KR100293192B1 - 열간압연주행대장력통판시스템에서의소재선후단부체결모드변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간압연공정중 사상압연을 마친 소재의 전단부 및 후단부가 버클의 원리를 이용한 장력 통판 시스템에 의하여 장력이 부여된 상태로 주행하도록 하여 그 주행안정성을 향상시키기 위한 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치에 관한 것으로, 이동대차에 고정되어 압연판(13)의 상부측으로 위치하는 상부클램프(42)에는, 압연판(13)의 진행방향에 대하여 상향경사를 가진 소재선단체결 경사요홈(43a)과 하향경사를 가진 소재후단체결 경사요홈(43b)을 형성하고, 상기 대차에 고정된 하부클램프(44)는 압연판(13)의 하부측으로 위치하는 평활한 상부면을 가짐으로서, 압연판(13)의 선단부에 장력을 가하는 경우에는 소재선단체결요홈(43a)에 버클력을 가하기 위한 구동롤(41)을 장착하고 후단부에 장력을 가하는 경우에는 소재후단체결요홈(43b)에 버클력을 가하기 위한 구동롤(41)을 장착함을 특징으로 한다.

Description

열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치

본 발명은 열간압연공정중 사상압연을 마친 소재가 버클의 원리를 이용한 장력 통판 시스템에 의하여 장력이 부여된 상태로 주행하도록 하여 그 주행안정성을 향상시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소재가 사상압연후 출판되는 경우의 선단부는 물론 후단부도 장력이 가해지는 상태로 권취기측으로 진행할 수 있도록 하고, 소재에 장력을 가하지 않는 경우에는 버클력을 가하는 고정롤이 소재의 상부면에 접촉하지 않도록 하여, 소재 후단부의 주행안정성을 향상시키고 또한 소재의 표면품질을 향상시킬 수 있도록 된 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철공정중 열간압연은 도 1에 도시한 바와같이, 가열로(Reheating Furnace)(1)-조압연(Roughing Mill)(2)-사상압연(Finishing Mill)(5)-권취(Coiling)(8)의 연속적인 과정을 거치면서 최종적으로 원하는 두께의 박판을 얻는다.

통상, 상기 사상압연(5)과 권취(8)의 과정 사이에는 주행대(6)가 마련되고, 이는 고온에서 사상압연을 마친 압연판을 원하는 온도, 즉 권취온도로 냉각시키는 역할을 수행하는 것으로서, 고속으로 통판되고 또한 사상압연온도와 권취온도간의 온도차이가 크기 때문에 그 주행길이는 100~120미터에 이르는 상당히 긴 거리에 걸쳐 이루어지며, 여기에는 하부에 다수개의 롤러가 설치되어 고속으로 주행하는 압연판을 무장력(tension free) 상태에서 유도한다.

압연판이 주행대(6)를 무장력 상태로 주행하는 경우, 후물재는 압연판의 자체중량이 상당히 크고 그 주행속도가 낮아 압연판의 주행저항이 크지 않으므로 통판이 양호하게 되나, 박물재는 압연판의 두께가 얇아 자체중량이 상대적으로 적은데다 주행속도가 크므로 진행방향에 대한 공기저항고 롤러간의 간격 등에 의해 판 선단부가 휘어 상향하는 불규칙적인 사인파형(sine wave)이라는 통판불량을 발생시켜 통판안정성을 크게 저하시키는 것으로, 이는 판과 롤러의 접촉면 사이의 충격으로 판의 하부에 많은 마찰홈을 유발할 뿐만 아니라 시스템 자체의 오동작 및 권취불량을 야기하게 된다.

특히, 극박압연에 있어서는 이러한 경향이 두드러져 압연가능한 최소두께를 결정짓는 결정적인 요인이 되기도 한다.

판 선단부의 주행안정성을 개선하기 위한 공지기술로서 일본국 특허 제 95-251203호, 제 95-16611호, 제 95-155175호 및 제 93-168950호에 제시된 연연속압연(Endless Rolling) 기술이 제시되어 있는바, 이는 인접하는 압연소재를 후단부를 사상압연 전에 용접한 후 사상압연과 권취과정을 거치게 하여 장력이 부여된 상태에서 주행대를 통과하여 통판안정성이 현저히 개선되는 장점이 있다.

그러나 이러한 연연속압연기술은 조압연을 거친 바(Bar) 상태의 압연소재를 이송중에 용접할 수 있는 용접장치(4)가 필요함은 물론, 연속적인 압연을 위한 대기재의 보열장치(Coil Box)(3), 용접 접합부를 권취직전에 고속으로 절단하여 제거하기 위한 고속절단기(7)등 고가의 설비가 별도로 갖추어져야 하는 문제점을 가지고 있으며, 특히 인접소재를 빠른 시간내에 용접하고 고속으로 통판중인 소재를 그에 부합하는 고속으로 절단하여야 하는 기술적인 난점이 산재해 있고 오동작시에는 조업에 큰 차질을 미치게 되어 그 적용에 제한이 따르게 된다. 또한, 연속적으로 압연재를 용접해야 하므로 인접압연재의 두께 및 폭이 동일해야 하는 제한사항이 있게 되어 다양한 강종과 치수를 압연해야 하는 일반 열간압연공정에서는 그 적용에 한계가 있다.

이와는 별도로 보다 간편한 방법에 의해 압연판이 무장력상태로 주행하는데 따른 통판의 불안정성을 해결하고자 하는 기술이 제시되어 있는바, 이는 도 2에 도시한 바와같이 열연소재가 사상 압연 후 주행대(16)로 출판될 때 소재의 선단부를, 모터(12)와 휠(12c) 및 로프(12b)에 의하여 레일(12a)을 따라 이동하도록 된 이동식 대차(15)에 장착된, 체결장치(14)로 잡은 다음 그 이동식 대차(15)를 소재의 주행방향으로 선행(先行)시켜 줌으로써 압연판(13)이 장력이 부여된 상태를 유지하여 핀치롤(17)과 권취기(18)에 도달하게 하는 주행대 전장 장력 통판 시스템으로 알려져 있다.

이러한 주행대 전장 장력 통판 시스템의 체결장치는 도 3에 도시한 바와같이 서로 일정정도 상하로 떨어진 상부클램프(22)와 하부클램프(23)를 갖추고, 상기 상부클램프(22)에는 소재주행에 대한 폭방향으로 고정롤(Buckle Roll)(21)을 설치하여 그가 상하로 경사를 형성하면서 이동할 수 있도록 함으로서, 고정롤(21)과 압연판(13) 및, 하부클램프(23)의 마찰에 의한 접촉력으로 체결하는 방법이지만, 이는 소재의 선단부를 이끌면서 그에 장력을 가하기만 할 뿐, 소재의 후단부에는 적용할 수 없어 그 후단부는 여전히 무장력 상태로 주행대를 주행하게 되어 무장력에 의한 여러 가지 문제점을 가지고 있다.

또한, 소재에 장력을 가하여 권취기로 진입시킨 후에 차기의 작업을 위하여 복귀하는 도중이나 복귀하여 유지되는 상태에서 하부클램프(23)의 상부면에 소재의 하부면이 계속적으로 면접촉함으로서 그에 따른 마찰홈을 유발하여 제품의 표면품질을 저하시키는 문제점도 있었다.

또한, 소재에 버클력을 가하기 위한 고정롤(21)이 고온인 소재의 상부면에 계속 접촉하여 유지하고 있어 그에 따른 열변형이 유발되어 장력 통판 시스템의 오동작 및 전체 열간 압연 시스템의 긴급정지상황을 유발할 수 있는 문제점을 가지는 것이었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열간압연공정중 사상압연을 마친 소재가 버클(buckle)의 원리를 이용한 장력 통판 시스템에 의하여 주행되면서 냉각되어지는 경우 소재의 선단부는 물론 후단부에서도 장력을 부여할 수 있어 소재 선, 후단부의 통판안정성을 향상시키고, 또한 버클력을 가하기 위한 고정롤을 장력통판시를 제외하고는 소재에 접촉하지 않도록 하여 열변형을 방지하며, 또한 장력통판시를 제외하고는 하부측 클램프가 소재의 하부면에 접촉하기 않도록 하여 마찰홈 발생을 방지하도록 한 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 연연속 압연공정을 개략적으로 도시한 개략도

조 2는 종래의 전장 장력 통판 시스템을 개략적으로 도시한 구성도

도 3은 도 2에 의한 전장 장력 통판 시스템에 의하여 압연소재에 장력을 가하는 원리를 도시한 것으로서,

(a)는 소재에 장력이 가해지지 않는 상태

(b)는 소재에 장력이 가해진 상태

도 4는 소재에 버클력을 가하기 위한 고정롤을 도시한 형상도

도 5는 소재에 버클력을 가하는 원리를 도시한 개략 설명도

도 6은 본 발명에 따른 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결 모드 변환장치의 모터와 이동블럭의 장착상태도

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치의 요부를 도시하며, 소재선단 체결모드, 소재 통판모드 및 소재후단 체결모드인 각각의 경우에서 나타나는 구동롤의 위치를 보인다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ... 가열로 2 ... 조압연

5 ... 사상압연 6 ... 주행대

8 ... 권취기 13 ... 압연판

41 ...고정롤 42 ... 상부클램프

43 ... 경사요홈 44 ... 하부클램프

46 ... 연결줄 48 ... 구동줄

50 ... 이동블럭 54 ... 나사축

55 ... 구동모터

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 열간압연공정중 사상압연을 마친 소재가 그 소재의 주행방향을 따라 이동하도록 된 이동대차에 고정됨으로서 대차와 소재의 속도차에 의한 버클력으로 소재에 장력을 부여하도록 된 전장 장력 통판 시스템에 의하여 소재의 주행안정성을 향상시키는 장치에 있어서, 상기 대차에 고정되어 압연판의 상부측으로 위치하는 상부클램프에는, 압연판의 진행방향에 대하여 상향경사를 가진 소재선단체결 경사요홈과 하향경사를 가진 소재후 단체결 경사요홈을 형성하고, 상기 대차에 고정된 하부클램프는 압연판의 하부측으로 위치하는 평활한 상부면을 가짐으로서, 압연판의 선단부에 장력을 가하는 경우에는 소재선단체결요홈에 버클력을 가하기 위한 구동롤을 장착하고 후단부에 장력을 가하는 경우에는 소재후단체결요홈에 버클력을 가하기 위한 구동롤을 장착함을 특징으로 하는 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 의하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 열간압연공정중 사상압연을 마친 소재가 버클의 원리를 이용한 장력 통판 시스템에 의하여 장력이 부여된 상태로 주행하도록 하는 것으로서, 도 2에 도시한 바와같이 열연소재가 사상 압연 후 주행대(16)로 출판될 때 소재의 선단부를 이동식 대차(15)에 연결된 체결장치(14)로 잡은 다음 그 이동식 대차(15)를 소재의 주행방향으로 선행시켜 줌으로써 압연판(13)이 장력이 부여된 상태를 유지하여 핀치롤(17)과 권취기(18)에 도달하게 하는 대략적인 시스템을 가진다.

본 발명의 체결장치는 종래와 마찬가지로 도 4 및 도 5에 도시한 바와같은 구성으로 되어 버클력에 의하여 소재를 고정하게 되는바, 이는 원통형의 고정롤(41)을 가지며, 이러한 고정롤(41)은 소재(13)의 상부측에 설치되어 대차(15)에 고정되는 상부클램프(42)의 경사요홈(43)을 따라 미끄럼 및 회전가능하도록 장착되고, 상기 상부클램프(42)의 하부측에는 평활한 상부면을 가지는 하부클램프(44)가 설치된다. 그리고, 이러한 상ㄹ부클램프(42)의 하부면과 하부클램프(44)의 상부면과의 사이에는 소재(13)가 이동할 수 있도록 된 간격을 형성하고, 이 간격은 소재(13)의 두께보다 크게 형성된다.

상기 경사요홈(43)은 도 7에 도시한 바와같이, 소재이송방향에 대한 전방측으로부터 소재선단체결 경사요홈(43a)과 중앙연결요홈(43b) 및, 소재후단체결 경사요홈(43c)으로 연속적으로 이루어지며, 상기 경사요홈(43a)(43c)은 소재이송방향에 대하여 상향경사 및 하향경사로 형성되고, 각각의 경사요홈(43a)(43c)에는 소재에 버클력을 가하기 위한 고정롤(41)이 각각 미끄럼 및 회전가능하도록 설치되며, 중앙연결요홈(43c)에는 공회전휠(47)이 회전가능하도록 설치되어 고정된다.

상기 고정롤(41)은 유연성있는 연결줄(46)에 의하여 공회전휠(47)을 통하여 서로 연결되고, 이 연결줄(46)의 중앙부는 유연성있는 구동줄(48)의 일단에 연결되고, 상기 구동줄(48)의 타단은 중앙부에 암나사산을 형성한 이동블럭(50)에 연결되어 고정된다.

상기 이동블럭(50)은 압연판(13)의 진행방향으로 상부클램프(42)에 형성된 안내요홈(52)에 미끄럼 가능하도록 수용되고, 또한 압연판(13)의 진행방향으로 설치된 나사축(54)에 나사결합으로 연결됨으로서 그 나사축(54)을 회전하는 경우 이동블력(50)은 안내요홈(52)을 따라 이동한다. 그리고, 상기 나사축(52)은 구동모터(55)에 연결된다.

한편, 상기 이동블럭(50)이 이동하는 경로중에 다수의 지점(A)(B)(C)이 설정되는 바, 이동블럭(50)이 이동하여 그에 연결된 구동줄(48)이 연결줄(46)을 끌어당기고 따라서 연결줄(46)에 의하여 서로 연결된, 소재 이송방향에 대한 후방측 구동롤(41)이 압연판(13)에 접촉하도록 하는 지점이 "A"이고(도 9참조), 소재 이송방향에 대한 전방 및 후방측의 모든 구동롤(41)이 압연판(13)에 접촉하지 않도록 이탈하는 지점이 "B"이고(도 8참조), 소재 이송방향에 대한 전방측 구동롤(41)이 압연판(13)에 접촉하도록 하는 지점이 "C"이다(도 7 참조).

한편, 상기 하부클램프(44)는 중앙연결요홈(43c)의 하부측에 해당하는 중앙부에 소재의 폭방향으로 지지롤(60)을 공회전가능하도록 설치하며, 이는 그 상단부가 하부클램프(44)의 상부표면보다 약간 돌출하도록 하여 압연판(13)의 하부면을 지지하여 압연판(13)의 하부면과 하부클램프(44)의 상부면이 서로 면접촉함으로서 그 압연판(13)의 표면에 마찰홈 등을 유발하는 것을 방지하도록 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명의 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치는, 압연판(13)의 선단부를 고정하여 그에 장력을 부여하기 위한 상태인 소재선단 체결모드(도 7참조)와, 압연판(13)을 고정하지 않아 그에 장력을 부여하지 않는 상태인 소재 통판모드(도 8참조)와, 압연판(13)의 후단부를 고정하여 그에 장력을 부여하기 위한 상태인 소재후단 체결모드(도 9참조)를 필요에 따라 선택하게 된다.

우선, 소재선단 체결모드는 구동모터(55)의 구동에 의해 이동블럭(50)이 "C"지점으로 이동하여 도 7에 도시한 바와같이 압연판(13)의 주행방향에 대한 전방측 구동롤(41)이 하강하여 그 압연판(13)에 접촉하도록 한 상태로서, 이는 압연판(13)의 선단부가 사상압연을 마친후 출판되어 그에 장력을 가한 상태로 권취기로 안내하는 경우에 사용된다. 이때에는, 상부 및 하부클램프(42)(44)가 소재(13)의 진행속도보다 더 빠르게 진행하도록 그 속도가 설정됨으로서 버클력에 의한 마찰력으로 압연판(13)의 선단부에 장력을 가함으로서 압연판 선단부의 통판안정성을 보장하게 된다.

다음에, 소재 통판모드는 구동모터(55)의 구동에 의해 이동블럭(50)이 "B"지점으로 이동하여 도 8에 도시한 바와같이 압연판(13)의 주행방향에 대한 전방측 및 후방측 구동롤(41)이 모두 상승하여 압연판(13)으로부터 떨어지도록 한 상태로서, 이는 상하부 클램프(42)(44)가 대차에 의하여 소재(13) 진행에 대한 반대방향으로 이동하는 경우 및, 사상압연공정의 후방부에 위치하여 소재(13)의 선단부 또는 후단부를 버클력에 의하여 고정하기 위하여 대기하는 경우처럼 소재(13)에 장력을 가할 필요가 없는 경우에 사용된다. 이때에는, 고정롤(41)의 모두가 압연판(13)으로부터 떨어져 있어 고온인 압연판(13)의 열전달(접촉에 의한 전도)이 이루어지지 않게 되어 열변형에 의한 설비의 파손을 방지하게 된다. 또한, 이때에는 지지롤(60)에 의하여 압연판(13)의 하부면이 하부클램프(44)의 상부면에 면접촉하지 않아 면접촉에 따른 마찰홈발생을 방지한다.

마지막으로, 소재후단 체결모드는 구동모터(55)의 구동에 의해 이동블럭(50)이 "A"지점으로 이동하여 도 9에 도시한 바와같이 압연판(13)의 주행방향에 대한 후방측 구동롤(41)이 하강하여 그 압연판(13)에 접촉하도록 한 상태로서, 이는 압연판(13)의 후단부가 사상압연을 마친후 출판되어 그에 장력을 가한 상태로 권취기로 안내하는 경우에 사용된다. 이때에는, 상부 및 하부클램프(42)(44)가 소재(13)의 진행속도보다 더 느리게 진행하도록 그 속도가 설정됨으로서 버클력에 의한 마찰력으로 압연판(13)의 후단부에 장력을 가함으로서 압연판 후단부의 통판안정성을 보장하게 된다.

상술한 바와같이 본 발명에 따른 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치에 의하면, 열간압연공정중 사상압연을 마친 소재의 선단부 및 후단부가 버클의 원리를 이용한 전장 장력 통판 시스템에 의하여 장력이 부여된 상태로 주행하도록 함으로서, 통판의 안정성을 향상시킨다.

따라서, 소재와 그를 하부에서 지지하는 롤러의 접촉면 사이에서의 충격발생을 억제하여 판의 하부에 마찰홈을 발생시키지 않아 그 표면물질이 향상되고, 또한 이러한 주행안정성은 시스템 자체의 오동작 및 권취불량을 방지하게 되어 소재의 실수율을 향상시킨다.

또한, 소재인 압연판에 장력을 가하지 않는 경우에는 버클력을 가하도록 된 구동롤이 압연판과 접촉하지 않도록 하여 그로부터의 열전달이 차단됨으로서 열변형에 의한 구동롤의 파손을 방지하여 설비의 운용을 안정적으로 행할 수 있게 하고, 이러한 경우에 압연판의 하부면이 지지롤과의 구름접촉에 의하여 지지됨으로서 종래와 같이 면접촉에 의하여 발생하였던 마찰홈을 방지하는 우수한 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 열간압연공정중 사상압연을 마친 소재가 그 주행방향을 따라 이동하도록 된 이동대차에 고정됨으로서 대차와 소재의 속도차에 의한 버클력으로 소재에 장력을 부여하도록 된 정장 장력 통판 시스템에 의하여 소재의 주행안정성을 향상시키는 장치에 있어서,

   상기 대차에 고정되어 압연판(13)의 상부측으로 위치하는 상부클램프(42)에는, 압연판(13)의 진행방향에 대하여 상향경사를 가진 소재선단체결 경사요홈(43a)과 하향경사를 가진 소재후단체결 경사요홈(43b)을 형성하고, 상기 대차에 고정된 하부클램프(44)는 압연판(13)의 하부측으로 위치하는 평활한 상부면을 가짐으로서, 압연판(13)의 선단부에 장력을 가하는 경우에는 소재선단체결요홈(43a)에 버클력을 가하기 위한 구동롤(41)을 장착하고 후단부에 장력을 가하는 경우에는 소재후단체결요홈(43b)에 버클력을 가하기 위한 구동롤(41)을 장착함을 특징으로 하는 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상부클램프(42)에는 구동모터(55)를 장착하고, 압연판(13)의 길이방향으로 설치된 상기 구동모터(55)의 나사축(54)에는 이동블럭(50)이 나사결합으로 끼워지며, 상기 이동블럭(50)에는 소재선단체결 경사요홈(43a)과 소재후단체결 경사요홈(43b)에 각각 장착된 구동롤(41)을 서로 연결하는 구동줄(48)이 연결됨으로서, 이동블럭(50)의 이동에 따라 소재선단체결 경사요홈(43a)측 구동롤(41)이 압연판(13)의 상부면에 접촉하는 모드와, 구동롤(41)이 모두 압연판(13)으로부터 떨어져 있도록 하는 모드와, 소재후단체결 경사요홈(43b)측 구동롤(41)이 압연판(13)의 상부면에 접촉하는 모드로 변활될 수 있음을 특징으로 하는 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 하부클램프(44)에는 그 상부면보다 약간 더 돌출하고, 경사요홈(43a)(43b)의 사이의 위치에 지지롤(60)을 공회전하도록 설치함으로서, 압연판(13)의 하부면을 지지함을 특징으로 하는 열간압연 주행대 장력통판시스템에서의 소재 선후단부 체결모드 변환장치.