KR101069158B1 - 스트립 안내 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스트립, 특히 금속 스트립을 안내하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기와 같은 공지된 장치는 캐리어 장치(110)를 포함하고, 이 캐리어 장치(110) 상부에는 베어링 블록(120)이 고정된다. 상기 베어링 블록(120) 내부에는, 스트립을 안내할 수 있도록 롤러들(130)이 회전 가능하게 장착된다. 하중이 가해질 시에, 다시 말해 스트립을 안내할 시에 롤러에 작용하는 롤러 힘을 지속적으로 신뢰할 수 있는 방식으로 측정할 수 있도록 하기 위해, 본 발명에 따라 특히 하중이 가해질 시에 센서 장치에 의해서 베어링 블록의 변형이 검출되고, 이어서 평가 장치에 의해서는 상기 베어링 블록의 변형으로부터 롤러 힘이 계산된다.
금속 스트립, 캐리어 장치, 베어링 블록, 센서 장치, 변형, 평가 장치

Description

스트립 안내 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GUIDING A STRIP}
본 발명은 하나 또는 그 이상의 롤러를 이용하여 스트립, 특히 금속 스트립을 안내하기 위한 장치에 관한 것이다. 이와 관련하여, 스트립을 안내 할 시에, 특히 하중이 가해질 시에, 롤러에 작용하는 롤러 힘이 측정된다.
상기와 같은 장치는, 종래 기술로부터, 예컨대 EP 0 539 784 B2로부터 공지되었다. 상기 유럽 특허 공보로부터는, 스트랜드 안내 장치의 롤러들이 유압 실린더에 의해 조정되는 연속 주조 플랜트가 개시되었다. 스트랜드 안내 장치를 작동하는 동안 스트랜드 안내 장치의 개별 롤러들에 작용하는 기계적인 하중을 측정하기 위해, 각각의 롤러에는 로드 셀 또는 압력 게이지가 할당된다. 이와 관련하여 압력 게이지는 롤러가 내부에 장착되어 있는 베어링 블록과 세그먼트 크로스 멤버 사이에 장착된다.
또한, 종래 기술로서 특허 공보 및 문헌, 즉
- DE 41 21 116 A1,
- "롤 분리력의 감응 측정" STEEL TIMES INTERNATIONAL, DMG WORLD MEDIA, LEWES, GB, Bd 14, No. 4, 1990년 7월 1일, 31쪽 XP000161372 ISSN:0143-7798,
- US 2,050,106 A 및
- DE 34 22 766 A1로부터 전술한 형식의 장치가 공지되었다. 구체적으로 말하면, 상기 전술한 특허 공보 및 문헌 모두는, 내부에 스트립을 안내하기 위한 롤러가 회전 가능하게 장착되어 있는 베어링 블록을 구비하여 금속 스트립을 안내하기 위한 장치를 개시하고 있다. 또한, 상기 장치는 스트립을 안내할 시에 베어링 블록의 변형을 검출하기 위한 센서 장치와, 이 센서 장치에 의해 검출되는 베어링 블록의 변형으로부터, 롤러에 작용하는 롤러 힘을 계산하기 위한 평가 장치를 포함한다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술로부터 출발하여, 금속 스트립을 안내하기 위한 공지된 장치에 있어서, 센서 장치 및/또는 평가 장치가 일측에서는 측정할 변형의 위치에 근접하여 배치되고 타측에서는 환경의 영향으로부터 보호되는 방식으로 상기 장치를 개선하는 것에 있다.
상기 목적은 장치 청구항 제1항에 따른 본원 발명의 대상에 의해 달성된다. 구체적으로 상기 목적은, 자체의 변형이 측정되는 베어링 블록이 센서 장치 및/또는 평가 장치를 수납하기 위한 중공부 또는 공동부를 포함함으로써 달성된다.
베어링 블록 내에 중공부가 제공됨으로써, 바람직하게는 센서 장치 및/또는 평가 장치가 상기 중공부에 장착될 때, 일측에서는 베어링 블록의 측정될 변형의 위치에 공간상 근접하여 배치되며, 그리고 그 외에도 베어링 블록 내부에 위치하면서 환경의 영향, 특히 습기로부터 보호된다.
본 발명의 의미에서 "스트립"이란 개념은 기본적으로 매우 광범위하게 적용된다. 따라서 스트립은 기본적으로 임의의 소재로 이루어지고 임의의 횡단면을 갖는 스트립을 의미하며, 또한 스트랜드도 의미한다. 특히 상기 스트립은 금속 스트립, 특히 슬라브를 의미한다.
본 발명의 의미에서 "롤러"란 개념은 마찬가지로 매우 광범위하게 이해해야 한다. 따라서, 본원의 롤러는 기본적으로 휠 또는 편향 롤러일 수 있다. 특히 "롤러"란 개념은 스트랜드 안내 장치에서 이용되는 스트랜드 안내 롤러나, 롤 스탠드의 롤이나, 또는 금속 스트립을 위한 루퍼 또는 중간 저장부의 롤러로 간주된다.
롤러 힘의 측정과 관련하여 청구되는 간접적인 방법은, 매우 낮은 비용으로도 구비될 수 있으면서, 더욱 오랜 기간 동안 롤러 힘에 대해 작동에 안정적이고 신뢰할 수 있는 측정 결과를 제공한다는 장점을 제공한다.
또한, 센서 장치를 초음파 센서, 와전류 센서 또는 광학 거리 센서 형태로 구성함으로써, 바람직하게는 베어링 블록에 대해 극미하게 요구되는 구조적인 조치만으로도 비접촉식 변형 측정이 가능해진다.
삭제
또한, 바람직하게는 베어링 블록이 취약 지점을 포함하며, 그에 따라 스트립 안내 시에 그 취약 지점에서 발생하는 변형은 상기 베어링 블록의 변형을 표현하는 것으로서 센서 장치에 의해 간단하게 검출될 수 있다.
특히 간단하게는 취약 지점이 슬롯 형태로 형성된다. 그에 따라 센서 장치는 바람직하게는 더욱 간단하면서도 경제적인 거리 센서로서 형성될 수 있다. 그리고 거리 센서는 하중이 가해질 시 슬롯의 수축의 형태로 베어링 블록의 변형을 검출한다.
장치에 대한 바람직한 구현예들은 종속항들의 대상이다.
삭제
본 명세서에는 3개의 도면이 첨부되어 있다.
도 1 은 금속 스트립을 안내하기 위한 장치를 도시한 개략도이다.
도 2 는 무하중 상태에서 본원의 장치의 베어링 블록을 도시한 개략도이다.
도 3A 는 무하중 상태의 베어링 블록을 도시한 개략도이다.
도 3B 는 하중 상태의 베어링 블록을 도시한 개략도이다.
본 발명은 이하에서 도면과 관련하는 실시예들의 형태로 상세하게 설명된다. 모든 도면에서 동일한 부재는 동일한 부재 번호로 표시되어 있다.
도1은 단지 예시적인 것으로서 스트랜드 안내 장치 형태인 본원의 장치(100)를 도시하고 있다. 본 실시예에서 상기 장치(100)는 금속 스트립 형태, 특히 슬라브 형태의 스트립(200)을 안내한다. 본원의 장치(100)의 캐리어 장치(110)는 세그먼트 프레임 형태로 형성된다. 세그먼트 프레임 또는 세그먼트 프레임의 크로스 멤버에는 베어링 블록(120)이 롤러(130)를 수납할 수 있도록 고정된다. 도1에 도시된 스트랜드 안내 장치의 경우, 2개의 롤러(130)가 서로 맞은편에 배치된다. 이 롤러들은 서로 롤러 갭을 형성하고, 롤러 갭 내에서 금속 스트립(200)이 안내된다.
도2는 베어링 블록(120)을 절개하여 나타낸 횡단면을 도시하고 있다. 그리고 롤러의 저널을 수납함으로써 롤러(130)를 장착하기 위한 보어(121)가 형성되어 있다. 베어링 블록(120)은 체결 나사(128)에 의해 캐리어 장치(110)에 고정된다. 베어링 블록(120)은 슬롯 형태의 인위적인 취약 지점(124)을 구비한다. 그 외에도 도2에는 측정 장치(140)를 확인할 수 있다. 이 측정 장치는 센서 장치(142)와 이에 할당되는 평가 장치(144)를 포함한다. 센서 장치(142)는 하중이 가해질 시에, 다시 말해 스트립(200)을 안내할 시에 베어링 블록의 변형을 검출한다. 평가 장치(144)는, 하중이 가해질 시에 센서 장치(142)에 의해 검출된 베어링 블록의 변형으로부터, 롤러(130)에 작용하는 소정의 롤러 힘을 계산한다.
도3A 및 3B는 도3A의 무하중 상태의 베어링 블록과 도3B의 하중 상태의 베어링 블록 간의 비교를 도시하고 있다. 도3B로부터는 하중(F)에 의해서 발생하는 베어링 블록의 변형, 특히 압축을 확인할 수 있다. 센서 장치(142)는 도2 및 도3에 도시한 실시예에 따라 거리 센서의 형태로 형성된다. 이 거리 센서는 무하중 상태에서 더욱 큰 슬롯 높이에 비해서 하중 하에서 발생하는 슬롯(124)의 수축을 바람직하게는 연속해서 검출한다. 슬롯(124)의 검출된 수축은 하중 하에서 베어링 블록(120)의 변형을 나타낸다. 거리 센서의 거리 측정 신호와 롤러에 작용하는 힘 사이의 수학적 관계식은 측정 센서의 특성 곡선과 베어링 블록의 정확한 기하 구조에 의해 산정된다. 따라서 다항식 부분들을 갖는 간단한 선형 관계식 또는 근사 선형 관계식이 생성되며, 그럼으로써 작용하는 힘은 간단하게 측정된 변형으로부터 계산될 수 있다.
그런 다음 상기와 같은 변형으로부터 평가 장치(144)는 하중이 가해질 시에 롤러(130)에 작용하는 힘(F)을 계산하게 된다.
도3B는 하중 상태에서 변형된 베어링 블록에 대한 예시를 도시하고 있지만, 다소 과장되게 도시되어 있다. 그러므로 스트랜드 안내 장치에서 취약 지점 또는 슬롯의 영역에서 베어링 블록의 변형은 최대 허용 롤러 하중이 가해질 시에 단지 0.02 - 0.03mm 정도로만 개시된다. 이런 크기의 기하 구조적인 변화는 완벽하게 측정할 수 있으며, 이런 점에 한해서 베어링 블록의 변형에 대한 표현으로서 충분히 큰 측정 신호를 가능케 한다.
그러나 전술한 크기의 기하 구조적인 변화는 인위적으로 장착한 취약 위치의 영역에서만 발생하도록 고려해야 한다. 왜냐하면, 그렇지 않았을 경우, 변형은 통상 본질적으로 상대적으로 더욱 작고, 심지어는 전혀 측정할 수 없는 크기로 이루 어지게 되기 때문이다. 이런 점에서, 취약 지점은 베어링 블록의 변형을 측정 가능한 크기로 전환하거나, 또는 그 변형을 확인할 수 있게 하는 적합한 수단을 제공하는 것이다. 취약 지점은 한편으로 전술한 사항에 상응하게 형성된다. 그러나 다른 한편으로, 베어링 블록(120)이 취약 지점에 의해 신뢰할 수 없을 정도로 강하게 약화되지 않도록 보장해야 한다. 오히려, 예컨대 스트랜드 안내 장치로서 본원의 장치를 형성할 시에, 슬라브의 스트랜드 셸이 하중 하에 있는 롤러 위치의 변화에 의해 과도한 하중을 받지 않을 만큼 취약 지점의 변형이 작게 유지되도록 보장해야 한다.

Claims (10)

  1. 스트립(200)을 안내하기 위한 장치(100)로서,
    적어도 하나의 베어링 블록(120);
    상기 적어도 하나의 베어링 블록 내에 회전 가능하게 장착되고, 표면에서 스트립(200)이 안내되는 롤러(130); 및
    상기 스트립을 안내할 시에 롤러에 작용하는 롤러 힘을 검출하기 위한 측정 장치(140);를 포함하고 있고, 상기 측정 장치(140)는,
    상기 스트립(200)을 안내할 시에 상기 베어링 블록(120)의 변형을 검출하기 위한 센서 장치(142);와
    이 센서 장치(142)에 의해 검출되는 베어링 블록의 변형으로부터 상기 롤러(130)에 작용하는 롤러 힘을 계산하기 위한 평가 장치(144)를 포함하고 있는 상기 장치(100)에 있어서,
    자체 변형이 측정되는 상기 베어링 블록(120)은 상기 센서 장치(142) 및 상기 평가 장치(144)를 수납하기 위해 중공부(122) 또는 공동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 안내 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 장치(142)는 초음파 센서, 와전류 센서, 광섬유 거리 센서 또는 측정 프로브의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 안내 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 자체 변형이 측정되어야 하는 상기 베어링 블록(120)은 취약 지점(124)을 포함하고, 상기 스트립(200)을 안내할 시에 상기 취약 지점에서 발생하는 변형은 상기 베어링 블록(120)의 변형을 표현하는 것으로서 상기 센서 장치(142)에 의해 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 스트립 안내 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 취약 지점(124)은 슬롯 형태로 형성되고, 이 슬롯은 상기 베어링 블록(120) 내에서 롤러의 저널을 수납하기 위한 보어(126) 근처에서 스트립 안내 시에 변형될 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스트립 안내 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 센서 장치(142)는 스트립을 안내할 시에 슬롯의 변형을 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스트립 안내 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 블록은 캐리어 장치(110)에 고정되며, 그리고 전방에 배치되는 주조 장치로부터 금속 스트립의 형태로 제조된 스트립을 안내하기 위해, 상기 장치(100)는 스트랜드 안내 장치로서 형성되고, 상기 캐리어 장치(110)는 세그먼트 프레임으로서 형성되며, 상기 롤러(130)는 세그먼트 롤러로서 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 안내 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 블록은 캐리어 장치(110)에 고정되며, 그리고 금속 스트립 형태의 스트립(200)을 안내 및 압연하기 위해, 상기 장치(100)는 롤 스탠드로서 형성되고, 상기 캐리어 장치(110)는 롤 프레임으로서 형성되고, 상기 롤러(130)는 작업 롤 또는 받침 롤로서 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 안내 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(100)는 상기 스트립(200)의 부분을 중간 저장하기 위한 루퍼로서 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 안내 장치.
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