KR100247522B1 - 압연기롤의물 차단장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이속한 기술분야

본발명은, 압연기 롤의 물차단장치에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고하는 기술적과제

스트립을 열간압연을할 때 롤(30)의 냉각용 냉각액이 스트립에 부착하여 온도저하, 가공롤면으로 미치는 악영향등 열처리과정에서 하자가 발생한다.

이를 방지하는 물(냉각액)차단 장치(25)를 설치함에 있어서, 냉각액의 효과적인 차단과 차단부재의 조기마모방지와 가공롤의 축방향에 균일한 압력으로 작용하도록 하는 물차단장치를 제공한다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본발명은 압연기의 롤(30)에 붙이고떼기 자유롭게 위치 결정되는 물차단헤드(26)과 그 물차단헤드를 앞단말부에 지지하는 지지프레임(28)과, 그 지지프레임을 동작이 자유롭게 지지하는 지지프레임지지수단(회전축)(29)와, 그 지지프레임(28)의 한 끝에 접속되어서 상기의 물차단헤드(26)을 롤에 붙이고 떼기 자유롭게 위치결정하는 위치결정조작기(31)(실린더)로 구성되는 롤의 물차단 장치(25)에 있어서, 상기한 물차단헤드(26)을 롤(30)면을 향해서 개구하고, 그 내부에 팽착, 수축이 자유로운 탄성포대체(42)와 상기 개구로부터 앞단말부를 돌출시키는 씨일부재(27)을 구비하는 수용상자(44)와, 롤의 외주면에 접촉하여 물차단헤드(26)의 위치결정을하는 위치결정부재(32)로 구성하게하여 상기의 탄성포대체(42)에 압력조정수단(39)를 설치하므로서, 물차단헤드(26)이나 씨일부재(27)의 롤표면에 대한 상대적위치설정이나 누르는 힘의 실정을 용이하게하며, 씨일부재(27)의 앞끝이 항상 안정적으로 롤외주면에 접촉하게하여 물차단효과를 높이고 안정된 물차단을 행한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 압연기롤의 물차단을 효과적, 안정적으로하여 롤가공열처리공정을 원활히 진행한다.

Description

[발명의 명칭]

압연기 롤의 물차단 장치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 있어서의 물차단장치의 제1의 실시예의 구성을 나타내는 개요도.

제2도는 본 발명에 사용되는 물차단헤드의 1예를 나타내는 것으로서, (a)는 그 사시도, (b)는 A-A화살표 단면도.

제3도는 본 발명에 사용되는 물차단헤드의 다른 예를 나타내는 것으로서, (a)는 그 사시도, (b)는 B-B화살표 단면도.

제4도는 본 발명에 사용되는 물차단헤드의 다른 예를 나타내는 것으로서, (a)는 그 사시도, (b)는 C-C화살표도, (c)는 D-D화살표 단면도.

제5도는 본 발명에 사용되는 물차단헤드의 다른 예를 나타내는 것으로서 (a)는 사시도, (b)는 요부확대도, (c)는 E-E화살표도면.

제6도는 제5도의 동작을 나타내는 사시도.

제7도는 (a)~(c)는 본 발명에 사용되는 씨일부재 후단부의 형상을 설명하는 사시도.

제8도는 (a), (b)는 본 발명에 사용되는 씨일부재의 선단부의 재질을 설명하는 측면도.

제9도는 본 발명에 사용되는 탄성포대체(彈性包袋體)의 다른 예를 나타내는 사시도.

제10도는 본 발명에 있어서의 탄성포대체의 다른 실시예의 구성을 나타내는 개요도.

제11도는 본 발명에 사용되는 물차단헤드의 확대 단면도.

제12도는 탄성 씨일부재의 선단부와 롤의 접촉상태를 설명하는 측면도.

제13도는 제12도에 보인 탄성시일부재의 마모상태를 설명하는 측면도.

제14도는 본 발명의 다른 탄성씨일부재의 선단부와 롤의 접촉상태를 설명하는 측면도.

제15도는 제14도에 나타낸 탄성씨일부재의 마모상태를 설명하는 측면도.

제16도는 (a),(b)는 탄성씨일부재의 선단부에 있어서 롤에서 작용하는 힘의 설명도.

제17도는 (a),(b)는 탄성씨일부재의 선단부와 기초부의 접합면이 1면으로 되는 경우의 접합면에 작용하는 박리력(剝離力)작용의 설명도.

제18도는 (a),(b)는 탄성씨일부재의 선단부와 기초부의 접합면이 2면으로 되는 경우의 접합면에 작용하는 박리력 작용의 1예의 설명도.

제19도는 (a),(b)는 탄성 씨일부재의 선단부와 기초부의 접합면이 2면으로 되는 경우의 접합면에 작용하는 박리력의 작용의 다른 예의 설명도.

제20도는 (a),(b)는 탄성씨일부재의 선단부와 기초부의 접합면이 2면으로 되는 경우의 접합면에 작용하는 박리력 작용의 다른 예의 설명도.

제21도는 탄성 씨일부재의 선단부와 기초부의 접합면이 2면으로 되는 경우의 접합면에 작용하는 박리력 작용의 다른 예의 설명도.

제22도는 (a),(b)는 탄성씨일부재의 선단부와 기초부의 접합면이 2면으로 되는 경우의 접합면에 작용하는 박리력 작용의 다른 예의 설명도.

제23도는 탄성씨일부재의 선단부와 기초부의 접합면이 2면으로 되는 경우의 접합면에 작용하는 박리력 작용의 다른 예의 설명도.

제24도는 (a),(b)는 탄성씨일부재의 선단부와 기초부의 접합면이 2면으로 되는 경우의 접합면에 작용하는 박리력 작용의 다른 예의 설명도.

제25도는 탄성씨일부재의 선단부와 기초부의 접합면이 3면이상이 되는 경우의 접합면에 작용하는 박리력 작용의 다른 예의 설명도.

제26도는 시험장치에 사용한 탄성씨일부재의 단면형상, 치수의 설명도.

제27도는 오프라인(OFF-Line)시험에 있어서의 비교예 1과 실시예 A의 물차단성능을 나타내는 특성도.

제28도는 (a),(b)는 오프라인시험에 있어서의 비교예 2~5와 실시예 A, B의 물차단 성능을 나타내는 특성도.

제29도는 오프라인 시험장치에 있어서의 비교예 1~5와 실시예 A, B의 탄성씨일부재 쇼오(shore)경도와 40시간시험 후의 마모량과의 관계를 나타내는 특성도.

제30도는 (a)~(c)는 온라인시험에 사용한 탄성씨일 부재의 연속 14일간 사용 후의 롤 축방향의 마모량분포를 나타내는 특성도.

제31도는 온라인시험에 사용한 탄성 씨일부재의 연속 14일간 사용 후의 전체 마모량을 나타내는 특성도.

제32도는 온라인시험에 사용한 탄성씨일부재의 선단부와 기초부의 접합면이 2면으로 되는 경우의 탄성씨일부재의 단면형상, 치수의 설명도.

제33도는 탄성씨일부재의 재질과 제조 코스트 비(比)의 관계를 나타내는 막대 그래프.

제34도는 압연기롤의 물차단장치의 종래예를 나타내는 개요도.

제35도는 (a),(b)는 냉각수 와이퍼의 종래예의 구성을 나타내는 개요도.

제36도는 (a),(b)는 냉각수 와이퍼의 다른 종래예의 구성을 나타내는 개요도.

제37도는 냉각수 와이퍼의 다른 종래예의 구성을 나타내는 개요도.

제38도는 종래예의 요부확대 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

25 : 물차단장치 26 : 물차단헤드

27 : 씨일부재(탄성씨일부재) 27t : 씨일부재 선단부

27t₁: 씨일부재 기초부 28 : 지지 프레임

29 : 지지프레임 지지수단(회전축) 30 : 롤(가공롤)

31 : 위치결정 조작기(실린더) 31a : 피스톤 롯드

32 : 위치결정부재 33 : 공기압 원(源)

34,35 : 공기압 공급관로 36 : 실린더조작용 전자밸브

37 : 신장용 공기압 공급관로 38 : 수축용 공기압 공급관로

39 : 압력조정밸브 40 : 파이롯트조작용 전자밸브

41 : 팽창용 공기압 공급관로 42 : 탄성포대체(包袋體)

43 : 파이롯트용 공기압 공급관로 44 : 수납상자

46 : 위치결정부재 47 : 스톱퍼

69 : 안내장치(제10도)

[발명의 상세한 설명]

[산업상의 이용분야]

본 발명은 압연기 롤의 물차단 장치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

강철재 등을 압연하는 압연기에 사용되는 가공롤 등의 압연기롤은 압연중의 가공열이나, 롤과 압연재의 슬립으로 인한 발열, 그리고 압연재로부터의 열전도 등에 의해서 온도가 상승하여 롤 크라운이나 롤표면에 악영향을 주기 때문에 물에 의한 롤 냉각이 행해지고 있다.

금속스트립(이하에, 간단히 스트립이라 함)을 열간압연하는 경우에 있어서는 냉각액이 스트립에 부착하면 스트립의 온도가 저하하여 압연저항이 증대하고 압연동력의 증대나 가공롤 면으로의 악영향이 발생한다.

또, 냉각압연에 있어서는 냉각액이 스트립에 부착하면 녹이 발생하거나, 다음의 열처리 공정에서 열처리 하자가 발생하는 등 문제가 있다.

그러므로, 냉각액을 씨일(밀봉)하여 스트립위에 낙하하지 않도록 물차단 장치가 설치되어 있다(예를 들면, 일본 철강편람 제3판 111(1)페이지 375참조).

이와 같은 물차단장치의 대표적인 예를 제34도에 나타낸다.

위 제34도에 있어서 1은 백업롤(back-up-roll), 2는 가공롤, 3은 스트립이며, 롤 냉각장치(4)에서 분사되는 냉각액에 의해서 고공롤(2)가 냉각된다.

5는 물차단장치로서, 이 물차단장치(5)는 그 선단에, 예를 들면, 펠트등의 씨일부재(6)이 고정되어 있는 물차단 장치본체(7)과, 이 물차단장치본체(7)을 지점(支点)(8)을 끼고 회전이 자유로운 실린더(9)로 구성된다.

그리고 실린더(9)를 작동하므로써 씨일부재(6)을 가공롤(2)의 외부둘레면에 눌러서 롤 외부둘레면의 냉각액을 씨일부재(6)의 롤 동체(胴體)길이방향 양끝에서 스트립(3)의 판넓이방향 외측으로 낙하시킨다.

이렇게 하므로써, 롤의 냉각액이 스트립(3)위에 직접 낙하하는 것을 방지하고 있다.

그러나, 상기의 물차단장치(5)에는 다음과 같은 문제점이 있다.

[발명이 해결하려고 하는 문제점]

1. 가공롤(2)의 형상변화에 대응하여 씨일부재(6)의 선단이 균일하게 롤의 외부둘레면에 밀착하지 않고 간극이 생기기 쉽다.

예를들면, 가공롤(2)의 초기 크라운의 변경(예를 들면, 사다리꼴형 롤, 오목크라운, 볼록크라운 등)이나, 서어멀(thermal)크라운, 마모로 인한 롤지름의 변화, 특히 가장자리마모 등 편마모로 인해서 간극이 생기기 쉬운것.

2. 물차단장치 본체(7)의 기계 조립오차나, 설치오차에 의해서 가공롤(2)와 씨일부재(6)이 편접촉하기 때문에 물차단 성능이 안정되지 않고, 또한, 씨일부재(6)의 편마모를 일으키기 쉽다.

3. 실린더(9)의 누름력에 의해서 물차단효과가 나타나게 하고 있기 때문에 씨일부재(6)이 롤 외부둘레면에 강하게 눌려져서 씨일부재(6)의 마모가 빨라진다.

4. 씨일부재(6)의 교환에 장시간이 소요된다.

그래서 위와 같은 문제들 때문에 가공롤(2)의 표면이, 압연에 의해서 편마모하거나 씨일부재(6)의 편마모에 기인하여 씨일부재(6)과 가공롤(2)의 사이에 간극이 생기고, 이 간극에서 냉각액이 스트립(3)위에 낙하하며, 이 냉각액으로 인해서, 열간압연에서는 스트립(3)의 온도저하나 온도하자가 생기고 변형(deformation)의 저하와 함께 굽힘이나, 이그러짐, 편두께(偏肉)등 형상결함을 초래한다.

냉간압연에 있어서도 상기한 바와 같이 녹의 발생, 열처리하자 등의 문제를 야기하는 결점이 있었다.

이와같은 결점을 해소하는 수단으로서 예를 들면, 일본국 특개소63-224806호 공보에는 팽창이 자유로운 포대체(包袋體)를 압연롤에 대향하는 1면이 개구(開口)한 수납상자에 수납하고, 상기의 포대체의 그 수납상자에서 노출한 표면에 씨일부재를 고착시킴과 동시에 상기 포대체의 내부압력을 일정하게 유지하는 압력조정밸브를 구비한 압연기롤 냉각수의 물차단 장치가 제안되어 있다.

또, 일본국 특개평 4-59106호 공보에는 압연롤에 대향하여 수납상자를 설치하고 그 수납상자에는 피스톤과, 이 피스톤을 끼고 2개의 팽창, 수축이 자유로운 튜브를 수납하고, 상기 피스톤에는 씨일부재를 부착함과 동시에 그 한끝을 수납상자에서 돌출시킨 압연롤의 물차단장치가 제안되어 있다.

또한 후자의 특개평 4-59106호에 있어서는 씨일부재에 랙피니언(rack pinion)을 설치하여 이의 움직임을 펄스발진기 등의 위치검출기로 검출하게 하므로서 씨일부재의 위치설정을 행하는 것도 개시되어 있다.

그러나 전자의 특개소 63-224806호에 개시한 기술에서는

① 팽창수축이 자유로운 포대체의 표면에 씨일부재를 고착시키는 것은 곤란하고, 설령, 고착시킨다해도 씨일부재와 롤 표면이 접촉한 경우, 마찰력에 의해서 씨일부재가 포대체 표면에서 이탈해버리거나 포대체의 노출면이 변형하여 씨일부재의 표면이 롤 외부둘레면에 편접촉하기 때문에 씨일부재의 편마모에 의해서 그 수명이 극히 짧고, 또 씨일부재가 포대체의 노출면의 탄성때문에 롤의 둘레방향으로 진동하기 쉽고, 물차단성능이 안정되지 않는다.

② 씨일부재가 마모한 경우에 씨일부재의 교환이 곤란하고 포대체를 통체로, 혹은 수납상자를 통체로 교환하여야 할 필요성 때문에 그 작업이 큰 공사가 될 뿐만 아니라, 교환에 장시간이 소요되는 어려움이 있고, 교환용의 예비품 종류가 많아지는 등, 문제가 있었다.

또, 후자의 특개평 4-59106호 공보에 개시된 기술에서는 씨일부재와 롤과의 갭(gap)을 조정할 수 있다는 이점은 있다고 하지만,

① 피스톤의 전면에 씨일부재를 설치하고 떼는 것이 곤란하고, 수납상자를 통체로 압연기에서 떼내어 수납상자를 해체할 필요가 있으며 장시간이 소요될 뿐아니라 교환용 예비품의 종류가 많아진다.

② 씨일부재의 위치검출, 설정기구의 검출정도나, 설정정밀도에 높은 정밀도를 기대하기 어려운 것 때문에 씨일부재를 롤 표면에 접촉시키지 않고 물의 점성을 이용하여 소정의 물차단을 행하는(비점촉씨일)것은 실질적으로 곤란하며, 씨일부재를 롤 표면에 접촉시켜서 물차단을 할 경우에는 씨일부재의 마모가 빨라지고 따라서 수명이 짧게 되는 문제가 있다.

종래의 물차단 장치로서는 이 밖에도,

(A) 일본국 특개소 58-13803호 공보에 있는 제2도(a)나, 실개소 55-77 503호 공보의 제3도에 나타내는 바와 같이, 물차단판(혹은 와이퍼)을 롤의 표면에 거의 직각으로 탄성적으로 맞접하게 하는 것이나,

(B) 실개소 58-85403호 공보의 제1도, 실개소 52-423호 공보의 제1도, 혹은 실개소53-160432호 공보의 제5도에 나타나 있는 바와 같이, 앞끝이 예각, 또는 두께판형(厚板狀)의 물차단판 (혹은 롤 와이퍼)의 물차단면(롤 회전방향 상류측의 면)이 롤 표면과 최초로 접하는 선에 있어서의 롤 회전방향 상류측의 롤 외부둘레 접촉면과 90도 미만의 예각이 되도록 탄성적으로 맞접하게 한(후의 2예에서는 물차단판을 롤의 외부둘레면과 적극적으로 면접촉시키고 있다)것이 알려져 있다.

상기(A)의 것에서는 접촉면이 넓게 되고 또, 물차단판(혹은 와이퍼)이 접촉면에 직각인 방향으로는 탄성변형하기 어려우므로 경질의 물차단판에서는 롤 외부둘레면의 형상에 따라서 변형하기 어렵고, 롤 축방향으로 균일한 물차단 효과가 얻기 어렵다.

또, 변형하기 쉽게 하기 위해서 연질로 하게 되면 물차단판의 마모가 빨라지는 문제가 있다.

상기(B)의 것에서는 물차단판(혹은 롤와이퍼)의 물차단면(롤 회전방향 상류측의 면)이 롤 표면과 최초로 접하는 선에 있어서의 롤 회전방향 상류측의 롤 외부둘레면과 90도 미만의 예각을 하도록 맞접하게 하고 있기 때문에, 물차단판(혹은 롤 와이퍼)의 물차단면과 롤 외부둘레면과의 사이가 마치 쐐기형상의 공간을 형성하게 되기 때문에, 이 공간에, 롤 외부둘레면에서 긁어낸 물이 체류하게 되어, 이 부분에 쇠가루, 쇠찌꺼기, 마모가루 등이 퇴적하기 쉽게 된다.

더욱이, 물차단판과 롤외주면(외부둘레면)과의 접촉면이 넓어지기 때문에 퇴적한 철가루나, 쇠찌꺼기, 마모가루 등이 씨일부재에 끼어들어서 롤에 상처를 주고, 나아가서는 압연재에 상처를 주기 쉽다.

또, 물차단판 표면에도 롤 외주방향에 상처를 입기 쉽고, 국부적으로 홈이 파여서 물차단 경감효과의 저하가 불가피하다.

또한, 상기의 (A),(B)에 있어서는 어느 경우에도, 특히 (B)의 경우는 고속회전하는 롤의 외주면에 부착한 냉각수가 쐐기박기 효과에 의해서 물차단판과 롤외주면과의 사이에 끌려 들어가기 쉽고, 따라서 충분한 물차단 성능이 얻기 어려운 결점이 있다.

그리고, 롤이 예를 들어, 압연재 폭방향 양끝에 대응하는 위치등에서 국부적으로 마모하면 물차단판과의 사이에 간극이 생기기 쉽고, 씨일의 성능이 저하하는 문제가 있다.

또, 물차단 성능을 향상시킨다는 관점에서, 일본국 실개소 51-101337호 공보에는 제35도(a),(b)에 나타내는 바와 같이 수평롤(10)에 대하여 물차단날(11a),(11b)를 롤 회전방향 하류측의 롤 외주접촉면과 물차단날(11a,(11b)와의 사이의 각 α가 예각으로서 탄성적으로 맞접하도록 복수단(複數段)으로 설치한 냉각수 와이퍼가 개시되어 있으며, 물차단날(11a),(11b)를 설치한 와이퍼 서포트(12)를 물차단 날이 롤에 눌려지는 방향에 스프링(13)으로 가세하도록 구성된 것이 제안되어 있다.

또, 일본국 실개소 54-142344호 공보에는 제36도(a),(b)에 나타낸 바와같이 압연 롤(14)에 대향하는 위치에서 그 압연롤에 평행으로 배열된 롤 가이드(15)의 압연 롤 표면에 인접하는 위치에 뻗어 나오는 가장자리부(15E)에 설치되어 있는 고무, 또는 가죽 등, 가요성(可撓性)재료로 된 갈퀴부재(16)과 그 갈퀴부재(16)의 배면에 겹으로 된 판스프링(17)을 갖추고 있으며, 상기 갈퀴부재(16)은 롤 표면과의 접촉에서 롤 회전방향 하류측의 롤외주접촉면과의 사이에 예각을 만들도록 설치한 구조된 압연롤의 와이퍼(18)이 개시되어 있다.

다시, 일본국 실개소 55-111602호 공보에는 제37도에 보이는 바와 같이 판상태의 탄성재로 형성되어 롤(19)에 롤 표면과의 접촉선에서 롤의 회전방향하류측의 롤 외주면과의 사이에 예각이 되도로 접촉하여 와이핑하는 와이퍼(20)과, 선단부에 와이퍼를 장착하고, 다른 끝부를 물차단판 설치암(arm)(21)에 핀(22')를 끼워서 요동이 가능하게 연결한 물차단판 프레임(22)와, 와이퍼를 롤에 압착시키는 방향으로 작용하도록 물차단판 프레임(22)와, 롤행거(23)에 그 양끝을 설치한 스프링(24)를 가진 스프링부착 분괴(分塊)롤(blooming roll)의 물차단판이 개시되어 있다.

그러나, 상기의 실개소 51-101337, 실개소 54-142344, 실개소 55-111602호의 각 공보에 개시된 기술에 있어서도 다음과 같은 결점이 있었다.

(1) 제38도에 나타내는 바와 같이, 베크라이트, 경질고무 등으로 만들어진 판형상의 물차단 날(11), 혹은 고무, 가죽등 가요성 재료로 되는 판형상의 갈퀴부재(16)또는 합성고무, 합성수지 혹은 박금속판 등의 탄성재료로 형성된 판형상의 와이퍼(20)의 선단면(Sc)와 이들의 판면(Sp)가 만드는 각도 r는 거의 90도로 되어 있기 때문에 물차단 날 등의 판면(Sp)와 롤 회전 방향 하류측의 롤 외주접촉면(Td-N)이 만드는 각도 α를 예각으로 하더라도, 롤 회전방향 상류측의 롤 외주접촉면(Tu-N)이 만드는 물차단 날 등의 상기 선단면(Sc)가 만드는 각도 β는 예각이 되고 만다.

이 때문에 롤 외주면에 부착한 냉각액을 그러내는 효과는 저하하게 된다.

또 상기의 선단면(Sc)와 롤 외주면(Su-N)사이에는 철가루, 쇠찌꺼기 등이 부착하여 퇴적하기 쉽고, 이들이 고속회전하는 롤 외주면과의 마찰력에 의해서 씨일부재에 끼어 들고, 압연롤에 상처를 주고, 나아가서는 압연재에 상처를 전사하게 되는 것이다.

또, 물차단판 표면에도 롤 외주방향에 상처가 나기 쉽고, 국부적으로 홈이 파여서 물차단 효과가 더욱 악화한다.

(2) 물차단 효과의 개선을 위해서는 물차단날 등의 판두께가 얇을수록 좋으나, 얇게 하면 마모에 의해서 수명이 짧게 되고, 교환을 필요로 하는 횟수가 늘어나기 때문에 압연조업에 지장이 있다.

한편, 수명을 길게 하기 위해서 두껍게 할 경우는 상기한(1)의 결점이 나타나기 쉽다.

(3) 물차단 날 등을 롤에 탄성적으로 눌러주는 수단으로서는 모두 스프링을 사용하고 있는 바, 물차단 날 등의 마모와 함께 스프링의 스트로크가 변화하면, 눌러주는 힘이 약하게 되어 물차단 성능이 저하한다.

특히, 롤의 저속회전시에 있어서 양호한 물차단 성능이 얻어지지 않는다.

또, 롤 크라운이 부여되고 있는 경우에는 롤 축방향으로 균일한 씨일 효과를 얻을 수 없다.

다시, 상기의 종래 기술에 공통된 문제점으로서 다음 사항을 들 수 있다.

즉, 물차단판(또는 와이퍼)의 본체(이하 기초부라고 함)와 선단부에서는 요구되는 특성이 다르다.

선단부는 롤 표면에 접촉하기 때문에 롤 크라운 등의 표면형상에 따라서 변형하기 쉽고 롤 축방향으로 균일한 씨일효과가 얻어질 수 있는 만큼의 탄성이나 유연성과 함께 어느 정도의 경도를 구비하여 마모에 강할 것이 요구된다.

또한, 그 가운데서도 열간압연의 경우는 롤 표면이 고온이 되기 때문에 이에 견딜 수 있는 정도의 내열성도 요구된다.

이에 대해서 기초부는 탄성변형되기 쉽고, 선단부와 같이 전체로서 롤 형상에 따라서 변형하기 쉬울 것이 요구되고 있으나 선단부와 같은 내마모성(경도)이나 내열성은 반드시 필요로 하지는 않는다.

그러나, 종래에 이와 같은 요구를 배려한 물차단판(또는 와이퍼)의 형상이나 재질에 대한 실제적인 제안은 없었다.

그 때문에 내마모성에 중점을 두어, 경도가 높은 재질을 사용하면 일반적으로 탄성이 낮아서 롤 표면의 형상에 대응하여 변형하기 어렵기 때문에 물차단 성능이 희생되고, 탄성이나 유연성에 중점을 두고 롤표면의 형상에 따라서 변형하기 쉬운 재질을 사용하면 일반적으로 경도, 내마모성이 낮고, 물차단판(또는 외이퍼)의 수명이 짧게 되어, 그 잦은 교환을 위해서 압연조업에 지장을 초래하고 있는 것이 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술이 갖는 문제를 해결하고 물차단헤드나 씨일부재의 롤 표면에 대한 상대적위치설정이나 누름력의 설정이 용이하고 씨일부재의 선단이 언제나 안정되게 롤 외주면에 접촉하여, 안정된 물차단 효과가 얻어지는 압연기롤의 물차단장치의 제공을 제1의 목적으로 한다.

또, 본 발명은 씨일부재의 교환이 압연기의 기계측에서 단시간에 용이하게 되고, 교환용 예비품의 범위도 적어지게 하는 압연기 롤 물차단장치의 제공을 제2의 목적으로 한다.

또한, 롤 축방향으로 균일한 씨일효과와 안정성이 높은 물차단효과가 지속할 수 있도록 하는 씨일부재의 수명연장을 꾀함과 동시에 씨일부재의 코스트 저감도 되는 압연기 롤의 물차단장치의 제공을 제3의 목적으로 한다.

[문제점을 해결하고자 하는 수단]

1) 본 발명은 압연기의 롤에 붙이고 떼기 자유롭게 위치결정되는 물차단헤드와, 그 물차단헤드를 전단부에서 지지하는 지지프레임과, 그 지지프레임을 동작이 자유롭게 지지하는 지지프레임 지지수단과, 그 지지프레임의 일단에 접속되어, 상기 물차단헤드를 롤에 붙이고 떼기 자유롭게 위치결정하는 위치결정조작기로 구성되는 물차단장치에 있어서, 상기 물차단헤드는 롤면에 대향하는 한면에 개구부(開口部)를 가지는 수납상자에, 팽창이 자유로운 탄성포대체와, 전단말부가 상기의 개구부에서 돌출하는 씨일부재를 수납함과 동시에, 상기 수납상자의 롤 축방향의 양측방에 물차단헤드를 롤의 외주면에 위치결정하는 위치결정부재를 설치하여 구성되며, 상기의 물차단헤드를 물차단위치에 위치결정할 때에는 상기 탄성포대체를 팽창시키고, 물차단위치에서 후퇴할 때에는 상기 탄성포대체를 수축시키도록 상기 탄성포대체 내부의 압력을 조정하는 압력조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 압연기롤의 물차단장치이다(청구범위 제1항).

2) 상기의 1)에 있어서, 상기 지지프레임 지지수단은 롤 축에 평행으로 설치된 회전축으로 하고, 상기 위치결정조작기는 지지프레임의 후단부에 접속되는 유체압(流壓)실린더로 된 것으로 한다(청구범위 제2항).

3) 상기 1의 지지프레임 지지수단은 롤의 축에 직각인 방향으로 상기 지지프레임을 진퇴가 자유롭게 지지하는 안내장치이며, 상기 위치결정조작기는 상기 지지프레임의 후단부에 연결되는 유체압(流體壓)실린더로 된 것으로 한다(청구범위 제3항).

4) 상기 1)에 있어서의 위치결정부재는 상기 수납상자의 롤 축방향 양측면에 설치되어, 상기 씨일부재를 양측면에서 끼워 지지함과 동시에, 상기 물차단헤드가 물차단위치에 있을 때에는 전단말부가 롤의 축방향 단말부에 각각 맞접하게 된 것이다(청구범위 제4항).

5) 상기 1)에 있어서의 수납상자의 앞단말부의 가장자리 상·하 중에, 적어도 한편의 전단말부 가장자리에는 상기의 수납상자의 내부에 돌출하는 볼록형상부를 구비한 스톱퍼(stopper)가 설치되고, 상기 씨알부재의 상·하의 후단 가장자리 중에, 상기의 스톱퍼 볼록형상부와 대향하는 측에는 그 볼록형상부에 걸어맞추기 가능한 돌기부가 설치되어 있다(청구범위 제5항).

6) 상기의 5)에 있어서의 스톱퍼는 수납상자에 대하여 착탈이 자유롭게 설치되는 것으로 한다(청구범위 제6항).

7) 상기 4)내지 6)에 있어서의 수납상자의 롤 축방향 양측면 중에, 적어도 한쪽의 측면에 있는, 상기한 탄성포대체 수납부분을 제외하고 앞부분의 측벽을 없게 함과 동시에 상기 한쪽의 측면측의 상기 위치결정부재가 착탈이 자유롭게, 또는 회전이 자유롭게 상기의 측벽에 설치되는 것으로 한다.(청구범위 제7항).

8) 또, 본 발명은 압연기롤의 외주면에, 롤 축방향을 따라서 탄성씨일부재의 선단부를 탄성적으로 밀어 붙이는 수단에 의해서 맞접하게 하여 물을 차단하는 압연기롤의 물차단장치에 있어서, 상기의 탄성적인 누름수단에, 밀어 붙이는 힘을 제어하는 누름제어수단과, 롤 축방향으로 균일하게 압압하는 수단을 구비하게 하며, 또한, 상기의 탄성씨일부재의 선단부를 예각으로 형성하여, 그 예각부를 롤 외주면에 맞접하게 함과 동시에, 그 맞접하는 부분에 있어서의 롤의 회전방향 상류측의 롤 외주접촉면과 상기 탄성씨일부재의 선단부 물차단면이 이루는 각도 θ₁이 90도를 넘도록 맞접하게 하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 압연기롤의 물차단 장치이다(청구범위 제8항).

9) 상기 8)의 구성으로 된 장치에 있어서의 탄성적인 누름수단으로서는 팽창이 자유로운 포대체를 압연기롤에 대향하는 1면이 개구한 수납상자에 수납하고, 그 수납상자내의 상기 포대체 전방에 상기의 탄성씨일 부재의 앞부분이 상기의 수납상자에서 노출하도록, 상기의 탄성씨일부재의 후부를 전후방향으로 슬라이딩이 자유롭게 되도록 수납하고, 상기 포대체의 내부압력을 조정하는 압력조정수단을 구비하는 것으로 한다(청구범위 제9항).

10) 상기 8)또는 9)에 있어서, 탄성씨일부재의 적어도 선단부를 경질, 내마모성 고무로 형성하는 것으로 한다(청구범위 제10항).

11) 상기 8)또는 9)에 있어서, 탄성씨일부재의 기초부를 연질고무로 형성하고, 그 선단부를 경질 내마모성 고무로 형성함과 동시에, 그들 기초부와 선단부 사이를 접합하는 것으로 한다(청구범위 제11항)

12) 상기 10)에 있어서, 경질 내마모성 고무는 쇼어경도가 80~100인 것으로 한다(청구범위 제12항)

13) 상기 11)에 있어서, 경질 내마모성 고무로 되는 선단부와 연질고무로되는 기초부와의 접합면이 1면으로 되고, 이 접합면을 포함한 평면이 상기 맞접하는 부분에 있어서, 롤로부터 상기 탄성씨일부재의 선단에 작용하는 밀어붙이는 힘에 대한 반력(反力)과 마찰력의 합력(合力)의 작용방향을 포함한 면과 직각으로 교차하게 하도록 구성한다(청구범위 제13항).

14) 상기 11)에 있어서, 경질 내마모성 고무로 되는 선단부와 연질고무로 되는 기초부와의 접합면이 서로 교차하는 2면으로 되며, 이들 2면가운데, 상기 씨일부재의 물차단면과 접하지 않는 면을 포함한 평면이, 상기의 맞접하는 부분에 있어서, 롤로부터 상기 탄성씨일부재의 선단부에 작용하는 눌러붙이는 힘에 대한 반력과 마찰력의 합력의 작용방향을 포함한 면과, 롤회전방향 상류측으로부터 보아서 90도 이상의 각도를 이루도록 교차하고, 또한편의 접합면을 포함한 평면이, 상기의 선단 맞접하는 부에 있어서의 상기 합력의 작용방향을 포함한 면과 평행이 되거나, 혹은 롤회전방향의 하류측에서 교차하도록 구성한다(청구범위 제14항).

[발명의 작용 및 효과]

본 발명에 있어서는 팽창과 수축이 자유로운 탄성포대체를 압연기의 롤면에 대향하는 일면에 개구부(開口部)를 설치한 수납상자에 슬라이딩이 자유롭게 수납하는 한편, 이 탄성포대체의 앞측에 선단이 상기 개구부에서 돌출하는 탄성 씨일부재를 배치하고, 탄성포대체의 내부압력을 압력조정수단으로 조정하도록 하였기 때문에 탄성포대체의 팽창으로 탄성씨일부재를 수납상자의 전방으로 밀어냄과 동시에, 탄성씨일부재 선단부를 소망의 압력으로 롤 외주면에 맞접하게 하여, 탄성씨일부재 전체를 탄성변형시키는 것이 가능하고, 이에 의해서 탄성씨일부재의 선단부를 롤외주면형상에 따라서 변형시켜서 밀어 붙일 수가 있으며, 롤 축방향전체로서 거의 균일한 물차단효과가 얻어진다.

또, 탄성씨일부재나 롤이 마모하더라도, 탄성씨일 부재는 항상 일정한 압력으로 롤에 눌려서, 양호한 물차단 성능을 유지할 수가 있다.

즉, 탄성포대체의 압력은 압력조정수단에 의해서 일정하게 유지되기 때문에, 탄성씨일부재나 롤이 마모하여 탄성씨일부재와 롤의 사이에 간극이 생기면 탄성포대체는 팽창하지만 탄성포대체는 수납상자에 의해서 롤에 대향하는 측면 이외에는 팽창이 제한되므로 탄성씨일부재나, 롤의 마모량에 해당하는 만큼의 탄성포대체가 롤 방향으로 팽창하여 탄성씨일부재를 롤에 밀어 붙이게 되므로 양호한 물차단 성능을 유지할 수 있게 된다.

또한 상기와 같이 팽창이 자유로운 탄성포대체 대신으로 압축스프링을 사용하는 것도 생각할 수 있으나, 이 경우에는 탄성씨일부재의 마모와 함께 압축스프링의 스트로크(stroke)가 변화(압축력이 작아진다)하면 탄성씨일부재의 눌러붙이는 힘이 변화(작아진다)하며 물차단 성능의 저하가 빠르고, 특히 롤의 저속회전시에 있어서 물차단 성능이 얻어지지 않는다.

그 밖에, 에어실린더를 사용하여 일정한 압력으로 압압(押壓)하는 것도 생각할 수 있다.

이 경우에는 상기와 같이 팽창이 자유로운 탄성포대체를 사용하는 경우와 마찬가지로, 탄성씨일부재의 가공롤에로의 누름력을 일정하게 유지할 수 있으나, 팽창이 자유로운 탄성포대체를 사용하는 경우와 비교하면, 피스톤롯드 등의 관성이나 0링 등의 씨일과, 피스톤이나 피스톤롯드와의 사이의 마찰등으로 인한 응답성의 불량, 혹은 냉각수가 비산한다든지, 수증기가 충만한다든지 고온(열간압연기의 경우) 등의 악조건하에서 실린더를 사용한다는데에 문제가 있다고 생각된다.

또한, 팽창이 자유로운 탄성포대체를 사용하는 경우는 상술한 바와 같은 압축스프링이나 에어실린더와는 달리, 탄성씨일부재를 다른 부품을 개재시키지 않고 직접 탄성포대체의 앞측에 접할 수 있도록 배치할 수 있기 때문에 가공롤에 크라운이 부여되 있어도, 가공롤의 축방향에 균일한 압력으로 접촉시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 지지프레임을 위치결정조작기(예를 들면, 유체압(流壓)실린더)로 롤 축에 평행으로 설치된 회전축을 중심으로 회전운동시키거나, 혹은 안내장치를 따라서 진퇴시키므로써 지지프레임의 전단부에 지지된 물차단헤드를 가공롤에서 격리된 대기위치와, 가공롤에 접근한 물차단위치, 어느 위치에도 자유로이 위치결정하는 것이 가능하며, 또, 물차단헤드의 롤 축방향 양측방에, 물차단헤드가 물차단위치에 있을 때 그 전단부가 가공롤의 축방향단말부에 각각 맞접하여 그 물차단헤드의 위치결정을 하는 한쌍의 위치결정부재가 설치되어 있기 때문에 롤의 지름이나, 스트립(strip)의 패스라인이 변화해도 롤의 외주면과 물차단헤드의 상대적위치관계가 일정하게 된다.

또, 상기의 위치결정조작기에 의한 누름력은 롤의 외주면에서 위치결정부재에 작용하는 반력(反力)으로 상쇄되기 때문에 팽창이 자유로운 탄성포대체의 팽창으로 얻어지는 탄성씨일부재의 가공롤 축에 직각방향의 스트로크의 범위내에서, 비교적 약한 누름력으로 항상 안정되게 탄성씨일부재의 선단을 롤의 외주면에 접촉시킬 수 있으므로, 안정된 물차단 효과를 얻을 수 있다.

또, 위치결정부재를 수납상자의 롤 축방향 양측면에 설치하여, 탄성씨일부재를 양측면에서 끼워 지지하도록 하면, 탄성씨일부재의 선단부의 가로흔들림이나, 탄성시일부재의 선단부가 측방으로 빗나가는 일이 없이, 탄성씨일부재와 롤의 외주면과의 접촉이 안정되어 물차단효과가 일층 안정적이다.

또, 수납상자의 상.하의 앞끝가장자리 중, 적어도 한편의 앞끝가장자리에 수납상자 내부로 돌출하는 스톱퍼를 설치함과 동시에, 탄성씨일부재의 상.하의 뒤끝가장자리 가운데, 상기 스톱퍼와 대향하는 측에, 롤의 축방향으로 뻗는 스톱퍼 걸고리용 돌기부를 만들면, 수납상자가 어떤 각도에 있더라도 탄성씨일부재가 자체중량이나, 롤외주면과의 사이의 마찰력에 의해서 수납상자에서 이탈하는 일이 없다.

다시 또, 상기의 스톱퍼를 수납상자에 착탈이 자유롭게 설치해 두면, 스톱퍼를 떼내므로써 탄성씨일부재를 수납상자에서 빼내거나, 수납상자내에 장착하거나 하는 작업이 용이하고 단시간내로 실행할 수 있다.

또, 수납상자의 롤 축방향 양측면 가운데, 적어도 한 측면은 후부의 탄성포 대체 수납부분을 제외하고 앞부분의 측벽을 없게 함과 동시에 양 위치 결정부재 가운데, 적어도 수납상자의 측벽 앞부분이 없는 측의 위치결정부재를, 착탈이 자유롭게 혹은 회전이 자유롭게 측벽에 설치하면, 수납상자에 탄성씨일부재의 이탈방지용 스톱퍼를 설치한 경우에도, 수납상자의 측벽 앞부분을 없게 한 쪽의 위치결정부재를 떼어내거나, 혹은 90도 또는 180도 회전시켜서 탄성씨일부재를 수납상자의 측방으로 빼내고, 예비의 탄성씨일부재를 측방에서 수납상자로 찔러 넣을 수가 있어서 압연기의 조작측면에서 단시간에 쉽게 탄성씨일부재를 교환할 수 있게 된다.

압연기의 롤외주면에 롤 축방향을 따라서 탄성씨일 부재의 선단부를 탄성적인 누르기 수단으로 맞접하게 하여 물차단을 하는 장치에 있어서, 그 탄성적 누르기수단에 누름력의 제어수단과 롤 축방향으로 균일하게 누르는 균압수단을 구비하므로서, 탄성씨일부재의 선단부에서의 누름력의 제어가 가능하게 되고, 더구나 롤 축방향으로 균일한 압력으로 누르게 할 수 있다.

또, 탄성씨일부재 전체의 탄성변형으로, 탄성씨일부재의 선단부가 롤 외주면의 형상에 따라서 변형되기 쉬운 정도로 누르기가 가능하다.

이에 의해서, 롤의 축방향 전체에 거의 균일한 씨일효과를 얻게 되어 효과적인 물차단이 가능하게 된다.

또, 지나친 누름력으로 인한 탄성씨일부재의 선단부의 조기마모도 방지된다.

또한, 탄성씨일부재나 롤이 마모되더라도 탄성씨일부재를 항상 일정한 압력으로 롤에 누르거나, 탄성씨일부재의 마모에 의해서, 탄성씨일부재와 롤의 접촉면이 변화해도 접촉면의 면압이 일정하게 되도록 누름력을 조정할 수도 있어서, 양호한 물차단 성능을 유지할 수 있다.

본 발명에서는 탄성씨일부재의 선단부를 예각으로 형성하여 이 예각부를 롤 외주면에 맞접하게 함과 동시에 상기의 맞접하는 접합부에 있어서의, 상기 롤의 회전방향 상류측의 롤 외주접촉면과 탄성씨일부재의 선단부 물차단면이 만드는 각도 θ₁이 90도를 넘도록 맞접하게 하므로써, 롤의 외주면에 부착한 수막을 탄성씨일부재 선단부에서 효율적으로 그러내고, 그러낸 물을 체류시키지 않고 탄성씨일부재의 후방으로 흘러 보낼 수가 있다.

또, 탄성씨일부재의 선단부를 예각으로 형성하고 있으므로, 그 탄성씨일부재의 사용초기에는 롤의 외주면과 거의 선(線)접촉시킬 수 있다.

따라서, 선단부와 롤 외주면과의 사이에 철가루, 쇠찌꺼기 등이 부착, 퇴적하지도 않으며, 이들이 고속회전하는 롤 외주면과의 마찰력에 의해서 씨일부에 끼어들어 롤에 상처를 주고, 나아가서는 압연재에도 흠집을 내거나 하는 일이 없게 된다.

또, 끼어든 철가루, 쇠찌꺼기 등에 의해서 탄성씨일부재 선단부에 국부적으로 홈이 파여서 물차단효과가 악화하는 일도 없다.

또한, 탄성씨일부재를 롤의 외주면으로 누르는 누름력이 작용하는 방향은 탄성씨일부재 선단부를 롤 외주면에 안정적으로 맞접하게 해두기 위해서는 당연한 일이지만, 상기한 접촉선에 있어서의 롤 외주접촉면에서 롤측으로 향하는 방향의 범위내여야만 한다.

또한, 이 누름력에 의해서 탄성씨일 부재 선단부의 반(反)물차단면이 롤외주면에 적당히 근접하도록 탄성변형을 일으켜, 탄성씨일부재 선단부가 롤의 외주면형상(롤크라운 등)을 따라서 축방향 전체에 균일한 씨일효과가 있도록 작용하는 방향과 크기이면 좋다.

물차단장치 전체의 압연기 내에서의 배치위치, 롤의 지름이나, 롤의 형상, 압연재의 폭, 롤과 탄성씨일부재의 접촉위치, 탄성씨일부재의 형상, 치수, 재질과 이들에 의해서 결정되는 탄성씨일부재 전체의 탄성변형능(能)에 의해서 적절히 선택 결정하면 된다.

탄성적인 누르기 수단으로써, 팽창이 자유로운 포대체를 롤에 대향하는 한편의 면이 개구한 수납상자에 수납하여, 그 수납상자내의 포대체의 전방에, 탄성씨일부재의 앞부분이 수납상자에서 노출하도록, 탄성씨일부재의 후단부분을 전후방향으로 슬라이딩 자유롭게 수납하여, 포대체의 내부압력을 압력조정수단으로 조정하도록 구성하면, 포대체를 팽창시켜 탄성씨일부재를 수납상자의 전방으로 밀어냄과 동시에, 탄성씨일부재의 선단부를 조정된 압력으로 롤 외주면에 맞접하게 하여, 탄성씨일부재 전체의 탄성변형에 의해서, 탄성씨일부재의 선단이 롤외주면 형상을 따라서 변형하기 쉬울 정도로 밀어 누를 수가 있게 된다.

이에 의해서, 롤 축방향 전체에 거의 균일한 씨일효과가 있게 되고, 효과적인 물차단이 가능해진다.

한편, 지나친 누르는힘에 의해서 탄성씨일부재의 선단부가 빨리 마모되는 것도 회피할 수 있다.

또한, 탄성씨일부재나 롤이 마모하더라도, 탄성씨일부재는 항상 일정한 압력으로 롤에 눌려지므로 양호한 물차단 성능을 유지할 수가 있다.

즉, 포대체의 압력은 압력조정수단으로 일정하게 유지되고 있기 때문에 탄성씨일부재나 롤이 마모하여 탄성씨일부재와 롤의 사이에 간극이 생기면 포대체는 팽창하지만, 포대체는 수납상자에 의해서 롤에 대향하는 측면 이외에는 팽창이 제한되는 결과, 탄성씨일부재나 롤의 마모량에 해당하는 몫만큼의 포대체가 롤방향으로 팽창하여 탄성씨일부재를 롤에 누르게 되므로 양호한 물차단 성능을 유지할 수가 있다.

본 발명에 사용되는 탄성씨일부재의 선단부를 경질 내마모성 고무로 형성하며, 기초부는 연질고무로 형성함과 동시에 양자의 사이를 접합하는 것으로서 롤외주면과 맞접하는 선단부의 마모를 적게하고 좋은 물차단효과를 장시간동안 유지할 수 있게하고 또, 탄성씨일부재의 교환빈도가 적어지므로써 압연조업작업능률을 향상시킨다.

또한, 상기의 경질 내마모성 고무로서는 슈여경도 80~100의 고무를 사용하고, 상기의 연질고무로서는 쇼어경도 50~75정도의 값싼 고무를 사용하면 탄성씨일부재의 제조코스트를 저감시킬 수 있을 뿐아니라, 탄성씨일부재 선단부의 마모가 적고 또, 탄성씨일부재 전체로서는 롤외주면의 형상을 따라서 변형시킬 수가 있고, 탄성씨일부재의 교환없이 양호한 물차단 효과를 장기간에 걸쳐서 유지할 수 있게 된다.

그리고 또, 탄성씨일부재의 선단부와 기초부와의 접합면을 1면으로 구성하고 이 접합면을 포함한 평면이 상기 맞접하는 부에 있어서 롤에서 탄성씨일부재의 선단부에 작용하는 누름력에 대한 반력(反力)과의 합력의 작용방향을 포함한 면과 직각으로 교차하도록 하므로서, 선단부에 작용하는 합력을 접합면에 대해서 누름력으로서 작용시킬 수 있기 때문에, 선단부와 기초부와의 사이의 박리(剝離)를 억제할 수 있다.

또, 탄성씨일부재의 선단부와 기초부와의 접합면을 서로 교차하는 2면으로 구성하고, 이들 2면 가운데 상기 씨일부재의 물차단면과 접하지 않은 쪽의 면을 포함한 평면을, 상기 맞접하는 부에 있어서, 롤에서 상기 탄성씨일부재의 선단부에 작용하는 누름력에 대한 반력과 마찰력과의 합력의 작용방향을 포함한 면과, 롤회전방향 상류측에서 보아 90도 이상의 각도가 되도록 교차하고, 또 다른 한편의 접합면을 포함한 평면이 상기의 선단 맞접하는 부에 있어서의 상기 합력의 작용방향을 포함한면과 평행이거나, 혹은 롤회전방향 하류측에서 교차하도록 하므로서 90도 박리는 물론이고 끊어지는(剪斷) 박리도 억제할 수가 있다.

[실시예]

[실시예-(1)]

이하에 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조해서 더욱 구체적으로 설명한다.

제1도는 본 발명의 물차단장치의 제1의 실시예의 전체구성을 나타내는 개요도이다.

본도에 있어서 25는 본발명의 물차단장치이다.

26은 씨일부재(탄성씨일부재)(27)을 고정하는 물차단헤드로서 그 구성은 후에 설명한다.

28은 이 물차단헤드(26)을 그 선단부에 고정하여 지지하는 지지프레임, 29는 가공롤(30)의 축에 평행으로 설치되어 지지프레임(28)을 회전운동이 자유롭게 축지지하는 회전축, 31은 지지프레임(28)의 후단부에 피스톤롯드(31a)를 통해서 연결되어, 물차단헤드(26)을 가공롤(30)에 접근과 격리가 자유롭게 위치결정하는, 예를들면 공기압식의 위치결정 실린더이다.

32는 물차단헤드(26)의 롤 축방향 양측방에 설치된 위치결정부재로서, 물차단헤드(26)이 가공롤(30)의 외주면에 접근하여 물차단위치에 있을 때에는 이 위치결정부재(32)의 선단부가 롤 축방향 단말부의 외주면에 눌려서 접촉하고 있으며, 물차단헤드(26)과 가공롤(30)의 상대적 위치관계가 일정하게 유지됨과 동시에 위치결정 실린더(31)에 의한 누름력이 가공롤(30)에서의 반력(反力)에 의해서 상쇄되도록 되어있다.

그 구성의 상세한 내용은 후에 설명한다.

33은 조작용의 공기압을 공급하는 공기압 원천이며, 34, 35는 공기압 공급관로이다.

36은 위치결정 실린더(31)을 조작하는 실린더조작용 전자밸브로서, P(밀어내기)측에 전환되어 신장용 공기압 공급관로(37)을 선택하므로써 위치결정 실린더(31)을 신장시키고, S(수축)측으로 전환되어 수축용 공기압 공급관로(38)을 선택하므로써 위치결정 실린더(31)을 수축시킨다.

39는 압력조절밸브이다.

40은 포대체(包袋), 팽창용 공기압 공급관로(41)을 통해서 물차단헤드(26)내의, 예를 들면, 고무 등으로 만들어진 탄성포대체(42)의 내부의 공기압을 조정하는 파이롯트 조작용 전자밸브이며, 파이롯트용 공기압 공급관로(43)을 통해서 위치결정 실린더(31)에 공급되는 공기압이 부가되어 가압하므로서 P(밀어내기)측에 전환되어 탄성포대체(42)를 팽창시키며, 공기압의 무부하 상태로 되는 EX(배기)측으로 전환하여 배기되어 탄성포대체(42)를 수축시킨다.

다음은, 제2도를 따라서 물차단헤드(26)의 구조에 대하여 설명한다.

제2도(a)는 물차단헤드(26)의 사시도, 제2도(b)는 그 A-A화살표 단면도이다.

이들 도면에 있어서, 44는 상기한 씨일부재(27)과 탄성포대체(42)를 수납하는 수납상자로서, 씨일부재(27)은 가공롤(30)측에 그 선단이 돌출되도록 설치되어 있다.

45는 위치결정부재(46)을 수납상자(44)의 롤 축방향 양측면에 고정하는 볼트, 47은 수납상자(44)의 상면전단 가장자리에 볼트(48)에 의해서 착탈이 자유롭게 고정되어 그 하단이 수납상자(44)내면의 아래쪽으로 돌출하는 볼록형상부(47a)를 가지는 단면 L자형의 스톱퍼이다.

위치결정부재(46)에는 예를 들면, 폴리아미드 이미드(polyamide imide)수지 등의 재료가 사용되어, 그 선단에 설치된 면 형성부(46a)가 가공롤(30)의 외주면에 맞접하여 물차단헤드(26)을 물차단위치로 위치결정함과 동시에 그 본체부분에서 씨일부재(27)의 수납상자(44)에서의 돌출부를 양측면에서 끼워 지지하여 씨일부재(27)선단부의 가로 요동이나 수납상자(44)의 측방으로 이탈하는 것을 방지하고 있다.

씨일부재(27)의 후단부 상면에는 스톱퍼(47)의 볼록부(47a)에 걸어멈추기 가능하게 롤 축방향으로 뻗은 돌기부(27a)가 형성되어 있고, 씨일부재(27)이 가공롤(30)과의 마찰력이나 씨일부재(27)의 자체중량에 의해서 수납상자(44)에서 전방으로 이탈하려고 할 때, 이 돌기부(27a)가 스톱퍼(47)의 볼록부(47a)에 부딛혀 걸어 멈추게 하므로써 이탈하지 않는다.

다음에, 상기와 같이 구성된 본 발명의 물차단장치의 조작에 대하여 설명한다.

우선, 제1도에 나타낸 바와 같이, 물차단헤드(26)이 가공롤(30)의 외주면의 물차단위치에 있을 때에는 실린더 조작용 전자밸브(36)이 P측에 전환되어 위치결정 실린더(31)의 피스톤롯드(31a)가 밀려 나와서, 지지프레임(28)의 후단부를 도면에 있어서 아래쪽으로 밀고 있는 상태로 되어 있다.

이 경우에, 회전축(29)로 지지된 지지프레임(28)의 전단부에 설치된 물차단헤드(26)은 그 측방에 설치된 위치결정부재(32)의 양끝이 가공롤(30)의 외주면에 맞접할 때까지 가공롤(30)의 경사아래로부터 밀려 올려진다.

그리고 위치결정 실린더(31)의 신장용 공기압 공급관로(37)에서 파이롯트용 공기압 공급관로(43)을 통해서 파이롯트조작용 전자밸브(40)에 공기압이 보내지고, 이것에 의해서 파이롯트조작용 전자밸브(40)이 P측으로 전환되어 압력조정밸브(39)에 의해서 조정된 공기압이 포대체 팽창용 공기압 공급관로(41)을 통해서 물차단헤드(26)의 수납상자(44)내의 탄성포대체(42)로 공급되어서 탄성포대체(42)를 팽창시키고, 수납상자(44)내의 씨일부재(27)을 전방으로 밀어내어 씨일부재(27)의 선단면을 가공롤(30)의 외주면으로 누른다.

여기서, 위치결정 실린더(31)에 의한 누름력은 위치결정부재(46)을 통해서 가공롤(30)에 전달되고, 가공롤(30)으로부터의 반력(反力)에 의해 상쇄되므로, 씨일부재(27)을 가공롤(30)의 외주에 밀어붙이는 누름력으로서는 작용하지 않는다.

따라서, 탄성포대체(42)의 내부압력을 압력조정밸브(39)에 의해서, 조정하고 씨일부재(27)을 가공롤(30)의 외주면에 밀어붙이는 힘을 위치결정 실린더(31)에 의한 누름력보다 작고, 또, 씨일부재(27)의 선단부가 가공롤(30)의 외주면의 형상에 접촉하여 근소한 변형을 하고, 롤 축방향으로 거의 균등하게 간극없이 가공롤(30)과 접촉하는 정도의 힘이 되도록 조정해 두면 안정된 물차단 효과가 얻어짐과 동시에 과대한 누름력으로 씨일부재(27)이 빨리 마모하거나, 편접촉으로 인한 편마모가 일어나지 않는다.

상기한 물차단 위치에서 물차단헤드(26)을 대피위치로 대피시키는 경우는 실린더조작용 전자밸브(36)을 S측으로 변환하면 위치결정 실린더(31)의 피스톤롯드(31a)가 수축한다.

그 결과, 위치결정 실린더(31)의 인장력 또는 회전축(29)를 중심으로 한 중력에 의한 회전토크에 의해서 지지프레임(28)의 후단부가 도면의 상방으로 올라가서 지지프레임(28)이 회전하고, 물차단 헤드(26)이 비스듬이 하방으로 내려가서 가공롤(30)에서 격리된다.

동시에, 위치결정 실린더(31)의 신장용 공기압 공급관로(37)내의 공기가 실린더조작용 전자밸브(36)의 배기포트에서 배기되어, 이 신장용 공기압 공급관로(37)과 파이롯트용 공기공급관로(43)내의 압력이 저하하여 파이롯트 조작용 전자밸브(40)이 스프링의 반발력으로 EX측으로 전환된다.

그래서, 탄성포대체(42)내의 공기압은 파이롯트조작용 전자밸브(40)의 배기포트에서 배기되고, 탄성포대체(42)는 수축한다.

다음에, 물차단헤드(26)에 사용되는 씨일부재(27)의 교환방법에 대하여 설명한다.

씨일부재(27)을 교환할 때에는 제2도에 나타낸 바와 같이, 볼트(48)을 풀어두고, 씨일부재(7)을 수납상자(44)의 전방으로 빼내고 예비씨일부(27)을 수납상자(44)의 전방으로부터 장착하여 다시 스톱퍼(47)을 원상태로 복귀하여 고정하면 되는 바, 교환은 용이하고 단시간에 실행할 수 있다.

이 제2도에 나타낸 물차단헤드(26)의 실시예에서는 스톱퍼(47)을 수납상자(44)의 상면앞 가장자리에 설치하고, 씨일부재(27)의 돌기부(27a)(스톱퍼) 47의 볼록부(47a)를 씨일부재(26)의 후단부 상면에 형성한 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 스톱퍼(47)을 수납상자(44)의 하면 앞의 가장자리에, 씨일부재(27)의 돌기부(27a)를 후단부 하면에 각각 설치하여 형성하여도 좋고, 수납상자(44)의 상·하 양쪽에 스톱퍼(47)을 설치, 씨일부재(27)의 상하양쪽에 볼록부를 형성하도록 해도 좋다.

또, 스톱퍼(47)은 반드시 단면 L자형의 것을 볼트(48)로 고정할 필요는 없고, 제3도(a)의 물차단헤드(26A)에 나타낸 바와 같이, 수납상자(44)의 상측 앞 가장자리를 따라서 슬릿구멍(49)를 형성하여 제3도(b)단면도에 나타낸 바와 같이, 슬릿구멍(49)에 단면 L자형(또는 T자형도 좋다)의 스톱퍼(50)을, 그 선단부(50a)를 그 선단부(50a)가 수납상자(44)의 내부까지 돌출하도록 착탈이 자유롭게 삽입하도록 구성해도 좋다.

본 발명의 물차단헤드의 다른 실시예를 제4도(a)~(c)에 나타낸다.

이 물차단헤드(26B)의 실시예는 스톱퍼를 수납상자(44)와 일체로 형성한 스톱퍼(51)로 하여 구성한 것이다.

이에 의해서, 씨일부재(27)을 수납상자(44)의 전방의 개구(開口)로부터 출입시킬수 없기 때문에 수납상자(44)의 돌축방향 양측의 측벽 중, 적어도 한편(제4도에서는 도면을 대하고 좌측)은 탄성포대체(42)의 수납부의 안쪽길이 L에 해당하는 부분에만 측벽(52)를 설치하고 그로부터 앞부분은 측벽을 두지 않도록 한다.

이와 같이 구성하므로써, 볼트(45)를 풀고 위치결정부재(46)을 꺼낸 상태에서, 수납상자(44)의 측방에서 롤 축방향으로 씨일부재(27)을 슬라이딩시켜서 넣고 빼내어 교환할 수가 있다.

또한, 도면 중의 45a는 볼트(45)의 나사구멍이다.

제5도(a)~(c)는 제4도에 나타낸 바 있는 실시예의 변형예로서, 이 물차단 헤드(26c)는 위치결정부재(46A)에 특징이 있다.

이 실시예에서는 제4도와 같이 스톱퍼(51)이 수납상자(44)와 일체로 구성되며, 이 때문에 씨일부재(27)을 수납상자(44)의 전방개구부에서 넣고 빼고 할수 없다.

그래서, 이 실시예의 경우도 상기의 제4도에 나타낸 실시예와 마찬가지로, 수납상자(44)의 롤 축방향 양측의 측벽의 적어도 한쪽(이 도면에서는 도면을 향해서 좌측)은 탄성포대체(42)의 수납부 안쪽 길이 L에 해당하는 부분에만 측벽이 설치되어 그로부터 앞부분은 측벽이 없게 되어 있다.

그리고, 위치결정부재(46A)는 암(arm)의 선단부에 베이스 플레이트(53b)를 롤 축방향 외측으로 뻗어 나오도록 설치하여, 이 베이스 플레이트(53b)의 상면에 볼트(53d)로 라이너(53c)를 설치하여 구성한다.

여기서 라이너(53c)는 그 자체의 마모나 롤표면을 손상하지 않도록 그 상면 코너부가 없게 되어 있고, 이 부분이 가공롤(30)의 외주면에 맞접하게 되어 있다.

라이너(53c)의 재질로는 가공롤의 표면을 손상하거나, 가공롤의 국부마모를 피하기 위해서, 가공롤 표면보다 연질의 재료이며, 또한 라이너 자체의 마모도 가급적 적게 하기 위해서 어느 정도의 경도를 갖는 재료가 바람직하고, 예를 들면, 폴리아미드 이미드(polyamide imide)수지 등의 경질수지나, 비교적 연질의 비철금속, 혹은 비철합금 등의 적당하다.

암(arm)(53a)의 후단부는 수납상자(44)의 측벽(52)에 설치된 나사구멍(54)에 나사조임한 회전축(55)에 의해서 회전이 자유롭게 지지되어 있다.

통상적으로, 이 암(53a)는 제5도(a)~(c)의 실선으로 표시한 바와 같이 씨일부재(27)을 측방으로부터 눌러서 라이너(53c)가 가공롤(30)의 근접위치에 있도록 지지프레임(28)의 위에, 암(53a)와 대면하도록 고정된 제1의 고정용 블럭(56)의 관통나사구멍(56a)를 관통한 고정용 볼트(57)의 선단을 암(53a)의 측면에 고정된 고정용 너트(58)에 나사조임하므로써 고정되어 있다.

또, 회전축(55)의 도면좌측의 지지프레임(28)위에 고정용 블럭(56)의 위치에 대칭적 위치로 관통나사구멍(59a)가 설치된 제2의 고정용 블럭(59)가 고정된다.

이 물차단헤드(26c)에 있어서의 씨일부재(27)의 교환은 다음의 수순으로 진행된다.

① 고정용 볼트(57)을 완화시켜서, 암(53a)측면의 고정용 너트(58)로부터 빼낸다.

② 암(53a)를 도면의 좌측으로 180도 회전시켜서 제6도의 상태로 한다.

③ 필요에 따라서 제2의 고정용 블럭(59)의 관통나사구멍(59a)를 관통한 고정용 볼트(60)의 선단부를 암(53a)측면의 고정용너트(58)에 나사조임하여, 암(53a)를 고정한다.

또한, 물차단헤드(26c)가 암(53a)를 고정하지 않더라도 중력에 의한 회전토크로서, 원래대로 되돌아가지 않는 자세로 있을 때에는 이 스텝을 생략하여도 좋다.

④ 씨일부재(27)을 롤 축방향과 평행으로 슬라이딩시켜서 수납상자(44)에서 측방으로부터 빼낸다.

⑤ 예비 씨일부재(27)을 롤 축방향과 평행으로 슬라이딩시켜서 수납상자(44)로 측방으로부터 삽입한다.

⑥ 필요에 따라서 고정용볼트(60)을 풀어서, 암(53a)의 고정용 너트(58)에서 빼낸다.

또한, 상기 ③의 스텝을 생략한 경우는 이 스텝도 생략한다.

⑦ 암(53a)를 도면의 우측으로 180도 회전시켜서 원위치로 되돌린다.

⑧ 제1의 고정용 블럭(56)의 관통나사구멍(56a)를 관통한 고정용 볼트(57)의 선단부를 암(53a)의 고정용너트(58)에 나사조임하여 암(53a)를 고정한다.

이와 같이, 물차단헤드(26c)의 실시예의 경우는 간단한 조작으로 암(53a)를 180도 회전시켜서 수납상자(44)의 측방에서 씨일부재(27)을 교환할 수 있으므로, 압연기 기계측의 좁은 공간에서도 용이하게, 약 5분이내의 단시간으로 씨일부재를 교환할 수 있다.

본 실시예에서는 암(53a)를 180도 회전시킨 위치에서 고정가능한 것에 대해서 설명하였으나, 회전각도는 180도에 한정되는 것이 아니고, 요컨데, 씨일부재(27)을 수납상자(44)의 측방에서 빼고, 넣는 위치에까지 회전시켜서 고정되면 좋고, 그 회전각도가 180도 이하라도 좋다.

상기한 바와 같은 물차단 헤드의 실시예에 있어서는 위치결정부재(46)을 수납상자(44)의 롤 축방향 양측의 측벽에 고정시키는 것으로 하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 측벽과는 상관없이, 예를들면 지지프레임(28)에 고정하도록 해도 좋다.

또, 씨일부재(27)은 적어도 그 선단부가 롤 축방향으로 연속된 일체 형성물로 되는 것이 바람직하다.

선단부가 연속되어 있지 않으면 가공롤(30)의 표면과의 사이에 국부적인 간극이 나기 쉽고, 이로 인해서 물차단효과가 저하하는 것을 우려한 때문이다.

한편, 씨일부재(27)의 후부는 가공롤(36)의 외주면의 형상, 초기크라운에 따라서 변형하기 쉽게 후단면에 크라운을 설치하도록 하여도 좋다.

예컨데, 가공롤(30)측이 볼록크라운이라면, 제7도(a)에 표시한 바와 같이 그 후면에 오목크라운(61)을 형성한 씨일부재(27A)로 한다.

또, 가공롤(30)측이 오목크라운이라면 제7도(b)와 같이 볼록크라운(62)를 설치한 씨일부재(27B)를 사용하면 좋다.

그 결과, 탄성포대(42)가 팽창하여 그 전면이 평평한 것이면 씨일부재(27)은 후단면이 평평하게 되도록 변형하고, 씨일부재(27)의 선단부가 오목크라운에 대해서는 오목크라운, 볼록크라운에 대해서는 볼록크라운이 되어, 각각 가공롤(30)측의 크라운에 응해서 변형하기 쉽게 된다.

또, 가공롤(30)측이 오목크라운일 때는 제7도(c)에 나타낸 바와 같이, 씨일부재(27)의 후면에 롤 축방향으로 직각방향에 복수의 슬릿(63)을 설치하는 것에 의해서, 역시 선단부가 블록크라운이 되도록 변형하여, 가공롤(30)의 크라운에 따라서 변형되기 쉽게 된다.

그런데, 씨일부재(27)의 선단부가 그 밖의 부분에서는 요구되는 특성이 다르다.

선단부는 롤표면에 접촉하므로, 롤외주의 형상에 따라서 변형이 되는 탄성과 함께 어느 정도의 경도를 가지고 마모에 강할 필요가 있다.

또, 특히 열간압연에 있어서는 롤표면이 고온이 되기 때문에 이를 견딜수 있을 정도의 내열성도 요구된다.

이에 대해서, 그 밖의 부분은 탄성변형이 쉽고 선단부와 함께 전체로서 롤형상에 따라서 변형하기 쉬운 것이 요구되지만, 선단부와 같은 내마모성(경도)이나 내열성은 필요로 하지 않는다.

따라서, 씨일부재 전체를 한종류의 재료로 구성할 때에는 그 경도를, 예컨데 쇼어경도 80이상으로 높인 내마모 불소고무 등이 좋다.

한편, 씨일부재(27)의 제작코스트 측면을 감안하면, 고가의 내마모성 불소고무는 가공롤(30)과 접촉하여 마모하는 씨일부재(27)의 선단부(예로서, 제8도(a),(b)의 부호 64)만으로 하고, 씨일부재(27)의 그 밖의 부분(예로서, 제8도(a),(b)의 부호 65)은 탄성이 높고 저렴한 NBR(아크릴 니트릴 브타디엔 고무)등으로 구성하고 양자를 접착제로 접착하도록 하여도 좋다.

이 경우에 선단부가 마모하면 씨일부재(27) 전체로서 예비품과 교환하고, OFF-Line에서 선단부를 교환, 재생하면 된다.

또, 상기의 실시예에 있어서 팽창이 자유로운 탄성포대체(42)에 고무포대를 사용하는 것으로 설명한 바 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 적어도 수납상자(44)안에서 전후방향으로 팽창이 자유로울 수 있는 구조와 재질이면 어떤 재질이라도 좋고, 예를 들면 제9도에 나타내는 바와 같이 단면이 장방형의 탄성금속박판등으로 성형한 파형(波形)(66)의, 전면(67)과 후면(68)을 평평한 금속판으로 밀봉하여 구성한 탄성포대체(42A)로 하여도 좋다.

[실시예-(2)]

제10도는 본 발명의 물차단장치의 제2의 실시예의 구성을 보이는 개요도이다.

이 도면에 있어서 69는 지지프레임(28)을 가공롤(30)의 동체방향축에 직각방향으로 안내지지하는 안내장치이다.

위치결정 실린더(31)의 신장동작과 수축동작에 의한 작용은 제1의 실시예와는 반대로, 또 파이롯트조작용 전자밸브(40)을 가압하는 파이롯트용 공기압 공급관로(43)이 수축용 공기압 공기공급관로(38)에 접속되는 것이 실시예-(1)의 예와 다르지만 그 밖의 것은 실시예(1)과 같은 구성이 된다.

다음에 이와 같이 구성된 실시예(2)의 물차단장치(25A)의 동작에 대하여 설명한다.

실린더조작용 전자밸브(36)을 P측으로 전환하므로써 신장용 공기압 공급관로(37)로 부터의 공기압으로 위치결정 실린더(31)을 신장시켜서, 지지프레임(28)을 안내장치(69)위를 상방으로 이동시키고, 물차단헤드(26)을 가공롤(30)에서 격리하여 대피시킨다.

반대로, 실린더조작용 전자밸브(36)을 S측으로 전환하여 수축용 공기압 공급관로(38)로부터의 공기압으로 위치결정 실린더(31)을 수축시켜서 위치결정부재(32)가 가공롤(30)의 외주면에 맞접할 때까지 물차단헤드(26)을 가공롤(30)에 접근시킨다.

동시에, 파이롯트용 공기압관로(43)으로부터의 공기압으로 파이롯트조작용 전자밸브(40)이 P측으로 전환되어, 압력조정밸브(39)로부터의 공기압으로 탄성포대체(42)를 팽창시켜서, 씨일부재(27)을 가공롤(30)에 접근시키므로써 물차단이 실행된다.

또한, 이와 같은 실시예(1)과 실시예(2)와의 상이점은 제1의 실시예에 있어서는 위치결정 실린더(31)의 신장에 의해서 물차단헤드(26)을 가공롤(30)에 접근시키는데 대하여, 제2의 실시예에서는 장치설치를 위한 필요공간을 가능한 한 작게 할 목적으로 위치결정 실린더(31)의 수축에 의해서 물차단헤드(26)을 가공롤(30)에 접근시키는 것으로서 작용, 효과의 측면에서는 두 실시예의 사이에 하등의 차이도없고 단순한 설계상의 차이에 불과하다.

또, 상기의 두 개의 물차단장치의 실시예에 있어서의 위치결정 실린더(31)에 공기압식을 사용하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 가령, 전동실린더나 회전스크류방식의 구동장치를 사용하여도 좋다.

이 경우의 파이롯트 전자밸브(40)의 대신으로, 전동실린더나 회전스크류의 운동과 연동하여 동작하는 전자밸브를 사용하면 좋다.

또한, 상기한 실시예는 어느 것이나 가공롤에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 필요에 따라서 백업롤(back-up-roll)등에도 적용할 수 있다는 것은 물론이다.

다음에 압연기롤의 물차단장치로서, 탄성포대체에서 예시한 바와 같은 탄성적 누르기수단에, 누름력의 제어수단과 롤 축방향의 균압수단을 갖추게 하며, 또한 씨일부재의 선단부를 예각(銳角)으로 형성하는 한편, 그 예각부를 롤외주면에 맞접하게 함과 동시에 맞접하는 부분에 있어서의 롤의 회전방향 상류측의 롤의 외주접촉면과 씨일부재의 전단부(剪斷部) 물차단면이 이루는 각도 θ1을 90도를 초과하도록 맞접하게 하는 것에 있어서도, 기본적으로 상기의 제1도에 나타낸 바 있는 것과 마찬가지의 구성이 적용된다.

그러나, 제11도에 나타내는 바와 같이, 예각으로 형성된 씨일부재(27)의 선단부(27t)가 마모하면, 롤(30)과 면접촉하게 되어 씨일부재(27)의 마모와 함께 접촉면적이 크게 되어, 포대체(42)의 내부압력이 일정하여 누름력에 변화가 없으면 씨일부재(27)과 롤(30)의 접촉면압이 저하하게 된다.

접촉면압의 저하는 그 자체가 물차단 성능의 저하원인의 하나가 되는 바, 씨일부재(27)의 선단면이나 롤 표면의 국부적인 凹凸(오목, 볼록), 흠집, 끼어드는 것 들에 대하여 선단부(27t)가 변형하기 어렵게 되어 국부적인 간극이 생기기 쉽고, 물차단 효과의 저하로 연계된다.

그래서, 씨일부재(27)의 사용시간, 압력톤(ton)수 등, 씨일부재(27)의 누적마모량의 눈금이 되는 수치를 관측해 두고, 그에 따라서 그 누적마모량을 추정하고, 그 추정량에 따라서 포대체(42)의 내부압력이 높아질 수 있도록 조정하므로써 씨일부재(27)의 마모진행에 수반하는 물차단 성능의 저하 속도를 낮게 할 수 있게 하는 것도 가능해진다.

그렇게 하기 위해서는 제1도에 나타내고 있는 압력조정밸브(39)는 압연기의 조작실에 배치하거나, 원격조작으로 설정압력을 변경할 수 있는 타입의 것으로 하거나, 혹은 압연기용 프로세스 컴퓨터에 의해서 자동적으로 설정압을 변경할 수 있도록 해두면 된다.

여기서, 씨일부재(27)의 선단부(27t)는 제12도에 나타낸 바와 같이 씨일부재(27)의 선단부(27t)가 도면을 향해서 수직으로 롤(30)의 중심축 0에 평행한 선 A,C에서 도면의 상방, 즉, 화살표 X로 표시한 롤(30)의 회전방향과는 반대방향으로 <형으로 굴곡해 있어서, 선 A. N. B로 그려지게 되는 선단부(27t)가 롤(30)의 외주면 S_U-S_D에 도면으로 수직인 선 N에서 맞접하고, 선단부(27t)의 A-N면과 B-N면이 만드는 각도 α는 90도 미만의 예각으로 형성해 두는 것이 좋고, 바람직하게는 30도 이상, 85도 이하가 좋다.

즉, 30도 미만이 되면 선단부(27t)가 지나치게 엷게 되어 마모수명이 짧고, 씨일부재(27)의 교환빈도가 증가하여 압연기의 조업에 지장을 초래한다.

한편, 85도 이상이 되면 선단부가 지나치게 두껍게 되어 롤 외주면의 형상에 대해서 변형하기 어렵게 되고, 롤 외주면과의 사이에 국부적인 간극이 생기기 쉬우며, 그 결과, 물차단 효과가 악화되는 것외에, 각도 θ1이 90도에 근접하여 물차단 효과가 안정되지 않는다.

또, 롤(30)의 중심축 0과 선 N을 포함한 경사면 O-N-R을 기준으로 하여 화살표 ×로 표시하는 롤(30)의 회전방향의 상류측 U방향의 선 N에 있어서의 롤(1)의 외부접촉면 T_U-N과, 씨일부재(27)의 물차단면 A-N이 만나는 각도 θ1은 90도를 초과하는 둔각(鈍角), 바람직하게는 95도 이상, 150도 이하로 해서 맞접하게 하는 것이 좋다.

즉, 95도 미만일때는 롤의 외주면에 부착한 수막(水膜)을 씨일부재(27)의 선단부(27t)에서 효율적으로 그러내어 씨일부재(27)의 후방으로 흘려보내는 효과가 적게 되어 물차단효과가 저하한다.

한편, 150도를 초과하게 되면, 씨일부재(27)의 선단부(27t)의 각도 α를 30도미만으로 할 필요가 있어서, 상기한 바와같은 폐단이 발생한다.

또, 씨일부재(27)은 포대체(42)의 팽창에 의해서 도면의 화살표 Y로 표시하는 방향으로 눌려지고 있다.

따라서, 씨일부재(27)의 선단부(27t)는 반(反) 물차단면 B-N이 경사면 O-N-R보다 롤(30)의 회전방향의 하류측 D방향의 롤(30)의 표면 S_D-N에 접근하여, 면 B-N과 롤의 외접면 T_D-N이 만드는 각도 θ2가 작게 되도록 탄성변형을 일으켜, 롤 크라운 등의 롤 표면형상을 따라서 롤 축방향으로 거의 균일한 씨일을 형성한다.

상기한 각도 θ2는 5도 이상으로 하는 것이 바람직하다.

이것은 씨일부재(27)의 선단부(27t)가 각도 α가 작고, 선단부가 엷은 경우, 특히 각도 θ2가 5도 미만이 되면, 그 선단부(27t)의 탄성변형에 의해서 선단부의 반물차단면의 선단일부가 롤 외주면과 면 접촉할 가능성이 높아지게 되어 접촉면의 면압이 저하하기 때문에 롤 외주면과의 사이의 국부적 간극이 생기기 쉽게 되어 물차단 효과가 저하하는 경우가 있기 때문이다.

또, 상기의 각도 θ2가 작을수록 씨일부재(27)의 마모에 따라서 씨일부재(27)과 롤(30)의 표면의 면 접촉면적이 커지게 되어, 면 접촉면의 면압이 저하하기 때문에, 롤 외주면과의 사이에 국부적 간극이 생겨서 물차단효과가 저하할 우려가 있기 때문이다.

이와 같은 물차단 효과의 저하를 방지하기 위해서 씨일부재(27)의 누름력을 크게 하여 면압을 올리면 선단부(27t)의 마모가 빨라지므로, 상기 각 θ2는 씨일부재(27)의 선단부 각도 α, 그 탄성이나 경도, 누름력 등을 고려해서 적어도 씨일부재(27)의 사용개시때에는 그 선단부(27t)의 탄성변형에 의해서 롤 크라운 등의 롤 표면형상을 따라서 롤 축방향에 거의 균일한 씨일효과가 얻어지는 바, 더욱이 선단부 반물차단면의 일부가 롤 외주면과 면 접촉하지 않을 정도로, 또한 마모로 인한 접촉면적의 증가속도가 너무 크게 되지 않을 정도의 크기로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기와 같은 구성으로 되는 장치에 있어서는 씨일부재(27)의 선단부(27t)가 롤(30)의 외주면에 맞접해 있을 때에는 경사면 O-N-R보다 롤(30)의 회전방향 상류측 U방향의 롤 외주면 S_U-N에 부착한 수막과 그 표면을 타고 흘러떨어지는 냉각수는 씨일부재(27)의 물차단면 A-N에 의해서 효과적으로 그러내지고 씨일부재(27)의 후방으로 흘러나가, 씨일부재(27)의 롤 축방향 양단부에서 도시하지 않은 압연재의 폭방향의 바깥측으로 낙하하므로, 압연재위로 직접 낙하하지 않는다.

제13도는 위의 제12도에 도시한 씨일부재(27)의 선단부(27t)가 시간경과와 함께 조금 마모한 결과, 화살표 Y로 표시한 누름력의 작용방향으로 조금 이동하여 롤 외주면 S_U-S_D와 면 N_Ut-N_Dt에서 면접촉하고 있는 상태를 나타내고 있다.

이 상태에 있어서의 면접촉 N_Ut-N_Dt의 롤 회전방향의 상류측 U방향의 선 N_Ut에 있어서의 롤 외접면 T_Ut-N_Ut와 씨일부재(27)의 물차단면 A-N_Ut가 만드는 각도 θ1t는 제12도에 표시한 초기상태의 각도 θ1보다 작게 되어 있는 바, 그 초기각도 θ1을 90도보다 충분히 큰 둔각으로 해두면 각도 θ1t는 언제나 90도보다 크게 유지된다.

또한, 상기의 각도 θ1t가 항상 90도를 초과하는 둔각을 유지하도록 상기의 각도 θ1이나 씨일부재(27)의 누름력의 작용방향을 설계해 두면, 마모에 따른 물차단 효과의 저하정도는 종래기술에 비해서 현저히 작아지고 물차단 효과가 허용한계를 초과해서 저하할 때까지의 시간을, 즉, 씨일부재(27)의 수명을 연장할 수 있게 된다.

이는 상기의 각도 θ1이 90도에 가까울수록 씨일부재(27)의 선단부(27t)의 마모에 따라서 선단부(27t)의 롤(30)과의 접촉위치가 초기의 접촉위치(선)보다 롤 회전방향 하류측 D방향으로 이동하여 면접촉하는 상태로 되는 경우에는 상기 접촉면의 롤 회전방향 상류측 U방향의 끝가장자리에 있어서의 롤 외접면과 탄성씨일부재(27)의 물차단면이 만드는 각도 θ1t가 90도 이하가 될수도 있기 때문이다.

또, 접촉면 N_Ut-N_Dt는 롤 축방향으로 볼 때, 롤 크라운 등, 롤 외주면의 형상을 따른 형으로 형성되고, 당연히 롤 표면과 밀착한 상태로 유지되고 있으므로, 롤 축방향으로도 균일한 씨일이 형성되어 있다고 할 수 있다.

따라서, 씨일부재(27)의 선단부(27t)가 시간의 경과와 함께 조금 마모하더라도, 초기와 별로 변하지 않은 물차단효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상기와 같은 팽창이 자유로운 포대체(42)에 대하여는 이미 설명한 바와 같이, 압축스프링을 사용하는 것도 생각할 수 있으나, 이 경우에는 누름력을 조업중에 자유롭게 제어할 수 없을 뿐아니라, 씨일부재(27)의 마모와 함께 압축스프링의 스트로크가 변화(압축력이 작아진다)하면, 씨일부재(27)의 누름력이 변화(작아진다)하여 물차단 성능의 저하가 빨라지고, 특히 롤(30)의 저속회전시에 있어서 양호한 물차단효능이 얻어지지 않는다.

또, 다른 수단으로서, 에어실린더를 사용하여 일정한 압력으로 압압하는 것도 생각할 수 있다.

이 경우에는 상기와 같이 팽창이 자유로운 포대체(2)를 사용하는 경우와 마찬가지로 씨일부재(27)의 롤(30)으로의 누름력을 일정하게 유지할 수가 있으나, 팽창이 자유로운 포대체(42)를 사용할 경우와 비교하면 피스톤롯드등의 관성, O링 등의 씨일과 피스톤이나 피스톤롯드와의 사이의 마찰에 의한 응답성의 불량, 혹은 냉각수가 비산한다거나, 수증기가 충만한다거나, 고온(열간압연기의 경우) 등의 악조건하에서 실린더를 사용한다는 측면으로 볼때 문제가 있다고 생각된다.

상기의 팽창이 자유로운 포대체(42)를 사용할 경우는 상술한 바와 같은 압축스프링이나, 에어실린더와는 달리, 씨일부재(27)을 다른 부품의 개재없이 직접, 포대체 전방에 둘수 있게 되므로 롤(30)에 크라운이 부여되어 있어도 롤(30)의 축방향에 균일한 접촉압력을 얻을 수 있다.

또, 에어실린더를 사용할 경우, 롤 축방향으로의 균압수단을 채용하면 상기한 문제를 남기면서도 씨일부재(27)을 롤(30)의 축방향으로 균일한 압력으로 누른다는 것이 불가능하지는 않다.

가령, 가스, 또는 물 등, 액체를 밀봉한 탄성포대체(42)를 롤(30)에 대향하는 일면이 개구한 수납상자(44)에 수납하고, 수납상자(44)내의 탄성포대체(42)의 전방에, 씨일부재(27)의 선단부(27t)가 수납상자(44)보다 노출되도록, 씨일부재(27)의 후부를 전후방향으로 슬라이딩되도록 수납하고, 그 포대체(42)의 배후부에 충분한 강성(剛性)을 구비하여 수납상자(44)내를 전후로 슬라이딩 자유롭게 된 피스톤부재를 수납하여, 이 피스톤부재를 1개 내지 복수개의 에어실린더로 누르도록 하고, 이 에어실린더로의 공급 에어압력을 압력조정수단에 의해서 조정하면 된다.

이 경우, 상기의 가스, 또는 물 등, 액체를 밀봉한 탄성포대체가 씨일부재(27)과 함께 롤 크라운 등, 롤 외주면의 형상을 따라서 변형하므로, 롤(30)의 축방향으로의 균일한 접촉압력을 얻을 수가 있다.

제14도는 씨일부재(27)의 선단부(27t)의 형상과, 이 선단부(27t)와 롤(30)과의 접촉상태를 나타내는 것이다.

위에 게시한 제12도에서 나타낸 바 있는 씨일부재(27)의 실시예와는 다른 별도의 실시예를 나타내는 요부확대 단면도이다.

이 씨일부재(27)의 선단부(27t는 <형이 아니고 직선으로 형성되고, 면 A-N 및 C-B에 평행한 화살표 Y의 방향에 씨일부재(27)이 눌려지도록 구성되어 있는 바, 제12도에 표시한 씨일부재(27)과는 작용, 효과면에서 실질적으로 달라진 것은 없다.

제15도는 상기 제14도에 나타낸 씨일부재(27)의 선단부(27t)가 시간경과와 함께 조금 마모한 결과, 화살표 Y로 표시한 누름력의 작용방향에 조금 이동하여, 롤 표면 S_U-S_D와 접촉면 N_Ut-N_Dt에서 접촉하고 있는 상태를 나타낸 것이다.

이 상태에 있어서의 접촉면 N_Ut-N_Dt의 롤 회전방향 상류측의 선 N_Ut에 있어서의 롤 외접면 T_Ut-T_Ut와 씨일부재(27)의 물차단면 A-N_Ut가 만드는 각도 θ1t는 제15도에 나타낸 초기상태의 θ₁과 같고, 상기 초기각도 θ₁을 90도보다 큰 둔각으로 하면 각도 θ₁t는 항상 90도보다 크게 유지된다.

또, 접촉면 N_Ut-N_Dt는 롤 축방향으로 볼 때, 롤 크라운 등의 롤 외주면형상을 따른 형으로 형성되고, 당연히 롤 표면과 밀착된 상태로 유지되고 있으므로 롤 축방향으로도 균일한 씨일이 형성되어 있다고 할 수 있다.

따라서, 이와 같이 씨일부재(27)의 선단부(27t)가 시간경과와 함께 조금 마모되더라도, 초기와 별로 다르지 않은 물차단효과를 얻을 수 있다.

여기서, 씨일부재(27)의 재질에 대해서는 상술한 바와 같이, 그 선단부(27t)와 선단부(27t)이외의 본체부분(이하 기초부라고함)(27t1)에서는 요구되는 특성이 다르다.

즉, 선단부(27t)는 롤 표면에 접촉하므로, 롤 외주면의 형상에 따라서 변형되기 쉬운 것으로서, 롤 축방향에 균일한 씨일효과를 얻을 수 있을 만큼만의 탄성과 함께, 어느 정도의 경도(硬度)를 구비하여 마모에 강한 것이 필요하다.

그 중에서 열간압연의 경우에는 롤 표면이 고온이 되므로, 이에 견딜 수 있는 정도의 내열성도 요구된다.

한편, 상기의 기초부(27t1)은 탄성변형하기 쉽고, 선단부(27t)와 함께 전체로서 롤 형상에 따라서 변형하기 쉬운 것이 요구되지만 선단부(27t)에 요구되는 특성을 중요시하고, 비교적 경도를 높인 내마모성 고무가 사용되고 있는 것이 현상이다.

그래서, 씨일부재(27)의 선단부(27t)를 쇼어경도 80~100의 경질 내마모성 고무로 형성하며 기초부(27t1)는 연질고무로 형성함과 동시에 양자의 사이를 접합하도록 하면, 롤 외주면과 맞접하는 선단부의 마모를 적게 하여 양호한 물차단효과를 장기간 유지할 수 있게 된다.

또, 씨일부재(27)의 교환빈도가 적어져서 압연조업에 지장을 초래하는 일이 적어지고, 또한 경질 내마모성 고무로 형성된 선단부(27t)가 마모한 경우는 씨일부재(27)전체를 예비품과 교환하여 마모한 선단부(27t)만을 Off-Line에서 교환, 재생하므로써 연질고무로 형성된 기초부(27t1)을 몇번이고 사용할 수 있게 된다.

또, 값비싼 경질 내마모성 고무를 선단부(27t)에만 사용하게 되므로 씨일부재(27)의 신품제작시의 제조코스트를 낮추게 되고, 상기와 같이 재사용에 의해서 씨일부재(27)의 코스트다운이 가능하게 된다.

또한, 기초부(27t1)을 연질고무로 형성하므로써 씨일부재(27)전체의 탄성변형능력이 크게 되어 롤 외주면의 형상에 따라서 변형하기 쉽고 따라서 물차단 효과가 향상된다.

다음에 상기의 씨일부재(27)의 경질 내마모성 고무로 된 선단부(27t)와 연질고무로 된 기초부(27t1)를 접할 때에 양자의 접합면이 구비하는 것이 바람직하다고 판단되는 기하학적, 역학적 조건에 대하여 설명한다.

제16(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 씨일부재(27)의 선단부(27t)를 회전하는 롤(30)의 외주면 S_U-S_D에 대하여 누름력 P로 누를 때에, 씨일부재(27)의 선단부(27t)와 롤(30)과의 접촉점 N에 있어서 롤에서 작용하는 힘은 롤에의 누름력에 대한 반력(反力) F_r과, 롤 회전방향 하류측의 외접면 N-T_D를 따른 마찰력 F_f이다.

실제에 있어서는 이들의 작용과 씨일부재(27)의 형상이나 치수, 탄성에 따라서 씨일부재(27)의 선단부(27t)는 복잡한 탄성변형을 나타내지만, 여기서는 취급을 간단히 하기 위해서 이 탄성변형을 무시하고, 제16도와 같이 반력 Fr과 마찰력 Ff의 합력 F가 씨일부재(27)의 선단부(27t)의 접점 N에 작용하는 것으로 한다.

그런데, 씨일부재(27)의 경질 내마모성 고무로 되는 선단부(27t)와 연질고무로 되는 기초부(27t1)을 접할 때에는 그 접합면을 1면으로 할 경우와 2면이상으로 하는 경우가 고려된다.

먼저, 1면의 경우에 대하여 제17도를 이용하여 설명한다.

제17도(a)에 나타내는 접합형태는 접합면 x-y를 포함한 평면이 씨일부재(27)의 선단부(27t)와 롤(30)의 외주면과의 접촉점 N에 있어서의 상기 합력 F의 작용방향을 포함하는 면과, 롤 회전방향 하류 D측에서 예각을 만들면서 교차하는 경우인 바, 씨일부재(27)의 선단부(27t)의 접촉점 N에 작용하는 상기의 합력 F의 접합면 x-y와 평행인 방향과, 이에 직각방향의 분력(分力)을 Fp, Fc로 하면, 분력 Fc는 접합면 x-y에 대하여 밀어누름력으로서 작용하고, 분력 Fc는 접합면 x-y에 대하여 밀어누름력으로서 작용하고, 분력 Fp는 접합면에 압축전단력(壓縮剪斷力)으로서 작용하므로, 박리는 비교적 일어나지 않으나 접합력을 어느 정도 크게 하지 않으면, 선단부(27t)와 기초부(27t1)과의 사이에서는 박리가 발생할 우려가 있다.

한편, 제17도(b)에 나타내는 접합형태는 접합면 x-y를 포함한 평면이 접촉점 N에 있어서의 상기 합력 F의 작용방향을 포함한 면과 직각이 되도록 교차하게 접합한 것인 바, 씨일부재(27)의 선단부(27t)의 접촉점 N에 작용하는 합력 F는 접합면 x-y에 대하여 직각의 누름력으로서 작용하므로 선단부(27t)와 기초부(27t1)사이에서의 박리는 생기기 어렵다.

다음에 서로 교차하는 2평면으로된 접합면으로 한 접합수단에 대하여 설명한다.

이 경우는 제18도~제24도에 나타내는 9개의 케이스가 고려된다.

(가) 제23도, 제24도는 2접합면내에서 물차단 A-N과 접하지 않은 쪽의 1면 y-z가 접촉점 N에 있어서의 상기 합력 F의 작용방향을 포함한 면과, 롤 회전방향 상류 U측에서 보아 예각이 되도록 교차하는 경우로서, 또한, 또 하나의 접합면 x-y의 방향에 따라서, 다음의 3개의 케이스로 나누워진다.

(1) 제23도(a)는 접합면 x-y를 포함한 면이, 상기 접촉점 N에 있어서의 상기 합력 F의 작용방향을 포함한 면과, 롤 회전방향 상류 U측에서 교차하는 경우로서, 합력 F의 접합면 x-y에 평행한 방향과, 이에 직각인 방향의 분력은 도시하는 바와 같이 각각 Fxy, Fxyc로 되고, 분력 Fxy는 접합면 x-y에 압축전단력으로서 작용하는 바, y-z면이 이를 맞받으므로 전단박리는 생기기 어렵다.

그러나, 분력 Fxyc는 접합면 x-y에 90도 박리력으로서 작용하기 때문에 박리가 일어나기 쉽다.

(2) 제18도(b)는 접합면 x-y가 상기 접촉점 N에 있어서의 상기 합력 F의 작용방향을 포함한 평행의 경우로서, 도시하는 바와 같이, 합력 F는 접합면 x-y에 압축전단력으로 작용하는 바, y-z면이 이를 맞받고 있으며 접합면 x-y에 있어서의 전단박리가 일어나기 어렵다.

또, 합력 F의 접합면 y-z에 평행한 방향과, 이에 직각방향의 분력은 도시한 바와 같이, 각각 Fyz, Fyzc로 되고, 분력 Fyz는 접합면 y-z에 압축전단력으로서 작용하는 바, 분력 Fyzc는 직각방향의 누름력으로서 작용하므로 박리는 비교적 일어나기 어렵다.

(3) 제19도(a), (b)는 접합면 x-y를 포함한 면이, 상기 접촉점 N에 있어서의 상기 합력 F의 작용방향을 포함하는 면과, 롤 회전방향 하류 D측에서 교차하는 경우로서, 합력 F의 접합면 x-y, y-z에 각각 평행한 방향의 분력은 제19도(a)에 표시하는 바와 같이, 각각 Fxy, Fzy가 되며, 분력 Fxy는 접합면 x-y에 압축전단력으로서 작용하는 바, y-z면이 이를 맞받고 있으며, 또한 분력 Fzy는 접합면 z-y에 끌어당기는 전단력으로서 작용하는 바, x-y면이 이를 맞받고 있으므로 전단박리는 일어나기 어렵다.

보는 방향을 바꾸어 보면, 합력 F의 접합면 x-y에 평행한 방향과 직각방향의 분력은 제19도(b)에 도시하는 바와 같이 각각 Fxy, Fxyc로 되며, 분력 Fxy는 접합면 x-y에 압축전단력으로서 작용하는 바, y-z면이 이를 맞받으므로 전단박리는 일어나기 어렵다.

또, 분력 Fxyc는 접합면 x-y에 90도 누름력으로서 작용하기 때문에 역시 박리는 일어나기 어렵다.

(나) 제20도 (a), (b) 및 제21도는 2접합면내에서 물차단면 A-N과 접하지 않은 쪽의 1면 y-z가 접촉점 N에 있어서의 상기 합력 F를 포함한 면과 직각이 되도록 교차하는 경우로서, 또한, 또하나의 접합면 x-y의 방향에 의해서 다음의 3개의 케이스로 분류된다.

(1) 제20도(a)는 접합면x-y를 포함한 면이 상기 접촉점 N에 있어서의 합력 F의 작용방향을 포함한 면과, 롤 회전방향 상류 U측에서 교차하는 경우이며, 합력 F는 접합면 y-z에 90도 누름력으로 작용하므로 접합면 y-z의 박리는 일어나기 어렵다.

또, 합력 F의 접합면 x-y에 평행인 방향과 이에 직각방향의 분력은 도시와 같이 각각 Fxy, Fxyc가 되고, 분력 Fxy는 접합면 x-y에 압축 전단력으로서 작용하는 바, y-z면이 이를 맞받고 있어서 전단박리는 일어나기 어렵다.

그러나, 분력 Fxyc는 접합면 x-y에 90도 박리력으로서 작용하기 때문에 박리의 발생이 우려된다.

(2) 제20도(b)는 접합면 x-y가 상기 접촉점 N에 있어서의 합력 F의 작용방향을 포함한 면과 평행인 경우이며, 합력 F는 접합면 x-y에 90도 누르는 힘으로서 작용하고, 접합면 x-y에는 압축전단력으로서 작용하는 바, y-z면이 이를 맞받으므로 전단박리는 일어나기 어렵다.

(3) 제21도는 접합면 x-y를 포함한 면이 상기의 접촉점 N에 있어서의 합력 F의 작용방향을 포함하는 면과, 롤 회전방향 하류 D측에서 교차하는 경우이며, 합력 F는 접합면 y-z에 90도 누름력으로서 작용하며, 또한 합력 F의 접합면 x-y에 평행한 방향과 이에 직각방향의 분력은 도시와 같이, 각각 Fxy, Fxyc가 되며, 분력 Fxy는 접합면 x-y에 압축전단력으로서 작용하는바, y-z면이 이를 맞받고 있으며, 또 분력 Fxyc는 접합면 x-y에 90도 누름력으로서 작용하기 때문에 전단박리는 일어나기 어렵다.

(다) 제22도(a), (b), 제23도는 2접합면내에서 물차단면 A-N과 접하지 않은 쪽의 y-z가, 접촉점 N에 있어서의 합력 F의 작용방향을 포함한 면과 롤 회전방향 상류측 U측에서 보아 둔각을 형성하도록 교차하는 경우이며, 또, 또하나의 접합면 x-y의 방향에 의해서 이하의 3개의 케이스로 분류된다.

(1) 제22도(a), (b)는 접합면 x-y를 포함한 면이 상기 접촉점 N에 있어서의 합력 F의 작용방향을 포함한 면과, 롤 회전방향 상류 U측에서 교차하는 경우로서, 합력 F의 접합면 x-y, y-z에 각각 평행인 방향의 분력은 제22도(a)에 도시하는 바와 같이, 각각 Fxy, Fyz가 되고, 분력 Fxy는 접합면 x-y에 압축전단력으로서 작용하는 바, y-z면이 이를 맞받고 있으므로 전단박리는 일어나기 어렵다.

한편, 분력 Fyz가 약간 작으면서도 접합면 y-z에 끌어당기는 전단력으로 작용하므로 전단박리가 발생하지 않는다고는 할 수 없다.

보는 방향을 바꿔보면, 합력 F의 접합면 x-y에 평행한 방향과 이에 직각인 방향의 분력은 제22도(b)에 도시하는 바와 같이, 각각 Fxy, Fxyc가 되며, 분력 Fxy는 접합면 x-y에 압축전단력으로서 작용하지만, y-z면이 이를 맞받고 있어서 전단박리는 일어나기 어렵다.

그러나, 분력 Fxyc는 작으면서도 접합면 x-y에 90도 박리력으로 작용하기 때문에 박리는 비교적 일어나기 쉽다고 생각된다.

(2) 제28도는 접합면 x-y가 상기 접촉점 N에 있어서의 합력 F의 작용방향을 포함한 면과 평행한 경우로서, 합력 F는 접합면 x-y에 압축전단력으로서 작용하지만 y-z면이 이를 맞받고 있어서 전단박리는 일어나기 어렵다.

또, 합력 F의 접합면 y-z에 평행한 방향과 이에 직각인 방향의 분력은 각각 Fzy, Fyzc가 되며, 분력 Fzy는 접합면 y-z에 압축전단력으로서 작용하지만, x-y면이 이를 맞받고, 또한 분력 Fyzc는 접합면 y-z에 90도 누름력으로서 작용하기 때문에 박리는 일어나기 어렵다.

(3) 제24도(a), (b)는 접합면 x-y를 포함한 면이 상기 접촉점 N에 있어서의 합력 F의 작용방향을 포함한 면과, 롤회전방향 하류 D측에서 교차하는 경우이며, 합력 F의 접합면 x-y, y-z에 각각 평행인 방향의 분력은 제24도(a)에 도시한 바와 같이, 각각 Fxy, Fzy가 되며, 분력 Fxy는 접합면 x-y에 압축 전단력으로 작용하지만, x-y면이 이를 맞받아주고 있어서 어느 경우나 전단박리는 일어나기 어렵다.

또, 보는 각도를 바꿔보면, 합력 F의 접합면 x-y에 평행인 방향과 직각인방향의 분력은 제24도(b)에 도시한 바와 같이 각각 Fxy, Fxyc가 되며, 분력 Fxy는 접합면 X-Y에 압축전단력으로 작용하지만, y-z면이 이를 맞받고 있어서 전단박리는 일어나기 어렵다.

분력 Fxyc는 접합면 x-y에 누름력으로 작용하기 때문에 박리도 일어나기 어렵다.

또, 별로 실제적이라고 할 수는 없으나, 접합면이 인접하는 3면 이상(n면)이 되는 경우는 제25도의 도시와 같이, 경사면 N-R에 가까운 쪽의 씨일부재 표면 A_O-A-N면과 접하는 접합면을 x-y₁면으로 하고, 씨일부재(27)의 선단부(27t)와 롤외주면 S_U-S_D와의 접촉점 N에 있어서의 롤 회전방향 하류 D측의 외접면 N-T_D에 가까운 쪽의 씨일부재(27)의 표면 N-B-C-C_O과 접하는 쪽의 접합면을 y_n-1-z면으로 하고, 상기의 2면 사이에, y₁-y₂, y₂-y₃, ····y_n-2-y_n-1의 각 접합면이 연결되어 있는 것으로 할 때, 이들 y₁-y₂,y_2-y₃, ····y_n-2-y_n-1의 각 접합면에는 전단 박리력이 작용한다해도 인접하는 접합면에서 맞받아주고, 또 90도 박리력은 작용하지 않으므로, 박리가 문제되는 것은 상기의 x-y₁면과 y_n-1-z면에, 어떤 힘이 작용하느냐이다.

이 경우에, x-y₁면을 x-y면에, y_n-1-z면을 y-z면으로 바꾸어 읽어서, 상기의 2접합면으로 되는 경우의 9개 케이스의 어느 것에 해당하는가에 따라서 판단하면 된다.

이상, 설명한 바에 의해서, 본 발명에 있어서 씨일부재(27)의 상기 경질 내마모성 고무로 되는 선단부(27t)와 연질고무로 되는 기초부(27t₁)의 접합면이 그다지 큰 접합력이 아니더라도, 90도 박리는 물론, 전단박리도 일어나지 않게 하는 조건은 다음과 같다.

(1) 1면으로 접합하는 경우는 이 접합면을 포함한 평면이 선단 맞접하는 부에 있어서의 누름력의 반력과 마찰력과의 합력의 작용방향을 포함한 면과 직각으로 교차할 것.

(2) 상호교차하는 2면으로 접합하는 경우는 물차단면과 접하지 않은 접합면을 포함한 평면이, 선단 맞접하는 부에 있어서의 누름력의 반력과 마찰력과의 합력의 작용방향을 포함하는 면과, 롤 회전방향 상류측에서 보아서 90도 이상의 각도가 교차하며, 또한, 또한편의 접합면을 포함한 평면의, 상기의 선단맞접하는 부에 있어서의 누름력의 반력과 마찰력과의 합력의 작용방향을 포함한 면과 평행이거나, 또는 롤 회전방향 하류측에서 교차할 것.

또한, 상기의 조건을 만족시켜서 박리가 생기기 어려운 접합부를 형성하는데는 접합에 필요한 품이나, 마모한 선단부(27t)를 떼내고 신품과 교환하여 재생시키는 것도 고려하여, 통상의 고무용 화학접착제로 내수성과 약간의 내열성을 갖추어, 롤표면에서 받는 반력과 마찰력의 합력에 의해서 박리되지 않을 정도의 접착강도를 가진 것을 사용하는 것이 좋다.

다만, 본 발명은 접합면이 상기의 조건을 충족시키는 것에 한정되는 것은 아니고, 접합력이 롤표면에서 받는 반력 F_r과 마찰력 F_f의 합력 F에 의해서 박리되지 않을 정도의 접착강도를 가진 접착제를 사용하거나, 예를 들면, 끼워넣기 등을 병용하므로써 접합력을 높히거나, 접합면을 원호형상의 단면, 혹은 파형단면을 갖도록하여 전단박리를 회피할 수만 있다면 상기의 조건을 반드시 만족하지 않아도 좋다는 것은 물론이다.

다음에, 제1도, 제11도 및 제12도에 도시한 구성을 적용하여 1개의 롤만을 회전구동시키는 OFF-Line시험장치를 제작하여 OFF-Line시험을 행하였다.

이 시험장치의 제원 및 시험조건을 표1에, 또, 시험에 사용한 탄성씨일부재의 규격에 대해, 본 발명에 적합한 것을 실시예 A, B로 하고, 종래 사용하던 것을 비교예 1~5로 하여 각각 표2에 나타낸다.

비교예 및 실시예의 씨일부재(27)의 재질로서는 쇼어경도 60, 70의 아크릴로 니트릴-브타딘 고무(이하, NBR로 약기함), 쇼어경도 76의 불소고무, 쇼어경도 86, 96, 105의 내마모성 불소고무(경도는 MgO, Ca(OH)₂, 탄소계충전재의 배합량으로 조정한 것)를 각각 사용하여, 씨일부재 전체를 일체로 형성하였다.

씨일부재(27)의 단면치수는 제26도에 도시한 바와 같이, 전체의 길이 L : 39mm, 기초부(27t)의 높이 H : 11mm, 선단부(27t)의 높이 h : 11mm, 또한 롤표면에 맞접하는 선단부(27t)의 각도 α : 75°로 하였다.

또, 실시예 A, B에 있어서는 각도 θ₁(제12도참조)가 100°가 되도록 씨일부재(27)의 선단부(27t)를 롤에 밀어 붙이도록 하고, 또, 비교예 1로서는 쇼어경도 86의 내마모성 불소고무를 사용한 씨일부재(27)을 각도 θ₁이 70°가 되도록 하고, 비교예 2, 3으로서는 실시예 A, B와 동일한 조건으로 각각 씨일부재(27)의 선단부(27t)를 롤에 밀어 붙이도록 하였다.

씨일부재(27)의 맞접하는 부에서 롤의 회전방향 하류측의, 즉, 물차단한 선(線)바로 뒤측의 롤의 중앙부와, 씨일부재(27)의 롤 축방향 끝부분에 해당하는 위치의 롤표면에 남아 있는 수막의 두께에 대해서는 다음의 방법으로 측정하고, 그 측정수막의 두께를 물차단 성능에 있어서의 평가지표로 하였다.

즉, 건조하고, 수분흡수성이 우수한 일정면적의 페이퍼타올을 물차단직후의 롤중앙부와 씨일부재(27)의 롤 축방향 끝부분에 해당하는 위치의 롤표면에 일정시간 밀어붙여서 롤표면에 남은 물을 흡수시켜서, 사용전과 사용후의 페이퍼타올의 중량을 정밀 스프링저울로 측정하여 그 중량차이, 즉 흡수된 물의 량으로부터 다음의 (1)식으로 수막두께를 측정하였다.

h = w / (v × b × t) ············ (1)

여기에서, h ; 수막두께(mm), w ; 사용전과 사용 후의 페이퍼타올의 중량차(kgw), v ; 롤의 주속도(周速度)(m/s), b ; 페이퍼타올의 폭(mm), t ; 페이퍼타올의 누르는 시간(h)이다.

그 구체적 측정조건은 표 3에 나타낸 바와 같다.

상기와 같은 측정을 시험개시 때, 시험개시 후, 10, 20, 30, 40시간 경과의 시점에서 각각 실시하고, 40시간 시험 후의 선단부(27t)의 마모치수를 측정하고, 그 마모량(cm²)을 구하였다.

이들 결과를 각각 제27도~제29도에 나타내고 있다.

제27도는 비교예 1과 실시예 A를 비교한 것으로서, 같은 쇼어경도의 내마모성 불소고무를 사용하여 각도 θ₁이 70°의 비교예 1보다 각 θ₁이 100°의 실시예 A쪽이 롤 중앙부나, 씨일부재의 단말부의 차이가 없이 일률적으로 그 수막두께가 엷으며 물차단 성능이 우수함을 보여준다.

비교예1과 실시예A의 어느 경우에도, 롤 중앙부의 쪽이 씨일부재 단말부 보다 수막의 두께가 엷으나, 그 차이는 시험경과시간과 함께 작아지고 있다.

이것은 씨일부재가 롤크라운에 맞추워 마모하고, 중앙부와 단말부의 씨일 성능의 차이가 점차 작아지고 있다고 판단된다.

제28도(a), (b)는 오프라인 시험에 있어서의 물차단 때의 시험시간과 씨일부재의 롤 회전방향 하류측에 있어서의 롤표면에 부착한 수막두께와의 관계를, 롤 중앙부와 씨일부재 단말부에 대해서 각각 씨일부재의 재질, 경도 별로 나타낸 것이며, 제29도는 소정시간 사용 후의 씨일부재의 마모량(cm³)에 미치는 씨일부재의 쇼어, 경도의 영향을 나타낸 것이다.

이들 도면에서 명백한 바와 같이 씨일부재에 사용하는 고무의 쇼어경도가 80미만일 때는 마모가 심하고, 10시간 경과 후의 수막두께가 1㎛을 초과하고 있으며, 마모와 함께 물차단효과도 저하한다.

씨일부재 선단부의 고무쇼어경도가 100을 초과하면, 롤 외주면의 형상으로의 변형용이성 정도가 낮기 때문에 수막두께가 처음부터 1㎛을 초과하고 있으며, 마모량이 적은 반면, 롤 축방향에서의 물차단효과의 분산이 크게되므로 바람직하지 않다.

또한, 제29도의 경우에서는 비교예 1과 실시예 A와의 사이에는 씨일부재의 마모량의 차이는 그다지 확인되지 않았다.

제28도, 제29도에 있어서 상기의 각도 θ₁이 100°로서 씨일부재의 쇼어경도가 다른 비교예 2~5와 실시예 A, B를 비교하면 다음과 같이 설명된다.

(1) 시험개시 때의 롤 중앙부에 있어서의 수막두께는 씨일부재의 재질, 경도에 관계없이 0.4㎛으로 엷고, 물차단 성능은 좋다.

이것은 볼록(凸)크라운롤의 중앙부에서는 씨일부재와 롤 표면이 충분히 밀착하여 씨일효과가 높기 때문이라고 판단된다.

(2) 롤 중앙부의 수막두께는 씨일부재의 쇼어경도 80미만의 비교예 2~4에서는 시험시간의 경과와 함께 급격히 두껍게 되어, 10시간 경과 후에 1㎛을 초과하여 그 후에도 증가속도는 약간 완만하게는 진행되나, 수막두께는 두껍게 되어 간다.

그래서 40시간 경과 후의 수막두께는 1.3~2.6㎛에 달한다.

한편, 씨일부재의 쇼어경도 86, 96의 실시예 A, B 및 쇼어경도 105의 비교예 5에서는 시간경과에 따른 수막두께의 증가는 완만해서 40시간 경과 후에도 7~9㎛에 머물고 있다.

(3) 시험개시때에 있어서의 씨일부재 단말부의 수막두께는 쇼어경도 105의 비교예 5에서는 1㎛을 초과하고 있는데 대하여, 쇼어경도 100이하의 비교예 2~4, 실시예 A, B에서는 0.5~0.6㎛에 머물고 있다.

이중에서는 근소한 차이이기는 하지만 쇼어경도가 낮을수록 수막두께는 엷은 경향이 보인다.

이 결과를 상기(1)의 롤 중앙부의 결과와 비교해 보면, 씨일부재 단말부가 되면 凸(볼록)크라운 롤의 외부지름이 약간 작아지기 때문에 씨일부재와 롤 표면과의 변형용이성이 약간 나빠지지만, 씨일부재의 쇼어경도가 100이하가 되면 물차단 성능에 그다지 영향을 주지 않고, 씨일부재의 쇼어경도가 100이상이 되면 유연성이 부족하여 단말부의 물차단 성능에 상당한 악영향을 미친다고 판단된다.

(4) 씨일부재단말부의 수막두께는 씨일부재의 쇼어경도 80미만의 비교예 2~4에서는 시험경과와 함께 급격히 두껍게 되어 10시간 경과 후에 1㎛을 초과하고, 그후에도 증가속도는 약간은 완만하게 되지만 수막의 두께는 두껍게 되어간다.

그러나, 중앙부와의 차이는 점차 작게 되고, 40시간 경과 후의 수막두께는 롤 중앙부와 같이 1.3~2.6㎛에 머문다.

한편, 씨일부재의 쇼어경도 86, 96의 실시예 1, 2에서는 시간경과에 따른 수막두께의 증가는 완만하여 40시간 경과 후에도 0.9~1㎛에 머문다.

그러나, 쇼어경도 105의 비교예 5에서는 시간의 경과에 의해서, 수막두께는 완만히 증가해 가고, 중앙부와의 두께의 차이는 거의 일정하게 유지된다.

(5) 40시간 경과 후의 마모량은 당연한 것이지만, 씨일부재의 쇼어경도가 높아짐에 따라서 적게 되어 가지만 쇼어경도 76~86의 사이에서 마모량의 저하가 약간 급하게 되고, 그 이후에는 완만히 저하해 간다.

상기(5)의 쇼어경도와 마모량의 관계와, 상기 (2), (4)의 시험시간과 수막두께와의 관계를 함께 고찰하면 다음과 같이 설명된다.

즉, 씨일부재의 쇼어경도는 낮을수록 마모속도가 빠르고, 씨일부재와 롤표면과의 접촉면적이 단시간내에 크게 되어 간다.

그런데 씨일부재의 롤표면에의 누름력은 일정하게 유지되어 있기 때문에 접촉면적이 크게 됨에 따라서 접촉면에 있어서의 단위면적당의 압력, 즉, 면압은 작아지므로, 회전하는 롤과의 마찰력에 의해서 롤표면과 씨일부재 선단면과의 미소한 간극으로 끌려 들어가는 롤 표면 부착수의 량이 많아진다.

이 때문에 쇼어경도가 낮을수록 시험시간 경과에 의한 수막두께의 상승속도는 크게 된다.

그러나, 쇼어경도 80미만과 80이상에서는 경도의 마모에 미치는 영향은 약간 틀려서, 마치 2개의 직선관계가 성립되어 있는 듯한 거동을 나타내므로, 시험기간 경과에 의한 수막두께의 상승속도는 쇼어경도 80미만에서는 크고(급격히), 쇼어경도 80이상에서는 작게(완만히) 된다.

또, 볼록형(凸형)롤 크라운에 대한 씨일부재 선단부의 변형용이성은 씨일부재의 쇼어경도가 낮고 유연할수록 좋으므로, 시험개시 때의 시일부재마모가 거의 나타나지 않을 때의 씨일부재 단말부의 수막두께는 씨일부재의 쇼어경도가 낮을수록 엷게 보인다.

그러나 롤 중앙부의 수막두께보다는 약간 두껍다.

그렇지만, 시간경과와 함께 접촉압이 큰 롤중앙부에서 빨리 마모해 가므로, 롤 중앙부의 수막두께의 상승속도는 씨일부재 단말부에 있어서의 그것 보다 약간 크다.

따라서 시험시간 경과와 함께 롤 중앙부와 씨일부재 단말부의 수막두께의 차이는 거의 없어지게 되어 간다.

다음에, 연속식 열간압연기의 마감압연기, 그 가운데서도 압연속도가 가장 빠른 스탠드인 최종스탠드의 상가공롤에 본 발명의 물차단장치를 설치하고, 씨일부재의 재질, 경도를 바꾸어서 온라인시험을 실시하였다.

그 시험조건을 표4에, 또, 시험에 사용한 씨일부재의 규격에 대하여 본 발명에 적합한 것을 실시예 C, D로 하고, 종래 사용되고 있는 것을 비교예 6으로 하여 표5에 각각 표시한다.

씨일부재의 재질은 상기 온라인 시험의 비교예 4와 동일한 쇼어경도 76의 불소고무를 비교예 6으로 하여, 상기 실시예 A, B와 동일한 쇼어경도 86, 96의 내마모성 불소고무를 각각 실시예 C, D로 하여 사용하였다.

이 온라인 시험에 사용한 씨일부재(27)(제26도 참조)의 단면형상 및 치수는 전체의 길이 L ; 66mm, 기초부(27t₁)의 높이 H ; 19mm, 선단부(27t)의 높이 h ; 19mm로 하고 롤 표면에 맞접하는 선단부(27t)의 각도는 α ; 78°로 하였다.

그리고 상기의 각도 θ₁이 107°, 각도 θ₂가 5°가 되도록 설치하였다.

이 시험의 개시에 앞서서 비압연 중의 롤 냉각수의 스프레이를 정지한 상태에서, 가공롤의 회전 전, 가공롤의 회전 중, 가공롤을 수분간 회전시킨 후 정지시킨 경우의 각각의 경우에 대하여 씨일부재 선단부와 가공롤과의 접촉상태를 직접 눈으로 관찰한 바, 어느 경우에도 접촉상태는 양호하여 롤축방향에도 균일하게 접촉하고 있는 것이 확인되었다.

또, 상기의 회전 접촉시험 후의 롤을 빼내어 롤 표면을 관찰한 결과, 씨일부재와 접촉하고 있었던 부분이 띠형태로 검게 변색한 것만 보이고 롤 축방향으로 균일하게 접촉하고 있었던 것이 확인되었다.

또한, 이 시험은 온라인으로 실행하였기 때문에 상기의 오프라인 시험에 있어서와 같은 롤 부착 수막두께의 측정은 할수 없었으나 시험개시 직후와, 14일간 연속적으로 사용한 후의 롤 회전 중의 물차단상태를 눈으로 관찰한 결과, 비교예 6, 실시예 C, D 모두 롤 축방향으로 거의 균일한 물차단이 효과적으로 행해지고 있었다는 것을 알게 되었다.

14일간의 연속사용 후에 씨일부재의 선단부마모량을 롤 축방향으로 100mm간격으로 합계 17개소에서 측정하여 롤 축방향에 있어서의 마모량 분포상태를 제30도(a), (b), (c)에 나타낸다.

또한 제30도(a)는 비교예 6의 Hs76의 경우, 제30도(b)는 실시예 C의 Hs86의 경우, 제30도(C)의 실시예 D의 Hs96의 경우를 나타낸 것이다.

또, 전마모량을 제31도에 나타낸다.

이들 도면에서 다음과 같은 설명이 가능하다.

(1) 가공롤의 서멀크라운의 영향으로, 어느 경우에도 롤의 중앙에 해당되는 부분은 마모가 크고, 양단말부의 마모는 작다.

이 경향은 씨일부재의 쇼어경도가 낮을수록 현저하다.

(2) 전마모량은 쇼어경도 76의 불소고무에 대하여, 내마모성 불소고무의 쇼어경도 86의 것은 약 1/2, 쇼어경도 96의 것은 약1/4로 되어 있어서, 어느 것이나 열간압연기의 정기적 보전을 위한 휴지(休止)사이클인 14일간의 연속사용에 견딜 수 있는 것이 있다.

그러나 마모량을 고려하면, 쇼어경도 86, 96의 내마모성 불소고무를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 각 스탠드의 압연속도의 차이에 의한 씨일부재 선단부의 마모부하가 다른 점을 고려하여, 각 스탠드의 씨일부재의 마모속도가 같거나, 서로에게 정수배(整數倍)의 관계가 되도록 씨일부재의 재질, 경도를 선택하여 스탠드에 따라서 구별하고, 교환주기가 압연기의 정기 휴지 사이클에 일치하도록 하는 것도 실제의 조업에 적합한 하나의 방법으로서 고려된다.

다음에, 씨일부재(27)의 형상, 치수를 제32도에 나타낸 바와 같이 전체의 길이 L ; 66mm, 기초부(27t₁)의 높이 H ; 19mm, 선단부(27t)의 높이 h ; 19mm로 하고 롤표면에 맞접하는 선단부(27t)의 각도 α ; 78°, 상기 각도 θ₁이 107°, θ₂가 5°가 되도록 설치하였다.

이때의 선단부(27t)는 제24도와 같은 방식에 의거한 것으로서 기초부(27t₁)과의 2개의 접합면 x-y 및 y-z의 길이는 각각 8mm, 15mm로 하였다.

또한 선단부(27t)의 재질에 쇼어경도 86의 내마모성 불소고무를, 기초부(27t₁)에 쇼어경도 70의 NBR을 적용하여 양자의 접착에는 내수, 내열성 고무접착제를 사용하였다.

이 씨일부재(27)을 상기의 온라인 시험조건과 똑같은 조건으로 연속 14일간 사용하였다.

사용 후의 씨일부재를 꺼내서 접착부의 박리유무를 검사하였으나, 박리는 전혀 없었으며 이와 같은 구성의 씨일부재가 실제 사용에 견딜 수 있다는 것이 확인되었다.

또한 상기 제26도의 씨일부재(27)을 제작함에 있어서 (ⅰ) 전체를 쇼어경도 86의 내마모성 불소수지로 제작한 경우(ⅱ) 선단부(27t)를 내마모성 불소수지로, 기초부(27t₁)을 NBR로 제작하고 접착제로 접착하여 제32도와 같이 제작한 경우, (ⅲ) 전체를 NBR로 제작한 경우, (Ⅳ) 상기 (Ⅱ)의 것을 사용한 후 재생시킨 경우에 대해서, 그 각각의 제조코스트를 비교하였다.

그 결과, (1)의 제조코스트를 10으로 하였을 때, 제33도에 나타내고 있는 바와 같다.

상기(Ⅱ)와 그 재생품(Ⅲ)은 각각 0.20, 0.08로 되며 양자를 단순평균하면 0.14가 되어, (Ⅲ)의 0.12의 값에 근접하여 재생을 2회 행하게 되면 평균 0.12가 되어 (Ⅲ)에 맞먹는 정도까지 저감할 수 있다는 것이 명백해진다.

상기의 실시예에서는 연질고무로서, NBR을 사용한 예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 사용조건에 따라서 요구되는 특성, 가령, 내수성, 내유성, 내열성, 탄성, 경도 등을 고려하여 값싼 재료라면 모든 종류의 고무가 적용될 수 있다.

또, 상기의 실시예에서는 경질 내마모성 고무로서, 내마모성 불소고무를 사용한 예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 사용조건에 따라서 요구되는 특성, 가령, 내수성, 내유성, 내열성, 탄성, 경도 등을 고려하여 비교적 값싸게 얻어지는 재료라면 어떤 종류의 고무라도 좋다.

또한, 본 발명에 있어서는 장치의 기본구성이 제1도에 의거한 것으로 설명하였으나 제10도에 나타낸 바와 같은 구조의 것을 적용할 수 있다는 것은 물론이다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였는 바, 본 발명은 상술한 바와 같은 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 구성요지를 변경하지 않은 범위내라면 그 밖의 실시예도 포함할 수 있는 것이다.

[발명의 효과]

본 발명에 있어서는 물차단헤드의 양단측에, 가공롤의 롤동체 양끝부의 근방에 접촉하여 물차단헤드의 위치결정을 행하는 한쌍의 위치결정부재를 설치한 것으로서, 가공롤의 물차단 중에, 롤 지름이나 압연재의 패스라인이 변화해도 롤 외주면과 물차단헤드의 상대적 위치관계를 일정한 거리관계로 할 수 있으며, 수납상자에 수납된 탄성포대체의 팽창으로 얻어지는 씨일부재의 슬라이딩 스트로크의 범위이내에서, 비교적 약한 누름력으로 항상 안정적으로 씨일부재의 선단을 롤외주면에 접촉시킬 수 있어서, 안정된 물차단 효과를 얻을 수 있다.

또, 위치결정부재를 수납상자의 롤 축방향 양측면에 설치하여, 씨일부재를 양측면에서 끼워 지지하면, 씨일부재 선단부의 가로로 흔들리거나 씨일부재 선단부의 측방으로의 일탈을 방지할 수 있으며, 씨일부재와 롤 외주면과의 안정적인 접촉이 유지될 뿐아니라 물차단효과의 가일층 안정화를 기할 수 있게 된다.

또, 수납상자의 상·하 앞끝의 가장자리 가운데 적어도 한편의 앞끝 가장자리에 수납상자내부에 돌출하는 스톱퍼를 설치함과 동시에 씨일부재의 상·하의 후단 가장자리 가운데에서 스톱퍼와 대향하는 측에, 롤 동체길이 방향으로 뻗는 스톱퍼 걸고리용 볼록부를 설치하므로써 수납상자가 어떤 각도에 있더라도, 씨일부재가 자체중량이나 롤외주면과의 사이의 마찰력에 의해서 수납상자로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

또, 스톱퍼를 수납상자에 착탈이 자유롭게 설치해 둠으로써, 스톱퍼를 떼내는 것으로 씨일부재를 수납상자에서 용이하고도 단시간에 붙이고 뗄 수 있게 된다.

다시, 수납상자의 롤 동체 길이방향 양측면가운데 적어도 한측면은 후부의 탄성포대체 수납부분을 제외하고 앞부분의 측벽을 없게 함과 동시에 양위치결정부재 가운데 적어도 수납상자의 측벽 앞부분이 없는 측의 위치결정부재를 착탈 또는 고정, 회전이 자유롭게 측벽에 설치하면, 수납상자에 씨일부재 이탈방지용 스톱퍼를 설치한 경우에도, 수납상자의 측벽 앞부분이 없는 측의 위치결정부재를 떼내거나, 혹은, 가령 180°회전시켜서 씨일부재를 수납상자의 측방으로 뽑아내고, 예비의 씨일부재를 측방에서 수납상자안으로 끼어넣을 수가 있으며, 압연기의 기계측에서 극히 단시간에 용이하게 씨일부재를 교환할 수가 있다.

또, 본 발명에 있어서는 열간압연기나 냉간압연기의 롤 냉각수의 물차단을 함에 있어서 종래예에 비해서 우수한 물차단 성능이 얻어지고 물차단 후의 롤에 부착하는 수막두께는 최대 3㎛에 머물게 할수 있으며 롤 축방향으로 균일한 물차단 효과를 얻을 뿐아니라 장기간에 걸쳐서 양호한 물차단효과가 유지된다.

또한 씨일부재와 롤표면사이에 철가루나 쇠찌꺼기가 끼어들기 어렵고 압연 롤표면, 압연재표면, 씨일부재 선단부에 흠집을 주는 일이 적고, 그밖에 씨일부재의 수명이 길고, 열간압연기의 마감압연기 후단스탠드에서 장시간 연속사용이 충분히 가능하고, 씨일부재 선단부와 기초부의 재질을 바꾸어, 적정한 접합을 함으로써 장시간 연속 사용에도 접합부의 박리가 생기지 않으며, 그 결과로서, 씨일부재의 제조코스트의 저감, 재생사용에 의한 코스트의 절감을 기대할 수가 있다.

Claims (14)

1. 압연기의 롤(30)에 붙이고 떼기 자유롭게 위치결정되는 물차단헤드(26)과, 그 물차단헤드(26)을 전단부에서 지지하는 지지프레임(28)과, 그 지지프레임을 동작이 자유롭게 지지하는 지지프레임 지지수단(29)와, 그 지지프레임(28)의 일단에 접속되어, 상기 물차단헤드(26)을 롤(30)에 붙이고 떼기 자유롭게 위치결정하는 위치결정조작기(31)로 구성되는 물차단장치(25)에 있어서, 상기 물차단헤드(26)은 롤(30)면에 대향하는 한면에 개구부(開口部)를 가지는 수납상자(44)에, 팽창이 자유로운 탄성포대체(42)와, 전단말부가 상기의 개구부에서 돌출하는 씨일부재(27)을 수납함과 동시에, 상기 수납상자(44)의 롤(30) 축방향의 양측방에 물차단헤드(26)을 롤(30)의 외주면에 위치결정하는 위치결정부재(32)를 설치하여 구성되며, 상기의 물차단헤드(26)을 물차단위치에 위치결정할 때에는 상기 탄성포대체(42)를 팽창시키고, 물차단위치에서 후퇴할 때에는 상기 탄성포대체(42)를 수축시키도록 상기 탄성포대체(42)내부의 압력을 조정하는 압력조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 압연기 롤의 물차단장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지프레임 지지수단(29)는 평행한 회전축을 가지며, 상기 위치결정조작기(31)은 상기의 지지프레임(28)의 후단부에 접속되는 유체압 실린더를 갖는 것을 특징으로 하는 압연기롤의 물차단장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 지지프레임 지지수단(29)는 롤(30)의 축에 직각인 방향으로 상기 지지프레임(28)을 진퇴가 자유롭게 지지하는 안내장치이며, 상기 위치결정조작기(31)은 상기 지지프레임(28)의 후단부에 연결되는 유체압 실린더인 것을 특징으로 하는 압연기 롤의 물차단장치.
4. 제1항에 있어서, 상기의 위치결정부재(32)는 상기 수납상자(44)의 롤(30)축방향 양측면에 설치되어, 상기 씨일부재(27)을 양측면에서 끼워 지지함과 동시에, 상기 물차단헤드(26)이 물차단위치에 있을 때에는 전단말부가 롤(30)의 축방향 단말부에 각각 맞접하게 되는 것을 특징으로 하는 압연기 롤의 물차단장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 수납상자(44)의 전단말부 가장자리 상·하 가운데, 적어도 한편의 전단말부 가장자리에, 상기 수납상자(44)의 내부로 돌출하는 볼록부를 구비한 스톱퍼(47)을 가지며, 상기 씨일부재(27) 상·하의 후단말부 가장자리 중에, 상기의 스톱퍼(47)의 볼록부와 대향하는 측에는 그 볼록부에 걸어멈추기가 가능한 돌기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 압연기 롤의 물차단장치.
6. 제5항에 있어서, 상기의 스톱퍼(47)은 수납상자(44)에 대해서 붙이고 떼기 자유롭게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압연기 롤의 물차단장치.
7. 제4항 내지 제7항에 있어서, 상기 수납상자(44)의 롤(30)축방향 양측면 중의, 적어도 한쪽 측면의 상기 탄성포대체(42)의 수납부분을 제외하고 앞부분의 측벽을 없게 함과 동시에, 상기 한쪽 측면측의 상기 위치결정부재(32)가 붙이고 떼기 자유롭게 또는 회전이 자유롭게 상기의 측벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 압연기롤의 물차단장치.
8. 압연기 롤의 외주면에 롤(30)축방향을 따라서 탄성씨일부재(27)의 선단부(27t)를 탄성적으로 누르는 수단에 의해서 맞접하게 하여 물차단을 하는 압연기롤의 물차단장치에 있어서, 상기의 탄성적 누름수단에, 누름력의 제어수단과 롤(30)축방향으로의 균압(均壓)수단을 구비시키고, 또한, 상기 탄성씨일부재(27)의 선단부(27t)를 예각으로 형성하여 그 예각부를 롤(30)의 외주면에 맞접하게 함과 동시에 그 맞접하는 부에 있어서의 롤(30)의 회전방향 상류측의 롤 외주면과 상기 탄성씨일부재(27)의 선단부(27t) 물차단면이 이루는 각도 θ₁이 90°를 초과하여 맞접하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 압연기롤의 물차단장치.
9. 제8항에 있어서, 상기의 탄성적 누르기 수단은 팽창이 자유로운 포대체(42)를 압연기롤에 대향하는 한면이 개구한 수납상자(44)에 수납하며, 그 수납상자내의 상기 포대체(42)의 전방에 상기 탄성씨일부재(27)의 앞부분이 상기 수납상자(44)에서 노출하도록 상기 탄성씨일부재(27)의 후부를 전·후방향으로 슬라이딩이 자유롭게 되도록 수납하여 상기 포대체(42)의 내부압력을 조정하는 압력조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 압연기롤의 물차단장치.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 탄성씨일부재(27)의 적어도 선단부(27t)는 경질 내마모성 고무로 된 것을 특징으로 하는 압연기롤의 물차단장치.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 탄성씨일부재(27)의 기초부(27t₁)를 연질고무로 형성하고, 그 선단부(27t)를 경질 내마모성 고무로 형성함과 동시에 그들 기초부와 선단부(27t)의 사이가 접합에 의해서 구성되는 것을 특징으로 하는 압연기 롤의 물차단장치.
12. 제10항에 있어서, 상기의 경질 내마모성 고무는 쇼어(shore)경도가 80~100인 압연기 롤의 물차단장치.
13. 제11항에 있어서, 상기의 경질 내마모성 고무로 되는 선단부(27t)와 연질고무로 되는 기초부(27t₁)의 접합면이 1면으로 되고, 이 접합면을 포함하는 평면이 상기의 맞접하는 부에 있어서 롤(30)로부터 상기 탄성씨일부재(27)의 선단부에 작용하는 누름력에 대한 반력(反力)과 마찰력과의 합력(合力)의 작용방향을 포함하는 면과 직각으로 교차하게 구성하는 것을 특징으로 하는 압연기롤의 물차단장치.
14. 제11항에 있어서, 상기의 경질 내마모성 고무로 되는 선단부(27t)와 연질고무로 되는 기초부(27t₁)의 접합면이 상호 교차하는 2면으로 되며, 이 2면 중에서 상기 씨일부재 물차단면과 접하지 않는 쪽의 면을 포함하는 평면이, 상기 맞접하는 부에 있어서 롤(30)로부터 상기 탄성씨일부재(27)의 선단부(27t)에 작용하는 누름력에 대한 반력과 마찰력과의 합력의 작용방향을 포함하는 면과, 롤(30)회전방향 상류측으로부터 보아서 90°이상의 각도를 이루도록 교차하고, 또한편의 접합면을 포함하는 평면이 상기 선단 맞접부에 있어서의 상기 합력의 작용방향을 포함하는 면과 평행이 되거나, 또는 롤 회전방향하류측에서 교차하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 압연기롤의 물차단장치.