KR101259288B1

KR101259288B1 - 후판 길이내기 압연용 보강롤

Info

Publication number: KR101259288B1
Application number: KR1020100137352A
Authority: KR
Inventors: 서재형; 문창호; 고성현; 천명식
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2013-05-06
Also published as: KR20120075285A

Abstract

광폭 후판 압연시 에지 웨이브에 의한 평탄도 불량의 발생을 방지하기 위한 후판 길이내기 압연용 보강롤이 개시된다.
개시되는 초기 크라운 곡선으로 이루어지는 곡면을 구비하는 초기 크라운 곡면부; 상기 초기 크라운 곡면부의 롤 단부 영역을 모따기 하여 형성되는 챔퍼부; 및 상기 초기 크라운 곡면부와 상기 챔퍼부 사이에 형성되는 챔퍼연결부;를 포함하는 후판 길이내기 압연용 보강롤을 제공한다.
이와 같은 보강롤에 의하면, 챔퍼부와 챔퍼연결부의 2단 챔퍼를 구성함으로써, 후판 압연시 판 두께가 두껍고 판 폭이 좁은 경우에는 롤 변형량이 작을 뿐만 아니라, 판 두께가 얇고 판 폭이 넓은 경우에는 에지 웨이브에 의한 평탄도 불량의 발생을 방지하고 작업롤과의 접촉부분에서의 응력을 저감하여 보강롤의 장수명화를 달성할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Description

후판 길이내기 압연용 보강롤{Back-Up Roll for Finish-Rolling Mill}

본 발명은 후판 길이내기 압연기용 보강롤에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 후판 길이내기 압연기에서 평탄도 불량을 저감하고 보강롤과 작업롤의 장수명화를 달성하기 위하여 롤 단부 형상을 최적으로 구성한 후판 길이내기 압연기용 보강롤에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 판 폭이 4,500mm 이상이고 판 두께가 얇은 판에 대해서 길이내기 압연을 하는 경우에도, 발생되는 평탄도 불량이나 에지 웨이브를 저감하고 작업롤과 보강롤간의 접촉응력을 줄일 수 있는 후판 길이내기 압연기용 보강롤에 관한 것이다.

후판 압연공정은 가열로에서 1100℃ 이상으로 가열된 슬라브를 두께 5~200mm(또는 그 이상)의 후판으로 제조하는 공정이다. 열간가공 조건에서 압연기는 배럴 길이가 긴 롤을 사용하여 상대적으로 좁은 폭(2.4m 이하)을 갖는 슬라브로부터 넓은 폭(1.5 ~ 5.5m 정도)의 후판을 제조하게 된다.

이러한 후판 압연공정에 사용되는 후판 압연기는 4단 압연기 형태이며, 폭 내기 압연기(조압연기)와 길이내기 압연기(마무리 압연기)로 구성된다.

후판 압연시 압연판의 두께가 두껍고 폭이 좁은 경우는 평탄도 불량인 에지 웨이브가 발생하지 않지만, 압연판의 두께가 얇고 폭이 넓은 판이 되면 후판 압연에서 가장 문제가 되는 평탄도 불량인 에지 웨이브가 쉽게 발생한다. 특히, 판 폭이 4,500mm 이상인 광폭이 되면 평탄도 불량이 더욱 빈번하게 발생하는데 이것은 판 폭이 넓어지면 압연하중이 커지기 때문에 압연롤이 변형되고 압연판 폭의 에지 부분이 과도하게 압연되어 나타나는 현상이다.

이러한 관계가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 작업롤(T-WR, B-WR)과 보강롤(T-BUR, B-BUR)에 가해지는 압연하중, 압연판(S)의 치수, 그리고 압연롤의 변형에 따라 압연판(S)은 판 폭의 중앙이 판 에지보다 두꺼운 (+) 크라운 현상이 나타나거나{도 1(d)}, 판 폭의 중앙이 판 에지보다 얇은 (-) 크라운 현상이 나타날 수 있다{도 1(f)}. 만약, 압연판(S)의 두께 편차가 두께공차의 상한 한계보다 크거나 하한 한계보다 작다면, 즉 크라운의 절대값이 크다면 해당 압연판(S)은 스크랩 처리된다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 판의 단부 및 판의 중앙부에서 판 크라운이 과다해지는 경우 판 길이방향 연신량의 차에 의해, 도 2(a)에 도시된 에지 웨이브나 도 2(c)에 도시된 센터 웨이브가 나타날 수 있다.

도 3(a)와 도 3(b)는 종래기술에 의한 후판 길이내기 압연기에서, 보강롤(BUR)과 작업롤(WR)의 단부가 접촉하는 2가지 방식을 나타낸다.

일반적으로 후판 압연용 보강롤(BUR)은 작업롤(WR) 보다 직경이 2배 정도 크고 롤 배럴부의 길이는 작업롤(WR)보다 짧은 것이 특징이다. 보강롤(BUR)과 작업롤(WR) 간의 배럴부의 길이 차이 때문에 압연시 작업롤(WR)과 압연판의 접촉시 발생하는 충격력에 의해 작업롤(WR)은 보강롤(BUR)과의 접촉부분에서 파손되기 쉽다. 따라서, 이러한 보강롤(BUR)과 작업롤(WR) 간의 충격에 의한 파손을 방지하기 위하여 보강롤(BUR) 단부에 일정량의 라운드 가공을 하거나{도 3(a)}, 챔퍼 가공을 한다{도 3(b)}.

압연하중이 작고 압연시 보강롤(BUR)의 마모가 크지 않은 경우에는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 단순하게 보강롤(BUR)의 단부에 라운드 가공(R)을 하는 것이 일반적이다. 반대로, 압연하중이 크고 보강롤의 마모가 큰 경우에는 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 보강롤(BUR)의 단부에 일정량의 챔퍼 길이와 챔퍼 높이를 가지는 챔퍼(CF)를 가공하여 보강롤을 운용하는 것이 보통이다.

그러나 판 폭이 4,500mm 이상의 광폭재 후판 압연의 경우에는 도 3에 도시된 형태의 보강롤(BUR)의 단부 가공만으로는 평탄도 불량에 대응하기 어렵다. 이것은 판폭이 4,500mm 이상이 되면 압연하중이 일반적인 후판 압연의 경우보다 매우 커지고 이로 인해 판 크라운이 손쉽게 발생하기 때문이다. 또한, 광폭재 후판 압연의 경우, 판 두께가 얇아지면서 판 폭방향과 판 길이방향에서의 압연판 내의 연신율 변화가 조금이라도 비대칭적으로 발생하면 평탄도 불량인 에지 웨이브가 발생하기 때문에 평탄도 불량에 대응하기 어렵다.

특히, 일단 국부적인 에지 웨이브가 발생하면 다음 압연 패스때 국부적인 에지 웨이브 부분이 작업롤과 불안정하게 접촉하면서 압연되어 판 폭방향으로 다른 에지 웨이브를 발생시키는 동시에 전체 판 길이방향으로 에지 웨이브를 전파하여 확장되는 현상이 발생한다. 이때 발생한 충격력으로 작업롤과 보강롤의 접촉부는 한계 허용응력 이상에 도달하며, 이로 인해 보강롤과 작업롤의 사용수명이 감소하고 보강롤 및 작업롤의 국부적인 파손이 발생하게 된다.

따라서, 판 폭 4,500mm 이상의 후판 길이내기 압연에 대응하기 위해서는 롤 변형 특성, 웨이브 발생 특성, 접촉응력 특성 등을 고려하여 후판 보강롤 단부의 형상을 개선하지 않으면 평탄도 불량이 더욱 악화되며 에지 웨이브의 발생을 저감하기 어렵고 보강롤의 장수명화를 달성하는 것이 불가능하다.

그러나, 도 3에 도시된 후판 압연용 보강롤 단부의 단순한 형상구조와 운용방법을 통해서는 4,500mm 이상의 광폭 압연 판을 압연할 때 평탄도 불량 및 롤 접촉부분의 응력증가에 의한 롤 파손에 대응할 수 없다. 즉, 기존의 단순한 단부 형상을 가지는 후판 보강롤을 이용하여 광폭재를 압연할 때 에지 웨이브 평탄도 불량이 발생하면, 다음 패스에서 압연할 때 기존에 발생한 에지 웨이브가 작업롤과 불안정하게 접촉하여 판 길이 방향으로 평탄도 불량을 추가적으로 발생시킨다. 일단, 에지 웨이브 평탄도 불량이 발생하기 시작하면 정확한 판형상 제어를 수행하기 어렵기 때문에 압연시 에지 웨이브 평탄도 불량이 발생하지 않도록 압연 패스수를 증가시켜야 하고, 이로 인해 압연 생산성과 보강롤의 수명을 저하시킨다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 광폭(예를 들어, 4500mm 이상) 후판 압연시 에지 웨이브에 의한 평탄도 불량의 발생을 방지하기 위한 후판 길이내기 압연용 보강롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일 측면으로서, 작업롤과 보강롤의 접촉부분에서의 응력을 저감하여 보강롤의 장수명화를 달성하기 위한 후판 길이내기 압연용 보강롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 후판 압연시 판 두께가 두껍고 판 폭이 좁은 경우뿐만 아니라, 판 두께가 얇고 광폭의 경우에도 안정적인 작업이 가능한 후판 길이내기 압연용 보강롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 초기 크라운 곡선으로 이루어지는 곡면을 구비하는 초기 크라운 곡면부; 상기 초기 크라운 곡면부의 롤 단부 영역을 모따기 하여 형성되는 챔퍼부; 및 상기 초기 크라운 곡면부와 상기 챔퍼부 사이에 형성되는 챔퍼연결부;를 포함하는 후판 길이내기 압연용 보강롤을 제공한다.

바람직하게, 상기 챔퍼연결부는 곡면으로 형성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 챔퍼연결부는 상기 초기 크라운 곡면부 및 챔퍼부와 접하는 면으로 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 챔퍼연결부의 곡률은 3000mm 내지 10000mm 범위에서 결정될 수 있다.

바람직하게, 상기 챔퍼부의 챔퍼각은 0.01~0.017 사이의 범위에서 결정될 수 있다. 이때, 상기 챔퍼부의 챔퍼 길이는 100 내지 200mm 사이의 값을 가질 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 초기 크라운 곡면부의 연장면과 상기 챔퍼부의 연장면이 만나는 가상지점으로부터, 상기 초기 크라운 곡면부와 상기 챔퍼연결부가 만나는 지점과의 롤 축방향상의 거리와, 상기 챔퍼연결부와 상기 챔퍼부가 만나는 지점과의 롤 축방향상의 거리는 동일하게 설정될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 종래기술에 의한 보강롤과는 달리 챔퍼부와 챔퍼연결부의 2단 챔퍼를 구성함으로써, 후판 압연시 판 두께가 두껍고 판 폭이 좁은 경우에는 롤 변형량이 작으므로 종래기술보다 판 형상면에서 더욱 유리할 뿐만 아니라, 판 두께가 얇고 판 폭이 넓은 경우에는 에지 웨이브에 의한 평탄도 불량의 발생을 방지하고 작업롤과의 접촉부분에서의 응력을 저감하여 롤 장수명화를 달성할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 챔퍼연결부의 곡률이 3,000~10,000 사이의 값을 갖도록 함으로써 압연시 작업롤과의 접촉시 허용 접촉응력보다 낮은 값을 갖도록 할 수 있다는 효과가 있게 된다.

그리고, 본 발명의 일 측면에 의하면, 챔퍼연결부가 초기 크라운 곡면부 및 챔퍼부와 접하면서 연결되도록 하여 후판 광폭 압연시 발생하는 에지 웨이브 평탄도 불량과 작업롤과의 접촉시 허용응력을 넘는 과도한 접촉응력이 발생하는 것을 방지할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 챔퍼부의 챔퍼각을 0.01 내지 0.017 사이의 범위의 값에서 결정함으로써 압연 후 판 크라운이 목표 판 크라운 내에 유지될 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 후판 압연공정에 있어서, 상하부의 작업롤 및 보강롤의 휨에 의해 압연재의 폭방향 두께변화(크라운)를 도시한 개념도로서, 도 1(a) 및 도 1(d)는 (+) 크라운이 나타나는 상태 및 (+) 크라운 상태의 압연판을 도시한 개념도, 도 1(b) 및 도 1(e)는 크라운이 없는 상태 및 그 때의 평탄한 압연판을 도시한 개념도, 도 1(c) 및 도 1(f)는 (-) 크라운이 나타나는 상태 및 (-) 크라운 상태의 압연판을 도시한 개념도.
도 2는 판 폭방향의 길이 연신량의 차에 의해 나타나는 대표적인 판 형상의 종류를 나타낸 개념도로서, 도 2(a)는 양파(에지부 파형) 상태를 도시한 개략도, 도 2(b)는 평탄 상태를 도시한 개략도, 그리고 도 2(c)는 중파(중앙부 파형) 상태를 도시한 개략도.
도 3(a) 및 도 3(b)는 종래기술에 의한 후판 압연용 보강롤 단부 형상과 작업롤과의 접촉을 도시한 설명도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 후판 길이내기 압연용 보강롤의 단부 형상을 도시한 설명도.
도 5(a) 내지 도 5(c)는 본 발명의 일 실시예에 의한 후판 길이내기 압연용 보강롤의 단부 형상을 구현하기 위한 공정을 순차적으로 도시한 설명도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 후판 길이내기 압연용 보강롤의 단부 형상을 형성하기 위하여 P1, P2, P3, P4의 순서로 보강롤을 연속으로 가공하는 것을 도시한 설명도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 후판 길이내기 압연용 보강롤과 작업롤의 접촉시 보강롤 단부의 챔퍼기울기와 허용 접촉응력간의 관계를 도시한 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 후판 길이내기 압연용 보강롤의 챔퍼 길이와 압연후 판 크라운과의 관계를 도시한 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 후판 길이내기 압연용 보강롤의 단부구성을 사용한 경우와 도 3(b)에 도시된 종래기술에 의한 후판 압연용 보강롤을 사용한 경우에 있어서, 작업롤과의 접촉시 접촉응력의 발생을 도시한 그래프.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고, 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다", "가지다(갖다)" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안되며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

후판 압연시 보강롤은 작업롤과 접촉하면서 압연기의 상부 및 하부에 배치된다. 이때, 작업롤과 접촉하는 보강롤은 압연시 압연하중에 의해 과도하게 롤 변형이 발생하는 것을 방지하기 위하여 보강롤 중앙부 직경이 보강롤 단부 직경보다 크게 가공되는 초기 크라운 곡면을 가진다.

종래기술에 의한 후판 압연용 보강롤은 단순히 작업롤과의 접촉시의 충격을 저감하기 위하여 초기 크라운 곡면에 물리적인 의미가 없는 단순한 라운드 또는 챔퍼 형상을 구현한 것임에 반해, 본 발명에서 제시하는 후판 압연용 보강롤은 보강롤의 초기 크라운 곡면이 가공된 상태에서 일정량의 챔퍼 길이와 챔퍼 높이를 가지는 챔퍼부를 구비하면서, 광폭재 압연을 고려하여 보강롤의 변형을 최소로 하는 동시에 작업롤과의 접촉시 발생하는 접촉응력을 최소로 하는 챔퍼연결부를 구비함으로써, 챔퍼부와 챔퍼연결부의 2단 챔퍼구조를 갖는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 후판 길이내기 압연용 보강롤의 단부 형상을 도시하고 있다. 도 4에서는 보강롤(BUR)의 상, 하부 형상이 대칭이기 때문에 1/4 단면만을 도시한 것으로서, 롤 단부를 강조 도시하기 위하여 반경 및 길이방향의 길이는 과장된 상태로 도시되어 있다. 도 4에서 X1은 보강롤(BUR)의 배럴 길이의 절반이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 후판 길이내기 압연용 보강롤(BUR)은 초기 크라운 곡면부(CR), 챔퍼부(C1) 및 이들을 연결하는 챔퍼연결부(C2)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 초기 크라운 곡면부(CR)는 압연시 압연하중에 의해 과도하게 롤 변형이 발생하는 것을 방지하기 위하여 보강롤 중앙부 직경이 보강롤 단부 직경보다 크게 가공되어 형성되는 면으로서, 초기 크라운 곡선으로 이루어지는 곡면이다. 따라서, 챔퍼부(C1) 형성 전단계에서의 초기 크라운량은 (Y1-Y3)로부터 얻어질 수 있다.

그리고, 상기 챔퍼부(C1)는 상기 초기 크라운 곡면부(CR)의 롤 단부 영역을 소정의 챔퍼길이와 챔퍼깊이로 모따기하여 형성된다.

이때, 상기 챔퍼부(C1)의 챔퍼각(챔퍼깊이/챔퍼높이의 값)은 0.01~0.017 사이의 범위에서 결정될 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 안정조업을 위한 허용응력을 고려하여 상기 챔퍼각은 0.01 내지 0.017 사이의 값을 갖는 것이 바람직하며, 만약 0.02를 넘어서면 작업롤과의 접촉시 접촉응력이 과도하여 허용응력을 넘어 롤 파손의 영역으로 진입하게 된다.

또한, 상기 챔퍼연결부(C2)는 상기 초기 크라운 곡면부(CR)와 상기 챔퍼부(C1) 사이에 형성된다. 이러한 챔퍼연결부(C2)는 상기 챔퍼부(C1)와 연결되는 부분이 불연속적인 부분 또는 연속적이지 않더라도(접하지 않더라도) 완만하게 연결될 수 있도록 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 챔퍼연결부(C2)가 초기 크라운 곡면부(CR) 및 챔퍼부(C1)와 접하면서 연결되도록 하는 경우 불연속점이 없으므로 후판 광폭 압연시 발생하는 에지 웨이브 평탄도 불량과 작업롤과의 접촉시 허용응력을 넘는 과도한 접촉응력이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 챔퍼연결부(C2)의 곡률은 3000mm 내지 10000mm 범위에서 결정되는 것이 바람직하다. 이는 초기 크라운 곡선부(CR)와 챔퍼부(CR)을 과도한 피크점이 없도록 또는 접하도록 연결하기 위한 것으로서 본 발명에 의한 일 실시예에 의한 보강롤의 폭(일 예로서, 5000~5500mm 정도)과, 챔퍼부의 챔퍼각 등을 고려할 때 상기 범위의 값이 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 챔퍼연결부(C2)가 이웃하는 면과 연속적인 곡면 또는 이와 유사한 곡면이 되도록 함으로써 도 7에 도시된 바와 같이 압연시 작업롤과의 접촉시 허용 접촉응력보다 낮은 값을 가지도록 하는 것이 가능해진다. 아울러, 챔퍼연결부(C2)의 곡률이 3000mm 내지 10000mm 범위를 벗어나는 경우에는 접촉응력 개선의 효과가 없거나 오히려 접촉응력이 증가하게 된다.

도 5(a) 내지 도 5(c)는 본 발명의 일 실시예에 의한 후판 길이내기 압연용 보강롤의 단부 형상을 구현하기 위한 공정을 순차적으로 도시한 설명도이다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 후판 길이내기 압연용 보강롤의 단부 형상 구현방법에 대해 살펴본다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 보강롤(BUR)의 초기 크라운량은 (Y1-Y3)로 표현되며, 이것은 보강롤의 롤 변형을 방지하기 위한 기본적인 작업으로 보강롤의 단부 직경 대비 보강롤의 중앙부 직경을 크게 하기 위한 것이다.

도 5(b)에서는 후판 광폭재 평탄도 불량을 방지하기 위하여 1단 챔퍼로서의 챔퍼부(C1)을 형성한 것을 도시하고 있다. 챔퍼부(C1)의 챔퍼 길이를 X3, 챔퍼 높이를 Y7로 하며, 이때 챔퍼각은 arc tan(Y7/X3) 또는 (Y7/X3)가 된다. 이때, 챔퍼부(C1)의 챔퍼 깊이는 P0를 기준으로 Y7만큼의 크기를 갖는다.

그리고, 도 5(c)에서는 후판 광폭재 평탄도 불량을 방지하기 위한 2단 챔퍼로서의 챔퍼연결부(C2)의 형성을 도시하고 있다.

구체적으로, 챔퍼부(C1)의 연장선상에서 2단 챔퍼의 길이는 (X4+X5), 2단 챔퍼의 높이는 (Y6-Y2)이며, 이때 2단 챔퍼의 각도는 arc tan{(Y6-Y2)/(X4+X5)} 또는 {(Y6-Y2)/(X4+X5)}이다. 이때, 전술한 바와 같이, 챔퍼연결부(C2)는 평면이 아니라 일정량의 곡률(예를 들어, 전술한 바와 같이 3000~10000mm의 곡률)을 가지는 곡면으로 형성된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 2단 챔퍼, 즉 챔퍼연결부(C2)는 보강롤(BUR)의 단부에서 X3 만큼의 위치에서 시작하며 X3를 중심으로 X4와 X5만큼의 동일범위를 가질 수 있으며, 챔퍼연결부(C2)의 곡률은 전술한 바와 같이 3000~10000사이의 값을 가질 수 있다.

이와 같이, 초기 크라운 곡면부(CR)의 연장면과 상기 챔퍼부(C1)의 연장면이 만나는 가상지점(단부로부터 X3만큼 떨어진 위치)으로부터, 상기 초기 크라운 곡면부(CR)와 상기 챔퍼연결부(C2)가 만나는 지점(단부로부터 X2만큼 떨어진 위치)과의 롤 축방향상의 거리(X5)와, 상기 챔퍼연결부(C2)와 상기 챔퍼부(C1)가 만나는 지점과의 롤 축방향상의 거리(X4)는 동일하게 구성될 수 있다. 이는 챔퍼연결부(C2)의 가공위치의 기준을 잡기 위한 것으로서, 챔퍼연결부(C2)의 가공을 용이하게 하도록 하는 기능을 하게 된다.

도 5와는 달리, 본 발명의 일 실시예에 의한 보강롤(BUR)은 초기 크라운 곡면의 가공이 완료된 이후에, 도 5(b)에서 나타낸 1단 챔퍼(챔퍼부)와 2단 챔퍼(챔퍼연결부)가 롤 단부로부터 동시에 가공될 수도 있다. 이러한 가공이 도 6에 도시되어 있다.

구체적으로, 도 6에 의한 챔퍼부(C1) 및 챔퍼연결부(C2)의 가공방법은 P1에서 가공되어 P2에서 1단 챔퍼를 가지면서 P3에서 일정 곡률, 예를 들어 전술한 바와 같이 3000~10000mm의 곡률을 가지면서 P4에서 최종적으로 2단 챔퍼, 즉 챔퍼연결부(C2)의 형상이 완료되도록 수행될 수도 있다. 이와 같이, 챔퍼연결부(C2)가 보강롤의 초기 크라운 곡면부(CR)와 유연하게 형상이 연결 되도록 하여 광폭 압연시 발생하는 에지 웨이브 평탄도 불량과 작업롤과의 접촉시 허용응력을 넘는 과도한 접촉응력이 발생하는 것을 방지하여 후판 압연을 용이하게 할 수 있게 된다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 보강롤에 형성되는 챔퍼부(C1)는 안정조업을 위한 허용응력을 고려하여 챔퍼각이 0.01 내지 0.017 사이의 값을 갖는 것이 바람직하며, 만약 챔퍼각(챔퍼기울기)이 0.02를 넘어서면 작업롤과의 접촉시 접촉응력이 과도하여 허용응력을 넘어 롤 파손의 영역으로 진입하게 된다.

그리고, 도 8에서는 본 발명에서 제안하는 광폭 평탄도 제어를 위한 후판 압연용 보강롤의 챔퍼부(C1)의 챔퍼길이가 도 7에서 나타낸 챔퍼기울기를 가지면서 챔퍼길이가 100~200mm 사이의 값을 가지는 것을 나타낸다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 챔퍼부(C1)의 챔퍼길이가 100~200mm를 벗어나면 후판 압연시 압연 판의 판 크라운이 목표 판 크라운 범위를 벗어나는 것이 되므로 상기 챔퍼길이의 범위의 경우 목표 판 크라운 영역 내에 있기 때문에 압연판의 평탄도가 양호한 것을 나타낸다.

도 9에서는 본 발명에서 제안하는 광폭 평탄도 제어 및 접촉응력 저감을 위한 1단 챔퍼(챔퍼부)와 2단 챔퍼(챔퍼연결부)를 갖는 후판 압연용 보강롤과 도 3(b)에 도시된 바와 같이 챔퍼(CF)만을 갖는 종래기술에 의한 후판 압연용 보강롤이 동일한 압연 조건하에서 작업롤과 접촉할 때 발생하는 접촉응력의 분포를 나타내고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 2단 챔퍼의 단부형상을 갖는 보강롤이, 하나의 챔퍼만을 갖는 종래기술에 의한 보강롤과 대비할 때 접촉응력이 현저히 작은 것을 확인할 수 있다.

따라서, 도 7, 도 8 및 도 9에서 도시된 바와 같이 본 발명에서 제안하는 후판 보강롤은 1단 챔퍼와 2단챔퍼를 가지는 후판 길이내기 압연용 보강롤이 접촉응력의 관점과 평탄도의 관점에서 종래기술보다 현저히 우수한 효과를 가짐을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 후판 압연시 광폭 후판 압연을 수행하기 위한 후판 길이내기 압연용 보강롤에 관한 것이며, 후판 압연시 다양한 판 폭과 판 두께의 압연 판을 압연하는 경우에 있어서 폭이 넓은 후판을 압연할 때, 발생하는 에지 웨이브 평탄도 불량을 방지하고 작업롤과의 접촉응력을 저감하여 압연 판의 평탄도를 향상시키고 롤간 접촉응력 저감에 의한 롤 장수명화를 달성할 수 있다. 즉, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 보강롤의 초기크라운 가공후 챔퍼부(C1), 즉 1단 챔퍼를 구성하는데 있어서 1단 챔퍼의 기울기를 0.01~0.017 사이의 값을 가지도록 하여 접촉응력을 저감하고, 도 8에서 나타낸 것과 같이 챔퍼 길이가 100~200mm 사이의 값을 가지게 하여 후판 압연시 압연판의 크라운이 목표 판 크라운 범위 안에 있도록 하여 압연시 평탄도가 양호하고 챔퍼가 없는 경우보다 후판 압연이 용이하도록 할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

BUR... 보강롤
CR... 초기 크라운 곡면부
C1... 챔버부
C2... 챔퍼연결부

Claims

초기 크라운 곡선으로 이루어지는 곡면을 구비하는 초기 크라운 곡면부;
상기 초기 크라운 곡면부의 롤 단부 영역을 모따기 하여 형성되는 챔퍼부; 및
상기 초기 크라운 곡면부와 상기 챔퍼부 사이에 형성되는 챔퍼연결부;
를 포함하며,
상기 챔퍼연결부는 곡면으로 형성되고 상기 초기 크라운 곡면부 및 챔퍼부와 접하는 면으로 구성되며,
상기 챔퍼연결부의 곡률은 3000mm 내지 10000mm 범위에서 결정되는 후판 길이내기 압연용 보강롤.
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제1항에 있어서,
상기 챔퍼부의 챔퍼각은 0.01~0.017 사이의 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 후판 길이내기 압연용 보강롤.
제5항에 있어서,
상기 챔퍼부의 챔퍼 길이는 100 내지 200mm 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 후판 길이내기 압연용 보강롤.
제1항에 있어서,
상기 초기 크라운 곡면부의 연장면과 상기 챔퍼부의 연장면이 만나는 가상지점으로부터, 상기 초기 크라운 곡면부와 상기 챔퍼연결부가 만나는 지점과의 롤 축방향상의 거리와, 상기 챔퍼연결부와 상기 챔퍼부가 만나는 지점과의 롤 축방향상의 거리는 동일한 것을 특징으로 하는 후판 길이내기 압연용 보강롤.