KR100293223B1 - 후판압연에있어작업롤마모량결정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후판압연에서 일정매수 압연후 발생하는 작업롤 마모량을 결정하는 방법에 관한 것으로써, 롤누적부하를 사용하여 후판압연에 있어 작업롤의 마모계수 및 중심부 마모량을 결정함으로써, 작업롤 중심부 마모량 및 작업롤 마모량을 간단명료하면서 정확하게 결정할 할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 후판압연에 있어 작업롤 중앙부 마모량을 결정하는 방법에 있어서,

롤누적부하에 따른 마모량 변화를 구하고, 이 관계로 부터 마모계수의 선형적 거동구간과 비선형적 거동구간을 결정하는 단계;

상기 선형적 거동구간에서는 하기식(4)에 의해 작업롤 중앙부 마모량(Wc)을 구하고;

(여기서, C₁= 0∼1)

상기 비선형적 거동구간에서는 하기식(5)에 의해 작업롤 중앙부 마모량(Wc)을 구하는 단계;

(여기서, C₂= 0∼1, 및 C₃= 0∼1)

를 포함하여 구성되는 후판압연에 있어 작업롤 중앙부 마모량 결정방법 및 상기와 같이 구한 작업롤 중앙부 마모량을 이용하여 작업롤 마모량을 결정하는 방법을 그 요지로 한다.

Description

후판압연에 있어 작업롤 마모량 결정방법

제1도는 롤누적부하에 따른 마모량 변화를 나타내는 그래프

제2도는 후판압연에 있어 패스수에 따른 압연판폭의 변화를 나타내는 그래프

제3도는 종래의 방법을 이용하여 예측한 롤 중심으로 부터의 위치에 따른 작업롤의 마모량 및 실제 측정된 마모량을 나타내는 그래프

[(가)는 후판재 413매 압연후의 롤 마모량, (나)는 후판재 577매 압연후의 롤 마모량]

제4도는 본 발명에 따라 예측한 롤 중심으로 부터의 위치에 따른 작업롤의 마모량 및 실제 측정된 마모량을 나타내는 그래프

[(가)는 후판재 413매 압연후의 롤 마모량, (나)는 후판재 577매 압연후의 롤 마모량]

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 후판압연에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 후판압연에 있어 일정매수 압연후 발생하는 작업롤 중심부의 마모량을 결정하는 방법 및 이 작업롤 중심부의 마모량을 이용하여 작업롤 마모량을 결정하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 압연롤의 마모는 매우 복잡한 요인에 의해 생성되며 이론적으로는 단위 면적당 압연하중 및 압연재와 롤표면과의 접촉횟수 등에 영향을 받게 된다. 압연롤의 마모는 단위면적당 압연하중, 압연재와의 접촉횟수 같은 요인 이외에도 온도, 냉각패턴, 압연속도 및 압연스케쥴 등의 여러 가지 조업조건의 영향을 받게 된다.

일반적으로 압연롤의 마모를 예측하는데는 마모에 영향을 미치는 대표적인 요소값들을 결합하여 간이식을 만들고 실제의 롤 마모 측정결과와 비교하여 계수값을 결정하는 방법을 사용한다.

즉, 작업롤 마모예측식은 실험식에 실조업에서 측정된 마모량 측정값을 도입하여 구성한 거시적 예측모델의 형태를 취한다.

후판압연을 위한 압연기는 가역식 압연기로서 압연소재를 원하는 치수로 가공하기 위하여 여러번의 압연패스를 압연재에 가하게 되며 매 패스마다 압연재와의 접촉으로 인한 마모량이 롤에 누적되어 최종 마모프로파일을 형성하게 된다.

작업롤 마로량 결정방법은 우선 롤 중심부의 마모량을 결정하는 것에서부터 시작하며 기존의 작업롤 중심부 마모량 결정수식은 압연하중, 판폭, 압연길이, 작업롤 직경, 투영접촉길이들으로 구성되며 다음과 같은 형태를 갖는다.

(여기서 Wc: 작업롤 중앙부 마모량

P : 압연하중

L : 압연길이

B : 판폭

l_d:투영접촉길이

Dw: 작업롤 직경

C_f: 마모계수)

식 (1)에서 압연하중, 압연길이, 판폭등은 각 패스에서의 실적치이며 투영접촉길이는 다음과 같은 형태의 수식으로 표현되며, 투영접촉길이는 압연시 롤과 압연재가 실제로 접촉하는 길이이다.

(여기서 R¹: 압연롤의 편평반경

△H: 입,출측 두께차)

상기 식(2)의 경우 투영접촉길이를 구하기 위한 편평반경을 다음 간이수식을 통해 결정하게 된다.

(여기서 R : 작업롤의 반경

v : 롤의 Possion 비

E : 롤의 탄성계수

h₁: 입측두께

h₂: 출측두께)

상기 식(3)의 롤 편평반경이 결정되면 상기 식(2)의 투영접촉길이가 결정되고 이렇게 하면 상기 식(1)의 우변에서 마모계수를 제하고 모든 값을 결정한 것이 된다.

상기 식(1)의 우변에서 마모계수를 결정하기 위해서는 상기 식(1) 좌변에 작업롤 마모량을 대입한 후 마모계수를 결정하게 된다. 따라서, 압연롤의 마모량을 결정하기 위해서는 n 매 압연후 측정한 롤 중심부 마모량과 압연실적치가 필요하다. 이때 다음과 같은 문제점을 고려할 수 있다. 첫째, 투영접촉길이를 결정하고자 할때 투영접촉길이식과 롤 편평반경식 둘다 하나의 간이식이므로 계산시 일정이상의 오차를 포함하고 있다는 것과, 둘째로 압연롤의 마모가 항상 압연량에 비례하는 것은 아니므로 마모계수의 결정에 있어서 마모계수이 값이 압연매수와 압연조건에 따라 차이가 발생한다는 문제점인 것이다. 또한, 세번째로 마모계수의 대표값을 설정해서 사용한단고 하더라도 역시 그 대표값을 선정하는 기준이 모호하다는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기한 종래방법의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 롤누적부하를 사용하여 후판압연에 있어 작업롤의 마모계수 및 중심부 마모량을 결정함으로써, 작업롤 중심부 마모량 및 작업롤 마모량을 간단 명료하면서 정확하게 결정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 후판압연에 있어 작업롤 중앙부 마모량을 결정하는 방법에 잇어서,

롤누적부하에 따른 마모량 변화를 구하고, 이 관계로 부터 마모계수의 선형적 거동구간과 비선형적 거동구간을 결정하는 단계;

상기 선형적 거동구간에서는 하기식(4)에 의해 작업롤 중앙부 마모량(Wc)을 구하고;

(여기서, C₁= 0∼1)

상기 비선형적 거동구간에서는 하기식(5)에 의해 작업롤 중앙부 마모량(Wc)을 구하는 단계;

(여기서, C₂= 0∼1, 및 C₃= 0∼1)

를 포함하여 구성되는 후판압연에 있어 작업롤 중앙부 마모량 결정방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 결정된 후판압연에 있어 작업롤 중앙부 마모량(Wc)을 하기식(6)에 대입하여

(여기서 Wc:롤 중심부 마모량

w : 판폭

X : 롤중심부로 부터의 임의의 거리)

후판압연에 있어 작업롤 마모량(Wx)을 결정하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

제1도는 압연매수별로 롤누적부하와 작업롤 중심부 마모량의 관계를 나타낸다. 롤누적부하는 매 패스의 압연하중(P), 압연길이(L), 판폭(B)의 총합이며 압연롤에 미치는 영향을 나타낸 것으로 ∑(PL/B)로 표시된다. 롤누적부하는 압연롤의 마모진행을 설명할 수 있는 하나의 인자인데 이것은 압연하중과 압연길이의 증가에 따라 롤 마모 증가에 비례하고 압연판폭의 영향에 반비례하는 것을 나타낸다. 따라서 각각의 압연롤 단위에서 측정된 롤 중심부 마모량과 롤누적부하를 대비하여 보면 제1도와 같은 관계를 얻어낼 수 있다. 제1도에서의 그래프의 기울기는 상기 식(1)에서의 마모계수에 해당한다.

즉, 제1도의 그래프의 거동은 마모계수의 기울기를 나타내고 있으며 마모계수의 선형적 거동 구간과 비선형적 거동구간으로 나누어 고려할 수 있다. 이것은 제2도를 통해 설명할 수 있는데 제2도는 실제압연시 한 롤 단위에서 430매의 압연을 수행했을 때의 판폭의 거동을 나타내는 것으로 실제 아연시 롤마모의 영향을 줄이기 위해 초기에 판폭이 작은 판을 압연한 후 중반에 판폭이 큰 압연재를 압연한 후 다시 압연후반에는 판폭이 작은 압연재를 압연하게 된다. 이러한 요인이 롤 누적부하에 대해 초기에는 압연하중과 판폭의 선형적인 거동을 발생시키지만 판폭과 압연하중이 불규칙하게 변화하는 시점에서는 비선형적인 영향을 발생시키기 때문에 롤누적부하를 선형적 거동구간과 비선형적 거동구간으로 나누어서 생각하는 것이 타당하다. 그러므로 작업롤 중심부의 마모량은 제1도의 롤누적부하 거동에 따라 선형구간식과 비선형구간식으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 C₁과 C₂그리고 C₃는 0 에서 1 사이의 값이고 롤누적부하의 거동으로부터 얻어지는 상수값이다. 이대 롤누적부하의 선형 및 비선형의 경계는 3에서 7사이에 위치하게 된다.

한편, 압연롤의 마모분포가 롤중심에 대해 대칭이고, 롤중심부에 비해 판단부와 접촉하는 롤부분에서의 마모가 실제 측정결과 10% 정도 큰 특성을 이용하면 기존의 판폭의 영향을 고려한 마모량 예측식을 이용하여 새로 구성한 작업롤 중심부 마모량 예측식(4)(5)와 병행하여 압연로로의 마모를 예측할 수 있다. 즉, 롤중심으로 부터 거리 X 만큼 떨어진 부분의 롤 마모량은 하기식(6)과 같이 결정할 수 있다.

(여기서, Wc:롤 중심부, 마모량

w : 판폭

X :롤중심부로 부터의 임의의 거리)

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

제3도에서는 종래의 식(1)을 사용하여 압연롤 중심부의 마모량을 결정하고 판폭방향으로의 마모량 분포를 예측하여 전체 마모 프로파일의 거동을 예측한 결과로서, 제3도(가)는 413매의 압연재 압연후의 실제 마모프로파일과 식(1)에 해당되는 마모계수 C_f값이 0.00079인 경우 판폭의 영향을 고려하여 마모를 예측한 경우이며, 제3도(나0는 577매의 압연재 압연후의 실제 마모프로파일과 마모계수 C_f값이 0.00126203 인경우 판폭의 영향을 고려하여 마모를 예측한 경우를 각각 나타낸 것이다. 제3도에 나타난 바와같이, 종래의 식(1)을 사용하여 마모를 예측하는 경우 마모의 예측은 가능하나 각각의 경우 마모계수가 같지 않고 일관성이 없으므로 압연조건과 압연매수가 달라지게 되면 매번 마모계수를 조정해야 한다는 문제점이 발생하게 된다. 그러나 압연매수와 압연조건의 변도에 따라 마모계수를 결정할 수 있는 방법은 없기 때문에 마모계수의 대표값을 설정하여 사용한다고 하더라도 모든 기준이 모호하게 된다.

한편, 제4도의 (가)는 413 매의 압연재 압연후의 실제로 측정한 압연롤의 마모량과 본 발명에서 제시한 작업롤 중심부 마모예측식(4)와 (5)로 부터 구한 작업롤 중심부 마모량을 이용하여 판폭방향으로의 마모프로파일 예측을 수행항 결과를 비교하는 그래프로 실측 마모의 거동을 양호하게 근사시키고 있음을 나타내고 있다.

제4도의 (나)는 577매의 압연재 압연후의 실제로 측정한 압연롤의 마모와 식(4)와 (5)로 부터 구한 작업롤 중심부 마모량을 이용하여 판폭방향으로의 마모프로파일 예측을 수행한 결과를 비교하는 그래프로 역시 실측 마모의 거동을 양호하게 근사시키고 있음을 알 수 있다.

본 실시예에서는 상기 식(4) 및 (5)에 있어, C₁= 0.080, C₂= 0.165 및 C₃= 0.172 이고, 선형 및 비선형의 경계는 4.0 이였다.

Claims (4)

1. 후판압연에 있어 작어롤 중앙부 마모량을 결정하는 방법에 있어서,

   롤누적부하에 따른 마모량 변화를 구하고, 이 관계로 부터 마모계수의 선형적 거동 구간과 비선형적 거동구간을 결정하는 단계;

   상기 선형적 거동구간에서는 하기식(4)에 의해 작업롤 중앙부 마모량(Wc)을 구하고;

   (여기서, C₁= 0∼1, P: 압연하중, L: 압연길이, B: 판폭)

   상기 비선형적 거동구간에서는 하기식(5)에 의해 작업롤 중앙부 마모량(Wc)을 구하는 단계;

   (여기서, C₁= 0∼1 및 C₃= 0∼1)

   를 포함하여 구성되는 후판압연에 있어 작업롤 중앙부 마모량 결정방법
2. 제1항에 있어서, C₁= 0.080, C₂= 0.165, 및 C₃= 0.172 이고; 그리고 선형 및 비선형의 경계가 4.0 인 것을 특징으로 하는 후판압연에 있어 작업롤 중앙부 마모량 결정방법
3. 후판압연에 있어 작업롤 마모량을 결정하는 방법에 있어서,

   롤누적 부하에 따른 마모량 변화를 구하고, 이 관계로 부터 마모계수의 선형적 거동구간과 비선형적 거동구간을 결정하는 단계;

   상기 선형적 거동구간에서는 하기식(4)에 의해 작업롤 중앙부 마모량(Wc)을 구하고;

   (여기서, C₁= 0∼1, P: 압연하중, L: 압연길이, B: 판폭)

   상기 비선형적 거동구간에서는 하기식(5)에 의해 작업롤 중앙부 마모량(Wc)을 구하는 단계; 및

   상기와 같이 구한 작업롤 중앙부 마모량(Wc)을 하기식(6)에 대입하여

   (여기서, Wc:롤 중심부 마모량

   w : 판폭

   X : 롤중심부로 부터의 임의의 거리)

   작업롤 마모량(Wx)을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 후판압연에 있어 작업롤 마모량 결정방법
4. 제3항에 있어서, C₁= 0.080, C₂= 0.165 및 C₃= 0.172 이고;

   그리고 선형 및 비선형의 경계가 4.0 인 것을 특징으로 하는 후판압연에 있어 작업 롤 마모량 결정방법