KR20140118468A - 압연기 - Google Patents

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KR20140118468A
KR20140118468A KR1020130034458A KR20130034458A KR20140118468A KR 20140118468 A KR20140118468 A KR 20140118468A KR 1020130034458 A KR1020130034458 A KR 1020130034458A KR 20130034458 A KR20130034458 A KR 20130034458A KR 20140118468 A KR20140118468 A KR 20140118468A
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김수하
백승근
김한준
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씨아이에스(주)
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Abstract

본 발명은 압연기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 효과적이면서 고정밀도로 크라운 컨트롤(crown control)을 수행할 수 있으며, 압연재를 고정밀도 형상으로 압연할 수 있는 압연기에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 압연기는 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 일정 간격을 두고 상하 대향되게 설치되는 상부 롤 및 하부 롤; 상기 상부 롤 및 하부 롤의 양단부를 각각 회전가능하게 지지하는 베어링을 내장하는 상부 초크 및 하부 초크; 상기 상부 초크 및 하부 초크의 좌우 상면에 각각 설치되어 회전에 의해 상하 이동하며 상부 초크 및 하부 초크에 압력을 가해 상부 롤 및 하부 롤의 위치를 정렬시키는 상부 스크류 및 하부 스크류; 그리고, 상기 상부 스크류와 상부 초크 사이에 설치되어 상부 스크류에 의해 인가되는 압력을 상부 초크로 전달함과 동시에 상부 스크류에 의해 가해지는 강한 압력을 유압방식으로 흡수하는 유동 조인트를 포함하여 이루어진다.

Description

압연기{ROLL PRESSING MACHINE}
본 발명은 압연기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 효과적이면서 고정밀도로 크라운 컨트롤(crown control)을 수행할 수 있으며, 압연재를 고정밀도 형상으로 압연할 수 있는 압연기에 관한 것이다.
일반적으로 압연기는 한쌍의 롤(roll) 사이로 통과하는 압연재를 가압하여 얇은 두께의 박막을 만드는 장치로서, 압연시에 압연재로부터 받는 반력에 의해 롤(roll)이 휘고, 이에 따라 압연재의 두께가 불균일하게 되는 경우가 종종 발생한다.
특히 열간 압연을 행하는 경우에는 롤(roll)의 축선 방향으로 생기는 온도 경사에 따라서 롤(roll)의 외경이 축선 방향으로 미세하게 변화하는 경우가 발생하며, 이와 같은 롤(roll)의 변형은 박막과 같은 얇은 압연재의 경우 제품의 압연 정밀도에 중대한 영향을 미치게 된다.
이에 따라 압연시의 롤(roll) 변형량을 고려하여 다양한 형상의 롤(roll)을 사전에 제작하여 이용하는 방식이 이용되기도 하지만, 압연재의 사양이 변할 때마다 이에 적합한 롤(roll)을 교환설치해야 하므로 다품종 생산에 적합하지 않은 문제가 있어 롤(roll)의 변형량에 대응하여 롤(roll)을 변형시키는 크라운 컨트롤(crown control)이 가능한 압연기가 개발되었다.
구체적으로, 박막의 압연에 주로 사용되는 4단 이상의 다단 압연기의 경우 크라운 컨트롤(crown control)을 위해 백업 롤(backup roll)을 지지하는 초크(choke)의 적절 위치에 복수의 유압실린더를 설치하고, 제어해야할 크라운(crown)량에 따라 유압실린더를 구동시켜 초크(choke)에 의해 롤(roll)이 변형되도록 하고 있다.
하지만, 압연기에 설치되는 초크(choke)의 폭(롤의 축 선 방향에 따르는 치수)에는 한계가 있기 때문에 좁은 초크(choke)내에 복수의 유압실린더를 설치하는 것이 곤란한 문제점이 있으며, 나아가 초크(choke)내에 유압실린더를 설치할 경우 크라운 컨트롤(crown control)을 정밀하게 수행할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 초크(choke)내에 복수의 유압실린더(cylinder)를 설치할 경우 초크(choke) 내부의 구조가 복잡하게 되고 제작비용(cost)도 높아지는 문제점이 있었다.
따라서 크라운 컨트롤(crown control)을 효과적이고 고정밀도로 수행할 수 있는 압연기의 개발이 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 일정 간격을 두고 상하 대향되게 설치되는 상부 롤 및 하부 롤; 상기 상부 롤 및 하부 롤의 양단부를 각각 회전가능하게 지지하는 베어링을 내장하는 상부 초크 및 하부 초크; 상기 상부 초크 및 하부 초크의 좌우 상면에 각각 설치되어 회전에 의해 상하 이동하며 상부 초크 및 하부 초크에 압력을 가해 상부 롤 및 하부 롤의 위치를 정렬시키는 상부 스크류 및 하부 스크류; 그리고, 상기 상부 스크류와 상부 초크 사이에 설치되어 상부 스크류에 의해 인가되는 압력을 상부 초크로 전달함과 동시에 상부 스크류에 의해 가해지는 강한 압력을 유압방식으로 흡수하는 유동 조인트를 포함하여 이루어지는 압연기를 제공한다.
여기서, 상기 상부 롤 및 하부 롤의 내부에는 열간 압연시 정해진 온도로 상부 롤 및 하부 롤을 가열하기 위한 가열장치가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 하부 스크류와 하부 초크 사이에도 하부 스크류에 의해 인가되는 압력을 하부 초크로 전달함과 동시에 하부 스크류에 의해 가해지는 강한 압력을 유압방식으로 흡수하는 유동 조인트가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 상부 롤의 양단부 상면에는 하단부가 상하부 스크류의 하중 중심 외측에서 상부 롤의 양단부 상면에 각각 결합되고, 상단부는 메인 프레임에 고정설치되어 상부 롤의 양단부를 가압하여 상부 롤을 벤딩시키는 한쌍의 상부 유압실린더가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 하부 롤의 양단부 하면에는 상단부가 상하부 스크류의 하중 중심 외측에서 하부 롤의 양단부 하면에 각각 결합되며, 하단부는 메인 프레임에 고정설치되어 하부 롤의 양단부를 가압하여 하부 롤을 벤딩시키는 한쌍의 하부 유압실린더가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 압연기는 상하부 스크류를 이용해 상하부 롤(roll)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있으며, 또한 상하부 유압실린더를 이용해 상하부 롤을 벤딩시킴으로써 정밀한 크라운 컨트롤(crown control)이 가능해 압연재를 고정밀도 형상으로 압연할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압연기는 상하부 스크류가 인가하는 압력이 유동 조인트를 통해 상하부 초크(choke)에 전달되므로 유동 조인트가 일종의 쿠션장치가 되어 상하부 스크류에 의해 무리한 극도의 힘이 가해질 때 발생하는 장비의 파손을 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압연기의 전체적인 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 압연기의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상부 유압실린더에 의해 상부 롤의 크라운 컨트롤이 이루어지는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 하부 유압실린더에 의해 하부 롤의 크라운 컨트롤이 이루어지는 모습을 나타내는 도면이다.
이하, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 압연기의 전체적인 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 압연기의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 압연기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(10)과, 상부 롤(roll)(20)과, 하부 롤(roll)(30)을 포함하여 이루어진다.
상기 상부 롤(roll)(20)의 양단부는 베어링(bearing)(41)이 내장된 한쌍의 상부 초크(choke)(40)에 의해 각각 회전가능하게 지지되며, 상기 하부 롤(roll)(30)의 양단부는 베어링(Bearing)(51)이 내장된 한쌍의 하부 초크(choke)(50)에 의해 각각 회전가능하게 지지된다.
그리고, 상기 상하부 롤(roll)(20,30)의 일측에는 각각 조인트(joint)부(21,31)가 형성되어 있다. 상기 조인트(joint)부(21,31)는 회전용 모터(motor)(미도시)에서 인가되는 토크(torque)를 상기 상하부 롤(roll)(20,30)에 전달하는 역할을 한다.
또한, 상기 상부 롤(roll)(20)과 하부 롤(roll)(30)의 내부에는 열간 압연을 수행하는 경우 상기 상하부 롤(roll)(20,30)을 정해진 온도로 가열하는 가열장치(22,32)가 각각 설치되어 있다.
상기 가열장치(22,32)로는 다양한 구조의 장치가 사용될 수 있으며, 예를 들어 전기 히터(heater) 또는 상하부 롤(roll)(20,30)의 내부에 고온 유체를 순환시키는 순환장치가 사용될 수 있다.
상기 메인 프레임(10)의 상단에는 상부 초크(choke)(40)의 좌우 상면에 대향하는 한쌍의 상부 스크류(60)가 설치되어 있다. 상기 상부 스크류(60)는 회전에 의해 상하 이동하며 상부 초크(choke)(40)의 좌우 양단을 일정한 압력으로 가압하여 상부 롤(roll)(20)의 위치를 정렬시키는 역할을 한다.
즉, 상기 상부 스크류(60)가 회전에 의해 상하 이동하여 정해진 위치에 오게 되면, 상부 초크(choke)(40)를 통해 상부 롤(roll)(20)이 가압되어 상부 롤(roll)(20)의 위치가 변화되므로 상부 스크류(60)의 이동을 조절하여 상부 롤(roll)(20)을 정해진 위치에 정확히 정렬시킬 수 있다.
여기서, 상기 상부 스크류(60)에 의해 인가되는 압력은 상부 스크류(60)와 상부 초크(choke)(40) 사이에 설치되는 유동 조인트(70)를 통해 상부 초크(choke)(40)로 전달된다. 상기 유동 조인트(70)는 방향 조정성을 가지며 압력을 전달하는 관절과 같은 역할을 하는 장치로서, 상부 스크류(60)에 의해 강한 압력이 직접 상부 초크(choke)(40)로 전달될 경우 발생하는 장비 파손 등을 방지하는 역할을 한다.
즉, 상부 스크류(60)가 직접 상부 초크(choke)(40)에 기계적으로 결합되어 있을 경우 상부 스크류(60)에 의해 순간적으로 강한 압력이 상부 초크(choke)(40)에 인가되면 상부 초크(choke)(40) 등이 파손되는 사고가 발생할 수 있지만, 상기 상부 스크류(60)와 상부 초크(choke)(40)가 유동 조인트(70)를 통해 연결되면 유동 조인트(70)가 일종의 쿠션장치가 되어 상부 스크류(60)에 의해 가해지는 강한 압력을 흡수할 수 있어 장비의 파손을 사전에 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 메인 프레임(10)의 하단에는 상기 하부 초크(choke)(50)의 좌우 하면에 대향하는 한쌍의 하부 스크류(80)가 설치되어 있다. 상기 하부 스크류(80)는 상술한 상부 스크류(60)와 같이 회전에 의해 상하 이동하며 하부 초크(choke)(50)의 양단을 일정한 압력으로 가압하여 하부 롤(roll)(30)의 위치를 정렬시키는 역할을 한다.
즉, 상기 하부 스크류(80)는 상술한 상부 스크류(60)와 같이 상하 이동하며 하부 초크(choke)(40)에 압력을 가해 하부 롤(roll)(30)에 가해지는 압력을 조절함과 동시에 하부 롤(roll)(30)이 원하는 위치에 정렬되도록 하는 역할을 한다.
물론, 비록 도시하지는 않았지만 장비 파손 등을 방지하기 위해 상기 하부 스크류(80)와 하부 초크(choke)(50) 사이에도 상술한 유동 조인트를 설치하여 하부 스크류(80)에 의해 인가되는 압력이 유동 조인트를 통해 하부 초크(choke)(50)로 전달되도록 하는 것도 가능하다.
이와 같이 상기 상부 스크류(60)를 작동시켜 상부 롤(roll)(20)의 위치를 정렬시키고, 상기 하부 스크류(80)를 동작시켜 하부 롤(roll)(30)의 위치를 정렬시키면 상기 상하부 롤(roll)(30) 사이의 간격이 결정되므로, 상부 스크류(60) 및 하부 스크류(80)의 동작을 제어하여 상하부 롤(roll)(20,30) 사이의 간격을 정밀하게 제어하면 압연재를 고정밀도 형상으로 압연할 수 있게 된다.
미설명 부호 L1, L2는 상하부 스크류의 하중 중심을 나타내는 선이다.
한편, 상기 상부 롤(roll)(20)의 양단부에는 한쌍의 상부 유압실린더(90)가 설치되어 있다. 상기 상부 유압실린더(90)는 하단부가 상하부 스크류의 하중 중심 L1, L2의 외측에서 상부 롤(roll)(20)의 양단부 상면에 각각 결합되며, 상단부는 메인 프레임(10)에 고정설치된 구조를 이룬다.
이러한 상기 상부 유압실린더(90)는 유압에 의해 상부 롤(roll)(20)의 양단부를 가압하여 상부 롤(roll)(20)이 휘어지도록 함으로써 상부 롤(roll)(20)에 크라운(crown)을 발생시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 상부 유압실린더에 의해 상부 롤의 크라운 컨트롤이 이루어지는 모습을 나타내는 도면이다.
구체적으로, 상기 상부 유압실린더(90)에 의해 상부 롤(roll)(20)의 양단부 상면에 상측 방향의 힘(F1)이 가해지면 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 상부 롤(roll)(20)의 양단부가 상측 방향으로 휘어지며 상부 롤(roll)(20)의 중앙부가 하측을 향해 만곡된 형태의 크라운(crown)이 발생하고, 반대로 상기 상부 유압실린더(90)에 의해 상부 롤(roll)(20)의 양단부 상면에 하측 방향의 힘(F2)이 가해지면 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상부 롤(roll)(20)의 양단부가 하측 방향으로 휘어지며 상부 롤(roll)(20)의 중앙부가 상측을 향해 만곡된 형태의 크라운(crown)이 발생되어 진다.
이러한 상기 상부 롤(roll)(20)의 크라운(crown) 량은 상부 유압실린더(90)가 상부 롤(roll)(20)에 가하는 압력에 따라 변화되므로 상부 유압실린더(90)가 상부 롤(roll)(20)에 가하는 압력을 조절하면 상부 롤(roll)(20)의 크라운(crown) 량을 정밀하게 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 하부 롤(roll)(30)의 양단부에도 한쌍의 하부 유압실린더(100)가 설치되어 있다. 상기 하부 유압실린더(100)는 상단부가 상하부 스크류의 하중 중심 L1, L2의 외측에서 하부 롤(roll)(30)의 양단부 하면에 각각 결합되며, 하단부는 메인 프레임(10)에 고정설치된 구조를 이룬다.
이러한 상기 하부 유압실린더(100)는 유압에 의해 하부 롤(roll)(30)의 양단부를 가압하여 하부 롤(roll)(30)에 벤딩에 의한 크라운(crown)이 발생하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 하부 유압실린더에 의해 하부 롤의 크라운 컨트롤이 이루어지는 모습을 나타내는 도면이다.
구체적으로, 상기 하부 유압실린더(100)에 의해 하부 롤(roll)(30)의 양단부 하면에 상측 방향의 힘(F3)이 가해지면 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 하부 롤(roll)(30)의 양단부가 상측 방향으로 휘어지며 하부 롤(roll)(30)의 중앙부가 하측을 향해 만곡된 형태의 크라운(crown)이 발생되고, 반대로 상기 하부 유압실린더(100)에 의해 하부 롤(roll)(30)의 양단부 하면에 하측 방향(F4)의 힘이 가해지면 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 하부 롤(roll)(30)의 양단부가 하측 방향으로 휘어지며 하부 롤(roll)(30)의 중앙부가 상측을 향해 만곡된 형태의 크라운(crown)이 발생되어 진다.
이러한 상기 하부 롤(roll)(30)의 크라운(crown) 량은 하부 유압실린더(100)가 상부 롤(roll)(30)에 가하는 압력에 따라 변화되므로 하부 유압실린더(100)가 상부 롤(roll)(30)에 가하는 압력을 조절하면 하부 롤(roll)(30)의 크라운(crown) 량을 정밀하게 제어하는 것이 가능해진다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 압연기의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 압연재의 종류 또는 생산할 압연재의 두께 등에 따라 상하부 롤(roll)(20,30) 사이의 간격이 결정되면, 한쌍의 하부 스크류(80)를 회전에 의해 상하 이동시켜 하부 초크(choke)(40)를 가압함으로써 하부 롤(roll)(30)을 원하는 위치와 압력으로 정렬시킨다. 이때, 이미 설명한 바와 같이 상기 하부 스크류(80)가 상하 이동하며 인가하는 압력은 방향 조정성을 가지고 있으며 압력을 전달하는 관절과 같은 역할을 하는 유동 조인트를 통해 하부 초크(choke)(50)에 전달될 수 있다.
다음으로, 상기 한쌍의 상부 스크류(60)를 상하 이동시켜 상부 초크(choke)(40)를 가압함으로써 상부 롤(roll)(20)을 원하는 위치와 압력으로 정렬시킴으로써 하부 롤(roll)(30)과 상부 롤(roll)(20) 사이의 간격을 정밀하게 조절한다. 이때, 상기 상부 스크류(60)가 상하 이동하며 인가하는 압력은 방향 조정성을 가지고 있으며 압력을 전달하는 관절과 같은 역할을 하는 유동 조인트(70)를 통해 상부 초크(choke)(40)에 전달된다.
한편, 상기 상하부 롤(roll)(20,30)을 벤딩시켜 크라운(crown) 롤(roll) 작업을 수행하고자 할 경우에는 상술한 바와 같이 상하부 스크류(60,80)를 이용해 상하부 롤(roll)(30)의 위치를 정렬시킴과 동시에 하부 유압실린더(100)가 하부 롤(roll)(30)에 힘을 가해 하부 롤(roll)(30)의 양단부를 휘어지도록 함으로써 하부 롤(roll)(30)에 크라운(crown)을 발생시키고, 또한 상부 유압실린더(90)가 상부 롤(roll)(20)에 힘을 가해 상부 롤(roll)(20)의 양단부가 휘어지도록 함으로써 상부 롤(roll)(20)에 크라운(crown)을 발생시킨다.
이러한 상기 크라운 컨트롤(crown control) 작업은 압연공정이 진행되는 과정에서 발생하는 상하부 롤(roll)(20,30)의 변형량에 대응하여 미리 상하부 롤(roll)을 변형시키는 작업으로서 상하부 롤(roll)(30)에 형성되는 크라운(crown) 량은 상술한 바와 같이 상하부 유압실린더(90,100)가 상하부 롤(roll)(20,30)에 가하는 힘을 조절하면 정밀하게 조정되어진다.
이와 같이 상하부 롤(roll)(30)의 간격이 정확하게 조절됨과 동시에 정밀한 크라운 컨트롤(crown control)이 이루어지면 압연재를 고정밀도 형상으로 압연하는 것이 가능해지며, 나아가 압연공정이 진행되는 과정에서 발생하는 상하부 롤(roll)(20,30)의 변형에 의한 제품불량을 사전에 방지할 수 있다.
이상에서 상세히 설명된 본 발명은 그 범위가 전술된 바에 한하지 않고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 변경 또는 치환할 수 있는 것이 본 발명의 범위에 해당함은 물론이고, 그 균등물 또한 본 발명의 범위에 포함된다.
10: 메인 프레임 20: 상부 롤(roll)
21,31: 조인트 부 22,32: 가열장치
30: 하부 롤(roll) 40: 상부 초크(choke)
41,51: 베어링 50: 하부 초크(choke)
60: 상부 스크류 70: 유동 조인트
80: 하부 스크류 90: 상부 유압실린더
100: 하부 유압실린더

Claims (5)

  1. 메인 프레임;
    상기 메인 프레임에 일정 간격을 두고 상하 대향되게 설치되는 상부 롤 및 하부 롤;
    상기 상부 롤 및 하부 롤의 양단부를 각각 회전가능하게 지지하는 베어링을 내장하는 상부 초크 및 하부 초크;
    상기 상부 초크 및 하부 초크의 좌우 상면에 각각 설치되어 회전에 의해 상하 이동하며 상부 초크 및 하부 초크에 압력을 가해 상부 롤 및 하부 롤의 위치를 정렬시키는 상부 스크류 및 하부 스크류; 그리고,
    상기 상부 스크류와 상부 초크 사이에 설치되어 상부 스크류에 의해 인가되는 압력을 상부 초크로 전달함과 동시에 상부 스크류에 의해 가해지는 강한 압력을 유압방식으로 흡수하는 유동 조인트를 포함하여 이루어지는 압연기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 롤 및 하부 롤의 내부에는 열간 압연시 정해진 온도로 상부 롤 및 하부 롤을 가열하기 위한 가열장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 압연기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 스크류와 하부 초크 사이에는 하부 스크류에 의해 인가되는 압력을 하부 초크로 전달함과 동시에 하부 스크류에 의해 가해지는 강한 압력을 유압방식으로 흡수하는 유동 조인트가 설치되는 것을 특징으로 하는 압연기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 롤의 양단부 상면에는 하단부가 상하부 스크류의 하중 중심 외측에서 상부 롤의 양단부 상면에 각각 결합되고, 상단부는 메인 프레임에 고정설치되어 상부 롤의 양단부를 가압하여 상부 롤을 벤딩시키는 한쌍의 상부 유압실린더가 설치되는 것을 특징으로 하는 압연기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 롤의 양단부 하면에는 상단부가 상하부 스크류의 하중 중심 외측에서 하부 롤의 양단부 하면에 각각 결합되며, 하단부는 메인 프레임에 고정설치되어 하부 롤의 양단부를 가압하여 하부 롤을 벤딩시키는 한쌍의 하부 유압실린더가 설치되는 것을 특징으로 하는 압연기.
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