KR100523216B1 - 크라운 제어장치의 롤 정렬방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤 초크에 의해 지지되는 크라운 제어장치의 롤을 정렬하는 방법으로서, 상기 롤 초크의 위치를 정렬하여 상기 롤 교차각의 원점을 교정하는 롤 교차각의 원점교정단계, 상기 롤 초크와 구동헤드의 변위편차를 계산하는 롤 초크의 갭 측정단계, 상기 롤 초크의 갭 측정단계에서 계산된 변위편차를 통해 부적절한 롤 초크를 판별하고 교체하는 롤 초크 교환단계, 상기 압연기에 설치된 상기 롤 초크의 변위를 측정하여 롤의 교차각을 측정하는 롤 교차각 측정단계, 및 상기 롤 교차각을 토대로 상기 구동헤드의 설정위치를 교정하는 단계를 포함한다. 본 발명은 크라운 제어장치에 설치된 롤의 교차원점과 롤 초크의 갭을 일정하게 관리함으로써 압연 판의 형상제어 정밀도를 높일 수 있으며, 압연롤 강성의 좌우편차로 인한 통판성 불량의 문제를 해결할 수 있다.

Description

크라운 제어장치의 롤 정렬방법{ROLL ARRANGEMENT METHOD FOR PAIR CROSS MILL}

본 발명은 열간압연공정에서 압연 판의 형상제어를 위하여 이용되는 크라운 제어장치(Pair Cross Mill)의 롤 정렬방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤 초크의 위치와 롤 초크의 갭을 교정할 수 있는 크라운 제어장치의 롤 정렬방법에 관한 것이다.

사상압연기에서는 강판의 폭 방향 프로파일을 일정하게 제어하기 위하여 여러 가지 장치를 사용하고 있는데 그 중에 하나가 크라운 제어장치(Pair Cross Mill)이다. 이 장치는 매우 작은 각도(일반적으로 1.0 도 전후)로 상하 서로 교차되게 정렬된 압연롤 세트(통상적으로 작업롤과 백업롤로 구성됨)로 구성되어 있다. 일반적으로 압연롤의 갭은 압연기의 중심축을 기준으로 롤의 끝으로 갈수록 기하급수적으로 넓어지는 2차 곡선(parabolic) 형태를 갖는데, 이러한 갭의 프로파일과 압연기 및 롤의 변형특성을 이용하면 우리가 원하는 강판의 폭 방향 프로파일을 용이하게 얻을 수 있다. 한편, 롤 갭의 프로파일은 압연롤의 교차각도와 롤 초크의 위치에 따라 달라지므로, 강판의 이상적인 폭 방향 프로파일을 얻기 위해서는 압연롤의 교차각도와 롤 초크의 위치제어가 매우 중요하다.

크라운 제어장치에서 롤 정렬 정도를 저하시키는 주된 요인은 롤 교차 구동기(roll arrangement head)의 위치제어력 저하 및 롤 구동헤드 라이너와 롤 초크 라이너의 접촉으로 인해 발생된 불규칙한 마모현상이다. 특히, 롤 구동헤드 라이너와 롤 초크 라이너는 항상 접촉하고 있어 조금씩 마모가 진행되므로 이 마모 진행상태를 점검해야 할 필요가 있지만, 현재까지 정밀한 측정이나 실제 조립된 상태의 초크 갭 형성상태를 진단할 방법이 제시되어 있지 않다.

롤 구동헤드와 롤 초크의 접촉마모에 의한 문제점은 작업롤 접촉부위와 백업롤 접촉부위의 마모 차에 의한 비 정상적인 갭 발생이다. 이는 롤 초크의 각 부위와 롤 구동헤드의 각 부위의 마모진전이 서로 다르기 때문에 발생하는 것으로서, 롤 구동헤드를 압착시켜 롤 갭을 기준 갭으로 설정하여도 백업롤과 작업롤 중 어느 한 곳에는 갭이 존재하여 실제 롤 초크 갭이 설정 값보다 크게 나타난다. 이와 같은 현상은 롤 교차 정밀도를 저하시켜 판의 폭 방향 프로파일 형상제어와 원활한 통판성의 유지를 어렵게 한다.

이러한 문제점을 해결하고자 롤 트러스트를 측정하여 롤 교차 정밀도를 진단하는 방법이 제시되었다. 그러나, 롤 트러스트에는 여러 성분이 복합적으로 작용하므로, 이 방법으로는 어느 롤의 결함에 의하여 이상이 발생하였는지 정확하게 구별하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 롤 초크의 위치오차를 최소화할 수 있는 크라운 제어장치의 롤 정렬방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면 롤 초크에 의해 지지되는 크라운 제어장치의 롤을 정렬하는 방법으로서, 상기 롤 초크의 위치를 정렬하여 상기 롤 교차각의 원점을 교정하는 롤 교차각의 원점교정단계, 상기 롤 초크와 구동헤드의 변위편차를 계산하는 롤 초크의 갭 측정단계, 상기 롤 초크의 갭 측정단계에서 계산된 변위편차를 통해 부적절한 롤 초크를 판별하고 교체하는 롤 초크 교환단계, 상기 압연기에 설치된 상기 롤 초크의 변위를 측정하여 롤의 교차각을 측정하는 롤 교차각 측정단계, 및 상기 롤 교차각을 토대로 상기 구동헤드의 설정위치를 교정하는 단계를 포함하는 크라운 제어장치의 롤 정렬방법이 제공된다.

이때, 상기 롤 초크 교환단계는 작업롤 초크를 출측 헤드면에 일정한 압력으로 밀착시키는 단계, 롤 초크의 위치가 편심 없이 오차허용범위 내에 있는지 확인하는 단계, 및 오차허용범위를 벗어난 롤 초크의 구동헤드를 수정하는 단계를 포함하는 것이 좋다.

아울러, 상기 롤 교차각 측정단계는 입측헤드와 롤 초크에 일정간격의 갭을 형성하는 갭 형성단계, 상기 입측헤드와 출측헤드를 동시에 압연방향으로 움직이는 단계, 상기 입측헤드와 출측헤드를 동시에 이동변위만큼 압연방향의 반대방향으로 이동시키는 복귀단계, 및 상기 복귀단계과정에서 측정된 롤 초크의 변위와 구동헤드의 변위 사이에 편차를 계산하는 단계를 포함하는 것이 좋다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 크라운 제어장치에 사용되는 프로브를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 크라운 제어장치의 개략적인 구성을 나타낸 것이며, 도 3은 도 2의 크라운 제어장치를 이용한 롤 초크 갭의 측정방법을 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 프로브(50)는 압점부(51), 이동로드(52), 신호발생용 봉(53), 및 몸체부(54)로 나누어진다. 프로브(50)의 압점부(51)는 롤 초크(20)와의 접촉으로 인한 마모를 최소하기 위하여 경화처리 및 연마처리 되어 있으며, 롤 초크(20)와의 접촉 정확성을 높이기 위해 원형구배로 가공되어 있다.

프로브(50)의 몸체부(54)에는 압축공기가 출입할 수 있는 공압포트(56)가 양 단에 형성되어 있으며, 이 몸체부(54) 내를 직선 왕복 운동하는 이동로드(52)에는 공압포트(56)로 유입된 압축공기의 힘을 전달 받을 수 있는 플랜지(55)가 원주방향으로 돌출되어 있다. 따라서, 본 프로브(50)는 공압포트(56)로 출입하는 압축공기의 방향에 따라 이동로드(52)가 전진 또는 후진하며 압점부(51)를 롤 초크(20)에 접촉시키고, 압축공기의 탄성에 의해 롤 초크(20)의 표면을 추종하며 그 변위를 측정한다.

한편, 종래 프로브는 압축 스프링의 탄력에 의해 이동로드가 작동되는 방식이었다. 때문에, 종래 프로브는 장기간 사용하면 스프링의 탄력저하와 함께 측정력이 저하되고 측정 범위가 축소 되는 등의 문제점이 있다. 그러나, 본 발명의 프로브(50)는 압축공기에 이동로드가 작동하므로 롤 초크(20)의 변위에 대한 응답성이 우수하고 장기간 사용에 따른 성능저하 현상이 없다. 따라서, 본 발명과 같이 공압식 프로브(50)를 사용하면 롤 초크(20)의 변위를 보다 정확하게 측정할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 크라운 제어장치는 작업롤(10), 롤 초크(20), 입측 구동헤드(30), 및 출측 구동헤드(40), 프로브(50), 공압구동장치(60), 및 제어장치(70)로 구성되어 있다.

작업롤(10)의 양 끝에는 회전하는 작업롤(10)을 지지할 수 있도록 베어링이 구비된 롤 초크(20)가 결합되어 있으며, 이 롤 초크(20)의 앞과 뒤쪽으로는 롤 초크(20)를 지지하는 입측 구동헤드(30)와 출측 구동헤드(40)가 각각 한 쌍씩 설치되어 있다. 구동헤드(30, 40)와 롤 초크(20)사이에는 부재간의 접촉이 원활하게 이루어질 수 있도록 비철금속재질의 라이너(21)가 각각 부착되어 있다. 입측 구동헤드(30)와, 출측 구동헤드(40)에는 작업롤(10)의 변위를 측정할 수 있도록 공압식 프로브(50)가 설치되어 있다. 각각의 프로브(50)는 공압구동장치(60)와 연결되어 있으며, 공압구동장치(60)는 제어장치(70)와 연결되어 있다.

공압구동장치(60)는 솔레노이드 밸브, 공압 레귤레이터, 필터 등으로 구성되어 있다(이러한 구성은 일반적인 공압구동장치(60)의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다). 공압구동장치(60)는 프로브(50)에 압축공기를 공급하여 프로브(50)의 이동로드(52)를 작동시키고, 압점부(51)가 롤 초크(20)에 밀착되면 프로브(50) 내의 압력을 일정하게 유지시켜 롤 초크(20)의 변위에 따라 압점부(51)가 탄력적으로 반응할 수 있도록 하는 역할을 한다. 한편, 압연 중에는 롤 초크(20)의 유동이 매우 빠르고 크므로, 프로브(50)의 이동로드(52)가 이와 같은 롤 초크(20)의 움직임에 방해되지 않도록 프로브(50)내의 압력을 설정해야 한다.

제어장치(70)는 프로브 제어기(71), 데이터 저장부(72), 및 화상출력부(73)로 구성되어 있다. 프로브 제어기(71)는 외부로부터 설정 값을 입력 받아 프로브(50)를 작동하도록 공압구동장치(60)를 구동시키고, 데이터 저장부(72)는 외부 설정 값과 프로브(50)로부터 송신된 롤 초크(20)의 변위 값을 저장하며, 화상출력부(73)는 데이터 자장부(72)에서 저장된 자료를 육안으로 판별할 수 있도록 출력한다. 이와 같은 제어장치(70)는 압연공정의 중앙제어장치와 연결되며, 중앙제어장치에 의해 통합적으로 관리된다.

위와 같이 구성된 크라운 제어장치를 이용한 롤 정렬방법은 다음과 같다.

본 발명에 따른 롤 정렬방법은 롤 교차각의 원점교정, 롤 초크 갭 교정, 및 롤 교차각 교정 3단계로 나누어져 진행된다. 이들 각 단계에 대하여 설명하면 다음과 같다.

1. 롤 교차각의 원점교정 방법

롤 교차각의 원점교정은 상부 롤과 하부 롤을 교차시키기 전에 수행하는 과정으로서 압연롤의 정렬 정밀도를 향상시키기 위해 수행된다. 교정방법은 다음과 같은 순서로 진행된다.

가) 먼저, 교환시점에 있는 롤을 크라운 제어장치에서 해체하고 새로운 롤을 구동헤드 사이에 장착한다. 올바른 장착방법은 롤의 양 끝에 결합된 롤 초크가 입측 구동헤드와 출측 구동헤드 사이에 위치하게 하는 것이다. 나) 롤이 구동헤드 사이에 장착되면, 구동헤드에 설치된 프로브의 이동로드를 이동시켜 프로브의 압점부를 롤 초크에 접촉시킨다. 프로브의 측정정밀도를 높이기 위해서는 롤 초크의 접촉면에 일정한 표면 평탄도를 갖는 판을 부착시키는 것이 좋다. 다) 입측 구동헤드를 이용하여 롤 초크를 출측 구동헤드에 밀착시킨다. 이때, 롤 초크의 라이너와 출측 구동헤드의 라이너 사이에 틈새가 발생할 수 있으므로, 입측 구동헤드를 이용하여 소정의 압력을 가하는 것이 좋다. 라) 입측 구동헤드와 출측 구동헤드 사이에 압착되어 있는 롤 초크의 편심 정도를 측정하고, 그 편심 양이 오차범위 내에 있는지 확인하다. 마) 만약 오차범위를 벗어난 롤 초크가 확인되면, 해당 롤 초크를 압박하고 있는 구동헤드를 이동시켜 롤 초크의 압박을 풀고 구동헤드의 위치를 수정한다. 바) 다시 구동헤드로 이동시켜 롤 초크를 압박하고 해당 롤 초크의 편심 양을 측정한다. 사) 다)~바)의 단계를 반복해서 수행하여 롤 초크의 위치가 오차범위에 들도록 한다.

2. 롤 초크 갭의 교정 방법

구동헤드를 이용하여 롤 초크의 위치를 교정하여도 롤 초크와 구동헤드에 부착된 라이너 들의 균일하지 못한 마모로 인하여 갭이 발생될 수 있으며, 이와 같은 갭은 롤 정렬 오차를 오히려 증폭시킬 수 있다. 따라서, 롤 교차각 원점교정 단계를 수행한 후에도 롤 초크 갭을 측정하여 부적절한 롤 초크를 교환해야 한다. 롤 초크 갭 측정방법은 다음과 같다.

가) 입측 구동헤드(30)를 이용하여 롤 초크(20)를 출측 구동헤드(40)에 밀착시킨다. 이때, 압착은 구동헤드(30, 40)와 롤 초크(20) 사이에 간격이 생기지 않도록 단단히 해야 한다. 참고로 이 단계는 롤 교차각의 원점교정방법의 다)항과 동일하다. 따라서, 롤 교차각의 원점교정방법 중에 수행해도 무방하다. 나) 압착상태에서 입측 구동헤드(30)를 입측 방향으로 이동시켜 입측 구동헤드(30)와 롤 초크(20) 사이에 1mm 간격이 생기게 한다. 다) 입측 및 출측 구동헤드(30, 40)를 동시에 압연 방향으로 6mm 움직인다. 라) 입측과 출측 구동헤드(30, 40)를 동시에 압연 반대 방향으로 6mm 움직여 원래 위치로 복귀 시킨다. 마) 롤 초크(20)의 변위와 구동헤드(30, 40)의 변위를 측정한다. 이때, 롤 초크와 구동헤드 사이에 갭이 이미 설정한 1mm를 초과 하지 않으면 각 초크 사이에 편차가 없지만, 갭이 설정 한계를 넘으면 롤 초크 갭 편차에 의해 롤 정렬 오차 발생한다. 이는 구동헤드에 의해 롤 초크가 완전히 밀착된 상태에서는 갭이 형성되지 않다가 압착이 풀어지면 그 갭이 다시 형성되는 것을 이용한 것이다. 즉, 입측 구동헤드가 압박하고 있는 상태에서는 롤 초크와 출측 구동헤드의 사이에 갭이 존재하지 않지만, 입측 구동헤드가 이동하여 압박이 풀어지면 롤 초크가 갭에 의해 출측 구동헤드로부터 미소하게 떨어지므로, 위와 같은 방법으로 구동헤드와 롤 초크를 이동시킨 후 변위를 측정하면 갭만큼 편차가 발생되는 것이다.

3. 롤 교차각의 측정

롤 교차각을 측정하기 위해서는 롤 초크의 변위를 알아야 한다. 롤 교차각의 측정방법은 다음과 같다.

가) 압연기를 운전하기 전에 압연기 상의 모든 롤 초크의 변위를 측정한다. 나) 다음 압연기를 운전한 후 압연기 상의 모든 롤 초크의 변위를 측정한다. 다) 압연기 운전 전과 운전 후의 롤 초크 변위를 비교하여 롤 교차각을 산출한다.

롤 교차각을 측정하면 롤의 이상변위를 감시할 수 있고 구동헤드의 기구상 오차를 보상하는데 이용할 수 있다.

본 발명은 크라운 제어장치(pair cross mill)에 설치된 롤의 교차원점과 롤 초크의 갭을 일정하게 관리함으로써 압연 판의 형상제어 정밀도를 높일 수 있으며, 압연기 강성의 좌우편차로 인한 통판성 불량의 문제를 해결할 수 있다.

이상에서 크라운 제어장치의 롤 정렬방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 본 발명의 크라운 제어장치에 사용되는 프로브를 도시한 것이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 크라운 제어장치의 개략적인 구성을 나타낸 것이며,

도 3은 도 2의 크라운 제어장치를 이용한 롤 초크 갭의 측정방법을 나타낸 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 작업롤 20 : 롤 초크

21 : 롤 초크 라이너 30 : 입측 구동헤드

31 : 입측 구동헤드 라이너 40 : 출측 구동헤드

41 : 출측 구동헤드 라이너 50 : 프로브

51 : 압점부 52 : 이동로드

53 : 신호발생용 봉 54 : 몸체부

55 : 플랜지 56 : 공압포트

Claims (3)

1. 롤 초크에 의해 지지되는 크라운 제어장치의 롤을 정렬하는 방법으로서,

   상기 롤 초크의 위치를 정렬하여 상기 롤 교차각의 원점을 교정하는 롤 교차각의 원점교정단계,

   상기 롤 초크와 구동헤드의 변위편차를 계산하는 롤 초크의 갭 측정단계,

   상기 롤 초크의 갭 측정단계에서 계산된 변위편차를 통해 부적절한 롤 초크를 판별하고 교체하는 롤 초크 교환단계,

   상기 압연기에 설치된 상기 롤 초크의 변위를 측정하여 롤의 교차각을 측정하는 롤 교차각 측정단계, 및

   상기 롤 교차각을 토대로 상기 구동헤드의 설정위치를 교정하는 단계를 포함하는 크라운 제어장치의 롤 정렬방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 롤 초크 교환단계는

   작업롤 초크를 출측 헤드면에 일정한 압력으로 밀착시키는 단계,

   롤 초크의 위치가 편심 없이 오차허용범위 내에 있는지 확인하는 단계, 및

   오차허용범위를 벗어난 롤 초크의 구동헤드를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크라운 제어장치의 롤 정렬방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 롤 교차각 측정단계는

   입측헤드와 롤 초크에 일정간격의 갭을 형성하는 갭 형성단계,

   상기 입측헤드와 출측헤드를 동시에 압연방향으로 움직이는 단계,

   상기 입측헤드와 출측헤드를 동시에 이동변위만큼 압연방향의 반대방향으로 이동시키는 복귀단계, 및

   상기 복귀단계과정에서 측정된 롤 초크의 변위와 구동헤드의 변위 사이에 편차를 계산하는 단계를 포함하는 크라운 제어장치의 롤 정렬방법.