KR100951561B1 - 압연기용 지지 롤 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 판 압연기, 평판 압연기 등과 같은 압연기용 지지 롤(1)에 관한 것이다. 상기 지지 롤(1)은 외피부(2)와 롤 샤프트/롤 축(3)으로 구성되되, 상기 롤 샤프트/롤 축(3)은 다수의 부재로 형성된다. 그 외에도 본 발명은 지지 롤(1)을 제조하기 위한 제조 방법에 관한 것이다.
롤 샤프트, 롤 축, 판 압연기, 평판 압연기, 지지 롤, 샤프트 축.

Description

압연기용 지지 롤{SUPPORT ROLL FOR A ROLLING MILL}
본 발명은 판 압연기, 평판 압연기 등과 같은 압연기용 지지 롤에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지지 롤은 외피부(jacket)와 롤 샤프트/롤 축으로 구성된다. 또한, 본 발명은 상기한 지지 롤을 제조하기 위한 제조 방법에 관한 것이다.
평평한 경로 상에서 열간 또는 냉간 압연하기 위한 다중 롤 스탠드용으로 공지된 지지 롤들은 일체형으로 제조된다. 특히 판 압연기 스탠드(plate mill stand)에서 사용되는 120t 이상의 중량을 갖는 지지 롤들을 제조하는 것과 관련하여 하기와 같이 2가지 제조 방법이 공지되어 있다:
a) 지지 롤을 주조하고 이어서 자유 단조로 단조하여 가공 처리한다.
- 단일체 롤 -
b) 지지 롤을 복합 주조법을 이용하여 주조한다. 그에 따른 지지 롤의 배럴 영역은 경질의 내마모성 소재로 구성되며, 그리고 그 저널 및 코어 영역은 높은 굽힘 피로 강도를 갖는 고가의 강인성 소재로 구성된다. 주조 후에, 이어서 기계적 가공 처리가 이루어진다.
- 다중체 롤 -
170t 이상의 중량을 갖는 일체형 지지 롤의 경우, 제조 업체는 극히 일부이 다. 그로 인해 납품 기간은 길고 가격은 비싸다. 또한, 높은 중량으로 인해 상기한 지지 롤을 운반하기 위한 비용도 마찬가지로 높다는 점에서 바람직하지 못하다.
또한, 유효한 배럴 영역(내마모성으로 설계됨)이 마모되면 롤 몸체 전부를 폐기해야 한다.
일체형 지지 롤 이외에도 다중체 지지 롤도 공지되어 있다.
EP 1 056 553 B1에는 작업 롤들과 다중체 지지 롤들을 구비한 압연기가 개시된다. 그에 따른 지지 롤들은 자체 상부에 자체 길이방향으로 상호 간에 인접하여 배치되는 다수의 롤러 베어링을 구비한 기본 몸체로 구성된다. 상기 롤러 베어링들은 자체 외부 링들을 이용하여 롤러 베어링을 둘러싸는 외피부를 회전 가능하게 지지한다. 외피부는 자체 내부면을 이용하여 전체 면에 걸쳐 롤러 베어링의 외부 링의 외부면에 인접한다. 외부면은 지지 롤의 롤 배럴을 형성하되, 기본 몸체의 길이부 상에는 3개의 롤러 베어링이 제공되며, 이들 롤러 베어링들 중 중앙의 롤러 베어링은 테이퍼 롤러 베어링으로서 형성된다. 외부에 위치하는 두 롤러 베어링들은 원통형 롤러 베어링으로서 형성된다. 그리고 두 원통형 롤러 베어링들과 기본 몸체 사이에 모터로써 기본 몸체의 종축을 중심으로 회전할 수 있는 편심 부시가 각각 배치되되, 기본 몸체의 부하 영역에서 기본 몸체와 편심 부시 사이에는 원통형 롤러 베어링의 기울어짐을 가능케 하는 자기 조정식 틸팅 세그먼트(tilting segment)가 각각 제공된다.
독일 공개 공보 1 602 121에는 금속 평판 제품을 압연하기 위한 4단식 롤 스탠드용 다중체 지지 롤이 개시된다. 이 경우, 지지 롤에 의해 흡수되는 압연력은 단지 롤 배럴의 폭 영역 내부의 두 위치에서만 지지 롤 외피부로부터 축 내지 샤프트로 전달될 수 있다.
EP 0 896 841 A2에 의해서는 작업 롤들과 다중체 지지 롤들을 구비한 압연기가 공지되었다. 그에 따른 지지 롤들은, 자체 상부에 자체 길이방향으로 상호 간에 인접하여 배치된 다수의 롤러 베어링을 구비한 기본 몸체로 구성된다. 롤러 베어링들은 자체 외부 링들을 이용하여 롤러 베어링을 둘러싸는 외피부를 회전 가능하게 지지한다. 외부면은 지지 롤의 롤 배럴을 형성하되, 기본 몸체는 자체 종축을 중심으로 회전 가능하며, 그리고 대략 롤러 베어링의 폭에 상응하는 원통형 구간들로 분리된다. 또한, 각각 인접하는 구간들의 상호 간에 평행하게 뻗어있는 원통축들은 상호 간에 오프셋 되어 위치한다. 외피부는 자체 내부면을 이용하여 전체 면에 걸쳐 롤러 베어링의 외부 링의 외부면에 인접하고, 그에 따라 외피부 자체의 역 굽힘 영향에 의해 감소되는 방식으로 상기한 외피부는 기본 몸체의 구간들의 편심율로부터 발생하는 편심율을 갖게 된다.
이와 같은 배치는 EP 1 058 616 B1에도 기술되어 있다.
DE 197 02 325 A1으로부터는 진동 감쇠식 롤을 제조하기 위한 방법이 공지되었다. 이 경우 적어도 하나의 지지 롤 및/또는 할당된 작업 롤에서 적어도 하나의 롤의 고유 진동 주파수의 값을 변경하기 위해, 축에 평행한 적어도 하나의 중공부가 형성된다. 적어도 각각 하나의 작업 롤 및 지지 롤로 구성되는 발명에 따른 롤 세트의 경우, 적어도 하나의 롤은 축에 평행한 적어도 하나의 중공부를 구비한다.
EP 0 937 515 B1으로부터는 롤 외피부 내부에 배치되어 롤 외피부의 굽힘 강 도에 영향을 주기 위한 수단들을 구비한 회전식 롤 외피부로 구성된 롤이 공지되었다. 영향을 미치는 수단은 회전체 형태의 미끄럼 베어링이다. 이와 관련하여 회전체는 회전 가능하게 조정될 수 있고, 다음과 같은 방식으로 형성된다: 롤 외피부의 부하 구역에 대응하는 회전체 부하면이 회전 대칭 몸체의 외부면의 부분이 되며, 그리고 상기한 외부면의 가장자리는 회전체의 외연부를 따라 부하면의 폭 및/또는 위치가 변화하는 방식으로 형성된다. 회전체는 자체 부하면의 영역에 적어도 하나의 홈부를 포함하되, 이 홈부의 가장자리 형상 및 그 내부 윤곽은 임의로 형성될 수 있다.
상기한 공지된 바와 같이 다중체로 설계되거나 구성되는 지지 롤들은 칠-주조 롤로서 형성된다. 다시 말해 외부의 외피부 등은 내부 샤프트/축 등을 중심으로 회전한다.
상기한 공지된 설계에 따라 제조되어 높은 총중량을 갖는 지지 롤들의 경우, 일체형 설계에서와 같이 운송과 관련하여 마찬가지로 전술한 단점이 존재한다.
그러므로 본 발명의 목적은 공지된 지지 롤들과 관련하여 그 제조를 간소화하고, 납품 기간을 단축하고, 수명을 증대하며, 그리고 운반 비용 같은 전술한 단점을 감소시키는 것에 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 외피부와 롤 샤프트/롤 축으로 구성되어 판 압연기, 평판 압연기 등과 같은 압연기용으로 적용되는 지지 롤에 있어서, 상기 롤 샤프트/롤 축이 다중체로 형성됨으로써 달성된다.
지지 롤의 추가의 구현예들은 해당하는 종속항들로부터 제시된다.
개선 실시예에 따라, 반쪽 저널 내에는 하나 혹은 그 이상의 보어부가 제공된다. 이들 보어부들은 축에 평행하게 뻗어있으며, 그리고 예컨대 대칭되게 배치된다. 단 하나의 보어부만이 제공되는 경우라면, 그 보어부 축은 반쪽 저널의 종축과 동일하게 된다. 제1 실시예에 따라, 두 반쪽 저널은 관통 보어부를 구비하여 형성되되, 두 반쪽 저널을 상호 간에 고정하기 위해, 상기 관통 보어부 내로는 인장 바/인장 로드가 삽입된다.
추가의 실시예에 따라, 일측의 반쪽 저널은 관통 보어부들을 구비하고, 타측 반쪽 저널은 나사산이 형성된 보어부를 구비하여 형성되되, 그 나사산이 형성된 보어부 내로는 나사 로드/예압 나사가 조여지면서 삽입된다.
반쪽 저널들은 제1 실시예에 따라 외피부에 의해 둘러싸이는 영역에서 원통형으로 형성된다. 추가의 실시예에 따라 상기한 영역은 원뿔대 모양으로 형성된다. 이와 관련하여 예컨대 작은 경사각을 가지면서 자체 잠금이 가능한 방식으로 형성되는 원뿔형 시트가 제공된다. 또 다른 구현예에 따라, 두 반쪽 저널 사이에는 부시가 배치된다. 이 부시는 동일한 반쪽 저널을 구비한 상이한 길이의 지지 롤들을 제조 가능하게 한다. 외피부들의 상이한 길이들는 하나 또는 그 이상의 부합하는 부시에 의해 극복된다.
추가로 간소화하기 위해, 나사산이 형성된 보어부 또는 나사산이 형성된 보어부들을 구비한 부시가 형성될 수 있다. 이 경우 반쪽 저널은 단지 관통 보어부들만을 구비하여 형성된다.
그 외에도 본 발명은 외피부와 다중체 롤 샤프트/롤 축으로 구성된 지지 롤을 제조하기 위한 제조 방법에 관한 것이다.
본원의 제조 방법에 따라, 외피부는 내부가 가열되고, 그로 인해 팽창된다. 그에 이어서 반쪽 저널들은 외피부 내로 삽입되며, 그리고 외피부의 우측 및 좌측 선단 벽부에까지 활주된다. 정확한 위치 결정을 위해, 반쪽 저널들은 예컨대 자체 외연부 상에 적어도 하나의 피팅 에지부를 구비한다. 외피부, 우측 반쪽 저널 및 좌측 반쪽 저널로 구성되는 지지 롤은 외피부의 냉각 후에 수축 결합을 통해 밀착된다. 그로 인해 내굽힘성을 갖는 지지 롤이 제조된다.
제조 방법의 추가의 구현예들은 해당하는 종속항들로부터 제시된다.
외피부가 소정의 마모 한계에 도달하면, 두 반쪽 저널들과 경우에 따라 예압 나사 또는 예압 나사들은 외피부로부터 분리된다. 지지 롤을 본 발명에 따라 형성함으로써, 우측 반쪽 저널과 좌측 반쪽 저널 및 예압 나사/예압 나사들은 계속해서 이용될 수 있게 된다.
그 외에도 본 발명에 따라 외피부, 우측 반쪽 저널, 좌측 반쪽 저널, 그리고 예압 나사 내지 예압 나사들로 지지 롤을 구현함으로써, 상기 개별 부재들을 분리하여 사용 위치, 압연기 등으로 운반할 수 있다는 장점이 제공된다. 그리고 현장에서 지지 롤을 조립/결합하기만 하면 된다.
본 발명의 실시예들은 매우 개략적으로 도시된 도면들에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
도1은 다중체 지지 롤을 3차원적으로 도시한 단면도이다.
도2는 외피부가 베어링 저널을 구비하여 형성되어 있는 본 발명에 따른 지지 롤을 3차원적으로 도시한 단면도이다.
도3은 롤 배럴 링 내지 수축 링을 구비한 본 발명에 따른 지지 롤을 3차원적으로 도시한 단면도이다.
도4는 중공부를 구비한 지지 롤을 3차원적으로 도시한 단면도이다.
도5는 2개의 부재로 이루어진 설계에 따른 지지 롤을 3차원적으로 도시한 단면도이다.
도6은 도4에 따른 지지 롤의 변형예를 정면에서 바라보고 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 지지 롤 2: 외피부
3: 롤 샤프트/롤 축 4: 좌측 반쪽 저널
5: 우측 반쪽 저널 6: 선단면
7: 선단면 8: 정지 에지부
9: 정지 에지부 10: 나사산이 형성된 보어부
11: 관통 보어부 12: 베어링 저널
13: 예압 나사 14: 원추형 수축 피팅부
15: 원통형 수축 피팅부 16: 롤 배럴 링 또는 수축링
17: 중공부 18: 나사
19: 정지면
도1에는 지지 롤(1)이 3차원 단면도로 도시되어 있다. 지지 롤(1)은 외피부(2)와 롤 샤프트/롤 축(3)으로 구성된다. 롤 샤프트/롤 축(3)은 본 발명에 따라 좌측 반쪽(베어링) 저널(4)과 우측 반쪽(베어링) 저널(5)에 의해 형성된다. 외부의 단부에는 베어링용 수납부가 형성된다.
외피부(2)는 내부가 각각 선단면(6, 7)으로부터 출발하여 원뿔대 모양으로 형성된다. 외피부(2) 내에서 베어링 저널(4, 5)의 위치 결정을 보다 개선하기 위해, 베어링 저널들(4, 5)은 정지 에지부(8, 9)를 구비하고 있다.
도시한 실시예에 따라, 좌측 베어링 저널(4)은 나사산이 형성된 보어부(10)를 포함하며, 그에 반해 우측 베어링 저널(5)에는 관통 보어부(11)가 제공되고, 이 관통 보어부(11)를 통해 예압 나사(도시 생략)가 안내된다.
추가의 구현예는 도2에서 확인할 수 있다. 좌측 베어링 저널(4)은, 긴 길이에 걸쳐 외피부(2) 내에 삽입되는 방식으로 형성된다. 외피부(2)는 자체 우측 단부에 예컨대 단방향으로 주조되거나 단조된 베어링 저널(12)을 구비하여 형성된다. 좌측 베어링 저널(4)과 외피부(2)는 조합된 원추형 수축 피팅부(14) 및/또는 원통형 수축 피팅부(15)를 이용하여 결합된다. 상기와 같이 3개의 부재로 이루어진 지지 롤의 밀착 결합은 예압 나사(13)에 의해 달성된다. 좌측 베어링 저널(4)은 직접적으로 레이디얼 베어링(도시 생략)을 수납한다.
상기한 실시예의 장점은, 부재들 상호 간에 길게 끼워 맞춘 결합(외피부(2) 에서 좌측)을 바탕으로, 두 부재의 굽힘선들은 조정되며, 그에 따라 응력 및 변형은 허용 범위에 있게 되는 것에 있다.
손상되거나 마모된 외피부(2) 전체를 교체하는 것을 회피하기 위해, 도3에 도시한 바와 같이, 전체 배럴 길이에 걸쳐 롤 배럴 링 내지 수축 링(16)이 가열을 통해 끼워진다. 이와 관련하여, 폭이 동일하거나 서로 상이한 다수의 롤 배럴 링 내지 수축 링들(16)은 외피부(2)에 계단형으로 형성된 원통형 직경부 상에 가열을 통해 끼워진다. 이때 바람직하게는 롤 배럴 링들 내지 수축 링들(16)이 수회의 재연마 후에 자체 사용 직경의 끝 부분에 도달했다면, 상기한 링들(16)을 다시 가열하여 끼워넣을 수 있다. 그리고 외피부(2)를 다시 사용할 수 있다.
도4에 따라, 지지 롤(1)은 외피부(2)와 베어링 저널들(4, 5)로 구성된다. 베어링 저널들(4, 5)은 단지 극미한 정도로만 외피부(2) 내로 삽입된다. 그렇게 함으로써 외피부(2) 내에는 중공부(17)가 형성된다. 베어링 저널들(4, 5)은 예컨대 경량의 원통형 또는 원뿔형 피팅부를 이용하여 외피부(2) 내에 압입된다. 고정을 위해, 베어링 저널들(4, 5)은 충분한 수의 나사들(18)을 통해 양측면에서 외피부와 나사 체결된다. 이런 실시예에 따라 바람직하게는 외피부(2)의 외경부가 사전 지정된 자체 사용 직경의 끝 부분에 도달할 정도로 연마될 때에도, 좌측 베어링 저널(4)과 우측 베어링 저널(5)을 다시 사용할 수 있다. 지지 롤(1)을 교환하기 위한 장치들은 그 치수가 더욱 작게 설계될 수 있다. 왜냐하면, 지지 롤(1) 전체는 솔리드 롤보다 더욱 가볍기 때문이다.
지지 롤(1)의 다중체 롤 샤프트/롤 축(3)은 도5에 도시한 바와 같이, 좌측 베어링 저널(4)이 외피부(2)와 일체형으로 형성됨으로써 달성된다. 우측 베어링 저널(5)은 두 부재들의 위치 결정을 가능케 하기 위해 정지면(19)을 포함한다. 두 부재의 끼워 맞춤은 먼저 원통형 외피부를 가열한 후에 이루어진다. 베어링 저널(5)을 삽입하고 이어서 냉각시킨 후에, 횡방향 강제 맞춤 형태의 견고한 결합이 이루어진다. 마찰 작용의 결과로 충분한 축방향 위치 고정이 보장된다. 추가의 고정은 이미 앞서 추가로 기술한 바와 같이 예압 나사 또는 다수의 예압 나사들을 이용하여 달성된다. 예압 나사 내지 예압 나사들의 사용은 지지 롤의 조립 시에 유용하다.
도6은 도4에 따른 지지 롤 실시예의 가능한 변형예를 도시하고 있다.
외피부(2)는 주조되거나 아버(arbor)를 통해 단조된 원통형 중공 몸체로 구성된다. 이 중공 몸체는 자체 단부에 거의 일체형으로 베어링들을 수납하기 위한 영역들을 구비하여 형성된다. 롤 샤프트/롤 축(3)(도시 생략)의 본질적인 베어링 저널들은 다시금 나사들 및/또는 끼워 맞춤 피팅을 이용하여 고정된다. 이러한 구현예의 장점은, 지지 롤의 중량이 감소한다는 점에 있다.

Claims (17)

  1. 외피부(2)와 롤 샤프트/롤 축(3)으로 구성되는 압연기용 지지 롤(1)에 있어서, 상기 롤 샤프트/롤 축(3)은 좌측 반쪽 저널(4)과 우측 반쪽 저널(5)로 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 롤 샤프트/롤 축(3)은 좌측 반쪽 저널(4)과 우측 반쪽 저널(5)로 형성되고, 상기 두 반쪽 저널들(4, 5) 사이에 하나 이상의 부싱이 배치되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1).
  3. 제2항에 있어서, 상기 반쪽 저널들(4, 5) 중 하나의 반쪽 저널에는 축에 평행한 하나 이상의 관통 보어부(11)가 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1).
  4. 제2항에 있어서, 상기 반쪽 저널들(4, 5) 중 하나의 반쪽 저널에는 나사산이 형성된 보어부(10)가 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외피부(2)의 내부는 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1).
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외피부(2)의 내부는 원뿔대 형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1).
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외피부(2)는 주조된 고가의 조질강, 단조된 고가의 조질강, 또는 주조 및 단조된 고가의 조질강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1).
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외피부(2)에는 자체 외부의 원주면에 내마모성 표면 경화부가 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1).
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외피부(2)에는 자체 외부 원주면에 다수의 롤 배럴 링들 또는 수축 링들(16)이 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1).
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외피부(2)의 일측 단부에는 베어링 저널(12)이 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1).
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따르는 지지 롤(1)을 제조하기 위한 제조 방법에 있어서, 상기 외피부(2)는 내부로부터 가열되고, 우측 반쪽 저널(5) 및 좌측 반쪽 저널(4)이 상기 외피부(2) 내로 삽입되며, 그리고 이어서 상기 외피부(2)가 냉각되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1)을 제조하기 위한 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 우측 반쪽 저널(5) 및 상기 좌측 반쪽 저널(4)은 하나 이상의 인장 로드나 하나 이상의 예압 나사를 통해 상호 간에 고정되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1)을 제조하기 위한 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 인장 로드나 예압 나사는 상기 두 반쪽 저널들(4, 5) 중 하나의 반쪽 저널 내에 형성되는, 나사산이 형성된 보어부(10) 내로 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1)을 제조하기 위한 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 외피부(2) 내부에서, 상기 반쪽 저널들(4, 5) 사이에 하나 이상의 부싱이 배치되는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1)을 제조하기 위한 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 외피부(2)의 외부면은 내마모성 표면 경화부를 구비하는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1)을 제조하기 위한 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서, 각각의 반쪽 저널(4, 5)의 정지 에지부(8, 9)가 상기 외피부(2)의 선단면(6, 7)에 인접하는 것을 특징으로 하는 압연기용 지지 롤(1)을 제조하기 위한 제조 방법.
  17. 삭제
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