KR101304776B1 - 압연 소재 압연 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 온도 및 압연 하중을 궤환받지 않고 압연 소재를 기 설정된 벤더력으로 제어하는 방법에 있어서, 압연 소재가 압연되는 부분의 위치를 검출하는 단계; 검출된 압연 소재의 위치만에 기초하여, 압연 소재 선단측의 제1 부분을 기설정된 벤더력보다 작은 벤더력으로 압연 소재를 압연하는 단계; 검출된 압연 소재의 위치만에 기초하여, 압연 소재 후단측의 제2 부분을 기설정된 벤더력보다 큰 벤더력으로 압연 소재를 압연하는 단계; 및 검출된 압연 소재의 위치만에 기초하여, 압연 소재의 제1 부분과 제2 부분 사이를 기설정된 벤더력으로 압연 소재를 압연하는 단계를 포함하는 압연 소재 압연 방법을 제공한다.

Description

압연 소재 압연 방법 및 장치{ROLLING APPRATUS AND METHOD FOR ROLLING STEEL}

본 발명은 압연 소재 압연 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 평탄도가 향상된 압연 소재를 압연하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

후판 압연에 의해 생산되는 제품은 그 크기가 매우 다양하다. 일반적으로 두께는 6 ~ 100mm, 폭은 1600 ~ 4500mm의 다양한 소재가 생산되고 있으며, 그 강종도 일반 탄소강, 선급-TMCP재 해양-건축 용강, 압력 용강, STS 등으로 다양하다.

특히, 후판은 열연 및 냉연과는 다르게, 코일의 형태로 이송되는 것이 아니라, 평탄한 상태로 이송되기 때문에, 고객사의 요구에 맞는 평탄도 보증이 중요하다. 제품의 평탄도를 만족시키기 위해서는 압연에서 발생된 웨이브(wave)를 교정하여야 하며, 이에 따라 고객사 납기 지연과 교정에 소요되는 추가 비용이 발생하게 된다.

따라서, 압연 작업시 발생되는 웨이브를 예측하여 발생을 근본적으로 저감하는 것이 중요하다.

본 발명의 실시예는 웨이브 저감을 통해 후판의 평탄도를 개선할 수 있는 압연 소재 압연 방법 및 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 온도 및 압연 하중을 궤환받지 않고 압연 소재를 기 설정된 벤더력으로 제어하는 방법에 있어서, 상기 압연 소재가 압연되는 부분의 위치를 검출하는 단계; 상기 검출된 압연 소재의 위치만에 기초하여, 상기 압연 소재 선단측의 제1 부분을 상기 기설정된 벤더력보다 작은 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하는 단계; 상기 검출된 압연 소재의 위치만에 기초하여, 상기 압연 소재 후단측의 제2 부분을 상기 기설정된 벤더력보다 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하는 단계; 및 상기 검출된 압연 소재의 위치만에 기초하여, 상기 압연 소재의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이를 상기 기설정된 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하는 단계를 포함하는 압연 소재 압연 방법을 제공한다.

일 실시예에서, 상기 압연 소재 선단측의 제1 부분을 압연하는 단계는, 상기 압연 소재의 선단측에서 상기 압연 소재의 내측으로 갈수록 더 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하고, 상기 압연 소재 선단측의 제2 부분을 압연하는 단계는, 상기 압연 소재의 내측에서 상기 압연 소재의 후단측으로 갈수록 더 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 압연 소재를 기설정된 벤더력으로 압연하는 압연부; 상기 압연 소재가 압연되는 부분의 위치를 검출하는 위치 검출부; 및 온도 및 압연 하중을 궤환받지 않고, 상기 위치 검출부에서 검출된 상기 압연 소재의 위치만에 기초하여, 상기 압연 소재 선단측의 제1 부분이 압연되는 경우, 상기 기설정된 벤더력보다 작은 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하고, 상기 압연 소재 후단측의 제2 부분이 압연되는 경우, 상기 기설정된 벤더력보다 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 사이가 압연되는 경우 상기 기설정된 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하도록 상기 압연부를 제어하는 제어부를 포함하는 압연 소재 압연 장치를 제공한다.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제1 부분에서 상기 압연 소재의 선단측에서 상기 압연 소재의 내측으로 갈수록 더 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하고, 상기 제2 부분에서 상기 압연 소재의 내측에서 상기 압연 소재의 후단측으로 갈수록 더 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하도록 상기 압연부를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 압연 소재의 선단부에서는 벤더력을 더 높여 압연 소재를 압연함으로써, 압연 소재의 선단부에서 발생 가능성이 높은 에지 웨이브의 발생을 방지하고, 압연 소재의 후단부에서는 벤더력을 더 높여 압연 소재를 압연함으로써, 압연 소재의 후단부에서 발생 가능성이 높은 센터 웨이브의 발생을 방지하여, 압연 소재의 평탄도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 압연 하중에 따른 형상 제어선을 나타내는 그래프이다.
도 2는 작업롤에 의한 평탄도와 크라운 제어를 설명하는 개략적인 도면이다.
도 3는 압연 소재에서의 평탄도 불량 발생 종류를 나타내는 도면으로, 도 3의 (a)는 센터 웨이브를 도시하며, 도 3의 (c)는 에지 웨이브를 도시한다.
도 4는 압연 소재의 길이 방향의 온도 편차에 따른 웨이브 발생 형태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 소재 압연 방법의 플로우 차트이다.
도 6은 압연 소재를 압연하는 경우에, 압연 소재의 위치에 따른 벤더력의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 소재 압연 장치의 개략적인 블록도를 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 압연 소재 압연 방법 및 장치를 설명한다.

본 발명의 실시예에 따라 압연 소재를 압연하는 방법에서는, 압연 소재 압연시 원하는 평탄도를 갖는 압연 소재, 예를 들어 후판을 생산하기 위하여는, 압연 하중 제어에 의한 평탄도 제어 및 압연 벤더(bender) 설비에 의한 평탄도 제어를 동시에 사용한다.

먼저 압연 하중 제어에 따른 평탄도 제어를 설명한다. 도 1은 압연 하중에 따른 형상 제어선을 나타내는 그래프이다. 도 1을 참조하면, 가로축은 압연 소재의 두께를, 세로축은 압연 소재에 인가되는 압연 하중을 나타낸다. 도 1에서, WKX는 날판의 폭별, 강종별로 설정한 최대 압연 하중이고, WKE는 날판의 두께, 폭별, 강종별로 설정한 최종 압연 하중이며, WKUE는 Alpha 곡선의 작용점에 의해 결정된 최종 압연 하중이며, Alpha는 에지 웨이브 발생을 억제하기 위한 두께 변화에 따른 압연 하중 감소치이고, Beta는 에지 웨이브를 제거하기 위한 두께 변화에 따른 압연 하중 감소치이고, FOS는 Alpha 곡선의 적용점에 의해 결정된 에지 웨이브 발생을 제한하는 초과 압연력을 나타낸다.

가열로에서 가열된 슬라브는 평균 20번 정도 압연기를 지나면서 두께가 얇아지고 길이가 길어진다. 이 때, 목표 두께를 제어하면서 동시에 형상까지 제어하게 되는데, 점선으로 표시된 도 1의 이상적인 형상 제어선을 오른쪽에서 왼쪽으로 추종하면서 압연 소재를 압연한다면, 압연 소재는 두께가 점점 얇아지면서 최상의 평탄도를 가질 수 있게 된다. 그러나, 이를 위해서는 수많은 압연을 하여야 하므로, 사실상 불가능하다. 따라서, 생산성과 압연 소재의 열간 온도를 고려하여, 초기에 최대 하중 제한선으로 압연하고 압연의 마지막 단계로 갈수록 압연 하중을 떨어뜨려 압연 소재에서의 웨이브를 저감하고 억제한다.

다음으로, 벤더 설비를 이용한 평탄도 제어를 설명한다. 도 2는 작업롤에 의한 평탄도와 크라운 제어를 설명하는 개략적인 도면이다. 벤더는 작업롤의 양 끝단에 압연 하중의 부여 방향의 반대 방향으로 벤더력을 가하여 작업롤 자체가 휘어지게 만드는 설비이다. 도 2의 (a)는 벤더에 의한 벤더력 없이 작업롤로 압연하는 경우를 도시하며, 도 2의 (b)는 벤더에 의한 벤더력이 가해진 작업롤로 압연하는 경우를 도시한다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 벤더력이 가해질 때와 가해지지 않을 때의 판 형상에 미치는 영향은 매우 크다.

이와 같이, 평탄도 제어를 위하여는 압연 하중 제어에 따른 평탄도 제어와 상술한 벤더 설비를 이용한 평탄도 제어를 함께 적용하여 압연 소재, 예를 들어 후판의 평탄도를 개선한다. 본 발명은 압연 하중 제어에 따른 평탄도 제어와 상술한 벤더 설비를 이용한 평탄도 제어 중에서, 특히 벤더 설비를 이용한 평탄도 제어에 특징이 있다.

다음으로, 압연 소재에서의 평탄도 불량 발생 원인에 대하여 설명한다. 통상적으로 압연 소재의 평탄도 불량의 발생 원인은 압연 소재의 중앙부와 에지부의 연신률의 차이에 의해 발생한다. 압연 소재의 웨이브 발생 형태를 살펴보면, 압연 소재에서 웨이브가 발생하는 위치에 따라 센터 웨이브와, 에지 웨이브와, 전체 웨이브로 나누어지는데, 센터 웨이브는 압연 소재의 중앙부 연신이 압연 소재의 양 에지부의 연신보다 더 큰 경우에 발생하며, 에지 웨이브는 그 반대로 압연재의 중앙부 연신이 양 에지부 연신보다 작은 경우에 발생한다. 전체 웨이브는 변형 저항이 타 강종에 비해 큰 고강도 강에서 주로 발생한다. 도 3는 압연 소재에서의 평탄도 불량 발생 종류를 나타내는 도면으로, 도 3의 (a)는 센터 웨이브를 도시하며, 도 3의 (b)는 에지 웨이브를 도시한다.

이와 같이, 평탄도 불량의 발생이 주로 압연 소재의 중앙부와 에지부의 연신률의 차이에 의해 발생하므로, 압연 소재의 중앙부와 에지부의 연신을 동일하게 제어하는 것이 바람직하며, 이에 따라 벤더력을 최적화한다.

한편, 압연 소재의 평탄도 불량은 압연 소재의 선단부와 후단부의 온도차에 의해서 영향을 받는다. 도 4는 압연 소재의 길이 방향의 온도 편차에 따른 웨이브 발생 형태를 나타내는 도면이다. 압연 소재(10)의 선단부는 일반적으로 압연 소재(10)의 후단부보다 온도가 더 높은 상태에서 압연되고, 압연 소재(10)의 후단부는 온도가 하락된 상태에서 압연된다. 따라서, 압연 소재(10)의 선단부와 압연 소재(10)의 후단부가 동일한 압연 하중 및 동일한 벤더력으로 압연된다면, 도 4에 도시된 바와 같이, 선단부에서는 에지 웨이브가 발생할 가능성이 높으며, 후단부에서는 센터 웨이브가 발생할 가능성이 높다. 따라서, 선단부와 후단부에서의 벤더력을 달리할 필요가 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 소재 압연 방법에 대한 플로우 차트이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 소재 압연 방법에서, 압연 소재는 기설정된 압연 하중과 기설정된 벤더력으로 압연된다. 압연 소재는 압연기의 작업 롤로부터 기설정된 압연 하중을 받아 압연되며, 또한 작업 롤의 끝단에는 벤더 설비에 의해 기설정된 벤더력이 압연 하중의 반대 방향으로 가해진다. 여기에서 기설정된 벤더력이란, 압연 소재를 미리 정해진 압연 하중으로 압연할 때, 압연되는 압연 소재의 위치에 관계없이 압연기의 작업롤 끝단에 가해지는 미리 정해진 벤더력을 말한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 소재 압연 방법은, 압연기에서 압연되는 압연 소재의 부분의 위치를 검출하는 단계 S110에서 시작한다. 다음으로, 단계 S120에서, 압연되고 있는 압연 소재의 위치가 압연 소재의 선단측의 제1 부분인지 판단한다. 압연 소재의 선단측은 압연 소재가 가열로에서 나와 압연기로 들어가는 측을 말한다. 또한, 압연 소재의 선단측의 제1 부분은 압연 소재의 전체 부분 중에서 압연 소재의 선단을 포함하는 소정의 길이 부분을 말한다. 예를 들어, 압연 소재의 선단측의 제1 부분은 압연 소재 중 압연 소재의 전체 길이의 20%의 길이를 가질 수 있다.

압연되고 있는 압연 소재의 위치가 압연 소재의 선단측의 제1 부분이라면(S120-예), 단계 S130에서, 기설정된 벤더력보다 작은 벤더력으로 압연 소재를 압연한다. 압연되고 있는 압연 소재의 위치가 압연 소재의 선단측의 제1 부분이 아라면(S120-아니오), 단계 S140에서, 압연되고 있는 압연 소재의 위치가 압연 소재의 후단측의 제2 부분인지 판단한다. 압연 소재의 후단측은 압연 소재의 선단측의 반대측을 말하며, 압연 소재가 가열로에서 나와 압연기로 들어갈 때, 압연기에 마지막으로 들어가는 측을 말한다. 또한, 압연 소재의 후단측의 제2 부분은 압연 소재의 전체 부분 중에서 압연 소재의 후단을 포함하는 소정의 길이 부분을 말한다. 예를 들어, 압연 소재의 후단측의 제2 부분은 압연 소재 중 압연 소재의 전체 길이의 20%의 길이를 가질 수 있다.

압연되고 있는 압연 소재의 위치가 압연 소재의 후단측의 제2 부분이라면(S140-예), 단계 S150에서, 기설정된 벤더력보다 큰 벤더력으로 압연 소재를 압연한다. 압연되고 있는 압연 소재의 위치가 압연 소재의 후단측의 제2 부분이 아라면(S140-아니오), 단계 S160에서, 압연되고 있는 압연 소재의 위치가 압연 소재의 제1 부분과 제2 부분 사이에 위치한 부분인 것을 의미하며, 이 부분에서는 기설정된 벤더력으로 압연 소재를 압연한다. 압연 소재의 제1 부분과 제2 부분 사이는 평탄도 안정화 부분으로서, 압연 소재의 선단부와 후단부에서의 온도 편차에 의해 영향을 받지 않는 부분이다.

한편, 도 6은 압연 소재를 압연하는 경우에, 압연 소재의 위치에 따른 벤더력의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 도면에서 가로축은 압연 소재의 길이를 100으로 하였을 때의 압연 소재의 상대적인 위치를 나타내며, 세로축은 기설정된 벤더력을 0으로 하였을 때의 작업롤에 가해지는 벤더력의 상대적인 값을 나타낸다.

도 6에 도시된 바와 같이, 압연 소재의 제1 부분(도면에서 압연 소재의 위치가 0 내지 20인 부분)에서는 압연 소재의 선단측(압연 소재의 위치가 0인 부분)에서 압연 소재의 내측(압연 소재의 위치가 20인 부분)으로 갈수록 더 큰 벤더력으로 압연 소재를 압연한다. 또한, 압연 소재의 제2 부분(도면에서 압연 소재의 위치가 80 내지 100인 부분)에서는 압연 소재의 내측(압연 소재의 위치가 80인 부분)에서 압연 소재의 후단측(압연 소재의 위치가 100인 부분)으로 갈수록 더 큰 벤더력으로 압연 소재를 압연한다.

이와 같이, 압연 소재의 선단부, 즉 선단측의 제1 부분에서는 벤더력을 더 높여 압연 소재를 압연함으로써, 압연 소재의 선단부에서 발생 가능성이 높은 에지 웨이브의 발생을 방지하고, 압연 소재의 후단부, 즉 후단측의 제2 부분에서는 벤더력을 더 높여 압연 소재를 압연함으로써, 압연 소재의 후단부에서 발생 가능성이 높은 센터 웨이브의 발생을 방지하여, 압연 소재의 평탄도를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 소재 압연 장치(700)에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 소재 압연 장치(700)의 개략적인 블록도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 압연 소재 압연 장치(700)는, 압연부(710)와, 위치 검출부(720)와, 제어부(730)를 구비한다.

압연부(710)는 압연 소재(10)를 기설정된 압연 하중과 기설정된 벤더력으로 압연한다. 위치 검출부(720)는 압연 소재(10)가 압연되는 부분의 위치를 검출한다. 제어부(730)는 위치 검출부(720)에서 검출된 압연 소재(10)가 압연되는 부분의 위치에 따라, 압연 소재(10)가 압연되는 부분이 압연 소재(10)의 선단측의 제1 부분인 경우, 기설정된 벤더력보다 작은 벤더력으로 압연 소재(10)를 압연하도록 압연부(10)를 제어하고, 압연 소재(10)가 압연되는 부분이 압연 소재(10)의 후단측의 제2 부분인 경우, 기설정된 벤더력보다 큰 벤더력으로 압연 소재(10)를 압연하도록 압연부(10)를 제어하고, 압연 소재(10)가 압연되는 부분이 제1 부분과 상기 제2 부분 사이인 경우 기설정된 벤더력으로 압연 소재(10)를 압연하도록 압연부(10)를 제어한다.

이와 같이, 제어부(730)가 압연 소재의 선단부, 즉 선단측의 제1 부분에서는 벤더력을 더 높여 압연 소재를 압연하도록 압연부(710)를 제어함으로써, 압연 소재의 선단부에서 발생 가능성이 높은 에지 웨이브의 발생을 방지하고, 압연 소재의 후단부, 즉 후단측의 제2 부분에서는 벤더력을 더 높여 압연 소재를 압연하도록 압연부(710)를 제어함으로써, 압연 소재의 후단부에서 발생 가능성이 높은 센터 웨이브의 발생을 방지하여, 압연 소재의 평탄도를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.

10: 압연 소재
700: 압연 소재 압연 장치
710: 압연부
720: 위치 검출부
730: 제어부

Claims (4)

1. 온도 및 압연 하중을 궤환받지 않고 압연 소재를 기 설정된 벤더력으로 제어하는 방법에 있어서,
   상기 압연 소재가 압연되는 부분의 위치를 검출하는 단계;
   상기 검출된 압연 소재의 위치만에 기초하여, 상기 압연 소재 선단측의 제1 부분을 상기 기설정된 벤더력보다 작은 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하는 단계;
   상기 검출된 압연 소재의 위치만에 기초하여, 상기 압연 소재 후단측의 제2 부분을 상기 기설정된 벤더력보다 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하는 단계; 및
   상기 검출된 압연 소재의 위치만에 기초하여, 상기 압연 소재의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이를 상기 기설정된 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하는 단계를 포함하는 압연 소재 압연 방법.
   
2. 제1항에서,
   상기 압연 소재 선단측의 제1 부분을 압연하는 단계는, 상기 압연 소재의 선단측에서 상기 압연 소재의 내측으로 갈수록 더 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하고,
   상기 압연 소재 선단측의 제2 부분을 압연하는 단계는, 상기 압연 소재의 내측에서 상기 압연 소재의 후단측으로 갈수록 더 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하는,
   압연 소재 압연 방법.
   
3. 압연 소재를 기설정된 벤더력으로 압연하는 압연부;
   상기 압연 소재가 압연되는 부분의 위치를 검출하는 위치 검출부; 및
   온도 및 압연 하중을 궤환받지 않고, 상기 위치 검출부에서 검출된 상기 압연 소재의 위치만에 기초하여, 상기 압연 소재 선단측의 제1 부분이 압연되는 경우, 상기 기설정된 벤더력보다 작은 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하고, 상기 압연 소재 후단측의 제2 부분이 압연되는 경우, 상기 기설정된 벤더력보다 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 사이가 압연되는 경우 상기 기설정된 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하도록 상기 압연부를 제어하는 제어부를 포함하는 압연 소재 압연 장치.
   
4. 제3항에서,
   상기 제어부는, 상기 제1 부분에서 상기 압연 소재의 선단측에서 상기 압연 소재의 내측으로 갈수록 더 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하고, 상기 제2 부분에서 상기 압연 소재의 내측에서 상기 압연 소재의 후단측으로 갈수록 더 큰 벤더력으로 상기 압연 소재를 압연하도록 상기 압연부를 제어하는,
   압연 소재 압연 장치.

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