KR101120665B1 - 압연장치, 압연판의 형상 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 극박판 압연에서도 양호한 형상 제어를 할 수 있는 압연장치, 압연판의 형상 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 압연장치는, 상하의 워크 롤러(12) 사이에서 압연판(P)을 압연하는 압연기와, 압연기에 의해 압연된 압연판(P)의 폭방향의 형상을 측정하는 형상 측정부와, 워크 롤러(12)의 길이 방향을 따라 배치된 복수의 분사 노즐(32)을 가지며, 워크 롤러(12)에 대해 워크 롤러 냉각유(C)를 분사하는 스프레이부(30)와, 형상 측정부의 측정 정보에 기초하여, 스프레이부(30)로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)의 분출량 및/또는 온도를 조정하여 압연판(P)의 형상을 제어하는 형상 제어부를 구비한다. 형상 제어부는 형상 측정부의 측정 정보에 대한 스프레이부(30)로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)의 분출량 및/또는 온도의 관계가 상반되는 2개의 제어 모드를 가지며, 압연판(P)의 판두께에 기초하여 2개의 제어 모드를 전환한다.

Description

압연장치, 압연판의 형상 제어 방법{Rolling apparatus and method of controlling shape of rolled sheet}
본 발명은 압연장치, 압연판의 형상 제어 방법에 관한 것이다.
본원은 2006년 11월 27일 일본에 출원된 특허출원 제2006-318820호에 기초하여 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.
압연장치에서 압연판의 형상을 수정하는 방법으로서, 상하의 워크 롤러에 대해 예를 들면 2종류의 온도의 워크 롤러 냉각유(coolant)를 선택?분사하는 방법이 알려져 있다.
이 방법은 워크 롤러에 대해 평행하게 배치한 복수의 스프레이로부터 고온의 워크 롤러 냉각유를 분사하고 그 열영향에 의해 롤러 직경을 팽창시킴으로써 압연판의 판두께를 줄인다. 한편, 워크 롤러에 대해 저온의 워크 롤러 냉각유를 분사하여 롤러 직경을 수축시킴으로써 압연판의 판두께를 늘린다. 이로써 양호한 형상 제어를 가능하게 하고 있다(특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본 공개특허 평4-197507호 공보
그러나 상술한 기술을 사용한 경우라 해도 압연판의 판두께가 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께의 변화의 영향을 무시할 수 없는 두께 이하인 극박(極薄)판 압연에서는 형상을 충분히 제어할 수 없다.
즉, 압연판의 판두께가 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께 변화의 영향을 무시할 수 없는 두께 이하인 경우에는, 워크 롤러에 대해 고온의 워크 롤러 냉각유를 분사하면 도리어 압연판의 판두께가 증대되고, 반면 워크 롤러에 대해 저온의 워크 롤러 냉각유를 분사하면 도리어 압연판의 판두께가 감소되는 현상이 보인다.
따라서 극박판 압연에서 양호한 형상 제어를 할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 극박판 압연에서도 양호한 형상 제어를 할 수 있는 압연장치 및 압연판의 형상 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 압연장치 및 압연판의 형상 제어 방법에서는 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용한다.
본원의 제1발명에 관한 압연장치는, 상하의 워크 롤러 사이에서 압연판을 압연하는 압연기와, 상기 압연기에 의해 압연된 압연판의 폭방향의 형상을 측정하는 형상 측정부와, 상기 상하의 워크 롤러의 길이 방향을 따라서 배치된 복수의 분사 노즐을 가지며, 상기 상하의 워크 롤러에 대해 워크 롤러 냉각유를 분사하는 스프레이부와, 상기 형상 측정부의 측정 정보에 기초하여, 상기 스프레이부로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유의 분출량 및/또는 온도를 조정하여 상기 압연판의 형상 제어를 행하는 형상 제어부를 구비한다. 상기 형상 제어부는, 상기 형상 측정부의 측정 정보에 대한 상기 스프레이부로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유의 분출량 및/또는 온도의 관계가 상반되는 2개의 제어 모드를 가지며, 상기 압연판의 판두께에 기초하여 상기 2개의 제어 모드를 전환하는 것을 특징으로 한다.
이 발명에 의하면, 상하의 워크 롤러에 대해 스프레이부로부터 분사되는 워크 롤러 냉각유의 열영향에 의해 상하의 워크 롤러의 롤러 직경을 팽창?수축시켜 압연판의 형상을 제어 가능할 수 있음과 더불어, 상하의 워크 롤러와 압연판 사이에 형성되는 워크 롤러 냉각유의 유막 두께의 영향도 고려하여 압연판의 형상을 제어할 수 있게 된다.
또, 상기 형상 제어부는 상기 압연판을, 상기 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께의 변화의 영향을 무시할 수 없는 두께 이하의 판두께로 압연할 때, 상기 2개의 제어 모드를 전환하는 것을 특징으로 한다.
이로써 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께의 영향이 큰 극박 압연 영역에서도 양호한 형상 제어를 할 수 있게 된다.
또, 상기 스프레이부는, 온도가 다른 워크 롤러 냉각유를 분출하는 고온 분사 노즐과 저온 분사 노즐을 구비하고, 상기 형상 제어부는, 상기 압연판에 형상 변화에 상당하는 볼록부를 검출한 경우에는 상기 고온 분사 노즐로부터의 분출량을 증대시키고, 형상 변화에 상당하는 오목부를 검출한 경우에는 상기 저온 분사 노즐로부터의 분출량을 증대시키는 제1 제어 모드와, 상기 압연판에 형상 변화에 상당하는 볼록부를 검출한 경우에는 상기 저온 분사 노즐로부터의 분출량을 증대시키고, 형상 변화에 상당하는 오목부를 검출한 경우에는 상기 고온 분사 노즐로부터의 분출량을 증대시키는 제2 제어 모드를 갖는 것을 특징으로 한다.
이로써 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께의 영향이 거의 없거나 또는 적은 압연 영역에서는 제1 제어 모드로 함으로써, 상하의 워크 롤러에 고온의 워크 롤러 냉각유를 분출하여 롤러 직경을 팽창시켜 압연판의 볼록부를 해소하고, 상하의 워크 롤러에 저온의 워크 롤러 냉각유를 분출하여 롤러 직경을 수축시켜 압연판의 오목부를 해소할 수 있다. 한편, 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께의 영향이 큰 압연 영역에서는 제2 제어 모드로 함으로써, 상하의 워크 롤러에 저온의 워크 롤러 냉각유를 분출하여 유막 두께를 증대시켜 압연판의 볼록부를 해소하고, 상하의 워크 롤러에 고온의 워크 롤러 냉각유를 분출하여 유막 두께를 감소시켜 압연판의 오목부를 해소할 수 있다. 압연판의 볼록부, 오목부가 해소되면 그 부분의 판의 국부 신률(伸率) 이상이 해소되어 판형상이 양호해진다.
또, 상기 형상 제어부는 상기 압연판의 판경도, 입구쪽 판온도, 판속도, 워크 롤러 직경 및 상기 압연 윤활유의 점도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 2개의 제어 모드를 전환하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 상하의 워크 롤러와 압연판 사이에 형성되는 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께에 영향이 있는 압연판의 판경도, 입구쪽 판온도, 판속도, 워크 롤러 직경 및 상기 압연 윤활유의 점도도 고려함으로써 극박 압연 영역에서 더욱 양호한 형상 제어를 수행할 수 있게 된다.
본원에 관한 제2 발명은, 상하의 워크 롤러 사이에서 압연된 압연판의 폭방향의 형상을 측정하고 이 측정 정보에 기초하여, 상기 상하의 워크 롤러 길이 방향을 따라 배치된 복수의 분사 노즐로부터 상기 상하의 워크 롤러에 대해 워크 롤러 냉각유를 분사하여 상기 압연판의 형상을 제어하는 방법으로서, 상기 압연판의 판두께에 기초하여, 상기 압연판의 형상에 대한 상기 복수의 분사 노즐로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유의 분출량 및/또는 온도의 관계를 상반(相反)시키도록 전환하여 상기 압연판의 형상 제어를 행하는 것을 특징으로 한다.
이 발명에 의하면, 상하의 워크 롤러에 대해 스프레이부로부터 분사되는 워크 롤러 냉각유의 열영향에 의해 상하의 워크 롤러의 롤러 직경을 팽창?수축시켜 압연판의 형상을 제어할 수 있음과 더불어, 상하의 워크 롤러와 압연판 사이에 형성되는 워크 롤러 냉각유의 유막 두께의 영향도 고려하여 압연판의 형상을 제어할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면 이하의 효과를 얻을 수 있다.
상하의 워크 롤러에 대해 스프레이부로부터 분사되는 워크 롤러 냉각유의 열영향에 의해 상하의 워크 롤러의 롤러 직경을 팽창?수축시켜 압연판의 형상을 제어할 수 있음과 더불어, 상하의 워크 롤러와 압연판 사이에 형성되는 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께의 영향도 고려하여 압연판의 형상을 제어할 수 있기 때문에 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께의 영향이 큰 극박 압연 영역에서도 양호한 형상 제어를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 압연장치(R)의 개략 구성을 도시한 모식 도이다.
도 2a는 제1 제어 모드에서, 스프레이부(30)로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)와 압연판(P)의 형상 수정 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 제1 제어 모드에서, 스프레이부(30)로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)와 압연판(P)의 형상 수정 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 제2 제어 모드에서, 스프레이부(30)로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)와 압연판(P)의 형상 수정 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 제2 제어 모드에서, 스프레이부(30)로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)와 압연판(P)의 형상 수정 관계를 설명하기 위한 도면이다.
<부호의 설명>
R…압연장치 10…압연기
12…워크 롤러 14…백업 롤러
20…형상 측정부 30…스프레이부
32…분사 노즐 32A…고온 분사 노즐
32B…저온 분사 노즐 40…제어부
42…형상 제어부 44…스프레이 제어부
P…압연판 C…워크 롤러 냉각유
L…압연 윤활유
이하, 본 발명에 관한 압연장치, 압연판의 형상 제어 방법의 실시형태에 대 해서 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 압연장치(R)의 개략 구성을 도시한 모식도이다.
압연장치(R)는, 워크 롤러(12)에 의해 압연판(P)을 압연하는 압연기(10)와, 압연판(P)의 압연 후의 형상을 측정하는 형상 측정부(20)와, 압연기(10)의 워크 롤러(12)에 대해 워크 롤러 냉각유(C)를 분사하는 스프레이부(30)와, 이들을 통괄적으로 제어하는 제어부(40)를 구비하고 있다.
워크 롤러(12)와 압연판(P)의 접촉 부분에는 압연 윤활유(L)가 공급된다. 압연 윤활유(L)는 공급부(미도시)로부터 공급해도 좋고 스프레이부(30)로부터 공급해도 좋다. 압연 윤활유(L)를 스프레이부(30)로부터 공급할 경우에는 워크 롤러 냉각유(C)가 압연 윤활유(L)를 겸하게 된다. 또 압연 윤활유(L)의 공급원(미도시)과 워크 롤러 냉각유(C)의 공급원은 별개로 해도 좋고 일체로서 공용해도 좋다.
이와 같이, 상하의 워크 롤러와 압연판(P) 사이에 공급되는 압연 윤활유(L)는 워크 롤러 냉각유(C)를 포함한다.
압연기(10)는 상하의 워크 롤러(12)와, 이것을 백업하는 상하의 백업 롤러(14)를 구비한 4단 압연기이다. 그리고 상하의 워크 롤러(12) 사이에서 압연판(P)을 압연한다.
본 실시형태에서는 압연기(10)로서 4단 압연기를 사용하는 경우에 대해서 설명하는데, 본 발명은 여기에 한정되지 않으며, 예를 들면 6단 압연이나 기타 주지의 압연기를 사용하는 경우여도 좋다.
형상 측정부(20)는 복수의 회전 로터(22) 및 압력 검출기(24)를 구비한다.
복수의 회전 로터(22)는 각각 일정 폭을 가지며, 공기 베어링에 의해 압연기(10)의 하류쪽에 설치된 수평한 지지축(21)에 회전 가능하게 부동(浮動) 지지되어 인접해 있다. 회전 로터(22)의 전체 폭은, 대상으로 하는 압연판(P)의 폭보다 적어도 크게 설정되어 있다.
압력 검출기(24)는 회전 로터(22) 내면의 공기압을 검출하는 것이다.
이와 같은 구성에 의해 압연기(10)에서 압연된 압연판(P)의 폭방향의 형상 정밀도, 즉 평탄도를 전폭에 걸쳐 정밀하게 측정할 수 있다.
그리고, 형상 측정부(20)의 압력 검출기(24)에 의해 검출된 측정 정보는 제어부(40)에 보내진다.
형상 측정부(20)로서는, 예를 들면 일본 공개특허 평10-137831호 공보에 개시된 형상 측정 롤러를 사용할 수 있다.
스프레이부(30)는 복수의 분사 노즐(32)을 가지고 있다. 복수의 분사 노즐(32)은 상하의 워크 롤러(12)의 폭방향을 따라서, 회전 로터(22)의 폭과 같은 범위에 걸쳐 같은 간격으로 배치되어 있다.
그리고, 각 분사 노즐(32)로부터 각 워크 롤러(12)에 대해 각각 워크 롤러 냉각유(C)를 분사함으로써 각 워크 롤러(12) 등이 달구어져 눌어붙는 것을 방지하도록 되어 있다.
각 분사 노즐(32)은 미도시된 가열기에 의해 가열된 워크 롤러 냉각유(C)를 분출하는 고온 분사 노즐(32A)과, 미도시된 냉각기에 의해 냉각된 워크 롤러 냉각 유(C)를 분출하는 저온 분사 노즐(32B)를 구비하고 있다. 즉, 고온 분사 노즐(32A)과 저온 분사 노즐(32B)이 각각 상하의 워크 롤러(12)의 폭방향을 따라서 동일 범위에 걸쳐 같은 간격으로 배치되어 있다.
그리고, 스프레이부(30)의 각 분사 노즐(32)로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)의 분출량이나 온도는 제어부(40)에 의해 제어된다.
제어부(40)는 압연기(10)의 상하의 워크 롤러(12)와 백업 롤러(14)의 압하량을 제어한다.
또, 제어부(40)는 형상 측정부(20)의 측정 결과에 기초하여, 압연판(P)의 형상을 수정하기 위해 스프레이부(30)의 각 분사 노즐(32)로부터 분출해야 할 워크 롤러 냉각유(C)의 분출량이나 온도를 구하는 형상 제어부(42)와, 형상 제어부(42)로부터의 지령에 기초하여, 미도시된 제어 밸브나 가열기 및 냉각기를 제어하여, 스프레이부(30)로부터의 원하는 분출량?온도의 워크 롤러 냉각유(C)를 상하의 워크 롤러(12)에 대해 분출시키는 스프레이 제어부(44)를 구비한다.
형상 제어부(42)는 압연판(P)의 형상을 수정하기 위해 스프레이부(30)로부터 분출해야 할 워크 롤러 냉각유(C)의 분출량이나 온도를 결정하는 여러가지 연산 방법(제어 모드)을 기억하고 있으며 이 제어 모드의 전환도 행하도록 되어 있다.
제어 모드로서는, 압연판(P)의 판두께가, 워크 롤러 냉각유(C)를 포함하는 압연 윤활유(L)의 유막 두께(이하, 유막 두께로 약칭)의 변화의 영향을 무시할 수 없는 두께보다도 두꺼운 경우에 적용되는 제1 제어 모드와, 압연판(P)의 판두께가 유막 두께의 변화의 영향을 무시할 수 없는 두께 이하인 경우에 적용되는 제2 제어 모드를 가지고 있다.
압연판(P)의 판두께가 유막 두께의 영향을 무시할 수 없는 두께는, 압연판(P)의 판경도, 입구쪽 판온도, 판속도, 워크 롤러 직경 및 압연 윤활유(L)의 점도 중 적어도 하나에 의해 정해진다. 예를 들면, 워크 롤러 직경이 클수록 및/또는 압연 윤활유(L)의 점도가 높을수록, 유막 두께의 영향을 무시할 수 없는 두께는 커진다. 구체적으로는 대략 9㎛ 내지 15㎛ 범위의 판두께이다.
다음으로, 압연장치(R)에 의한 압연판(P)의 형상 제어에 대해서 설명하기로 한다.
압연장치(R)는 압연판(P)에 대해 반복 압연 처리를 함으로써 압연판(P)을 원하는 판두께로 형성한다. 예를 들면, 조(粗)압연, 중간 압연, 완성 전 압연, 마무리 압연을 행한다.
구체적으로는, 판두께가 2.0㎜인 압연판(P)을 상하의 워크 롤러(12)의 사이로 끌어들여 압연함으로써 1.2㎜의 판두께로 형성한다. 나아가 압연 처리를 반복하여 판두께를 0.7㎜, 0.4㎜, 0.2㎜, 0.1㎜, 0.05㎜, 0.02㎜, 0.01㎜, 0.005㎜로 단계적으로 박판화시킨다.
이와 같이 압연판(P)을 박판화할 때, 압연판(P)의 표면을 평탄하게 할 필요가 있다. 즉, 압연판(P)의 표면에 국부적 부풀어오름(판두께가 형상 변화에 상당할 정도로 두꺼운 영역:이하, 볼록부)이나 국부적인 움푹함(판두께가 형상 변화에 상당할 정도로 얇은 영역:이하, 오목부)이 형성되기 때문에 이것을 보정하여 평탄화할 필요가 있다.
따라서 스프레이부(30)의 복수의 분사 노즐(32)에서 상하의 워크 롤러(12)에 대해 고온이나 저온의 워크 롤러 냉각유(C)를 분사하여, 이 열영향에 의해 상하의 워크 롤러(12)의 롤러 직경을 팽창 또는 수축시켜 압연판(P)의 표면에 형성된 볼록부나 오목부를 수정한다. 이렇게 해서 압연판(P)의 형상을 전폭에 걸쳐 정밀하게 평탄화한다.
그런데 상술한 바와 같이 형상 제어부(42)는 2개의 제어 모드를 가지고 있다. 이하, 유막 두께 변화의 영향을 무시할 수 없는 두께가 10㎛인 경우의 예에 대해서 설명하기로 한다.
제1 제어 모드는 압연판(P)의 판두께가 10㎛보다 두꺼운 경우에 적용된다. 즉, 압연판(P)의 판두께를 2.0㎜에서 0.02㎜까지 압연하는 공정(박판 영역)에서는 제1 제어 모드가 적용된다.
제2 제어 모드는 압연판(P)의 판두께가 10㎛ 이하인 경우에 적용된다. 즉, 압연판(P)의 판두께를 0.02㎜에서 0.01㎜로 압연하고, 0.01㎜에서 0.005㎜로 더 압연하는 공정(극박판 영역)에서는 제2 제어 모드가 적용된다.
즉, 형상 제어부(42)는 압연판(P)의 판두께를 0.02㎜에서 0.01㎜로 압연하는 처리시에 제어 모드를 제1 제어 모드로부터 제2 제어 모드로 전환하도록 하였다.
도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b는 스프레이부(30)로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)와 압연판(P)의 형상 수정 관계를 설명하기 위한 모식도로서, 도 2a 및 도 2b는 제1 제어 모드의 경우를, 도 3a 및 도 3b는 제2 제어 모드의 경우를 도시한다.
제1 제어 모드가 적용된 경우에는 이하와 같이 하여 압연판(P)의 형상 수정이 이루어진다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 압연판(P)의 표면에 국소적으로 부풀어오른 영역(볼록부)이 형상 측정부(20)에 의해 검출되면, 형상 제어부(42)의 제어하에 스프레이부(30)로부터 상하의 워크 롤러(12)에 대해 고온의 워크 롤러 냉각유(C)가 분출된다. 압연판(P) 표면의 볼록부에 대응하는 상하의 워크 롤러(12) 영역으로 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)의 양이 증대된다.
이로써, 상하의 워크 롤러(12)의 롤러 직경이 부분적으로 열팽창(증대)되고 판(P) 표면의 볼록부에 대한 압하량이 늘어나 그 표면 형상이 평탄화된다.
반대로, 도 2b에 도시한 바와 같이, 압연판(P)의 표면에 국소적으로 움푹한 부분(판두께가 줄어든 영역(오목부))이 형상 측정부(20)에 의해 검출되면, 형상 제어부(42)의 제어하에 스프레이부(30)로부터 상하의 워크 롤러(12)에 대해 저온의 워크 롤러 냉각유(C)가 분출된다. 압연판(P) 표면의 오목부에 대응하는 상하의 워크 롤러(12) 영역으로 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)의 양이 증대된다.
이로써, 상하의 워크 롤러(12)의 롤러 직경이 부분적으로 열수축(감소)되고 압연판(P) 표면의 오목부에 대한 압하량이 줄어 그 표면 형상이 평탄화된다.
이와 같이 하여 압연판(P) 표면의 볼록부 및 오목부가 균일해져(오목부의 깊이 및 볼록부의 높이가 감소되어), 판의 신률 분포가 균일화되어 표면 형상이 평탄화된다.
워크 롤러 냉각유(C)의 분출량이나 온도는 형상 제어부(42)에 있어서, 압연 판(P)의 표면에 형성된 볼록부 또는 오목부의 정도 등에 의해 구해진다.
이상과 같은 제어 방법, 즉, 제1 제어 모드를 적용한 압연 방법은 종래부터 수행되어온 제어 방법과 동일하다.
그러나 제1 제어 모드를 적용한 압연 방법을 압연판(P)의 판두께가 10㎛ 이하인 경우에도 적용하면, 압연판(P)의 표면 형상을 평탄화시키기 어려워진다. 상하의 워크 롤러(12)와 압연판(P) 사이에 형성되는 유막 두께가 압연판(P)의 표면 형상에 크게 영향을 주기 때문이다.
통상적으로, 상하의 워크 롤러(12)와 압연판(P) 사이에 형성되는 유막 두께는 약 1㎛ 정도이다. 따라서 유막의 두께가 다소 변화된 경우라 해도 압연판(P)의 판두께가 크기 때문에 유막 두께의 변화가 압연판(P)의 표면 형상, 즉 평탄화에 영향을 주는 일은 거의 없다.
그러나 압연판(P)의 판두께가 10㎛ 이하인 경우에는 유막 두께가 변화되면 압연판(P)의 표면 형상의 평탄화에 크게 영향을 주게 된다.
유막 두께의 변화와 압연판(P)의 표면 형상의 관계는 이하와 같은 관계에 있다.
압연 윤활유(L)는 그 온도에 따라 점도가 변화되는 것이 알려져 있다. 구체적으로는 압연 윤활유(L)가 고온인 경우에는 점도가 내려가기 때문에 유막 두께가 부분적으로 줄어들기 쉬워진다. 또 마찰 계수도 커진다. 이로써 압연판(P)에 대한 압하량이 줄어 압연판(P)의 판두께가 국부적으로 증가하게 된다.
한편, 압연 윤활유(L)가 저온인 경우에는 점도가 상승하기 때문에 유막 두께 가 부분적으로 증대되기 쉬워진다. 또 마찰 계수도 적어진다. 이로써 압연판(P)에 대한 압하량이 증가되어 압연판(P)의 판두께가 국부적으로 감소하게 된다.
그런데, 워크 롤러 냉각유(C)는 워크 롤러(12)의 온도뿐만 아니라 압연 윤활유(L)의 온도에도 영향을 준다. 즉, 압연 윤활유(L)의 온도는 워크 롤러 냉각유(C)의 온도에 영향을 받아 워크 롤러 냉각유(C)의 온도가 높아지면 압연 윤활유(L)의 온도도 높아지고, 워크 롤러 냉각유(C)의 온도가 낮아지면 압연 윤활유(L)의 온도도 낮아진다.
또, 워크 롤러(12)로 분출하는 워크 롤러 냉각유(C)는 그대로 압연 윤활유(L)가 되므로, 분출하는 워크 롤러 냉각유(C)의 분출량이 증가되면 압연 윤활유(L)의 양도 증가하고 워크 롤러 냉각유(C)의 분출량이 감소되면 압연 윤활유(L)의 양도 감소한다.
즉, 압연판(P)의 판두께가 10㎛ 이하인 경우에는 압연판(P)의 표면 형상(평탄화)에 대한 스프레이부(30)에서 상하의 워크 롤러(12)로의 워크 롤러 냉각유(C)의 분출량?온도의 관계가, 판두께가 약 10㎛ 이상인 경우와는 상반되게 된다.
그래서 압연판(P)의 판두께가 10㎛ 이하인 경우에는, 워크 롤러 냉각유(C)를 포함하는 압연 윤활유(L)의 유막의 두께 변화를 고려한 제어 모드, 즉, 제2 제어 모드가 적용된다.
제2 제어 모드가 적용된 경우에는 이하와 같이 하여 압연판(P)의 형상 수정이 이루어진다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 압연판(P)의 표면에 국소적으로 부풀어오른 부 분(볼록부)이 형상 측정부(20)에 의해 검출되면, 형상 제어부(42)의 제어하에 스프레이부(30)로부터 상하의 워크 롤러(12)에 대해 저온의 워크 롤러 냉각유(C)가 분출된다. 압연판(P) 표면의 볼록부에 대응하는 상하의 워크 롤러(12)의 영역에 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)의 양이 증대된다. 이로써 상하의 워크 롤러(12)의 롤러 직경이 부분적으로 열수축(감소)된다.
한편, 상하의 워크 롤러(12)와 압연판(P) 사이에 형성되는 유막 두께가 부분적으로 증대된다.
따라서, 상하의 워크 롤러(12)의 롤러 직경의 감소에 대해 유막 두께의 증대가 큰 경우에는 압연판(P) 표면의 볼록부에 대한 압하량이 늘어 그 표면 형상이 평탄화된다.
반대로, 도 3b에 도시한 바와 같이 압연판(P)의 표면에 국소적으로 움푹한 부분(오목부)이 형상 측정부(20)에 의해 검출되면, 형상 제어부(42)의 제어하에 스프레이부(30)로부터 상하의 워크 롤러(12)에 대해 고온의 워크 롤러 냉각유(C)가 분출된다. 압연판(P) 표면의 오목부에 대응하는 상하의 워크 롤러(12)의 영역에 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)의 양이 증대된다. 이로써 상하의 워크 롤러(12)의 롤러 직경이 부분적으로 열팽창(증대)한다.
한편, 상하의 워크 롤러(12)와 압연판(P) 사이에 형성되는 유막 두께가 부분적으로 감소한다.
따라서, 상하의 워크 롤러(12)의 롤러 직경의 증대에 대해 유막 두께의 감소가 큰 경우에는 압연판(P) 표면의 오목부에 대한 압하량이 줄어 그 표면 형상이 평 탄화된다.
이와 같이 판두께가 10㎛ 이하인 압연판(P)에서는, 상하의 워크 롤러(12)에 대해 분출하는 워크 롤러 냉각유(C)의 분출량?온도를 종래의 판형상 제어 방법으로부터 역전시킴으로써, 압연판(P) 표면의 볼록부 및 오목부를 균일하게 하여(오목부의 깊이 및 볼록부의 높이가 감소되어), 판의 신률 분포가 균일화되어 표면 형상을 양호하게 평탄화시킬 수 있다.
워크 롤러 냉각유(C)의 분출량이나 온도는 형상 제어부(42)에서 압연판(P)의 표면에 형성된 볼록부 또는 오목부의 정도(돌출량, 함몰량 등), 압연판(P)의 판두께 등에 따라 구해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 압연장치(R)에 의하면, 상하의 워크 롤러(12)에 대해 스프레이부(30)로부터 분사하는 워크 롤러 냉각유(C)의 열영향에 의해 상하의 워크 롤러의 롤러 직경을 팽창?수축시켜 압연판의 형상을 제어함과 더불어, 상하의 워크 롤러(12)와 압연판(P) 사이에 형성되는 유막 두께의 영향도 고려함으로써 압연판(P)의 형상을 양호하게 제어할 수 있다.
특히, 유막 두께의 영향이 큰 극박 압연 영역(워크 롤러 냉각유의 유막 두께의 변화의 영향을 무시할 수 없는 두께: 판두께가 대략 9㎛ 이상 15㎛ 이하)에서도 양호한 형상 제어를 행할 수 있다.
상술한 실시형태에서 나타낸 동작 순서 혹은 각 구성부재의 모든 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지에서 벗어나지 않은 범위에서 프로세스 조건이나 설계 요구 등에 기초하여 다양하게 변경 가능하다.
상술한 실시형태에서는 압연기(10)로서 4단 압연기를 사용하는 경우에 대해서 설명하였으나, 본 발명이 적용되는 압연기는 여기에 한정되지 않는다. 또 압연기(10)을 복수개 배치하여 연속 압연하는 다단식 압연장치여도 좋다.
상술한 실시형태에서의 압연판(P)의 압연 공정에서는 제1 제어 모드로부터 제2 제어 모드로 전환하는 경우에 대해서 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 압연판(P)의 판두께에 따라 제어 모드를 전환하면 되고, 따라서 제2 제어 모드로부터 제1 제어 모드로 전환하는 경우여도 좋다.
또 상술한 실시형태에서는 워크 롤러(12)의 상류쪽에 스프레이부(30)를 배치하고, 그것으로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유(C)의 분출량이나 온도를 조정하는 경우에 대해서 설명하였으나 이에 한정되지 않는다.
예를 들면, 워크 롤러(12)의 하류쪽에 스프레이부(30)를 배치해도 좋다. 또 상류쪽과 하류쪽 양쪽에 설치해도 좋다.
또 스프레이부(30)의 각 분사 노즐(32)이 고온 분사 노즐(32A)과 저온 분사 노즐(32B)을 구비하는 경우만으로 한정되지 않는다. 각 분사 노즐(32)로부터 분사되는 워크 롤러 냉각유(C)의 온도를 임의로 조정 가능하게 하는 경우여도 좋다.
또 고온 분사 노즐(32A)와 저온 분사 노즐(32B) 외에, 중온의 워크 롤러 냉각유(C)를 분출하는 중온 분사 노즐을 구비하도록 해도 좋다.
또 상술한 실시형태에서는 압연판(P)의 판두께가 소정 두께(약 10㎛)인 경우에 제어 모드를 전환하는 경우에 대해서 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 대략 9㎛ 이상 15㎛ 이하의 범위의 판두께이면 된다.
압연판(P)의 판두께와 더불어 압연판(P)의 판경도, 입구쪽 판온도, 판속도, 워크 롤러 직경 및 압연 윤활유(L)의 점도 중 적어도 하나 또는 복수, 나아가 전부를 고려하여 제1 제어 모드와 제2 제어 모드를 전환하도록 해도 좋다.
압연판(P)의 판두께, 판경도, 입구쪽 판온도, 판속도, 워크 롤러 직경 및 압연 윤활유(L)의 점도 등의 관계는, 압연 처리를 반복함으로써 최적의 수치를 구하는 것이 바람직하다.
본 발명의 압연장치 및 압연판의 형상 제어 방법에 의하면, 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께의 영향이 큰 극박 압연 영역에서도 양호한 형상 제어를 할 수 있다.

Claims (5)

  1. 상하의 워크 롤러 사이에서 압연판을 압연하는 압연기와,
    상기 압연기에 의해 압연된 압연판의 폭방향의 형상을 측정하는 형상 측정부와,
    상기 상하의 워크 롤러의 길이 방향을 따라서 배치된 복수의 분사 노즐을 가지며, 상기 상하의 워크 롤러에 대해 워크 롤러 냉각유를 분사하는 스프레이부와,
    상기 형상 측정부의 측정 정보에 기초하여, 상기 스프레이부로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유의 분출량 및 온도 중 적어도 하나를 조정하여 상기 압연판의 형상을 제어하는 형상 제어부를 구비하고,
    상기 형상 제어부는, 상기 형상 측정부의 측정 정보에 대한 상기 스프레이부로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유의 분출량 및 온도 중 적어도 하나의 관계가 상반되는 2개의 제어 모드를 가지며, 상기 압연판의 판두께에 기초하여 상기 2개의 제어 모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 압연장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 형상 제어부는, 상기 압연판을, 상기 워크 롤러 냉각유를 포함하는 압연 윤활유의 유막 두께의 변화의 영향을 무시할 수 없는 두께 이하의 판두께로 압연할 때 상기 2개의 제어 모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 압연장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 형상 제어부는, 상기 압연판의 판경도, 입구쪽 판온도, 판속도, 워크 롤러 직경 및 상기 압연 윤활유의 점도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 2개의 제어 모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 압연장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스프레이부는, 온도가 다른 워크 롤러 냉각유를 분출하는 고온 분사 노즐과 저온 분사 노즐을 구비하고,
    상기 형상 제어부는, 상기 압연판에 형상 변화에 상당하는 볼록부를 검출한 경우에는 상기 고온 분사 노즐로부터의 분출량을 증대시키고, 형상 변화에 상당하는 오목부를 검출한 경우에는 상기 저온 분사 노즐로부터의 분출량을 증대시키는 제1 제어 모드와,
    상기 압연판에 형상 변화에 상당하는 볼록부를 검출한 경우에는 상기 저온 분사 노즐로부터의 분출량을 증대시키고, 형상 변화에 상당하는 오목부를 검출한 경우에는 상기 고온 분사 노즐로부터의 분출량을 증대시키는 제2 제어 모드를 갖는 것을 특징으로 하는 압연장치.
  5. 상하의 워크 롤러 사이에서 압연된 압연판의 폭방향의 형상을 측정하고 이 측정 정보에 기초하여, 상기 상하의 워크 롤러 길이 방향을 따라서 배치된 복수의 분사 노즐로부터 상기 상하의 워크 롤러에 대해 워크 롤러 냉각유를 분사하여 상기 압연판의 형상을 제어하는 방법으로서,
    상기 압연판의 판두께에 기초하여, 상기 압연판의 형상에 대한 상기 복수의 분사 노즐로부터 분출되는 워크 롤러 냉각유의 분출량 및 온도 중 적어도 하나의 관계를 상반(相反)시키도록 전환하여 상기 압연판의 형상 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 압연판의 형상 제어 방법.
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