KR100771413B1 - 엔드리스 열간 압연방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔드리스압연시에 접합강도를 확보함과 동시에, 압연용 롤에 가해지는 부하를 경감시켜 판의 파단을 방지하고 누름판과 압연용 롤의 손상을 방지한다. 이 방법은 마무리압연전에 시트바를 접합하여 연속적으로 마무리압연하는 경우에, 접합하는 그룹의 모든 시트바의 명령 두께 중에서 가장 얇은 시트바 두께로 그룹내 모든 시트바 두께를 통일시킴으로써 시트바 접합부분의 단차를 없애는 것이다.

Description

엔드리스 열간 압연방법 {ENDLESS HOT ROLLING METHOD}

본 발명은 엔드리스 열간 압연에서의 압연조건의 설정방법에 관한 것이다.

열연 강대의 압연공정은 일반적으로 이하의 공정으로 이루어진다. 가열로에 의해 슬래브를 가열하고, 가열된 슬래브를 조압연기로 압연하여 시트바로 하고, 시트바를 마무리압연기로 압연하여 열연 강대로 한다. 슬래브, 시트바, 열연 강대를 총칭하여 압연대상재라고 칭한다. 종래부터, 조압연기로 압연한 각 시트바를 한개씩 개별적으로 마무리압연기로 압연하고 있다. 이것은 배치압연이라고 칭해지고 있다. 최근, 조압연기와 마무리압연기 사이에서 선행 시트바 미단과 후행 시트바 선단을 차례차례 접합하고 마무리압연기로 복수 시트바를 파단부분없이 연속적으로 압연하는 기술이 실용화되었다. 이 기술은 엔드리스압연이라고 칭해지고 있다. 실제 마무리압연 조업에서는 배치압연과 엔드리스압연이 혼재하고 있다.

종래의 배치압연 조업에서의 압연조건의 결정방법을 설명한다. 상위 컴퓨터는 미리 압연대상재마다 강종, 규격, 치수, 제품 두께, 제품 폭 등의 정보에 기초하여 압연조건을 결정한다. 그 후 압연대상재가 열간 압연라인에 제공된다. 하위 컴퓨터는 열간 압연라인내의 각 장소에서 압연대상재의 진입을 검출 한다. 하위 컴퓨터는 이 압연대상재의 진입을 검출한 위치보다 하류측 설비의 압연조건을 상기 미리 결정한 압연조건에 기초하여 설정한다. 그 후 상기 하류측 설비에 압연대상재가 제공되어 압연된다.

엔드리스압연에서는 시트바끼리를 접합할 필요가 있다. 접합기술의 예로서 일본 공개특허공보 평8-300008호에 개시된 기술 및 본 출원인이 이전에 일본 공개특허공보 평7-24504호에서 제안한 기술이 있다.

일본 공개특허공보 평8-300008호에 개시된 장치는 선행 시트바용 클램프장치와 후행 시트바용 클램프장치 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 접합면의 상하위치를 조절하는 상하조절장치를 설치한 레이저 용접장치이다. 동 공보 평7-24504호에 개시된 장치는 가열된 선행 시트바 미단부와 후행 시트바 선단부를 간격을 두어 각각을 상하에서 아암으로 클램프하고, 클램프한 상태에서 아암을 이동시켜 선행 시트바 미단부와 후행 시트바 선단부의 대향면을 가압하여 접합하는 클램프장치이다. 한쪽 시트바로부터 다른쪽 시트바에 걸쳐 시트바를 클램프하는 누름판을 갖는 수평레벨 유지기구를 구비한 클램프장치가 개시되어 있다.

상기 동 공보 평8-300008호에 개시된 장치는 선행 클램프장치와 후행 클램프장치 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 접합면의 상하위치를 조절하는 기구가 필요하다. 따라서, 기구가 복잡해지는 결점이 있다. 선행 시트바 (10) 보다 후행 시트바 (12) 가 두꺼운 경우, 접합부 (11) 의 시트바 두께에 단차가 생긴다. 단차가 있으면, 도 1 에 나타내는 바와 같이 마무리압연기로 압연하는 경우에 시트바 단차 부분에 상하 롤 (14, 15) 로부터의 힘이 도면중에 나타내는 방향으로 작용한다. 그 결과, 선행 시트바와 후행 시트바의 접합부 (11) 가 파단될 위험성이 있어 문제가 있었다.

동 공보 평7-24504호에 개시된 장치의 예를 도 2 에 나타낸다. 도 2 에서, 도면부호 16, 17 은 입구측 상하 클램프, 도면부호 18, 19 는 출구측 상하 클램프이다. 선행 시트바보다 후행 시트바가 얇은 경우, 후행 시트바로부터 선행 시트바에 걸쳐 누름판에 의해 시트바를 클램프하면 누름판이 휘는 문제가 있었다.

한편, 본 출원인은 동 공보 평10-5830호와 동 공보 평11-169926호에 엔드리스압연의 압연조건을 설정하는 기술을 제안하였다. 동 공보 평10-5830호에 개시된 기술은 마무리판두께가 얇은 강대가 압연순서 중간정도가 되도록 엔드리스압연재의 접합순서를 결정하는 것이다. 동 공보 평11-169926호에 개시된 기술은 엔드리스압연을 실시할 예정이었던 압연대상재가 엔드리스압연을 할 수 없게 된 경우에 즉시 배치압연으로 교체하는 것이다. 그로 인해, 엔드리스압연용과 배치압연용 양쪽에 대해 압연조건을 미리 결정해 둔다. 동 공보 평10-5830호와 동 공보 평11-169926호에 개시된 기술에서는, 상기 서술한 시트바가 파단될 위험성이 있고, 또한 시트바를 클램프하면 누름판이 휘는 문제는 해결할 수 없다.

발명의 개시

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로 접합시 누름판의 손상을 방지하는 것을 과제로 한다. 또, 엔드리스압연시에 접합강도를 확보함과 동시에 롤부하를 경감시키는 것을 과제로 한다.

본 발명은 엔드리스압연에서 시트바 두께를 동일하게 하여 압연함으로써 상기 과제를 해결하였다. 열간 압연에서 상위 컴퓨터는 미리 압연대상재마다 강종, 규격, 치수, 제품 두께, 제품 폭 등의 정보에 기초하여 압연조건을 결정한다. 상기 압연대상재가 엔드리스압연을 실시할 예정인 압연대상재일 경우는 하위 컴퓨터로 다음과 같이 연산한다. 하위 컴퓨터는 엔드리스압연의 선두재로부터 최종재까지의 복수 압연대상재 중에서 상기 압연대상재마다 미리 결정된 시트바 두께를 비교하고 이들 중 최소값을 찾아낸다. 이들 중 최소값으로 시트바 두께를 통일시켜 압연함으로써 상기 과제를 해결한 것이다.

종래는 선행 시트바보다 후행 시트바가 두꺼운 경우가 있어, 이로 인해 시트바 접합부의 단차 부분에 마무리압연롤로부터의 힘이 가해져 접합이 파단되는 문제가 있었다. 또, 단차부를 누름판으로 클램프할 때에 누름판이 휘거나 파손되는 문제가 있었다. 본 발명에서는 엔드리스압연 조업을 실시하는 복수 압연대상재의 시트바 두께를 동일하게 하기 때문에 이와 같은 문제는 발생되지 않는다.

본원 발명의 효과를 도 3a 와 도 3b 에 나타낸다. 도 3a 에 나타내는 바와 같이 접합부는 원활하게 마무리압연롤에 맞물려 들어간다. 도 3b 에 나타내는 바와 같이 클램프장치의 누름판 (16, 17) 이 휘는 경우는 없다.

도 1 은 일본 공개특허공보 평8-300008호에 개시된 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 마무리압연의 단면을 나타내고 있다.

도 2 는 일본 공개특허공보 평7-24504호에 개시된 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 클램프부의 단면을 나타내고 있다.

도 3a 는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 마무리압연의 단면을 나타내고 있다.

도 3b 는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 클램프부의 단면을 나타내고 있다.

도 4 는 본 발명의 적용대상인 열간 압연라인의 예를 나타내는 도면이다.

도 5 는 본 발명을 실시하기 위한 제어장치의 실시형태를 나타내는 블록도이다.

도 6 은 상기 실시형태의 처리순서를 나타내는 흐름도이다.

도 7 은 본 발명의 실시형태에서 사용되고 있는 압연대상재 정보의 예를 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.

도 4 에 일례로서 엔드리스압연을 실시하는 열간 압연라인의 개요를 나타낸다. 이 열간 압연라인을 사용하여 엔드리스압연을 실시하는 경우에 대해 설명한다. 선행재 (10) 의 미단 (10e) 과, 후행재 (12) 의 선단 (12t) 을 3 스탠드의 조압연기 (20) 와 7 스탠드의 마무리압연기 (40) 사이에 설치한 접합장치 (30) 로 접합한다. 선행재 (10) 와 후행재 (12) 가 연결된 상태에서 연속적으로 마무리압연을 실시한다. 마무리압연기 (40) 의 하류측에는 압연대상재의 절단기 (50) 가 설치되어 있고, 이 절단기 (50) 의 하류측에는 두 대의 권취기 (60) 가 설치되어 있다. 선행재 (10) 와 후행재 (12) 가 연결된 상태에서 마무리압연된 압연대상재를 권취기 (60) 에 의해 권취될 소정의 길이만큼, 상기 절단기 (50) 로 절단한다. 절단점보다 선행하는 압연대상재와, 절단점보다 후행하는 압연대상재의 권취를 두대의 권취기로 교대로 실시한다.

엔드리스 마무리압연은 선행재 (10) 와 후행재 (12) 를 파단부분없이 연속적으로 압연한다. 전체 길이에 걸쳐 안정된 압연을 실시할 수 있다. 특히 판두께가 얇아 선단의 비정상부의 통판 (通板) 이 어려운 압연대상재의 압연에 적합하다.

도 5 는 본 발명을 실시하기 위한 제어장치를 나타내는 블록도의 예이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이 열간 압연라인내 각 설비의 조업조건은 컴퓨터에 의해 설정된다. 압연대상재인 슬래브마다 강종, 규격, 압연치수 등의 정보는 오더입력 단말장치 (80) 로부터 입력된다. 상기 슬래브마다의 정보는 예컨대 내부 통신망 (82) 을 경유하여 상위 컴퓨터 (70) 에 전송된다. 이 상위 컴퓨터 (70) 는 상기 슬래브마다의 정보에 기초하여 압연온도, 압하스케줄, 압연속도, 스탠드간 장력, 압연대상재 냉각조건 등의 압연조건을 결정한다. 상위 컴퓨터는 상기 압연조건을 하위 컴퓨터 (72) 에 명령한다.

슬래브가 압연라인에 투입되면 하위 컴퓨터 (72) 는 압연라인의 각 부분에 배치된 검출기로부터 제공되는 검출값을 판독한다. 검출기란, 도 5 에서는 조압연기 출구측 검출기 (24), 접합장치 출구측 검출기 (32), 마무리압연기 출구측 검출기 (44) 등을 가리킨다. 검출값이란, 온도, 판두께, 판폭 등을 가리킨다. 동시에 하위 컴퓨터 (72) 는 설비의 실제 조업 데이터를 판독한다. 설비란, 도 5 에서는 조압연기 (20), 접합장치 (30), 마무리압연기 (40), 절단기 (50), 권취기 (60) 등을 가리킨다. 실제 조업 데이터란, 조압연기 (20) 의 압하장치 (22) 나 마무리압연기 (40) 의 압하장치 (42) 에서의 압연하중 등을 가리킨다. 검출기로부터 제공되는 검출값과 설비의 실제 조업 데이터를 합하여 압연대상재 정보라고 칭한다. 이들 압연대상재 정보에 기초하여 하위 컴퓨터 (72) 는 상위 컴퓨터 (70) 가 명령한 압연조건에서 압연대상재가 압연되도록 현재 압연대상재가 존재하는 장소 이후의 설비의 조업조건을 계산한다. 하위 컴퓨터 (72) 는 이 계산결과에 기초한 조업조건신호를 각 설비에 보내어 각 설비를 가동시킨다.

예를 들어 보다 상세하게 설명한다. 예컨대 배치압연 조업에서는 하위 컴퓨터 (72) 는 조압연에서의 압연대상재 정보에 기초하여 상위 컴퓨터 (70) 로부터 보내진 마무리압연조건에서 마무리압연이 실행되도록 마무리압연기 (40) 의 조업조건 즉, 각 스탠드의 압하위치, 롤원주속도 등을 구한다. 조압연에서의 압연대상재 정보란, 조압연이 종료된 단계에서의 조압연 후의 시트바 치수나 온도 등을 가리킨다. 이들은 조압연기 출구측 검출기 (24) 를 사용하여 검출하거나 또는 조압연기 (20) 의 실제 조업 데이터로부터 계산에 의해 구한다.

한편, 예컨대 엔드리스압연 조업에서는 접합장치 (30) 로 선행재 (10) 와 후행재 (12) 의 접합이 완료된 후에 후행재 (12) 에 대한 마무리압연기 (40) 의 조업조건을 하위 컴퓨터 (72) 가 계산한다. 이후, 상기 배치압연인 경우와 마찬가 지로 상위 컴퓨터 (70) 로부터 보내져 온 마무리압연조건에서 마무리압연이 실행되도록 마무리압연기 (40) 의 조업조건을 구한다.

이상 서술한 전체적인 순서를 도 6 에 나타낸다. 본 발명에서는 압연대상재마다 미리 결정된 시트바 두께를 비교하고, 또한 이들 중 최소값으로 시트바 두께를 통일시킨다.

도 6 중 도면부호 130 으로 나타내는 블록에서 압연대상재마다 미리 시트바 두께를 결정한다. 결정방법의 예를 도 7 에 나타낸다. 슬래브마다 강종, 규격, 압연치수, 열간 압연 후의 명령 두께, 열간 압연 후의 명령 폭 등을 주요 요소로 하여, 상기 상위 컴퓨터 (70) 내에 미리 기억 등록되어 있는 설정용 테이블로부터 시트바 두께를 검색한다. 도 7 에 나타내는 바와 같이 엔드리스압연용과 배치압연용, 양쪽에 대해 시트바 두께를 등록해 두는 것이 바람직하다.

시트바 두께의 설정값은 테이블에 미리 입력해 둔다. 압연 후의 제품이 우수한 강도와 신장과 같은 기계적 재질을 확보하기 위해서는, (1) 방열에 의한 에너지손실을 저감시키고, (2) 마무리압연온도를 높게 유지할 필요가 있다. 이를 위해서는 시트바 두께는 두꺼운 쪽이 바람직하다. 그러나, 마무리압연 후의 판두께가 얇은 경우에는 마무리압연기의 부하를 저감시키기 때문에 시트바 두께는 얇은 쪽이 바람직하다. 이들의 상반되는 조건을 고려하여 시트바 두께는 결정된다. 그 때, 시트바 두께는 배치압연용에 대해서만 결정해 두어도 되고, 배치압연용과 엔드리스압연용 양쪽에 대해 결정해 두어도 된다.

현재, 엔드리스압연대상재의 개수가 n 개로서, 상기와 같은 로직으로 각 1 개마다 시트바 두께가 t1, t2, …tn 으로 결정되어 있는 것으로 한다. 복수 엔드리스압연재 그룹을 엔드리스 유니트라고 칭한다. 본 발명에서는 이 엔드리스 유니트내의 t1, t2, …tn 을 비교한 다음, 이 엔드리스 유니트내 모든 압연대상재에 대해 시트바 두께의 설정값을,

Min (t1, t2, …tn)

으로 재기입한다. 또한 Min ( ) 은 괄호안의 복수 변수 중에서의 최소값을 나타내는 함수이다. 배치압연용에 대해서만 시트바 두께를 결정한 경우는 이들에 대해 Min (t1, t2, …tn) 을 결정하면 된다. 배치압연용과 엔드리스압연용 양쪽에 대해 결정한 경우는 엔드리스압연용에 대해 Min (t1, t2, …tn) 을 결정하면 된다.

이와 같이 하여 압연대상재마다 미리 결정된 시트바 두께를 비교하여 이들 중 최소값으로 시트바 두께를 통일시켜 결정한다.

실시예

일례로서 배치압연용에 대해서만 시트바 두께를 결정한 경우에 대해 실제로 엔드리스압연 조업용 시트바 두께를 결정한 구체예를 표 1 에 나타낸다. 표 1 은 6 개의 동일 강종 (저탄소강) 의 압연대상재 No.1 ∼ 6 을 마무리압연기 입구측에서 시트바를 접합하여 연속적으로 마무리압연한 일례를 나타내고 있다. 종래의 배치압연에서는 각 압연대상재마다 시트바 두께를 설정한다. 엔드리스압연시에는 가장 얇은 (표 중 4 개째) 두께인 30㎜ 로 통일시켰다.

압연순	마무리압연 후 두께 (㎜)	마무리압연 후 폭 (㎜)	배치압연에 의한 시트바 두께 (㎜)	엔드리스압연에 의한 시트바 두께 (㎜)
1	1.6	1219	35	30
2	1.8	1200	37	30
3	1.4	1188	32	30
4	1.2	1205	30	30
5	1.4	1188	32	30
6	1.6	1100	35	30

본 발명에 의하면 엔드리스압연 조업을 실시하는 압연대상재의 시트바 두께를 유니트내에서 통일시킨다. 종래는 선행 시트바보다 후행 시트바가 두꺼운 경우가 있어, 이로 인해 시트바 접합부의 단차 부분에 마무리압연롤부터의 힘이 가해져 접합이 파단되는 문제가 있었다. 또, 종래는 선행 시트바보다 후행 시트바가 얇은 경우가 있어 단차부를 누름판으로 클램프할 때에 누름판이 휘거나 파손되는 문제가 있었다. 그러나, 본원 발명에 의하면 도 3a, 도 3b 에 나타낸 바와 같이 원활한 접합, 마무리압연이 가능해진다.

Claims (1)

1. 압연대상재의 종류, 규격, 치수, 제품 두께, 제품 폭의 압연대상재 정보에 기초하여 미리 압연대상재마다 결정한 압연조건에 따라 열간 압연하는 방법에 있어서, 상기 압연대상재가 선행 시트바 미단과 후행 시트바 선단끼리를 접합하여 마무리엔드리스압연 (endless finish rolling) 을 실시할 예정인 압연대상재일 경우에,

   엔드리스압연의 선두재로부터 최종재까지의 압연대상재를 압연순으로 나열한 엔드리스 유니트내에서, 상기 압연대상재마다 미리 결정된 시트바 두께를 비교하고,

   이들 중 최소값으로 시트바 두께를 통일시켜,

   마무리엔드리스압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 열간 압연방법.

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