노드 드라이브시스템즈, 압연공장에 적용된 기어드 모터

최근 독일의 기어드모터 제조업체인 노드 드라이브시스템즈(NORD Drivesystems)는 중국 및 인도의 철강 산업에서 매우 활발한 활동을 펼치고 있다. 노드사는 상하이 푸동에 위치한 바오스틸 그룹(Shanghai Baosteel Group)의 선박용 후판공장에 2,500대의 기어드 모터를 공급하였습니다.

롤러 테이블 기어드모터는 제강공장 설비의 핵심 부품 이다. 이는 완벽하게 안정적이어야 하는데, 그렇지 않으면 전체 생산라인이 정지할 위험이 있으며, 롤러 테이블 상에 너무 오랫동안 새롭게 주조된 강판이 머무르게 되면 설비에 돌이킬 수 없는 손상을 입힐 수도 있다. 기어드 모터는 혹독한 환경 및 매우 불규칙한 운영모드나 중부하, 최대 온도에도 견딜 수 있어야 한다. 롤러 드라이브는 높은 토크를 전달해야 한다. 또한 롤링 방향을 즉시 반전시킬 수 있어야 하며, 가변 속도 조정 기능을 갖추어야 한다. 이로 인해 기어드모터에 높은 전기적, 기계적, 열적 스트레스가 수반된다.

푸동의 압연공장에서는 슬래브(Slab)가 철판으로 압연된다. 연속 주조설비에서 주조된 슬래브들(Slabs)은 롤러 테이블을 통해 재가열로로 이송된다. 재가열로는 이들을 시뻘겋게 가열시켜 배출한다. 슬래브들은 압연 시 발생한 흑피를 제거하기 위해 고압 디스캘러(Descaler)를 거치게 된다. 이 구간은 물이 분사됨으로 인해 드라이브는 IP66 보호등급이 제공되어야 한다. 슬래브들은 각각 필요한 두께 및 크기로 압연한다. 그런 다은 이 철판들은 가속 냉각라인을 거처 냉각 Bed로 이동되며, 맞춤화 작업이 진행된다. 슬래브 이송용 롤러 테이블은 1미터 간격으로 탑재되어 있는 롤러를 갖추고 있으며, 각각 하나의 기어드 모터로 동작한다. 부하 토크는 주변 머신이 고장난 경우 모터가 이를 대신할 수 있을 만큼 높아야 한다. 롤러 테이블이 어떠한 상황에서도 정지하지 않도록 하기 위해 10개의 롤러 당 5개에서 7개의 드라이브로 롤링된 원자재를 이송할 수 있을 만큼 강력해야 한다.

시간당 최고 500번의 기동/정지와 최고 3.4m/s²의 가속을 필요로 하는 절단라인(Shearing Lines)의 롤러 테이블에 800개 이상의 헬리컬 샤프트 모터가 단독으로 설치되었다. 이와 함께 바오스틸은 노드사의 기어드 모터를 온도가 높은 지역, 즉 Ddscaler와 롤러드라이브에 사용했으며, 가속 냉각라인에도 적용했다. 최대 하중을 처리할 수 있도록 노드사는 최고 200,000Nm의 토크를 생성하는 산업용 기어 박스를 공급하고 있으며, 이 제품은 냉각Bed 및 체인 컨베이어, 가이드 롤러와 같은 어플리케이션에 매우 적합하다.

하중의 변화와 종종 가속이 빨라지는 경우를 지원할 수 있도록 철강 산업의 롤러 테이블은 높은 기동 및 최대 토크를 갖춘 드라이브를 요구한다. 만약 Slab가 정체가 되어 멈추게 되면, 드라이브는 이로 인한 과부하를 견딜 수 있어야 한다. 높은 주변 온도와 작업 형태가 변화하는 까다로운 작업조건으로 인해 제강 공장은 종종 '전통적인’롤러 테이블 모터, 즉 대류를 통해 탁월한 자체 냉각을 제공할 뿐만 아니라 수평으로 탑재될 때 오염 방지 기능을 갖춘 모터를 선호한다.

노드사의 직선-핀(Straight-Finned) TENV 모터는 빈번한 전환에 걸맞게 설계되었으며, 먼지나 오염물 및 물 분사에 대해 완벽한 보호기능을 제공한다. 더 많은 양의 재료와 더 큰 베어링과 샤프트를 갖추고 있는 이러한 특별 모터는 동일한 성능범위의 기존의 산업용 모터에 비해 보다 큰 하중을 견딜 수 있으며 제품 수명 또한 더 길다.

바오스틸에 적용된 모터는 온도센서와 인크리멘탈 엔코더(Incremental Encoder)를 갖춘 특별 권선(Winding)이 적용되었다. 거친 환경에서 효율적인 냉각을 위해 자연 대류(완벽하게 밀봉된 비환기 혹은 TENV 모델)나 강제 대류(완벽하게 밀봉된 팬 냉각 혹은 TEFC 모델)를 적용했다. 비환기형 디자인은 오염 및 물에 대해 완벽한 보호기능을 제공한다.

또한 노드사의 새로운 IE2 모터는 혁신적인 드라이브 시스템 레이아웃이 가능하며, 비용을 절감할 수 있다. 이 제품들은 이전 세대 제품에 비해 열 손실이 적고, 크기에 따라 다르지만, 필요하다면 드라이브 시스템의 기능을 감소시키지 않고도 150%의 성능 계수로 영구적으로 가동될 수 있다. 또한 노드사의 IE2 에너지 절감형 모터는 대량의 전력 예비율과 함께 향상된 기동 및 최대 토크, 그리고 보다 빠른 속도를 제공하며, 일반적으로 정격 출력 시 보다 적은 전력만을 필요로 한다.

바오스틸(Baosteel) 회사소개
상하이 바오스틸 그룹(Shanghai Baosteel Group Corporation)은 중국에서 가장 큰 철강기업이다. 2009년에는 39mn 톤을 출하함으로써 세계에서 3번째로 큰 철강 생산업체가 되었다. 바오스틸은 환경경영시스템 ISO14001 인증을 받았다. 고강도 탄소강(Carbon Steel) 및 스테인리스 스틸, 특수강 등 3개의 주요 제품 그룹은 자동차 및 항공기 제조와 같은 다양한 산업분야에서 파이프라인 및 전자장치를 위해 사용되고 있다. 바오스틸은 국영 기업며, 포춘 500대 기업으로 10만명 이상의 직원을 두고 있다.

그림 1. 노드 드라이브시스템즈의 기어드 모터는 롤러 테이블을 정지시키지 않고 작동시킨다.
그림 2. 냉각 라인을 거친 가열된 롤링 상품
그림 3. 노드사의 고성능 헬리컬 샤프트 모터는 주변 기계 고장시 이를 커버 할 수 있다.
그림 4. 철강 산업의 표준 모델: 노드 드라이브시스템즈의 소형의 비환기(Non-ventilated) 롤러 테이블 모터는 매우 견고하며, 높은 수준의 IP 보호등급을 제공한다.

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