KR19980702256A - 섬유구조물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 박판금(sheet metal)과 스트립을 압연하기 위한 무거운 압연 비계용 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥에 관한 것이다. 상기 압연 기둥은 삽입부를 수용하고 유도하기 위한 기둥 창의 경계를 짓는 두 개의 기둥 가름대를 포함하고, 서로 평행한 내면과 두 개의 기둥 가름대를 연결하는 상부 크로스헤드와 하부 크로스헤드를 갖춘다.
본 발명의 특징은, 각각의 기둥 가름대(2, 3)의 기둥 창(6)으로부터 떨어진 외면(10)이 기둥 가름대(2, 3)의 횡단면을 줄이기 위해 크로스헤드(4, 5)에서부터 시작해서 기둥 창(6) 쪽으로 들어가고, 상기 기둥 가름대는 상부 크로스헤드와 하부 크로스헤드(4, 5)의 중간부(11)에서 가장 작은 횡단면을 나타내는 점이다.

Description

폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥
종래의 압연기는 기본적으로 두 개의 기둥으로 구성되는데, 그 안에 삽입부가 떠받치는 베어링 안에서 움직이는 롤러가 장착된다. 상기 기둥은 위아래에서 횡연결부에 의해 서로 연결되어 상기 횡연결부와 기둥이 압연 비계를 이룬다. 상기 기둥은 압연 비계를 받치는 구조로서 압연 과정에서 발생하는 모든 압연력을 수용한다. 따라서 상기 기둥은 강도가 커서 형태가 거의 변하지 않아야 하며, 동시에 비계의 모든 요소의 적절한 배치를 가능하게 해야 한다. 무거운 압연기에 있어서 폐쇄 프레임 구조의 일체형 기둥이 선호된다.
앞에서 설명한 실시예와 같이 기둥 가름대 사이의 기둥 창이 롤러의 베어링을 위한 삽입부를 수용하고, 이에 상응하여 유도 장치를 구비해야 하며, 상기 유도 장치에서 상기 삽입부는 미끄러지듯 움직일 수 있다. 그리고 상기 삽입부와 상기 기둥 가름대 사이의 가능한 한 좁은 활동 유극(遊隙)이 압연 재료의 작은 치수 편차를 야기토록 하기 위해서, 서로 마주보는 기둥 창의 내면은 매우 적은 간극(間隙)을 두고 정확하게 평행을 이루어야 한다.
압연 기둥의 구조를 설계할 때, 특히 앞에서 설명된 폐쇄 기둥의 경우, 압연시에 압연력이 거의 세로 방향으로 작용하기 때문에, 크로스헤드에 각각 압력을 가하려하는 서로 다른 방향의 압연력이 동일한 세기로 전 시스템에 작용한다는 점을 고려해야 한다. 상기 폐쇄 기둥은 탄성 프레임으로 간주될 수 있는데, 상기 탄성 프레임 안에서 기둥 가름대 횡단면에서 압연력이 작용하는 수직 방향으로 예를 들어 압연력 세기의 절반 정도 되는 인장력이 작용하나, 동시에 기둥의 모서리에서 시작하는 휨 모멘트도 작용한다(도 2). 상기 기둥 가름대와 단단히 연결된 상기 크로스헤드는 휨에만 이용된다. 기둥 가름대가 인장 응력 이외에도 효과적인 휨 모멘트에 의해 기둥 창 쪽으로 충분히 휘기 때문에, 기둥에서 가장 큰 응력은 기둥 창의 면 안의 기둥 가름대에 가해져야 한다. 상기 기둥 창이 수축되는데, 이것은 기둥 가름대의 내면의 안 치수 간격이 압연 무게에 의해 줄어든다는 것을 뜻한다.
기둥의 필수 강도가 보장되어야 하기 때문에, 이미 언급된 바와 같이 기둥 가름대가 기둥 창 쪽으로 휘거나, 기둥을 가능한 한 적게 수축하도록 보장하는 것이 설계자마다의 목적이다.
기둥의 지나친 수축은 삽입부가 끼어서 움직이지 않는 것으로 이어져 상기 삽입부의 조정이 방해된다는 것을 쉽게 알 수 있다. 유극을 넓힘으로써 삽입부 유도의 안정성이 약화되고 압연 재료의 치수 편차가 예상되기 때문에, 상기 삽입부와 기둥 창의 내면 사이의 유극을 넓히는 가능성은 배제된다. 따라서 압연 비계의 수축은 당연히 시간과 비용이 많이 소비되는 기둥 창의 추후 가공을 자주 필요로 한다.
기둥의 수축을 적게 유지하려는 다양한 해결 방법은 실시에 있어서 제한적으로만 가능했다. 그러므로 크로스헤드의 확대를 통해 기둥 가름대를 휘게 하는 모멘트를 줄이려고 시도되었고, 또는 비교적 큰 저항 모멘트로 가름대가 휘는 것에 대항하기 위해 가름대 자체를 확대하려고 시도되었다. 상기 두 가지 경우에 있어서, 상기 압연 비계는 재료를 많이 이용하여 비교적 무겁게 만들어지기 때문에, 비용이 매우 많이 든다. 또한 기둥 창의 모서리 부분을 돌려냄으로써 기둥 프레임의 강도를 줄이려고 시도되었고, 크로스헤드와 기둥 가름대의 이른바 이음매에 의한 연결을 기둥에 실제로 실험해 보았다. 그러나 상기 부분을 돌려냄으로써 상기 부분의 압연 비계의 안정성은 매우 약화되었기 때문에, 상기 부분을 돌려낸 것이 바라던 성과를 거두지 못했다.
본 발명은 특히 박판금(sheet metal)과 스트립을 압연하기 위한 무거운 압연 비계용 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥에 관한 것이다. 상기 압연 기둥은 삽입부를 수용하고 유도하기 위한 기둥 창의 경계를 짓는 두 개의 기둥 가름대를 포함하고, 서로 평행한 내면과 두 개의 기둥 가름대를 연결하는 상부 크로스헤드(crosshead)와 하부 크로스헤드를 갖춘다.
도 1은 종래의 기술에 의한 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥을 매우 단순화한 입체 도면이고,
도 2는 압연 하중에 의해 기둥 창이 수축되고 벌어지는 것을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 의한 압연 기둥의 도면이고,
도 4는 종래의 기술과 본 발명에 의한 압연 기둥의 수평 수축을 나타내는 도표이고,
도 5는 종래의 기술과 본 발명에 의한 최대 환산 응력과 기둥의 수직 팽창을 비교하는 막대 도표이며,
도 6은 본 발명에 의한 압연 기둥이 압연 기둥의 높이와 0 ~ 100 % 사이의 압연력에 따라 수축하는 것을 나타내는 입체적 도표를 나타낸다.
본 발명에 의한 목적은 앞에서 설명된 문제점에서 출발하여 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥을 형성함으로써, 기둥에 응력이 집중되는 것이 동시적으로 방지될 경우, 압연력의 작용으로 기둥 가름대 사이의 기둥 창의 수축이 타당한 수치까지 감소되는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 상기 기둥 창의 반대쪽을 향하는 각각의 기둥 가름대의 외면이 기둥 가름대의 횡단면의 감소를 위해 기둥 크로스헤드에서부터 시작하여 창 쪽으로 들어간다. 상기 기둥 가름대는 상부 크로스헤드와 하부 크로스헤드 사이의 중간 부분에서 가장 작은 기둥 횡단면을 나타낸다.
상기 기둥 가름대의 외면이 구조적으로 들어감으로써 상기 기둥 가름대의 창 쪽으로의 수축이 명백하게 감소될 수 있다는 사실을 실험을 통해서 알아냈다. 기둥 횡단면의 확대로 인해 비계의 안정성을 높임으로써 기둥 창의 수축을 감소시킨다는 이전의 가정과는 다르게, 기둥 가름대의 외면, 즉 기둥 창으로부터 떨어진 기둥 가름대의 면에서 횡단면의 감소가 앞에서 설명된 것과 같이 이루어 질 때, 기둥 가름대의 횡단면 감소에 의해 추구하는 목적이 달성됨을 알 수 있다.
바람직하게도 각각의 기둥 가름대의 외면은 세로 방향으로 뻗어 있는 오목한 윤곽선을 취하기 때문에, 기둥 가름대의 횡단면이 크로스헤드에서부터 시작하여 기둥 가름대의 중간 부분에 이르기까지 점점 감소된다.
본 발명의 두드러진 특징에 따른 횡단면의 감소는 각각의 기둥 가름대 외면의 세로 방향으로 원호형을 이루고 뻗어 있는 윤곽선에 의해 설명될 수 있다. 상기 윤곽선을 나타내는 원호의 반지름 중점은 상기 기둥 가름대 외부의 중간부에 위치한다.
또한 각각의 기둥 가름대의 외면이 세로 방향으로 평행하게 뻗어 있는 윤곽선을 취하거나, 또는 예를 들어 두 개의 버팀대 위의 들보의 곡선에 상응하는 것도 생각해 볼 수 있다.
또한 본 발명의 프레임에서, 각각의 기둥 가름대의 외면이 세로 방향으로 뻗어 있으며 다각형으로 설명될 수 있는 윤곽선으로, 극단적인 경우에는 삼각형으로, 형성되는 것도 생각할 수 있다.
기둥 가름대의 본 발명에 의한 특별 형태는 종래에 잘 알려진 압연 비계에 비하여 본질적인 장점을 나타낸다. 기둥 중간부의 수축이 거의 0으로 줄어들기 때문에, 더 이상 소비적인 기둥의 추후 가공은 필요 없다. 따라서 시간과 비용이 절감되며, 이는 압연 비계가 효용이 높기 때문이기도 하다. 삽입부는 매우 작은 허용 오차를 두고 기둥 창에서 유도될 수 있으며, 따라서 삽입부의 비교적 뛰어난 유도와 베어링의 비교적 조용한 움직임으로 인해 압연 재료의 치수 편차가 본질적으로 작아진다. 상기 압연 베어링의 축 방향의 하중은 롤러가 비교적 적게 교차함으로써 감소된다. 상기 조치는 매우 용이하며, 이밖에도 기둥에 드는 재료도 절감된다.
본 발명의 실시예는 도면에 나타나 있고, 이어서 설명된다.
도 1에서는 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥이 입체적으로 매우 단순화되어 나타나 있으며, 상기 프레임 구조는 종래의 기술을 설명할 때 이미 설명되었다. 상기 압연 기둥은 전 도면에서 번호 1로 표시되어 있고, 상부 크로스헤드(4)와 하부 크로스헤드(5)에 의해 서로 연결되는 두 개의 기둥 가름대(2, 3)로 구성된다. 기둥을 형성함으로써 나타나는 폐쇄 프레임의 내부에 번호 6을 붙인 기둥 창이 존재하고, 기둥 가름대(2, 3)에 형성된 상기 기둥 창의 내면(7)은 평평하게 형성되어, 서로 맞은 편에 위치하는 기둥 가름대(2, 3)와는 평행하게 형성된다. 상기 압연 기둥(1)의 상부 크로스헤드(4)는 압력 너트를 위한 구멍을 갖추는데, 상기 구멍은 본 발명에서는 주목되지 않는다. 상기 기둥 가름대(2, 3)가 상부 크로스헤드와 하부 크로스헤드 사이에서 치수가 동일한 횡단면을 가짐을 알 수 있다.
도 2에서는 변형된 기둥의 도면이 나타나 있다. 각각 수직 방향으로 작용하는 압연력(Y, Y′)이 연결 기둥(1)의 상부 크로스헤드와 하부 크로스헤드(4, 5)가 바깥쪽으로 휘게 한다. 이러한 경우, 점선(8)과 같이 이른바 기둥 가름대(2, 3)가 안쪽으로 휘여 기둥 창의 안 치수의 폭이 작아진다. 구조적으로 기둥 창(6)이 물러나는 크기는 효과적인 압연력(Y, Y′)의 크기와, 기둥 크로스헤드(4, 5)와 기둥 가름대(2, 3)의 치수(L1, L2) 및 저항 모멘트(J1)에 좌우된다.
본 발명에 의한 기둥 가름대(2, 3)가 도 3에서와 같이 기둥 창(6) 쪽으로 들어가면 기둥 가름대(2, 3)의 휨 또는 수축의 차이의 크기(9)가 확실히 줄어 거의 0이 될 수 있다. 예를 들어 상기 기둥 가름대의 외면(10)이 반지름(R)을 갖는 원호로 표시되는 윤곽선을 갖추는데, 이때 압연 비계(1)의 중간부(11)를 관통하는 가상의 수평선 위의 상기 반지름(R)을 갖는 원의 중앙점은 기둥 외부에 위치한다. 도 3의 실시예에서 상기 반지름(R)은 두 개의 기둥 가름대(2, 3)가 안으로 들어가는 크기가 도 1에 의해 수축되지 않은 가름대의 약 30%에 달하도록 설정된다. 상기 실시예에서는 수치상으로 압연 기둥의 총길이 14900㎜, 기둥 가름대의 두께 960㎜에서부터 시작된다. 상부 크로스헤드와 하부 크로스헤드의 높이로 2300㎜를 채택한다. 각각의 기둥 가름대의 외면으로 들어가는 크기로 변형 1에서 250㎜, 변형 2에서는 295㎜가 채택되고, 두 변형 모두 채택된 960㎜의 가름대 두께로 도 1에 의한 동종 압연 기둥의 기둥 가름대와 관련된다.
도 4에서는 기둥 높이에서의 수평 수축의 정도가 그래프로 나타나 있다. 여기에서 실선 표시는 본 발명과 동종 압연 기둥의 수축을 나타낸다. 두 개의 점선 중 긴 점선 표시는 변형 1, 즉 250㎜ 안으로 들어가고, 상대적으로 짧은 점선은 295㎜ 안으로 들어가는 변형 2를 나타낸다. 종래의 기술에 의한 기둥 가름대의 경우, 기둥의 높이 중간 부분이 거의 2㎜ 수평 수축하는 것을 상기 그래프에서 명확하게 알 수 있다. 본 발명에 의한 변형 두 가지는 기둥의 높이 전체에 걸쳐 수축이 확실히 감소하고, 이때 변형 2의 경우, 즉 295㎜안으로 들어가는 경우에 있어서, 100% 압연 무게에도 기둥의 높이 중간 부분에서 수축이 0이 된다.
도 5의 막대 그래프에서는 상기 사실이 증명된다. 본 발명에 의한 압연기의 형성으로 인해 종래 기술의 환산 응력 72.6N/㎜2가 변형 2에서는 67.8N/㎜2로 감소함을 명확하게 알 수 있다. 이때 효과적인 압연력 Y와 Y′의 방향으로 기둥의 수직 팽창이 2.13㎜에서 2.39㎜로 미미하게 나마 증가하지만, 이러한 압연 기둥의 수직 팽창은 기둥 창의 수축과 비교해 볼 때 해가 되지 않으므로 무시해도 된다.
도 6은 본 발명에 의한 압연 기둥의 수평 수축을 다른 형태로서 압연력의 퍼센트에 의해 좌우되는 입체 그래프로 나타내고 있다. 또한 여기에서 알 수 있는 사실은 기둥의 중간 부분이 압연력이 100%일 경우에도 수축이 확연하게 감소하여 거의 0에 이르기 때문에, 본 발명에 의한 압연 기둥이 매우 용이하게 소기의 목적을 달성한다.

Claims (5)

  1. 특히 박판금과 스트립을 압연하기 위한 무거운 압연 비계용으로, 삽입부를 수용하고 유도하기 위한 기둥 창의 경계를 짓는 두 개의 기둥 가름대를 포함하고, 서로 평행한 내면과 두 개의 기둥 가름대를 연결하는 상부 크로스헤드와 하부 크로스헤드를 갖추는 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥으로서,
    기둥 창(6)으로부터 떨어진 외면(10)이 기둥 가름대(2, 3)의 횡단면을 줄이기 위해 크로스헤드(4, 5)에서부터 시작해서 기둥 창(6) 쪽으로 들어가고, 상기 가름대는 상부 크로스헤드와 하부 크로스헤드(4, 5)의 중간부(11)에서 가장 작은 횡단면을 나타내는 것을 특징으로 하는 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥.
  2. 각각의 기둥 가름대(2, 3)의 외면(10)이 세로 방향으로 오목하게 뻗어 있는 윤곽선을 갖추는 것을 특징으로 하는 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥.
  3. 각각의 기둥 가름대(2, 3)의 외면(10)이 세로 방향으로 원호형을 이루고 뻗어 있는 윤곽선을 갖추는 것을 특징으로 하는 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥.
  4. 각각의 기둥 가름대(2, 3)의 외면(10)이 세로 방향으로 포물선을 이루고 뻗어있는 윤곽선을 갖추는 것을 특징으로 하는 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥.
  5. 각각의 기둥 가름대(2, 3)의 외면(10)이 세로 방향으로 뻗어 있으며 다각형으로 표시될 수 있는 윤곽선을 갖추는 것을 특징으로 하는 폐쇄 프레임 구조의 압연 기둥.
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