KR101410817B1 - 만능 4롤 압연장치 및 이를 포함하는 이형 선재 제조시스템 - Google Patents

Abstract

만능 4롤 압연장치가 개시된다. 상기 만능 4롤 압연장치는, 롤러 프레임과 상기 롤러 프레임에 회전가능하게 설치된 압연롤을 각각 구비한, 상부 롤러, 하부 롤러, 좌측 롤러 및 우측 롤러를 분리 가능하게 포함하며, 상기 상부 롤러의 압연롤과 상기 하부 롤러의 압연롤은 좌우 어긋나게 위치하고, 상기 좌측 롤러의 압연롤과 상기 우측 롤러의 압연롤은 상하 어긋나게 위치하며, 압연 선재의 단면 치수를 조절하도록, 상기 상부 롤러의 압연롤과 상기 하부 롤러의 압연롤 사이의 상하 간격과, 상기 좌측 롤러의 압연롤과 상기 우측 롤러의 압연롤 사이의 좌우 간격이 조절되며, 상기 상하 간격 및 상기 좌우 간격 조절시, 직각 방향으로 인접하는 압연롤들 사이에는 압연롤의 외주면과 압연롤의 측면이 접하는 관계가 항상 유지된다.

Description

만능 4롤 압연장치 및 이를 포함하는 이형 선재 제조시스템{universal 4 roll rolling mill and different shaped wire manufacturing system}

본 발명은 만능 4롤 압연장치 및 이를 포함하는 이형 선재 제조시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 압연 롤(또는 압연 롤러)를 교체하지 않고도 다양한 형상치수의 압연제품을 제조할 수 있는 만능 4롤 압연장치 및 이를 포함하는 이형 선재 제조시스템에 관한 것이다.

선재(線材)나 판재(板材) 가공기는 와이어 로드(wire rod)류를 원재료로 사용하여 전기, 기계, 자동차를 비롯하여 건재, 토목 자재 등 많은 분야에서의 다양한 부품의 제조에 도움이 되고 있으며, 최근에는 선재나 판재 가공품 중에서도 높은 기술력이 필요한 이형(異形) 가공품과 이형 압연 또는 이형 금형 가공기술이 주목받고 있다.

위와 같은 이형 금형 가공기술의 한 예로 2롤 압연에 의한 선재 압연 가공기술이 알려져 있다.기존 2롤 압연에 의한 가공기술은 회전하는 2개의 롤이 선재에 압력을 가하는 구조이기 때문에 가공된 선재 제품의 형상에 왜곡이 생기거나, 압연기 베어링의 기본 공차로 인해 선재 제품의 진직도(straightness)와 정밀도가 저하된다. 따라서 2롤 압연만으로 원하는 형상 치수를 갖는 이형 압연제품을 제조하기란 매우 어렵다. 2롤 압연으로 만들어진 제품을 정밀부품 용도로 사용하기 위해서는 2차~10차에 걸친 가공과 열처리공정이 추가로 수행되어야 하므로 공정 추가에 따른 비용발생 및 생산시간 지연이 뒤따른다. 이와 같이, 이형 압연제품의 성형 기술은 아직 많은 한계를 가지고 있으며, 이러한 한계를 극복하고자 하는 연구와 노력이 당해 기술 분야에서 이루어지고 있다.

대부분의 이형 선재 제조업체의 경우, 이형 선재 제품을 생산하기 위해 1차에서 5차 이상(심할 경우 10차)에 걸친 여러 단계의 압연 및 교정 작업이 요구되고 있다. 여러 단계에 걸친 압연 작업 중 최종 압연 작업 이전에 이루어지는 압연 작업에서는 압연롤이 상하 2단으로 구성된 2롤 압연장치와 4개의 압연롤이 상하좌우 방향에서 맞물려 회전하는 사방형 4롤 압연장치가 사용되는 것이 일반적이며, 이들 압연장치는 각 단계에서 목표하는 압연률에 따라 압연롤의 간격을 조절하여 사용한다. 이때, 2단 압연롤은 간섭 없이 넓은 범위의 상하 간격조절이 가능하지만, 사방형 4롤 압연장치의 경우, 4개의 압연롤이 중심축과의 간섭으로 인해 상하좌우 방향(방사상 방향)의 조절 가능범위가 한정되어 있어, 정해진 규격 외에는 사용할 수 없으며, 이로 인해, 제조하여야 할 압연제품의 형상치수와 서로 다른 규격의 압연롤이 각각 장착 사용되어야 한다. 위와 같이, 제조할 이형압연 제품의 형상치수가 바뀔 때마다 압연롤을 교체하는 것은 작업시간의 지연, 생산량 저하 및 생산비용 증가 등의 문제점을 야기한다.

또한 이형압연 제품의 제조는 전술한 것과 같은 생산공정을 이용하거나, 하거나, 이와 같은 상황이 안 될 경우에는 원자재를 공급하여 상하 2단 압연롤에 의해 20~30%정도 압연한 후 보빈에 권취하여, 다시 보빈 권취된 반제품을 2차로 상하좌우 사방형 압연롤과 상하 2단 압연롤에 통과시키는 생산공정을 이용한다. 이와 같은 방법으로 반복적으로 몇 차례 가공하게 되면, 반제품에 가공경화(work hardening) 현상이 발생하여 더 이상의 압연작업이 어려워지므로 중간에 열처리를 한 후, 원하는 형상이나 규격으로 점차적으로 완성해 나간다. 이와 같은 공정을 거치는 이형선 제조는 일반적으로 타 분야에 사용되고 있는 스테인리스 세선 제조방법보다 압연, 열처리, 표면처리 및 권취처리 공정이 훨씬 더 까다롭고, 진직도 및 표면정밀도가 저하될 가능성이 클 뿐만 아니라, 제품의 풀림, 뒤틀림, 휘어짐, 스크레치, 변색 등이 발생되는 문제가 있다. 따라서, 이와 같이 제조공정이 반복되고 복잡해지면 제품 품질면에서도 일정한 규격을 유지하기 어려워 정밀도 저하로 인한 불량발생과 제작비가 높아지게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 해결하고자하는 하나의 과제는 제조하여야 할 압연제품의 형상치수 형상치수에 따라 상하 좌우 압연롤러 간 거리를 임의대로 조절할 수 있도록 구성하여, 압연 롤(또는 압연 롤러)를 교체하지 않고도 다양한 형상치수의 압연제품을 제조할 수 있는 만능 4롤 압연장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전술한 문제점(들)을 해결하여 이형 압연 제품을 정밀하고 그리고 낮은 생산비용으로 제조할 수 있는 고정밀의 이형 압연 제품 자동 제조기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 만능 4롤 압연장치는 롤러 프레임과 상기 롤러 프레임에 회전가능하게 설치된 압연롤을 각각 구비한, 상부 롤러, 하부 롤러, 좌측 롤러 및 우측 롤러를 분리 가능하게 포함하며, 상기 상부 롤러의 압연롤과 상기 하부 롤러의 압연롤은 좌우 어긋나게 위치하고, 상기 좌측 롤러의 압연롤과 상기 우측 롤러의 압연롤은 상하 어긋나게 위치하며, 압연 선재의 단면 치수를 조절하도록, 상기 상부 롤러의 압연롤과 상기 하부 롤러의 압연롤 사이의 상하 간격과, 상기 좌측 롤러의 압연롤과 상기 우측 롤러의 압연롤 사이의 좌우 간격이 조절되며, 상기 상하 간격 및 상기 좌우 간격 조절시, 직각 방향으로 인접하는 압연롤들 사이에는 압연롤의 외주면과 압연롤의 측면이 접하는 관계가 항상 유지된다.

일 실시예에 따라, 상기 상부 롤러의 압연롤과 상기 하부 롤러의 압연롤 사이의 상하 간격은 상기 상부 롤러 또는 상기 하부 롤러의 상하 이동에 의해 조절되고, 상기 좌측 롤러의 압연롤과 상기 우측 롤러의 압연롤 사이의 좌우 간격은 상기 좌측 롤러 또는 상기 우측 롤러의 좌우 이동에 의해 조절된다.

일 실시예에 따라, 상기 하부 롤러와 상기 좌측 롤러 사이 및 상기 상부 롤러와 상기 우측 롤러 사이 각각에는 제1 및 2 수평 가이드가 제공되고, 상기 좌측 롤러와 상기 상부 롤러 사이 및 상기 우측 롤러와 상기 하부 롤러 사이 각각에는 제1 및 2 수직 가이드가 제공된다.

일 실시예에 따라, 상기 제1 수평 가이드는 상기 하부 롤러의 롤러 프레임에 형성된 제1 수평 돌기와, 상기 좌측 롤러의 롤러 프레임에 형성되어 상기 제1 수평 돌기에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제1 수평 홈을 포함하고, 상기 제2 수평 가이드는 상기 상부 롤러의 롤러 프레임에 형성된 제2 수평 돌기와, 상기 우측 롤러의 롤러 프레임에 형성되어 상기 제2 수평 돌기에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제2 수평 홈을 포함하며, 상기 제1 수직 가이드는 상기 상부 롤러의 롤러 프레임에 형성된 제1 수직 돌기와, 상기 좌측 롤러의 롤러 프레임에 형성되어 상기 제1 수직 돌기에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제1 수직 홈을 포함하고, 상기 제2 수직 가이드는 상기 하부 롤러의 롤러 프레임에 형성된 제2 수직 돌기와, 상기 우측 롤러의 롤러 프레임에 형성되어 상기 제2 수직 돌기에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제2 수직 홈을 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 제1 수평 가이드는 상기 좌측 롤러의 좌우 수평 이동을 가이드하고, 상기 제1 수직 가이드의 제1 수직 돌기와 상기 제1 수직 홈 사이의 끼움 구조는 상기 좌측 롤러의 좌우 수평 이동시 상기 좌측 롤러와 상기 상부 롤러가 일체로 수평 이동되게 하고, 상기 제2 수평 가이드는 상기 우측 롤러에 대한 상기 상부 롤러의 좌우 수평 이동을 가이드하며, 상기 제1 수직 가이드는 상기 상부 롤러의 상하 수직 이동을 가이드하고, 상기 제2 수평 가이드의 제2 수평 돌기와 제2 수직 홈 사이의 끼움 구조는 상기 상부 롤러의 상하 수직 이동시 상기 우측 롤러와 상기 상부 롤러가 일체로 상하 이동되게 하고, 상기 제2 수직 가이드는 상기 하부 롤러에 대한 상기 우측 롤러의 상하 수직 이동을 가이드한다.

일 실시예에 따라, 상기 좌측 롤러의 롤러 프레임에는 좌우 이동 조절 나사홀이 형성되고, 상기 상부 롤러의 롤러 프레임에는 상하 이동 조절 나사홀이 형성되고, 상기 좌우 이동 조절 나사홀을 이용하여 상기 좌측 롤러가 좌우로 이동되고, 상기 상하 이동 조절 나사홀을 이용하여 상기 상부 롤러가 상하 이동된다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 이형 압연 선재 제조시스템이 제공되며, 상기 이형 압연 선재 제조시스템은, 선재공급장치와; 상기 선재공급장치에서 공급된 선재를 1차 이형 압연 가공하는 1차 이형 압연 가공부와; 상기 1차 이형 압연 가공부를 거친 선재를 고압증기분사에 의해 세척하는 고압증기분사식 세척장치와; 상기 고압증기분사식 세척장치를 거친 선재를 열처리하는 열처리장치와; 상기 열처리장치를 거친 선재를 2차 이형 압연가공하는 2차 이형 압연 가공부를 포함한다. 이때, 상기 1차 이형 압연 가공부와 상기 2차 이형 압연 가공부 중 적어도 하나는 전술한 만능 4롤 압연장치를 포함한다.

본 발명에 따르면, 제조해야할 압연제품의 형상치수 형상치수에 따라 상하 좌우 압연롤러 간 거리를 임의대로 조절할 수 있도록 구성하여, 압연 롤(또는 압연 롤러)을 교체하지 않고도 다양한 형상치수의 압연제품을 제조할 수 있는 만능 4롤 압연장치가 구현된다.

본 발명에 따르면, 이형 압연 제품을 정밀하고 그리고 낮은 생산비용으로 제조할 수 있다.

도 1은 고정밀 이형 압연 선재 자동 제조시스템을 설명하기 위한 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 1차 이형 압연 가공부를 설명하기 위한 구성도.
도 3은 도 1에 도시된 2차 이형 압연 가공부를 설명하기 위한 구성도.
도 4는 비교예로서 종래의 4롤 압연장치를 이용하여 정사각형, 직사각형 또는 타원형의 이형압연 제품을 제조하는 경우를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 만능 4롤 압연장치 및 이를 이용한 압연방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 4롤 압연장치를 도시한 정면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 4롤 압연장치를 도시한 배면 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 4롤 압연장치의 성형 공간 좌우 폭 조절 원리를 설명하기 위한 작용도.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 4롤 압연장치의 성형 공간 상하 폭 조절 원리를 설명하기 위한 작용도.
도 10는 본 발명의 일 실시예예에 따른 만능 4롤 압연장치에 의해 제조되는 사각 선재의 치수 범위를 보여주는 그래프이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위해 과장되어 표현될 수 있다.

도 1은 고정밀 이형 압연 선재 자동 제조시스템을 설명하기 위한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 상기 이형 압연 선재 자동 제조시스템은 선재공급장치(A), 1차 이형 압연 가공부(B), 고압증기분사식 세척장치(C), 열처리장치(D), 2차 이형 압연 가공부(E), 권취장치(F) 그리고 이들 장치들을 전체적으로 제어하는 메인 컨트롤러(미도시) 등을 포함한다.

상기 선재공급장치(A)는 원자재공급장치부 및 텐션 조절장치부 등을 포함하는 것으로, 스텐인리스 스틸 선재를 공급하도록 제공될 수 있다.

상기 고압증기분사식 세척장치(C)는 상기 1차 이형 압연 가공부를 거친 선재를 고압증기분사에 의해 세척한다.

상기 열처리 장치(D)는 상기 고압증기분사식 세척장치(C)를 거친 선재를 열처리하기 위한 것으로, 열처리로, 변색방지장치 및 냉각장치 등을 포함할 수 있다.

상기 권취장치(F)는 코아휠, 코아휠 가이드, 코아 고정척을 구비한다.

상기 1차 이형 압연 가공부(B)는 2롤 압연장치, 텐션조절장치 및 만능 4롤 압연장치를 포함할 수 있고, 상기 2차 이형 압연 가공부(E)도 1차 이형 압연 가공부와 마찬가지로 2롤 압연장치, 텐션조절장치 및 4롤 압연장치를 포함할 수 있다.

이와 같은 시스템은, 각 공정에서 파악 분석된 가공 변수를 기반으로, 진직도 향상, 선두께 오차 감소, 표면정밀도 향상, 인장강도 및 경도 향상 그리고 변색 방지된 스테인리스 압연 선재 제품을 제조할 수 있도록 구성된다.

상기 1차 이형 압연 가공부(B)는 상기 선재공급장치(A)로부터 공급되어 들어오는 원자재를 필요로 하는 두께나 폭으로 압연하는 일과 선재의 직선처리를 동시에 할 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이, 1차 2롤 압연장치(B1), 2차 2롤 압연장치(B2), 1차 만능 4롤 압연장치(B3), 2차 만능 4롤 압연장치(B4)를 차례로 포함하고, 고정롤러, 텐션조절장치, 당김 드럼 및 드럼 구동용 모터 등이 제공된다.

또한 상기 2차 이형 압연 가공부(E)는 상기 열처리장치(D)로부터 공급되어 들어오는 압연제품을 최종적으로 필요로 하는 형태나 두께, 폭으로 100% 압연하는 일과 선재의 직선처리를 동시에 하도록 제공된다. 상기 2차 이형 압연 가공부(E)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 3차 2롤 압연장치(E1), 3차 만능 4롤 압연장치(E2), 4차 2롤 압연장치(E3). 4차 만능 4롤 압연장치(E4)를 차례로 포함하고, 고정롤러, 텐션조절장치, 당김 드럼 및 드럼 구동용 모터 등이 제공된다.

전술한 1차 이형 압연 가공부(B)와 2차 이형 압연 가공부(E)에 이용되는 2롤 압연장치 및 4롤 압연장치는 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있다. 상기 2차 이형 압연 가공부(E)가 1차 이형 압연 가공부(B)와 다르게 사용되는 경우는, 만약 아주 정밀한 제품이 아닐 경우에는, 1차 이형 압연 가공부(B)에서 완제품을 제조하여 열처리장치를 거친 후, 2차 이형 압연 가공부(E)의 2롤 압연장치 및 만능 4롤 압연장치를 사용하지 않고 바로 권취장치(F)로 공급되도록 할 수 있다.

전술한 1차 이형 압연 가공부(B), 더 나아가 2차 이형 압연 가공부(E)에 적용되는 주요 구성요소들에 대해 살펴보면 아래와 같다.

[2롤 압연장치]

2롤 압연장치(B1, B2, E1 또는 E3)는 선재공급장치 또는 선행하는 장치에서 들어오는 선재를 사각형태로 납짝하게 압연하는데 이용된다. 1차 2롤 압연장치(B1)의 경우를 예로 들면, 선재공급장치(A)로부터 공급되어 들어오는 원형의 원자재를 1차적으로 사각형태로 납작하게 압연하는 장치이다.

일반적으로 국내외 압연회사에서 사용되고 있는 연속압연기는 냉간압연으로 주로 얇은 판을 양산하는 데 사용되고, 판 두께의 정밀도 및 공차가 엄격한 얇은 판의 압연에는 젠지미어 압연기와 같은 특수한 다단(4단, 6단, 12단, 20단) 냉간압연기가 사용되고 있다. 또한, 특수하게 봉재나 레일 또는 세선 등을 압연할 경우에는 롤면의 원주방향으로 홈을 판 홈 롤을 사용하기도 하지만, 이들 모든 압연기 종류는 이형 압연용으로는 너무 복잡할 뿐만 아니라, 고가이기 때문에 적합하지 않다.

따라서, 도 2에 도시된 것과 같이, 초경 압연롤러를 포함하는 1차 및 2차 2롤 압연장치(B1, B2)를 1차 만능 4롤 압연장치(B3)의 상류 측(즉, 도 2의 좌측)에 설치하여, 1차 압연공정에서는 1차 2롤 압연장치(B1)를 이용하여 원형의 스테인리스 원자재를 약 90% 정도의 평면(flat) 스테인리스 세선으로 성형하여 주고, 2차 압연공정에서는 2차 2롤 압연장치(B2)를 이용하여 약 70~80% 정도의 평면 스테인리스 세선으로 성형하도록 할 수 있다.

이렇게 함으로써, 하류 측에 90도 간격으로 4개의 롤러(roller)를 십자형(+)으로 설치한 만능 4롤 압연장치(universal 4 rolling mill)로 공급하는 역할과 만능 4롤 압연장치에서의 부하가 덜 걸리도록 설계하고자 한다.

[텐션조절장치]

텐션조절장치는, 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 2롤 압연장치와 2롤 압연장치의 사이, 2롤 압연장치와 만능 4롤 압연장치 사이, 만능 4롤 압연장치와 만능 4롤 압연장치 사이, 만능 4롤 압연장치와 2롤 압연장치 사이에서 배치되며, 구비된 고정롤러와 이동롤러에 의해 와이어의 슬립을 방지하고 텐션을 조절하는 역할을 한다.

즉, 상부의 이동롤러와 텐션조절기구가 연결되고, 이 텐션조절기구는 스프링, 공압실린더 등과 같이 텐션롤러에 완충력을 부여함으로써 텐션롤러의 상하 이동을 용이하게 조절할 수 있도록 해준다. 이렇게 함으로써, 스테인리스 원자재가 2롤 압연장치와 만능 4롤 압연장치 사이 등을 통과하면서 제조되는 동안, 원자재의 텐션에 따라 와이어에 적절한 장력을 부여할 수 있게 된다.

위와 같이 텐션조절 장치를 장착하여 슬립을 방지함으로써 제품표면 흠집 방지, 압연롤러의 수명 연장, 제품 품질 향상, 손실률 감소를 도모하고 단선이 발생하지 않고 연속 생산이 가능하도록 한다.

[만능 4롤 압연장치]

만능 4롤 압연장치(B3, B4, E2 또는 E4]는 기존 사방형 4롤 압연장치의 문제점을 개선한 특징적인 구조를 갖는다.

기존 사방형 4롤 압연기는, 본 명세서의 발명의 배경이 되는 기술에서 자세히 설명한 바와 같이 제조할 이형압연 제품의 형상치수가 바뀔 때 마다 압연롤을 교체해야 하므로 작업시간 지연, 생산량 저하 및 생산비용 증가와 같은 많은 문제점이 발생한다.

본 발명이 제안하는 만능 4롤 압연장치는 기존 사방형 4롤 압연장치의 문제점을 극복하고, 이형압연 제품의 형상이나 규격에 관계없이 하나의 4롤 압연장치로써 스테인리스 이형선의 제품형상과 두께를 자유자재로 변경하여 제조할 수 있도록. 구성되며, "턱스헤드(turks head)"로도 칭해진다.

비교예로서 도 4에 도시된 것과 같은 롤러 배치를 포함하는 종래의 4롤 압연장치를 이용하여 정사각형이나 직사각형 또는 타원형의 이형압연 제품을 제조할 경우에는 미리 제조할 제품의 형상과 규격에 따라 거기에 맞는 압연롤과 케이스 등의 압연장치를 일일이 제작하여 사용하여야 한다.

본 발명이 제안하는 만능 4롤 압연장치는 도 5에 도시된 바와 같이 4개의 압연롤(30B, 30U, 30L, 30R)들을 레이디얼 방향과 축 방향으로 이동시킴으로써 압연롤들을 교체하지도 않고도 다양한 치수 규격을 갖는 정사각형 또는 직사각형 단면의 압연 선재 제품을 제조할 수 있다.

이는 하부 압연롤(30B)과 상부 압연롤(30L)을 좌우 방향으로 어긋나게 배치하고 좌측 압연롤(30L)과 우측 압연롤(30R)을 상하 방향으로 어긋나게 배치하여, 하부 압연롤(30B)과 상부 압연롤(30L) 사이의 거리 및 좌측 압연롤(30L)과 우측 압연롤(30R) 사이의 간격을 조절하여, 선재 성형 공간의 단면을 변화시키도록 함으로써 구현될 수 있다. 이때, 상기 간격조절시, 상기 압연롤(30B, 30U, 30L, 30R)은 직각방향으로 서로 인접하는 압연롤들 사이에 압연롤 외주면과 압연롤 측면이 접하는 관계를 항상 유지한다.

또한 본 발명이 제안하는 만능 4롤 압연장치는, 타원형이나 삼각형, 마름모꼴의 압연제품을 제조할 경우에에 한하여, 압연롤의 프로파일만 달리한 것으로 교체하여 사용하면 모든 이형압연 제품을 제조 할 수 있다.

이제 만능 4롤 압연장치의 구체적인 실시예에 대한 설명이 이루어지는 바, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 4롤 압연장치를 도시한 정면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 4롤 압연장치를 도시한 배면 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 4롤 압연장치의 성형 공간 좌우 폭 조절 원리를 설명하기 위한 작용도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 4롤 압연장치의 성형 공간 상하 폭 조절 원리를 설명하기 위한 작용도이다.

도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 4롤 압연장치는 분리가능하게 결합되는 4개의 롤러들, 즉, 하부 롤러(1B), 상부 롤러(1U), 좌측 롤러(1L) 및 우측 롤러(1R)를 포함한다.

상기 4개의 롤러들(1B, 1U, 1L, 1R)은 하부, 상부, 좌측 또는 우측 롤러 프레임(10B, 10U, 10L 또는 10R)과, 상기 롤러 프레임(10B, 10U, 10L 또는 10R)의 롤 설치홈(101B, 101U, 101L 또는 101R)에 설치된 하부, 상부, 좌측 또는 우측 압연롤(30B, 30U, 30L, 30R)을 포함한다. 하부, 상부, 좌측 및 우측 압연롤(30B, 30U, 30L, 30R) 각각은 상기 롤 설치홈에 고정된 롤 브라켓(301B, 301U, 301L, 301R)에 축 결합되어 상기 롤러 프레임(10B, 10U, 10L, 10R)에 대하여 회전가능하게 설치된다.

상기 하부 롤러(1B)와 상기 좌측 롤러(1L) 사이 및 상기 상부 롤러(1U)와 상기 우측 롤러(1R) 사이 각각에는, 좌측 압연롤(30L)과 우측 압연롤(30B) 사이의 간격 조절 및 그에 따른 압연 선재 제품의 좌우 폭 조절을 위해, 제1 및 2 수평 가이드(H1, H2)가 제공되며, 상기 좌측 롤러(1L)와 상기 상부 롤러(1L) 사이 및 상기 우측 롤러(1R)와 상기 하부 롤러(1B) 사이 각각에는, 하부 압연롤(30B)과 상부 압연롤(30L) 사이의 간격 조절 및 그에 따른 압연 선재 제품의 상하 폭 조절을 위해, 제1 및 2 수직 가이드(V1, V2)가 제공된다.

상기 제1 수평 가이드(H1)는 상기 하부 롤러(1B)의 하부 롤러 프레임(10B)에 형성된 제1 수평 돌기(110B)와, 상기 좌측 롤러(1L)의 상기 좌측 롤러 프레임(10L)에 형성되어 상기 제1 수평 돌기(110B)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제1 수평 홈(110L)을 포함한다.

또한 상기 제2 수평 가이드(H2)는 상기 상부 롤러(1U)의 상부 롤러 프레임(10U)에 형성된 제2 수평 돌기(110U)와, 상기 우측 롤러(1R)의 상기 우측 롤러 프레임(10R)에 형성되어 상기 제2 수평 돌기(110U)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제2 수평 홈(110R)을 포함한다.

또한 상기 제1 수직 가이드(V1)는 상기 상부 롤러(1U)의 상부 롤러 프레임(10U)에 형성된 제1 수직 돌기(120U)와, 상기 좌측 롤러(1L)의 상기 좌측 롤러 프레임(10L)에 형성되어 상기 제1 수직 돌기(120U)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제1 수직 홈(120L)을 포함한다.

또한 상기 제2 수직 가이드(V2)는 상기 하부 롤러(1B)의 하부 롤러 프레임(10B)에 형성된 제2 수직 돌기(120B)와, 상기 우측 롤러(1R)의 상기 우측 롤러 프레임(10R)에 형성되어 상기 제2 수직 돌기(120U)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제2 수직 홈(120R)을 포함한다.

상기 좌측 롤러(1L)의 좌측 롤러 프레임(10L)의 좌측면에는 좌우 이동 조절 나사홀(104L)이 형성되고, 상기 상부 롤러(1R)의 상부 롤러 프레임(10U)의 상부면에는 상하 이동 조절 나사홀(104U)가 형성된다. 상기 좌우 이동 조절 나사홀(104L) 및 이와 협력하는 조절 나사(미도시됨)에 의해 상기 좌측 롤러(1L)은 좌우로 이동될 수 있으며, 상기 상하 이동 조절 나사홀(104U) 및 이와 협력하는 조절 나사(미도시됨)에 의해 상기 상부 롤러(1U)는 상하 이동될 수 있다.

이때, 상기 제1 수평 가이드(H1)는 상기 좌측 롤러(1L)의 좌우 수평 이동을 가이드하고, 상기 제1 수직 가이드(V1)의 제1 수직 돌기(120U)와 제1 수직 홈(120L) 사이의 끼움 구조는 상기 좌측 롤러(1L)의 좌우 수평 이동시 상기 좌측 롤러(1L)와 상기 상부 롤러(1U)가 일체로 수평 이동될 수 있게 해준다. 이때, 상기 제2 수평 가이드(H2)는 상기 우측 롤러(1R)에 대한 상기 상부 롤러(1U)의 좌우 수평 이동을 가이드한다.

또한, 상기 제1 수직 가이드(V1)는 상기 상부 롤러(1U)의 상하 수직 이동을 가이드하고, 상기 제2 수평 가이드(H2)의 제2 수평 돌기(110U)와 제2 수직 홈(110R) 사이의 끼움 구조는 상기 상부 롤러(1U)의 상하 수직 이동시 상기 우측 롤러(1R)와 상기 상부 롤러(1U)가 일체로 상하 이동될 수 있게 해준다. 이때, 상기 제2 수직 가이드(V2)는 상기 하부 롤러(1B)에 대한 상기 우측 롤러(1R)의 상하 수직 이동을 가이드한다.

위와 같이, 본 실시예에 만능 4롤 압연장치는, 항상 제자리에 위치하는 하부 롤러(1B)에 대하여, 좌측 롤러(1L)와 상부 롤러(1U)가 연동하여 좌우로 수평 이동될 수 있도록 구성되고, 상부 롤러(1U)와 우측 롤러(1R)가 연동하여 상하로 수직 이동될 수 있도록 구성된다. 이러한 구성은 상기 롤러들(1B, 1L, 1U, 1R)의 수평 또는 수직 이동에 의해, 이들 롤러들에 구비된 압연 롤들(30B, 30L. 30U, 30L)의 위치를 변화시켜, 사각형 선재 성형 공간의 좌우 폭 및 상하 폭을 임의대로 조절할 수 있도록 해준다.

즉, 하부 롤러(1B)는 항상 제자리에 있지만, 좌측 롤러(1L)의 좌우이동 조절나사를 회전시키면, 좌측 롤러(1L) 및 이와 맞물려 있는 상부롤러(1U)가 연동하여 좌우 이동되어 롤러 간 좌우 간격이 조절되며, 상부롤러(1U)의 상하 이동 조절나사를 회전시키면, 상부 롤러(1U) 및 이와 맞물려 있는 우측 롤러(1R)가 연동하여 상하로 연동되어 롤러 간 상하 간격이 조절된다. 이때, 상기 롤러들의 상하 간격 조절과 좌우 간격 조절은 특별히 정해진 순서와 상관없이 이루어질 수 있다.

도 10은 전술한 만능 4롤 압연장치에 의해 제조되는 사각 선재의 치수 범위를 보여주는 그래프이다. 도 10을 참조하면, 전술한 만능 4롤 압연장치를 이용할 경우, 정사각형의 경우에는 최대 15mm x 15mm, 최소 1.5mm x 1.5mm의 치수범위의 정사각형 단면 이형 압연 선재 제품 제작이 가능하고, 직사각형의 경우에는 최대 25mm x 5mm, 최소 1.5mm x 0.3mm의 치수범위의 직사각형 단면 이형 압연 선재 제품이 가능하다는 것을 알 수 있다. 또한 범위 밖의 제품을 제조해야 할 경우에는 다른 치수범위로 제작된 만능 4롤 압연장치의 4롤과 프레임으로 교체하여 제조할 수 있다.

본 개시에 따르면, 녹색화 기술개발사업의 주요 핵심 기술은 사각형(직사각, 정사각), 타원형, 삼각형, 마름모꼴 등의 다양한 형태를 갖는 압연제품을 제조하기 위하여, 원자재를 투입하는 선재공급 공정에서부터 2롤 압연장치, 만능 4롤 압연장치, 고압증기분사 세척, 열처리, 2롤 압연, 만능 4롤 압연장치 등의 공정을 거쳐 최종적으로 스테인리스 이형압연 제품을 권취하는 공정에 이르는 공정들을 연속적이고 자동화된 공정들로 할 수 있다.

Claims (7)

1. 롤러 프레임과 상기 롤러 프레임에 회전가능하게 설치된 압연롤을 각각 구비한, 상부 롤러, 하부 롤러, 좌측 롤러 및 우측 롤러를 분리 가능하게 포함하며,
   상기 상부 롤러의 압연롤과 상기 하부 롤러의 압연롤은 좌우 어긋나게 위치하고,
   상기 좌측 롤러의 압연롤과 상기 우측 롤러의 압연롤은 상하 어긋나게 위치하며,
   압연 선재의 단면 치수를 조절하도록, 상기 상부 롤러의 압연롤과 상기 하부 롤러의 압연롤 사이의 상하 간격과, 상기 좌측 롤러의 압연롤과 상기 우측 롤러의 압연롤 사이의 좌우 간격이 조절되며,
   상기 상하 간격 및 상기 좌우 간격 조절시, 직각 방향으로 인접하는 압연롤들 사이에는 압연롤의 외주면과 압연롤의 측면이 접하는 관계가 항상 유지되며,
   상기 상부 롤러의 압연롤과 상기 하부 롤러의 압연롤 사이의 상하 간격은 상기 상부 롤러 또는 상기 하부 롤러의 상하 이동에 의해 조절되고, 상기 좌측 롤러의 압연롤과 상기 우측 롤러의 압연롤 사이의 좌우 간격은 상기 좌측 롤러 또는 상기 우측 롤러의 좌우 이동에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 만능 4롤 압연장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 롤러와 상기 좌측 롤러 사이 및 상기 상부 롤러와 상기 우측 롤러 사이 각각에는 제1 및 2 수평 가이드가 제공되고, 상기 좌측 롤러와 상기 상부 롤러 사이 및 상기 우측 롤러와 상기 하부 롤러 사이 각각에는 제1 및 2 수직 가이드가 제공되는 것을 특징으로 하는 만능 4롤 압연장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 수평 가이드는 상기 하부 롤러의 롤러 프레임에 형성된 제1 수평 돌기와, 상기 좌측 롤러의 롤러 프레임에 형성되어 상기 제1 수평 돌기에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제1 수평 홈을 포함하고, 상기 제2 수평 가이드는 상기 상부 롤러의 롤러 프레임에 형성된 제2 수평 돌기와, 상기 우측 롤러의 롤러 프레임에 형성되어 상기 제2 수평 돌기에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제2 수평 홈을 포함하며, 상기 제1 수직 가이드는 상기 상부 롤러의 롤러 프레임에 형성된 제1 수직 돌기와, 상기 좌측 롤러의 롤러 프레임에 형성되어 상기 제1 수직 돌기에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제1 수직 홈을 포함하고, 상기 제2 수직 가이드는 상기 하부 롤러의 롤러 프레임에 형성된 제2 수직 돌기와, 상기 우측 롤러의 롤러 프레임에 형성되어 상기 제2 수직 돌기에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제2 수직 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 만능 4롤 압연장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 수평 가이드는 상기 좌측 롤러의 좌우 수평 이동을 가이드하고, 상기 제1 수직 가이드의 제1 수직 돌기와 상기 제1 수직 홈 사이의 끼움 구조는 상기 좌측 롤러의 좌우 수평 이동시 상기 좌측 롤러와 상기 상부 롤러가 일체로 수평 이동되게 하고, 상기 제2 수평 가이드는 상기 우측 롤러에 대한 상기 상부 롤러의 좌우 수평 이동을 가이드하며, 상기 제1 수직 가이드는 상기 상부 롤러의 상하 수직 이동을 가이드하고, 상기 제2 수평 가이드의 제2 수평 돌기와 제2 수직 홈 사이의 끼움 구조는 상기 상부 롤러의 상하 수직 이동시 상기 우측 롤러와 상기 상부 롤러가 일체로 상하 이동되게 하고, 상기 제2 수직 가이드는 상기 하부 롤러에 대한 상기 우측 롤러의 상하 수직 이동을 가이드하는 것을 특징으로 하는 만능 4롤 압연장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 좌측 롤러의 롤러 프레임에는 좌우 이동 조절 나사홀이 형성되고, 상기 상부 롤러의 롤러 프레임에는 상하 이동 조절 나사홀이 형성되고, 상기 좌우 이동 조절 나사홀을 이용하여 상기 좌측 롤러가 좌우로 이동되고, 상기 상하 이동 조절 나사홀을 이용하여 상기 상부 롤러가 상하 이동되는 것을 특징으로 하는 만능 4롤 압연장치.
7. 선재공급장치;
   상기 선재공급장치에서 공급된 선재를 1차 이형 압연 가공하는 1차 이형 압연 가공부;
   상기 1차 이형 압연 가공부를 거친 선재를 고압증기분사에 의해 세척하는 고압증기분사식 세척장치;
   상기 고압증기분사식 세척장치를 거친 선재를 열처리하는 열처리장치; 및
   상기 열처리장치를 거친 선재를 2차 이형 압연가공하는 2차 이형 압연 가공부를 포함하며,
   상기 1차 이형 압연 가공부와 상기 2차 이형 압연 가공부 중 적어도 하나는 청구항 1 내지 6 중 어느 하나의 청구항에 기재된 만능 4롤 압연장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 이형 선재 제조시스템.

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