KR100641759B1

KR100641759B1 - 스킨패스압연기의 형상제어장치

Info

Publication number: KR100641759B1
Application number: KR1019990057666A
Authority: KR
Inventors: 서재형
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2006-11-02
Also published as: KR20010056277A

Abstract

본 발명은 스테인레스 냉간압연에 있어서, 2단 스킨패스압연기(Skin Pass Mill)의 형상제어를 위한 형상제어장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 상하부롤(2, 3)의 사이를 지나가는 강판(4)에 압하력을 가해 형상을 제어하는 압연기의 형상제어장치에 있어서, 상하부롤(2, 3) 중에서 적어도 어느 한 롤의 양단부에 어느 한 쪽의 단부가 고정된 복수 개의 연결대(17, 25)와, 롤의 양단부에 고정된 연결대(17, 25)의 다른 쪽 단부에 연결되며 상하로 이동하는 이동수단(23, 24)과, 이동수단(23, 24)이 상하로 이동하도록 구동하는 구동수단(13, 15, 21) 및, 강판(4)의 형상을 측정하는 형상계측기(30)로부터 강판(4)의 형상데이터를 입력받아 식 1을 통해 구동수단(13, 15, 21)을 제어하는 제어부(31, 33)를 포함하는 압연기의 형상제어장치가 제공된다.

식 1

여기에서, ΔS는 상부롤의 벤딩양이고, a는 비례계수이며,Δδ_shift는 이송부의 이동거리이다.

Description

스킨패스압연기의 형상제어장치{Shape control apparatus of skin pass mill}

도 1은 일반적인 2단 스킨패스압연기의 상하부롤을 나타낸 정면도이고,

도 2a는 강판에 형성된 이파를 나타낸 측면도이고, 도 2b는 강판의 중간부와 양단부의 두께편차를 나타낸 단면도이고,

도 3은 종래의 기술에 따른 스킨패스압연기의 형상제어과정을 나타낸 개략도이고,

도 4는 본 발명에 따른 스킨패스압연기의 형상제어장치가 강판의 이파를 제어하기 위해 작동하는 과정을 나타낸 정면도이고,

도 5는 도 4에 도시된 형상제어장치의 일측면을 상세히 나타낸 상세도이고,

도 6은 본 발명에 따른 스킨패스압연기의 형상제어방법을 설명하기 위한 개념도이며,

도 7은 도 4에 도시된 형상제어장치의 테이퍼의 구성을 나타낸 상세도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 2단 스킨패스압연기 2 : 상부롤

3 : 하부롤 4 : 강판

10 : 형상제어장치 13 : 유압실린더

15 : 실린더 로드 21 : 이송부

23 : 슬라이더 25 : 제 1 연결대

30 : 형상계측기 31 : 계측기운용 계산기

33 : 압연범위설정용 계산기

본 발명은 냉간압연공정에서 연신율을 제어하는 스킨패스압연기의 형상제어장치 및 그 방법에 관한 것이며, 특히, 2단으로 구성된 스킨패스압연기의 롤에 벤딩을 주어 압연되는 강판의 형상을 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉간압연의 경우 다단압연기를 이용한 마무리 압연후에 강판의 형상을 좋게 하기 위해서 스킨패스압연을 하는데, 스킨패스압연을 통해 강판에 발생한 형상결함을 제거한다.

도 1은 일반적인 2단 스킨패스압연기의 상하부롤을 나타낸 정면도이고, 도 2a는 강판에 형성된 이파를 나타낸 측면도이고, 도 2b는 강판의 중간부와 양단부의 두께편차를 나타낸 단면도이며, 도 3은 종래의 기술에 따른 스킨패스압연기의 형상제어과정을 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 2단 스킨패스압연기(1)는 상부롤(2)과 하부롤(3)로 구성되며, 상하부롤(2, 3)의 사이를 강판(4)이 지나가면서 상하부롤(2, 3)에서 가해지는 압하력(8)에 의해 강판(4)는 연신되면서 동시에 평탄도를 제어한다.

특히, 스테인레스 강판의 냉간압연의 경우에는 두께가 얇은 제품이 주종을 이루기 때문에 스킨패스압연기(1)의 형상제어 정도에 따라 최종제품의 형상정도가 결정된다. 따라서, 스킨패스압연기(1)의 형상제어가 중요한 문제로 대두된다.

여기에서, 형상이라 함은 통상 판 크라운 및 평탄도를 의미하는데, 강판의 형상은 그 강판의 연신과 관련된 평탄도를 지칭한다.

한편, 압연시에 상하부롤의 과도한 압하력(8)에 의해 강판의 길이방향으로 물결 형태의 형상결함이 발생하게 되는데, 이 때, 강판(4)의 평탄도는 도 2a에 도시된 바와 같이, 강판(4)의 길이방향으로 일정 길이(L)에 대한 강판의 물결의 파고(δ)를 평탄도로 나타낸다. 이 때, 평탄도의 수준을 표시하기 위해 연신율을 사용하여 평탄 정도를 나타낸다. 그리고, 판 크라운은 도 2b에 도시된 바와 같이, 강판(4)의 중앙부 두께(9)와 폭 양단부 두께(7)의 차로 나타낸다.

한편, 강판(4)의 평탄도를 향상시키고, 판 크라운을 줄이기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 2단 스킨패스압연기(1)의 상하부롤(2, 3)에 압하력을 가한다. 2단 스킨패스압연기(1)의 제어과정은 스킨패스압연기(1)의 상하부롤(2, 3)에 초기 크라운을 부여하여 압연의 진행에 따라 강판(4)의 폭 별로 압연하중을 가하여 형상제어를 수행하고 있으나, 상하부롤(2, 3)의 초기 크라운은 압연의 진행에 따라 마모되어 롤 교체가 가까워질수록 형상제어가 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 2단 스킨패스압연기에 있어서 강판의 형상을 제어할 수 있도록 스 킨패스압연기를 구성하는 작업롤에 벤딩을 가하는 형상제어장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 상하부롤의 사이를 지나가는 강판에 압하력을 가해 형상을 제어하는 압연기의 형상제어장치에 있어서, 상기 상하부롤 중에서 적어도 어느 한 롤의 양단부에 어느 한 쪽의 단부가 고정된 복수 개의 연결대와, 상기 롤의 양단부에 고정된 상기 연결대의 다른 쪽 단부에 연결되며 상하로 이동하는 이동수단과, 상기 이동수단이 상하로 이동하도록 구동하는 구동수단과, 상기 강판의 형상을 측정하는 형상계측기로부터 상기 강판의 형상데이터를 입력받아 수학식 1을 통해 상기 구동수단을 제어하는 제어부를 포함하는 압연기의 형상제어장치가 제공된다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 구동수단은 상기 롤의 길이방향을 따라 이동하며 상면에는 테이퍼가 형성된 이송부와, 신축에 의해 상기 이송부가 이동하도록 상기 이송부에 연결된 구동부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 이동수단은 선단부가 상기 연결대에 고정되며 후단부는 고정체에 결합되는 지지대와, 상기 고정체와 상기 지지대의 후단부가 선회 가능하도록 연결하는 힌지 및, 상기 지지대의 하부에 형성되어 상기 이송부의 테이퍼와 대응하여 접하는 슬라이더를 포함한다.

아래에서, 본 발명에 따른 스킨패스압연기의 형상제어장치 및 그 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 4는 본 발명에 따른 스킨패스압연기의 형상제어장치가 강판의 이파를 제어하기 위해 작동하는 과정을 나타낸 정면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 형상제어장치의 일측면을 상세히 나타낸 상세도이고, 도 6은 본 발명에 따른 스킨패스압연기의 형상제어방법을 설명하기 위한 개념도이며, 도 7은 도 4에 도시된 형상제어장치의 테이퍼의 구성을 나타낸 상세도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스킨패스압연기(1)의 형상제어장치(10)는 스킨패스압연기(1)의 상부롤(2)의 상부에 설치된 고정대(11)의 상면에 설치된다. 그리고, 형상제어장치(10)의 2개의 이송부(21)는 그 상면에 도 7에 도시된 바와 같은 테이퍼가 형성되어 있고, 이송부(21)의 측면으로는 실린더 로드(15)의 선단부가 고정되어 있다. 이런 실린더 로드(15)를 수용하는 2개의 유압실린더(13)는 실린더 로드(15)가 상부롤(2)의 양단부를 향하면서 상부롤(2)의 롤축과 평행을 이루도록 설치된다.

따라서, 2개의 유압실린더(13)의 스트로크의 신축에 의해 이송부(21)는 상부롤(2)의 길이방향을 따라 상부롤(2)의 롤축과 평행을 이루면서 이동한다.

그리고, 상부롤(2)의 양단부에 체결된 롤초크(27)에는 제 1 연결대(25)가 연결되어 상부방향으로 설치되고, 고정대(11)의 상면에는 제 2 연결대(17)가 고정되어 상부방향으로 설치된다. 이런 제 1, 제 2 연결대(25, 17)는 서로 평행을 이룬다. 또한, 지지대(24)가 제 1, 제 2 연결대(25, 17)의 상단부를 연결한다. 이 때, 제 2 연결대(17)에 연결된 지지대(24)의 후단부는 힌지(19)에 의해 제 2 연결대(17)와 연결된다.

그리고, 지지대(24)의 하부에는 슬라이더(23)가 고정되는데, 슬라이더(23)의 하면에는 이송부(21)의 상면에 테이퍼와 대응하는 테이퍼가 형성되어 있다. 따라서, 이송부(21)의 이동에 의해 슬라이더(23)는 이송부(21)의 테이퍼를 따라 상하로 이동하게 된다.

이와 같이 구성된 형상제어장치(10)의 작동관계를 보면, 유압실린더(13)의 스트로크가 수축함에 따라 이송부(21)는 상부롤(2)의 길이방향을 유압실린더(13) 쪽으로 이동하게 되고, 이송부(21)의 이동에 따라 슬라이더(23)는 상부로 이동하게 된다. 이 때, 슬라이더(23)가 상부로 이동함에 따라 지지대(24) 또한 상부로 이동하게 되는데, 지지대(24)의 후단부는 제 2 연결대(17)와 힌지(19)에 의해 선회 가능하도록 결합되어 있어 지지대(24)의 선단부만 상부로 이동하게 된다.

그러면, 지지대(24)의 선단부에 연결된 제 1 연결대(25) 또한 상부로 이동하게 되고, 따라서, 제 1 연결대(25)에 고정된 상부롤(2)의 롤초크(27) 또한 상부로 이동하게 된다. 반대로, 유압실린더(13)의 스트로크의 신장되면, 롤초크(27)는 하부로 이동하게 된다.

이와 같은 2개의 유압실린더(13)의 스트로크의 작동에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 상부롤(2)은 벤딩된다.

이상과 같이 구성된 스킨패스압연기의 형상제어장치의 작동관계에 대하여 상세히 설명하겠다.

먼저, 이파(耳波, Side wave) 발생시의 스킨패스압연기(1)의 형상제어장치(10)의 작동관계에 대하여 설명하겠다. 이파는 강판(4)의 폭 양단부가 지나치게 연신되어 발생하는 연신불량이므로, 유압실린더(13)의 스트로크를 축소시켜 상부롤(2)의 양단부가 상향으로 이동하도록 하여 강판(4)의 폭 양단부에 가해지는 압하력을 감소시킴으로써, 이파의 발생을 억제한다.

이와 반대로, 중파(中波, Center wave)가 발생하는 경우에는 강판(4)의 중심부가 지나치게 연신되어 발생하는 연신불량이므로, 유압실린더(13)의 스트로크를 신장시켜 상부롤(2)의 양단부가 하향으로 이동하도록 하여 강판(4)의 폭 중간부에 가해지는 압하력을 감소시킴으로써, 중파의 발생을 억제한다.

이 때, 이송부(21)의 이동거리(M)는 상부롤(2)의 벤딩양에 비례하여 결정하여야 하므로, 형상제어장치(10)의 설치 후에 실험을 통하여 이송부(21)의 이동거리에 대한 상부롤(2)의 벤딩양을 실험적으로 정립하여, 수학식 1과 같은 실험식을 구성한 다음, 이동거리(M)를 결정한다.

다음에서는 스킨패스압연기(1)의 형상제어장치(10)를 이용한 형상제어방법에 대하여 상세히 설명하겠다.

도 6에 도시된 바와 같이, 계측기운용 계산기(31)는 스킨패스압연기(1)의 출측에 설치된 형상계측기(30)로부터 강판(4)의 실측 형상을 입력받아 강판(4)에 발 생된 이파 또는 중파의 형상을 인식하고, 이런 강판(4)의 실측 형상데이터를 압연범위설정용 계산기(33)에 입력한다.

압연범위설정용 계산기(33)에서는 강판(4)의 치수조건과 압하력에 대한 형상제어장치(10)의 상부롤(2)의 벤딩양을 계산하고, 이 값으로부터 강판(4)의 형상을 계산하여, 압연하는 강판(4)의 형상이 편평하게 제어할 수 있도록 이송부(21)의 이동거리(M)를 수학식 1을 통해 계산한다. 그리고, 계산된 이송부(21)의 이동거리에 따라 유압실린더(13)의 스트로크의 신축을 제어하여 스킨패스압연기(1)를 지나는 강판(4)의 형상에 따라 압하력을 달리 적용한다.

이러한 형상제어장치(10)의 제어를 통해 강판(4)의 평탄도는 향상되고, 강판(4)의 두께편차를 작아지게 된다.

이상에서는 스킨패스압연기(1)의 상부롤(2)을 벤딩하여 형상결함을 제어하였으나, 이런 형상제어장치(10)를 하부롤(3)에 설치하여 강판(4)의 형상제어를 시행할 수 있고, 필요에 따라서는 상하부롤(2, 3) 각각에 설치되어 강판(4)의 형상을 제어할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 스킨패스압연기의 형상제어장치는 제품 생산 마지막 단계에서 강판의 형상을 제어하기 위해 스킨패스압연기의 롤벤딩을 제어하는 장치로서, 강판의 형상을 보다 좋게 하는 제품의 등급을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 스킨패스압연기의 형상제어장치 및 그 방법에 대한 기술 사상을 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.

Claims

상하부롤의 사이를 지나가는 강판에 압하력을 가해 형상을 제어하는 압연기의 형상제어장치에 있어서,

상기 상하부롤 중에서 적어도 어느 한 롤의 양단부에 어느 한 쪽의 단부가 고정된 복수 개의 연결대와,

상기 롤의 양단부에 고정된 상기 연결대의 다른 쪽 단부에 연결되며 상하로 이동하는 이동수단과,

상기 이동수단이 상하로 이동하도록 구동하는 구동수단 및,

상기 강판의 형상을 측정하는 형상계측기로부터 상기 강판의 형상데이터를 입력받아 식 1을 통해 상기 구동수단을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스킨패스압연기의 형상제어장치.

식 1

여기에서, ΔS는 상부롤의 벤딩양이고, a는 비례계수이며,Δδ_shift는 이송부의 이동거리이다.
제 1 항에 있어서,

상기 구동수단은 상기 롤의 길이방향을 따라 이동하며 상면에는 테이퍼가 형성된 이송부와, 신축에 의해 상기 이송부가 이동하도록 상기 이송부에 연결된 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스킨패스압연기의 형상제어장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 이동수단은 선단부가 상기 연결대에 고정되며 후단부는 고정체에 결합되는 지지대와, 상기 고정체와 상기 지지대의 후단부가 선회 가능하도록 연결하는 힌지 및, 상기 지지대의 하부에 형성되어 상기 이송부의 테이퍼와 대응하여 접하는 슬라이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 스킨패스압연기의 형상제어장치.