KR20020034859A - 냉간 필거 압연기의 왕복 이송가능한 롤 패스의 회전 구동 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉간 필거 압연기의 환형 롤들의 테이퍼진 패스 내 중립구역에 환형 롤들의 구동 피니언의 이송곡선을 조정시키기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법에 있어서 원형 피니언이 이용되며, 그리고 상기 피니언이 롤축 상에 편심되게 배치되어 고정된다.

Description

냉간 필거 압연기의 왕복 이송가능한 롤 패스의 회전 구동{ROTARY DRIVE OF RECIPROCALLY TRANSFERABLE ROLLER PASSES OF A COLD PILGER ROLLING MILL}

본 발명은 냉간 필거 압연기의 환형 롤의 테이퍼진 패스 내 중립구역에 구동 피니언의 이송곡선을 조정시키기 위한 방법에 관한 것이다.

냉간 필거 압연기는, 비교적 오랜 기간동안 거친 압연과정을 거치는 작업공정에서 압출되고, 열간 압연되고 혹은 연속 주조되는 후막 금속 퍼들 볼, 특히 동 퍼들 볼을 극미한 편심률을 가지는 길면서, 인발 가능한 박판식 관으로 축소시키는 것에 적합하다.

적용되는 냉간 필거 압연방법은 더욱 많은 성형단계로 직경 및 판두께가 축소되는 금속관에 대한 성형 압연 방법이다.

이때 압연 시에 위치 고정되며, 압연 방향으로 가늘어지는 압연 맨드릴이 관 내측면에 위치하게 된다. 상기 압연 맨드릴은 하나의 맨드릴 지지대에 의해 고정되어 유지되는 긴 길이의 맨드릴 로드에 고정되어 있다.

롤 쌍은 전/후 방향 이동시에 맨드릴 상에 위치하는 관형 롤링 스톡과 겹쳐지며 그리고 페이스트를, 압연 및 거친 압연시 페이스티 롤러와 유사하게 상기 스톡을 거친 압연한다.

롤 쌍은 상반되게 전후 왕복운동가능한 롤 스탠드 내에 지지되어 있으며 그리고 스탠드 운동시에 상기 스탠드와 연결되는 피니언에 의해 구동된다. 상기 피니언은 고정되어 있는 2개의 래크와 맞물려 있다. 이때 롤 패스들은 발진하는 롤 스탠드와 동기화되어 전/후 방향으로 구름운동한다.

롤 패스 자체는 엔진 피스톤과 같이 크랭크축 구동에 의해 전후 왕복운동하게 된다. 롤 패스들은 대략 원형이며 그리고 선행기술에 따르는 통상적인 실시예의 경우에서 롤 표면에 걸쳐 축소된다. 롤과 롤 맨드릴 사이의 축소되거나 가늘어지는 횡단면은 동시에 롤링 스톡의 직경과 판두께를 축소시킨다.

두 사점 중 적어도 하나의 사점의 영역 내에는 롤들이 퍼들 볼을 잠깐동안 릴리스하며, 동시에 상기 퍼들 볼은 전진 이송되거나 및/또는 동시에 예를 들어 대략 60°정도로 회전된다. 상기의 방법에 있어서 전진행정 뿐 아니라 귀환행정 역시 성형을 위해 이용된다. 상기 두 사점에 있어서의 이송속도와 회전각도는 관 재료와 품질조건들에 좌우된다. 압연된 관의 평균 인장 강도는 특수 합금의 경우 400 N/mm²에서 1,500 N/mm²이상까지에 이른다.

전술한 관 압연 방법의 기본도가 도 2a ~ 2d 에 단순 개략도로 도시되어 있다. 도 2a는 전진행정시 압연률에 관한 도면이고, 도 2b는 절결선 A-B에 따르는 절결 횡단면도이다. 도 2c는 귀환행정시 압연률에 관한 도면이고, 그리고 도 2d는 절결선 A-B에 따르는 절결 횡단면도이다.

라인 내 권취장치와 냉간 필거 압연기를 조합함으로써 예컨대 250 m 길이의 코일관을 제조할 수 있다. 이때 단계에 따른 전진이송으로 전/후 왕복 회전하면서 냉간 필거 압연기로부터 배출되는 관은 압연공정시에 코일로 휘어지며 그리고 이어서 이루어지는 인발공정을 위해 요구되는 케이지 내에 곧바로 저장된다.

전술한 냉간 필거 압연처리 이후 성형공정은 상대적으로 낮은 생산속도에도 불구하고 무수히 많은 적용분야에 대해 현저한 이점을 갖는다 :

- 상기 성형공정은 경우에 따라 직경 및 판두께에 대해 상대적으로 큰 횡단면 압연률을 나타내며,

- 원주둘레 방향으로 균형 조정되는 흐름의 결과로 편심률을 현저하게 감소시키며,

- 더욱 긴 길이의 관을 제조할 때 기계적 보상의 결과로 재료 구조를 최적화하며, 또한

- 더욱 긴 길이의 관을 제조할 수 있다.

관들을 제조하기 위한 냉간 필거 압연 방법은 아래의 상황에서 개선된 진원도, 균형 조정된 압력 균일성 및 표면의 거칠기를 갖게 한다 :

- 롤링 스톡에 있어 직경 및 판두께에 대한 조밀한 허용오차의 달성 시에,

- 공정에 종속되는 재료 손실이 없을 시에;

- 더욱 무거우면서, 긴 퍼들 볼을 사용함으로써 높은 경제적 효율을 가지고, 성형이 어려운 재료에 대한 적용 시에, 및

- 하나의 퍼들 볼 치수로 다양한 완제품 치수를 제조 시에.

그럼에도 불구하고 선행 기술에 있어서 필거 단계 압연기의 행정 길이에 대한 기하학적 관계의 결과로, 구동 휠들의 반경이 변경되지 않을 시 패스들의 이송반경은 더욱 넓은 영역에 있어서 압연 회전시에 변경되는 점으로부터 단점이 발생하게 된다. 이때 상기 패스들은 강제적으로 압연되어질 관 상에서 미끄러지게 되며, 그럼으로써 상기 관의 품질은 악화된다. 이때 계속해서 단점으로 발생하면서 롤링 스톡에 작용하는 축방향 스러스트는 일련의 문제들을 야기한다. 그러므로 통상적인 전진이송을 이용하여 박판식 미가공편을 압연하는 것은 어렵게 이루어지거나 혹은 전혀 불가능하게 된다. 왜냐하면 미가공편의 말단면이 압연시에 상호간에 맞물려지게 되며, 그럼으로써 압연기 성능은 그에 상응하게 저하되기 때문이다. 또한 압연기는 자신의 모든 기능부재들에 있어서 높은 하중을 받게 되며, 그리고 강제적으로 마모된다. 특히 롤과 맨드릴 파손이 발생하며 그리고 압연기에는 비용이 많이 드는 수리를 요하는 손상이 발생하게 된다.

선행기술의 또 다른 단점은 롤 스탠드의 귀환행정이 성형작업에 대해 단지제한되어 이용될 수 있다는 점에 있는데, 왜냐하면 아무리 높은 귀환 압연력도 대개 귀환행정시에 발생하기 때문이다. 이러한 점으로 인해 원칙적으로 중요한 미가공편의 추가 전진이송은 배출사점 영역에서 완전하게 이용될 수 없게 되며, 그로 인해 가능한 생산 능력은 제한된다.

또한 선행기술에 의해서 또한 성형 기술상 가능한 직경 압연률도 제한된다. 분명한 점은 직경 압연률이 증가함과 더불어 또한 장소에 조정되지 않는 피니언 피치원이 증가하게 된다는 것이다. 이러한 점은 또한 냉간 필거 압연 방법의 경제적 효율에 역효과를 야기한다.

해결을 위해 선행기술에 있어서 무엇보다 중심에 배치되는 원형의 피니언 및 롤 직경의 피치원을 실제 롤 치수에 할당하는 점이 공지되어 있다. 그럼에도 상기 사항으로는 압연공정의 개선이 불만족스럽다.

그에 반해 독일 공보 DE-OS 17 52 996으로부터는 스파이럴 모양의 피니언을 사용하는 점이 제안되어 있다. 상기 피니언은 경사진 직선의 래크와 맞물려 있다. 공지된 해결방법은 그로 인해 사용 가능한 구경 길이를 상실하게 되며 그리고 롤 성능이 감소된다는 실제적인 단점을 갖게 된다. 또한 상기 해결방법은 래크의 직선 형태와 결부되어 있다. 그럼에도 불구하고 패스 인벌루트는 더욱 높은 수준의 포물선을 따라가기 때문에, 본원에서도 또한 목표곡선에 근접하는 점은 단지 매우 제한되어 가능하게 된다.

본 발명의 목적은 전술한 선행기술로부터 출발하여 환형 롤의 테이퍼진 패스내 중립구역에 피니언의 이송곡선을 조정하는 점을 실제로 개선되게 실현하는 냉간 필거 압연기의 롤 쌍을 구동하기 위한 방법을 제공하는 것에 있다.

도 1은 냉간 필거 압연기의 행정 길이에 걸친 기하학적 관계를 개략적으로 도시한 다이아그램,

도 2는 가공단계를 포함하는 발명의 압연방법에 관한 도면으로서, 도 2a는 전진행정시 압연률에 관한 도면, 도 2b는 절결선 A-B에 따르는 절결 횡단면도, 도 2c는 귀환행정시 압연률에 관한 도면, 그리고 도 2d는 절결선 A-B에 따르는 절결 횡단면도.

상기 목적을 해결하기 위해 본 발명에 따라 환형 롤들의 테이퍼진 패스 내 중립구역에 환형 롤의 구동 피니언의 이송곡선을 조정하기 위해 환형 피니언이 이용되며 그리고 상기 피니언은 롤의 축 상에 편심되게 배치되어 고정되는 점이 제안된다. 본 발명으로 다음의 목표가 달성된다 :

- 이송 슬라이드에서의 압력하중 감소,

- 롤 프로파일과 롤링 스톡 사이의 상대운동에 의한 비제어되는 전진이송의 회피,

- 롤 프로파일 내 마모 감소,

- 감소된 마찰력에 의한 에너지 소모량 감소,

- 환형 롤들의 테이퍼진 패스 내 중립

- 사전 공지된 해결방법들의 여전히 존재하는 단점들의 회피.

본 발명의 한 실시예는 피니언(및 그로 인한 환형 롤들)을 구동하기 위해 그에 상응하게 사인곡선 모양의 래크가 이용된다는 점에 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 해결방법은 선행 기술의 불만족스러운 방법 및 장치들의 단점, 예컨대 압연제품 및 압연기 내지 감소된 생산능력에 대해 전술한 단점들을 가지면서 롤링 스톡 상에서 롤 쌍이 미끄러지는 것과 같은 단점을 감소시키거나 혹은 제거한다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에 있어서는, 그에 상응하게 사인곡선 모양의 래크와 맞물려 있는 원형의 편심성 피니언을 이용할 시에 다음의 4가지 매개변수 즉, 롤 직경과, 피니언 피치원, 편심률과 롤 스탠드의 유입 사점에 대한 편심의 각도 위치가 실제 롤 치수에 조정가능하다는 점이 제안된다.

본 발명에 대한 상세한 특징 및 장점들은 청구항 및 이하의 첨부한 도면을 참조한 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명된다.

(실시예)

상기와 같은 충분히 공지된 냉간 필거 공정이 도 2a 내지 도 2d에 도시되어 있다. 상기 공정은 냉간 필거 롤러 쌍(10, 10′)을 이용하면서 하나의 관(12)을 제조 내지 변형하는 역할을 한다. 상기 롤러 쌍은 도시되지 않은 롤러 스탠드에 지지되어 있다. 가공되어질 관(12)은 롤 맨드릴(13) 상에서 안내된다. 상기 롤 스탠드는 압연공정동안 진동 운동을 실행하며, 동시에 행정 주기는 분당 300회까지이며, 그리고 그 이상 가능할 수도 있다. 이때 상기 관(12)은 롤 패스들(11, 11′)에 의해 자신의 완전한 형태 내지 최종 윤곽형상으로 변형된다; 상기 롤 패스들(11, 11′)은 전체 외부둘레에 걸쳐 상호간에 반대편에 위치하는 롤들(10 내지 10′) 내에 삽입되어 있으며, 그리고 롤 간극 내에서(도 2b와 도 2d 비교) 원주면을 폐쇄하는 방식으로 관(12)을 포함하고 있다. 이러한 경우 롤 패스들(11 내지 11′)은 자신들의 보정에 상응하게 상이한 폭 및/또는 깊이를 가지며(롤 표면에 관한 전개도에서 보듯이), 이러한 점은 음영 표시된 롤 패스 윤곽형상(11, 11′)으로 도 2a 내지 도 2c 내에 분명하게 도시되어 있다.

관(12)은 압연되는 동안 이송방향(R)으로 이동된다. 도 2a에 개략적으로 도시되어 있는 전진행정 동안 상보성 냉간 필거 롤 쌍(10, 10′)은 이송방향(R)으로 관(12) 상에서 구름운동을 하며, 이때 상기 관은 롤 패스들(11, 11′)의 롤 간극 내에 둘러싸여 있게 된다. 도 2c 내에 개략적으로 도시되어 있는 귀환행정 동안에는 롤 쌍(10, 10′)의 구름운동이 이송방향(R)의 반대방향으로 관(12) 상에서 이루어진다(도면들에서 회전방향(14)과 병진운동방향에 대한 화살표 비교).

도 1 에는 냉간 필거 압연기의 행정 길이에 걸친 기하학적 관계가 개략적으로 다이아그램 형태로 도시되어 있다. 상기 다이아그램은 다음과 같이 실시예의 아래 데이터 내지 매개변수를 기초로 한다:

동 압연 87 x 11에서 40 x 2

롤 직경 375 mm

피니언 피치원 336 mm

스탠드 행정1,023 mm

축소 구경길이 600 mm

활면 구경길이 140 mm

피니언 편심률 13 mm

오프셋 각도 140 도

패스 기본 곡선으로서 패스 인벌루트는

- 롤들이 롤링 스톡을 전진 이송 및 회전하도록 인가하는 구역(1),

- 포물선 함수(parabolic function)에 따르는 축소 구역(2),

- 원통형 활면 구역(3),

- 롤링 스톡이 추가로 회전되고 및/또는 전진 이송될 수 있는 전이부(4)로부터 이루어져 있다.

곡선(5)은 상이한 이송속도로부터 야기되는 세로방향힘이 중립화되는 중립축을 도시하고 있다.

패스 기저부와 중립축 사이의 롤링 스톡 부분은 상대적으로 낮은 속도로, 롤 직경(6)과 중립축(5) 간의 부분은 더욱 높은 속도로 겹쳐진다.

곡선(5)에 따를 수 있는 피니언 피치원은 마찬가지로 구경 길이에 걸쳐 변경되는 이송율로부터 발생하는 세로방향힘을 중립화할 수 있다. 중심에 배치되는 원형 피니언(7)은 상기 조건들에 단지 불완전하게 근접할 수 있다. 왜냐하면 앞쪽의 패스 영역 내에는 너무 큰 원주속도의 부분이 우세하며, 그에 반해 활면구역(3)의 활면 영역에서는 원주속도가 너무 낮기 때문이다. 단지 롤 인벌루트가 대략 120°인 경우에 비율은 일시적으로 정확하게 된다.

그럼에도 불구하고 만약 피니언이 본 발명에 따라 적합한 방식으로 편심되게 배치된다면(8), 목표로 설정되는 곡선(5)에 대한 특히 광범위한 접근이 달성되며, 그리고 롤링 스톡의 운동 경향은 광범위하게 중립화된다. 롤 표면은 제한됨이 없이 사용 가능하며, 그리고 곡선 형태는 선행기술에서 가능한 것보다 실제로 더욱 개선되어 목표 곡선을 따르게 된다.

본 발명의 방법에 의하면, 목표로 설정되는 곡선에 대해 광범위한 접근이 성취되고, 롤링 스톡의 운동경향이 또한 광범위하게 중립화되어, 환형 롤의 테이퍼진 패스 내 중립구역에 피니언의 이송곡선을 조정시키는 것을 크게 개선할 수 있다.

Claims (3)

1. 냉간 필거 압연기의 환형 롤의 테이퍼진 패스 내 중립구역에 환형 롤의 구동 피니언의 이송곡선을 조정시키기 위한 방법에 있어서, 본 경우에 원형 피니언이 이용되며 그리고 상기 피니언이 롤 축에 편심되게 배치되어 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 피니언(및 그로 인한 환형 롤)을 구동하기 위해 그에 상응하게 사인곡선 모양의 래크들이 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상응하게 사인곡선 모양의 래크들과 맞물리는 원형의 편심 피니언의 이용 시에 다음의 4가지 매개변수들:

   - 롤 직경

   - 피니언 피치원

   - 편심률

   - 롤 스탠드의 유입 사점에 대한 편심의 각도 위치가 실제 롤 치수에 조정가능한 것을 특징으로 하는 방법.