KR20150013153A - 모듈식 압연기 - Google Patents

Abstract

모듈식 압연기는 압연기 경로 라인을 갖고, 압연기 경로 라인을 따라 제품이 압연 방향으로 압연된다. 압연기는 압연기 경로 라인에 평행한 제1 라인을 따라 배열되는 제1 기어 유닛을 포함한다. 각각의 제1 기어 유닛은 모터에 의해 개별적으로 구동되고, 기계적으로 상호 연결된 한 쌍의 제1 샤프트를 가진다. 제2 기어 유닛이 제1 라인과 상기 압연기 경로 라인에 평행하게 이들 라인 사이에서 제2 라인을 따라 배열된다. 각각의 제2 기어 유닛은 기계적으로 상호 연결된 한 쌍의 제2 샤프트를 가진다. 압연 유닛이 경로 라인을 따라 연속하여 배열된다. 각각의 압연 유닛은 입력 샤프트에 의해 구동되고, 작업롤을 구비한 한 쌍의 기계적으로 상호연결된 롤 샤프트를 가진다. 제1 커플링은 각각의 제1 기어 유닛의 제1 샤프트와 연속하는 두 기어 유닛의 제2 샤프트에 연결하며, 제2 커플링은 제2 기어 유닛의 제2 샤프트를 연속하는 두 압연 유닛의 입력 샤프트에 해제가능하게 연결한다. 제1 커플링 중 적어도 몇몇은 경로 라인으로부터 선택된 압연 유닛의 제거를 수용하도록 선택적으로 분리될 수 있는 클러치를 포함한다.

Description

모듈식 압연기{MODULAR ROLLING MILL}

본 출원은 그 전체 내용과 요지가 본 명세서에 원용되는 2010년 6월 6일에 출원된 미국 출원 제12/797,656호의 부분 계속 출원이다.

본 발명은 일반적으로 압연기에 관한 것으로, 특히 로드, 바 등과 같은 긴 제품을 압연하기 위한 개선된 모듈식 사상 압연기의 제공에 관한 것이다.

도 5a를 참조하면, 쇼어(Shore)의 미국 특허 제5,595,083호에 설명된 유형의 공지된 모듈식 사상 압연기는 압연기 경로 라인(mill pass line)(P) 상에 순차적으로 배열되는 복수의 압연 유닛(R₁ 내지 R₅)을 포함하고, 압연기 경로 라인을 따라 제품이 화살표 10으로 표시된 압연 방향으로 압연된다. 기어 유닛(A₁ 내지 A₄)이 압연기 경로 라인에 평행한 라인(L)을 따라 배열된다. 기어 유닛은 모터(M₁ 내지 M₄)에 의해 개별적으로 구동되고 압연 방향으로 압연 유닛에 대해 오프셋된다. 연속하는 두 압연 유닛에 각각의 기어 유닛을 연결함으로써 연속 구동렬이 마련된다.

통상적으로, 보다 작은 제품 크기, 예컨대 직경이 2.0 mm 내지 6.5 mm인 로드(rod)를 압연할 경우에는, 모든 압연 유닛(R₁ 내지 R₅)이 초당 120미터의 마무리 속도 및 시간당 70톤 내지 90톤의 톤수 속도(tonnage rate)로 사용된다. 이 경우, 압연기는 각각의 기어 유닛을 연속하는 두 압연 유닛에 결합함으로써 마련되는 연속 구동렬을 통해 작용하는 모터(M₁ 내지 M₄) 모두로부터 동력을 공급받는다. 그러나, 보다 낮은 속도와 대략 시간당 150톤의 보다 높은 톤수 속도로 보다 큰 제품 크기를 압연할 경우에는, 압연기의 출구 단부에서의 압연 유닛 중 하나 이상이 통상적으로 경로 라인에서 제거된다. 도 5b에 도시된 바와 같이 두 개의 압연 유닛이 제거된다면, 맨 마지막의 모터(M₄)가 연속 구동렬로부터 사실상 분리되며, 따라서 보다 높은 톤수 속도로 인해 동력 수요가 증가한 상태에서 일시에 압연기를 구동하기 위해 이용가능한 동력이 줄어들게 된다. 이런 동력 부족을 보충하기 위해 압연기는 보다 큰 모터를 구비하게 되는데, 이는 불리하게도 압연기의 전체 비용을 증가시킨다.

상술한 압연기에서, 압연 유닛(R₁ 내지 R₅)은 반대로 경사진 두 쌍의 롤을 각각 포함한다. 이 구성은 모듈식 압연 개념에 특유한 것으로, 예컨대 쇼어 등의 미국 특허 제5,325,697호에 기술된 유형의 포스트 사상 압연기와 같은 여타의 압연기 배치 형태에서의 사용을 위해 용이하게 적합화될 수 없다.

본 발명의 양태는 다중 모터에 의해 구동되는 모듈식 사상 압연기로서, 언제든지 가동 중인 압연 유닛의 수효와 무관하게 모든 모터의 전체 동력을 사용하는 연속 구동렬을 갖춘 모듈식 사상 압연기의 제공에 관한 것이다.

본 발명의 양태는 또한 동일한 압연 유닛이 경사진 축 상에 단일 작업롤 쌍을 가지며, 압연 유닛이 대향하는 양면으로부터 구동될 수 있고, 이로써 압연기 경로 라인을 따라 작업롤의 교번적 반대 경사를 수반하는 압연 유닛의 교번적 역방향 배향을 수용하는 모듈식 압연기의 제공에 관한 것이다.

본 발명의 양태에 따른 모듈식 압연기는 압연기 경로 라인에 평행한 제1 라인을 따라 배열되는 복수의 제1 기어 유닛을 포함한다. 각각의 제1 감속 기어 유닛은 모터에 의해 별도로 구동될 수 있으며, 기계적으로 상호 연결된 한 쌍의 제1 샤프트를 가진다.

제2 기어 유닛이 제1 라인과 압연기 경로 라인에 평행하게 이들 라인 사이에 위치한 제2 라인을 따라 배열된다. 제2 기어 유닛은 압연 방향으로 제1 기어 유닛에 대해 오프셋되며, 각각의 제2 기어 유닛은 기계적으로 상호 연결된 한 쌍의 제2 샤프트를 가진다.

연속하는 각각의 제1 기어 유닛의 제1 샤프트를 연속하는 두 개의 제2 기어 유닛의 제2 샤프트에 연결함으로써 연속 구동렬이 마련된다.

압연 유닛이 경로 라인을 따라 연속하여 배열된다. 압연 유닛은 경로 라인을 따라 연속하는 위치에서 상호교환이 가능하다. 각각의 압연 유닛은 입력 샤프트에 의해 구동되는 기계적으로 상호연결된 경사형 롤 샤프트 상에 구비된 한 쌍의 작업롤을 가진다. 제2 기어 유닛의 제2 샤프트는 연속하는 압연 유닛의 입력 샤프트에 착탈 가능하게 결합된다.

제2 기어 유닛의 제2 샤프트와 제1 기어 유닛의 제1 샤프트의 결합은 유리하게는, 상이한 경로 구성과 압연 스케줄을 수용하기 위해 각각의 압연 유닛이 경로 라인에서 제거될 때, 선택된 제2 기어 유닛에 대한 구동 연결을 차단하도록 분리가능한 전략적 위치의 클러치와 종래의 커플링을 모두 사용함으로써 이루어진다.

압연 방향으로 바라볼 때, 제1 기어 유닛의 제1 샤프트와 제2 기어 유닛의 제2 샤프트는 유리하게는 점차 높은 회전 속도로 구동되며, 압연 유닛의 입력 샤프트는 각각의 압연 유닛에 대해 동일한 속도 증가 비율을 실현하도록 크기 설정되는 기어에 의해 각각의 롤 샤프트 쌍에 연결된다.

뒤틀림 없는 압연을 달성하기 위해, 압연 유닛의 입력 샤프트는 대향하는 양면으로부터 돌출되고, 이로써 압연 유닛의 교번적 역방향 배향과 압연기 경로 라인을 따라 롤 샤프트의 교번적 반대 경사를 수용한다.

이하, 본 발명의 이러저러한 특징과 이에 수반되는 장점을 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 모듈식 사상 압연기의 평면도이다.
도 2a와 도 2b는 압연 유닛의 역방향 배향을 보여주는 단부도이다.
도 3은 압연기의 구동렬의 개략도이다.
도 4는 통상적인 압연 유닛의 내부 구동부의 확대 개략도이다.
도 5a와 도 5b는 종래 기술의 모듈식 사상 압연기의 개략도이다.
도 6은 선택된 압연 유닛이 압연기 경로 라인에서 제거된 본 발명의 모듈식 사상 압연기의 개략도이다.
도 7은 상이한 압연기 구성을 제공하도록 압연 유닛이 압연 라인에서 제거된 상태를 보여주는 다른 개략도이다.

우선, 도 1과 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 모듈식 압연기가 참조번호 12로 도시되어 있다. 압연기(12)는 화살표(14)로 개략적으로 표시된 압연 방향으로 압연기 경로 라인("P")을 따라 바, 로드 등과 같은 긴 제품을 압연하도록 구성된다. 압연기는 압연기 경로 라인(P)에 평행한 제1 라인(L₁)을 따라 배열되는 제1 기어 유닛(A₁ 내지 A₄)을 포함한다. 제1 기어 유닛은 내부 기어 세트(18)에 의해 제1 샤프트 쌍(16)에 기계적으로 연결되는 모터(M₁ 내지 M₄)에 의해 각각 구동된다.

제2 기어 유닛(B₁ 내지 B₅)이 제1 라인(L₁)과 압연기 경로 라인(P)에 평행하게 이들 라인 사이에 위치한 제2 라인(L₂)을 따라 배열된다. 각각의 제2 기어 유닛은 기어 세트(22)에 의해 기계적으로 상호연결되는 한 쌍의 제2 샤프트(20)를 가진다. 압연 방향으로 바라볼 때, 제2 기어 유닛(B₁ 내지 B₅)은 제1 기어 유닛(A₁ 내지 A₄)에 대해 오프셋된다. 제1 커플링(24, 25)은 각각의 제1 기어 유닛(A₁ 내지 A₄)의 제1 샤프트(16)를 연속하는 두 개의 제2 기어 유닛(B₁ 내지 B₅)의 제2 샤프트(20)에 연결하는 역할을 한다. 커플링(24)은 무단 연결을 제공하는 유형의 것인데 반해, 커플링(25)은 각각의 제1 샤프트(16)와 제2 샤프트(20) 사이의 구동 연결을 차단하도록 분리될 수 있는 클러치를 포함한다.

압연 유닛(C₁ 내지 C₁₀)이 압연기 경로 라인(P)을 따라 연속하여 배열된다. 압연 유닛은 상호교환이 가능하다. 도 4를 추가로 참조하여 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 각각의 압연 유닛은 작업롤(34)을 구비한 롤 샤프트(32)에 베벨 기어(28a, 28b)와 기어 세트(30)를 통해 연결되는 샤프트(26)를 가진다.

도 2b와 도 2b를 추가로 참조하면, 롤 샤프트(32)는 45° 각도로 경사질 수 있으며, 샤프트(26)는 압연 유닛 하우징의 대향하는 양면으로부터 돌출되는 단부(26', 26")를 가진다. 제2 커플링(36)은 제2 기어 유닛(B₁ 내지 B₅)의 샤프트(20)를 연속하는 두 압연 유닛(C)의 샤프트(26)에 연결하는 역할을 한다. 제품의 뒤틀림 없는 압연을 위해 요구되는 롤 샤프트의 교번적 반대 경사를 수용하고 우측 및 좌측 압연기의 필요성에 부응하기 위해 압연 유닛(C)의 배향은 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 압연기 경로 라인(P)을 따라 교번적으로 반전될 수 있다.

압연 방향으로 바라볼 때, 제1 압연 유닛(A₁ 내지 A₄)의 기어 세트(18)는 점차 높은 회전 속도로 샤프트(16)를 구동하도록 크기가 설정된다. 마찬가지로, 압연 방향으로 바라볼 때, 제2 기어 유닛(B₁ 내지 B₅)의 기어 세트(22)도 점차 높은 회전 속도로 샤프트(18)를 구동하도록 크기가 설정된다.

압연 유닛(C₁ 내지 C₁₀)의 베벨 기어(28a, 28b)는 각각의 압연 유닛에 대해 동일한 속도 증가 비율을 제공하도록 크기가 설정된다. 이는, 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같은 압연 유닛의 반전성과 결부될 경우, 압연 유닛이 압연기 경로 라인(P)을 따라 어느 위치에서든 상호교환이 가능하도록 하고, 이로써 유휴 압연 유닛의 수를 최소화한 상태에서 압연기를 작동시키는 것이 가능해진다.

제1 기어 유닛(A₁ 내지 A₄)과 제2 기어 유닛(B₁ 내지 B₅)에 의해 마련되는 연속 구동 배열에 의해, 사용되는 압연 유닛(C)의 수효와는 상관없이 모든 모터(M₁ 내지 M₄)가 압연기에 동력을 공급하는 데 이용가능하다는 것도 주목해야 한다. 따라서, 예컨대 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 보다 작은 제품 크기를 압연할 경우에는 모든 모터(M₁ 내지 M₄)가 모든 압연 유닛(C₁ 내지 C₁₀)에 기계적으로 결합된다. 보다 큰 제품 크기는 선택한 압연 유닛을 압연기 경로 라인(P)으로부터 제거함으로써 보다 높은 톤수 속도로 압연될 수 있다. 이런 경우의 일례가 도 6에 도시되어 있는데, 여기서는 압연 유닛(C₁ 내지 C₁₀)이 압연기 경로 라인에서 이탈되었음에도 네 대의 모터(M₁ 내지 M₄) 모두가 잔여 압연 유닛에 여전히 결합된다.

도 7에 도시된 바와 같이 클러치(25)가 분리된 상태에서는, 압연 유닛(C₃, C₄ 및 C₇, C₈)이 경로 라인(P)에서 제거될 수 있다. 이런 배열 상태에서 구동 순서는

M₁ - A₁ - B₁ - C₁,C₂

M₂ - A₂ - B₃ - C₅,C₆

M₃ - A₃ - B₃ - C₅,C₆

M₄ - A₄ - B₅ - C₉,C₁₀이 될 것이다.

(압연 유닛(C₅, C₆)에 대한 압연 부하가 단지 한 대의 모터만 필요한 정도일 경우에는 M₂와 M₃ 중 어느 하나가 정지될 수 있긴 하지만) 이번에도 모든 모터가 사용될 수 있다.

이런 유형의 압연기 구성은 특히 10 mm를 초과하는 대직경 제품을 위한 다양한 경로 구성을 수용하도록 융통성을 더한다. 저온 열기계적 압연을 수행하는 경우에는, 냉각 유닛(미도시)이 압연 유닛(C₃, C₄ 및 C₇, C₈)을 제거하여 경로 라인을 따라 생긴 빈 공간에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예를 예시적인 형태로 개시하긴 했지만, 기술분야의 당업자라면 하기 특허청구범위에 기재된 본 발명 및 그 균등례의 사상과 범위를 벗어나지 않고 많은 변경, 추가 및 삭제가 실행될 수 있다는 것을 알 것이다.

Claims (11)

1. 압연기 경로 라인을 갖는 모듈식 압연기이며, 압연기 경로 라인을 따라 제품이 압연 방향으로 압연되고, 상기 압연기는:
   상기 압연기 경로 라인에 평행한 제1 라인을 따라 배열되는 복수의 제1 기어 유닛으로서, 각각의 제1 기어 유닛은 모터에 의해 구동되고 기계적으로 상호 연결된 한 쌍의 제1 샤프트를 가지는, 복수의 제1 기어 유닛과,
   상기 제1 라인과 상기 압연기 경로 라인에 평행하게 이들 라인 사이에서 제2 라인을 따라 배열되는 복수의 제2 기어 유닛으로서, 각각의 제2 기어 유닛은 기계적으로 상호 연결된 한 쌍의 제2 샤프트를 가지는, 복수의 제2 기어 유닛과,
   경로 라인을 따라 연속하여 배열되는 복수의 압연 유닛으로서, 각각의 압연 유닛은 입력 샤프트에 의해 구동되고 작업롤을 구비한 한 쌍의 기계적으로 상호연결된 롤 샤프트를 가지는, 복수의 압연 유닛과,
   각각의 제1 기어 유닛의 제1 샤프트와 연속하는 두 기어 유닛의 제2 샤프트 사이의 구동 연결을 제공하기 위한 제1 커플링 수단으로서, 제1 커플링 수단 중 적어도 일부는 각각의 제1 샤프트와 제2 샤프트 사이의 구동 연결을 차단하도록 분리될 수 있는 클러치를 포함하는, 제1 커플링 수단과,
   상기 제2 기어 유닛의 제2 샤프트를 연속하는 두 압연 유닛의 입력 샤프트에 해제가능하게 연결하기 위한 제2 커플링 수단을 포함하는 모듈식 압연기.
2. 제1항에 있어서, 상기 압연 유닛은 압연기 경로 라인을 따라 연속하는 위치에서 상호교환이 가능한 모듈식 압연기.
3. 제1항에 있어서, 압연 방향으로 바라볼 때, 상기 제1 기어 유닛의 제1 샤프트는 점차 높은 회전 속도로 구동되는 모듈식 압연기.
4. 제3항에 있어서, 압연 방향으로 바라볼 때, 상기 제2 기어 유닛의 제2 샤프트는 점차 높은 회전 속도로 구동되는 모듈식 압연기.
5. 제1항에 있어서, 각각의 압연 유닛의 입력 샤프트는 각각의 압연 유닛에 대해 동일한 속도 증가 비율을 실현하도록 크기가 설정되는 기어를 통해 각각의 기계적으로 상호연결된 롤 샤프트 쌍에 연결되는 모듈식 압연기.
6. 제2항에 있어서, 각각의 압연 유닛의 입력 샤프트는 각각의 압연 유닛에 대해 동일한 속도 증가 비율을 실현하도록 크기가 설정되는 기어를 통해 각각의 기계적으로 상호연결된 롤 샤프트 쌍에 연결되는 모듈식 압연기.
7. 제3항에 있어서, 각각의 압연 유닛의 입력 샤프트는 각각의 압연 유닛에 대해 동일한 속도 증가 비율을 실현하도록 크기가 설정되는 기어를 통해 각각의 기계적으로 상호연결된 롤 샤프트 쌍에 연결되는 모듈식 압연기.
8. 제4항에 있어서, 각각의 압연 유닛의 입력 샤프트는 각각의 압연 유닛에 대해 동일한 속도 증가 비율을 실현하도록 크기가 설정되는 기어를 통해 각각의 기계적으로 상호연결된 롤 샤프트 쌍에 연결되는 모듈식 압연기.
9. 제1항에 있어서, 상기 압연 유닛은 경사진 롤 샤프트가 동일하게 구성되며, 압연 유닛의 입력 샤프트는 대향하는 양면으로부터 돌출되고, 이로써 압연 유닛의 교번적 역방향 배향과 압연기 경로 라인을 따라 롤 샤프트의 교번적 반대 경사를 수용하는 모듈식 압연기.
10. 압연기 경로 라인을 갖는 모듈식 압연기이며, 압연기 경로 라인을 따라 제품이 압연 방향으로 압연되고, 상기 압연기는:
    상기 압연기 경로 라인에 평행한 제1 라인을 따라 배열되는 복수의 제1 기어 유닛으로서, 각각의 제1 기어 유닛은 모터에 의해 구동되고 기계적으로 상호 연결된 한 쌍의 제1 샤프트를 가지는, 복수의 제1 기어 유닛과,
    상기 제1 라인 및 상기 압연기 경로 라인에 평행하게 이들 라인 사이에서 제2 라인을 따라 배열되는 복수의 제2 기어 유닛으로서, 각각의 제2 기어 유닛은 기계적으로 상호 연결된 한 쌍의 제2 샤프트를 가지는, 복수의 제2 기어 유닛과,
    경로 라인을 따라 연속하여 배열되는 복수의 동일한 압연 유닛으로서, 각각의 압연 유닛은 각각의 압연 유닛에 대해 동일한 속도 증가 비율을 실현하도록 크기가 설정되는 기어를 통해 작업롤을 구비한 한 쌍의 경사진 롤 사프트에 연결되는 입력 샤프트에 의해 구동되고, 상기 압연 유닛들의 입력 샤프트는 대향하는 양면으로부터 돌출되고, 이로써 압연 유닛의 교번적 역방향 배향과 압연기 경로 라인을 따라 롤 샤프트의 교번적 반대 경사를 수용하는, 복수의 동일한 압연 유닛과,
    각각의 제1 기어 유닛의 제1 샤프트와 연속하는 두 기어 유닛의 제2 샤프트 사이의 구동 연결을 제공하기 위한 제1 커플링 수단으로서, 제1 커플링 수단 중 적어도 일부는 각각의 제1 샤프트와 제2 샤프트 사이의 구동 연결을 차단하도록 분리될 수 있는 클러치를 포함하는, 제1 커플링 수단과,
    상기 제2 기어 유닛의 제2 샤프트를 연속하는 두 압연 유닛의 입력 샤프트에 해제가능하게 연결하기 위한 제2 커플링 수단을 포함하는 모듈식 압연기.
11. 압연기 경로 라인을 갖는 모듈식 압연기이며, 압연기 경로 라인을 따라 제품이 압연 방향으로 압연되고, 상기 압연기는:
    상기 압연기 경로 라인에 평행한 제1 라인을 따라 배열되는 복수의 제1 기어 유닛으로서, 각각의 제1 기어 유닛은 모터에 의해 구동되고 기계적으로 상호 연결된 한 쌍의 제1 샤프트를 갖고, 압연 방향으로 바라볼 때, 상기 제1 기어 유닛의 상기 제1 샤프트는 점차 높은 회전 속도로 구동되는, 복수의 제1 기어 유닛과,
    상기 제1 라인 및 상기 압연기 경로 라인에 평행하게 이들 라인 사이에 위치하는 제2 라인을 따라 배열되는 복수의 제2 기어 유닛으로서, 각각의 제2 기어 유닛은 기계적으로 상호 연결된 한 쌍의 제2 샤프트를 가지는, 복수의 제2 기어 유닛과,
    경로 라인을 따라 연속하는 위치에서 상호교환이 가능한 복수의 압연 유닛으로서, 각각의 압연 유닛은 입력 샤프트에 의해 구동되고 작업롤을 구비한 한 쌍의 기계적으로 상호연결된 롤 샤프트를 가지는, 복수의 압연 유닛과,
    각각의 제1 기어 유닛의 제1 샤프트와 연속하는 두 기어 유닛의 제2 샤프트 사이의 구동 연결을 제공하기 위한 제1 커플링 수단으로서, 제1 커플링 수단 중 적어도 일부는 각각의 제1 샤프트와 제2 샤프트 사이의 구동 연결을 차단하도록 분리될 수 있는 클러치를 포함하는, 제1 커플링 수단과,
    상기 제2 기어 유닛의 제2 샤프트를 연속하는 두 압연 유닛의 입력 샤프트에 해제가능하게 연결하기 위한 제2 커플링 수단을 포함하는 모듈식 압연기.

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