KR101205277B1 - 멀티파트 롤 - Google Patents

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조헨 뮌케르
올라프 노르만 젭슨
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에스엠에스 지마크 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 플레이트 압연기, 평판 압연기 등과 같은 압연기용 롤, 특히 작업 롤 또는 지지 롤에 있어서, 케이스(2)와; 좌측 반쪽 저널(3)과; 우측 반쪽 저널(4);을 포함하는 상기 압연기용 롤에 관한 것이다. 이와 관련하여, 반쪽 저널들(3, 4)은 케이스(2)에 의해 둘러싸이는 영역에서 원뿔대 모양으로 형성되며, 좌측 반쪽 저널(3)에는 좌측 표면(12)이 형성되고, 우측 반쪽 저널(4)에는 우측 표면이 형성된다. 본원 발명의 경우 좌측 반쪽 저널(3)과 우측 반쪽 저널(4)은 보어(24)와, 이 보어에 대응하는 그루브(11)를 구비하여 형성되되, 그루브(11)는 표면들(12, 13)에 형성된다. 그 외에도 본 발명은 압연기용 롤(1), 특히 작업 롤 또는 지지 롤을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본원 발명의 방법에 따라서는, 좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)이 케이스(2) 내에 삽입되고; 우측 반쪽 저널(4)과 좌측 반쪽 저널(3)은 적어도 하나의 타이 로드(5)에 의해 상호 간에 견고하게 고정되며; 압력유는 좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4) 내부 또는 그 상부에 제공되는 보어들(22) 및 그루브들(11) 내로 안내되며; 압력유는 케이스(2)에 압력을 가하고, 이 압력에 의해서는 케이스(2)가 확대되며; 그리고 케이스(2)가 확대될 때, 타이 로드(5)에 의해 정지면들(18, 19)은 케이스(2)의 전면들(20, 21)과 서로 밀착된다.
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롤, 작업 롤, 지지 롤, 케이스, 좌측 반쪽 저널, 우측 반쪽 저널, 보어, 그루브, 타이 로드.

Description

멀티파트 롤{MULTIPART ROLL}
본 발명은 플레이트 압연기, 평판 압연기 등과 같은 압연기용 롤, 특히 작업 롤 또는 지지 롤에 있어서, 케이스와, 좌측 반쪽 저널과, 우측 반쪽 저널을 포함하는 상기 롤에 관한 것이다.
EP 1 056 553 B1에는 작업 롤과, 본체로 이루어진 멀티파트 지지 롤을 포함하는 압연기가 공지되었다. 본체는 자체 상부에 길이방향으로 나란하게 배치되는 다수의 롤러 베어링을 포함하며, 이들 롤러 베어링은 자체 외부 링들을 이용하여 롤러 베어링을 둘러싸는 케이스를 회전 가능하게 지지한다. 케이스는 자체 내부 표면을 이용하여 전체면에 걸쳐 롤러 베어링의 외부 링의 외부 표면과 인접한다. 외부 표면은 지지 롤의 롤 표면을 형성하되, 본체의 길이부에는 3개의 롤러 베어링이 제공된다. 이 3개의 롤러 베어링 중에서 중앙의 롤러 베어링은 테이퍼 롤러 베어링으로서 형성된다. 바깥쪽에 위치하는 두 롤러 베어링은 원통형 롤러 베어링으로서 형성되며, 그 두 원통형 롤러 베어링과 본체 사이에는 각각 본체의 종축을 중심으로 모터에 의해 회전 가능한 편심 부시(excentric bush)가 각각 개재되되, 본체와 편심 부시 사이의 본체 부하 영역에는 원통형 롤러 베어링의 경동(tilting)을 가능하게 하는 틸팅 세그먼트가 제공된다.
멀티파트 롤은 또한 US 4,407,151에 개시되었다.
가장 당연하게 여겨지는 선행 기술로서 WO 2007/006 467 A1은 플레이트 압연기, 평판 압연기 등과 같은 압연기용 지지 롤을 개시하였다. 이 지지 롤은 케이스와 롤 샤프트 또는 롤 축으로 구성되되, 롤 샤프트 또는 롤 축은 다수의 부품으로 형성되며, 특히 롤 샤프트 또는 롤 축은 좌측 반쪽 저널과 우측 반쪽 저널로 형성된다. 이와 같은 롤을 제조하기 위한 방법에 따라서는, 케이스가 내부에서 가열되고, 그에 따라 팽창된다. 이어서 반쪽 저널들이 케이스 내에 삽입되고, 케이스의 우측 및 좌측 전면벽에 밀착된다. 정확한 위치 결정을 위해 반쪽 저널들은 예컨대 자체 외연부에 적어도 하나의 피팅 에지부를 포함한다. 케이스와, 우측 반쪽 저널과, 좌측 반쪽 저널로 구성되는 지지 롤은 케이스의 냉각 후에 수축 결합에 의해 상호 간에 결합된다. 그에 따라 내굽힘성의 지지 롤이 형성된다.
이와 같은 제조 방법의 경우, 냉각 후에, 결합부 내에는 수축 응력이 남을 수 있다. 이런 수축 응력은 실질적인 압연 공정 중에 약화될 수도 있다. 그로 인해 롤은 제1 압연 후에 지속적으로 변형될 수 있다. 이때 발생하는 축방향 편심 오차(axial run-out error)는 최대 1밀리미터에 이를 수 있다. 이처럼 발생하는 축방향 편심 오차는 연삭을 통한 다듬질로 제거된다. 또 다른 상 위치에서 롤에 작용하는 높은 압연력에 의해서 새로운 방향으로 추가 변형이 발생한다.
따라서 본 발명의 목적은, 롤과 이 롤을 제조하기 위한 방법에 있어서, 수축 응력이 방지되는 상기 롤 및 이 롤을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 본 발명의 목적은 본 발명에 따라, 플레이트 압연기, 평판 압연기 등과 같은 압연기용 롤, 특히 작업 롤 또는 지지 롤에 있어서,
- 케이스;
- 좌측 반쪽 저널; 및
- 우측 반쪽 저널;이 구비되되,
- 상기 좌우측 반쪽 저널들은 케이스에 의해 둘러싸이는 영역에서 원뿔대 모양으로 형성되며, 좌측 반쪽 저널에는 좌측 표면이 형성되고, 우측 반쪽 저널에는 우측 표면이 형성되며, 좌측 반쪽 저널 및 우측 반쪽 저널은 보어와 이 보어에 대응하는 그루브를 구비하여 형성되되, 이 그루브는 상기 좌우측 표면에 형성됨으로써 달성된다.
본 발명의 구현예에 따라, 그루브는 원주 방향을 따라 뻗어있거나 또는 나선형으로 뻗어있는 방식으로 형성된다. 그렇게 함으로써 전체 외연부에 걸쳐서 모든 방향으로 케이스를 균일하게 확대하는 균일한 압력이 달성된다. 상기 케이스는 주조된 조질강, 또는 단조된 조질강, 또는 주조되고 단조된 조질강으로 제조되고, 상기 케이스의 외부면에는 내마모성 표면 경화 용접부가 구비된다.
롤의 추가 구현예는 이와 관련한 종속항들로부터 지시된다.
또한, 본 발명은 롤, 특히 작업 롤 또는 지지 롤을 제조하기 위한 방법에 있어서,
- 좌측 반쪽 저널 및 우측 반쪽 저널이 케이스 내에 삽입되고;
- 우측 반쪽 저널 및 좌측 반쪽 저널이 적어도 하나의 타이 로드에 의해 상호 간에 견고하게 고정되며;
- 압력유는 좌측 반쪽 저널 및 우측 반쪽 저널 내에, 또는 그 상부에 제공되는 보어들 및 그루브들 내로 안내되며;
- 압력유는 케이스에 압력을 가하고, 이 압력에 의해서 케이스가 확대되며; 그리고
- 케이스가 확대될 때 타이 로드에 의해서는 정지면들이 케이스의 전면들과 상호 간에 밀착되는; 상기 방법에 관한 것이다.
압력유에 의해 케이스를 확대함으로써, 가열 시에 발생할 수 있는 것과 같은 수축 응력을 내포하지 않는 변형이 가능해진다. 케이스의 탄성 영역에서 발생하는 확대에 의해서는, 초과 압력의 차단 후에 케이스가 자체 초기 형태로 복귀된다.
본 발명의 방법의 추가 구현예들은 이와 관련한 종속항들로부터 지시된다.
케이스와, 좌측 반쪽 저널과, 우측 반쪽 저널을 포함하는 롤은, 예컨대 오염 입자와, 물, 냉각제, 윤활제와 같은 액체의 침투를 억제하고, 그에 따라 부식(미동마멸부식)을 방지할 수 있도록 실링을 구비하여 형성된다.
본 발명의 실시예는 매우 개략적인 도면에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 케이스와, 좌측 반쪽 저널과 우측 반쪽 저널을 포함하는 롤의 조립된 상태를 개략적으로 도시한 입체도이다.
도 2는 도 1에 따른 롤의 분해도이다.
도 3은 도 1에 따른 롤을 절개하여 도시한 측면도이다.
도 4는 위치 X2 부분의 상세도이다.
도 5는 위치 X1 부분의 상세도이다.
도 6은 위치 X3 부분의 상세도이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 롤 2: 케이스
3: 좌측 반쪽 저널 4: 우측 반쪽 저널
5: 타이 로드(tie rod) 6: 관통 보어
7: 나사산이 형성된 보어 8: 돌출부(buldge)
9: 실링 10: 실링 지지부
11: 그루브 12: 좌측 표면
13: 우측 표면 14: 표면
15: 전면(front face) 16: 리세스부
17: 보어 18: 정지면
19: 정지면 20: 좌측 전면
21: 우측 전면 22: 보어
23: 정지부 24: 연통부(connection)
25: 전면
26: 배수 그루브(water-draining groove)
27: 릴리프 그루브 28: 실링 그루브
29: 실링
도 1은 타이 로드(5)에 의해 상호 간에 견고하게 고정되는 케이스(2)와, 좌 측 반쪽 저널(3)과, 우측 반쪽 저널(4)을 포함하는 롤(1)의 조립된 상태를 입체도로 도시하고 있다.
도 2는 추가 부재들을 포함하는 도 1에 따른 롤(1)을 분해도로 도시하고 있다. 도 2에서 좌측 반쪽 저널(3)은 관통 보어(6)(도 3 참조)를 구비하여 형성되며, 이 관통 보어를 통해 타이 로드(5)가 안내되고, 이어서 우측 반쪽 저널(4)의 나사산이 형성된 보어(7)(도 3 참조) 내에서 나사 체결된다. 타이 로드(5) 상에는 선택에 따라 타이 로드(5)가 관통 보어(6)에서 안내되면서 부딪히지 않도록 하기 위해 적어도 하나의 국소 돌출부(8)가 형성된다. 돌출부(8)는 별도의 부재 내지 별도의 부재들로서 끼워질 수도 있다. 또한, 돌출부(8)는 그 내부에 실링을 수용할 수 있도록 이용할 수도 있다. 그에 따라 분해 시에 내부에는 부재들을 서로 분산시키는 압력 힘이 형성될 수 있다. 타이 로드(5)는 일측에 나사산이 형성된 보어(7)에 대응하는 나사부를 포함하며, 타측에는 너트와 선택에 따른 와셔를 구비한 나사부를 포함한다. 이에 대체되는 실시예에 따라서는 너트 대신에 타이 로드(5)가 나사로서 형성될 수도 있다. 또한, 롤(1)은, 오염물 및 액체의 유입 내지 유출을 방지하는 실링(9) 및 실링 지지부(10)를 구비하여 형성된다.
좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)은 케이스(2)의 내부 표면과 접촉하는 각각의 표면(12, 14)에 압력유를 안내하는 적어도 하나의 그루브(11)를 포함한다. 좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4) 내 압력유 공급은 대응하는 연통부들을 통해 이루어진다(도 3 참조).
좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)의 서로 마주보는 전면들(15)은 일 구현예에 따라 정지부(도 3 참조)를 위한 리세스들(16) 및/또는 맞은편 보어들(17)을 포함하며, 이들 리세스들 및/또는 보어들을 통해서는 삽입된 볼트(미도시)에 의해 두 반쪽 저널(3, 4) 간의 회전 방지가 달성된다.
도 3은 롤(1)을 절개한 측면도이다. 좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)은 케이스(2)의 좌측 전면(20) 및 우측 전면(21)과 접촉하는 정지면들(18, 19)을 포함한다. 정지면들(18, 19)은 선택에 따라 오염물 및 액체가 롤 내로 유입되거나 또는 그 외부로 유출되는 것을 방지하는 실링 지지부(10) 및 실링(9)을 구비하여 형성된다. 이에 대응하는 상세도는 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.
롤(1)의 조립을 위해서는 좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)이 케이스(2) 내에 삽입되고 타이 로드(5)에 의해 견고하게 상호 간에 고정된다. 타이 로드(5) 상에는 유압식 예압 장치(미도시)가 안착되며, 이 예압 장치에 의해 좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)이 케이스(2) 내부에서 상호 간에 당겨진다. 조립 공정은, 전면(20)이 정지면(18)과 접촉하고 전면(21)은 정지면(19)과 접촉할 때까지 케이스(2)가 압력유에 의해 확대됨으로써 개선된다. 그에 이어서 압력유는 감압 되고 케이스(2)는 좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)과 압입 끼워 맞춤 상태에서 결합된다.
케이스(2)를 교체하거나, 또는 별도로 재연삭하기 위해서는 롤(2)을 분해한다. 이를 위해 케이스(2)는 압력유에 의해 마찬가지로 확대되며, 좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)이 케이스(2)로부터 인출되거나, 또는 압입 끼워 맞춤부가 분리된다. 케이스(2)의 확대를 위해 압력유는 반쪽 저널들(3, 4) 내의 보어 들(22)을 통해 그루브(11)에까지 안내된다. 바람직하게는 원주 방향으로 뻗어있는 그루브들(11)은 압력유를 수용한다. 압력유가 적합한 장치에 의해 보어들(22) 및 그루브들(11) 내로 가압 되면, 압력은 케이스(2)의 내부 표면(14)에 전달되면서, 그 케이스(2)가 확대된다. 조립 시에는 타이 로드(5) 및/또는 예압 장치에 의해, 케이스(2)가 정지면들(18, 19)에 의해 정확하게 위치 결정될 때까지, 좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)이 상호 간에 당겨진다.
좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)은 결합을 위해 원뿔대 형태로 형성된다. 케이스(2)는 내부에 대응하는 상대 원뿔대 형태를 포함한다. 이를 위해 그 구조 부재들의 경우 1:15 내지 1:100의 테이퍼 비를 갖는 평평한 원뿔대가 고려된다. 원뿔대 형태는 일단(single-step) 또는 다단(multi-step)(계단부가 형성되거나 또는 계단 형태를 구비함)이 구비된 원추형 또는 원통형으로 형성된다.
압력유 공급과 관련해서는 반쪽 저널(3, 4) 내에 각각 적어도 하나의 보어(22)가 형성된다. 축에 평행하게 배치되는 보어들(22)은 전면들(15) 영역의 일측 단부에서 정지부(23)에 의해 밀폐된다. 또한, 타측 단부에는 압력유 장치(미도시)용 연통부(24)가 위치하며, 그 압력유 장치에 의해서는 압력유가 보어들(22) 및 그루브들(11)에 도달할 뿐 아니라, 압력이 형성된다. 연통부(24)는 대체되는 실시예에 따라 반쪽 저널(3, 4)의 외부 전면(25)에 및/또는 정지면들(18, 19)의 원통형 외부면에 제공될 수 있다.
좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)은 전면(15)의 영역에서 원주 방향으로 뻗어있는 실링 그루브(28)와 이 실링 그루브 내부에 삽입되는 실링(29)을 구 비하여 형성된다. 그렇게 함으로써 에지부 압착은, 일측의 반쪽 저널(3 또는 4)이 삽입되는 경우 압력유가 유출되지 않는 방식으로, 케이스(2)가 일측에서만 확대되면서 보조된다.
롤(1)에 대한 특별한 구현예는 도 4(위치 X2), 도 5(위치 X1) 및 도 6(위치 X3)에 상세하게 도시되어 있다.
도 4는 실링(9)을 구비한 실링 지지부(10)를 확대하여 도시하고 있다. 실링 지지부(10)는 나사에 의해 정지면(19)에 고정되되, 실링(9)은 케이스(2)의 우측 전면(21) 쪽에 밀착된다. 또한, 케이스(2)의 우측 전면(21)은 배수 그루브(26)를 구비하여 형성된다.
도 5는 정지면(19)으로부터 우측 반쪽 저널(4)의 원뿔대 형태로 전환되는 영역의 릴리프 그루브(27)를 확대하여 도시하고 있다. 여기서 케이스(14)의 내부 표면(14)은, 그 내부 표면(14)이 릴리프 그루브(27)에서 종결되는 방식으로 형성된다. 릴리프 그루브(27) 안쪽으로 돌출된 돌출 단부는 그 영역에서의 상대 이동을 감소시킨다.
도 6은 각각 전면(15)을 구비한 좌측 반쪽 저널(3)과 우측 반쪽 저널(4)을 확대하여 도시하고 있다. 전면(15)의 영역에서 좌측 반쪽 저널(3) 및/또는 우측 반쪽 저널(4)은 실링(29)을 수용하기 위한 실링 그루브(28)를 구비하여 형성된다. 실링 그루브(28)의 형태는 실링(29)의 형태에 따라 결정된다. 실링(29)으로서는 공지된 모든 실링이 고려될 수 있다. 이와 같은 구현예는 우선 압력유의 유출을 방지할 수 있도록 일측의 반쪽 저널(3 또는 4)만이 조립될 때에 고려된다.

Claims (15)

  1. 플레이트 압연기나 평판 압연기와 같은 압연기용 롤(1)로서,
    - 케이스(2);
    - 좌측 반쪽 저널(3); 및
    - 우측 반쪽 저널(4);이 구비되되,
    - 상기 좌우측 반쪽 저널들(3, 4)은 상기 케이스(2)에 의해 둘러싸이는 영역에서 원뿔대 형태로 형성되며, 상기 좌측 반쪽 저널(3)에는 좌측 표면(12)이, 그리고 상기 우측 반쪽 저널(4)에는 우측 표면(13)이 형성되는 상기 압연기용 롤에 있어서,
    상기 좌측 반쪽 저널(3) 및 상기 우측 반쪽 저널(4)은 보어들(24) 및 이 보어들에 대응하는 그루브들(11)을 구비하여 형성되고, 상기 그루브들(11)은 상기 표면들(12, 13)에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 그루브들(11)은 원주 방향을 따라 뻗어있거나 또는 나선형으로 뻗어있는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤(1).
  3. 제2항에 있어서, 상기 좌측 반쪽 저널(3), 또는 상기 우측 반쪽 저널(4), 또는 상기 좌측 반쪽 저널(3) 및 상기 우측 반쪽 저널(4)은 축에 평행한 적어도 하나의 관통 보어(6)를 구비하여 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤(1).
  4. 제2항에 있어서, 상기 좌측 반쪽 저널(3), 또는 상기 우측 반쪽 저널(4), 또는 상기 좌측 반쪽 저널(3) 및 상기 우측 반쪽 저널(4)은 나사산이 형성된 보어(7)를 구비하여 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤(1).
  5. 제2항에 있어서, 상기 좌측 반쪽 저널(3), 또는 상기 우측 반쪽 저널(4), 또는 상기 좌측 반쪽 저널(3) 및 상기 우측 반쪽 저널(4)은 실링(29)을 수용하기 위한 실링 그루브(28)를 구비하여 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤(1).
  6. 제1항에 있어서, 상기 케이스(2)는 배수 그루브(26)를 구비하여 형성되는 전면들(20, 21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤(1).
  7. 제1항에 있어서, 상기 케이스(2)는 내부가 원뿔대 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤(1).
  8. 제1항에 있어서, 상기 케이스(2)는 주조된 조질강, 또는 단조된 조질강, 또는 주조되고 단조된 조질강으로 제조되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤(1).
  9. 제1항에 있어서, 상기 케이스(2)는 자체 외부의 원주면에 내마모성 표면 경화 용접부를 구비하여 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 압연기용 롤(1)을 제조하기 위한 방법에 있어서,
    - 좌측 반쪽 저널(3) 및 우측 반쪽 저널(4)은 케이스(2) 내에 삽입되고;
    - 상기 좌측 반쪽 저널(3) 및 상기 우측 반쪽 저널(4)은 적어도 하나의 타이 로드(5)에 의해 상호 간에 견고하게 고정되며;
    - 압력유는 상기 좌측 반쪽 저널(3) 및 상기 우측 반쪽 저널(4)의 내부 내지 그 상부에 제공되는 보어들(22) 및 그루브들(11) 내로 안내되며;
    - 압력유는 상기 케이스(2)에 압력을 가하고, 이 압력에 의해서는 그 케이스(2)가 확대되며; 그리고
    - 케이스(2)가 확대될 때, 상기 타이 로드(5)에 의해 정지면들(18, 19)이 케이스(2)의 전면들(20, 21)과 상호 간에 밀착되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤을 제조하기 위한 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 타이 로드(5)는 두 반쪽 저널(3, 4) 중 일측의 반쪽 저널 내에 제공되는 나사산이 형성된 보어(7) 내에 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤을 제조하기 위한 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 케이스(2)의 외부면에는 내마모성 표면 경화 용접부가 구비되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤을 제조하기 위한 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 압연기용 롤(1)이 작업 롤 또는 지지 롤로서 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤(1).
  15. 제10항에 있어서, 상기 압연기용 롤(1)이 작업 롤 또는 지지 롤로서 형성되는 것을 특징으로 하는 압연기용 롤을 제조하기 위한 방법.
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