KR101996689B1

KR101996689B1 - 압연 스탠드 롤 네크 시일

Info

Publication number: KR101996689B1
Application number: KR1020147007781A
Authority: KR
Inventors: 레이몬드 피. 도피네이스
Original assignee: 프리메탈스 테크놀로지스 유에스에이 엘엘씨
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2019-07-04
Also published as: TWI604899B; EP2760600A1; ES2639937T3; CA2850125A1; AU2012316618B2; MX2014003651A; US20130075973A1; CN103842106A; WO2013048686A1; RU2014116983A; TW201325753A; AU2012316618A1; MX344467B; JP2014534073A; EP2760600B1; JP6053799B2; US9358595B2; KR20140066732A; CN103842106B; RU2618991C2

Abstract

압연기 롤 네크는 제1 축방향 표면을 구비한 롤 플링거(52, 54)와 롤 하우징 보유 플레이트(30)의 대향하는 제2 축방향 표면 사이에 시일(6, 64)을 개재함으로써 밀봉된다. 상기 시일은 압축된 공기와 같은 가압된 유체원에 의해 축방향 표면들 중 하나에 대하여 접촉하게 편향된다. 시일이 롤 네크 작동 중에 마모됨에 따라 상기 가압된 유체는 시일과 축방향 표면 사이의 접촉을 편향하는 것을 유지한다. 온전한 시일의 나머지는 짝을 이루는 대향하는 축방향 표면 (예를 들어 롤 플링거 또는 보유 플레이트의 그것)과 접촉되게 압축된 상태로 있게 된다. 유리하게는 상기 시일은 회전 플링거와 대향하는 축방향 관계에 있는 움직이지 않는 보유 플레이트에 수납된다.

Description

압연 스탠드 롤 네크 시일 {ROLLING STAND ROLL NECK SEAL}

본 출원은 "롤 네크 시일 (Roll Neck Seal)"이라는 발명의 명칭으로 2011년 9월 28일에 출원되어 출원 번호 제 61/540,017호가 할당되어 동시 계속 중인 미국 가특허출원의 우선권을 주장하고, 상기 출원은 본 명세서에서 참고 문헌으로서 인용된다.

본 발명의 실시예들은 전체적으로 시일 장치, 보다 구체적으로는 제강기를 포함하는 금속 압연기들을 위한 압연 스탠드 롤 네크 시일 (rolling stand roll neck seal)에 관한 것이다.

각각의 내용들이 본 명세서에서 참고 문헌으로 인용되는 미국 특허 제 5,557,405호 및 제 6,134,930호에 기술되고 도시되는 바와 같이, 단일 스탠드 블록형 압연기는 로드 및 바 제품들을 비틀림 없는 방식으로 압연하기 위해 압연기 패스라인을 따라 연속적으로 배열된 대향하게 경사진 작업롤들의 쌍들을 구비한다. 각각의 롤 스탠드는 내부적으로 오일로 윤활되며, 외부적으로는 종종 냉각수로 냉각된다. 특히 롤 샤프트가 압연 제품을 조이거나 압축하는 동안 하중 하에 편향되는 것이 예상될 때, 롤 네크 시일은 보통 압연 스탠드에서 물의 유입 및 오일의 압연기 롤 하우징 (mill roll housing)으로부터의 배출을 방지한다.

공지된 종래의 롤 네크 시일 장치들은 미국 특허 제 6,134,930호의 도 3에 도시되어 있다. 환형의, 일반적으로 C형상의 단면인 탄성중합체 (elastomeric)의 시일 링 (seal ring)은 한 쌍의 오일 플링거 (flinger)들 내부에서 축방향으로 구속된다. 시일 링 및 플링거들은 롤을 제한 (circumscribe)하며 리테이너 플레이트 또는 시일 플레이트에 의해 스탠드 하우징 내부에 보유된다. 롤 샤프트를 제한하는 리테이너 플레이트의 내주연부는 시일 링의 C형상의 단면 내부에 보유된다. 상술한 미국 특허 제6,134,930호에서 확인되는 바와 같이, 보통, 시일 링들이 마모되면, 시일 링들은 교체되어야 한다. 시일 링의 교체는 리테이너 시일 플레이트 및 시일 링 부품들의 분해를 필요로 한다.

롤 네크 시일의 수명을 연장하여 시일 링의 교체 빈도를 감소시키는 것이 바람직하다. 또한 시일의 사용수명 동안 소정의 밀봉 효율을 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 롤 네크 시일 장치는 시일 후방의 공기와 같은, 가압된 유체 도입에 의해 시일 마모를 보상하여, 압연기의 작동 중에 시일이 대향하는 축방향 표면과 접촉한 상태로 있게 한다. 시일이 축방향으로 마모됨에 따라, 온전한 시일의 나머지는 (예를 들어 롤 플링거 또는 보유 플레이트와 같은) 짝을 이루는 대향하는 축방향 표면과 접촉되게 가압된다. 유리하게는, 상기 시일은 회전 플링거와 대향하는 축방향 관계에 있는 움직이지 않는 보유 플레이트에 수납된다.

본 발명의 실시예들은 압연기 롤 네크 시일 장치를 특징으로 하며, 상기 장치는 주연 (circumference)및 축방향 길이를 갖는 롤을 포함한다. 제1 축방향 보유 요소는 롤을 제한하고 제1 축방향 표면을 구비한다. 시일은 롤을 제한하고, 제1 축방향 표면과 접촉하는 제1 축방향 시일 면을 구비한다. 또한, 상기 시일은 제2 축방향 면을 구비한다. 공동은 시일과 연통하고, 상기 공동은 이어서 상기 제1 축방향 표면과 접촉하게 시일의 제1 축방향 면을 편향하는 가압된 유체원과 연통한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 압연기 롤 네크 시일 장치를 특징으로 하고, 주연 및 축방향 길이를 구비한 롤을 포함한다. 제1 플링거는 롤을 제한하고 제1 축방향 표면을 구비한다. 또한, 보유 플레이트는 롤을 제한하고 상기 플링거의 제1 축방향 표면과 대항하며 이격된 관계에 있는 제2 축방향 표면을 갖는다. 제1 시일은 롤을 제한하고 제1 및 제2 축방향 표면들 사이에 개재된다. 상기 시일은 상기 축방향 표면들 중 하나와 접촉하는 제1 축방향 시일 면 및 제2 축방향 면을 구비한다. 제1 공동은 제1 시일의 제2 축방향 면과 상기 축방향 표면들 중 다른 축방향 표면 하나의 사이에서 형성되고, 상기 축방향 표면들 중 하나로 접촉하게 상기 제1 시일의 제1 축방향 면을 편향하는 가압된 유체원과 연통하기 위한 공동이다.

본 발명의 다른 실시예들은 제1 축방향 표면을 구비한 제1 롤 플링거와 제1 축방향 표면과 대향되어 이격된 관계에 있는 제2 축방향 표면을 구비한 보유 플레이트 사이에 제1 시일을 개재함으로써 압연기 롤 네크를 밀봉하는 방법을 특징으로 한다. 상기 제1 시일은 가압된 유체원에 의해 축방향 표면들 중 하나에 대해 편향된다.

본 발명의 목적들인 구성들은 공동으로 또는 개별적으로 조합하여 또는 하위 조합에 의해 당해 기술 분야의 통상의 기술자들에 의해 적용될 수 있다.

본 발명의 교시들은 첨부 도면들과 관련하여 다음의 상세한 기재를 고려하여 쉽게 이해될 수 있다.
도 1은 대향된 네크 (neck)가 있는 롤들의 쌍들을 포함하는 복수의 싱글 스트랜드 메탈 로드 피니싱 스탠드 (single strand metal rod finishing stand)들을 포함하는 압연기 라인의 개략적인 평면도이며, 각각은 본 발명의 롤 네크 시일들의 실시예들을 포함한다.
도 2는 도 1의 메탈 로드 피니싱 스탠드의 입면도이며, 본 발명의 롤 네크 시일들의 실시예들을 포함한다.
도 3은 도 1의 메탈 로드 피니싱 스탠드의 하우징의 평면도이며, 본 발명의 롤 네크 시일들의 실시예들을 포함한다.
도 4는 도 3의 4-4를 따라 취한, 본 발명의 롤 네크 시일들의 실시예들을 포함하는 고속 로드 피니싱 블록 (high speed rod finishing block)의 롤 스탠드의 상부의 입면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 롤 네크 시일의 실시예의 상세 입면 단면도이다.
도 6은 본 발명의 롤 네크 시일의 실시예의 축방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 롤 네크 시일의 실시예의 분해 조립도이다.
이해를 돕도록, 가능하다면, 동일한 도면 부호들이 도면들에 공통적인 동일한 요소들을 참조하도록 사용되었다.

본 발명의 구성들, 원리들 및 실시예들의 이해를 돕도록, 이하에서는 예시적인 실시예들로 구현된 것을 참조하여 설명된다. 특히, 본 발명은 압연기 스탠드들을 위한 롤 네크 시일 장치들 및 관련 시스템들과 관련지어 기술된다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 기술된 시스템들에서 사용되는 것으로 한정되는 것은 아니다.

예시적인 실시예에서, 압축된 공기와 같은, 가압된 유체 매체를 사용함으로써, 두 시일 링들이 플링거 벽들의 내부로 편향되어 양 축방향들로 밀봉할 수 있다. 롤의 단부에서의 편향 (deflection)에 의해 플링거들이 시일 보유 플레이트 (예를 들어 한 쌍의 싱글 스트랜드 프로덕트 밀 스탠드 롤러 (single strand product mill stand roller)들에서 시일을 보유하도록 사용되는 8자형 플레이트)에 대하여 이동하게 되는 때에, 공기 압력은 일정하게 유지되고 스프링같이 작용할 수 있다. 시일 장치 조립체가 회전함에 따라, 상기 시일 링들 상에 마모가 발생할 수 있고 발생할 가능성이 높다. 그러나 시일 링들이 특정한 길이로 압력 하에 있기 때문에, 상기 시일 링들은 공지된 비가압 롤링 네크 시일들과 비교할 때 더 장기간에 걸쳐 공급될 것이다. 본 발명의 실시예들의 결과로서, 시일의 수명은 증가할 수 있으며 따라서 보통의 시일 장치 배열보다 훨씬 더 크게 될 것이다. 이는 상기 시일이 계속적으로 스스로를 보완하기 때문이다. 따라서 본 발명의 시일 장치의 사용 수명 및 밀봉 신뢰성은 종래의 비가압 시일들과 비교하여 증가된다. 시일은 축방향 통로들 또는 외부 축방향 면 표면들 플루트 (flute)들을 구비하도록 구성되어 공기가 플링거를 향해 시일의 외부로 퍼지 (purge)되게 할 수 있다. 또한, 시일 장치 내부로부터 플링거 및 스탠드 하우징으로 탈출하는 정압 (positive pressure)은 냉각수가 시일 영역으로 유입되는 것을 방지하는데 도움이 될 수 있다.

도 1 및 도 2는 상술한 미국 특허 제 6,134,930호에서 도시되고 기술된 바와 같은 일반적인 구조 및 작동을 갖는, 롤링 싱글 스트랜드 (rolling single strand) 금속 제품 (P)을 위한 압연기 피니싱 블록 (rolling mill finishing block) 또는 라인(10)을 도시한다. 피니싱 블록(10)은 구동 모터(14) 및 속도 증가기(12)로부터 동력이 공급된다. 롤 스탠드(16)들은 서로 번갈아 오프셋되고 서로에 대하여 90도로 엇갈려 배치되는 작업 롤(18)들의 외팔보 쌍들을 갖는다. 롤 스탠드(16)들은 커플링(22)들 및 라인 샤프트 세그먼트 (line shaft segment)(20)들에 의해 속도 증가기(12)에 결합된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 각각의 롤 스탠드(16)는 하우징 커버 또는 전면 판(26)을 포함하고, 롤 네크 시일들을 편향하기 위한 가압된 유체원(28)은 작업 롤(18)들 모두를 제한하는 시일 플레이트(30)와 연통한다. 작업 롤(18)들의 쌍이 스탠드(16)로부터 관통하여 돌출하는 정렬된 구멍들의 쌍으로 인하여 시일 플레이트(30)는 종종 “8자형 플레이트 (figure eight plate)”로 불린다. 각각의 작업 롤(18)들은 라인 샤프트 세그먼트(20)들 중 하나로부터 동력을 공급받는 각각의 롤(40)에 결합된다. 각각의 롤(40)은 시일 플레이트(30)와 축방향으로 정렬되는 샤프트 네크(42)를 구비한다.

시일 장치 부품들은 도 5 내지 도 7에 보다 상세히 도시되어 있다. 시일 플레이트(30)는 가압된 유체원(28)에 결합되는 피팅 (fitting)(32)을 구비한다. 상기 피팅(32)은 통로(34) 및 시일 플레이트 축방향 표면들의 양 측들 상에서 형성된 환형의 공동과 연통하고, 롤(40) 및 그 샤프트 네크(42)를 제한한다. 외팔보의 롤 (40)들의 쌍을 구비하는 도 4의 롤 스탠드 실시예에서, 각각의 개별적인 샤프트 네크(42)를 제한하는 8자형 시일 플레이트(30)의 부분들 각각은, 가압된 유체원 (예를 들어, 압축된 공기)에 결합되는 피팅(32), 통로(34) 및 가압된 유체 연통 공동(36)을 구비한다. 그러나 다르게는 별도의 공동들 또는 공유되는 공동들의 조합체들을 통해 각각의 시일 장치에 가압된 유체가 공급될 수 있다.

또한, 롤 네크 시일 장치는 샤프트 네크(42)를 제한하고 롤(40)과 함께 회전하도록 의도된 한 쌍의 환형의 부싱 플링거 (bushing flinger)(52, 54)들을 구비한다. 샤프트 네크(42) 외경과 각각의 부싱 플링거(52, 54)들 내경 사이의 환형의 간극은 각각의 개별적인 플링거 내경에 의해 형성된 슬롯 내부에서 반경방향 및 축방향으로 보유되는 오-링 (O-ring)(60)들 쌍에 의해 밀봉된다. 부싱 플링거(52, 54)들은 또한 시일 플레이트(30)의 각각의 축방향 표면들과 대향하는 관계로 축방향으로 이격된 대향되는 축방향 표면들을 갖는다. 한 쌍의 대체로 환형인 링 시일(62, 64)들은 시일 플레이트(30)의 각각의 축방향 표면 상에 형성된 각각의 개별적인 시일 플레이트 공동(36) 내에 보유되고, 따라서 롤(40)/샤프트 네크(42)를 제한한다. 링 시일(62, 64)들은 대응하는 부싱 플링거(52, 54) 축방향 표면들과 축방향으로 접촉하는 각각의 제1 축방향 시일 면들을 갖는다. 따라서 각각의 부싱 플링거(52, 54)들과 시일 플레이트(30) 사이의 환형 간극의 축방향 및 반경방향 치수들은 각각의 링 시일(62, 64)들에 의해 효과적으로 밀봉된다. 링 시일(62, 64)들은 탄성중합체 재료와 같은 탄성 재료로 구성된다. 따라서 상기 탄성 재료는 신축되어, 작업 롤(18)들 상의 변화하는 하중들에 의해 유발되는 롤(40)과 시일 플레이트(30) 사이의 축방향 및/또는 반경방향 간극의 국부적인 편차들을 수용한다. 각각의 개별적인 링 시일(62, 64)들의 제2 축방향 면에 작용하는 각각의 시일 플레이트 공동(36)들 내의 가압된 유체는 그 대응하는 플링거 축방향 표면을 향하여 축방향 및 외측 방향으로 각각의 링 시일들을 편향한다. 각각의 링 시일(62, 64)들이 그 대응하는 부싱 플링거(52, 54)들과의 접촉에 의해 불가피하게 마모됨에 따라, 공동(36) 내부의 가압된 유체는 시일들과 플링거들 사이의 축방향 압력을 유지한다.

상기 링 시일(62, 64)들은 시일 플레이트(30) 내부로부터 네크 실링 장치 외부의 주변 구역 (environmental zone)들로 가압된 유체의 정압 유출을 위하여 그리고 압연기 내에서 그 외부 환경으로부터 롤 스탠드(16) 내부 격리를 위해 축방향으로 배향된 통로들을 구비하도록 구성될 수 있다. 예시적인 축방향 유출 통로의 일 타입은 외부 하우징 측면 링 시일(62) 외경 주위에 축방향 플루트(66)들을 형성하는 것이다. 정압 유출에 의해 (금속 압연 동안 생성되는 찌꺼기뿐만 아니라) 냉각수가 스탠드(16)에 스며들 가능성이 감소될 것이다.

본 명세서에서 도시된 예시적인 실시예들은 한 쌍의 부싱 플링거(52, 54)들에 대해 링 시일(62, 64)들을 축방향으로 편향하기 위해서 가압된 유체 공동(36)들을 갖춘 움직이지 않는 시일 플레이트(30)를 구비하지만, 압력식으로 편향되는 시일들을 포함하는 다른 실링 기하학적 형상들도 본 발명을 실시할 때 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 대향되는 축방향 면들을 구비한 단일 회전 플링거가 링 시일들을 축방향 및 내향으로 플링거 축방향 표면들을 향해 편향하는 가압된 공동들을 구비한 한 쌍의 이격된 움직이지 않는 시일 플레이트들 옆에 축방향으로 배치될 수 있다. 다르게는, 본 발명을 실시할 때, 링 시일들의 쌍들 대신에 단일 플링거/링 시일/실링 플레이트 장치가 사용될 수 있다.

비록 본 발명의 교시들을 포함하는 다양한 실시예들이 본 명세서에서 상세하게 도시되고 기재되어 있지만, 당해 기술 분야의 통상의 기술자들은 쉽게 이들 교시들을 포함하는 많은 다른 변경된 실시예들을 고안할 수 있다. 본 발명은 그 적용에 있어서 상세한 설명에 기재되거나 도면들에 도시된 예시적인 실시예들의 상세 구조들 및 부품들의 배열에 한정되지 않는다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현될 수 있으며 다양한 방식들로 실행 내지 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 및 표현은 기재의 목적으로 이해되어야 하며, 권리 범위를 제한하는 것으로 보아서는 안된다. 본 명세서의 "포함하는," "구비하는," 또는 "갖는" 및 상기 용어들의 변형들의 사용은 그 용어들 다음에 나열되는 항목들 및 추가적인 항목들뿐만 아니라 그 등가물들을 포함하는 것으로 의도된다. 달리 구체화되거나 한정되지 않는다면, "장착된," "연결된," "지지된," 및 "결합된"이라는 용어들 및 상기 용어들의 변형들은 넓은 의미로 사용되고 직접적 및 간접적으로 장착, 연결, 지지 및 결합을 포함한다. 또한, "연결된" 및 "결합된"은 물리적 또는 기계적인 연결들 또는 결합들로 제한되지 않는다.

Claims

회전 가능한 롤(40)을 위한 시일 어셈블리로서,
상기 롤(40)을 둘러싸는 시일 플레이트(30)와,
상기 롤(40)과 함께 회전하도록 상기 롤(40) 상에 장착된 반경 방향으로 돌출하는 한 쌍의 환형의 부싱 플링거들(52, 54)로서, 상기 한 쌍의 부싱 플링거들(52, 54)은 상기 시일 플레이트(30)의 양쪽으로 걸치도록 배치되고 내측 실링 표면들을 가지며, 상기 한 쌍의 환형의 부싱 플링거들(52, 54)의 내측 실링 표면들은 각각 상기 시일 플레이트(30)의 반대측을 향하는 면 각각으로부터 축 방향으로 이격되도록 배치되는, 반경 방향으로 돌출하는 한 쌍의 환형의 부싱 플링거들(52, 54)과,
상기 시일 플레이트(30)의 반대측을 향하는 면들에 획정된 환형의 공동들(36)과,
상기 환형의 공동들(36) 내에 수용되고 그 환형의 공동들(36)로부터 축 방향으로 돌출하는 링 시일들(62, 64)을 포함하고,
시일 플레이트(30)에는 가압된 유체원으로부터 가압 유체를 환형의 공동들(36)에 공급하기 위한 통로(34)가 형성되고, 상기 가압 유체가 환형의 공동들(36)에 공급됨으로써 링 시일들(62, 64)을 상기 한 쌍의 환형의 부싱 플링거들(52, 54)의 각각의 내측 실링 표면들과 접촉하도록 축 방향으로 편향시키고,
상기 링 시일들(62, 64)은 시일 플레이트(30)로부터 상기 가압 유체를 상기 시일 어셈블리 외측의 주변 구역들로 방출하기 위한 축 방향 플루트들(66)을 갖는,
회전 가능한 롤(40)을 위한 시일 어셈블리.
제1항에 있어서,
한 쌍의 환형의 부싱 플링거들(52, 54)은 제1 축 방향 보유 요소 및 제2 축 방향 보유 요소로 이루어지는,
회전 가능한 롤(40)을 위한 시일 어셈블리.
제1항에 있어서,
가압된 유체원은 압축 공기를 포함하는,
회전 가능한 롤(40)을 위한 시일 어셈블리.
제2항에 있어서,
링 시일들(62, 64)은 제1 축 방향 보유 요소와 제2 축 방향 보유 요소 사이에 배치되는,
회전 가능한 롤(40)을 위한 시일 어셈블리.
제품을 압연하는, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 시일 어셈블리를 갖는 하우징을 포함하는 압연기 스탠드.
롤(40)에, 반경 방향으로 돌출하는 한 쌍의 환형의 부싱 플링거들(52, 54)과, 롤(40)을 둘러싸는 시일 플레이트(30)를 장착하는 단계로서, 상기 한 쌍의 환형의 부싱 플링거들(52, 54)은 롤(40)과 함께 회전하도록 배치되고 상기 시일 플레이트(30)의 양쪽으로 걸치도록 배치되며 내측 실링 표면들을 갖고, 상기 한 쌍의 환형의 부싱 플링거들(52, 54)의 내측 실링 표면들은 각각 상기 시일 플레이트(30)의 반대측을 향하는 면 각각으로부터 축 방향으로 이격되도록 배치되고, 상기 시일 플레이트(30)의 반대측을 향하는 면들에 환형의 공동들(36)이 획정되는, 단계와,
한 쌍의 환형의 부싱 플링거들(52, 54)과 시일 플레이트(30) 사이에 링 시일들(62, 64)을 배치하는 단계와,
시일 플레이트(30) 내에 형성된, 가압된 유체원으로부터 가압 유체를 환형의 공동들(36)에 공급하기 위한 통로(34)에, 가압 유체를 공급하는 단계로서, 환형의 공동들(36)에 가압 유체를 공급함으로써 링 시일들(62, 64)을 축 방향으로 편향시켜서 상기 한 쌍의 환형의 부싱 플링거들(52, 54)의 각각의 내측 실링 표면들과 접촉시키는, 단계를 포함하는,
회전 가능한 롤(40)을 밀봉하는 방법.
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