KR100742884B1 - Method for deciding change point of back up roll in rolling mill through accumulative fatigue control - Google Patents

Method for deciding change point of back up roll in rolling mill through accumulative fatigue control Download PDF

Info

Publication number
KR100742884B1
KR100742884B1 KR1020010057146A KR20010057146A KR100742884B1 KR 100742884 B1 KR100742884 B1 KR 100742884B1 KR 1020010057146 A KR1020010057146 A KR 1020010057146A KR 20010057146 A KR20010057146 A KR 20010057146A KR 100742884 B1 KR100742884 B1 KR 100742884B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
roll
equation
fatigue
reinforcement
reinforcement roll
Prior art date
Application number
KR1020010057146A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20030024134A (en
Inventor
손승락
공영배
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020010057146A priority Critical patent/KR100742884B1/en
Publication of KR20030024134A publication Critical patent/KR20030024134A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100742884B1 publication Critical patent/KR100742884B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B28/00Maintaining rolls or rolling equipment in effective condition
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B31/00Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/08Interchanging rolls, roll mountings, or stand frames, e.g. using C-hooks; Replacing roll chocks on roll shafts

Abstract

본 발명은 작업롤과 이 작업롤을 지지하는 보강롤로 구성된 압연기에서 보강롤의 교체시점판단방법에 관한 것이다. 그 목적은 실시간으로 변동하는 압연하중과 그 하중에서의 회전수에 기초하여 누적피로를 계산하고 롤의 마모에 의한 국부적 응력집중을 고려하면서 롤이 받게 되는 피로를 실제와 근사하게 계산함으로써 피로파괴현상이 발생하기 전에 보강롤을 교체할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
The present invention relates to a method for determining the time of replacement of a reinforcement roll in a rolling mill composed of a work roll and a reinforcement roll supporting the work roll. Its purpose is to calculate the cumulative fatigue based on the rolling load fluctuating in real time and the number of revolutions in the load, and to calculate the fatigue stresses of the rolls by considering the local stress concentration due to the wear of the rolls. It is to provide a way to replace the reinforcement roll before this occurs.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, The present invention for achieving the above object,

압연재에 직접접촉하는 작업롤과 이 작업롤을 지지하는 보강롤로 구성된 압연기의 보강롤의 교체시점판단 방법에 있어서, In the method of determining the point of time of replacement of the reinforcement roll of the rolling mill comprising a work roll in direct contact with the rolled material and a reinforcement roll supporting the work roll,

상기 보강롤의 접촉응력을 수학식 1에 의해 구하는 단계,Obtaining the contact stress of the reinforcement roll by Equation 1,

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112001023750619-pat00001
Figure 112001023750619-pat00001

여기서, σc는 접촉응력, P는 압연하중, l은 보강롤과 작업롤의 폭방향 접촉길이 Where σ c is the contact stress, P is the rolling load, l is the widthwise contact length of the reinforcement roll and the work roll.

b는 롤의 편형으로 발생하는 접촉장,         b is the contact field generated by the roll deflection,

상기에서 구한 접촉응력(σc)을 수학식 3에 대입하여 실제접촉응력을 구하는 단계, Obtaining the actual contact stress by substituting the contact stress (σ c ) obtained above into Equation 3,

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112001023750619-pat00002
Figure 112001023750619-pat00002

여기서, σact는 실제접촉응력, Rc는 응력집중율, k는 상수, Wd는 마모깊이Where σ act is the actual contact stress, Rc is the stress concentration rate, k is a constant, and Wd is the wear depth

상기에서 구한 실제접촉응력을 수학식 4에 대입하여 파괴가 일어나기 까지의 보강롤의 회전수(Ni)를 구한 다음, 보강롤의 실제회전수(ni)를 측정하는 단계, Substituting the actual contact stress obtained in Equation 4 to obtain the rotational speed N i of the reinforcement roll until failure occurs, and then measuring the actual rotational speed ni of the reinforcement roll,

[수학식 4] [Equation 4]

Figure 112001023750619-pat00003
Figure 112001023750619-pat00003

여기서, a1, a2는 상수, σcritical은 임계 응력치Where a1 and a2 are constants and s critical are critical stress values

상기에서 구한 Ni와 ni를 수학식 5에 대입하여 피로도(Fi)를 구하는 단계,Obtaining fatigue degree (Fi) by substituting Ni and ni obtained in Equation 5,

[수학식 5] [Equation 5]

Figure 112001023750619-pat00004
Figure 112001023750619-pat00004

일정주기로 보강롤의 피로도를 계산하여 수학식 6에 대입하여 누적피로도를 산출하는 단계,Calculating the fatigue fatigue by calculating the fatigue degree of the reinforcement roll at a predetermined period and substituting it into Equation 6,

[수학식 6] [Equation 6]

Figure 112001023750619-pat00005
Figure 112001023750619-pat00005

상기에서 구한 누적피로도(F)가 임계피로도(Fcritical) 보다 크면 보강롤의 교체시기로 판단하는 단계를 포함하여 이루어지는 누적피로도제어를 통한 압연기 보강롤의 교체시점 판단방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.If the cumulative fatigue degree (F) obtained above is greater than the critical fatigue (F critical ) to determine the replacement time of the rolling mill reinforcement roll through the cumulative fatigue control, including the step of determining the replacement time of the reinforcement roll as the technical gist do.

압연기, 작업롤, 보강롤, 롤의 교체시점, 누적피로Rolling mill, work roll, reinforcement roll, roll replacement time, cumulative fatigue

Description

누적피로도제어를 통한 압연기 보강롤의 교체시점 판단방법{Method for deciding change point of back up roll in rolling mill through accumulative fatigue control}Method for deciding change point of back up roll in rolling mill through accumulative fatigue control}

도 1은 압연시간에 따른 압연하중 변화를 나타내는 그래프1 is a graph showing the change in rolling load according to rolling time

도 2는 접촉응력과 롤회전수에 따른 누적피로도를 나타내는 그래프2 is a graph showing the cumulative fatigue diagram according to the contact stress and the roll rotational speed

도 3은 작업롤과 보강롤의 응력집중모식도3 is a schematic diagram of stress concentration of work roll and reinforcement roll

도 4는 본 발명의 제어시스템을 나타내는 그래프4 is a graph showing a control system of the present invention.

도 5는 본 발명의 보강롤의 교체판단 순서를 나타내는 플로우챠트Figure 5 is a flow chart showing the replacement judgment sequence of the reinforcement roll of the present invention

도 6은 롤의 마모에 따른 응력집중율을 나타내는 그래프6 is a graph showing the stress concentration rate according to the wear of the roll

도 7은 피로특성을 일차원적으로 단순화한 개념도
7 is a conceptual diagram simplifying the fatigue characteristics in one dimension

본 발명은 작업롤과 이 작업롤을 지지하는 보강롤로 구성된 압연기에서 보강롤의 교체시점판단방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 실시간으로 변동하는 압연하중과 그 하중에서의 회전수에 기초하여 누적피로를 계산하고 롤의 마모에 의한 국부적 응력집중을 고려하면서 롤이 받게 되는 피로를 실제와 근사하게 계산함으로써 피로파괴현상이 발생하기 전에 보강롤을 교체할 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for determining the time of replacement of a reinforcement roll in a rolling mill composed of a work roll and a reinforcement roll supporting the work roll. More specifically, the fatigue failure is calculated by calculating the cumulative fatigue based on the rolling load fluctuating in real time and the number of revolutions at the load, and calculating the fatigue experienced by the roll while considering the local stress concentration caused by the wear of the roll. It relates to a method that can replace the reinforcement roll before the phenomenon occurs.

일반적으로 압연대상재와 직접접촉하는 작업롤의 경우는 일차적으로 롤의 표면이 거칠어지는 경우 제품의 품질이 문제가 되고, 이차적으로 롤의 마모량의 일정 기준 이상이 되면 판의 형상이 불량해진다. 이 두가지 조건하에서 롤의 교체주기가 경험적으로 정해진다. 소재와의 접촉응력, 보강롤과의 접촉 진동응력, 고온의 소재로부터 받는 주기적 열응력부하로부터 발생하는 표면의 피로누적은 문제가 되지 않는다. 통상적인 롤의 교체주기하에서 누적피로도(F)는 0.1이하로 알려져 있으며, 이 누적피로도내에서는 피로누적으로 인한 국부적 파괴현상인 스폴링도 발생하지 않는 것으로 알려져 있다.
In general, in the case of the work roll in direct contact with the rolling material, the quality of the product becomes a problem when the surface of the roll is rough, and the shape of the plate becomes poor when the roll wear amount is more than a predetermined standard. Under these two conditions, the roll replacement cycle is empirically determined. Contact stress with the material, contact vibration stress with the reinforcing roll, and fatigue accumulation of the surface resulting from the cyclic thermal stress load received from the high temperature material are not a problem. The cumulative fatigue degree (F) is known to be 0.1 or less under the conventional roll replacement cycle, and spalling, which is a local failure phenomenon due to fatigue accumulation, is also known to occur within this cumulative fatigue degree.

그러나, 보강롤의 경우 전술한 제품의 표면품질이나 형상품질에 그다지 큰 직접적 영향을 미치지 않으므로 작업롤 대비 장기간을 사용하게 되므로 피로누적에 의한 스폴링 발생 가능성이 크고 스폴링 발생시 공정이 정지되고 롤을 폐기처분해야 하므로 손실이 크기 때문에 경험적으로 가장 안정적인 범위내에서 처한 조건의 변화에 무관하게 일률적으로 교체주기가 정해져 있는 경우가 대부분이다.
However, since the reinforcement roll does not have a very direct effect on the surface quality or the shape quality of the above-mentioned products, the use of a long period compared to the work roll increases the possibility of spalling due to fatigue accumulation and the process is stopped when the spalling occurs. Because of the large losses that must be disposed of, the replacement cycle is usually determined uniformly regardless of the empirically changing conditions within the most stable range.

일반적으로 열간압연마무리 공정에 있어 유사한 롤을 사용하고 유사한 작업조건을 가지고 있음에도 보강롤의 교체주기는 1~4주 범위로 공장별로 편차가 큰 것 은 정확한 계산에 의한 교체주기의 설정이 어렵기 때문이다. 롤의 교체주기를 경험적으로 정하는 데는 많은 시간과 노력이 소요되고 또한, 압연조건과 롤조건이 지속적으로 바뀌기 때문에 정확하고 합리적인 교체기준 설정이 더 어렵다. 소재당 평균 압연하중과 소재길이와 롤경으로부터 계산한 회전수에 기초하여 개락적이고 단순한 방법에 의해 피로누적을 평가할 수도 있으나 이 방법은 다음과 같은 문제점이 있다. 도 1에서 보는 바와 같이, 한소재를 압연하는 중에도 압연하중은 지속적으로 변하며 도 2와 같은 응력부하의 범위가 σa와 σb의 범위이고 그 평균응력을 σave라 하면 실제의 누적피로와 평균응력으로 계산한 누적피로는 정확하지 않다.
In general, even though similar rolls are used in the hot rolling process and they have similar working conditions, the replacement cycle of the reinforcement rolls is in the range of 1 to 4 weeks. to be. It is difficult to establish an accurate and reasonable replacement criterion because empirically deciding a roll replacement cycle takes a lot of time and effort, and also because rolling conditions and roll conditions are constantly changing. The fatigue accumulation can be evaluated by an open and simple method based on the average rolling load per material, the rotation length calculated from the material length and the roll diameter, but this method has the following problems. As shown in Fig. 1, the rolling load is continuously changed even during rolling of the material, and if the range of stress load as shown in Fig. 2 is in the range of σ a and σ b and the average stress is σ ave , the actual cumulative fatigue and average Accumulated fatigue calculated by stress is not accurate.

또한, 접촉진동응력의 게산에 있어 종래에는 작업롤과 보강롤의 접촉면이 평평하다는 전제하에 계산하므로 실제와는 수십%의 오차가 발생할수도 있다. 그 이유는 도 3과 같이 실제 압연중에는 작업롤과 보강롤의 마모에 의해 국부적으로 응력이 집중되는 부위가 생기고 피로파괴에 의한 스폴링도 그 부위에서 발생한다. 이러한 이유로 인하여 이론적 계산에 의한 적정 교체 기준의 설정은 어려울 수 밖에 없고 경험에 기초한 기준의 설정이 이루어질 수 밖에 없다. In addition, in the calculation of the contact vibration stress, it is calculated on the premise that the contact surface of the work roll and the reinforcement roll is flat, so that an error of several tens of percent may occur. The reason for this is that during actual rolling as shown in FIG. 3, a portion where stress is locally concentrated due to abrasion of the work roll and the reinforcement roll occurs, and spalling due to fatigue failure also occurs at the portion. For this reason, it is difficult to set a proper replacement standard by theoretical calculation and to set a standard based on experience.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 정해진 롤조건하에서 실시간으로 변동하는 압연하중과 그 하중에서의 회전수에 기초하여 누적피로를 계산하고 롤의 마모에 의한 국부적 응력집중을 고려하면서 롤이 받게 되는 피로를 실 제와 근사하게 게산함으로써 피로파괴현상이 발생하기 전에 롤을 교체하도록 알려 주어 보강롤의 교체주기를 주어진 조건에 맞게 최대한 연장하여 설정할 수 있도록 하여 롤의 소모량을 줄이고 교체작업시 소요되는 인력과 시간을 절감하며 나아가서는 스폴링 사고에 의한 손실을 막는데 그 목적이 있다. The present invention for solving the problems of the prior art as described above calculates the cumulative fatigue based on the rolling load fluctuating in real time under the specified roll conditions and the number of rotations in the load, while considering the local stress concentration due to the wear of the roll By calculating the fatigue of the rolls close to the actual ones, it is advised to replace the rolls before fatigue breakdown occurs, so that the replacement cycle of the reinforcement rolls can be set as long as possible to meet the given conditions. Its purpose is to save time and manpower, and to prevent losses caused by spalling accidents.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압연재에 직접접촉하는 작업롤과 이 작업롤을 지지하는 보강롤로 구성된 압연기의 보강롤의 교체시점판단 방법에 있어서, In the present invention for achieving the above object, in the method of determining the time of replacement of the reinforcement roll of the rolling mill composed of a work roll in direct contact with the rolled material and a reinforcement roll supporting the work roll,

상기 보강롤의 접촉응력을 수학식 1에 의해 구하는 단계,Obtaining the contact stress of the reinforcement roll by Equation 1,

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112001023750619-pat00006
Figure 112001023750619-pat00006

여기서, σc는 접촉응력, P는 압연하중, l은 보강롤과 작업롤의 폭방향 접촉길이 Where σ c is the contact stress, P is the rolling load, l is the widthwise contact length of the reinforcement roll and the work roll.

b는 롤의 편형으로 발생하는 접촉장,         b is the contact field generated by the roll deflection,

상기에서 구한 접촉응력(σc)을 수학식 3에 대입하여 실제접촉응력을 구하는 단계,Obtaining the actual contact stress by substituting the contact stress (σ c ) obtained above into Equation 3,

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112001023750619-pat00007
Figure 112001023750619-pat00007

여기서, σact는 실제접촉응력, Rc는 응력집중율, k는 상수, Wd는 마모깊이Where σ act is the actual contact stress, Rc is the stress concentration rate, k is a constant, and Wd is the wear depth

상기에서 구한 실제접촉응력을 수학식 4에 대입하여 파괴가 일어나기 까지의 보강 롤의 회전수(Ni)를 구한 다음, 보강롤의 실제회전수(ni)를 측정하는 단계, Substituting the actual contact stress obtained in the above equation (4) to obtain the rotational speed (N i ) of the reinforcement roll until failure occurs, and then measuring the actual rotational speed (ni) of the reinforcement roll,

[수학식 4] [Equation 4]

Figure 112001023750619-pat00008
Figure 112001023750619-pat00008

여기서, a1, a2는 상수, σcritical은 임계 응력치Where a1 and a2 are constants and s critical are critical stress values

상기에서 구한 Ni와 ni를 수학식 5에 대입하여 피로도(Fi)를 구하는 단계,Obtaining fatigue degree (Fi) by substituting Ni and ni obtained in Equation 5,

[수학식 5] [Equation 5]

Figure 112001023750619-pat00009
Figure 112001023750619-pat00009

일정주기로 보강롤의 피로도를 계산하여 수학식 6에 대입하여 누적피로도를 산출하는 단계,Calculating the fatigue fatigue by calculating the fatigue degree of the reinforcement roll at a predetermined period and substituting it into Equation 6,

[수학식 6] [Equation 6]

Figure 112001023750619-pat00010
Figure 112001023750619-pat00010

상기에서 구한 누적피로도(F)가 임계피로도(Fcritical) 보다 크면 보강롤의 교체시기로 판단하는 단계를 포함하여 구성된다.
If the cumulative fatigue degree (F) obtained above is greater than the critical fatigue (F critical ) is configured to include the step of determining the replacement time of the reinforcement roll.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

접촉응력은 압연하중 검출기(Load Cell)에서 검출한 압연하중과 접촉면적을 이용하여 계산하며 이때 접촉면적은 작업롤과 보강롤의 기하학적 관계와 롤의 영율(Young's Modulus)로 부터 계산한다. 롤의 회전수는 롤을 구동하는 모터측에 부착된 펄스제너레이터(PLG)로부터 계산한다. 롤의 마모는 판현상을 제어하기 위한 형상제어 컴퓨터의 예측결과나 초음파 또는 차하중 방식의 온라인 프로필 측정장치의 실측결과를 이용한다.
The contact stress is calculated using the rolling load and contact area detected by the load cell detector, and the contact area is calculated from the geometrical relationship between the work roll and the reinforcement roll and the Young's Modulus of the roll. The rotation speed of a roll is calculated from the pulse generator PLG attached to the motor side which drives a roll. The wear of the roll uses the prediction result of the shape control computer for controlling the plate phenomenon or the measurement result of the on-line profile measuring device of the ultrasonic or vehicle loading method.

롤을 인입하여 압연을 시작한 후에는 실시간으로 피로손상도를 지속계산하여 누적피로를 산출하여 작업자에게 보여주며 피로도가 미리설정한 일정범위를 초과하면 경고를 해주도록 한다. 도 4는 본 발명의 보강롤피로 감식 시스템의 일례로서, 이 시스템은, After the roll starts and rolling starts, the fatigue damage is continuously calculated in real time to calculate the cumulative fatigue, and the worker is warned if the fatigue exceeds a predetermined range. 4 is an example of the reinforcement roll fatigue identification system of the present invention,

압여하중을 검출하기 위한 압연하중 검출기(41), A rolling load detector 41 for detecting a pushing load,

보강롤의 회전수를 측정하기 위한 펄스제너레이터(42),Pulse generator 42 for measuring the rotational speed of the reinforcement roll,

입력된 롤관련정보와 압연하중검출기와 펄스제너레이터의 데이터로부터 누적피로를 계산하는 제어부,Control unit for calculating the cumulative fatigue from the input information related to the roll and the rolling load detector and the data of the pulse generator,

롤의 마모정도를 알려주는 마모예측시스템이 갖춰진 형상제어컴퓨터Shape control computer with wear prediction system for indicating roll wear

실제마모프로필을 측정할 수 있는 온라인 프로필미터Online profile meter to measure actual wear profile

누적피로두 계산결과를 시각적으로 작업자에게 보여주기 위한 모니터로 구성된다.
It consists of a monitor to visually show the accumulated fatigue head calculation results to the operator.

이 시스템에서 누적피로를 계산하는 프로우챠트가 도 5에 나타나 있다. A prochart for calculating cumulative fatigue in this system is shown in FIG. 5.

누적피로를 계산하기 위해서는 먼저, 작업롤과 보강롤의 영율, 보강롤의 피로특성(S-N Diagram) 등 필요한 자료들을 제어부에 입력한다. 실제 압연이 시작되면 압연하중검출기에서 검출된 압연하중을 수학식 1에 입력하여 접촉응력을 게산한다. In order to calculate the cumulative fatigue, first, input necessary data such as Young's modulus of work roll and reinforcement roll and fatigue characteristic of reinforcement roll (S-N Diagram). When the actual rolling starts, the contact load is calculated by inputting the rolling load detected by the rolling load detector in Equation 1.

Figure 112001023750619-pat00011
Figure 112001023750619-pat00011

여기서, σc는 접촉응력, P는 압연하중, l은 보강롤과 작업롤의 폭방향 접촉길이 Where σ c is the contact stress, P is the rolling load, l is the widthwise contact length of the reinforcement roll and the work roll.

b는 롤의 편형으로 발생하는 접촉장,
b is the contact field generated by the roll deflection

수학식 1에서 b는 압연하중과 롤의 길이, 롤의 반경, 롤의 영율로부터 수학식 2에 의해 구한다. In Equation 1, b is obtained by Equation 2 from the rolling load, the length of the roll, the radius of the roll, and the Young's modulus of the roll.

Figure 112001023750619-pat00012
Figure 112001023750619-pat00012

여기서, E는 롤의 영율(Young's Modulus), R은 롤의 반경
Where E is the Young's Modulus of the roll and R is the radius of the roll

롤의 영율은 제어부에 입력된 자료를 이용한다. 롤의 영율은 롤의 재질에 따라 다 르며, 고크롬주철의 경우에는 약 22000kg/mm2, 니켈그레인의 경우 19000kg/mm2, 단조보강롤의 경우 21000kg/mm2이다. The Young's modulus of the roll uses the data input to the control unit. Young's modulus of the roll is reumyeo depending on the material of the roll, in the case of chromium, the cast iron is about 22000kg / mm 2, the case of nickel grain case of 19000kg / mm 2, the reinforcement roll forging 21000kg / mm 2.

수학식 1에 의해 구한 접촉응력(σc)은 보강롤과 작업롤이 모두 평형하다는 전제하에 계산된 수치이며, 롤의 마모조건에 따라 이 값은 달라질 수 있다. 따라서, 실제응력은 롤의 마모에 따른 응력집중 정도를 반영하여 구한다. 도 6에는 작업롤과 보강롤의 마모에 따른 응력집중율을 나타내었다. 마모가 심할경우 실제 접촉응력은 계산 접촉응력의 30%이상 커질 수 있다. 이때 작업롤의 마모깊이는 고온에서의 열팽창과 기계적마모를 포함한 실제 깊이이며, 보강롤의 마모는 전적으로 기계적마모에 의해 발생한 마모깊이이다.
The contact stress σ c obtained by Equation 1 is calculated on the assumption that both the reinforcement roll and the work roll are in equilibrium, and this value may vary depending on the wear condition of the roll. Therefore, the actual stress is obtained by reflecting the stress concentration degree according to the wear of the roll. 6 shows the stress concentration rate according to the wear of the work roll and the reinforcement roll. In extreme wear, the actual contact stress can be greater than 30% of the calculated contact stress. At this time, the wear depth of the work roll is the actual depth including thermal expansion and mechanical wear at high temperature, the wear of the reinforcement roll is the wear depth caused entirely by mechanical wear.

마모는 제품의 형상제어를 위한 중요한 정보이므로, 통상적으로 마모깊이는 형상제어 컴퓨터에서 예측 계산을 실시하여 그 값을 구하기도 하고, 초음파거리센서나 접촉식 하중 비교형 프로필미터를 사용하면 실제 마모깊이를 측정할 수도 있다. 이러한 마모깊이(Wd)와 함께 상기에서 구한 접촉응력을 수학식 3에 대입하여 실제 접촉응력을 구한다. Since wear is important information for shape control of products, wear depth is usually calculated by predictive calculation in shape control computer. Actual wear depth can be obtained by using ultrasonic distance sensor or contact load comparison profile meter. Can also be measured. The actual contact stress is obtained by substituting the contact stress obtained above with the wear depth Wd in Equation 3.

Figure 112001023750619-pat00013
Figure 112001023750619-pat00013

여기서, σact는 실제접촉응력, Rc는 응력집중율, k는 상수, Wd는 마모깊이 Where σ act is the actual contact stress, Rc is the stress concentration rate, k is a constant, and Wd is the wear depth

수학식 3에서 상수 k는 실험값으로 약 3.5~5이다.
In Equation 3, the constant k is about 3.5 to 5 as an experimental value.

수학식 3에서 실제 접촉응력을 구하면 다음으로 이 접촉응력에서 파괴까지의 응력사이클수(Nf)을 구한다. 응력사이클수(Nf)는 롤공급사로부터 제공되는 S-N커브를 이용하여 구할 수 있다. 계산의 용이성을 위하여 도 7과 같이 파괴수명이 무한대의 특정응력값이상에서는 직선함수를 적용하고 특정값 이하에서는 피로도 계산을 실시하지 않는다. 예를 들어, 단조보강롤의 경우 σ=1030-127.5log(N)로 직선구간의 응력과 사이클간의 관계를 나타낼 수 있다. 실제 계산에는 직선구간의 응력과 회전수의 관계 σact=a-blogN(a, b는 임의의 상수)로부터 회전수 Nf=exp(c+dσact)(c, d 는 임의의 상수)의 형태로 나타낼 수 있으므로 Ni를 응력조건에 따라 다음과 같이 나타낼 수 있다. When the actual contact stress is obtained from Equation 3, the stress cycle number Nf from the contact stress to the fracture is calculated. The stress cycle number Nf can be calculated | required using SN curve provided from a roll supplier. For ease of calculation, as shown in FIG. 7, the linear function is applied above the specific stress value of infinity, and fatigue calculation is not performed below the specified value. For example, in the case of a forged reinforcing roll, σ = 1030-127.5log (N) may indicate the relationship between the stress of the straight section and the cycle. The actual calculations include the relationship between the stress and the rotational speed of the straight line, σ act = a-blogN (a and b are arbitrary constants), and the form of rotational speed Nf = exp (c + dσ act ) (c and d are arbitrary constants) Ni may be represented as follows according to the stress condition.

Figure 112001023750619-pat00014
Figure 112001023750619-pat00014

여기서, a1, a2는 상수, σcritical은 임계 응력치
Where a1 and a2 are constants and s critical are critical stress values

따라서, 수학식 4에 의하여 Ni를 구할 수 있다. 이 Ni와 펄스제너레이터에서 측정된 보강롤의 실제회전수(ni)를 수학식 5에 대입하여 해당시간 동안의 피로도(Fi)를 구한다. Therefore, Ni can be calculated | required by Formula (4). The actual rotation speed ni of the reinforcement roll measured by the Ni and the pulse generator is substituted into Equation 5 to obtain the fatigue degree Fi during the corresponding time.                     

Figure 112001023750619-pat00015
Figure 112001023750619-pat00015

다음으로 정해진 계산주기에 따라 피로도를 지속적으로 계산하고 계산된 피로도를 선형적으로 합산한 누적피로도를 산출한다. 변하는 진동응력하에서의 누적피로는 마이너(Miner)의 선형누적손상설에 따라 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다. Next, the fatigue degree is continuously calculated according to the calculation cycle, and the cumulative fatigue degree obtained by linearly adding the calculated fatigue degree is calculated. The cumulative fatigue under varying vibration stress can be expressed by Equation 6 according to the linear cumulative damage of Miner.

Figure 112001023750619-pat00016
Figure 112001023750619-pat00016

수학식 6에 의해 누적피로도(F)를 구하고 이 누적피로도가 임계피로도(Fcritical) 보다 크면 보강롤의 교체시기로 판단한다. 임계피로도(Fcritical)는 경험적으로 0.65~0.75의 범위에서 정하는 것이 바람직하다. 그 이유는 임계피로도(Fcritical)가 0.65미만의 경우에는 조기에 롤을 교체하는 오류를 범할수 있고 임계피로도가 0.75 초과의 경우에는 롤교체 시기를 놓치는 경우가 있기 때문이다.
The cumulative fatigue degree F is calculated by Equation 6, and when the cumulative fatigue degree is greater than the critical fatigue degree (F critical ), it is determined that the reinforcement roll is replaced. It is desirable to empirically determine the critical criticality (F critical ) in the range of 0.65 to 0.75. The reason is that if the critical fatigue (F critical ) is less than 0.65, it is possible to make an error of changing the roll early. If the critical fatigue is more than 0.75, the roll replacement time may be missed.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예]EXAMPLE

실시간으로 압연하중과 롤의 마모상태에 따른 실제의 국부적 접촉응력을 수학식 1, 2,3에 의하여 산출하고 주어진 응력조건에서 피로도를 수학식 4, 5, 6에 의 하여 계산하여 누적된 피로손상도를 계산하여 임계피로도 0.7 보다 클 경우에 보강롤을 교체하였다. 이때 수학식 3에서 k는 4.3/mm로 하였다. 본 발명에 따라 보강롤을 교체한 결과를 종래의 교체주기와 함께 아래 표 1에 나타내었다. Accumulated fatigue damage by calculating the actual local contact stress according to the rolling load and the wear state of the roll in accordance with Equations 1, 2, and 3 and calculating the fatigue degree by Equations 4, 5 and 6 under the given stress conditions. The reinforcement roll was replaced when the degree was calculated and the critical fatigue was greater than 0.7. In this case, k is set to 4.3 / mm. The result of replacing the reinforcing roll according to the present invention is shown in Table 1 below along with the conventional replacement cycle.

스탠드stand 보강롤의 교체주기㈜Reinforcement Roll Replacement Cycle 종래예Conventional example 발명예Inventive Example R2R2 33 88 R3R3 33 1818 R4R4 33 1414 F1F1 33 33 F2F2 33 33 F3F3 22 22 F4F4 22 22 F5F5 1One 22 F6F6 1One 22 F7F7 1One 33 평균Average 2.22.2 5.75.7

표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따르면 종래에 비해 교체주기를 평균 2배이상 연장할 수 있음을 알 수 있다. As shown in Table 1, it can be seen that according to the present invention, the replacement cycle can be extended by an average of 2 times or more as compared with the related art.

구분division 스폴링 발생 빈도(스폴링회수/롤운영본수)Frequency of spalling (number of spalls / roll operations) 종래예Conventional example 3.13.1 발명예Inventive Example 1.21.2

표 2에 나타난 바와 같이, 피로누적에 의한 파괴현상인 스폴링을 최소화할 수 있어 스폴링사고 감소효과를 줄일 수 있다.
As shown in Table 2, it is possible to minimize spalling, which is a fracture phenomenon due to fatigue accumulation, thereby reducing the effect of reducing spalling accidents.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 보강롤의 교체주기를 연장하여 롤의 소모량을 줄일 수 있어 롤교체작업에 소요되는 인력과 시간을 절감하며 나아가서는 스폴링사고에 의한 손실을 막을 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다. As described above, according to the present invention can extend the replacement cycle of the reinforcement roll to reduce the consumption of the roll to reduce the manpower and time required for the roll replacement operation and further to prevent the loss caused by spalling accident There is.

Claims (2)

압연대상재에 직접접촉하는 작업롤과 이 작업롤을 지지하는 보강롤로 구성된 압연기에서 보강롤의 교체시점판단 방법에 있어서, In the method of determining the point of time of replacement of the reinforcement roll in the rolling mill consisting of a work roll in direct contact with the material to be rolled and a reinforcement roll supporting the work roll, 상기 보강롤의 접촉응력을 수학식 1에 의해 구하는 단계,Obtaining the contact stress of the reinforcement roll by Equation 1, [수학식 1][Equation 1]
Figure 112001023750619-pat00017
Figure 112001023750619-pat00017
여기서, σc는 접촉응력, P는 압연하중, l은 보강롤과 작업롤의 폭방향 접촉길이 Where σ c is the contact stress, P is the rolling load, l is the widthwise contact length of the reinforcement roll and the work roll. b는 롤의 편형으로 발생하는 접촉장,         b is the contact field generated by the roll deflection, 상기에서 구한 접촉응력(σc)을 수학식 3에 대입하여 실제접촉응력을 구하는 단계,Obtaining the actual contact stress by substituting the contact stress (σ c ) obtained above into Equation 3, [수학식 3][Equation 3]
Figure 112001023750619-pat00018
Figure 112001023750619-pat00018
여기서, σact는 실제접촉응력, Rc는 응력집중율, k는 상수, Wd는 마모깊이Where σ act is the actual contact stress, Rc is the stress concentration rate, k is a constant, and Wd is the wear depth 상기에서 구한 실제접촉응력을 수학식 4에 대입하여 파괴가 일어나기 까지의 보강롤의 회전수(Ni)를 구한 다음, 보강롤의 실제회전수(ni)를 측정하는 단계, Substituting the actual contact stress obtained in Equation 4 to obtain the rotational speed N i of the reinforcement roll until failure occurs, and then measuring the actual rotational speed ni of the reinforcement roll, [수학식 4] [Equation 4]
Figure 112001023750619-pat00019
Figure 112001023750619-pat00019
여기서, a1, a2는 상수, σcritical은 임계 응력치Where a1 and a2 are constants and s critical are critical stress values 상기에서 구한 Ni와 ni를 수학식 5에 대입하여 피로도(Fi)를 구하는 단계,Obtaining fatigue degree (Fi) by substituting Ni and ni obtained in Equation 5, [수학식 5] [Equation 5]
Figure 112001023750619-pat00020
Figure 112001023750619-pat00020
일정주기로 상기 보강롤의 피로도를 계산하여 수학식 6에 대입하여 누적피로도를 산출하는 단계,Calculating a cumulative fatigue degree by substituting the equation (6) by calculating the fatigue degree of the reinforcement roll at a predetermined period; [수학식 6] [Equation 6]
Figure 112001023750619-pat00021
Figure 112001023750619-pat00021
상기에서 구한 누적피로도(F)가 임계피로도(Fcritical) 보다 크면 보강롤의 교체시기로 판단하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 누적피로도제어를 통한 압연기 보강롤의 교체시점 판단방법. When the cumulative fatigue degree (F) obtained above is greater than the critical fatigue (F critical ) determining the replacement time of the rolling mill reinforcement roll through the cumulative fatigue control, characterized in that it comprises the step of determining the replacement time of the reinforcement roll.
제 1항에 있어서, 상기 임계피로도(Fcritical)는 0.65~0.75의 범위에서 정함을 특징으로 하는 누적피로도제어를 통한 압연기 보강롤의 교체시점 판단방법. The method of claim 1, wherein the critical fatigue degree (F critical ) is determined in a range of 0.65 to 0.75.
KR1020010057146A 2001-09-17 2001-09-17 Method for deciding change point of back up roll in rolling mill through accumulative fatigue control KR100742884B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010057146A KR100742884B1 (en) 2001-09-17 2001-09-17 Method for deciding change point of back up roll in rolling mill through accumulative fatigue control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010057146A KR100742884B1 (en) 2001-09-17 2001-09-17 Method for deciding change point of back up roll in rolling mill through accumulative fatigue control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030024134A KR20030024134A (en) 2003-03-26
KR100742884B1 true KR100742884B1 (en) 2007-07-25

Family

ID=27724231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010057146A KR100742884B1 (en) 2001-09-17 2001-09-17 Method for deciding change point of back up roll in rolling mill through accumulative fatigue control

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100742884B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101507615B1 (en) 2008-12-24 2015-03-31 두산인프라코어 주식회사 Method for counting the number of the work performed by heavy equipment

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100461438B1 (en) * 2002-11-21 2004-12-10 현대자동차주식회사 Apparatus for warning damage of lower arm bush in automobile by fatigue accumulation
KR101433469B1 (en) * 2012-11-19 2014-08-22 주식회사 포스코 Design method of the workroll journal minor for excellent fatigue properties
KR101433474B1 (en) * 2012-11-30 2014-08-22 주식회사 포스코 Design method of the back up roll journal minor for excellent fatigue properties
CN111346929A (en) * 2020-03-04 2020-06-30 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 Method and device for preventing strip steel from being broken and piled, cold rolling unit and storage medium

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100306141B1 (en) * 1997-12-24 2001-11-02 이구택 Determination method of relling amoung of work roll
KR20020002043A (en) * 2000-06-29 2002-01-09 이구택 Method and apparatus for judging a change period of grind ston in on line grinder

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100306141B1 (en) * 1997-12-24 2001-11-02 이구택 Determination method of relling amoung of work roll
KR20020002043A (en) * 2000-06-29 2002-01-09 이구택 Method and apparatus for judging a change period of grind ston in on line grinder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101507615B1 (en) 2008-12-24 2015-03-31 두산인프라코어 주식회사 Method for counting the number of the work performed by heavy equipment

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030024134A (en) 2003-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2296516C (en) Method for monitoring the wear and extending the life of blast furnace refractory lining
US20040055398A1 (en) Method and device for monitoring the pivot bearings, particularly the rolling bearings, of continuous casting supporting rollers mounted in a supporting roller stand of metal, especially steel, continuous casting devices
KR100742884B1 (en) Method for deciding change point of back up roll in rolling mill through accumulative fatigue control
KR890003400B1 (en) Strip shape control apparatus
KR100992270B1 (en) Method for preventing a spalling of work roll in hot mill process
JPH06244B2 (en) Plate shape control device
KR100838842B1 (en) Control method for preventing center mark in skin pass mill of continuous annealing line
JP4383373B2 (en) Apparatus and method for detecting abnormal bearing of roll in continuous casting machine
JP3268588B2 (en) Grinding method and use method of rolling roll
KR100780423B1 (en) Tension operation control system of hot strip mill and its control method
JP3546803B2 (en) Slipper metal condition monitoring method and rolling method using the same
KR100711407B1 (en) Method for adjusting the roll gap of single stand reversing mill
KR20080059885A (en) Method for forecasting roll force of roughing mill considering width reduction
US6487504B1 (en) Method of determining the friction between strand shell and mold during continuous casting
KR100435430B1 (en) A method for monitoring the casting in the continuous slab caster
KR100832399B1 (en) Method to control the strip off gauge by using load difference on the looper
JPH0745096B2 (en) Continuous casting method
JP6057774B2 (en) Identification method of mill elongation formula in rolling mill
CN111438227B (en) Method for adjusting frame of thermal straightening machine
KR100889290B1 (en) A Method for Calculating the Roll Life in a Continuous Casting
JP2001205312A (en) Method for on-line grinding roll in hot-rolling mill
KR950012386B1 (en) Polish volume decision method of roll to cold rolling mill
JPH10277616A (en) Method for controlling rolling torque of hot rolling and controller for rolling torque
JPH03248757A (en) Instrument for observing load in roll for continuous casting machine and method for diagnoging crack in roll
JP3062723B2 (en) Measurement method of slab surface dent shape due to solidification shrinkage in mold

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee