KR840002037B1 - 압연장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

압연장치

제1도는 본 발명의 압연장치에서 압연과정에 대한 측면개요도.

제2도는 본 발명의 압연장치에 대한 측면도.

제3도는 제2도의 장치에서 그 구동메카니즘에 대한 개요도.

제4도에서 제6도는 본 발명의 압연장치에 대한 다른 실시예를 도시한 측면개요도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 압연장치 11,12 : 지지로울

13 : 프레임 17,18 : 가공로울

19,20,21,22 : 지지장치 23 : 압착수단

24 : 감속기어세트 25 : 모터

26,27 : 구동스핀들 28,29 : 구속로울

30,31 : 권취장치 33 : 모터구동기

36,37 : 구동기어

본 발명은 소성변형이 가능한 금속 및 합금에 광범위하게 사용할 수 있으며, 여러가지 종래장치에 비해 금속스트립이 통과할 때마다 그 두께감소율이 증가될 뿐만 아니라 소둔(annealing)간의 전체척인 두께 감소율이 증가되는 압연장치에 관한 것이다.

종래의 압연장치에는 2-로울, 4-로울 및 다발식 압연기를 포함하여 여러가지 구조의 것들이 있다. 이러한 종래의 압연기에 있어서는 소둔하기 전까지 금속스트립에 일어날 수 있는 전체적인 두께 감소율은 압연가공시에 발생하는 로울분할력(separating force)에 의하여 결정된다. 금속스트립에 가공경화가 일어나기 때문에 압연의 최대한도에 도달할 때까지 금속스트립의 분할력은 점차로 증가하게 된다. 분할력이 충분히 증가되어 스트립에 접촉하는 로울부분이 평평하게 되면, 압연기의 탄성파 스트립의 소성강도가 균형을 이루어 압연기는 스트립의 두께를 더 이상 감소시킬 수가 없다. 즉 상기 상태에서 더 이상의 압연은 비경제적임으로 스트립이 이러한 분할력에 도달하기 전에 스트립을 소둔처리하여 연화시킴으로서 다음 단계의 압연에서 그 분할력을 감소시키게 된다.

매통과시마다 그 두께감소율 및 소둔간의 압연에 의해 스트립이 얻을 수 있는 전체감소율을 가능한 크게하여 비용 및 시산을 소모하는 소둔작업을 줄이는 것이 바람직하다. 이와 같이 소둔간에 그 두께를 더욱 감소시키고자 하는 여러가지 종래기술이 있으나, 대부분의 이러한 기술에서는 압연수축에 연신성분을 추가시켜 두께감소율을 증가시킨 것이다.

이러한 방법중의 하나가 C-B-S 압연으로도 알려져 있는 접촉만곡연신압연(contact bend stretch)이다. 상기 기술은 코핀 2세(coffin Jr.)의 미합중국 특허 제3,238,765호와 더 저어널 오브 메탈스(The Journal of Metals) 1967년 8월호 14-22쪽에 발표된 논문에 기술되어 있다. CBS 압연방법에서는 금속스트립 또는 금속박의 두께감소를 위한 길이방향 장력 및 압연압력과 함께 소성만곡이 부여된다. 또한 이러한 압연기는 종래의 고정된 로울 간격대신에 두께감소율의 측정 및 제어수단으로서 접촉로울산의 속도비릍 이용한다. 압연기로 인입된 스트립은 입구접촉로울이라고 하는 대형로울주위를 지나산다. 그 다음에 스트립은 만곡로울이라고 하는 소형의 부동로울주위에 감긴다. 만곡로울은 제 1대형로울과 출구접촉로울이라고 하는 제2대형로울 사이의 간격에서 부동한다. 스트립은 계속 장력을 받음으로서 스트립과 2개의 접촉로울 사이에서 미끄러짐이 방지된다. 접촉로울들은 서로에 대하여 고정된 비율의 표면속도로 구동된다. 만곡로울과 2개의 접촉로울 사이의 2개의 맞물림 지점에서 두께감소가 일어난다. 소형의 만곡로울 주위에서 스트립을 인발 가공 또는 연신가공하고 스트립을 속도비에 맞추어 양 감소지점에서 충분히 압착, 만곡 및 압연시키는 2개의 접촉로울사이의 간격내로 압입시킴으로서 이러한 두께 감소가 수행된다. 이러한 장치는 전술한 코핀 2세의 논문 및 특허에서 더욱 상세히 기술되어 있다. CBS방법은 종래 기술에서 알려진 바와 같이 많은 난점을 가지고 있다. 특히 만곡로울에 윤활유를 치기가 어려우며, 매우 작은 직경으로 인하여 고속으로 회전하고, 가열되어 비틀어지는 경향이 있다.

또 다른 종래의 방법은 통상적으로 "PV" 압연이라고 하는 금속시이트 압연방법이다. 이 방법은 비드린(vydrin) 등의 미합중국 특허 제3,709,017호 및 제3,823,595호에 상세히 기술되어 있다. 이 방법에서는 시이트가 압연기의 구동로울사이에서 압연되어, 인접한 각 로울은 다음의 인접한 로울과는 반대방향으로 회전하고, 그에 대하여 상이한 원주속도로 회전한다. 이 방법에서는 로울의 주변속도비를 사용하여 압연되는 스트립의 두께 감소율을 제어한다. 스트립선단의 이동속도는 더 큰 속도로 회전하는 구동로울의 원주속도와 같다. 강력이 최소한 스트립의 선단부분에 가해지며 역방향 장력의 인가에 대해서도 기술하고 있다. 스트립은 180°이상의 원호로서 로울을 둘러싸는 식으로 감기게 된다.

PV압연은 통상적으로 동일한 직경의 비교적 대형의 로울을 사용한다. 이는 로울을 구동시키는데 큰 회전력이 필요하기 때문이다. 그러나 큰 직경의 로울을 사용함으로서, 맞물림 효과를 크게 내기가 어렵고 따라서 스트립을 진행시키면서 그 두께를 크게 감소시키기가 어렵다. 또한, 소둔간에 PV압연으로 달성할 수 있는 전체적인 두께감소의 최대치는 로울이 평평해짐에 따라 좌우된다. 로울이 평평해지는 현상은 소형의 가공로울보다는 대형의 가공로울에서 더욱 심각한 문제를 야기시킨다. 비드린등의 미합중국 특허 제3,811,307호, 게3,871,221호 및 제3,911,713호에서는 PV압연기 및 그 방법에 대한 여러가지 개조 및 개량을 예시하고 있다.

스트립을 연신가공하는 비통상적인 방법의 압연가공에 대하여 기타 많은 기술이 제안되어 있다. 이러한 방법 및 장치는 홈(Hume)의 미합중국 특허 제2,332,796호와 스톤(stone)의 제2,526,296호와 프라네크(Franek)의 제3,253,445호 및 로우슨(Lawson) 등의 제3,527,078호에 기술되어 있다.

한가지 흥미있는 방법이 프라네크드등의 미합중국 특허 제3,339,475호에 기술되어 있다. 상기 특허에서는 고정축상에서 회전할 수 있는 공간관계로 배치된 제 1 및 제 2지지로울을 포함하는 금속스트립의 압연장치및 방법을 기술하고 있다. 지지로울은 제 2지지로울이 제 1지지로울보다 더 큰 원주속도를 갖도록 구동된다. 자유롭게 회전할 수 있는 제 1 및 제 2가공로울이 지지로울 사이에 설치되어 있으며, 이들은 지지로울에 비하여 작은 직경을 갖는다. 가공로울은 지지로울에 비해 일제히 움직일 수 있으며, 서로에 대해서 그리고 각 지지로울과 함께 연동된다. 안정로울을 사용하여 지지로울에 대한 가공로울 중의 하나에 압력을 가한다.

프라네크등의 특허에서 스트립은 제 1지지로울을 둘러싼 다음 가공로울을 "S" 자형으로 통과한 후, 제 2지지로울 주위를 둘러싸는 경로를 따라 장력을 받으면서 길이방향으로 이동된다. 스트립에 가해진 장력하중이 각각의 로울에 의하여 형성된 3개의 맞물림 위치에서 압연하중을 발생시키기 위한 유일한 수단을 제공하도록 가공로울이 배치된다. 프라네크등의 방법 및 장치에 있어서 압연하중은 스트립의 길이방향 장력에 의해서만 발생한다.

C-B-S압연 및 프라네크등의 특허에서 기술된 것과 같은 방법은 전술한 것외에 몇가지 결점을 갖는다. 스트립의 장력이 각 로울의 맞물림 지점에서 로울사이에 힘을 발생시키는데 있어서 활성요소가 되기 때문에, 그 스트립의 장력이 비교적 커야한다. 고도의 장력이 요구되기 때문에 파괴되기 쉽거나 파동과 같은 기타 형상에 관한 문제에 영향을 받기 쉬운 연성스트립은 압연하기가 곤란하다. 프라네크등의 방법 및 장치에서 요구되는 것과 같은 높은 장력을 사용하면 스트립에 내부결함을 발생시키며, 모서리가 균열되는 경향이 있거나 노치취성(notch brittle)이 있는 스트립은 압연시키기가 곤란하다. 또한 이러한 장치는 안정로울과 같은 안정수단이 필요하기 때문에 더욱 복잡하게 된다.

가공중에 높은 장력을 사용할 필요성으로부터 야기되는 난점들은 전술한 비통상적인 압연기술에서도 존재한다. 따라서 선행기술에서와 같은 결함이 없이 소둔간에 금속 스트립의 두께를 높은 백분비로 감소시키면서 가공할 수 있는 압연기를 제공하는 것이 바람직하다. 로울의 맞물림 위치에서 양호한 맞물림 효과를 얻기 위해서는 직경이 작은 로울을 사용하는 것이 적합하다. 그러나 로울의 직경 및 그 배열은 압연기에 윤활유를 가하고, 압연기를 냉각하기 어려울 정도로 작게해서는 안된다. 또한 본 발명에서는 전술한 대부분의 것보다 간단한 구조의 압연기를 제작하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 장치는 비대칭 소성변형에 의하여 금속스트립을 압연시키는 것이다. 매통과시마다 현저하게 높은 두께 감소율과 소둔간의 전체적인 압연감소율은 개선된 4로울 압연기에서만 달성시킬 수 있다. 본 발명에 의한 장치는 최대의 연성을 이끌어내기 위해 압연 및 연신을 최적상태로 함으로서 금속스트립의 변형력을 최대한으로 이용하는 것이다.

본 발명에 의한 현저한 결과는 후술하는 기타의 여러가지 구조도 가능하지만 표준의 4-로울 압연장치를 변형시키므로서도 얻어질 수 있다. 압연장치의 변형은 일차적으로 압연장치가 지지로울에 의하여 확실히 구동되고, 지지로울을 다른 속도로 구동시킬 수 있도록 구동장치를 근본적으로 변경시키는 것이다. 압연장치는 인입하는 스트립이 저속으로 움직이는 구동지지로울상에 감긴 후 자유롭게 회전하는 가공 로울상에서 "S" 자형으로 감기도륵 팽팽하게 유지된다. 최종적으로 스트립은 고속으로 움직이는 구동지지로울에 감기면서 압연장치로부터 배출된다.

압연장치가 작동되어 나사식 하향메카니즘에 의하여 적절한 압력하에 놓이면, 3단계의 감소가 이루어진다. 제 1감소 지점은 제 1구동저속로울과 그에 인접한 제 1공회전 가공로울 사이에 위치한다. 제 2감소지점은 2개의 가공로울 사이에 위치하며, 제1감소지점과 유사한 제 3감소지점은 제 2가공로울과 제 2지지로울사이에 위치한다. 이러한 연동압연장치는 스트립을 1회 통과시켜서 3차의 압연이 달성되도록 하는 것이다.

각 맞물림 위치에서 감소율을 통제하는 나사식하향데카니즘은 압연에 필요한 분할력을 감소시키는 경향이있다. 가공을 위한 순방향 및 역방향 장력을 가공 대상물에 전단항력(shear drag)을 제공하도록 구동지지로울상에 금속스트립을 감기도록 하므로써 제공된다. 또한 스트립은 통상적인 수단에 의하여 압연장치로 들어갈 때 및 압연기를 떠날 때에 장력을 받는다.

따라서, 본 발명의 목적은 첫째, 금속스트립을 압연하기 위한 개선된 압연장치를 제작하기 위한 것이며, 둘째, 비대칭 소성변형을 제공할 수 있는 압연장치를 제작하기 위한 것이고, 세째, 매통과시 압연감소율 및 소둔사이의 전체적인 압연감소율을 증가시키는 압연장치를 제작하기 위한 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 연동 압연장치는 비대칭 소성변형과정을 통하여 압연감소율을 최대화하도록 2개의 축방향힘을 최적화한다. 본 발명은 소성 변형시킬 수 있는 어떠한 금속 또는 합금에도 적용할 수가 있으며, 특히 금속스트립 가공용으로 적합하다. 매통과시마다 현저하게 높은 압연감소율 및 소둔간의 전체적인 압연감소율은 본 발명에 의해 개선된 4-로울압연장치를 사용하므로써 달성시킬 수 있다. 본 발명의 장치는 최대의 연성을 이끌어 내도록 로울압축 및 연신을 최적화시킴으로서 금속스트립의 변형력을 최대로 이용하는 것이다.

압연장치의 개선은 근본적으로 압연장치를 지지로울에 의해 구동되도록 구동메카니즘을 바꾸고, 지지로울을 각기 서로 다른 속도로 구동시키기 위한 어떤 수단을 부여하는 것이다.

제1 내지 3도는 본 발명에 따른 연동압연장치(10)를 도시한 것이다. 연동압연장치(10)는 비교적 직경이 큰 제 1지지로울(11) 및 제 2지지로울(12)을 포함한다. 하부지지로울(11)은 고정된 수평로울축(14)상에서 회전할 수 있도록 압연장치(10)의 프레임(13)에 설치되어 있다. 상부지지로울(12)은 로울축(16)상에서 회전할 수 있도록 프레임(13)에 설치되어 있고, 지지로울축(14,15)에 의하여 정의된 수직평면(15)을 따라 하부지지로울(11)을 향하여 상대운동할 수 있도록 배치시킨다. 지지로울(11,12)의 직경보다 실질적으로 작은 직경을 갖는 2개의 공회전 가공로울(17,18)이 상부지지로울(12)과 하부지지로울(11)사이에 배치되어 있으며, 가공로울(17,18)은 프레임(13)에서 자유롭게 회전되도록 설치되어 있다. 가공로울은 평면(15)을 따라 수직방향으로 부동하도록 되어있다. 압연장치(10)의 로울(11,12,17,18)에 대한 지지장치(19,20,21,22)는 전술한 여러 특허에서 충분히 예시된 바와 같이 통상적인 방법에 따라 어떠한 구조로도 될 수 있다.

통상적인 모터구동나사식 하향압착수단(23)이 지지로울(11,12)과 이들과 연동하는 가공로울(17,18)사이 및 가공로울사이에 요구되는 압축력을 제공한다. 지금까지 언급된 구조는 통상적인 4-로울 고압연장치의 구조와 대체로 유사한 것이다.

본 발명에 따라 통상적인 압연장치는 하부지지로울의 원주속도 V₁이 상부지지로울(12)의 원주속도 V₄보다 작도록 하부지지로울(11)과 상부지지로울(12)사이의 속도 관계를 변화시키므로써 개선된다. 이는 제 3도에 도시한 바와 같이 압연장치를 통과하는 스트립 A의 두께에 요구되는 감소정도에 따라 상부지지로울(12)을 하부지지로울(11)에 비하여 더 큰 속도로 구동시키는 감속기어세트(24)에 의하여 비교적 용이하게 달성시킬 수 있다. 지지로울(11,12)은 감속기어세트(24)와 구동스핀들(26,27)을 통하여 로울(11,12)에 연결되는 모터(25)에 의하여 구동된다. 가공로울(17,18)에 대한 구동은 휘감기는 스트립 A를 따라 지지로울(11,12)에 의하여 제공된다.

통상적인 4-로울압연장치에서는 스트립 A가 가공로울 사이에 맞물림 지점을 통과할 때에 단 한개의 압연 맞물림이 스트립에서 행해진다. 이것은 또 비드린등에 의하여 사용된 방법으로 그들의 특허 제3,709,017호의 제6도에 예시되어 있다. 본 발명에 의해 스트립 A는 제1도에 도시한 바와 같이 인입스트립은 저속으로 움직이는 지지로울(11)에 감기고 나서 가공로울(17,18)에 "S" 자형으로 감기며 최종적으로 고속으로 움직이는 지지로울(12)에 감기면서 배출됨으로서 팽팽하게 또는 여러번 휘어진다. 이렇게 하여 제1도에 도시한 바와 같이 스트립 A가 압연장치(10)를 통과할 때에 3단계 두께감소가 일어난다. 제1차감소는 저속의 지지로울(11)과 그와 연동하는 저속의 가공로울(17)사이에서 행해진다. 제 2차감소는 하부가공로울(17)과 상부가공로울(18)사이에서 행해진다. 제 3차감소는 상부가공로울(18)가 그와 연동하는 고속의 상부지지로울(12)사이에서 행해진다. 순방향 및 역방향장력 T₁및 T₄는 구속로울(28,29)과 같은 수단에 의해 통상적인 방법으로 스트립 A에 가해진다. 스트립 A는 통상적인 권취장치(30,31)을 사용하여 풀리고 감긴다.

스트립 A는 약 180°만큼 각각의 가공로울(17,18)원주에 감기고, 약 270° 정도로 각각의 지지로울(11,12)을 휘감는다. 스트립 A는 약 180°만큼만 가공 로울들을 휘감기 때문에, 제1도에 도시한 바와 같이 냉각제와 윤활유를 가하는 것이 비교적 용이하다. 냉각제와 윤활유를 가하는 특별한 장치는 이 분야에서 공지된 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다. 대형의 지지로울(11,12)에서도 스트립의 감기는 정도가 큼에도 불구하고 도시한 바와 같이 냉각제와 윤활유를 비교적 용이하게 가할 수 있다.

작동시에 스트립 A는 제1도에 도시한 방식으로 압연장치(10)를 통과하고, 적절한 순방향 및 역방향장력 T₁및 T₄가 구속로울(28,29)에 의하여 스트립 A의 선단부 및 후단부에 가해진다. 통상적인 수압식으로 작동(도시하지 않았음)될 수도 있고 또는 적당한 모터구동기(33)를 통하여 나사(32) 작동되는 압착수단(23)이 각각의 로울(11,12,17,18)사이에 필수적으로 필요한 작용압력 또는 압축력을 가한다. 스트립 A에 가해진 장력 T₁및 T₄는 로울(11,12,17,18)과 스트립 A사이의 미끄러짐을 방지하기에 충분하도록 하는 것이 바람직하다. 모터(25)는 스트립 A를 통하여 공회전 가공로울(17,18)을 구동시키는 지지로울(11,12)에 구동력을 전달하므로써 압연장치(10)에서 스트립 A가 진행된다. 상부지지로울(12)과 가공로울(17,18)은 평면(15)을 따라 수직방향으로 부동하도록 배치된다. 본예에서 지지로울(11,12) 및 가공로울(17,18)의 각각의 로울축(14,16,34,35)은 모두 도시한 바와 같이 단일의 수직평면(15)상에 놓인다. 그러나, 가공로울(17,18)에 더큰 안정성을 유지시킬 필요가 있을 경우에는, 가공로울(17,18)의 축(34,35)에 의하여 정의된 평면을 지지로울(11,12)의 축(14,16)에 의하여 정의된 평면(15)으로부터 약간 경사지게하여 가공로울(17,18)의 평면과 지지로울(11,12)의 평면사이에 형성된 각도가 약 10°이하로 되도록 할 수 있으며 바람직한 것은 약 5°이하로 되도록한 것이다. 가공로울(17,18)의 평면을 경사시켰을 경우 스트립 A를 더욱 편향시키는 방향, 즉 제1도에서 볼 때 시계방향으로 경사시키는 것이 적합하다.

그러나, 본 발명에 의하면 가공로울(17,18)의 평면을 지지로울(11,12)의 평면(15)에 대하여 경사시키는것은 필수적인 것이 아니며, 이러한 방편은 가공로울(17,18)을 안정시킬 필요가 있을 경우에만 사용되어야 한다. 대안으로서 바람직한 것은 아니지만 제1도에서 냉각제와 윤활제가 가해지는 표면인 가공로울(17,18)의 자유 표면과 접하는 안정로울러를 사용하므로써 가공로울(17,18)을 안정시킬 수도 있다. 이러한 방법은 냉각제와 윤활제를 가하는 것을 방해한다.

어떤 경우에서건 가공로울(17,18)의 평면을 지지로울(11,12)의 평면(15)에 대하여 경사시킬 필요가 있을때에는, 경사도가 전술한 범위내에서 유지되어야 하며, 3개의 로울 맞물림 위치에 인가되는 압착수단(23)에 의한 압력을 방해할 정도로 커서는 안된다.

본 발명에 의하면 프라네크등의 장치에서와 같이 스트립에 가해진 장력에 의해서만 각각의 로울사이에 압력을 발생시키기보다는 압착수단(23)이 각각의 로울(11,12,17,18)에 압력을 가할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

압연장치(10)가 작동되어 압착수단(23)에 의한 적절한 분할력을 받을 때, 3개의 두께감소지점이 제 1도에 도시한 바와 같이 이루어진다. 저속의 지지로울(11)과 저속의 공회전 가공로울(17)사이의 제 1감소지점은 근소하지만 중요한 것이다. 제 1감소지점의 메카니즘이 완전히 이해되지는 않지만, 1개의 작은 로울(17)이 매우 큰 로울(11)과 연동하여 사용되는 차동압연에 관련된 메카니즘과 일치하는 것으로 믿어진다. 두께감소를 위한 차동압연메카니즘은 작은 로울 또는 가공로울(17)과 비슷한 유효반경을 갖는 2개의 동일한 로울에 의해 동등한 대칭압연으로부터 발생하는 감소와 효과적으로 같게 되도록하는 수학적인 분석에 의하여 기술할수 있다. 또한, 지지로울(11)이 구동로울이고, 공회전로울인 가공로울(17)과 협력하여 작동되기 때문에, 합성된 쌍의 압력 다이어그램을 상당히 수정시켜야 하며, 압력분포곡선에서 최고 압력과 2개의 파괴개입의 차단을 보여주도록 수학적으로 증명할 수 있다. 이러한 효과는 두 로울(11,17)이 같은 원주속도로 움직일 때에도 발생하여야 한다. 그러나 제1도에 도시한 예에서는 하부가공로울(17)은 하부지지로울(11)보다 약간높은 원주속도 V₂로 작동될 것으로 생각된다.

본 발명의 압연장치(10)에서의 제 3감소는 필수적으르 제1감소에서와 같은 메카니즘에 의하여 통제된다. 이도 또한 매우 큰 로울(12)과 함께 작동되는 작은 로울(18)을 사용하므로 전술한 차동압연메카니즘에 의하여 좌우될 것으로 생각된다. 마찬가지로, 제 3감소는 근소하지만 중요한 감소를 달성할 것으로 생각된다.

제 1도에 도시한 4-로울압연장치에 있어서 각각의 소형로울(17,18)은 각각 그것들과 연동하는 대형구동 로울(11,12)과 거의 같은 원주속도로 작동될 것으로 생각된다. 예를들면, 하부가공로울(17)의 원주속도 V₂는 하부지지로울(11)의 원주속도 V₁보다 약간 더 클 것이다. 마찬가지로, 상부가공로울(18)의 원주속도 V₃는 상부지지로울(12)의 원주속도 V₄보다 약간 작을 것이다.

또한, 하부 가공로울(17)의 속도 V₂는 상부 가공로울(18)의 속도 V₃보다 실질적으로 작을 것으로 생각된다. 로울세트의 중앙부에 제2감소지역으로 표시된 접촉지역에서, 즉 인접한 가공로울(11,12)의 원주속도비에 가까운 각각의 원주속도로 작동될 것이다. 이 지역에서는 다른 속도로 작동되고 또한 반대방향으로 회전하는 2개의 로울에 대한 로울압력 다이어그램에 따르면 통상적인 압력에서 중립지점에 보통 나타나는 최고압력점을 필수적으로 완전 제거함과 동시에 더욱 낮은 압력을 발생시키기 때문에 최고의 단일감소가 행해질것이다.

이렇게하여, 전술한 본 발명의 압연장치(10)를 사용하는 연동압연방법에 의하면 압연을 위한 분할력을 감소시키는 경향이 있는 활력 메카니카니즘에 의하여 스트립 A를 압연장치(10)에 1회 통과시키면서 3단계의 압연을 행할 수가 있다.

제1도에 도시한 바와 같이, 본 발명 방법을 위한 두께감소지역에서의 순방향 및 역방향 장력 T₂및 T₃는 주로 스트립상에 전단항력을 제공하도록 구동지지로울(11,12)에 스트립 A를 감기게 하므로써 제공된다. 가공물 또는 스트립 A가 저속의 대형 구동로울(11)을 감게되기 때문에, 구속로울(28)에 의하여 제공되는 역방향 장력 T₁과 로울자체의 전단항력으로 인하여 로울(11)의 원주상에서는 미끄러짐이 근소하거나 발생하지 않는다. 순방향 장력 T₄와 로울의 전단항력으로 인하여 상부 지지로울(12)에서도 마찬가지의 상황이 발생한다. 상부의 대형지지로울(12)은 스트립 A에 대해 최종적으로 요구되는 치수와 일치하는 원주속도로 구동되어야 한다. 따라서, 압연장치(10)에서 행해지는 전체감소율에 비례하는 하부지지로울(11)의 원주속도 V₁에 대한 원주속도 V₄로 회전될 것이다.

본 발명에 의하면 지지로울(11,12)의 직경과 가공로울(17,18)의 직경비는 약 2:1 내지 9:1 범위가 되어야 하고 가장 적합한 것은 약 3:1 내지 8:1 범위이다. 이는 각각의 가공로울(17,18)과 지지로울(11,12)의 직경산에 현저한 차이가 있음을 의미한다. 그러나, 직경의 차이는 종래의 장치에서 요구하는 것만큼 클 필요는 없다. 제1도에 도시한 장치는 통상적인 4-로울 압연기에 비하여 최소한 2:1까지 분할력을 저하시키도록 되어 있다.

구동지지로울(11,12)에서 스트립이 감기는 양은 스트립 A와 각각의 지지로울(11,12)사이의 마찰 및 윤활상태에 따라 다르며, 스트립 A와 로울사이에서 발생하는 미끄러짐이 최소가 되도록 설정할 수 있다. 상부 및 하부지지로울(11,12)사이의 전체 힘 또는 압력은 실제로 존재하며, 통상적인 압연에서 요구되는 것 보다는 작다. 최종적인 스트립 A의 치수가 상부 및 하부지지로울(11,12)사이의 상대적인 원주속도비에 의하여 정해지기 때문에, 압연장치(10)는 일반적으르 적합한 범위의 압력 이상으로 압착수단(23)에 의하여 가해진 압력에 영향을 받지 않는다.

제1내지 3도의 장치에서 각각의 상부 및 하부 지지로울(11,12)의 원주속도차는 적합한 감속기어(24)를 사용하여 각각의 로울에 대한 구동장치(24,27)의 변속을 개선함으로서 제공된 것이다. 예를들어, 상부지지로울(17)이 40개의 톱니를 가진 구동기어(36)에 의해 구동되고 하부 지지로울(18)이 50개의 톱니를 가진 구동기어(37)에 의해 구동된다면, 로울들의 상대적인 주변속도에서 20%의 차이가 생기고 압연을 통하여 행해지는 스트립두께의 감소율은 20%가 될 것이다. 각각의 로울(11,12)에 대한 구동기어(36,37)를 적당히 선택하므로써 다른 감소율을 얻을 수도 있고, 변속장치를 사용하여 로울(11,12)사이의 속도비를 변화시킴으로서 압연감소율을 변화시킬 수도 있다.

그러나, 필요할 경우에는 제4도에 도시한 바와 같이 종래의 4-로울 압연장치에서 사용되는 통상적인 구동시스템을 매분당 동일한 회전수로 상부 및 하부지지로울(11,12')을 회전시키는 단일속도 구동장치로서 사용할 수 있다. 로울(11,12')의 원주속도V₁및 V₄의 차이는 전술한 예에서와 같이 하부로울(11)의 직경에 대해 요구되는 감소율에 따라 주변속도 V₁대 V₄의 차를 제공할 수 있는 직경의 상부로울(12')을 사용하므로써 제공된다. 이러한 변경은 통상적인 4-로울 고압연기를 약산 수정시키므로써 상기와 같은 개선을 수행할 수 있다. 즉 통상적인 상부지지로울을 비교적 더 큰 지지로울(12')로 교체시키기만 하면 된다. 제 4도에 도시한 장치는 근본적으로 제1도의 장치를 변형시킨 것이므로, 장치의 기타의 각 부품들에 대한 설명은 생략한다. 제4도의 장치(10')와 제1도의 장치산의 차이는 상부지지로울(12') 및 하부지지로울의 구동을 위하여 단일 속도구동장치를 사용하고 보다 큰 직경의 상부지지로울(12)을 사용하는 것이다.

지금까지 기술한 예에서 가공로울(17,18)은 필수적으로 같은 직경이었다. 제 1도의 장치를 변형시킨 제 5및 6도에 도시한 예에 따르면 다른 직경의 가공로울(17,17',18,18')을 사용할 수 있다는 점을 알 수 있다. 제5도에서는 상부가공로울(18')이 하부가공로울(17)보다 직경이 비교적 더 작은 반면, 제6도에서는 역으로 상부가공로울(18)이 하부가공로울(17')보다 더 큰 직경으로 되어 있다. 상이한 직경의 가공로울(17,17',18,18')의 사용은 각각 제 1 및 제 3감소지역에서의 감소율을 조절하는데 유용하다.

제5 및 6도의 장치에서 로울(11,12)은 제1도에서 기술한 바와같이 2개의 변속장치(24)에 의하여 구동된다. 그러나, 필요한 경우에는 제 5 및 6도의 상부지지로울(12)도 제 4도에서 기술한대로 바꿀 수 있으며, 단일의 변속장치를 사용할 수 있다.

본 발명에 의하면 감소율이 각 로울의 속도비에 확실히 관련되도록 하기 위하여 지지로울 모두를 구동시키는 것이 적합하다.

제 1도에서와 같이 본 발명의 장치는 일반적으로 한 평면에 그 축이 배치된 적어도 2개의 지지로울과 적어도 2개의 가공로울을 포함한다. 지지로울(11,12)은 구동되고, 가공로울(17,18)은 자유 회전된다. 도시된 바와 같이 스트립이 사행곡선으로 장치를 통과함으로서 3개의 감소부가 형성된다. 지지로울은 원하는 감소비율에 따라서 각기 다른 원주속도로 구동된다.

본 발명에 의해 통상적인 4-로울 6"×6" 압연기가 1 내지 1/2"의 직경을 가진 가공로울과 함께 제1도에서와 같이 조립되었다. 지지로울은 직경이 6"였다. 압연기는 적합한 스핀들에 의하여 연결된 피니언스탠드 감속기를 통하여 지지구동되었다. 상부지지로울로부터 하부지지로울로의 원주속도감속은 지지로울사이의 회전속도 또는 원주속도에서 20%의 차를 발생시키도록 피니언 스탠드 감속기의 기어를 바꾸어서 전동장치를 수정시킴으로써 달성되었다.

0.020"의 두께와 2"폭의 소둔된 스테인레스강 304스트립이 본 압연장치를 사용하여 압연시킬 재료로서 선정되었다. 합금 304의 스트립은 매번 통과시마다 두께를 20%씩 감소시키면서 9회 통과시켜 0.020"의 두께로부터 0.0027"의 두께까지 압연시켰다. 전체 감소율은 약 86%였다. 압연기를 본 발명에 따른 수정없이 통상적인 4-로울압연기로 작동시켰을 때에는, 소둔이 요구되기까지 합금에 대한 전체 감소율은 약 58% 정도밖에 달성시킬 수 없었다.

시험에서는 또 본 발명의 연동압연장치에서 동일한 4-로울압연기를 사용하고 동합금을 사용하여 수행하였다. 4분의 1의 경도를 가지며 0.032"의 두께를 가긴 CDA 합금 110의 스트립을 4분의 1의 경도를 제공하기 위한 예비감소후 7회 통과시켜서 0.0067"까지 압연시켰다. 매회 통과시마다 두께감소율을 20%로 하였다. 또한 매우 강하고 연성이 낮은 알루미늄 청동으로 압연을 행하였다. 초기 스트립 두께가 0.029"이고 2분의 1의 경도조건을 갖는 CDA 합금 688을 매회 통과시마다 20%씩 감소시키면서 7회 통과시켜서 0.0061"까지 압연시켰다. 일반적으로 CDA 합금 688은 통상적인 압연에 의하여 전체적으로 약 50% 감소시킨 후에 소둔시킨다. 전술한 바와 같이 본 발명에 의하여 행한 방법으로써, 2분의 1의 강도조건을 제공하기 위한 예비감소를 제외한 약 78%의 전체적인 감소를 달성할 수 있었다.

전술한 결과는 매우 놀랄만한 것으로 이외의 것이다. 통상적으로 사용되는 통과 예정표에서는 일반적으로 스트립이 가공경화됨에 따라 매통과시 마다 백분 감소율의 저하가 수반된다. 전술한 바와 갈이 본 발명의 연동압연장치를 사용할 경우에는 매통과시에 예정된 두께의 백분감소율을 낮춰줄 필요가 없었다.

따라서 본 발명의 장치는 압연기를 통과시킬 때마다 취할 수 있는 백분감소율을 증가시키고, 소둔간에 행할 수 있는 전체적인 통과회수를 증가시킴으로서 압연가공의 실질적인 경세성을 높일 수 있었다. 이는 종래의 장치에 대하여 기술한 바와 같은 여러 결점없이 달성시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 장치는 종전에 비하여 간단하게 이러한 개선을 수행한다.

상기예에서는 통과시마다 20% 감소를 행하였으나, 필요하면 그 이상의 백분율로 감소를 행할 수 있다. 본 발명의 장치는 스트립의 매통과시 최소한 35% 감소를 달성할 수 있다. 본 발명에서는 전술한 바와 같이 매통과시 동일한 백분율로 감소를 행할 수 있으나, 요구되는 어떠한 통과예정표를 사용할 수도 있다.

본 발명은 스테인레스강과 동합금을 참조로 하여 설명하였으나, 철 및 철합금, 동 및 동합금, 니켈 및 니켈합금, 알루미늄 및 알루미늄합금 동에만 국한되는 것이 아니라 소성변형되는 어떠한 금속 또는 그 합금에도 광범위하게 사용할 수 있다.

로울을 수직으로 배치하였으나, 수평으로 또는 필요에 따라서 다르게 배치할 수 있다. 실제로 구속로울(28,29)을 사용하지 않고 전술한 6"×6" 압연기를 사용함으로서 장력 T₁및 T₄가 권취장치(30,31)에 의해 제공될 수도 있다.

여러 로울축(14,16,34,35)에 관하여 사용된 용어 "일반적으로 한 평면에서"는 지지로울축(14,16)의 평면(15)에 대해 가공로울축(34,35)의 평면이 약간 경사진 것도 포함된다.

본 발명에 따르면, 분할력이 증가됨으로서 더 이상의 압연을 수행할 수 없어 소둔이 요구될 때까지 상당한 횟수의 스트립통과를 감행할 수 있다. 또한 본 발명의 장치에 의해 발생하는 분할력은 통상적인 압연에 대하여 기대되는 것보다 상당히 낮다.

지금까지 기술한 내용은 본 발명의 이해를 돕기 위한 본 발명에 따른 몇가지 예를 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 상기 예로서만 국한된다는 의미는 아니다. 따라서 본 발명의 요지와 그 범위를 벗어나지 않고서도 여러가지 다른 변형 및 그 개조가 가능하다.

Claims (1)

1. 금속스트립을 통과시킬 때마다 그 두께감소율을 증가시키며, 또한 소둔간의 전체 감소율을 증가시키기 위한 것으로서, 제 1평면을 정의하는 제 1 및 제 2로울축을 각각 구비하고 있으며, 제 1평면을 따라 서로간에 상대적 운동이 가능하도록 배치된 적어도 제 1 및 제 2구동지지로울과 일반적으로 제 1평면상에 배열되어 있는 제 3 및 제4로울축을 각각 구비하고 있으며, 상기 지지로울보다는 직경이 상당히 작고, 서로간에 그리고 상기 지지로울에 대해 상대적 운동이 가능하도록 제 1지지로울과 제 2지지로울 사이에 배치된 적어도 제 1및 제 2공회전 가공로울과 제 1지지로울의 원주속도가 제 2지지로울의 원주속도보다 작게끔 상기 지지로울을 구동시키는 구동수단과 스트립이 통과할 때 순방향 및 역방향 장력을 스트립에 가해 주는 수단과 로울사이에 필요한 압력을 가해주는 압착수단으로 구성되어 있으며, 스트립이 1회통과 할 때 제 1지지로울과 제1가공로울 사이의 제1맞물림 위치에서 일어나는 제1감소와 제1가공로울과 제2가공로울 사이의 제2맞물림 위치에서 일어나는 제 2감소와 제 2가공로울과 제 2지지로울 사이의 제 3맞물림 위치에서 일어나는 제 3감소의 3단계 두께감소가 스트립에 발생하도록, 그리고 상기 스트립이 제 1지지로울을 둘러싼 다음제 1 및 2가공로울에서 S자 모양으로 된 후 제 2지지로울을 둘러싸는 사행곡선 모양으로 통과하도록 상기로울들이 배열되어 있는 압연장치.

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