KITECH 생산기술 전문지

소결광대차는 제철 공정에서 소결광을 운반하고 처리하는 데 사용되는 주요 설비로, 고온 환경에서 반복적으로 발생하는 열 하중과 기계적 응력을 안정적으로 견딜 수 있어야 한다. 소결공정은 일반적으로 1300℃ 이상의 고온에서 진행되며, 이로 인해 대차는 극심한 열팽창과 냉각 수축을 반복적으로 겪게 된다. 소결광대차의 구동부는 철도 차량의 대차와 구조적으로 유사한 제원을 갖추고 있다. Zhang[1, 2], Irena[3] 등의 연구는 주로 철도 차량의 높은 토크와 고속 회전 조건을 고려해 설계되지만 소결광대차는 상대적으로 낮은 토크 조건에서 작동하며, 축에 휠이 아닌 베어링을 조립 하고 큰 잔류응력을 허용하지 않으므로 이러한 선행 연구는 소결대차에 직접적으로 적용하기엔 한계가 있다. 철강 산업에서는 설비의 내구성 향상과 유지보수 효율성 증대를 위한 구조 최적화 필요성이 강조되고 있다[5]. 특히 소결공정 중 대차가 반복적으로 고온에 노출됨에 따라 부품 간의 열팽창 차이로 인해 결합부의 간섭 또는 유격이 발생할 수 있으며[4], 이는 장기 운용 시 구조적 안정성에 영향을 줄 수 있다. 이러한 문제를 사전에 방지하기 위해서는 축과 베어링의 재질 특성, 치수 공차 등을 종합적으로 고려한 정량적 해석이 필요하다[6]. 본 연구에서는 이론식과 구조해석을 기반으로 소결광대차의 설계 타당성을 평가하고, 안정적인 운용을 위한 설계 기준을 제시하고자 한다. 실제 사용 환경과 유사한 조건에서 소결대차용 축 조립의 적합한 공차 범위를 설정하고, 베어링에 작용하는 접촉 압력과 응력을 해석함으로써 최적의 조립 조건을 제시하는 데 목적을 두었다.

키워드 소결대차, 베어링, 치수공차