KR100507899B1

KR100507899B1 - 페어크로스 밀의 헤드 각도 제어방법

Info

Publication number: KR100507899B1
Application number: KR10-2002-0072392A
Authority: KR
Inventors: 김영구; 정호식; 최판수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2005-08-17
Also published as: KR20040043927A

Abstract

본 발명은 열간 압연공정에서 열연강판의 형상을 제어하는 페어크로스 밀의 헤드 각도 제어방법에 관한 것으로, 페어크로스 각도를 변경시킴에 있어, 크롭셔에 의해 스트립이 절단되면서 결정된 페어크로스 각도를 SCC(SUPERVISED CONTROL COMPUTER)가 기억한 후 전번의 페어크로스 각도가 전전번보다 증가하였는지 혹은 감소하였는지를 판단하는 과정과; 판단결과, 전전번대비 전번의 페어크로스 각도가 증가하였을 경우에는 테스트 재압연시 페어크로스 각도를 감소시킬 필요가 있다면 목표각도를 전번보다 0.05˚낮게 설정하도록 하고; 전전번대비 전번의 페어크로스 각도가 감소하였을 경우에는 테스트 재압연시 페어크로스 각도를 감소시킬 필요가 있다면 목표각도를 전번보다 0.05˚높게 설정하도록 하는 과정을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면 페어크로스 각도 설정후 메탈-인 되면서 압연력 헌팅 및 워크롤과 백업롤 간에 크로스되는 현상을 예상하여 미리 크로스 방향을 동일하게 유지하고 이를 각 스탠드별로 일관성 있게 유지시킴으로써 페어크로스 각도를 제어하여 롤 포스 편차를 최소화하고, 스러스트력을 안정적으로 제어할 수 있게 되어 스트립의 쏠림방지와 최적화 크라운으로 우수한 형상을 갖는 열연강판을 생산할 수 있게 된다.

Description

페어크로스 밀의 헤드 각도 제어방법{HEAD ANGLE CONTROL METHOD OF PAIR CROSS MILL}

본 발명은 열간 압연공정에서 열연강판의 형상을 제어하는 페어크로스 밀에관한 것으로, 보다 상세하게는 페어크로스 각도 설정후 메탈-인 되면서 압연력의 헌팅, 워크롤과 백업롤간에 크로스되는 현상을 방지하고 열연강판의 형상과 판크라운을 효율적으로 제어할 수 있는 페어크로스 밀의 헤드 각도 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 열간 압연공정에서 열연강판의 형상, 즉 판크라운(중심두께-단부두께)을 효율적으로 제어하는 페어크로스 밀(PAIR CROSS MILL)은 롤의 열팽창과 마모량을 보상하는 장치이며, 이때 롤 양쪽을 균일하게 밀어 상하부롤에 각도를 주는 것이 페어크로스 헤드이다.

페어크로스 밀의 작동원리는 도 1의 (가),(나),(다)에서와 같이, 워크롤(25,27)과 백업롤(29,31)을 페어(쌍)으로 하여 상하부 롤축을 교차(CROSS)시키면 상하부 워크롤간의 갭 분포는 포물선 형태가 되는데 이것은 워크롤(25,27)에 볼록형 롤크라운(CONVEX ROLL CROWN)을 준 것과 동일한 효과를 나타내게 된다. 즉, 이러한 페어크로스량을 조정함으로써 판크라운 및 형상을 제어할 수 있게 된다.

이때, 페어크로스에 의해 생기는 메카니컬 롤 크라운(MECHANICAL ROLL CROWN)량 및 판크라운의 변화량은 다음 식 1과 같이 표현된다.

[식 1]

여기에서, Cr:메카니컬 롤 크라운, b:판폭, θ:페어크로스 각도, △C:판크라운 변화량, Dw:워크롤 직경, δ:메탈인시 워크롤과 백업롤간의 크로스 각도, SC:워크롤 표면간 수직거리, SE:워크롤 표면간 대각선 거리이다.

열연공장에서는 상기 식 1에 의해 계산된 값으로 크로스정도를 설정하게 되는데 통상 롤 교체후 페어크로스 헤드를 영점 조정하고 나면 페어크로스 헤드가 스트립(23)의 진행방향(21) 출측으로 정렬되게 된다. 이때, 페어크로스 헤드의 내부폭은 롤 쵸크의 외부폭보다 조금 크게 설계되어 편측(출측)으로 쏠릴 때 헤드와 쵸크 사이에 일정한 갭(α)이 도 2에서와 같이 형성되도록 설계된다.

이것은 압연시 발생되는 고열에 의한 열팽창과 유동을 위한 유격을 만들기 위해 필수적인 것이다.

이러한 상황에서 스트립(23)이 스탠드에 메탈-인(METAL IN:스트립이 압연롤로 인입되는 시점)이 되면 그로 인한 충격으로 상부 워크롤(27)은 즉시 스트립(23)의 진행방향으로 밀리게 되지만 상부 백업롤(29)은 밀리기는 하되 그 밀리는 양(δ)이 워크롤(25,27)만큼 많지 않게 되어 워크롤(25,27)과 백업롤(29,31) 사이에서 각도가 다른 크로스 현상이 발생되게 되어 이상 스러스트력(THRUST FORCE)이 발생되게 된다. 그러나, 하부는 갭(α)이 입측에 형성되어 있으므로 크로스시켜도 갭(α)의 위치가 변하지 않음을 알 수 잇다.

이후에, 크로스 각도를 계속 크게 하면 갭의 양이 항상 동일한 위치에 발생하게 되어 문제가 생기지 않지만 반대로, 감소하는 방향으로 크로스시키게 되면 페어크로스 헤드의 움직임이 반대로 되고 이때 워크롤(25,27)과 백업롤(29,31)의 크로스방향도 반대로 되어 크로스 각도가 증가하는 방향으로 변할 때와는 반대로 갭(α)의 위치가 바뀌게 되며, 워크롤(25,27)과 백업롤(29,31)의 크로스 방향도 밀리는 양(δ)이 증가할 때와 반대로 되어 압연 통판성이 크게 달라지게 된다.

이때 발생하는 스러스트력은 도 3에서와 같이, 워크롤(25,27)과 스트립(23), 워크롤(25,27)과 백업롤(29,31)간에서 모두 발생하나 워크롤(25,27)과 스트립(23) 간의 스러스트력은 스트립(23)이 압연되면서 상당부분 흡수하게 되어 크게 문제되지 않으나, 워크롤(25,27)과 백업롤(29,31)간의 스러스트력은 완충역할을 하는 매개제가 없어 극히 조그만 달라져도 압연시 판 쏠림, 쵸크베어링의 소착 등과 같은 설비사고를 유발시키게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 페어크로스 각도를 한 방향으로 설정하고 워크롤과 백업롤 간의 크로스방향을 항상 동일하게 유지하여 페어크로스 각도 설정후 메탈-인이 되면서 압연력의 허팅, 워크롤과 백업롤간이 크로스되는 현상을 예방하고, 롤 포스 편차를 최소화하여 열연강판의 형성과 크라운을 최적화시킬 수 있도록 한 페어크로스 밀의 헤드 각도 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 상기한 목적은 페어크로스 각도를 변경시킴에 있어, 크롭셔에 의해 스트립이 절단되면서 결정된 페어크로스 각도를 SCC(SUPERVISED CONTROL COMPUTER)가 기억한 후 전번의 페어크로스 각도가 전전번보다 증가하였는지 혹은 감소하였는지를 판단하는 과정과; 판단결과, 전전번대비 전번의 페어크로스 각도가 증가하였을 경우에는 테스트 재압연시 페어크로스 각도를 감소시킬 필요가 있다면 목표각도를 전번보다 0.05˚낮게 설정하도록 하고; 전전번대비 전번의 페어크로스 각도가 감소하였을 경우에는 테스트 재압연시 페어크로스 각도를 감소시킬 필요가 있다면 목표각도를 전번보다 0.05˚높게 설정하도록 하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 페어크로스 밀의 헤드 각도 제어방법을 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 페어크로스 밀 헤드 제어방법을 설명하기로 한다.

우선, 도 4에서와 같이, 드라이브 사이드(이하 "D/S"라 함)의 하부 페어크로스 헤드의 구성을 살펴보면, 측면이 긴 'ㄱ'형상의 페어크로스 헤드(59,61)가 좌우방향으로 회전시켜 놓은 형태로 D/S의 하부 워크를쵸크(57)와 백업롤쵸크(63)의 D/S 입측 및 출측에 구비되고, 이 페어크로스 헤드(59,61)의 측면에는 스크류샤프트(79)가 쌍을 이루어 연결되며, 스크류샤프트(79)의 단부에는 워엄휠(77)이 고정되고, 상기 워엄휠(77)에는 이를 회전시킬 수 있는 워엄기어(78,80)가 치합되며, 상기 워엄기어(78,80)는 모터(71)와 연결된 회전축(74)에 고정되는 형태로 구성된다.

그리고, D/S의 워크롤쵸크(57)와 백업롤쵸크(63)의 D/S 출측에도 D/S 입측과 동일형태로 대응구성되며, 워크 사이드(이하 "W/S"라 함)에도 상기 D/S의 구성과 동일하게 구성되어 페어크로스 헤드(59,61) 간의 간격을 일정하게 유지시킨다.

아울러, D/S의 상부 페어크로스 헤드의 구성을 살펴보면, 상부측 워크롤쵸크(53)와 백업롤(51)의 입,출측에도 측면이 긴 'ㄱ'형의 페어크로스 헤드(49,55)가 마주보고 일정간격을 유지하여 구비되고, 이 페어크로스 헤드(49,55)의 작동은 D/S 하부와 동일하게 이루어진다.

뿐만 아니라, D/S 및 W/S측 각 모터에는 피엘지(65,66,69,70,84,85,87,90)가 설치되어 각 페어크로스 헤드의 동작정도를 감시하고, 센서(67,72,86,91)가 부가되어 각도APC(AUTO POSITION CONTROL)(96)과 인터페이스하면서 조정하게 된다.

제어방법을 설명하면, 먼저 스트립이 크롭셔에 의해 절단되면 학습되어진 SCC(98)에 의해서 페어크로스 각도를 결정하게 되며, 전전번 페어크로스 각도 대비 전번의 페어크로스 각도가 증가하고 있는지 감소하고 있는지를 먼저 판단하게 된다.

먼저, 페어크로스 각도를 변경시킬 경우 전번의 각도가 전전번보다 증가하였는지 감소하였는지를 기억하고 있는 SCC(SUPERVISED CONTROL COMPUTER)(98)에 의해서 변경하고자 하는 페어크로스 각도가 전전번 대비 전번의 페어크로스 각도가 증가하였을 경우 테스트 재압연시 페어크로스 각도를 감소시킬 필요가 있다면 목표각도를 그보다 0.05˚낮게 설정하면 페어크로스 각도가 증가하는 방향이 되므로 전번과 비교시 갭의 위치가 동일 위치에 형성되므로 통판성의 변화가 적어지게 되고, 또 페어크로스 각도를 증가시킬 필요가 있다면 목표각도를 바로 설정하면 된다.

왜냐하면, 페어크로스 각도가 증가하는 방향이므로 전번과 비교시 갭의 위치가 동일위치에 형성되므로 통판성의 변화가 적어진다.

또한, 페어크로스 각도를 변경시킬 때 전번의 각도가 전전번보다 증가하였는지 감소하였는지를 기억하고 있는 SCC(98)에 의해서 변경하고자 하는 페어크로스 각도가 전전번대비 전번의 페어크로스 각도가 감소하였을 경우 테스트 재압연시 페어크로스 각도를 감소시킬 필요가 있다면 페어크로스 각도가 감소하는 방향이므로 갭의 위치가 동일위치에 형성되므로 통판성의 변화가 적어지게 되므로 목표각도를 그대로 설정하면 된다.

물론, 페어크로스 각도가 증가할 때와 비교하면 반대위치가 되지만 전번과 비교시 갭의 위치는 동일위치에 형성되므로 통판성이 안정된다.

그리고, 테스트 재압연시 페어크로스 각도를 증가시킬 필요가 있다면 페어크로스 각도가 감소하는 방향이 되므로 목표각도 보다 0.05˚높게 설정하게 되면 전번과 비교시 갭의 위치는 동일위치에 형성되므로 통판성이 안정되게 된다.

아울러, 상술한 페어크로스 각도는 페어크로스 헤드의 각도를 의미한다.

이와 같은 방법으로 두개의 스탠드에 본 발명과 종래의 방법을 적용하면서 페어크로스 각도를 다양하게 적용하여 워크 사이드와 드라이브 사이드측의 롤 포스를 각각 감시체크를 하고 그 편차를 데이터화 하여 도5 및 6에 그래프로 나타내었다.

도 5의 롤 교환 후 키스 롤 공 회전시와 도 6의 압연중에 페어크로스 헤드의 각도변화에 따른 롤 포스 편차의 정도를 나타낸 바와 같이, 종래 범례는 로 나타내었고, 본 발명 범례는 로 나타내었듯이 종래 롤 포스 편차의 진폭은 크고 불안전한 반면, 본 발명의 기술에 따른 롤 포스 편차와 진폭은 안정하게 나타남을 확인하였고, 제품의 우수한 형상 및 스트립의 쏠림현상도 나타나지 않았다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 페어크로스 각도 설정후 메탈-인 되면서 압연력 헌팅 및 워크롤과 백업롤 간에 크로스되는 현상을 예상하여 미리 크로스 방향을 동일하게 유지하고 이를 각 스탠드별로 일관성 있게 유지시킴으로써 페어크로스 각도를 제어하여 롤 포스 편차를 최소화하고, 스러스트력을 안정적으로 제어할 수 있게 되어 스트립의 쏠림방지와 최적화 크라운으로 우수한 형상을 갖는 열연강판을 생산할 수 있게 된다.

도 1의 (가)~(다)는 일반적인 압연공정중 열연강판의 형상을 제어하는 페어크로스 밀의 제어 원리를 보인 예시도,

도 2는 종래 페어크로스 각도 설정 전후의 페어크로스 각도 변화를 보인 모식도,

도 3은 종래 페어크로스 각도에 따른 롤 및 스트립의 스러스트력의 분포를 보인 그래프,

도 4는 본 발명을 설명하기 위한 제어대상 설비의 개략적인 구성도,

도 5 및 도 6은 본 발명과 종래 기술의 실험결과를 대비하여 보인 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

49,55,59,61....페어크로스 헤드 51,63....백업롤쵸크

53,57....워크롤쵸크 77....워엄휠

78,80....워엄기어 79....스크류샤프트

b....스트립 폭 Θ....페어크로스 각도

Claims

페어크로스 각도를 변경시킴에 있어,

크롭셔에 의해 스트립이 절단되면서 결정된 페어크로스 각도를 SCC가 기억한 후 전번의 페어크로스 각도가 전전번보다 증가하였는지 혹은 감소하였는지를 판단하는 과정과;

판단결과, 전전번대비 전번의 페어크로스 각도가 증가하였을 경우에는 테스트 재압연시 페어크로스 각도를 감소시킬 필요가 있다면 목표각도를 전번보다 0.05˚낮게 설정하도록 하고; 전전번대비 전번의 페어크로스 각도가 감소하였을 경우에는 테스트 재압연시 페어크로스 각도를 감소시킬 필요가 있다면 목표각도를 전번보다 0.05˚높게 설정하도록 하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 페어크로스 밀의 헤드 각도 제어방법.