KR20160045631A - 선재 및 선재류의 열간압연을 위한 롤러, 및 상기 롤러가 제공된 선재 및 선재류의 열간압연 장치 - Google Patents

선재 및 선재류의 열간압연을 위한 롤러, 및 상기 롤러가 제공된 선재 및 선재류의 열간압연 장치 Download PDF

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클라우디오 톰바
마씨밀리아노 주카토
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페르트 에스.알.엘.
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Abstract

본 발명의 선재 및 선재류 열간압연 장치(1)는, 두 개의 롤러들(6)이 절단된 원뿔형의 내부 프로필(윤곽)을 갖는 상응한 센터링 및 커플링 부싱들(7)의 개재를 통해서 같은 수의 반대로 회전하는 지지 샤프트들(4)의 각각의 절단된 원뿔형의 단부들(4a) 상에 장착되는 것으로서, 그 각각은 지지 샤프트(4)와 해당하는 롤러(6) 사이에서 각각의 지지 샤프트(4)의 단부(4a) 상에 알맞게 장착되며, 그리고 상기 지지 샤프트(4)에 각지게 일체형으로 되게끔 지지 샤프트(4) 상에 맞물리게 그리고 상기 지지 샤프트(4)와 롤러(6) 사이에 삽입/고정(wedged)되도록 함으로써 지지 샤프트(4) 상에서 롤러(6)의 중심을 잡아줌과 아울러 상기 롤러(6)를 지지 샤프트(4)의 몸체에 각지게 일체형으로 만들도록 구성되며; 그리고 각각의 센터링 및 커플링 부싱(7)은, 편심형 로브(lobe) 형상의 프로필을 가지며 상기 롤러(6)의 중앙 관통구(6a)의 두 개의 입구들 중의 하나에서 상기 부싱(7)의 외면으로부터 탑상형으로 돌출하는 구조의 환상의 플랜지(11)가 제공되되, 그것은 롤러의 중앙 관통구(6a)의 입구에서 롤러(6)의 몸체에 형성되고 상기한 환상의 플랜지(11)의 형상과는 상보적인 형상을 갖는, 편심형 로브 형상의 프로필을 갖는 상응하는 환상의 홈(6b)을 맞물도록 구성된다.

Description

선재 및 선재류의 열간압연을 위한 롤러, 및 상기 롤러가 제공된 선재 및 선재류의 열간압연 장치{ROLLER FOR HOT ROLLING OF WIRE RODS AND THE LIKE, AND WIRE-ROD AND THE LIKE, HOT-ROLLING MACHINE PROVIDED WITH SAID ROLLER}
본 발명은 선재(wire rods) 및 그와 같은 선재류의 열간압연(hot rolling)을 위한 롤러(roller), 및 상기 롤러가 제공된 선재 및 선재류의 열간압연 장치(hot-rolling machine)에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 콘크리트 보강용 선재(concrete reinforcing bars; 철근)의 열간압연을 위한 롤러, 및 콘크리트 보강용 선재의 열간압연 장치에 관한 것이다. 후술하는 설명은 상기한 것들의 이용을 명백하게 언급할 것이지만, 이것이 어떤 범용성의 상실을 의미하는 것은 아니다.
알려진 바와 같이, 콘크리트 보강용 선재는 대체로 원형의 단면을 갖는 강철 선재에 열간압연(hot-rolling) 공정을 거치게 함으로써 획득되는데, 이 열간압연 공정은 그 선재의 공칭 단면(nominal section)에 대한 점진적인 감소(reduction)를 야기한다.
이러한 특별한 금속가공 공정을 실행하기 위해 사용되는 열간압연 라인은 보통, 전통적으로 "압연 스탠드(rolling stands)"라 지칭되는, 적절한 수의 압연기(rolling machine)들에 의해 구성되는데, 이 압연 스탠드들은 선재가 압연 라인을 따라서 진행하는 동안 각각의 압연기가 그 선재의 공칭 단면에 대한 어느 정도의 감소를 일으키는 것이 가능하도록 선재 공급 경로를 따라서 차례대로 연속해서 배열되어 있다.
더 상세히 설명하면, 각각의 압연기는, 선재 공급 경로의 마주하는 측면들 상의 반사하는 위치(specular position)에서 열간압연 될 선재가 통과하게 되는 슬롯의 경계를 상기 롤러들 사이에서 정의하도록 서로 약간 이격되어 평행하게 배치되어 있는, 두 개의 대향하는 반대 회전형의 롤러들; 및 동일한 회전속도로 그 각각의 종 방향의 기준 축들을 중심으로 상기 두 개의 롤러들을 회전하도록 구동할 수 있는 대형의 전기 또는 유압식 모터가 제공되어 있다.
슬롯의 폭, 즉 롤러들의 원주 면들 사이의 최소 거리는 각 쌍의 롤러들이 공칭 단면의 어느 정도의 축소를 야기하도록 하면서 선재를 변형하고 인출할 수 있도록 선재 공급 경로를 따라서 점진적으로 감소한다는 것이 명백히 이해된다.
가장 최신의 압연기들에서는, 특히, 상기한 두 개의 롤러들은, 부분적으로는 상기 공급 경로에 실질적으로 수직으로, 선재 공급 경로의 대향하는 측면들 상의 반사하는 위치에 배열된 두 개의 반대로 회전하는 지지 샤프트들의 단부에 견고하게 장착되며, 그리고 모터가 두 개의 지지 샤프트들을 동일한 각속도로 서로 반대 방향으로 회전하도록 구동하는 것을 가능케 하는 기어 트레인을 통해 전기 또는 유압식 모터에 연결된다.
열간압연 공정에서 전형적인 기계적 및 열적 스트레스에 견딜 수 있게 하기 위하여, 각각의 롤러는 보통 실린더형의 단일체형(monolithic) 블록의 텅스텐 카바이드로 이루어지는데, 이것은 해당하는 지지 샤프트의 단부 상의 롤러의 장착/삽입을 가능케 하는 크기의 대형의 중앙 관통구가 제공되어 있다.
불행하게도, 롤러를 제조하기 위해 사용되는 텅스텐 카바이드는 마모에 대해 저항성이 있는 매우 단단한 물질이지만, 그것은 또한 잘 부러지기 쉬워서, 상기 롤러는 톱니형 구간들 사이에서 맞물림을 일으키게 되어 블로킹 핀들, 또는 다른 죔쇠 끼워맞춤(interference fit) 시스템을 통해서 지지 샤프트 상에 견고하게 장착될 수가 없는데, 그 이유는 이러한 장착 시스템들의 이용은 압연기의 정상적인 동작 중에 물질에서의 작은 크래킹(cracking)의 형성을 일으킬 수 있고, 이것은 롤러의 급속한 파손으로 귀착되기 때문이다.
이러한 이유로, 시장에서 현재 이용 가능한 압연 스탠드에서는 지지 샤프트의 단부 상의 롤러의 부착은 롤러와 지지 샤프트 사이에 센터링 및 커플링 부싱(centering and coupling bushing)을 삽입함으로써 마찰력에 의해 이루어지는바, 상기 센터링 및 커플링 부싱은 절단된 원뿔형의 내부 윤곽(frustoconical internal profile)을 가지며 또한 지지 샤프트의 몸체에 형성된 톱니형 가장자리 상에 맞물리고 그와 동시에 롤러와 지지 샤프트의 절단된 원뿔형 부분 사이에서 강제로 장착/구동되어 롤러의 내면에 대해 꽉 붙잡게 함으로써 단일체 블록의 텅스텐 카바이드를 지지 샤프트의 몸체에 각이 지게 일체형으로 유지하도록 구성된다.
롤러와 커플링 부싱 사이의 슬라이딩이 그 롤러의 파손으로 귀착될 수도 있다는 것을 전제하면, 롤러와 블로킹 부싱 사이의 슬라이딩 현상을 방지하기 위하여, 상기 센터링 및 커플링 부싱은 더욱이 적절하게 미리 부하가 제공된 한 꾸러미의 컵 스프링들(cup springs)에 의해 롤러에 대해 압박/강제되며, 이것들은 롤러의 구멍으로부터 돌출하는 센터링 부싱의 환상의 가장자리와, 그리고 상기 롤러 옆의 지지 샤프트의 단부에 차례로 직접 나사로 고정되는 큰 고정너트(locknut)와의 사이에 삽입되도록 지지 샤프트 상에 장착된다.
명백하게, 부싱과 고정 너트 사이의 거리를 변하게 함으로써 컵 스프링들의 전부하(pre-load)를 조절하고, 그럼으로써 상기한 센터링 및 커플링 부싱에 가해지는 힘을 조절하는 것이 가능하다.
불행하게도, 지지 샤프트에 의해 롤러에 보통 전달되는 토크는, 컵 스프링들이 센터링 및 커플링 부싱에 매우 높은 축 방향의 쓰러스트(thrust)를 반드시 작용하도록 아주 높은 값을 갖는다. 상기한 축 방향의 쓰러스트는 그것이 수반하는 모든 문제점에도 불구하고 명백히 고정 너트에 의해 방지되어야만 한다.
현재 시장에서 이용 가능한 압연기에 있어서, 실제로 고정 너트에 인가되어야만 하는 죄임 토크는 40,000kgm에 달할 수 있는데, 이 값은 무게와 크기 때문에 극도로 주의해서 다루어져야만 하는 대형의 유압식 토크 렌치(torque wrench)의 도움으로 지지 샤프트의 단부에 고정 너트를 나사로 고정함으로써만 도달될 수 있는 값이다. 결과적으로, 전체 열간압연 라인에서의 롤러들에 대한 정기적인 교체는 장기의 기계 고장시간을 야기하는 특히 길고 노동력이 많이 드는 작업이 되며, 그리고 콘크리트 보강용 선재의 생산 비용에 심각한 영향을 미치게 될 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 열간압연 라인의 시간대비 생산성을 향상시키도록 롤러 교체를 위한 시간을 더욱더 감소하기 위한 것이다.
상기한 본 발명의 목적에 따라서, 본 발명에 따르면, 청구범위 제1항 및 바람직하게는, 필수적인 것은 아니지만, 그것에 종속하는 청구항들 중의 어느 한 항에 정의된 것과 같은 선재 및 선재류의 열간압연 장치가 제공된다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 청구범위 제14항 및 바람직하게는, 필수적인 것은 아니지만, 그것에 종속하는 청구항들 중의 어느 한 항에 정의된 것과 같은 선재 및 선재류의 열간압연을 위한 롤러가 제공된다.
이하, 본 발명의 비한정적인 실시예를 예시하고 있는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 교시에 따라 구현된 선재(wire-rods) 및 선재류의 열간압연 장치의 사시도이다.
도 2는 명료성을 위해 일부가 제거된 상태의 도 1에 도시된 선재 및 선재류의 열간압연 장치의 상부에 대한 단면도이다.
도 3은 명료성을 위해 일부가 제거된 상태의 도 2에 도시된 선재 및 선재류의 열간압연 장치의 상부에 대한 전개 사시도이다.
도 4는 도 1, 2 및 3에 도시된 선재 및 선재류의 열간압연 장치의 롤러들 중의 하나에 대한 평면도이다.
도 1, 2 및 3을 참조하면, 참조 부호 1은 콘크리트 보강용 강철 선재의 제조에 사용하기에 특히 유리한 것으로 알려진, 선재 및 다른 유사한 반가공 철강 제품의 열간압연(hot rolling)을 위한 장치를 전체적으로 나타낸다.
더 상세히 설명하면, 상기 장치(1)는 부분적으로 대체로 직선형의 공급 경로(p)를 따라서 상기 장치를 통해 지나가는 선재(2) 또는 기타 유사한 반가공 철강 제품의 열간압연을 위한 구조를 갖는다.
상기 선재 및 선재류의 열간압연 장치(1)는 기본적으로 하기의 구성요소들, 즉 바람직하게는, 필수적인 것은 아니지만, 대체로 평행육면체(parallelepipedal) 형상을 가지며, 선재 공급 경로(p)에 붙여서 배치된 외부 지지 케이싱(3); 및 선재 공급 경로(p)의 대향하는 측면들 상의 대체로 반사하는 위치에서 지지 케이싱(3)으로부터 탑상형(cantilevered)으로 돌출하고 또한 상기 지지 케이싱(3)에서 축 방향으로 회전 가능한 방식으로 고정/장착되는 한편, 부분적으로는 서로에 대해 평행하게 마주하면서 그리고 상기 선재 공급 경로(p)에 대체로 직각으로 유지함으로써, 상기 선재 공급 경로(p)의 대향하는 측면들 상의 대체로 반사하는 위치에 그 각각의 단부들(4a)을 배열하도록 구성되는, 두 개의 회전하는 지지 샤프트들(4)을 포함한다.
달리 설명하면, 상기한 두 개의 지지 샤프트들(4)은, 그들 각각의 기준 종 축들(A)이 서로 평행하게 마주보는 위치에서 그리고 부분적으로는 선재 공급 경로(p)에 대체로 직각으로 된 상태로, 상기 선재 공급 경로(p)의 대향하는 측면들 상에 배치되며, 이로써 그들 각각의 단부들(4a)은 선재 공급 경로(p)의 대향하는 측면들 상의 대체로 반사 위치에 배치된다.
상기한 두 개의 지지 샤프트들(4)은 또한 대체로 동일한 각속도로 서로 반대편 방향으로 그들 각각의 종 방향의 기준 축들(A)을 중심으로 회전 가능하다.
더 상세히 설명하면, 상기한 선재 및 선재류의 열간압연 장치(1)는 기어 트레인(미도시)이 제공되는 것이 바람직한데, 이것은 지지 케이싱(3) 안에 수용되며 또한 바람직하게는(필수적인 것은 아닐지라도) 전기 또는 유압식의 동일한 구동 모터(미도시)에 상기한 두 개의 지지 샤프트들(4)을 연결하도록 구성되며, 이로써 대체로 동일한 각속도로 서로 반대 방향으로 각각의 종 방향의 기준 축들(A)을 중심으로 그 두 개의 지지 샤프트들(4)이 동시에 회전하도록 상기 모터를 구동하는 것을 가능하게 한다.
도 1, 2 및 3을 참조하면, 상기한 선재 및 선재류의 열간압연 장치(1)는 또한, 대체로 실린더 형상을 가지며 중앙 관통구(6a)가 제공되고 각각의 지지 샤프트(4)의 단부(4a) 상에 각각 장착되고/장부구멍(mortised) 방식으로 끼워진, 각각 상응한 지지 샤프트(4)의 종 방향의 축(A)과 완전히 동축으로 되도록 구성된, 두 개의 대향하는 반대로 회전하는 롤러들(6)을 포함한다.
따라서 상기 두 개의 롤러들(6)은 선재 공급 경로(p)의 대향하는 측면들 상의 반사 위치에, 서로 평행하게 마주하면서 그리고 그들 각각의 종축들이 부분적으로는 선재 공급 경로(p)에 대체로 수직으로 배치되고, 그리고 그 롤러들 사이에서의 상기 선재 공급 경로(p)에서 열간압연 될 선재(2)가 그것을 통과하도록 강제되는 슬롯의 경계를 이루도록 하는 크기로 구성된다.
더 상세하게는, 각각의 롤러(6)는 지지 샤프트(4)의 단부(4a) 상에서의 텅스텐 카바이드의 단일체 블록(6)의 장착을 가능하게 할 정도의 직경을 갖는 대체로 실리더 형상의 중앙 관통구(6a)가 제공되는 대체로 실린더 형상의 텅스텐 카바이드의 단일체 블록(6)으로 이루어진다.
도 2 및 3을 참조하면, 특히, 각각의 지지 샤프트(4)의 단부(4a)는 바람직하게는 같은 샤프트의 먼 쪽 단부를 향해 수렴하는 대체로 절단된 원뿔형의 프로필을 나타내며, 그리고 상기 선재 및 선재류의 열간압연 장치(1)는 바람직하게는 대체로 절단된 원뿔형의 내부 프로필을 나타내는 두 개의 센터링 및 커플링 부싱들(7)을 포함하는데, 그 각각은 지지 샤프트(4)와 해당하는 롤러(6) 사이에서 각각의 지지 샤프트(4)의 단부(4a)에 장착되며, 그리고 지지 샤프트(4)에 각지게 일체형으로 되게끔 지지 샤프트(4)에 대해 직접 맞물리도록, 그리고 그와 동시에, 지지 샤프트(4) 상에서 상기 롤러(6)의 중심을 잡아주는 것과 아울러 상기 롤러(6)를 지지 샤프트(4)의 몸체에 각지게 일체형으로 만들도록 상기 지지 샤프트(4)와 롤러(6) 사이에서 삽입되고/끼워 넣어지도록(wedged) 구성된다.
도시된 예에서, 특히, 각각의 지지 샤프트(4)는, 바람직하게는, 같은 샤프트의 종축(A)에 완전히 동축으로 유지하면서, 지지 샤프트(4)의 단부(4a)로부터 탑상형(cantilevered)으로 연장되는 돌출형의 섕크(shank)(4b)가 제공되며, 그리고 각각의 센터링 및 커플링 부싱들(7)은 돌출형 섕크(4b)의 대략 베이스에서 지지 샤프트(4)의 몸체 상에 제공되는, 바람직하게는 스트레이트형의 톱니들을 갖는 톱니형 링(8) 상에 맞물리도록 구성된다.
더 상세하게는, 도시된 예에서 각각의 센터링 및 커플링 부싱(7)은 돌출형 섕크(4b)의 적어도 일부를 또한 둘러싸거나/커버하도록 된 지지 샤프트(4)의 먼 쪽 단부를 향해 롤러(6)로부터 탑상형으로 돌출하도록 지지 샤프트(4)의 단부(4a)의 길이보다 더 긴 전체 길이를 가지며, 그리고 또한, 돌출형 섕크(4b)에 직접 마주하는 중앙 관통구의 뻗은 구간을 따라서, 지지 샤프트(4)의 톱니형 링(8)에서 직접 맞물릴 수 있도록 구성된 내부 톱니형 링(9)이 제공된다.
추가하여, 센터링 및 커플링 부싱(7)의 절단된 원뿔형의 내부는 바람직하게는, 센터링 및 커플링 부싱(7)이 지지 샤프트(4)의 단부(4a) 상에서 강제로 장착/구동될 때 상기 부싱(7)의 몸체가 롤러(6)에 대해 확대되도록 강요되는 방식으로 롤러(6)의 내면에 대해 부싱(7)의 파지력을 일으키도록 구성된, 지지 샤프트(4)의 절단된 원뿔형의 단부(4a)의 그것보다 더 낮은 원추각(coning degree)을 갖는다.
도 2, 3, 및 4를 참조하면, 각각의 센터링 및 커플링 부싱(7)은 또한 편심형의 로브(lobe) 형상의 프로필을 갖는 환상의 플랜지(11)가 제공되는데, 이것은 롤러(6)의 중앙 관통구(6a)의 두 개의 입구들 중의 하나에서 (즉, 롤러 6의 두 개의 베이스들 중의 하나에서) 상기 부싱(7)의 외주면으로부터 탑상형으로 돌출하며, 상기 센터링 및 커플링 부싱(7)의 종축에 직교하는 (따라서 지지 샤프트 4의 종축 A에도 부분적으로 직교하도록) 기준 평면상에 놓여있되, 그리고 롤러의 중앙 관통구(6a)의 입구에서 그 롤러(6)의 몸체에 (즉, 상기 롤러 6의 베이스 상에 직접적으로) 차례로 형성되는 해당하는 환상의 홈(6b) 안에 맞물리도록 디자인되며, 그리고 센터링 및 커플링 부싱(7)을 롤러(6)에 각지게 일체형으로 만들도록 부싱(7)의 외측 환상의 플랜지(11)의 그것에 대해 상보형의 형상을 갖는다.
달리 설명하면, 도 3 및 4를 참조하면, 각각의 롤러(6)는 환상의 플랜지(11)에 직접 마주하는 베이스 상에 편심형의 로브 형상의 프로필을 갖는 환상의 홈(6b)을 구비하는데, 이것은 중앙 관통구(6a)의 입구에서 롤러(6)의 몸체에 형성되어 있으며, 그리고 부싱(7)의 로브 형상의 프로필을 갖는 환상의 플랜지(11)에 의해 맞물리도록 상기 센터링 및 커플링 부싱(7)의 외측 환상의 플랜지(11)의 그것과 대체로 상보형의 형상을 갖는다.
도시된 예에서, 특히, 센터링 및 커플링 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)의 외측 주변 모서리의 프로필은, 하나 또는 다수의 뻗은 구간들(stretch)에 대하여, 지지 샤프트(4)의 종축(A)과 차례로 일치하는 부싱(7)의 종축(즉, 그것에 교차하지 않는)에 대하여 편심형으로 된, 바람직하게는, 곡률 r의 가변형 반경을 갖는 폐쇄된 곡선에 의해 그 경계가 정의된다.
바람직하게는, 센터링 및 커플링 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)는 또한 그것의 무게중심이 지지 샤프트(4)의 종축(A)과 차례로 일치하는 센터링 및 커플링 부싱(7)의 종축 상에 놓이도록 형상이 구성되고/프로필이 형성된다.
마찬가지로, 롤러(6)의 환상의 홈(6b)은 바람직하게는 그것의 무게중심이 지지 샤프트(4)의 종축(A)과 차례로 일치하는 롤러(6)의 종축 상에 놓이도록 구성되고/프로필이 형성된다.
도 4를 참조하면, 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)와 마찬가지로, 도시된 예에서 동일 롤러의 중앙 관통구(6a)의 입구에서 롤러(6)의 베이스에 형성된 환상의 홈(6b)의 외측 주변 모서리의 프로필은, 바람직하게는, 하나 또는 다수의 뻗은 구간들(stretch)에 대하여, 지지 샤프트(4)의 종축(A)과 차례로 일치하는 롤러(6)의 종축(즉, 그것에 교차하지 않는)에 대하여 편심형으로 된 곡률 r의 가변형 반경을 갖는 폐쇄된 곡선에 의해 그 경계가 정의된다.
환상의 홈(6b)의 외측 주변 모서리의 프로필은 또한 센터링 및 커플링 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)의 외측 주변 모서리의 프로필에 대체로 동일하다.
도 3 및 4를 참조하면, 도시된 예에서, 특히, 센터링 및 커플링 부싱(7)의 환상의 플랜지(11) 및 롤러(6)의 베이스에 형성된 환상의 홈(6b)은, 사용시 지지 샤프트(4)의 종축(A)과 일치하는 롤러(6)의 종축의 그리고 센터링 및 커플링 부싱(7)의 종축의 각각 반대편 측면들 상에서 반사 위치에서 두 개의 초점들이 위치된 상태에서 대체로 타원형의 형상을 갖는다.
도 1, 2, 및 3을 참조하면, 상기한 선재 및 선재류의 열간압연 장치(1)는 최종적으로는, 각각의 센터링 및 커플링 부싱(7)에 대하여 각각의 탈착 가능한 블로킹 장치(12)를 포함하고 있는바, 이것은 부싱(7)의 외측 환상의 플랜지(11)가 롤러(6)의 환상의 홈(6b)에 삽입/장착된 상태에서 지지 샤프트(4)와 롤러(6) 사이에서 상기 지지 샤프트(4)의 단부(4a) 상에 장착/삽입된 센터링 및 커플링 부싱(7)을 안정적으로 지지하도록 구성된다.
도시된 예에서 특히, 각각의 블로킹 장치(12)는, 바람직하게는, 지지 샤프트(4)의 먼 쪽 단부, 또는 차라리 지지 샤프트(4)의 돌출 섕크(4b)의, 나삿니로 된 부분 상에 직접 나사로 고정되어 있는 대체로 컵 형상의 또는 벨 형상의 고정 너트(13); 및 부싱(7)의 외측 환상의 플랜지(11)가 롤러(6)의 환상의 홈(6b) 내에 장착된 상태에서 센터링 및 커플링 부싱(7)을 압착하고 롤러(6) 상에 안정적으로 인접(abutment) 상태로 유지할 수 있도록, 고정 너트(13)의 몸체와 센터링 및 커플링 부싱(7) 사이에 삽입되도록 지지 샤프트(4)의 먼 쪽 단부 상에 또는 차라리 지지 샤프트(4)의 돌출 섕크(4b) 상에 장착되는 한 팩의 미리 압력이 가해진 컵 스프링들(14) 또는 다른 유사한 탄성 부재들을 포함한다.
더 상세하게는, 도 2를 참조하면, 도시된 예에서, 상기한 컵 스프링들(14)의 팩은, 바람직하게는, 부싱(7)의 외면에 존재하는 돌출형 환상의 어깨(shoulder) 부분(15)에 대해 인접 상태인 센터링 및 커플링 부싱(7)의 자유단에 장착되며; 반면에, 고정 너트(13)의 중앙부는 부싱(7)의 자유단 상에 망원경식으로 잘 맞도록 하는 구조로 형성되며, 이로써 부싱(7)의 같은 단부에 장착된 컵 스프링들(14)의 팩에 대해 인접한 상태에 도달하고, 이에 따라 센터링 및 커플링 부싱(7)의 돌출형 환상의 어깨 부분(15)에 대해 컵 스프링들(14)의 팩을 압착할 수가 있게 된다.
도 1, 2 및 3을 참조하면, 각각의 블로킹 장치(12)는 또한, 바람직하게는, 슬리브의 저부의 환상의 테두리(16a)가 환상의 홈(6b)이 형성되어 있는 롤러(6)의 베이스에 대해 밀착한 상태에서 그리고 상기 슬리브의 상부의 환상의 테두리(16b)가 컵 스프링(14)의 팩을 에워싸고 보호하도록 잠금 너트(13)에 대해 밀착한 상태에서, 상기 지지 샤프트(4) 상에 장착되도록 구성되고 형성되는 대체로 원통형의 보호 슬리브(16)가 제공된다.
달리 설명하면, 보호 슬리브(16)는, 그 슬리브의 저부의 환상의 테두리(16a)가 환상의 홈(6b)이 형성되어 있는 롤러(6)의 베이스에 대해 밀착한 상태에서 그리고 상기 슬리브의 상부의 환상의 테두리(16b)가 잠금 너트(13)에 대해 밀착한 상태에서, 지지 샤프트(4)의 먼 쪽 단부를 향해 롤러(6)로부터 탑상형으로 돌출하는 부싱(7)의 일부 위에 장착되도록 구성 및 형성된다.
더 상세히 설명하면, 전술한 실시예에 있어서, 보호 슬리브(16)는 바람직하게는, 센터링 및 커플링 부싱(7)과 롤러(6) 사이의 결합 영역을 둘러싸서 덮도록, 슬리브의 저부의 환상의 테두리(16a)가 환상의 홈(6a)의 바깥쪽에서 롤러(6)의 베이스와 밀착하게 되도록 구성 및 형성된다.
슬리브(16)의 상부 환상의 가장자리(16b)는 그 대신에, 상기 센터링 및 커플링 부싱(7)의 자유단에 장착된 컵 스프링들(14)의 팩을 덮어서 보호하도록 잠금 너트(13)의 외주부 모서리와 대체로 전체 길이에 대해 결합될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
덧붙여서, 슬리브(16)는 센터링 및 커플링 부싱(7)에 각이 지게 일체형으로 되도록 롤러(6)의 바깥으로 탑상형으로 돌출하는 부싱(7)의 일부 위에 직접적으로 맞물리게 될 수 있도록 또한 구성되고 형성된다.
전술한 예에서, 특히, 슬리브(16)는 바람직하게는, 상기한 부싱(7)의 외측 환상의 플랜지(11)와 환상의 쇼울더(15) 사이에서 부싱(7)의 외측 표면상에 제공되는, 바람직하게는 직선형의 톱니를 구비하는 톱니형 링(17) 상에 맞물릴 수 있도록 구성된다.
더욱 상세하게 설명하면, 전술한 예에서, 슬리브(16)는 센터링 및 커플링 부싱(7)의 톱니형 링(17)에 직접적으로 맞물릴 수 있도록 구성된 내부 톱니형 링(18)을 중앙 관통구의 뻗은 구간을 따라서 구비하고 있다.
도 2를 참조하면, 상기한 선재 및 선재류의 열간압연 장치(1)는, 바람직하게는, 환상의 홈(6b)이 없이 롤러(6)의 베이스에 대해 밀착하고 지지 샤프트(4)의 절단된 원뿔형의 단부(4a)에 대해 롤러(6)가 잘못 정렬되는 것을 방치하도록, 상기 같은 지지 샤프트(4)를 따라서 추가적인 축 방향의 변위 가능성이 없이, 지지 샤프트(4)의 단부(4a)에 바로 인접한 지지 샤프트(4)의 뻗은 구간 상에 장착되는 환상의 쓰러스트-베어링(thrust-bearing) 요소(20)를 각각의 지지 샤프트(4)를 따라서 포함하고 있다.
달리 설명하면, 상기한 환상의 쓰러스트-베어링 요소(20)는 상기한 단부(4a)에 반대 방향으로 지지 샤프트(4)를 따라서 이동할 가능성이 없이, 지지 샤프트(4)의 절단된 원뿔형의 단부(4a) 상의 제 위치에서 롤러(6)를 지지하고 유지하도록, 돌출 섕크(4b)에 대해 반대편 측면 상에서 상기 센터링 및 커플링 부싱(7) 및 롤러(6)의 옆에 상기한 지지 샤프트(4) 상에 장착된다.
상기 선재 및 선재류의 열간압연 장치(1)의 동작은 전술한 설명으로부터 용이하게 추론 가능하고, 따라서 더 이상의 추가적인 셜명을 필요로 하지는 않을 것이다.
대신에, 센터링 및 커플링 부싱(7) 및 롤러(6) 사이의 결합(커플링)에 대한 실험들에 따르면, 센터링 및 커플링 부싱(7)의 외측의 환상의 플랜지(11) 및 롤러(6)의 베이스에 존재하는 환상의 홈(6b)의 특정한 형상은 상기 롤러(6)를 형성하는 물질에서 그 롤러(6)의 파열에 이를 수도 있는 크랙들을 야기하는 상기 장치(1)의 정상 동작 중에 상기 두 구성 요소들 간에 생성되는 기계적인 스트레스(응력)가 없이, 상기 롤러(6)를 상기 센터링 및 커플링 부싱(7)에 각이 지게 일체로 유지하는 것을 가능하게 한다는 것을 알 수가 있었다.
롤러(6) 및 센터링 및 커플링 부싱(7)의 특정한 구조로부터 도출되는 이점은 상당히 크다.
실제로 이제는, 상기 두 개의 블로킹 장치들(12)은 특히 높은 축 방향의 쓰러스트를 가할 필요도 없이 상기 두 개의 센터링 및 커플링 부싱(7)들을 제자리에 유지하여야만 하는데, 그 이유는 센터링 및 커플링 부싱(7) 상에서 롤러의 블로킹 작용은 더 이상은 마찰에 의해 획득되지 않기 때문이다.
따라서, 고정 너트들(13) 상에 인가될 죄임 토크(tightening torque)는 블로킹 롤러들에 대해 현재의 시스템에 의해 필요로 하는 것보다는 적어도 두자릿수만큼 더 낮고 또한 보통의 렌치를 사용하여 용이하게 도달될 수 있는 값들을 갖는다.
이러한 가능성은 유압식 토크 렌치의 사용을 불필요한 것으로 만들고 롤러들의 교환을 위한 시간의 획기적인 감소를 가능하게 함으로써 열간압연 공정 라인의 정비 작업을 매우 간소하게 해준다.
마지막으로, 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않고 전술한 선재 및 선재류 열간압연 장치(1) 및 롤러(6)에 대한 변경 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것은 자명하다.
예를 들면, 다른 덜 정교한 실시예에 있어서, 상기 블로킹 장치(12)는, 지지 샤프트(4)의 먼 쪽 단부 상에 직접 또는 차라리 상기 지지 샤프트(4)의 돌출 섕크(4b) 상에 장착되도록, 그리하여 환상의 홈(6b)이 제공되어 있는 롤러(6)의 베이스에 대해 밀착하게 동일한 환상의 홈(6b) 바깥쪽으로 그의 외주 테두리를 배열하도록 구성 및 형성된 컵 형상의 몸체와; 그리고 상기한 컵 형상의 몸체의 저부를 관통하는 방식으로 맞물게 하는 것과 아울러 지지 샤프트(4)의 몸체에, 또는 차라리 상기 지지 샤프트(4)의 돌출 섕크(4b)에 나사로 고정되는, 지지 샤프트(4)의 먼 쪽 단부 상에 또는 차라리 상기 지지 샤프트(4)의 돌출 섕크(4b) 상에 상기 컵 형상의 몸체를 견고하게 저지하도록 하는 하나 또는 다수의 앵커(anchoring) 볼트들을 포함할 수도 있다.
더욱이, 또 다른 실시예에서는 롤러(6)는, 텅스텐 카바이드로 만들어지는 것 대신에, 고저항성 주철(high-resistance cast iron) 또는 특수강으로 된 대체로 실린더형의 단일체 블록(6)으로서, 지지 샤프트(4)의 절단된 원뿔형 단부(4a) 상의 주철의 단일체 블록의 조립을 가능케 할 정도의 직경을 갖는 실린더형의 중앙 관통구(6a)가 제공된 단일체 블록으로 이루어질 수 있다.

Claims (17)

  1. 미리 설정된 공급 경로(p)를 따라서 전방으로 이동하는 선재 또는 선재류(2)를 열간압연(hot-roll)하도록 구성된 선재 및 선재류 열간압연 장치(1)로서,
    - 선재 공급 경로(p)에 국부적으로 대략 직각으로 그리고 서로 평행으로 마주하는 각각의 종축들(A)을 갖는 상기 선재 공급 경로(p)의 대향하는 측면들에 배열되어 있고, 상기 선재 공급 경로(p)의 대향하는 측면들 상의 대체로 반사하는 위치에 각각의 단부들(4a)을 배열하도록 구성되는 두 개의 반대로 회전하는 지지 샤프트들(4);
    - 중앙 관통구(6a)가 제공되고 상기 지지 샤프트(4)의 단부(4a)에서 각각의 지지 샤프트(4) 상에 각각 장착되는 두 개의 롤러들(6); 및
    - 두 개의 센터링 및 커플링 부싱들(7)로서, 그 각각은 상기 지지 샤프트(4)와 해당하는 롤러(6) 사이에서 각각의 지지 샤프트(4)의 단부(4a) 상에 장착되며, 그리고 상기 지지 샤프트(4)에 각이 지게 일체형이 되게끔 상기 지지 샤프트(4)를 맞물도록 그리고 상기 지지 샤프트(4)와 롤러(6) 사이에서 삽입되어 고정(wedged)되도록 함으로써 상기 지지 샤프트(4) 상에서 롤러(6)의 중심을 잡아줌과 동시에 상기 롤러(6)를 상기 지지 샤프트(4)의 몸체에 각이 지게 일체형으로 만들도록 하는 상기한 두 개의 센터링 및 커플링 부싱들(7)을 포함하는 선재 및 선재류 열간압연 장치에 있어서,
    각각의 센터링 및 커플링 부싱(7)에는 상기 롤러(6)의 중앙 관통구(6a)의 두 개의 입구들 중의 하나에서 상기 부싱(7)의 외부면으로부터 탑상형으로 돌출하며 또한 편심형 로브 형상의 프로필을 갖는 환상의 플랜지(11)가 제공되며, 그리고
    각각의 롤러는 상기 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)에 마주하는 베이스 상에, 상기 롤러의 중앙 관통구(6a)의 입구에서 상기 롤러(6)의 몸체 상에 형성되며 그리고 상기 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)에 의해 맞물리도록 상기 센터링 및 커플링 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)의 형상에 상보적인 형상을 갖는 편심형의 로브(lobe-shaped) 형상의 프로필을 갖는 상응하는 환상의 홈(6b)을 갖는 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센터링 및 커플링 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)의 외주 가장자리의 프로필은 하나 또는 다수의 뻗은 구간(stretches)들에 대하여 상기 부싱(7)의 종축(A)에 대해 편심형인 곡률(r)의 가변적인 반경을 갖는 폐쇄형 곡선에 의해 그 경계가 정의되는 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 롤러(6)의 환상의 홈(6b)의 외주 가장자리의 프로필은 하나 또는 다수의 뻗은 구간들에 대하여 상기 롤러(6)의 종축(A)에 대해 편심형인 곡률(r)의 가변적인 반경을 갖는 폐쇄형 곡선에 의해 그 경계가 정의되는 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 환상의 홈(6b)의 외주 가장자리의 프로필은 상기 센터링 및 커플링 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)의 외주 가장자리의 프로필과 대체로 동일한 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  5. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 두 개의 지지 샤프트들(4)의 단부들(4a)은 대체로 절단된 원뿔형의 프로필을 가지며, 그리고 상기 두 개의 센터링 및 커플링 부싱들(7)은 절단된 원뿔형의 프로필 내부에 존재하는 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  6. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 센터링 및 커플링 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)는 그것의 무게중심이 상기 센터링 및 커플링 부싱(7)의 종축(A)에 배치되도록 프로필이 형성된 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  7. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러(6)의 환상의 홈(6b)은 바람직하게는 그것의 무게중심이 상기 롤러(6)의 종축(A) 상에 배치되도록 프로필이 형성된 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  8. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 센터링 및 커플링 부싱(7)의 환상의 플랜지(11) 및 상기 롤러(6)의 환상의 홈(6b)은 대체로 타원형의 형상인 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  9. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치에는 선재 공급 경로(p)에 근접하게 붙여서 배치되는 외부 지지 케이싱(3)이 또한 제공되며; 상기 두 개의 지지 샤프트들(4)은 선재 공급 경로(p)의 대향하는 측면들 상에서 대체로 반사하는 위치에서 상기 지지 케이싱(3)으로부터 탑상형으로 돌출하도록, 따라서 상기 선재 공급 경로(p)의 대향하는 측면들 상의 대체로 반사하는 위치에 각각의 단부들(4a)을 배열하도록, 상기 지지 케이싱(3) 상에서 축 방향으로 회전 가능한 방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지 케이싱(3) 내에 수용되고 상기 두 개의 지지 샤프트들(4)을 동일한 구동 모터에 연결하도록 구성되는 기어 트레인을 더 포함하되, 상기 모터는 대체로 동일한 각속도로 서로 반대편 방향으로 각각의 종축들(A)을 중심으로 상기 두 개의 지지 샤프트들(4)을 동시에 회전하게 구동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  11. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    각각의 센터링 및 커플링 부싱(7)에 대하여, 상기 부싱(7)의 환상의 플랜지(11)가 롤러(6)의 환상의 홈(6b)에 삽입/장착된 상태로 상기 지지 샤프트(4)와 롤러(6) 사이에서 지지 샤프트(4)의 단부(4a)에 안정적으로 삽입되어 장착되게끔 상기 센터링 및 커플링 부싱(7)을 유지하도록 구성되는 각각의 탈착 가능한 블로킹 장치(12)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    탈착 가능한 블로킹 장치(12)는, 상기 지지 샤프트(4)의 먼쪽 단부(4b) 상에 직접적으로 나사로 고정되는 잠금 너트(13), 및 상기 잠금 너트(13)의 몸체와 상기 센터링 및 커플링 부싱(7) 사이에서 삽입되어 상기 롤러(6)에 대해 인접하게 상기 센터링 및 커플링 부싱(7)을 안정적으로 압착하고 유지하도록, 상기 지지 샤프트(4)의 먼쪽 단부(4b) 상에 장착되는 탄성 수단(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  13. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    각각의 롤러(6)는 상기 지지 샤프트(4)의 단부(4a) 상에서 텅스텐 카바이드의 단일체 블록(6)의 장착을 가능하게 하도록 하는 직경을 갖는 중앙 관통구(6a)가 제공된 대략 실린더 형상의 텅스텐 카바이드의 단일체 블록(6)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선재 및 선재류 열간압연 장치.
  14. 지지 샤프트(4) 상에 고저항성 물질로 된 단일체 블록(6)의 장착을 가능하게 하도록 구성된 중앙 관통구(6a)가 제공되는 대체로 실린더 형상의 고저항성 물질의 단일체 블록(6)을 포함하는 선재 및 선재류의 열간압연을 위한 롤러(6)에 있어서,
    상기 고저항성 물질로 된 단일체 블록(6)은 그의 두 개의 베이스들 중의 하나에, 상기 중앙 관통구(6a)의 입구에서 상기 고저항성 물질로 된 단일체 블록(6)의 몸체에 형성되는, 편심형의 로브 형상의 프로필을 갖는 환상의 홈(6b)을 갖는 것을 특징으로 하는 롤러.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고저항성 물질로 된 단일체 블록(6)의 환상의 홈(6b)의 외주 가장자리의 프로필은 하나 또는 다수의 뻗은 구간에 대하여 상기 고저항성 물질로 된 단일체 블록(6)의 종축(A)에 대하여 편심형인 곡률(r)의 가변형 반경을 갖는 폐쇄형 곡선에 의해 그 경계가 정의되는 것을 특징으로 하는 롤러.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 편심형의 로브 형상의 프로필을 갖는 환상의 홈(6b)은 대체로 타원형의 형상인 것을 특징으로 하는 롤러.
  17. 제14항, 제15항, 또는 제16항에 있어서,
    상기 고저항성 물질로 된 단일체 블록(6)은 대체로 실린더 형상의 텅스텐 카바이드의 단일체 블록(6)인 것을 특징으로 하는 롤러.
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