KR200145394Y1 - 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각종 열간압연 연속가열로에서 가열물체(스라브)를 연속적으로 이송시키기 위해 사용되는 헐스롤러(HEARTH ROLLER)에 관한 것으로, 보다 상세히는 고온에서 장시간 사용시에 링타이어(RING TIRE)가 균열되고, 단열재의 파손으로 헐스롤러가 열변형되는 것을 방지하여 안정된 조업을 수행할 수 있도록 개선된 열간압연용 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러(HEARTH ROLLER)에 관한 것이다.

본 고안은 가열로의 내부에 설치되고 다수개의 링타이어가 몸체부에 일정간격으로 장착되며, 몸체부 외주에 단열재와 단열재보호관을 형성하고, 몸체부 내에 냉각수 유입관을 형성하여 스라브를 이송시키기 위한 헐스롤러에 있어서, 상기 단열재 보호관은 고온산화 및 부식을 방지하기 위해 내열강재로 제작된 원통형 몸체의 외면에 내부식, 내산화화합물층이 형성되고, 상기 링타이어는 각각 몸체부의 외주면에 고정키를 통하여 끼워맞춤됨을 특징으로 하는 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러.

Description

열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러(HEARTH ROLLER)

본 고안은 각종 열간압연 연속가열로에서 가열물체(스라브)를 연속적으로 이송시키기 위해 사용되는 헐스롤러(HEARTH ROLLER)에 관한 것으로, 보다 상세히는 고온에서 장시간 사용시에 링타이어(RING TIRE)가 균열되고, 단열재의 파손으로 헐스롤러가 열변형되는 것을 방지하여 안정된 조업을 수행할 수 있도록 개선된 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러(HEARTH ROLLER)에 관한 것이다.

일반적으로 제철소등에서 스라브를 가열하는 열간압연 연속가열로는 다수개의 헐스롤러 및 가열버너(BURNER)를 내부에 설치하고, 각각의 가열버너에서 열을 발산시켜 열간압연용 스라브를 적정온도로 가열시키며, 헐스롤러를 이용하여 가열된 스라브를 연속적으로 압연기에 이송시키는 작업을 수행하게 되는 것이다.

상기와 같은 연속가열로에 사용되는 헐스롤러(100)는 제4도에 도시된 바와같이 버너(105)를 다수개 갖춘 연속가열로(112) 내부에서 인발관으로 제작된 탄소강재료의 몸체부(122)에 구동축(124)를 연결시키고 몸체부(122)의 외주면에 다수개의 링타이어(125)를 고정성형하고 상기 몸체부(122)를 감싸도록 링타이어(125)의 사이사이에 단열재(133)를 장착한다. 그리고, 상기 몸체부(122)의 내부에는 냉각수 유입관(140)을 형성하여 냉각수를 통입시킴으로서 상기 헐스롤러(100)가 과열되어 열변형되는 것을 방지하며, 상기 구동축(124)에는 구동베어링(145)을 고정하여 몸체부(122)의 원활한 회전을 이루게된다.

상기와 같은 종래의 헐스롤러(100)은 가열버너(105)에 의해서 밀폐된 연속가열로(112)내부를 가열시키면 내부온도 상승으로 인하여 스라브(S)가 점차적으로 가열되고 가열된 스라브(S)를 상기 스라브(S)의 하부면을 떠받치는 다수개의 헐스롤러(100)가 압연기 쪽으로 이송하게 되는 것이다.

이러한 과정에서 종래의 헐스롤러(100)는 고온의 열을 지속적으로 받게 되고 고온에서 스라브(S) 하중에 의한 응력(Stress)을 받아 링타이어(125)사이의 캐스타블 단열재(133)가 제6도에 도시된 바와같이 파손되어 몸체부(122)가 가열로(112)내부의 고온에 노출되므로 유입된 냉각수 온도 상승에 기인한 고온 크라프(Creep)강도저항에 따른 헐스롤러(100)의 휨 변형발생으로 조업을 중단하여야만 하는 것이다.

또한, 제4도에 도시된 바와같이 링타이어(125)가 일체형으로 제작되어 몸체부(122)에 직접 용접접합된 구조를 갖기 때문에 고온에서 발생되는 열에 의한 팽창시, 몸체부(122)내부는 냉각수 유입으로 열팽창량이 적지만 링타이어(125)와 몸체부(122)의 외부는 고온을 유지하며, 내부와 온도차가 커서 링타이어(125)는 열팽창이 심하게 발생하고 몸체부(122)는 열팽창이 미미하게 발생되므로 열팽창 길이차이에 의해서 제5도에 도시된 바와같이 균열이 발생하게 되는 것이다.

따라서, 이러한 헐스롤러(100)의 단열재(133) 파손을 방지하기 위해 스테인레스(sus 310s)로 단열재 보호관(157) 설치하는 기술과 링타이어(125)의 균열방지목적으로 제4도에 도시된 바와 같이, 단열재(133)의 내부에 플랜지(125a)의 일부가 중첩되는 다층식 링타이어(125)성형기술이 제안되었지만, 고온에서 스테인레스 단열보호관(157)이 쉽게 부식되어 파손되고 다층식 링타이어(125)도 사형주조법으로 제작되어 조직의 조대화 및 내부결함 발생으로 인하여 내구수명이 짧아 바람직한 효과를 기대할 수 없는 것이었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 단열재 파손으로 인한 휨변형을 방지하고, 링타이어의 균열 등을 방지하여 안정된 조업을 수행할 수 있고, 수명이 크게 연장되도록 개선된 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 가열로의 내부에 설치되고 다수개의 링타이어가 몸체부에 일정간격으로 장착되며, 몸체부 외주에 단열재와 단열재보호관을 형성하고, 몸체부 내에 냉각수 유입관을 형성하여 스라브를 이송시키기 위한 헐스롤러에 있어서, 상기 단열재 보호관은 고온산화 및 부식을 방지하기 위해 내열강재로 제작된 원통형 몸체의 외면에 내부식, 내산화화합물층이 형성되고, 상기 링타이어는 각각 몸체부의 외주면에 고정키를 통하여 끼워맞춤됨을 특징으로 하는 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러를 마련함에 의한다.

이하, 본 고안을 도면에 따라서 상세히 설명한다.

제1도에는 본 고안에 따른 따른 헐스롤러(1)가 도시되어 있다.

본 고안의 헐스롤러(1)는 가열로(112)의 내부에서 몸체부(122)에 내구성이 우수한 내열강 소재를 정밀주조법으로 제조한 다수개의 링타이어(15)가 열팽창시 균열방지를 위하여 다층조립식으로 장착되고, 상기 링타이어(15)는 별도로 상기 몸체부(122)에 용접으로 장착된 고정키(13)상에 끼워맞춤 결합한다.

상기 링타이어(15)는 제2도의 a)도에 도시된 바와 같이, 고리형의 구조를 갖는 것으로서 보디(15a)의 내주면에 고리형의 단턱(15b)을 형성한 것으로서 정밀주조법으로 성형되고, 상기 정밀주조법(LOST WAX CASTING)이란 왁스(WAX)를 이용하여 형(型)을 제작한후 지르콘 샌드라는 고온, 고강도용 모래로 왁스형 외부에 수차례에 걸쳐서 도형을 한 다음 고온의 수증기를 이용하여 왁스를 제거하고, 상기 형틀을 300-1,000℃의 고온으로 가열하여 소성시키는 것이다.

이때 고온으로 가열된 형틀에 용해된 내열강재를 주입시켜 제조하는 것으로서 링타이어(15)의 치수정밀도가 우수하고 조직이 치밀하며 내부결함이 없는 내구성이 우수한 링타이어(15)를 성형할 수 있는 것이다.

한편, 상기 몸체부(122)의 외면에는 세라믹 단열재(20)을 장착하고 그 외측에 단열재 보호관(27)을 씌우는 바, 상기 단열재 보호관(27)은 내열강 재료를 사용하여 원통형 몸체(27a)를 형성하고, 그 외면에는 내산화 및 내부식 화합물층(27b)을 형성하며, 상기 몸체(27a)의 양단에는 고리형의 플랜지부(27c)가 형성되고, 상기 플랜지부(27c)와 그 내부의 세라믹 단열재(20)를 관통하는 단열재 지지봉(28)을 갖추어 상기 세라믹 단열재(20)와 단열재 보호관(27)을 일체로 성형한다.

또한, 상기 몸체부(122)의 내부에는 냉각수 유입관(140)을 설치하며, 냉각수를 유입하여 몸체부(122)를 냉각하고, 몸체부(122) 양측면에 성형된 구동축(124)을 베어링(145)으로 고정하는 것이다.

그리고, 본 고안에 따른 헐스롤러(1)의 균열방지수단으로 성형된 링타이어(15)는 제3도에 a), b), c) 및 d)도에 도시된 바와 같이 각각 2단, 1단, 3단, 다단 배열의 단면구조를 갖출 수 있으며 몸체부(122)에 다수개가 끼워맞춤되어 균열방지에 따른 내구수명을 연장하는 것이다.

먼저, 제3도의 a)도에 도된 2단 끼원맞춤 구조는 몸체부(122)의 외주면에 일정간격으로 세라믹 단열재(20)와 단열재 보호관(27)를 장착하고, 그 사이에 링타이어(15)가 장착되는 것으로서 이는 몸체부(122)상에 링타이어(15)를 삽입하고, 고리형 단턱(15b)부분이 ㄱ형 단면의 고리형 고정키(13)사이에 협착되어 고정되도록 상기 고정키(13)가 일정간격으로 대향 용접고정되는 것이다. 따라서, 상기 링타이어(15)와 몸체부(122)의 외주면 사이에는 고리형의 공간(P)이 형성되고, 링타이어(15)가 몸체부(122)에 끼워진 상태로 결합되는 것이다.

그리고, 제3도의 b)도에 도시된 1단 끼워맞춤 구조는 몸체부(122)의 외주면에 일정간격으로 세라믹 단열재(20)와 단열재 보호관(27)를 장착하고, 그 사이에 링타이어(15)가 장착되며, 이는 몸체부(122)상에 링타이어(15)를 삽입하고, 고리형 단턱(15B)부분이 몸체부(122)의 외주면에 접촉되도록 한 다음, 상기 단턱(15B)의 양측면이 고리형 고정키(13')사이에 협착되어 고정되도록 상기 고정키(13)가 일정간격으로 몸체부(122)에 대향 용접고정되는 것이다. 따라서, 링타이어(15)가 몸체부(122)에 끼워진 상태로 결합되는 것이다.

한편, 제3도의 c)도에 도시된 3단 끼워맞춤 구조는 몸체부(122)의 외주면에 일정간격으로 세라믹 단열재(20)와 단열재 보호관(27)를 장착하고, 그 사이에 링타이어(15)가 장착되는 것으로서 이는 몸체부(122)상에 링타이어(15)를 삽입하고, 고리형 단턱(15b)부분이 보강판(14)상에 일체로 결합된 한쌍의 ㄱ형 단면의 고리형 고정키(13)사이에 협착되어 고정되도록 상기 고정키(13)가 일정간격으로 대향 용접고정되는 것이다. 따라서, 상기 링타이어(15)와 고리형 보강판(14)의 외주면 사이에는 고리형의 공간(P)이 형성되고, 링타이어(15)가 상기 고정키(13)를 통하여 몸체부(122)에 끼워진 상태로 결합되는 것이다.

또한, 제3도의 d)도에 도시된 다단 끼워맞춤 구조는 몸체부(122)의 외주면에 일정간격으로 세라믹 단열재(20)와 단열재 보호관(27)를 장착하고, 그 사이에 링타이어(15)가 장착되는 것으로서 이는 몸체부(122)상에 링타이어(15)를 삽입하고, 고리형 단턱(15b)부분이 한쌍의 ㄹ형 단면의 고리형 고정키(13')사이에 협착되어 고정되도록 상기 고정키(13')가 일정간격으로 몸체부(122)에 대향 용접고정되는 것이다. 따라서, 상기 링타이어(15)와 몸체부(122)의 외주면 사이에는 고리형의 공간(P')이 형성되고, 링타이어(15)가 상기 고정키(13')를 통하여 몸체부(122)에 끼워진 상태로 결합되는 것이다.

상기 제3도의 각각의 경우에서 상기 링타이어(15)의 보디(15a) 외주면은 상기 단열재 보호관(27)보다 외측으로 돌출되어 스라브(S)에 접촉되도록 구성되는 것이다.

본 고안은 상기에서 언급한 링타이어(15)의 특정 단면형상 및 특정 배열숫자 등에 한정하는 것이 아니고 링타이어(15)의 균열을 방지하고 보강부재로서 가능하는 여러 가지 다른 구조를 포함할 수 있는 것이다.

한편, 상기 몸체부(122)상에서 세라믹 단열재(20)를 감싸도록 외면에 형성되는 단열재 보호관(27)은 외부면에 형성되는 내산화 및 내부식성 화합물층(27b)이 0.2-5m/m 두께의 산화알루미늄층으로 형성되어 대략 2,000℃ 이상의 고융점을 유지하는 것이다.

또한, 상기 링타이어(15)와 고정키(13)(13')(13)(13')는 1단, 2단, 3단, 다단형등 여러형태의 단면을 갖출 수 있으며, 상기 단열재 보호관(27)은 몸체(27a)가 기본적으로 내열강재를 이용하지만 스테인레스, 일반강재 등의 대체재료를 사용할 수 있고, 내산화 및 내부식 화합물층(27b)도 산화알루미늄층으로 형성되지만 텅스턴 카바이드층과 같이 내산화, 내부식성이 우수한 대체 재료로 사용될 수 있는 것이다.

제1도는 본 고안에 따른 헐스롤러(Hearth Roller)를 도시한 단면도.

제2도는 본 고안에 따른 헐스롤러에 사용되는 구성품으로서,

a)도는 링 타이어의 사시도.

b)도는 이형복합관의 단면도.

제3도의 a)도 내지 d)도는 본 고안에 따른 헐스롤러에 사용되는 다층링 타이어(RING TIRE)의 구성도.

제4도는 종래의 기술에 따른 헐스롤러를 도시한 단면도.

제5도는 종래의 기술에 따른 헐스롤러에서 일체형 링타이어에 균열이 발생된 상태를 도시한 설명도.

제6도는 종래의 기술에 따른 헐스롤러에서 파손된 캐스타블 단열재를 도시한 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 헐스롤러(HEARTH ROLLER) 13 : 고정키(KEY)

15 : 링 타이어 20 : 세라믹(CERAMIC)단열재

27 : 단열재 보호관 28 : 단열재 지지봉

112 : 연속 가열로 122 : 몸체부

상기와 같이 형성된 본 고안의 헐스롤러(1)는 연속가열로(112)에 설치된 가열버너(105)에서 지속적으로 열을 발산시키며 내부온도는 500-1,300℃ 정도의 고온으로 유지되어 스라브(S)를 가열하게 되고 1200℃ 정도 가열된 스라브(S)를 헐스롤러(1)를 이용하며 연속적으로 이송시키게 된다.

그리고, 헐스롤러(1)의 몸체부(122) 외면에 형성된 링타이어(15)는 고온으로 장시간 가열되는 경우 종래의 사형주조법으로 제작된 일체형 구조보다 스라브(S) 하중에 의한 고온압축 강도 및 크리프 강도가 개선되기 때문에 고온에서 스리브(S)하중에 의한 균열(CRACK)을 방지할 수 있어 종래의 구조보다는 내구수명이 개선되어 생산성 향상 및, 원가절감을 유도시킬 수 있는 것이다. 또한, 상기 링타이어(15)는 몸체부(122)상이 끼워맞춤되어 있기 때문에 열팽창에 의한 급격한 길이차이를 극복하여 헐스롤러(1)의 과도한 변형이 방지되는 것이다.

또한, 상기 몸체부(122) 외주면에 형성된 단열재 보호관(27)은 종래의 직접 노출된 캐스타블 단열재(133)가 고온에서 화염에 직접 노출되고 스라브(S)하중에 의해 파손되어 고온에 몸체부(122)가 노출되는 것을 효과적으로 차단함으로서 급격한 온도상승에 의한 헐스롤러(1)의 휨발생을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

한편, 몸체(27a)가 스테인레스 재료로 제작된 단열재 보호관(27)은 가열된 연소가스중에 포함된 바나듐(V), 나트륨(Na) 및 유황(S) 등의 부식생성물질에 의해서 급격한 산화부식이 최래되고, 그에 따른 파손, 파공현상이 발생하므로 단열재 보호관(27) 외주면에 견고히 융착된 산화알루미늄층(27b)은 내산화 및 내부식성 화합물층으로 고온에서 산화 및 부식을 효과적으로 방지하여 고온에서 장시간 사용하여도 파손 및 파공현상이 방지되는 효과가 얻어지는 것이다.

Claims (8)

1. 가열로(112)의 내부에 설치되고 다수개의 링타이어(15)가 몸체부(122)에 일정간격으로 장착되며, 몸체부(122)외주에 단열재(20)와 단열재 보호관(27)을 형성하고, 몸체부(122)내에 냉각수 유입관(140)을 형성하여 스라브(S)를 이송시키기 위한 헐스롤러에 있어서, 상기 단열재 보호관(27)은 고온산화 및 부식을 방지하기 위해 내열강재로 제작된 원통형 몸체(27a)의 외면에 내부식, 내산화합물층(27b)이 형성되고, 상기 링타이어(15)는 각각 몸체부(122)의 외주면에 고정키(13)를 통하여 끼워맞춤됨을 특징으로 하는 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러.
2. 제1항에 있어서, 상기 링타이어(15)는 고리형 보디(15a)의 내주면에 고리형의 단턱(15b)을 형성하고, 내구성이 우수한 내열강 재료로서 정밀주조법으로 형성됨을 특징으로 하는 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러.
3. 제1항에 있어서, 상기 단열재(20)는 세라믹재료이고, 상기 단열재 보호관(27)은 스테인레스재료의 원통형 몸체(27a)를 갖추며, 그 외부면에 형성되는 내산화 및 내부식성 화합물층(27b)이 0.2-5m/m 두께의 산화알루미늄층으로 형성되어 대략 2,000℃ 이상의 고융점을 유지함을 특징으로 하는 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러.
4. 제1항에 있어서, 상기 링타이어(15)는 고리형 단턱(15b) 부분이 ㄱ형 단면의 고리형 고정키(13)사이에 협착되어 고정됨을 특징으로 하는 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러.
5. 제1항에 있어서, 상기 링타이어(15)는 고리형 단턱(15b) 부분이 몸체부(122)의 외주면에 접촉되고, 상기 단턱(15b)의 양측면이 고리형 고정키(13')사이에 협착되어 고정됨을 특징으로 하는 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러.
6. 제1항에 있어서, 상기 링타이어(15)는 고리형 단턱(15b)부분이 보강판(14)상에 일체로 결합된 한쌍의 ㄱ형 단면의 고리형 고정키(13)사이에 협착되어 고정됨을 특징으로 하는 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러.
7. 제1항에 있어서, 상기 링타이어(15)는 고리형 단턱(15b)부분이 한쌍의 ㄹ형 단면의 고리형 고정키(13')사이에 협착되어 고정됨을 특징으로 하는 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러.
8. 제4항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 링타이어(15)의 보디(15a) 외주면은 상기 단열재 보호관(27)보다 외측으로 돌출되어 스라브(S)에 접촉되도록 구성됨을 특징으로 하는 열간압연 가열로용 내구성이 우수한 헐스롤러.