KR20140112718A - 연속 주조용 가이드 롤 - Google Patents

Abstract

연속 주조용 세그먼트(segment)에 장착되는 연속 주조용 가이드 롤이 제공된다.
상기 본 발명의 연속 주조용 가이드 롤은, 고정된 롤 샤프트에 베어링을 매개로 회전 가능하게 조립되고, 주편이 접촉하는 복수의 단위 쉘; 및, 상기 롤 샤프트와 단위 쉘에 서로 연계토록 제공되는 냉각수 통로를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 롤의 샤프트는 고정식으로 하고 쉘이 샤프트에서 회전하는 다분할 쉘 구조로 구축하되, 기존과는 다르게 쉘의 내부로 냉각수의 유통을 가능하게 하여 롤 쉘의 냉각 효율을 극대화함으로써, 쉘의 표면 마모를 감소시키어 주편의 표면 품질을 향상시키는 한편, 추가로 쉘의 회전 구동을 위한 베어링의 열 영향을 최소화하여 베어링의 수명을 연장하고, 결과적으로 가이드 롤의 전반적인 수명을 향상시키고 유지-관리도 용이하게 하는 효과를 제공하는 것이다.

Description

연주 주조용 가이드 롤{Guide Roll for Continuous Casting}

본 발명은 연속 주조용 세그먼트(segment)에 장착되는 연속 주조용 가이드 롤에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤의 샤프트는 고정식으로 하고 쉘이 샤프트에서 회전하는 다분할 쉘 구조로 구축하되, 기존과는 다르게 쉘 내부로의 냉각수의 직접 유통을 가능하게 하여 롤 쉘의 냉각 효율을 극대화함으로써, 쉘의 표면 마모를 감소시키어 주편의 표면 품질을 향상시키는 한편, 추가로 쉘의 회전 구동을 위한 베어링의 열 영향을 최소화하여 베어링의 수명을 연장하고, 결과적으로 가이드 롤의 전반적인 수명을 향상시키고 유지-관리도 용이하게 한 연속 주조용 가이드롤에 관한 것이다.

일반적으로 연속 주조 설비는 액상의 용강을 일정한 형태의 고상으로 연속 응고시키는 공정이다. 즉, 도 1에서는 이와 같은 연속 주조 설비(100)를 도시하고 있다.

예를 들어, 도 1에서 도시한 바와 같이, 정련과정을 마친 용강이 담겨지는 래들(110)에서 턴디쉬(120)로 용강이 주입되고, 턴디쉬(120)에 일시 저장된 용강은 주형(130)에 공급되며, 주형(130)에서의 1차 냉각, 주형 하부 스트랜드 라인에서의 2차 냉각을 거쳐 응고시킴에 따라, 빌렛(billet), 블룸(bloom), 슬라브(slab) 등과 같은 주편(S)을 연속하여 생산된다.

이때, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 주형(130)을 통해 배출되는 용강(Molten steel)은 주형(130)에서 1차 냉각을 거쳐 표면이 다소 응고된 상태로 연속 주조 설비(100)의 세그먼트(200)에 구비되는 상,하부의 연속 주조 용 가이드 롤(220)들 사이로 연속적으로 통과된다.

그리고, 용강의 빠른 응고를 위해 냉각수가 분사되어 도 1에 도시된 바와 같이 제조하고자 하는 주편(S)의 형상으로 연속적으로 변화되어 간다.

한편, 상기 세그먼트(200)에 구비되는 가이드 롤(220)들은 통상 5~10개로 구성되고 그 사이에서 용강이 주조 및 압연되어 슬라브로 제조된다.

그리고, 상기 세그먼트(200)는, 기본적으로 상,하부 가이드 롤(220)들이 탑재되는 상,하부 프레임(212)(214)에 총 4개의 클램핑 실린더(230)들이 구비되고, 이들은 프레임 측면의 사이드 박스(216)(218)에 제공되면서 타이로드(240)로 연계된다.

한편, 이와 같은 세그먼트(200)에 제공되는 가이드 롤(220)들의 경우, 도 2에서와 같이, 복수의 단위 쉘 들을 구비하는 다분할 구조로 제공된다.

이때, 상기 다분할 구조의 가이드 롤(220)의 경우, 롤 샤프트와 롤 샤프트에 조립되는 복수의 단위 쉘 들이 일체로 회전되는 구조로 제공되거나, 다음의 도 3에서와 같이, 롤 샤프트는 고정식으로 제공되고, 롤 샤프트에 내재된 베어링을 통하여 쉘 들이 회전 가능하게 제공되는 쉘 단독 회전 구조로 제공될 수도 있다.

즉, 롤 샤프트가 고정되고 롤 샤프트에 쉘들이 회전하는 구조의 가이드 롤의 경우에는, 롤 샤프트와 쉘 들이 동시에 회전하는 구조의 가이드 롤에 비하여, 롤의 지지하중이 크고 롤 포켓부의 폭을 줄일 수 있어, 주편 벌징을 억제하는 점에서 우수한 것이다.

예를 들어, 도 3에서는 종래 롤 샤프트가 고정되고 롤 샤프트에 쉘들이 회전 가능하게 조립되는 가이드 롤(220)을 도시하고 있다.

즉, 도 3에서 도시한 바와 같이, 가이드 롤(220)의 롤 포겟부(222)(롤 샤프트가 고정 지지되는 포켓부)들을 통하여 고정된 롤 샤프트(224)에는 베어링(226)들을 통하여 롤의 단위 쉘(228)들이 조립되고, 롤의 쉘(228)들에는 내부에 미응고 용강(M)이 내재되는 주편(S)이 밀착되어 이송된다.

이와 같은 종래 롤 샤프트 고정 구조의 가이드 롤(220)의 경우에는, 롤 샤프트(224)에 냉각수 통로(225)들이 형성되고, 냉각수 통로(225)들은 단위 쉘(228)들과 롤 샤프트(224) 사이의 공간(X 영역)에 채워져 롤의 냉각이 이루어진다.

이에 따라서, 종래 연속 주조용 가이드 롤(220)의 경우에는, 롤 샤프트와 롤 쉘 사이의 공간(X)에만 냉각수가 유통되기 때문에, 실질적으로 롤 쉘(228)의 내부와 베어링(226)의 냉각은 어려운 문제가 있다.

즉, 종래 가이드 롤(220)의 경우, 롤 쉘(228)과 베어링(226)의 냉각이 거의 이루어지지 않기 때문에, 전체적인 롤의 수명이 매우 짧은 것이다. 예를 들어, 실제 조업 라인에서 도 3에서와 같은 종래 롤 샤프트 고정 구조의 가이드 롤의 경우, 롤의 수명이 3개월 정도에 불과하다.

또한, 베어링 등의 부품들의 교체 주기도 짧아지기 때문에, 전체적인 가이드 롤의 유지-관리 비용도 증가하는 문제가 있었다.

따라서, 당해 기술 분야에서는 롤의 샤프트는 고정식으로 하고 쉘이 샤프트에서 회전하는 다분할 쉘 구조로 구축하되, 기존과는 다르게 쉘의 내부로 냉각수의 유통을 가능하게 하여, 롤 쉘의 냉각 효율을 극대화함으로써, 쉘의 표면 마모를 감소시키어 주편의 표면 품질을 향상시키는 한편, 추가로 쉘의 회전 구동을 위한 베어링의 열 영향을 최소화하여 베어링의 수명을 연장하고, 결과적으로 가이드 롤의 전반적인 수명을 향상시키고 유지-관리도 용이하게 한 연속 주조용 가이드롤이 요구되어 왔다.

상기와 같은 요구 사항을 구현하기 위한 기술적인 일 측면으로서 본 발명은, 고정된 롤 샤프트에 베어링을 매개로 회전 가능하게 조립되고, 주편이 접촉하는 복수의 단위 쉘; 및,

상기 롤 샤프트와 단위 쉘에 서로 연계토록 제공되는 냉각수 통로;

를 포함하여 구성된 연속 주조용 가이드 롤을 제공한다.

바람직하게는, 상기 롤 샤프트와 단위 쉘 사이에 제공되는 삽입링을 더 포함하고, 상기 삽입링에는 상기 롤 샤프트와 단위 쉘에 제공된 상기 제1,2의 냉각수 통로사이에 연계되는 제3 냉각수통로가 구비되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 롤 샤프트와 단위 쉘 및 삽입링에 형성된 제1 내지 제3 냉각수 통로들을 통하여 냉각수가 일 방향과 그 반대 방향으로 유통되는 제1,2 냉각수 경로가 단위 쉘의 원주 방향으로 반복하여 형성되는 것이다.

이때, 상기 롤 샤프트와 단위 쉘의 제1,2 냉각수 통로는, 수평방향 냉각수통로 및 상기 삽입링의 제3 냉각수통로와 연계되는 방사방향 냉각수통로로 구성되고, 상기 단위 쉘의 수평방향 냉각수통로는 쉘의 원주 방향으로 간격을 두고 순차로 형성되되, 선택된 통로들은 연결통로로 연결되어 상기 제1,2 냉각수 경로를 형성하는 것이다.

바람직하게는, 상기 제1,2 냉각수 경로는 상기 롤 샤프트와 단위 쉘에 형성된 냉각수 유통이 차단되는 막힘부위를 기점으로 형성되고, 상기 롤 샤프트의 제1 냉각수 통로의 수평방향 냉각수통로는, 단위 쉘의 설치 수에 대응하여 롤 샤프트에 제공되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 롤 샤프트의 제1 냉각수 통로의 수평방향 냉각수통로는, 롤 샤프트의 중앙에 형성된 단일 수평방향 냉각수통로로 제공되되, 그 내부에는 하나 이상의 스톱퍼가 삽입되어, 상기 제1,2 냉각수 경로는 상기 롤 샤프트에 제공된 스톱퍼와, 단위 쉘에 형성된 냉각수유통이 차단되는 막힘부위를 기점으로 형성되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 연결통로와 연결되는 단위 쉘의 제2 냉각수통로의 수평방향 냉각수통로 중 선택된 냉각수통로는 쉘의 길이방향으로 일체로 관통 형성되어 연결통로와 연결되는 것이다.

또한, 상기 삽입링의 단위 쉘 접면은 마모를 억제토록 코팅 처리되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 롤의 샤프트는 고정식으로 하고 쉘이 샤프트에서 회전하는 다분할 쉘 구조로 구축하되, 기존과는 다르게 쉘의 내부로 냉각수의 유통을 가능하게 하는 것이다.

특히, 본 발명은 롤 쉘의 냉각 효율을 극대화함으로써, 쉘의 표면 마모를 감소시키어 주편의 표면 품질을 향상시키는 것이다.

더하여, 쉘의 회전 구동을 위한 베어링의 열 영향을 최소화하여 베어링의 수명을 연장하고, 결과적으로 가이드 롤의 전반적인 수명을 향상시키고 유지-관리도 용이하게 하는 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 알려진 연속 주조 설비를 도시한 개략도
도 2는 도 1의 연속 주조 설비의 'A'부분의 세그먼트를 도시한 사시도
도 3은 종래 세그먼트에 제공되는 샤프트 고정식의 다분할 쉘 구조의 가이드롤을 도시한 전체 구성도
도 4는 본 발명에 따른 제1 실시예의 연속 주조용 가이드 롤의 전체 구성을 도시한 구성도
도 5는 도 4의 본 발명 가이드 롤의 'B' 부분을 도시한 확대 구성도
도 6은 도 5의 측면 구성도
도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예의 연속 주조용 가이드 롤의 전체 구성을 도시한 구성도
도 8은 도 7의 본 발명 가이드 롤의 'C' 부분을 도시한 확대 구성도
도 9는 도 8의 측면 구성도
도 10은 가이드 롤에서 단위 쉘사이의 간격(L)에 따른 주편 벌징량을 설명하기 위한 모식도

이하, (첨부된 도면을 참조하여) 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. (도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.)

도 4 내지 도 6 및, 도 7 내지 도 9에서는 본 발명에 따른 제1 및 제2 실시예의 연속 주조용 가이드 롤(1) 특히, 세그먼트(도 2의 200)에 제공되어 주조되는 주편의 이동을 압하하면서 안내하는 연속 주조용 가이드 롤(1)을 도시하고 있다. 다만, 이하의 본 실시예 설명에서는 가이드 롤(1)로 설명한다.

한편, 이하의 본 실시예 설명에서는 도 3에서 도시한 종래 가이드 롤(220)의 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여 10단위의 도면부호로 설명하나, 동일한 구성요소인 경우에 그 상세한 설명은 간략한다.

다만, 이하의 본 실시예 설명에서는, 먼저, 도 4 내지 도 6을 기반으로 제1 실시예의 가이드 롤(1)을 설명하고, 그 다음 도 7 내지 도 9를 기반으로 제2 실시예의 가이드 롤(1)을 설명하되, 제2 실시예에서 제1 실시예와 차이가 있는 구성에 대하여 중점으로 설명한다.

먼저, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명 제1 실시예의 가이드 롤(1)은 바람직하게는, 고정된 롤 샤프트(10)에 베어링요소(20)를 매개로 회전 가능하게 조립되고, 주편(S)이 접촉하는 복수의 단위 쉘들(30) 및, 상기 롤 샤프트(10)와 단위 쉘(30)에 서로 연계토록 제공되는 냉각수 통로(40)(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 이와 같은 본 발명의 가이드 롤(1)의 경우에는 롤 샤프트(10)가 고정되는 구조로서, 롤 샤프트(10)는 세그먼트(200)의 프레임(도 1의 212, 214) 등에 고정되는 롤 포켓부(14)에 고정되는 구조이다.

따라서, 본 발명의 가이드 롤(1)은 도 3의 종래 롤 샤프트 고정 구조의 가이드 롤(220)에 비하여, 직접 주편(S)과 밀착되어 주편을 압하하면서 그 이동을 안내하는 단위 쉘(30)의 냉각 효율이 높기 때문에, 종래 가이드 롤에 비하여 관련 부품 예컨대, 베어링요소(20)의 수명을 연장함은 물론, 특히 단위 쉘의 마모 등이 감소되어 수명을 연장시키고, 롤의 전반적인 보수-유지를 용이하게 하는 것이다.

또한, 종래 가이드 롤(220)을 도시하는 도 3과, 본 발명의 가이드 롤(1)을 도시하는 도 4에서, 단위 쉘(228)(30)들사이의 (중앙측) 간격 L',L을 거의 같은 간격으로 도시하였지만, 본 발명의 경우에는 앞에서 설명한 바와 같이, 단위 쉘(30)의 냉각효율이 극대화되기 때문에, 단위 쉘 사이의 간격 L은 종래 가이드롤의 단위 쉘 사이의 간격 L' 보다 더 감소시키는 것이 가능하다.

즉, 도 3의 종래 가이드 롤(220)의 경우 단위 쉘(228)과 롤 샤프트(224)의 냉각이, 도 4의 본 발명 가이드 롤(1)의 단위 쉘(30)과 롤 샤프트(10)의 냉각 효율에 비하여 미비하기 때문에, 롤 샤프트나 단위 쉘의 벤딩 현상 등을 고려할 때, 상기 단위 쉘 사이의 중앙측 롤 샤프트(222)가 장착되는 롤 포켓부(222)의 길이가 일정 길이(L')이상이 만족되어야 하나, 본 발명의 경우에는 롤 샤프트와 단위 쉘들의 냉각효율이 높기 때문에, 그 만큼 롤 샤프트의 변형(벤딩)이 억제되고, 따라서 적어도 도 4의 중앙측 롤 포켓부(14)의 길이가 감소되는 것이 가능하다.

결국, 이와 같은 롤 포켓부의 길이 감소는 결과적으로 단위 쉘 사이의 간격이 감소되는 것을 의미하고, 이는 단위 쉘에 접촉하는 주편의 쉘 미접촉영역(T)이 감소됨을 의미한다.

따라서, 도 3의 종래 가이드 롤(220)의 경우 중앙측 단위 쉘 사이의 간격에 따른 주편의 쉘 미접촉영역 T' 보다, 도 4의 본 발명 가이드 롤(1)의 경우 중앙측 단위 사이의 간격에 따른 주편의 쉘 미접촉영역 T가 더 감소하는 것이다.

예를 들어, 도 10과 같이, 가이드 롤(1)에서 단위 쉘(30) 사이의 간격이 L인 경우, 주편의 벌징 발생량 d는 다음의 수식으로 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

d〓k·P×L⁴

이때, d는 주편 벌징량이고, P는 미응고 용강(M)의 철정압이며, L은 가이드롤의 단위 쉘 사이의 간격 즉, 주편의 미접촉영역(T)의 길이이며, k는 실험을 통하여 구해지는 상수이다.

따라서, 도 3 및 도 4와 같이, 단위 쉘 사이의 간격 L', L이 증가 또는 감소함에 따라, 주편의 철강압에 의한 주편의 벌징 발생량은 그 간격의 4 제곱으로 비례하게 된다.

결국, 본 발명의 경우에는 단위 쉘과 롤 샤프트의 냉각 효율의 증가로 중앙측 단위 쉘 간 간격을 최대한 줄일 수 있고, 이는 결과적으로 주편 벌징량을 억제하여, 주편의 내부크랙 등을 방지하여 주편의 품질을 향상시키는 것이다.

다음, 도 4 내지 도 6에서는, 본 발명의 제1 실시예 가이드 롤(1)에서 냉각 효율을 극대화하는 냉각수 유통 구조를 도시하고 있다. 다만, 도 5의 경우에는 도 4에서 'B'부분의 확대도이다.

한편, 도 4 내지 도 6에서는 한쌍의 단위 쉘(30)들을 포함하는 가이드 롤(1)을 도시하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 3개 또는 그 이상의 단위 셀을 기반으로 구축되는 것도 가능하고, 단위 쉘 사이의 공간에 롤 포켓부(14)가 롤 샤프트(10)를 고정하는 구조로 제공될 수 있다.

다만, 도 4와 같이, 제1 실시예의 가이드 롤(1)에서는 단위 쉘(30)의 설치 수에 대응하여, 롤 샤프트(10)를 관통하여 형성되는 제1 냉각수 통로(40)의 설치 수가 조정되는 것은 필요하다.

이때, 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가이드 롤(1)의 경우 롤 샤프트(10)와 단위 쉘(30)사이에는 베어링요소(20)가 조립되고, 베어링요소(20)의 내륜부(미부호)가 단위 쉘과 밀착 조립되는 구조이므로, 베어링 요소의 높이 차를 보상하면서 롤 샤프트(10)와 단위 쉴(30)에 각각 구비되는 제1,2 냉각수 통로(40)(50)사이를 연결하는 제3 냉각수 통로(70)를 구비하는 삽입링(60)을 설치하는 것이 바람직하다.

따라서, 기본적으로 본 발명의 가이드 롤(1)에서는, 냉각수는 롤 샤프트(10)의 제1 냉각수통로(40)→삽입링(60)의 제3 냉각수통로(70)→단위 쉘(30)의 제2 냉각수통로(50)의 냉각수 경로를 형성하게 되고, 결과적으로 냉각수는 롤 샤프트와 삽입링 및 단위 쉘에 유통되면서 이들의 냉각효율을 극대화하는 것이다.

예를 들어, 도 5와 같이, 단위 쉘(30)을 기준으로 하면, 롤 샤프트(10)의 제1 냉각수 통로(40)가 차단되는 롤 샤프트의 막힘부위(12)가 형성되고, 이를 기점으로 좌측의 경우에는 롤 샤프트(10)의 제1 냉각수 통로(40)→삽입링(60)의 제3 냉각수통로(70)→단위 쉘(30)의 제2 냉각수 통로(50)로 냉각수가 유통되는 일방향의 제1 냉각수 경로(W1)가 형성된다.

또한, 상기 롤 샤프트의 막힘부위(12)를 기점으로 우측의 경우에는 단위 쉘(30)의 제2 냉각수통로(50)→삽입링(60)의 제3 냉각수 통로(70)→롤 샤프트의 제1 냉각수 통로(40)로 냉각수가 유통되는 제1 냉각수 경로와는 반대방향의 제2 냉각수 경로(W2)가 형성된다.

따라서, 이와 같은 롤 샤프트(10)의 막힘부위(12)와 단위 쉘(30)의 막힘부위(32)를 기점으로 일방향 또는 그 반대방향의 제1,2 냉각수 경로(W1)(W2)가 단위 쉘(30)의 원주방향으로 반복하여 형성되면서, 결과적으로 제1 실시예의 본 발명 가이드 롤(1)의 경우에는 냉각수(W)가 단위 쉘의 내부에서 폭넓게 유통되므로, 주편이 직접 접촉하는 단위 쉘의 냉각 효율을 기존에 비하여 극대화하는 것이다.

이때, 바람직하게는 도 4와 같이, 한 쌍의 단위 쉘(30)이 조립되는 다분할 구조인 가이드 롤(1)의 경우, 고정되고 회전되지 않는 롤 샤프트(10)에 한 쌍의 제1 냉각수 통로(40)들을 관통 형성하고, 일측 및 타측의 각각 단위 쉘(30)과 앞에서 설명한 제1,2 냉각수 경로(W1)(W2)를 형성하도록 제공되고, 이 경우 2개의 롤 샤프트 막힘부위(12)가 형성되고, 이는 롤 샤프트에 냉각수 통로를 관통하여 형성시키는 경우, 롤 샤프트 막힘부위의 형성을 가능하게 하기 위한 것이다.

더 구체적으로 살펴보면, 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가이드 롤(1)에서, 상기 롤 샤프트(10)와 단위 쉘(30)의 제1 내지 제2 냉각수 통로(40)(50)는, 수평방향 냉각수통로(42)(52) 및 상기 삽입링(60)의 제3 냉각수통로(70)와 연계되는 방사방향 냉각수통로(44)(54)를 포함하여 구성될 수 있다.

동시에, 앞에서 설명한 바와 같이, 롤 샤프트(10)의 막힘부위(12)를 기점으로 좌우 양측에 형성되는 일방향 또는 그 반대 방향의 제1,2 냉각수 경로(W1)(W2)를 형성하기 위하여는, 단위 쉘(10)에 구비된 제2 냉각수 통로(50)의 수평방향 냉각수통로(52)를 서로 연결하는 연결통로(56)가 단위 쉘(30)의 양단부에 순차로 제공되는데, 예를 들어 상기 단위 쉘(30)의 수평방향 냉각수통로(52)는 쉘의 원주 방향으로 간격을 두고 순차로 형성되면서 선택된 그룹은 연결통로(56)로 연결되어 냉각수 경로를 형성하는 것이다.

예를 들어, 도 6에서는 도 5에서 삽입링(60)을 기준으로 한 제1 내지 제3 냉각수 통로(40)(50)(70)들을 도시하고 있고, 도 4와 같이 롤 샤프트의 제1 냉각수 통로(40)의 수평방향 냉각수통로(42)는 단위 쉘들과 각각 연계되도록 제공되고, 따라서 이 경우 제1 냉각수통로의 수평방향 냉각수통로(42)는, 롤 샤프트의 중심을 관통하여 형성되지 않는다.

따라서, 본 발명 가이드 롤(1)에서 냉각수의 유통 경로를 도 5를 기준으로 구체적으로 정리하면, 롤의 일측에 연계된 냉각수라인(미도시)을 통하여 공급된 냉각수(W)는, 롤 샤프트(10)의 제1 냉각수통로(40)의 수평방향 냉각수통로(42)→방사방향 냉각수통로(44)→삽입링(60)의 방사방향의 제3 냉각수통로(70)→단위 쉘(30)의 제2 냉각수 통로(50)의 방사방향 냉각수통로(54)→제2 냉각수통로의 수평방향 냉각수통로(52)→단위 쉘의 원주방향의 연결통로(56)의 일방향 제1 냉각수 경로(W1)로 냉각수가 유통된다.

그리고, 상기 연결통로(56)와 연결된 단위 쉘(30)의 길이방향으로 일체로 관통된 일체형 제2 냉각수 통로의 수평방향 냉각수통로(52')와 연결된 연결통로(56)와 연결된, 앞에서 설명한 일방향의 제1 냉각수 경로(W1)와 반대방향의 제2 냉각수 경로(W2)를 통하여 냉각수가 유통되고, 최종적으로 롤 샤프트의 제1 냉각수통로의 수평방향 냉각수통로를 통하여 롤 샤프트의 타측 냉각수 배출라인(미도시)을 통하여 배출될 수 있다.

물론, 도 4에서는 롤 샤프트(10)에 별도의 도면부호로 도시하지 않았지만, 고정된 롤 샤프트에는 냉각수 공급라인과 배출라인이 연결됨은 당연하고, 이들 냉각수 라인들은 물론, 롤 샤프트에 형성된 제1 냉각수 통로(40)의 수평방향 냉각수통로(42)들과 연통하게 됨도 당연하다.

이때, 도 6과 같이, 단위 쉘에서 제1 냉각수 경로(W1)에서 반대방향의 제2 냉각수 경로(W2)로 냉각수가 이동하는 경우에는, 제2 냉각수통로(50)의 수평방향 냉각수통들중 선택된 냉각수 통로(52')는 단위 쉘의 일측에서 타측으로 그 길이방향으로 일체로 관통하여 형성된다.

한편, 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 경우 단위 쉘(30)들에는 원주방향으로 냉각수통로들이 일정 간격으로 관통되고, 연결통로(56)(쉘 모서리의 홈일 수 있다)들이 형성되기 때문에, 단위 쉘(30)의 양단부는 최종적으로 실링 상태로 커버부재(34)가 조립되는 구조로 제공될 수 있다.

물론, 커버부재(34)의 조립상태를 도면에서는 구체적으로 도시하지 않았지만, 용접이나 볼트 등을 통하여 누수가 발생되지 않도록 패킹 등을 통하여 조립될 수 있고, 이와 같은 커버부재는 단위 쉘의 모서리 면에 밀착되도록 링 구조로 제공될 수 있다.

그리고, 도 5에서 도시한 바와 같이, 베어링요소(20)를 매개로 회전되는 단위 쉘(30)의 내면과 롤 샤프트(10) 사이에 조립되는 삽입링(60) 사이에는 알려진 회전형 패킹부재(80)가 제공되어 냉각수의 실링을 구현한다.

그런데, 연속 주조용 가이드 롤(1)의 경우 주편의 이동 속도는 예를 들어, 분당 3∼4 m 정도로 매우 느리기 때문에, 삽입링(60)은 롤 샤프트(10)에 고정되고, 삽입링에 단위 쉘이 밀착되어 베어링요소(20)를 매개로 회전되어도 회전형 패킹부재(80)의 마모는 발생되지 않고, 냉각수의 실링은 안정적으로 이루어진다. 이와 같은 회전형 패킹부재(80)는 알려져 있다.

또는, 더 바람직하게는 상기 삽입링(60)의 단위 쉘 접면(미부호)은 마모를 더 억제하기 위하여, 니켈이나 크롬 등의 코팅을 처리하는 것도 바람직하다. 즉, 종래의 경우에는 단위 쉘의 냉각 효율이 낮아 단위 쉘 자체의 코팅이 필요하나, 본 발명의 경우에는 삽입링(60)의 쉘 접면(상면)에만 코팅을 하여도 쉘의 냉각 효율이 우수하기 때문에, 마모가 억제된다.

한편, 도 6에서는 롤 샤프트(10)에 2개의 제1 냉각수통로(40)가 형성되고 이중 하나의 제1 냉각수통로(40)와 제3 냉각수통로(70)과 제2 냉각수통로(50)가 연결되고, 그 다음 연결통로(56)와 쉘의 막힘부위(32)없이 일체로 관통된 단위 쉘의 원주 방향으로의 제2 냉각수통로(52')와 연결통로(56)가 연결되고, 그 다음 다시 제1 냉각수통로(40)들이 연결되는 하나의 그룹이 반복하여 원주방향으로 형성된다.

물론, 다른 단위 쉘의 경우에는 롤 샤프트(10)의 다른 제1 냉각수통로(40)로 연계된다.

다음, 도 7 내지 도 9에서는 제2 실시예의 본 발명에 따른 가이드 롤(1)을 도시하고 있는데, 제1 실시예의 본 발명 가이드 롤(1)과의 구성적 차이점은, 제1 내지 제3 냉각수통로(40)(50)(70)와 삽입링(60) 및 단위 쉘(30)의 조립 등 기본 구조에서는 동일하나, 롤 샤프트(10)를 관통하는 제1 냉각수통로(40)의 수평방향 냉각수통로(42)가 롤 샤프트(10)의 중앙에 관통되는 단일 냉각수통로(42')로 제공되는 것에 차이가 있다.

특히, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 실시예의 가이드 롤(1)의 경우, 롤 샤프트의 중앙을 관통한 단일 수평방향 냉각수통로(42')에 제1, 냉각수 경로(W1)(W2)를 형성하기 위한, 도 4 내지 5의 롤 샤프트의 막힘부위(12) 대신에 스톱퍼(16)를, 단일의 롤 샤프트의 중앙에 형성된 수평관통 냉각수통로(42')에 하나 이상 삽입하는 것이다.

즉, 이와 같은 본 발명 제2 실시예의 가이드 롤(2)의 경우에는, 스톱퍼(16)가 연결구(18)와 연결되어 삽입링(60)의 제3 냉각수통로(60)와 일치되어 형성된 롤 샤프트(10)의 제1 냉각수통로(40)의 방사방향 냉각수통로(44)사이에 위치되고, 이때 단위 쉘에는 제1 실시예와 마찬가지로 막힘부위(32)가 형성된다.

따라서, 제2 실시예의 경우에도 롤 샤프트(10)의 통로에 삽입된 스톱퍼(16)와 단위 쉘의 막힘부위(32)를 기점으로 제1,2 냉각수경로(W1)(W2)가 형성되는 것이다.

한편, 제2 실시예의 경우, 도 8 및 도 9에서 도시한 바와 같이, 제1 냉각수통로(40)→제3 냉각수통로(70)→제2 냉각수통로(50)의 제1 냉각수경로(W1)는, 연결통로(56)와 연결된 단위 쉘의 길이방향으로 일체로 관통 형성된 제2 냉각수통로(52')와 다시 연결통로(56)로 연계되고, 다시 제2 냉각수통로→제3 냉각수통로→제1 냉각수통로로 제2 냉각수 경로(W2)가 형성되어, 단위 쉘을 기준으로 한 냉각수의 유통이 구현된다.

따라서, 제1 실시예의 경우 본 발명 가이드 롤의 경우, 롤 샤프트(10)의 중앙에 관통 형성된 단일 냉각수통로(42')를 스톱퍼(16)를 이용하여 제1 실시예의 롤 샤프트의 막힘부위(12)로 대체하기 때문에, 롤 샤프트의 가공을 더 용이하게 할 것이다.

다만, 제2 실시예의 경우 스톱퍼를 별도로 가공 준비하고, 누수를 차단하는 부분은 제1 실시예가 더 바람직할 것이다.

한편, 도 5 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 바람직하게는 본 발명의 제1,2 가이드롤(1)의 경우, 삽입링(60)과 롤 샤프트(10)사이에 알려진 고정형 패킹부재(82)가 제공되는 것이 바람직하고, 도 8과 같이 스톱퍼(16)에도 냉각수통로(42')사이의 냉각수 누수를 차단토록 알려진 고정형 패킹부재(84)가 제공되는 것이 바람직하다.

그리고, 앞에서 설명하였지만, 도 5,6에서와 같이, 복수의 연결통로(56)를 통하여 서로 쉘의 원주방향으로 이격되는 제1,2 냉각수 경로(W1)(W2)를 구현하거나, 또는 도 8,9와 같이 단위 쉘에 동일선상으로 제1,2 냉각수 경로(W1)(W2)를 형성하는 것도 가능하다.

다만, 도 5,6의 경우 롤을 평면으로 보면 제1,2 냉각수 경로가 서로 교대로 형성되고, 도 8,9의 경우 롤을 평면으로 보면 제1,2 냉각수 경로는 동일 선상으로 형성되어, 쉘의 원주방향으로 반복하여 형성된다.

물론, 이들의 제1,2 냉각수 경로들은 연결통로를 매개로, 롤 샤프트의 막힘부위(12)와 스톱퍼(16), 쉘의 막힘부위(32)와, 쉘을 일체로 관통한 냉각수통로(52') 및 연결통로(56)들을 조합하여 여러 형태의 냉각수 경로(W1)(W2)를 형성할 수 있는데, 어떠한 경우이든 도 3의 종래 가이드 롤(200) 보다는 단위 쉘의 내부를 관통하여 냉각수가 유통되므로 냉각효율을 극대화할 수 있는 것이다.

이에 따라서, 지금까지 설명한 제1,2 실시예의 본 발명 가이드 롤(1)은, 롤 샤프트를 고정식으로 하고, 롤 샤프트에 단위 쉘이 회전 가능하게 조립되는 구조의 가이드 롤에서, 기존 가이드 롤에 비하여, 특히 단위 셀(30)의 내부로 냉각수가 유통되어 냉각효율을 극대화하여 단위 쉘, 베어링요소 등 롤의 전반적인 수명을 연장시키는 한편, 주편의 쉘 미접촉영역의 감소를 통한 주편 벌징을 방지하여 주편의 품질을 향상시키는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1.... 연속 주조용 가이드 롤 10.... 롤 샤프트
20.... (중앙측) 베어링요소) 30.... 단위 쉘
40,50,70.... 냉각수 통로 60.... 삽입링
80.... 패킹부재

Claims (8)

1. 고정된 롤 샤프트(10)에 베어링(20)을 매개로 회전 가능하게 조립되고, 주편(S)이 접촉하는 복수의 단위 쉘(30); 및,
   상기 롤 샤프트(10)와 단위 쉘(30)에 서로 연계토록 제공되는 냉각수 통로 (40)(50);
   를 포함하여 구성된 연속 주조용 가이드 롤.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 롤 샤프트(10)와 단위 쉘(30) 사이에 제공되는 삽입링(60)을 더 포함하고, 상기 삽입링(60)에는 상기 롤 샤프트(10)와 단위 쉘(30)에 제공된 상기 제1,2의 냉각수 통로(40)(50)사이에 연계되는 제3 냉각수통로(70)가 구비되는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 가이드 롤.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 롤 샤프트(10)와 단위 쉘(30) 및 삽입링(60)에 형성된 제1 내지 제3 냉각수 통로(40)(50)(70)들을 통하여 냉각수가 일 방향과 그 반대 방향으로 유통되는 제1,2 냉각수 경로(W1)(W2)가 단위 쉘의 원주 방향으로 반복하여 형성된 것을 특징으로 하는 연속 주조용 가이드 롤.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 롤 샤프트(10)와 단위 쉘(30)의 제1,2 냉각수 통로(40)(50)는, 수평방향 냉각수통로(42)(52) 및 상기 삽입링(60)의 제3 냉각수통로(70)와 연계되는 방사방향 냉각수통로(44)(54)로 구성되고,
   상기 단위 쉘(30)의 수평방향 냉각수통로(52)는 쉘의 원주 방향으로 간격을 두고 순차로 형성되되, 선택된 통로들은 연결통로(56)로 연결되어 상기 제1,2 냉각수 경로(W1)(W2)를 형성하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 가이들 롤.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1,2 냉각수 경로(W1)(W2)는 상기 롤 샤프트(10)와 단위 쉘(30)에 형성된 냉각수 유통이 차단되는 막힘부위(12)(32)를 기점으로 형성되고,
   상기 롤 샤프트의 제1 냉각수 통로(40)의 수평방향 냉각수통로(42)는, 단위 쉘의 설치 수에 대응하여 롤 샤프트에 제공되는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 가이드 롤.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 롤 샤프트의 제1 냉각수 통로(40)의 수평방향 냉각수통로는, 롤 샤프트의 중앙에 형성된 단일 수평방향 냉각수통로(42')로 제공되되, 그 내부에는 하나 이상의 스톱퍼(16)가 삽입되어,
   상기 제1,2 냉각수 경로(W1)(W2)는 상기 롤 샤프트에 제공된 스톱퍼(16)와, 단위 쉘(30)에 형성된 냉각수유통이 차단되는 막힘부위(32)를 기점으로 형성된 것을 특징으로 하는 연속 주조용 가이드 롤.
   
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 연결통로(56)와 연결되는 단위 쉘(30)의 제2 냉각수통로(50)의 수평방향 냉각수통로 중 선택된 냉각수통로(52')는 쉘의 길이방향으로 일체로 관통 형성되어 연결통로와 연결된 것을 특징으로 하는 연속 주조용 가이드 롤.
   
8. 제2항에 있어서,
   상기 삽입링(60)의 단위 쉘 접면은 마모를 억제토록 코팅 처리된 것을 특징으로 하는 연속 주조용 가이드 롤.
   
   
   

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