KR20150093742A - 롤 타입 프레스 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 재료를 압축하고, 단광하고, 그리고/또는 분쇄하기 위한, 특히 열간 단광하거나 열간 압축하기 위한 롤 타입 프레스에 관한 것이다. 롤 타입 프레스는, 2개의 프레스 롤과, 롤들 사이의 롤간 간격으로 가공할 재료를 이송하는 하나의 이송 장치를 포함한다. 이송 장치는 스크류 하우징 내에 배치되어 회전 구동되는 하나 이상의 이송 스크류를 포함하고, 이 이송 스크류는 스크류 샤프트와 이 스크류 샤프트 상에 고정된 스크류 나사산을 포함하며, 이 스크류 나사산은 스크류 샤프트를 나선형으로 에워싸는 스크류 플라이트에 의해 형성된다. 롤 타입 프레스는, 스크류 나사산 내지 스크류 플라이트가, 롤간 간격으로 향해 있는 하부 단부 영역에, 롤간 간격의 반대 방향으로 향해 있는 상부 영역에서보다 더 큰 피치를 보유하는 것을 특징으로 한다.

Description

롤 타입 프레스{ROLL-TYPE PRESS}

본 발명은, 재료를 단광하고, 압축하고, 그리고/또는 분쇄하기 위한, 특히 열간 단광하기 위한 롤 타입 프레스에 관한 것이며, 상기 롤 타입 프레스는, 2개의 프레스 롤과, 롤들 사이의 롤간 간격(roll nip)으로 가공할 재료를 이송하는 하나의 이송 장치를 포함하고, 이송 장치는 스크류 하우징 내에 배치되어 회전 구동되는 하나 이상의 이송 스크류를 포함하고, 이송 스크류는 스크류 샤프트와 이 스크류 샤프트 상에 고정된 스크류 나사산을 포함하며, 스크류 나사산은 샤프트를 나선형으로 에워싸는 스크류 플라이트(screw flight)에 의해 형성된다. 스크류 플라이트는 바람직하게는 연속적인 스크류 플라이트일 수 있지만, 그러나 그 대안으로 비연속적이거나, 또는 차단된 스크류 플라이트일 수도 있다.

상기 롤 타입 프레스들은 다양한 실시예들로 공지되었다. 롤 타입 프레스들은 예컨대 재료를 단광하거나, 또는 압축하기 위해, 예컨대 열간 단광철(HBI, Hot Briquetted Iron)의 제조를 위해 이용된다. 이송 장치는 단일의 이송 스크류만을 포함할 수 있지만, 그러나 그 대안으로 복수의 이송 스크류도 포함할 수도 있다. 스크류들은 롤간 간격 내로 압축하거나 분쇄할 재료를 이송할 뿐만 아니라 경우에 따라서는 간격 내에 일차 압력(primary pressure)을 생성하기 위해서도 이용된다. 이를 통해, 롤들 사이로 재료의 인입이 보조되고 인입 각도가 조절된다. 이런 점은 롤들의 토크와 그에 따라 최종적으로 재료 내로의 에너지 유입, 및 압축비의 제어 또는 조절을 동시에 가능하게 한다. 따라서 이송 장치는 단광 및 압축 중에, 그리고 분쇄 중에도 특히 중요하다. 기계의 처리량을 결정하거나 제한하는 속도 한계가 존재하는 순수 중력 계량 공급과 비교하여, 스크류들에 의해서는 상기 속도 한계들이 대폭 향상되며, 그럼으로써 롤 타입 프레스의 경제성은 분명하게 개량된다. 실제로 재료 이송 및 일차 압력 생성을 위해 이용되는 원통형 스크류들은 공지되었다. 그 대안으로, 원추형 형태를 통해 몇몇 재료의 경우 사전 압축이 달성되는 하향 원추형으로 가늘어지는 스크류들도 이용된다. 상기 스크류들은 압축 효과에 근거하여 원통형 유형들보다 분명하게 더 높은 구동 토크를 필요로 한다.

스크류 컨베이어를 포함하는 롤 타입 프레스의 기본적인 구성은 예컨대 DE 1 036 142 또는 DE 197 31 975 C2에 기술되어 있다.

WO 2008/0781916 A1에서는 직접 환원철(directly-reduced iron)의 압축을 위한, 또는 최초에 기술한 유형의 압축철(compacted iron)의 제조를 위한 롤 타입 프레스가 확인된다. 스크류 지름은 롤간 간격의 방향으로 갈수록 감소한다.

상기 롤 타입 프레스들의 이송 스크류들은 마모되는데, 그 이유는 마모성 재료의 이송뿐만 아니라 스크류 블레이드들에 대한 마찰을 통해 스크류들 자체가 분명한 마모에 노출되기 때문이다. 이런 점은 특히 예컨대 철을 함유한 이송 재료의 열간 단광에 대해, 또는 그 단광 또는 압축 시 열간 장입(hot charging) 중에 적용된다. 여기서 본 발명이 개시된다.

본 발명의 과제는, 재료를 단광하고, 압축하고, 그리고/또는 분쇄하기 위한, 특히 열간 장입을 위한 롤 타입 프레스에 있어서, 이송 스크류들이 상대적으로 더 높은 유효 수명을 특징으로 하는, 상기 롤 타입 프레스를 제공하는 것에 있다. 그에 따른 또 다른 과제는, 유지보수 내지 수리 비용이 절감되도록 하는 것에 있다.

상기 과제의 해결을 위해, 최초에 기술한 유형의 일반적인 롤 타입 프레스의 경우, 본 발명의 교시에 따르면, 스크류 나사산 내지 스크류 플라이트는, 롤간 간격에 할당된 하부 단부 영역에, 롤간 간격의 반대 방향으로 향해 있는(그리고 그 결과 스크류 구동 장치로 향해 있는) 상부 영역에서보다 더 큰 피치를 보유한다.

이 경우, 본 발명은, 스크류의 하부 영역에서 증가된 피치를 통해, 그리고 그 결과 개별 플라이트 섹션들(flight section) 내지 스크류 블레이드들의 증가된 이격 간격을 통해, 스크류 플라이트의 마모는 분명하게 감소된다는 놀라운 지식을 기초로 한다. 이에 대한 배경은, 스크류의 압력 영역이 상대적으로 더 균일하게 복수의 블레이드(내지 플라이트 섹션)에 걸쳐서 분포된다는 사실이다. 하부 영역에서 증가된 블레이드 이격 간격을 통해, 해당하는 하부 영역에서 수행되는 일(work) 내지 하부 블레이드 상에 가해지는 압력은 부분적으로 상부 블레이드들 상으로 변위된다. 이런 점은, 마모가 스크류의 전체 영역 상에서 균일화됨으로써, 특별히 하중을 받는 하부 영역에서의 마모를 감소시킨다.

실제로 종래의 스크류들의 경우 열간 단광 및 압축 중에, 증가하는 마모가 스크류들에 대해 필요한 토크의 상승을 동반하여 나타나는 점이 관찰되었다. 이 경우, 실제로 스크류들은, 단광 롤들(briquetting roll)에서 일정한 토크가 유지되는 방식으로 제어된다. 그 결과, 스크류들의 마모가 증가함에 따라서, 롤들의 일정한 토크와 그에 따른 균일한 제품 품질을 달성하기 위해, 스크류들의 더욱더 높은 토크 및 상대적으로 더 높은 에너지 유입이 필요하게 된다. 이런 사실은, 종래의 스크류들의 경우, 스크류가 증가하는 마모와 더불어 점점 가늘어짐으로써 하부 블레이드들 사이의 감소된 용적으로 인해 이송할 재료의 사전 압축이 수행된다는 점과 관계가 있다. 상대적으로 더 높은 에너지 내지 상대적으로 더 높은 토크가 필요하게 할 수도 있는 상기 효과는 스크류의 본 발명에 따른 구현예를 통해 상쇄될 수 있다. 이송을 악화시키면서 필요한 스크류 토크를 증가시킬 수도 있는 언급한 마모 효과들은 유효 수명을 더 높게 하는 쪽으로 변화된다. 사전 압축을 통한 실제로 관찰되는 토크 상승은 분명하게 더 작아지거나, 또는 상기 토크 상승은 분명하게 상대적으로 더 오랜 작동 시간 후에 비로소 발생하며, 그럼으로써 스크류의 유효 수명과 그에 따른 프레스의 유효 수명도 증가된다. 유지보수 비용 내지 수리 비용은 감소되며, 그럼으로써 설비는 특히 경제적으로 운영될 수 있다.

바람직하게는, 하부 단부 영역에서의 피치는 상부 영역에서의 피치보다 5%를 상회하는 정도, 바람직하게는 10%를 상회하는 정도만큼 더 크다. 또한, 경우에 따라, 피치는 상부 영역에서보다 15%만큼 더 클 수도 있다. 이 경우, 적합하게는, 증가된 피치를 갖는 영역은 소정의 스크류 섹션에 걸쳐 연장되며, 바람직하게는 180° 이상, 예컨대 360° 이상의 회전 각도에 걸쳐서 연장된다. 작은 피치에서 큰 피치로의 전환은 단차형으로, 그러나 바람직하게는 연속해서 수행될 수 있다.

독자적인 중요성을 갖는 본 발명의 대체되는 구현예에서의 제안에 따라서, 최초에 기술한 유형의 일반적인 롤 타입 프레스의 경우, 스크류 플라이트는, 롤간 간격으로 향해 있는 하부 단부 영역에서 적어도 일부 영역에 롤간 간격의 반대 방향으로 향해 있는 상부 영역에서보다 더 큰 두께 내지 크기를 보유한다. 스크류 플라이트의 상대적으로 더 두꺼운 두께는 외주를 따라 연장되는 플라이트의 상대적으로 더 두꺼운 두께를 의미하며, 그럼으로써 말하자면 강화된 스크류 블레이드들이 제공된다. 이 경우, 적합하게는, 하부 단부 영역에서 스크류 플라이트의 두께는 상부 영역에서보다 20% 이상만큼, 바람직하게는 40% 이상만큼 더 두꺼울 수 있다. 그 결과, 스크류는 상대적으로 더 얇은 스크류 플라이트 두께를 갖는 영역과 상대적으로 더 두꺼운 스크류 플라이트 두께를 갖는 영역을 포함할 수 있다. 그러나 스크류 플라이트의 두께는 완전하게, 또는 소정의 섹션에 걸쳐서 연속적으로 특정한 "최종 두께"에 이를 때까지 증가될 수 있다. 어느 경우든, 적합하게는 증가된 두께의 영역은 적어도 360°의 회전 각도 범위에 걸쳐서 연장되며, 그럼으로써 증가된 두께를 갖는 하나 이상의 "완전한 스크류 플라이트" 내지 완전한 플라이트 외주부(flight periphery)가 제공된다.

상기 양태에서도, 본 발명은, 상기 구현예를 통해 이송 스크류의 유효 수명이 증가된다는 지식을 기초로 한다. 그 이유는 본 발명에 따른 스크류가 증대된 마모가 관찰되는 영역에, 요컨대 하부 단부 영역에 강화된 블레이드들과 그에 따른 (마모를 위한) 더 많은 재료를 제공하기 때문이다. 본 발명의 상기 제2 양태는 본 발명의 앞서 설명한 제1 양태(증가된 피치)와 조합될 수 있거나, 또는 독자적으로도 실현될 수 있다.

스크류 나사산을 형성하는 스크류 플라이트는 바람직하게는 (연속적인) 스크류 플라이트로서 스크류 샤프트와 고정 연결된다. 스크류 플라이트는 원칙상 별도로 제조되어 예컨대 스크류 샤프트와 용접될 수 있다. 그러나 바람직하게 스크류 플라이트는 샤프트와 일체형으로 제조된다. 스크류 플라이트는 예컨대 절삭 가공을 통해 "중실체(solid)로부터" 조각될 수 있고, 예컨대 중실체로부터 밀링 가공될 수 있다. 그러나 대체되는 제조 유형들, 특히 주조도 마찬가지로 포함된다. 하부 스크류 블레이드들의 기술한 증가된 두께는 중실체로부터 제조 중에 마찬가지로 고려될 수 있다. 그러나 상응하는 코팅을 통해, 예컨대 표면 경화 용접을 통해, 또는 경우에 따라서는 분무 도포 내지 소결 접합을 통해서도 상기 증가된 두께를 실현할 수도 있다.

본 발명의 범위에서, 상기 롤 타입 프레스의 이송 장치는 예컨대 수직으로 배향될 수 있는 하나의 이송 스크류만을 포함한다. 그러나 그 대안으로, 이송 장치는 예컨대 롤간 간격을 따라서 연이어 배치되고 경우에 따라서 수직선에 대해 경사져서도 배향될 수 있는 2개 또는 그 이상의 스크류를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 본원으로써, 열간 가공을 위한, 예컨대 열간 단광 또는 열간 압축을 위한, 특히 바람직하게는 철을 함유한 이송 재료, 예컨대 직접 환원철의 열간 단광 내지 열간 압축을 위한 롤 타입 프레스가 보호된다.

또한, 본 발명의 대상은, 기술한 유형의 롤 타입 프레스를 위한 이송 스크류이다. 따라서 본원으로써 기술한 이송 스크류는 독립적으로도 보호된다.

하기에서 본 발명은 하나의 실시예만을 도시한 도면에 따라서 더 상세하게 설명된다.

도 1은 롤 타입 프레스의 기본적인 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 이송 스크류를 도시한 개략도이다.
도 3은 제1 실시예에서 본 발명에 따른 이송 스크류이다.
도 4는 제2 실시예에서 본 발명에 따른 이송 스크류이다.

도 1에는, 입상 재료의 가공을 위한, 예컨대 단광 또는 압축을 위한 롤 타입 프레스가 단순화되어 단면도로만 도시되어 있다. 롤 타입 프레스는 상호 간에 반대 방향으로 회전 구동되는 2개의 프레스 롤(1)을 포함한다. 프레스 롤들(1)은 일반적으로 미도시된 프레스 금형들 및/또는 마모 표면을 구비한다. 단광 또는 압축의 경우 일반적으로 상응하는 성형 캐비티들(molding cavity)을 포함한 단광 금형들 또는 압축 금형들이 제공된다. 또한, 롤 타입 프레스는, 지시만 되어 있는 롤간 간격(3)으로 가공할 재료를 이송하는 이송 장치(2)도 포함한다. 본 발명에 따라서, 이송 장치(2)는, 스크류 하우징(5) 내에 배치되는 이송 스크류(4)를 포함한다. 이송 스크류(4)는 회전 구동되며, 다시 말하면 이송 스크류는 미도시된 구동 장치를 구비한다. 이송 스크류(4)는 한편으로 스크류 샤프트(6)와 다른 한편으로는 스크류 샤프트 상에서 단부 측에 고정된 스크류 나사산을 포함한다. 스크류 나사산은 스크류 샤프트(6)를 나선형으로, 그리고 연속적으로 에워싸는 스크류 플라이트(7)에 의해 형성된다.

도 2에는, 원통형으로 형성되어 있는 종래 기술에 따르는 이송 스크류(4)가 개략적으로 단순화되어 단면도로 도시되어 있다. 스크류 샤프트(6)는 스크류 나사산의 영역에 일정한 지름(d)을 보유한다. 또한, 스크류 플라이트(7)는 일정한 지름(D)을 보유한다. 그 밖에도, 종래 기술에서 공지된 이송 스크류(4)는 전체 길이에 걸쳐서 일정한 피치(P1)를 보유한다. 또한, 스크류 플라이트(7)는 전체 영역에 걸쳐서 일정한 두께 내지 크기(S1)를 보유한다.

한편, 도 3에는, 본 발명에 따른 이송 스크류가 제1 실시예로 도시되어 있다. 스크류 나사산 내지 스크류 플라이트(7)는, 롤간 간격(3)으로 향해 있는 하부 단부 영역(7a)에, 롤간 간격(3)의 반대 방향으로 향해 있으면서 그 결과 미도시된 스크류 구동 장치로 향해 있는 상부 영역(7b)에서보다 더 큰 피치(P2)를 보유한다. 여기서는, 하부 단부 영역(7a)에서의 피치(P2)가 상부 영역(7b)에서의 피치(P1)보다 더 크다는 점을 확인할 수 있다. 상부 영역과 하부 영역 사이의 전환 영역에는 평균 피치(P')가 제공된다. 이런 스크류 기하구조를 통해, 마모는 기술한 방식으로 감소되고, 그에 따라 스크류(4)의 유효 수명은 증가된다.

도 4에는, 마찬가지로 스크류(4)의 상대적으로 더 높은 유효 수명을 달성하는 대체되는 실시예가 도시되어 있다. 여기서는, 상기 실시예의 경우 피치(P1)가 스크류 플라이트(7)의 전체 영역에 걸쳐 일정하다는 점을 확인할 수 있다. 그러나 스크류 플라이트(7)는, 하부 단부 영역(7a)에, 상부 영역에서보다 더 큰 두께 내지 크기를 보유한다. 따라서, 하부 영역에서 스크류 플라이트(7)의 두께(S2)는 상부 영역에서의 두께(S1)보다 더 두껍다는 점도 확인할 수 있다. 상기 영역들 사이에는 연속해서 증가하는 두께를 갖는 전환 영역이 실현될 수 있다. 상기 실시예의 경우 피치(P1)는 일정하다. 그러나 도 3 및 도 4에 따른 두 실시예는 서로 조합되며, 그럼으로써 블레이드들의 "가변 피치"뿐만 아니라 그 "가변 두께" 내지 크기도 보유하는 실시예가 실현된다.

스크류 플라이트(7) 내지 스크류 블레이드들의 두께는 본 발명의 범위에서 스크류 플라이트 내지 스크류 블레이드들의 크기를 의미하며, 그 결과 샤프트 축에 대해 평행한 방향의 크기를 의미한다. 한편, 스크류 플라이트의 지름은 샤프트 축에 대해 수직인 반경 방향 연장부에서의 지름을 의미한다.

Claims (9)

1. 재료를 압축하고, 단광하고, 그리고/또는 분쇄하기 위한, 특히 열간 단광하거나 열간 압축하기 위한 롤 타입 프레스로서,
   상기 롤 타입 프레스는, 2개의 프레스 롤(1)과, 롤들(1) 사이의 롤간 간격(3)으로 가공할 재료를 이송하는 하나의 이송 장치(2)를 포함하고,
   이송 장치(2)는, 스크류 하우징(5) 내에 배치되어 회전 구동되는 하나 이상의 이송 스크류(4)를 포함하고, 이 이송 스크류는 스크류 샤프트(6)와 이 스크류 샤프트 상에 고정된 스크류 나사산을 포함하며, 이 스크류 나사산은 스크류 샤프트(6)를 나선형으로 에워싸는 스크류 플라이트(7)에 의해 형성되는, 상기 롤 타입 프레스에 있어서,
   상기 스크류 나사산 내지 상기 스크류 플라이트(7)는, 상기 롤간 간격(3)으로 향해 있는 하부 단부 영역(7a)에, 상기 롤간 간격의 반대 방향으로 향해 있는 상부 영역(7b)에서보다 더 큰 피치(P2)를 보유하는 것을 특징으로 하는 롤 타입 프레스.
2. 제1항에 있어서, 상기 하부 단부 영역(7a)에서의 피치는 상기 상부 영역(7b)에서의 피치보다 5%를 상회하는 정도만큼, 바람직하게는 10%를 상회하는 정도만큼, 예컨대 15%를 상회하는 정도만큼 더 큰 것을 특징으로 하는 롤 타입 프레스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 증가된 피치를 갖는 상기 영역(7a)은 180° 이상, 바람직하게는 360° 이상의 회전 각도에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는 롤 타입 프레스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항, 또는 제1항의 전제부에 있어서, 상기 스크류 플라이트는 상기 롤간 간격으로 향해 있는 하부 단부 영역에서 적어도 일부 영역에 상기 롤간 간격의 반대 방향으로 향해 있는 상부 영역에서보다 더 두꺼운 두께를 보유하는 것을 특징으로 하는 롤 타입 프레스.
5. 제4항에 있어서, 상기 하부 단부 영역에서의 두께는 상기 상부 영역에서보다 20% 이상만큼, 바람직하게는 40% 이상만큼 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 롤 타입 프레스.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상대적으로 더 두꺼운 두께의 영역은 적어도 360°의 회전 각도에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는 롤 타입 프레스.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크류(4)는 상기 스크류 플라이트(7)의 전체 길이에 걸쳐서 일정한 외경(D)을 갖는 원통형 스크류로서 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 타입 프레스.
8. 열간 단광 또는 열간 압축을 위한 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따르는 롤 타입 프레스에 있어서, 스크류 하우징은 냉각 장치, 예컨대 냉각 플라이트(cooling flight)를 구비하는 것을 특징으로 하는 롤 타입 프레스.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따르는 롤 타입 프레스를 위한 이송 스크류.

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