KR100368230B1 - 압연기의 롤 간격 설정방법_ - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소의 압연공정에 있어서 압연기의 압연롤 간격을 설정하는 방법에 관한 것으로서, 보다 간단하고 신속하게 그리고 보다 정확하게 탄성변형량을 측정하고, 이를 압연기의 롤 간격의 설정에 적용하므로서, 보다 간단하고 신속하게 그리고 보다 정확하게 압연기의 롤 간격을 설정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 압연공정에 있어서 압연기의 롤 간격을 설정하는 방법에 있어서,

통상의 수학식모델에 의해 압연하중(P)을 구하는 단계;

상기와 같이 구해진 압연하중(P)을 이용하여 탄성변형량( Mε)을 하기 식에 의해 구하는 단계;

탄성변형량( Mε) = a1×(a2 + 압연하중(P))×(1-exp(a3×압연하중(P)))

(a1, a2, a3은 회귀분석에 의하여 구해지는 상수)

상기와 같이 구한 탄성변형량( Mε)을 이용하여 통상의 수학식모델에 의해 롤 간격(S)을 구하는 단계; 및 상기와 같이 구해진 롤 간격(S)에 따라 롤 간격을 설정하는 단계를 포함하여 구성되는 압연기의 롤 간격의 설정방법을 그 요지로 한다.

Description

압연기의 롤 간격 설정방법

본 발명은 제철소의 압연공정에 있어서 압연기의 압연롤 간격을 설정하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄성변형량을 보다 정확하게 측정하므로써 압연기의 압연롤 간격을 보다 정확하게 설정할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 압연에 있어서 소재가 압연기에 투입되기 전에 압연롤 간격을 So라고 가정하고 이 상태에서 소재가 투입되면 압연롤에는 소재에 의해 압연하중이라 부르는 반력이 발생하고, 이 압연하중이 롤 표면에서 부터 연결 부품들을 거쳐 최종적으로 압연기를 지지하는 하우징에 전달된다.

그러면 압연기는 도 1에서와 같이 일종의 단단한 스프링처럼 탄성변형을 일으키게 된다.

다음에, 도 2 및 도 3을 참조하여 압연기의 탄성특성을 유도하여 보면 도 2에 나타난 바와 같이 소재가 투입되면 압연하중(P)에 의해 롤 간격이 초기값 So에서 도 3에 표시된 ΔS만큼 증가하게 되며 압연기를 거친 소재의 실제출력 두께 h는 So + ΔS가 된다.

이때 압연하중을 P라고 하면 후크의 법칙에 의해 하기 식(1)과 같은 관계가 성립한다.

P ∝ΔS

압연롤에서 하우징까지의 전체 스프링 상수를 M(ton/mm)이라고 정의하면 압연기의 특성은 하기 식(2)와 같이 표현된다.

P = M ×ΔS = M ×( h - So )

이러한 탄성특성에 의해 늘어나는 량을 탄성변형량이라 하며 탄성변형량을 주기적으로 정확하게 측정하여 측정결과를 압연 수학식모델과 두께제어에 적용하지 않으면 목표로하는 소재의 두께를 만들수 없게 된다.

따라서, 양호한 두께 품질을 확보하기 위해서는 압연기의 탄성변형량을 정확하게 측정하고, 그 측정결과를 수학식모델과 두께제어에 적용하는 것이 요구된다할 것이다.

특히, 목표로 하는 소재의 두께를 만들기 위해서는 압연에 있어서 압연기의 압연롤 간격을 정확히 설정하는 것이 요구되는데, 이를 위해서도 정확한 탄성변형량의 측정이 요구된다 할 것이다.

본 발명은 정확한 탄성변형량의 측정하고 이에 근거하여 압연기의 압연롤 간격을 정확히 설정하는 방법에 관한 것으로서, 이하에서는 이러한 관점에서 종래의 기술을 살펴보고자 한다.

종래의 탄성변형량 측정방법은 일반적으로 측정전에 압연기를 기동하여 기준속도로 유지하면서 롤간격의 영점조정을 실시한 후 롤간격을 대기위치까지 늘린다.

그 후 작업자가 수동으로 롤간격을 좁혀 압연하중을 증가시키면서 압연하중과 롤간격을 미리 준비한 양식에 기록한 후 반대로 롤간격을 늘려 압연하중을 감소시키면서 압연하중과 롤간격을 기록한다.

상기 방식에 의해 기록된 양식을 가지고 롤간격을 좁힐때와 늘릴때의 압연하중과 롤간격을 평균하여 그 결과를 X축에 롤간격, Y축에 압연하중을 나타내는 그래프를 그린 후, 일정한 압연하중 구간의 기울기 값을 수작업으로 구하여 탄성변형량을 구하게 되며, 그 일례가 도 4에 나타나 있다.

그러나, 상기한 종래방법으로 탄성변형량을 측정하는 경우에는 시간이 많이 걸려 주기적으로 측정하기 어렵고, 또한 수작업으로 압연하중과 롤 간격과의 그래프상에서 기울기 값즉, 탄성변형량을 구하므로서 정확한 기울기 값을 도출하기 어려울 뿐만 아니라 통상 0-최대압연하중까지의 구간을 4구간으로 구분하여 곡선인 기울기를 직선으로 가정하여 기울기 값(탄성변형량)을 도출하므로서 기울기값의 편차도 크게 발생하고, 에에 따라 편차가 큰 탄성변형량을 롤 간격설정등에 적용하는 경우 목표로하는 소재의 두께를 만들 수 없어 양호한 두께품질을 확보할 수 없는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 행하게 된 것으로서, 본 발명은 보다 간단하고 신속하게 그리고 보다 정확하게 탄성변형량을 측정하고, 이를 압연기의 롤 간격의 설정에 적용하므로서, 보다 간단하고 신속하게 그리고 보다 정확하게 압연기의 롤 간격을 설정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 압연기의 탄성변형개념을 도시한 모식도

도 2는 소재가 압연기에 투입되기전의 롤 간격을 나타내는 모식도

도 3은 소재가 압연기에 투입되고 난후의 롤간격, 압연하중, 실제출력두께와의 관 계를 나타내는 모식도

도 4는 종래의 방법에 따라 측정된 롤 간격변화에 따른 압연하중변화를 나타내는 그래프

도 5는 압연하중측정장치및 롤간격측정장치를 구비한 통상적인 압연기의 구성도

도 6은 본 발명에 따라 측정되는 탄성변형량의 일례를 나타내는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

50... 압연하중 측정장치 60... 롤 간격측정장치 70... 롤 간격

이하, 본발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 압연공정에 있어서 압연기의 롤 간격을 설정하는 방법에 있어서,

하기 식(3)에 의해 압연하중(P)을 구하는 단계;

P = km × Id × W ×Qp

[km = 상수 × k × kt × kε× kv(여기서, k: 소재의 성분 의존항, kt: 소재의 온도 의존항, kε: 소재의 변형 의존항, kv: 소재의 변형속도 의존항), Id(압연롤과 투영접촉장) = (R: 압연시의 롤반경, Δh:압연량(압연전 소재의 두께 - 압연후 소재의 두께), W: 소재 폭, Qp:압연력 관수]

상기와 같이 구해진 압연하중(P)을 이용하여 탄성변형량( Mε)을 하기 식(4)에 의해 구하는 단계;

탄성변형량( Mε) = a1×(a2 + 압연하중(P))×(1-exp(a3×압연하중(P)))

(a1, a2, a3은 회귀분석에 의하여 구해지는 상수)

상기와 같이 구한 탄성변형량( Mε)을 이용하여 하기 식(5)에 의해 롤 간격(S)을 구하는 단계; 및

S = h - Mε + of + Gm

[h: 목표두께, Mε: 탄성변형량, of: 축수부(롤 회전부) 유막 두께, Gm: 게이지 메타 에라(Gauge Meter Error)량(롤팽창 및 롤 마모량)]

상기와 같이 구해진 롤 간격(S)에 따라 롤 간격을 설정하는 단계를 포함하여 구성되는 압연기의 롤 간격의 설정방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 압연기의 롤 간격을 설정하기 위해서는 하기 식(3)에 의해 압연하중(P)을 구한다.

(수학식 3)

P = km × Id × W ×Qp

여기서, km = 상수(통상,1.15) × k × kt × kε× kv(여기서, k: 소재의 성분의존항, kt: 소재의 온도 의존항, kε: 소재의 변형 의존항, kv: 소재의 변형속도의존항), Id(압연롤과 투영접촉장) = (R: 압연시의 롤반경, Δh:압연량(압연전 소재의 두께 - 압연후 소재의 두께), W: 소재폭, Qp:압연력 관수를 나타낸다.

그리고, 상기에서 구한 압연하중(P)을 이용하여 탄성변형량( Mε)을 하기 식(4)에 의해 구한다.

(수학식 4)

탄성변형량( Mε) = a1×(a2 + 압연하중(P))×(1-exp(a3×압연하중(P)))

여기서, a1, a2, a3은 회귀분석에 의하여 구해지는 상수로서 도 5를 참조하여 상수a1, a2, a3를 구하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 측정전에 압연기를 기동하여 기준속도로 유지하면서 롤 간격(70)의 영점조정을 실시한 후 롤 간격(70)을 대기위치까지 늘린다.

다음에, 압연하중이 걸리기시작하는 시점부터 압연시 걸리는 최대 하중(통상, 4000톤)에 압연하중이 도달될 때까지 롤 간격(70)을 좁히는 방향으로 일정한 간격(통상,0.2mm간격)으로 롤 간격(70)을 이동시키면서 압연하중측정장치(50)에 의해 압연하중(Pm)을 측정하고, 그리고 롤간격 측정장치(60)에 의해 롤 간격(Sm)을 측정한다.

다음에, 반대로 롤 간격(70)을 늘리는 방향으로 일정한 간격(통상,0.2mm간격)으로 롤 간격을 이동시켜 압연하중이 0톤이 될때까지 롤 간격(70)을 이동시키면서 압연하중측정장치(50) 및 롤간격 측정장치(60)에 의해 각각 압연하중(Pm)과 롤 간격(Sm)을 측정한다.

도 5에서, 부호 10은 상부 작업롤을, 부호 20은 하부 작업롤을, 부호 30은 상부 보강롤을, 부호 40은 하부 보강롤을 나타낸다.

본 발명에 있어서는 상기한 측정을 여러번 반복 수행하여 그 평균값을 취하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 측정된 압연하중값(Pm)과 롤 간격값(Sm)과 상관관계를 구한 후, 이 상관관계에 있어서 롤 간격(Sm)을 하기 식(6)에 의해 탄성변형량(Mε)으로 변환하여 압연하중값(Pm)과 탄성변형량(Mε)과의 상관관계를 구한 다음, 회귀분석하여 상기 식(4)중의 a1, a2, a3를 구한다.

Mε = Pm/Sm

상기 a1은 0.00125 ∼ 0.00400, a2는 100 ∼ 400, a3는 -0.003 ∼ -0.005가 바람직하다.

본 발명에 있어서는 상기와 같이 측정된 (평균)롤 간격과 압연하중 값을 각각 최대 40점의 데이타를 이용하는 경우가 바람직하다.

상기와 같이 구해진 a1, a2, a3를 하기 식(4)에 대입하여 탄성변형량( Mε)을 구한다.

(수학식 4)

탄성변형량( Mε) = a1×(a2 + 압연하중(P))×(1-exp(a3×압연하중(P)))

상기한 과정을 거쳐 탄성변형량을 구하는 결과의 일례가 도 6에 나타나 있다.

도 6에서 지수함수곡선의 기울기가 탄성변형량이 된다.

다음에, 상기와 같이 구한 탄성변형량( Mε)을 이용하여 하기 식(5)에 의해 롤 간격(S)을 구한다.

(수학식 5)

S = h - Mε + of + Gm

여기서, h: 목표두께, Mε: 탄성변형량, of: 축수부(롤 회전부) 유막 두께, Gm: 게이지 메타 에라(Gauge Meter Error)량(롤팽창 및 롤 마모량)을 나타낸다.

다음에, 상기와 같이 구해진 롤 간격(S)에 따라 롤 간격을 설정한다.

상기와 같이 롤 간격을 설정하므로써, 본 발명에서는 소재의 선단부및 전장의 두께를 목표로 하는 두께로 정확하게 적중시켜 양호한 두께 품질을 확보할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예

본 발명의 효과를 보다 구체적으로 알아보기 위하여 강판의 선단부 및 전장의 두께적중율을 종래의 방식으로 측정한 스프링상수를 열연 수학식모델과 두께제어에 의해 적용한 결과와 본 발명의 방식으로 측정한 스프링상수를 열연 수학식모델과 두께제어에 적용한 결과를 조사하여 하기 표1에 나타내었다.

두께적중율(%)

구분	종래방법	본 발명법
선단부 두께	±50㎛	78.0	88.0
전장 두께	±30㎛	92.0	97.5
	±50㎛	98.0	99.6

상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명법의 경우가 종래방법의 경우에 비하여 선단부 및 전장의 두께적중율이 대폭 향상되었음을 알 수 있다.

더우기, 측정시간도 본 발명법으로 측정하는 경우가 종래방법에 의한 경우 보다 대폭적으로 줄일수 있으며, 따라서, 일 1회정도 측정이 가능하여 항상 설비변동의 요인을 포함한 새로운 탄성변형량값을 이용할 수 있는 반면, 종래 방법은 년1 회정도 측정이 가능함으로 탄성변형량 값이 최근 설비변동요인을 포함할 수 없게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 보다 간단하고 신속하게 그리고 보다 정확하게 압연기의 롤 간격을 설정할 수 있으므로, 압연시 소재의 선단부및 전장의 두께를 목표로 하는 두께로 정확하게 적중시켜 양호한 두께 품질을 확보할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 압연공정에 있어서 압연기의 롤 간격을 설정하는 방법에 있어서,

   하기 식(3)에 의해 압연하중(P)을 구하는 단계;

   (수학식 3)

   P = km × Id × W ×Qp

   [km = 상수 × k × kt × kε× kv(여기서, k: 소재의 성분 의존항, kt: 소재의 온도 의존항, kε: 소재의 변형 의존항, kv: 소재의 변형속도 의존항), Id(압연롤과 투영접촉장) = (R: 압연시의 롤반경, Δh:압연량(압연전 소재의 두께 - 압연후 소재의 두께), W: 소재 폭, Qp:압연력 관수]

   상기와 같이 구해진 압연하중(P)을 이용하여 탄성변형량( Mε)을 하기 식(4)에 의해 구하는 단계;

   (수학식 4)

   탄성변형량( Mε) = a1×(a2 + 압연하중(P))×(1-exp(a3×압연하중(P)))

   (a1, a2, a3은 회귀분석에 의하여 구해지는 상수)

   상기와 같이 구한 탄성변형량( Mε)을 이용하여 하기 식(5)에 의해 롤 간격(S)을 구하는 단계; 및

   (수학식 5)

   S = h - Mε + of + Gm

   [h: 목표두께, Mε: 탄성변형량, of: 축수부(롤 회전부) 유막 두께, Gm: 게이지 메타 에라(Gauge Meter Error)량(롤팽창 및 롤 마모량)]

   상기와 같이 구해진 롤 간격(S)에 따라 롤 간격을 설정하는 단계를 포함하여 구성되는 압연기의 롤 간격의 설정방법
2. 제1항에 있어서, a1은 0.00125 ∼ 0.00400, a2는 100 ∼ 400, a3는 -0.003 ∼ -0.005인 것을 특징으로 하는 압연기의 롤 간격의 설정방법