되는 냉각제 통로들(22)로 도입되고 스트랜드 안내 롤의 회전축(25)에 평행하게 흐르며 롤 셸 표면으로부터 약간 떨어진 거리에서 롤 셸(4)의 내부에 균일하게 분배된다.

도 1에서 라인 A-A의 단면도를 나타내는 도 2에서 도시된 바와 같이 냉각제는 롤 셸(4)의 주변에 원주방향으로 서로 옆에 위치하게 배치된 세 개의 냉각제 통로들(22a, 22b, 22c)을 통하여 연속적으로 흐르고, 이 단면도는 제 2 분배기의 환형 그루브(19)와 입구 측 반월형 분쇄부(21)를 따라 절취된다. 이들 냉각제 통로들(22a, 22b, 22c)은 롤 셸(4)의 단부에서 분쇄 공정에 의해 형성된 연결 통로들(26, 27)에 의해 연결된다. 롤 셸의 종방향 부분에 걸친 균일한 냉각 작용은 인접한 냉각제 통로들 (22a, 22b와 22b, 22c)에서 흐름의 방향을 역전함으로써 이루어진다. 세 개의 인접한 냉각제 통로들(22a, 22b, 22c)의 조합은 이 경우에 있어서 가장 효과적인 실시예로 증명되어 왔는데, 그 이유는 하나의 롤 셸에서 냉각제에 의한 열의 흡수가 연속적으로 냉각제가 흐르는 롤 셸들에서의 열의 흡수와 대략 똑같은 정도의 크기를 보장하는 범위에서 유지되기 때문이다.

도 1에서 도시된 실시예에서, 냉각제 통로들(22)은 롤 셸의 외부 표면(4a)에 가깝게 루팅된 관통구에 의해 형성되고 스트랜드 안내 롤의 회전축(25)과 평행하다. 냉각제 통로들(22)과 롤 셸 외부 표면(4a)과의 거리는 대략 10 내지 40밀리미터이고, 그 때문에 집중 냉각과 열의 소실을 허용하여 정상 상태 주물 작업에서 130도에서 180도 사이의 하부 표면의 온도가 유지될 수 있다.

도 3은 도 1에서 절단선 B-B의 스트랜드 안내 롤의 또 하나의 단면도를 보여주고 있고, 이 단면도는 반경 방향의 분기관의 구멍들(16, 18)을 따라 절취된다. 이 도면은 중앙 샤프트(1)의 중앙 냉각제 라인(15)과, 중앙 냉각제 라인으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 유도하고 제 1 분배기의 환형 그루브(17)에 개방되어 있는 네 개의 분기관들(16)과, 더욱 전방으로 유도하고 제 2 분배기의 환형 그루브(19)와 연결을 만들어 주는 네 개의 반경 방향의 분기관들(18)을 보여준다. 오직 연결통로(26)만 도시되어 있는 연결 통로들을 경유하여 결합되어 있는 냉각제 통로들(22a, 22b, 22c)은, 출구부분에서 냉각제 통로(22c)와 인접하고 이 도면에서는 얇은 선들로 표시된 반월형 분쇄부(21)에 개방되어 있다.

냉각제는 그것이 공급된 방법과 반대 순서로 주변의 냉각제 통로들(22)로부터 복귀한다. 연결된 냉각제 통로들(22a, 22b, 22c)은 롤 셸(4)에서 반월형 분쇄부(21)에 의해 형성되고 물 안내 링(5)에서 제 2 분배기의 환형 그루브(19)와 연결되는 분기관(20) 안으로 개방되어 있다. 분기관(18)은 물 안내 링(5)에서 제 2 분배기의 환형 그루브(19)를 제 1 분배기의 환형 그루브(17)에 연결시키고, 거기로부터 또 다른 반경 방향의 분기관들(16)은 중앙 냉각제 라인(15) 안으로 냉각제를 복귀시키며, 이를 통하여 냉각제는 로터리 리드스루(12)를 경유하여 다시 스트랜드 안내 롤을 빠져나간다.

롤 셸들(4)의 수에 대응하는 많은 차단 요소들(blocking elements; 28)은 중앙 냉각제 라인(15) 내에 삽입되고 연속적인 중앙 냉각제 라인을 차단하는 데 사용되어 냉각제는 스트랜드 안내 롤의 각각의 롤 셸들을 한 번에 통과한다.

그러나 냉각제가 두 개의-스타트 로터리 리드스루를 경유하여 중앙 샤프트의 일단부에 있는 중앙 냉각제 라인들을 통해서 공급 및 배출되는 것도 역시 가능하고, 그 결과 냉각제 공급은 스트랜드 안내 장치의 일부 및 그에 의한 연속 캐스팅 설비의 일부에 제한된다.

스트랜드 안내 롤로의 냉각제의 공급과 그로부터 냉각제의 배출은 스트랜드 안내 스탠드와 스트랜드 안내 롤을 지지하는 베어링들의 베어링 블록들을 경유하여 또한 이루어질 수 있다.

임의의 냉각제가 중앙 샤프트(1)와 물 안내 링들(5) 사이의 접촉표면들 및/또는 롤 셸(4)과 물 안내 링들(5) 사이의 접촉 표면들에서 빠져나가는 것이 불가능함을 보장하기 위해 밀봉 요소들(19)이 이 영역들에 배치되어 있다. 이러한 밀봉 요소들은 환형 그루브 안에 끼워지는 밀봉 링들에 의해 형성된다.

도 4는 개략적으로 본 발명에 따라 물 안내 링의 결합이 없는 형태의 스트랜드 안내 롤을 도시하고 있다. 롤 셸(4)은 중앙 샤프트(1)에서 직접적으로 지지되고 페더키에 의해 형성된 회전 방지 장치(6)에 의해 회전에 대해 보호되며, 그에 의해 토크가 샤프트로부터 롤 셸로 그리고 역으로 전달될 수 있도록 한다. 도 1에서 보이는 실시예와 같이 다수의 롤 셸들에는 연속적인 중앙 샤프트를 위한 베어링 위치의 상호연결이 제공되는 것이 가능하다.

냉각제는 로터리 리드스루(10)로부터 출발하여 중앙 냉각제 라인(15)과 분기관(30)을 통해 축방향 냉각제 통로들(22)로, 그리고 후자로부터 분기관들(30)과 중앙 냉각제 라인(15)을 거쳐 또 다른 로터리 리드스루(12)로 스트랜드 안내 롤을 통해 흐르게 된다. 예를 들면, 밀봉 요소들(29)은 롤 셸(4)의 내부 셸 표면에 끼워지고, 환형 그루브들에서 분기관들(30)과 관련하여 측면으로 누수 손실들을 막아준다. 냉각제 통로들(22)은 롤 셸(4)에서 관통구에 의해 형성된다.

도 5에서 개략적으로 도시된 것과 같이, 스트랜드 안내 롤의 회전축(25) 주위로 나선형 라인을 따라 나선형으로 이어지는 냉각제 통로(22)가 롤 셸(4)을 통과하는 것도 역시 가능하다. 롤 셸(4)은 두 개의 환형 슬리브들(31, 32)에 의해 형성되고, 이들은 이런 슬리브들(31, 32)의 연결 측면들(31a, 31b)에서 회전에 대하여 고정되는 방식으로 서로 연결되어 있으며, 나선형의 냉각제 통로(22)는 이러한 측면들(32a) 중의 하나 내부로 가공되어 있다. 회전에 대하여 고정되는 방식으로 두 개의 슬리브들(31, 32)의 연결은 용접에 의해 만들어진다. 그러나 그것은 수축-장착식(shrink-fitting)에 의해 이루어질 수 있다. 동일하게 롤 셸이 두 개의 슬리브들에 의해서도 만들어질 수 있고, 이들은 스트랜드 안내 롤의 회전축에 평행하게 배치된 직선형 냉각제 통로들의 배치에서 회전에 대하여 고정되는 방식으로 연결된다. 이러한 경우에 냉각제 통로들은 종방향 충격(longitudinal impacting)에 의해 연결 측면들의 내부 측면 또는 외부 측면에 만들어질 수 있고, 그러한 방법은 제조기술의 견지에서 간단한 것이다.

본 발명에 따르는 또 다른 스트랜드 안내 롤의 실시예는 도 6에 도시되어 있다. 외부 슬리브(34)에 의해 형성된 롤 셸(4), 환형 측부(35, 36) 그리고 운동체(37)는 회전가능한 중앙 샤프트(1) 상에서 지지된다. 롤 셸은 회전 방지 장치들(6)을 사용하여 중앙 샤프트(1)에 고정된다. 물 안내 링들(5)은 롤 셸의 종방향 단부 영역에서 롤 셸(4)과 중앙 샤프트(1)와의 사이에 배치되고, 냉각제가 중앙 샤프트에 배치된 냉각제 라인(15)으로부터 분기관들(16)과 연결관들(38)을 경유하여 적어도 하나의 냉각제 통로(22)로 운반되는 것을 가능하게 하며 냉각제 통로(22)는 피치 원 상에 균일하게 분배되는 것이 바람직하다. 냉각제는 이미 설명된 실시예들에서와 비슷한 방법으로 배출된다. 스트랜드 안내 롤의 회전축(25)에 평행하게 배치된 냉각제 통로들(22)은 롤 셸(4)의 내벽(4b)과 운동체(37)의 외부 둘레의 리세스에 의해 형성된다. 냉각제 흐름의 방향, 냉각제 통로들의 횡단면 모양 그리고 이들의 직선형 또는 나선형 배향은 본 명세서에서 원하는 바와 같이 전적으로 구성될 수 있다.

발명은 현재의 예시적인 실시예에 제한되지 아니한다. 오히려 이 스트랜드 안내 롤은 보호의 범위 안에서 여러 가지 방법들로 수정될 수 있다.

예를 지나서, 연속 캐스팅 설비에서 특정 설비의 주물 폭에 따라 스트랜드 안내 롤은 소정 수량의 롤 셸을 포함할 수 있다. 하나의 연속적인 중앙 샤프트에 배치된 하나부터 네 개까지의 롤 셸들이 주물 스트랜드의 지지 및 안내를 위하여 일반적이다. 또한, 각각의 경우에 롤 셸과 중앙 샤프트 사이에 배치된 두 개의 물 안내 링들이 슬리브와 유사한 설계의 하나의 물 안내 링에 결합하는 것이 가능하 고, 그런 경우에 슬리브와 유사한 물 안내 링은 그것을 관통하는 회전 방지 장치를 가지고 있다. 게다가 롤 셸 외부 표면은 부가적으로 용접식 적용(welded-on applications)에 의해 높은 수준들의 마모로부터 보호될 수 있다. 그러나 보호 범위 내에서 부가적인 마모-저항성 슬리브가 롤 셸에 적용되는 것도 역시 가능한데, 예를 들면 수축-장착(shrink-fitting) 또는 단부 용접(end-side welding)에 의해 가능하고, 이러한 슬리브는 마모됨에 따라 제거되거나 대체된다.

Claims (17)

1. 중앙의 회전 가능한 샤프트(1)와 이 샤프트에서의 회전에 대하여 고정 지지되는 하나 이상의 롤 셸(4)을 가지고 있고 바람직하게는 연속 캐스팅 설비를 위한 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤(strand-guiding roll)로서,

   상기 롤 셸(4)은 그것을 통과하는 냉각제 통로들(22, 22a, 22b, 22c)을 가지고 있고, 상기 냉각제 통로들은 상기 롤 셸의 원통형의 롤 셸 외부 표면(4a)으로부터 일정한 거리에서 상기 롤 셸 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 롤 셸(4) 내의 상기 냉각제 통로들(22, 22a, 22b, 22c)이 상기 스트랜드 안내 롤의 회전축(25)에 평행하게 배향되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 롤 셸 내의 상기 냉각제 통로들(22, 22a, 22b, 22c)이 상기 스트랜드 안내 롤의 회전축(25) 주위로 나선형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 롤 셸(4)이 회전 가능하게 고정되어(rotationally fixedly) 서로 연결되어 있는 두 개의 환형(annular) 슬리브들(31, 32)을 포함하고,

   상기 두 개의 환형 슬리브들의 연결 측면들(connecting lateral surfaces; 31a, 32a)에서 상기 냉각제 통로들(22, 22a, 22b, 22c)이 상기 연결 측면들 중의 하나 이상의 연결 측면 안으로 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 롤 셸(4)이 상기 롤 셸의 외부 표면(4a)을 형성하는 하나 이상의 외부 슬리브(34)와

   환형 측부(side parts; 35, 36)와

   상기 환형 측부 사이에서 연장되는 상기 롤 셸의 공동 내에 삽입되고, 상기 외부 슬리브(34)의 내벽(4b)과 함께 냉각제가 흐르는 냉각제 통로들(22)을 형성하는 운동체(displacement body; 37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 냉각제 통로들(22, 22a, 22b, 22c)과 상기 롤 셸의 외부 표면(4a)과의 간격이 10밀리미터에서 40 밀리미터 사이에 있는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   하나 이상의 물 안내 링(water guide ring; 5)이 상기 롤 셸(4)과 상기 중앙 샤프트(1) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 물 안내 링(5)이 상기 롤 셸(4)과 상기 중앙 샤프트(1) 사이에서 상기 롤 셸(4)의 종방향 단부 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 롤 셸(4)에서 상기 냉각제 통로들(22)이 실질적으로 반경 방향의 분기관들(radial branch lines; 16, 18, 20, 30)을 경유하여, 냉각제의 공급 및 배출을 위하여 상기 중앙 샤프트(1)에 배치되어 있는 냉각제 라인(15)에 연결되어 있고,

   상기 실질적으로 반경 방향의 분기관들이 바람직하게는 상기 물 안내 링들(5)을 통해 루팅(routing)되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 물 안내 링들(5)의 종방향 부분 내에 상기 반경 방향의 분기관들(16, 18, 20)은 상기 물 안내 링의 하나 이상의 분배기의 환형 그루브(17, 19)에 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 롤 셸(4)에서 상기 분기관들(20, 30)은 실질적으로 반월형 분쇄부(half-moon-shaped milled-out portions; 21)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 롤 셸(4)에서 서로 옆에 평행하게 배치된 다수의, 바람직하게는 세 개의, 냉각제 통로들(22a, 22b, 22c)이 하나의 연속적인 냉각제 통로(22)를 형성하기 위해 연결되고,

    인접한 냉각제 통로들 사이의 연결 통로들(26, 27)이 바람직하게는 상기 롤 셸에서 단부 분쇄 공정(end-side milled-in formations)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    밀봉 요소들(sealing elements; 29), 바람직하게는 환형 그루브들에 삽입되어 있는 밀봉 링들(sealing rings)이 물 안내 링들(5)과 롤 셸(4) 사이에 그리고 물 안내 링들(5)과 상기 중앙 샤프트(1) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 롤 셸(4)이 상기 중앙 샤프트(1) 상에서 적어도 종방향 소구역(a subregion of its longitudinal extent)에 걸쳐 직접적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 롤 셸(4)이 하나 이상의 회전 방지 장치(6), 바람직하게는 페더키(feather key; 7)에 의해 상기 샤프트(1)와 관련하여 회전에 대하여 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 중앙 샤프트(1)에 루팅된, 냉각제 공급용 상기 냉각제 라인(15)이 상기 중앙 샤프트의 일단부에서 시작하고,

    상기 중앙 샤프트에 배치된 냉각제 배출용 상기 냉각제 라인이 상기 중앙 샤프트의 대항하는 타단부에서 개방되어 있으며,

    각각의 냉각제 라인은 로터리 리드스루(rotary leadthrough; 10, 12)에 할당되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.
17. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 중앙 샤프트에 루팅된 상기 냉각제 라인들이 상기 중앙 샤프트의 일단부에서 개방되어 있고,

    상기 냉각제 라인들은 멀티-스타트(multi-start) 로터리 리드스루에 할당되는 것을 특징으로 하는 내부 냉각식 스트랜드 안내 롤.

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