KR101894475B1

KR101894475B1 - 압연용 롤 저널부 복원방법

Info

Publication number: KR101894475B1
Application number: KR1020170035217A
Authority: KR
Inventors: 주용태; 박찬신
Original assignee: 주식회사 정진이엔티; 박찬신
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-09-04

Abstract

본 발명은 압연용 롤 저널부 복원방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열연, 냉연 및 미니밀 공장에서 사용되는 압연용 롤에서 마모되거나 크랙이 발생하여 손상된 저널부를 축소 가공하고 보강링을 조립하여 복원함으로써 전체 압연용 롤의 수명을 연장하여 제품 생산효율을 높일 수 있도록 이루어진 압연용 롤 저널부 복원방법에 관한 것이다.
이를 위해 압연용 롤 저널부 복원방법은, 저널부 가공단계와 보강링 가공단계를 포함하여 저널부와 보강링 조립단계 및 마무리 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

압연용 롤 저널부 복원방법{Rolling roll journal part restoration method}

본 발명은 압연용 롤 저널부 복원방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열연, 냉연 및 미니밀 공장에서 사용되는 압연용 롤 저널이 마모되거나 크랙이 발생하여 손상된 저널부를 축소 가공하고 보강링을 조립하여 복원함으로써 전체 압연용 롤의 수명을 연장하여 제품 생산효율을 높일 수 있도록 이루어진 압연용 롤 저널부 복원방법에 관한 것이다.

일반적으로 압연공정은 금속의 소성(塑性)을 이용하는 공정으로 고온 또는 상온의 금속재료를 회전하는 2개의 압연용 롤 사이로 통과시켜 여러 가지 형태의 제품, 즉 판(板), 봉(棒), 관(管) 등으로 가공하는 공정인데, 압연에는 고온에서 행하는 열간압연과 저온에서 행하는 냉간압연이 있다.

상기와 같은 압연공정에는 다수개의 작업롤과 백업롤 등의 압연용 롤이 사용되는데, 통상 작업롤은 압연소재와 직접 접촉하는 롤이고, 상기 백업롤은 압연시 작업롤의 휨발생을 방지하는 롤이다.

한편, 상기 압연용 롤을 회전가능하도록 지지하는 양단에는 롤러베어링, 볼베어링과 고하중 정밀의 메탈 베어링(metal bearing, 21)이 사용되는데, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 압연용 롤(10)은 직접 접촉되는 중앙의 배럴부(barrel, 12)와 상기 배럴부의 양측에 구비되고 압연기의 쵸크(20)에 삽입되어 지지 설치되는 저널부(journal, 11)로 구성된다.

이때, 도 1의 (b)를 참조하면, 쵸크(20)의 내부에는 이너레이스(inner race, 22)와 아웃레이스(out race, 23)이 배치되어 있는데, 이너레이스(22)는 압연용 롤(10)의 저널부(11)에 조립되어 압연용 롤(10)과 함께 회전하고, 아웃레이스(23)는 쵸크(20)에 고정되어 압연용 롤(10)에 가해지는 압연 반력을 지지하게 된다.

그리고, 이너레이스(22)와 아웃레이스(23) 사이에는 베어링(볼, 롤러, 유막축수형)이 조립되어 있으며 이러한 베어링에는 윤활유가 들어가 유막을 형성하게 되고 압연용 롤(10)의 양단은 자유롭게 회전가능하도록 지지되는 것이다.

이러한 윤활유는 이너레이스(22)를 통해 저널부(11) 표면에도 흘러들어가도록 구성되며, 저널부(11) 표면의 윤활유는 저널부(11)의 기계적 성능을 향상시키는 역할을 한다.

그러나, 이러한 압연용 롤(10)은 영구적인 것이 아니며 사용에 따라 피로가 누적되게 될 수 밖에 없다.

특히, 압연용 롤(10)의 저널부(11)는 압연시에 가해지는 반복 하중과 진동으로 인해 슬립이 일어나고 지속적인 마찰로 인해 마모 및 긁힘 현상이 발생하게 된다.

그리고, 시간의 지남에 따라 저널부(11)의 표면을 따라 탄화층이 형성된다.

따라서, 정확한 압연을 이루어지기 위해서는 주기적으로 저널부(11)를 가공하여 재생 사용하거나 또는 전체 압연용 롤을 폐기하고 새로운 압연용 롤(10)로 대체시켜 연속적으로 압연 공정을 수행하여야만 한다.

만약, 피로 누적에 의한 저널부(11)의 마모나 손상된 부분을 확인하지 못하고 계속 작업하게 된다면 저널부(11)의 손상부위(11a)는 스폴링(spalling)으로 진전되어 베어링이 원활하게 구동이 되지 않아 절손원인이 되며, 불규칙한 진동이 발생되고 윤활성이 저하되어 화재 발생과 판파단 및 압하율 불규칙으로 제품불량을 초래하게 된다.

이는 결국 생산되는 압연 제품의 원가상승과 작업 생산성의 하락을 초래하는 등의 문제가 된다.

한편, 종래에는 이러한 압연용 롤(10) 저널부(11)에 대한 마모나 크랙이 발생되면 마모도나 크랙의 크기에 따라 압연용 롤(10) 전체를 폐기시키고 새로운 압연용 롤(10)로 교체하였다.

또는, 마모도나 크랙의 크기에 따라 용접 등의 방법을 통해 저널부(11)를 재생 복원하여 사용하는 방법이 시도되고 있다.

종래의 저널부(11) 용접을 통한 재생 시스템에서는, 압연용 롤(10) 전체를 대형 가열로에 넣어 압연용 롤(10)의 변태점 이상인 1050℃ 이상으로 가열하여 풀림을 행한 다음 550℃ 부근에서 손상부위(11a)를 재생 용접하는 과정을 수행하였으나 부분적인 저널부(11) 손상을 재생하기 위해 압연용 롤(10) 전체를 가열하기 때문에 전력의 소모가 많을 뿐만 아니라 재생작업에 필요한 기간도 길게는 30일 이상의 시간이 소요되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, (특허문헌 0001) 한국 공개특허공보 제10-2004-0056925호과 (특허문헌 0002) 한국 공개특허공보 제10-2004-0082552호에서 압연용 롤(10)의 저널부(11)를 가공하여 재생하기 위한 방법이 제시된 바 있다.

도 2를 참조하면, 압연용 롤(10)의 하부에 배럴부(12)를 접촉 지지하도록 설치된 회전장치(40)와, 왕복 이동하면서 저널부(11)를 선택적으로 둘러싸면서 가열할 수 있는 가열장치(30)와, 저널부(11)를 따라 수평 이동하면서 손상부위(11a)를 재생 용접하는 용접장치(50)와, 용접장치(50)에 아르곤 가스 또는 헬륨 가스(이하 '불활성 가스'라 함) 중 어느 하나와 이산화탄소 가스를 항상 일정한 비율로 혼합하여 공급하는 가스 혼합장치(60)로 구성된다

그러나, 이와 같은 시스템 또한 결국 손상부위(11a)를 용접하여 복원하는 방법으로 저널부(11) 전체가 동일 금속조직으로 덮이지 못하고 용접부위와의 다른 금속조직으로 인해 결국 수명이 현저히 줄어드는 문제점이 발생하였다.

또한, 저널부(11) 전체에 대하여 손상부위(11a)를 찾고 용접이 이루어지기 때문에 원래의 금속조직과 치수의 변형이 발생될 수 있으며 용접에 의한 작업시간이 길어질 수 밖에 없어 용접 장치에 의한 폭발사고의 위험성을 항상 안고 있을 수 밖에 없었다.

결국, 이와 같이 손상부위(11a) 전체를 용접을 통해 복원하는 방법은, 복원방법이 복잡하고 비용이 많이 발생될 뿐만 아니라 시일이 많이 소요되어 결국 생산성 저하를 가져올 수 밖에 없었다.

따라서, 복원 방법이 용이함과 동시에 복원 기간을 최소화하면서도 안정적인 복원을 통해 압연용 롤(10)의 수명을 연장시킬 수 있는 압연용 롤 저널부 복원기술이 요구되고 있는 실정이다.

한국 공개특허공보 제10-2004-0056925호 (2004.07.01 공개) 한국 공개특허공보 제10-2004-0082552호 (2004.09.30 공개)

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서, 손상부위를 가지는 압연용 롤의 저널부 전체를 절삭 축소가공하고 가공된 부위를 덮을 수 있는 보강링을 결합하여 저널부를 재생함으로써 복원 방법이 간단하게 이루어진 압연용 롤 저널부 복원방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 필요에 따라 절삭 축소가공되는 보강링의 미리 만들어 두어 저널부의 복원기간을 최소화하면서도 안정적인 저널부 복원을 수행할 수 있도록 이루어진 압연용 롤 저널부 복원방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그리고, 단조가공을 통해 가공되고 표면에 그루브를 가지는 보강링이 저널부를 형성하도록 하여 윤활유가 저널부에 안정적으로 머무르게 되어 압연 공정시 발생되는 마찰로 인한 마모와 긁힘 현상 및 탄화층 발생을 최소화하여 저널부 자체의 수명을 극대화할 수 있도록 이루어진 압연용 롤 저널부 복원방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 압연용 롤 저널 복원방법은, 손상부위를 가지는 압연용 롤의 저널부를 복원하기 위해, 크게 저널부 가공단계와 보강링 가공단계 그리고 저널부와 보강링 조립단계와 마무리 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 저널부 가공단계는, 손상부위를 포함하는 저널부의 외주면을 깊이로 절삭하여 손상부위가 제거된 가공부위를 형성하고, 가공부위에 길이 방향으로 깊이를 가지는 다수개의 키 홈을 간격을 가지며 형성한다.

그리고, 보강링 가공단계는, 가공부위를 덮어 감쌀 수 있는 두께과 길이를 가지며 키 홈에 끼워져 조립될 수 있도록 높이를 가지는 다수개의 돌출 키를 내주면에 형성한 보강링을 준비한다.

이어서, 저널부와 보강링 조립단계는, 키 홈과 돌출 키가 결합되도록 보강링을 조립하여 가공부위를 보강링으로 대체하여 복원시킨다.

그리고 마무리 단계는, 복원된 저널부의 표면을 후열처리하여 보강링과 저널부의 금속 조직을 균일화시키고, 복원된 저널부의 표면을 연삭처리한다.

한편, 상술에서 보강링은 2개 이상으로 분할 형성되어 조립되는데, 바람직하게는, 저널부의 가공부위 상측부를 감쌀 수 있는 크기의 상부 보강링부와, 저널부의 가공부위 하측부를 감쌀 수 있는 크기의 하부 보강링부로 구성된다.

한편, 보강링은, 외주면을 따라 그루브를 형성한다.

바람직하게, 그루브(132)는, 보강링의 길이방향으로 간격을 가지며 형성된 다수개의 가로 그루브와, 보강링의 양 측 단부에 원주를 따라 각각 형성된 세로 그루브를 포함하여 구성된다.

한편, 구체적으로 저널부와 보강링 조립단계는, 가공부위의 키 홈에 보강링의 돌출 키가 끼워지도록 조립하는 과정과, 가공부위와 보강링이 일체화되도록 압축기를 이용하여 보강링을 포함하는 저널부의 조립부위를 압축하는 과정과, 조립부위에 열을 가하여 예열하는 과정과, 저널부와 보강링이 접하는 테두리를 용접하는 과정을 포함하여 이루어진다.

그리고, 필요에 따라 저널부와 보강링 조립단계는, 키 홈과 돌출 키의 조립 과정 전에 가공부위의 외주면 또는 보강링의 내주면에 금속접합제를 도포하는 과정을 더 포함하여 이루어진다.

이어서, 구체적으로, 마무리 단계는, 용접하는 과정에서 돌출 부위가 형성된 저널부의 표면을 매끄럽게 가공하는 표면 가공 과정과, 표면 가공 과정을 거친 저널부에 열을 가하여 후열처리를 통해 보강링과의 조직을 균일화시키는 과정과, 복원된 저널부의 직경이 복원 전 최초 저널부의 직경과 동일 크기를 가지도록 복원된 저널부의 표면을 정밀 가공하는 연삭 과정을 포함하여 이루어진다.

이와 같이 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법은, 손상부위를 가지는 압연용 롤의 저널부 전체를 절삭 축소가공하고 가공된 부위를 덮을 수 있는 보강링을 결합하여 저널부를 재생함으로써 복원 방법이 간단하고 복원 기일을 줄여 전체 작업의 생산성을 높일 수 있는 효과를 가진다.

또한, 필요에 따라 절삭 축소가공되는 저널부에 맞게 보강링을 미리 만들어 둘 수 있어 저널부의 복원기간을 최소화하면서도 안정적으로 저널부를 복원할 수 있는 효과를 가진다.

그리고, 통상 주조를 통해 만들어지는 롤의 저널부에 단조가공을 통해 가공된 보강링을 결합시켜 보강함으로 저널부 자체의 수평을 극대화시킬 수 있는 효과를 가진다.

더불어, 저널부에 결합되는 보강링 표면에 형성된 그루브에 의해 롤 쵸크의 윤활유가 저널부 표면에 안정적으로 머무르게 되어 압연공정시 발생되는 마찰로 인한 마모와 긁힘 현상 및 탄화층 발생을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.

도 1(a)(b)는 종래의 압연용 롤를 보여주는 개략도이다.
도 2는 종래기술에 따른 압연용 롤 저널부의 복원을 위한 시스템을 보여주는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법을 보여주는 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법에 따라 가공되는 압연용 롤 저널부를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법에 따라 가공되는 보강링을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 3에 따른 저널부와 보강링 조립단계를 보여주는 개략적인 블럭도이다.
도 7은 도 3에 따른 마무리 단계를 보여주는 개략적인 블럭도이다.
도 8은 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부의 복원방법에 따라 복원된 저널부를 가지는 압연용 롤을 보여주는 도면이다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 압연용 롤은 배럴부 양측에 저널부를 가지며 통상 압연공정을 위해 가로방향으로 눕혀져 있는 상태를 기본 상태로 하여 설명한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 높이는 압연용 롤의 중심축을 중심으로 외표면 방향으로의 간격 및 거리 또는 그 방향을 가리키는 것으로 하여 설명하기로 하고, 깊이는 외주면 표면에서 압연용 롤의 중심축으로의 간격 및 거리 또는 그 방향을 가리키는 것으로 하여 설명하기로 한다.

더불어, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법을 보여주는 블럭도이고, 도 4는 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법에 따라 가공되는 압연용 롤 저널부를 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법에 따라 가공되는 보강링을 보여주는 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법은, 저널부(120)의 손상된 부위(121)를 제거하고 복원함에 있어, 손상부위(121) 전체를 용접하는 방법을 사용하지 않고 상기 손상부위(121)를 대체할 수 있는 보강링(130)을 조립하여 복원함으로써 복원방법이 용이하고 안정적인 저널부 복원을 이룰 수 있게 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법은, 크게 저널부 가공단계(S1)와 보강링 가공단계(S2) 및 마무리 단계(S3)로 이루어진다.

우선, 상기 저널부 가공단계(S1)는, 손상부위(121)를 가지는 압연용 롤(100)의 저널부(120)를 복원하기 전에 상기 손상부위(121)를 제거하고 보강링(130)이 조립될 수 있는 공간을 형성하는 단계이다.

이를 위해, 저널부 가공단계(S1)는, 손상부위(121)를 가공장치(200)를 이용하여 축소 절삭하는 과정과, 보강링(130) 조립을 위해 키 홈(122)을 형성하는 과정을 가진다.

구체적으로, 저널부 가공단계(S1)는, 손상부위(121)를 포함하는 저널부(120)의 외주면을 깊이(a)로 절삭하여 손상부위(121)가 제거된 가공부위(120a)를 형성하고, 상기 가공부위(120a)에 길이(b) 방향으로 깊이(c)를 가지는 다수개의 키 홈(122)을 간격을 가지며 형성한다.

이러한 저널부 가공단계(S1)를 도 4를 참조하여 상세 설명하면 하기와 같다.

먼저, 도 4의 (a)를 참조하면, 시간의 경과에 따라 압연용 롤(100)의 배럴부(110) 양측에 구비된 저널부(120)에는 압연 공정시 발생되는 반복하중과 급유불량, 과부하와 진동 및 지속적인 마찰로 인해 표면에 마모 및 긁힘 현상이 발생된다.

저널부 가공단계(S1)는 이와 같이 마모 및 긁힘에 따른 크랙이 형성된 손상부위(121)를 절삭하여 제거하는 단계로, 도 4의 (b)를 참조하면 손상부위의 마모와 크랙 크기에 따라 가공장치(200)를 이용하여 롤 저널부(120)의 손상부위(121)를 포함한 외주면을 축소 가공한다.

이때의 가공장치(200)는 통상적 강 재질을 절삭 가공할 수 있는 장치라면 어느 것이든 적용가능하며 한정되는 것은 아니다.

바람직하게 저널부(120)의 외주면 표면에서 손상부위(121)를 완전히 제거할 수 있도록 소정 깊이(a)까지 절삭 가공하는데, 이와 같은 작업에 따라 저널부(120)는 보강링(130)이 결합되는 가공부위(120a)와 가공되지 않은 비가공부위(120b)로 구분된다.

이때의 절삭 깊이(a)는 바람직하게 조립되는 보강링(130)의 두께(a')와 동일하거나 작다.

그리고 필요에 따라 상기 비가공부위(120b) 없이 저널부(120) 전체를 절삭 축소가공할 수 있는데, 저널부(120) 전체가 축소 가공된다면 추후 설명될 보강링(130)은 원통 형상 전체가 분할 없이 축소된 저널부(120) 측방에서 반지가 손가락에 끼워지듯이 슬라이드 삽입되어 일체화될 수 있게 한다.

그러나, 가능한 손상부위(121)의 크기를 고려하여 축소 가능함이 바람직하며 이에 따라 보강링(130)은 조립이 용이하도록 다수개로 분할 구성된다.

한편, 도 4의 (c)를 참조하면, 저널부(120)의 가공부위(120a)에는 길이(b) 방향으로 간격을 가지며 다수개의 깊이(c)를 가지는 키 홈(122)을 형성하는데, 상기 키 홈(122)은 추후 보강링(130)의 돌출 키(131)가 삽입되어 결합 조립되는 것으로 그 길이와 깊이(c)가 특정으로 한정되는 것은 아니며 보강링(130)의 조립 후 복원된 저널부(120)가 다시 압연공정을 수행할 때 이탈되지 않고 안정적으로 하중과 마찰을 견딜 수 있는 개수가 간격을 가지고 형성된다.
또한, 이와 같이 저널부(120)에 키 홈(122)을 형성하고 보강링(130)에 돌출 키(131)를 형성함에 따라, 상기 보강링(130)을 저널부(120)의 가공부위(120a)에 결합할 때 키 홈(122)과 돌출 키(131)를 맞추어 결합하기 때문에 설정된 위치를 맞추는 부가적인 작업없이 한번에 원하는 위치에 결합할 수 있다.

또한, 필요에 따라 상기 키 홈(122)은 저널부(120)의 길이방향 즉, 가로방향뿐만 아니라 원주를 따라 세로 방향으로 형성될 수 있음은 물론이며, 각각의 키 홈(122)이 서로 다른 깊이를 가지도록 형성할 수 있다.

그리고, 상기 키 홈(122)은 가공장치(200)를 이용해 홈의 단면이 'V' 자 형상을 가지거나 'U' 자 형상을 가지나 이에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 상기 보강링 가공단계(S2)는, 저널부 가공단계(S1)를 통해 축소 가공된 저널부(120)의 가공부위(120a)에 조립되는 보강링(130)을 준비하는 단계이다.

이때, 도 5를 참조하면, 상기 보강링(130)은 가공부위(120a)를 덮어 감쌀 수 있는 두께(a')와 길이(b')를 가지며 상기 키 홈(122)에 끼워져 조립될 수 있도록 높이(c')를 가지는 다수개의 돌출 키(131)를 내주면에 형성한다.

상기 보강링(130)의 두께(a')는 바람직하게 저널부 가공부위(120a)의 절삭 높이(a)와 동일하거나 조금 더 크게 형성된다.

돌출된 보강링(130)의 두께는 최종적으로 후술될 마무리 단계(S4)에서 표면 연삭 과정(S43)을 통해 연삭 처리된다.

그리고, 보강링(130)의 외주면에는 홈 형상의 그루브(groove, 132)가 다수개 형성된다.

이러한 보강링(130)은 저널부에 형성된 키 홈(122)의 개수와 길이, 깊이에 대응되어 끼워질 수 있도록 내주면에 돌출 키(131)를 형성하는 과정과, 외주면에 상기 그루브(132)를 형성하는 과정을 통해 제조된다.

바람직하게 상기 보강링(130)은 압연용 롤(100)과 달리 단조 가공을 통해 제조됨이 바람직하다.

한편, 통상 저널부 가공단계(S1)에서 절삭되는 가공부위(120a)의 높이(a)는 손상부위(121)를 제거하기 위해 작업 환경에 따라 변경될 수 있으나 필요에 따라 규격화하여 손상부위의 높이(a)를 손상부위(121)가 완전히 제거될 수 있는 범위를 포함하여 정해진 수치의 높이(a)로 가공할 수도 있다.

이에 따라, 상기 보강링(130)은 현장에서 상기 저널부(120) 가공부위(120a)에 맞춰 가공될 수 있으나, 정해진 수치의 높이(a) 가공시에는 복원이 수행되기 이전에 미리 보강링(130)을 제조하는 단계를 거침으로 전체 저널부 복원에 따른 작업 시간을 줄일 수 있다.

이러한 보강링(130)의 선 제조는 필요에 따라 선택적으로 이루어진다.

상술한 바와 같이, 저널부(120)의 가공부위(120a)와 비가공부위(120b)는 손상부위(121)에 따라 형성될 수 있으며, 저널부(120) 전체가 가공부위라면(120a) 이에 맞춰 보강링(130)은 원형 자체로 키 홈(122)의 측방향에서 돌출 키(131)를 밀어 슬라이드 삽입시키는 방법으로 조립할 수 있다.

그러나, 일반적으로 가공부위(120a)와 비가공부위(120b)는 구분되게 형성되며, 보강링(130)은 가공부위(120a)에 조립이 용이하도록 2개 이상의 다수개로 분할 형성되어 조립된다.

최상의 실시예로, 조립이 용이하면서도 후술될 용접 과정(S35)을 최소화할 수 있도록 상기 보강링(130)은 상부 보강링부(130a)와 하부 보강링부(130b)로 2개 분할 제조됨이 바람직하다.

즉, 보강링(130)은 저널부(120)의 가공부위(120a) 상측부를 감쌀 수 있는 크기의 상부 보강링부(130a)와, 저널부(120)의 가공부위(120b) 하측부를 감쌀 수 있는 크기의 하부 보강링부(130b)로 구성된다.

그리고, 상술한 바와 같이 보강링(130)의 외표면에는 다수개의 그루브(132)가 형성된다.

상기 그루브(132)는 소정 깊이를 가지는 얇은 홈으로, 복원이 완료된 저널부(120)의 재 사용시, 압연과정에서 유입된 윤활유가 외표면 상에 머물러 있을 수 있도록 하여 탄화층 형성을 방지하고 마찰에 의한 저널부(120) 손상을 최소한으로 방지하는 효과를 가진다.

한편, 도 5의 (c)를 참조하면, 본 발명에 적용되는 보강링(130)의 그루브(132)는, 보강링(130)의 길이(b')방향으로 간격을 가지며 형성된 다수개의 가로 그루브(132a)와, 상기 보강링(130)의 양 측 단부에 원주를 따라 각각 형성된 세로 그루브(132b)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 형성된 세로 그루브(132b)는 윤활유의 외부 유출을 방지하고 가로 그루브(132a)는 윤활유를 머금어 유지시키는 역할을 한다.

그리고, 상기 다수개의 그루브(132)는 서로 연결되어 연통되게 형성하거나, 세로 또는 가로 그루브가 별도 형성되도록 가공할 수 있을 것이다.

이와 같은 그루브(132)의 형성은 통상의 표면 가공장치를 통해 이루어질 수 있다.

도 6은 도 3에 따른 저널부와 보강링 조립단계를 보여주는 개략적인 블럭도이고, 도 7은 도 3에 따른 마무리 단계를 보여주는 개략적인 블럭도이며, 도 8은 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부의 복원방법에 따라 복원된 저널부를 가지는 압연용 롤을 보여주는 도면이다.

도 6과 도 8을 참조하여, 이어지는 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법의 저널부와 보강링 조립단계(S3)를 설명하면 하기와 같다.

상기 저널부와 보강링 조립단계(S3)는, 저널부의 키 홈(122)과 보강링의 돌출 키(131)가 결합되도록 보강링(130)을 저널부(120)의 가공부위(120a)에 조립하여 상기 가공부위(120a)를 보강링(130)으로 대체하고 저널부를 복원시키는 단계이다.

이를 통해 손상부위(121)가 제거되도록 절삭 축소 가공된 저널부(120)의 가공부위(120a)는 보강링(130)으로 대체되고 압연용 롤(100)의 저널부(120)는 최초 상태와 유사하게 된다.

구체적으로, 상기 저널부와 보강링 조립단계(S3)는, 가공부위(120a)의 외주면 또는 보강링(130)의 내주면에 금속접합제를 도포하는 과정(S31)과, 가공부위(120a)의 키 홈(122)에 보강링(130)의 돌출 키(131)가 끼워지도록 조립하는 과정(S32)과, 가공부위(120a)와 보강링(130)이 일체화되도록 압축기를 이용하여 보강링(130)을 포함하는 저널부(120)의 조립부위를 압축하는 과정(S33)과, 조립된 복원부위에 400∼500℃의 열을 가하여 예열하는 과정(S34)과, 저널부(120)와 보강링(130)이 접하는 테두리를 용접하는 과정(S35)을 포함하여 이루어진다.

상술의 과정을 보다 상세하게 설명하자면, 금속접합제(metal bond)를 도포하는 과정(S31)은, 조립되는 보강링(130)과 저널부(120)의 가공부위(120a)가 완전히 일체형으로 결합될 수 있도록 보조하는 과정으로 통상의 금속 재질의 결합을 위해 사용되는 금속접합제가 사용된다.

이때 금속접합제는 가공부위(120a) 또는 보강링(130)의 내주면 전체에 고르게 도포함이 바람직하다.

한편, 상기의 금속접합제 도포 과정(S31)은 필요에 따라 생략될 수 있다.

이어서, 금속접합제 도포 과정(S31)이 완료되면, 키 홈(122)에 돌출 키(131)가 삽입되어 끼워지듯이 보강링(130)을 조립(S32)하는데, 보강링(130)은 필요에 따라 2개 이상으로 분할 조립되며 조립되어 접하는 보강링의 테두리 면에는 별도의 금속접합제가 도포될 수 있다.

이어서, 압축기를 이용해 보강링(130)이 조립된 저널부(120)를 완전히 감싸 압축하는데, 이러한 압축하는 과정(S33)을 통해 보강링(130)은 저널부(120)의 가공부위(120a)에 일체화되어 조립부위(120c)를 형성한다.

상기 압축기는 저널부(120)를 완전히 감싸 덮고 압력을 가할 수 있는 장치라면 어떠한 장치든 적용이 가능할 것이다.

한편, 보강링(130)과 저널부(120)를 완전히 일체화시켜 고정시키기 위해 접하는 테두리를 따라 용접하는 과정(S35)을 거칠 수 있으며, 이를 위해 압축하는 과정(S33) 후에 조립부위(120c)에 열을 가해 예열하는 과정(S34)을 거친 다음 상기 저널부(120)와 보강링(130)이 접하는 테두리를 따라 용접하는 과정(S35)을 수행한다.

이러한 용접 과정(S35)을 수행하기 위한 예열 과정(S34)에서 예열 온도는 400∼500℃ 의 온도로 가열되며, 이는 서로 다른 조직을 가지는 저널부와 보강링의 금속 재질이 용접시 변형되는 것을 방지하기 위해 안정화하는 과정으로 이는 통상의 용접 방법 중의 과정이며 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 용접 과정(S35)에서 사용되는 용접봉은 보강링(130)과 동일 재질이 이용됨이 바람직하다.

이어서, 도 7과 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법에 따라 손상부위(121)가 제거되고 보강링(130)을 대체하여 조립부위(120c)를 가지는 저널부는 마무리 단계(S4)를 거쳐 압연공정에서 사용이 가능한 상태가 된다.

구체적으로, 상기 마무리 단계(S4)는, 용접하는 과정(S35)에서 돌출 부위가 형성된 저널부(120)의 표면을 매끄럽게 가공하는 표면 가공 과정(S41)과, 표면 가공 과정(S41)을 거친 저널부(120)에 열을 가하여 후열처리를 통해 보강링(130)과의 조직을 균일화시키는 과정(S42)과, 복원된 저널부의 직경이 복원 전 최초 저널부의 직경과 동일 크기를 가지도록 복원된 저널부(120) 표면을 정밀 가공하는 연삭 과정(S43)을 포함하여 이루어진다.

상기 표면 가공 과정(S41)은 용접 과정에서 표면상 돌출된 부위 등을 가공하여 매끄럽게 형성하는 과정이며, 후열처리 과정(S42)은 통상 강의 변태점 이하의 온도인 400∼500℃ 의 온도로 이루어지며 알려진 바와 같이 가열, 유지, 균일한 냉각 과정을 가지고 용접부위의 성능을 개선하고 용접 잔류응력 등의 유해한 영향을 제거하는 과정이다.

이러한 후열처리 과정(S42) 또한 통상의 용접 방법 중 이루어지는 후처리 과정으로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 이와 같이 후열처리 과정을 거친 압연용 롤(100)의 저널부(120)는 압연과정에서 사용될 수 있을 상태가 되는데 상기 표면을 정밀 가공하는 연삭 과정(S43)을 거쳐 복원된 저널부의 직경이 복원 전 최초 저널부의 직경과 동일 크기를 가지게 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 압연용 롤 저널부 복원방법은, 손상부위를 가지는 압연용 롤의 저널부를 절삭 축소가공하고, 가공된 부위를 덮을 수 있는 보강링(130)을 이용해 저널부(120)을 복원 재생함으로 그 복원방법이 간단하면서도 안정적으로 저널부(120)를 복원할 수 있다.

그리고, 저널부(120)에 조립된 보강링(130)의 표면에 형성된 그루브(132)에 의해 롤 쵸크(20)의 윤활유가 저널부 표면에 안정적으로 머물러 마찰로 인한 마모와 긁힘 현상 및 탄화층 발생을 최소화한다.

이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

20 : 롤 쵸크
100 : 압연용 롤
120 : 저널부
121 : 손상부위
120a : 가공부위
120b : 비가공부위
120c : 조립부위
122 : 키 홈
130 : 보강링
131 : 돌출 키
132 : 그루브

Claims

손상부위(121)를 가지는 압연용 롤(100)의 저널부(120)를 복원하기 위한 방법에 있어서,
상기 손상부위(121)를 포함하는 저널부(120)의 외주면을 깊이(a)로 절삭하여 손상부위(121)가 제거된 가공부위(120a)를 형성하고, 상기 가공부위(120a)에 길이(b) 방향으로 깊이(c)를 가지는 다수개의 키 홈(122)을 간격을 가지며 형성하는 저널부 가공단계(S1)와;
상기 가공부위(120a)를 덮어 감쌀 수 있는 두께(a')과 길이(b')를 가지며 상기 키 홈(122)에 끼워져 조립될 수 있도록 높이(c')를 가지는 다수개의 돌출 키(131)를 내주면에 형성한 보강링(130)을 준비하는 보강링 가공단계(S2)와;
상기 키 홈(122)과 돌출 키(131)가 결합되도록 보강링(130)을 조립하여 상기 가공부위(120a)를 보강링(130)으로 대체하여 복원시키는 저널부와 보강링 조립단계(S3)와;
상기 복원된 저널부(120)의 표면을 후열처리하여 보강링(130)과 저널부(120)의 금속 조직을 균일화시키고, 복원된 저널부(120)의 표면을 연삭처리하는 마무리 단계(S4)를; 포함하여 이루어지되;
상기 보강링(130)은,
다수개로 분할 형성되어 조립되고, 압연과정에서 유입된 윤활유가 외표면 상에 머물러 있을 수 있도록 외주면을 따라 그루브(132)를 형성한 것을 특징으로 하는 압연용 롤 저널부 복원방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 보강링(130)은,
상기 저널부(120)의 가공부위(120a) 상측부를 감쌀 수 있는 크기의 상부 보강링부(130a)와, 상기 저널부(120)의 가공부위(120b) 하측부를 감쌀 수 있는 크기의 하부 보강링부(130b)로 구성된 것을 특징으로 하는 압연용 롤 저널부 복원방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 그루브(132)는,
상기 보강링(130)의 길이(b')방향으로 간격을 가지며 형성된 다수개의 가로 그루브(132a)와, 상기 보강링(130)의 양 측 단부에 원주를 따라 각각 형성된 세로 그루브(132b)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압연용 롤 저널부 복원방법.
제 1항에 있어서,
상기 저널부와 보강링 조립단계(S3)는,
상기 가공부위(120a)의 키 홈(122)에 보강링(130)의 돌출 키(131)가 끼워지도록 조립하는 과정(S32)과,
상기 가공부위(120a)와 보강링(130)이 일체화되도록 압축기를 이용하여 보강링(130)을 포함하는 저널부(120)의 조립부위를 압축하는 과정(S33)과,
상기 조립부위에 열을 가하여 예열하는 과정(S34)과, 상기 저널부(120)와 보강링(130)이 접하는 테두리를 용접하는 과정(S35)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연용 롤 저널부 복원방법.
제 6항에 있어서,
상기 저널부와 보강링 조립단계(S3)는,
키 홈(122)과 돌출 키(131)의 조립 과정(S32)전에 상기 가공부위(120a)의 외주면 또는 보강링(130)의 내주면에 금속접합제를 도포하는 과정(S31)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연용 롤 저널부 복원방법.
제 6항에 있어서,
상기 마무리 단계(S4)는,
상기 용접하는 과정(S35)에서 돌출 부위가 형성된 저널부(120)의 표면을 매끄럽게 가공하는 표면 가공 과정(S41)과,
상기 표면 가공 과정(S41)을 거친 저널부(120)에 열을 가하여 후열처리를 통해 보강링(130)과의 조직을 균일화시키는 과정(S42)과,
상기 복원된 저널부의 직경이 복원 전 최초 저널부의 직경과 동일 크기를 가지도록 상기 복원된 저널부(120)의 표면을 정밀 가공하는 연삭 과정(S43)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연용 롤 저널부 복원방법.