KR20110135646A

KR20110135646A - 내부 냉각식 가이드 롤

Info

Publication number: KR20110135646A
Application number: KR1020100055491A
Authority: KR
Inventors: 강영훈; 이성명; 정기환; 임창희
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-12-19
Also published as: KR101189517B1

Abstract

본 발명은 다수개의 세그먼트가 연속적으로 배열되어 이루어지는 연속주조기에서 세그먼트 상하부 프레임에 설치되어 주편을 안내하고 압착하는 내부 냉각식 가이드 롤에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 일실시예에 따른 내부 냉각식 가이드 롤은 회전 가능하게 구비되고, 내부에는 냉각수가 유동되는 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로가 구분되어 형성되는 샤프트와; 상기 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되고, 내부에는 상기 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 연결되는 쉘 냉각수로가 형성되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘을 포함하고, 상기 롤 쉘에 형성되는 쉘 냉각수로는 상기 샤프트의 양측 가장자리 영역에 형성되는 적어도 한 쌍의 제 1 쉘 냉각수로와 상기 샤프트의 중앙 영역에 형성되는 적어도 하나의 제 2 쉘 냉각수로로 구분되며, 상기 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로에는 냉각수가 각각 별개로 유동되는 것을 특징으로 한다.

Description

내부 냉각식 가이드 롤{INTERNALLY COOLED GUIDING ROLLER}

본 발명은 가이드 롤에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 세그먼트가 연속적으로 배열되어 이루어지는 연속주조기에서 세그먼트 상하부 프레임에 설치되어 주편을 안내하고 압착하는 내부 냉각식 가이드 롤에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조 공정(continuous casting process)은 액상의 용강을 일정한 형태의 고상으로 연속 응고시키는 공정이다.

도 1은 일반적인 연속 주조 설비 및 세그먼트를 보여주는 사시도로서, 도면을 참조하여 연속주조 공정을 설명하자면, 먼저 정련과정을 마친 용강이 담겨지는 레이들(ladle)(10)에서 롱노즐(long nozzle)을 통해 턴디쉬(tundish)(20)로 용강이 주입되고, 턴디쉬(20)에 일시 저장된 용강이 턴디쉬(20)와 주형(mold)(40)사이에 위치되는 용강 전달장치(delivery system)(30)를 거쳐 주형(40)에 주입되며, 주형(40)에서의 1차 냉각, 주형(40) 하부에서의 2차 냉각을 거쳐 응고시킴에 따라 빌렛(billet), 블룸(bloom), 슬래브(slab) 등과 같은 주편(1)을 생산하는 일련의 공정을 말한다.

주형(40)을 통해 배출되는 용강(Molten steel)은 주형(40)에서 1차 냉각을 거쳐 표면이 다소 응고된 상태로 연속주조 장치의 세그먼트(Segment)(50)에 구비되는 상단 롤러 결합체(51) 및 하단 롤러 결합체(53) 사이로 인입되며, 이때 용강의 빠른 응고를 위해 냉각수가 분사되어 도 1에 도시된 바와 같이 제조하고자 하는 주편(1)의 형상으로 연속적으로 변화되어 간다.

상기 세그먼트(50)에 구비되는 롤러(52.54)는 일반적으로 5 ~ 10개의 롤로 구성되는 상단 롤러 결합체(51)와 하단 롤러 결합체(53)로 구성되며, 그 사이에서 용강이 주조 및 압연되어 슬라브로 제조된다.

이러한 가이드 롤(52,54)은 1개의 롤로 형성된 일체식과 여러 개로 나누어진 분할롤로 나눌 수 있으며, 또한 분할롤은 분할 부위가 단절되어 있는 것과 하나의 축(axle shaft)상에 여러 개의 쉘(shell)이 조립되어 있는 것으로 나누어진다.

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

가이드 롤(52,54)은 대부분 내부에 형성된 유로를 따라 공급되는 냉각수에 의하여 냉각되는 구조를 가지며, 냉각되는 가이드 롤(52,54)은 냉각되지 않는 롤에 비해 마모에 강할 뿐만 아니라 약 30%의 주편 냉각효과를 갖는 것으로 알려져 있다.

그러나, 하나의 샤프트 상에 여러 개의 쉘이 조립되어 있는 가이드 롤에서 쉘을 냉각시키기 위해서는 샤프트에서 쉘로 냉각수를 공급해주고 배출해주는 유로를 형성하고 샤프트와 쉘의 사이에 별도의 밀봉구조를 만들어야 한다. 그러나 이 밀봉구조에서 부품이 파손되거나 밀봉재질의 문제로 인하여 누수가 빈번히 발생되는 문제가 발생되었다.

또한, 가이드 롤의 가장자리와 중앙 영역은 주조되는 주편에 의해 가열되는 수준이 다르지만, 가이드 롤의 가장자리와 중앙 영역을 일률적으로 동일하게 냉각하기 때문에 가이드 롤의 가장자리 영역과 중앙 영역의 온도 차이가 발생됨에 따라 주편의 응고가 불균일하게 진행되어 장폭의 주편 주조시 주편의 품질이 저하되는 문제가 발생되었다.

본 발명의 실시형태는 가이드 롤의 가장자리 영역과 중앙 영역을 구분하여 별도로 냉각수가 유동되도록 하여 가이드 롤의 가장자리 영역과 중앙 영역을 선별적으로 냉각시켜 주편의 응고 불균일을 방지할 수 있는 내부 냉각식 가이드 롤을 제공한다.

또한, 샤프트와 롤 쉘 사이에 냉각수를 연결하는 별도의 밀봉구조를 구비하지 않고, 구조를 간단하게 하여 냉각수의 누수를 감소시킬 수 있는 내부 냉각식 가이드 롤을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 내부 냉각식 가이드 롤은 회전 가능하게 구비되고, 내부에는 냉각수가 유동되는 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로가 구분되어 형성되는 샤프트와; 상기 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되고, 내부에는 상기 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 연결되는 쉘 냉각수로가 형성되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘을 포함하고, 상기 롤 쉘에 형성되는 쉘 냉각수로는 상기 샤프트의 양측 가장자리 영역에 형성되는 적어도 한 쌍의 제 1 쉘 냉각수로와 상기 샤프트의 중앙 영역에 형성되는 적어도 하나의 제 2 쉘 냉각수로로 구분되며, 상기 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로에는 냉각수가 각각 별개로 유동되는 것을 특징으로 한다.

쌍으로 형성되는 상기 제 1 쉘 냉각수로는 상기 서브 냉각수로를 통하여 서로 연통되는 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트의 메인 냉각수로는 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입수로 영역과 냉각수가 외부로 배출되는 배출수로 영역으로 구분되는 것을 특징으로 한다.

상기 일측 제 1 쉘 냉각수로의 일단은 상기 메인 냉각수로의 유입수로 영역에 연결되고, 타단은 상기 서브 냉각수로의 일단으로 연결되며, 상기 타측 제 1 쉘 냉각수로의 일단은 상기 서브 냉각수로의 타단에 연결되고, 타단은 상기 메인 냉각수로의 배출수로 영역에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 쉘 냉각수로의 일단은 상기 메인 냉각수로의 유입수로 영역에 연결되고, 타단은 상기 메인 냉각수로의 배출수로 영역에 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 따른 일시예에 따른 내부 냉각식 가이드 롤은 회전 가능하게 구비되는 샤프트와; 상기 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘을 포함하고, 상기 샤프트 및 롤 쉘의 내부에는 서로 구분되어 유동되는 적어도 두 개 이상의 냉각라인이 형성되며, 상기 냉각라인 중 적어도 하나는 상기 샤프트의 양측 가장자리 영역에 대응되는 롤 쉘의 내부를 통과하는 제 1 냉각라인을 형성하고, 적어도 다른 하나는 상기 샤프트의 중앙 영역에 대응되는 롤 쉘의 내부를 통과하는 제 2 냉각라인을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2 냉각라인은 서로 합쳐져서 상기 샤프트의 내부로 유입 및 배출되고, 상기 샤프트의 내부에서 분기되어 각각 별개로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 냉각라인은 상기 샤프트의 일측 내부, 상기 샤프트의 일측 가장자리 영역에 대응되는 롤 쉘의 내부, 상기 샤프트의 일측 내부, 상기 샤프트의 타측 내부, 상기 샤프트의 타측 가장자리 영역에 대응되는 롤 쉘의 내부 및 상기 샤프트의 타측 내부 순으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 냉각라인은 상기 샤프트의 중앙 내부, 상기 샤프트의 중앙 영역에 대응되는 롤 쉘의 내부 및 상기 샤프트의 중앙 내부 순으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 내부 냉각식 가이드 롤은 회전 가능하게 구비되고, 내부에는 냉각수가 유동되는 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로가 구분되어 형성되는 샤프트와; 상기 샤프트의 양측 가장자리 외주면을 둘러싸도록 구비되고, 내부에는 상기 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 연통되는 제 1 쉘 냉각수로가 형성되는 적어도 한쌍 이상의 제 1 롤 쉘과; 상기 샤프트의 중앙 외주면을 둘러싸도록 구비되고, 내부에는 상기 메인 냉각수로와 연통되는 제 2 쉘 냉각수로가 형성되는 적어도 하나 이상의 제 2 롤 쉘을 포함한다.

상기 샤프트에는 상기 메인 냉각수로에서 분기되는 다수의 메인 분기관과, 상기 서브 냉각수로에서 분기되는 다수의 서브 분기관이 외주면으로 개구되고, 상기 제 1 및 제 2 롤 쉘의 내주면에는 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로에서 각각 분기되어 상기 메인 분기관 또는 서브 분기관과 각각 연결되는 다수의 쉘 분기관이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트의 메인 냉각수로는 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입수로 영역과 냉각수가 외부로 배출되는 배출수로 영역으로 구분되고, 상기 메인 분기관은 상기 유입수로 영역과 배출수로 영역에 각각 적어도 두 개 이상 형성되어, 각각 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 서브 냉각수로에서 분기되는 다수의 서브 분기관 중 일부는 상기 한 쌍의 제 1 롤 쉘 중 어느 하나에 형성되는 쉘 분기관에 연결되고, 나머지 서브 분기관은 상기 한 쌍의 제 1 롤 쉘 중 다른 하나에 형성되는 쉘 분기관에 연결되어 상기 한 쌍의 제 1 롤 쉘을 서로 연통시키는 것을 특징으로 한다.

상기 메인 분기관 또는 서브 분기관과 상기 쉘 분기관이 연결되는 부위는 밀봉부재로 밀봉되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2 롤 쉘의 내주면에 형성되는 쉘 분기관은 롤 쉘의 내주면 가장자리 중 선택되는 어느 한쪽으로 편중되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트와 상기 제 1 및 제 2 롤 쉘은 평행키에 의해 고정되어 일체로 회전되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2 롤 쉘에 형성되는 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로는 각각 상기 샤프트의 축방향으로 형성되는 다수의 수로관부와, 상기 샤프트의 반경방향으로 형성되어 상기 수로관부 사이를 연결하는 다수의 연결관부를 포함하고, 각각 상기 수로관부와 연결관부가 연통되어 하나의 연속적인 냉각수로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2 롤 쉘에 형성되는 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로는 롤 쉘들의 외주면으로부터 일정한 거리에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 내부 냉각식 가이드 롤은 회전 가능하게 구비되고, 내부에는 냉각수가 유동되는 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로가 구분되어 형성되는 샤프트와; 상기 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되고, 내부에는 상기 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 연결되는 쉘 냉각수로가 형성되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘을 포함하고, 상기 롤 쉘이 상기 샤프트에 고정되면서 상기 샤프트의 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 상기 롤 쉘의 쉘 냉각수로가 직접 연통되는 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트의 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 상기 롤 쉘의 쉘 냉각수로가 직접 연통되는 부위는 밀봉부재로 밀봉되는 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트에는 상기 메인 냉각수로에서 분기되는 다수의 메인 분기관과, 상기 서브 냉각수로에서 분기되는 다수의 서브 분기관이 외주면으로 개구되고, 상기 롤 쉘의 내주면에는 쉘 냉각수로에서 각각 분기되어 상기 메인 분기관 또는 서브 분기관과 각각 연결되는 다수의 쉘 분기관이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 가이드 롤의 길이 방향으로 가장자리 영역과 중앙 영역의 냉각라인을 별개로 구성하고, 냉각수를 별도를 유동시킴에 따라 영역별로 가이드 롤의 온도를 제어할 수 있어 가이드 롤에 발생되는 기계적 열적 응력에 대한 내성을 향상시킬 수 있으며 주편의 폭방향 응고 불균일을 방지할 수 있다. 이에 따라 품질 좋은 장폭의 주편을 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 가이드 롤을 구성하는 샤프트와 롤 쉘에 형성되는 냉각수로를 직접 연결하고, 그 주위에 간단한 구조의 밀봉부재만을 구비함에 따라 가이드 롤의 구조가 간단해짐에 따라 냉각수의 누수 발생을 감소시킬 수 있다.

또한, 가이드 롤의 구조가 간단해짐에 따라 주조 공정시 가이드 롤 구성품의 파손을 방지하여 가이드 롤의 유지 및 보수 시간을 단축시킬 수 있기 때문에 연속 주조 설비의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 연속 주조 설비 및 세그먼트를 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가이드 롤을 보여주는 종단면 개략도이며,
도 3은 도 2의 A-A'선, B-B'선의 횡단면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가이드 롤의 가장자리 영역을 보여주는 종단면 개략도이며,
도 5는 도 2의 C-C'선, D-D'선의 횡단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드 롤을 보여주는 횡단면도 및 종단면 개략도이며,
도 7은 본 발명에 따른 가이드 롤에 유동되는 냉각수의 흐름을 보여주는 순환 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

먼저, 본 발명에서 설명되는 가이드 롤은 바람직한 설명을 위하여 연속 주조 설비의 세그먼트(Segment)에 구비되는 가이드 롤을 예로 하여 설명하였다. 하지만 본 발명의 가이드 롤의 기술 사상은 세그먼트에 구비되는 가이드 롤에 한정되지 않고, 폭방향으로 선별적인 냉각이 필요한 다양한 가이드 롤에도 적용이 될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가이드 롤을 보여주는 종단면 개략도이며, 도 3은 도 2의 A-A'선, B-B'선의 횡단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가이드 롤의 가장자리 영역을 보여주는 종단면 개략도이며, 도 5는 도 2의 C-C'선, D-D'선의 횡단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 가이드 롤은 회전 가능하게 구비되는 샤프트(100)와; 상기 샤프트(100)의 외주면을 둘러싸도록 구비되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘(200)을 포함한다.

상기 샤프트(100)는 가이드 롤을 세그먼트(50)에 회전 가능하도록 장착시키는 역할을 하는 동시에 상기 롤 쉘(200)을 지지하는 역할을 하는 수단으로서, 대략 원기둥 형상으로 형성된다. 이때 샤프트(100)의 길이방향을 축방향이라 정의하고, 샤프트(100)의 중심에서 외주면으로 향하는 방향을 반경방향이라고 정의한다.

상기 샤프트(100)는 베어링 수단(60), 예를 들어 다수개의 베어링(61)에 의해 지지되어 회전 가능하도록 지지되고, 상기 베어링(61)은 베어링 하우징(62) 내에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 샤프트(100)는 내부의 반경방향 중심에서 축방향으로 메인 냉각수로(110)가 형성되고, 상기 메인 냉각수로(110)의 주변으로 적어도 하나 이상의 서브 냉각수로(120)가 평행하게 형성된다. 이때 상기 메인 냉각수로(110)와 서브 냉각수로(120)는 각각 별개로 형성된다. 예를 들어 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 샤프트(100)의 반경방향 중심에 메인 냉각수로(110)가 형성되고, 그 주변에 방사형으로 세 개의 서브 냉각수로(120)를 형성할 수 있다. 상기 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로의 배치 및 개수는 제시된 실시예에 한정되지 않고, 다양하게 변경하여 구현이 가능할 것이다.

그리고, 상기 메인 냉각수로(110)는 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입수로 영역(110a)과 냉각수가 외부로 배출되는 배출수로 영역(110b)으로 구분된다. 그래서 상기 유입수로 영역(110a)과 배출수로 영역(110b)은 상기 샤프트(100)의 양단으로 각각 연장되고, 그 단부에는 로터리 조인트(rotary joint,70)가 연결된다. 물론 상기 메인 냉각수로(110)는 유입수로 영역(110a)과 배출수로 영역(110b)으로 구분되지 않고, 연통되어 형성될 수 있고, 상기 로터리 조인트(70)도 샤프트(100)의 양단으로 연결되지 않고, 샤프트(100)의 선택되는 일측 단부에 연결될 수 있을 것이다.

상기 롤 쉘(200)은 상기 샤프트(100)의 외주면에 둘러싸이도록 설치되어 샤프트(100)와 일체로 회전되면서, 주조되는 주편(1)을 가이드 하거나 압하시키는 수단으로서, 대략 원통형의 파이프 형상을 갖는다. 물론 상기 롤 쉘(200)의 내경은 상기 샤프트(100)의 외경과 같거나 조금 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 롤 쉘(200)은 하나가 구비될 수도 있지만, 다수 개가 구비되어 상기 샤프트(100)의 외주면에 일정한 간격으로 고정 지지된다. 본 실시예에서는 롤 쉘이 3개가 구비되어 샤프트(100)의 양 가장자리 영역에 각각 하나씩 배치되고, 샤프트(100)의 중앙 영역에 하나가 배치되는 것이 바람직하다. 물론 상기 롤 쉘(200)의 개수 및 배치는 제시된 실시예에 한정되지 않고, 주편(1)을 바람직하게 가이드 또는 압하할 수 있는 다양한 조합으로 구현될 수 있다. 본 실시예에서는 명확한 설명을 위하여 3개의 롤 쉘(200) 중 양 가장자리 영역에 배치되는 롤 쉘을 제 1 롤 쉘(201,203)로 지칭하고, 중앙 영역에 배치되는 롤 쉘을 제 2 롤 쉘(202)로 지칭한다. 또한 한 쌍의 제 1 롤 쉘(201,203)을 구분하는 경우에는 편의상 도 2에서 우측 가장자리에 배치된 제 1 롤 쉘을 우측 제 1 롤 쉘(201)로 지칭하고, 좌측 가장자리에 배치된 제 1 롤 쉘을 좌측 제 1 롤 쉘(203)로 지칭하도록 한다.

상기 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)의 내부에는 각각 쉘 냉각수로(210)가 형성된다. 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)에 형성되는 쉘 냉각수로(210)는 각각 제 1 쉘 냉각수로(210a,210c)와 제 2 쉘 냉각수로(210b)로 지칭하도록 한다. 이때 상기 쉘 냉각수로(210)는 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 각각 상기 샤프트(100)의 축방향으로 방사형으로 이격되어 형성되는 다수의 수로관부(211)와, 상기 샤프트(100)의 반경방향으로 형성되어 상기 수로관부(211) 사이를 연결하는 다수의 연결관부(213)를 포함한다. 그래서 제 1 및 제 2 롤 쉘(200) 내부에서 각각의 수로관부(211)와 연결관부(213)가 연통되어 하나의 연속적인 냉각수로를 형성한다.

이때 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)에 형성되는 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(210), 바람직하게는 적어도 상기 수로관부(211)가 롤 쉘(200)들의 외주면으로부터 일정한 거리에 배치된다. 바람직하게는 수로관부(211)가 롤 쉘(200)들의 외주면으로부터 50mm 이내에 배치된다. 이렇게 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(210)를 외주면에 가깝게 배치함에 따라 롤 쉘(200)의 냉각효과를 향상시킬 수 있고, 이에 따라 가이드 롤의 영역별 온도 제어를 비교적 세밀하게 할 수 있다.

그리고, 상기 수로관부(211)는 바람직하게는 짝수로 형성됨에 따라 수로관부(211)와 연결관부(213)로 연통된 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(210)의 양 단부가 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)의 내주면 가장자리 중 선택되는 어느 한쪽으로 편중되도록 하는 것이 좋다. 그래서, 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)을 샤프트(100)에 고정시키기 용이한 구조를 구현하고, 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(210)와 메인 냉각수로(110) 또는 서브 냉각수로(120)의 연결부위를 집중시켜 누수 방지 구조를 용이하게 형성하고, 보수를 손쉽게 할 수 있도록 한다.

상기 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)에 형성되는 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(210)는 선택적으로 상기 샤프트(100)의 메인 냉각수로(110) 또는 서브 냉각수로(120)에 연결된다. 바람직하게는 상기 좌측 제 1 롤 쉘(201)에 형성되는 제 1 쉘 냉각수로(210a)의 일단은 상기 메인 냉각수로(110)의 유입수로 영역(110a)에 연결되고, 좌측 제 1 롤 쉘(201)에 형성되는 제 1 쉘 냉각수로(210a)의 타단은 상기 서브 냉각수로(120)의 일단으로 연결되며, 상기 우측 제 1 롤 쉘(203)에 형성되는 제 1 쉘 냉각수로(210c)의 일단은 상기 서브 냉각수로(120)의 타단에 연결되고, 상기 우측 제 1 롤 쉘(203)에 형성되는 제 1 쉘 냉각수로(210c)의 타단은 상기 메인 냉각수로(110)의 배출수로 영역(110b)에 연결되어 제 1 냉각라인을 형성한다.

그리고, 상기 제 2 쉘 냉각수로(210b)의 일단은 상기 메인 냉각수로(110)의 유입수로 영역(110a)에 연결되고, 타단은 상기 메인 냉각수로(110)의 배출수로 영역(110b)에 연결되어 제 2 냉각라인을 형성한다.

그래서, 상기 제 1 및 제 2 냉각라인은 서로 합쳐져서 상기 샤프트(100)의 유입수로 영역(110a)으로 유입된 다음, 상기 샤프트(100)의 내부에서 분기되어 각각 별개로 형성된 다음, 다시 상기 샤프트(100)의 배출수로 영역에서 합쳐져서 샤프트(100)의 외부로 배출된다.

도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와같이 샤프트(100)에 형성되는 메인 냉각수로(110) 및 서브 냉각수로(120)와 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(210)를 연결하기 위하여 상기 샤프트(100)에는 상기 메인 냉각수로(110)에서 샤프트(100)의 반경 방향으로 분기되는 다수의 메인 분기관(111)과, 상기 서브 냉각수로(120)에서 샤프트(100)의 반경 방향으로 분기되는 다수의 서브 분기관(121)이 외주면으로 개구되고, 상기 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)의 내주면에는 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(210)에서 각각 분기되어 상기 메인 분기관(111) 또는 서브 분기관(121)과 각각 연결되는 다수의 쉘 분기관(220)이 형성된다. 이때 상기 쉘 분기관(220)은 롤 쉘(200)의 안쪽에서 반경방향으로 드릴링 작업이 불가능하기 때문에 밀링 커터를 사용하여 반구형으로 가공하는 것이 바람직하다.

상기 메인 분기관(111)은 상기 유입수로 영역(110a)과 배출수로 영역(110b)에 각각 적어도 두 개 이상 형성되어, 각각 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(210)에 연결된다. 예를 들어 상기 유입수로 영역(110a)에 두 개의 메인 분기관(111a,111b)이 형성되고, 이중 하나의 메인 분기관(111a)은 좌측 제 1 롤 쉘(201)에 형성되는 쉘 분기관(220a)으로 연결되고, 나머지 하나의 메인 분기관(111b)은 제 2 롤 쉘(202)에 형성되는 쉘 분기관(220a)으로 연결된다. 또한 상기 배출수로 영역(110b)에도 두 개의 메인 분기관(111c,111d)이 형성되고, 이중 하나의 메인 분기관(111d)은 우측 제 1 롤 쉘(203)에 형성되는 쉘 분기관(220b)으로 연결되고, 나머지 하나의 메인 분기관(111c)은 제 2 롤 쉘(22)에 형성되는 쉘 분기관(220b)으로 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 서브 냉각수로(120)에서 분기되는 다수의 서브 분기관(121a,121b) 중 일부 서브 분기관(121a)은 상기 좌측 제 1 롤 쉘(201)에 형성되는 쉘 분기관(220b)에 연결되고, 나머지 서브 분기관(121b)은 상기 우측 제 1 롤 쉘(203)에 형성되는 쉘 분기관(220a)에 연결되어 상기 좌측 제 1 쉘롤(201)과 우측 제 1 롤 쉘(203)을 서로 연통시킨다.

그래서, 상기 제 1 냉각라인은 상기 샤프트(100)의 메인 냉각수로(110) 중 유입수로 영역(110a), 유입수로 영역(110a)에 형성된 메인 분기관(111a), 좌측 제 1 롤 쉘(201)에 형성되는 쉘 분기관(220a), 좌측 제 1 롤 쉘(201)에 형성되는 제 1 쉘 냉각수로(210a), 좌측 제 1 롤 쉘(201)에 형성되는 쉘 분기관(220b), 일측 서브 분기관(121a), 서브 냉각수로(120), 타측 서브 분기관(121b), 우측 제 1 롤 쉘(203)에 형성되는 쉘 분기관(220a), 우측 제 1 롤 쉘(203)에 형성되는 제 1 쉘 냉각수로(210c), 우측 제 1 롤 쉘(203)에 형성되는 쉘 분기관(220b), 메인 냉각수로(110) 중 배출수로 영역(110b)에 형성된 메인 분기관(111d), 배출수로 영역(110b) 순으로 연결되어 연통된다.

그리고, 상기 제 2 냉각라인은 상기 샤프트(100)의 메인 냉각수로(110) 중 유입수로 영역(110a), 유입수로 영역(110a)에 형성된 메인 분기관(111b), 제 2 롤 쉘(202)에 형성되는 일측 쉘 분기관(220a), 제 2 쉘 냉각수로(210b), 제 2 롤 쉘(202)에 형성되는 쉘 타측 분기관(220b), 메인 냉각수로(110) 중 배출수로 영역(110b)에 형성된 메인 분기관(111c), 배출수로 영역(110b) 순으로 연결되어 연통된다.

이때 상기 메인 분기관(111) 또는 서브 분기관(121)과 상기 쉘 분기관(220)이 연결되는 부위는 밀봉부재(400)로 밀봉된다. 상기 밀봉부재(400)는 상기 메인 분기관(111) 또는 서브 분기관(121)과 상기 쉘 분기관(220)이 연결되는 부위를 밀봉할 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)의 내주면에 도넛 형상의 홈을 형성하고, 상기 홈에 밀봉 링, 예를 들어 오링(O-ring)을 개재하여 구현될 수 있다.

상기 샤프트(100)와 상기 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)은 평행키(300)에 의해 고정되어 일체로 회전되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 평행키(300)는 상기 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)의 개수에 대응되는 개수로 상기 샤프트(100)의 외주면에 부착되고, 상기 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)의 내주면에는 상기 평행키(300)에 대응되는 키홈(310)이 형성된다. 이때 상기 키홈(310)은 전술된 바와 같이 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(210)의 양 단부가 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)의 내주면 가장자리 중 선택되는 어느 한쪽으로 편중되도록 형성되었기 때문에 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로(210)의 양 단부가 형성된 반대쪽에 용이하게 형성할 수 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)을 샤프트(100)에 용이하게 설치하기 위하여 상기 키홈(310)은 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)의 단부로 연장되어 개구되는 것이 바람직하다. 그래서 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)을 샤프트(100)의 일측 단부로 끼워서 슬라이딩시키는 작용만으로 키홈(310)에 평행키(300)가 인입되도록 하여 고정력을 제공할 수 있다. 이때 상기 샤프트(100)의 외경은 동일한 직경을 갖도록 형성하지 않고 샤프트(100)의 외주면이 점진적으로 경사지도록 하여 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)의 조립 및 분리가 용이하도록 할 수 있다. 물론 샤프트(100)의 외경을 변경하는 경우에 상기 제 1 및 제 2 롤 쉘(200)의 내경도 샤프트(100)의 외경에 대응하여 변경되어야 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드 롤을 보여주는 횡단면도 및 종단면 개략도로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드 롤은 전술된 실시예와 유사한 구성을 갖는다. 다만 제 1 롤 쉘(201,203)에 형성되는 쉘 분기관(220)의 단부에 냉각수가 체류할 수 있는 체류공간(500)이 형성된다. 상기 체류공간(500)은 상기 제 1 롤 쉘(201,203)의 내경을 따라 도넛형으로 형성되어 제 1 롤 쉘(201,203)에 형성되는 쉘 분기관(220)들을 연통시킨다. 이렇게 쉘 분기관(220)들을 연통시키는 체류공간(500)을 형성함에 따라 상기 샤프트(100)의 메인 냉각수로(110)에 형성되는 메인 분기관(111)의 분기 방향 및 개수를 다양하게 변경할 수 있어 샤프트(100)의 가공 방법 및 구조를 단순하게 형성할 수 있는 장점이 있다.

전술된 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 가이드 롤에서 유동되는 냉각수의 흐름을 도면을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 가이드 롤에 유동되는 냉각수의 흐름을 보여주는 순환 개략도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 메인 냉각수로(110)의 유입수로 영역(110a)으로 유입된 냉각수 중 일부는 메인 분기관(111a)을 통하여 좌측 제 1 롤 쉘(201)의 제 1 쉘 냉각수로(210a)로 유입되어 좌측 제 1 롤 쉘(201)을 일주한다. 그리고, 냉각수는 서브 냉각수로(120)를 통하여 우측 제 1 롤 쉘(203)의 제 1 쉘 냉각수로(210c)로 유입되어 우측 제 1 롤 쉘(203)을 일주한 다음, 메인 냉각수로(110)의 배출수로 영역(110b)을 통하여 샤프트(100)의 외부로 배출된다.(제 1 냉각라인)

그리고, 메인 냉각수로(110)의 유입수로 영역(110a)으로 유입된 냉각수 중 나머지는 메인 분기관(111b)을 통하여 제 2 롤 쉘(202)의 제 2 쉘 냉각수로(210b)로 유입되어 제 2 롤 쉘(202)을 일주한다. 그리고, 냉각수는 메인 냉각수로(110)의 배출수로 영역(110b)을 통하여 샤프트(100)의 외부로 배출된다.(제 2 냉각라인)

이렇게 가이드 롤을 구성하는 샤프트(100)에 다수의 롤 쉘(200)이 부착되는 경우에 샤프트(100)의 가장자리 영역과 중앙 영역에 배치되는 롤 쉘(200)에 유동되는 냉각라인을 영역별로 구분하여 별개로 유동시킴에 의해 가이드 롤에 의해 가이드 또는 압하되는 주편의 폭방향 응고 정도를 조절하여 영역별 응고 불균일을 방지할 수 있다.

본 발명에서는 하나의 샤프트에 3 개의 롤 쉘을 부착하는 실시예로 설명을 하였지만, 롤 쉘의 개수는 이에 한정되지 않고, 롤 쉘의 내부에 형성되는 냉각수로가 샤프트의 가장자리 영역과 중앙 영역을 구분하여 냉각라인이 형성될 수 있는 다양한 방법으로 변경되어 구현될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기에서 서술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.

100: 샤프트 110: 메인 냉각유로
120: 서브 냉각유로 200: 롤 쉘
210: 쉘 냉각유로

Claims

가이드 롤로서,
회전 가능하게 구비되고, 내부에는 냉각수가 유동되는 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로가 구분되어 형성되는 샤프트와;
상기 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되고, 내부에는 상기 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 연결되는 쉘 냉각수로가 형성되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘을 포함하고,
상기 롤 쉘에 형성되는 쉘 냉각수로는 상기 샤프트의 양측 가장자리 영역에 형성되는 적어도 한 쌍의 제 1 쉘 냉각수로와 상기 샤프트의 중앙 영역에 형성되는 적어도 하나의 제 2 쉘 냉각수로로 구분되며, 상기 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로에는 냉각수가 각각 별개로 유동되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 1에 있어서,
쌍으로 형성되는 상기 제 1 쉘 냉각수로는 상기 서브 냉각수로를 통하여 서로 연통되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 샤프트의 메인 냉각수로는 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입수로 영역과 냉각수가 외부로 배출되는 배출수로 영역으로 구분되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 3에 있어서,
상기 일측 제 1 쉘 냉각수로의 일단은 상기 메인 냉각수로의 유입수로 영역에 연결되고, 타단은 상기 서브 냉각수로의 일단으로 연결되며,
상기 타측 제 1 쉘 냉각수로의 일단은 상기 서브 냉각수로의 타단에 연결되고, 타단은 상기 메인 냉각수로의 배출수로 영역에 연결되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 3에 있어서,
상기 제 2 쉘 냉각수로의 일단은 상기 메인 냉각수로의 유입수로 영역에 연결되고, 타단은 상기 메인 냉각수로의 배출수로 영역에 연결되는 내부 냉각식 가이드 롤.
가이드 롤로서,
회전 가능하게 구비되는 샤프트와; 상기 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘을 포함하고,
상기 샤프트 및 롤 쉘의 내부에는 서로 구분되어 유동되는 적어도 두 개 이상의 냉각라인이 형성되며,
상기 냉각라인 중 적어도 하나는 상기 샤프트의 양측 가장자리 영역에 대응되는 롤 쉘의 내부를 통과하는 제 1 냉각라인을 형성하고, 적어도 다른 하나는 상기 샤프트의 중앙 영역에 대응되는 롤 쉘의 내부를 통과하는 제 2 냉각라인을 형성하는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 6에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 냉각라인은 서로 합쳐져서 상기 샤프트의 내부로 유입 및 배출되고, 상기 샤프트의 내부에서 분기되어 각각 별개로 형성되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 7에 있어서,
상기 제 1 냉각라인은 상기 샤프트의 일측 내부, 상기 샤프트의 일측 가장자리 영역에 대응되는 롤 쉘의 내부, 상기 샤프트의 일측 내부, 상기 샤프트의 타측 내부, 상기 샤프트의 타측 가장자리 영역에 대응되는 롤 쉘의 내부 및 상기 샤프트의 타측 내부 순으로 형성되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 7에 있어서,
상기 제 2 냉각라인은 상기 샤프트의 중앙 내부, 상기 샤프트의 중앙 영역에 대응되는 롤 쉘의 내부 및 상기 샤프트의 중앙 내부 순으로 형성되는 내부 냉각식 가이드 롤.
가이드 롤로서,
회전 가능하게 구비되고, 내부에는 냉각수가 유동되는 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로가 구분되어 형성되는 샤프트와;
상기 샤프트의 양측 가장자리 외주면을 둘러싸도록 구비되고, 내부에는 상기 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 연통되는 제 1 쉘 냉각수로가 형성되는 적어도 한쌍 이상의 제 1 롤 쉘과;
상기 샤프트의 중앙 외주면을 둘러싸도록 구비되고, 내부에는 상기 메인 냉각수로와 연통되는 제 2 쉘 냉각수로가 형성되는 적어도 하나 이상의 제 2 롤 쉘을 포함하는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 10에 있어서,
상기 샤프트에는 상기 메인 냉각수로에서 분기되는 다수의 메인 분기관과, 상기 서브 냉각수로에서 분기되는 다수의 서브 분기관이 외주면으로 개구되고,
상기 제 1 및 제 2 롤 쉘의 내주면에는 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로에서 각각 분기되어 상기 메인 분기관 또는 서브 분기관과 각각 연결되는 다수의 쉘 분기관이 형성되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 11에 있어서,
상기 샤프트의 메인 냉각수로는 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입수로 영역과 냉각수가 외부로 배출되는 배출수로 영역으로 구분되고,
상기 메인 분기관은 상기 유입수로 영역과 배출수로 영역에 각각 적어도 두 개 이상 형성되어, 각각 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로에 연결되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 11에 있어서,
상기 서브 냉각수로에서 분기되는 다수의 서브 분기관 중 일부는 상기 한 쌍의 제 1 롤 쉘 중 어느 하나에 형성되는 쉘 분기관에 연결되고, 나머지 서브 분기관은 상기 한 쌍의 제 1 롤 쉘 중 다른 하나에 형성되는 쉘 분기관에 연결되어 상기 한 쌍의 제 1 롤 쉘을 서로 연통시키는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 11에 있어서,
상기 메인 분기관 또는 서브 분기관과 상기 쉘 분기관이 연결되는 부위는 밀봉부재로 밀봉되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 11에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 롤 쉘의 내주면에 형성되는 쉘 분기관은 롤 쉘의 내주면 가장자리 중 선택되는 어느 한쪽으로 편중되어 형성되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 10에 있어서,
상기 샤프트와 상기 제 1 및 제 2 롤 쉘은 평행키에 의해 고정되어 일체로 회전되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 10에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 롤 쉘에 형성되는 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로는 각각 상기 샤프트의 축방향으로 형성되는 다수의 수로관부와, 상기 샤프트의 반경방향으로 형성되어 상기 수로관부 사이를 연결하는 다수의 연결관부를 포함하고,
각각 상기 수로관부와 연결관부가 연통되어 하나의 연속적인 냉각수로를 형성하는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 10항 또는 청구항 17에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 롤 쉘에 형성되는 제 1 및 제 2 쉘 냉각수로는 롤 쉘들의 외주면으로부터 일정한 거리에 배치되는 내부 냉각식 가이드 롤.
가이드 롤로서,
회전 가능하게 구비되고, 내부에는 냉각수가 유동되는 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로가 구분되어 형성되는 샤프트와;
상기 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되고, 내부에는 상기 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 연결되는 쉘 냉각수로가 형성되는 적어도 하나 이상의 롤 쉘을 포함하고,
상기 롤 쉘이 상기 샤프트에 고정되면서 상기 샤프트의 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 상기 롤 쉘의 쉘 냉각수로가 직접 연통되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 19에 있어서,
상기 샤프트의 메인 냉각수로 및 서브 냉각수로와 상기 롤 쉘의 쉘 냉각수로가 직접 연통되는 부위는 밀봉부재로 밀봉되는 내부 냉각식 가이드 롤.
청구항 19에 있어서,
상기 샤프트에는 상기 메인 냉각수로에서 분기되는 다수의 메인 분기관과, 상기 서브 냉각수로에서 분기되는 다수의 서브 분기관이 외주면으로 개구되고,
상기 롤 쉘의 내주면에는 쉘 냉각수로에서 각각 분기되어 상기 메인 분기관 또는 서브 분기관과 각각 연결되는 다수의 쉘 분기관이 형성되는 내부 냉각식 가이드 롤.