KR100592022B1

KR100592022B1 - 압연기 및 압연방법

Info

Publication number: KR100592022B1
Application number: KR1019990029227A
Authority: KR
Inventors: 니헤이미츠오; 이가리미노루; 사이토다케히코; 다카쿠라요시오
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2006-06-20
Also published as: DE19934027A1; JP2000033405A; DE19934027B4; US6151943A; US6286354B1; KR20000011825A; JP3251549B2

Abstract

본 발명은 협폭재에 있어서의 판크라운형상 제어능력을 개선함으로써, 협폭재에서 광폭재까지 충분한 판크라운형상 제어능력을 확보할 수 있는 압연기 및 압연방법을 제공한다.

이를 위하여 상·하 한 쌍의 작업롤(1a, 1b)을 상·하 한 쌍의 중간롤(3a, 3b)로 각각 지지하고, 이들 중간롤(3a, 3b)을 상·하 한 쌍의 보강롤(2a, 2b)로 각각 지지하여 압연을 행하는 압연기에 있어서, 보강롤(2a, 2b)로서, 그 유효몸통길이가 작업롤(1)및 중간롤(3)의 유효몸통길이보다는 짧고, 압연되는 재료의 최소판폭보다는 긴 것을 사용하고, 중간롤(3a, 3b)을 그들 축선이 서로 교차하고 또한 작업롤(1) 및 보강롤(2)에 대하여 대략 수평면내에서 교차시킴과 동시에, 그 최대교차각(θmax)을 판재의 폭에 따라 증감시킨다.

Description

압연기 및 압연방법{ROLLING MILL AND ROLLING METHOD}

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 6단 압연기의 개략구조를 나타내는 정면도,

도 2는 도 1에 나타낸 압연기중 각 롤의 배치관계를 나타내는 요부 측면도,

도 3은 상측 중간롤의 교차각을 설정하기 위한 유압잭의 구동제어 시스템을 나타내는 도,

도 4는 보강롤과 중간롤과의 사이에 발생하는 간극 및 중간롤과 작업롤과의 사이에 발생하는 간극을 설명하기 위한 도,

도 5는 도 1에 나타낸 압연기로 압연하였을 때의 판크라운 제어범위의 시뮬레이션결과의 일예를 나타내는 도,

도 6은 도 1에 나타낸 압연기로 중간롤에 부여하는 외견의 크라운을 설명하기 위한 도,

도 7은 롤간 윤활유를 공급하였을 때의 스러스트계수 특성의 일예를 나타낸 도,

도 8은 본 발명의 실시형태의 변형예에 의한 5단 압연기의 요부 롤 배치구조를 나타내는 측면도,

도 9는 본 발명의 실시형태의 변형예에 의한 작업롤식 6단 압연기의 요부 롤 배치구조를 나타내는 측면도이다.

본 발명은 판재를 압연하는 압연기 및 압연방법에 관한 것으로, 특히 협폭재에서 광폭재까지 판크라운형상 제어능력을 확보할 수 있는 압연기 및 압연방법에 관한 것이다.

판 압연 분야에서는 판재품질의 향상이 항상 요구되고 있고, 판재치수 정밀도의 향상을 도모하도록 각종 연구개발이 행하여져 왔다. 특히 판재의 판크라운이나 형상의 양부(良否)는 판재품질에 직접 영향을 주기 때문에 그들의 제어능력향상을 목적으로 하여 각종 방식의 압연기가 종래부터 제창되어 왔다.

예를 들어, 오래 전에는 판크라운형상을 제어하는 수단으로서, 4단 압연기에 있어서 작업롤에 벤딩력를 주는 작업롤 벤딩장치를 설치한 것이 있었다. 그러나 이 방식으로는 각종 재료에 대응하고, 또 여러 가지의 판두께·판폭의 요구에 대응하여 판크라운형상을 제어하는 데에는 불충분하였다.

그래서 그 후, 이것보다도 큰 판크라운형상 제어능력을 가지는 압연기가 제창되고, 실용화되어 있다.

그 일예로서는 상·하 한 쌍의 작업롤, 그들을 지지하는 축방향으로 이동가능한 중간롤 및 그들을 지지하는 보강롤을 구비한 6단 압연기나, 그 중간롤에 표주박형상의 이니셜크라운을 부착한 6단 압연기가 있다.

이들 6단 압연기에서는 판크라운형상의 제어능력은 상당히 개선되었으나, 각종 판폭의 요구에 대응하여 협폭재에서 광폭재까지 판크라운형상의 제어능력을 확보하는 것은 곤란하였다. 즉, 전자의 6단 압연기에서는 광폭재에 있어서의 판크라운형상 제어능력이 충분하지 않고, 후자의 특수 이니셜크라운부착 중간롤부착 6단 압연기에서는 협폭재에 있어서의 판크라운형상 제어능력이 충분하지 않았다.

또 쌍방의 6단 압연기 모두 중간롤의 축방향 이동에 의한 조작측과 구동측의 압하 위치차(레벨링 차)가 발생하기 쉽게 되어 그 조정에 손이 많이 가고, 특히 후자의 특수 이니셜크라운부착 6단 압연기에서 현저하였다.

또한 최근의 냉간, 열간압연에 있어서의 연속압연에 있어서는 압연중에 판크라운형상을 크게 또한 순식간에 변경하는 요구가 생기고 있으나, 축방향 이동에 의한 제어에서는 이동속도에 한계가 있어 충분한 제어 응답성을 얻을 수 없다는 과제도 있었다.

한편, 상기 6단 압연기와 같이 중간롤의 축방향 이동을 행하는 일 없이 종래의 4단 압연기보다 큰 판크라운형상 제어능력을 실현하고, 이에 의하여 상기의 조작측, 구동측의 레벨링 차나 제어 응답성의 과제를 해소한 압연기로서 일본국 특개 소53-66849호 공보(USP 4,194,382)기재와 같이 보강롤의 축방향 길이(몸통길이)를 작업롤, 중간롤보다 짧게 하고 또한 중간롤 벤딩장치를 설치한 6단, 5단 압연기나, 일본국 특개소61-279305호 공보나 일본국 특개소55-36062호 공보나 USP5,839, 313기재와 같이 중간롤을 교차시켜 배치한 중간롤 크로스방식의 6단, 5단 압연기가 있다.

그러나, 이들의 압연기에 있어서도 협폭재에서 광폭재까지 판크라운형상 제어능력 확보가 곤란하다는 과제는 여전히 존재하고 있었다.

즉, 전자의 짧은 몸통 보강롤 압연기에서는 판재 폭방향 중앙부일 수록 효과가 줄어든다는 벤딩의 단점을 보강롤 짧은 몸통화로 보충한 결과, 광폭재에서는 보강롤의 몸통길이보다 바깥쪽으로 판폭이 존재하게 되어 큰 오목 크라운이나 중간이 크게 늘어난 형상으로 되어 원하는 판크라운형상을 얻을 수 없다. 이것을 시정하려고 하여 보강롤 몸통길이를 길게 하면, 협폭재에 있어서의 판크라운형상 제어능력이 불충분하게 된다는 딜레마에 빠진다.

또 후자의 중간롤 크로스방식의 압연기에서는 중간롤을 교차시켜 작업롤과의 사이에 간극을 발생시킴으로써 외견상의 롤크라운을 주고 판크라운형상을 제어하나, 이 때 발생하는 간극은 판폭방향 양쪽 끝측일 수록 크고, 중앙측일 수록 작아진다. 그 때문에 광폭재에서는 충분한 판크라운형상 제어능력을 얻을 수 있으나, 협폭재에서는 불충분하게 된다.

상기한 바와 같이 짧은 몸통 보강롤 압연기나 중간롤 크로스방식의 압연기에서는 조작측, 구동측의 레벨링 차나 제어응답성의 문제를 일으키는 일 없이 종래의 4단 압연기보다 큰 판크라운형상 제어능력을 실현할 수 있으나, 협폭재에서 광폭재까지 판크라운형상 제어능력을 확보하는 것은 곤란하였다.

여기서 상기한 바와 같이 짧은 몸통 보강롤 6단, 5단 압연기에서는 협폭재에서의 판크라운형상 제어능력 향상에 유리하고, 중간롤 크로스방식의 6단, 5단 압연기에서는 광폭재에서의 판크라운형상 제어능력 향상에 유리하다. 그래서 이들을 조합시킴으로써, 협폭재에서 광폭재까지 판크라운형상 제어능력을 확보하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 이 경우도 협폭재에 있어서의 제어가능 범위와 광폭재에 있어서의 제어가능 범위를 비교하면, 전자의 쪽이 후자보다 현저하게 작아지는 것은 피할 수 없고, 협폭재에 있어서의 판크라운형상 제어능력의 본질적 개선으로는 되어 있지 않았다.

본 발명의 목적은 협폭재에 있어서의 판크라운형상 제어능력을 개선함으로써, 협폭재에서 광폭재까지 충분한 판크라운형상 제어능력을 확보할 수 있는 압연기 및 압연방법을 제공하는 데 있다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상·하 한 쌍의 작업롤과, 이들 작업롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 중간롤과, 이들 중간롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 보강롤을 가지는 압연기에 있어서, 상기 한 쌍의 중간롤을, 그들 축선이 서로 교차하고 또한 상기 한 쌍의 작업롤 및 보강롤에 대하여 대략 수평면내에서 각각 교차가능하게 설치함과 동시에, 상기 중간롤의 교차각을 조정하는 중간롤 교차각 조정수단을 설치하고, 상기 한 쌍의 보강롤의 유효 몸통길이를 상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다는 짧고, 압연되는 재료의 최소판폭보다는 길게 한다.

본 발명에 있어서는 광폭재에 대해서는 주로 중간롤 크로스의 작용에 의하여 큰 판크라운형상 제어능력을 부여할 수 있다. 즉 상, 하 중간롤을 교차시켜 작업롤과의 사이에 간극을 발생시킴으로써 외견상의 롤크라운을 부여할 수 있고, 이에 의하여 판크라운형상을 제어할 수 있다. 이 때 발생하는 간극은 판폭방향 양쪽 끝측일 수록 커지기 때문에 광폭재에서는 충분한 판크라운형상 제어능력을 얻을 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이 중간롤 크로스에 의하여 상, 하 중간롤과 작업롤과의 사이에 발생하는 간극은 중앙측일 수록 작아지기 때문에, 협폭재에 대해서는 그 작용이 줄어드나, 본 발명에 있어서는 보강롤이 짧은 몸통길이인 것에 의하여 그것을 보충하도록 작용하기 때문에 협폭재라도 큰 판크라운형상 제어능력을 얻을 수 있다.

또 이 때, 보강롤이 통상의 몸통길이이면, 판폭보다 바깥쪽으로 소위 유해접점부를 발생시키고, 이에 의하여 판크라운제어가 볼록크라운을 발생시키는 쪽으로 이행한다고 하는 폐해가 생기나, 짧은 몸통길이로 함으로써 이를 방지할 수 있는 작용도 있다.

그리고 또한 이 때, 중간롤의 교차각을 조정하는 중간롤 교차각 조정수단을 설치함으로써, 협폭재 압연시의 최대 교차각과 광폭재 압연시의 최대 교차각을 바꿀 수 있다. 이에 따라 보강롤의 유효 몸통길이보다 판폭이 좁은 협폭재 압연시의 최대 교차각을 최대 판폭재 압연시의 최대 교차각보다 확대하여 협폭재에 있어서의 제어가능 범위를 확대하여 광폭재에 있어서의 제어가능 범위와의 차를 작게 하고, 협폭재에 있어서의 판크라운형상 제어능력을 개선할 수 있다. 따라서 협폭재에서 광폭재까지 충분한 판크라운형상 제어능력을 확보할 수 있다.

또한 광폭재의 판크라운형상 제어를 행할 때, 보강롤이 짧은 몸통길이이기 때문에 판폭이 보강롤 몸통길이의 바깥쪽으로 위치하여 부여하는 외견상의 롤크라운에 불연속점이 생기는 경우가 있다. 그러나 중간롤, 작업롤사이에 발생시키는 간극이 동일한 경우에는 광폭재에서는 협폭재와 비교하여 교차각은 작아도 충분하기 때문에 광폭재의 압연시에는 중간롤 교차각 조정수단으로 설정하는 교차각은 비교적 작아도 된다. 따라서 이 불연속점에 의하여 특히 문제가 되는 제어상의 외란이 생기는 일은 없다.

(2) 또 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상·하 한 쌍의 작업롤과, 상·하 한 쌍의 보강롤과, 상기 상작업롤과 상보강롤과의 사이 또는 하작업롤과 하보강롤과의 사이에 1 개의 중간롤을 설치한 압연기에 있어서, 상기 중간롤을 상기 한 쌍의 작업롤 및 보강롤에 대하여 대략 수평면내에서 각각 교차가능하게 설치함과 동시에, 상기 중간롤의 교차각을 조정하는 중간롤 교차각 조정수단을 설치하고, 상기 한 쌍의 보강롤중 상기 중간롤이 배치된 쪽의 보강롤의 유효 몸통길이를 상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다는 짧고, 압연되는 재료의 최소 판폭보다는 길게 한다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 바람직하게는 상기 중간롤 교차각 조정수단은 상기 보강롤의 유효 몸통길이보다 판폭이 좁은 협폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대 교차각을 최대 판폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대 교차각보다 커지도록 확대하여 조정한다.

(4) 상기 (3)에 있어서, 더욱 바람직하게는 상기 중간롤 교차각 조정수단은, 상기 보강롤의 유효 몸통길이(L)보다 작은 판폭(Wn)의 상기 협폭재를 압연할 때에는, 그 때의 상기 중간롤의 최대교차각(θnmax)을, 최대판폭(Wwmax)의 상기 최대판폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대교차각을 θwmax로 하고, θwmax ≤θnmax≤θwmax ×(Wwmax / Wn)이 되도록 조정한다.

이에 따라, 롤크로스상태에 있어서의 판폭위치에서의 롤축선으로부터의 변위량이 과도하게 커지지 않도록 할 수 있기 때문에, 롤사이의 접촉상태를 양호하게 유지할 수 있다.

(5) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 또 바람직하게는 상기 중간롤에 벤딩력를 부여하는 중간롤 벤딩수단을 설치한다.

(6) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 또 바람직하게는 상기 작업롤에 벤딩력를 부여하는 작업롤 벤딩수단을 설치한다.

(7) 또 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상·하 한 쌍의 작업롤을 상·하 한 쌍의 중간롤로 각각 지지하고, 이들 중간롤을 상·하 한 쌍의 보강롤로 각각 지지하여 압연을 행하는 압연방법에 있어서, 상기 한 쌍의 보강롤로서 그 유효 몸통길이가 상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다는 짧고, 압연되는 재료의 최소판폭보다는 긴 것을 이용하고, 상기 한 쌍의 중간롤을 그들의 축선이 서로 교차하고 또 상기 한 쌍의 작업롤 및 보강롤에 대하여 대략 수평면내에서 각각 교차시킴과 동시에, 그 교차각을 중간롤 교차각 조정수단으로 조정하면서 압연을 행한다.

(8) 또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상작업롤과 상보강롤과의 사이 또는 하작업롤과 하보강롤과의 사이에 1 개의 중간롤을 설치하여 압연을 행하 는 압연방법에 있어서, 상기 한 쌍의 보강롤중 상기 중간롤이 배치된 쪽의 보강롤로서, 그 유효 몸통길이가 상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다는 짧고, 압연되는 재료의 최소판폭보다는 긴 것을 이용하고, 상기 중간롤을 상기 한 쌍의 작업롤 및 보강롤에 대하여 대략 수평면내에서 각각 교차시킴과 동시에, 그 교차각을 중간롤 교차각 조정수단으로 조정하면서 압연을 행한다.

(9) 상기 (7) 또는 (8)에 있어서, 바람직하게는 상기 중간롤 교차각 조정수단으로 상기 보강롤의 유효 몸통길이보다 판폭이 좁은 협폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대교차각을, 최대판폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대교차각보다 커지도록 확대하여 조정한다.

(10) 상기 (9)에 있어서, 더욱 바람직하게는 상기 중간롤 교차각 조정수단으로, 상기 보강롤의 유효 몸통길이(L)보다 작은 판폭(Wn)의 상기 협폭재를 압연할 때에는, 그 때의 상기 중간롤의 최대교차각(θnmax)을 최대판폭(Wwmax)의 상기 최대판폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대교차각을(θwmax)로 하여, θwmax ≤ θnmax ≤θwmax ×(Wwmax / Wn)이 되도록 한다.

(11) 상기 (7) 또는 (8)에 있어서, 또 바람직하게는 중간롤 벤딩수단으로 상기 중간롤에 벤딩력를 부여하면서 압연을 행한다.

(12) 상기 (7) 또는 (8)에 있어서, 또 바람직하게는 작업롤 벤딩수단으로 상기 작업롤에 벤딩력를 부여하면서 압연을 행한다.

이하 본 발명의 일 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 의한 6단 압연기의 개략 구조를 나타내는 정면도이고, 도 2는 그중 각 롤의 배치관계를 나타내는 요부 측면도이다. 이들 도 1 및 도 2에 있어서 이 압연기는 상·하 한쌍의 작업롤(1a, 1b)과 상·하 한쌍의 보강롤(2a, 2b)과의 사이에 상·하 한쌍의 중간롤(3a, 3b)을 구비하고 있다. 이 중간롤(3a, 3b)은 압연재(12)를 포함하는 면에 평행한 면(대략 수평면)내에서 그 축심을 작업롤(1a, 1b)및 보강롤(2a, 2b)의 축심에 대하여 상·하 서로 반대방향으로 교차하도록 배치되어 있다.

작업롤(1a, 1b)의 각각의 단부에는 작업롤 초크(4a, 4b)가 설치되어 작업롤 (1a, 1b)을 회전가능하게 지지하고 있다. 이들 작업롤 초크(4a, 4b)는 프로젝트블록(13)(후기)에 설치된 롤벤딩장치(예를 들어 유압실린더)(8a, 8b)에 접속되어 있고, 이 롤벤딩장치(8a, 8b)에 의하여 작업롤(1a, 1b)에 벤딩력를 주어 롤곡선(프로파일)을 볼록형이나 오목형으로 할 수 있도록 되어 있다.

보강롤(2a, 2b)의 각각의 단부에는 보강롤 초크(5a, 5b)가 설치되어 보강롤 (2a, 2b)을 회전가능하게 지지하고 있다. 또 보강롤(2a, 2b)의 유효 몸통길이(L)는 도 2에 나타내는 바와 같이 작업롤(1a, 1b) 및 중간롤(3a, 3b)의 유효 몸통길이보다는 짧고, 압연재(12)의 최소판폭보다는 크게 설정되어 있다.

중간롤(3a, 3b)의 각각의 단부에는 중간롤 초크(6a, 6b)가 설치되어, 중간롤 (3a, 3b)을 회전자유롭게 지지하고 있다. 이들 중간롤(6a, 6b)은 상기 작업롤 초크(4a, 4b)와 마찬가지로 프로젝트블록(13)(후술)에 설치된 롤벤딩장치(예를 들어 유압실린더)(9a)와, 상기 보강롤 초크(5a, 5b)에 설치된 롤벤딩장치(9b)(예를 들어 유압실린더)에 접속되어 있고, 이들 롤벤딩장치(9a, 9b)에 의하여 중간롤(3a, 3b)을 볼록형 또는 오목형으로 구부릴 수 있도록 되어 있다.

이들 작업롤 초크(4a, 4b), 보강롤 초크(5a, 5b) 및 중간롤 초크(6a, 6b)는 압연기의 롤축방향으로 이간되어 수직방향으로 배치되어 있는 한 쌍의 스탠드(10)의 창면(11)에 면하여 각각 배치되어 있고, 이 스탠드(10)에 상부 또는 하부에 설치된 압하수단(도시생략)으로부터 압연하중을 각 롤에 부하함으로써 압연재(12)를 압연하도록 되어 있다.

중간롤(3a, 3b)의 양쪽면에 면한 스탠드(10)에는 프로젝트블록(13)이 설치되고, 또한 이 프로젝트블록(13)에는 상기 롤벤딩장치(8a, 8b, 9a) 외에 상·하 중간롤 교차각을 각각 설정하기 위한 상하 유압잭(7a, 7b)(단 도 1에서는 번잡을 피하기 위하여 7a만을 도시)이 설치되어 있고, 이 유압잭(7a, 7b)에 의하여 상하 중간롤(3a, 3b)의 축심이 작업롤(1a, 1b) 및 보강롤(2a, 2b)의 롤축심에 대하여 경사설정 가능하게 되어 있다. 또한 본 실시형태에서는 작업롤(1a, 1b) 및 보강롤(2a, 2b)의 축심은, 압연패스방향으로 직각이 되도록 설치되어 있다.

보강롤(2a, 2b)과 중간롤(3a, 3b)사이 및 중간롤(3a, 3b)과 작업롤(1a, 1b)사이에는 롤사이 윤활을 위한 제 1, 제 2 유체공급장치로서의 오일공급헤더(20a, 20b) 및 오일공급헤더(21a, 21b)가 롤의 축심방향을 따라 각각 설치되어 있다. 이들 오일공급헤더(20, 21)로부터는 예를 들어 열간압연의 경우는 일본국 특개 평5-50110 (USP5,666,837, USP5,768, 927)에 기재된 것 같은 적절한 윤활유가, 냉간압연의 경우에는 롤냉각용의 공지의 쿨런트오일 등을 롤사이에 분사하도록 되어 있다. 또 이들 공급헤더의 위치는 도 1에 기재된 위치에 한정되는 것이 아니다.

상기 중간롤 교차각 설정용 유압잭(7a, 7b), 작업롤 벤딩용 롤벤딩장치(8a, 8b) 및 중간롤 벤딩용 롤벤딩장치(9a, 9b)는 이 압연기에 구비된 제어장치(100)로부터의 제어신호에 의거하여 그 구동을 제어한다. 그 상세를 도 3을 이용하여 설명한다.

도 3은 상중간롤(3a)의 교차각을 설정하기 위한 유압잭(7a)의 구동제어 시스템을 주로 나타내는 것이다. 상기 도 3에 있어서 제어장치(100)의 입력부(14)에는 압연재(12)의 재질·치수 및 원하는 판크라운형상 등의 조건이 입력된다. 그리고 이들 조건에 의거하여 중간롤 크로스제어부(15)에 있어서 중간롤(3a)의 교차각이 연산되고, 이 연산결과에 의거하는 신호가 전환밸브(16)에 지령으로서 보내진다. 한편, 유압잭(7a)에는 도시생략한 유압원으로부터 전환밸브(16)를 거쳐 압유가 공급되고 있다. 이 때, 유압잭(7a)의 램(17)의 이동량이 램(17)에 설치된 로드(18)의 변위를 변위센서(19)로 검지함으로써 검출되어 있고, 이 검출신호는 중간롤 크로스제어부(15)에 피드백된다. 중간롤 크로스제어부(15)에서는 중간롤(3a)의 교차각이 설정한 소정의 각도가 되도록 전환밸브(16)를 조정한다. 이것에 의하여 중간롤(3a)의 교차각이 압연조건이나 원하는 판크라운형상 등의 조건에 따른 소정의 각도로 설정된다.

또, 하중간롤(3b)에 관한 유압잭(7b)에 대해서도 동일한 구조가 설치되어 있고, 중간롤 크로스제어부(15)로부터의 제어신호에 따라 동일한 제어가 행하여진다. 또 작업롤 벤딩용 롤벤딩장치(8a, 8b) 및 중간롤 벤딩용 롤벤딩장치(9a, 9b)에 대해서도 입력부로부터의 입력조건이 입력된 작업롤 벤딩제어부(22) 및 중간롤 벤딩제어부(23)로부터의 제어신호에 의거하여, 상기와 거의 동일한 원리로 제어가 행하여진다.

또한 이상의 구성에 있어서 유압잭(7a, 7b), 제어장치(100)의 입력부(14) 및 중간롤 크로스제어부(15), 전환밸브(16), 유압램(17), 로드(18), 변위센서(19)가 중간롤(3a, 3b)의 교차각을 조정하는 중간롤 교차각 조정수단을 구성한다.

다음에 이상과 같이 구성한 본 실시형태의 동작 및 작용을 설명한다.

(1) 중간롤 크로스(광폭재에서의 충분한 판크라운형상 제어확보)

본 실시형태에 있어서는 중간롤(3a, 3b)의 축선을 작업롤(1a, 1b) 및 보강롤 (2a, 2b)에 대하여 대략 수평면내에서 상, 하 반대방향으로 교차시킨다.

이에 따라 도 4에 나타내는 바와 같이 보강롤(2a, 2b)와 중간롤(3a, 3b)과의 사이에는 각각

C (B, I) / 2 = (2 * b² * θ²) / 2 (DB + DI)

의 간극이 발생하고, 또한 중간롤(3a, 3b)과 작업롤(1a, 1b)과의 사이에는

C (I, W) / 2 = (2 * b² * θ²) / 2 (DI + DW)

의 간극이 발생한다. 단, DB ; 보강롤 지름, DI ; 중간롤 지름, DW ; 작업롤 지름, θ; 중간롤의 교차각, b ; 교차점으로부터의 판폭방향 거리이다.

이들 양자의 간극에 의하여 중간롤(3a, 3b)에는 마치

CI = C (B, I) / 2 + C (I, W) / 2

의 롤크라운을 붙인 것과 동등한 효과를 주게 된다. 따라서, 중간롤(3a, 3b)의 교차각(θ)을 적절하게 설정함으로써 CI를 조정할 수 있고, 그 결과 작업롤(1a, 1b)을 경유하여 압연재(12)의 판크라운 및 / 또는 판형상을 제어한다. 또한 이 때 발생하는 간극은 판폭방향 양 끝쪽일 수록 커지기 때문에, 광폭재에 있어서 충분한 판 크라운형상 제어능력을 얻을 수 있다.

(2) 보강롤의 짧은 몸통화(협폭재에서의 판크라운형상 제어확보 등) 상기한 (1)에서 설명한 바와 같이 중간롤 크로스에 의하여 상, 하 중간롤(3a, 3b)과 작업롤 (1a, 1b)및 보강롤(2a, 2b)과의 사이에 발생하는 간극은 중앙측일 수록 작아지기 때문에 보강롤의 유효 몸통길이보다 작은 협폭재에 대해서는 그 작용이 줄어드나, 본 실시형태에 있어서는, 보강롤(2a, 2b)이 짧은 몸통길이인 것에 의하여 그것을 보충하도록 작용하기 때문에, 협폭재라도 큰 판크라운형상 제어능력을 얻을 수 있다. 이것을 도 5에 의하여 설명한다.

도 5는 본 실시형태에 의한 압연기로 압연하였을 때의 판크라운 제어범위의 시뮬레이션결과의 일예를 나타내는 도면이다. 시뮬레이션 조건은, DB = 1300 mm, DI = 640 mm, DW = 300 mm, 교차각 θ= 1.2˚로 하였다.

비교를 위해 일본국 특개 소53-66849 (USP4,194,382)에 개시한 보강롤 짧은 몸통길이만(중간롤 크로스없음)의 압연기의 동일조건(단 θ= 0°)에 의한 시뮬레이션결과를 아울러 나타내고 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 압연기에서는 비교적 협폭에서 비교적 광폭까지(B = 600 mm 내지 1350 mm), 종래 구조와 비교하여 2배 가까운 판크라운의 제어범위를 얻을 수 있었다.

또한 이 때 보강롤(2a, 2b)이 통상의 몸통길이이면, 판폭보다 바깥쪽으로 소위 유해접점부가 생겨, 이에 의하여 판크라운 제어가 볼록크라운이 생기는 쪽으로 이행한다는 폐해가 생기나, 짧은 몸통길이로 함으로써 이것을 방지할 수 있는(소위 HC 효과 및 벤더확대 효과를 얻을 수 있음)작용도 있다.

(3) 중간롤 교차각의 조정(협폭재에서의 판크라운형상 제어능력의 더 한층의 개선)

상기 (1)(2)에서 설명한 바와 같이 본 실시형태의 압연기에 있어서는, 중간롤 크로스 및 보강롤 짧은 몸통화에 의하여 협폭재에서 광폭재까지 판크라운형상 제어능력을 향상할 수 있었다. 그러나 도 5에 나타내는 바와 같이 협폭재의 판크라운 제어범위의 절대치는, 종래 구조와 같이 광폭재의 크라운제어범위와 비교하여 현저하게 작고, 이 점에서 개선의 여지가 있었다.

본 실시형태에 있어서는, 상기한 바와 같이 제어장치(100)의 중간롤 크로스제어부(15)로부터의 제어신호에 따라 전환밸브(16) 및 유압잭(7a, 7b)을 거쳐 중간롤(3a, 3b)의 교차각(θ)을 조정할 수 있다(이 경우의 조정이란, 압연개시전에 행하는 교차각의 프리세트와, 압연중에 행하는 교차각의 변경제어의 양쪽을 포함한다). 그래서 협폭재 압연시의 최대 교차각과 광폭재 압연시의 최대 교차각을 바꾸고, 또한 협폭재 압연시의 최대 교차각을 광폭재 압연시의 최대 교차각보다도 크게 한다. 이에 따라 협폭재에 있어서의 제어가능범위를 확대하여 광폭재에 있어서의 제어가능범위와의 차를 작게 하여 협폭재에 있어서의 판크라운형상 제어능력을 개선할 수 있다. 그 구체적 일예로서는 도 5에 나타내는 B = 600 mm의 경우에 있어서 교차각(θ)을 1.2˚내지 1.76°까지 크게 함으로써, 판크라운 제어범위를 대폭 확대할 수 있었다. 이와 같이 하여 협폭재에서 광폭재까지 충분한 판크라운형상 제어능력을 확보할 수 있다.

또한 광폭재의 판크라운형상 제어를 할 때, 보강롤(2a, 2b)이 짧은 몸통길이 이기 때문에 판폭이 보강롤 몸통길이의 바깥쪽으로 위치하고, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이 중간롤에 부여하는 외견상의 롤크라운 CI = C (B, I) / 2 + C (I, W) / 2에 불연속점이 생기는 경우가 있다. 그러나 중간롤, 작업롤사이에 발생시키고 싶은 간극이 동일한 경우에는 광폭재에서는 협폭재와 비교하여 교차각(θ)은 작아도 충분하다는 성질이 있기 때문에 이와 같은 광폭재의 압연시에는, 설정하는 중간롤교차각(θ)은 비교적 작아도 충분하다. 따라서 이 불연속점도 현저한 것으로는 되지 않기 때문에 특히 문제가 되는 제어상의 큰 외란이 생기는 일은 없다. 또한 협폭재의 경우에는, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이 중간롤 크라운의 불연속부는 판폭의 밖에 있기 때문에 판크라운에 영향을 미치는 일은 없다.

(4) 협폭재 압연시의 중간롤 교차각 상한설정

일반적으로 롤축선을 교차각(θ)만큼 교차시킨 경우에는, 교차점으로부터 축방향으로 b 만큼 떨어진 위치에 있어서의 원래의 축선과의 변위(s)는 s = bθ로 나타낸다. 판폭을 W라 하면, s = W ×θ/ 2 가 된다.

여기서 이 값의 설정을 과도하게 너무 크게 하면 롤사이의 접촉상태를 양호하게 유지할 수 없게 되기 때문에, 통상 롤사이의 접촉상태를 양호하게 하기 위한 소정의 s 의 상한치(smax)가 존재한다. 그리고 판폭이나 교차각이 변경되더라도 이 값의 상한치를 항상 일치시키는 것이 바람직하다.

s 가 가장 커지는 것은 최대판폭의 광폭재를 최대의 교차각으로 압연할 때이기 때문에 이 때의 최대판폭을 Wwmax, 최대 교차각을 θwmax, 변위를 s wmax 라 하면

s wmax = Wwmax ×θwmax / 2

가 된다.

한편, 본 실시형태에서는 협폭재 압연시에 있어서는 최대 교차각을 증대시키나, 그 때의 판폭(Wn), 최대 교차각을 θnmax (≥θwmax)라 하면, 변위 s nmax는,

s nmax = Wn ×θnmax / 2

가 된다. 상기의 이유에 의하여 이 s nmax는 s wmax 이하가 되는 것이 바람직하기 때문에 s nmax ≤s wmax

따라서,

Wn ×θnmax / 2 ≤Wwmax ×θwmax / 2

θnmax ≤θwmax ×(Wwmax / Wn)

이 된다.

또한 상기한 바와 같이 θnmax ≥θwmax 이기 때문에 이것을 포함하여 그리면, θwmax ≤θnmax ≤θwmax ×(Wwmax / Wn)

이 된다.

즉, 협폭(Wn)시의 중간롤(3a ,3b)의 최대 교차각(θnmax)은 최대판폭(Wwmax) 시의 최대 교차각(θwmax)에 (최대판폭 / 압연되는 협폭재의 판폭)을 곱한 값 이하로 설정함으로써, 롤사이의 접촉상태를 양호하게 유지할 수 있다.

(5) 스러스트력 저감

본 실시형태에 있어서는, 중간롤(3a, 3b)을 보강롤(2a, 2b) 및 작업롤(1a, 1b)에 대하여 교차시키나, 이 경우 보강롤(2a, 2b)과 중간롤(3a, 3b), 중간롤(3a, 3b)과 작업롤(1a, 1b)과의 사이에 롤축방향으로 일반적으로 (스러스트계수) ×(압연하중)으로 나타내는 스러스트력이 발생한다.

여기서 중간롤(3a, 3b)은 보강롤(2a, 2b) 및 작업롤(1a, 1b)에 끼워져 있기 때문에 중간롤(3a, 3b) 자신의 스러스트력은 상, 하에서 상쇄된다. 그러나 보강롤 (2a, 2b), 작업롤(1a, 1b)에는 이 스러스트력은 남는다. 그래서 본 실시형태에 있어서는 상기한 바와 같이 보강롤(2a, 2b)과 중간롤(3a, 3b) 및 중간롤(3a, 3b)과 작업롤(1a, 1b) 사이에 롤간 윤활유를 분사하고, 이것에 의하여 이 스러스트력을 경감하도록 하고 있다. 물론, 이 윤활유는 롤냉각을 위한 쿨런트오일이더라도 상관없다.

이 때, 상기한 바와 같이 열간압연에 있어서는 일본국 특개 평5-50110에 기재된 것 같은 적절한 윤활유, 냉간압연의 경우에는 롤냉각용의 쿨런트오일 등을 롤사이에 분사함으로써, 도 7과 같은 스러스트계수특성을 얻을 수 있음이 알려져 있다. 즉 교차각이 제로에 가깝게 미소한 영역에서는, 스러스트계수는 급격하게 상승하나, 어느 크기이상이 되면 교차각의 값에 관계없이 거의 일정치(예를 들어 약 0.05)가 된다. 이에 따라 협폭재의 경우에 중간롤(3a, 3b)의 최대 교차각을 광폭재보다도 크게 설정하여도 스러스트계수는 거의 변하지 않는다. 이것에 의하여 본 실시형태와 같이 협폭재에 있어서 광폭재보다도 최대 교차각을 크게 한 경우이더라도 스러스트력을 충분히 낮게 유지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 협폭재에 있어서의 판크라운형상 제어능력을 개선하여 협폭재에서 광폭재까지 충분한 판크라운형상 제어능력을 확보할 수 있다. 또 중간롤의 최대 교차각의 조정은, 압연중 부하상태에서도 용이하고 또한 신속하게 행할 수 있기 때문에, 연속압연 등의 압연중에도 판크라운 및/또는 판형상을 제어할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 본 발명을 6단 압연기에 적용한 경우의 일예를 나타내었으나, 이것에 한정되는 것이 아니라, 도 8에 나타낸 바와 같은 5단 압연기에도 적용할 수 있다. 그외 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 변경하여도 지장없다.

또 작업롤 지름을 작은 지름화하고 싶은 경우에는 도 9에 나타내는 바와 같이 교차하는 중간롤에 대하여 이것과 접하여 이루어지는 작업롤도 중간롤과 반대방향으로 교차시킴으로써 작업롤의 축방향 스러스트력을 경감하는 압연기가 있으나, 본 발명은 이와 같은 압연기에 대해서도 적용가능하다.

또한 본 발명은 공지의 테이퍼 가변의 BUR 이나, 유압으로 프로파일을 변화시키는 VC 롤에 대하여 적용하는 것도 가능하다.

이상의 어느경우도 상기 실시형태와 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 협폭재에 있어서의 판크라운형상 제어능력을 개선하여 협 폭재에서 광폭재까지 충분한 판크라운형상 제어능력을 확보할 수 있다. 따라서 판재가 넓은 치수범위에 걸쳐 고품질의 판제품을 제조가능하게 한다.

Claims

상·하 한 쌍의 작업롤과, 이들 작업롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 중간롤과, 이들 중간롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 보강롤을 가지는 압연기에 있어서,

상기 한 쌍의 중간롤을, 그들 축선이 서로 교차하고 또한 상기 한 쌍의 작업롤 및 보강롤에 대하여 수평면 내에서 각각 교차가능하게 설치함과 동시에, 상기 중간롤의 교차각을 조정하는 중간롤 교차각 조정수단을 설치하고,

상기 한 쌍의 보강롤의 유효 몸통길이를 상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다는 짧고, 압연되는 재료의 최소판폭보다는 길게 한 것을 특징으로 하는 압연기.
상·하 한 쌍의 작업롤과, 상,하 한 쌍의 보강롤과 상기 상작업롤과 상보강롤과의 사이 또는 하작업롤과 하보강롤과의 사이에 1 개의 중간롤을 설치한 압연기에 있어서,

상기 중간롤을 상기 한 쌍의 작업롤 및 보강롤에 대하여 수평면 내에서 각각 교차가능하게 배치함과 동시에, 상기 중간롤의 교차각을 조정하는 중간롤 교차각 조정수단을 설치하고,

상기 한 쌍의 보강롤 중 상기 중간롤이 배치된 쪽의 보강롤의 유효 몸통길이를, 상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다는 짧고 압연되는 재료의 최소판폭보다는 길게한 것을 특징으로 하는 압연기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 중간롤 교차각 조정수단은, 상기 보강롤의 유효 몸통길이보다 판폭이 좁은 협폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대 교차각을 최대 판폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대 교차각보다 커지도록 확대하여 조정하는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 3항에 있어서,

상기 중간롤 교차각 조정수단은, 상기 보강롤의 유효 몸통길이(L)보다 작은 판폭(Wn)의 상기 협폭재를 압연할 때에는 그 때의 상기 중간롤의 최대 교차각 (θnmax)을 최대판폭(Wwmax)의 상기 최대 판폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대 교차각을 θwmax로 하여,

θwmax ≤θnmax ≤θwmax ×(Wwmax / Wn)이 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 압연기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 중간롤에 벤딩력를 부여하는 중간롤 벤딩수단을 설치한 것을 특징으로 하는 압연기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 작업롤에 벤딩력를 부여하는 작업롤 벤딩수단을 설치한 것을 특징으로 하는 압연기.
상·하 한 쌍의 작업롤을 상·하 한 쌍의 중간롤로 각각 지지하고, 이들 중간롤을 상·하 한 쌍의 보강롤로 각각 지지하여 압연을 행하는 압연방법에 있어서,

상기 한 쌍의 보강롤로서 그 유효 몸통길이가 상기 작업롤 및 중간롤의 유효몸통길이보다는 짧고, 압연되는 재료의 최소판폭보다는 긴 것을 이용하고,

상기 한 쌍의 중간롤을 그들 축선이 서로 교차하고 또한 상기 한 쌍의 작업롤 및 보강롤에 대하여 수평면 내에서 각각 교차시킴과 동시에 그 교차각을 중간롤 교차각 조정수단으로 조정하면서 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 압연방법.
상작업롤과 상보강롤과의 사이 또는 하작업롤과 하보강롤과의 사이에 1 개의 중간롤을 설치하여 압연을 행하는 압연방법에 있어서,

상기 한 쌍의 보강롤중 상기 중간롤이 배치된 쪽의 보강롤로서, 그 유효 몸통길이가 상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다는 짧고, 압연되는 재료의 최소판폭보다는 긴 것을 이용하고,

상기 중간롤을 상기 한 쌍의 작업롤 및 보강롤에 대하여 수평면 내에서 각각 교차시킴과 동시에, 그 교차각을 중간롤 교차각 조정수단으로 조정하면서 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 압연방법.
제 7항 또는 제 8항에 있어서,

상기 중간롤 교차각 조정수단으로 상기 보강롤의 유효 몸통길이보다 판폭이 좁은 협폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대 교차각을 최대 판폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대 교차각보다 커지도록 확대하여 조정하는 것을 특징으로 하는 압연방법.
제 9항에 있어서,

상기 중간롤 교차각 조정수단으로 상기 보강롤의 유효 몸통길이(L)보다 작은 판폭(Wn)의 상기 협폭재를 압연할 때에는 그 때의 상기 중간롤의 최대 교차각 (θnmax)을 최대판폭(Wwmax)의 상기 최대 판폭재를 압연할 때의 상기 중간롤의 최대 교차각을 θwmax로 하여

θwmax ≤θnmax ≤θwmax ×(Wwmax / Wn)

이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 압연방법.
제 7항 또는 제 8항에 있어서,

중간롤 벤딩수단으로 상기 중간롤에 벤딩력를 부여하면서 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 압연방법.
제 7항 또는 제 8항에 있어서,

작업롤 벤딩수단으로 상기 작업롤에 벤딩력를 부여하면서 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 압연방법.
원하는 유효 몸통길이를 가지고 압연재를 압연하는 상·하 한 쌍의 작업롤과,

원하는 유효 몸통길이를 가지고, 상기 작업롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 중간롤과,

상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다 짧고, 또한 상기 압연재의 최소판폭보다 긴 유효 몸통길이를 가지고, 상기 중간롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 보강롤과,

상기 한 쌍의 중간롤의 축선을 서로 교차하고 또한 압연재 판폭방향에 대하여 수평면 내에서 각각 교차시키는 중간롤 교차장치를 구비한 것을 특징으로 하는 압연기.
압연재를 압연하고, 상기 압연재의 폭방향에 대하여 평행하게 배치된 상·하 한 쌍의 작업롤과,

상기 작업롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 중간롤과,

상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다 짧고, 또한 상기 압연재의 최소판폭보다 긴 유효 몸통길이를 가지고, 상기 압연재의 폭방향에 대하여 평행하게 배치되고, 상기 중간롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 보강롤과,

상기 한 쌍의 중간롤의 축선을 서로 교차하고 또한 압연재 판폭방향에 대하여 수평면 내에서 각각 교차시키는 중간롤 교차장치를 구비한 것을 특징으로 하는 압연기.
원하는 유효 몸통길이를 가지고, 압연재를 압연하는 상·하 한 쌍의 작업롤과,

원하는 유효 몸통길이를 가지고, 상기 작업롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 중간롤과,

상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다 짧은 유효 몸통길이를 가지고, 상기 중간롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 보강롤과,

상기 한 쌍의 중간롤의 축선을 서로 교차하고 또한 압연재 판폭방향에 대하여 수평면 내에서 각각 교차시키는 중간롤 교차장치와,

상기 압연재의 판폭에 의거하여 상기 중간롤의 교차각량을 조정하는 중간롤 교차각 조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 압연기.
압연재를 압연하여 원하는 유효 몸통길이를 가지고, 상기 압연재의 폭방향에 대하여 평행하게 배치된 상·하 한 쌍의 작업롤과,

원하는 유효 몸통길이를 가지며, 상기 작업롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 중간롤과,

상기 작업롤 및 중간롤의 유효 몸통길이보다 짧고, 또한 상기 압연재의 최소판폭보다 긴 유효 몸통길이를 가지고, 상기 압연재의 폭방향에 대하여 평행하게 배치되어 상기 중간롤을 각각 지지하는 상·하 한 쌍의 보강롤과,

상기 한 쌍의 중간롤의 축선을 서로 교차하고 또한 압연재 판폭방향에 대하여 수평면 내에서 각각 교차시키는 중간롤 교차장치와,

압연방향 입구쪽에 배치되고, 상기 중간롤과 상기 보강롤과의 사이에 스러스트력을 줄이는 유체를 공급하는 제 1 유체공급장치와,

압연방향 출구쪽에 배치되고, 상기 작업롤과 상기 중간롤과의 사이에 스러스트력을 줄이는 유체를 공급하는 제 2 유체공급장치와,

상기 중간롤에 벤딩력을 부여하는 중간롤 벤딩장치 및 상기 작업롤에 벤딩력을 부여하는 1 개 이상의 작업롤 벤딩장치와,

압연조건을 입력하는 압연조건 입력장치와,

상기 압연조건 입력장치로부터의 압연조건에 의거하여 상기 중간롤의 교차각량을 연산하여 교차각을 조정하는 중간롤 교차각 조정수단과,

상기 압연조건 입력장치로부터의 압연조건에 의거하여 상기 중간롤 또는 상기 작업롤의 벤딩을 제어하는 벤딩제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 압연기.