KR20000064619A - 연속적인 금속 롤링 또는 주조 플랜트용 롤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 허브 (2), 허브와 동축인 외부 셸 (3), 및 허브와 외부 셸 사이의 변형가능한 셸 (4) 로 이루어진 롤에 관한 것으로써, 변형가능한 셸 (4) 은 축 방향으로 병렬로 놓여있고 압력하에서 액체가 공급된 복수개의 링 형상 셀 (43) 로 이루어지고, 각각의 셀은 허브와 접촉하는 내부 원통형 벽 (41) 과 외부 후프와 접촉하는 외부 원통형 벽 (42) 에 의해 범위가 정해지고 그들은 방사상의 단면으로 상호 대향하여 배열된 볼록한 표면을 갖는 두 개의 변형가능한 측벽 (44, 44') 에 의해 연결되어 있다. 본 발명은 롤사이에서 연속적인 주조를 하기 위한 플랜트의 주조 롤과 적층 롤에 적용할 수 있다.

Description

연속적인 금속 롤링 또는 주조 플랜트용 롤

샤프트상에 설비가 가능한 코어나 허브를 동축으로 둘러싸는 셸을 포함하는 상기 설비들에 사용되는 롤은 이미 알려져 있다. 용도에 따라서, 상기 롤들은 구동 시스템에 의해 회전되거나, 베어링에서 회전하도록 단순히 설치되어야 한다. 셸 및 코어에 각각 사용되는 재료들의 기계적 및 열적 특성들은 상기 아이템들이 감수해야 하는 응력에 적응하도록 선택된다. 상기 코어는 종래에는 강철로 만들어지고, 작업 제품에 의해 발생되는 로드와 예를 들면 회전 구동 토크를 지탱하기에 적합한 기계적 강도 특성들을 주로 갖는다. 한편, 상기 셸은 롤링되거나 주조된 제품의 압력에 의한 기계적 응력을 지탱해야 하고, 다른 한편으로 특히 고온 롤링 작업 롤 또는 주조 롤에 있어서는, 열적 응력을 지탱해야 한다. 그것은 외부 분사 또는, 특히 주조 롤에 있어서는, 셸의 두께내에 형성된 채널들에 냉각 유체를 순환시킴으로써 종종 냉각된다.

다양한 응력의 영향하에서는, 롤들 특히 그들의 셸들이 변형된다는 것이 알려져 있다. 롤링 설비들에 있어서, 변형들 주로 전체 롤의 굽힘 변형들은 롤 스탠드의 밸런스 및 캠버를 조정함으로써 보상하는 것이 잘 알려져 있다.

셸의 변형들이 주로 열적 요인에 기인하는, 롤간의 연속적 주조 설비에서 셸을 허브에 국부적으로만, 예를 들면 롤의 축선 방향으로 중심 부분에만 연결하여, 허브에 관한 셸의 변형에 대해 일정한 자유를 허용하여, 셸에서 응력들을 제한한다는 것이 이미 잘 알려져 있다. 또한, 셸의 외측면에 대한 필요 프로파일 및 그리하여 주조 제품에 대한 필요 프로파일을 얻기 위하여 셸의 변형들을 부분적으로 보상 또는 적어도 제어하기 위하여 냉각을 채택하는 것은 공지 사실이다.

본 발명은 금속 롤링 또는 연속적 주조 설비용 롤에 관한 것이다. 특정하면, 고온 또는 저온 롤링 밀들의 백업 및 작업 롤을 위해서 및 평판 금속 제품들을 생성하는 롤 사이의 연속적 주조 설비에 사용되는 롤을 위해서 사용가능한 새로운 롤 구조체에 관한 것으로, 이때 롤링되거나 주조된 제품들은 철금속 또는 비철금속이다.

도 1 은 롤 사이의 연속적인 주조 설비에 대한 본 발명에 따른 롤의 방사상 평면의 단면도.

도 2 는 롤 스탠드에서 본 발명에 따른 가능한 롤의 응용을 도시한 도면.

도 3 은 롤 스탠드에서 본 발명에 따른 가능한 롤의 응용을 도시한 도면.

도 4 는 셀이 셸의 축의 길이의 일부에 단지 사용되는 실행의 변화를 도시한 도면.

도 5 는 셀이 셸의 축선 방향의 길이의 일부에 단지 사용되는 실행의 변화를 도시한 도면.

도 6 은 변형 가능한 셸이 다수의 축선 방향으로 병렬된 형태이고 독립 셀인 실행의 또 다른 모드를 도시한 도면.

본 발명의 목적은, 제품에 대한 필요 프로파일을 얻기 위하여, 롤의 변형들 및 제품내 발생 가능한 기하하적 변형들을 보상하기 위하여 셸 상에 직접 작용함으로써, 셀의 외부 프로파일, 즉 모체 (generatrix) 의 변형에 대해 더 좋은 제어를 가능하게 하는 롤을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은, 롤간의 주조시에, 이하의 조건들하에서는 알려져 있는 것처럼, 상기 과도 압력들을 제한하기 위하여 롤을 지탱하는 베어링들의 간격에 있어서의 변이를 야기할 수도 있는 주조 스트립의 응고 조건 또는 다른 가상 현상들의 변이에 의하여, 발생될 수도 있는 국부적 또는 임시적인 과도 압력들의 효과를 제한하는 것이다.

이런 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 두 개의 롤 사이의 연속적 주조 설비 또는 롤링 밀용 롤을 제공하는데, 이것은 허브와, 이 허브와 동축인 외부 셸을 포함하며, 상기 허브와 외부 셸간에, 액체 압력이 공급되고 축선 방향으로 병렬로 놓여있는 다수의 환상 셀들을 포함하는 변형성 셸을 포함하고, 그 각각의 셀은, 방사상 평면부에, 서로 대향하는 볼록 면들을 제공하는 두 개의 측면 변형성 벽들에 의해 연결되며, 외측 셸과 접촉하고 있는 외부 원통형 벽과 허부와 접촉하고 있는 내부 원통형 벽에 의해 범위가 정해지는 것을 특징으로 한다.

나중에 더 잘 이해되는 것과 같이, 측벽의 볼록면상의 각 셀내에 가해진 압력이 측벽을 똑바르게하는 경향이 있고, 또한 너클 접합 효과 (knuckle joint effect, 즉, 내부와 외부 원통형 벽 사이에서 측벽의 버팀 효과) 에 의해서, 각각 상기 원통형 벽을 분리하는 힘이 관련된 셀의 레벨에서 발생한다. 허브의 강성률 때문에, 내부 원통형 벽은 자기 변형에 만족스럽지 못하고 상기 분리력은 외부 원통형 벽에 높은 방사상 로드를 유도하여, 그것의 반경을 증가시키고, 또한 따라서 외부 셀의 변형을 야기한다. 용이하게 이해되는것과 같이, 이러한 로드는 셀의 내부 압력의 영향하에서, 측벽의 볼록면이 감소함에 따라 증가하지만, 벽의 볼록면의 역전 즉 캠버되는 것을 피하기 위해서 요구되는 실제적으로 최소 이상으로 남아있다.

셀의 외부 벽의 방사상 변형이 이러한 벽의 원주의 늘림을 필연적으로 유도한다는 것이 주목된다. 이러한 셀의 측벽의 늘어남과 변형이 가능하고, 이들 성분 재료의 폭이 작기 때문에 이들 재료의 탄성한계내이고 본 발명의 목적에 따르는 롤의 프로파일을 보정하는 치수 편차는 종래에는 약 수 데시미터인 롤 반경에 대해 약 1 미크론 내지 1/10 밀리미터이다.

기술 분야에서 숙련자들은 셀의 내부 압력이 상기 원통형 벽상의 압력에 의해 발생된 로드 때문에 원통형 벽 사이의 공간을 직접 증가시키는 경향이 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 그러나, 지배적인 방법으로 측벽의 볼록모양이 충분히 낮고 셀의 폭 (축 방향에서) 이 셀의 두께 (방사상 방향) 에 관하여 제한될 때, 외부 원통형 벽과 내면 셸상의 방사상 로드는 상기 언급된 너클 접합 효과 때문에 증가된다. 게다가, 이러한 두께의 양상은 주어진 셀 두께 또는 높이에 대하여 돌출모양이 감소함에 따라 셀의 폭이 증가한다는 사실 때문에 부분적이다. 또한, 셀의 폭이 낮아 질수록, 주어진 축선 거리에 대한 병렬 셀의 수가 많아지고, 또한 셀의 수에 의해 배가된 각 셀에 의해 발생된 상기 너클 접합력 때문에 힘으로서, 상기 축선 거리 전체에 가해진 원통형 벽 분리력이 높아지는 반면에, 원통형 벽에 직접적으로 가해진 압력으로 야기된 전체적인 힘은 이러한 압력에 제공된 원통형 벽 영역의 축선 길이에 주로 의존하고 이러한 길이 전체의 병렬 셀의 수에는 의존하지 않는다.

게다가, 나중에 자세히 보여지는 것 처럼, 전체 힘이 증가함에 따라, 많은 병렬 셀의 사용은 각 셀이나 각각의 병렬 셀 군에서의 압력을 독립적으로 조정하여 롤의 국부 변형을 효율적으로 제어할 수 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다.

이러한 목적에 대해서, 본 발명의 특정한 배열에 따르면, 셀의 세트는 몇 개의 병렬 셀 군으로 나누어질 수 있으며, 주어진 셀 군은 연결되고 동일한 압력이 제공되며, 두 개의 분리 군의 공급 압력은 독립적으로 조정 가능하다.

셀은 외부 셸의 완전한 축선 길이로 분포되거나, 다르게는, 단지 이러한 길이의 부분에 공급되는데, 예를 들면, 단지 두 개의 단부에서나, 역으로 단지 중간 부분에 분포되어, 특히 대응 영역내 외부 셸을 변형시킬 수 있으며, 그 후 외부 셸은 공지된 방법으로 축선 영역 또는 셀이 없는 영역에서 허브에 직접 부착 가능하다.

변형 가능한 셸은 특정의 내부 및 외부 원통형 벽을 갖는 각각의 분리된 셀로 이루어지고, 셀은 외부 셸과 허브사이의 축선 방향으로 스택킹하여 그 후 병렬로 놓여진다. 다르게는, 내부 및 외부 원통형 벽은 각각의 셀의 측벽이 부착되는 한 세트의 병렬 셀에 대해 동일한 부분으로 각기 이루어진다.

다른 장점 및 특징이 두 개의 롤 사이의 연속적 주조 설비 및 롤링 밀용 롤응용의 몇가지 일례에 대한 본 발명에 따른 롤이 설명된 상세한 설명에 나타날 것이다.

도 1 에 도시된 롤은 원리가 공지된 두 개의 롤 사이 연속적인 주조 설비에 특히 쓰고자 한다. 여기에서, 벽이 내면에 냉각 액체를 순환하여 강제적으로 냉각되는 두 개의 롤을 그러한 설비가 포함한다고 간단히 생각되어진다. 주조 설비에서, 이러한 롤의 축은 수평면에 위치되며, 또한 역방향으로 회전한다. EP-A-0499562 호 및 EP-A-0428464 호는 이러한 롤의 배치 및 그들의 벽을 냉각하는 공지 수단에 대한 더 많은 정보를 특히 언급하였다.

도 1 에서의 롤은 샤프트 (1), 허브 (2), 외부 셸 (3) 및 허브 (2) 와 외부 셸 (3) 사이에 위치되고 이러한 것과 동축인 중간의 변형가능한 셸 (4) 을 포함한다.

구리 또는 양호한 열전도 특성을 갖는 합금으로 만들어진 외부 셸 (3) 은 축선 방향으로 연장하고 셸의 두께내로 드릴된 다수의 냉각 채널 (31) 을 포함한다. 분배 채널 (21) 은 허브 (2) 내에 형성되어서, 냉각 액체를 냉각 채널 (31) 로 가져가며, 이러한 냉각은 공급 채널 (22) 과 회전하는 접합부의 단부 (24, 25) 로 드릴된 회수 채널 (23) 에 의해 공급되고 빠져 나간다. 일반적인 냉각 순환을 형성하는 이러한 다양한 채널의 디자인은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변경될 수 있다. 냉각 순환의 다른 디자인을 설명하는 EP-A-0428464 호도 언급될 수 있다.

중간 셸 (4) 은 허브 (2) 와 접촉하는 내부 원통형 벽 (41) 과 외부 셸 (3) 과 접촉하는 외부 원통형 벽 (42) 을 포함한다.

내부 원통형 벽 (41) 은 너트 (27) 에 의해 허브 (2) 의 쇼울더 (26) 에 기대어 축선 위치에 유지된다.

내부 원통형 벽 (41) 과 외부 원통형 벽 (42) 은 측벽 (44, 44') 에 의해 범위가 정해진 다수의 환상형 셀 (43) 을 그들 사이에 한정한다. 각각의 셀 (43) 은 롤의 회전 축 (A) 대해서 링 형상의 중공을 가진다. 각각의 셀 (43) 은 다음과 같이 범위가 정해진다:

- 내부 원통형 벽 (41) 의 영역에 의해 롤의 축선 방향으로,

- 외부 원통형 벽 (42) 의 영역에 의해, 외부으로, 또한

- 측벽 (44, 44') 에 의해 측면으로 범위가 정해진다.

도 1 에 도시되어진 것과 같이, 방사상 평면을 통한 단면에서, 어떠한 셀 (43) 의 두 개의 측벽 (44, 44') 은 상호 대향하는 볼록면으로써 커브되었다. 각각의 측벽 (44, 44') 은, 예를 들면 용접점 (45) 에 의해 내부 원통형 벽 (41) 과 외부 원통형 벽 (42) 에 각기 부착된다. 측벽 (44, 44') 은 예를 들면 수 ㎜ 정도로 얇기 대문에, 측벽은 각 셀에 가해진 내부 압력의 영향하에서 탄성적으로 변형될 수 있다.

변형가능한 셸 (4) 과 관계가 있는 외부 셸 (3) 의 축 위치화가 예를 들면 외부 원통형 벽 (42) 에 형성되고 밀어넣어져 원주 그루브내에 놓여진 링 (32) 에 의해, 롤이 외부 셸 (3) 의 보어에 형성된 대응 그루브로 로드 (33) 에 의해 장치될 때 정해진다. 그러한 경우에 있어서, 외부의 셸 (3) 이 우선 변형가능한 셸 (4) 위에 놓이고, 그 후 링 (32) 이 로드 (33) 에 의해 변형가능한 셸의 내부로 밀어넣어져서, 두 개의 셸이 포개진 형태로 축선 방향으로 고정시키고나서 허브 (2) 에 설치된 두 개의 셸을 조립한다.

셀 (43) 은 독립적인 방법으로 조정가능한 압력하에서 액체의 소오스 (도시되지 않음) 에 각각 연결된 공급 라인 (51, 52, 53) 에 의해서 압력하의 유체로써 공급된다. 도면에 있어서, 라인 (51) 은 도 1 의 좌측에서 제 1 셀과, 그들의 각각의 측벽을 통해 통과하여 연결 라인 (51') 에 의해 두 개의 인접한 셀을 연결하는 다음의 세 개의 셀을 직접 공급한다. 라인 (52) 은 네 개의 제 1 셀을 통해 통과하고, 제 5 셀로 나타나고 연결 라인 (52') 을 경유하여 다음의 일련의 7개 셀을 공급한다. 유사한 방법에 있어서, 라인 (53) 은 도 1 의 우측에서 마지막 네 개의 셀을 공급한다. 중간 라인에 의해 함께 연결된 각각의 셀 군내의 압력이 특별히 조정될 수 있다. 다양한 셀 공급 라인은 강체 튜브로 만들어진 금속 파이프의 형태로 되거나, 이러한 벽의 교차점에서 측벽 (44, 44') 에 용접되거나 납땜되어, 밀봉을 보장하는 것이 바람직하다. 그러나, 셀이 가압화될 때 그들은 측벽 (44, 44') 을 변형하도록 충분하게 변형가능하며, 이러한 변형은 낮은 상태이다.

외부 셸 (3) 의 냉각 채널 (31) 과 허브의 분배 채널 (21) 사이의 연결은 롤의 축 단부쪽으로 위치된 셀의 두 개 군의 두 개의 인접한 셀사이에 위치된 공간 (48) 에 의해 보장된다는 것이 다시 주목될 수 있다.

외부 셸 (3) 과 변형가능한 셸 (4) 의 허브 (2) 의 개별 직경은 셀이 가압화되지 않을 때 클리어런스 없는 피트, 또는 심지어 미세한 간섭 피트를 얻기 위해서 한정된다. 설비를 촉진하기 위해서, 셀사이의 구획이 도시되지는 않았지만 기술분야의 기술자들에 의해 간단하게 만들어진 다른 라인에 의해 그 후 가압화되어, 변형가능한 셸의 두께를 미세하게 감소시키고 변형가능한 셸과 외부 셸 과 변형가능한 셸과 허브 사이의 미세한 방사상 클리어런스를 형성한다.

작동시, 셀의 각 군내의 압력은 다소 중요한 셀의 부풀림을 야기하기 위해서 소정의 값으로 조정되는데, 즉 다시말해서 외부 셸의 방사상 변형을 유도하는주어진 셀의 두 개의 측벽의 분리를 말하는 것이다. 셀 공급 압력은, 예를 들면 공급 라인 (51, 52, 53) 상에 설비된 서보 기구 밸브 (servovalves) 에 의해 조정되고 주조 스트립 평탄 측정 수단 (예를 들면, 평탄 롤러 또는 프로파일 게이지) 또는 롤의 외부에 대한 필요한 프로파일 및 스트립에 대한 필요한 프로파일을 얻기 위해서 외부 셸의 변형을 측정하는 센서에 의해 제어된다.

도 2 의 도면은 소위 두 개의 높은 밀 스탠드에서 압연 밀 롤 (100) 과 같은 본 발명에 따른 롤에 대한 제 1 응용을 도시한 것이다. 하나 또는 두 개의 롤은 본 발명에 따라 만들어질 수 있다. 이러한 도면에 도시된 일례에서, 셀의 제 1 군은 제 1 분배 라인 (510) 에 의해 모두 공급된 두 개의 축 단부에 위치된 셀 (430) 에 의해 형성되었고, 제 2 군은 제 2 라인 (520) 에 의해 공급되고 롤의 중간부에 위치된 셀 (431) 에 의해 형성되었다. 이러한 일례는 허브내에 드릴되고 변형가능한 셸 (400) 의 내부 원통형 벽 (410) 을 통해 통과하는 방사상 채널 (511, 521) 에 의해 여기에 성취된 셀의 공급의 다양한 디자인을 도시하였다. 각각의 셀은 방사상 채널 (511, 521) 에 의해 공급되고, 주어진 셀 군의 셀을 공급하는 방사상 채널은 축선 방향을 따라서 허브 (200) 내에 드릴된 동일한 공급 라인에 연결된다. 물론 동일한 디자인은 이미 설명된 주조 롤의 경우에 적응된다.

도 3 은 네 개의 높은 스탠드 압연 밀내 백업 롤 (110) 로서 본 발명에 따른 롤의 다른 응용을 도시한 것이다.

도 4 는 본 발명에 따른 롤의 다른 디자인을 도시한 것으로써, 허브 (210) 는 외부 셸 (310) 의 내경과 다소 일치하는 직경을 갖는 중간 쇼울더 (211) 를 포함한다. 외부 셸 (310) 은 상기 쇼울더 (211) 에 단단하게 부착될 수 있으며, 그 후 셀 (430) 은 쇼울더의 각 면상의 축 단부에 단지 놓여진다.

이전의 일례와 반대로, 도 5 는 허브 (220) 가 셸의 단부가 직접 걸려있는 롤의 하나의 축 단부에 위치된 쇼울더 (221) 를 포함하도록 디자인 되었다. 셸의 축선 방향으로의 대향 에지가 허브에 설비된 부쉬 (222) 에 걸려있다. 변형가능한 셸은 롤의 축선 방향으로 중간부에서 쇼울더 (221) 와 부쉬 (222) 사이에 위치되었다. 너트 (223) 는 부쉬 (222) 의 축 부착을 보장한다.

다르게 도시된 도 6 에서, 변형가능한 셸 (404) 은 축 방향으로 몇 개의 독립 셸 (414) 이 병렬로 구성되었는데, 다시말해서 이러한 경우에 내부 및 외부 원통형 벽은 상술한 바와 같이 몇 개의 셸에 공통이지 않다. 여기에서, 각각의 셀 (414) 은 측벽과 독립 구성요소를 형성하는 일반적으로 원환체 형상인 셀 자신의 외부 원통형 벽 (415) 과 셀 자신의 내부 원통형 벽 (416) 을 가진다. 그 후 변형가능한 셸은 스택킹에 의한 설비시 외부 셸의 전체 축선 길이 또는 부분위의 몇 개의 원환체 구성요소로 이루어진다. 이러한 변형은 어셈블리의 유지를 더욱 용이하게 한다.

본 발명은 일례로서 설명된 디자인과 응용에 제한되지 않는다. 특히, 셀의 다양한 디자인 변형과 그들의 압력 공급 수단은 주어진 롤내에서 함께 결합될 수 있다.

Claims (11)

1. 허브 (2), 허브와 동축인 외부 셸 (3) 을 포함하는, 두 개의 롤 사이의 롤링 밀 또는 연속적인 주조 설비용 롤에 있어서, 롤은 허브 (2) 와 외부 셸 (3) 사이에서 압력하에서 액체가 공급되고 축선 방향으로 병렬로 놓여있는 다수의 환상형 셀 (43) 을 포함하는 변형가능한 셸 (4) 을 구비하며, 각각의 셀 (43) 이 허브와 접촉하는 내부 원통형 벽 (41) 과 외부 셸과 접촉하는 외부 원통형 벽 (42) 에 의해 범위가 정해지고 , 상기 내부 원통형 벽과 상기 외부 원통형 벽은 방사상 단면으로 상호 대향하여 배열된 볼록한 표면을 갖는 두 개의 변형가능한 측벽 (44, 44') 에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 롤.
2. 제 1 항에 있어서, 셀 (43) 세트가 몇 개의 병렬 셀 군으로 분할되고, 주어진 셀 군은 서로 연결되고 동일한 압력이 공급되고, 두 개의 분리군의 공급 압력이 독립적으로 조정가능한 것을 특징으로 하는 롤.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 셀 (43) 이 외부 셸 (3) 의 축선 방향 길이 전체에 걸쳐서 분포되는 것을 특징으로 하는 롤.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 셀 (43) 이 외부 셸 (3) 의 축선 방향 길이의 일부에 걸쳐서만 분포되는 것을 특징으로 하는 롤.
5. 제 1 항에 있어서, 변형가능한 셸 (4) 은 각각이 특정한 내부 원통형 벽 (416) 과 외부 워통형 벽 (415) 이 있는 분리된 셀 (414) 로 이루어지고, 이러한 셀이 외부 셸과 허브 사이에서 축선 방향으로 스택킹하여 병렬로 놓여있는 것을 특징으로 하는 롤.
6. 제 1 항에 있어서, 내부 원통형 벽 (41) 과 외부 원통형 벽 (42) 이 각 셀의 측벽 (44, 44') 이 부착된 한세트의 병렬 셀에 대해 동일한 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤.
7. 제 1 항에 있어서, 셀 (430, 431) 이 허브내에 형성되고 변형가능한 셸 (400) 의 내부 원통형 벽 (410) 을 통해 통과하는 방사상 채널 (511, 521) 에 의해 압력하에서 공급되는 것을 특징으로 하는 롤.
8. 제 1 항에 있어서, 주어진 셀군의 두 개의 인접 셀 (43) 이 상기 셀의 측벽 (44, 44') 을 통해 통과하는 변형가능한 라인 (51', 52') 에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 롤.
9. 제 1 항에 있어서, 외부 셸 (3) 이 내부 냉각 채널 (31) 을 포함하고, 이러한 냉각 채널이 두 개의 인접 셀 (43) 사이에 위치된 통로 (48) 에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 롤.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 두 개의 롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 설비.
11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드.