KR102110003B1 - 필거 롤링 트레인 - Google Patents

Abstract

튜브를 형성하도록 중공 블랭크의 직경을 감소시키는 필거 롤링 밀을 포함하는, 튜브를 제조하기 위한 롤링 트레인들은 종래 기술에서 공지되어 있다. 필거 롤링 밀에서 롤링하고, 그리고, 예를 들면, 롤링 프로세스 이후 노에서 어닐링하는 개별 프로세스 단계들은 제 시간에 서로 분리되고, 그리고 준비된 압연 튜브들은 먼저 묶여지고, 묶음으로서 저장되고, 그리고, 상당히 나중에 제 시간에, 폐쇄된 노에서 어닐링된다. 묶음 제조로서 언급된 이런 과정 때문에, 튜브의 제조는 필거 롤링 밀에 의한 압하로부터 포장까지 대략 2주가 걸리고, 이 2주 중 실제 처리는 단지 대략 2시간이다. 이와 비교하여, 본 발명의 목적은 연속적으로 작동하는 롤링 트레인을 제공하는데 있다. 이런 목적을 위하여, 튜브를 제조하기 위한 필거 롤링 트레인이 제안되었고, 상기 필거 롤링 트레인은 상기 튜브를 형성하도록 중공 블랭크의 직경을 감소시키는 필거 롤링 밀, 묶음으로 다수의 튜브들을 묶는 묶음 장치를 갖는, 다수의 튜브들용 제 1 버퍼, 다수의 튜브들의 동시 어닐링을 위한 어닐링 노, 묶음으로부터 상기 다수의 튜브들을 분리하는 분리 장치를 갖는, 다수의 튜브들용 제 2 버퍼, 및 연속으로 분리된 튜브들을 교정하는 교정 기계를 포함하며, 상기 묶음 장치 및 상기 분리 장치는 전술한 순서로 상기 튜브의 유동 방향으로 배치되고, 그리고 상기 튜브용 자동 운반 장치는 상기 필거 롤링 밀, 상기 제 1 버퍼, 상기 어닐링 노, 상기 제 2 버퍼 및 상기 교정 기계 각각의 사이에 제공된다.

Description

필거 롤링 트레인{PILGER ROLLING TRAIN}

본 발명은 튜브를 형성하도록 중공 블랭크의 직경을 감소시키는 필거 롤링 밀을 포함하는, 튜브를 제조하기 위한 롤링 트레인에 관한 것이다.

특히, 특수강의 정밀한 금속 튜브들을 제조하기 위하여, 중공 실린더 형태로의 완전히 냉각된 상태로의 신장된 블랭크는 압축 응력들에 의해서 냉간 압하 (cold reduction) 의 프로세스를 거치게 된다. 이 프로세스에서, 블랭크는 규정된 감소된 외경 및 규정된 벽 두께를 갖는 튜브로 변형된다.

튜브들에 대한 가장 보편화된 압하 방법은 냉간 필거링으로서 공지되어 있고, 여기서 블랭크는 중공 블랭크로서 언급된다. 롤링 프로세스에서, 중공 블랭크는 보정 롤링 맨드릴 (calibrated rolling mandrel), 즉 완성된 튜브의 내경을 갖는 맨드릴 상에서 눌려지고, 그리고 2개의 보정 롤러들, 즉 완성된 튜브의 외경을 규정하는 롤러들에 의해서 외부로부터 포위되고, 그리고 보정 롤링 맨드릴 상에서 종방향으로 압연된다.

제조시, 롤링 이후, 준비된 압연 튜브들은 다수의 추가의 처리 단계들을 거쳐야 한다. 특히, 경화를 위하여 준비된 압연 튜브들은 어닐링되어야 한다. 어닐링 프로세스에서, 다수의 묶여진 튜브들은 노 내로 삽입되어 그 안에서 필요한 온도들로 어닐링된다.

필거 롤링 밀에서 롤링하고, 그리고 노에서 어닐링하는 프로세스 단계들은 제 시간에 서로 분리되고, 그리고 준비된 압연 튜브들은 먼저 묶여지고, 묶음으로서 저장되고, 그리고, 상당히 나중에 제 시간에, 폐쇄된 노에서 어닐링된다. 묶음 제조로서 언급된 이런 과정 때문에, 튜브의 제조는 필거 롤링 밀에 의한 압하로부터 포장까지 대략 2주가 걸리고, 이 2주 중 실제 처리는 단지 대략 2시간이다.

이와 비교하여, 본 발명의 목적은 연속적으로 작동하는 롤링 트레인을 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 이런 목적을 위하여 튜브를 제조하기 위한 필거 롤링 트레인이 제안되었고, 상기 필거 롤링 트레인은 상기 튜브를 형성하도록 중공 블랭크의 직경을 감소시키는 필거 롤링 밀, 묶음으로 다수의 튜브들을 묶는 묶음 장치를 갖는, 다수의 튜브들용 제 1 버퍼, 다수의 튜브들의 동시 어닐링을 위한 어닐링 노, 묶음으로부터 상기 다수의 튜브들을 분리하는 분리 장치를 갖는, 다수의 튜브들용 제 2 버퍼, 및 연속으로 분리된 튜브들을 교정 (straightening) 하는 교정 기계를 포함하며, 상기 묶음 장치 및 상기 분리 장치는 전술한 순서로 상기 튜브의 유동 방향으로 배치되고, 그리고 상기 튜브용 자동 운반 장치는 상기 필거 롤링 밀, 상기 제 1 버퍼, 상기 어닐링 노, 상기 제 2 버퍼 및 상기 교정 기계 각각의 사이에 제공된다.

본 발명에 따른 롤링 트레인이 연속적으로 작동하는 것은 대단히 중요하다, 즉, 바람직하게는 충전 상태에서, 중공 블랭크는, 실질적으로 동시에, 교정 기계 이후, 롤링 트레인의 단부에서, 완성된 튜브가 트레인으로부터 제거되어 포장되는 동안 필거 롤링 밀에서 압연된다.

본 발명에 따른 롤링 트레인에서 튜브들의 연속 처리를 위하여, 나중을 위하여, 개별 장치들 사이에, 즉, 예를 들면, 필거 롤링 밀과 제 1 버퍼 사이에서, 개별 처리 스테이션들 사이에서 자동화 방식으로 튜브를 이동시키는 운반 장치를 가질 필요가 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 롤링 트레인은 제어 시스템을 갖고, 이 제어 시스템은 제어 시스템이 롤링 트레인에서 전체 제조 프로세스를 제어하고 따라서 자동화 방식으로 롤링 트레인을 작동시킬 수 있게 한다.

롤링 트레인의 중앙 처리 장치, 즉, 필거 롤링 밀, 어닐링 노 및 교정 기계에서 필요한 처리 시간들에 대하여 이하의 상황이 고려된다: 노에서의 롤링된 튜브의 운반 속도는 롤링 밀에서 필거링 동안, 중공 블랭크, 또는 튜브의 운반 속도 보다 상당히 더 늦다. 또한, 노를 통한 롤링된 튜브들의 운반 속도는 교정 기계에서 튜브의 운반 속도 보다 상당히 더 늦다. 하지만, 롤링 밀 및 교정 기계의 경우와 달리, 다수의 튜브들은, 어닐링될 튜브들의 크기에 따라, 노에서 즉시 어닐링될 수 있다. 이런 경우에, 어닐링될 개별 튜브 부분의 질량 (mass) 이 커질수록 어닐링될 수 있는 동일한 길이의 튜브 부분들은 더 적어진다.

다른 처리 기간들을 보상하기 위하여, 한편으로는 어닐링 노에서, 그리고 다른 한편으로는 롤링 밀에서, 그리고 교정 기계에서, 2개의 버퍼들은 롤링 트레인의 중앙의 요소를 구성한다.

2개의 버퍼들은 단지 저장을 위해서 사용되는 것이 아니고, 오히려 버퍼들에서 다수의 튜브들은 묶음을 형성하도록 선택적으로 함께 묶여지고 (제 1 버퍼), 그리고 다수의 튜브들은 묶음으로부터 선택적으로 분리된다 (제 2 버퍼).

본 출원의 의미 내에서 튜브들 또는 튜브 부분들의 묶음은 노 충전을 함께 구성하는, 즉 노 내로 그리고 노를 통하여 동시에 통과되어 어닐링되는 다수의 튜브들을 의미하는 것으로 이해된다.

이런 묶음은 타이 와이어들에 의해서 함께 바인딩될수도 있지만 그렇게 하지 않아도 된다. 일 실시형태에서, 이런 함께 바인딩하는 것은 자동화 방식으로 선택적으로 실시된다.

또한, 본 출원의 의미 내에서, 묶음은 함께 바인딩되지 않는 다수의 튜브들인 것으로 이해된다. 이런 의미에서, 튜브들을 묶는 묶음 장치는 그때, 예를 들면, 다수의 튜브들용 공통 저장 벤치 (common storage bench) 이고, 이들 다수의 튜브들은 그 후 노로 공동으로 (jointly) 전달된다.

설명을 위하여, 2개의 극단적인 경우들이 이하에서 고려된다: 상대적으로 (correspondingly) 큰 질량을 갖는 큰 내경의 두꺼운 벽을 갖는 튜브에 대하여, 단일 튜브 부분 만이 동시에 어닐링될 수 있는 최대 고정 질량을 갖는 노에서 어닐링될 수 있다. 운반 속도가 롤링 밀의 운반 속도 보다 상당히 더 늦기 때문에, 롤링 밀에서 이어서 필거링된 튜브 부분들은 축적되고, 그리고 이들 튜브 부분들이 연속적으로 어닐링될 때까지 제 1 버퍼에서 저장되어야 한다. 그에 반해서, 제 2 버퍼는 이런 상황에서 비어져 있는데 그 이유는 노로부터 배출되는 튜브 부분들이 노의 운반 속도 보다 빠른 속도로 더 처리되기 때문이다.

그에 반해서, 작은 내경을 갖는 얇은 벽을 갖는 튜브에 대하여, 다수의 튜브 부분들은 노에서 동시에 어닐링될 수 있다. 이런 경우에, 예를 들면, 튜브 부분들의 전체 질량이 노에서 어닐링될 수 있는 최대치인 치수 (dimensions) 를 갖는 단일 튜브 부분의 질량에 상응할 정도로 많은 튜브 부분들이 동시에 어닐링될 수 있다. 이런 경우에, 개별 준비된 필거링되고 절단된 (cut-off) 튜브 부분들은 한번의 노 충전으로 어닐링될 수 있는 튜브들의 최대 수가 얻어질 때까지 제 1 버퍼에 수집되고 나서 노 내로 공동으로 삽입된다. 이런 경우에 오븐 이후에, 동시에 노에서 배출되는 튜브 부분들을 분리하고, 그리고 이들 튜브 부분들을 교정 기계에 개별적으로 전달하기 위하여 중간 저장이 제 2 버퍼에서 이루어진다.

제 1 버퍼의 적당한 실시형태는 롤링 트레인에서 이미 필거링된 튜브들 또는 튜브 부분들이 이 위치에서 롤링 트레인으로부터 추출되게 하고, 및/또는 제 시간에 다른 위치에서 및/또는 다른 롤링 밀로 필거링된 튜브들 또는 튜브 부분들이 이 위치에서 추가의 처리를 위하여 롤링 트레인 내로 이송되게 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 필거 롤링 밀에서 중공 블랭크의 운반 방향은 제 1 방향을 규정하고, 제 1 버퍼는 제 1 방향에 수직인 제 2 방향에서 튜브들을 운반하는 운반 장치를 갖는다. 롤링 밀에서 중공 블랭크의 운반 방향에 수직한 방향에서의 이런 운반은 노 내로 묶음으로 이송되기 전에, 한편으로, 롤링 밀에서 배출된 개별 튜브들이 묶여지는 것을, 그리고 튜브들이 중간에 저장되거나 버퍼링되는 것을 가능하게 한다. 다른 한편으로, 필거 롤링 밀에서 중공 블랭크의 운반 방향에 수직한 방향으로의 운반 장치는 또한 밀에서 튜브의 운반 방향 주위로 회전되는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 롤링 트레인은 롤링 트레인의 튜브가 또한 제 1 방향과 평행하지만 반대 방향으로 부분적으로 (portionally) 운반되도록 설정된다면 그것도 적당하다. 이런 식으로 또한 하나의 실시형태에서 선형 구성으로 될 수 있는 롤링 트레인은 접혀질 수 있고, 그 결과 롤링 트레인의 전체 길이가 다수의 더 짧은 부분들로 나뉘어진다. 이것은 롤링 트레인의 전체 공간 요건을 줄이지는 않지만, 그럼에도 불구하고 롤링 트레인의 전체 길이를 감소시키고, 따라서 롤링 트레인이 수용되는 빌딩의 길이를 감소시킨다.

동일한 이유로, 본 발명의 일 실시형태에서, 제 2 버퍼는 제 1 방향에 수직인 제 2 방향에서 튜브들을 운반하는 운반 장치를 갖는다면 유리하다. 특히, 제 2 버퍼가 롤링 트레인의 부분들과 겹치고, 그 결과 튜브들이 롤링 트레인의 이런 부분들을 가로지른다면 그것도 적당하다.

본 발명의 일 실시형태에서, 다수의 튜브들을 묶는 묶음 장치 및/또는 묶음으로부터 다수의 튜브들을 분리하는 분리 장치는 묶음 또는 분리 각각을 자동으로 할 수 있도록 설정된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 필거 롤링 밀은 롤링 스탠드, 회전 축선 주위로 회전가능하도록 장착된 구동 샤프트 상의 플라이휠, 및 제 1 및 제 2 단부를 갖는 푸시 로드를 갖고, 푸시 로드의 제 1 단부는 회전 축선으로부터 반경 방향 거리로 플라이휠에 부착되고, 그리고 푸시 로드의 제 2 단부는 롤링 스탠드에 부착되고, 그 결과, 밀이 작동상태일 때, 플라이휠의 회전 운동은 롤링 스탠드의 병진 운동으로 전환된다. 보정 롤러들은 롤링 스탠드에 회전가능하게 장착된다. 롤러들은 치형 랙에 의해서 그들의 회전 운동을 회득하는 것이 바람직하고, 이 치형 랙은 롤링 스탠드에 대하여 고정되고 롤러 액슬들에 고정 연결된 치형 휠들과 맞물려 있다.

필거링 작동 동안, 중공 블랭크는 롤러들이 맨드릴 상에서, 그리고 따라서 중공 블랭크 상에서 수평으로 전후로 이동되면서, 롤링 맨드릴을 향하여 이를 지나는 방향으로 점진적으로 이송된다.

맨드릴 상에서 중공 블랭크의 이송은 이송 클램핑 캐리지에 의해서 시행되고, 이 이송 클램핑 캐리지는 롤링 맨드릴의 축선에 평행한 방향으로 병진 운동을 할 수 있다. 필거 롤링 밀에서 이송 클램핑 캐리지의 선형 이송은, 예를 들면 볼 스크루 드라이브에 의해서 달성된다. 볼 스크루 드라이브는 서보모터, 트랜스미션, 애크미 나사식 (acme-threaded) 스핀들, 관련 베어링 포인트들 및 대응하는 윤활부 뿐만 아니라 애크미 나사식 스핀들 너트로 구성된다. 서보모터는 클러치를 통하여 트랜스미션에 연결되고, 그리고 트랜스미션은 추가의 클러치를 통하여 애크미 나사식 스핀들 자체에 연결된다. 애크미 나사식 스핀들 너트에 의해서, 나사식 스핀들의 회전 운동은 병진 운동으로 전환된다. 다른 실시형태에서, 이송 클램핑 캐리지의 선형 이송은 또한 선형 구동부에 의해서 시행될 수도 있다.

대안으로서, 플라이휠의 회전 축선과 토크 모터의 모터 샤프트 사이의 클러치를 통한 트랜스미션 구동부 또는 또한 직접 구동부는 롤링 스탠드의 선형 운동을 위해 크랭크 메카니즘을 구동하는데 이용가능하다.

롤링 스탠드에서 서로 상하로 배치된 원뿔형 보정 롤러들은 이송 클램핑 캐리지의 이송 방향과 반대로 회전한다. 롤러들에 의해서 형성된 소위 말하는 필거 마우스 (pilger mouth) 는 중공 블랭크를 파지하고, 그리고 롤러들의 아이들링 패스가 완성된 튜브를 방출할 때 까지, 롤러들은 롤러들의 마무리 (smoothing) 패스에 의해서 그리고 롤링 맨드릴에 의해서 할당된 벽 두께로 신장된 재료의 작은 웨이브를 외부에서 압착한다. 롤링 작동동안, 롤링 스탠드는, 롤러들이 여기에 부착된 상태로, 중공 블랭크의 운반 방향과 반대로 이동한다. 롤러들이 롤링 스탠드와 함께 이들의 초기 수평 위치로 리턴되면서, 중공 블랭크는, 롤러들이 아이들링 패스를 달성한 후, 이송 클램핑 캐리지에 의해서, 롤링 맨드릴을 향하여 추가의 스텝에 의해서 변위된다. 동시에, 중공 블랭크는 원주 방향으로 완성된 튜브의 균일한 형상을 달성하기 위하여 중공 블랭크의 축선 주위로 회전하게 된다. 각각의 튜브 부분이 여러 번에 걸쳐 롤링된 결과로서, 균일한 내경 및 외경 뿐만 아니라, 튜브의 균일한 벽 두께 및 진원도 (roundness) 가 달성된다.

일 실시형태에서, 준비된 필거링된 튜브용 플로어 수용부 (intake) 는 롤링 밀의 출구 영역에서 롤링 밀 이후에 제공된다. 튜브들의 필거 롤링에서, 중공 블랭크들은 20 m 이상의 길이로 튜브 부분들을 형성하도록 압연되고, 그 결과 단지 이들 전체 길이가 홀 (hall) 에 수용되는지 어려움이 종종 있을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라, 롤링 밀로부터 출구 약간 뒤에서 튜브를 곡선지게 하고, 그리고 튜브가 홀의 플로어로, 예를 들면, 수직 하향으로, 취해지는 것이 가능하다. 이는 홀에서 설치를 위한 표면적을 줄인다.

본 발명의 일 실시형태에서, 어닐링 노는 연속 작동 노이고, 이 노의 머플은 실질적으로 일정한 온도를 유지한다. 이런 목적을 위하여, 본 발명의 일 실시형태에서, 어닐링 노는 벨트 노, 바람직하게는 메시 벨트 노이다. 이런 메시 벨트 노의 경우에, 어닐링될 튜브들은 금속성 벨트로 노 또는 노의 머플을 통하여 이동된다. 이런 목적을 위하여, 메시 벨트 노는 2개의 슬러스들 (sluices) 을 갖고, 이를 통하여 어닐링될 튜브는 머플이 그에 따른 큰 온도 변동을 거치지 않으면서 노의 내외부로 이동될 수 있다.

일 실시형태에서, 어닐링 노는 어닐링 프로세스가 보호 분위기, 예를 들면 수소, 질소 또는 아르곤에서 실행되도록 설정된다. 일 실시형태에서, 노의 어닐링 온도는 400℃ 내지 1300℃, 바람직하게는 1000℃ 내지 1200℃, 그리고 특히 바람직하게는 1150℃ 이다.

일 실시형태에서, 본 발명에 따른 롤링 트레인의 개별 처리 스테이션들 사이의 자동 운반 장치들은 롤러 컨베이어들이고, 이들 롤러 컨베이어들로 튜브가 종방향으로 이동될 수 있다. 이런 목적을 위하여, 일 실시형태에서, 롤러 컨베이어의 하나 이상의 롤러들은 모터 구동식이다.

하지만, 특히 튜브가 그의 횡방향으로, 즉 필거 롤링 밀에서 중공 블랭크의 운반 방향에 대하여 수직으로 이동되어야 한다면, 개별 처리 스테이션들 사이의 운반 장치들은 또한 그립퍼 설비들일 수도 있다. 다른 운반 장치들은, 예를 들면 경사진 램프들 (oblique ramps) 이고, 이 경사진 램프들로 튜브는 횡방향으로 굴러 떨어져서 필거 롤링 밀에서 중공 블랭크의 횡방향에 수직인 방향으로 이동한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 롤링 트레인은 필거 롤링 밀과 제 1 버퍼 사이에 튜브를 일정한 길이들로 절단하는 (parting-off) 절단 유닛을 갖는다. 튜브의 절단으로, 튜브는 2개의 튜브 부분들로 나뉘어진다.

본 발명의 일 실시형태에서, 튜브의 내벽을 검사할 수 있는 검사 장치는 필거 롤링 밀과 어닐링 노 사이에, 바람직하게는, 필거 롤링 밀과 튜브를 일정한 길이들로 절단하는 절단 유닛 사이에 제공된다. 일 실시형태에서, 이런 검사 장치는 전달 아암으로 튜브 내로 삽입되고 이로부터 제거될 수 있는 와전류식 프로브 (eddy-current probe) 이다.

일 실시형태에서, 검사 장치는 필거 롤링 밀과 절단 유닛 사이에 제공되고, 절단 유닛에 의해서, 검사에 불합격된 튜브 부분들을 튜브로부터 절단하고, 그리고 검사에 합격한 튜브 부분들만으로 추가의 처리를 실시할 수 있다.

일 실시형태에서, 롤링 트레인은 필거 롤링 밀과 제 1 버퍼 사이에, 바람직하게는, 필거 롤링 밀과 튜브를 일정한 길이들로 절단하는 절단 유닛 사이에 튜브 외벽을 탈지하는 (degreasing) 탈지 장치를 갖다.

다른 실시형태에서, 튜브 내벽을 탈지하는 탈지 장치는 필거 롤링 밀과 제 1 버퍼 사이에, 바람직하게는, 튜브를 일정한 길이들로 절단하는 절단 유닛과 제 1 버퍼 사이에 제공된다.

일 실시형태에서, 교정 기계는 경사진 롤러 교정 기계이다.

본 발명의 실시형태들에서, 준비된 튜브 부분들을 위하여 추가의 처리 단계들을 실시하는 추가의 처리 장치들은 교정 기계 이후에 배치될 수도 있다는 것으로 이해된다. 이런 추가의 처리 장치들은, 예를 들면, 튜브들을 마무리 절단하는 마무리 절단 장치, 검사 장치 또는 튜브들을 포장하는 포장 장치이다.

본 발명의 추가의 이점들, 특징들 및 적용 가능성들은 이하의 실시형태의 설명 및 관련 도면에 근거하여 설명된다.

도 1 은 본 발명에 따른 롤링 트레인의 일 실시형태의 개략 평면도를 도시한다.

도 1 에 도시된 롤링 트레인은 고급의 특수강 튜브를 제조하는 이하의 처리 스테이션들을 갖는다: 냉간 필거 롤링 밀 (1), 이 튜브의 외벽을 탈지하는 탈지 장치 (2), 이 튜브를 일정한 길이들로 절단하는 절단 (parting-off) 장치 (3), 이 튜브 내벽과 이 튜브의 처리 단부들을 탈지하는 탈지 장치 (4), 이들 튜브들을 위한 제 1 버퍼 (5), 어닐링 노 (6), 이들 튜브들을 위한 제 2 버퍼 (7), 및 교정 기계 (8).

롤링 트레인에서, 중공 블랭크의 유동 방향 또는 운반 방향은, 튜브의 냉간 필거 롤링 밀 (1) 이후, 냉간 필거 롤링 밀 (1) 로부터 교정 기계 (8) 의 출구를 향한다.

개별 처리 스테이션들 (1, 2, 3, 4, 6, 8) 사이에는 자동 운반 장치들 (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) 이 배치되어 있고, 이 자동 운반 장치들은, 사람의 간섭을 필요로 하지 않으면서, 하나의 처리 스테이션으로부터 다음의 처리 스테이션으로 완전 자동화 방식으로 튜브를 운반하는 기능을 수행한다.

한편, 이들 운반 장치들 (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) 은 도 1 에 도시된 롤러 컨베이어들 (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) 이다. 이들 운반 장치들은 롤러들을 갖고, 이 롤러들로 튜브가 그의 종방향으로 이동되거나 운반된다. 나타낸 실시형태에서, 각각의 롤러 컨베이어에서 제 2 롤러 (10) 마다 모터 구동부가 제공되고, 이 모터 구동부는 롤러를 회전 운동시키므로 롤러들 (10) 상에 놓여 있는 튜브들이 운반되게 한다.

롤러 컨베이어들을 가질 뿐만 아니라, 도시된 롤링 트레인의 실시형태는, 3개의 위치들에서, 운반 장치들 (11, 12, 13) 을 갖고, 이 운반 장치들은 튜브들을 그들의 횡방향으로 운반한다.

이런 식으로, 다수의 처리 스테이션들 (1, 3, 4, 6, 8) 에도 불구하고, 롤링 트레인의 전체 길이를 제한할 수 있다. 롤링 트레인 내의 운반 경로, 또는 재료 유동이 고려된다면, 롤링 트레인은 경로 폴드 (path fold) 를 갖는다. 롤링 트레인에서의 튜브의 운반 방향은 전체적으로 3회 변경된다. 제 1 방향 변경은 튜브 외벽을 위한 탈지기 (2) 와 튜브 절단 장치 (3) 사이에서 시행되고, 제 2 방향 변경은 튜브 내벽을 위한 탈지기 (4) 와 어닐링 노 (6) 사이에서 시행되고, 그리고 제 3 방향 변경은 어닐링 노 (6) 와 교정 기계 (8) 사이에서 시행된다.

튜브의 횡방향으로의, 즉 튜브의 종방향에 실질적으로 수직인 튜브의 횡방향으로의 운반이 종방향으로 4개의 운반 세그먼트들의 각각의 사이에서 시행되는 동안에 개별 세그먼트들 상의 튜브 운반 장치들은 180˚로 서로 반대로 있다.

냉간 필거 롤링 밀 (1) 에서 중공 블랭크의 운반 방향에 수직인 횡방향으로 롤링 트레인에서 튜브를 운반하는 운반 장치들 (11, 12, 13) 은 전체적으로 상이한 구성들로 되어 있다.

이들 운반 장치들 중 제 1 운반 장치 (11) 는 2개의 롤러 컨베이어들을 연결하는 경사진 램프로 구성된다. 탈지기 (2) 로부터 나오는 튜브는 상부 롤러 컨베이어 (9a) 로부터 경사 (incline) 를 통하여 하부 롤러 컨베이어 (9b) 로 구르게 된다.

냉간 필거 롤링 밀 (1) 에서 중공 블랭크의 운반 방향에 수직인 방향으로 튜브를 운반하는 제 2 운반 장치 (12) 는 튜브들을 위한 버퍼 (5) 로 일체된다. 이 운반 장치 (12) 는 브리지 크레인이고, 이 브리지 크레인의 브리지 (14) 는, 2개의 고가 레일들 (elevated rails) 사이에서, 냉간 필거 롤링 밀 (1) 에서 중공 블랭크의 운반 방향 (22) 에 실질적으로 수직인 방향으로 이동될 수 있다. 브리지 (14) 는 일련의 그립퍼 (미도시) 를 갖고, 이 그립퍼는 버퍼 (5) 앞에 있는 롤러 컨베이어 (9c) 로 부터 나오는 튜브를 파지한다.

제 1 방향 (22) 에 수직인 방향으로 튜브를 운반하는 제 3 운반 장치 (13) 에는 다시 램프가 있고, 이 램프로 튜브들은 그들의 횡방향으로 자동으로 굴러 떨어진다.

냉간 필거 롤링 밀 (1) 은 롤러들을 포함하는 롤링 스탠드 (16), 보정 롤링 맨드릴 및 롤링 스탠드 (16) 용 구동부 (17) 로 구성된다. 롤링 스탠드 (16) 용 구동부는 푸시 로드, 구동 모터 및 플라이휠을 갖는다. 푸시 로드의 제 1 단부는 구동 샤프트의 회전 축선에 대하여 편심으로 플라이휠에 체결된다.

나타낸 실시형태에서, 모터 샤프트의 회전 축선은 플라이휠의 구동 샤프트의 회전 축선과 일치된다. 구동 모터의 로터가 회전되면, 로터에 연결된 모터 샤프트로 전달되는 토크가 발달된다. 모터 샤프트는 토크가 플라이휠에 전달되는 방식으로 구동 트레인의 플라이휠에 연결된다. 토크의 결과로서, 플라이휠은 그의 회전 축선 주위로 회전된다. 회전 축선으로부터 반경 방향 거리에 제 1 단부가 배치된 푸시 로드는 접선력 (tangential force) 을 받게 되고 이것을 푸시 로드의 제 2 단부로 전달한다. 푸시 로드의 제 2 단부에 연결된 롤링 스탠드 (16) 는 롤링 스탠드 (16) 의 가이드 레일에 의해서 규정된 이동 방향 (22) 을 따라 전후로 이동된다.

도 1 에 개략적으로 도시된 냉간 필거 롤링 밀 (1) 로 냉간 필거링하는 프로세스 동안, 롤링 스탠드 (16) 의 롤러들이 맨드릴 상에서, 그리고 따라서 중공 블랭크 상에서 회전 방식으로 수평으로 전후로 이동되면서, 방향 (22) 으로 냉간 필거 롤링 밀 (1) 에 삽입된 중공 블랭크, 즉 블랭크 튜브는 롤링 맨드릴을 향하여 이를 지나는 방향으로 점진적으로 이송된다. 롤러들의 수평 운동은 롤링 스탠드 (16) 그 자체에 의해서 규정되고, 이 롤링 스탠드에 롤러들이 회전가능하게 장착된다. 롤러들 그 자체가 치형 랙에 의해서 그들의 회전 운동을 획득하는 동안, 롤링 스탠드 (16) 는 롤링 맨드릴에 평행한 방향으로 전후로 이동되고, 이 치형 랙은 롤링 스탠드 (16) 에 대하여 고정되고 롤러 액슬들에 고정 연결된 치형 휠들과 맞물려 있다.

맨드릴 상에서 중공 블랭크의 이송은 이송 클램핑 캐리지 (18) 에 의해서 시행되고, 이 이송 클램핑 캐리지는 롤링 맨드릴의 축선에 평행한 방향 (16) 으로 병진 운동을 할 수 있다. 롤링 스탠드 (16) 에서 서로 상하로 배치된 원뿔형 보정 롤러들은 이송 클램핑 캐리지 (18) 의 이송 방향 (16) 과 반대로 회전한다. 롤러들에 의해서 형성된 소위 말하는 필거 마우스는 중공 블랭크를 파지하고, 그리고 롤러들의 아이들링 패스가 완성된 튜브를 방출할 때 까지, 롤러들은 롤러들의 마무리 패스에 의해서 그리고 롤링 맨드릴에 의해서 할당된 벽 두께로 신장된 재료의 작은 웨이브를 외부에서 압착한다. 롤링 작동동안, 롤링 스탠드 (16) 는, 롤러들이 여기에 부착된 상태로, 중공 블랭크의 운반 방향 (22) 과 반대로 이동한다. 롤러들이 롤링 스탠드 (16) 와 함께 이들의 초기 수평 위치로 리턴되면서, 중공 블랭크는, 롤러들이 아이들링 패스를 달성한 후, 이송 클램핑 캐리지 (18) 에 의해서, 롤링 맨드릴을 향하여 추가의 스텝에 의해서 변위된다. 동시에, 중공 블랭크는 완성된 튜브의 균일한 형상을 달성하기 위하여 중공 블랭크의 종방향 축선 주위로 회전하게 된다. 각각의 튜브 부분이 여러 번에 걸쳐 롤링된 결과로서, 균일한 내경 및 외경 뿐만 아니라, 튜브의 균일한 벽 두께 및 진원도가 달성된다.

롤링 트레인의 중앙 시퀀스 제어 시스템은 모든 초기 독립적인 처리 스테이션들을 제어하므로 냉간 필거 롤링 밀 (1) 그 자체의 구동부들도 또한 제어한다. 냉간 필거 롤링 밀 (1) 을 위한 제어 시스템은 중공 블랭크를 이송하기 위하여 이송 클램핑 캐리지 (18) 의 구동부의 이송 스텝의 작동과 함께 시작된다. 이송 위치의 달성 이후, 구동부는 구동부가 이송 클램핑 캐리지 (18) 를 정지 상태로 유지하도록 제어된다. 롤링 스탠드 (16) 용 구동 모터의 회전 속도는, 이송 스텝의 완료 이후, 롤링 스탠드 (16) 가 중공 블랭크 상에서 수평으로 변위되면서, 이송 클램핑 캐리지 (18) 의 이송 스텝과 동시에, 롤링 스탠드 (16) 가 그의 초기 위치로 복구되도록 제어되며, 여기서 롤러들은 중공 블랭크를 다시 압연한다. 롤링 스탠드 (16) 의 반전 포인트를 달성시, 클램핑 척의 구동부는 중공 블랭크가 맨드릴 주위로 회전되는 방식으로 제어된다.

냉간 필거 롤링 밀 (1) 로부터 배출 이후, 준비된 축소된 튜브는 그 외벽이 탈지기 (2) 에서 탈지된다. 이 프로세스는 롤링 스탠드 (16) 의 롤러들과 중공 블랭크 사이에서 냉간 필거 롤링 밀에서 윤활제로서 적용된 그리스를 제거한다.

본 발명의 나타낸 실시형태에서, 준비된 필거링되고 외부 탈지된 튜브는 그 길이의 일부가 깔대기 형상 배열체 (23) 내로 진행되고, 그 결과 준비된 필거링된 튜브의 일부는 롤링 트레인이 위치된 홀에서의 공간을 절약하기 위하여 실질적으로 수직인 구멍 (25) 내로 삽입된다. 준비된 필거링된 튜브의 일부를 구멍 (25) 내로 진행하기 위하여, 다수의 롤러들 (24) 이 제공되고, 이 롤러들은 준비된 필거링된 튜브와 맞물림 상태로 있는 이들 롤러들의 표면 부분들이 만곡부를 형성하도록 배치되어 있고, 이 만곡부를 따라서 튜브 단부는 구멍 (25) 내로 진행된다.

운반 장치 (11) 때문에, 튜브는 탈지기 (2) 이후 냉간 필거 롤링 밀 (1) 에서의 중공 블랭크의 운반 방향 (22) 에 수직한 방향으로 오프셋된다. 튜브의 추가의 운반은 절단 장치 (3) 내로 냉간 필거 롤링 밀 (1) 에서의 중공 블랭크의 운반 방향에 대하여 180˚회전되게 한다. 절단 프로세스에서, 절단 공구 (cutting tool) 는 튜브의 종축선 주위로 회전되고 동시에 회전 방식으로 튜브 위로 그리고 안으로 접근하고 그 결과 튜브는 절단되어 2개의 튜브 부분들이 제조된다. 절단 프로세스는 밀링으로서 고려될 수도 있는데, 그 이유는 절단 커터가 튜브 주위로 회전되고 회전 방식으로 접근하는 동안에 튜브는 제위치에 고정 클램핑되어 있기 때문이다.

절단 튜브, 즉 설정 길이로 절단된 절단 튜브는 롤러 컨베이어 (9c) 로 절단 장치 (3) 로부터 나오고, 횡방향으로 롤러 컨베이어로부터 제거되고, 그리고 튜브의 내벽을 탈지하기 위하여 탈지기 (4) 내로 삽입된다. 나타낸 실시형태에서, 튜브의 단부면들은 또한 탈지기 (4) 에서 표면 밀링 (단부들의 처리) 되고 그 결과 이들 단부면들은 서로에 대하여 다수의 튜브 부분들의 후속 원주 용접 (orbital welding) 에 필요한 것과 같은 편평도 (flatness) 를 갖는다.

튜브는 내부가 탈지되고 그 단부 표면들이 편평하게 된 후, 튜브는 롤러 컨베이어 (9c) 위로 다시 회전되고 롤러 컨베이어에 의해서 버퍼 (5) 내로 이송된다.

나타낸 실시형태에서, 버퍼 (5) 는 하나의 수용 벤치 (19; intake bench) 및 5개의 저장 벤치들 (20) 을 갖는다. 브리지 크레인 (12) 에 의해서, 튜브는 수용 벤치 (19) 로부터 파지되고 저장 벤치들 (20) 중 하나에 놓여진다. 이후에 묶음 (bundle), 즉 노 장입물 (furnace charge) 을 형성하는 원하는 수의 튜브들이 저장 벤치 (20) 에 놓여질 때 까지, 각각의 후속 튜브는 마찬가지로 동일한 저장 벤치 (20) 에 놓여진다.

명세서에 나타내지 않은 대안적인 실시형태에서, 묶음의 튜브들은 함께 바인딩되고, 여기서 튜브들의 묶음은 저장 벤치 (20) 에서 자동화 방식으로 함께 바인딩된다.

묶음이 형성되면, 묶음은 브리지 그립퍼 (14) 에 의해서 파지되고 튜브들의 묶음을 메시 벨트 노 (6) 로 전달하는 롤러 컨베이어 (9d) 위에 위치된다.

나타낸 실시형태에서, 제 1 버퍼 (5) 는 필거 롤링 밀 (1) 에서 필거링되고 절단 장치 (3) 에 의해서 절단된 튜브들을 롤링 트레인으로부터 추출할 가능성을 갖고 있어, 필요하다면, 후속 시점에서 제 시간에 그리고 다른 시설에서 이들 튜브들을 추가 처리할 수 있다. 게다가, 다른 롤링 밀에서 필거링된 튜브들은 노 (6) 에서 그리고 교정 기계 (8) 에서 이들 튜브들을 추가로 처리하기 위하여 버퍼 (5) 내로 이송될 수 있다.

노 (6) 에서, 튜브들의 묶음은 경화시키기 위하여 어닐링된다, 즉 1080℃ 의 온도에 이르게 된다. 연속 제조, 즉 노 내로의 튜브들의 연속적인 수용을 가능하게 하기 위하여, 노는 메시 벨트 노 (6) 로서 구성되고, 여기서 순환 벨트로서 특수강 와이어 메시로 구성된 컨베이어 벨트 (21) 는 노의 머플을 통하여 연장되고 머플을 통하여 튜브 묶음을 연속적으로 이동시킨다. H₂-플러싱된 슬러스 (H₂-flushed sluice) 는 머플의 단부들의 각각에 제공된다. 이들 슬러스들은 노의 작동동안 산소가 머플에 들어가는 것을 방지하고, 산소가 머플에 들어가면 이 산소는 온도 하에서 튜브들과 반응한다.

메시 벨트 노 (6) 에서의 튜브들의 어닐링은 특수강의 튜브들을 경화시키게 된다. 하지만, 튜브들은 어닐링 노 (6) 에서의 고온때문에 뒤틀리게 되고, 그리고, 노로부터 나온 후, 더 이상 교정되지 않고, 특히 이들 튜브들의 종방향 범위 (longitudinal extent) 로 웨이브들을 갖는다는 단점이 발견된다. 따라서, 노 (6) 로부터 나오는 튜브들을 교정하는 최종 처리 스텝은 여전히 필요하다.

튜브들은 먼저 롤러 컨베이어 (9e) 에 의해서 노로부터 제거되고, 그리고 거기에서부터, 브리지 크레인 (도 1 에 미도시) 에 의해서, 냉간 필거 롤링 밀에서의 중공 블랭크의 운반 방향 (22) 에 수직인 방향으로 제 2 튜브 버퍼 (7) 내로 이동된다. 여기서, 튜브들이 노 (6) 를 통하여 운반된 묶음은 타이 와이어들을 절단함으로써 풀어지고, 이 튜브들은 분리된다. 각각의 개별 튜브는 그 다음에 이 튜브가 교정되는 교정 기계 (8) 내로 삽입된다.

교정 기계 (8) 는, 이 경우에 10개의 롤러들을 갖는, 소위 경사진 롤러 교정 기계이다. 개별 롤러들의 회전 축선들은 설비의 종방향 축선에 대하여 각지게 ("경사지게") 배치되고, 이 설비의 종방향 축선은 교정될 튜브의 종방향 축선과 실질적으로 일치한다. 개별 롤러들은 쌍곡선 형상의 원주 표면들을 갖고, 이 표면들에 의해서 롤러들은 교정될 튜브와 맞물림 상태가 된다. 롤러들의 원주 표면들의 쌍곡선 형상으로 인하여, 각각의 롤러는 교정될 튜브에 접촉을 지탱하는 긴 표면을 갖고 그 결과 굽힘력들은 분산된 로드로서 롤러들로부터 교정될 튜브로 이동하게 된다.

교정 기계의 10개의 롤러들 전체 중에서, 각각 2개의 롤러들은 쌍을 이뤄 서로 상하로 배치되고 그 결과 쌍중 하나는 위로부터 교정될 튜브와 맞물림 상태가 되고, 그리고 쌍중 다른 하나의 롤러는 아래로부터 교정될 튜브와 맞물림 상태가 된다. 롤러들은 모터 구동되고, 그리고 이들 롤러들의 회전 축선들의 정렬은, 교정될 튜브의 축선에 대한 각도에서, 회전 운동 및 이송 운동이 교정될 튜브에 가해지게 한다. 한쌍중 하부 롤러는 상부 롤러의 오목한 윤곽내로 튜브를 가소적으로 (plastically) 구부린다. 이런 가소적 종방향 굽힘은 튜브 단면의 가소적 타원형 변형 (deformation) 에 의해서 중첩됨으로써, 특히 튜브 단부들에서, 교정은 한층 더 개선된다. 교정 기계 (8) 에서 교정될 튜브의 운반 경로는 종방향으로 연장되는 가이드 플레이트들 또는 가이드 에지들에 의해서 제한된다.

나타낸 실시형태에서, 교정 기계 (8) 이후에는 편평화 장치가 제공되고, 이 편평화 장치에서 2개의 회전 플리스 디스크들 (26; rotating fleece discs) 은 폴리싱될 완성된 튜브와 마찰 맞물림 상태가 된다.

원본 개시를 위하여, 본원의 설명, 도면들 및 청구범위로부터 이 분야의 숙련자에 의해서 추론될 수도 있는 모든 특징들은, 이들이 단지 어떤 다른 특징들과 관련하여 구체적으로 설명되었더라도, 단독 및 임의의 조합들 모두로 여기에 개시된 특징들 또는 특징 그룹들의 다른 것들과 조합될 수 있는데, 다만 이것이 명시적으로 배제되거나 또는 이와 같은 조합들이 기술적 사실들에 의해서 불가능하거나 무의미하게 제공되는 것은 제외한다는 것을 언급하고 있다. 단지 상세한 설명의 간결성과 가독성의 이유로 모든 상상할 수 있는 특징 조합들이 명세서에서 포괄적으로 그리고 명시적으로 나타내어져 있지 않다. 본 발명이 도면들 및 이전의 설명에서 상세하게 나타내어지고 설명되었지만, 이러한 발표 및 설명은 단지 예시적인 것이지, 청구범위에 의해서 규정된 바와 같이, 보호 받고자 하는 범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다. 본 발명은 개시된 실시형태들로 한정되지 않는다.

이 분야의 숙련자에게는 개시된 실시형태들의 변경들이 도면들, 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백하다. 청구범위에서, 용어 "가지고 있다" 는 다른 요소들 또는 스텝들을 배제하는 것이 아니고, 그리고 단수 표기는 다수를 배제하는 것이 아니다. 어떤 특징들이 다른 청구항들에서 청구된다는 사실만으로 이들의 조합을 배제하는 것은 아니다. 청구범위에서 도면부호는 보호 받고자 하는 범위의 한정으로서 이해되어서는 안된다.

1 냉간 필거 롤링 밀
2, 4 탈지기
3 절단 장치
5 제 1 버퍼
6 어닐링 노
7 제 2 버퍼
8 교정 기계
9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f 롤러 컨베이어
10 피동 롤러
11, 12, 13 운반 장치들
14 브리지 그립퍼
15 레일들
16 롤링 스탠드
17 구동부
18 이송 클램핑 캐리지
19 수용 벤치
20 저장 벤치들
21 컨베이어 벨트
22 냉간 필거 롤링 밀 (1) 의 운반 방향
23 플로어 수용부
24 롤러
25 구멍
26 플리스 디스크들

Claims (10)

1. 튜브를 제조하기 위한 롤링 트레인으로서,
   상기 튜브를 형성하도록 중공 블랭크의 직경을 감소시키는 필거 롤링 밀 (1),
   상기 튜브의 외벽을 탈지하는 탈지 장치 (2),
   다수의 튜브들용 제 1 버퍼 (5) 로서, 상기 제 1 버퍼는 묶음으로 다수의 튜브들을 묶는 묶음 장치를 갖는, 상기 제 1 버퍼 (5),
   다수의 튜브들의 동시 어닐링을 위한 어닐링 노 (6),
   다수의 튜브들용 제 2 버퍼 (7) 로서, 상기 제 2 버퍼는 묶음으로부터 상기 다수의 튜브들을 분리하는 분리 장치를 갖는, 상기 제 2 버퍼 (7), 및
   연속으로 분리된 튜브들을 교정하는 (straightening) 교정 기계 (8) 를 포함하며,
   상기 묶음 장치 및 상기 분리 장치는 전술한 순서로 상기 튜브의 운반 방향으로 배치되고, 그리고
   상기 튜브 용의, 자동 운반 장치 (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 11, 12, 13) 가 상기 필거 롤링 밀 (1), 상기 제 1 버퍼 (5), 상기 어닐링 노 (6), 상기 제 2 버퍼 (7) 및 상기 교정 기계 (8) 각각의 사이에 제공되고,
   상기 롤링 트레인은 연속적으로 작동할 수 있고, 충전 상태에서 상기 중공 블랭크는 상기 필거 롤링 밀 (1) 내에서 압연되는 한편, 동시에, 상기 교정 기계 (8) 를 거친 이후, 완성된 튜브가 상기 롤링 트레인으로부터 제거되고,
   상기 필거 롤링 밀 (1) 에서 상기 중공 블랭크의 운반 방향 (22) 은 제 1 방향을 규정하고, 그리고 상기 제 1 버퍼 (5) 는 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향에서 상기 튜브들을 운반하는 운반 장치 (11, 12, 13) 를 갖고,
   상기 제 2 버퍼 (7) 는 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향에서 상기 튜브들을 운반하는 운반 장치 (11, 12, 13) 를 갖고,
   상기 롤링 트레인은 상기 롤링 트레인에서 상기 튜브가 상기 제 1 방향과 평행하지만 반대 방향으로 부분적으로 (portionally) 운반되도록 설정되는, 롤링 트레인.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 어닐링 노는 벨트 노 (6) 인 것을 특징으로 하는, 롤링 트레인.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 롤링 트레인은 상기 필거 롤링 밀 (1) 과 상기 제 1 버퍼 (5) 사이에서 상기 튜브를 일정한 길이들로 절단하는 (parting-off) 절단 유닛 (3) 을 갖는 것을 특징으로 하는, 롤링 트레인.
7. 제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탈지 장치 (2) 는, 상기 필거 롤링 밀 (1) 과 상기 제 1 버퍼 (5) 사이에, 또는 상기 필거 롤링 밀 (1) 과 상기 튜브를 일정한 길이들로 절단하는 절단 유닛 (3) 사이에 위치한 것을 특징으로 하는, 롤링 트레인.
8. 제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 롤링 트레인은 상기 필거 롤링 밀 (1) 과 상기 제 1 버퍼 (5) 사이에, 또는 상기 튜브를 일정한 길이들로 절단하는 절단 유닛 (3) 과 상기 제 1 버퍼 (5) 사이에 튜브 내벽을 탈지하는 탈지 장치 (4) 를 갖는 것을 특징으로 하는, 롤링 트레인.
9. 제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 롤링 트레인은 상기 필거 롤링 밀 (1) 과 상기 제 1 버퍼 (5) 사이에, 또는 상기 필거 롤링 밀 (1) 과 상기 튜브를 일정한 길이들로 절단하는 절단 유닛 (3) 사이에 튜브 내벽을 검사하는 검사 장치를 갖는 것을 특징으로 하는, 롤링 트레인.
10. 제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤링 트레인은 제어 시스템을 갖고, 상기 제어 시스템은 상기 롤링 트레인에서 모든 처리 단계들을 제어하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 롤링 트레인.

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