KR101185391B1 - 압연 장치 및 그 작동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 2개의 작업 롤(2, 3)과, 예컨대 바람직하게는 금속으로 이루어진 스트립(6)과 같은 압연 스톡(5)을 통과시키면서 압연하기 위해 상기 작업 롤들(2, 3) 사이에 제공되는 롤간 간격(4)과, 경우에 따른 지지 롤들(7, 8)의 구성을 포함하는 압연 장치(1)와, 이 압연 장치(1)를 작동하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 경우, 추가로 롤간 간격(4) 전방에서 압연 스톡의 압연 재료의 후방 슬립을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치(11)가 제공되며, 이 측정 장치(11)의 신호를 바탕으로 압연 스톡의 평면도를 조정하기 위한 최종 제어 부재를 제어하는 제어 또는 조절 유닛(13)도 추가로 제공된다.

Description

압연 장치 및 그 작동 방법{ROLLING DEVICE AND METHOD FOR THE OPERATION THEREOF}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 압연 장치와 청구항 제5항에 따른 작동을 위한 방법에 관한 것이다.
압연 장치들은 선행 기술로 충분히 공지되었다. 이와 관련하여 예컨대 한 쌍의 작업 롤이 압연력을 흡수할 수 있도록 상기 작업 롤에 비해 상대적으로 더욱 큰 적어도 2개의 지지 롤에 의해 가압되는 그런 압연 장치도 공지되었다. 이와 같은 압연 장치에서 또한, 압연 스톡의 평면도가 가변될 수 있으며, 그럼으로써 작업 롤들 사이의 롤간 간격 직전에 재료 후방 슬립이 발생할 수 있는 점도 공지되었다. 재료 후방 슬립이 적시에, 그리고 정확하게 충분히 보상되지 못하면, 압연되는 재료의 평면도에 불균일성이 발생하며, 이는 압연 스톡의 품질 손실을 초래하며, 그로 인해 압연 스톡은 경우에 따라 수많은 적용 사례에 대해 완전히 부적합하게 된다.
선행 기술에서 인장 응력 분포를 측정하기 위한 인장 롤들을 이용하여 평면도 측정이 실행되는 그런 압연 장치도 공지되었다. 그러나 상기 인장 롤들은 전형적으로 작업 롤들로부터 멀리 이격되어 배치되며, 그럼으로써 롤간 간격 전방의 재료 후방 슬립은 신뢰할 수 있는 정도로 측정되지 못하게 된다. 이와 같은 압연 장치는 예컨대 EP 0 108 379 B1로부터 공지되었다. 또한, 이 유럽 공보는 두께 프로파일을 측정하기 위한 센서들을 개시하고 있되, 이 센서들은 롤간 간격으로부터 멀리 이격되어 두께 프로파일을 측정한다. 그로 인해 재료 후방 슬립은 신뢰할 수 있는 방식으로 검출되지 못한다.
DE 27 43 130은 롤간 간격 전방 및 그 후방에 두께 측정 장치를 각각 포함하는 압연 장치를 개시하고 있되, 그로 인해 사전 설정 가능한 두께 공차를 달성할 수 있다. 그러나 그로 인해 재료 후방 슬립의 결과는 제거되지 못하는데, 왜냐하면 센서들이 이 경우에도 롤간 간격으로부터 멀리 이격되어 배치되기 때문이다. 그 외에 국소적인 두께 편차도 정확한 프로파일 기준과 결부될 때에만 의미가 있을 수 있다. 따라서 비평면성은 충분히 억제되지 못한다.
또 다른 압연 장치는 롤간 간격 후방에서 보다 멀리 이격된 위치에서만 평면도를 측정하며, 그 결과는 평면도 최종 제어 부재에 의한 평면도 제어를 위해 이용된다. 그러나 롤 스탠드의 조정 불량으로 항상 유입 측 측정에 충분한 효과가 있는 것은 아니거나, 또는 그로 인해 발생하는 지연을 바탕으로 프로파일 또는 평면도 변화에 충분히 신속하게 반응하지 못하며, 그럼으로써 평면도 편차는 이미 롤간 간격 후방에서 발생했기 때문에, 측정된 평면도 편차는 더 이상 보정되지 못한다.
본 발명의 목적은, 측정 장치를 포함하는 압연 장치와 이 압연 장치를 작동시키기 위한 방법에 있어서, 재료 후방 슬립이 확실하게 검출되고, 그로 인해 그 재료 후방 슬립에 의해 발생하는 평면도 결함에서부터 불안정한 압연 상태(핀칭, 편위 등)를 방지하기 위한 조절/제어가 실행될 수 있는, 상기 압연 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따라 압연 장치와 관련한 상기 목적은, 청구항 제1항의 특징들에 따라, 적어도 2개의 작업 롤과, 예컨대 바람직하게는 금속으로 이루어진 스트립과 같은 압연 스톡을 통과시키면서 압연하기 위해 상기 작업 롤들 사이에 제공되는 롤간 간격과, 경우에 따른 지지 롤들의 구성을 포함하는 압연 장치에 있어서, 이에 추가로 롤간 간격 전방에서 압연 스톡의 압연 재료의 후방 슬립을 측정하기 위해 적어도 하나의 측정 장치가 제공되며, 또한 이 측정 장치의 신호를 바탕으로 압연 스톡의 평면도를 조정하기 위한 최종 제어 부재들을 제어하는 제어 또는 조절 유닛도 추가로 제공되는, 상기 압연 장치에 의해 달성된다.
이와 관련하여 바람직하게는, 추가로 롤간 간격 후방에 평면도 측정 장치가 제공되며, 이 측정 장치는 마찬가지로 제어 또는 조절 유닛을 위한 신호들을 공급하며, 그에 따라 상기 제어 또는 조절 유닛은 측정 장치 및 평면도 측정 장치의 신호들에 반응하여 압연 스톡의 평면도를 조정하기 위한 최종 제어 부재들을 제어하게 된다.
또한, 목적에 적합하게는 압연 스톡의 평면도를 조정하기 위한 최종 제어 부재는, 예컨대 스트립 및/또는 작업 롤들의 연속 가변 크라운(CVC) 변위, 최소량 윤활 및/또는 온도 제어 또는 조절의 범주에서, 작업 롤들 및/또는 중간 롤들 및/또는 지지 롤들의 경사 위치, 작업 롤들 및/또는 중간 롤들 및/또는 지지 롤들의 굽힘, 작업 롤들 및/또는 중간 롤들의 축방향 변위를 조정하기 위한 최종 제어 부재이다. 그렇게 함으로써 목표하는 평면도는 바람직한 영향을 받으면서 조정될 수 있다.
이와 관련하여 바람직하게는, 롤간 간격 전방에서 압연 스톡의 압연 재료의 후방 슬립을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치는 광학적 또는 기계적 방식으로 측정하는 측정 장치이다.
본 발명에 따라 방법과 관련한 상기 목적은, 청구항 제5항에 따라 압연 장치를 작동시키기 위한 방법에 의해 달성된다. 상기 방법의 장점은 앞서 장치와 관련하여 명시한 장점에 상응한다.
또한, 목적에 적합하게는 롤간 간격 전방에서 압연 스톡의 압연 재료의 후방 슬립을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치는 광학적 또는 기계적인 방식으로 후방 슬립을 검출한다.
바람직한 개선 실시예들은 종속항들에서 설명된다.
본 발명의 측정 장치를 포함하는 압연 장치와 이 압연 장치를 작동시키기 위한 방법에 의하면, 재료 후방 슬립이 확실하게 검출되고, 그로 인해 그 재료 후방 슬립에 의해 발생하는 평면도 결함에서부터 불안정한 압연 상태(핀칭, 편위 등)를 방지하기 위한 조절/제어가 실행될 수 있다.
다음에서는 본 발명은 도면에 따른 실시예를 기반으로 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 측정 장치를 포함하는 압연 장치를 도시한 개략도이다.
도 1은 2개의 작업 롤(2, 3)을 포함하는 압연 장치(1)를 개략적으로 도시하고 있다. 두 작업 롤 사이에는 롤간 간격(4)이 제공되며, 그리고 그 사이에서 예컨대 스트립(6)이나, 또는 특히 강재 스트립인 금속 스트립과 같은 압연 스톡(5)이 압연 된다. 이와 관련하여 작업 롤들(2, 3)은 바람직하게는 공지된 방식으로 각각 지지 롤들(7, 8)에 의해 가압된다. 스트립(6)이 압연 스톡으로서 압연 방향(9)으로 작업 롤간 간격(4)을 통해 이송되면, 롤간 간격(4) 바로 근처에, 그리고 압연 방향에서 롤간 간격(4) 전방에 재료 후방 슬립(10)이 발생하되, 이런 재료 후방 슬립은 압연 스톡의 변형을 초래하고, 그로 인해 압연 스톡의 평면도 결함을 야기한다. 후방 슬립은, 동일한 시간 단위 동안 압연 되어 롤간 간격을 통과할 수 있는 경우보다 적어도 일시적으로 시간 단위당 압연 스톡의 더욱 많은 재료가 롤간 간격 전방으로 이송되거나 밀착되기 때문에 발생한다. 후방 슬립은 국소적인 스트립 응력 강하가 존재하는 영역에서 발생한다.
또한, 본원의 장치(1)는 적어도 하나의 측정 장치(11)나, 또는 롤간 간격의 스트립 유입구에서 재료 후방 슬립(10)을 검출하는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 상기 적어도 하나의 측정 장치(11)는 바람직하게는 기계적 방식으로 측정하거나, 또는 비접촉 방식으로 측정하는 센서이다. 비접촉 방식으로 측정하는 센서는 바람직하게는 광학적 방식으로 측정하는 센서이며, 이런 센서는 부분적으로 국소적인 재료 후방 슬립(10)만을 광학적 방식으로 감지한다. 국소적인 초과 압하 형태의 후방 슬립은, 스트립 응력의 강하로서, 롤간 간격 전방에서 표면 파형(waviness)에 이르는 영역에서 확인될 수 있으며, 이는 측정 장치에서 감지될 수 있다.
센서 내지 측정 장치(11)는 롤간 간격(4)의 유입 측에 배치되며, 바람직하게는 롤간 간격(4) 가까이에서, 또는 롤간 간격(4) 바로 근처에서 예컨대 스트립(6)과 같은 압연 스톡(5)의 표면 편차를 바탕으로 재료 후방 슬립(10)을 감지한다. 이와 관련하여 센서는, 롤간 간격의 전방에서 이루어지는 재료 후방 슬립의 측정이 예컨대 롤간 간격으로부터 전방으로 1미터 또는 그 이하만큼 이격된 영역에서 실행되되, 바람직하게는 재료 후방 슬립의 측정이 롤간 간격으로부터 전방으로 약 200 내지 300mm만큼 이격된 영역에서 검출되는 방식으로 형성된다.
유출 측에서는, 압연 방향에서 관찰할 때, 롤간 간격(4)의 후방에 바람직하게는 평면도 측정 롤러(12)와 같은 평면도 측정 장치가 제공된다. 이런 평면도 측정 장치는 롤간 간격(4)을 포함하는 압연 장치(1) 후방에서 스트립(6)의 평면도를 감지한다.
후방 슬립을 측정하기 위한 센서의 신호, 또는 후방 슬립을 측정하기 위한 센서와 평면도 측정 장치(12)의 신호들은 제어 또는 조절 유닛(13)으로 공급되며, 이 제어 또는 조절 유닛은 가용한 입력 데이터에 따라, 압연 시스템의 평면도 최종 제어 부재와 같은 최종 제어 부재들(15, 16, 17, 18, 19)을 위한 적어도 하나의 제어 신호(14) 또는 복수의 제어 신호를 출력하되, 이 제어 신호에 의해서는 압연 스톡의 평면도를 조절 또는 제어할 수 있도록 최종 제어 부재들(15, 16, 17, 18, 19)이 제어된다.
센서들의 신호들은 제어 또는 조절 유닛(13)으로 공급되되, 두 센서들 내지 센서들의 신호들 사이에서는 가중(weighting)이 실시될 수 있으며, 상기 센서들에는 각각 사전 선택 가능한 가법적 가수(addictive summand) 및 승수(multiplicative factor)가 공급될 수 있고, 그리고/또는 두 신호는 개별적으로 또는 모두 지연 소자를 통해 공급될 수 있고, 그리고/또는 필터를 통해 공급될 수 있다.
롤간 간격(4) 전방에서 후방 슬립(10)만을 검출하고, 그리고/또는 롤간 간격(4) 전방에서의 후방 슬립(10) 및 롤간 간격 후방에서의 평면도 모두를 검출함으로써, 안정된 압연 조건에서 안정된 스트립 이송을 달성할 수 있되, 동시에 롤간 간격(4) 전방에서 압연할 재료의 후방 슬립(10)이 검출되면, 간섭이 실행될 수 있다. 여기서 '동시에'란 바람직하게는, 실시간으로, 다시 말하면 큰 시간 지연 없이, 다시 말하면 약 1초 또는 그 이하의 시간 영역에서부터 1초 시간 지연의 일부분의 시간 영역까지에서 조절 내지 제어가 이루어지는 것을 의미한다. 스트립 이송 속도가 60m/min일 때 0.3초 이내에 300mm의 스트립이 통과할 수 있으며, 그럼으로써 롤간 간격 전방에서 재료 후방 슬립을 보상할 수 있도록 하기 위해, 1/10초 또는 그 이하의 시간 영역에서 신속한 피드백이 바람직하게 이루어지게 된다. 그렇게 함으로써, 예컨대 스트립 선단에서, 스트립 말단에서, 또는 용접 이음매에서, 스트립 프로파일이 변할 시에, 즉 평면도가 변할 시에, 신속한 제어 내지 조절 간섭이 실시될 수 있다.
바람직하게는 최종 제어 부재(15 내지 19)는, 스트립 및/또는 작업 롤들의 이른바 연속 가변 크라운(CVC) 변위, 최소량 윤활 또는 온도 제어 또는 조절의 범주에서, 작업 롤들(2, 3) 및/또는 지지 롤들(7, 8)의 경사 위치, 작업 롤들(2, 3) 및/또는 중간 롤들(6 단식 구조) 및/또는 지지 롤들(7, 8)의 굽힘, 작업 롤들(2, 3) 및/또는 중간 롤들(6 단식 구조)의 축방향 변위를 조정하기 위한 최종 제어 부재이다.
1: 압연 장치
2: 작업 롤
3: 작업 롤
4: 롤간 간격
5: 압연 스톡
6: 스트립
7: 지지 롤
8: 지지 롤
9: 압연 장치
10: 재료 후방 슬립
11: 측정 장치
12: 평면도 측정 롤러
13: 제어 또는 조절 유닛
14: 제어 신호
15: 최종 제어 부재
16: 최종 제어 부재
17: 최종 제어 부재
18: 최종 제어 부재
19: 최종 제어 부재

Claims (9)

  1. 적어도 2개의 작업 롤(2, 3)과, 예컨대 금속으로 이루어진 스트립(6)과 같은 압연 스톡을 통과시키면서 압연하기 위해 상기 작업 롤들(2, 3) 사이에 제공되는 롤간 간격(4)과, 경우에 따른 지지 롤들(7, 8)의 구조를 포함하는 압연 장치(1)에 있어서,
    추가로 상기 롤간 간격(4) 전방에서 압연 스톡의 압연 재료의 후방 슬립을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치(11)가 제공되고, 또한 상기 측정 장치(11)의 신호를 바탕으로 상기 압연 스톡의 평면도를 조정하기 위한 최종 제어 부재들을 제어하는 제어 또는 조절 유닛(13)도 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 압연 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 또한 상기 롤간 간격 후방에 상기 제어 또는 조절 유닛(13)을 위한 신호를 공급하는 평면도 측정 장치(12)가 제공되며, 그에 따라 상기 제어 또는 조절 유닛(13)은 상기 측정 장치(11) 및 평면도 측정 장치(12)의 신호들을 바탕으로 상기 압연 스톡의 평면도를 조정하기 위한 상기 최종 제어 부재들(15, 16, 17, 18, 19)을 제어하는 것을 특징으로 하는 압연 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 압연 스톡의 평면도를 조정하기 위한 최종 제어 부재는, 상기 스트립 또는 상기 작업 롤들 중 적어도 하나의 연속 가변 크라운(CVC) 변위, 최소량 윤활, 또는 온도 제어 또는 조절 중 적어도 하나의 범주에서, 상기 작업 롤들(2, 3) 또는 상기 지지 롤들(7, 8) 중 적어도 하나의 경사 위치, 상기 작업 롤들 또는 중간 롤들(2, 3) 또는 상기 지지 롤들(7, 8) 중 적어도 하나의 굽힘, 상기 작업 롤들(2, 3) 또는 중간 롤들(2, 3) 중 적어도 하나의 축방향 변위를 조정하기 위한 최종 제어 부재인 것을 특징으로 하는 압연 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤간 간격(4) 전방에서 압연 스톡의 압연 재료의 후방 슬립을 측정하기 위한 상기 적어도 하나의 측정 장치(11)는 광학적 또는 기계적 방식으로 측정하는 측정 장치인 것을 특징으로 하는 압연 장치.
  5. 적어도 2개의 작업 롤(2, 3)과, 예컨대 금속으로 이루어진 스트립(6)과 같은 압연 스톡(5)을 통과시키면서 압연하기 위해 상기 작업 롤들(2, 3) 사이에 제공되는 롤간 간격(4)을 포함하는 압연 장치(1)를 작동시키기 위한 방법에 있어서,
    상기 롤간 간격(4) 전방에서 압연 스톡의 압연 재료의 후방 슬립을 감지하고, 감지된 후방 슬립에 따라 압연 스톡의 평면도를 조정하기 위한 적어도 하나의 최종 제어 부재를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 압연 스톡의 평면도 조정은 추가로 평면도 측정 신호들이 고려되면서 이루어지되, 이 평면도 측정 신호들은 롤간 간격 후방의 압연 스톡의 평면도를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 롤간 간격(4) 전방에 위치하는 압연 스톡의 압연 재료의 후방 슬립은 광학적 또는 기계적인 방식으로 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 스트립 응력 상황이 롤간 간격 근처에 배치되어 스트립 안쪽으로 밀어 넣어지는 롤러에 의해, 예컨대 안티-크림핑 롤러에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 롤 스탠드의 유입구에서 1차 평면도 결함(경사 위치 결함)과 전역의 스트립 인장 응력 내지 스트립 인장력을 조절하기 위해 스트립 장력 차이를 검출함과 동시에 롤러를 지지하는 2개의 로드 셀이 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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