KR100765105B1 - 열간 교정용 이경 롤 배치체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간 교정용 롤 배치체에 관한 것이다. 열간 교정용 이경 롤 배치체는 소경 롤과 대경 롤이 교대로 늘어선 상부 롤 세트; 및 상기 상부 롤 세트의 롤 수와 동일한 수의 대경 롤과 소경 롤이 교대로 늘어선 하부 롤 세트를 포함한다. 상기 하부 롤 세트는 상기 상부 롤 세트와 미리 정해진 간격을 두고 상기 상부 롤 세트에 대해 비대칭으로 배치되어, 열간 압연 후에 상기 상부 및 하부 롤 세트 사이로 진행하는 판재의 형상 불량을 교정한다. 이경 롤을 가짐으로써 교정 가능한 판재 치수의 범위를 확장할 수 있다.

열간, 판재, 교정, 롤, 이경, 이주속

Description

열간 교정용 이경 롤 배치체{ARRANGEMENT OF HOT LEVELING ROLLS WITH DIFFERENT DIAMETERS}

도 1은 종래기술에 따른 열간 교정용 롤 배치체의 개략도이다.

도 2는 도 1의 열간 교정용 롤 배치체에 의한 열간 교정 작업을 나타내는 개략도이다.

도 3은 도 1의 열간 교정용 롤 배치체에 압하량을 부여한 상태를 나타내는 개략도이다.

도 4a 내지 4c는 종래기술에 따른 열간 교정용 롤 배치체의 문제점을 나타내는 개략도이다.

도 5는 본 발명에 따른 열간 교정용 롤 배치체를 나타내는 개략도이다.

도 6은 도 5의 열간 교정용 롤 배치체에 압하량을 부여한 상태에서의 열간 교정 작업을 나타내는 개략도이다.

도 7은 도 5의 열간 교정용 롤에 구동 장치를 결합한 상태를 나타내는 평면도이다.

<도면의 주요 부분의 부호의 설명>

1: 판재 100: 상부 롤 세트

200: 하부 롤 세트 300, 302: 가이드 롤

400: 구동 장치 402: 전동기

본 발명은 판재의 열간 교정에 관한 것이며, 이경 롤을 가짐으로써 교정 가능한 판재 치수의 범위를 확장할 수 있는 열간 교정용 롤 배치체에 관한 것이다.

일반적으로 열간 압연된 판재는 소성 변형의 불균형 및 여러 압연 인자에 의해 형상 불량을 가지게 되며, 이러한 압연 판재에 열간 교정을 실시함으로써 잔류응력을 제거하고 형상불량을 교정하여 판재를 평탄하게 한다.

이와 같은 열간 교정 작업을 위해 사용되는 열간 교정용 롤 배치체의 일례가 도 1에 도시된다.

도 1을 참조하면, 열간 교정용 롤 배치체는 화살표(B) 방향으로 회전하는 상부 롤 세트(10) 및 그 반대 방향인 화살표 방향(C)으로 회전하는 하부 롤 세트(20)로 이루어지고, 상하부 롤 세트(10, 20) 사이로 화살표(A) 방향으로 지나가는 판재(1)를 교정하게 된다. 상부 롤 세트(10)는 반시계방향(B)으로 회전하는 6개의 작업 롤(10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f)을 포함하고, 하부 롤 세트(20)는 시계방 향(C)으로 회전하는 5개의 작업 롤(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)을 포함하므로, 전체 열간 교정용 롤 배치체는 상하 비대칭 구조를 갖게 된다.

이때, 상부 롤 세트(10)와 하부 롤 세트(20) 사의 개수의 차이 및 비대칭 구조로 인하여, 판재(1)가 교정용 롤 배치체에 들어가게 되면, 판재(1)의 상면과 하면에는 반복된 굽힘에 의한 인장과 압축을 교번하여 받게 된다. 따라서, 도 2에서 나타난 것과 같이 물결 모양의 변형이 발생하고 이러한 변형의 정도가 교정용 롤 배치체를 빠져나가면서 완화되면서 판재 내부의 잔류응력이 해소되고 판재의 형상 불량이 평탄하게 된다.

한편, 일반적으로 교정용 롤 배치체의 교정 방식은 상부 작업 롤(10a-10f)들의 배치를 경사지게 하는 방법을 사용한다. 즉, 도 3에 도시한 것과 같이, 후단의 상부 작업 롤(10f)을 기준으로 상부 작업 롤(10a-10f) 전체에 대해 일정한 차이로 인터메시(intemesh) 즉 압하량을 부여하도록 각각의 작업 롤(10a-10f)의 갭을 다르게 하는 방식을 사용하는 것이다.

도 3에서 나타낸 기존 열간 교정용 롤 배치체에 압하량을 부여한 경우의 단점은 후단의 상부 작업 롤(10f)을 기준으로 압하량을 부여하기 때문에 상부 작업 롤(10a-10f) 전체를 경사지게 하는 복잡한 압하 시스템을 필요로 한다는 것이다.

또한, 작업 롤의 직경에 따라 교정 효과를 달성할 수 있는 판재의 직경이 제한을 받게 되는 문제가 있다. 즉, 도 4a에 도시한 것과 같이, 작업 롤(10, 20)의 직경이 작으면, 두꺼운 판재(1′)는 교정해도 교정에 의한 판재 형상 불량의 개선이 어렵다. 반대로, 도 4b와 4c에 도시한 것과 같이, 작업 롤(10, 20)의 직경이 큰 경우 두께가 얇은 판재(1″)가 교정용 롤 배치체 내에서 반복 굽힘 변형을 받을 때 교정용 작업 롤(10, 20) 사이로 파고들어 안정적 교정 공정을 수행하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 열간 교정용 롤 배치체의 작업 롤 직경, 작업 롤 개수, 작업 롤 배치 방식에 따라 판재의 교정 가능 여부가 결정되기 때문에 다양한 강종 및 치수를 압연하는 열간 압연의 경우에는 열간 교정용 롤 배치체의 사양과 운용 능력이 최종 판재 품질의 수준을 좌우하게 된다. 따라서 열간 교정을 통해 형상 불량의 문제점을 해결하기 어려운 치수의 판재 및 강종의 경우는 압연기의 부하로 작용되어 전체 압연 공정에 문제로 작용하고 있다.

이러한 열간 교정의 능력 부족에 따른 병목 현상은 판재의 두께가 지나치게 얇거나 혹은 두꺼운 경우와 판재의 강도가 높거나 판재의 온도가 낮은 강종에서 더욱 극명하게 나타난다.

상기와 같은 종래의 열간 교정용 롤 배치체의 구조 및 그 운용 방법을 통해서는 교정 효과를 달성하기 위해 압연 패스 수를 증가시키는 방법과 교정 작업 수를 증가시키는 방식으로 대응하기 때문에 압연 후에 판재 형상 불량을 개선하고자 할 때 공정부하의 주된 원인으로 작용한다.

이와 같이 종래기술의 열간 교정용 롤 배치체는 작업 롤의 직경 및 압하량 부여 방식에 의해 교정 가능한 판재 치수에 한계를 가지게 되며, 이러한 한계로 교정 공정이 판재 가공에 있어서 병목으로 나타나게 된다.

따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 과제는 이경 롤을 가짐으로써 교정 가능한 판재 치수의 범위를 확장할 수 있는 열간 교정용 롤 배치체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는 일부 상부 롤에 수직 압하를 부여함으로써 교정용 롤 배치체 전체의 강성 저하를 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 상부 작업 롤의 회전 속도를 변경시킴으로써 판재의 상-하부 굽힘 변형을 가속화하여 판재의 잔류 응력을 용이하게 제거하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 열간 교정용 이경 롤 배치체는 소경 롤과 대경 롤이 교대로 늘어선 상부 롤 세트; 및 상기 상부 롤 세트의 롤 수와 동일한 수의 대경 롤과 소경 롤이 교대로 늘어선 하부 롤 세트를 포함하며, 상기 하부 롤 세트는 상기 상부 롤 세트와 미리 정해진 간격을 두고 상기 상부 롤 세트에 대해 비대칭으로 배치되어, 열간 압연 후에 상기 상부 및 하부 롤 세트 사이로 진행하는 판재의 형상 불량을 교정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 열간 교정용 이경 롤 배치체에 있어서, 상기 상부 롤 세트의 일부 또는 전체 롤은 상하로 변위 가능하면 바람직하다.

본 발명의 열간 교정용 이경 롤 배치체는 상기 상부 롤 세트의 롤에 전해지 는 속도를 변속하기 위한 변속기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 열간 교정용 이경 롤 배치체에 있어서, 상기 상부 및 하부 롤 세트는 각각 상기 소경 롤이 3개이고 대경 롤이 3개이면 바람직하다.

본 발명의 열간 교정용 이경 롤 배치체에 있어서, 상기 상부 또는 하부 롤 세트의 롤은 동일한 접선 가속도로 상기 판재에 힘을 가하면 바람직하다.

전술한 본 발명의 열간 교정용 이경 롤 배치체는 상기 상부 및 하부 롤 세트의 상류 또는 하류에 배치된 한 쌍의 가이드 롤을 더 포함하며, 상기 가이드 롤은 상기 상부 및 하부 롤 세트의 선단 또는 후단에 인접 배치될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 교정용 롤 배치체는 반시계방향으로 회전하는 상부 롤 세트(100)와 시계방향으로 회전하는 하부 롤 세트(200)를 포함한다. 상부 롤 세트(100)는 6개의 이경 롤로 구성된다. 즉, 상대적으로 직경이 작은 3개의 롤(100a, 100c, 100e)(이하 "소경 롤"이라 함)과 상대적으로 직경이 큰 3개의 롤(100B, 100D, 100F)(이하 "대경 롤"이라 함)로 이루어진다. 하부 롤 세트(200)는 6개의 이경 롤, 즉, 3개의 대경 롤(200A, 200C, 200E)과 3개의 소경 롤(200b, 200d, 200f)로 이루어진다.

여기서 상부 또는 하부 롤 세트는 각각 3개의 대경 롤과 3개의 소경 롤로 구성하였지만, 이와 달리 구성할 수도 있다. 예컨대, 상부 또는 하부 롤 세트는 각 각 2개의 대경 롤과 2개의 소경 롤로 구성되거나 각각 4개의 대경 롤과 4개의 소경 롤로 구성할 수 있다. 즉, 본 발명의 상부 롤 세트와 하부 롤 세트는 서로 전체 롤 수가 동일하게 구성되어 전체 롤 수가 짝수이면 된다. 이때, 상부 또는 하부 롤 세트는 각각 짝수의 롤을 포함하고, 이들 롤이 대경 롤과 소경 롤로 이루어지면 바람직하다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 교정용 롤 배치체에서는 직경이 다른 롤을 사용하기 때문에 교정 작업시 롤들의 교정 속도를 동기시켜야 한다. 즉, 동일한 접선 가속도로 판재(1)에 힘을 가하게 되는 비율의 각속도로 소경 롤과 대경 롤을 회전시키게 된다. 예컨대, 대경 롤과 소경 롤의 직경의 비가 2:1이면 이들의 각속도를 1:2로 설정하여 동일한 접선 가속도의 힘이 판재(1)에 가해지도록 한다.

이를 위해, 도 7에 도시한 것과 같이, 각각의 상부 롤(100a-100F)에 해당하는 구동장치(400a-400F)는 각각의 상부 롤(100a-100F)에 서로 다른 회전 속도를 부여하도록 구성되어야 한다. 구동 장치(400a-400F)가 동일한 회전 속도를 출력하는 경우 구동 장치(400a-400F)와 상부 롤(100a-100F) 사이를 연결하는 전동기(402)에 의해 회전 속도를 조절할 수 있다. 이는 비록 도시하지는 않았지만 하부 롤 세트(200)의 경우에도 마찬가지다.

상부 및 하부 롤 세트(100, 200)의 하류에는 배치된 한 쌍의 가이드 롤(300, 302)이 배치된다. 이들 가이드 롤(300, 302)은 상기 상부 및 하부 롤 세트의 후단의 롤(100F, 200f)에 각각 인접 배치된다. 이와 달리, 가이드 롤은 상부 및 하부 롤 세트(100, 200)의 상류에 선단 롤(100a, 200A)에 인접 배치될 수 있다.

한편, 상부 롤(100a-100F)은 회전 속도를 조절 가능하게 구성할 수 있다. 즉, 구동 장치(400a-400F)의 속도를 제어하거나 전동기(402)에 의해 롤 회전 속도를 제어함으로써 상부 롤 세트(100)는 하부 롤 세트(200)와 상이한 속도로 회전할 수 있다. 이렇게 하면, 열간 교정용 롤 배치체 내에서 판재(1)의 상-하부 굽힘 변형을 가속화하여 판재(1)의 잔류 응력을 더욱 용이하게 제거할 수 있다.

또한, 구동 장치(400a-400F) 중의 일부 또는 전체는 대응하는 상부 롤(100a-100F)을 상하로 변위시킬 수 있도록 구성된다. 즉, 구동 장치(400a-400F)에 의해 상부 롤(100a-100F)의 일부 또는 전체는 상하로 변위 가능하다. 이에 따라, 도 6에 도시한 것과 같이, 일부 상부 롤(100B, 100c, 100D)은 다른 상부 롤(100a, 100e, 100F)과 상이한 압하량(d)을 갖게 된다. 이렇게 하면 전체 압하 시스템이 간단해진다. 아울러, 상대적으로 균일한 압하가 이루어지므로, 종래와 같은 교정용 롤 배치체의 경사진 압하량 부여에 따른 강성 저하를 개선할 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 교정용 롤 배치체의 동작에 대해 더 설명한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 교정용 롤 배치체를 이용하여 다양한 치수 및 강도의 판재를 열간 교정하는 방법을 몇 가지 용례를 통해 설명한다.

용례 1

도 5에 도시한 것과 같이, 상부 작업 롤(100B, 100D, 100F) 및 하부 작업 롤(200A, 200C, 200E)은 직경이 큰 대경 롤로 구성하고, 상부 작업 롤(100a, 100c, 100e) 및 하부 작업 롤(200b, 200d, 200f)은 소경 롤로 구성한다. 상부 작업 롤(100a-100F) 사이의 간격과 하부 작업 롤(200A-200f) 사이의 간격은 인접한 롤들이 서로 접촉하지 않게 하면서 교정 작업을 받는 판재(1)가 롤들 사이로 빠져 나가지 않도록 조밀하게 구성한다.

용례 2

도 6에 도시한 것과 같이 일부 상부 롤(100B, 100c, 100D)에 수직 압하(d)를 부여하여 판재(1)를 교정한다. 이렇게 하면 전체 압하 시스템이 간단해진다. 아울러, 상대적으로 균일한 압하가 이루어지므로, 종래와 같은 교정용 롤 배치체의 경사진 압하량 부여에 따른 강성 저하를 개선할 수 있다.

용례 3

용례 2에서 제시한 것과 같이 일부 상부 롤(100B, 100c, 100D)에 압하량을 부여한 상태에서 이들 롤(100B, 100c, 100D)의 회전 속도를 하부 작업 롤(200A-200f)에 비해 가속 또는 감속하여 상이한 회전 속도(이주속)를 줄 수 있다. 예컨대, 하나의 판재(1)가 열간 교정용 롤 배치체에 진입하는 초기에는 저속으로 하고, 진입한 후에는 가속하고, 판재(1)가 빠져나가는 단계에서는 다시 초기 저속으로 감속할 수 있다. 이렇게 하면 교정 작업에서 판재(1)의 상-하부 굽힘 변형을 가속화하여 판재(1)의 잔류 응력을 더욱 용이하게 제거할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 열간 교정용 롤 배치체는 이경 롤을 가짐으로써 교정 가능한 판재 치수의 범위를 확장할 수 있다. 또, 일부 상부 롤에 수직 압하를 부여함으로써 교정용 롤 배치체 전체의 강성 저하를 방지할 수 있다. 아울러, 상부 작업 롤의 회전 속도를 변경시킴으로써 판재의 상-하부 굽힘 변형을 가속화하여 판재의 잔류 응력을 용이하게 제거할 수 있다.

Claims (6)

1. 소경 롤과 대경 롤이 교대로 늘어선 상부 롤 세트; 및

   상기 상부 롤 세트의 롤 수와 동일한 수의 대경 롤과 소경 롤이 교대로 늘어선 하부 롤 세트를 포함하며,

   상기 하부 롤 세트는 상기 상부 롤 세트와 미리 정해진 간격을 두고 상기 상부 롤 세트에 대해 비대칭으로 배치되어, 열간 압연 후에 상기 상부 및 하부 롤 세트 사이로 진행하는 판재의 형상 불량을 교정하는 것을 특징으로 하는 열간 교정용 이경 롤 배치체.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부 롤 세트의 일부 또는 전체 롤은 상하로 변위 가능한 것을 특징으로 하는 열간 교정용 이경 롤 배치체.
3. 제1항에 있어서, 상기 상부 롤 세트의 롤에 전해지는 속도를 변속하기 위한 변속기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 교정용 이경 롤 배치체.
4. 제1항에 있어서, 상기 상부 및 하부 롤 세트는 각각 상기 소경 롤이 3개이고 대경 롤이 3개인 것을 특징으로 하는 열간 교정용 이경 롤 배치체.
5. 제1항에 있어서, 상기 상부 또는 하부 롤 세트의 롤은 동일한 접선 가속도로 상기 판재에 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 열간 교정용 이경 롤 배치체.
6. 제1항 내지 제5항에 있어서, 상기 상부 및 하부 롤 세트의 상류 또는 하류에 배치된 한 쌍의 가이드 롤을 더 포함하며, 상기 가이드 롤은 상기 상부 및 하부 롤 세트의 선단 또는 후단에 인접 배치된 것을 특징으로 하는 열간 교정용 이경 롤 배치체.

Images