KR20130028712A - 연속 슬래브 주조 장치를 위한 교반 롤러 - Google Patents

Abstract

분할형 교반 롤은 서로 이격되어 있고 정렬되어 있는 2개의 하프 롤 (4, 5) 로 구성되고, 각 하프 롤은 냉각 유체의 순환을 위한 환형의 공간 (60, 61) 을 배치하도록 각 하프 롤의 외측 관상체 (6, 12) 로부터 짧은 간격을 두고 고정 장착되는 다상의 선형 인덕터 (40, 50) 을 결합하고 있고, 각 인덕터는 주조된 슬래브 (3) 의 폭을 따라 활주하는 이동하는 자장을 생성할 수 있다. 이들 2개의 하프 롤은 외측에 단부 롤링 베어링 (9, 15) 및 하프 롤의 사이에 부착되는 내측의 공통의 중간 롤링 베어링 (10) 이 장착되어 있고, 이 인덕터에는 이들 3개의 롤링 베어링 (9, 15, 10) 내에 지지되고 또 환형의 공간 (60, 61) 을 포함하는 냉각 회로의 요소들과 연통하는 소직경의 중공 단자 부분이 설치되어 있다. 본 발명에 따라 2개의 분리된 하프 롤을 갖는 분할형 교반 롤은 대폭의 슬래브의 연속 주조를 위해 설계 및 적합된다. 이것은 심지어 정상 폭의 슬래브를 위해 적합한 중간 베어링이 없는 단일의 관상체를 갖는 단순한 유형에서도 주조 장치의 상부 및 하부 사이의 재료의 최적의 교환을 위한 용융 금속의 제어된 전자기 교반을 위한 바람직한 공구를 형성한다.

Description

연속 슬래브 주조 장치를 위한 교반 롤러{STIRRING ROLLER FOR A CONTINUOUS SLAB-CASTING MACHINE}

본 발명은 특히 강철제의 슬래브와 같은 평평한 금속 제품의 연속 주조 분야에 적용된다. 더 정확하게 말하면, 본 발명은 연속 주조 장치의 2차 냉각 구역의 목적에 부합하도록 중공체로 제작된 지지 및 안내 롤 내에 동축으로 수용되는 인덕터에 의해 응고 푸울 내의 여전히 액체 상태인 용융 금속의 제어된 전자기 교반에 관한 것이다.

"교반 롤"이라고 불리는 이와 같은 롤의 제 1 실시예는 1970년대로부터 이미 시작되었다 (프랑스 특허 제2185467호) . 개략적으로, 교반 롤은 주로,

- 주조되는 제품의 넓은 표면과 롤링 접촉하도록 설계된 축 회전 요소로서, (원칙적으로 통상적인 지지 롤의 직경과 동일하고 어떤 경우에는 통상적인 지지 롤의 직경에 근접하는 직경을 갖는) 관상체로 구성되고, 이 관상체는 일반적으로 절두 원추 형상의 2개의 스핀들에 의해 그 양 단부가 유지되고, 이 스핀들의 소직경 베이스는 주조 장치의 프레임의 강성 구조에 부착되는 2개의 단부 롤링 베어링 내에 수용되는, 축 회전 요소;

- 그 축선을 따라 활주하는 자장을 생성할 수 있고 관상체의 내부의 자유 공간 내에 상기 관상체와 동축으로 충전된 다상의 선형 인덕터로 구성되는 전자기 교반 설비로서, 예를 들면 프랑스 특허 제80/14487호에 의해 제안된 바와 같은 인덕터의 축 회전의 고정 수단이 설치되는 것이 바람직한, 전자기 교반 설비; 및

- 고온의 슬래브와 접촉하는 관상체 및 전자기 교반 설비의 열 수준을 확보하기 위한 냉각 액체, 통상 물의 순환에 의한 냉각 회로로 구성된다.

인덕터는 그 접속 수단이 접속하는 외부의 전기 공급원의 위상 당 하나 이상의 쌍의 자극 (pole) 을 갖춘 3상 또는 2상 유형이고, 그러므로 전기 공급원의 위상에 대한 이들 권선의 접속 순서에 의존하여 일방향이나 타방향으로 롤의 축선을 따라 이동하는 이동 가능한 자장을 생성한다는 것에 주목해야 한다. 자장의 이동 속도는 한편 인덕터의 자극 피치 (pole pitch) (구조에 의해 고정되는 파라미터) 및 이 자장의 이동 속도의 조절을 위한 변수인 공급되는 전류의 주파수에 의존한다.

슬래브의 연속 주조 장치에 대한 교반 롤의 적용은 주괴 몰드의 하류측에 위치하는 장치의 하나 이상의 구역 내에서 슬래브를 결정된 방향으로 슬래브의 폭을 따라 수평방향으로 활주하는 하나 이상의 이동 자장에 노출시키는 것으로 개략적으로 구성된다. 그러므로 냉각되는 슬래브의 중심부에 위치하는 용융 금속의 여전히 액체인 부분은 이 액체 부분에 작용하는 자장의 활주 방향과 동일한 방향으로 구동된다.

그러므로, 액체 금속 상에 부여하기를 원하는 순환 운동에 의존하여 교반 롤은 하나의 동일한 높이 수준에서 넓은 표면의 양 측면 상에서 표면 대 표면이 대면하여 집단으로서 설치되거나 (전술한 프랑스 특허 제2185467호에서 유래하는 도 1 참조), 슬래브의 하나의 동일 면 상에 중첩되거나, 또는 장치 등의 상이한 단계에서 슬래브의 양 측면 상에 분포될 수 있다.

강철 슬래브의 연속 주조를 위한 장치에서의 이와 같은 교반 롤의 여전히 통상적인 최근의 바람직한 사용은 예를 들면 1982년으로부터 EP-A-0 097 561호에 명확하게 개시되어 있다. 슬래브의 금속학적 길이에 걸쳐 교반 롤을 편리하게 분배하는 것에 의해 사용자는 슬래브 내에서 용융 금속의 순환 운동을 생성할 수 있고, 도 2에 도시된 "트리플 제로 (triple zero) "라고 부르는 전체 구성이 슬래브의 넓은 표면과 평행하게 형성되고, 또 교반 롤의 양 측면 상에서 2개의 좁은 면을 따라 일 측면의 상승류 및 타측면의 하강류를 갖는 슬래브의 넓은 표면에 평행하게 설정되는 금속 흐름의 루우프를 통해 주조 장치의 상하부 사이에서 열적 및 화학적으로 액체 금속 푸울을 균질화하는 경향이 있다.

이와 같은 용융 금속의 이중의 균질화에 의해 중심 다공성 및 중심 편석의 감소 또는 제거에 유리한 광범위한 등축 응고와 관련된 건전한 내부를 갖는 주물 제품을 확실하게 얻는 것이 가능하다는 것이 오늘날 용인되고 있다.

그러나, 주조 장치의 상하부 사이의 이와 같은 주조 금속의 이중 균질화는 이 위치의 거의 모든 부분에 존재하는 주조 제품의 응고 선단의 반대측인 좁은 측면만을 따르기보다는 슬래브의 중앙의 폭 부분에 위치되거나 인접부에 위치되는 액체 금속 내에 상승 및 하강하는 중앙의 주 흐름을 도입함으로써 상당히 개선될 수 있다는 것이 오늘날 공지되어 있다.

그러나, 교반 롤은 이것을 허용하지 않는다. 그 설계를 통해 슬래브의 전체 폭을 점유하는 그러므로 좁은 표면을 따라 및 좁은 표면에 대항하여 측면에만 국부적으로 집중되는 수직 방향의 분기를 갖는 순환 루프만을 형성할 수 있다.

그러므로 발생하는 문제는 기존의 슬래브 주조 장치를 손상시키거나 과도하게 파괴하지 않고 주조된 슬래브의 코어 내의 용융 금속의 중앙의 수직 순환을 생성할 수 있는 액체 금속의 제어된 전자기 교반을 위한 새로운 장치를 생산하는 것이다.

본 발명은 종래의 교반 롤을 이중 교반 롤, 다시 말하면 "분할형 교반 롤 (split stirring roll)"로 전환함으로써 달성하는 것을 제안한다.

분할된 슬래브 주조 장치 상의 기계식 롤은 통상적으로 "분할 롤 (split rolls)"로 불리므로, 이것이 본 명세서에서 상기 롤을 "분할형 교반 롤"로 부르는 이유이다.

따라서, 본 발명의 주제는 강철 슬래브와 같은 넓은 단면을 갖는 평평한 제품의 연속 주조를 위한 장치 상에 장착되도록 설계되는 통상의 지지 및 안내 롤을 대체하는 분할형 교반 롤로서, 상기 분할형 교반 롤은,

- 넓은 표면의 주조된 슬래브와 롤링 접촉하도록 설계된 축 회전 요소로서, 이 축 회전 요소는 대체로 절두 원추 형상의 2개의 스핀들에 의해 양단부가 유지되는 적어도 하나의 관상체로 구성되고, 스핀들의 소직경 베이스는 2개의 단부 롤링 베어링 상에 놓이는, 축 회전 요소;

- 관상체와 동축으로 관상체의 내부의 자유 공간을 점유하는 전자기 교반 설비; 및

- 슬래브와 접촉 상태의 관상체 및 전자기 교반 설비의 가열 수준을 고정하기 위한 냉각 액체의 순환에 의한 냉각 회로를 포함하고,

상기 전자기 교반 설비는, 단부 대 단부로 (end-to-end) 위치 및 정렬되고, 전기적으로 독립적이며, 상대방에 대해 독립적으로 활주하는 이동 자장을 각각 생성할 수 있는 2개의 다상 선형 인덕터 (40, 50) 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

의심의 여지 없이 이해되는 바와 같이, 통상의 교반 롤에 장착되는 장치에 관련된 연속 주조 장치의 외관 상의 변화는 전혀 없다. 그러나, 인덕터가 반대 방향으로, 예를 들면 수렴하는 방향으로 활주하는 자장을 생성하도록 외부 전력 공급원에 2개의 내부 인덕터의 권선을 편리하게 접속하는 것에 의해 용융 금속의 주 상승 순환이 2개의 인덕터가 접촉하는 부위에서 시작하여 슬래브의 중앙 영역 내의 주조된 슬래브 내에서 반드시 생성될 것이다. 2개의 인덕터가 동일한 치수인 경우, 주괴 몰드를 향하는 용융 금속의 추구되는 상승은 자연히 슬래브의 넓은 표면의 중앙에 위치된 부분 내에 위치할 것이다.

이와 관련하여 전자기 교반 설비의 다목적 특성은 다음과 같이 강조된다. 즉, 2개의 인덕터가 반대 방향으로 발산하는 방향으로 활주하는 즉 인덕터의 중앙의 접합 위치로부터 상호 멀어지는 방향으로 이동하는 자장을 생성하기 위해 조절되는 경우, 슬래브 내의 액체 푸울 내의 용융 금속의 원하는 균질화가 동일한 방법으로 달성될 수 있다. 다음에 액체 금속의 주 중심부 순환은 상측에서는 2개의 인덕터의 접합부를 향해 하강하고 하측에서는 상방향으로 상승할 것이다 (도 6 참조).

변형 실시예에 따라, 이 전자기 교반 설비는 개의 인덕터에 공용인 자기 코어 (또는 요크) 를 갖는다.

다른 실시예에 따라, 각 인덕터는 다른 인덕터의 것과 구별되는 그리고 다른 인덕터의 자기 코어로부터 이격되어 있는 자신의 자기 코어를 갖는다.

후자의 경우 및 특히 유리한 변형 실시예에 따르면, 본 발명에 따라 이격된 2개의 인덕터를 갖는 분할형 교반 롤은 슬래브의 표면 상에 놓이고, 또 2개의 구별되는 정렬된 관상체 및 관상체를 격리시키고, 슬래브의 폭의 중앙에 위치되는 것이 바람직하고, 단부 베어링과 함께 2개의 하프 교반 롤의 범위를 정하는 제 3 롤링 베어링으로 구성되는 롤링 접촉하는 요소를 포함하고, 이 중간 베어링은 단부 베어링에 맞물리는 스핀들의 것과 유사한 일반적으로 절두 원추 형상의 2개의 다른 스핀들의 밀착된 소직경의 베이스를 수용하고, 대직경의 베이스는 2개의 관상체의 대면하는 양 단부에 부착된다.

본 명세서에서 이해될 수 있는 바와 같이, 중간 베어링은 슬래브의 연속 주조 분야 즉 약 1.6 m인 종래의 폭에 대해 50% 이상 초과할 수 있는 2 m를 초과하는 광폭의 슬래브의 주조 분야에서 새롭게 발생하는 요구 조건을 만족시키기 위해 전적으로 적합하다.

더욱, 공지의 교반 롤은 통상 300 mm이상의 직경을 갖는다. 그러나 최근 소직경 (약 240 mm) 의 롤이 점점 더 많이 사용되고, 이것은 하나의 동일한 장치의 높이 부분 상에 더 많은 개수가 될 수 있는 장점을 갖는 소직경의 지지 롤과 결합하여 용이하게 사용될 수 있으므로 더 우수한 기능을 수행한다.

일반적으로, 강철 슬래브의 연속 주조를 위한 장치는 통상 약 0.9 내지 1.6 m 범위, 때때로 최대 2.0 m의 폭의 제품을 주조하도록 설계된다. 그러나, 강철 제품의 생산성을 증대하기 위한 지속적인 연구에서 최근의 경향은 더 큰 폭, 예를 들면 2.4 m의 폭의 제품을 주조할 수 있는 장치가 요구된다. 이것은 상대적으로 더 긴 교반 롤 (참고를 위해 예를 들면, 2.5 m 이상) 을 필요로 한다

그러나, 현재의 비교적 소직경의 교반 롤은 베어링 사이의 거리가 너무 크므로 주조 제품과 접촉하고 있는 롤에 가해지는 외력으로 인해 다소 신속하게 금지되는 굴곡을 방지할 수 없다.

그러므로 본 발명의 보조적 목적은 2개의 하프 롤을 측면에 구비하고 또 가동 중에 무력화 및 기계적 강도의 손상의 원인이 될 수 있는 변형을 유지하지 않으므로 매우 광폭인 슬래브의 연속 주조를 위한 장치 상에서 사용될 수 있는 3개의 롤링 베어링을 갖춘 교반 롤의 새로운 설계를 제안하는 것이다.

"하프 롤 (half-roll) "은 전체적으로 교반 롤을 형성하는 2개의 정렬된 관상체가 동일한 길이를 갖고 또 후술하는 이유로 동일하지 않은 길이를 가질 수 있는 양 경우의 모두를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 하프 롤은 장치의 외측에 대면하는 고려되는 하프 롤의 단부에 집합되는 것이 바람직한 인덕터에 급전하기 위한 독자의 전기 공급 단자를 갖는다.

다른 한편, 냉각 유체의 순환은 2개의 하프 롤에 공통이고, 각 하프 롤 내에서 유체의 순환을 제공하는 수단은 중간 베어링의 내측에서 서로 연결되어 있다.

이들 특징에 의해 교반 롤 및 슬래브가 주조 장치 내에서 하강할 때 슬래브를 지지 및 안내하는 통상의 롤을 지지하는 부분의 중간 구역 내에 전기 접속 및 유체 공급 덕트를 설치할 필요가 없으므로 주조 장치 상에 쉽게 장착될 수 있는 콤팩트한 장치를 생산하는 것이 가능하다.

여기서 본 발명에 따른 교반 롤을 특정하기 위해 선택된 용어인 "분할형 교반 롤"의 주제에 대해 설명할 필요가 있다. 이 용어는 2개의 하프 롤을 갖는 실시예 및 단일의 관상체를 갖는 실시예의 양자에 모두 적용된다. "분할형"이라는 수식어는 2개의 내부의 인덕터가 반드시 물리적으로 서로 이격되어 있지는 않더라도 그럼에도 불구하고 전기적으로는 독립되어 있다는 사실을 표현하기 위한 것으로서 이어지는 "교반"이라는 한정어와 특히 관련된다. 그러나 간격을 두고 분리된 인덕터를 갖는 기술적 선택지는 전술한 바와 같이 지속적으로 설계되고 따라서 기초가 되는 추가되는 중간 롤링 베어링의 존재로 인해 초광폭의 슬래브의 주조에 적합하다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조한 후술의 설명으로부터 더 깊이 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 "나비 날개 (butterfly wings) "라고 부르는 이중 루프를 갖는 구성에 따라 주조 장치의 2차 냉각 구역 내에서 액체 금속의 교반을 생성하기 위한 앞에서 인용된 프랑스 특허 제2185467호에 의해 대표되는 종래의 기술을 도시하는 개략도이고;
도 2는 앞선 도면과 유사하지만 "트리플 제로 (triple zero) "라고 부르는 3개의 루프를 갖는 구성에 따라 액체 금속의 교반을 부여하기 위해 앞에서 인용된 EP-A-0 097 561호에 의해 대표되는 종래의 기술을 도시하는 개략도이고;
도 3은 베어링 중 하나가 중간에 위치하는 3개의 롤링 베어링 및 2개의 관상체를 갖는 본 발명에 따른 분할형 교반 롤의 실시예의 개략도이고;
도 4는 도 3과 유사하지만 단일의 관상체를 갖고 중간 롤링 베어링은 갖지 않는 본 발명에 따른 분할형 교반 롤의 하나의 실시예를 도시하는 도면;
도 5는 본 발명에 따른 분할형 교반 롤을 이용하여 달성될 수 있는 주조된 액체 금속의 중심부 순환 상태의 제 1 교반 모드를 도시하는 것으로서, 도 5의 (a)는 주조된 슬래브의 넓은 표면에 수직한 평면도이고, 대응하는 도 5의 (b)는 넓은 표면의 평면도이고;
도 6은 본 발명에 따른 분할형 교반 롤을 이용하여 달성될 수 있는 주조된 액체 금속의 중심부 순환 상태의 제 2 교반 모드를 도시하는 그 도 6의 (a) 및 (b) 에서 도 5와 유사한 도면이고;
도 7은 본 발명에 따른 분할형 교반 롤을 이용하여 달성될 수 있는 주조 축선을 중심으로 회전하는 유형의 액체 금속의 다른 교반 모드를 도시하는 그 도 7의 (a) 및 (b)에서 도 6과 유사한 도면이다.

도 1 및 도 2는 종래의 기술을 대표하는 것으로서 본 명세서의 도입부에서 이미 언급되었다.

따라서 이 경우 다음과 같이 그 의미가 본질적으로 제한될 수 있을 것이다.

a) 도 1은 주조 장치의 2차 냉각 구역 내에서 주조되는 슬래브의 넓은 표면 (6, 7) 의 각 측면 상에서 서로 대면하여 장착된 2개의 종래의 교반 롤 (4, 5) 의 작용 하에서 주조된 슬래브 (3) 의 전체 폭에 걸쳐 형성되는 좁은 표면 (1, 2) 을 따라 주 상승 및 주 하강을 갖는 교반된 용융 금속의 순환 루프 (점선) 를 도시하는 것으로, 2개의 교반 롤은 실선의 수평방향 화살표로 도시된 동일 방향의 종방향으로 활주하는 자장을 발생시키고;

b) 도 2는 슬래브의 하나의 동일한 넓은 표면 (6) (이 경우 내측 표면) 상에서 서로 분리되어 있고 교반 롤이 발생하는 자장이 반대 방향의 종방향으로 활주하는 것을 도시하는 실선의 수평방향 화살표 (10, 11) 에 의해서만 표시되는 2개의 종래의 교반 롤의 작용 하에서 주조된 슬래브 (3) 의 전체 폭에 걸쳐 형성되는 좁은 표면 (1, 2) 을 따라 주 상승 및 주 하강을 갖는 교반된 용융 금속의 순환 루프 (점선) 를 도시한다.

이하에서 설명되는 도 3 및 도 4에서 동일하거나 등가의 요소는 동일한 참조 번호를 이용하여 표시되었으므로 후술의 설명은 이들 두 도면을 함께 고려하면서 읽을 수 있다.

이들 도면에서 관상의 분할형 교반 롤 (1) 은 연속 주조 슬래브의 연속 주조를 위한 장치의 프레임에 결합되는 그리고 일반적인 지지 및 안내 롤을 수용하고 있는 강성의 지지체 (2) 에 부착되어 있다.

주조된 슬래브 (3) 는 주괴 몰드 (도시되지 않음) 로부터 주조 장치의 저부로 도면의 지면에 대해 수직한 방향으로 진행하고, 분할형 교반 롤 (1) 은 슬래브의 표면과 롤링 접촉 상태를 유지하는 상태에서 교반 롤의 축 회전하는 상태의 요소의 모선 (generatrix) 을 통해 슬래브의 전체 폭을 커버한다.

도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 이 요소는 서로 이격되어 있는 2개의 원통상 관상체 (6, 12) 에 의해 형성되고, 그러므로 도시된 실시예에서 관상이고 연속적으로 정렬되고 동일한 길이의 2개의 하프 교반 롤 (4, 5) 을 형성한다.

지지체 (2) 에 부착된 3개의 롤링 베어링 즉 좌측 베어링 (9) 및 우측 베어링 (15) 의 2개의 단부 베어링 및 슬래브 (3) 의 중앙부에 대면하는 중간 위치의 중간 베어링 (10) 은 이들 2개의 하프 롤의 축 회전 시의 정렬 및 유지를 보장해 준다.

각 하프 롤 (4, 5) 은 종방향으로 활주하는 자장을 생성할 수 있는 이 하프 롤과 동축으로 장착된 다상의 선형 인덕터를 결합하고 있다. 좌측의 하프 롤 (4) 은 인덕터 (40) 를 포함하고; 우측의 하프 롤 (5) 은 인덕터 (50) 를 포함한다.

이하의 기재에서 "좌측" 및 "우측"이라는 용어는 도 3 또는 도 4에 도시된 장치를 기준으로 사용될 것이다. 더욱, 좌측의 하프 롤 (4) 및 그 부속물에 관한 모든 사항은 우측의 하프 교반 롤 (5) 에 정확하게 치환할 수 있고, 특정의 경우 사용자가 이들 사이에 다른 길이를 선택할 수 있지만 하나의 하프 롤의 설계 및 생산은 다른 하프 롤의 것과 동일하다.

좌측의 하프 교반 롤 (4) 을 형성하는 원통체 (6) 의 양단부는 동일한 대체로 절두 원추 형상의 2개의 스핀들, 즉 좌측 스핀들 (7) 및 우측 스핀들 (8) 에 의해 유지된다. 각 스핀들은 그 큰 베이스 (7a, 8a) 를 통해 상기 관상체의 일단부에 장착되고, 한편 작은 베이스 (7b, 8b) 는 주조 장치의 강성 프레임의 지지체 (2) 에 고정된 롤링 베어링 즉 좌측 롤링 베어링 (9) 및 중간 롤링 베어링 (10) 내에 맞물린다.

통상 이들 롤링 베어링 (9, 10) 으로 인해 슬래브 (3) 가 연속 주조 장치의 하측 부분을 향해 진행하는 상태에서 교반 롤 (4) 은 관상체 (6) 의 롤링 접촉의 영향 하에서 종축선 (B) 을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있다.

그러나, 한편 관상체 (6) 내의 중심에 위치하고 롤의 내부의 거의 전체의 체적을 점유 (냉각수의 순환을 허용하도록 상기 관상체로부터 수 mm, 예를 들면 4 또는 5 mm만큼 이격되어 있는 환형의 공간 (60) 을 제외함) 하는 이동하는 자장을 갖는 인덕터 (40) 는 회전이 방지된다.

따라서, 스플라인을 갖는 자웅 결합 (도시되 않음) 을 통해 우측 인덕터 (50) 로부터 유래하는 대면하는 연장부 상에 장착되어 병진운동에 의해 간단히 제거될 수 있도록 이 베어링을 통해 스핀들 (7) 의 작은 베이스 (7b) 의 내측이 통과하고, 다른 베어링을 통해 중간 베어링 (10) 내의 우측 스핀들 (8) 의 작은 베이스 (8b) 가 통과한 후에 인덕터보다 소직경의 그 좌측 단자 연장부 (40a) 및 우측 단자 연장부 (40b) 는 좌측 베어링 (9) 의 외측면 상에 설치된 키 (11) 를 갖는 플랜지 내에 지지되는 지지 샤프트를 형성한다.

마찬가지로, 우측의 하프 교반 롤 (5) 은 2개의 스핀들 즉 좌측 스핀들 (13) 및 우측 스핀들 (14) 의 사이에 각각의 큰 베이스 (13a, 14a) 를 통해 맞물린 원통체 (12) 를 포함한다. 우측 스핀들 (14) 의 작은 베이스 (14b) 는 지지체 (2) 에 고정된 우측 단부의 롤링 베어링 (15) 내에 삽입되고, 좌측 스핀들 (13) 의 작은 베이스 (13b) 는 중간 롤링 베어링 (10) 내에 삽입된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 내부 스핀들 (8, 13) 은 중간 베어링 (10) 의 내부에 맞물리고, 그러나 서로 맞닿아 있다. 그러나 이것은 이들 부품이 후술되는 바와 같이 조립체의 냉각 회로를 형성하므로 이들의 연결부가 밀봉되는 한 필수적 의무는 아니다.

각 하프 교반 롤 (4, 5) 은 자체의 인덕터에 전력 공급을 제공하는 자체의 전기 회로를 갖는다. 그러므로 좌측의 하프 교반 롤 (4) 은 인덕터 (40) 의 2상 권선을 위한 배전망에 대한 접속을 제공하기 위한 두 쌍의 단자를 갖는 단부 베어링 (9) 의 단부에 장착된 두 쌍의 접속 단자 (16', 16") 를 갖춘 패널을 포함한다.

2상 또는 3상 유형일 수 있는 본 발명에 의해 사용되는 다상의 선형 인덕터는 다양한 수의 전기 단자, 즉 4개 (2쌍) 의 단자 또는 2상 유형을 위한 공통의 중성선 (common neutral) 을 갖춘 3개의 단자, 및 6개 (3쌍) 의 단자, 또는 3상 유형을 위한 공통의 중성선을 갖춘 4개의 단자를 사용할 수 있다는 것에 주목해야 하고, 그럼에도 불구하고 인덕터의 전기 성형 결선 (star connection) 의 경우 단자의 수는 감소된다는 것이 강조된다.

이와 같은 유형의 인덕터는 교대 급수 (alternating series) 의 권선 (41, 51) 및 인덕터의 내부 자기 코어로부터 유래하는 외견상의 원형 자극 (42, 52) 으로 개략적으로 구성되고, 이 원형 자극은 2개의 인접하는 자극의 사이의 수용 공간 내의 권선을 지지하는 권선 지지체의 역할도 한다. 이 정렬된 조립체로부터 돌출된 것은 전기 접속선 또는 케이블 (41a, 41b; 51a, 51b) 로서, 이 전기 접속선 또는 케이블은 시리즈-아포지션 (series-opposition) 상태로 상호 접속되는 (그러므로 동위상에 접속되는) 각각의 일련의 권선으로부터 나오거나 그 권선으로 들어가고, 또 접속 패널의 단자에 가능한 한 접근하여 접촉한다.

슬래브의 폭을 커버하는 단일의 2상 인덕터, 즉 1.6 내지 2.0 m의 인덕터의 경우 시리즈-아포지션 상태로 상호 접속되는 권선의 개수는 4개, 즉 인덕터의 유효 길이에 걸친 2개의 자극 피치를 갖는다는 것이 주목된다.

또 슬래브의 전체 폭을 커버하는 공지된 단일의 교반 롤의 경우, 이것은 일단부가 위상 1의 전선을 수용하고 타단부가 위상 2의 전선을 수용하는 또는 일단부가 상호 접속된 상 권선의 입력선을 수용하고 타단부가 출력선을 수용하는 그 양단부의 각각에 전기 접속 단자를 갖춘 패널을 포함하는 것에 주목해야 한다. 다른 한편, 본 발명에 따른 분할형 교반 롤의 경우, 하나의 동일한 패널 내에 2개의 인덕터 중의 하나 및 단지 하나에 관련된 접속 단자의 모두를 결합하고, 소정의 패널을 그것에 가장 근접한 인덕터의 전용으로 하는 것이 바람직하다.

이것에 의해 하나의 인덕터 당 단지 하나의 접속 패널이 할당된다. 이와 같은 방식으로 도시된 바와 같은 중간 베어링 (10) 을 갖는 그러므로 서로 이격되어 있는 2개의 구별되는 인덕터를 갖는 분할형 교반 롤의 경우, 설계 및 설치를 복잡하게 할 수 있는 본질적 베어링 (10) 을 통한 접속을 제공할 필요가 없다는 것이 이해된다.

우측의 하프 교반 롤 (5) 은 조립체의 좌측 상의 좌측의 하프 교반 롤 (4) 의 전용인 패널 (16) 과 유사하게 그 조립체의 우측 단부에 두 쌍의 단자 (17', 17") 를 갖춘 접속 패널 (17) 을 포함하고 있다:

하프 교반 롤 (4, 5) 의 냉각은 본 발명에 따라 냉각수의 순환 방향에 대응하는 순서로 취한 하기의 요소들을 포함하는 공통 회로에 의해 제공된다.

- (도시된 예에서) 좌측의 롤링 베어링 (9) 의 외측에 장착되고, 교반 롤의 냉각을 위한 물이 도시되지 않은 처리된 가압수 공급원에 접속된 공급 덕트 (19) 를 통해 유입하는 제 1 유입구 워터박스 (18) ;

- 좌측의 인덕터 (40) 의 좌측 단자 연장부 (40a) 내에 천공된 블라인드 홀 (21) 에 연결되는 베어링 (9) 의 축방향 통로 (20) 로서, 이 천공된 블라인드 홀이 교반 롤 (4) 의 외주면의 인접부 내에서 냉각수 순환을 제공하여 고온의 슬래브 (3) 와의 접촉 중 및 접촉 후에 슬래브를 냉각시키기 위해 관상체 (6) 와 동심의 인덕터 (40) 의 사이에 배치된 전술한 환형의 공간 (60) 내로 연결되는 반경방향의 분기 천공 덕트 (22) 를 포함하는, 축방향 통로 (20) ;

- 환형의 공간 (60) 내에서 순환된 냉각수를 수집하여 블라인드 홀 (21) 과 대칭이지만 중간 베어링 (10) 내의 우측 인덕터 (50) 의 좌측 단자 연장부 (50a) 와 밀봉된 자웅형 접속을 통해 전술한 바와 같이 맞물려 있는 좌측의 인덕터 (40) 의 우측 단자 연장부 (40b) 내에 제공된 제 2 축방향 블라인드 홀 (24) 내에 이송하는 제 2 반경방향의 천공 덕트 (23) ;

- 좌측 단자 연장부 (50a) 내에 축방향으로 배치되고 전술한 분기 덕트와 유사한 제 3 반경방향의 분기 천공 덕트 (26) 가 천공되어 있는 제 3 천공 블라인드 홀 (25) 로서, 제 3 반경방향의 분기 천공 덕트 (26) 가 교반 롤 (5) 의 외주면의 인접부 내에서 냉각수 순환을 제공하여 고온의 슬래브 (3) 와의 접촉 중 및 접촉 후에 슬래브를 냉각시키기 위해 우측 교반 롤 (5) 의 관상체 (12) 와 동심의 내부의 인덕터 (50) 의 사이에 배치된 환형의 공간 (61) 내에 연결되는, 제 3 천공 블라인드 홀 (25) ; 및

- 교반 롤 (5) 의 우측 단자 연장부 (50b) 내의 제 4 천공된 축방향 블라인드 홀 (28) 에 통하는 제 4 반경방향의 천공된 분기 덕트 (27) 로서, 좌측의 축방향 통로 (20) 와 동등한 제 2 축방향 통로 (29) 가 냉각수 배출 덕트 (30) 를 갖춘 유출구 워터박스 (31) 에 연결하기 위해 우측 단부 베어링 (15) 의 축선에 배치된, 제 4 반경방향의 천공된 분기 덕트 (27) .

문제의 예시적 실시예에서, 각각의 접속 단자 패널 (16, 17) 을 형성하는 것은 워터박스의 벽의 표면, 유입구 박스 (18) 및 유출구 박스 (31) 이고, 인덕터를 위한 접속선 (42a, 42b; 51a, 51b) 은 당연히 이 경우와 같이 워터박스를 통과하는 중에 접합이 가능하도록 절연된다는 것에 주목해야 한다.

매우 큰 폭 (예를 들면 2400 mm) 의 슬래브 (3) 에 관하여 전술한 예시적 실시예에 따른 분할형 교반 롤은 중간 베어링 (10) 이 없는 경우에 불가피하게 발생할 수 있는 변형 특히 굴곡변형을 방지할 수 있다. 중간 베어링은 조립체를 형성하는 각 교반 롤에 정상 폭 (최대 2 m, 더 빈번하게는 1,600 mm의 폭) 의 슬래브의 연속 주조를 위한 장치 상에 사용되는 종래의 교반 롤의 것에 필적하거나 더 작은 비교적 짧은 길이를 제공함으로써 이들 변형을 생략할 수 있다.

전술한 2개의 하프 교반 롤 (4, 5) 의 실시예에서 분할형 교반 롤 (1) 의 설계는 하기의 경우를 제외하면 통상의 설계로부터 실질적으로 변경되지 않는다:

- 고려되는 인덕터의 전기 접속이 모두 이 인덕터를 결합하고 있는 하프 롤의 동일 측면 상에 위치하는 것; 및

- 각 하프 교반 롤의 냉각 회로들 사이에 예를 들면 단일의 밀봉된 덕트를 형성하기 위해 중앙의 중간 베어링 내에서 서로 대면하는 2개의 단부 스핀들을 단부와 단부를 밀봉 상태로 접촉시킴으로써 연통 수단을 제공할 필요가 있다는 것.

2개의 하프 교반 롤 (4, 5) 에 공통의 냉각 회로를 제공하는 것으로 구성되는 이 해결방법에 의해 전술한 바와 같이 중간 베어링 내에 전기 접속 단자를 설치할 필요가 없는 것과 같은 방식으로 중간 베어링 (10) 내에 유입구 및/또는 유출구 냉각수 덕트를 설치할 필요성이 제거된다.

그러나 본 발명은 전술한 것보다 더 간단한 분할형 교반 롤의 다른 실시예를 추천한다. 도 4에 도시된 것은 종래의 교반 롤의 경우와 마찬가지로 단일의 관상체 (6) 를 특징으로 하고, 그러므로 중간 롤링 베어링을 갖지 않는다.

이 단일의 관상체는 그 축방향으로 장착된 그리고 환형의 분리 공간 (60) 을 형성하도록 짧은 간격으로 이격되어 있는 상호 전기적으로는 분리되어 있으나 일체로 제작된 즉 단일의 공통의 자기 코어 (도시되지 않음) 을 가지므로 격리되어 있지 않고 그러므로 이들 사이에 착탈가능한 기계식 접속이 불필요하고 이 자기 코어 내의 임의의 특수한 냉각 회로도 불필요한 좌측의 인덕터 (45) 및 우측 인덕터 (55) 의 2개의 다상 선형 인덕터를 포위하고 있다.

이와 같은 기계적으로 결합된 "좌우" 인덕터 조립체는 외견상 단일의 인덕터와 다르지 않다. 간단히, 전력 공급 위상에 연결되는 권선의 접속선은 모두 롤의 단부에 존재하는 전기 접속 패널로 향하고, 제 2 인덕터의 접속선은 모두 타단부에 장착된 다른 접속 패널로 향하는 것이 바람직할 것이다. 이 경우, 좌측의 인덕터 (45) 의 접속선 (45a, 45b) 은 좌측의 롤링 베어링 (9) 상에 장착된 최근접 패널 (16) 로 향하고, 우측 인덕터 (55) 의 접속선 (55a, 55b) 은 우측의 롤링 베어링 (15) 상에 장착된 최근접 패널 (17) 로 향한다.

중간 베어링을 갖추거나 갖추고 않은 양자의 실시예의 본 발명에 따른 분할형 교반 롤은 슬래브를 지지 및 안내하기 위한 기타의 통상의 롤을 통상적으로 지지하기도 하는 주조 장치의 구조의 일 부분 내에 특별한 어려움이 없이 결합될 수 있다.

독자는 단일의 관상체를 갖는 그러므로 본 발명의 하나의 실시예에 따라 중간 베어링을 갖지 않는 분할형 교반 롤은 종래의 폭, 즉 참고로 최대 1,600mm의 슬래브의 주조를 위해 확보되는 것이 바람직하다는 것을 이해할 것이다. 더욱, 2개의 관상체 및 하나의 중간 베어링을 갖는 분할형 교반 롤을 선택하는 것이 바람직할 수 있다.

예를 들면, 광폭의 슬래브, 즉 2,400 mm의 폭의 슬래브의 주조에 관하여 약 200 mm의 폭의 중간 롤링 베어링을 갖는 각각 1,150 mm의 길이의 하프 롤 (4, 5) 과 같은 2개의 하프 롤로 구성되는 분할형 교반 롤을 제공할 수 있다. 교반 롤 (4, 5) 의 직경은 한편 약 230 mm일 수 있다.

변경례로서, 2개의 하프 롤 및 슬래브의 연속 주조 장치에 부착된 중간 베어링을 갖춘 분할형 교반 롤의 적어도 일부에 관하여 2개의 관상체의 길이는 동일하지 않을 수 있다. 특히, 중간 베어링과 슬래브 사이의 접촉이 존재하지 않는다는 것은 베어링의 반대측을 진행하는 슬래브의 부분이 냉각되지 않고 지지되지 않는다는 의미이다. 그러므로, 동일하지 않은 길이의 인접하는 교반 롤을 갖고 2개의 연속하는 분할형 교반 롤의 사이에서 옵셋된 중간 베어링을 갖는 분할형 교반 롤을 제공함으로써 슬래브의 폭의 동일한 부분이 이 같은 냉각 및 지지되지 않는 것에 의해 항상 영향을 받지는 않을 수 있게 보장하는 것이 가능해진다. 이것은 필요에 따라 슬래브의 냉각의 균일성을 개선하고 국부적 팽출 (bulges) 을 방지한다.

이하에서 도 5, 6 및 7을 참조하여 본 발명에 따른 분할형 교반 롤 중의 몇 개가 연동 방식으로 사용되는 것에 의해 슬래브의 연속 주조를 위한 장치의 2차 냉각 구역 내의 제어된 전자기 교반에 대해 제공된 새로운 가능성을 예시하는 몇 가지 실시예가 설명된다.

이 경우, 현재 고려되고 있는 3개의 예시에서 분할형 교반 롤은 주조된 슬래브의 넓은 표면의 양 측면 상에서 서로 대면하여 동일한 금속학적 높이에 설치되는 쌍 (70a, 70b) 으로서 사용된다.

간단히 하기 위해, 이들 분할형 교반 롤이 단일의 관상체를 갖는, 그러므로 중간 롤 베어링을 갖지 않는 분할형 교반 롤로서, 각 교반 롤은 롤 (70b) 내에 일체구조의 인덕터 (71, 72) 를 결합하고 롤 (70a) 내에 인덕터 (73, 74) 를 결합하고 있는 것으로 가정한다. 구별되는 롤 상에서 서로 대면하는 2개의 인덕터는 하나의 동일한 다상 전력 공급원에 접속된다. 이 경우, 도시되지 않은 그들 각각의 접속 박스를 통해 인덕터 (71, 73) 는 전력 공급원 (78) 에 접속되고 인덕터 (72, 74) 는 전력 공급원 (79) 에 접속된다. 후자는 전력 공급원 (78) 과 동일한 것이 바람직하지만, 그럼에도 불구하고 이하에서 설명되는 바와 같이 자장의 활주의 방향에 관한 다양한 원하는 조절을 쉽게 실시할 수 있도록 하기 위해 분리되는 것이 바람직하다.

슬래브 (3) 는 먼저, 주조 축선 (A) 의 중심에 위치하여 측면 유출구를 통해 주괴 몰드에 용융 금속을 주입하는 침지 노즐 (76) 을 사용하여 연속 주조 주괴 몰드 (75) 내에서 형성된다. 이 슬래브는 주괴 몰드 내의 액면 (77) 의 높이 위치를 제어된 수준에 유지하도록 제어도 속도로 주조 장치의 저부를 향해 진행하여 주괴 몰드로부터 배출되어 하측의 2차 냉각 구역에 접촉한다. 주조 장치의 이 2차 냉각 구역 내에 본 발명의 2개의 분할형 교반 롤 (70a, 70b) 를 포함하는 유지 및 안내 롤이 존재한다.

만일 작업자가 액체 푸울의 중앙에서 액체 금속이 수직방향으로 순환하는 것을 보장하는 교반 구성을 생산하고자 하는 경우, 작업자는 단일의 동일한 롤 내에서는 반대 방향으로 활주하고 슬래브의 넓은 표면의 각 측면 상의 2개의 대면하는 롤 (또는 도면에 도시되지 않은 구성에 따라 슬래브의 동일 면 상에서 하나 위에 다른 하나가 대면하는 교반 롤) 내에서는 동일한 방향으로 활주하는 이동 자장을 생성하도록 각 분할형 교반 롤 내의 2개의 인덕터를 접속해 주기만 하면 된다.

더 정확하게 말하면, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 작업자가 교반 롤의 상측에서 슬래브 중앙의 용융 금속의 상승하는 순환을 얻고자 하는 경우, 작업자는 반대방향으로 집속하는 이동하는 자장, 즉 고려되는 인덕터 (71, 73) 상에서 동일한 롤 (70b, 70a) 의 대응하는 인덕터 (72, 74) 를 향해 이동하는 자장을 부여한다.

반대로 도 6의 (a) 에 도시된 바와 같이, 만일 작업자가 교반 롤의 상측에서 슬래브의 중앙의 용융 금속의 하강 순환을 생성하고자 하는 경우, 작업자는 반대방향으로 발산하는 이동하는 자장, 즉 고려되는 인덕터 (71, 73) 상에서 동일한 롤 (70b, 70a) 의 대응하는 인덕터 (72, 74) 로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 자장을 부여한다.

더욱이, 작업자는 각 전력 공급원 (78, 79) 내에 설치된 플립-플롭 (flip-flop) 을 통해 하나의 상을 반전시키는 것에 의해 간단히 동일한 주조 작업 중에서도 하나의 구성으로부터 다른 구성으로 전환할 수 있다.

특히 후판의 슬래브의 경우, 작업자는 영구적으로 또는 일시적으로 주조 축선 (A) 에 수직한 평면 내에 회전 교반을 부여하기를 원할 수도 있다. 이 목적을 달성하기 위해, 작업자는 도 7의 (a) 에 도시된 바와 같이 2개의 자장이 단일의 동일한 롤의 2개의 인덕터 상에서는 동일한 방향으로 활주하고 2개의 롤 사이에서는 반대방향으로 활주하도록 전기 접속을 변경해 주기만 하면 된다.

본 발명은 기재된 예시적 실시예에 한정되지 않고, 후술하는 청구항에 의해 정의되는 범위에 이르는 많은 변형 또는 균등까지 확장되는 것은 물론이다. 예를 들면, 분할형 교반 롤을 형성하는 관상체의 양단부 또는 관상체 또는 양쪽 관상체에 장착되는 지지 요소를 수식하기 위해 사용된 용어 "스핀들"은 관상체들 및 이들 관상체를 자유로운 축 회전 상태로 지지하는 롤링 베어링들 사이의 밀봉된 강성 연결을 제공할 수 있는 임의의 트랜스미션 부재를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 슬래브와 같은 큰 단면적의 평평한 제품 (3) 의 연속 주조를 위한 장치를 위한 분할형 교반 롤 (1) 로서,
   - 주조된 슬래브 (3) 의 넓은 표면과 롤링 접촉하도록 설계된 축 회전 요소로서, 상기 축 회전 요소는 대체로 절두 원추 형상의 2개의 스핀들 (7, 14) 에 의해 양단부가 유지되는 적어도 하나의 원통상 관상체 (6) 로 구성되고, 상기 스핀들의 작은 베이스 (7b, 14b) 는 상기 주조 장치의 프레임의 강성 구조 (2) 에 부착되는 2개의 단부 롤링 베어링 (9, 15) 상에 놓이는, 축 회전 요소;
   - 상기 관상체 (6) 의 내부의 자유 공간 내에 상기 관상체와 동축으로 그리고 상기 관상체와의 사이에 환형의 공간 (60) 을 배열하도록 짧은 간격을 두고 충전된 전자기 교반 설비;
   - 상기 슬래브 (3) 와 접촉 상태의 상기 관상체 (6) 및 상기 전자기 교반 설비의 가열 수준을 고정하기 위한 냉각 액체의 순환에 의한, 상기 환형의 공간 (60) 을 포함하는, 냉각 회로;
   - 상기 전자기 교반 설비와 외부의 전기 공급원의 전기 접속을 확보하기 위한 전기 접속 단자 (16, 17) 를 포함하는, 분할형 교반 롤에 있어서,
   상기 전자기 교반 설비는, 단부 대 단부로 (end-to-end) 위치 및 정렬되고, 전기적으로 독립적이며, 상대방에 대해 독립적으로 활주하는 이동 자장을 각각 생성할 수 있는 2개의 다상 선형 인덕터 (40, 50) 로 구성되는 것을 특징으로 하는 분할형 교반 롤.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자기 교반 설비는 이 전자기 교반 설비를 형성하는 상기 2개의 인덕터에 공통인 자기 코어를 갖는 것을 특징으로 하는 분할형 교반 롤.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자기 교반 설비를 형성하는 2개의 인덕터의 각각은 다른 인덕터의 자기 코어와 구별되는 그 자신의 자기 코어를 갖는 것을 특징으로 하는 분할형 교반 롤.
4. 제 1 항 및 제 3 항에 있어서,
   상기 주조된 슬래브 (3) 상에서 롤링 접촉하도록 설계된 상기 축 회전 요소는 2개의 구별되는 정렬된 원통상 관상체 (6, 12) 로 구성되고, 상기 2개의 다른 단부 롤링 베어링 (9, 15) 사이의 제 3 중간 롤링 베어링 (10) 을 포함하고, 상기 중간 베어링 (10) 은 그 중간 베어링의 각 측에 위치된 그리고 상기 2개의 관상체 (6, 13) 중의 하나에 의해 각각 형성되는 2개의 하프 교반 롤 (4, 5) 의 경계를 상기 단부 롤링 베어링과 함께 정하고, 각 관상체는 일반적으로 절두 원추 형상의 2개의 스핀들 (7, 8; 14, 15) 에 의해 그의 양단부에서 유지되고, 상기 스핀들의 작은 베이스 중 하나 (7b ; 14b) 는 단부 롤링 베어링 (9, 15) 내에 놓이고, 다른 하나의 작은 베이스 (8b ; 13b) 는 상기 중간 롤링 베어링 (10) 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 분할형 교반 롤.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 중간 롤링 베어링 (10) 은 상기 슬래브의 폭의 중앙에 위치되는 것을 특징으로 하는 분할형 교반 롤.
6. 교반 롤을 장착한 금속 슬래브의 연속 주조를 위한 주조기에 있어서, 상기 교반 롤 중 적어도 2개는 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 분할형 교반 롤 (70a, 70b) 인 것을 특징으로 하는 금속 슬래브의 연속 주조를 위한 주조기.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 2개의 분할형 교반 롤 (70a, 70b) 은 상기 주조된 슬래브의 넓은 표면의 각 측면 상에서 서로 대향하게 또는 상기 주조된 슬래브의 하나의 동일한 넓은 표면 상에서 하나 위에 다른 하나가 서로 대면하게 위치되고, 각각 결합된 2개의 다상 선형 인덕터 (71, 72; 73, 74) 는 하나의 동일한 분할형 교반 롤 (70b) 의 2개의 인덕터 (71, 72) 상에서 반대 방향으로 활주하고 구별되는 분할형 교반 롤 (70a, 70b) 에서 서로 대면하는 인덕터 (71, 73) 상에서 동일한 방향으로 활주하는 이동 자장을 생성하기 위해 전력 공급원 (78, 79) 에 접속되는 것을 특징으로 하는 금속 슬래브의 연속 주조를 위한 주조기.

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