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KR20170100655A - 야금 플랜트용 롤러 - Google Patents

야금 플랜트용 롤러 Download PDF

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KR20170100655A
KR20170100655A KR1020177021365A KR20177021365A KR20170100655A KR 20170100655 A KR20170100655 A KR 20170100655A KR 1020177021365 A KR1020177021365 A KR 1020177021365A KR 20177021365 A KR20177021365 A KR 20177021365A KR 20170100655 A KR20170100655 A KR 20170100655A
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KR
South Korea
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roller
rollers
ring
metallurgical plants
heating element
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020177021365A
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Inventor
제랄드 호헨비츨러
Original Assignee
지멘스 메탈스 테크놀로지스 베르뫼겐스베르발퉁스 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 메탈스 테크놀로지스 베르뫼겐스베르발퉁스 게엠베하 filed Critical 지멘스 메탈스 테크놀로지스 베르뫼겐스베르발퉁스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 야금 플랜트용 롤러(1)에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 롤러(1)의 캠버가 단순하고 강건한 방식으로 설정될 수 있도록 롤러(1)를 변경하는 것이다. 본 목적은, 롤러 축(2)이 링(4)을 통해 하나의 지점에서, 바람직하게는 적어도 두 개의 지점들에서 롤러 쉘(3)에 연결되고, 링(4)이 가열 엘리먼트(5)를 가지며, 링(4)의 높이(H)가 가열 엘리먼트(5)의 가열의 결과로서 ΔΗ만큼 변화될 수 있다는 점에서 달성된다.

Description

야금 플랜트용 롤러
본 발명은 야금 플랜트(plant)용 롤러(roller), 이를테면, 연속 주조기에서 바람직하게는 강으로 구성된 금속성 스트랜드(strand)를 가이딩(guiding)하기 위한 스트랜드 가이드(guide) 롤러, 또는 금속성 스트립(strip)을 전해 코팅(coating)하기 위한, 바람직하게는 아연으로 구성된 금속성 욕(bath)을 통해 또는 열간 압연기에서 이 스트립을 가이딩하기 위한 가이드 롤러에 관한 것이며, 이 야금 플랜트용 롤러는,
- 회전가능한 롤러 축(axle); 및
- 이 롤러 축을 둘러싸는 롤러 쉘(shell)을 갖는다.
본 발명은 두 개의 역회전 주조 롤러들을 통해 금속성 스트립을 스트립 주조(strip casting)하기 위한 주조 롤러에는 명시적으로 관련되지 않는다. 두 개의 주조 롤러들을 통한 금속성 스트립의 주조는 트윈 롤 주조(twin roll casting)로 지칭된다. 여기서, 두 개의 구동된 주조 롤러들 간에 메니스커스(meniscus)가 형성되고, 이 주조 롤러들 간의 키싱 포인트(kissing point)에서, 완전히 응고된 스트립이 형성되며, 이 스트립은 이 주조 롤러들을 통해 계속해서 인출된다.
스트립 주조용 주조 롤러가 WO 2008/061635 A1로부터 알려져 있으며, 이 주조 롤러의 캠버(camber)는 롤러 축과 롤러 쉘 간의 유압 압력 패드(pad)들에 의해 설정될 수 있다. 본 발명이 트윈 롤 주조용 주조 롤러들로 확장되지 않기 때문에, 상기 문서는 가장 가까운 선행 기술을 표현할 수 없다.
본 발명의 목적은, 야금 플랜트용 롤러, 이를테면, 스트랜드 가이드 롤러 또는 열간 압연기의 가이드 롤러를 찾는 것이며, 이 야금 플랜트용 롤러의 캠버(camber)는 단순하고 강건한 방식으로 설정될 수 있다. 이는 롤러에 의해 가이딩되는(guided) 스트랜드 또는 스트립의 프로파일(profile)이 영향을 받게 허용하거나, 또는 롤러 자체의 프로파일이 영향을 받게 허용한다.
하나의 경우에서, 스트랜드 또는 스트립의 품질을 개선시키는 것이 가능하며, 다른 경우에서, 롤러의 원치 않는 열 팽창을 보상하거나 또는 감소시키는 것이 가능하다.
상기 목적은 청구항 제 1 항에서 청구되는 롤러에 의해 달성된다. 유리한 실시예들은 종속 청구항들의 발명의 요지를 형성한다.
구체적으로, 처음에 언급된 롤러의 경우에서, 이 목적은, 롤러 축이 링(ring)을 통해 일 지점에서, 바람직하게는 적어도 두 개의 지점들에서 롤러 쉘에 연결되고, 링이 가열 엘리먼트(element)를 가지며, 링의 높이(H)가 가열 엘리먼트의 가열의 결과로서 ΔΗ만큼 변화될 수 있다는 점에서 달성된다.
가열 엘리먼트는, 온도 및 결과적으로 링의 높이가 변화되도록 허용한다. 롤러 축과 롤러 쉘 간의 기계 또는 유압 액추에이터(actuator)들에 반해서, 가열 엘리먼트를 갖는 링은 매우 단순하고 강건하며, 특히, 고온들, 이를테면, 통상적으로 연속 주조 플랜트에서 또는 열간 압연기에서 발생하는 고온들에 둔감하다. 심지어 압전 액추에이터들은, 고온들 때문에, 롤러의 프로파일을 설정하는데 거의 적합하지 않다.
링의 높이의 변화 ΔH는
Figure pct00001
이며, 여기서 H0는 온도의 변화 이전의 링의 높이이고,
Figure pct00002
는 선형 열 팽창 계수이며, ΔT는 가열 엘리먼트에 의해 초래되는 온도의 변화이다. 예컨대, 스테인리스(stainless) 강의 경우, 선형 열 팽창 계수는
Figure pct00003
이다. 링(들)의 높이의 변화는 롤러의 캠버가 선택적으로 설정되도록 허용한다.
가열 엘리먼트가 전열 엘리먼트, 예컨대, 저항 열선이면, 링의 높이는 특히 단순한 방식으로 설정될 수 있다.
가열 엘리먼트가 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 공간적으로 링에 통합되면, 롤러의 설계는 거의 변화되지 않는다.
특히, 전열 엘리먼트들의 경우에서, 롤러가 슬립(slip) 링을 갖고, 이 슬립 링으로부터 가열 엘리먼트로의 라인(line)을 가져서, 전류가 슬립 링으로부터 라인을 통해 가열 엘리먼트로 전달될 수 있으면 편리하다.
본 발명은 연속 롤러 축을 갖는 롤러들로 제한되지 않으며, 롤러 축이 두 개의 축 저널(journal)들로 형성되는 롤러들에 대해 동일한 방식으로 또한 적용될 수 있다.
연속 주조 플랜트에서 또는 열간 압연기에서 본 발명의 적용에 관하여, 롤러가 냉각 매체에 의해 내부적으로 냉각되는 롤러이면 유리하다. 게다가, 롤러, 또는 심지어 롤러 밖의 스트랜드 또는 스트립이 냉각제에 의해 냉각되는 것이 가능하다.
여기서, 롤러 축이 바람직하게는 냉각제용 중심 채널(channel)을 갖는다면 편리하다.
링이 롤러 쉘을 지탱하는 지점을 롤러 쉘의 나머지로부터 단열시키기 위하여, 냉각제를 가이딩하기 위한 워터(water) 가이드 엘리먼트가 롤러 쉘과 롤러 축 간에 배열되면 유리한데, 냉각제는 롤러 쉘의 내부 표면을 따라 바람직하게는 축 방향으로, 특히 바람직하게는 축 방향 및 반경 방향으로 나선형 방식으로 가이딩될(guided) 수 있다.
바람직하게는, 롤러는 링의 실제 온도를 측정하기 위한 온도 센서(sensor)를 가지며, 이 온도 센서로부터 추가 슬립 링으로 측정 신호를 전달하기 위한 측정 라인을 갖는다. 온도 측정은, 링의 높이의 실제 변화가 충분히 정확하게 결정되도록 허용한다.
여기서, 온도 센서의 신호를 증폭하기 위한 아날로그(analog) 또는 디지털(digital) 증폭기가 롤러에 통합되며, 이 증폭기가 바람직하게는 냉각 매체에 의해 냉각되면 유리하다. 이는, 온도 신호의 신호 수준(예컨대, 열적 엘리먼트의 전압 값)이 증가되어서, 온도 신호가 외부 전기장 또는 자기장에 의해 거의 방해를 받지 않도록 허용한다.
편리한 어레인지먼트(arrangement)에서, 롤러 축이 링을 통해 롤러 쉘에 연결되는 지점은 롤러 쉘의 단부 구역에 배열된다. 스트랜드 또는 스트립의 대칭적인 프로파일이 대개 원해지기 때문에, 롤러의 중심 평면에 대해 대칭적으로 배열되는 두 개의 링들을 통해 롤러 축이 롤러 쉘에 연결되면 편리하다.
본 발명의 추가적인 장점들 및 특징들은 비-제한적인 예시적 실시예들의 다음의 설명으로부터 드러날 것이며, 도면들에서:
도 1은 베어링 블록(bearing block)들이 없는 두 개의 베어링들을 갖는 본 발명에 따른 스트랜드 가이드 롤러의 단면을 도시한다.
도 2는 가열 엘리먼트를 통한 링의 팽창에 대한 도식적 예시를 도시한다.
도 3은 가열 엘리먼트를 갖는 링을 도시한다.
도 4는 전기 절연부를 갖는 전열 엘리먼트를 도시한다.
도 5는 단일 링을 갖는 본 발명에 따른 스트랜드 가이드 롤러의 단면을 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 롤러(1)의 상반부를 단면 예시로 도식적으로 도시하며, 연속 주조기에서, 이 롤러(1)는, 강으로 구성되며 액체 코어(core)(31)를 갖는 부분적으로 응고된 스트랜드(30)를 가이딩한다. 롤러(1)는 두 개의 베어링들(20) ―여기서, 롤러 베어링들― 을 통해 회전가능하게 장착되며, 이 베어링들(20)은 베어링 블록들(미도시) 상에서 지지된다. 회전가능한 연속 롤러 축(2)은 물과 같은 냉각 매체(40)를 가이딩하기 위한 중심 채널(8)을 가지며; 내부적으로 냉각되는 롤러(1)를 통과하는 냉각 매체의 경로는 화살표들에 의해 표시된다. 회전가능한 롤러 축(2)과 원통형 롤러 쉘(3) 간에, 네 개의 링들(4)이 배열되며, 각각의 경우, 전열 엘리먼트(5)가 이 네 개의 링들(4) 안에 통합된다(또한, 링(4)에서의 나선형 열선(5a)의 예시를 갖는 도 3 참조). 각각의 링(4)에는 슬립 링(6) 및 라인(7)을 통해 전기 에너지(energy)가 공급되어서, 링의 온도는 정확하게 설정될 수 있다. 링(4)의 높이의 변화 ΔH가 링(4)의 온도를 통해 정확하게 설정될 수 있어서, 예컨대, 스트랜드(30)의 철정압(ferrostatic pressure) 및 온도-유도 팽창 때문에, 롤러 쉘(3)의 원치 않는 휨이 감소되거나 또는 보상될 수 있다. 냉각 매체(40)의 소위 유압 단락(hydraulic short circuit)을 회피하기 위하여, 세 개의 플러그(plug)들(9)이 중심 채널(8)의 내부에 배열되어서, 냉각 매체가 실질적으로 반경 방향의 분기 라인들(10)을 통해 워터 재킷(jacket)(11)으로 흐르게 강제되어, 시뻘겋게 달아오른 스트랜드(30)로부터 가능한 최대량의 열이 이 워터 재킷에서 제거된다. 예시된 실시예에서, 링은 각각의 경우 압입(press fit)을 통해 롤러 축(2)에, 그리고 롤러 쉘에 연결된다. 이에 대한 대안으로서, 링의 비교적 커다란 팽창들 ΔR의 경우에서, 롤러 축(2)과 링(4) 그리고 롤러 쉘(3)과 링(4) 간의 밀봉 접합부들에 밀봉 엘리먼트 ―예컨대, O-링― 를 제공하는 것이 가능할 것이다. 링(4)에서 가열 엘리먼트(5)의 가열의 결과로서, 링이 가열되어서, 링의 높이는
Figure pct00004
만큼 증가한다. 링 높이 H0 = 50 ㎜ 및
Figure pct00005
의 선형 열 팽창 계수의 경우에서, 100 ℃의 온도의 변화는 반경의 변화 ΔH = 85 ㎛을 야기한다. 여기서, Al 또는 Mg와 같은 재료들이, 그들의 커다란 열 팽창 계수 때문에, 특히 링(4)에 대한 재료들로서 관심대상이 될 수 있는데, 그 이유는 예컨대 Mg가 순수 Fe의 열 팽창 계수의 두 배를 초과하는 열 팽창 계수를 갖기 때문이라는 점이 흥미롭다.
도 2는 온도 T0에서 높이 H0를 갖는 링(4)의, 온도 T = T0 + ΔT에서 높이 H = H0 + ΔH를 갖는 링(4')으로의 열 팽창을 도식적으로 도시하며, 여기서
Figure pct00006
가 유지된다.
도 3은 통합된 전열 엘리먼트(5a)를 갖는 링(4)의 세그먼트(segment)를 도식적으로 도시한다. 가열 엘리먼트(5a)는 링(4)에 완전히 통합되며, 나선형 설계를 갖는다.
도 4는 전기 절연부(5b)를 갖는 전열 엘리먼트(5a)를 도시한다.
마지막으로, 도 5는 아연 욕을 통해 스트립을 가이딩하기 위한 롤러의 상반부를 단면 예시로 도시한다. 도 1과 달리, 롤러 축은 가열 엘리먼트(5)를 갖는 링(4)을 통해 롤러 쉘(3)에 단지 하나의 지점에서 ―즉, 롤러(1)의 중심에서― 연결된다. 다시, 전열 디바이스(device)(5)에 의한 링(4)의 가열의 결과로서, 링의 높이는, 예컨대 롤러 쉘(3)의 휨이 보상되거나 또는 감소될 수 있도록 적응될 수 있다.
본 발명이 바람직한 예시적 실시예들에 의해 더욱 구체적으로 예시되고 상세히 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예들에 의해 제한되지 않으며, 본 발명의 보호 범위로부터 벗어나지 않고, 이 개시된 예들로부터 기술분야의 당업자에 의해 다른 변형들이 도출될 수 있다.
1 롤러
2 롤러 축
3 롤러 쉘
4, 4' 링
5 가열 엘리먼트
5a 전열 엘리먼트
5b 전기 절연부
6 슬립 링
7 라인
8 중심 채널
9 플러그
10 분기 라인
11 워터 재킷
20 베어링
30 스트랜드
31 액체 코어
40 냉각 매체
H 링의 높이
ΔH 링의 높이의 변화

Claims (15)

  1. 야금 플랜트(plant)용 롤러(roller)(1), 이를테면, 연속 주조기에서 바람직하게는 강으로 구성된 금속성 스트랜드(strand)(30)를 가이딩(guiding)하기 위한 스트랜드 가이드(guide) 롤러, 또는 금속성 스트립(strip)을 전해 코팅(coating)하기 위한, 바람직하게는 아연으로 구성된 금속성 욕(bath)을 통해 또는 열간 압연기에서 상기 스트립을 가이딩하기 위한 가이드 롤러로서,
    두 개의 역회전 주조 롤러들을 통해 금속성 스트립을 스트립 주조(strip casting)하기 위한 주조 롤러는 제외되며,
    상기 야금 플랜트용 롤러(1)는,
    회전가능한 롤러 축(axle)(2); 및
    상기 롤러 축(2)을 둘러싸는 롤러 쉘(shell)(3)
    을 가지며,
    상기 롤러 축(2)은 링(ring)(4)을 통해 일 지점에서, 바람직하게는 적어도 두 개의 지점들에서 상기 롤러 쉘(3)에 연결되고, 상기 링(4)은 가열 엘리먼트(element)(5)를 가지며, 상기 링(4)의 높이(H)는 상기 가열 엘리먼트(5)의 가열의 결과로서 ΔΗ만큼 변화될 수 있는,
    야금 플랜트용 롤러(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 엘리먼트(5)는 전열 엘리먼트(5a)인,
    야금 플랜트용 롤러.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 엘리먼트(5)는 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 공간적으로 상기 링(4)에 통합되는,
    야금 플랜트용 롤러.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러(1)는 슬립(slip) 링(6)을 갖고, 상기 슬립 링(6)으로부터 상기 가열 엘리먼트(5)로의 라인(line)(7)을 가져서, 전류가 상기 슬립 링(6)으로부터 상기 라인(7)을 통해 상기 가열 엘리먼트(5)로 전달될 수 있는,
    야금 플랜트용 롤러.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 축(2)은 상기 롤러(1)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는,
    야금 플랜트용 롤러.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 축(2)은 두 개의 축 저널(journal)들을 갖는,
    야금 플랜트용 롤러.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러(1)는, 냉각 매체(40)에 의해 내부적으로 냉각되는 롤러인,
    야금 플랜트용 롤러.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 롤러 축(2)은 바람직하게는 냉각제(40)용 중심 채널(channel)(8)을 갖는,
    야금 플랜트용 롤러.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 냉각제를 가이딩하기 위한 워터(water) 가이드 엘리먼트가 상기 롤러 쉘(3)과 상기 롤러 축(2) 간에 배열되고, 상기 냉각제는 상기 롤러 쉘의 내부 표면을 따라 축 방향으로, 바람직하게는 축 방향 및 반경 방향으로 나선형 방식으로 가이딩될(guided) 수 있는,
    야금 플랜트용 롤러.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러(1)는 상기 링(4)의 실제 온도를 측정하기 위한 온도 센서(sensor)를 가지며, 상기 온도 센서로부터 추가 슬립 링으로 측정 신호를 전달하기 위한 측정 라인을 갖는,
    야금 플랜트용 롤러.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 온도 센서의 신호를 증폭하기 위한 아날로그(analog) 또는 디지털(digital) 증폭기가 상기 롤러에 통합되며, 상기 증폭기는 바람직하게는 상기 냉각 매체에 의해 냉각되는,
    야금 플랜트용 롤러.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링은 상기 롤러 쉘(3)로부터 단열되는,
    야금 플랜트용 롤러.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 쉘(3)의 단부 구역에 링(4)이 배열되는,
    야금 플랜트용 롤러.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 롤러를 포함하는 시스템(system)으로서,
    전류원을 가지며, 상기 전류원으로부터 상기 롤러의 슬립 링으로의 라인을 갖는,
    시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    세트포인트(setpoint) 온도 입력부와 실제 온도 입력부를 갖는 온도 조절기를 가지며, 추가 슬립 링으로부터 상기 실제 온도 입력부로의 측정 라인을 가지며, 실제 온도가 최대 가능 범위까지 세트포인트 온도에 대응하도록, 전류원이 상기 온도 조절기에 의해 설정되는,
    시스템.
KR1020177021365A 2014-12-29 2015-12-03 야금 플랜트용 롤러 Ceased KR20170100655A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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