KR100805898B1 - Maximum load calculation method of roll leveler - Google Patents

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Abstract

본 발명은 롤러 교정기의 치수조건을 가지고 편평량을 고려한 롤러 교정기의 작업롤 최대하중 설계방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방법은, 작업롤과 보강롤간의 중심거리를 구하여 작업롤과 보강롤간의 편심각을 구하고, 단위 보강롤 길이당 작용하는 교정력을 구하여 보강롤 1개가 작업롤에 가할 수 있는 교정력(QUNIT)을 구하는 단계와; 작업롤과 보강롤간의 편평변형 길이를 고려한 작업롤과 보강롤간의 편심각(θ')을 구하는 단계 및; 교정력(QUNIT) 및 편심각(θ')을 이용하여 작업롤 최대하중(PCONTACT)을 설계하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 롤러 교정시 작업롤과 보강롤간의 편평변형을 고려하여 전용수식을 구성하고, 롤러 교정시 교정반력에 대응하는 작업롤의 최대하중을 정확하게 도출할 수 있다. The present invention relates to a work roll maximum load design method of the roller straightener having the dimensional conditions of the roller straightener and considering the flatness, the method of the present invention is to determine the center distance between the work roll and the reinforcement roll piece Finding a severity, obtaining a straightening force (Q UNIT ) that one reinforcing roll can apply to the work roll by obtaining a straightening force acting per unit reinforcing roll length; Obtaining an eccentric angle θ 'between the work roll and the reinforcement roll in consideration of the flat deformation length between the work roll and the reinforcement roll; Designing the work roll maximum load P CONTACT using the straightening force Q UNIT and the eccentric angle θ '. According to the method of the present invention, it is possible to construct a dedicated formula in consideration of the flat deformation between the work roll and the reinforcement roll during roller straightening, and to accurately derive the maximum load of the work roll corresponding to the straightening reaction during roller straightening.

Description

편평량을 고려한 롤러 교정기의 작업롤 최대하중 설계방법{Maximum load calculation method of roll leveler}Maximum load roll design method of roller straightener considering flatness {Maximum load calculation method of roll leveler}

도 1은 압연공정에서 롤러 교정기의 위치를 나타내는 도면이고,1 is a view showing the position of the roller straightener in the rolling process,

도 2는 롤러 교정기에서 보강롤과 작업롤의 접촉관계를 간략하게 나타내는 평면도이고,2 is a plan view briefly showing the contact between the reinforcing roll and the work roll in the roller straightener,

도 3a는 보강롤과 작업롤의 축심이 서로 일치하는 경우에 보강롤에 가해진 하중이 작업롤에 동일하게 전달되는 것을 나타내는 도면이고,3A is a view showing that the load applied to the reinforcement roll is transmitted to the work roll in the same manner when the axis of the reinforcement roll and the work roll coincide with each other.

도 3b는 보강롤과 작업롤의 축심이 일치하지 않아 보강롤에 의해 가해진 하중과 작업롤이 받게 되는 하중이 상당한 차이가 발생하는 것을 나타내는 도면이고, 3B is a view showing that a significant difference occurs between the load applied by the reinforcement roll and the load received by the work roll because the axis of the reinforcement roll and the work roll do not coincide.

도 4는 롤러 교정기에서 한 개의 보강롤과 한 개의 작업롤이 접촉하는 형태를 2차원적으로 간단히 나타낸 도면이며,Figure 4 is a simple two-dimensional view showing a form in which one reinforcement roll and one work roll in contact with the roller straightener,

도 5는 보강롤과 작업롤에 관련된 하중성분들과 보강롤과 작업롤의 접촉점상에 작용하는 힘을 나타내는 도면이다. FIG. 5 is a diagram showing load components associated with a reinforcement roll and a work roll and a force acting on a contact point between the reinforcement roll and a work roll.

본 발명은 롤러 교정기에서의 교정반력에 대한 기준롤의 최대하중을 설계하 는 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 마무리 압연 후 압연판의 형상교정을 위해 실시하는 열간 교정작업시 롤러 교정기에서 판에 가할 수 있는 최대 교정반력에 대응하여 작업롤에 최대로 작용할 수 있는 하중을 설계하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of designing the maximum load of the reference roll against the correction reaction in the roller straightener, and more particularly to the plate in the roller straightener during the hot straightening operation performed for the shape correction of the rolled plate after finishing rolling The present invention relates to a method of designing a load capable of maximally acting on a work roll in response to a maximum corrective reaction force that can be applied.

롤러 교정기의 경우 작업롤들이 상하 비대칭으로 배치되어 있으며, 이 작업롤을 지지하는 보강롤 또한 한 개의 작업롤의 축심에 대해 좌우로 편심되어 여러 개가 동시에 접촉하는 형태이므로, 작업롤에 가해지는 최대 하중을 계산하는데 어려움이 있다.In the case of the roller straightener, the work rolls are arranged asymmetrically up and down, and the reinforcing rolls supporting the work rolls are also eccentrically lateral to the axis of one work roll, so that several are in contact at the same time. Is difficult to calculate.

기존에는 상부롤 세트의 전체 개수로 교정반력을 나눈 값에 안전율을 고려하여 롤러 교정기의 교정반력에 대한 작업롤 최대하중을 계산하였다. Conventionally, the maximum work roll load for the reaction force of the roller straightener was calculated by considering the safety factor divided by the total number of upper roll sets.

일반적으로, 롤러 교정기는 도 1에서 나타낸 것과 같이 압연공정상에서 마무리 압연기의 후면에 위치하며, 상부 작업롤 세트와 하부 작업롤 세트가 상하 비대칭으로 배치된다.In general, the roller straightener is located in the rear of the finishing mill in the rolling process as shown in Figure 1, the upper work roll set and the lower work roll set is arranged asymmetrically up and down.

또한, 도 2에서 나타낸 것과 같이 한 개의 작업롤에 접촉하는 보강롤은 일체형 보강롤이 아닌 여러 개의 보강롤이 작업롤 축심을 기준으로 좌우로 편심되어 접촉하도록 배치되어 있다. In addition, as shown in Figure 2, the reinforcing rolls in contact with one work roll is arranged so that several reinforcement rolls are eccentrically contacted to the left and right on the basis of the work roll axis rather than the integral reinforcement roll.

따라서, 교정기에서 작업롤과 판이 접촉할 때 작업롤에 가해지는 최대하중을 계산하는 데에는 보강롤들이 비대칭적으로 배치된다는 문제점이 있다. 즉, 도 3a에 나타낸 것과 같이 보강롤과 작업롤의 축심이 서로 일치하는 경우는 보강롤에 가해진 하중이 작업롤에 동일하게 전달된다고 생각할 수 있지만, 보강롤과 작업롤의 축심이 일치하지 않는 도 3b와 같은 경우는 보강롤에 의해 가해진 하중과 작업롤이 받게 되는 하중은 상당한 차이가 있게 된다. Therefore, there is a problem that the reinforcement rolls are asymmetrically arranged to calculate the maximum load applied to the work roll when the work roll and the plate are in contact with the straightener. That is, as shown in FIG. 3A, when the shaft centers of the reinforcement roll and the work roll coincide with each other, it can be considered that the load applied to the reinforcement roll is equally transmitted to the work roll, but the shaft centers of the reinforcement roll and the work roll do not coincide. In the case of 3b, there is a significant difference between the load applied by the reinforcement roll and the load received by the work roll.

전술한 바와 같이 통상적인 교정기의 작업롤 최대하중 설계방법은 최대 교정반력을 전체 상부 작업롤의 개수로 나눈 값에 안전율을 곱하여 산출하는 것이 일반적이다. As described above, in the conventional method of designing the maximum work roll load of a straightener, it is generally calculated by multiplying the safety factor by a value obtained by dividing the maximum corrective reaction force by the total number of upper work rolls.

따라서, 본 발명은 종래의 간이적 설계방법보다 실질적인 설계결과를 도출하기 위하여 안출된 것으로서, 롤러 교정시 작업롤과 보강롤간의 편평변형을 고려하여 전용수식을 구성하고, 롤러 교정시 교정반력에 대응하는 작업롤의 최대하중을 정확하게 도출하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to derive practical design results than the conventional simple design method, and formulated a dedicated formula in consideration of the flat deformation between the work roll and the reinforcement roll during roller calibration, and cope with the correction reaction during roller calibration The purpose is to accurately derive the maximum load of the work roll.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 작업롤과 보강롤간의 중심거리를 구하여 상기 작업롤과 보강롤간의 편심각을 구하고, 단위 보강롤 길이당 작용하는 교정력을 구하여 상기 보강롤 1개가 작업롤에 가할 수 있는 교정력을 구하는 단계와; 상기 작업롤과 보강롤간의 편평변형 길이를 고려한 상기 작업롤과 보강롤간의 편심각을 구하는 단계 및; 상기 교정력 및 편심각을 이용하여 작업롤 최대하중을 설계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method of the present invention for achieving the above object, to obtain the center distance between the work roll and the reinforcement roll to obtain the eccentric angle between the work roll and the reinforcement roll, to obtain the corrective force acting per unit reinforcement roll length of one reinforcement roll Obtaining a corrective force that can be applied to the roll; Obtaining an eccentric angle between the work roll and the reinforcement roll in consideration of the flat deformation length between the work roll and the reinforcement roll; It characterized in that it comprises the step of designing the work roll maximum load using the correction force and the eccentric angle.

아래에서, 본 발명에 따른 편평량을 고려한 롤러 교정기의 작업롤 최대하중 설계방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다. In the following, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the work roll maximum load design method of the roller straightener considering the flatness according to the present invention will be described in detail.

아래에서, 본 발명에 따른 롤러 교정기의 작업롤 최대하중 설계방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. In the following, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the work roll maximum load design method of the roller straightener according to the present invention will be described in detail.                     

도 4는 롤러 교정기에서 한 개의 보강롤과 한 개의 작업롤이 접촉하는 형태를 2차원적으로 간단히 나타낸 도면이다. 도 4에서, 보강롤의 직경을 D1, 작업롤의 직경을 D2 라고 했을 때, 보강롤은 작업롤의 수직축에 대해 δ만큼의 편심량을 갖는 것으로 한다. 또한, 보강롤의 동부길이를 L1, 작업롤의 동부길이를 L2 라고 하고, 전체 교정반력을 Q 로 정의한다. 이 때, 롤 중심간 거리(L3)는 수학식 1로 나타낼 수 있고, 편심각(δ)은 수학식 2로 나타낼 수 있다.Figure 4 is a simple two-dimensional view showing a form in which one reinforcing roll and one working roll in the roller straightener contact. In FIG. 4, when the diameter of the reinforcement roll is D 1 and the diameter of the work roll is D 2 , the reinforcement roll has an eccentricity of δ with respect to the vertical axis of the work roll. In addition, the eastern length of the reinforcement roll is L 1 , the eastern length of the work roll is called L 2 , and the overall corrective reaction force is defined as Q. In this case, the distance between the roll centers L 3 may be represented by Equation 1, and the eccentric angle δ may be represented by Equation 2.

Figure 112001034285614-pat00001
Figure 112001034285614-pat00001

Figure 112001034285614-pat00002
Figure 112001034285614-pat00002

여기서, L3 은 롤 중심간 거리, δ는 편심각, D1 은 보강롤 직경, D2 는 작업롤 직경을 각각 나타낸다. Here, L 3 is the distance between roll centers, δ is an eccentric angle, D 1 is a reinforcement roll diameter, and D 2 is a work roll diameter.

최대 교정반력(Q)에 대하여 단위 보강롤 길이당 작용하는 교정력(q)은 전체 보강롤의 개수를 고려하여 수학식 3과 같이 나타낼 수 있고, 보강롤 1개가 작업롤에 줄 수 있는 교정력(QUNIT)은 수학식 4로 나타낼 수 있다.The corrective force q acting on the unit reinforcement roll length with respect to the maximum corrective reaction force Q can be represented by Equation 3 in consideration of the total number of reinforcement rolls, and a single reinforcement roll Q can be given to the work roll (Q). UNIT ) can be represented by Equation 4.

Figure 112001034285614-pat00003
Figure 112001034285614-pat00003

Figure 112001034285614-pat00004
Figure 112001034285614-pat00004

여기서, q 는 단위 보강롤당 교정력, Q 는 전체 교정반력, L1 은 보강롤 동부길이, n 은 보강롤 개수를 각각 나타낸다. Where q is the corrective force per unit reinforcement roll, Q is the total corrective reaction force, L 1 is the reinforcement roll eastern length, and n is the number of reinforcement rolls, respectively.

도 5는 전술한 내용을 고려하여 도 4의 하중전달관계를 자유물체도 형태로 나타낸 것으로서, 보강롤과 작업롤에 관련된 하중성분들과 보강롤과 작업롤의 접촉점상에 작용하는 힘을 나타내는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating the load transfer relation of FIG. 4 in the form of a free-body diagram in consideration of the above-described contents, and shows load components related to reinforcement rolls and work rolls and forces acting on the contact points of reinforcement rolls and work rolls. to be.

도 5의 보강롤의 중심에 가해지는 힘은 보강롤 1개가 작업롤에 줄 수 있는 교정력과 동일한 QUNIT 이며, 보강롤과 작업롤의 접촉점에 작용하는 힘은 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. The force applied to the center of the reinforcement roll of FIG. 5 is the same Q UNIT as the straightening force that one reinforcement roll can give to the work roll, and the force acting on the contact point of the reinforcement roll and the work roll may be expressed by Equation 5.

Figure 112001034285614-pat00005
Figure 112001034285614-pat00005

상기 수학식 5의 경우는 우축으로 편심된 보강롤만을 고려한 것이므로, 좌측으로 편심된 보강롤도 고려하면 수학식 5는 간단히 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 작업롤에는 대략 5개의 보강롤이 접촉하는데, 하중을 설계하는 등 유한요소해석을 적용함에 있어 작업롤에 2개의 보강롤이 접촉하는 경우를 통해 계산하게 된다. Since Equation 5 considers only the reinforcement roll eccentrically to the right axis, considering the reinforcement roll eccentrically to the left, Equation 5 can be simply expressed as Equation 6. That is, approximately 5 reinforcement rolls are in contact with the work roll, and when applying the finite element analysis such as designing a load, it is calculated through the case where two reinforcement rolls are in contact with the work roll.                     

Figure 112001034285614-pat00006
Figure 112001034285614-pat00006

이 때, 작업롤과 보강롤간의 편평변형 길이(d)를 수학식 7을 이용해서 구한다. 여기서, 편평변형 길이(편평량)는 작업롤과 보강롤이 서로 접촉하는 접촉부에서의 변형길이를 의미한다. At this time, the flat strain length d between the work roll and the reinforcement roll is obtained using Equation (7). Here, the flat deformation length (flat weight) means the deformation length at the contact portion where the work roll and the reinforcement roll contact each other.

Figure 112001034285614-pat00007
Figure 112001034285614-pat00007

여기서, d 는 편평길이, P 는 PCONTACT, LUNIT = L1, E = 21000kg/mm2 , ρ는 등가반경을 각각 나타낸다. 등가반경(ρ)은 수학식 8과 같이 같다. Where d is flat length, P is P CONTACT , L UNIT = L 1 , E = 21000 kg / mm 2 , and ρ represents an equivalent radius, respectively. Equivalent radius (ρ) is the same as Equation (8).

Figure 112001034285614-pat00008
Figure 112001034285614-pat00008

그리고, 보강롤과 작업롤의 편평변형을 고려하면 편심량(δ')은 수학식 9와 같이 다시 정의 할 수 있다.In addition, considering the flat deformation of the reinforcement roll and the work roll, the amount of eccentricity δ 'may be redefined as in Equation 9.

Figure 112001034285614-pat00009
Figure 112001034285614-pat00009

따라서, 수학식 2에 수학식 9에서 구한 편심량 δ'를 입력하여 편심각 θ'을 구하고, 수학식 6을 이용하여 작업롤의 최대 하중을 계산한다. 이 때, 작업롤의 최대 하중 PCONTACT 는 축심이 일치한 경우 수직력으로 고려할 수 있지만, 롤러 교정기와 같이 상하부 작업롤이 비대칭인 경우는 도 5에서 나타낸 PCONTACT 을 최대하중으로 고려한다.Therefore, the eccentricity θ 'is obtained by inputting the eccentricity δ' obtained from Equation 9 into Equation 2, and the maximum load of the work roll is calculated using Equation 6. At this time, the maximum load P CONTACT of the work roll may be considered as a vertical force when the shaft centers coincide. However, when the upper and lower work rolls are asymmetric, such as a roller straightener, the P CONTACT shown in FIG. 5 is considered as the maximum load.

전술한 내용을 설명하기 위해, 작업롤 직경 = 250mm, 보강롤 직경 = 255mm, 편심거리 = 75mm, 최대 교정반력 = 2400ton 인 롤러교정기에서의 작업롤에 발생하는 최대하중을 계산해 보면 수학식 10과 같다.In order to explain the above, the maximum load generated on the work roll in the roller straightener with work roll diameter = 250 mm, reinforcement roll diameter = 255 mm, eccentricity distance = 75 mm, and maximum correction reaction force = 2400ton is calculated as shown in Equation 10. .

Figure 112001034285614-pat00010
Figure 112001034285614-pat00010

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 편평량을 고려한 롤러 교정기의 작업롤 최대하중 설계방법은 롤러 교정기의 설계시 교정기의 치수조건만 정해지면 롤러 교정기의 제어능력을 곧바로 도출할 수 있다. As described in detail above, the method of designing the maximum work load of the roller straightener in consideration of the flatness of the present invention can directly derive the control capability of the roller straightener if only the dimensional conditions of the straightener are determined when the roller straightener is designed.

이상에서 본 발명의 편평량을 고려한 롤러 교정기의 작업롤 최대하중 설계방 법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. In the above description, the technical details of the design method of the maximum work load of the roller straightener in consideration of the flatness of the present invention have been described together with the accompanying drawings, which are illustrative examples of the best embodiments of the present invention. no.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations within the scope of the appended claims without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (1)

롤러 교정기의 치수조건을 가지고 편평량을 고려한 롤러 교정기의 작업롤 최대하중 설계방법에 있어서, In the method of designing the maximum work load of the roller straightener with the dimensional condition of the roller straightener and considering the flatness, 작업롤과 보강롤간의 중심거리를 구하여 상기 작업롤과 보강롤간의 편심각을 구하고, 단위 보강롤 길이당 작용하는 교정력을 구하여 상기 보강롤 1개가 작업롤에 가할 수 있는 교정력(QUNIT)을 구하는 단계와; 상기 작업롤과 보강롤간의 편평변형 길이를 고려한 상기 작업롤과 보강롤간의 편심각(θ')을 구하는 단계 및; 상기 교정력(QUNIT) 및 편심각(θ')을 하기의 식에 적용하여 작업롤 최대하중(PCONTACT)을 설계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 교정기의 작업롤 최대하중 설계방법. Work rolls and obtaining a center distance between the reinforcing rolls finding the work rolls and the side severity between reinforcing rolls, obtaining the orthodontic force acting per unit reinforcement roll length to obtain the orthodontic force (Q UNIT) dog said reinforcing roll 1 can be applied to the work rolls Steps; Obtaining an eccentric angle θ 'between the work roll and the reinforcement roll in consideration of the flat deformation length between the work roll and the reinforcement roll; And designing a work roll maximum load (P CONTACT ) by applying the straightening force (Q UNIT ) and an eccentric angle (θ ') to the following equation.
Figure 112001034285614-pat00011
Figure 112001034285614-pat00011
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