KR101109459B1 - 특히 냉연 금속 스트립의 에지 구역에 제어 가능한 인장응력 분포를 인가하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 스트립의 냉간 압연 시에 생산을 감소시키는 스트립 균열이란 유해한 결과를 초래하는 지나치게 높은 인장 응력 축적 및 스트립 에지 균열의 위험을 줄이려는 목적으로, 그리고 상대적으로 높은 스트립 진행 속도에서도 스트립 표면 및 그 평탄도를 개선하고, 스트립 트리밍 폭을 감소시키기 위해, 특히 에지 구역에 제어 가능한 인장 응력 분포를 인가하는 방법에 및 장치에 관한 것이다. 그를 위해, a) 진입 측에서의 윤활 및 배출 측에서의 냉각에 의해 작업 롤들의 윤활과 냉각을 분리시키는 조치, b) "핫 에지 스프레이"에 의해, 특히 상이한 온도 범위를 갖는 압연 오일의 국부적인 분사(21)에 의해 스트립 에지에 부가적으로 영향을 미치는 조치, 및 c) 스트립 에지 구역에서 작업 롤들(12, 12')의 특수한 연마 면 형상을 사용함으로써, 예비 패스 동안 부분적으로 재료를 축적시키고, 그에 의해 후속 패스들 동안 스트립 에지를 늘여서 높은 인장 응력 축적을 저지하는 조치들 중의 하나 이상 또는 2개 이상의 조합을 사용한다.
Figure 112006015446347-pct00001
인장 응력, 스트립 에지, 작업 롤, 스트립 균열, 윤활, 냉각, 압연 오일, 연마 면, 분사

Description

특히 냉연 금속 스트립의 에지 구역에 제어 가능한 인장 응력 분포를 인가하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR APPLYING AN ADJUSTABLE TENSILE-STRESS DISTRIBUTION, IN PARTICULAR IN THE EDGE REGIONS OF COLD-ROLLED METAL STRIPS}
본 발명은 금속 스트립의 냉간 압연 시에 생산을 감소시키는 스트립 균열이란 유해한 결과를 초래하는 지나치게 높은 인장 응력 축적 및 스트립 에지 균열의 위험을 줄이려는 목적으로, 그리고 상대적으로 높은 스트립 진행 속도에서도 스트립 표면 및 그 평탄도를 개선하고, 스트립 트리밍(trimming) 폭을 감소시키기 위해, 특히 에지 구역에 제어 가능한 인장 응력 분포를 인가하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그 방법을 행하기 위한 장치에 관한 것이기도 하다.
문헌 EP 0 054 172 A2로부터, 냉연 스트립의 응력이 없는 압연을 위해, 압연 윤활제의 추진에 의해 스트립 표면과 압연 빔 외면 사이의 마찰 값에 영향을 미치는 방법이 공지되어 있다. 그러한 방법에서는, 최종 롤 스탠드의 배후에서 스트립의 횡 방향으로 놓인 구역을 탐지하여 얻은 부분 인장 응력들에 의존하여 압연 윤활제를 공급한다. 그 경우, 스트립이 롤 갭 내에 진입하기 전에 국부적으로 한정된 구역에서 기본 오일, 즉 압연 윤활제를 탐지된 부분 인장 응력들에 의해 결정된 양으로 스트립 표면 상에 직접 도포한다. 그러한 조치의 목적은 압연하려는 스트 립의 막 상에 국부적으로 윤활 성분을 부착시켜 국부적으로 개선된 윤활을 통해 그곳에서의 압연력을 감소시킴으로써 롤이 국부적으로 납작해지는 것도 줄이기 위함이다.
문헌 EP 0 367 967 B1로부터, 압연 오일로 이뤄진 에멀션의 농도에 의도적으로 영향을 미치고, 에멀션 또는 분산액을 롤 갭 또는 롤 갭 전방의 배출구로부터 나온 후에 수집하여 다시 분리하는 방법 및 장치가 공지되어 있다. 그럼으로써, 롤 갭 내로 도입되는 에멀션 또는 분산액을 롤 갭 내로 들여보내기 전에 시의적절하게 항상 일정한 농도로 다시 만드는 것이 가능하게 된다. 그러한 발명은 에멀션을 실제로 제조하고, 관여 매체들을 분리시키는데 그 중점을 두고 있다.
문헌 EP 1 188 494 A1은 스트립 와이퍼 장치, 스트립 와이핑 방법, 롤 스탠드, 및 압연 방법을 개시하고 있다. 냉간 압연 장치의 생산성을 개선하기 위해, 그 냉연 장치는 스트립 와이퍼를 구비한다.
와이퍼 장치의 첨가에 의해, 종래의 와이퍼 롤 또는 관 와이퍼로써는 구현될 수 없었던 700 m/min보다 더 높은 고속 압연 시에 냉간 압연 장치의 생산성 및 스트립의 표면 품질이 현저히 개선되게 된다.
문헌 EP 0 672 471 B1은 스트립을 압연하는 장치 및 방법을 개시하고 있다. 마모가 적고 적어도 그 단부 구역에서 확대된 반지름으로 형성된 롤들이 롤들로서 서로 슬라이딩하여 압연 스트립이 그 폭에 있어 좀더 작은 반지름의 구역들에 각각 접촉하게끔 하고, 가열 및 열 포격이 증대될수록 롤들의 상호 슬라이딩을 통해 그 좀더 큰 반지름의 구역이 압연 스트립의 에지 구역에 걸쳐 이동하게끔 하고 있다. 그럼으로써, 증대된 열 포격에 의해 출현하는 스트립의 에지 구역 돌출을 제거하는 것이 구현되게 된다.
문헌 DE 199 08 743 A1은 냉간 압연 설비 및 스트립 설비의 배출 구역에서 특히 냉연 스트립을 건조하여 건조 상태를 유지시키는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 특히 압연된 스트립들의 건조 및 건조 유지에 있어서는, 마감 압연된 스트립의 건조 구역을 방수 격벽에 의해 롤 스탠드의 습한 공간으로부터 분리시키는 것이 공지되어 있다. 그를 위해, 방수 격벽과 스트립 사이에 에어 쿠션과 유사한 압축 가스 쿠션 및 틈새 흐름에 의해 무접촉 밀봉이 제공되어 송풍 노즐 스트립들로 이뤄진 다수의 송풍 노즐로부터 압축 가스를 위아래로부터 직각으로 스트립 표면들 상에 인가하고 있다. 그러한 조치에 의해, 1000 m/min을 넘는 높은 스트립 속도에서도 스트립 폭과는 상관이 없이 압연 오일이 침투하는 것이나 에멀션이 침투하는 것도 성공적으로 방지되어 무접촉 스트립 건조가 구현되게 된다.
문헌 DE 101 31 369 A1은 롤 스탠드의 롤들, 특히 작업 롤들 및 그 롤들 사이에서 압연되어 그를 통해 이송되는 압연 스트립을 냉각제로서의 분사 제트 형태의 물과 윤활제로서의 분사 오일, 오일/공기 혼합물, 또는 오일/물 혼합물을 사용하여 냉각하고/냉각하거나 윤활하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 윤활 및 냉각 작용을 개선하기 위해, 양자의 매체들, 즉 물 또는 윤활제를 롤들 또는 압연 스트립에 별개로 공급하고, 롤 표면의 상이한 도포 지점들에 도포함으로써, 스트립 표면 및 롤 표면의 과도 냉각과 롤 윤활의 조합된 사용을 롤 스탠드 진입 측에 제공하고 있다. 물 또는 윤활제에 대해, 각각의 별개의 저장 용기들과 물의 분사 빔으로의 공급 라인 및 윤활제의 분사 빔으로의 공급 라인이 별개로 마련되어 있다. 매우 유리하게도, 그로부터 양자의 매체들, 즉 물과 윤활제의 각각의 윤활 작용 또는 냉각 작용의 최적의 활용이 주어지고, 그와 동시에 롤들에서의 마찰 값들이 최소화됨으로써 힘과 작업의 소요가 낮아지게 된다. 롤의 연마 표면이 최대의 응력에서조차 그를 견뎌내게 된다. 롤들에서 종래에 관찰되던 재료 박리가 저지되게 된다. 압연된 스트립의 표면은 최적으로 평활하게 유지되고, 스트립 표면 상의 스케일 함유물 및 채터 마크(chatter mark)들이 제거되게 된다.
유럽 특허 공보 EP 0 672 471 B1은 축 방향으로 변위 가능한 롤들에 의해 스트립을 압연하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 그러한 방법은 적어도 그 단부 구역에서 확대된 반지름으로 형성된 마모가 적은 롤들을 서로 변위시키되, 압연 스트립이 그 폭 방향으로 작은 반지름을 갖는 구역들과도 각각 접촉하고, 가열의 증가 및 열 포격에 따라 롤들을 반대 방향으로 변위시킴으로써 큰 반지름을 갖는 롤들의 구역들이 압연 스트립의 에지 구역을 넘어서까지 이동되게끔 롤들을 변위시키는 것을 그 특징으로 하고 있다. 그러한 방법은 장애가 되는 열 포격 효과를 간단하고도 저렴하게 저지하여 압연 플랜을 좀더 자유롭게 구성할 수 있도록 하는 역할을 한다.
미국 특허 US 5,948,896은 에지 구역에서 압연 스트립의 윤곽에 영향을 미치는 방법을 개시하고 있다. 그를 위해, 특수한 비대칭 컷을 구비한 연속 가변 크라운 CVC 작업 롤들을 사용하는 조치가 취해진다. 그러한 컷에 따라, 각각의 작업 롤이 그 일 단부에서 그 타 단부에서보다는 더 작은 지름을 갖는데, 그러한 작은 단부를 갖는 구역은 작업 롤의 폭을 따라 보았을 때에 큰 지름을 갖는 구역보다 더 짧게 된다. 전이 구역에서는, 작업 롤의 지름이 작은 지름으로부터 큰 지름으로 예컨대 선형적으로 전이된다. 서로 상하로 배치되는 2개의 롤들은 압연 작업 동안 하나의 롤의 얇은 단부가 다른 롤의 두꺼운 단부와 대향하도록 배치된다.
일본 특허 출원 JP 05050122는 작업 롤의 표면 상에서 상이한 온도 구역들 사이의 명확하게 구분된 열 전도를 구현하는 방법 및 장치를 개시하고 있다.
일본 출원 03297507은 압연 스트립의 에지 구역들에서 응력이 발생하여 에지 구역이 늘어나는 것을 방지하기 위한 방법을 개시하고 있다. 그를 위해, 압연 스트립의 중심 구역에, 즉 그 에지 구역들이 아닌 구역에 저온의 냉각제를 인가하는 동시에, 에지 구역들 및 그 외부에 고온의 냉각제를 인가하는 조치가 취해진다.
독일 공개 공보 DE 31 144 87 A1은 냉간 압연기에서 롤을 템퍼링하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 정밀 스트립 및 포일의 압연 시에 높은 에지 응력이 발생하는 것을 피하기 위해, 스트립 에지의 밖에 놓이고 구역 및 스트립 에지에 바로 연접된 구역을 가열된 윤활제를 인가함으로써 템퍼링하는 조치가 취해진다. 고온의 윤활제 제트와 저온의 윤활제 제트 사이의 상대적으로 명확한 경계선이 수립되게 된다. 그러한 경계선의 위치는 스트립 에지의 위치와 합치하여야 한다.
끝으로, 일본 특허 출원 JP 62142011로부터, 진입 측에서는 압연 오일만을 인가하고, 배출 측에서는 냉각제만을 인가함으로써, 냉각과 윤활을 분리시키는 방안이 공지되어 있다. 그와 같이 하여, 압연된 금속 스트립의 윤곽이 개선되게 된다.
전술된 선행 기술들로부터 비롯된 본 발명의 목적은 특히 알루미늄 산업의 냉간 압연 부문에서, 그러나 경우에 따라서는 강 분야 및 비철 금속 분야 냉간 압연 부문에서 얇게 압연할 때에 생기는 응력 집중된 스트립 에지들 및 가장자리 부근의 스트립 섬유들과 스트립 균열을 줄이고, 트리밍을 절감시키며, 그럼으로써 품질과 수율에 있어서의 양을 향상시키는 것이다.
그러한 목적은 청구항 1에 청구된 방법에 의해 달성되게 된다. 그러한 방법은 "핫 에지 스프레이(hot edge spray)"에 의해, 특히 상이한 온도들을 갖는 압연 오일을 국부적으로 분사하는 것에 의해 스트립 에지에 영향을 미치고, 작업 롤에서 조압연 패스 동안 부분적으로 재료를 축적시키는데 적합한 특수한 컷을 스트립 에지의 구역에 사용하되, 그 재료 축적에 의해 후속 패스들 동안 스트립 에지를 늘여서 높은 인장 응력 축적의 위험을 저지하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조치들에 의해, 명백한 바와 같이, 스트립 에지 균열로 인한 스트립 균열 위험이 현저히 감소하고, 부가적으로 스트립 표면이 개선되게 된다. 특히, 스트립 에지 구역에서의 제어 가능한 인장 응력 분포에 의해, 보조 처리 시간의 감소 하에 좀더 높은 작업 속도로 좀더 많은 단위 시간당 재료 처리량을 문제가 없이 달성하게 된다. 그럼으로써, 평탄도가 전체적으로 개선되고, 생산이 증대되며, 압연 오일 순환량이 감소하게 된다.
청구항 1의 방법의 일 구성에서는, 작업 롤들의 성형 동안 유도 가열에 의해 부분적으로 지름을 증가시키는 것에 기인하여 에지 구역에서의 작업 롤의 지름 감소를 증대시키는 조치가 취해진다.
또한, 오목하게 휘어질 수 있거나 휘어진 전향 롤에 의해 스트립 인장 응력이 스트립 에지 구역에서 감소하고 스트립 중심에서 증가하도록 스트립 인장 응력 분포를 변경하는 조치를 사용할 수 있다.
끝으로, 조압연 패스 시에 상대적으로 더 높은 점도를 갖는 윤활제에 의한 "에지 스프레이"를 통해 스트립 에지들에 재료를 축적시키는 또 다른 조치를 사용할 수 있다.
또한, 전술된 목적은 제어 가능한 인장 응력 분포를 구축하는 장치에 의해 달성되게 된다. 그러한 장치에 수반되는 장점들은 이미 본 발명에 따른 방법에서 설명된 바 있다.
그러한 장치의 추가의 구성은 스트립이 롤 스탠드에 진입하기 전에 그 인장 응력 분포를 변경하기 위해, 2개의 가이드 롤들 사이에 배치되어 스트립 진행 방향으로 볼록하게 휘어질 수 있거나 휘어진 전향 롤을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 그에 대해 보완적으로, 그러한 장치는 롤 스탠드의 진입 측에 예컨대 상대적으로 더 높은 점도를 갖는 윤활 오일을 특히 압연 스트립 상에 도포하는 첨가제 직접 도포 수단을 구비하고, 작업 롤들의 배출 측에 작업 롤들의 빔을 냉각시키는 냉각 수단을 구비하며, 바람직하게는 배정될 수 있는 분사 매체들을 우선적으로 스트립 상면뿐만 아니라 스트립 하면으로부터 압연 스트립에 분사하는 윤활제 제거 수단을 구비하도록 구성된다.
끝으로, 본 발명에 따른 장치는 롤 스탠드의 배출 측에서 냉각제를 제거하는 장치를 구비한다.
첨부 도면에 개략적으로 도시된 실시예에 관한 이후의 설명으로부터, 본 발명의 또 다른 명세들, 특징들, 및 장점들을 명확하게 파악할 수 있을 것이다. 첨부 도면 중에서,
도 1은 롤 에지에서의 "핫 에지 스프레이"를 위한 장치를 나타낸 도면이고,
도 2는 작업 롤에 대한 특수 컷을 나타낸 도면이며,
도 3은 볼록하게 휘어질 수 있거나 휘어진 전향 롤을 측면도로 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3에 따른 전향 롤의 평면도이고,
도 5는 압연 스트립에의 윤활제 직접 도포 수단, 배출 측에서의 롤 냉각 수단, 및 윤활제 제거 수단을 구비하는 본 발명에 따른 설비를 측면도로 나타낸 도면 이다.
* 도면부호의 설명
10, 10' 분사 구역 11, 11' 분사 노즐 구역
12, 12' 작업 롤 14 스트립 진행 방향
15 전향 롤 16 스트립
17 가이드 롤 19, 19' 분사 매체 공급 라인
20 롤 스탠드 21 첨가제 도포 수단
22 냉각 수단 23 윤활제 제거 수단
도 1은 금속 스트립들의 냉간 압연 시에, 특히 에지 구역들에 제어 가능한 인장 응력 분포를 인가하는 장치를 나타낸 것으로, 그러한 장치는 2개 이상의 별개의 구역들(10, 10')에 존재하고, 각각의 작업 롤(12)의 상이한 구역들(10, 10')에의 별개의 분사 매체 공급 라인들(19, 19')에 연결된 분사 노즐 시스템들(11, 11')을 구비한다. 또한, 공지의 방식대로 작업 롤을 부분적으로 유도 가열하는 방안도 존재한다.
도 2는 인장 응력을 해제하고 기다란 스트립 섬유들을 감소시키면서, 그와 동시에 압연하려는 스트립 에지들을 늘리기 위해, 작업 롤들의 단부 구역들에서 지름이 확대된 특수 컷들(13, 13')을 구비하는 한 쌍의 작업 롤들(12, 12')을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4는 마감 패스 시에 스트립의 폭에 걸쳐 인장 응력 분포를 연장 하는 장치를 공통으로 측면도 및 평면도로 나타낸 도면들이다. 그것은 스트립 두께들에서의 가변적인 둘레 각(W)에 의해 구현되게 된다:
1 - 6 ㎛가 갖는 W = 60 - 90°
8 - 20 ㎛가 갖는 W = 45 - 60°
> 20 ㎛가 갖는 W = 45°이상
금속 포일에서의 W = 15 - 20°
도 5는 우측의 권출 코일러와 좌측의 권취 코일러, 스트립 진행 방향(14)으로 압연 스트립(16)을 안내하는 가이드 수단, 스트립 진입 측에서 점성을 갖는 윤활제 또는 첨가제를 직접 도포하는 직접 도포 수단(21), 및 배출 측에서 작업 롤들의 빔을 냉각시키는 냉각 수단(22), 및 배출 측에서 윤활제를 제거하는 제거 수단(23)을 구비하는 본 발명에 따른 설비를 측면도로 나타낸 것이다. 그럼으로써, 진입 측에 있는 첨가제 직접 도포 수단 및 배출 측에 있는 롤 냉각 수단에 의해 조압연 패스 동안 스트립 에지에 재료가 축적되고, 그에 대응하여 마감 패스 동안 스트립 에지에서 재료가 제거되는 것이 구현되게 된다.

Claims (8)

  1. 금속 스트립의 냉간 압연 시에 생산을 감소시키는 스트립 균열이란 유해한 결과를 초래하는 과도한 인장 응력 축적 및 스트립 에지 균열의 위험을 줄이려는 목적으로, 그리고 고속의 스트립 진행 속도에서도 스트립 표면 및 그 평탄도를 개선하고, 스트립 트리밍 폭을 감소시키기 위해, 에지 구역에 제어 가능한 인장 응력 분포를 인가하는 방법으로서,
    a) 진입 측에서의 윤활 및 배출 측에서의 냉각에 의해 작업 롤들의 윤활과 냉각을 분리시키는 단계를 포함하는, 제어 가능한 인장 응력 분포 인가 방법에 있어서,
    b) "핫 에지 스프레이"에 의해, 상이한 온도들을 갖는 압연 오일을 국부적으로 분사하는 것에 의해 스트립 에지에 영향을 미치는 조치,
    c) 스트립 에지 구역에서 작업 롤들의 특수한 컷 형상을 사용함으로써, 조압연 패스 동안 스트립 에지 구역에 스트립의 두꺼운 부분을 형성하고, 형성된 스트립의 두꺼운 부분에 의해 후속 패스들 동안 스트립 에지를 늘여서 과도한 인장 응력 축적의 위험을 저지하는 조치, 및
    d) 2개의 가이드 롤들(17) 사이에 스트립 진행 방향(14)으로 볼록하게 휘어질 수 있거나 휘어진 전향 롤(15)을 배치시킴으로써, 스트립(16)이 롤 스탠드(20)에 진입하기 전에 스트립(16)의 인장 응력 분포를 변경하는 조치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 가능한 인장 응력 분포 인가 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 작업 롤들의 성형 동안 유도 가열에 의해 부분적으로 지름을 증가시키는 것에 기인하여 에지 구역에서의 작업 롤의 지름 감소를 증대시키는 것을 특징으로 하는 제어 가능한 인장 응력 분포 인가 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 오목하게 휘어질 수 있거나 휘어진 전향 롤에 의해 스트립 인장 응력이 스트립 에지 구역에서 감소하고 스트립 중심에서 증가하도록 스트립 인장 응력 분포를 변경하는 것을 특징으로 하는 제어 가능한 인장 응력 분포 인가 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 조압연 패스 시에 점성이 있는 윤활제에 의한 "에지 스프레이"를 통해 스트립 에지 구역에 스트립의 두꺼운 부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 제어 가능한 인장 응력 분포 인가 방법.
  5. 진입 측에서 윤활제를 인가하는 하나 이상의 분사 장치(11, 11') 및 배출 측에서 작업 롤의 배럴을 냉각시키는 수단을 포함하고 있는, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법을 행하는 제어 가능한 인장 응력 분포 인가 장치에 있어서,
    별개의 분사 매체 공급 라인들(19. 19')에 대한 커넥터를 구비하는 2개 이상의 분사 장치들(11, 11')이 마련되어 상이한 온도들을 갖는 압연 오일의 형태의 윤활제를 각각의 작업 롤(12)에서의 상이한 구역들(10, 10')에 분사하고;
    작업 롤들(12, 12')은 스트립 에지들의 가장자리 부근 구역에서 인장 응력을 해제하고 긴 스트립 섬유들을 감소시키는 동시에, 압연된 스트립 에지들을 늘이기 위해, 그 단부 구역들에 지름이 확대된 특수 컷(13, 13')을 각각 구비하고,
    스트립(16)이 롤 스탠드(20)에 진입하기 전에 스트립(16)의 인장 응력 분포를 변경하기 위해, 2개의 가이드 롤들(17) 사이에 배치되는 스트립 진행 방향(14)으로 볼록하게 휘어질 수 있거나 휘어진 전향 롤(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 가능한 인장 응력 분포 인가 장치.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 장치는 롤 스탠드(20)의 진입 측에 점성이 있는 윤활 오일을 압연 스트립(16) 상에 도포하는 첨가제 직접 도포 수단(21)을 구비하고, 작업 롤들(12, 12')의 배출 측에 작업 롤들의 빔을 냉각시키는 냉각 수단(22)을 구비하며, 배정될 수 있는 분사 매체들을 우선적으로 스트립 상면뿐만 아니라 스트립 하면으로부터 압연 스트립(16)에 분사하는 윤활제 제거 수단(23, 23')을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 가능한 인장 응력 분포 인가 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 장치는 롤 스탠드(20)의 배출 측에서 냉각제를 제거하는 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 가능한 인장 응력 분포 인가 장치.
KR1020067004434A 2003-09-04 2004-08-27 특히 냉연 금속 스트립의 에지 구역에 제어 가능한 인장응력 분포를 인가하는 방법 및 장치 KR101109459B1 (ko)

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