KR20140012444A

KR20140012444A - 연속주조기용 세그먼트

Info

Publication number: KR20140012444A
Application number: KR1020120079356A
Authority: KR
Inventors: 이성명; 강영훈; 정기환
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-02-03
Also published as: KR101411372B1

Abstract

연속주조공정에 따라 이송되는 주편의 내부 품질을 향상시킬 수 있는 연속주조기용 세그먼트에 관하여 개시한다.
본 발명인 연속주조기용 세그먼트의 일 실시예는 주편의 이송 경로를 사이에 두고 상하 방향으로 이격 배치된 상부 프레임과 하부 프레임을 포함하는 연속주조기용 세그먼트로서, 상부 프레임과 하부 프레임 간의 마주하는 면상에 배치되어 이송 중인 주편의 상, 하면에 접촉되어 회동하며, 전체 길이 구간이 일체로 형성되는 일체형 롤러 및, 일체형 롤러가 이송 중인 주편에 접촉되는 반대 쪽에 배치되어, 일체형 롤러에 연동하여 회동하면서 상기 일체형 롤러를 접촉 지지하는 백업 롤러를 포함한다.

Description

연속주조기용 세그먼트{SEGMENT FOR CONTINUOUS CASTING APPARATUS}

본 발명은 연속주조기용 세그먼트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속주조공정에 따라 이송되는 주편의 내부 품질을 향상시킬 수 있는 연속주조기용 세그먼트에 관한 것이다.

연속주조공정(Continuous casting process)은 용강을 주형에 연속적으로 주입하고, 반(半)응고 상태의 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여, 슬래브(slab), 블룸(slab), 빌렛(billet) 등의 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정으로 정의된다.

특히, 연속주조공정이 수행되는 장치(또는 설비)를 연속주조기라 하는데, 연속주조기의 개략적인 구성은 도 1을 통해 확인할 수 있다.

일반적인 연속주조기(1)는 제강공정에서 정련된 용강이 수용 보관되는 래들(ladle)(10)과, 래들에 연결되어 주입노즐을 통해 용강을 공급받으며 이를 일시 저장하는 턴디쉬(tundish)(20)와, 턴디쉬로부터 용강을 도입 받아 일정한 형상으로 응고시키는 주형(mold)(30) 및 주형의 하부에서 응고되지 않은 주편(S)을 점진적으로 냉각시키면서 성형 작업을 수행하는 다수의 세그먼트(segment)(40)로 이루어진다.

특히, 도 2를 참조하면 연속주조기용 세그먼트(40)의 내부 구조를 확인할 수 있는데, 도시된 바와 같이 전체적인 프레임(41)은 상하로 나누어지며 이를 상부 프레임(42) 및 하부 프레임(44)이라 한다.

그리고 이러한 상부 프레임(42)과 하부 프레임(44)을 연결하도록 타이로드(tie rod)(50)가 구비되며, 이와 동심 상에서 상부 프레임(42)을 수직 방향으로 관통하여 유압실린더(60)가 마련된다. 유압실린더(60)는 외부로부터 도입된 작동유체의 유압 제어를 통해 수직 방향으로 신축 구동하여 주편(S)에 압하력을 제공한다.

이러한 세그먼트(40)의 작용에 따라 주편(S)은 연속주조공정 과정을 거치면서 다양한 형상으로 성형된다.

한편, 상부 프레임(42)과 하부 프레임(44) 사이의 대향 부위에는 다수의 롤러(43, 45)가 주편의 이송 방향을 따라 나란히 마련된다. 주편은 세그먼트(40)를 통과할 때 다수의 롤러(43, 45)에 의해 접촉 가압되어 철정압으로 인한 벌징(bulging) 변형이 방지된다.

다수의 롤러(43, 45)는 상부 프레임(42) 쪽에 배치된 상부 롤러(43)와, 하부 프레임(44) 쪽에 배치된 하부 롤러(45)로 구성되며 회동 가능하게 설치된다. 그런데, 상부 롤러(43) 및 하부 롤러(45)의 전체적인 길이는 주편의 폭 크기에 대응하도록 마련되어 있으나, 일체의 구조로 이루어져 있지 않으며, 전체 길이를 다수의 구간으로 분할하여 마련되어 있다. 그리고 이와 같이 분할된 롤러(43a, 45a)는 연결 부위상에 베어링 부재((43b, 45b)를 구비고 있다.

다만, 전술한 바와 같이 주편에 접촉 회동하는 롤러 구성이 다수의 분할 롤러(43a, 45a)와 다수의 베어링 부재(43b, 45b)로 연결되어 있을 경우, 베어링 부재(43b, 45b)가 위치하는 주편의 접촉 부위에서 내부 품질이 저하되는 문제가 종종 초래하였다.

이 같은 점을 고려할 때, 세그먼트 내부를 통과하는 주편에 대하여 철정압으로 인한 벌징 발생은 효과적으로 방지할 수 있으며, 아울러 베어링 부재(43b, 45b)와 주편 간의 직접적인 접촉 마찰은 회피시켜 연속주조공정을 통해 성형된 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 방안이 요구되는 바이다.

본 발명은 연속주조공정 시 세그먼트 내부를 통과하는 주편의 벌징 유발을 억제하여 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 연속주조기용 세그먼트를 제공한다.

또한, 본 발명은 주편의 벌징 유발을 억제하기 위해 세그먼트 내부에 탑재된 롤러 구성의 구조를 개선하여 베어링부재와의 접촉 마찰에 의해 주편의 내부 품질이 저하되는 현상을 방지할 수 있는 연속주조기용 세그먼트를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주편의 이송 경로를 사이에 두고 상하 방향으로 이격 배치된 상부 프레임과 하부 프레임을 포함하는 연속주조기용 세그먼트로서, 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임 간의 마주하는 면상에 배치되어 이송 중인 주편의 상, 하면에 접촉되어 회동하며, 전체 길이 구간이 일체로 형성되는 일체형 롤러; 및 상기 일체형 롤러가 이송 중인 주편에 접촉되는 반대 쪽에 배치되어, 상기 일체형 롤러에 연동하여 회동하면서 상기 일체형 롤러를 접촉 지지하는 백업 롤러;를 포함하는 연속주조기용 세그먼트를 제공한다.

상기 일체형 롤러는, 상기 상부 프레임의 하면에서 회동하는 상부 일체형 롤러와, 상기 일체형 롤러와 대향 배치되며 상기 하부 프레임의 상면에서 회동하는 하부 일체형 롤러를 포함하고, 상기 백업 롤러는, 상기 상부 일체형 롤러에 연동하며 접촉 지지하는 상부 백업 롤러와, 상기 하부 일체형 롤러에 연동하며 접촉 지지하는 하부 백업 롤러를 포함한다.

여기서, 상기 일체형 롤러는, 주편의 폭 크기에 대응하는 길이를 가지며, 전체 길이 구간의 직경이 동일하게 형성된 일체형 롤러부재와, 상기 일체형 롤러부재의 양단 위치를 구속하되, 주편의 이송 경로에는 간섭되지 않도록 배치되는 일체형 베어링부재를 포함한다.

이때, 상기 일체형 롤러부재는, 이송 중인 주편에 접촉 배치되거나 또는 이송 중인 주편과 설정된 거리를 두고 이격하여 주편의 변형 시 접촉 가능한 위치에 배치될 수 있다.

또한, 상기 백업 롤러는, 상기 일체형 롤러의 전체 길이 구간 중 이송 중인 주편이 철정압에 의한 벌징(bulging) 변형이 크게 발생되는 구간에서 상기 일체형 롤러를 지지하며, 상기 일체형 롤러에 비해 짧은 길이를 가지면서 상기 일체형 롤러의 길이 중심을 기준으로 대칭되어 분할 배치되는 분할형 롤러부재와, 상기 분할형 롤러부재의 양단 위치를 구속하는 분할형 베어링 부재를 포함한다.

본 발명인 연속주조기용 세그먼트의 일 실시예에 따르면, 연속주조공정에 의해 성형되는 주편의 내부 품질을 향상시킬 수 있다.

특히, 세그먼트를 통과하며 이송되는 주편의 상, 하면 쪽으로는 주편의 폭 크기에 대응한 길이를 갖는 일체형 롤러를 배치시켜 주편의 폭 방향에 대한 벌징 유발을 적절히 방지할 수 있다.

아울러, 일체형 롤러의 전체 길이에 대해 주편의 벌징으로 인한 굽힘 변형이 발생될 우려가 있는 구간 상에 백업 롤러를 접촉 지지시켜 일체형 롤러의 구조적 강성을 보완할 수 있다.

이에 따라, 기존에 분할 롤러를 사용할 경우 각각의 분할 롤러 사이에 개재될 수 밖에 없었던 베어링 부재의 사용을 전적으로 배제함으로써, 연속주조공정 시 베어링 부재와 주편 간의 접촉으로 인한 주편의 내부 품질 결함을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 연속주조기의 전체 구성도 및 연속주조기용 세그먼트를 간략히 도시한 사시도.
도 2는 일반적인 연속주조기용 세그먼트의 내부 구조를 간략히 도시한 측 단면 구조도.
도 3은 본 발명의 실시예에 연속주조기용 세그먼트의 구성을 개략적으로 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연속주조기용 세그먼트에 구비된 롤러 구성을 확대 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연속주조기용 세그먼트에 구비된 롤러 구성에 의해 주편의 벌징 유발이 방지되는 작용을 설명하기 위해 도시한 작용도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연속주조기용 세그먼트에 구비된 롤러 구성의 또 다른 실시 형태를 확대 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연속주조기용 세그먼트에 구비된 롤러 구성 중에서 일체형 주편 접촉 롤러와 분리형 백업 롤러 간의 위치 관계를 설명하기 위해 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 연속주조기용 세그먼트에 의해 개선되어야 할 주편 내부 품질 결함을 보여주는 전자현미분석기 사진.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 연속주조기용 세그먼트에 관한 바람직한 실시예에 관하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 연속주조기용 세그먼트의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 3을 참조하면, 도시된 연속주조기용 세그먼트(100)는 전체적으로 주편의 이송 경로를 사이에 두고 상하 방향으로 이격 배치된 한 쌍의 프레임으로 형성된다. 여기서, 상부에 연결된 프레임을 설명의 편의상 상부 프레임(110)이라 지칭하며, 이와 반대로 하부에 연결된 프레임을 설명의 편의상 하부 프레임(150)이라 지칭한다.

특히, 이러한 상부 프레임(110)과 하부 프레임(150) 간의 마주하는 면상에 일체형 롤러(120, 160)가 마련된다. 그리고 각각의 일체형 롤러가 이송 중인 주편에 접촉되는 반대 쪽, 즉 각각의 일체형 롤러와 상부 프레임(110) 및 하부프레임(150) 의 사이에 각각의 일체형 롤러를 접촉 지지하는 적어도 하나 이상의 백업 롤러(130, 170)가 구비된다.

우선, 연속주조기용 세그먼트(100)의 전체적인 구성에 대하여 간략히 살펴본 다음에, 본 발명의 실시예에 따른 연속주조기용 세그먼트(100)의 특징적 구성인 일체형 롤러와 백업 롤러에 관하여 상술하기로 한다.

연속주조기는 주지된 기술인 연속주조공정을 수행하는 장치(또는 설비)로서, 연속주조공정에 따라 용강을 주형에 연속적으로 주입하고, 반(半)응고 상태의 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발 한다. 그 결과 주편은 슬래브(slab), 블룸(slab), 빌렛(billet) 등의 다양한 형상의 반제품으로 성형된다.

제강공정에서 정련된 용강은 래들(ladle)에 보관되며, 주입노즐을 통해 이러한 용강은 턴디쉬(tundish)에 일시 보관된다. 그 이후, 주형(mold) 내부로 도입된 용강은 일정한 형상으로 응고되는데, 주형의 하부에서 응고되지 않은 주편을 냉각시키면서 성형 작업을 수행하는 장치가 세그먼트(segment)이다.

연속주조기용 세그먼트(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상하로 나누어진 한 쌍의 프레임, 즉 상부 프레임(110)과 하부 프레임(150)을 포함하는 전체적인 프레임 형상을 갖는다.

상부 프레임(110)과 하부 프레임(150)의 대면 부위에는 소정의 이격 공간이 마련되어 있는데 이러한 이격 공간이 주편의 이송 경로에 해당한다(즉, 도 3의 X축 방향이 주편의 이송 방향임).

그리고 상부 프레임(110)과 하부 프레임(150) 사이에는 일체형 롤러 및 백업 롤러를 포함하는 롤러 구성이 배치되며, 이들은 철정압으로 인한 주편의 벌징(bulging) 유발을 방지한다.

한편, 상부 프레임(110)과 하부 프레임(150)은 타이로드(tie rod)(180)에 의해 수직 방향으로 연결된다. 그리고 각각의 타이로드(180)와 동심 방향으로 상부 프레임(110)을 관통하여 유압실린더(190)가 구비된다.

유압실린더(190)는 외부로부터 도입된 작동유체를 이용한 유압 제어를 통해 상부 프레임(110)과 하부 프레임(150) 사이의 간격을 조절하며, 이로써 연속주조기용 세그먼트(100)를 통과하여 이송되는 주편에 압하력을 가해준다.

그리고 연속주조기용 세그먼트(100)에는 전체적인 프레임을 통해 구조 강성을 보강하기 위한 구성으로서 다수의 거더(Girder)(102)가 더 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 연속주조기용 세그먼트(100)는 상부 프레임(110)과 하부 프레임(120)이 서로 마주하는 면상으로 다수의 일체형 롤러(120, 160)와, 다수의 백업 롤러(130. 170)를 구비한다.

일체형 롤러(120, 160)는 상부 프레임(110)과 하부 프레임(150) 간의 마주하는 면상에 배치되어 이송 중인 주편의 상, 하면에 직접적으로 접촉하여 회동한다.

특히, 일체형 롤러(120, 160)는 전체 길이 구간이 일체로 형성된다. 여기서, '일체로 형성된다'의 의미는 전체 길이를 다수의 구간 별로 나누어 분할 제작된 후 별도의 베어링 부재를 이용하여 연결되는 기존의 방식이 아니라, 롤러 길이 전체에 대해 동일한 직경을 가지도록 단일의 몸체로 제작된 것을 의미한다.

백업 롤러(130, 170)는 일체형 롤러(120, 160)가 이송 중인 주편에 접촉되는 반대 쪽, 즉 철정압에 의해 주편에 벌징(bulging) 현상이 발생할 때 일체형 롤러(120, 160)에 하중이 가해지는 반대 쪽에 배치된다.

이에 따라, 백업 롤러(130, 170)는 일체형 롤러(120, 160)에 연동하여 접촉 회동하면서 일체형 롤러(120, 160)를 지지한다. 다시 말해, 일체형 롤러(120, 160)는 양단을 제외하고는 구간 별로 지지해주는 베어링 부재가 없으므로 특정 구간에서 위 또는 아래로 굽힘(또는 휨) 변형이 발생될 수 있는데, 백업 롤러(130,170)는 이를 견고하게 지지하여 일체형 롤러(120, 160)의 변형을 방지한다.

도 3을 참조하면 도시된 일체형 롤러(120, 160) 및 백업 롤러(130, 170)는 상부 프레임 쪽과 하부 프레임 쪽, 즉 배치된 위치에 따라 서로 다른 도면 부호가 표기된 것을 확인할 수 있다. 다시 말해서, 다수의 일체형 롤러 중 상부 프레임(110) 쪽에 배치된 것을 상부 일체형 롤러(120)라 지칭하며, 하부 프레임(150) 쪽에 배치된 것을 하부 일체형 롤러(170)라 지칭한다. 이와 마찬가지로, 다수의 백업 롤러 중 상부 프레임(110) 쪽에서 상부 일체형 롤러(120)를 지지하는 것을 상부 백업 롤러(130)라 지칭하고, 하부 프레임(150) 쪽에서 하부 일체형 롤러(160)를 지지하는 것을 하부 백업 롤러(170)라 지칭한다. 여기서, 이러한 명칭 또는 도면부호 상의 구분 표기는 설명의 편의상 나눈 것일 뿐, 상부 일체형 롤러(120)와 하부 일체형 롤러(160)는 동일한 구성으로 이해하여도 무방하며, 상부 백업 롤러(130)와 하부 백업 롤러(170) 역시 동일한 구성으로 이해하여도 무방하다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연속주조기용 세그먼트에 구비된 롤러 구성을 확대 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 설정된 방향(즉, X축 방향)으로 이송하는 주편(S)을 사이에 두고, 상, 하부에 각각 일체형 롤러(120, 160) 및 이러한 일체형 롤러를 지지하는 백업 롤러(130, 170)의 구성이 개시되어 있다.

일체형 롤러(120, 160)는 일체형 롤러부재(121, 161)와, 일체형 베어링 부재(123, 163)를 포함하여 구성된다. 여기서, 일체형 롤러부재(121, 161)는 주편(S)의 폭 크기에 대응하는 길이를 가지며, 전체 길이 구간에 대한 직경이 동일하게 형성된다.

그리고 일체형 롤러부재(121, 161) 의 양단 끝 쪽에는 일체형 베어링부재(123, 163)가 구비된다.

일체형 베어링부재(123, 163)는 주편(S)의 폭을 벗어나 일체형 롤러부재(121, 161)의 양단 끝 쪽에 배치시키는데, 이는 이송 중인 주편(S)과의 간섭을 회피시키기 위한 것이다.

백업 롤러(130, 170)는 일체형 롤러부재(121, 161)가 주편(S)에 접촉되는 반대 쪽에 배치된다.

백업 롤러(130, 170)는 일체형 롤러부재(121, 161)가 주편의 벌징을 방지하도록 접촉 지지될 때 일부 구간에서 상대적으로 큰 하중을 받아 휘어지는 것을 구조적으로 보강한다. 이에 관한 설명을 위하여 도 5를 참조할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연속주조기용 세그먼트에 구비된 롤러부에 의해 주편의 벌징 유발이 방지되는 작용을 설명하기 위해 도시한 작용도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 연속주조기에 따라 세그먼트 내부로 이송되는 주편(S)은 폭 양단과 폭 중앙의 일부 바깥쪽 영역을 제외하고는 응고되지 않은 영역 (S')이 존재할 수 있다. 특히 이러한 S' 영역에서는 유체와 유사한 상태 및 거동을 띠며, 철정압에 의한 벌징(bulging) 문제가 나타날 수 있다.

더 구체적으로는, 도 5에 빗금으로 표시된 주편 내부의 응고되지 않은 영역(S')에서 주편의 벌징이 발생될 수 있다. 이 S' 영역에서는 주편은 두께 변형이 일어날 수 있으며, 초기 두께인 W1에서 W2와 같이 두께 팽창이 일어날 수 있다. 이를 벌징(bulging)이라 한다. 따라서, 일체형 롤러(120, 160)를 주편(S)의 상, 하부에 접촉 배치시켜 주편(S)의 벌징 발생을 방지한다.

이와 같이, 일체형 롤러(120, 160) 경우에 따라 조금씩 차이는 있을 수 있으나 전체 길이 방향에 대해 어느 구간에서나 균일한 하중을 받는 것이 아니다. 이는 주편 내부의 응고되지 않은 영역이 존재하는 곳에서 더 큰 변형이 일어날 수 있기 때문이다. 따라서, 백업 롤러는 이와 같은 구간 별로 다른 하중 차이를 감안하여 일체형 롤러 상에서 더 큰 하중이 발생되는 구간에서 일체형 롤러를 견고하게 지지할 수 있도록 배치시키는 것이 바람직하다.

한편, 도 4를 다시 참조하면, 상, 하부 일체형 롤러부재(121, 161)와 주편(S) 사이에는 소정의 간격(t, 예를 들어 1mm 정도)이 형성되어 있다.

특히 이러한 간격은 주편의 변형 정도를 고려하여 정해질 수 있다. 즉, 철정압에 의해 주편에 벌징이 발생할 경우, 앞서 살펴본 바와 같이 특정 부위에서 주편의 두께가 팽창되는 것(즉, ΔW=W2-W1)을 감안하여 미리 일체형 롤러부재(121, 161)와 간격을 마련해 둔 것이다. 또 하나의 실시 형태로서, 이송 중인 주편에 일체형 롤러부재(121, 161)에 주편을 처음부터 접촉 배치시키는 경우(즉, 상기 t=0 인 경우) 역시 본 발명의 범주에 포함된다. 즉, 이러한 간격은 공정 조건 및 사용자의 의도에 따라 적절히 조금씩 달라질 수 있다.

그리고 백업 롤러(130, 170, 즉 130a, 130b, 170a, 170b 포함)는 일체형 롤러부재(121, 161)의 길이 양쪽으로 상호 대칭되는 형태로 구비되어 있다. 다만 이러한 백업 롤러의 위치 및 설치 개수는 실시예마다 조금씩 달라져도 무방하다. 일 예로 도 6을 참조하면, 일체형 롤러부재(121,161)를 3구간으로 분할하여 3개의 백업 롤러, 즉 상부 백업 롤러(130: 130a, 130b, 130c)와 하부 백업 롤러(170: 170a, 170b, 170c)가 서로 마주하여 대칭적으로 배치된 형상을 확인할 수 있다.

이와 같이 백업 롤러는 주편의 벌징 변형이 고려하여 일체형 롤러의 구조를 적절히 보강해 줄 수 있도록 그 개수 및 위치가 조금씩 다른 형태로 실시되어도 무방하다.

그리고 백업 롤러(130, 170)는 분할형 롤러부재(131a, 131b, 171a, 171b)와, 분할형 롤러부재의 양단 위치를 구속하며 회동만 가능하게 해주는 분할형 베어링부재(133a, 133b, 173a, 173b)를 포함한다. 여기서, 분할형 베어링부재는 분할형 롤러부재의 양단에 대해 한 쌍이 배치된 것으로 나타나 있으나, 이보다 더 많은 개수로 연결되어도 무방하다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연속주조기용 세그먼트에 구비된 롤러부 중에서 일체형 주편 접촉 롤러와 분리형 백업 롤러 간의 위치 관계를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.

도 7을 참조하면, 연속주조기용 세그먼트 내부에서 이송 중인 주편(S)의 모습이 나타나 있으며, 주편(S)의 하측으로 일체형 롤러가 배치되며, 이와 접촉하여 백업 롤러가 배치된 구조를 확인할 수 있다.

먼저, 도 7의 (a)의 경우에는, 일체형 롤러의 중심(c1)과 백업 롤러의 중심(c2)가 동일 수직선 상에 일치된 구조에 해당한다. 이 경우 주편으로부터 가해진 하중으로 인하여 일체형 롤러의 중심(c1)으로부터 수직 하방의 힘(즉, F1)이 작용되며, 백업 롤러가 이와 동일한 수직 상방의 반력(즉, R)을 발휘하여 적절히 지지하는 모습을 보여준다. 즉, 백업 롤러에서 작용하는 반력(즉, R)은 F1보다 크게 설계되는 것이 바람직하다.

이와 달리, 도 7의 (b)의 경우에는, 일체형 롤러의 중심(c1)과 백업 롤러의 중심(c2)이 서로 떨어져 배치된 것으로 특히 백업 롤러는 일체형 롤러의 수직 하방에서 주편 이송방향 쪽으로 경사지게 배치된 구조로 이루어진다. 이 경우 주편으로부터 가해지는 하중은 일체형 롤러의 중심(c1)으로부터 작용하는 수직 하방의 힘(즉, F1)과 함께 주편의 이송에 따라 X축 방향으로 작용하는 수평 방향의 힘(즉, F2)가 동시에 발생될 수 있다. 따라서, 백업 롤러의 중심에서는 일체형 롤러의 중심을 향하여 경사진 방향으로 반력(즉, R')이 발생되는데, 이러한 경사진 반력(즉, R')은 상기 F1과 F2의 합력의 크기 및 방향을 고려하여 이보다 크게 설계되는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 연속주조기용 세그먼트에 의해 개선되어야 할 주편 내부 품질 결함을 보여주는 전자현미분석기 사진이다.

도 8을 참조하면, 종래 기술에 따라 주편에 직접적으로 접촉 마찰되는 롤러구성이 다수로 분할 형성됨은 물론 이들 분할된 롤러 사이의 연결 부위마다 베어링부재가 개재된 경우, 연속주조기를 통해 성형된 주편의 내부 품질 전자현미분석기(EPMA) 사진이다.

특히, 도 8의 점선 영역, 즉 S' 영역을 살펴보면 주편의 내부에 개재물 및 기공 등이 포함되어 주편의 내부 품질이 저하된 모습을 확인할 수 있다.

이 같은 주편의 내부 품질 저하 문제는 이송 중인 주편이 베어링부재와 직접적으로 마찰함에 따라 유발된 것으로서, 본 발명의 실시예들에 따르면 주편과 직접 접촉 마찰하는 롤러 구성은 일체형 롤러에 국한되므로, 주편의 내부 품질 저하 발생을 미연에 차단할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명인 연속주조기용 세그먼트의 일 실시예에 따르면, 연속주조공정에 의해 성형되는 주편의 내부 품질을 향상시킬 수 있다.

특히, 세그먼트를 통과하며 이송되는 주편의 상, 하면 쪽으로는 주편의 폭 크기에 대응한 길이를 갖는 일체형 롤러를 배치시켜 주편의 폭 방향에 대한 벌징 유발을 적절히 방지할 수 있다. 아울러, 일체형 롤러의 전체 길이에 대해 주편의 벌징으로 인한 굽힘 변형이 발생될 우려가 있는 구간 상에 백업 롤러를 접촉 지지시켜 일체형 롤러의 구조적 강성을 보완할 수 있다.

이상으로 본 발명인 연속주조기용 세그먼트에 관한 바람직한 실시예에 관하여 설명하였다.

전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

S: 주편
100: 본 발명의 실시예에 따른 연속주조기용 세그먼트
101: 전체 프레임
110: 상부 프레임
120: 상부 일체형 롤러
121: 상부 일체형 롤러부재 123: 상부 일체형 베어링부재
130(130a, 130b, 130c): 상부 백업 롤러
131a, 131b: 상부 분할형 롤러부재 133a, 133b: 상부 분할형 베어링부재
150: 하부 프레임
160: 하부 일체형 롤러
161: 하부 일체형 롤러부재 163: 하부 일체형 베어링부재
170(170a, 170b, 170c): 하부 백업 롤러
171a, 171b: 하부 분할형 롤러부재 173a, 173b: 하부 분할형 베어링부재
180: 타이로드
190: 유압실린더

Claims

주편의 이송 경로를 사이에 두고 상하 방향으로 이격 배치된 상부 프레임과 하부 프레임을 포함하는 연속주조기용 세그먼트로서,
상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임 간의 마주하는 면상에 배치되어 이송 중인 주편의 상, 하면에 접촉되어 회동하며, 전체 길이 구간이 일체로 형성되는 일체형 롤러; 및
상기 일체형 롤러가 이송 중인 주편에 접촉되는 반대 쪽에 배치되어, 상기 일체형 롤러에 연동하여 회동하면서 상기 일체형 롤러를 접촉 지지하는 백업 롤러;를 포함하는 연속주조기용 세그먼트.
청구항 1에 있어서,
상기 일체형 롤러는, 상기 상부 프레임의 하면에서 회동하는 상부 일체형 롤러와, 상기 일체형 롤러와 대향 배치되며 상기 하부 프레임의 상면에서 회동하는 하부 일체형 롤러를 포함하고,
상기 백업 롤러는, 상기 상부 일체형 롤러에 연동하며 접촉 지지하는 상부 백업 롤러와, 상기 하부 일체형 롤러에 연동하며 접촉 지지하는 하부 백업 롤러를 포함하는 연속주조기용 세그먼트.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 일체형 롤러는,
주편의 폭 크기에 대응하는 길이를 가지며, 전체 길이 구간의 직경이 동일하게 형성된 일체형 롤러부재와,
상기 일체형 롤러부재의 양단 위치를 구속하되, 주편의 이송 경로에는 간섭되지 않도록 배치되는 일체형 베어링부재를 포함하는 연속주조기용 세그먼트.
청구항 3에 있어서,
상기 일체형 롤러부재는,
이송 중인 주편에 접촉 배치되거나 또는 이송 중인 주편과 설정된 거리를 두고 이격하여 주편의 변형 시 접촉 가능한 위치에 배치되는 연속주조기용 세그먼트.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 백업 롤러는,
상기 일체형 롤러의 전체 길이 구간 중 이송 중인 주편이 철정압에 의한 벌징(bulging) 변형이 크게 발생되는 구간에서 상기 일체형 롤러를 지지하며,
상기 일체형 롤러에 비해 짧은 길이를 가지면서 상기 일체형 롤러의 길이 중심을 기준으로 대칭되어 분할 배치되는 분할형 롤러부재와,
상기 분할형 롤러부재의 양단 위치를 구속하는 분할형 베어링 부재를 포함하는 연속주조기용 세그먼트.