KR100543258B1

KR100543258B1 - 연속대강의 열간압연설비 및 열간압연방법

Info

Publication number: KR100543258B1
Application number: KR1020030100332A
Authority: KR
Inventors: 이종섭; 이종봉; 하상욱; 김효섭; 황병연; 원천수; 호리켄지; 콘도시게토시; 가가시니치; 마니와슈지
Original assignee: 주식회사 포스코; 미쯔비시 히다찌 세이떼쯔 기까이 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2006-01-20
Also published as: JP2005074427A; KR20050022860A; JP4322060B2

Abstract

본 발명은 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출할 수 있는 방법이다.

사상압연밀(4)의 상류측에 선행 금속바(9)의 후단과 후행 금속바(6)의 선단을 금속바의 주행 중에 접합하는 접합기(10)를 배치하고, 접합기(10)는 접합부 두께가 접합되는 금속바의 두께보다도 얇게 되도록 한 것이고, 또한 금속바의 동적하중 변동 또는 금속바의 두께방향 변위에 의해 선행 금속바(9)와 후행 금속바(6)의 접합부를 검출하는 접합부 검출수단을 접합장치의 하류측에 구비하고, 기존이 검출수단에 의해 접합부의 검출을 한다.

Description

연속대강의 열간압연설비 및 열간압연방법{HOT ROLLING DEVICE FOR CONTINUOUS STEEL STRIP, AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 금속판의 주행 중에 선행 금속판과 후행 금속판과의 접합점을 검출하는 것이 가능한 연속대강의 열간압연설비에 관한 것이다.

그리고 본 발명은 금속판의 주행 중에 선행 금속판과 후행 금속판과의 접합을 행하는 접합부를 검출하는 것이 가능한 연속대강의 열간압연방법에 관한 것이 다.

금속소재(슬래브)를 조압연한 후에 접합하고, 접합하여 연속상태로 된 금속판(금속바)을 사상압연기에서 사상압연하는 연속대강의 열간압연설비가 공지되어 있다. 연속대강의 열간압연설비에서 소정 판두께로 압연된 금속바는 권취되고 절단되어 제품코일로 가공된다.

연속하여 압연하는 것에 의해 선단부위의 플래핑(flapping) 등이 생기는 것이 없어지게 되고, 박물 압연도 가능하게 된다. 또한 연속대강의 열간압연에서 상이한 종류의 강판이나 상이한 두께나 폭 등의 강판을 연속하여 압연하는 것이 가능하게 된다.

연속대강의 열간압연에는 권취코일의 제약으로 권취후에는 접합부 부근을 절단할 필요가 있다. 그리고 다른 종류의 강판이나 다른 두께나 폭 등의 강판을 연속하여 압연하는 경우에는 접합점이 통과할 때 마다 압연스케쥴을 변경할 필요가 있다. 동일한 종류의 강판을 압연하는 경우에 있어서도 접합점이 통과할 때 마다 압연스케쥴을 변경하는 경우가 있다.

이에 따라, 연속대강의 열간압연 분야에서는 접합점을 검출함으로서 권취 후 절단위치를 제어하거나, 압연스케쥴을 변경하여 이종금속바의 압연을 제어하고 있다.

접합점을 검출하는 기술로는, 예를들면 사상압연기의 인출측에서 금속바의 접합점을 검출하는 방법이 알려져 있다(예를들면, 특허문헌1 참조). 그리고 압연하중을 검출하여 접합위치를 인식하는 방법도 알려져 있다(예를들면, 특허문헌2, 특허문헌3 참조)

특허문헌:

특허문헌1; 일본공개특허공보 평7-164048

특허문헌2; 일본공개특허공보 평9-323111

특허문헌3; 일본공개특허공보 평10-58019

종래의 연속대강의 열간압연설비에서는, 사상압연기의 출측에서 금속바의 접합점을 검출하도록 되어 있기 때문에 접합점을 검출하기 위한 센서가 필요하게 되어 부품 수가 증가하게 되고, 그에따라 코스트가 높아지게 되는 문제점이 있었다. 그리고 센서로서는 비접촉식으로 접합점을 직접 검출하는 것이 고려되고 있긴하나 고온환경하에서 센서가 열화되기 때문에 검출의 신뢰성이나 센서 자체의 내구성에 문제가 있었다.

본 발명은 상기 상황을 감안하여 창안된 것으로, 특별한 센서를 설치함이 없이 고정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하도록 한 연속대강의 열간압연설비 및 연속대강의 열간압연방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 청구항1에 따른 본 발명의 연속대강의 열간압연설비는, 사상압연기의 상류측에 선행 금속판의 후단과 후행 금속판의 선단을 금속판의 주행 중에 접합하는 접합장치를 배치하고, 접합장치는 접합부 두께가 접합되는 두께 보다도 얇게 되도록 한 것이고, 금속판에 동적하중의 변화 또는 금속판의 두께방향의 변위에 의해 선행 금속판과 후행 금속판의 접합부를 검출하는 접합부 검출수단을 접합장치의 하류측에 구비한 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 기존의 검출수단에 의한 접합부의 검출이 행해진다.

청구항2에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항1에 기재된 연속대강의 열간압연설비에 있어서, 접합부의 두께가 금속판 두께의 80% 이하이고, 얇은 부분의 길이는 금속판 두께의 20% 이상인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 적극적으로 압연하중 저하부가 되도록 접합한 접합부의 검출이 기존의 검출수단에 의해서 행해진다.

청구항3에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항1 또는 청구항2 중 어느 한 항 기재의 연속대강의 열간압연설비에 있어서, 사상압연기는 복수단의 압연기로 구성되고, 접합부 검출수단은 맨 앞쪽 열 또는 두번째 열 중 적어도 어느 한 쪽의 압연기에서 압연하중을 검출하는 하중센서인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 기존의 하중센서에 의한 접합부의 검출이 행해진다.

청구항4에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항3에 기재된 연속대강의 열간압연설비에 있어서, 하중센서는 하중감소부를 검출하여 접합부위로 하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 판두께가 감소한 접합부의 검출이 정확하게 행해진다.

청구항5에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항4에 기재된 연속대강의 열간압연설비에 있어서, 하중감소부가, 압연되기 시작하는 압하 개시점부터 압연이 완료되는 압하 완료시점 사이에 있는 중립점에 위치할 때, 이때의 하중감소부로서 접합부를 검출하는 것을 특징으로한다.

이에 따라, 확실하게 판두께가 감소한 접합부의 검출이 이루어진다.

청구항6에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항1에 기재된 연속대강의 열간압연설비에 있어서, 접합장치와 사상압연기의 사이에 핀치롤러를 구비하고, 접합부 검출수단은 핀치롤러의 상하이동을 검출하는 상하 검출센서인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 기존의 핀치롤러의 상하이동을 검출하는 센서에 의해 접합부의 검출이 행해진다.

청구항7에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항1 내지 청구항6 중 어느 한 항 기재의 열간압연설비에 있어서, 선행 금속판의 후단과 후행 금속판의 선단을 중첩시키는 중첩수단을 구비하고, 접합장치는 금속판의 중첩부를 밀착시켜 그 양측으로부터 압입하여 전단하면서 접합하는 한 쌍의 전단날을 구비한 접합장치인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 접합부의 판두께 변동이 크고, 하중의 변동 또는 두께방향의 변위를 용이하게 검출할 수 있다.

청구항8에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항1 내지 청구항7 중 어느 한 항 기재의 열간압연설비에 있어서, 사상압연기로 압연된 금속바를 소정위치에서 절단하는 절단수단을 사상압연기의 후류측에 구비하고, 접합부 검출수단의 검출정보가 입력되는 사상압연기에 있어서 롤러 주속도(周速度)와 선진율(先進率)을 가미하여 압연된 금속바의 접합부에 절단수단을 작동시키는 것에 의해 금속바의 접합부위를 절단시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 접합부를 검출하여 절단부를 정확하게 절단하는 것이 가능하다.

상기 목적을 달성하기 위한 청구항9에 따른 연속대강의 열간압연방법은, 사상압연기의 상류측에서 선행 금속판의 후단과 후행 금속판의 선단을 금속판의 주행 중에 접합하는 연속대강의 열간압연방법에 있어서, 접합부의 두께가 접합되는 금속판의 두께보다도 얇게 되도록 하고, 금속판에서의 동적하중의 변동 또는 금속판의 두께방향 변위에 의해 선행 금속판과 후행 금속판의 접합부를 검출하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 하중의 변동 또는 두께방향의 변위를 검출하는 기존의 검출수단에 의해 접합부의 검출이 이루어진다.

청구항10에 따른 연속대강의 열간압연방법은, 청구항9에 기재된 연속대강의 열간압연방법에 있어서, 접합부의 두께가 금속판 두께의 80% 이하이고, 얇은 부분의 길이가 금속판 두께의 20% 이상인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 적극적으로 압연하중 저하부가 될 수 있도록 접합한 접합부의 검출이 기존의 검출수단에 의해 행해진다.

도1에 의거하여 열간압연설비의 전체 상황을 설명한다. 도1에는 본 발명의 일실시형태예에 따른 연속대강의 열간압연설비의 전체 구성이 나타나 있다.

본 실시형태예의 열간압연설비는 상류측으로부터 조압연기(조압연밀)(1), 코일박스(2), 접합장치(3), 복수의 압연기로 구성된 사상압연기(사상압연밀)(4) 및 다운코일러(5)가 구비되어 있다.

조압연밀(1)에서 압연된 금속판(후행 금속판)(6)은 코일박스(2)의 코일러에 권취되고, 조압연밀(1)과 사상압연밀(4)의 주행속도의 차이가 조정된다. 코일박스(2)의 코일러로부터 권출된 후행 금속바(6)는 선단이 크롭쉬어(7)에 의해 절단된 후, 접합장치(3)의 중첩장치(8)에서 선행 금속바(9)의 후단[필요에 따라서는 크롭쉬어(7)에 의해 단부가 절단된]에 중첩된다.

후행 금속바(6)의 선단과 선행 금속바(9)의 후단이 접합장치(3)의 접합기(10)에서 접합되고, 접합부의 크롭은 크롭처리장치(12)에서 절단된다. 접합장치(3)에서 접합된 연속상태로 된 금속바(11)(연속대강)는 사상압연밀(4)로 이송된다.

접합장치(3)는 선행 금속바(9)의 후단과 후행 금속바(6)의 선단을 금속바의 주행 중에 접합하는 구성으로, 단시간에 접합이 가능한 단시간 접합장치로 되어 있다. 그리고 주행 중에 접합을 실시하기 위하여 접합기는 금속바의 주행에 추종하여 이동하는 구성이거나, 접합기는 금속바의 주행에 추종하여 요동하는 구성이 적용가능하다.

예를들면, 상세한 설명은 후술되지만, 접합장치(3)의 접합기(10)는 선행 금속바(9)의 후단과 후행 금속바(6)의 선단과의 중첩부를 밀착시켜 그 양측으로부터 압입해서 전단하면서 접합하는 한 쌍의 전단날을 구비한 접합구성으로 되어 있다.

접합기(10)는 전단하면서 접합하는 방식 이외에도 단시간에 주행 중에 금속바를 접합할 수 있는 방법이라면 유도가열방식, 레이져 가열방식, 용삭방식 등과 같은 다른 방식의 접합기를 적용하는 것도 가능하다.

사상압연밀(4)로 이송된 금속바(11)는 복수단의 압연기에 의해서 원하는 판두께로 순차 열간압연되어 소정의 후판으로 압연되고, 소정의 후판으로 압연된 금속바(11)는 다운코일러(5)에 권취된다. 다운코일러(5)의 입측[사상압연밀(4)의 후류측]에는 절단수단(56)이 설치되고, 다운코일러(5)에 권취된 금속바(11)의 후단은 절단수단(56)에 의해 소정의 부위(후술하는 접합부위)가 절단되어 제품코일로 된다.

도면중 미설명 부호 13은 코일박스(2)의 출측에 설치된 레벨러이고, 14는 접합장치(3)의 출측에 설치된 레벨러이며, 15는 사상압연밀(4)의 입측에 설치된 크롭쉬어이고, 16은 레벨러(14)와 크롭쉬어(15)의 사이에 배치된 에지히터이며, 17은 에지히터(16)의 후류측에 배치된 바히터이다.

그리고 57은 사상압연밀(4)의 인입측[접합장치(3)와 사상압연밀(4) 사이]에 구비된 핀치롤러이다. 이 핀치롤러(57)는 필요에 따라서 설치되는 것으로서 생략가능하기도 하다. 설치위치는 크롭처리장치(12)와 사상압연밀(4) 사이의 임의의 위치로 하는 것이 가능하다.

레벨러(13, 14), 크롭쉬어(15), 에지히터(16) 및 바히터(17)의 배치는 열간압연설비의 상황 등에 따라 적절하게 선택해서 배치되도록 하고, 배치위치나 배치의 유무 등은 도시된 예에 한정되지는 않는다.

그리고, 선행 금속바(9)의 후단 및 후행 금속바(6)의 선단을 절단하는 크롭쉬어(7)는 금속바를 맞대기 접합하는 경우에 필요로 하지만, 금속바를 중첩시켜서 전단함으로서 접합하는 경우에는 반드시 필요로 하는 것은 아니므로 생략할 수도 있다.

도2 내지 도6에 의거하여 접합장치(3)의 접합기(10) 일예를 구체적으로 설명한다.

도2 및 도3에는 접합기(10)의 개략구성이, 도4에는 접합완료 상태의 개념이, 도5 및 도6에는 절단날 구동기구의 개념이 각각 도시되어 있다.

도2와 도3에 의거하여 접합기(10)를 개략적으로 설명한다. 도2는 접합개시 상태이고, 도3은 접합완료 상태이다.

도2에 도시된 바와 같이, 선행 금속바(9)의 후단(21)상에 후행 금속바(6)의 선단(22)이 중첩되고, 후단(21)과 선단(22)이 중첩된 부분은 돌기(25)를 갖는 상부날(26)과 돌기(26)를 갖는 하부날(28)로 누르고 있다. 즉, 돌기(25, 27)가 후단(21)과 선단(22)의 표면에 접촉한 상태로 되어 있다.

또한, 선행 금속바(9)의 후단(21)과 후행 금속바(6)의 선단(22)이 중첩되어진 부위에는 상클램프(31) 및 하클램프(32)가 접촉하고 있다. 상클램프(31)는 상지지장치(33)에 의해 임의의 유압으로 지지되고, 하클램프(32)는 하지지장치(34)에 의해 임의의 유압으로 지지되고 있다.

상부날(26), 상클램프(31), 상지지장치(33)는 상부날 집합체(35)로서 일체적으로 형성되어 있다. 또한 하부날(28), 하클램프(32), 하지지장치(34)는 하부날 집합체(36)로서 일체적으로 형성되어 있다.

상부날 집합체(35)와 하부날 집합체(36)는 하우징(37)의 포스트부에 설치되어, 선행 금속바(9)와 후행 금속바(6)의 두께방향으로 이동하도록 지지되고 있다. 상부날 집합체(35) 및 하부날 집합체(36)는 후술하는 링크기구에 의해 근접·이격가능하도록 구성되고, 선행 금속바(9) 및 후행 금속바(6)를 눌러서 상부날 집합체(35)와 하부날 집합체(36)가 서로 근접하거나 이격된다. 접합과정은 접근이동으로 되고, 접합 후에는 이격이동으로 된다.

한편, 상부날(26) 또는 하부날(28) 중의 한 쪽만을 이동시키도록 구성할 수도 있다.

도3에서와 같이, 상부날(26)과 하부날(28)이 선행 금속바(9) 및 후행 금속바(6)를 전단하는 과정에서 선행 금속바(9)와 후행 금속바(6)는 서로 전단면에서 소성유동변형하여 접합되어서 일체의 연속된 금속바(11)가 형성된다.

도4에서와 같이, 접합동작의 완료시에는, 연속된 금속바의 접합부위에 상크롭(38) 및 하크롭(30)이 각각 상하로 엇갈린 위치에 존재한다. 이어서, 상부날(26)과 하부날(28)을 이격시켜서 상하부날 사이가 임의의 양으로 되기까지 후퇴시킨다.

접합시에 각각 상하로 엇갈린 상크롭(38) 및 하크롭(39)은 크롭처리장치(12)(도1 참조)에 의해서 제거되어 연속하는 금속바(11)가 사상압연밀(4)로 이송된다.

접합기(10)에 의한 선행 금속바(9)와 후행 금속바(6)의 접합은, 금속바의 주행에 동조하여 행하여진다. 이에 따라, 도5 및 도6에 도시된 전단날 구동기구에 의해 접합기(10)의 동조이동 및 상부날(26)과 하부날(28)의 접근·이격 이동이 이루어진다. 다시 말하면, 상부날(26)과 하부날(28)은 선행 금속바(9)와 후행 금속바(6)의 접합점의 이동궤적을 따라서 이동하도록 되어 있다.

도5 및 도6에 의거하여 전단날 구동기구를 설명한다. 도5는 접합개시 이전의 상태를 보인 것이고, 도6은 접합완료시의 상태를 보인 것이다.

상부날(26)과 하부날(28)은 접합개시 이전의 위치로부터 접합완료 위치를 경유하여 접합개시 이전의 위치로 복귀한다. 이 때, 접합하는 금속바가 라인속도로 하류방향으로 진행하고 있기 때문에 상부날(26)과 하부날(28)은 이러한 진행에 동조되면서 점선으로 표시된 상부날 궤적과 하부날 궤적을 따라 이동한다.

주클램프축(41)은 중심(A)에 대하여 2개의 편심축을 구비하고 있다. 상편심축(42)은 링크(43)를 통하여 상부날(26)과 연결되고, 하편심축(44)은 링크(45)를 통하여 하부날(28)에 연결되어 있다. 주클램프축(41)의 회전각에 대응하여 상부날(26)과 하부날(28)을 상하로 이동(압입 또는 후퇴)시킨다.

그리고 주클램프축(41)과 동조관계로 결합되는 동조축(46)이 구비되고, 동조축(46)은 요동레버(47)를 통하여 상편심축(42)의 링크(43) 및 하편심축(44)의 링크(45)와 연결되어 있다.

동조축(46)과의 연계에 의해서 상부날(26) 및 하부날(28)이 금속바에 접촉하고 있는 사이에는 금속바의 진행과 대략 동일한 속도로 금속바의 진행방향으로 상부날(26) 및 하부날(28)이 이동되고, 상부날(26) 및 하부날(28)이 금속바로부터 멀어지면 상부날(26) 및 하부날(28)을 원래의 위치로 복귀된다.

상술한 접합장치(3)에서, 상부날(26)과 하부날(28)은 선행 금속바(9)와 후행 금속바(6)의 접합점의 이동궤적을 따라서 상하방향으로 이동되는데, 예를들면 접합개시로부터 접합종료까지에 필요로 하는 거리가 약 1m 이하로 설정되어진다.

도1에 도시된 열간압연설비에서는 코일박스(2)를 구비한 설비를 예로 들어서 설명하고 있다. 코일박스(2)를 구비하지 않은 열간압연설비의 경우, 후행 금속바(6)의 후단이 조압연밀(1)을 빠져나온 후, 또는 선행 금속바(9)의 선단이 사상압연밀(4)에 물려 들어가기 전에, 접합장치(3)에서의 접합이 이루어지도록 설정되어 있다.

다시 말하면, 접합장치(3)에서의 접합시에는 선행 금속바(9)와 후행 금속바(6)의 압연이 중복되지 않도록 설정되어 있다.

상술한 접합장치(3)에서 금속바의 두께방향에 대하여 양측으로부터 절단날을 압입하여 전단과정에서 전단면끼리를 소성유동변형시켜서 선행 금속바(9)와 후행 금속바(6)를 접합시키고 있기 때문에 높은 접합강도로 단시간에 금속바의 접합이 가능하게 된다.

한편, 접합장치로는 단시간에 접합이 가능한 장치라면 도7에 도시된 바와같이 주행하우징(51)에 고정날(52) 및 승강날(53)을 구비한 주행 전단장치(54)를 적용하는 것도 가능하다. 금속바의 주행에 동기시켜서 주행 하우징(51)을 주행시키고, 주행 중에 승강날(53)을 하강시켜서 고정날(52)과의 사이에서 전단을 행하여 선행 금속바(9)와 후행 금속바(6)의 접합을 행하는 것도 가능하다.

상술한 연속대강의 열간압연에서 금속바(11)의 접합부는 판두께가 감소[접합장치(3)에 의한 접합의 경우, 예를들면 70% 이하로 감소]한다. 그 후의 압연에서 전후의 연결된 판재의 두께와 대략 동일한 판두께로 되지만, 접합부의 흔적이 남게 되고 또한 권취중량의 제약도 있어서 통상은 접합부가 접합부 근방에서 절단되어 진다.

따라서, 절단부위를 제품코일의 최외주부 및 권취개시부로 하는 것이 바람직하다. 도8은 접합 후 접합두께 H2로 된 때의 상태를 나타낸다. 도9 및 도10에는 접합부의 압연중 상황이 도시되어 있다. 도9는 동일한 두께의 금속바가 접합된 경우이고, 도10은 접합부의 두께가 적은 경우이다.

여기서, 접합부의 두께는 금속바 두께의 80% 이하의 두께이고, 얇은 부분의 길이는 금속바 두께의 20% 이상으로 되어 있다.

입측 금속바의 두께를 H로 하고, 압하율을 γ로 하며, 압하량을 ΔH로 하고, 접촉호 길이를 ls로 하고, 접촉부 길이를 lj로 하면,

로 된다. 여기서 α는 임의의 값이다.

도10에서와 같이, lj의 범위에서는 거의 압연이 이루어지지 않고 있기 때문에 압연하중은 비율 β=(lj/ls)만큼 적어지게 된다.

도9의 경우의 압연하중을 Pn으로 하고, 도10의 경우의 압연하중을 Pr로 하면,

로 된다.

여기서, 작업롤러의 반경 R=350mm, γ=0.3(30%), H=32mm, α=0.2로 하면,

Pr=0.89Pn으로 된다.

접합부의 압연 중에는 약 11%의 압연하중 저하가 있어서 확실하게 접합부를 인식할 수 있다. 따라서 접합부의 길이를 판두께 H의 20% 이상으로 하는 것으로 접합부를 용이하게 인식할 수 있도록 된다.

또한, 상술한 연속대강의 열간압연에서는 다른 종류의 금속바나 다른 두께나 폭 등의 금속바를 연속하여 압연하는 경우에 상황에 따라 접합부(58)가 통과할 때마다 압연스케쥴을 변경할 필요가 있다.

즉, 도11에서와 같이, 접합부(58)를 눌러서 선행하는 측의 금속바(11)의 두께 H3에 대하여 후행하는 측의 금속바(11)의 두께 H4의 판두께가 얇아지지는 연속대강을 압연하는 경우가 된다. 이를 위해서는 접합부(58)의 통과를 검출하여 압연스케쥴을 변경[사상압연밀(4)의 각 압연기의 압하력을 접합부(58)의 통과후에 변경]할 필요가 있다.

본 실시형태예의 열간압연설비에는 접합부(58)를 검출하기 위한 접합부 검출수단이 접합장치(3)의 하류측에 구비되어 있다. 접합부 검출수단은 사상압연밀(4)의 제1단(최종단) 압연기에서 금속바(11)의 동적하중의 변동(감소) 또는 (및) 금속바(11)의 접합부(58)의 핀치롤러(57)의 상하이동의 변위를 검출하는 구성으로 이루어져 있다.

사상압연밀(4)의 압연기에는 압하스케쥴을 관리하기 위하여 하중센서가 구비되어 있고, 또한 핀치롤러(57)에는 금속바(11)에 대한 압착력을 관리하기 위하여 압력계가 구비되어 있다.

기존의 하중센서나 압력계를 이용함으로서, 열악한 환경에 견딜 수 있는 특별한 센서를 설치함이 없이 접합부(58)를 검출하는 것이 가능하게 된다. 접합부(58)를 검출함으로서 절단부(58)를 특정하거나 압연스케쥴의 변경관리를 명확하게 행하는 것이 가능하다.

도12 내지 도14에 의거하여 접합부 검출수단을 구체적으로 설명한다. 도12에는 접합부 검출수단을 구체적으로 설명도가, 도13에는 접합부 검출수단의 제어플로우챠트가, 그리고 도14에는 하중의 변화를 표시하는 그래프가 도시되어 있다.

사상압연밀(4)에는 7단의 압연기(압연스탠드) F1 ∼ F7가 구비되고, 압연스탠드 F1 ∼ F7에는 각기 압하구동수단(61) 및 하중계(62)가 구비되어 있다. 압하구동수단(61)에 의해 압연스탠드 F1 ∼ F7가 압연스케쥴에 따라 소정의 상태로 구동되고, 하중계(62)의 정보에 따라서 압하구동수단(61)의 구동이 피드백 제어된다.

접합부(58)를 인식하기 위한 제어수단(65)이 구비되고, 제어수단(65)에는 최종단의 압연스탠드 F1에 설치된 하중계(62)의 정보가 입력된다. 제어수단(65)에는 하중계(62)의 정보에 의거해서 압연스탠드 F1에서의 하중 감소가 검출되면 판두께의 감소로 판단하여 접합부(58)를 인식한다.

제어수단(65)에서는 압연스탠드 F1 ∼ F7에서의 주속(周速)과 금속바(11)의 선진율이 가미되어 접합부(58)가 절단수단(56)의 위치에 도달하는 시각이 연산되고, 접합부(58)에서 절단수단(56)이 동작하도록 제어수단(65)으로부터 절단수단(56)으로 동작지령이 출력된다.

그리고, 예를들면 도11에서와 같이, 접합부(58)를 협지하여 선행측의 금속바(11) 두께 H3에 비해서 후행하는 측의 금속바(11) 두께 H4의 판두께가 얇게 되는 연속강대를 압연하는 경우, 제어수단(65)으로 접합부(58)를 인식하면, 압연스탠드 F2 ∼ F7의 압하구동수단(61)에 압연스케쥴의 변경에 대응한 동작지령이 출력된다. 이 때, 롤러주속과 금속바(11)의 선진율이 가미되어 접합부(58)가 압연스탠드 F2 ∼ F7에 도달하는 시각이 연산되고, 도달에 맞춰서 압연스케쥴이 변경된다.

한편, 하중계(62)의 검출정보에 대신하여 또는 이에 부가하여 핀치롤러(57)의 상하이동센서로서의 압력계(59)의 정보를 바탕으로 핀치롤러(57)의 상하이동을 검출해서 금속바(11)의 판두께 감소를 인식하여 접합부(58)를 검출하는 것도 가능하다.

도13 및 도14에 의거하여 접합부 검출수단에 의한 제어를 구체적으로 설명한다.

도13에서와 같이, 스텝 S1에서 하중계(62)의 값이 읽혀진다. 읽혀진 하중 Pr과 통상의 하중 Pn의 9할로 설정된 판정하중 Pj가 스탭 S2에서 비교되고, 읽혀진 하중 Pr이 판정하중 Pj 이하인가의 여부가 판단된다.

읽혀진 하중 Pr이 판정하중 Pj 이하가 아닌 때에, 즉 하중 Pr가 판정하중 Pj를 초과하는 것으로 스텝 S2에서 판단되는 경우에는 접합부(58)가 없는 판두께의 범위로 되기 때문에 스텝 S1에서의 하중계(62)의 값에 대한 읽기와 스텝 S2에서의 하중의 비교가 반복된다.

읽혀진 하중 Pr가 판정하중 Pj 이하로 스텝 S2에서 판단된 경우에는 하중이 감소하였기 때문에 판두께 감소부위가 있는 것으로 판단되어 스텝 S3에서 접합부(58)가 있는 것으로 인식된다.

즉, 도14에서와 같이, 통상의 하중 Pn의 9할에 상당하는 판정하중 Pj가 설정되어 있다. 판두께 감소부위인 접합부(58)로 대응하면 읽혀지는 하중 Pr이 저하되어 판정하중 Pj 이하로 된다. 읽혀진 하중 Pr이 판정하중 Pj 이하로 된 때에는 금속바(11)의 접합부(58)가 있는 것으로 판정된다.

여기서, 하중의 검출은, 압하 개시점부터 압하 완료시점까지 사이의 중립점에 위치할 때의 하중감소부로 검출하도록 되어 있다. 도15는 금속바의 물려 들어가는 상황을 보여주고 있다.

사상압연밀(4)의 맨 앞쪽 열의 롤러 주속을 V1R, 인입측 속도를 V0, 인출측 속도를 V1이라 하고, 선진율을 f1S라 하면,

V1=(1+f1S)V1R

로 된다.

중립점 M으로부터 롤러 출구까지는 주속이 V1R로부터 인출측 속도 V1으로 변화하고, 사상밀(4)의 맨 앞쪽 열과 2번째 롤러로 물려들어가기 까지는 인출측 속도 V1으로 된다.

2번째 롤러의 출구에서 2번째 롤러의 주속을 V2R, 선진율을 f2R로 하면,

V2=(1+f2S) V2R

로 된다.

상기와 동일하게 각 열의 입측 및 출측의 속도를 구하고, 경과시간에서의 적분을 반복하여 경과시간과 최종 열의 중립점 M으로부터 선진거리를 산출가능하게 된다. 이 경우에서는, 예를들면 출측 속도 V1을 실측하여 선진율 f1S를 역산하는 것도 동등한 방법으로 된다.

도2에 도시된 접합장치(10)에 의한 접합의 경우, 접합부의 온도는 다른 판재의 부분과 크게 차이가 없고, 두께가 얇아진 곳은 열영향을 고려함이 없이 그만큼 압연하중이 낮아진다.

한편, 이상의 설명은 사상압연밀(4)의 맨 앞쪽 열 롤러 하중에 대하여 기술하였는 바, 맨 앞쪽 열의 롤러 압하가 적은 경우나 접합부가 상당히 얇은 경우에는 맨 앞쪽 열에서의 압연 후에 두께가 얇은 부분이 2번째 열의 인입측까지 남아있는 경우가 있다. 이 때에는 2번째 열의 롤러에서 압연하중을 검출하는 것도 가능하다. 접합부의 이전과 이후에 두께만을 변경하는 등, 사상압연밀(4)의 설정을 변경하는 경우에는 핀치롤러(57)(도12 참조) 등으로 사상압연밀(4)의 전방에서 접합부를 인식하는 것도 바람직한 방편으로 된다. 사상압연밀(4)의 맨 앞쪽 열의 압하조정도 가능하게 된다.

도13의 플로우 챠트에 의하면, 스텝 S3에서 접합부(58)가 있어서 인식되면, 스텝 S4에서 금속바(11)는 두께를 달리하는 강판(이하, 이종의 강판으로 칭하며, 강종이 다른 경우에도 동일한 경우로 된다)이 접합된 것인가의 여부에 대한 판단이 이루어진다(예를들면, 미리 제어수단으로 정보로 기억되어 진다).

이종의 강판이 접합된 금속바(11)로 되어 있는 것으로 스텝 S4에서 판정된 경우, 즉 예를들면 도9에 도시된 바와같이, 접합부(58)를 사이에 두고 선행하는 측의 금속바(11)의 두께 H3에 대하여 후행하는 측의 금속바(11)의 두께 H4의 판두께가 얇게 되는 것으로 스텝 S4에서 판단된 경우 등에서는, 스텝 S5로 이행한다. 동종의 강판이 접합된 금속(11)인 것으로 스텝 S4에서 판단된 경우에는 스텝 S6로 이행한다.

스텝 S5에서는 이종의 강판에 기초하여 두께제어가 행해진다. 즉, 압연스탠드 F2 ∼ F7의 압하구동수단(61)으로 압연스케쥴의 변경에 대응한 구동지령이 출력된다. 이때, 롤러주속과 금속바(11)의 선진율이 가미되어 접합부(58)가 스탠드 F2 ∼ F7에 도달하는 시각이 롤러주속과 금속바(11)의 선진율이 가미되어 연산되고, 도달에 맞추어 압연스케쥴이 변경된다. 스텝 S5에서 압연 스케일이 변경된 후 스텝 S6 으로 이행한다.

스텝 S6에서, 압연스탠드 F1 ∼ F7에서의 롤러 주속과 금속바 (11)의 선진율이 가미되어 접합부(58)가 절단수단(56)의 위치에 도달하는 시각이 연산되고, 접합부(58)에서 절단수단(56)이 동작하도록 절단수단(56)으로 동작지령이 출력된다.

상술한 바와같이, 하중계(62)에 의한 하중의 저하를 검출하여 접합부(58)를 판단하고, 접합부(58)의 위치를 파악하여 압연스케쥴의 변경 및 절단위치의 제어를 행하고 있다. 이에 따라, 기존의 하중계(62)를 이용하여 접합부(58)를 검출하는 것이 가능하고, 압연스케쥴의 변경이나 절단위치의 특정이 가능하게 된다.

따라서, 접합부(58)의 검출을 위한 특별한 센서 등을 필요로 하지 않는다. 그리고 기존의 하중계(62)로도 가능하므로, 엄격한 설계환경에 대한 대처가 불필요하고, 높은 정밀도로 접합부(58)를 검출하는 것이 가능하다. 접합부(58)의 검출이 용이하게 되기 때문에 압연스케쥴의 변경이나 절단위치의 특정을 정확하게 행하는 것이 가능하게 된다.

본 실시형태예의 연속압연설비는 전단에 의해 금속바를 접합하는 접합장치 (3)를 구비하고, 접합부(58)의 두께의 감소가 크게 되기 때문에 하중계(62)에 의한 검출이 특히 용이하게 행해진다.

청구항1에 따른 본 발명의 연속대강의 열간압연설비는, 사상압연기의 상류측에 선행 금속판의 후단과 후행 금속판의 선단을 금속판의 주행 중에 접합하는 접합장치를 배치하고, 접합장치는 접합부 두께가 접합되는 금속판의 두께보다도 얇게 되도록 하고, 금속판의 동적하중의 변동 또는 금속판의 두께방향의 변위에 의해 선행 금속판과 후행 금속판의 접합부를 검출하는 접합부 검출수단을 접합장치의 하류측에 구비한 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 기존의 검출수단에 의해 접합부의 검출이 이루어지고, 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하게 된다.

청구항2에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항1에 기재된 연속대강의 열간압연설비에 있어서, 접합부의 두께가 금속판 두께의 80% 이하의 두께이고, 얇은 부분의 길이가 금속판 두께의 20% 이상인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 적극적으로 압연하중 저하부가 될 수 있도록 접합한 접합부의 검출이 기존의 검출수단에 의해서 행해지며, 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하게 된다.

청구항3에 따른 연속대강의 압연설비는, 청구항1 또는 청구항2 중 어느 한 항 기재의 연속대강의 열간압연설비에 있어서, 사상압연기는 복수단의 압연기로 구성되고, 접합부 검출수단은 맨 앞쪽 또는 2번째 열의 적어도 어느 한 쪽의 압연기에서 압연하중을 검출하는 하중센서인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 기존의 하중센서에 의해 접합부의 검출이 행해지고, 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하게 된다.

청구항4에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항3에 기재된 연속대강의 열간압연설비에 있어서, 하중센서는 하중감소부를 검출하여 접합부로 하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 판두께가 감소한 접합부의 검출이 정확하게 행해지고, 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하게 된다.

청구항5에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항4에 기재된 연속대강의 열간압연설비에 있어서, 하중감소부가 압하 개시점부터 압하 완료시점 사이의 중립점에 위치할 때, 이때의 하중감소부로서 접합부를 검출하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 확실하게 판두께가 감소한 접합부의 검출이 이루어지고, 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하게 된다.

청구항6에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항1에 기재된 연속대강의 열간압연설비에 있어서, 접합장치와 사상압연기 사이에 핀치롤러를 구비하고, 접합부 검출수단은 핀치롤러의 상하이동을 검출하는 상하검출센서인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 기존의 핀치롤러의 상하이동을 검출하는 센서에 의해 접합부의 검출이 이루어지고, 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하게 된다.

청구항7에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항1 내지 청구항6 중 어느 한 항 기재의 열간압연설비에 있어서, 선행 금속판의 후단과 후행 금속판의 선단을 중첩시키는 중첩수단을 구비하고, 접합장치는 금속판의 중첩부를 눌러서 양측으로부터 압입해서 전단하면서 접합하는 한 쌍의 전단날을 갖는 접합장치인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 접합부의 판두께 변동이 크고, 하중의 변동 또는 두께방향의 변위를 용이하게 검출할 수 있으며, 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하게 된다.

청구항8에 따른 연속대강의 열간압연설비는, 청구항1 내지 청구항7 중 어느 한 항 기재의 열간압연설비에 있어서, 사상압연기로 압연된 금속바를 소정 위치에서 절단하는 절단수단을 사상압연기의 후류측에 구비하고, 접합부 검출수단의 검출정보가 입력되는 사상압연기에서 롤러 주속도와 선진율을 가미하여 압연된 금속바의 접합부에 절단수단을 작동시키는 것에 의해 금속바의 접합부위를 절단시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하게 되고, 접합부를 검출해서 절단부를 정확하게 절단하는 것이 가능하다.

상기 목적을 달성하기 위한 청구항9에 따른 연속대강의 열간압연방법은, 사상압연기의 상류측에 선행 금속판의 후단과 후행 금속판의 선단을 금속판의 주행 중에 접합하는 연속대강의 열간압연방법에 있어서, 접합부의 두께가 접합되는 금속판의 두께보다도 얇게 되도록 하고, 금속판의 동적중의 변동 또는 금속판의 두께방향의 변위에 의해 선행 금속판과 후행 금속판의 접합부를 검출하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 하중의 변동이나 두께방향의 변위를 검출하는 기존의 검출수단에 의해 접합부의 검출이 이루어지고, 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하게 된다.

청구항10에 따른 연속대강의 열간압연방법은, 청구항9에 기재된 연속대강의 열간압연방법에 있어서, 접합부 두께가 금속판 두께의 80% 이하의 두께이고, 얇은 부분의 길이는 금속판 두께의 20% 이상인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 적극적으로 압연하중 저하부가 될 수 있도록 접합한 접합부의 검출이 기존의 검출수단에 이루어지고, 특별한 센서를 설치함이 없이 높은 정밀도로 접합점을 검출하는 것이 가능하게 된다.

도1은 본 발명의 일실시형태예에 따른 열간압연설비의 전체구성도.

도2는 접합기(10)의 개략구성도.

도3은 접합기(10)의 개략구성도.

도4는 접합완료 상태의 개념도.

도5는 전단날 구동기구의 개념도.

도6은 전단날 구동기구의 개념도.

도7은 다른 실시형태예에 따른 접합장치의 개념도.

도8은 접합부의 상세상황 설명도.

도9는 접합부의 압연중 상황설명도.

도10은 접합부의 압연중 상황설명도.

도11은 접합부의 상세상황 설명도.

도12는 접합부 검출수단을 구체적으로 설명하는 개략구성도.

도13은 접합부 검출수단의 제어 플로우챠트.

도14는 시간경과에 따른 하중 변화를 표시한 그래프.

도15는 금속바의 물려들어가는 상황에 대한 설명도.

((도면중 주요부분에 대한 부호의 설명))

1. 조압연기(조압연밀)

2. 코일박스

3. 접합장치

4. 사상압연기(사상압연밀)

5. 다운코일러

6. 후행 금속바

7. 크롭쉬어

8. 중첩장치

9. 선행 금속바

10. 접합기

11. 금속바

12. 크롭 처리장치

13, 14. 레벨러

15. 크랍쉬어

16. 에지히터

17. 바히터

21. 후단

22. 선단

25, 27. 돌기

26. 상부날

28. 하부날

31. 상클램프

32. 하클램프

33. 상지지장치

34. 하지지장치

35. 상부날 집합체

36. 하부날 집합체

37. 하우징

38.상크롭

39.하크롭

41. 주크랭크축

42. 상편심축

43,45. 링크

44. 하편심축

46. 동조축

47. 요동레버

51. 주행 하우징

52. 고정날

53. 승강날

54. 주행 전단장치

56. 전단수단

57. 핀치롤러

58. 접합부

59. 압력계

61. 압하구동수단

62. 하중계

65. 제어수단

Claims

사상압연기의 상류측에 선행 금속판의 후단과 후행 금속판의 선단을 금속판의 주행 중에 접합하는 접합장치를 배치하고, 접합장치는 접합부 두께가 접합되는 금속판의 두께보다도 얇게 되도록 하고, 금속판의 동적하중의 변동 또는 금속판의 두께방향의 변위에 의해 선행 금속판과 후행 금속판의 접합부를 검출하는 접합부 검출수단을 접합장치의 하류측에 구비한 것을 특징으로 하는 연속대강의 열간압연설비.
제1항에 있어서, 접합부의 두께가 금속판 두께의 80% 이하의 두께이고, 얇은 부분의 길이가 금속판 두께의 20% 이상인 것을 특징으로 연속대강의 열간압연 설비.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 사상압연기는 복수단의 압연기로 구성되고, 접합부 검출수단은 맨 앞쪽 또는 2번째 열의 적어도 어느 한 쪽의 압연기에서 압연하중을 검출하는 하중센서인 것을 특징으로 연속대강의 열간압연설 비.
제3항에 있어서, 하중센서는 하중감소부를 검출하여 접합부위로 하는 것을 특징으로 하는 연속대강의 열간압연설비.
제4항에 있어서, 압하 개시점부터 압하 완료시점 사이에 있는 중립점에 위치할 때의 하중감소부로 접합부를 검출하는 것을 특징으로 하는 연속대강의 열간압연설비.
제1항에 있어서, 접합장치와 사상압연기 사이에 핀치롤러를 구비하고, 접합부 검출수단은 핀치롤러의 상하이동을 검출하는 상하 검출센서인 것을 특징으로 하는 연속대강의 열간압연설비.
제1항에 있어서, 선행 금속판의 후단과 후행 금속판의 선단을 중첩시키는 중첩수단을 구비하고, 접합장치는 금속판의 중첩부를 협지하고 양측으로부터 압입해서 전단하면서 접합하는 한 쌍의 전단날을 갖는 접합장치인 것을 특징으로 하는 연속대강의 열간압연설비.
제1항에 있어서, 사상압연기로 압연된 금속바를 소정 위치에서 절단하는 절단수단을 사상압연기의 후류측에 구비하고, 접합부 검출수단의 검출정보가 입력되는 사상압연기에서 롤러 주속도와 선진율을 가미하여 압연된 금속바의 접합부에 절단수단을 작동시키는 것에 의해 금속바의 접합부위를 절단시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연속대강의 열간압연설비.
사상압연기의 상류측에 선행 금속판의 후단과 후행 금속판의 선단을 금속판의 주행 중에 접합하는 연속대강의 열간압연방법에 있어서, 접합부의 두께가 접합되는 금속판의 두께보다도 얇게 되도록 하고, 금속판의 동적하중의 변동 또는 금속판의 두께방향의 변위에 의해 선행 금속판과 후행 금속판의 접합부를 검출하는 것을 특징으로 하는 연속대강의 열간압연방법.
제9항에 있어서, 접합부 두께가 금속판 두께의 80% 이하의 두께이고, 얇은 부분의 길이는 금속판 두께의 20% 이상인 것을 특징으로 하는 연속대강의 열간압연방법.