KR20160023308A - 열처리로의 허스롤 - Google Patents

Abstract

고온에서 열변형을 최소화할 수 있고, 열충격에 의한 손상이나 진동을 최소화할 수 있도록, 원통형 슬리브와, 상기 슬리브의 중심에 축방향으로 끼워져 설치되어 회전축을 이루는 샤프트를 포함하는 허스롤에 있어서, 상기 슬리브의 적어도 어느 한쪽 선단에 설치되어 샤프트로의 열 전달을 차단하는 세라믹 재질의 열차단커버를 포함하고, 상기 열차단커버는 원통형태를 이루어 슬리브 선단에 설치되고, 외주면은 축방향을 따라 외측 선단쪽으로 갈수록 점차적으로 외경이 작아지도록 경사져 쐐기 형태를 이루는 구조의 열처리로의 허스롤을 제공한다.

Description

열처리로의 허스롤{HEARTH ROLL FOR HEAT TREATING FURNACE}

본 발명은 열처리로에서 강판을 지지하여 이송시키는 허스롤에 관한 것이다.

일반적으로, 소둔로를 포함하여 스트립을 고온으로 열처리하기 위한 열처리로에는 스트립을 받쳐 지지하며 이송시키기 위한 허스롤(hearth roll)이 간격을 두고 설치된다.

열처리로는 대략 800 ~ 1600℃로 스트립을 가열하므로, 열처리로 내부에 설치되는 허스롤은 열처리로의 고온 특성에 맞도록 설계되어야 한다.

허스롤은 열처리 온도가 낮은 구간에서는 샤프트의 크립(creep) 강도 저하에 의한 열변형이 발생되지 않으나, 900℃ 이상의 고온 열처리 구간에서는 크립 강도가 급격히 저하되어 밴딩(bending)과 같은 열변형이 발생된다.

허스롤이 열변형을 일으키면 롤 자체의 수명이 단축됨은 물론, 열처리로를 지나는 스트립에도 영향을 미쳐 롤 마크가 발생하는 등 제품의 품질을 떨어뜨리게 된다.

고온에서 열변형을 최소화할 수 있도록 된 열처리로의 허스롤을 제공한다.

또한, 열충격에 의한 손상이나 진동을 최소화할 수 있도록 된 열처리로의 허스롤을 제공한다.

본 실시예의 허스롤은, 원통형 슬리브와, 상기 슬리브의 중심에 축방향으로 끼워져 설치되어 회전축을 이루는 샤프트를 포함하는 허스롤에 있어서, 상기 슬리브의 적어도 어느 한쪽 선단에 설치되어 샤프트로의 열 전달을 차단하는 세라믹 재질의 열차단커버를 포함하고, 상기 열차단커버는 원통형태를 이루어 슬리브 선단에 설치되고, 외주면은 축방향을 따라 외측 선단쪽으로 갈수록 점차적으로 외경이 작아지도록 경사져 쐐기 형태를 이루는 구조일 수 있다.

상기 허스롤은 슬리브의 일측 선단에 슬리브의 외경보다 상대적으로 작은 직경으로 단차져 소경부를 형성하고, 상기 열차단커버는 상기 소경부의 외경에 대응되는 내경으로 형성되어 상기 소경부에 끼워져 설치될 수 있다.

상기 열차단커버는 내측 선단부의 외경이 상기 슬리브의 외경에 대응하는 크기로 형성될 수 있다.

상기 열차단커버는 축방향을 따라 100mm ~ 300mm의 길이로 형성될 수 있다.

상기 허스롤은 상기 열차단커버를 슬리브에 고정하기 위한 고정부를 더 포함할 수 있다.

상기 고정부는 상기 열차단커버의 외측 선단부에 형성되는 체결홀과, 상기 열차단커버가 슬리브에 설치되었을 때, 상기 체결홀과 대응되는 위치에서 슬리브의 소경부와 상기 샤프트에 관통 형성되는 관통홀, 상기 체결홀과 관통홀에 착탈가능하게 끼워져 설치되는 체결핀을 포함할 수 있다.

상기 허스롤의 타측 선단에 설치되어 슬리브 선단과 샤프트 사이를 감싸는 세라믹 재질의 커버부재를 더 포함할 수 있다.

상기 커버부재는 회전축에 끼워지도록 중앙에 홀이 형성된 원통관과, 원통관의 내측 선단에 형성되어 슬리브 선단에 밀착되는 플랜지, 상기 플랜지 축방향을 따라 돌출형성되는 돌기, 상기 슬리브 선단에 형성되어 상기 돌기가 끼워지는 삽입홈, 상기 원통관과 샤프트에 관통 형성되는 체결홀, 상기 체결홀을 통해 설치되어 샤프트에 원통관을 고정하는 체결볼트를 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 허스롤의 열변형 취약부분에 세라믹 재질의 부재를 설치하여, 고열에 의한 허스롤의 열변형을 최소화하고, 허스롤에 의해 제품에 불량이 발생되는 것을 방지하여 제품의 품질을 높일 수 있게 된다.

또한, 허스롤에 적용되는 세라믹 재질 부재의 구조 개선을 통해, 열충격에 대한 특성을 높이고, 허스롤의 회전발란스에 대한 영향을 최소화하여, 허스를의 진동 발생을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 허스롤을 일부 절개하여 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 허스롤의 열차단커버를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 허스롤의 선단에 열차단커버가 장착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 허스롤의 선단에 커버부재가 장착된 상태를 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 허스롤의 선단에 장착되는 커버부재를 도시한 사시도이다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이하 설명에서 본 실시예는 소둔로에 설치되는 허스롤을 예로서 설명한다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 소둔로를 포함하여 고열 환경하의 모든 열처리로에 설치된 허스롤에 모두 적용가능하다.

도 1은 본 실시예에 따른 허스롤을 도시하고 있으며, 도 2와 도 3은 상기 허스롤의 일측 선단에 설치되는 열차단커버를 도시하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 허스롤(100)은, 원통형태로 스트립과 접하는 슬리브(10)와, 상기 슬리브(10)의 중심에 축방향으로 끼워져 설치되어 회전축을 이루는 샤프트(20), 상기 슬리브(10)의 적어도 어느 한쪽 선단에 설치되어 샤프트(20)로의 열 전달을 차단하는 세라믹 재질의 열차단커버(30)를 포함한다.

상기 샤프트(20)는 스트립의 이송을 위해 허스롤(100)을 회전시키기 위한 구동력을 전달하는 회전축을 이룬다. 상기 샤프트(20) 외측에 원통형태의 슬리브(10)가 끼워져 설치된다.

상기 슬리브(10)는 스트립을 받쳐 지지하고 회전축 구동시 회전되면서 스트립과 접촉하게 된다. 본 실시예에서, 상기 슬리브(10)는 스트립보다 경도가 낮은 재질인 카본 재질로 이루어질 수 있다. 이에, 슬리브(10) 회전시 스트립과의 접촉 과정에서 슬리브(10)에 의한 스트립 표면 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 상기 슬리브(10)는 표면에 요철(미도시)이 더 형성되어 마찰에 의한 충격을 방지하는 것도 가능하다. 상기 슬리브(10)의 형태에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.

본 실시예에서, 상기 슬리브(10)의 일측 선단에는 세라믹 재질의 열차단커버(30)가 설치되어, 슬리브(10) 선단과 샤프트(20)의 연결 지점에서 샤프트(20)로 열이 전달되는 것을 최소화한다. 상기 열차단커버(30)를 이루는 세라믹은 슬리브(10)의 카본 재질과 비교하여 1/100의 열전도도를 갖는 단열성이 매우 우수한 소재이다. 상기 슬리브(10) 선단과 샤프트(20)의 연결 지점은 허스롤(100)의 열변형에 대해 가장 취약한 부분이다. 이에, 상기와 같이 세라믹 재질로 된 열차단커버(30)가 샤프트(20)와 슬리브(10) 선단 지점을 차단하여 샤프트(20)로 고열이 전달되는 것을 완화시킴으로써, 허스롤(100)이 열변형되는 것을 최대한 억제할 수 있게 된다.

여기서 열차단커버(30)는 상기 슬리브(10)의 양측 선단 모두에 설치될 수 있으며, 일측 선단에만 설치되고 슬리브(10)의 타측 선단에는 열차단커버(30) 외에 별도의 커버부재(50)가 설치될 수 있다. 상기 커버부재(50)에 대해서는 뒤에서 다시 설명하도록 한다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 열차단커버(30)는 긴 원통형태를 이루며 샤프트(20)에 끼워져 슬리브(10) 선단에 설치된다. 상기 열차단커버(30)는 슬리브(10)의 일측 선단을 고정함과 더불어, 슬리브(10) 일측선단에서 샤프트(20)로 고열이 전달되는 것을 차단하게 된다.

본 실시예에서 상기 열차단커버(30)의 설치를 위해, 상기 슬리브(10)의 일측 선단에는 슬리브(10)의 외경보다 상대적으로 작은 직경으로 단차진 소경부(12)를 형성한다. 그리고 상기 열차단커버(30)는 중앙부의 홀(32)이 상기 소경부(12)의 외경에 대응되는 내경으로 형성하여 상기 소경부(12)에 끼워져 설치한다.

상기 허스롤(100)은 상기 열차단커버(30)를 슬리브(10)에 고정하기 위한 고정부를 더 포함한다. 상기 고정부는 상기 열차단커버(30)의 외측 선단부에 형성되는 체결홀(38)과, 상기 열차단커버(30)가 슬리브(10)에 설치되었을 때 상기 체결홀(38)과 대응되는 위치에서 슬리브(10)의 소경부(12)와 상기 샤프트(20)에 관통 형성되는 관통홀(40), 상기 체결홀(38)과 관통홀(40)에 착탈가능하게 끼워져 설치되는 체결핀(42)을 포함한다.

이에, 상기 열차단커버(30)를 슬리브(10)의 소경부(12)에 끼우고 열차단커버(30)의 외측 선단부에 형성된 체결홀(38)과 상기 관통홀(40)이 동일선상에 놓여지도록 일치시킨다. 그리고 체결핀(42)을 체결홀과 관통홀에 끼워주게 되면 열차단커버(30)가 슬리브(10)에 장착되며, 슬리브(10) 역시 샤프트(20)에 고정된다.

열차단커버(30)나 슬리브(10) 제거시에는 체결핀(42)을 관통홀과 체결홀에서 빼내 제거하는 것으로, 간단히 샤프트(20)에 대한 열차단커버(30)와 슬리브(10)의 고정 상태를 해제할 수 있다.

상기 열차단커버(30)에 형성되는 체결홀(38)은 관통홀과 같이 구멍형태 또는 도 2에 도시된 바와 같이 선단에서 내측으로 절단 형성될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.

본 실시예에서, 상기 열차단커버(30)의 외주면은 축방향을 따라 외측선단으로 갈수록 점차적으로 외경이 작아지도록 경사져 쐐기 형태를 이루는 구조로 되어 있다. 즉, 상기 열차단커버(30)는 내측 선단부(34)의 외경이 상기 슬리브(10)의 외경에 대응하는 크기로 형성된다. 그리고 열차단커버(30)는 내측 선단부(34)를 지나 외측 선단까지는 외주면이 쐐기 형태로 경사져 경사면(36)을 이룬다.

상기 열차단커버(30)는 외경이 슬리브(10)의 외경에 대응되는 크기를 이루어, 외부 고열이 샤프트(20)로 전달되는 것을 충분히 차단할 수 있을 정도로 두껍게 형성된다. 열차단커버(30)의 길이 또한 충분한 길이로 형성되어, 열 변형에 취약한 슬리브(10)의 선단 부분을 넓게 감쌀 수 있도록 되어 있다.

상기 열차단커버(30)는 축방향을 따라 100mm ~ 300mm의 길이로 형성될 수 있다. 상기 열차단커버에 대한 많은 실험 결과, 상기 열차단커버(30)는 축방향을 따라 100mm ~ 300mm의 길이로 형성시 가장 효과적임을 확인하였다. 상기 열차단커버의 축방향 길이가 100mm보다 작은 경우에는 열차단 효과가 충분히 나타나지 않아 샤프트가 열변형되는 문제가 나타났다. 또한, 상기 열차단커버의 축방향 길이가 300mm를 넘는 경우에는 열차단커버가 스트립과 간섭되면서 스트립에 손상을 초래하는 문제가 있다.

이와 같이, 본 실시예의 열차단커버(30)는 매우 두꺼운 두께와 긴 길이로 형성되나, 경사면(36) 부분은 쐐기 형태로 열차단커버(30)의 두께를 감소시킴으로써, 전체적으로 열차단커버(30)의 무게를 최소화할 수 있게 된다. 따라서, 세라믹 재질의 열차단커버(30)의 크기를 확대하여 열차단 효율을 높이면서도 쐐기형태로 하여 자체 무게를 줄일 수 있게 된다. 이에, 열차단 효과를 높이면서도, 세라믹 재질의 열차단커버(30) 무게 증가로 인해 허스롤(100) 회전시 진동이 발생하는 것을 최소화할 수 있게 된다.

상기 슬리브(10)의 타측 선단에는 슬리브(10) 선단과 샤프트(20) 사이를 감싸는 세라믹 재질의 커버부재(50)가 설치된다.

도 4와 도 5는 상기 슬리브(10) 타측 선단에 설치되는 커버부재(50)를 도시하고 있다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 커버부재(50)는 회전축에 끼워지도록 중앙에 홀(52)이 형성된 원통관(54)과, 원통관(54)의 내측 선단에 형성되어 슬리브(10) 선단에 밀착되는 플랜지(56), 상기 플랜지(56) 축방향을 따라 돌출형성되는 돌기(58), 상기 슬리브(10) 선단에 형성되어 상기 돌기(58)가 끼워지는 삽입홈(59), 상기 원통관(54)과 샤프트(20)에 관통 형성되는 체결홀(60), 상기 체결홀(60)을 통해 설치되어 샤프트(20)에 원통관(54)을 고정하는 체결볼트(62)를 포함한다.

상기 커버부재(50)는 슬리브(10)의 타측 선단을 고정함과 더불어, 슬리브(10) 타측선단에서 샤프트(20)로 고열이 전달되는 것을 차단하게 된다. 본 실시예에서 상기 커버부재(50)는 세라믹 재질로 이루어져, 슬리브(10) 선단과 샤프트(20)의 연결 지점에서 샤프트(20)로 열이 전달되는 것을 최소화한다.

상기 원통관(54)은 소정 길이로 형성되며 플랜지(56)에는 적어도 두 개의 돌기(58)가 슬리브(10)를 향해 돌출 형성된다. 상기 슬리브(10)의 타측 선단에는 상기 돌기(58)와 대응되는 위치에 역시 두 개의 삽입홈(59)이 형성되어, 원통관(54)의 돌기(58)가 슬리브(10)의 삽입홈(59)에 끼워져 결합된다.

이에, 상기 원통관(54)을 슬리브(10)에 끼우고 플랜지(56)에 형성된 돌기(58)를 상기 삽입홈(59)에 일치시켜 삽입한 상태에서 체결볼트(62)를 체결홀(60)에 체결하여 너트로 조여주게 되면 커버부재(50)가 슬리브(10) 타측 선단과 샤프트(20) 사이에 설치된다.

상기 커버부재(50) 역시 위에서 언급한 열차단커버(30)와 같이, 슬리브(10) 타측 선단과 샤프트(20) 사이에서 고열이 샤프트(20)로 전달되는 것을 차단하여, 열변형을 최소화할 수 있게 된다.

본 실시예에 따라 열차단커버(30)를 장착한 슬리브(10)를 소둔로에 장착하여 사용한 결과, 열변형에 가장 취약한 부분인 슬리브(10) 선단과 샤프트(20)의 연결 지점에서 샤프트(20)로 전달되는 열을 열차단커버(30)에 의해 효과적으로 차단할 수 있음을 확인하였다.

이에, 종래의 경우 소둔로에 사용되는 허스롤(100)의 기대수명이 대략 3개월 이내였음에 반해, 본 실시예에 따른 허스롤(100)의 경우 열변형 없이 6개월 이상 연속으로 사용할 수 있어, 허스롤(100)의 기대 수명을 2배 이상 증가시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 슬리브 12 : 소경부
20 : 샤프트 30 : 열차단커버
32,52 : 홀 34 : 선단부
36 : 경사면 38 : 체결홀
40 : 관통홀 42 : 체결핀
50 : 커버부재 54 : 원통관
56 : 플랜지 58 : 돌기
59 : 삽입홈 62 : 체결볼트

Claims (7)

1. 원통형 슬리브와, 상기 슬리브의 중심에 축방향으로 끼워져 설치되어 회전축을 이루는 샤프트를 포함하는 허스롤에 있어서,
   상기 슬리브의 적어도 어느 한쪽 선단에 설치되어 샤프트로의 열 전달을 차단하는 세라믹 재질의 열차단커버를 포함하고, 상기 열차단커버는 원통형태를 이루어 슬리브 선단에 설치되고, 외주면은 축방향을 따라 외측 선단쪽으로 갈수록 점차적으로 외경이 작아지도록 경사져 쐐기 형태를 이루는 구조의 열처리로의 허스롤.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 허스롤은 슬리브의 일측 선단에 슬리브의 외경보다 상대적으로 작은 직경으로 단차져 소경부를 형성하고, 상기 열차단커버는 상기 소경부의 외경에 대응되는 내경으로 형성되어 상기 소경부에 끼워져 설치된 열처리로의 허스롤.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 열차단커버는 내측 선단부의 외경이 상기 슬리브의 외경에 대응하는 크기로 형성된 열처리로의 허스롤.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 열차단커버는 축방향을 따라 100mm ~ 300mm의 길이로 형성된 열처리로의 허스롤.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 허스롤은 상기 열차단커버를 슬리브에 고정하기 위한 고정부를 더 포함하고, 상기 고정부는 상기 열차단커버의 외측 선단부에 형성되는 체결홀과, 상기 열차단커버가 슬리브에 설치되었을 때, 상기 체결홀과 대응되는 위치에서 슬리브의 소경부와 상기 샤프트에 관통 형성되는 관통홀, 상기 체결홀과 관통홀에 착탈가능하게 끼워져 설치되는 체결핀을 포함하는 열처리로의 허스롤.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 허스롤의 타측 선단에 설치되어 슬리브 선단과 샤프트 사이를 감싸는 세라믹 재질의 커버부재를 더 포함하는 열처리로의 허스롤.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 커버부재는 회전축에 끼워지도록 중앙에 홀이 형성된 원통관과, 원통관의 내측 선단에 형성되어 슬리브 선단에 밀착되는 플랜지, 상기 플랜지 축방향을 따라 돌출형성되는 돌기, 상기 슬리브 선단에 형성되어 상기 돌기가 끼워지는 삽입홈, 상기 원통관과 샤프트에 관통 형성되는 체결홀, 상기 체결홀을 통해 설치되어 샤프트에 원통관을 고정하는 체결볼트를 포함하는 열처리로의 허스롤.

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