KR101780655B1 - 압연 설비 내의 롤들을 위한 롤 어셈블리 - Google Patents

압연 설비 내의 롤들을 위한 롤 어셈블리 Download PDF

Info

Publication number
KR101780655B1
KR101780655B1 KR1020167011592A KR20167011592A KR101780655B1 KR 101780655 B1 KR101780655 B1 KR 101780655B1 KR 1020167011592 A KR1020167011592 A KR 1020167011592A KR 20167011592 A KR20167011592 A KR 20167011592A KR 101780655 B1 KR101780655 B1 KR 101780655B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
roll
choke
throttle
neck
bearing
Prior art date
Application number
KR1020167011592A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160067910A (ko
Inventor
요아네스 알켄
랄프 자이델
Original Assignee
에스엠에스 그룹 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스엠에스 그룹 게엠베하 filed Critical 에스엠에스 그룹 게엠베하
Publication of KR20160067910A publication Critical patent/KR20160067910A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101780655B1 publication Critical patent/KR101780655B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02Shape or construction of rolls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B31/00Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07Adaptation of roll neck bearings
    • B21B31/074Oil film bearings, e.g. "Morgoil" bearings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B31/00Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07Adaptation of roll neck bearings
    • B21B31/078Sealing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/74Sealings of sliding-contact bearings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2203/00Auxiliary arrangements, devices or methods in combination with rolling mills or rolling methods
    • B21B2203/18Rolls or rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • F16C13/02Bearings
    • F16C13/022Bearings supporting a hollow roll mantle rotating with respect to a yoke or axle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2320/00Apparatus used in separating or mixing
    • F16C2320/23Milling apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/12Rolling apparatus, e.g. rolling stands, rolls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/103Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/1045Details of supply of the liquid to the bearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/1045Details of supply of the liquid to the bearing
    • F16C33/105Conditioning, e.g. metering, cooling, filtering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

압연기에서 롤 어셈블리의 하중 지지력 또는 압연력을 증가시키기 위해 스로틀 부재들이 이용되며, 이 스로틀 부재들은 롤 넥과 롤 넥 베어링 어셈블리의 베어링 표면 사이에서 부분 영역에서 윤활막의 측면 유동을 차단하고 그에 따라 윤활막 내에서 압력 상승을 실현한다. 이 경우, 적어도 하나의 스로틀 부재는 환형 간극 내에서 윤활제를 위한 차단 각도 영역을 형성하기 위해 환형 세그먼트의 형태로 형성된다. 본 발명은 구조적인 변경 없이 기존 설비들에서 단순한 개장을 수행할 수 있게 한다. 신규 설비들의 경우, 설치 공간은, 종래와 동일한 하중 지지력을 제공하기 위해, 상대적으로 더 작게 치수 설계될 수 있다. 베어링 어셈블리의 하중 지지력은 윤활제 유동에 대한 차단 영역의 치수 설계에 따라서 유연하게 설정될 수 있다.

Description

압연 설비 내의 롤들을 위한 롤 어셈블리{ROLL ASSEMBLY FOR ROLLS IN A ROLLING INSTALLATION}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따르는 압연 설비 내의 롤들을 위한 롤 어셈블리에 관한 것이며, 상기 롤 어셈블리는 롤 동체 및 적어도 하나의 롤 넥을 구비한 롤과, 롤 넥의 수용을 위한 수용 개구부를 구비한 쵸크(chock)를 포함한다. 이 경우, 롤 넥을 위한 수용 개구부의 내경은, 쵸크와 롤 넥 사이에 윤활제의 수용을 위한 환형 간극(annular gap)이 형성되는 방식으로, 롤 넥의 외경에 비해 더 크게 형성된다. 각각 환형 간극을 밀봉하기 위해, 제1 스로틀 부재(throttle element)는 쵸크의 수용 개구부의 롤 동체 측 단부면(end face) 상에 배치되고 제2 스로틀 부재는 쵸크의 수용 개구부의 롤 동체 이격 측 단부면 상에 배치되며, 스로틀 부재들은 회전 방지 방식으로 지지된다.
롤 스탠드들에서 지지 롤들의 지지를 위해 통상 이용되는 것과 같은 유막 베어링들(oil-film bearing)의 경우, 롤 넥은 고정된 베어링 부시(bearing bush) 내에서 회전하며, 베어링 부시는 쵸크 내에 배치된다. 롤 넥과 베어링 부시 간의 지름 차는 통항 베어링 지름의 1‰의 범위이며, 다시 말하면 베어링 지름이 1m일 때 그 유격은 약 1㎜이다.
외력, 예컨대 압연력이 베어링 어셈블리 상에 가해진다면, 맨 먼저, 회전하고 있는 롤 넥이 반경 방향에서 외력 방향의 반대 방향으로 베어링 부시 쪽으로 편심 변위된다. 그런 다음, 그 결과로 롤 넥과 베어링 부시 사이에서 형성된 환형 간극은 일측에 최소 횡단면을 보유하고 정확히 그와 반대 방향에서는 최대 횡단면을 보유한다. 유체역학적 포켓부(hydrodynamic pocket)를 통해 베어링 간극으로 공급되는 오일은 롤 넥의 회전 표면 상에서 점착 조건(adhesive condition)을 통해 가장 좁은 횡단면의 영역 내로 이송된다. 간극의 횡단면은 가장 좁은 위치로 갈수록 더욱더 작아지기 때문에, 오일은 베어링의 측면 쪽으로 압출된다. 그러나 이와 동시에 유막 내 압력 역시도 상승하며, 그럼으로써 베어링은 상대적으로 더 큰 외력을 지지하게 된다. 양쪽 베어링 측면 쪽으로 압착되는 오일은 대개 통상 베어링의 측면 유동으로서 지칭된다.
특허 공보 EP 1 031 389 B1, EP 1 699 575 B1 및 DE 198 31 301 A1은 압연기에서 롤들을 위한 밀봉 장치들을 기재하고 있다.
특허 공보 DE 3117 746 A1은 유체역학적 레이디얼 베어링을 기재하고 있다.
기술 문헌 "압연기용 유막 베어링(OIL-FILM BEARINGS FOR ROLLING-MILLS)"(저작권 1967년, 미국 윤활유 기술자 협회)(미국 윤활유 기술자 협회의 강철 산업 자문 위원회에서 작성)에는, 압연기에서 롤들을 위한 정유압 유막 베어링 어셈블리(hydrostatic oil-film bearing assembly)가 기재되어 있다.
롤 넥과, 이 롤 넥을 수용하는 베어링 표면 사이의 유막은 하기에서 윤활막으로서도 지칭된다. 측면 유동이 감소되지 않는 시스템들의 경우 단점은, 비록 윤활제가 냉각을 위해 필요하지 않다고 하더라도, 윤활제의 측면 유동이 높다는 점에 있다. 따라서 충분히 윤활제를 공급하기 위해, 높은 공급 비용 및 대형 주변 장치가 필요하다. 회전 속도가 낮은 경우, 상대적으로 더 큰 압연력을 흡수하기 위해, 추가의 정유압 보조 장치가 필요하다. 그렇지 않으면, 베어링의 하중 지지 능력은 오히려 비교적 낮아진다. 또한, 고유의 설치크기도 각각의 요구되는 압연력에 따라서 높다.
윤활제 막의 측면 유동이 완전히 폐쇄되고 밀봉되는 시스템들의 경우 단점은, 특히, 롤 넥과 롤 넥용 베어링 어셈블리의 베어링 표면 사이에서 작동 온도가 특히 회전 속도가 상대적으로 더 높을 때 상승하고 그로 인해 온도 상승을 제한하거나 균일하게 유지하기 위해 복잡한 냉각 시스템들이 필요하다는 점에 있다. 온도 상승을 통해 윤활제의 점도는 감소한다. 그 결과로서, 윤활제 압력 역시도 감소하고, 베어링 어셈블리의 하중 지지력도 감소된다. 대개 폐쇄형 시스템들의 경우, 냉각 회로의 무부하 작동을 방지하기 위해, 체크 밸브들이 통합된다. 실링 부재들은 복잡하게 스프링 예압으로 롤 상으로 당겨진다. 특히 실링의 동심성과 관련하여서도 높은 치수 정밀도, 다시 말하면 작은 공차가 요구된다. 이는 조립을 어렵게 하며, 그로 인해 각각의 베어링 유형 및 베어링 크기에 따라서, 실링 부재들은 분리된다. 여기서도 단점은, 쵸크 또는 베어링 부시가 조립 조건에 따라 분리형으로 구현되어야 한다는 점에 있다.
본 발명의 과제는, 설치크기를 유지하거나 감소시키면서 압연 설비 내의 롤들을 위한 롤 어셈블리의 하중 지지력 또는 압연력을 증가시키는 것에 있다. 추가로, 본 발명의 과제는, 조립 친화적이고 기존 설비들에서 개장이 가능하게 하는 것에 있다.
상기 과제는, 본 발명에 따른 롤 어셈블리에 대해, 제1 스로틀 부재 및 제2 스로틀 부재가 환형 간극 내에서 윤활제를 위한 차단 각도 영역을 각각 형성하면서, 차단 각도 영역이 지지 하중 지점(A)[롤 넥과 쵸크 간의 하중 상태에서 가장 좁은 간극(hmin)의 각도 위치]에서 출발하여 롤의 회전 방향의 반대 방향으로 최소 25°에서 최대 270°까지의 각도에 걸쳐서 연장되는 방식으로, 포지셔닝되는 것을 특징으로 하는 청구항 제1항의 대상을 통해 해결된다.
본 발명에 따른 롤 어셈블리는, 윤활제의 측면 유동의 차단으로 인해, 지지 하중 지점의 영역에서 윤활제의 압력 상승을 달성하고, 그에 따라 롤 어셈블리의 하중 지지력 상승 또는 압연력 상승을 달성한다. 이와 동시에, 지지 하중 지점의 영역에서 윤활막의 두께가 증가되며, 그에 따라 예컨대 에지 하중 재하(edge loading)에 대해서, 그리고 접촉 거동과 관련하여 작동 안전성이 개량된다. 특히 상대적으로 낮은 회전 속도로 인해 베어링 내에서 적은 열만이 발생하고 그로 인해 적은 냉각만이 필요한 압연 설비의 전방 롤 스탠드들에서는, 압력 형성이 특히 증진될 수 있다.
본 발명은 바람직하게는 기존 설비들에서 단순한 개장을 가능하게 한다. 설치공간을 확대시키지 않으면서, 예컨대 기존 압연 설비들에서 현대화 조처의 진행 중에 기존 압연 설비의 압연력 및 그에 따른 출력 용량은 최대 40%만큼 증대될 수 있다. 기존 설비들은 예컨대 또 다른 재료 품질 또는 재료 두께의 가공을 통해 압연력 요구가 증가한 경우에도 용이하면서도 경제적으로 개장될 수 있다. 이 경우, 기존 베어링 부시 또는 쵸크의 길이는 변경되지 않아도 되는데, 그 이유는 스로틀 부재가 베어링 부시 또는 쵸크와 롤 동체 사이에 어쨌든 존재하는 간극 내로 조립되거나 삽입될 수 있기 때문이다.
증가된 압연력이 요구되지 않는다면, 신규 설비들에서 롤 어셈블리는, 종래와 동일한 하중 지지력을 보장하기 위해, 사전에 전체적으로 상대적으로 더 작게 치수 설계될 수 있다. 이는 특히 설치공간, 재료 비용 및 제조 시간을 절약한다.
윤활제 유동을 위한 차단 영역의 치수 설계에 따라서, 장시간 경험 및 실험을 기반으로 상응하는 계산 모델들을 통해, 이미 사전에, 쵸크 및/또는 롤에서 구조적인 변경을 수행하지 않으면서, 베어링 장치의 하중 지지력이 정확히 결정될 수 있으며, 그리고 적어도 하나의 스로틀 부재를 통해서는 유연하게 변경될 수 있거나 설정될 수 있다. 차단 영역에 대한 각도의 증가한 크기에 의해, 환형 간극으로부터 윤활제의 배출은 차단된다. 베어링 어셈블리의 내부에서 윤활제의 측면 유동의 감소 또는 제한은 바람직한 방식으로 롤 어셈블리의 하중 지지 능력을 증가시킨다.
상기 하중 지지 능력의 증가는 바람직한 방식으로 베어링 어셈블리의 과열을 우려할 필요 없이 달성된다. 이는, 차단 각도 영역에 상보적인 360°의 관류 각도 영역에서 차단 각도 영역을 제외한 영역에서 본 발명에 따른 스로틀 부재들이 베어링에서 열의 충분한 소산을 보장하는 윤활제의 충분한 측면 배출을 허용하기 때문에 달성된다.
제1 실시예에 따라서, 지지 하중 지점(A)은 하중 상태에서 압연 스톡의 평면에 대해 수직을 이루는 롤의 중심축(Y)과 관련하여 φ = +/- 25°의 각도 영역에 배치된다.
또한, 바람직하게는, 스로틀 부재들은 반경 방향에서 접촉면으로 형태 결합되고 밀봉되게 롤 넥 상에 안착되는 방식으로 배치된다. 그 결과, 바람직한 방식으로, 환형 간극으로부터의 윤활제 유동은 차단되고 차단 각도 영역 내에서는 윤활제의 압력 상승이 달성된다.
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따라서, 제1 스로틀 부재 또는 제2 스로틀 부재 또는 두 스로틀 부재 모두는 환형 세그먼트로서 형성된다. 그 결과, 바람직한 방식으로, 윤활제를 위한 동일하거나 상이한 관류 영역들 또는 차단 영역들이 환형 간극 내에 형성되며, 그리고 각각의 하중 상태에 따라서 베어링의 이론상 결정된 하중 지지력에 대한 사전 결정된 값이 설정될 수 있다. 본 발명에 따른 환형 세그먼트형 스로틀 부재들의 조립은 종래 기술에 비해 전체적으로 간소화되며, 그럼으로써 조립 시간 및 비용은 절약된다.
추가 실시예에 따라서, 환형 세그먼트의 외주(outer periphery) 상에는, 반경 방향에서 롤 넥 쪽으로 환형 세그먼트를 밀봉되게 밀착하기 위한 압축 스프링이 배치된다.
또한, 바람직하게는, 제1 스로틀 부재 또는 제2 스로틀 부재 또는 두 스로틀 부재 모두는 환형 간극 내에서 윤활제를 위한 차단 각도 영역 및 관류 각도 영역을 포함한 스로틀 링으로서 형성되고, 관류 각도 영역은 스로틀 링 내의 관류 개구부들을 통해 형성되며, 관류 각도 영역은 차단 각도 영역에 인접하여 360°의 각도 영역에서 차단 각도 영역을 제외한 영역에 걸쳐서 연장된다.
추가 실시예에 따라서, 바람직하게는, 스로틀 링은 간극을 포함한 리테이너 링(retainer ring)으로서 형성되며, 간극은 관류 각도 영역 내에 형성된다.
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따라서, 쵸크 내에 롤 넥의 수용을 위한 베어링 부시가 회전 고정 방식으로 배치된다. 마모된 경우, 베어링 부시는 새 베어링 부시와 용이하게 교환될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 스로틀 부재들은 쵸크 상에, 또는 베어링 부시 상에 장착된다. 롤의 분해 후에, 스로틀 부재는 바람직한 방식으로 자유롭게 접근될 수 있으며, 그리고 큰 조립 비용 없이 용이하게 교체될 수 있다. 기존 설비들에서도, 스로틀 부재들은 예컨대 나사 연결부 또는 플러그 타입 연결부에 의해 쵸크 또는 베어링 부시 상에 장착되고 개장될 수 있다.
추가의 바람직한 실시예에 따라서, 환형 그루브가 베어링 부시 또는 쵸크의 단부면들 중 적어도 하나의 단부면 상에 형성되며, 그리고 스로틀 부재들 중 적어도 하나의 스로틀 부재는 쵸크로 향해 있는 자신의 배면 상에 환형 그루브 내로 맞물리기 위한 플랜지를 포함한다. 그에 따라, 바람직한 방식으로, 나사 연결부, 클램프 연결부 또는 플러그 타입 연결부를 통한 단순한 조립이 제공될 수 있으며, 이런 조립은 그 외에도 스로틀 부재를 위한 최적의 지지 및 고정을 보장한다. 그 결과, 스로틀 부재의 교환은 간소화된다. 장착 또는 탈거하기 위한 특수 공구들은 필요하지 않다. 종래 기술에서 공지된 밀봉 장치들에 비해, 본 발명에 따른 스로틀 부재들을 위한 조립 시간 및 그 비용은 감소된다.
바람직하게는, 본 발명에 따라서, 오일 수용 챔버는 쵸크와 롤 동체 사이에, 그리고 롤 넥의 롤 동체 이격 측 단부 상에 형성된다. 바람직한 방식으로, 윤활제가, 스로틀 부재의 관류 영역을 경유하여, 제공되어 있는 오일 수용 챔버 내로 배출될 수 있으며, 그럼으로써 윤활제의 정체(congestion)는 방지된다. 윤활제는 냉각을 위해 오일 수용 챔버로부터 상기 냉각을 위해 제공된 냉각 장치들 내로 배출된다.
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따라서, 넥 부시(neck bush)가 롤 넥 상에 배치되며, 그리고 넥 부시는 롤 넥과 함께 베어링 부시 내에서 회전 지지된다. 마모가 있는 경우, 넥 부시는 새 넥 부시 또는 분해 수리된 넥 부시와 교환될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따라서, 스로틀 부재는 다중 부재형으로 형성된다. 그 결과, 바람직한 방식으로 한편으로 개별 세그먼트들의 상대적으로 더 작은 치수를 기반으로 조립 비용이 감소되고, 상대적으로 큰 로트 크기(lot size)를 기반으로 개별 세그먼트들의 제조 비용도 감소된다.
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따라서, 환형 간극은 제1 스로틀 링과 제2 스로틀 링 사이의 영역에 외주를 따라 연장되는 적어도 하나의 환형 채널을 구비하여 형성된다. 외주를 따라 연장되는 환형 채널로 환형 간극의 전이(transition)를 통해, 윤활제는 확대된 체적에 접하게 된다. 바람직한 방식으로, 이런 체적 확대는 환형 간극 내에서 윤활제를 위한 완충부(buffer)로서 추가 압력 보상 구역을 제공한다. 그에 따라, 특히 회전속도가 상대적으로 더 높은 경우에, 롤 베어링 어셈블리 내부에서 압력 비율의 훨씬 더 정밀한 설정, 다시 말하면 압력 감소가 달성될 수 있다. 압연 모드 동안, 대개 바람직하게는 압력 감압을 위해 적어도 하나의 추가 환형 채널을 부착해야 하는 개시점이 되는 넥 부시 또는 롤 넥의 경계면 속도는 4m/s이다. 환형 채널은 각각의 크기 및 형태에 따라서 베어링의 각각의 지지 하중 지점에 매칭될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 롤들은 작업 롤들, 지지 롤들 및/또는 중간 롤들로서 형성된다.
본 발명의 추가 장점들 및 상세내용들은 종속 청구항들에서, 그리고 도면들에 도시된 본 발명의 실시형태들이 더 상세하게 설명되는 하기 기재내용에서 제시된다. 이와 동시에, 앞에서 열거한 특징들의 조합들 외에 특징들은 단독으로, 또는 또 다른 조합들로도 본 발명의 핵심을 형성한다.
도 1은 양측 스로틀 부재들을 포함한 본 발명에 따른 롤 어셈블리를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 롤 어셈블리를 도시한 부분 확대도이다.
도 3은 하중 상태에서 롤 베어링 어셈블리의 압력 비율을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 롤 어셈블리의 관류 각도 영역 및 차단 각도 영역을 도시한 개략도이다.
도 5는 스로틀 링의 실시예를 도시한 도면이다.
도 6a는 윤활제의 측면 유동이 밀봉되지 않은 조건에서 종래 기술에 따른 베어링 하중 지지력을 나타낸 도면이다.
도 6b는 윤활제의 측면 유동이 부분적으로 밀봉된 조건에서 본 발명에 따른 롤 어셈블리에 따르는 베어링 하중 지지력을 나타낸 도면이다.
도 6c는 윤활제의 측면 유동이 완전히 밀봉된 조건에서 종래 기술에 따르는 베어링 하중 지지력을 나타낸 도면이다.
도 7a는 종래 기술에 따르는, 측면 유동 제한을 이용하지 않은 베어링 부시 또는 쵸크 내면 상에서의 윤활제 유동을 나타낸 도면이다.
도 7b는 본 발명에 따른 롤 어셈블리에 따르는, 부분 측면 유동 제한을 이용하는 베어링 부시 또는 쵸크 내면 상에서의 윤활제 유동을 나타낸 도면이다.
도 8a는 종래 기술에 따르는, 측면 유동 제한을 이용하지 않은 베어링 부시 또는 쵸크 내면 상에서의 압력 분포를 나타낸 도면이다.
도 8b는 본 발명에 따른 롤 어셈블리에 따르는, 부분 측면 유동 제한을 이용하는 베어링 부시 또는 쵸크 내면 상에서의 압력 분포를 나타낸 도면이다.
도 1의 도면에는, 압연 설비에서 롤(10)들을 위한 본 발명에 따른 롤 어셈블리(100)가 도시되어 있다. 이 경우, 롤(10)은 롤 동체(25) 및 적어도 하나의 롤 넥(20)을 구비하여 형성된다. 수용 개구부를 포함한 쵸크(60)는 롤 넥(20)을 수용하도록 배치되고, 수용 개구부의 내경은, 쵸크(60)와 롤 넥(20) 사이에 환형 간극(35)이 형성되도록, 롤 넥(20)의 외경에 비해 상대적으로 더 크게 형성된다. 환형 간극(35) 내에는 윤활제(31), 예컨대 유압유가 배치된다. 쵸크(60)의 롤 동체 측 단부(21)의 영역에는 제1 스로틀 부재(70)가, 그리고 쵸크(60)의 롤 동체 이격 측 단부(22)의 영역에는 제2 스로틀 부재(71)가 각각 환형 간극(35)을 밀봉하도록 배치되며, 스로틀 부재(70, 71)들은 롤 넥(20)에 상대적으로 회전 방지 방식으로 배치된다. 회전 방지는 예컨대 나사들, 리벳들, 볼트들, 핀들 등과 같은 통상의 고정 부재들을 통해 수행된다. 그러나 원주방향으로 스로틀 부재의 회전을 저지하기 위해, 베어링 부시(40) 상에, 또는 쵸크(60) 상에 제공되어, 스로틀 부재가 그 상에 안착되는 정지부 역시도 가능하거나, 또는 베어링 부시(40) 또는 쵸크(60) 상에 제공되어, 스로틀 부재가 끼워 맞춤 방식으로 그 내로 삽입되는 함몰부 역시도 가능하다. 제1 및 제2 스로틀 부재(70, 71)는 환형 간극(35) 내에서 윤활제(31)를 위한 차단 각도 영역(52, α)을 각각 형성한다.
스로틀 부재(70, 71)는 바람직하게는 상업상의 탄성 중합체로, 또는 탄성 중합체/강재 조합물로 제조된다.
제1 실시예에 따라서, 제1 또는 제2 스로틀 부재 또는 두 스로틀 부재(70, 71) 모두는 바람직하게는 환형 세그먼트로서 형성된다. 환형 세그먼트들로서 스로틀 부재들은 단지 차단 각도 영역의 원호 길이에 상응하는 원호 길이에 걸쳐서만 연장된다. 환형 세그먼트들은, 차단 각도 영역에 걸쳐서 연장되면서 상기 차단 각도 영역을 밀봉하는 방식으로, 베어링 부시 상에, 또는 쵸크 상에 배치된다. 롤 넥의 표면 상에서 환형 세그먼트들의 형태 결합 및 밀봉 방식의 안착을 보장하기 위해, 환형 세그먼트들의 외주 상에는 압축 스프링이 배치될 수 있으며, 이 압축 스프링은 반경 방향에서 롤 넥 상으로 환형 세그먼트를 밀착시킨다.
제2 실시예에 따라서, 제1 또는 제2 스로틀 부재 또는 두 스로틀 부재(70, 71) 모두는, 환형 간극 내에서 윤활제(31)를 위한 차단 각도 영역(52, α) 및 관류 각도 영역(74, β)을 구비한 스로틀 링으로서 형성된다. 이 경우, 관류 각도 영역(74, β)은 예컨대 스로틀 링 내의 개구부(72)들을 통해 형성된다. 관류 각도 영역은 차단 각도 영역에 인접하여, 도 5에 더 상세하게 도시된 것처럼, 360°의 각도 영역에서 차단 각도 영역을 제외한 영역에 걸쳐서 연장된다.
바람직하게는, 스로틀 링(70, 71)은 매립되거나 압출된 스프링 부재를 포함한 리테이너 링의 형태로 형성되며, 그럼으로써 반경 방향 밀착력(FAr)의 형태인 스프링 예압력을 갖는 스로틀 링(70, 71)은 접촉면(75)으로 형태 결합되고 밀봉되게 롤 넥(20) 쪽에 압착되거나 밀착된다.
도 1에는, 스로틀 부재(70, 71)들이, 환형 세그먼트와 스로틀 링 중 어느 것으로 형성되는 것과 무관하게, 베어링 부시(40) 상에, 또는 쵸크 상에 어떻게 결합될 수 있는지 그 가능성이 도시되어 있다. 이를 위해, 베어링 부시 상에, 또는 쵸크 상에, 스로틀 부재(70, 71)의 결합 또는 수용을 위해 반경 방향으로 연장되는 정지부(15)를 포함한 환형 그루브가 배치된다. 적용 조건에 따라서, 베어링 부시(40)를 쵸크(60)와 일체형으로 형성할 수 있다. 결합의 실현을 위해, 스로틀 부재들은, 스로틀 링과 링 세그먼트 중 어느 것으로 형성되는 것과 무관하게, 각각 쵸크로 향해 있는 자신의 배면에 플랜지를 포함하며, 이 플랜지는 환형 그루브 내로 맞물리거나 걸림 고정된다. 환형 세그먼트의 경우 외주 상의 압축 스프링이, 그리고 스로틀 링의 경우에는 스프링 예압력(FAr)을 갖는 리테이너 링으로서 형성된 스로틀 링이 환형 그루브 내에서 각각의 플랜지 및 그에 따른 스로틀 부재의 파지(holding)를 보장한다.
축 방향에서는, 스로틀 부재들은 리벳들, 나사들, 클램프들 등과 같은 공지된 고정 부재들을 통해 축 방향 밀착력(FAa)으로 쵸크 또는 베어링 부시 상에 밀착될 수 있다.
작동 동안 온도 변동 및 베어링 운동을 통한 길이 변화의 보상을 위해, 롤 넥(20)의 축 방향으로 환형 그루브(16)의 폭은 환형 그루브(16) 내에서 지지되는 스로틀 부재(70, 71)의 플랜지의 폭보다 더 크게 형성되며, 그럼으로써 쵸크(60) 또는 베어링 부시(40)의 단부면과 플랜지(76) 사이에 제1 간극(78)이 형성된다. 또한, 쵸크(60) 또는 베어링 부시(40)와 롤 동체(25)의 단부면 사이에 제2 간극(79)이 배치되며, 이 제2 간극 내에서는 스로틀 부재(70, 71)의 프로파일 횡단면의 적어도 하나의 부분 영역이 유격을 가지면서 지지된다. 플랜지(76)는, 이 플랜지(76) 상의 제1 밀봉면(80)이, 환형 간극(35)으로부터의 윤활제 유동을 밀봉하기 위해, 축 방향 밀착력(FAa)으로 상기 제1 밀봉면에 대향하여 위치하는 정지부(15)의 제2 밀봉면(81) 쪽에 압착되는 방식으로, 환형 그루브(16) 내에서 지지된다. 필요한 축 방향 밀착력(FAa)은 예컨대 스프링, 클램프 링 또는 나사 연결부를 통해 가해진다. 동일한 방식으로, 스로틀 부재(70, 71)는 예컨대 나사들, 리벳들 또는 볼트들의 형태인 기계적 결합부에 의해 쵸크 또는 베어링 부시 상에 밀봉되게 결합된다(도면들에는 미도시).
쵸크(60)와 롤 동체(25) 사이에 윤활제(31)의 수용을 위한 오일 수용 챔버(64)가 배치되며, 윤활제(31)는 롤(10)의 회전 운동 동안 환형 간격(35)으로부터 변위되어 관류 각도 영역을 통해 상기 수용 챔버(64) 내로 배출된다. 이렇게 바람직하게는 롤 넥(20)의 롤 동체 이격 측 단부(22) 상에도 윤활제(31)를 위한 수용 챔버(64)가 제공된다.
도 1에는, 다중 부재형 유형의 스로틀 부재(70, 71)의 형성은 도시되어 있다. 이 경우, 개별 부재들은 환형 세그먼트 형태로 구현되며, 바람직한 방식으로 세그먼트 부재들의 형태는 동일하다.
쵸크의 반의 폭 또는 중앙의 방향으로 향하는 제1 및/또는 제2 스로틀 부재(70, 71)에 비해, 안쪽을 향해 오프셋 되어, 바람직하게는 환형 간극(35)은 외주를 따라 연장되는 적어도 하나의 환형 채널(36, 36')을 구비하여 형성된다. 상기 환형 채널(36, 36')은, 도 1에 도시된 것처럼, 베어링 부시(40) 내에 배치될 수 있다. 그러나 구조적으로 롤 넥(20) 상에, 그리고/또는 베어링 부시(40) 또는 쵸크(60) 상에 추가 환형 채널(36, 36')을 배치할 수도 있다. 환형 채널(36, 36')은, 다양한 크기의 수용 챔버들을 제공하기 위해, 상이한 횡단면 형태를 구비하여, 예컨대 정방형으로, 바람직한 방식으로는 장방형으로, 반타원형으로, 3각형으로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 도 1의 부분도에는, 실질적으로 롤 넥(20)의 롤 동체 측 단부(21) 상에서 롤 어셈블리(100)의 부품들이 도시되어 있다. 도 2에 도시된 도면부호들의 설명은, 앞에서 도 1에 대한 기재내용에 열거한 것과 같은 설명에 상응한다. 치수(B)는 내장된 베어링 부시(40)를 포함한 쵸크(60)의 전체 폭을 나타낸 것이다.
도 2에는, 환형 간극(35) 내에서 윤활제(31)를 위한 차단 각도 영역(52, α) 및 관류 각도 영역(74, β)이 개략적으로 도시되어 있다. 이에 대한 보충으로, 도 4에는, 롤 넥(20)의 원주와 관련하여 차단 각도 영역(52, α) 및 관류 각도 영역(74, β)의 분포를 나타낸 정면도가 도시되어 있다.
윤활제(31)의 유동은 롤 넥(20) 또는 쵸크의 롤 동체 측 단부(21) 상에서 차단 영역에서 스로틀 부재(70)를 통해 차단된다. 스로틀 부재(70, 71)와 롤 동체(25) 또는 넥 부시(30)의 롤 동체 측 단부의 정지부 사이의 제2 간극(79) 내에는, 작동 동안 롤 어셈블리의 축 방향 변경 또는 변위의 보상을 위한 유격이 제공된다. 제2 간극(79)은 원칙상 종래 기술에 따른 기존 설비들의 경우에서도 배치된다. 본 발명에 따른 스로틀 링(70, 71)은, 바람직한 방식으로, 이를 위해 쵸크(60)의 전체 폭(B)이 감소될 필요 없이도, 스로틀 링 자신이 제2 간극(79) 내의 기존 유격 내로 삽입될 수 있도록 구성된다.
도 3의 도면에는, 예컨대 작동 상태에서의 지지 롤들을 위한 유막 베어링 어셈블리로서 본 발명에 따른 롤 어셈블리(100)가 개략적으로 도시되어 있다. 지지 롤(10)의 회전 방향은, 미도시한 작업 롤을 통한 회전 방향 전환의 고려 하에 압연 스톡(12)의 압연 방향(W)에 따른다.
도시된 압연 방향(W)으로 압연 스톡(12)을 통과시키는 동안, 예컨대 상부 지지 롤(10)은 시계 바늘과 반대 방향으로 회전하면서 압연력(FW)으로 하중 재하 지점(13)에서 미도시한 작업 롤 상으로 밀착된다. 비도시한 하부 지지 롤은 시계 바늘과 같은 방향으로 회전하면서 그에 상응하게 하부로부터 하중 재하 지점(13)에서 압연력(-FW)으로 미도시한 작업 롤을 통해 압연 스톡(12) 상으로 밀착된다. 도 3에 도시된 것처럼, 압연력(FW)은 롤 넥(20)을 경유하여 쵸크(60) 내부의 롤 넥 베어링 어셈블리 안쪽으로 유도된다. 롤(10)이 양쪽 단부에서 롤 넥(10)을 통해 지지된다면, 각각의 롤 넥 베어링 어셈블리의 내부에서, 또는 각각의 쵸크의 내부에서 롤 넥 상의 작용력은 ½FW이다.
롤 넥(20), 또는 이 롤 넥(20) 상에 배치된 넥 부시(30)와, 쵸크(60) 또는 이 쵸크 내에 배치된 베어링 부시(40) 사이에는 환형 간극(35)이 형성된다. 차단 각도 영역(52, α)은 지지 하중 지점(A)[롤 넥(20)과 쵸크(60) 간의 하중 상태에서 가장 좁은 간극(hmin)의 각도 위치]에서 출발하여 롤(10)의 회전 방향(11)의 반대 방향으로 연장된다. 압연력(FW)을 통해 롤(10) 및 그에 따른 롤 넥(20)은 환형 간극(35) 내에서 반경 방향으로 편심되게 또는 비대칭으로 변위된다. 지지 하중 지점(A)은 하중 상태에서 압연 스톡의 평면에 대해 수직을 이루는 롤(10)의 중심축(Y)과 관련하여 φ = +/- 25°의 각도 영역에 배치된다(도 4 참조).
차단 각도 영역(52, α)은 지지 하중 지점(A)[롤 넥(20)과 쵸크(60) 간의 하중 상태에서 가장 좁은 간극(hmin)의 각도 위치]에서 출발하여 롤(10)의 회전 방향(11)의 반대 방향으로 최소 25°에서 최대 270°까지의 각도에 걸쳐서 연장된다. 스로틀 부재(70, 71)를 이용한 윤활제 유동(37)의 차단을 통해, 압력(PA)을 갖는 압력 형성 영역(53)이 생성된다. 스로틀 부재(70, 71)를 통해 차단되지 않는 관류 각도 영역은 압력(PD)을 갖는 저압 영역(55)을 형성한다. 상이한 크기의 스로틀 부재(70, 71)들의 선택을 통해, 다시 말하면 각각의 스로틀 부재(70, 71)의 세그먼트 각도(α)의 사전 결정을 통해, 차단 각도 영역(52, α) 및 관류 각도 영역(74, β)은 변경되며, 하중 지지력 상승의 유효 크기는 유연하게 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 롤 어셈블리는 원칙상 지지 롤들 및/또는 중간 롤들의 지지를 위해 적용될 수 있다.
도 4의 개략도는 원칙상 도 3의 도면에 상응한다. 이에 대한 보충으로, 도 4에는, [압연 스톡의 평면에 대해 수직을 이루는 롤(10)의 중심축(Y)과 관련하여] 지지 하중 지점(A)을 위한 각도 영역(φ = +/- 25°)이 도시되어 있다. 지지 하중 지점(A) 상에는, 롤 넥(20)과 쵸크(60) 사이의 하중 상태에서 가장 좁은 간극(hmin)이 설정된다. 지지 하중 지점(A)의 실제 위치는 특히 압연 스톡(W)의 두께, 강도 및 압연 속도에 따라서 결정된다. 지지 하중 지점(A)은 하중 상태에서 자동으로 조정된다.
도 5는, 관류 개구부(72)들을 포함한 스로틀 링으로서 스로틀 부재(70, 71)의 가능한 실시형태를 도시하고 있다. 관류 각도 영역(74, β)은 본 실시형태의 경우 스로틀 링 내의 관류 개구부(72)들을 통해 형성된다. 차단 각도 영역(52, α)은 관류 개구부들 없이 형성된다. 스로틀 링은, 쵸크 상에서, 또는 베어링 부시 상에서, 차단 영역이 지지 하중 지점의 사전 계산된 위치로부터 출발하여 롤의 회전 방향의 반대 방향으로 연장되는 회전 각도 위치에 고정된다. 리테이너 링으로서의 가능한 실시형태에서는, 간소화된 조립을 위해, 스로틀 링이 분리 위치(T)에서 분리되며, 그리고 그 분리 위치에 극미한 간극이 형성되며, 이 간극은 관류 영역의 내부에 배치된다.
도 6a ~ 도 6c에는, 다양한 유막 베어링 어셈블리의 압력비들의 비교 결과가 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우, 도 6a에는, 윤활제의 측면 유동이 밀봉되어 있지 않은 종래 기술에 따르는 유막 베어링 어셈블리가 도시되어 있다. 도 6b의 중간 도면에는, 본 발명에 따른 스로틀 부재(70, 71)들을 통한 유막 베어링의 부분 측면 밀봉 상태가 도시되어 있다. 도 6c의 도면에는, 측면 유동이 완전히 밀봉되어 있는 종래 기술에 따르는 유막 베어링 어셈블리가 도시되어 있다. 도면들에서는, 본 발명에 따른 부분 밀봉이 유막 베어링 어셈블리의 최대 하중 지지 능력을 제공한다는 점을 알 수 있다.
도 7a 및 도 7b에는, 도 7a에 도시된 것과 같은 측면 유동 제한을 이용하지 않는 베어링과, 도 7b에 도시된 측면 유동 제한을 이용한 본 발명에 따른 유막 베어링 어셈블리 간의 비교로서 유막 또는 윤활제의 유동 라인(32)들이 개략적으로 도시되어 있다. 롤(10) 또는 롤 넥(20)의 회전 방향(11)은 시계 바늘과 반대 방향이다. 윤활제(31)는 오일 공급부(33)를 경유하여 환형 간극(35)(미도시) 내로 유입된다. 롤 넥의 회전 운동에 의해 윤활제는 화살표를 통해 도시된 방향들에 상응하게 유막 베어링 어셈블리의 내부에서 분배된다. 이 경우, 도 7b에 따르는 본 발명에 따른 롤 어셈블리의 경우 윤활제 유동은, 윤활제(31)의 측면 유동이 일부 영역에서 저지되는 방식으로, 차단 각도 영역(52, α)에서 차단된다. 지지 하중 지점(A) 상에서는 가장 좁은 간극(hmin)이 형성되며, 그럼으로써 그 결과로 상기 위치에서 윤활막 두께는 최소가 된다.
도 8a 및 도 8b에는, 종래 기술에서 공지된 것과 같은 도 8a에 따라서 측면 유동 제한을 이용하지 않는 유막 베어링 어셈블리와, 도 8b에 따르는 부분 측면 유동 제한을 이용하는 본 발명에 따른 유막 베어링 어셈블리의 비교 결과로서 베어링 부시 내면 상에서의 압력 분포가 개략적으로 도시되어 있다. 도면부호들에 대한 기재내용은 앞에서 기재한 내용들에 상응한다.
기능 설명.
외력, 예컨대 압연력(FW)이 쵸크(60)를 통해 롤 넥(20)용 베어링 어셈블리 상으로 가해지면, 맨 먼저, 롤(10)은 쵸크(60) 또는 이 쵸크(60) 내의 베어링 부시(40)에 상대적으로 반경 방향으로 변위되며, 이 경우 베어링 부시(40)는 쵸크(60)와 일체형으로도 형성되어 있을 수 있다. 하기의 고려사항에서는, 쵸크(60) 내에 베어링 부시(40)가 배치되고 롤 넥(20) 상에는 넥 부시(30)가 배치되는 베어링 어셈블리의 예시의 실시예가 기초가 된다. 베어링 부시(40)와 넥 부시(30) 사이의 유격을 통해, 윤활제(31)의 수용을 위한 환형 간극(35)이 형성된다. 하중 상태에서, 지지 하중 지점(A) 상의 환형 간극(35)은 베어링 부시(40)와 넥 부시(30) 간에 최소 간극(hmin)을 형성한다. 윤활제 공급부(33)를 경유하여, 예컨대 유체역학적 포켓부를 경유하여 환형 간극(35)으로 공급되는 윤활제(31)는 롤 넥(20)과 형태 결합 방식으로 연결된 넥 부시(30)의 회전 표면 상에서의 점착 조건들을 통해 지지 하중 지점(A)의 영역 내 가장 좁은 간극(hmin) 내로 이송된다. 간극의 횡단면은 가장 좁은 위치(hmin)로 갈수록 더욱더 작아지기 때문에, 윤활제(31)는 베어링의 측면 쪽으로 누출되려고 한다. 그러나 이와 동시에 윤활막(31) 내에서는 압력(PA) 역시도 상승하며, 그럼으로써 롤 어셈블리(100)는 외력, 예컨대 압연력(FW)을 지지할 수 있게 된다.
본 발명에 따라서, 윤활제(31)의 측면 유동은 베어링 부시(40)의 양측 측면에 배치되는 스로틀 부재(70, 71)들의 이용을 통해 감소된다. 이처럼 [지지 하중 지점(A)에서 출발하여 롤(10)의 회전 방향(11)의 반대 방향으로 향하는] 차단 각도 영역(52)(α = 25° 내지 최대 270°)에서 측면 유동이 감소되는 것을 통해, 분명한 압력 상승과 그에 따른 최대 40%의 하중 지지력 증대가 제공되며, 이때 그 결과로 유체 점도 및 그에 따른 베어링 하중 지지력에 부정적인 영향을 미칠 수도 있는 윤활제(31)의 온도 상승은 발생하지 않는다.
특히 상대적으로 낮은 회전속도로 인해 베어링 어셈블리 내에 적은 열만이 발생하고 그로 인해 약간의 냉각만이 필요한 압연기열의 전방 롤 스탠드들 내에서는, 압력 형성이 본 발명에 따른 어셈블리를 통해 특히 증진될 수 있다.
롤 넥(21)의 롤 동체 측 단부 상에서, 그리고/또는 롤 넥(22)의 롤 동체 이격 측 단부 상에서 스로틀 부재(70, 71)를 통해 차단 영역의 크기의 변동을 통해, 유막 베어링 어셈블리의 최대 하중 지지 능력은 이미 압연 공정에 앞서 이론적 계산을 기반으로 +/-5%의 최대 오차 편차로 사전 설정될 수 있다. 측면 유동 제한을 이용하지 않는 유막 베어링에서 자체 압력 발생의 결과로서 유체 유동률에 대한 계산 공식으로서는 하기와 같은 공식이 기초가 될 수 있다(출처: DIN 31652 Part 1):
Figure 112016041924685-pct00001
Q1 = 유체의 측면 유동
D = 베어링 내경
Ψeff = 유효 베어링 유격
ωeff = 유체역학적 유효 각속도
Figure 112016041924685-pct00002
ε = 상대 편심률
B = 베어링 폭
Ω = 루프 각도.
스로틀을 도입한다면, 윤활제(31)의 방해받지 않은 측면 유동은 Q1에서 Q1 *로 감소되며, 그럼으로써 윤활제(31)의 압력도 상승한다. 그에 따른 결과로서, 유동률은 하기 식과 같다.
Figure 112016041924685-pct00003
Q1 = 스로틀 제한이 없는 유체의 베어링 측면 유동
Q1 * = 스로틀 제한이 있는 유체의 베어링 측면 유동
π = 유동률
π = 1 → 스로틀 제한이 없는 유체의 베어링 측면 유동
π = 0 → 완전한 스로틀 제한이 있는 유체의 베어링 측면 유동.
본 발명은 0 < π < 1의 범위에서 실시된다.
100: 롤 어셈블리
10: 롤
11: 회전 방향
12: 압연 스톡
13: 하중 재하 지점
15: 정지부
16: 환형 그루브
20: 롤 넥
21: 롤 넥의 롤 동체 측 단부
22: 롤 넥의 롤 동체 이격 측 단부
25: 롤 동체
30: 넥 부시
31: 윤활제
32: 유동 라인
33: 윤활제 공급부
35: 환형 간극
36: 환형 채널
36': 환형 채널
40: 베어링 부시
52: 차단 각도 영역
53: 압력 형성 영역
55: 저압 영역
60: 쵸크
64: 오일 수용 챔버
70: 제1 스로틀 부재
72: 제2 스로틀 부재
72: 관류 개구부
73: 클램핑 부재
74: 관류 영역
75: 접촉면
76: 플랜지
78: 제1 간극
79: 제2 간극
80: 제1 밀봉면
81: 제2 밀봉면
α: 차단된 영역의 각도
β: 관류 영역의 각도
φ: 지지 하중 지점에 대한 각도 영역
A: 지지 하중 지점
B: 경우에 따라 베어링 부시를 포함한 쵸크의 전체 폭
FAr: 반경 방향 밀착력
FAa: 축 방향 밀착력
P: 압력 / 압력 분포
PA: 차단 각도 영역 내 압력
PD: 관류 각도 영역 내 압력
T: 분리 위치
W12: 압연 방향
Y: 롤의 중심축
hmin: 가장 좁은 간극

Claims (15)

  1. 압연 설비 내의 롤들을 위한 롤 어셈블리(100)로서,
    롤 동체(25)와 적어도 하나의 롤 넥(20)을 구비한 롤(10)과;
    상기 롤 넥(20)의 수용을 위한 수용 개구부를 구비한 쵸크(60)로서, 상기 수용 개구부의 내경은, 상기 쵸크(60)와 상기 롤 넥(20) 사이에 윤활제(31)의 수용을 위한 환형 간극(35)이 배치되는 방식으로, 상기 롤 넥(20)의 외경에 비해 더 크게 형성되는, 상기 쵸크(60)와;
    해당 위치의 환형 간극을 밀봉하기 위해 상기 쵸크의 수용 개구부의 롤 동체 측 단부면 상에 회전 방지 방식으로 배치되는 제1 스로틀 부재(70)와;
    해당 위치의 환형 간극(35)을 밀봉하기 위해 상기 쵸크의 수용 개구부의 롤 동체 이격 측 단부면 상에 회전 방지 방식으로 배치되는 제2 스로틀 부재(71)를; 포함하는 상기 롤 어셈블리에 있어서,
    상기 제1 스로틀 부재(70) 및 상기 제2 스로틀 부재(71)는 상기 환형 간극(35) 내에서 윤활제(31)를 위한 차단 각도 영역(52, α)을 각각 형성하면서, 상기 차단 각도 영역(52, α)이 지지 하중 지점(A)[롤 넥(20)과 쵸크(60) 간의 하중 상태에서 가장 좁은 간극(hmin)의 각도 위치]에서 출발하여 상기 롤(10)의 회전 방향(11)의 반대 방향으로 최소 25°에서 최대 270°까지의 각도(α)에 걸쳐서 연장되는 방식으로, 포지셔닝되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지 하중 지점(A)은 하중 상태에서 압연 스톡의 평면에 대해 수직을 이루는 상기 롤(10)의 중심축(Y)과 관련하여 φ = +/- 25°의 각도 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스로틀 부재들은 반경 방향으로 형태 결합되고 밀봉되게 상기 롤 넥(20) 상에 안착되는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 스로틀 부재 또는 상기 제2 스로틀 부재 또는 두 스로틀 부재(70, 71) 모두는 환형 세그먼트로서 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리(100).
  5. 제4항에 있어서, 상기 환형 세그먼트의 외주 상에는, 반경 방향에서 상기 롤 넥 쪽으로 상기 환형 세그먼트를 밀봉되게 밀착하기 위한 압축 스프링이 배치되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 스로틀 부재 또는 상기 제2 스로틀 부재 또는 두 스로틀 부재 모두는 상기 환형 간극(35) 내에서 윤활제(31)를 위한 차단 각도 영역(α, 52) 및 관류 각도 영역(β, 74)을 구비하는 스로틀 링으로서 형성되고, 상기 관류 각도 영역(β, 74)은 상기 스로틀 링 내의 관류 개구부들을 통해 형성되며, 그리고 상기 관류 각도 영역은 상기 차단 각도 영역에 인접하여 360°의 각도 영역에서 차단 각도 영역을 제외한 영역에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리(100).
  7. 제6항에 있어서, 상기 스로틀 링은 간극을 포함한 리테이너 링으로서 형성되며, 상기 간극은 상기 관류 각도 영역 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리(100).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 쵸크(60) 내에는, 상기 롤 넥(20)의 수용을 위한 베어링 부시(40)가 회전 고정 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리(100).
  9. 제8항에 있어서, 상기 스로틀 부재(70, 71)들은 상기 쵸크(60) 상에, 또는 상기 베어링 부시(40) 상에 결합되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리(100).
  10. 제8항에 있어서, 환형 그루브(16)가 상기 베어링 부시(40) 또는 상기 쵸크(60)의 단부면들 중 적어도 하나의 단부면 상에 형성되며, 그리고 상기 스로틀 부재(70, 71)들 중 적어도 하나의 스로틀 부재는 상기 쵸크로 향해 있는 자신의 배면에 상기 환형 그루브 내로 맞물리기 위한 플랜지(76)를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리(100).
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 오일 수용 챔버(64)는 상기 쵸크(60)와 상기 롤 동체(25) 사이에, 그리고 상기 롤 넥(20)의 롤 동체 이격 측 단부(22) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리(100).
  12. 제8항에 있어서, 넥 부시(30)가 상기 롤 넥(20) 상에 배치되며, 그리고 상기 넥 부시는 상기 롤 넥과 함께 상기 쵸크의 수용 개구부 내에서, 또는 제공되어 있는 점에 한해 상기 베어링 부시 내에서 회전 지지되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스로틀 부재(70, 71)는 다중 부재형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 환형 간극(35)은 상기 제1 스로틀 부재(70)와 상기 제2 스로틀 부재(71) 사이의 영역에 외주를 따라 연장되는 적어도 하나의 환형 채널(36, 36')을 구비하여 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리.
  15. 제1항에 있어서, 상기 롤들은 작업 롤들, 지지 롤들 또는 중간 롤들 중 적어도 하나로서 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 어셈블리.
KR1020167011592A 2013-11-26 2014-11-11 압연 설비 내의 롤들을 위한 롤 어셈블리 KR101780655B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013224117.8 2013-11-26
DE102013224117.8A DE102013224117A1 (de) 2013-11-26 2013-11-26 Walzenanordnung für Walzen in einer Walzanlage
PCT/EP2014/074256 WO2015078688A1 (de) 2013-11-26 2014-11-11 Walzenanordnung für walzen in einer walzanlage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160067910A KR20160067910A (ko) 2016-06-14
KR101780655B1 true KR101780655B1 (ko) 2017-09-21

Family

ID=51894040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167011592A KR101780655B1 (ko) 2013-11-26 2014-11-11 압연 설비 내의 롤들을 위한 롤 어셈블리

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10449582B2 (ko)
EP (1) EP3074147B1 (ko)
JP (1) JP6275255B2 (ko)
KR (1) KR101780655B1 (ko)
CN (1) CN105764623B (ko)
BR (1) BR112016011833B1 (ko)
DE (1) DE102013224117A1 (ko)
PL (1) PL3074147T3 (ko)
RU (1) RU2636543C1 (ko)
TW (1) TWI538750B (ko)
WO (1) WO2015078688A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016109299A1 (de) 2016-05-20 2017-11-23 Sms Group Gmbh Lager- und Zapfenbuchse
DE102017219935A1 (de) 2017-11-09 2019-05-09 Sms Group Gmbh Dichtung gegen einen Austritt von Schmiermittel und Walzgerüst mit der Dichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110278801A1 (en) 2010-05-11 2011-11-17 Morgan Construction Company Neck seal

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2161768A (en) * 1937-11-04 1939-06-06 United Eng Foundry Co Sleeve-type rolling bearing
US3259442A (en) * 1965-03-25 1966-07-05 Morgan Construction Co Roll neck bearing seal
AT299865B (de) * 1967-12-22 1972-07-10 Schloemann Ag Walzenlagerung
SU801918A1 (ru) * 1979-03-19 1981-02-07 Предприятие П/Я В-2869 Гидродинамическа опора валковпРОКАТНыХ CTAHOB
DE3117746A1 (de) 1981-05-05 1982-12-09 Krupp Polysius Ag, 4720 Beckum Hydrodynamisches radial-gleitlager
US4772137A (en) * 1987-03-30 1988-09-20 Morgan Construction Company Oil film bearing and bushing
US4944609A (en) 1987-03-30 1990-07-31 Morgan Construction Company Oil film bearing and bushing
DE3721265A1 (de) * 1987-06-27 1989-01-12 Schloemann Siemag Ag Dichtungsvorrichtung fuer walzenlager in dressiergeruesten
US5246294A (en) * 1991-05-30 1993-09-21 Digital Equipment Corporation Flow-regulating hydrodynamic bearing
DE29805241U1 (de) * 1998-03-23 1999-08-12 Kark, Uwe, 21149 Hamburg Walzenlager für Walzgerüste
DE19831301B4 (de) 1998-07-13 2006-02-23 Skf Gmbh Abdichtung für Walzen in Walzwerken
US6146020A (en) * 1999-02-26 2000-11-14 Morgan Construction Company Seal assembly for rolling mill oil film bearing
US6802511B1 (en) * 2003-02-12 2004-10-12 Morgan Construction Company Seal end plate
DE502004005401D1 (de) 2004-01-03 2007-12-13 Sms Demag Ag Dichtungsvorrichtung für walzenlager
DE102006016714A1 (de) * 2006-04-08 2007-10-11 Sms Demag Ag Einbaustück zur Aufnahme eines Walzenzapfens
CN101413541A (zh) * 2007-10-15 2009-04-22 中国科学院工程热物理研究所 内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承
DE102008054715A1 (de) * 2008-12-16 2010-06-17 Voith Patent Gmbh Lagerung für eine rotierbare und durch Schwingungsanregung in Richtung iher Rotationsachse bewegbare Walze, insbesondere Brustwalze und Verfahren zur Steuerung der Betriebsweise einer derartigen Walze
DE102012209828A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-12 Sms Siemag Ag Walzenanordnung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110278801A1 (en) 2010-05-11 2011-11-17 Morgan Construction Company Neck seal
JP2013526410A (ja) 2010-05-11 2013-06-24 シーメンス インダストリー インコーポレイテッド 圧延機油膜軸受けに用いられる、軸受けのスリーブとブシュとの間から流出する油を推進するための、間隔を置いて配置されたインペラを備えるネックシール

Also Published As

Publication number Publication date
US10449582B2 (en) 2019-10-22
EP3074147B1 (de) 2017-05-31
BR112016011833B1 (pt) 2022-06-28
KR20160067910A (ko) 2016-06-14
BR112016011833A2 (ko) 2017-09-19
TW201529190A (zh) 2015-08-01
US20170157656A1 (en) 2017-06-08
DE102013224117A1 (de) 2015-05-28
CN105764623B (zh) 2017-10-03
PL3074147T3 (pl) 2017-11-30
EP3074147A1 (de) 2016-10-05
RU2636543C1 (ru) 2017-11-23
WO2015078688A1 (de) 2015-06-04
JP6275255B2 (ja) 2018-02-07
CN105764623A (zh) 2016-07-13
TWI538750B (zh) 2016-06-21
JP2016539809A (ja) 2016-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200256380A1 (en) Turbocharger
EP2564095B1 (en) Sleeve seal assembly and rotary valve having sleeve seal assembly
KR101097654B1 (ko) 방사형 회전식 운송 어셈블리
CA2974224C (en) Multi-way valve and multi-way valve skid thereof
CN103842668A (zh) 挤压油膜阻尼器
KR101780655B1 (ko) 압연 설비 내의 롤들을 위한 롤 어셈블리
US20160236511A1 (en) Extended length bearing cone system
KR101990391B1 (ko) 압연롤 장치
US8992088B2 (en) Tilting pad radial bearing with an aligning device for a single-shaft turbomachine
JP2015121329A (ja) 液圧式端部フロート調節器
CN104540607A (zh) 轧制装置
US6450693B1 (en) Bearing arrangement for a shaft supporting a rotating tool
RU2309016C2 (ru) Уплотнительное устройство с состоящим из двух частей кольцевым телом
JPH07229521A (ja) 部材を軸方向で固定する装置、及び部材を軸方向で固定する方法
KR102347347B1 (ko) 롤 스탠드
CN104540608A (zh) 轧制装置
CN111432949B (zh) 具有防止润滑剂泄漏的密封件的轧机机架
CN102840244B (zh) 油膜轴承衬套定位装置
CN102818081A (zh) 导气环
CA2920596A1 (en) Extended length bearing cone system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right