KR20140138700A - 큰 단면의 금속 제품의 연속주조 머신용 스터링 롤 - Google Patents

Abstract

스터링 롤이: (a) 주조 슬래브(6)의 넓은 면의 표면에 접촉되는 비-자기적인 강으로 제조된 하나의 축(A-A) 방향으로 회전하는 셸 링(1); (b) 셸 링의 축방향으로의 자유 회전을 허용하면서 셸 링을 지지하도록 셸 링의 각 측면 위에 배치되는 기계적인 연결 부재들, (c) 상기 셸 링의 단부를 너머 각 측면에 경사되고 주조 머신의 단단한 프레임(5)에 고정되는 지지 부재(4)들, (d) 냉각 액체가 관통하여 순환하도록 두 개의 환형 공간(11)을 형성하도록 상기 셸 링에 대해 동축으로 장착되고 슬라이딩 자기장을 가진 적어도 하나의 복수상의 선형 인덕터(8)로 구성되며, 냉각 액체 및 인덕터의 전기적인 연결들이 통과할 수 있도록 중공이며 상기 고정된 지지 부재들 위에서 지지되는 터미널 연장부(20)를 구비한, 축방향으로 회전할 수 있는 성능이 없는, 축방향 샤프트를 구성하는 내부의 전자기적인 설비, 및 (e) 고정된 지지 부재(4)들 위로 상기 인덕터의 터미널 연장부(20)들의 단부들에 장착되고 전기적인 연결을 위한 터미널(18a, 18b)들을 가진 액체를 냉각하기 위한 유입/배출 케이싱(16)들을 포함하는 금속 제품의 연속 주조 머신용 스터링 롤에 있어서, 상기 셀 링은 롤링 베어링(3)들을 통해 상기 인덕터(8)의 상기 터미널 연장부(20)들에 대해 지지되며, 또한 매우 넓은 슬래브들의 주조에 적합하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

큰 단면의 금속 제품의 연속주조 머신용 스터링 롤{STIRRING ROLLER FOR A MACHINE FOR THE CONTINUOUS CASTING OF METALLIC PRODUCTS OF BROAD CROSS SECTION}

본 발명은, 슬래브를 제조하는 연속 주조 유닛의 제2 냉각 구간에서 잉곳 몰드의 하류에서 응고하는 동안, 강 슬래브와 같은 큰 단면의 금속 제품 내에서 정지 용융액체 금속을 이동시키도록 설정되는 슬라이딩 자기장을 구비한 전자기 설비에 관한 것이다.

더 구체적으로, 본 발명은 주조 슬래브용으로 지지 및 안내 롤에 연결될 때 통상 "스터링 롤(stirring roll)"로 불리고 이를 위하여 튜브형으로 제조되는, 이러한 설비 유형의 제조에 관한 것이다.

이러한 유형의 설비의 전자기적인 부품은 종래 롤을 둘러싸고 롤의 회전축을 따라 슬라이드 이동하는 롤의 셸 표면에 수직으로 향하는 이동가능한 자기장을 발생하는 다상(polyphase) 선형 인덕터를 포함한다.

슬래브의 연속 주조에 대해 전 세계적으로 오늘날 강 산업에서 널리 사용되는 이러한 기술의 신속한 검토에 의하면, 개략적으로 세 시기를 우리는 확인할 수 있다.

이론적으로 최초의 시기는 인덕터를 둘러싸는 비자기적인 강제 튜브형 몸체를 구비한 동축으로 장착된 중심의 다상 선형 인덕터를 개시하는 1973년 12월에 공개된 공보 FR 72/20546에 의해 대표된다. 이는 주조 머신에서 복수의 기존의 전체지지 및 안내 롤들 또는 하나의 롤을 대체할 수 있는 능동 설비로서 스터링 롤의 탄생이었다. 두 개의 근본적인 모델들이 이미 여기에 개시되었으며: 주조 슬래브 또는 고정된 인덕터의 큰 면들의 하나의 표면에 접촉하는 롤(튜브형 몸체)의 셸과 같이 회전하는 인덕터가 개시되었다.

회전 인덕터를 구비한 스터링 롤의 기본적인 기술적 개념인, 튜브형 몸체의 자유로운 축방향 회전을 허용하면서 튜브형 몸체를 확실히 지지하는 기계적인 연결 부재들과 튜브형 몸체를 기초로 하는 개념을 설명하는 1976년 8월에 공개된 공보 FR 75/05623이 제2 시기의 개시이다. 이들 부재들은 개략적으로 튜브형 몸체의 단부에 장착된 절단 원추 형상의 튜브형 스핀들에 의해, 그리고 튜브형 몸체의 극단을 너머 위치된 지지 부재 위에 장착되고 캐스터의 단단한 프레임에 고정된 롤링 베어링으로 상기 베어링에서 스핀들의 작은 베이스가 회전하는 베어링에 의해 튜브형 몸체의 각 측면에 형성된 유닛에 의해 구성된다. 중심 인덕터는 각 스핀들의 대형 베이스의 내부 공간에 유지되고 조심(centering)된다. 스핀들의 적어도 하나는(튜브형 몸체에 인덕터가 장착될 수 있도록 분리가능한) 지지 베어링을 지나 연장하여 인덕터가 외측의 다상 공급부에 전기적으로 연결될 수 있다.

제3 시기는 1982년 1월에 공개된 EP-A-0 043 315 공보에 개시된 내용이다. 이 공보는 상세히 스터링 롤의 연속적인 작동 결과를 개시하며, 이 스터링 롤은 오늘날에도 여전히 사용되는 고정된 인덕터를 구비하며; 이 경우 중심 인덕터는 전기적인 상의 권선들이 그 위에 감긴 그 자체의 내부 코어에 의해 유지되는 것을 제외하고, 회전 인덕터의 구조와 같은 일반적인 구조이다. 이러한 목적으로서, 이러한 코어는 축방향 샤프트를 형성하고, 좁은 직경의 단부들이 인덕터의 축방향 회전을 방지하며 이들 베어링들의 외면 위에 장착된 플랜지 록에 의해 캐스터 머신의 단단한 프레임에 고정되고 튜브형 몸체를 지지하는 롤러 베어링들과 결합하도록 튜브형 몸체의 스핀들의 작은 베이스들을 구비한다. 더구나, 이러한 플랜지는 튜브형 몸체로부터 인덕터를 분리시키는, 교정된 환형 공간에서 순환함으로써 튜브형 몸체와 인덕터를 냉각하기 위하여 물 입구/출구들을 구비한 밀봉된 물 박스의 바닥을 구성한다. 물 박스는 또한 전기적인 연결 패널로서 작용하며 외측에서 인덕터를 외부 전기 공급부에 연결하는 전기적인 터미널을 구비한다.

도 1의 우측으로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래 기술의 스터링 롤러의 기술은, 이하와 같이, 하나는 축방향으로 자유로이 회전하고, 다른 하나는 고정되는, 전체적으로 두 개의 분리된 동축 보조-조립체들로, 양측은 주조 머신의 단단한 프레임(5)에 고정된 튜브형 몸체(7)의 지지부(4)들에 의해 지지되는 보조 조립체들의 협력을 기본적으로 특징으로 한다:

- 터미널 연장부(12)의 축방향 회전을 방지하고 지지 부재(4)에 의해 캐스터의 단단한 프레임(5)에 고정되는 조심 안장부(14) 위에 지지되는 연장부들을 가지는 중심 인덕터(8)에 의해 형성된 축방향으로의 회전이 고정되는 제1 조립체;

- 그리고 캐스터의 단단한 프레임(5)에 고정된 지지 부재(4)들 위에 장착된 돌출된 롤러 베어링(3)들에서 작은 베이스(13)에 의해 회전하도록 각각의 단부들에서 조립체를 신장시키는 두 개의 튜브형 스핀들(2)에 의해 그리고 주조 슬래브와 회전 접촉하는 튜브형 몸체(1)에 의해 형성되는 축방향 회전으로 이동가능한 제2 조립체.

편의상, 인덕터에 대해 전기적인 연결 패널(18)로서 또한 작용하는 물 박스(16)는 안장부(14)를 외부적으로 덮고 밀봉한다.

이중 기능, 지지-교반에 완전히 적응된 것이 입증된 이러한 유형의 스터링 롤은, 표준 폭, 즉, 1600 - 1700 mm 슬래브들의 연속 주조 머신의 대부분에 공통으로 사용되며, 이 폭에서 두 개의 단부 베어링들에 의해 지지되는 튜브형 몸체가 허용되지 않게 처지지 않도록 여전히 충분히 단단하다.

이러한 유형의 스터링 롤은 또한, 응고하는 매우 넓은 슬래브의 접촉에서 그의 존재에 의해 부여되는 열 기계적인 응력에 의해 그러한 조립체의 단단한 및 구조적 직선성(straightness)을 보장하도록 중간 롤러 베어링들을 가진 두 개의 절반 롤러들의 장착에 의해 매우 큰 슬래브, 즉, 2400mm보다 큰 폭을 가지는 슬래브들에 사용될 수 있다(WO2011/117479).

다른 한편, 이러한 기술은 예컨대 2000mm에서 20%(따라서 정확히 1600 내지 2400mm)의 중간 폭의 슬래브들에 적용할 수 없는 것으로 밝혀진다.

단부 스핀들의 존재에 의해 중간 베어링을 가진 두 개의 절반 롤러들을 구비한 방안을 고려하기에 인덕터의 능동 부품은 너무 짧으며, 중간 베어링이 없는 단일 롤러를 가진 방안은 확실히 허용할 수 없는 처짐을 초래하며, 특히 단부 스핀들의 존재에 의해 주조 머신의 단단한 프레임 위의 지지점들은 슬래브의 전체 폭을 덮기에 필요한 간단한 거리를 지나 분리된다. 예컨대, 1600mm 폭의 표준 주조 머신에서 잉곳 몰드에서 주조된 금속의 레벨 아래 대략 3m 의 거리에서 240mm 직경의 스터링 롤은, 슬래브의 철정압(ferrostatic pressure)에 의해 1mm 보다 작게 처지며, 2000mm 폭의 머신에서는 처짐이 허용가능한 약 4mm 정도이다.

위의 설명을 고려하면, 그리고 전체적으로 종래의 스터링 롤의 기능상 및 작동상의 품질을 유지하면서, 본 발명의 목적은 튜브형 몸체를 강화하기 위하여, 구입 및 운용 비용 모두에서 더욱 경제적인 제조를 가능하게 하고 더욱이 1600mm (또는 그 이하) 내지 2400mm (최대)의 슬래브들의 폭에서 모든 요건들을 충족할 수 있는 스핀들이 없는 스터링 롤의 기술적 개념을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명의 대상은, 슬래브와 같은 넓은 단면을 가진 금속 제품의 연속 주조 머신용 스터링 롤로서:

- (a) 주조 슬래브의 넓은 단면의 표면에 접촉되는 비-자기적인 강으로 제조된 적어도 하나의 외측의 축방향으로 회전하는 튜브형 본체;

- (b) 튜브형 몸체의 축방향으로의 자유 회전을 허용하면서 튜브형 몸체의 지지를 보장하는 기계적인 연결 부재들,

- (c) 상기 튜브형 몸체의 단부를 넘어 양측에 위치되고 주조 머신의 단단한 프레임에 고정되는 스터링 롤의 지지 부재들,

- (d) 냉각 액체의 순환을 위해 그들 사이에 환형 공간을 제공하도록 상기 튜브형 몸체에 동축으로 장착되고, 슬라이딩 자기장을 가진 적어도 하나의 복수 상의 선형 인덕터로 구성되며, 냉각 액체 및 인덕터의 전기적인 연결부들이 통과할 수 있도록 중공이며 상기 지지 부재들 위에서 축방향 회전이 방지되어 유지되는 단부 연장부들을 구비한 축방향 샤프트들을 형성하는 내부 전자기 설비, 및

- (e) 상기 지지 부재들 위로 상기 인덕터의 터미널 연장부들의 단부들 위에 장착되고 전기적인 연결 터미널들을 가진, 액체를 냉각하기 위한 유입/배출 박스들을 포함하는 금속 제품의 연속 주조 머신용 스터링 롤에 대한 것이며,

상기 튜브형 몸체는, 상기 인덕터의 터미널 연장부(바람직하게 단부들에서)들과 상기 튜브형 몸체 사이에 위치된 베어링들에 의해 형성된 기계적인 연결 부재들에 의해 상기 인덕터 위에 지지되는 것을 특징으로 한다.

명확하게, 본 발명은 매우 근접해서 지지부 둘레로 회전하는 튜브형 몸체용 지지부로서 작용하는 인덕터를 제조하는 개념에 기초한다. 이를 위하여, 튜브형 몸체의 롤러 베어링들이, 또는 보다 일반적으로 축방향으로 자유롭게 회전하는 기계적인 연결 부재들이 주조 머신의 구조물과 일체인 종래의 지지 부재들로부터 분리된다.

이로써, 인덕터들의 터미널 연장부들은 지지 부재들에 의해 완전히 수용되며, 튜브형 몸체를 지지하는 것이 필요하고 몸체를 축방향으로 자유로이 회전할 수 있도록 하는 롤러 베어링들은 인덕터의 이들 터미널 연장부에 장착된 간단한 베어링들이다.

이하에서 보다 상세하게 설명되는 본 발명에 따른 스터링 롤의 기술에 특유한 기본적인 이점들 중에서, 그러한 현상이 사라졌으므로 우리는 이미 베어링들에서 롤러들의 "각도 편향(angular deflection)" 현상의 제거, 또는 적어도 주요한 감소를 설명하였다.

또한 본 발명에 따른 기술적 개념은 특히 광폭 슬래브(1600mm 이상)의 주조용 머신을 위해 이미 강조하였던 초장(extra-long) 스터링 롤의 간단한 실시예에 대한 양호한 가능성을 제시하며, 이러한 경향은 강 제조의 점증하는 생산성 요건들에 의해 강화되는 철강 산업에서 전 세계적으로 점점 확인된다.

실제로, 큰 유닛 길이의 튜브형 롤들은, 롤들 위에 지지되는 슬래브의 철정압(ferrostatic pressure)에 의해 허용할 수 없도록 처질 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 문제에 대한 솔루션을 제공하기 위하여, 초장 스터링 롤(이하 분할된 스터링 롤로 불리는)과 같은 광폭 슬래브들의 주조에 바람직하게 적용할 수 있는 본 발명의 또 다른 실시예는 하나가 아닌 두 개의 분리 정렬된 튜브형 몸체들을 포함한다. 이들 두 개의 튜브형 몸체들은 바람직하게는 동일한 길이를 가지며, 인덕터의 축방향 코어의 중심의 중간 연장부 위에 지지되는 두 개의 추가적인 중간 베어링들을 구비한다. 이러한 중간 연장부는 그 자체로 주조 머신의 단단한 프레임에 고정된 보충적인 중심 지지부에 의해 지지된다.

이러한 변형의 특수한 이점은 분할 스터링 롤의 중심 베어링 영역의 단부 스핀들에 의해 달성할 수 없으며 자연적으로 보다 신축적이며 따라서 더욱 양호한 큰 면의 중심 구간에서의 주조 슬래브의 기계적인 지지를 초래하는 밀집성 (compactness)인 것을 알아야 한다.

분할 스터링 롤의 또 다른 이점은 예컨대 2000mm보다 더 큰 초광폭 슬래브들의 경우, 동시에 캐스터의 단단한 프레임에 고정된 중심 지지부를 적용하면서, 전기적으로 및 자기적으로 서로 별개인 두 개의 인덕터들이 같은 스터링 롤 내에서 인덕터들의 동일한 축방향 프레임 위에 장착될 수 있도록 작동되는 것이다.

모든 실시예들에서, 종래 기술의 통상적인 스터링 롤에 비교해서, 본 발명에 따른 스터링 롤은 단부 롤링 베어링들과 스핀들들이 제거되고 인덕터의 터미널 연장부들에 의해 대표되는 고정된 비회전 샤프트를 위한 간단한 지지부들 및 샤프트를 유지하는 베어링들에 의해 샤프트 위의 베어링에 의해 고정된 샤프트 둘레로 튜브형 몸체가 회전하는 것을 특징으로 한다.

이러한 장치에 의해 스터링 롤의 고정된 지지부들을 분리하는 거리가 크게 감소되며, 따라서 작동 중의 튜브형 몸체의 처짐을 대응하여 감소시키며, 따라서 각도 편향의 현상을 감소시키거나 제거한다.

더욱이, 연결 부재들에 미치는 튜브형 몸체에 의해 부여된 변형(strain)은 반드시 튜브형이며 따라서 변형가능한 스핀들에 의해 전달되지 않으나, 특정 변형을 피하기 위하여 필요한 바와 같은 크기일 수 있는 중심 샤프트에 직접 적용된다. 또한, 분할 스터링 롤의 예에서 중간 베어링들에 의해 대체되었으므로, 이러한 배치는 두 개의 튜브형 몸체들 사이의 최소 공간, 따라서 폭을 가로 지르는 슬래브의 지지부의 최대 연속성을 보장한다.

이하에서는 본 발명에 따른 스터링 롤을 첨부 도면을 참조한 실시예를 통하여 더 상세히 설명한다:
도 1은, 종래 기술과의 비교를 위하여, 좌측은 본 발명에 따른 기술에 의해 구현되고 우측은 종래기술의 통상의 형태로 도시된 임의의 하이브리드 스터링 롤의 축방향 단면도;
도 2는, 단일의 튜브형 몸체(따라서 중심 지지부 없이)를 가진 기초적인 형태의 스터링 롤의 축방향 단면도;
도 3은, 두 개의 튜브형 몸체들과 중심 지지부를 가진 변형예, 예컨대, 분할 스터링 롤의 축방향 단면도이다.

먼저, 도 1의 우측을 참고하면, 종래의 스터링 롤은 기본적으로 기본 대칭축(A-A) 둘레로 회전하는 길다란 튜브형 몸체에 의해 형성된다. 이러한 몸체(1)는 비자기적인 스테인레스강으로 이루어진 인벨로프(envelope) 또는 튜브형 몸체(1) 및 각각의 스핀들의 작은 베이스(2a)가 연속 주조 머신의 단단한 프레임(5)에 고정된 지지부(4) 내에 매입된 롤링 베어링(3)에 결합되며, 상기 튜브형 몸체를 단부들의 양측에서 지지하는 절단 원추형 스핀들(2)에 의해 구성된다.

이러한 주조 머신은, 머신의 상부의 잉곳으로부터 바닥의 길다란 절단 도구로 진행하는 금속 슬래브(6)를 주조할 수 있다. 동시에 주조 제품(6)의 둘레로부터 시작하여 용융 금속은 잉곳 몰드의 내벽들에 접촉하고, 이어서 주조 머신의 제2 냉각 스테이지에서 물을 직접 가함으로써 그 표면이 강렬한 냉각의 영향 하에 점차로 응고하며, 바로 여기에 머신이 구비하는 스터링 롤들이 위치된다.

실제로, 주조 슬래브는, 이 위치에 유지되고, 회전에 의해 생성된 항상 새로운 힘이 도면의 넓은 면(7)과 같은, 슬래브의 넓은 면들의 각각에 가압 접촉되는 회전하는 베어링 롤러들을 향하여 느린 운동으로 안내된다.

도시된 바와 같이, 튜브형 몸체(1) 내측의 가용 용적은 슬래브(6) 내에서 제어된 방식으로 용융 금속을 이동하도록 설정할 수 있는 전자기적인 인덕터(8)에 의해 거의 전체적으로 점유된다.

이러한 목적으로서, 다상의 선형 인덕터(8)가 슬래브(6)의 넓은 면들에 전체적으로 수직으로 향해지나, 권선(10)들이 외부의 다상(2상 또는 3상) 동력원(도시 없음)의 터미널들에 정확하게 연결될 때 인덕터의 축(A-A)을 따라 슬라이딩하는, 즉, 이동가능한, 자기장을 발생할 수 있도록 인덕터를 따라 서로 이어지는 위상 권선용 지지부로서 작용하는 자기 셸(9)을 포함한다.

이러한 인덕터(8)는 또한 튜브형 몸체에 잘 조심될 수 있으면서 작동시 스터링 롤의 열 유지를 보장하도록 냉각 유체의 순환을 위한 환형 공간을 그들 사이에 남기면서 튜브형 몸체(1)의 축(A-A)에 수렴하는 길이방향 축 위에 축방향으로 대칭인 몸체이다. 이러한 축방향 조심은 스핀들(2)의 작은 베이스(2a)의 약간의 틈새에 결합할 수 있으며 필요한 커터(cotter) 핀들을 구비한 단부판(14)의 레벨에서 인덕터의 축방향 회전을 방지하기 위하여 키로서 작용하는 돌출부(13)에 의해 베어링(3)을 지나는 스핀들의 한도를 초과하도록 감소된 직경의 인덕터의 원통형 터미널 연장부(12)에 의해 달성된다. 중공(축방향 채널(24))인 각각의 터미널 연장부(12)에는 환형 공간(11)과 연통하는 반경 방향 덕트(15)들이 제공되며, 단부판(14) 위의 단부에 수밀 방식으로 장착되고 물을 냉각하기 위하여 유입 또는 배출 파이프(17)가 구비된 물 박스(16)에 연결된다(도면에서 출구로 도시).

물 박스(16)는 또한 인덕터(8)를 외부의 다상 전기 공급원에 연결하기 위한 터미널(18)들을 구비한 패널로서 작용하며, 인덕터의 연결 와이어(19)는 터미널(18)들에 도달하도록 연장부(12)의 축방향 중공을 통과하는 것을 알 수 있다.

이제 도 2와 도 1의 좌측을 참조하면, 본 발명에 따른 스터링 롤(이제 설명된 종래기술의 스터링 롤의 구성 부품들과 동일한 구성 부품들은 동일한 도면 부호들로 표시)은 롤링 베어링(3)과 롤의 각 단부의 스핀들이 제거되는 점에서 종래기술의 통상의 기술과 다른 것을 알 수 있다. 이러한 단일성이 인덕터(8)의 터미널 연장부(20)를 위한 공간을 개방하며 이어서 웨지(31)에 의해 회전이 방지된 인덕터(8)는 이러한 고정 지지부(4)에 의해 형성된 안장부에 접촉하게 된다.

도시된 바와 같이, 없는 것이 필수적인, 이러한 연장부(20)는 종래의 스터링 롤(도면의 우측 부분)의 유사한 연장부(12)의 직경보다 더 큰 직경으로 더욱 중량이 큰 것으로 예상되며; 이하의 설명으로부터 이해되는 바와 같이 필요한 만큼 기계적 강도를 보강하기 위해서 이 지점에서 더 많은 요구들이 제기될 것이다.

실제로, 우선 베어링(3)들이 유지되고 있는 튜브형 몸체(1)의 단부 스핀들을 자체적으로 교체하며 몸체가 회전할 때 구동력이 작용하며, 다음에, 이들 베어링(3)들은 동일하게 튜브형 몸체(1)를 지지하도록 작용하는 인덕터의 터미널 연장부(20) 위에 직접 작용하게 된다.

단부 스핀들을 제거함으로써, 경우에 따라, 종래 기술에 대해, 고정된 지지부(4) 사이의 거리는, 즉, 스터링 롤의 길이의 거의 20%인 25 내지 40cm 감소되는 것을 알아야 한다.

베어링(3)은 따라서 튜브형 몸체의 각 단부에 고정될 것이다. 이러한 고정은 볼트 링(불필요하게 도면들을 복잡하게 하지 않도록 도시 생략)에 의해 종래와 같은 방식으로 달성될 수 있다. 유사하게, 베어링(3)을 위한 윤활판으로 작용하고 먼지로부터 보호하기 위하여 상기 베어링들을 덮도록 튜브형 몸체의 단부에 장착된 환형 플랜지(32)를 제공하고 조립체의 수밀성을 향상시키는 것이 효과적일 것이다.

그러나, 서두에서 이미 설명하였듯이, 현장에서 튜브형 몸체(1) 내측에 인덕터(8)의 설치를 촉진하기 위하여 기계적 구성으로 개방가능한 베어링들을 위한 케이지 조립체에 대해, 모두는 아니더라도, 적어도 두 단부들의 하나를 적어도 선택하는 것이 효과적일 것이다.

도 3은 스터링 롤이 주조 슬래브의 전체 폭에 걸쳐 연장하는 단일 튜브형 몸체가 아니라, 두 개의 절반-튜브형 몸체(1a, 1b)를 가지는 경우에 적용되는 본 발명의 기술적 변형을 도시한다.

이들 두 개의 동일 직선상의 절반 튜브형 몸체들은 중간 베어링(3c 및 3d) 들에 의해 그 단부들에서 근접하게 유지되며 인덕터의 중간 연장부(20c)의 베어링들의 존재에 기인하여 단 거리(예컨대, 10과 20cm) 서로로부터 분리된다. 단부 베어링(3a, 3b)들이 인덕터의 터미널 연장부(20a 및 20b)들 위에 접촉하므로, 중간 베어링(3c 및 3d)들은 이러한 이유로 전기적인 권선이 없으며 주조 머신의 단단한 프레임(5)에 고정된 중심 지지부(21) 위에 접촉하는 인덕터의 중간 연장부(20c)에 접촉한다.

이미 설명되었듯이, 위의 설명으로부터 명백한 바와 같이, "분할(split)"로 불리고 실제로, 1a 및 1b로 표시되는, 두 개의 절반 튜브형 몸체들로 형성된 이러한 유형의 스터링 롤은, 분할 롤의 중심 지지부(21)에 의해 허용할 수 없는 처짐이 방지되므로, 2.4m의 폭이 여전히 너무 먼 장래가 아닌, 1.6 - 1.7m의 종래 스터링 롤의 한계를 용이하게 초과하는, 더 큰 폭의 슬래브를 연속으로 주조할 수 있는 증가하는 요구 - 적어도 강 산업에서- 에 대한 충분한 응답이다.

롤의 단부들에 위치된 인덕터(20a 또는 20b)의 터미널 연장부들은, - 한편으로 물을 위한 입구/배출 파이프(17a 또는 17b)가 제공되고 터미널(18a 또는 18b)들과 같이 패널(도면에서 전방 패널)이 벽들의 하나를 형성하는 수밀 물 박스(16a 또는 16b) 내부로 자유 단부에 의해 돌출하고, - 다른 한편, 각각의 절반 튜브형 몸체(1a 또는 1b)와 인덕터(8) 사이에 배치된 환형 공간(11a 또는 11b) 내로 반경방향으로 천공된 덕트(15a 또는 15b)들에 의해 돌출할 수 있도록 중공이다.

중간 연장부(20c)는 또한 중공이며 환형 공간(11a 및 11b)들 사이로 연통하는 수밀 중심 덕트를 형성하도록 반경 방형으로 천공된 덕트(15c, 15d)들이 구비된다.

절반의 튜브형 몸체(1a, 1b)들과 인덕터(8)의 냉각은 이와 같이 도 3의 좌측으로부터 우측으로의 냉각 유체의 흐름 방향에 대응하는 순서로 취해진 이하의 부재들을 포함하는 공통의 유로에 의해 보장된다:

- 가압수 공급원(도시 생략)에 연결된 공급 파이프(17a)에 의해 냉각수가 유입하는 물 공급 박스(16a);

- 환형 공간(11a)의 단부에서 구비되는 반경 방향 덕트(15a)를 구비한 인덕터(8)의 좌측 외부 터미널 연장부(20a)의 축방향 통로(24a);

- 절반 튜브형 몸체(1a)의 부근에서 물의 순환을 보장하고 고온 슬래브(6)와의 접촉 동안 및 후에 몸체를 냉각하고 또한 인덕터(8)의 좌측 부분을 냉각할 수 있도록 절반 튜브형 몸체(1a)와 동심 인덕터(8) 사이에 배치된 환형 공간(11a);

- 환형 공간(11a)을 공간(11b)과 연결하는 인덕터의 중간 연장부(20c)의 반경방향으로 천공된 덕트(15c), 축방향 통로(26) 및 반경방향으로 천공된 덕트(15d)들;

- 절반 튜브형 몸체(1b)의 부근에서 물의 순환을 보장하고 고온 슬래브(6)와의 접촉 동안 및 후에 몸체를 냉각하고 또한 인덕터(8)의 우측 부분을 냉각할 수 있도록 절반 튜브형 몸체(1b)와 동심 인덕터(8) 사이에 배치된 환형 공간(11b);

- 물 배출 박스(16b)로 연결되는 인덕터(8)의 외부 우측 연장부(20b)의 반경방향으로 천공된 덕트(15b)와 축방향 통로(24b), 및

- 순환 루프에서 냉각수를 회수하기 위하여 배출 파이프(17b)를 구비한 물 배출 박스(16b).

인덕터의 중간 연장부(20c)에서는 물론 전기적인 권선(10)이 이 부분으로부터 멀리 위치하나, 인덕터의 좌측과 우측 부분 사이의 기계적인 연속성은 인덕터의 축방향 프레임과 같은 소재 또는 강일 수 있는 이러한 연장부에 의해 보장된다.

도 3 도시의 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분할 스터링 롤은, 좌측 튜브형 몸체(1a)의 인덕터(8a)와 우측 튜브형 몸체(1b)의 인덕터(8b)의 각각의 절반 튜브형 몸체에서 하나인, 두 개의 분리된 그리고 명확한 전자기적인 인덕터들을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예의 바람직한 변형에 따르면, 인덕터(8a, 8b)들은 서로 동일하며 도 1 또는 2의 단일 인덕터(8)에 유사한 것으로 여기 도시된다.

이들 인덕터(8a 및 8b)들은 중간 연장부(20c)에 의해 기계적으로 견고하게 연결될 수 있으며, 또는 설치를 촉진하도록 분리가능할 수 있으며, 그러나 중심 지지부(21)에 의해 재결합될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 측면에서 암-수유형의 단순한 상호 체결은 두 개의 인덕터들의 기계적인 연결을 보장하기에 충분하다.

그러나, 두 개의 인덕터(8a, 8b)들 사이의 이러한 유형의 기계적인 결합은, 지지부가 단일 지지부일 때 중심 지지부(21) 위에 단지 유지부를 형성하기 위하여 필요함이 명확히 이해된다. 대조적으로, 각 인덕터가 내측 단부에 자체의 중심 지지부를 포함하는 방안이 매우 잘 고려될 수 있다. 그러한 경우, 두 개의 중심 지지부들은 나란히 중첩될 것이며, 각각 주조 머신의 단단한 프레임에 의해 지탱된다. 이 경우, 그러나, 가요성이나 수밀이더라도 냉각수가 순환할 수 있도록 이들 두 개의 연결된 인덕터들 사이에 결합부가 필요로 될 것이다.

이러한 변형에 대해 불리한 또 다른 측면은 두 개의 절반 튜브형 몸체들 사이의 거리는 대응하여 더 크고, 따라서 또한 주조 슬래브(6)의 폭의 일부는 중간 베어링들의 레벨에서 기계적인 지지부가 없으며 사점 영역에서 냉각되지 않은 채로 있을 것이다. 그러나, 슬래브에 대한 발생되는 바람직하지 않은 영향은 동일한 롤 위에 변형가능하나 다른 길이의 세트를 이루는 절반의 튜브형 몸체의 세트들을 제공함으로써 완화될 수 있다. 이와 같이, 이미 알려진 원리에 따라, 주조 방향으로 슬래브가 일정한 거리 진행한 후에 섭동을 대체로 균일화하기 위하여 주조 머신의 높이에서 하나의 롤에서 다른 롤 위로 주조 슬래브의 폭에 걸쳐 사점 영역은 이동할 것이다.

그러나, 중심 지지부 영역(21)의 실시예의 선택된 변형에 불문하고, 두 개의 전기적인 공급부를 가지거나 또는 각 인덕터에 별개로 공급할 수 있는 단일 공급부를 가지도록 제공되면, 인덕터들의 축을 따른 슬라이드 방향으로 및 동력을 위하여 모두 독립적으로 조정될 수 있는 슬라이딩 자기장을 발생하는 두 개의 분리된 인덕터(8a, 8b)들을 가진 두 개의 절반-롤들로 구성되는 이용가능한 스터링 롤을 가지는 것이 이해된다. 또한, 실제적인 이유로서, 전기적인 연결 터미널(18a, 18b)들을 가진 패널이 각각 일정한 인덕터(8a 또는 8b)에 가장 근접한 것으로 바람직하게 선택되는 이유이다.

도면을 더욱 명확히 하기 위하여, 2상 유형에 대해 두 쌍, 그리고 3상 유형에 대해 3쌍과 같이(그럼에도 불구하고 중간 출력이 없는 인덕터의 전기적인 설치의 경우, 터미널들의 수가 2상 유형에 대해 셋이고 3상 유형에 대해 셋인), 각 인덕터가 전기 공급부의 위상들과 같은 많은 쌍의 터미널 연결부를 필요로 하는, 인덕터(8a 및 8b)들이 선형 다상 유형(3상 또는 더욱 통상적으로 2상)인 것이 기억되어야 한다.

이러한 유형의 인덕터는 자기장을 발생하며, 자력선은 인덕터의 길이방향 축(A-A)에 수직으로 정위되며, 단순히 전기 공급 위상을 역전시킴으로써 자기장이 일 방향 또는 다른 방향으로 이러한 축을 따라 슬라이드하도록 구성될 수 있으므로 이동가능하다. 따라서, 두 방향의 전기 공급이 가능하면, 또는 양에 상관 없이, 이중으로 공급되어, 이어서 서로 상관없이 동일한 스터링 롤의 두 개의 인덕터(8a 및 8b)들에 의해 슬라이딩 자기장이 조정될 수 있으므로, 주조 공정 동안 슬래브 내의 용융 금속을 이동하도록 설정할 가능성에 대해 흥미있는 기회가 제공할 수 있다.

두 개의 분리된 스터(stirrer)들로 분할되는 스터링 롤은 단일 인덕터를 가진 스터링 롤에 대해 다르지 않다. 명확하게, 각 인덕터는 슬라이딩 자기장을 발생하기 위하여 완전한 세트의 권선들을 가져야 하며(이상 인덕터들에 대해 최소 4개이며 3상 인덕터들에 대해 6), 단일 인덕터는 예컨대, 위상에 대해 자극(pole)들의 쌍의 수가 증가할 수 있도록 좌측과 우측 사이에 권선들의 세트를 분포시키는 것을 알아야 한다.

다른 한편, 인덕터 권선들의 전기 공급부로의 상으로의 연결부는 바람직하게는 롤의 일 단부에 위치된 동일한 전기적인 연결 패널을 향하도록 안내되고 다른 인덕터의 연결부들은 모두 롤의 단른 단부에 장착된 다른 연결부를 향하도록 안내될 것이며(최근접 패널(19a)을 향하는 연결부(18a)와 패널(19b)을 향하는 연결부(18b)), 단일 인덕터의 경우, 연결부의 절반은 좌측으로 그룹지워지고 다른 절반은 우측으로 그룹지워질 수 있다. 단일 인덕터(도 2)를 가진 분할 스터링 롤의 경우나, 두 개의 분리된 인덕터(도 3)들의 경우에나, 그렇지 않으면 설비의 조립 및 디자인을 복잡하게 하는 인덕터의 중간 중심 연장부(20c)를 통해 연결부를 제공하는 것이 필요함이 명백하다.

본 발명에 따른 스터링 롤은 중심 지지부(21)가 없는 실시예에서, 다른 통상의 지지 롤들과 슬래브용 가이드롤들을 가진 주조 머신의 구조물의 구성 부분에 특별한 어려움 없이 통합될 수 있다. 통상의 지지 롤들에는 광폭 머신의 경우 유사하게 중간 베어링들 또는 중간 지지부들이 구비되고 구성 부분의 구조물이 이미 중심 지지부들에 의해 설계되므로 본 발명에 따른 분할 스터링 롤에 대해 또한 이 점은 타당하다.

이러한 관찰로부터, 본 발명에 따라 중심 지지부가 없는 단일 튜브형 몸체를 가진 비분할 스터링 롤들은 따라서 종래의 폭, 즉, 약 1650mm 정도의 폭을 가진 슬래브들의 주조에 적합한 것으로 판단될 수 있다. 이를 고려하면, 종래의 폭을 가진 슬래브들을 주조하는 경우라도 분할 스터링 롤들을 사용하지 않을 이유가 없다는 것을 강조하며, 두 개의 절반 튜브형 몸체들과 중심 지지부를 가진 분할 스터링 롤들이 바람직하다.

약 2000mm 정도의 넓은 슬래브들을 주조하기 위한 비제한적인 예들로서, 각각 길이가 약 1000mm인 튜브형 몸체를 구비하고 중심 지지부가 약 10mm 폭을 가진 두 개의 구분된 인덕터들을 가진 분할 스터링 롤들이 사용될 수 있다. 절반 튜브형 몸체들의 직경은 약 240mm 정도일 수 있다.

변형에서, 슬래브들의 연속 주조용 머신에 구비된 중심 지지부를 가진 분할 스터링 롤의 적어도 일부에 대해, 두 개의 절반 튜브형 몸체들의 길이는 불균등할 수 있다. 실제로, 주조 슬래브가 중심 지지부의 폭 위에서 안내되지 않는 것은 이러한 홀에 인접해서 통과하는 슬래브의 부분이 팽창할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 두 개의 연속된 분할 스터링 롤들 사이에 위치되도록 그 중심 지지부를 이동시킴으로써 균등하지 않은 길이의 유사한 튜브형 몸체들을 가지는 분할 스터링 롤들을 구성하면, 팽창하는 슬래브의 폭의 같은 부분에 지지부가 항상 위치되는 것이 아닐 것이다. 따라서, 팽창에 의해 발생된 균열 및 기공들과 같은 슬래브의 결함들을 회피할 수 있을 것이다.

튜브형 몸체의 양측면들 위에 경사되는 지지 스핀들을 가진 종래 기술의 스터링 롤의 기술에서보다 튜브형 몸체의 베어링들이 슬래브의 열에 더욱 큰 정도로 주조 동안 노출될 수 있는 것이 알 수 있다. 변형에서, 결과적으로 튜브형 몸체들에 대해 헬리코덜(helicodal) 열 변형 베어링을 선택하는 것이 효과적일 수 있다. 기계적인 베어링의 이러한 유형은 상업적으로 유용하다. 이러한 측면에서, 단지 정보 목적으로서, 독일 기업인 Joseph EICH KG Gmbh에 의해 제조되고 상업화된 베어링들에 대해 설명이 이루어졌다.

명백하게, 본 발명은 설명된 예들에 제한되어서는 안되며, 그러나 이하 제공되는 특허청구범위들에 의해 규정된 바와 같은 한, 복수의 변형들 또는 균등물들로 연장되어야 한다. 예컨대, 분할 스터링 롤의 구성 부분들인 두 개의 튜브형 몸체들의 단부들에 장착된 지지 부재들을 표시하기 위하여 사용되는 용어 스핀들은, 튜브형 몸체들과 자유로이 축방향 회전으로 몸체를 지지하는 롤러 베어링들 사이에 수밀의 단단한 연결을 보장할 수 있는 모든 전달 부재들을 포함하는 것으로 이해된다.

Claims (4)

1. 슬래브와 같은 넓은 단면을 가진 금속 제품의 연속 주조 머신용 스터링 롤로서:
   (a) 주조 슬래브의 넓은 단면의 표면에 접촉되는 비-자기적인 강으로 제조된, 적어도 하나의 외측의 축방향으로 회전하는 튜브형 본체;
   (b) 상기 튜브형 몸체의 축방향으로의 자유 회전을 허용하면서 상기 튜브형 몸체의 지지를 보장하는 기계적인 연결 부재들;
   (c) 상기 튜브형 몸체의 단부를 너머 양측에 위치되고 주조 머신의 단단한 프레임에 고정되는 스터링 롤의 지지 부재들;
   (d) 냉각 액체의 순환을 위해 사이에 환형 공간을 제공하도록 상기 튜브형 몸체와 동축으로 설치되는 슬라이딩 자기장을 가진 적어도 하나의 복수 위상의 선형 인덕터로 구성되는 내부 전자기 설비로서, 냉각 액체 및 인덕터의 전기적인 연결부들이 통과할 수 있도록 중공이며 상기 지지 부재들에 축방향 회전이 차단되도록 놓이는 단부 연장부들을 구비한 축방향 샤프트를 형성하는 내부 전자기 설비; 및
   (e) 전기 연결 터미널을 구비하고, 상기 지지 부재들을 초과하는 상기 인덕터의 터미널 연장부들의 단부에 설치되는, 냉각 액체를 위한 유입/배출 박스들;을 포함하는 스터링 롤에 있어서,
   상기 튜브형 몸체(1)는, 상기 인덕터의 터미널 연장부(20)들과 상기 튜브형 몸체 사이에 위치된 베어링(3)에 의해 형성된 기계적인 연결 부재들에 의해 상기 인덕터(8)에 지지되는 것을 특징으로 하는 스터링 롤.
2. 제1항에 있어서,
   전기적인 권선들이 없는 인덕터의 중간 연장부(20c)를 가진 기계적 연결 부재들을 구비한 두 개의 분리 정렬된 절반 튜브형 몸체(1a, 1b), 및 주조 머신의 단단한 프레임(5)에 연결된 중심 지지부(21)를 포함하며, 상기 기계적인 연결 부재들은 상기 중간 연장부(20c)에 의해 지지되는 적어도 하나의 중간 베어링(3c, 3d)으로 형성되며 상기 중간 연장부(20c)는 중심 지지부(21)에 의해 지지되는 스터링 롤.
3. 제2항에 있어서,
   각각의 절반의 튜브형 몸체(1a, 1b)는 자체의 인덕터(8a, 8b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스터링 롤.
4. 제2항에 있어서,
   상기 중간 베어링은, 두 개의 절반 튜브형 몸체(1a, 1b)들에 공통이며 상기 두 개의 절반 튜브형 몸체의 각 단부에 양단이 고정된 단일 베어링인 것을 특징으로 하는 스터링 롤.
   

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