KR100581389B1 - 고온로용 세라믹 롤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온로용 세라믹 롤에 관한 것으로서, 고온로의 내부에서 이송되는 강판을 지지하는 세라믹 롤에 있어서, 지지축(52)과, 상기 지지축의 중앙 외부에 끼워져 상기 강판을 지지하는 세라믹 슬리이브(54)와, 상기 지지축의 축방향 팽창을 흡수하는 한편 상기 세라믹 슬리이브를 축방향으로 지지하도록 상기 세라믹 슬리이브의 양측에 끼워진 다수의 측부 세라믹 디스크(55, 56)를 포함하고 있으므로, 고온에서 축의 팽창으로 인한 세라믹 슬리이브의 손상을 근원적으로 방지하며 축의 변형을 방지하여 고속운전을 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

고온로용 세라믹 롤{ceramic hearth roll}

도1은 종래 고온로용 세라믹 롤의 일예를 나타내는 사시도,

도2는 종래 고온로용 세라믹 롤의 다른 예를 나타내는 나타내는 단면도,

도3는 본 발명에 의한 고온로용 세라믹 롤을 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

52 : 지지축 54 : 세라믹 슬리이브

55, 56 : 측부 세라믹 디스크 58 : 충진 디스크

62 : 고정 플랜지 64 : 이동 플랜지

66 : 너트

본 발명은 고온로용 세라믹 롤에 관한 것이다.

제조 중인 강판이나 열처리중인 강판을 이송하고 지지하는 이송용 롤은 종래에는 스틸재로 된 롤을 사용하였다. 그러나 이러한 이송용 스틸 롤은 장기간 사용시 롤러 표면부에 발생되는 오염물의 제거가 쉽지 않고, 고온 적용부에 사용되는 경우 스틸자체의 특성상, 열적 안정성, 치수 안정성, 내마모성이 불량할 뿐만 아니 라 높은 열전도성으로 인해 이송제품이 결함을 초래하므로 내부 스틸축과 외부 석면층으로 이루어진 이송용 롤을 개발하여 사용하였으나, 석면은 인체에 유해한 문제점이 있을 뿐만 아니라 내마모성이 떨어진다는 단점이 있었다. 이러한 제반 문제점을 해결하기 위해 고온 적용부에서 열적 안정성, 치수 안정성, 내마모성, 낮은 열전도성 등이 우수한 세라믹 롤이 개발되어 고온로 내에서 사용되고 있다.

종래 고온로용 세라믹 롤은 일예로서, 도1에 도시한 바와 같이, 그 내부에 관통구멍(2a)이 형성되며 세라믹재로 된 원통형의 세라믹 슬리이브(2)와, 상기 관통구멍(2a)에 삽입되는 스틸재의 축(5)과, 상기 세라믹 슬리이브(2) 및 축(5)의 양측단에 끼워져 상기 세라믹 슬리이브(2)를 축방향으로 지지하는 한편 회전시키는 지지축부(4, 4')로 이루어진다. 상기 세라믹 슬리이브(2)의 양측단면에는 상기 소정깊이로 된 다수의 홈(2b) 이 형성되되, 이 다수의 홈(2b)은 소정의 간격을 두고 위치하여 전체적으로 원을 그리고 있고, 상기 지지축부(4, 4')의 일측단면에는 상기 홈(2b)에 끼워지는 돌출부(4a, 4'a) 및 상기 축(5)의 단부가 끼워지는 소정깊이의 구멍(4b:도시안됨, 4'b)이 형성된다.

이러한 형태의 종래 고온로용 세라믹 롤은 고속회전시에는 세라믹 슬리이브(2)의 단말부가 깨지거나 지지축부(4, 4')의 돌출부(4a, 4'a)가 휘어지는 등 손상이 심하고 내구성이 약하여, 이를 개선한 고온로용 세라믹 롤이 공개특허공보 공개번호 제2004-39898호로 개시되어 있다.

상기 공개 특허공보 공개번호 제2004-39898호는 도2에 도시한 바와 같이, 강판을 지지하는 세라믹 슬리이브(12)와, 상기 세라믹 슬리이브(12)의 일측단에 가압 밀착하여 세라믹 슬라이브를 축방향으로 지지하는 한편 회전시키는 스틸재의 제1지지축부(14)와, 상기 세라믹 슬라이브(12)의 타측단에 가압 밀착하여 세라믹 슬리이브를 축방향으로 지지하는 한편 회전시키는 스틸재의 제2지지축부(16)로 이루어지되, 상기 세라믹 슬리이브(12)의 양단에는 경사면(S1)이 형성되고, 상기 제1, 제2지지축부(14, 16)에는 상기 세라믹 슬리이브(12)의 경사면(S1)에 밀착하는 대향 경사면(S2)이 형성된 구조이다.

상기 세라믹 슬리이브(12)는, 그 내부에 길이방향으로 관통구멍이 형성되며 세라믹재로 된 세라믹관(22)과, 상기 세라믹관(22)의 내부에 끼워져 세라믹 관을 지지하는 내관(24)과, 회전 중의 충격을 방지하도록 상기 세라믹관(22)과 상기 내관(24)사이에 삽입된 삽입재(26)로 이루어진다.

상기 제1지지축부(14)는 축(32)과, 상기 축(32)에 슬라이딩 가능케 끼워져 상기 세라믹 슬라이브(12)의 경사면에 밀착하는 슬라이더(34)와, 상기 슬라이더(34)를 가압하는 스프링(36)과, 상기 스프링(36)의 이탈을 방지하도록 상기 축(32)에 결합된 스토퍼(38)로 이루어지고, 상기 스토퍼(38)는 상기 축(32)에 나사결합되어 축방향으로 죄여져 상기 스프링(36)의 가압력을 조정하게 되어 있다.

상기 제2지지축부(16)는 축(42)과, 상기 축(42)의 외면에 끼워져 고정볼트(44)에 의해 고정되며 상기 경사면(S1)에 밀착하는 대향경사면(S2)를 가진 고정관(46)으로 이루어진다.

그런데, 이와 같이 구성된 공개 특허공보 공개번호 제2004-39898호의 고온로 용 세라믹 롤은, 세라믹 슬라이브(12)의 양측에 형성된 경사면(S1)에 제1, 제2지지축부(14, 16)의 대향 경사면(S2)이 밀착하여 지지하므로 세라믹 슬리이브(12)의 단말부가 깨지거나 지지축부가 손상되는 것을 방지하여 세라믹 롤의 수명을 연장하기는 하지만, 제1, 제2지지축부(스틸재)의 열팽창계수가 세라믹 슬리이브에 비해 현저히 크므로 고온에서 장시간 사용하는 것이 근원적으로 불가능하며, 고속운전을 하기 위해서는 더 많은 열량을 공급해야 하지만 제1, 제2지지축부가 휘게 되어 세라믹 롤의 고속운전에도 한계가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 고온에서 축의 팽창으로 인한 세라믹 슬리이브의 손상을 근원적으로 방지하며 축의 변형을 방지하여 고속운전을 가능하게 하는 고온로용 세라믹 롤을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고온로용 세라믹 롤은, 고온로의 내부에서 이송되는 강판을 지지하는 세라믹 롤에 있어서, 지지축과, 상기 지지축의 중앙 외부에 끼워져 상기 강판을 지지하는 세라믹 슬리이브와, 상기 지지축의 축방향 팽창을 흡수하는 한편 상기 세라믹 슬리이브를 축방향으로 지지하도록 상기 세라믹 슬리이브의 양측에 끼워진 다수의 측부 세라믹 디스크를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 지지축과 상기 세라믹 슬리이브 사이에는 상기 지지축의 축방향 팽창을 흡수하는 한편 상기 세라믹 슬리이브를 반경방향으로 지지하도록 다수의 충진 디스 크가 지지축의 길이방향으로 적층되어 충진되어 있는 것이 바람직하다.

상기 지지축의 일측에는 측부 세라믹 디스크에 밀착하여 지지하는 고정 플랜지가 구비되고, 상기 지지축의 타측에는 상기 측부 세라믹 디스크에 밀착하여 지지하되 길이방향으로 이동조정이 가능한 이동 플랜지가 구비되어 있다.

상기 측부 세라믹 디스크 또는 충진 디스크의 한 개의 두께는 3 ~ 8mm로 되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3에 도시한 바와 같이 고온로의 내부에서 이송되는 강판을 지지하는 본 발명의 세라믹 롤(50)은, 지지축(52)과, 상기 지지축(52)의 중앙 외부에 끼워져 상기 강판을 지지하는 세라믹 슬리이브(54)와, 상기 지지축(52)의 축방향 팽창을 흡수하는 한편 상기 세라믹 슬리이브(54)를 축방향으로 지지하도록 상기 세라믹 슬리이브(54)의 양측에 끼워진 다수의 측부 세라믹 디스크(55, 56)를 구비하며, 상기 지지축(54)과 상기 세라믹 슬리이브(54) 사이에는 상기 지지축(52)의 축방향 팽창을 흡수하는 한편 상기 세라믹 슬리이브(54)를 반경방향으로 지지하도록 다수의 충진 디스크(58)가 지지축(52)의 길이방향으로 적층되어 충진되어 있다.

상기 지지축(52)의 일측(우측)에는 측부 세라믹 디스크(56)에 밀착하여 지지하는 고정 플랜지(62)가 용접 등에 의해 고정되고, 상기 지지축(52)의 타측(좌측)에는 상기 측부 세라믹 디스크(55)에 밀착하여 지지하되 길이방향으로 이동조정이 가능한 이동 플랜지(64)가 너트(66)에 의해 고정되어 있다.

상기 지지축(52)은 일반 스틸재로 되어 있으며, 스테인레스 스틸재(SUS 304) 등으로 되어 있을 수도 있다. 지지축(52)의 일측(좌측)에는 상기 너트(66)가 결합되도록 숫나사부가 형성되어 있으며, 지지축(52)의 양단에는 풀리 등이 고정되도록 키이가 삽입되는 키이홈이 형성되어 있다. 상기 지지축(52)에서 상기 세라믹 디스크(55, 56, 58)가 삽입되는 부분은 세라믹 디스크가 끼워져 회전되지 않도록 사각단면, 오각 단면 등의 각형 단면으로 되어 있을 수도 있으나 원형 단면으로 하는 것이 바람직하다.

상기 세라믹 슬리이브(54)는, 그 내부에 길이방향으로 관통구멍이 형성되어 상기 충진 세라믹 디스크(58)가 삽입되는 세라믹재로 된 세라믹관으로서, 알루미나-실리카 세라믹 섬유를 분급하고, 세라믹 섬유상에 물과 무기 결합체를 첨가하여 원통형 세라믹 성형체로 진공성형시켜 건조하여 제조하게 되는데, 열적 기계적 안정성이 우수하고 세라믹 섬유상만으로 이루어져 내부조직이 균일한 기공층을 형성하고 있으며, 알루미나 0~30 중량%, 실리카 70~99.9중량%인 분급처리된 알루미나-실리카계 세라믹 섬유를 분쇄하여 평균직경 3~5㎛, 평균길이 100~500㎛로 조절하고, 블로우닝이나 스피이닝법에 의해 제조시 발생되는 입경이 수 십 마이크로미터에서 수 밀리미터의 입경을 갖는 비섬유화된 구상의 입자를 제거하여 1% 이하로 함유한 균일할 섬유상만으로 구성된다. 상기 세라믹 슬리이브(54)는 그 실리카(SiO₂ )의 순도가 90% 이상 포함되어 있는 것이 바람직하다.

상기 측부 세라믹 디스크(55, 56) 및 충진 디스크(58)는 그 중앙에 상기 지지축(52)의 각형 단면과 동일한 각형 구멍이 형성되어 회전되지 않게 끼워지는 엽전 형태의 디스크로서, 상기 세라믹 슬리이브(54)의 재질과 유사하고 한 개의 두께 는 3~8 mm로 되어 있는 것이 바람직하다. 상기 충진 디스크(58)는 단열재의 역할을 하기도 하다.

한편, 상기 충진 디스크(58)는 단열의 역할을 크게 하도록 비석면(non-asbestos)재로 되어 있을 수도 있다.

상기 너트(66)는 그 풀림을 방지하도록 두 개의 너트가 동시에 끼워진 구조이다. 상기 너트(66)는 그 풀림을 방지하도록 로크너트로 되어 있을 수도 있다. 상기 이동 플랜지(64)는 상기 너트(66) 대신 반달링 등으로 고정될 수도 있다.

또한, 상기 이동 플랜지(64)는 도2의 종래 기술에 도시되어 있는 바와 같이 지지축에 나사결합되어 축방향으로 죄여져 스프링의 가압력을 조정하는 스토퍼에 의해 지지 고정되어 있을 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 고온로용 세라믹 롤에 의하며, 지지축 (52)의 팽창을 측부 세라믹 디스크(55, 56) 및 충진 디스크(58)가 거의 완전히 흡수하고 단열의 역할을 하므로, 세라믹 슬리이브의 단말부가 깨지거나 지지축부가 손상되거나 변형(휨 변형)될 염려가 없어 내구성을 현저히 상승시키고 세라믹 롤을 고온에서 고속 운전시킬 수 있다.

구체적으로 세라믹 롤이 1000℃ 까지 가열 되었을 경우 지지축(52)의 축방향으로의 팽창량은 17.6 x 10^-6 /℃ 로서, 지지축의 길이가 1m인 경우 17.6mm가 팽창됨에 비해 세라믹 디스크의 복원량은 176mm이므로 세라믹 슬리이브의 파손이나 지지축의 휨없이 고온에서 작업이 가능하며 수명이 현저히 늘어나게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명에 의한 고온로용 세라믹 롤에 의하면, 고온에서 축의 팽창으로 인한 세라믹 슬리이브의 손상을 근원적으로 방지하며 축의 변형을 방지하여 고속운전을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 고온로의 내부에서 이송되는 강판은 지지하는 세라믹 롤에 있어서,

   지지축과, 상기 지지축의 중앙 외부에 끼워져 상기 강판을 지지하는 세라믹 슬리이브와, 상기 지지축의 양측에 결합되어 축방향으로 상기 세라믹 슬리이브를 지지하는 플랜지를 구비하되,

   상기 지지축의 축방향 팽창을 흡수하는 한편 상기 세라믹 슬리이브를 축방향으로 지지하도록 상기 세라믹 슬리이브와 플랜지 사이에는 다수의 측부 세라믹 디스크가 끼워져 있고,

   상기 지지축의 축방향 팽창을 흡수하는 한편 상기 세라믹 슬리이브를 반경방향으로 지지하도록 상기 지지축과 상기 세라믹 슬리이브 사이에는 다수의 충진 디스크가 지지축의 길이방향으로 적층되어 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 고온로용 세라믹 롤.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 플랜지는,

   상기 지지축의 일측에서 측부 세라믹 디스크에 밀착하여 지지하는 고정 플랜지와,

   상기 지지축의 타측에서 상기 측부 세라믹 디스크에 밀착하여 지지하되 길이방향으로 이동조정이 가능한 이동 플랜지로 되어 있는 것을 특징으로 하는 고온로용 세라믹 롤.
4. 제1항에 있어서,

   상기 측부 세라믹 디스크 및 충진 디스크의 한 개의 두께는 3 ~ 8mm로 되어 있는 것을 특징으로 하는 고온로용 세라믹 롤.

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