KR930010335B1

KR930010335B1 - 압연기 및 압연방법

Info

Publication number: KR930010335B1
Application number: KR1019900014234A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 고바야시; 도시유끼 가지와라; 다께오 사까나까; 히로미쯔 미쯔이; 겐이찌 야스다
Original assignee: 가부시기가이샤 히다찌 세이사꾸쇼; 미다 가쓰시게
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1990-09-08
Publication date: 1993-10-16
Also published as: EP0416880A2; DE69009362T2; JPH03174905A; DE69009362D1; JP2947901B2; US5119656A; EP0416880B1; KR910005934A; EP0416880A3

Abstract

내용 없음.

Description

압연기 및 압연방법

제1도는 본 발명에 따른 압연기의 일실시예의 종단면도.

제2도는 제1도의 II-II선에 다른 단면도.

제3도는 본 발명에 다른 실시예를 나타내는 것으로 제2도와 동일한 선에 따른 단면도.

제4a도 및 제4b도는 작업롤의 밴딩을 설명하는 선도.

제5도는 본 발명의 일실시예에서 작업롤의 단부에서 배열의 다른 예를 나타낸 부분상세도.

제6도는 제5도의 압연기의 측면도.

제7도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 개략적 종단면도.

제8도는 본 발명을 구체화한 다른 압연기의 종단면도.

제9도는 제8도의 압연기에 대한 것으로 제8도의 IX-IX선에 따른 단면도.

제10도는 본 발명에 유용한 제어장치의 선도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 작업롤 2 : 중간롤

3 : 보강롤 4 : 지지롤러

5 : 위치결정수단 7 : 유압실린더

8 : 지지체 박스 9 : 키퍼플레이트(Keeper Plates)

10 : 실린더 11 : 압연재

12 : 브라킷 13 : 롤러베어링

20 : 연산장치

본 발명은 압연기 및 압연방법에 관한 것으로, 특히 경질이며 박막재를 압연하기에 적합한 비교적 작은 직경의 작업롤이 사용되는 압연재용 압연기 및 압연방법에 관한 것이다.

스테인레스강, 고탄소강, 스프링강과 티타늄합금 및 고니켈합금강 등의 몇몇 합금강과 같은 경질이며 박막재인 압연기를 압연하기 위한 압연기는 작은 직경의 작업롤을 사용한다. 이러한 작업롤들의 압연토르크를 압연재에 직접 가하기에는 직경이 너무 작으므로 구동력을 작업롤에 전달하는 하나 이상의 보강롤을 거쳐 구동력이 작업롤에 전달되는 샌드지미르 압연기 및 다른 압연기 등의 다단압연기가 개발되었다. 제품의 편평화를 달성하기 위하여 축방향으로 보강롤을 상대이동시키고 또한 작업롤과 보강롤에 수직의 롤밴딩력을 가하므로써 압연기에서 작업롤의 밴딩을 제어하는 방법이 개발되었다.

본 발명은 수평압연방향 즉 압연되는 재료의 이동방향에서 밴딩을 제어하는 것에 관련된다. 이 방향은 ＂수평방향＂ 또는 ＂수평압연방향＂으로 언급되며, 이 표현은 롤의 축방향을 포함하지 않는다.

수평방향의 롤밴딩이 롤 직경의 감소에 따라 증가하므로서 롤직경의 감소에 한계를 준다. 수평방향의 롤밴딩 현상을 이하에 더 설명한다.

US-A-4631948은 보강롤을 통해 구동력이 작업롤에 전달되고 작업롤이 수평방향에서 보강롤의 축방향 평면에서 옵셋되는 압연기를 개시한다. 작업롤의 수평밴딩은 보강롤로 작업롤에 가해진 마찰력(작업롤로 압연될 재료에 가해지는 힘)이 압연력이 수평성분에 반대방향이기 때문에 보강롤 평면의 하류방향(압연방향)에서 보강롤 축방향 평면으로부터 작업롤 축방향 평면을 옵셋하여 감소된다. US-A-4631948에 있어서, 작업롤은 압연기 프레임에 있는 고정된 수평위치에서 유지되고, 보강롤에 대하여 옵셋되며, 압연재에 접하는 영역외부에 있으나 그 영역과 동일한 직경으로 되는 부분에서 작업롤과 접촉하는 롤러에 의해 수평방향으로 지지된다. 수평방향에서 작업롤의 양쪽에 있는 지지롤은 작업롤에 대하여 유압을 가하고, 그들의 고정된 지지체 블록 사이에서 수평방향으로 밴딩력을 롤에 가하므로써 수평밴딩을 제어하는 작용을 한다. 지지롤러를 밀어내는 유압실린더가 소정의 밴딩을 하도록 별도로 제어된다. 그러나 이 압연기에 있어서 지지체 블록이 압연기 프레임에서 고정된 수평위치에 있기 때문에 압연방향 뿐만아니라 토르크나 압연하중과 같은 압연중 여러가지 기타 인자에 따라 변하는 적절한 수평력의 제어는 불가능하다.

JP-A-63-60006(1988)는 US-A- 4361948과 매우 유사한 장치를 나타내고, 여기서 작업롤의 지지체 블록은 수평하게 고정된다.

JP-A-60-18206(1985)는 작업롤의 수평지지를 제공하도록 두 작업롤의 양단에 양쪽에 유사한 롤러를 적용하는 것이다. 이 경우 쌍을 이룬 롤러들은 작업롤에 대하여 기계적 조정시스템으로 적용된다. 모든 롤러는 수평방향에서 명백히 조정 가능하지만, 보강롤의 축의 수직면에서 축을 나타낸 작업롤의 수평위치의 제어 또는 이에 대한 제안은 없다. 모든 수평력이 롤러로 제어될 수 있기 때문에 작업롤의 저널베어링은 제거될 수 있다. 수직롤 밴딩은 전혀 사용되지 않았다. 또한 부가적으로 수직롤 밴딩에 대한 수직밴딩력을 가할 필요가 있을 경우 저널베어링을 통하여 수직력을 가해야 하므로 이러한 저널베어링을 제거할 수 없다. 요약컨대 이러한 선행기술은 수직이나 수평롤 밴딩의 제어의 문제점에 관한 해결책을 제시하지 않았다.

이와 대비해서 JP-A-63-13024(1988)는 지지체블록에 작용하는 유압실린더에 의하여 작업롤의 수평의 위치설정을 기술한다. 이러한 접근방법이 각 압연작업을 위하여 적절히 롤을 위치시켜 수평밴딩량을 제한할 수 있는 반면에 작은 직경의 작업롤의 밴딩에 대한 비교적 작은 저항으로부터 발생하는 수평방향에서 면을 벗어난 밴딩(out-of-plane bending)의 문제점에 대한 해결책도 제시할 수 없다.

작업롤의 전폭에 걸쳐 작업롤의 밴딩제어는 상기의 샌드지미르 압연기에서와 같은 지지롤 시스템으로 제공된다. 다른 실시예는 US-A-4719784에 개시되어 있으며, 여기서 연속하는 두 지지롤의 시스템은 압연기를 자로질러 신장하는 지지비임에서 돌출한 아암으로 지탱된다. 지지비임은 지지롤러의 수평지지를 제공하는 축방향으로 이격된 다수개의 압연지지체를 지탱한다. 작업롤, 두 지지롤 및 지지체의 축평면은 거의 수평하다. 이러한 배열이 작업롤의 수평지지를 좋게 하는 반면에, 이격된 지지체가 지지롤에 홈을 내고 이 홈들이 작업롤로 전달되어 압연된 제품에 홈을 낸다는 문제점을 갖는다. 또 다른 문제점은 지지롤이 작업롤의 냉각을 방해하는 것이다.

본 발명의 목적은 작업롤의 수평밴딩을 제어하기 위한 것으로 특히 작업롤에 대한 영향을 감소시키며 힘의 균형을 적당히 유지시켜 작업롤의 직경을 감소시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 작업롤의 수평밴딩을 감소시켜 우량한 형상의 압연재를 만드는 압연방법을 제공하는 것이다.

수평면에서 작업롤의 밴딩현상이 아직 완전히 명확하게 되지 않았다는 것을 기억해야 한다.

압연재의 입구측을 향하여 작업롤을 볼록하게 밴딩시킬 경우, 이 압연재는 모서리 영역보다 중심 영역에서 초기에 작업롤과 접촉하게 되므로 중심영역이 모서리 영역보다 더 얇아지게 된다. 이와 반대로 작업롤을 압연재의 입구측을 향하여 오목하게 밴딩시킬 경우 모서리 영역은 초기에 작업롤과 접촉하게 되므로 모서리 영역이 중심영역 보다 더 얇아진다. 이러한 현상을 작업롤의 수평방향 휨 때문에 수직롤 틈새의 기하학적 계산만으로는 분석할 수 없고, 이것은 작업롤 축이 밴딩 때문에 직각으로 압연재의 이동방향과 교차하지 못하여 백터가 이 폭방향으로 압연재를 수축 또는 확장되도록 작용하는 것을 고려해야 한다.

수평방향으로 작업롤을 밴드시켰을 경우 형상변화는 두께 분포에 추가된다. 작업롤의 수평밴딩으로 일어난 추가적인 형상외란을 고려하지 않고 형상제어를 달성할 수 없다면 전방통로와 후방통로 사이에서 형상이 변하는 문제점이 발생한다. 또한 제어시스템이 복잡해지는 다른 문제점이 있다.

본 발명은 상기 설명한 문제를 해결하는 것으로, 먼저 작업 영역 외측으로 작업롤에 결합하는 지지롤러의 위치결정제어에 의하여 수직보강롤 평면에 관하여 바람직한 옵셋위치로 작업롤을 이동시키고 다음에 이 지지롤러들은 거쳐 수평작업롤 밴딩을 제어하도록 힘을 가하는 것을 조합하는 새로운 개념을 제공한다. 작업롤의 지지체는 수평으로 이동가능하며 바람직하게 압연중에도 수평압연 방향으로 사실상 자유롭게 된다.

본 발명은 몇가지 장점을 제공한다. 작업롤의 수평밴딩은 먼저 압연중 옵셋위치에 의해 다음에 지지롤러로 가해진 제어력에 의해 감소된다. 작업영역과 지지체 사이 바람직하게 작업롤의 총직경에서 지지롤러의 위치는 작업롤의 자유스팬을 감소시키고 또한 이것은 수평밴딩을 감소시키며 지지체로부터 홈전달에 의한 압연재의 홈을 피한다. 게다가 작업롤의 냉각효율이 좋다. 또한 지지체박스의 자유수평 이동은 단순구조를 이끈다.

본 발명에 있어서, 예를 들면, 지지체를 통하여 수직밴딩을 제어하기 위한 힘의 적용과 지지롤러를 통하여 수평밴딩을 제어하기 위한 힘의 적용은 독립적으로 될 수 있어 작업롤 밴디에 대한 정확하고 우수한 제어를 가능케 한다.

일면에 있어서 본 발명은, (a) 압연된 압연재와 결합한 중심작업영역과 수직압연면을 한정하는 축을 가진 한쌍의 작업롤과, (b) 회전구동력을 작업롤에 전달하도록 배열되고 수직방향으로 작업롤을 지지하도록 작업롤과 접촉하며 수직보강롤면을 한정하는 축을 가진 한쌍의 보강롤과, (c) 수평압연방향에서 수평이동 가능하며 작업롤의 축방향 이동을 제한하도록 작업롤의 축방향 단부용 지지체와, (d) 수직압연평면이 수직보강롤면에서 옵셋되는 수평압연방향에 있는 다수의 선택위치의 범위에 작업롤을 위치시키고 제한하도록 이동가능하며 작업영역과 지지체 사이의 작업롤의 중간영역으로 제한된 위치에서 작업롤과 접촉하고 수평압연방향에서 지지하는 다수의 작업롤용 지지롤러로 이루어지며, 수평압연방향으로 이동하는 압연재를 압연하는 압연기를 제공하는 것이다.

바람직하게는 두 작업롤은 수평압연방향에서 양측에 있는 지지롤러로 지지된다. 지지롤러는 작업롤의 선택 가능한 위치가 보강롤면의 양측에서 작업롤 축의 위치를 포함하도록 바람직하게 이동 가능하다.

특히 수평작업롤 밴딩의 제어를 좋게 하기 위하여, 작업롤의 첫번째 측에 있는 지지롤러는 그 측에서 지지롤러의 위치제어를 제공하는 장착수단에 의해 장착되고, 작업롤의 두번째 측에 있는 지지롤러는 두번째 측상에 있는 지지롤러에 의해 작업롤에 가해진 힘의 제어를 제공하는 수단에 의해 장착된다. 첫번째 측에서 장착수단은 바람직하게 기계적으로 조정가능하며 예정된 지지롤러의 위치를 하고, 두번째 측에서 장착수단은 유압으로 조정가능한 힘을 지지롤러에 가한다.

한 실시예에 있어서, 지지롤러에 접촉하는 작업롤의 각 중간영역에서 작업롤의 축방향에서 이격된 최소한 2개의 지지롤러가 있다. 이들 두지지롤러는 수평압연방향에서 작업롤의 밴딩에 함께 저항하도록 서로 견고하게 연결되는 것이 바람직하다. 이것은 작업롤의 유효길이를 증가시키고, 작업롤에 수평롤밴딩을 제어하는 힘이 가해진다.

본 발명의 압연기는 바람직하게 예정된 옵셋위치로 작업롤을 이동시키도록 동일방향으로 바람직하게 모든 지지롤러를 일제히 이동되도록 되어 정열된 지지롤러용 제어수단을 가진다.

본 발명은 압연재용 압연기를 작동하는 방법을 제공하며, 여기서 수평압연방향으로 이동하는 압연재는 한쌍의 보강롤에 의해 수직방향으로 지지되고 구동된 한쌍의 작업롤로 압연되며 작업롤과 접촉하는 압연재가 압연된 작업영역과, 작업롤용 지지체 사이의 중간영역에서 한정된 작업롤의 위치와 결합하는 다수개의 지지롤러로 수평압연방향으로 지지된다. 이 방법은 보강롤의 축이 놓인 수직보강롤에서 각각의 축이 놓여 있는 수직압연평면과 옵셋되는 예정된 옵셋위치로 작업롤을 이동하도록 지지롤러를 이동시킨 것으로서 특징지워지며, 그후 압연작업중 예정된 옵셋위치에 작업롤을 유지하도록 지지롤러의 위치를 유지한다. 예정된 위치는 압연작업중 수평압연방향으로 보다 작업롤을 밴드하려는 밴딩력이 수직압연평면이 수직보강면과 일치할 때보다 작업롤이 예정된 옵셋위치에 있을 때 더 작게 되도록 하기 위해서 선택된다.

본 발명이 이론만으로 한정되지 않으며, 이제 복잡한 롤밴딩 현상에 대한 설명을 좀더 할 것이다.

작업롤의 수평휨이나 밴딩은 재료의 강도식에 기초를 두고 제4a도에 나타낸 바와 같이 간단한 경우로 고려될 수 있다. 여기서 가장 중요한 것은 다음 식으로 나타낸 바와 같이 작업롤이 압연재와 접촉하는 영역에서의 휨이다.

여기에서

Δ1 : 압연재와 접촉하는 각각의 영역에서 작업롤의 휨

Q : 수평밴딩력

W : 압연재의 폭

L : 지점사이의 거리

E : 작업롤의 탄성계수

I : 작업롤의 기하학적 관성모멘트

식(1)에서 알 수 있는 바와 같이 수평력의 감소와 지점간의 거리는 작업롤의 밴딩을 감소시키는데 유효하다.

게다가 제4b도에 나타낸 바와 같이 제1지점 외측에 또 다른 한쌍의 지점이 있어서, 하중지점의 위치(R₂및 R₃)가 제로로 감소되게 구속지지가 달성될 경우 다음 식으로 휨(Δ₂)은 표현된다.

여기서 1은 각 측에 있는 2지점 사이의 거리이다.

제4b도의 장치에 의하여 각각의 크기관계에 따라서, 실용적인 크기가 채택될 경우 제4a도의 장치와 비교하여 작업롤의 굽힘은 약 3분의 1로 감소될 수 있다.

그렇기 때문에 본 발명의 중요특징은 압연재의 강도를 재료역학에 의하여 구조를 최적화하며 이로써 작업롤의 수평밴딩을 감소시키거나 방지하는 것이다.

본 발명의 제1효과는 수평밴딩력을 감소시키는데, 이것은 수평압연 방향의 작업롤을 수평력이 압연하중에 관하여 균형을 이루는 이상적이며 동적인 균형위치에 또는 그에 가까운 위치로 이동시켜 성취된다. 그리고 구동접선력과 압연재의 전후방 장력 사이의 차로 압연된다.

제2효과는 제1효과에서 방지할 수 없는 오차와 변동외란에 관하여 작업롤의 휨에 대한 강성을 향상시키는 것이다.

기타 효과는 히스테리시스에 대한 대책과 구조의 단순화에 의해 달성될 수 있다.

하나의 문제점은 지점간 거리의 감소이다. 일반적으로 말하면, 롤의 두 단부의 지지체간 거리는 압연재의 최대폭의 1.5배이다. 만일 롤배럴부에 지지롤러가 제공될 경우, 그 거리는 약 1.1배로 효과적으로 감소될 수 있으며, 상기 (1)식에 의하면 작업롤의 밴딩은 약 1.5배 정도로 감소될 수 있고, 다음과 같다.

다음에, 제4a도에 나타낸 자유지지가 아니라 제4b도에 나타낸 고정모멘트를 얻을 수 있는 지지가 작업롤의 반력지지 방법으로 채택될 경우, 작업롤의 밴딩은 제4a도의 경우와 비교하여 제4b도의 약 3분의 1로 감소될 수 있다. 그러나, 이 경우 반력 R₂는 (R₂보강롤 Q/2)이며, 이것은 제4a도의 크기보다 R₃만큼 더 크다. 예를 들어 1/L=0.1이며, L/W=1.1인 것에 대하여 R₃치는 거의 Q/2와 같고, 이것은 제4a도의 R₁치보다 약 2배 크다.

R₂치를 억제하기 위하여, 값 1을 증가시키는 것을 생각할 수 있다. 그러나 작업롤이 연장되어 비용이 상승하게 된다. 그러므로 실용상 본 방법을 채용하기 위하여, 수평력을 감소시키도록 가변하는 작업롤로 옵셋을 만들지 않고 작은 직경의 작업롤을 사용하는 압연기의 좁은 공간에서 작은 직경의 지지롤러를 채용할 수 없고, 그것에 의해서 지지롤러로 가해진 하중의 절대값을 감소시킨다.

최소한 이론적으로, 선행기술과 비교하여 본 발명에서 롤의 직경이 얼마나 감소되는 가는 다음 표에서 표시된다. 여기서 작업롤에 가해진 수평력은 가변옵셋 때문에 10 내지 20% 이하로 제어될 수 있으며 이 계산을 위하여 25%로 추정된다.

상기 D와 E의 방법은 본 발명의 예이고, 각각 제4a도 및 제4b도의 경우에 대응한다.

본 발명에 의하면, 작업롤은 선행기술보다 감소된 각각의 직경을 가질 수 있고, 수평지지롤러의 존재 때문에 압연재의 결점을 피할 수 있고 우수한 표면물질을 가진 압연재를 제공할 수 있다. 또한 형상제어에 의한 수직밴딩이 작업롤에 추가적으로 작용될 수 있으므로 제품의 형상은 잘 제어될 수 있다. 작업롤의 수평밴딩외란에 관하여, 옵셋조정으로 수평력을 감소시킬 수 있다. 오차에 관하여 작업롤은 수평밴딩에 대하여만 매우 견고하게 지지될 수 있으므로 압연제품의 우수한 형상을 유지하도록 외란을 방지할 수 있다. 지금까지 설명한 수단으로 박막경질재는 작은 직경의 작업롤을 사용하여 안정적으로 압연되고 제조될 수 있다.

상기 설명한 몇가지 실시예는 동일 참조번호로 표시된 대응부분을 가지며, 간단히 말해서 이러한 대응부분의 설명은 반복하지 않는다.

제1도 및 제2도는 본 발명에 의한 압연기의 일실시예를 나타내고, 이것은 대표적인 6단 압연기기이며, 압연재(11)는 한쌍의 작업롤(1) 사이에서 통과하는 것을 나타낸다. 중간보강롤(2)과 큰 직경의 외부보강롤(3)은 작업롤(1)의 상하에 배치된다. 일반적으로 말하면, 작업롤(1)은 압연작업을 위해 필요한 토르크를 받기 위해서 아주 작은 직경을 가진다. 그래서 이 토르크는 중간롤(2)이나 보강롤(3)에 전달되고 그들에 의하여 작업롤에 전달된다. 보강롤(2 및 3)은 작업롤(1)을 수직으로 지지하는데 효과적이고 지지의 방법으로 회전구동력을 그들에 전달한다.

작업롤(1)은 압연재(11)의 입구 및 출구측과 지지롤러(4)로 압연재(11)의 최대판 폭외측의 각각 통부(즉 압연재(11)로 접촉된 작업영역과 동일한 직경을 가진 영역)에 지지된다. 이들 지지롤러(4)는 각각 브라킷(12)에 의하여 회전방식으로 지지된다. 이들 브라킷(12)은 이동되고 위치결정수단(5), 특히 웜스크류(wormscrew) 및 구동모터(5a)로 구동된 회전 너트장치에 의하여 압연재(11)의 입구 및 출구측의 하나에 지지되고, 유압실린더(7)에 의하여 다른 하나에 지지된다. 로드셀(6)은 위치결정수단(5)으로 가해진 하중을 감지한다. 제1도는 하기에 설명된 롤(1) 및 롤러(4)의 3개 위치를 나타낸다. 게다가 작업롤(1)은 이 작업롤(1)을 지지하는 지지체를 수용한 지지체박스(8)로 각각의 두 단부에 구비된다. 지지체박스(8)는 다른 부분에서 작음 틈새(g)를 가지고 정렬된 수평방향(압연방향)으로 면하는 각각의 측면을 가진다. 키퍼플레이트(9)는 지지체박스(8)와의 작은 틈새(g)를 사이에 두고 정열되고 실린더(10)로 인해 이동될 수 있다.

지지체블록(8)의 수직지지는 명확성을 위하여 도면에 도시하지 않았다. 지지체블록(8)상의 편평하며 수평한 상하면을 제공하는 알려진 방법으로 이것을 행하며, 이 면은 상하지지체상에서 수평으로 미끄러질 수 있다. 이들 상하지지체를 통하여 수직작업롤 밴딩력을 가하지만 지지체블록(8)의 수평이동을 방지하지는 못한다. 롤러베어링(13)은 축방향력을 키퍼플레이트(9)에 전달하여, 축방향이동을 구속하고 지지체박스(8)의 수평이동을 가능케 한다.

다음에 본 실시예의 구조에 대한 작용을 설명한다.

작업롤(1)에 가해진 수평밴딩력을 중간보강롤(2)에서 전달된 접선방향 구동력 뿐아니라 압연재(11)의 좌측 및 우측부에 이동방향으로 가해진 장력으로 이루어져 있다.

밴딩력에 대응하기 위하여, 압연재(11)의 이동방향과 압연조건에 따라 최적수평옵셋(δ₁또는 δ₂)은 최소한 부분적으로 상기 수평밴딩력에 균형을 이루는 압연하중의 수평성분을 설정하기 위하여 선택된다. 옵셋(δ₁및 δ₂)은 중간롤(2)축으로 한정된 수직보강롤 평면에 관하여 작업롤(1) 축으로 한정된 수직압연평면의 옵셋이다.

우측 및 좌측 지지롤러(4)가 제로옵셋 상태의 양측상에서 위치영역 이상에 대한 위치결정수단(5)으로 조정된 각각의 위치를 가진다. 이러한 조정은 작업롤(1)과 지지롤러(4)의 직경에 의하여 결정된 기하학적 조건하에서 행해지며, 로드셀(6)로 표시된 위치결정수단(5)의 압축응력과 추력(P_A)으로 작용하는 유압실린더(7)의 추력(P_B)은 우측 유압실린더(7)로 인해 같아진다.

압연작업중, 옵셋은 유압실린더(7)(즉 P_A=P_B)의 추력(P_B)과 위치결정수단(5)의 추력(P_A)이 같아지도록 조정될 수 있다. 이것은 이상조건이다. 사실상 작업롤이 기계적 위치결정수단(5)으로 유지된 지지롤러에 대향하여 항상 위치되기 위해서는 유압실린더(7)로 가해진 힘을 선택한다. 이런식으로 작업롤의 옵셋위치는 유지되고 수평압연력이 수용된다.

그러나 본 발명의 고강성 지지구조 때문에, 옵셋은 각각 역의 압연방향에 앞서 존재하는 값으로 대부분의 경우 결정될 수 있다.

제1도 및 제2도에 나타낸 실시예는 제4a도의 개념을 채택한다. 이 실시예에 있어서, 작업롤(1)의 밴딩은 제4b도의 경우의 것보다 크지만, 지지롤(4)에 가해진 반력 R₁는 반력 R₂보다 약해서 전체구조는 단순화 될 수 있고, 더 작은 크기의 부품을 가능케 할 수 있다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예이다. 이 실시예에 있어서, 지지롤러(4)는 수평면에서 트위스트를 방지하도록 정열되고 압연재(11)의 외측에 통부직경을 가진 작업롤(1)의 부분에서 다시 작용한다. 이 때문에 이 실시예는 제4b도의 개념을 채택한다.

특히, 이 두 경우에 다수개의 지지롤러(4)가 각 브라킷(12)에 대하여 제공되며 축방향으로 충분한 표면길이를 함께 가진다. 동시에 최소한 좌측 및 우측 지지롤러(4)의 하나가 견고하게 지지되어 외란으로 인한 트위스트가 일어나지 않는다. 각 측의 두 지지롤러(4)는 긴 강체롤러에 효과적으로 동일하게 된다. 이런식으로 작업롤(1)의 두 단부를 견고하게 지지할 수 있다. 내부 지지롤러(4)는 외부 지지롤러 보다 큰 용량을 갖기 위해서 더 두꺼운 것이 좋다.

압연재(11)와 접촉하는 작업롤(1)의 표면이 자유로우므로, 상기 실시예는 롤 냉각제를 가진 작업롤(1)의 냉각용량이 개선되어야 하는 고속압연기의 응용에 적합하다. 그리고 냉각제는 압연면에 쉽게 공급될 수 있다. 또한 실시예에서는 작업롤의 외란이 일어나지 않을 구조를 제공한다.

제1도의 실시예에 있어서, 작업롤(1)의 직경이 크게 변할 경우, 지지롤러(4)의 대응 이동방향은 제1도에 나타낸 바와 같이 선접속점 O와 E에 평행하다. 이것은 위치결정수단(5)과 실린더(7)의 배치 때문이다. 그래서 어떤 작업롤 직경에 대하여 롤러(4)는 작업롤에 접선이 수직한 지점(작업롤이 제로옵셋 위치에 있을 경우)에서 접촉한다. 그리고 작업롤(1)에 대한 수직밴딩력이 작업롤의 직경과는 별도로 일정하게 유지될 수 있다. 추가적인 장점은 벡터 A₁-B₁및 B₁-C₁이 옵셋 δ₁에 대향하고, 벡터 A₂-B₂및 B₂-C₂는 중심위치에 대향하고, 그리고 벡터 A₃-B₃및 B₃-C₃가 옵셋 δ₂에 더욱 대향한다는 것이다. 바꾸어 말하면, 작업롤 직경이나 다른 옵셋에 대해서 조차 수직밴딩력의 수정은 불필요하다.

위치결정수단(5)과 유압실린더(7)는 압연재의 이동방향으로 작은 경사각에 평행하거나 작은 경사각에서 이동되도록 단순하게 번갈아 배치된다. 이 경우 만일 작업롤 직경이 변화될 경우, 작업롤밴더(1)로 작업롤에 가해진 수직밴딩력이 기하학적 조건에 따라 수정될 수 있다.

작업롤(1)은 지지체박스(8)에 정렬된 각각의 두 단부에 설치되어 작업롤밴딩(여기서 도시되지 않은 수직방향으로)이 알려진 방법으로 압연제품의 형상을 제어하도록 조정되어 가해진다. 지지체박스(8)는 각각의 수평면 측에 충분한 틈새(g)가 있어서 박스는 수평옵셋 변화에 방해가 되지 않는다. 그래서 이 지지체 박스는 실용상 수평압연방향으로 제지되지 않는다. 그 결과, 지지체 박스측에 마찰로 발생된 히스테리시스를 방지할 뿐아니라 지지체박스(8)에 대한 옵셋조정수단이 필요치 않아서 구조를 단순화할 수 있다.

작업롤(1)은 압연중 롤 축방향으로 추력을 받는다. 그래서 키퍼플레이트(9)가 제공된다. 본 발명에 의한 가변옵셋을 가진 압연기에 있어서, 키퍼플레이트(9)에 필요한 기능은 압연축방향으로 이동에 대향하는 유지기능, 작업롤(1)이 수평 및 수직방향으로 자유로이 이동 가능하게 하는 기능, 그리고 지지체박스(8)가 허용될 수 있는 것 이상으로 회전하는 것을 방지하는 기능이 있다.

이들 기능을 얻기 위하여, 작업롤(1)이 축방향 추력으로 이동되는 것을 방지하고 한편으로는 키퍼플레이트(9)와 지지체박스(8)의 측면 사이에 작은 틈새(g)로 자유로이 이동가능하게 된다. 이 키퍼플레이트는 위치조정이 가능하고 또한 실린더(10)로 압연변화가 가능하도록 완전히 인출될 수 있다. 키퍼플레이트(9)가 차단될 경우, 그것들은 지점 F에서 접촉한다. 그 때문에 플레이트(9)와 실린더(10)는 키퍼플레이트의 후퇴를 위하여 필요한 스트로크 길이외에도 소정의 옵셋변화에 대응하는 스트로크 길이를 가진다.

지지체박스(8)는 작업롤이 대체되고, 예를 들어 대칭위치가 아닐 경우 우측과 좌측 사이에 같지 않은 것은 바람직하지 못하다. 그러므로 지지체박스(8)를 예정된 작업위치로 가져올 필요가 있다. 예를 들어, 지지체박스(8)가 우측으로 옵셋될 경우, 유압실린더를 후퇴시키고 우측실린더 보다 더 큰 좌측 실린더의 추력을 형성함으로써 이러한 옵셋을 달성할 수 있다. 한편, 지지체박스가 좌측으로 옵셋될 경우, 위치결정수단(5)을 후퇴시키고 좌측보다 더 큰 우측에 추력을 형성함으로서 이러한 옵셋을 달성할 수 있다. 일반적으로 말하면 작업롤(1)이 대체될 경우, 위치결정수단(5), 유압실린더(7), 그리고 키퍼플레이트(9)를 후퇴시킬 필요가 있다.

한편, 롤 대체가 압연기의 소위 작업측(제2도의 하부측)에서 달성될 수 있다면, 구동축(제2도의 상부측)의 키퍼플레이트(9)는 완전히 개방될 필요가 없고 실린더(10)의 스트로크가 압연작업중 옵셋변화에 대응하는 이동량을 정하도록 충분한 량으로 감소될 수 있다. 그 결과 상부 키퍼플레이트(9)는 새로운 작업롤(1)이 삽입될 경우 정지되게 작용할 수 있다.

게다가 키퍼플레이트(9)는 진퇴작용을 달성하기 위하여 제5도 및 제6도에 나타낸 바와 같이 상부 및 하부측에서만 배치될 수 있다.

한편 작업롤(1)에 있어서, 약간의 오차로 보통 축방향력이 설정되고 지지체박스(8)와 키퍼플레이트(9)에 의하여 지지된다. 기술한 바와 같이 압연방향 수평력에 의한 외란은 방지되거나 감소될 수 있지만, 축방향력에 의한 외란은 아직 방지되지 않는다. 축방향력에 의한 후자의 외란은, 압연재(11)의 두께가 변화될 경우, 지지체박스(8)의 수직이동과 작업롤의 수직밴딩을 매끄럽게 하기 위해서, 지지체박스(8)와 키퍼플레이트(9) 사이에 롤러베어링(13)등의 가동지지체를 직접 게재하여 효과적으로 방지될 수 있다.

지금까지의 설명은 상부 및 하부지지롤(4)이 각각 이동되는 구조에 대한 것이지만, 지지롤러(4)가 동시에 이동될 수도 있다. 제7도에 이러한 일예가 있고, 여기서 한쪽에 있는 우측지지롤러와 다른 한쪽에 있는 좌측지지롤러(4)가 보통의 브라킷(12)으로 지지되며 작업롤(1)은 위치결정수단(5)과 유압실린더(7)로 고정된다. 작업롤(1)의 수직이동을 다소간 따르기 위하여, 실린더(7)는 핀에 의하여 생긴 실린더의 힌지(hinge) 꼬리단부를 이것은 경사될 수 있다. 이러한 구조의 경우 벡터 A₂-B₂및 B₃-C₂는 옵셋의 변화결과로서 항상 직선을 이룰 수 없으므로, 클램핑력에 의한 작업롤(1)의 수직밴딩 성분의 대응하는 힘은 지지체박스(8)의 밴딩력을 가하므로서 보상되어야 한다.

제8도 및 제9도의 실시예에 있어서, 지지롤러(4)를 위한 지지브라킷(12)은 수평방향 즉 압연재(11)의 이동방향으로 박스(8)와 함께 미끄럼 가능하도록 지지체박스(8)상에 장착된다. 그리고 위치결정수단(5) 및 유압실린더(7)는 압연기의 프레임(15)상에 장착된다. K지점에서 위치결정수단(5)과 실린더(7)의 작동로드는 브라킷(12)의 후방면과 압부접촉을 하지만 브라킷(12)에 부착되지는 않는다.

다른 실시예에서와 같이 지지롤러(4)는 압연재(11)로 접촉된 영역외부에 각각의 통부직경의 작업롤(1)과 결합된다.

한쌍의 작업롤(1)을 제거하기 위하여 키퍼플레이트(9)는 실린더(10)로 인출되고 브라킷(12) 및 롤러(4)를 가진 지지체박스(8)는 작업롤(1)로 이동된다. 이를 허용하기 위하여 위치결정수단(5)과 실린더(7)의 작동로드는 접촉지점 K에서 약간 인출된다.

이 장치는 몇가지 장점을 제공할 수 있다. 각 셋트의 작업롤(1)에 대하여, 지지롤러(4)는 작업롤(1)에 관하여 정확한 배치로 지지체박스(8) 장착될 수 있다. 이것은 롤직경이 변할 경우 가해진 수평지지력으로 수직력의 어떤 발생도 피할 수 있다. 지지롤러(4)와 브라킷(12)이 작업롤(1)을 가진 압연기에서 뽑아내므로 지지롤러(4)의 유지가 쉽다.

브라킷(12)의 후면은 충분히 커서 위치결정수단(5)과 실린더(7)의 작동로드는 지지롤러의 수직위치가 가변 작업롤 직경에 따라 변한다 해도 효과적으로 밀어낼 수 있다.

제10도는 본 발명의 압연방법에 대한 시스템의 일실시예를 나타내고 있다.

압연기 제어기에 대한 일부분을 형성하는 제어수단은, 위치결정수단(5)과 유압실린더(7)에 의하여 지지롤러(4)의 이동을 제어 및 조정하도록 제공된다.

그리고 지지롤러(4)는 소정의 옵셋위치로 작업롤(1)을 가져오도록 이 제어수단으로 바람직하게 조화시켜 이동된다. 압연중 소정의 옵셋위치로 작업롤(1)을 유지시키도록 유압실린더(7)내에 적당한 압력을 유지시킨다. 바람직하게는 역방향 압연중에, 옵셋위치는 압연재의 전후방 장력 및 압연력과 압연토르크에 의한 작업롤(1)의 순수평력이 순방향 및 역방향 압연중 동일방향으로 작용하도록 선택된다. 그 경우에 유압실린더(7)는 이러한 순력에 대향하기에 적당한 작업롤에 힘을 가하도록 설정될 수 있으며, 이로써 작업롤을 단하나의 위치로 유지하고 압연재의 통로 사이에서 롤을 이동시킬 필요가 없다.

제10도는 제어수단을 개략적으로 예시하고 있다. 프로그램이 내장된 데이터 프로세싱 유니트(DPU)는 압연토르크 T에 관한 입력데이터, 압연력 P, 전방인장력 T_F, 후방인장력 T_b, 작업롤직경 D_W및 압연스케줄에서 주어진 압연작업을 위한 보강롤직경 D_B을 가진다. D_B는 작업롤과 접촉하는 보강롤의 직경이고, T 및 P는 잘 알려진 원리에 따라 압연재에 의존한다. DPU는 예를 들면 다음 식에서 작업롤의 옵셋(δ)을 계산한다.

이 식은 하나의 작업롤에 대한 밴딩력(Q)이 제로이고, Q가

Q=(F₂+F₁)-(F_f-T_b)

로 주어진 조건에서 유도된다. 여기서 F₁은 작업롤을 구동시키는데 필요한 마찰력이고 F₂는 압연력의 수평성분이다. 실제적으로 이미 언급한 바와 같이, 다른 Q의 값이 역방향 압연을 위하여 최소한 선택될 수 있다.

DPU로 계산된 δ의 값은 압연기 제어기로 이송되고, 이것은 위치결정수단(5) 및 유압실린더(7)를 통하여 압연기(4)의 옵셋위치의 조정을 일으킨다.

지금까지 설명된 실시예는 6단 압연기이지만, 본 발명은 중간롤을 갖지 않는 4단 압연기나 상부나 하부측에 작은 직경의 작업롤을 사용한 수직으로 비대칭인 압연기에 적용될 수 있다.

Claims

압연재를 맞물린 작업롤(1)이 수직방향에서는 작업롤(1)에 구동력을 전달하는 보강롤(2)에 의해 지지되고, 수평압연방향에서는 상기 작업롤(1)의 작업영역과 지지체(8) 사이의 중간영역에서 상기 작업롤(1)과 접촉하는 지지롤러(4)에 의하여 지지되는, 수평압연방향으로 이동하는 압연재(11)를 압연하는 압연기에 있어서, 상기 작업롤(1)은 상기 수평압연방향으로 이동가능하며, 상기 지지롤러가 상기 작업롤(1)을 상기 작업롤(1)의 수직축 평면이 상기 보강롤의 수직축 평면으로부터 상기 수평압연방향으로 옵셋되는 예정된 위치로 이동시킨 다음, 압연작업중에 상기 작업롤(1)을 상기 예정된 위치에 유지시킬 수 있도록, 상기 지지롤러(4)의 이동 및 위치설정 조작이 가능한 상기 지지롤러(4)의 위치제어수단(5 및 7)을 구비하는 것을 특징으로 하는 압연기.
제1항에 있어서, 상기 지지체(8)에 수직력을 가하여 상기 작업롤(1)의 수직축평면 내에서의 밴딩을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지체(8)는 압연중에 상기 수평압연방향으로의 이동을 제한받지 않는 것을 특징으로 하는 압연기.
제1항에 있어서, 상기 지지롤러(4)와 접촉하는 상기 작업롤(1)의 상기 중간영역은 상기 작업영역과 동일한 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 압연기.
제1항에 있어서, 상기 각 작업롤(1)은 상기 수평압연방향의 양측에서 상기 지지롤러(4)들에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제5항에 있어서, 상기 지지롤러(4)는, 상기 작업롤(1)의 다수개의 선택 가능한 위치에 상기 보강롤 평면의 양측에서 상기 수직압연평면의 옵셋위치가 포함되도록, 변위가능한 것을 특징으로 하는 압연기.
제5항에 있어서, 상기 작업롤의 제1측부에 있는 지지롤러(4)는 상기 제1측부상에서의 상기 지지롤러의 위치를 제어하는 제1수단(5)에 의해 위치결정되고, 상기 작업롤의 제2측부에 있는 상기 지지롤러는 상기 제2측부상에서 상기 롤러(4)에 의해 상기 작업롤에 가해지는 힘을 제어하는 제2수단(7)에 의해 위치결정되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제7항에 있어서, 상기 제1측부에서는 상기 제1수단(5)이 상기 지지롤러(4)에 기계적으로 조정할 수 있는 예정된 위치를 제공하고, 상기 제2측부에서는 상기 제2수단(7)이 상기 지지롤러(4)에 조정할 수 있는 유압력을 가하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 압연기.
제1항에 있어서, 상기 지지롤러(4)와 접촉된 상기 작업롤(1)의 상기 각 중간영역에, 상기 작업롤의 축방향에서 이격되어 있는 적어도 2개의 지지롤러(4)가 있는 것을 특징으로 하는 압연기.
제9항에 있어서, 상기 각 중간영역에 있는 적어도 2개의 지지롤러가 상기 작업롤의 상기 수평압연방향에서의 밴딩에 함께 저항하도록 서로 견고하게 연결되는 것을 특징으로 하는 압연기.
제1항에 있어서, 상기 지지롤러들을 동일방향으로 이동시켜 상기 작업롤을 상기 선택 가능한 위치들중 예정된 하나의 위치로 이동시키도록 설치된 상기 지지롤러의 제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 압연기.
수직압연평면을 형성하는 축을 각각 구비하고 상기 축의 축단부 사이에 축단부로부터 간격을 두고 있는 작업영역을 가진 압연될 압연재를 맞물리기 위한 한쌍의 작업롤(1)과, 수직보강롤 평면을 형성하는 축을 각각 구비하고, 상기 작업롤(1)들에 접촉하여 상기 작업롤(1)들을 수직방향에서 지지하고 회전구동력을 상기 작업롤(1)에 전달하도록 되어 있는 한쌍의 보강롤(2)과, 상기 작업롤(1)의 상기 축단부들을 지지하여 상기 작업롤들의 축방향 이동을 저지하는 지지체(8)와, 상기 작업롤을 수평압연방향에서 지지하며, 상기 작업영역과 상기 지지체 사이의 상기 작업롤(1)의 중간영역내의 위치에서 상기 작업롤(1)에 접촉하는 복수의 지지롤러(4)를 구비하는, 수평압연방향으로 이동하는 금속압연재를 압연하기 위한 압연기에 있어서, 상기 지지체(8)는 상기 수평압연방향에서 수평방향으로 이동가능하며, 상기 지지롤러(4)는 상기 수직압연평면이 상기 수직보강롤 평면으로부터 옵셋되는 위치에서 상기 수평압연방향으로 다수개의 선택 가능한 위치에 상기 작업롤을 위치설정 및 제한하도록 변위가능한 것을 특징으로 하는 압연기.
제11항에 있어서, 상기 지지체에 수직력을 가하여, 상기 수직압연평면 내에서의 상기 작업롤의 밴딩을 제어하는 밴딩력이 상기 작업롤에 가하여지도록 하는 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압연기.
수직방향에서는 한쌍의 보강롤(2)에 의해 구동 및 지지되고 수평압연방향에서는 복수의 지지롤러(4)에 의해 지지되는 한쌍의 작업롤(1)에 의하여 수평압연방향으로 이동하는 압연재가 압연되며, 상기 지지롤러(4)들은 압연되고 있는 압연재와 상기 작업롤이 접촉하는 작업영역과 상기 작업롤의 지지체(8) 사이의 중간영역에 한정되는 상기 작업롤의 위치에 맞물리는, 금속압연재용 압연기의 작동방법에 있어서, 상기 지지롤러(4)들을 변위시켜, 상기 작업롤들을, 그 축들이 존재하는 수직압연 평면이 상기 보강롤(2)들의 축이 존재하는 수직보강롤 평면으로부터 옵셋되게 되는 예정된 옵셋위치로 이동시키는 단계와, 상기 지지롤러들의 위치를 유지시켜 상기 작업롤(1)들을 압연작업중에 상기 예정된 옵셋위치에 유리시키는 단계를 포함하며, 상기 예정된 옵셋위치는, 상기 압연작업중에 상기 작업롤(1)을 상기 수평압연방향에서의 밴딩시키려는 밴딩력이 상기 수직압연면이 상기 수직보강평면과 일치할 경우보다 상기 작업롤이 상기 예정된 옵셋위치에 있을 때, 더 작아지게 되도록 선정되는 것을 특징으로 하는 압연기 작동방법.
제14항에 있어서, 상기 수직압연평면에서 상기 작업롤의 밴딩을 제어하는 힘을 압연작업중 상기 작업롤(1)에 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
수직방향에서는 한쌍의 보강롤(2)에 의해 구동 및 지지되고 수평압연방향에서는 복수의 지지롤러(4)에 의해 지지되는 한쌍의 작업롤(1)에 의하여 수평압연방향으로 이동하는 압연재가 압연되며, 상기 지지롤러(4)들은 압연되고 있는 압연재와 상기 작업롤이 접촉하는 작업영역과 상기 작업롤의 지지체(8) 사이의 중간영역에 한정되는 상기 작업롤의 위치에 맞물리는, 금속압연재용 압연기의 작동방법에 있어서, 상기 지지체(8)는 압연작업중에 상기 수평압연방향으로의 이동에 대해 제한받지 아니하며, 압연중 상기 지지체(8)에는 수직평면 내에서의 상기 작업롤(1)의 밴딩을 제어하는 수직력이 가하여지며, 압연중 상기 지지롤러(4)를 통해서 수평압연평면에의 상기 작업롤의 밴딩을 제어하도록 수평력이 상기 작업롤에 가하여지며, 상기 수직력과 수평력은 독립적으로 가해지는 것을 특징으로 하는 압연기 작동방법.