KR100423747B1 - 열간 후판압연 선후단부 후레어 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간압연 공정에서 후판압연시 후판의 선후단부에서 발생되는 후레어 제어방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 후판압연 종료후 판의 후레어발생량을 미리 예측하여 에저압연 패스의 제어길이로 환산하고 제어량과 제어길이를 도출한 후 이 값을 선후단부의 에저롤갭 설정에 적용토록 하고 정상부에서는 기존의 롤갭을 그대로 유지하도록 하며, 현재 제어패스에서 에저압연 한계조건을 초과하는 경우에는 차기 에저압연 패스에 현재 에징량과 차기 에징량을 분할하여 에저롤갭의 제어에 적용할 수 있도록 한 방법에 특징이 있다.

본 발명에 따른 방법은 후레어발생량 및 발생길이를 현저히 줄일 뿐만 아니라 품질의 향상은 물론 폭변동량 감소에 의한 전단손실을 줄이게되는 장점을 제공한다.

Description

열간 후판압연 선후단부 후레어 제어방법{FLARE CONTROL AT TOP AND BOTTOM ENDS IN PLATE MILL}

본 발명은 수직압연기(이하 '에저압연기'라 함)를 갖는 열간압연 공정에서수평압연에 의한 비정상적인 변형으로 후판의 선후단 폭방향 에지부(EDGE)에 발생하는 후레어(FLARE)량을 미리 예측하여 에저압연 패스시 후레어 발생량 만큼 선단부와 후단부의 에저롤갭(EDGER ROLL GAP)을 줄여 후레어 발생량을 최소화시킬 수 있도록 한 열간 후판압연 선후단부 후레어 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 열간 후판압연 공정은 도 1의 도시와 같이, 슬라브(1)를 1∼2 패스로 고르기압연한 후 90°회전시켜 2∼6 패스의 폭내기압연을 실시하여 설정된 폭을 형성하고, 다시 원상태로 회전시킨 후 6∼16 패스의 길이내기압연을 거쳐 5∼100㎜의 두께를 갖는 후판(4)을 제조하도록 이루어진다.

그런데, 이러한 폭내기압연 종료후 목표로 하는 두께까지 길이내기압연을 하는 과정에서 수평압연이 실시되는 바, 이때 후판(4)의 선단부와 후단부에서는 비정상적인 변형이 발생되므로 각 단부에는 혀모양(TONGUE SHAPE)으로 폭퍼짐현상, 즉 후레어가 생기게 되며 상기 후레어는 수평압연 패스수(또는 두께압하량)가 증가할수록 증가되게 된다.

이와 같은 후레어 발생량은 에저압연(또는 폭압연)을 실시함으로서 제어할 수도 있으나 이는 한정된 압연조건에 한정된다. 즉, 후판압연의 경우는 목표치의 두께를 갖기 위하여 약 10패스 이상의 수평압연 패스를 실시하지만 에저압연은 단지 3패스 정도에 불과하므로 에저압연이 종료된 다음에도 수평압연이 지속되기 때문에 후레어 발생량을 줄일 수 없게 된다.

여기에서, 에저압연 패스수를 늘리지 못하는 이유는 지나친 압연에 의해 두께가 얇아지면 에저압연시 좌굴이 발생하여 판의 품질이 저하되고 설비의 트러블이심하게 발생하기 때문이다.

통상, 후레어 발생량이 문제가 되는 압연조건은 후판압연의 경우 제품두께가 20㎜이하인 경우이며, 후레어가 발생되면 통판성의 저하와 압연판의 센터링이 어려워 오프센터가 발생하고 이에 따라 캠버(CAMBER)가 생기게 되며 선후단부의 판내 폭변동량을 증대시켜 전단손실을 일으키게 된다.

최근에는 이러한 후레어 발생량을 제어하기 위한 많은 연구가 이루어 졌으나[일본기계학회논문집(C편), 1990. Vol.56, No.526, pp.276-281; CAMP-ISIJ, 1997, Vol.10, pp.413] 이는 박판압연의 경우에 적합한 것으로 후판압연에 적합한 방법은 아직 공개된 바 없다.

본 발명은 상술한 바와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 후판압연시 압연종료 후 후판의 후레어 발생량과 발생길이를 미리 예측하여 에저압연 패스에 해당하는 발생길이로 환산하고 후레어 발생량 만큼 압연판의 선단부와 후단부의 에저롤갭을 줄여 압연판의 직진성을 향상시킴으로써 후레어 발생량을 최소화시킬 수 있도록 한 열간 후판압연 선후단부 후레어 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 후판압연 공정을 도시한 모식도,

도 2는 종래 압연종료후 후판의 선후단부에 발생된 후레어의 일예를 보인 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 후판의 선후단부 후레어 발생량 제어과정을 도시한 플로우챠트,

도 4는 본 발명에 따라 후판 선후단부의 후레어를 제어하기 위해 에저롤갭을 줄인 예시도,

도 5는 본 발명 전,후의 후판 후레어 발생정도의 비교 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 슬라브, 2 : 에저롤(EDGER ROLL),

3 : 수평롤, 4 : 후판.

상기한 본 발명의 목적은 슬라브의 두께, 폭, 길이, 제조할 후판의 두께, 폭, 길이 등의 슬라브 조건과 압연조건을 설정 입력하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 각 조건의 설정이 완료되면 에저압연 종료패스의 출측두께 대비 압연종료 패스의 출측두께에 따른 압연비를 산출하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 압연비가 기준이하인 경우 후술할 수학식 1,2에 의해 압연종료후의 총 후레어발생량과 이때의 후레어 발생길이를 미리 예측하는 제3단계와; 상기 제3단계 후, 예측한 후레어 발생길이로부터 후술할 수학식 3에 의해 제어패스에서의 길이값으로 환산하는 제4단계와; 상기 제4단계를 수행한 후에 제어패스의 에징량과 에저압연 한계조건 내에서 제어패스 에징량에 후레어발생량을 더하여 후판의 선후단부에 적용할 에징량을 산출하는 제5단계와; 상기 제5단계 후 제어패스 에징량이 에저압연 한계조건을 초과하였는지 여부를 판단하는 제6단계와; 상기 제6단계에서 판단결과 한계조건을 초과하지 않았다면 상기 제4단계에서 환산된 제어길이로 선후단부의 에저롤갭을 제어함과 동시에 정상부는 기존과 같은 롤갭으로 제어하고, 초과하였다면 후술할 수학식 4에 의해 현재패스 선후단부에 적용할 에징량과 후술할 수학식 5에 의해 차기패스 선후단부에 적용할 에징량을 각각 산출하여 분할적용토록 하는 제7단계를 포함하여 이루어짐에 의하여 달성된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2를 참조하면, 후레어라 함은 전술한 바와 같이 후판압연시 후판의 선후단부에서 발생하는 폭퍼짐 현상으로 압연현상학적으로 보면 비정상부와 정상부간의 폭퍼짐 발생량의 차이를 말하며, 후레어발생량()과 후레어길이()로 정의된다.

또한, 수평압연시 3차원 소성변형에 의해 후판의 선후단부에는 혀모양부(이하, '크롭'이라 함)()가 존재하게 되므로 전체 비정상부 길이는 이들을 합한 길이로 정의된다.

후레어가 발생하는 조건은 수평압연에 의해 발생되므로 에저압연과 수평압연이 반복적으로 이루어진 공정에서는 후레어 발생이 제어된다고 가정하고 에저압연 패스가 종료되고 수평압연 패스가 시작하는 조건부터 후레어발생량()과 후레어길이()를 하기한 수학식 1로부터 누적하여 구한다.

상기 수학식 1에서는 에저압연이 종료되는 패스부터 목표두께까지 압연해야 할 수평압연 패스수를 나타낸다.

또한, 상기 식중 후레어발생길이()는 수평압연에 의한 선단부 또는 후단부와 정상부간의 폭변동량의 차이를 나타내는 구간만 예측하므로 이 값에 선후단부의 크롭()을 더한 길이()로 나타내야 하며 이는 하기한 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.

상기 수학식 1에 의해 산출되는 후레어발생량()과 수학식 2에 의해 산출되는 값()은 압연종료 후 후판의 총 후레어발생량과 이때의 발생길이를 나타내므로 이 값을 제어하기 위해서는 에어압연 패스의 압연조건에 상당하는 값으로 환산해 주어야 한다.

따라서, 후레어길이는 에어압연 제어 패스에 상당하는 길이()로 하기한 수학식 3에 의해 환산된다.

도 3은 본 발명에 따른 후판의 선후단부 후레어 발생량 제어과정을 도시한 플로우챠트이다.

도시된 바와 같이, 후판압연 공정의 박물재에 대한 후레어발생량을 제어하는 방법은 상기 순서도에 따라 이루어지는 바, 먼저 슬라브의 두께, 폭, 길이, 제조할 후판의 두께, 폭, 길이 등의 슬라브 조건과 압연조건을 설정 입력하는 제1단계를수행한다(S1).

상기 제1단계에서 각 조건의 설정이 완료되면 에저압연 종료패스의 출측두께 대비 압연종료 패스의 출측두께에 따른 압연비()를 산출하는 제2단계를 수행한다(S2).

상기 제2단계에서 압연비가 6이하인 경우, 즉 후판의 설정두께가 20㎜ 이하인 경우에는 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 압연종료후의 총 후레어발생량()과 이때의 후레어 발생길이()를 미리 예측하도록 하는 제3단계를 수행한다(S3).

상기 제3단계 후, 예측한 후레어 발생길이()로부터 수학식 3을 이용하여 제어패스에서의 길이값()으로 환산하는 제4단계를 수행한다(S4).

상기 제4단계를 수행한 후에 제어패스의 에징량()과 에저압연 한계조건() 내에서 제어패스 에징량()에 후레어발생량()을 더하여 후판의 선후단부에 적용할 에징량()을 산출하는 제5단계를 수행한다(S5).

이때, 에저압연 한계조건은 치입조건, 압연하중조건, 압연토오크 조건, 좌굴조건 등을 만족하는 에징량을 말한다.

상기 제5단계 후 제어패스 에징량()이 에저압연 한계조건()을 초과하였는지 여부를 판단하는 제6단계를 수행하게 된다(S6).

상기 제6단계에서 판단결과 한계조건을 초과하지 않았다면 상기 제4단계에서환산된 제어길이로 선후단부의 에저롤갭을 제어함과 동시에 정상부는 기존과 같은 롤갭으로 제어하고, 초과하였다면 하기한 수학식 4에 의해 현재패스 선후단부에 적용할 에징량()과 하기한 수학식 5에 의해 차기패스 선후단부에 적용할 에징량(제어량)()을 각각 산출하여 분할적용토록 하는 제7단계를 수행하게 된다.

여기서,는 현재패스에서 제어하지 못한 후레어 발생량이다.

여기서,은 차기 에저압연 패스의 에징량이다.

이와 같은 과정을 통해 알 수 있듯이, 에저압연 한계조건을 초과하는 경우에는 에저압연 패스가 적용되는 패스까지 상술한 절차에 의해 제어량을 계산하여 패스시 도 4와 같이 후판 선후단부의 에저롤갭을 줄이고 정상부에서는 통상의 에저압연 방법과 같이 일정한 갭이 유지되도록 후판압연 후레어를 제어한다.

도 5는 본 발명에 따른 후레어 제어방법을 적용하기 전,후의 폭 프로파일의 비교예를 나타낸 그래프로서, 도시와 같이 적용전에는 폭퍼짐에 의한 후레어 발생량이 큰 편이었으나 적용후에는 적용전에 비해 현저한 감소결과를 나타냄을 알 수있었다.

후술할 표 1은 본 발명에 따른 후레어발생량을 폭내기비(판폭／슬라브폭)에 따라 나타난 결과치이다.

폭내기비	1.0∼1.3	1.3∼1.5	1.5∼1.8	1.8∼2.3	종합
발명전	분석매수	340	324	677	548	1889
	평균	-17.64	-12.72	-10.19	-11.8	-12.57
발명후	분석매수	815	678	1082	790	3362
	평균	-11.7	-10.8	-8.8	-8.7	-9.52

상기 표 1을 통해 알 수 있듯이, 슬라브 매수는 가동전 1889매, 가동후 3362매로써 폭내기비에 따라 충분한 비교가 될 수 있도록 하였고, 그 결과는 기존 대비 평균 대략 3㎜ 내외의 후레어발생량의 감소효과를 획득하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열간 후판압연 선후단부 후레어 제어방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 후판압연 종료후 판의 후레어발생량을 미리 예측하여 에저압연 패스의 제어길이로 환산하고 현재 제어패스에서 에저압연 한계조건을 초과하는 경우 차기 에어압연 패스에 현재 에징량과 차기 에징량을 분할하여 제어량과 제어길이를 도출한 후 이 값을 선후단부의 에저롤갭 설정에 적용토록 하고 정상부에서는 기존의 롤갭을 그대로 유지하도록 함으로써 후레어발생량 및 발생길이를 현저히 줄이는 효과를 제공한다.

둘째, 이에 따라 품질의 향상은 물론 폭변동량 감소에 의한 전단손실을 줄이게되는 장점을 제공한다.

Claims (1)

1. 슬라브의 두께, 폭, 길이, 제조할 후판의 두께, 폭, 길이 등의 슬라브 조건과 압연조건을 설정 입력하는 제1단계(S1)와;

   상기 제1단계에서 각 조건의 설정이 완료되면 에저압연 종료패스의 출측두께 대비 압연종료 패스의 출측두께에 따른 압연비를 산출하는 제2단계(S2)와;

   상기 제2단계에서 압연비가 기준이하인 경우 하기한 식 1,2에 의해 압연종료후의 총 후레어발생량과 이때의 후레어 발생길이를 미리 예측하는 제3단계(S3)와;

   상기 제3단계 후, 예측한 후레어 발생길이로부터 식 3에 의해 제어패스에서의 길이값으로 환산하는 제4단계(S4)와;

   상기 제4단계를 수행한 후에 제어패스의 에징량과 에저압연 한계조건 내에서 제어패스 에징량에 후레어발생량을 더하여 후판의 선후단부에 적용할 에징량을 산출하는 제5단계(S5)와;

   상기 제5단계 후 제어패스 에징량이 에저압연 한계조건을 초과하였는지 여부를 판단하는 제6단계(S6)와;

   상기 제6단계에서 판단결과 한계조건을 초과하지 않았다면 상기 제4단계에서 환산된 제어길이로 선후단부의 에저롤갭을 제어함과 동시에 정상부는 기존과 같은 롤갭으로 제어하고, 초과하였다면 하기한 식 4에 의해 현재패스 선후단부에 적용할 에징량과 하기한 식 5에 의해 차기패스 선후단부에 적용할 에징량을 각각 산출하여 분할적용토록 하는 제7단계(S7)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열간후판압연 선후단부 후레어 제어방법.

   (식 1)

   (식 2)

   =+, (는 예측한 후레어 발생길이,는 크롭이다. )

   (식 3)

   (식 4)

   =-,(=)

   (여기서,는 현재패스에서 제어하지 못한 후레어 발생량,는 현재패스 선후단부에 적용할 에징량,는 에저압연 한계조건이다)

   (식 5)

   =+

   (여기서,은 차기 에저압연 패스의 에징량이다.)