KR100951269B1 - 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법 - Google Patents

파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은 파인 패스(fine pass) 압연방식을 이용한 평탄도 (flatness) 제어방법에 관한 것으로, 특히 NSCR(Non Stop Controlled Rolling)을 이용하는 압연소재에 대하여 파인 패스 압연방식을 이용하여 목표로 하는 평탄도를 얻기 위한 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법은, 조압연에서 압연소재의 최대 압연하중, 최대 압연 토오크, 최대 취입 두께차, 형상제어 최대 압연하중으로부터 현재 패스의 초기 압하율을 계산하는 제1단계; 상기 조압연에서 최종 패스의 최종 압하율을, 압연소재의 목표 평탄도를 얻기 위한 압하율 범위로 설정하는 제2단계; 상기 설정된 최종 압하율을 유지하기 위하여, 최종 패스를 제외한 현재 패스에서의 최소 압연 토오크를 설정하는 제3단계; 최종 패스를 제외한 현재 패스에서의 압연 토오크를 상기 설정된 최소 압연 토오크 이상으로 발생시켜 상기 압연소재를 압연하도록 하는 제4단계; 및 최종 패스에서 상기 설정된 최종 압하율로 상기 압연소재를 압연하도록 하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
파인 패스 압연, 평탄도, 압하율, 토오크, 압연소재

Description

파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법{Flatness control method using fine pass rolling}
본 발명의 일 측면은 파인 패스(fine pass) 압연방식을 이용한 평탄도(fine pass) 제어방법에 관한 것으로, 특히 NSCR(Non Stop Controlled Rolling)을 이용하는 압연소재에 대하여 파인 패스 압연방식을 이용하여 목표로 하는 평탄도를 얻기 위한 제어방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 압연설비를 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 압연설비는 가열로(10), 핫 스케일 브레이커(Hot Scale Breaker, HSB, 20), 조압연기(Roughing Mill, RM, 30), 사상압연기(Finishing Mill, FM, 40), 가속냉각기(50) 및 교정기(60)를 포함한다.
압연소재는 가열로(10)에서 가열되어 고열로 된 상태에서 추출되고, 핫 스케일 브레이커(20)에서 표면의 스케일이 제거된다. 이후에, 압연소재는 직육면체의 슬라브 상태에서 조압연기(30) 및 사상압연기(40)를 통하여 압연된다. 이후에, 가속냉각기(50)를 통하여 물로 냉각되어 압연소재 강도를 높이게 되고, 교정기(60)를 통하여 수냉으로 인하여 생긴 표면의 굴곡을 편평하게 한다.
도 2a는 종래의 조압연기에서 최종 패스 방향을 사상압연기 방향으로 설정하였을 경우의 압연소재의 선단부를 상태를 나타낸 모식도이고, 도 2b는 종래의 조압연기에서 최종 패스 방향을 가열로 방향으로 설정하였을 경우의 압연소재의 선단부의 상태를 나타낸 모식도이다.
도 2a에서 압연소재(70a)의 선단부는 조압연기를 통과하면서 벤딩되어 사상압연기(40)에 진입하기 어렵게 된다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해서 개선한 방법이 도 2b에서와 같은 방법이다.
도 2b에서는 압연소재(70b)의 선단부가 조압연기(30)를 통과하여도 벤딩되지 않아 사상압연기(40)에 진입하는데 어려움이 없게 된다. 즉, 조압연기(30)에서 최초 패스 방향은 사상압연기(40) 방향으로 정해지고 최종 패스 방향은 가열로 방향으로 정해지므로, 최종 패스를 마친 후에 사상압연기(40)에 진입하기 위해 조압연기(30)를 통과할 때 압연소재(70b)가 공패스(압하율이 0인 패스)되도록 하는 것이다. 이때, 조압연기(30)는 더미 압연기(dummy roller)로서 동작하여 실제적으로 압연하지 않고 회전만 한다.
도 3은 종래의 조압연기에서의 패스 회수에 따른 압연 토오크를 나타낸 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 6패스로 길이내기 압연을 하기 위해서는 6패스에서 602T-m보다 큰 토오크를 발생하여야 하나, 발생할 수 있는 최대 토오크가 602T-m이기 때문에 6패스로는 길이내기 압연이 불가능하다.
그리고, 패스의 수를 1만큼 증가시켜 7패스로 하는 경우에는 최종 패스의 방 향이 사상압연기 방향이 되어 사상압연기에 진입하는 경우에 선단부가 벤딩되어 압연소재가 틀어지는 현상이 발생할 수 있다.
이에 따라, 패스의 수를 1만큼 더 증가시켜 8패스로 하는 경우에는 6패스의 토오크 발생 문제 및 7패스의 최종 패스의 방향 문제를 보완할 수 있다.
그러나, 8패스로 하는 경우에는 패스의 수가 많아 압연시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은 NSCR을 이용하는 압연소재에 대하여 파인 패스 압연방식을 이용하여 최종 패스에서의 최종 압하율을 목표 평탄도를 얻기 위한 압하율 범위로 압연할 수 있도록 하는 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 조압연에서 압연소재의 최대 압연하중, 최대 압연 토오크, 최대 취입 두께차, 형상제어 최대 압연하중으로부터 현재 패스의 초기 압하율을 계산하는 제1단계; 상기 조압연에서 최종 패스의 최종 압하율을, 압연소재의 목표 평탄도를 얻기 위한 압하율 범위로 설정하는 제2단계; 상기 설정된 최종 압하율을 유지하기 위하여, 최종 패스를 제외한 현재 패스에서의 최소 압연 토오크를 설정하는 제3단계; 최종 패스를 제외한 현재 패스에서의 압연 토오크를 상기 설정된 최소 압연 토오크 이상으로 발생시켜 상기 압연소재를 압연하도록 하는 제4단계; 및 최종 패스에서 상기 설정된 최종 압하율로 상기 압연소재를 압연하도록 하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 상기 설정된 최종 패스의 최종 압하율(rf)은, rf=0.0000125w+0.02(단, w는 압연소재의 폭[mm])인 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는, 상기 설정된 최종 패스의 최종 압하율은 4~8% 중에서 어느 하나의 비율인 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 상기 제4단계는, 상기 설정된 최소 압연 토오크 이상으로 압연 토오크가 발생하도록 압하율을 높여 상기 압연소재를 압연하도록 하는 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 상기 제4단계는, 상기 설정된 최소 압연 토오크가 발생하도록, 압연소재의 변형저항, 압하율, 압연 롤 직경, 압연소재의 입측두께에 따른 보정값을 압연 토오크에 곱하여 상기 압연소재를 압연하도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법을 제공한다.
삭제
본 발명의 또 다른 실시예는, 상기 제4단계는, 최종 패스에서의 상기 압연소재의 두께를 목표두께보다 제1 두께만큼 작게 설정하는 단계; 및 상기 설정된 최소 압연 토오크가 발생하도록 상기 압연소재의 두께가 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 상기 제1두께에 누적하여 더한 두께가 되게 하여 상기 압연소재를 압연하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 압연소재 선단부 및 후단부의 목표 평탄도를 유지하게 하여 설비사고를 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 압연소재 선단부 및 후단부의 목표 평탄도를 유지하게 하여 압연 피치(pitch)를 단축하여 생산성 향상에 기여할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 4는 본 발명의 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법의 흐름도이다. 본 발명의 평탄도 제어방법은 조압연기 및 사상압연기를 포함한 압연설비를 제어하는 평탄도 제어시스템에서 각각의 압연조건에 따라 정해진 로직(logic)에 의해 구현된다.
먼저, 조압연에서 압연소재의 최대 압연하중, 최대 압연 토오크, 최대 취입 두께차, 형상제어 최대 압연하중으로부터 현재 패스의 초기 압하율을 계산한다S100).
이후에, 조압연에서 최종 패스의 최종 압하율을, 압연소재의 목표 평탄도를 얻기 위한 압하율 범위로 설정한다(S200). 설정된 최종 패스의 최종 압하율(rf)은, rf=0.0000125w+0.02(단, w는 압연소재의 폭[mm])로 구할 수 있고, 4~8% 중에서 어느 하나의 비율로 설정될 수 있다.
이후에, 설정된 최종 압하율을 유지하기 위하여, 최종 패스를 제외한 현재 패스에서의 최소 압연 토오크를 설정한다(S300).
이후에, 최종 패스를 제외한 현재 패스에서의 압연 토오크를 설정된 최소 압연 토오크 이상으로 발생시켜 압연소재를 압연하도록 한다(S400). 최소 압연 토오크 이상의 토오크가 발생하지 않을 경우에는, 아래의 1) 내지 3)과 같은 방법으로 최소 압연 토오크 이상의 토오크가 발생하도록 할 수 있다.
1) 최종 패스를 제외한 현재 패스에서 압하율을 높여 압연소재를 압연하도록 한다.
2) 최종 패스를 제외한 현재 패스에서 압연소재의 변형저항, 압하율, 압연 롤 직경, 압연소재의 입측두께에 따른 보정값을 압연 토오크에 곱하여 압연소재를 압연하도록 한다.
3) 최종 패스에서의 압연소재의 두께를 목표두께보다 제1 두께만큼 작게 설정하고, 압연소재의 두께가 제1 두께보다 작은 제2 두께를 제1두께에 누적하여 더한 두께가 되게 하여 압연소재를 압연하도록 한다.
이후에, 최종 패스에서 설정된 최종 압하율로 상기 압연소재를 압연하도록 한다(S500).
도 5a는 종래의 조압연기를 통과한 압연소재의 상태를 나타낸 도면이고, 도 5b는 본 발명의 파인 패스 압연방식을 이용한 경우에 조압연기를 통과한 압연소재의 상태를 나타낸 도면이다.
도 5a에서 조압연기를 통과한 압연소재는 선단부가 벤딩되어 사상압연기로 향하고 있고, 도 5b에서는 조압연기를 통과한 압연소재가 선단부가 벤딩되지 않고 사상압연기로 향하고 있다.
도 5a에서는 조압연기에서의 최종 패스 방향이 사상압연기 방향이므로 압연소재의 선단부가 벤딩되는 것이고, 도 5b에서는 조압연기에서의 최종 패스 방향이 가열로 방향이므로 조압연기에 진입할 때 공패스하여 압연소재의 선단부가 벤딩되지 않게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 조압연기에서의 패스 회수에 따른 압하율을 나타낸 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 파인 패스 압연방식을 이용하지 않을 경우에는 패스 회수 진행에 따른 압하율을 6.9, 8.1, 10.3, 11.1, 12.1, 10.1로 하고, 파인 패스 압연방식을 이용할 경우에는 패스 회수 진행에 따른 압하율을 11.2, 12.1, 13.1, 14.3, 7.3으로 한다.
파인 패스 압연방식을 이용할 경우에, 5패스에서의 압하율인 7.3%은 본 발명 에서 제시하는 최종 패스 압하율 범위인 4~8% 내에 속하는 비율이다. 4~8%는 압연소재 선단부 및 후단부의 목표 평탄도를 유지할 수 있게 하여 설비사고를 방지할 수 있는 범위이다.
최종 패스인 5패스에서의 압하율을 파인 패스 압연방식을 이용하지 않을 경우보다 작게 함에 따라, 최종 패스를 제외한 현재 패스에서의 압하율은 파인 패스 압연방식을 이용하지 않을 경우보다 크게 하여야 한다.
압하율을 크게 한다는 것은 패스한 후의 두께가 더 작아지게 한다는 의미이므로, 최종 패스에서 두께가 덜 작아지게 하면서 최종 패스 후의 압연소재의 목표두께를 같게 하기 위해서는 최종 패스를 제외한 현재 패스에서 두께가 더 작아지게 해야 한다.
도 7은 본 발명의 파인 패스 압연방식을 이용하였을 경우의 평탄도 제어의 일 실시예를 나타낸 표이다. 도 7에 도시된 바와 같이, TMCP(Thermo Mechanical Control Process) 강의 두께에 따른 길이내기 패스 회수, 길이내기 평균압하량, 압연피치, 적용율을 구분하고, 이에 따른 사상압연기 통과시의 TMCP 강의 폭을 개선전(파인 패스 압연방식을 이용하지 않았을 경우), 적용시(파인 패스 압연방식을 이용하였을 경우), 적용시의 개선효과로 구분하여 실시하였다.
길이내기 평균압하량(mm)은 조압연기에서 패스당 길이내기 압하량을 길이내기 패스 회수로 나눈 값이며, 길이내기 평균압하량의 경우에 적용시에 괄호 ( ) 내의 수치는 파인 패스를 하는 최종 패스를 제외한 경우의 수치이다.
TMCP 강의 두께가 20 미만이고 사상압연기 통과시의 TMCP 강의 폭이 2500 미만인 경우를 예로 들어 설명하면, 길이내기 패스 회수, 길이내기 평균압하량, 압연피치가 각각 개선전에는 7.8, 17.9, 221.9이지만, 적용시에는 각각 6.5, 25.9(30.9), 205.2이다. 그리고, 적용시의 개선효과는 1.3 감소, 8.0(13.0) 증가, 16.7 감소이며, 적용율은 74%이다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 종래의 압연설비를 나타낸 구성도이다.
도 2a는 종래의 조압연기에서 최종 패스 방향을 사상압연기 방향으로 설정하였을 경우의 압연소재의 선단부를 상태를 나타낸 모식도이다.
도 2b는 종래의 조압연기에서 최종 패스 방향을 가열로 방향으로 설정하였을 경우의 압연소재의 선단부의 상태를 나타낸 모식도이다.
도 3은 종래의 조압연기에서의 패스 회수에 따른 압연 토오크를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법의 흐름도이다.
도 5a는 종래의 조압연기를 통과한 압연소재의 상태를 나타낸 도면이다.
도 5b는 본 발명의 파인 패스 압연방식을 이용한 경우에 조압연기를 통과한 압연소재의 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 조압연기에서의 패스 회수에 따른 압하율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 파인 패스 압연방식을 이용하였을 경우의 평탄도 제어의 일 실시예를 나타낸 표이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 가열로 20 : 핫 스케일 브레이커
30 : 조압연기 40 : 사상압연기
50 : 가속냉각기 60 : 교정기
70a, 70b : 압연소재

Claims (7)

  1. 조압연에서 압연소재의 최대 압연하중, 최대 압연 토오크, 최대 취입 두께차, 형상제어 최대 압연하중으로부터 현재 패스의 초기 압하율을 계산하는 제1단계;
    상기 조압연에서 최종 패스의 최종 압하율을, 압연소재의 목표 평탄도를 얻기 위한 압하율 범위로 설정하는 제2단계;
    상기 설정된 최종 압하율을 유지하기 위하여, 최종 패스를 제외한 현재 패스에서의 최소 압연 토오크를 설정하는 제3단계;
    최종 패스를 제외한 현재 패스에서의 압연 토오크를 상기 설정된 최소 압연 토오크 이상으로 발생시켜 상기 압연소재를 압연하도록 하는 제4단계; 및
    최종 패스에서 상기 설정된 최종 압하율로 상기 압연소재를 압연하도록 하는 제5단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정된 최종 패스의 최종 압하율(rf)은, rf=0.0000125w+0.02(단, w는 압연소재의 폭[mm])인 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제 어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 설정된 최종 패스의 최종 압하율은 4~8% 중에서 어느 하나의 비율인 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계는,
    상기 설정된 최소 압연 토오크 이상으로 압연 토오크가 발생하도록 압하율을 높여 상기 압연소재를 압연하도록 하는 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계는,
    상기 설정된 최소 압연 토오크가 발생하도록, 압연소재의 변형저항, 압하율, 압연 롤 직경, 압연소재의 입측두께에 따른 보정값을 압연 토오크에 곱하여 상기 압연소재를 압연하도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계는,
    최종 패스에서의 상기 압연소재의 두께를 목표두께보다 제1 두께만큼 작게 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 최소 압연 토오크가 발생하도록 상기 압연소재의 두께가 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 상기 제1두께에 누적하여 더한 두께가 되게 하여 상기 압연소재를 압연하도록 하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파인 패스 압연방식을 이용한 평탄도 제어방법.
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