KR101140808B1 - 압연물 윤활 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연물이 롤 스탠드의 롤 갭에 진입하기 전에 윤활제를 작업 롤들의 표면에 직접 도포하거나, 지지 롤들의 표면에 도포하여 간접적으로 작업 롤들의 표면에 전달하되, 롤 갭에서 롤과 압연물 사이의 중간 층으로서 마찰의 감소를 일으키는 강력하게 부착된 윤활 막을 작업 롤 표면들 상에 형성하는, 마감 트레인 또는 주조 압연 설비에서 압연물을 압연하는 방법, 특히 열연 광폭 스트립을 압연하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 그러한 방법에서는, 윤활제를 압연물의 전체의 길이에 걸쳐 도포하여 압연물 길이의 전체에 걸쳐 윤활 작용을 활발하게 한다.

압연물, 롤 스탠드, 마감 트레인, 윤활, 윤활제, 윤활 막, 작업 롤 및 지지 롤

Description

압연물 윤활 방법{METHOD FOR LUBRICATING MILLING MATERIAL}

본 발명은 압연물이 롤 스탠드의 롤 갭에 진입하기 전에 윤활제를 작업 롤들의 표면에 직접 도포하거나, 지지 롤들의 표면에 도포하여 간접적으로 작업 롤들의 표면에 전달하되, 롤 갭에서 롤과 압연물 사이의 중간 층으로서 마찰의 감소를 일으키는 강력하게 부착된 윤활 막을 작업 롤 표면들 상에 형성하는, 마감 트레인 또는 주조 압연 설비에서 압연물을 압연하는 방법, 특히 열연 광폭 스트립을 압연하는 방법에 관한 것이다.

열간 압연 시에 높은 부하가 걸리는 마감 트레인에 롤 갭 윤활을 적용하는 것이 공지되어 있다. 하지만, 그 경우에 스트립 선단에서는 윤활 작동이 해당 롤 스탠드에서의 초기 패스 후에 지연되어 시작되고, 스트립 단부가 빠져나가기 상당 시간 전에 윤활 작동이 중지되게 된다. 그러한 처리 방식은 윤활 작용의 여하에 따라서는 압연 공정에 악영향을 미친다.

DE 21 05 975로부터, 고온의 압연기 롤 스탠드에 자동으로 오일을 공급하는 장치로서, 압연물이 그 장치를 통해 통과하는 자동 오일 공급 장치가 공지되어 있다. 그러한 자동 오일 공급 장치는 롤 스탠드에 대한 오일 분무 장치, 분무 장치에 오일을 공급하는 수단, 압연물의 전방 단부가 롤 스탠드를 통해 도달된 직후에 오일 공급 수단의 작동을 개시하는 수단, 및 압연물의 후방 단부가 롤 스탠드에 다다르기 직전에 오일 공급 수단의 작동을 종료시키는 수단을 포함한다.

특허 공보 US 6 266 985 B1에는, 열간 압연 시에 압연하려는 압연물의 코너들 및 단부들에 윤활제를 추진하는 방법이 개시되어 있다.

DE 20 22 923으로부터, 2개의 작업 롤들과 2개의 지지 롤들을 구비한 4단 롤 스탠드에서 윤활제와 분무 공기를 다수의 분무 노즐들에 공급하는, 열연 스트립 압연기에서 압연물에 윤활제를 도포하는 방법 및 장치가 공지되어 있다. 분무 노즐들은 지지 롤들 중의 하나 이상의 폭에 걸쳐 횡으로 배치된다. 압연물이 작업 롤들에 진입하는 즉시로, 윤활제가 지지 롤들에 도포되어 그로부터 작업 롤들로 전달된다. 노즐들로 가는 윤활제 흐름과 분무 공기 흐름은 압연물이 작업 롤들을 떠나는 즉시로 단절된다. 해당 롤 스탠드에서의 초기 패스가 바로 윤활제 급송의 시작 시점이다. 그러한 방법 또는 그러한 장치의 단점은 지지 롤/작업 롤의 갭에서 작업 롤 표면에 전달되는 치밀한 윤활제 막이 지지 롤 표면 상에 우선 형성되어야 한다는 것이다. 윤활제는 작업 롤 표면으로부터 롤 갭에 도달된다. 윤활제가 압연물에 도달하기까지는 롤 원주 속도 및 롤 지름에 따라 상당한 시간(수 초)이 경과한다. 그러한 방식의 방법 또는 그러한 유형의 장치에서는, 스트립 선단의 진입 시에 새로운 윤활제가 스트립 선단에 공급되지 않고, 그에 의해 단시간 내에 좀더 높은 압연력을 발생하게 된다.

기본적으로, 롤 갭에서 마찰 없이 압연을 하는 것은 불가능한데, 그 이유는 마찰이 충분할 경우에만 압연물이 붙들려 롤 갭을 통해 잡아 빼내질 수 있기 때문 이다. 그러한 소위 그립핑(gripping) 조건 및 통과 인출 조건을 충족시키는 것이 보장되어야만 한다. 최소 한도로 요구되는 마찰과 관련하여, 그립핑 조건(이것은 압연물의 선단에서의 거동을 나타냄)이 통과 조건보다 훨씬 더 임계적이다. 통과 인출 조건은 롤 갭이 압연물로 완전히 채워지는 것이다.

양자의 조건들 중의 어느 하나가 또는 양자의 조건들 모두가 충족되지 않으면, 미끄러짐, 즉 롤과 압연물 사이의 슬립 현상이 발생하게 된다.

마찰 그 자체를 나타내는 마찰 계수에 추가하여, 그립핑 각도 및 압연 속도가 또한 중요하다. 압연 속도가 증가할수록 그립핑 성능이 떨어진다. 진입하는 압연물의 두께, 압연 시의 상대적 압하율, 및 롤들의 지름에 의존하여 달라지는 그립핑 각도에 있어서는, 슬립이 없는 압연을 가능하게 하기 위해, 그립핑 각도가 항상 마찰 각도보다 더 작아야 한다는 것이 그 관건이 된다. 통상적인 압하 분포에서는, 마감 트레인에서의 그립핑 각도가 제1 롤 스탠드로부터 최종 롤 스탠드까지 감소한다. 그에 따라, 가장 큰 그립핑 문제인 압연물의 선단에서의 미끄러짐이 제1 롤 스탠드에서 발생하게 되는 것이다.

압연물에서의 통과 인출 조건보다는 압연물의 선단에서의 그립핑 조건을 충족시키기가 더 어렵기 때문에, 각각의 롤 스탠드에서의 초기 패스 후에야 비로소 윤활 작동을 시작하고, 압연물이 빠져나가기 상당 시간 전에 윤활 작동을 중지하게 된다. 그와 같이 하여, 롤 표면 상에 있는 윤활제를 완전히 태워 말리는데 충분한 작업 롤 구름 접촉이 남게 된다. 그럼으로써, 후속 압연물의 선단에서의 그립핑이 위태롭게 되는 것이 방지되게 된다.

전술된 윤활 전략에 의해, 압연물의 내부에는 2개의 상이한 하중 레벨들이 생기게 되는데, 여기서 전제가 되는 것은 전체의 길이에 걸쳐 균일한 특성들을 갖고 속도 상승이 없는 예비 스트립 또는 박 슬래브가 마감 트레인에 진입한다는 것이다. 즉, 그러한 2개의 상이한 하중 레벨들은 압연물의 선단과 단부(윤활 작용을 수반하지 않는)에서의 높은 하중 레벨과 압연물의 잔여 구역(윤활이 활발한)에서의 낮은 압연력 레벨이다.

윤활 작용이 활발할 경우에 50% 이상에 달할 수 있는 압연력 감소로 인해, 작업 롤들의 처짐(아래쪽으로의 휨)이 변하게 된다. 그에 의해, 압연물의 평탄도 상태(후방 롤 스탠드들에서 결정적임) 및 압연물의 프로파일(전방 롤 스탠드들에서 결정적임)도 동시에 변하게 된다.

작업 롤 휨을 각각의 롤 스탠드에서의 제어 요소로서 제공한다 하더라도, 압연력 감소가 큰 경우에는 제어 한계에 도달되는 일이 다반사이다. 그 결과, 특히 박 스트립 압연 시에 압연물의 진행이 불안정하게 된다.

그리하여, 압연력 감소를 약 20%의 값으로 한정하는 것이 통상적이다.

따라서, 본 발명의 목적은 압연 공정의 개선을 가능하게 하고, 롤들의 마모를 감소시키는 결과를 가져오며, 마감 트레인의 에너지 소모를 낮추는, 작업 롤 표면 또는 지지 롤 표면에 윤활제를 도포하는 방법을 제공하는 것이다.

그러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 특징져진 특징들에 의해 달성되게 된다. 본 발명의 바람직한 구성들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.

윤활제를 저장 용기로부터 라인들 및 노즐들을 경유하여 작업 롤들 또는 지지 롤들로 급송하는 윤활 시스템을 압연물이 롤 스탠드에 진입하기 이미 5 내지 15초 전에 작동시키기 시작하면, 윤활 시스템에서의 모든 허비 시간(dead time)이 보상되어 여하한 경우에도 초기 패스 전에 이미 치밀한 윤활 막이 작업 롤 상에 형성되게 된다.

본 발명에 따른 방법의 결정적 장점은 압연물의 전체의 길이에 걸쳐 윤활이 유지되기 때문에, 압연물의 전체의 길이에 걸쳐 각각의 롤 스탠드에 대해 일정한 압연력 레벨이 나오게 된다는데 있다.

그와 같이 압연력이 일정함에 의거하여, 전체적으로 예컨대 40 내지 50%의 높은 압연력 감소가 구현될 수 있고, 그럼으로써 마모 및 에너지 소모와 관련하여 압연 트레인에 걸리는 하중이 현격히 줄어들게 된다. 또한, 높은 압연력 감소를 통해 작업 롤 마모도 저하되고, 그에 따라 롤들의 투입 시간(내구 수명)이 연장되게 된다.

즉, 본 발명에 따른 방법의 장점들은 다음과 같다:

일정한 압연력;

압연력과 관련된 평탄도 상태의 변동이 없음;

압연력과 관련된 스트립 프로파일의 변동이 없음;

압연물의 선단과 단부에서의 힘도 현격히 감소하기 때문에, 롤 스탠드 진동 및 롤 손상이 훨씬 더 효과적으로 회피됨;

그로부터, 압하율 재분배를 위한 많은 여지가 주어지고, 그럼으로써 임계적인 제품의 압연 시에 최적화된 패스 플랜이 제공되게 됨;

압연물의 단부에서의 평탄도 상태가 압연력으로 인해 변하지 않기 때문에, 압연물의 선단이 잘못 압연되는 것을 피할 수 있음.

본 발명에 따른 윤활의 적용을 위한 전제 조건은 압연물의 선단에서의 그립핑 조건이 보장되는 것이다.

바람직하게도 제2 롤 스탠드에서부터는 물론 모든 후속 롤 스탠드에서도, 본 발명에 따라 마감 트레인 또는 주조 압연 설비에서 윤활제를 도포하는 것이 제한 없이 가능하다.

제1 마감 롤 스탠드에서는, 압연물의 두꺼운 두께(큰 그립핑 각도)에 기인하여 통상적으로 윤활제를 도포하지 않는다. 본 발명에 따라 이미 제2 롤 스탠드에서부터 윤활제를 도포하기 위해서는, 각각의 설비의 현존 상황을 고려해야 한다. 그러한 현존 상황에 속하는 것들은 예컨대 다음과 같다:

연마 후의 롤 표면의 상태,

작업 롤 지름,

작업 롤 재료,

진입하는 스트립 두께,

설정된 상대 압하율,

진입하는 압연물의 표면 상태(스케일, 온도, 거칠기, 재료 등),

사용되는 윤활제,

윤활제 양,

압연 속도

그립핑 각도가 임계적 범위에 있으면, 압연물의 선단에서 적은 양의 윤활제에 의해 또는 개질된, 즉 다른 특성을 갖는 윤활제 의해 윤활 작용을 상한 쪽으로 제한한다.

롤 표면 상에 윤활제를 도포하는 본 발명에 따른 방법을 적용함에 있어서, 그러한 작동을 위한 마감 트레인의 패스 플랜 모델을 준비할 것을 권장한다. 그 경우, 롤 갭 윤활이 없는 비적응 작동을 저해하지 않기 위해, 적응 매트릭스(adaptation matrix)를 적어도 이중화해야 한다. 물리 모델들에서는, 작동 개시를 위해, 새로운 제품을 도입할 경우에, 그리고 높은 적응 값들을 피하기 위해, 여러 세트의 마찰 계수들(윤활 상태 및 비윤활 상태에 대한)을 미리 주는 것이 매우 유리하다.

각각의 마찰 변동은 리드(lead)의 변동, 즉 질량 플럭스의 변동 또는 교란을 수반한다. 그러한 교란은 제어 시스템에 의해 제어되어야 하는데, 그것은 임계적 박 스트립 압연 시에 상당한 어려움을 초래할 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 장점은 윤활이 일정할 경우에 일정한 리드가 얻어지고, 그것은 다시 질량 플럭스를 일정하게 하는 결과를 가져온다는데 있다.

롤이 페라이트로 이뤄진 경우에는, 표면에서의 전단 조직(shear texture)에 양호한 영향을 미치기 위해, 롤 갭 윤활을 적용한다. 본 발명에 따라 윤활제를 도포함으로써, 압연물의 전체의 길이에 걸쳐 균질한 표면 조직이 생기게 된다.

윤활 시스템에서는, 윤활 작동의 시작 시에 지연 시간을 피하기 위해, 윤활 탱크로의 복귀 라인을 갖는 폐쇄 회로 파이프라인을 구성하고, 윤활제의 믹서(예컨대, 정적 튜브 믹서(static-tube mixer)의 상류에 절환 가능한 3/2 경로 밸브를 장착하는 조치가 취해진다.

Claims (6)

1. 압연물이 롤 스탠드의 롤 갭에 진입하기 전에 윤활제를 작업 롤들의 표면에 직접 도포하거나, 지지 롤들의 표면에 도포하여 간접적으로 작업 롤들의 표면에 전달하되, 롤 갭에서 롤과 압연물 사이의 중간 층으로서 마찰의 감소를 일으키도록 부착된 윤활 막을 작업 롤 표면들 상에 형성하는, 주조 압연 설비의 마감 압연 트레인에서 압연물을 압연하는 방법에 있어서,

   압연물을 마감 압연 트레인 전방까지 이송하는 단계;

   압연물의 선단 부분의 두꺼운 두께로 인해 그립핑 성능이 떨어지게 되는 마감 압연 트레인의 제1 롤 스탠드에는 윤활제를 도포하지 않은 상태로, 압연물을 상기 제1 롤 스탠드를 통과시키는 단계;

   제2 롤 스탠드 및 후속하는 롤 스탠드의 작업 롤에 압연물이 진입하는 즉시로 지연 없이 윤활제가 작업 롤 및 압연물의 선단 부분에 전달되도록, 압연물이 제2 롤 스탠드 및 후속하는 롤 스탠드의 롤 갭에 진입하기 5 내지 15초 전에 제2 롤 스탠드 및 후속하는 롤 스탠드에 연결된 윤활 시스템을 작동시키는 단계; 및

   압연물의 전체 길이에 걸쳐 윤활제를 도포하면서 압연물을 제2 롤 스탠드 및 후속하는 롤 스탠드를 통과시키는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 주조 압연 설비의 마감 압연 트레인에서 압연물을 압연하는 방법.
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