KR100931535B1 - 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크 - Google Patents

페어 크로스 압연기의 작업롤 초크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 판의 형상 제어용으로 사용되는 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크(Chock)에 관한 것으로 특히, 페어 크로스 압연기의 작업롤에서 트러스트 하중이 발생되더라도 압연하중의 변화를 최소화시킬 수 있는 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 본 발명의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크는, 페어 크로스 압연기에 있어서, 상부 작업롤 초크의 좌우측 하단에는 각각 돌출부를 형성하고, 하부 작업롤 초크의 좌우측 상단에는 각각 돌출부를 형성하여, 상기 각각의 돌출부에는 각각의 롤 초크 클램프 플레이트와 하우징 라이너를 면접촉시키는 것으로 이루어진다.
이 같은 본 발명의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크에 의하여, 압연시 작업롤에 큰 트러스트 하중이 발생되더라도 트러스트에 의하여 발생되는 작업측 및 구동측 압연하중의 변화를 최소화할 수 있게 됨에 따라, 압연하중의 변화로 발생될 수 있는 웨지(wedge)나 캠버(camber)와 같은 판의 형상 불량이나 압연 소재 끝단의 횡이동(lateral moving) 및 판 꼬임(strip pinching) 등을 방지할 수 있다.
페어 크로스 압연기, 작업롤 초크, 백업롤, 돌출부, 트러스트

Description

페어 크로스 압연기의 작업롤 초크{Work Roll Chock of Pair Cross Mill}
도 1은 일반적인 상부 작업롤 및 하부 작업롤의 트러스트 방향을 나타내는 사시도
도 2는 일반적인 페어 크로스 압연기의 스탠드 및 이에 발생되는 하중을 나타내는 개략도
도 3은 일반적인 상부 작업롤에 발생되는 트러스트 및 회전 모멘트를 나타내는 개략도
도 4는 종래의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크 구조를 나타내는 개략 단면도
도 5는 본 발명의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크 구조를 나타내는 개략 단면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 상부 백업롤 2 : 상부 작업롤
3 : 하부 작업롤 4 : 하부 백업롤
6 : 상부 작업롤 초크 6' : 하부 작업롤 초크
7 : 돌출부 8, 8' : 롤 초크 클램프 플레이트
9 : 하우징 라이너 10 : 판
본 발명은 제철소에서 판의 형상 제어용으로 사용되는 페어 크로스(Pair Cross) 압연기의 작업롤 초크(Chock)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 페어 크로스 압연기의 작업롤에서 트러스트 하중이 발생되더라도 압연하중의 변화를 최소화시킬 수 있는 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크에 관한 것이다.
제철소 판 압연기의 판 형상 제어용으로 거의 대부분 사용되고 있는 페어 크로스 압연기는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 판(10)의 상부 및 하부에 각각 접촉되는 상부 작업롤(2)과 하부 작업롤(3)로 형성되고, 상기 상부 작업롤(2)의 상부에는 상부 백업롤(1)이 접촉되어 형성되며, 상기 하부 작업롤(3)의 하부에는 하부 백업롤(4)이 접촉되어 형성된다.
상기한 구조를 갖는 페어 크로스 압연기는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 그 구조로 인하여 판의 압연시 상부 및 하부 작업롤(2, 3)에 큰 트러스트 하중이 발생된다.
따라서, 판을 압연하는 경우에는 압연 소재의 작업측(work side)과 구동측(drive side)의 레벨이 서로 같도록 하는 것이 중요하다.
상기 압연 소재의 작업측과 구동측의 레벨이 서로 차이가 나는 경우에는 웨지(wedge)나 캠버(camber)와 같은 판의 형상 불량이 발생되고, 압연 소재 끝단의 횡이동(lateral moving)과 판 꼬임(strip pinching) 등의 추가적인 문제가 발생된다.
그리고 또한, 상부 및 하부 작업롤(2, 3) 사이에 발생하는 트러스트 하중(Tt ws, Tb ws)은 롤에 회전 모멘트(Tt ws ×L1)를 발생시키며, 작업측에 대한 압연하중과 구동측에 대한 압연하중은 상기 회전 모멘트(Tt ws×L1)에 대항하여 균형이 유지될 수 있도록 변화한다.
상기 작업측과 구동측의 압연하중에 차이가 발생하면 작업측과 구동측의 판 레벨이 변화하게 된다.
도 4는 종래의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크 구조를 나타내는 개략 단면도로서, 작업롤 초크 구조는 상부와 하부가 동일하므로 여기에서는 상부 작업롤 초크에 대해서만 설명하기로 한다.
종래의 상부 작업롤 초크(6)의 구조는, 상기 상부 작업롤 초크(6)의 우측에는 롤 초크 클램프 플레이트(8)와 전체 면접촉되며, 상기 상부 작업롤 초크(6)의 좌측에는 하우징 라이너(9)가 전체 면적으로 접촉되는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 도면에 표시된 바와 같이 회전 모멘트의 거리(L1)가 길어짐에 따라 하기의 식 10을 적용하였을 경우 압연하중에 많은 차이가 발생하게 된다.
상기와 같이 압연하중에 많은 차이가 발생하게 되면, 결과적으로 압연 소재의 작업측과 구동측의 레벨이 서로 차이가 발생하여 상기한 많은 문제점이 발생하게 되는 것이다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 방지하기 위하여, 압연하중의 차이를 보상하기 위한 여러가지 제어를 실시하고 있으나, 이 또한 근본적인 해결이 이루어지지 않고 있는 실정이다.
압연기의 롤 트러스트는 롤의 꼬여진 방향에 따라 작업측과 구동측 방향으로 발생할 수 있는데, 작업측 방향으로 발생된 것은 도 2에 나타낸 것처럼, 롤 초크 클램프 플레이트(8, 8')에 전달되고, 여기에 트러스트 반력이 발생되어 트러스트력을 지지하게 된다.
반면에, 구동측 방향의 트러스트는 도 4의 하우징 라이너(9)로 전달되어 이것이 트러스트 하중을 지지하게 된다.
상기 롤 초크 클램프 플레이트(8, 8')와 하우징 라이너(9)는 롤의 중심선 부근에 설치되어 있어, 여기에서 발생되는 트러스트 반력의 합도 롤의 중심선 부근에 위치하게 된다.
상부 및 하부 작업롤 사이에서 발생된 트러스트력과 클램프 플레이트와 하우징 라이너에서 발생되는 반력의 작용선이 롤의 반경만큼 상당히 떨어져 있어 짝힘의 회전 모멘트가 발생하게 되며, 상기 회전 모멘트의 크기는 작용선 사이의 거리 에 비례한다.
따라서, 본 발명의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크에서는, 상기 작업롤 초크의 구조를 개선하여 두 작용선 사이의 거리를 최소화하므로써, 이로 인한 회전 모멘트 발생을 최소화하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크는, 하나의 상부 백업롤(1)과 상부 작업롤(2) 및 하나의 하부 백업롤(4)과 하부 작업롤(3)을 포함하는 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크에 있어서, 상기 상부 작업롤의 일단부에 형성된 상부 작업롤 초크(6)의 좌우측 하단에는 각각 돌출부(7)를 형성하여, 상기 우측의 돌출부는 상기 상부 작업롤(2)의 중심선 부근에 설치된 롤 초크 클램프 플레이트(8)와 분리상태에서 면접촉되며, 상기 좌측의 돌출부는 상기 상부 작업롤(2)의 중심선 부근에 설치된 하우징 라이너(9)와 분리상태에서 면접촉되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크는, 하나의 상부 백업롤(1)과 상부 작업롤(2) 및 하나의 하부 백업롤(4)과 하부 작업롤(3)을 포함하는 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크에 있어서, 상기 하부 작업롤의 일단부에 형성된 하부 작업롤 초크(6')의 좌우측 상단에는 각각 돌출부를 형성하여, 상기 우측의 돌출부는 상기 하부 작업롤(3)의 중심선 부근에 설치된 롤 초크 클램프 플레이트(8')와 분리상태에서 면접촉되며, 상기 좌측의 돌출부는 상기 하부 작업롤(3)의 중심선 부근에 설치된 하우징 라이너(9)와 분리상태에서 면접촉되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크 구조를 나타내는 개략 단면도로서, 작업롤 초크 구조는 상부 작업롤 초크와 하부 작업롤 초크가 대칭으로 형성되며 동일하므로 여기에서는 상부 작업롤 초크에 대해서만 설명하기로 한다.
도면에 나타낸 바와 같이, 상부 작업롤의 일단부에 형성된 상부 작업롤 초크(6)의 좌우측 하단에는 각각 돌출부(7)를 형성하여, 상기 우측의 돌출부는 상기 상부 작업롤(2)의 중심선 부근에 설치된 롤 초크 클램프 플레이트(8)와 분리상태에서 면접촉되며, 상기 좌측의 돌출부는 상기 상부 작업롤(2)의 중심선 부근에 설치된 하우징 라이너(9)와 분리상태에서 면접촉된다.
그리고, 하부 작업롤 초크는 상기 상부 작업롤 초크(6)와 반대로 좌우측 상단에 각각 돌출부를 형성한다.
이하, 본 발명의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크에 대한 원리를 도면에 근거하여 설명하면 다음과 같다.
압연롤에서 트러스트 발생 부위는 도 2에 나타낸 상부 백업롤(1)과 상부 작업롤(2) 사이와, 상기 상부 작업롤(2)과 판(10) 사이이다.
도 1에 트러스트 발생 부위와 방향을 표시하였는데, 트러스트의 크기와 방향은 롤의 교차각 크기와 방향에 의해서 달라질 수 있다.
상기 상부 백업롤(1)에 작용하는 트러스트(Tt B)는 상부 백업롤(1)과 상부 작업롤(2) 사이에서 작용하는 트러스트(Tt WB)와 동일하고, 상기 하부 백업롤(4)에 작용하는 트러스트(Tb B)는 하부 백업롤(4)과 하부 작업롤(3) 사이에서 작용하는 트러스트(Tb WB)와 동일하다.
또한, 상기 상부 작업롤(2)에 작용하는 트러스트(Tt W)는, 상기 상부 백업롤(1)에 작용하는 트러스트(Tt B)와, 그리고 상부 작업롤(2) 및 판(10) 사이에 작용하는 트러스트(Tt WS)를 동시에 받고 있으며, 상기 하부 작업롤(3)에 작용하는 트러스트(Tb W)는, 상기 하부 백업롤(4)에 작용하는 트러스트(Tb B)와, 그리고 하부 작업롤(3) 및 판(10) 사이에 작용하는 트러스트(Tb WS)를 동시에 받고 있다.
상기한 바를 식으로 표현하면 다음과 같은데, 트러스트의 방향은 롤의 교차 방향에 따라 결정되므로 다음과 같이 표현된다.
Tt B = Tt WB
Tt W = Tt WS ± Tt WB
Tb W = Tb WS ± Tb WB
Tb B = Tb WB
상기 식에 있어서, 페어 크로스 압연기에서의 상부 백업롤(1)과 상부 작업롤(2) 사이에서 작용하는 트러스트(Tt WB)와 하부 백업롤(4)과 하부 작업롤(3) 사이에서 작용하는 트러스트(Tb WB)는 다른 것에 비하여 그 크기가 아주 작기 때문에 무시할 수 있다.
따라서, 상기 식들은 다음과 같이 쓸 수 있다.
Tt B = 0
Tt W = Tt WS
Tb W = Tb WS
Tb B = 0
상기 식에서 또한, Tt WS = Tb WS가 되므로 Tt W = Tb W가 된다.
이어서, 상부 및 하부 작업롤 각각에 대한 트러스트력과 롤 초크 클램프 플레이트의 반력, 그리고 두 힘에 의하여 발생되는 회전 모멘트에 대하여 도 2를 통하여 검토해 보면 다음과 같다.
도 2에서 L1과 L2는 트러스트력과 트러스트 반력 사이의 거리로서, 상기 트러스트력과 트러스트 반력은 서로 크기가 같고 작용방향은 반대이다.
반시계 방향을 플러스(+)라 하고, 롤 스탠드 전체에 대한 모멘트의 합을 계산하면 다음과 같다.
(Fd-Fw)L3-Tt WS×L1-Tb WS×L2=0
이를 정리하면,
(Fd-Fw)=Tt WS×(L1+L2)/L3
가 된다.
상기 식에서, 작업측과 구동측의 압연하중 차이가 발생되지 않게 하려면
트러스트력(Tb WS)의 값이 0이거나 L1+L2의 값이 0이면 된다.
압연시 트러스트력은 발생되지 않을 수 없기 때문에 본 발명에서는 L1+L2의 값이 가능한 작게 되도록 하였다.
따라서, 도 4의 종래의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크 구조에 있어서 L1과, 도 5의 본 발명의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크 구조에 있어서 L1'의 크기를 비교해 보면, L1' 〈 L1이 되며, 회전 모멘트의 거리가 짧아짐에 따라서, 상기 수학식 10을 적용하였을 경우에 압연하중의 차이도 감소하게 된다.
이상에서와 같이 본 발명의 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크 구조에 의하여, 압연시 작업롤에 큰 트러스트 하중이 발생되더라도 트러스트에 의하여 발생되는 작업측 및 구동측 압연하중의 변화를 최소화할 수 있게 됨에 따라, 압연하중의 변화로 발생될 수 있는 웨지(wedge)나 캠버(camber)와 같은 판의 형상 불량이나 압연 소재 끝단의 횡이동(lateral moving) 및 판 꼬임(strip pinching) 등을 방지할 수 있어, 제품의 품질과 실수율을 향상시킬 수 있으며, 또한 상기한 판 꼬임으로 인한 롤 마크(roll mark)의 발생을 방지하므로써, 롤 교체로 인한 설비의 휴지시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 하나의 상부 백업롤(1)과 상부 작업롤(2) 및 하나의 하부 백업롤(4)과 하부 작업롤(3)을 포함하는 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크에 있어서, 상기 상부 작업롤의 일단부에 형성된 상부 작업롤 초크(6)의 좌우측 하단에는 각각 돌출부(7)를 형성하여, 상기 우측의 돌출부는 상기 상부 작업롤(2)의 중심선 부근에 설치된 롤 초크 클램프 플레이트(8)와 분리상태에서 면접촉되며, 상기 좌측의 돌출부는 상기 상부 작업롤(2)의 중심선 부근에 설치된 하우징 라이너(9)와 분리상태에서 면접촉되는 것을 특징으로 하는 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크.
  2. 하나의 상부 백업롤(1)과 상부 작업롤(2) 및 하나의 하부 백업롤(4)과 하부 작업롤(3)을 포함하는 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크에 있어서, 상기 하부 작업롤의 일단부에 형성된 하부 작업롤 초크(6')의 좌우측 상단에는 각각 돌출부를 형성하여, 상기 우측의 돌출부는 상기 하부 작업롤(3)의 중심선 부근에 설치된 롤 초크 클램프 플레이트(8')와 분리상태에서 면접촉되며, 상기 좌측의 돌출부는 상기 하부 작업롤(3)의 중심선 부근에 설치된 하우징 라이너(9)와 분리상태에서 면접촉되는 것을 특징으로 하는 페어 크로스 압연기의 작업롤 초크.
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JPH10192922A (ja) 1997-01-13 1998-07-28 Kawasaki Steel Corp ロールチョック構造

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