KR20220011592A - 원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법 - Google Patents

원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법에 관한 것이다. 내부 지지대(1)와 외부 지지대(2)가 볼트(3)를 통해 함께 조립된 후 장축 슬리브(4)의 내부 홀 단차(14)에 장착된다. 볼트(3)의 시계 방향 회전을 통해 내부 지지대(1)가 접촉되는 경사면(13) 상에서 외부 지지대(2)의 바닥면을 향해 슬라이딩된다. 외부 지지대(2)는 12개의 개구(15)가 균일 분포되어 외부 지지대(2)가 바깥을 향해 단단하게 받쳐지며, 외부 지지대(2)는 장축 슬리브(4)의 내부 홀 단차(14)에 지지된다. 본 발명은 팁이 힘을 받아 발생하는 공구 맨드릴 변형과 장축 슬리브(4) 변형을 방지할 수 있다. 3단 지지는 장축 슬리브(4) 내의 홀에 강한 지지력을 형성하여, 압연 시 장축 슬리브(4) 변형을 유발하지 않아 장축 슬리브(4)의 떨림을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법{A METHOD FOR PROCESSING ROLLING FOR LONG SHAFT SLEEVE OF NUCLEAR MAIN PUMP OF NUCLEAR POWER PLANT}
본 발명은 원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법에 관한 것이다.
원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연은 원자력 발전소 축 밀봉 메인 펌프의 핵심 요소이다. 원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법은 축 밀봉 원자력 메인 펌프의 정상적인 운행 및 메인 펌프 제조 기술의 국산화에 있어서 매우 중요하다. 원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법은 항상 공정 난제이다. 종래의 공정 방법은 장축 슬리브 양단 고정 엔드 커버를 맨드릴에 관통시키고 수평 선반 상에서 압연을 수행하는 것이다. 이러한 방법은 장축 슬리브 변형이 유발될 수 있다는 단점이 있다. 장축 슬리브의 정밀도가 비교적 높기 때문에 장축 슬리브의 내외부 원형 토탈 런아웃(total runout)은 0.02mm이고 동축도는 0.01mm이다. 또한 벽이 얇으며 가장 얇은 지점은 13mm이고 길이가 1100mm이며 압연 과정에서 변형이 일어나기 매우 쉽다. 종래의 공정 방법은 수평 압연을 채택하며, 공작 기계의 척(chuk)을 이용해 일측 엔드 커버를 끼우고 팁은 타측에서 맨드릴을 받친다. 팁의 힘 크기는 제어하기 어렵다. 약간 클 경우 맨드릴 만곡 변형을 유발하여 장축 슬리브를 변형시킬 수 있다. 약간 작을 경우에는 압연 시 생성되는 압력으로 인해 장축 슬리브에 반경 방향 위치 변화가 유발되어 압연 성공을 보장할 수 없다. 또한 압연 시 내부가 지탱되지 않아 벽이 얇은 장축 슬리브가 압연력으로 인해 변형될 수 있고, 이로 인해 공작물을 폐기해야 하는 경우가 발생할 수 있다. 장축 슬리브의 제조 공정은 복잡하다. 초기 단계에서는 도면의 정밀도 요건을 보장하기 위해 연삭 공정에만 약 15일이 소요되며, 마지막 압연 공정에서는 종종 변형으로 인해 폐기되는 경우가 많아 비용 손실이 발생하고 공사가 지연된다. 도면의 요건에 부합하지 않는 장축 슬리브를 원자력 메인 펌프에 장착하면 장축 슬리브와 하부 가이드 베어링의 탄소 고리가 동심을 벗어나게 된다. 따라서 운전 시 하부 가이드 베어링 탄소 고리가 편마모되어 메인 펌프가 과도하게 진동하여 하부 가이드 베어링 탄소 고리 파손의 원인이 된다. 이는 더욱 심각해지면 원전 사고를 일으킬 수 있다.
본 발명의 목적은 신뢰도, 정밀도 및 효율이 높은 원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법을 공개하는 데에 있다. 본 발명은 원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법을 제공하며 여기에는 하기 단계가 포함된다.
1) 내부 지지대(1)와 외부 지지대(2)는 볼트(3)를 통해 함께 조립된 후 장축 슬리브(4)의 내부 홀 단차(14)에 장착된다. 볼트(3)의 시계 방향 회전을 통해 내부 지지대(1)가 접촉되는 경사면(13) 상에서 외부 지지대(2)의 바닥면을 향해 슬라이딩된다. 외부 지지대(2)는 12개의 개구(15)가 균일 분포되어 외부 지지대(2)가 바깥을 향해 단단하게 받쳐지고, 외부 지지대(2)는 장축 슬리브(4)의 내부 홀 단차(14)에서 지지된다.
2) 압연 하부 지지판(5)을 수직 선반 작업대(9) 상에 장착한다.
3) 장축 슬리브(4)의 하부 단차를 압연 하부 지지판(5)의 상부 단차 상에 장착한다. 두 위치의 맞춤 간격(J1)은 하기 조건을 충족시킨다.
J1≤0.01mm
4) 4개 M20의 풀로드(6)의 나사산은 압연 하부 지지판(5)의 M20의 나사홀 상에 회전 진입하며, 스피곳이 있는 상부 덮개판(7)에 장착하여 넣는다. 4개 너트(8)를 4개 M20의 풀로드(6) 상에 조립하고, 4개 너트(8)는 상부 덮개판(7)에 압축한다. 상부 덮개판(7)의 스피곳과 장축 슬리브(4)의 상부 단차의 간격(J2)은 하기 조건을 충족시킨다.
J2≤0.01mm
5) 수직 선반 작업대(9)에서 장축 슬리브(4)의 런아웃(T)이 하기 조건을 충족시키도록 조정한다.
T≤0.01mm
조정 후 수직 선반 작업대(9)의 조(12)(jaw)를 잠근다.
6) 볼헤드 압연 공구(10)를 수직 선반의 툴 홀더(11) 상에 고정하고, 수직 선반 작업대(9)를 회전시킨다. 볼헤드 압연 공구(10)를 사용해 장축 슬리브(4) 바닥부로부터 위를 향해 압연을 수행한다. 압연 영역은 장축 슬리브(4)의 바닥부에서 내부 홀 단차(14)까지로 장축 슬리브 압연을 완료한다. 압연의 선속도(S), 공급량(f) 및 압연 압력(P)는 각각 하기 조건을 충족시킨다.
75m/min≤S≤85m/min
0.08mm/rev≤f≤0.12mm/rev
140bar≤P≤160bar
본 발명의 작동 원리는 하기와 같다.
본 발명의 작동 과정 및 원리는 장축 슬리브(4) 수직 압연을 채택하는 것이다. 수직 압연은 장축 슬리브(4)가 반경 방향의 체결력을 받지 않고 자체적인 중량 및 상부 덮개판(7)을 통해 압축되어 수직 선반 작업대(9) 상에 고정될 수 있도록 만들 수 있다. 따라서 장축 슬리브(4)가 체결력으로 인해 변형되지 않으며, 내부 지지 공구의 내부 홀 단차(14)에 대한 지지를 통해 장축 슬리브(4)의 외부 원이 압연력으로 인해 장축 슬리브(4) 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 압연은 상온 상태에서 금속의 냉간 소성 특징을 이용하는 것이다. 볼헤드 압연 공구(10)를 이용하여 공작물 표면에 일정한 압력을 인가하여, 공작물 표층 금속에 소성 유동을 일으키고, 원래 잔류한 낮은 오목 파곡에 채워 공작물 표면 조도값을 낮춘다. 압연에 의한 표층 금속 소성 변형을 통해 표층 조직을 저온 경화하고 결정립을 미세화하여 치밀한 섬유상을 형성하고, 잔류 응력층을 형성한다. 경도와 강도가 향상되어 공작물 표면의 내마모성, 내식성 및 맞춤성이 개선되고 장축 슬리브(4)의 사용 수명이 향상된다.
본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다.
본 발명은 한 세트의 내부 홀을 지지하는 작업 공구를 수직 선반 상의 수직 압연에 결합하는 공정 방법을 창의적으로 채택함으로써, 장축 슬리브(4)의 압연 후 치수를 보장한다. 이러한 방법은 다음의 장점이 있다. 첫째, 수직 선반 상의 수직 압연을 채택한다. 수직 압연은 공작 기계 팁을 사용하지 않으므로 팁이 힘을 받아 공구 맨드릴이 변형되고 장축 슬리브(4)가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 둘째, 수직 거치를 채택하여 공작물 자체 중력을 이용하고 상부 덮개판(7)과 풀로드(6) 및 너트(8)를 이용해 장축 슬리브(4)를 압연 하부 지지판(5) 상에 고정한다. 장축 슬리브(4)는 장축 슬리브(4) 변형을 유발할 수 있는 반경 방향 체결력을 받지 않는다. 셋째, 압연 하부 지지판(5)은 3단식을 채택한다. 제1단은 수직 선반 작업대(9)를 체결하는 데 사용된다. 제2단은 장축 슬리브(4)를 축방향으로 지지하는 데 사용된다. 제3단은 장축 슬리브(4)를 반경 방향으로 지지하는 데 사용되며 맞춤 간격은 0.01mm 이하이다. 제1단의 체결력에 의한 변형이 제3단에 매우 미약하게 전도되므로 장축 슬리브(4)의 변형을 유발하지 않는다. 제2단은 장축 슬리브(4)를 축방향으로 지지하고 볼헤드 압연 공구(10)의 진입 위치를 남겨 제1단 체결력을 완충시키는 작용을 할 수 있다. 제3단은 장축 슬리브(4) 하부 내부 홀을 지지하는 작용을 한다. 간격(J1)이 0.01mm 미만인 조건을 충족시키므로, 압연력을 효과적으로 지지할 수 있다. 넷째, 본 공정 방법은 내부 홀 3단 지지를 택한다. 제1단은 압연 하부 지지판(5)의 제3단 단차로 장축 슬리브(4) 하부 내부 홀을 지지하는 작용을 한다. 제2단은 공구 내부 지지대(1)와 외부 지지대(2)이며 볼트(3)를 통해 하나로 장착된다. 외부 지지대에는 12개의 개구(15)가 균일 분포되며 볼트(3)를 통해 단단히 당겨진다. 내부 지지대(1)와 외부 지지대(2)의 경사면(13)은 상호 작용한다. 내부 지지대(1)는 외부 지지대(2) 직경이 커지도록 받친다. 따라서 장축 슬리브(4) 내벽의 내부 홀 단차(14)를 지지하며, 간격이 없어 효과적으로 외부의 압연력 작용에 저항한다. 제3단은 장축 슬리브(4)의 상부 덮개판(7)이다. 상부 덮개판(7)과 장축 슬리브(4)는 스피곳을 통해 맞춰진다. 스피곳 간격은 0.01mm보다 작고, 스피곳은 장축 슬리브(4) 상부 내부 홀을 지지한다. 이러한 3단은 장축 슬리브(4) 내부 홀을 강하게 지지하며, 압연 시 장축 슬리브(4) 변형을 유발하지 않는다. 다섯째, 압연 영역이 하부에 거치되어 장축 슬리브(4) 상부에 상대적으로 장축 슬리브(4) 압연 시 압연 위치가 수직 선반 작업대(9) 위치와의 거리가 너무 커 장축 슬리브(4)가 떨리는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 수직 압연 상태 단면도이다.
도 2는 지지 도구 조립도이다.
원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법은 하기 단계를 포함한다.
1) 내부 지지대(1)와 외부 지지대(2)는 볼트(3)를 통해 함께 조립된 후 장축 슬리브(4)의 내부 홀 단차(14)에 장착된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 볼트(3)의 시계 방향 회전을 통해 내부 지지대(1)가 접촉되는 경사면(13) 상에서 외부 지지대(2)의 바닥면을 향해 슬라이딩된다. 외부 지지대(2)에는 12개의 개구(15)가 균일 분포된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 지지대(2)가 바깥을 향해 단단하게 받쳐지고, 외부 지지대(2)는 장축 슬리브(4)의 내부 홀 단차(14)를 지지한다.
2) 압연 하부 지지판(5)을 수직 선반 작업대(9) 상에 장착한다.
3) 장축 슬리브(4)의 하부 단차를 압연 하부 지지판(5)의 상부 단차 상에 장착한다. 두 위치의 맞춤 간격(J1)은 하기 조건을 충족시킨다.
J1≤0.01mm
4) 4개 M20의 풀로드(6)의 나사산은 압연 하부 지지판(5)의 M20의 나사홀 상에 회전 진입하며, 스피곳이 있는 상부 덮개판(7)에 장착하여 넣는다. 4개 너트(8)를 4개 M20의 풀로드(6) 상에 조립하고, 4개 너트(8)는 상부 덮개판(7)에 압축한다. 상부 덮개판(7)의 스피곳과 장축 슬리브(4)의 상부 단차의 간격(J2)은 하기 조건을 충족시킨다.
J2≤0.01mm
5) 수직 선반 작업대(9)에서 장축 슬리브(4)의 런아웃(T)이 하기 조건을 충족시키도록 조정한다.
T≤0.01mm
조정 후 수직 선반 작업대(9)의 조(12)를 잠근다.
6) 도 1에 도시된 바와 같이, 볼헤드 압연 공구(10)를 수직 선반의 툴 홀더(11) 상에 고정하고, 수직 선반 작업대(9)를 회전시킨다. 볼헤드 압연 공구(10)를 사용해 장축 슬리브(4) 바닥부로부터 위를 향해 압연을 수행한다. 압연 영역은 장축 슬리브(4)의 바닥부에서 내부 홀 단차(14)까지로 장축 슬리브 압연을 완료한다. 압연의 선속도(S), 공급량(f) 및 압연 압력(P)는 각각 하기 조건을 충족시킨다.
75m/min≤S≤85m/min
0.08mm/rev≤f≤0.12mm/rev
140bar≤P≤160bar

Claims (1)

  1. 원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법에 있어서,
    1) 내부 지지대(1)와 외부 지지대(2)는 볼트(3)를 통해 함께 조립된 후 장축 슬리브(4)의 내부 홀 단차(14)에 장착되고, 볼트(3)의 시계 방향 회전을 통해 내부 지지대(1)가 접촉되는 경사면(13) 상에서 외부 지지대(2)의 바닥면을 향해 슬라이딩되고, 외부 지지대(2)는 12개의 개구(15)가 균일 분포되어 외부 지지대(2)가 바깥을 향해 단단하게 받쳐지고, 외부 지지대(2)는 장축 슬리브(4)의 내부 홀 단차(14)에서 지지되는 단계;
    2) 압연 하부 지지판(5)을 수직 선반 작업대(9) 상에 장착하는 단계;
    3) 장축 슬리브(4)의 하부 단차를 압연 하부 지지판(5)의 상부 단차 상에 장착하고, 두 위치의 맞춤 간격(J1)은
    J1≤0.01mm를 충족시키는 단계;
    4) 4개 M20의 풀로드(6)의 나사산은 압연 하부 지지판(5)의 M20의 나사홀 상에 회전 진입하고, 스피곳이 있는 상부 덮개판(7)에 장착하여 넣고, 4개 너트(8)를 4개 M20의 풀로드(6) 상에 조립하고, 4개 너트(8)는 상부 덮개판(7)에 압축하고, 상부 덮개판(7)의 스피곳과 장축 슬리브(4)의 상부 단차의 간격(J2)은
    J2≤0.01mm를 충족시키는 단계;
    5) 수직 선반 작업대(9)에서 장축 슬리브(4)의 런아웃(T)이
    T≤0.01mm를 충족시키도록 조정하고,
    조정 후 수직 선반 작업대(9)의 조(12)를 잠그는 단계; 및
    6) 볼헤드 압연 공구(10)를 수직 선반의 툴 홀더(11) 상에 고정하고, 수직 선반 작업대(9)를 회전시키며, 볼헤드 압연 공구(10)를 사용해 장축 슬리브(4) 바닥부로부터 위를 향해 압연을 수행하고, 압연 영역은 장축 슬리브(4)의 바닥부에서 내부 홀 단차(14)까지로 장축 슬리브 압연을 완료하며, 압연의 선속도(S), 공급량(f) 및 압연 압력(P)는 각각
    75m/min≤S≤85m/min
    0.08mm/rev≤f≤0.12mm/rev
    140bar≤P≤160bar를 충족시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 원자력 메인 펌프 장축 슬리브의 압연을 처리하는 방법.
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