KR101439681B1 - 압연소재 선단부 상향 방지장치 - Google Patents

압연소재 선단부 상향 방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 압연소재 선단부 상향 방지장치는, 장치프레임; 및 상기 장치프레임에 제공되되, 압연 중 소재 선단부의 상향 휨을 차단하기 위해 압연기에 대한 상기 소재 진입각을 제한하도록 상기 압연기의 입측 상부에서 상기 소재를 하방 압박하는 핀치롤을 가진 상향 방지수단;을 포함한다.
이와 같이 본 발명은, 압연기의 입측 상부에 배치된 핀치롤을 구비하여, 압연 중에 소재의 후단부가 들리지 않도록 핀치롤이 소재 후단부를 하방 압박함으로써, 압연기에 대한 상기 소재 진입각을 제한하여 압연 중 소재 선단부의 상향 휨을 차단함에 따라, 소재가 압연기 내 또는 압연기 외측의 와이퍼 등과 같은 구조물에 끼이는 것을 방지할 수 있고, 이로 인하여 조업이 중단되는 것을 방지할 수 있다.

Description

압연소재 선단부 상향 방지장치{Apparatus for preventing upward movement of rolled material}
본 발명은 압연소재 선단부 상향 방지장치로서, 압연 중 소재 선단부의 상향 휨을 차단하는 압연소재 선단부 상향 방지장치에 관한 것이다.
도 1은 열간 압연공정을 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 열간 압연 공정은 가열 고로(reheating furnace)(11), 스케일제거기(hot scale breaking)(12), 조압연기(roughing mill)(13), 마무리압연기(finishing mill)(14), 예비교정기(pre leveler)(15), 가속냉각대(Accelerated cooling zone)(16), 그리고 열간 교정기(hot leveler)(17), 냉각장(cooling bed)(18)으로 구성된다.
이때, 본 발명과 관련된 공정은 조압연 및 마무리 압연 공정이다.
도 2는 패스라인이 작은 경우 소재의 변형 거동을 나타낸 도면이고, 도 3(a)는 종래기술에 따른 압연기에 의해 압연 중 소재의 선단부가 상측으로 휘는 것을 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 압연 중에 소재(1)는 공정 조건에 따라 소재(1) 선단부 상향 휨 문제가 발생할 수 있는데, 상향이 크게 발생한 경우에는 후속 패스에서의 치입이 불가능하며, 또한 치입 중에 접힘 현상이 발생할 수도 있다.
접힘이 발생하면, 소재(1)가 압연기(2) 내 혹은 압연기(2) 입측의 와이퍼(wiper) 등과 같은 구조물에 낌이 발생하여 조업이 중단될 수 있다.
이에 반하여, 소재(1) 선단부에 하향 휨이 발생했을 때는 문제가 상대적으로 작다. 하향 휨이 발생한 소재(1)의 추가적인 휨 변형을 소재(1) 하면에 배치된 테이블 롤(3)이 억제하는 역할을 하기 때문이다.
상기와 같이, 압연공정에서 소재(1) 선단부의 상향 휨 문제는 조업 장애를 유발하므로 매우 민감하고 중요한 문제임에 틀림없다.
이를 해결하기 위해서 여러 가지 제어 방법이 적용되고 있으나, 현장에서는 이상 조건에 의해서 상향 휨이 급격하게 발생할 수 있고 이는 오작동으로 이어질 수 있다.
따라서 소재(1)의 종류 및 작업 조건에 관계없이, 소재(1) 선단부의 상향 휨을 원천적으로 저감할 수 있는 장치가 개발되는 것이 중요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 압연 중 소재 선단부의 상향 휨을 차단하기 위해 압연기의 입측 상부에 배치된 핀치롤이 구성되는 압연소재 선단부 상향 방지장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압연소재 선단부 상향 방지장치는, 장치프레임; 및 상기 장치프레임에 제공되되, 압연 중 소재 선단부의 상향 휨을 차단하기 위해 압연기에 대한 상기 소재 진입각을 제한하도록 상기 압연기의 입측 상부에서 상기 소재를 하방 압박하는 핀치롤을 가진 상향 방지수단;을 포함한다.
구체적으로, 상기 상향 방지수단은, 상기 핀치롤; 상기 핀치롤을 승강시키는 승강구동부재; 상기 소재와의 거리를 측정하는 거리측정센서; 및 상기 승강구동부재, 거리측정센서와 각각 전기적으로 연계되어, 상기 소재와의 거리를 데이터로 하여 상기 소재와 핀치롤과의 거리를 조절하도록, 상기 승강구동부재를 구동제어하는 제어부;를 구비할 수 있다.
이때, 상기 거리측정센서는 레이저를 이용한 레이저센서이며, 상기 승강구동부재는 실린더로드의 승강 및 수축에 따라 단부에 연계되는 상기 핀치롤을 승강시키는 유압실린더인 것이 바람직하다.
나아가, 상기 핀치롤은 상기 소재 진입각 제한시 들리는 상기 소재의 후단부를 탄성압박하도록, 상기 승강구동부재와 탄성부재로 연결된 것이 바람직하다.
한편, 상기 핀치롤은 상기 압연기가 가역압연기(reverse rolling mill)인 경우, 상기 압연기의 입측과 출측 상부에 각각 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 핀치롤은 가로방향 위치가 하측에 배치된 두 개의 테이블 롤 사이인 것이 바람직하다.
또한, 상기 핀치롤과 하측에서 이송되는 상기 소재 사이의 간격은 상기 소재 두께의 5% 이내인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 압연소재 선단부 상향 방지장치는, 압연기의 입측 상부에 배치된 핀치롤을 구비하여, 압연 중에 소재의 후단부가 들리지 않도록 핀치롤이 소재 후단부를 하방 압박함으로써, 압연기에 대한 상기 소재 진입각을 제한하여 압연 중 소재 선단부의 상향 휨을 차단함에 따라, 소재가 압연기 내 또는 압연기 외측의 와이퍼 등과 같은 구조물에 끼이는 것을 방지할 수 있고, 이로 인하여 조업이 중단되는 것을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 열간 압연공정을 나타낸 도면이다.
도 2는 패스라인이 작은 경우 소재의 변형 거동을 나타낸 도면이다.
도 3(a)는 종래기술에 따른 압연기에 의해 소재가 압연되는 것을 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압연소재 선단부 상향 방지장치가 장착된 압연기에 의해 소재가 압연되는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 종래기술과 본 발명의 압연 후 소재 선단부의 들림량을 나타낸 그래프이다.
도 5는 종래기술에 따라 핀치롤이 미적용되어 압연되는 것을 나타낸 시뮬레이션 결과이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핀치롤이 적용되어 압연되는 것을 나타낸 시뮬레이션 결과이다.
본 발명의 압연소재 선단부 상향 방지장치는, 압연 중 소재 선단부의 상향 휨을 차단하기 위해 압연기의 입측 상부에 배치된 핀치롤이 구비되는 것을 기술적 특징으로 한다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 3(b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압연소재 선단부 상향 방지장치가 장착된 압연기에 의해 소재가 압연되는 것을 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명은 장치프레임(미도시)과, 상기 장치프레임에 제공되는 상향 방지수단(100)을 포함한다.
이때, 상기 장치프레임은 압연기(2)의 입측에 핀치롤(110)이 설치될 수 있도록 구성되면 될 뿐, 그 구조 및 배치범위에 대해서는 본 발명의 의해 한정되지 않는다.
또한, 상기 상향 방지수단(100)은 핀치롤(110), 상기 핀치롤(110)을 승강시키는 승강구동부재(120), 소재(1)와의 거리를 측정하는 거리측정센서(130), 및 상기 승강구동부재(120), 거리측정센서(130)와 각각 전기적으로 연계된 제어부(C)를 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 핀치롤(110)은 장치프레임에 설치되되 압연 중 소재(1) 선단부의 휨을 차단하기 위해 압연기(2)의 입측 상부에 배치될 수 있다.
이러한 핀치롤(110)은 압연기(2)의 입측 상부에 배치되어 압연기(2)에 대한 소재(1) 진입각을 제한하도록 구성될 수 있다.
그러면, 상기 핀치롤(110)의 구성 설명에 앞서 소재(1) 진입각을 제한하는 것에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
압연 중 소재(1) 선단부의 상향 휨 및 하향 휨을 결정짓는 인자 중에 가장 중요한 한 가지는 압연기(2)에 진입되는 소재(1) 선단부 각도이다.
압연기(2)에서 압연되는 소재(1)의 길이인 패스라인 값이 작아 소재(1)의 선단부에 상향 휨이 발생하는 경우, 압연기(2) 입측에서의 소재(1) 후단부는 위로 들리면서 압연된다.
즉, 압연기(2) 입측에서는 위에서 아래 방향으로 치입되고, 출측에서는 아래에서 위로 즉 상향 압연이 된다.
이와는 달리 소재(1) 선단부가 하향 휨 되는 경우에는, 압연기(2) 입측에서 슬라브가 상향 방향으로 진입되고, 이와 반대로 출측에서 선단부가 하향 진출된다.
진입 각도가 소재(1)의 휨에 미치는 영향은 소재(1)의 두께 및 압하량 조건에 따라 다르다.
그러나, 기본적인 특성은 앞서 정리한 바와 동일하다. 그리고 선단부의 굽힘이 발생한 이후에 점차적으로 진입각도는 수평이 되면서 굽힘이 없는 직진 압연이 진행된다.
상향이 발생하는 경우에도 압연이 진행되면서 치입 시에 들렸던 소재(1)의 후단부가 점차적으로 내려오게 되고, 중반 이후에는 소재(1)는 거의 수평 상태로 치입된다.
즉, 소재(1)의 상향 휨은 소재(1)의 선단부에만 발생하고 점차적으로 상향이 완화된다. 다시 말해, 굽힘 변형은 소재(1)의 선단부 구간에만 한정되며, 선단부를 벗어나는 경우 굽힘 변형은 발생하지 않는다.
따라서, 소재(1) 선단부의 휨 변형을 저감하기 위해서는 선단부 치입 시점을 전후하여 진입각을 일정한 범위 내로 제한하는 것이 중요하다.
특히, 소재(1) 선단부의 상향 휨 문제는 압연공정에 영향을 미쳐 오작동으로 이어질 수 있어 미연에 방지하는 것이 매우 중요하다.
따라서, 소재(1) 선단부의 상향을 방지하기 위해서는 압연 중에 소재(1)의 후단부가 들리는 것을 최소화할 필요가 있다.
이를 위해서 본 발명에서는 압연기(2) 입측 상부에 위치한 핀치롤(110)을 제안한다.
기존에 설치된 핀치롤(미도시)은 소재(1)의 하부에서 소재(1)를 이송하면서 압연기(2)로 치입하는 역할을 하는데, 본 발명의 핀치롤(110)은 압연기(2) 입측에서 소재(1) 상부에 위치하여 소재(1) 선단부의 상향 휨과 연계된 소재(1) 후단부의 들림 현상을 일정 범위에서 제어하는 것이다.
한편, 상기 승강구동부재(120)는 압연기(2)에 소재(1)가 진입시에만 핀치롤(110)이 압연기(2)의 입측 상부에 배치되도록, 핀치롤(110)을 상하이동시킬 수 있다. 이때, 상기 승강구동부재(120)는 실린더로드(120a)의 승강 및 수축에 따라 단부에 연계되는 핀치롤(110)을 승강시키는 유압실린더가 활용될 수 있다.
나아가, 상기 승강구동부재(120)는 핀치롤(110)을 상하이동시키는 기능만을 수행하면 될 뿐, 그 구체적인 구성에 대해서는 본 발명에 의해 한정되지 않고 종래의 어떠한 승강구동부재도 활용될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 거리측정센서(130)는 레이저를 이용한 레이저센서가 활용될 수 있으며, 나아가 센서장치와 소재와의 거리를 측정할 수 있는 센서라면 거리측정센서도 활용될 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기 제어부(C)는 소재(1)와의 거리를 데이터로 하여 소재(1)와 핀치롤(110)과의 거리를 조절하도록 승강구동부재(120)를 구동제어할 수 있다.
상기 핀치롤(110)은 소재(1) 후단부의 들림을 최대한 줄이기 위해 배치되는 높이를 최소화하는데, 이러한 과정에서 소재(1)가 핀치롤(110)과 테이블 롤(3) 사이에 끼이거나 테이블 롤(3)이 손상되는 것을 방지하기 하기 위해, 상기 핀치롤(110)과 하측에서 이송되는 소재(1) 사이의 간격은 소재(1) 두께의 5% 이내인 것이 바람직하다.
즉, 핀치롤(110)과 소재(1) 사이의 간격이 소재(1) 두께의 5% 보다 큰 경우 소재(1) 후단부의 들림을 방지하기에는 너무 높은 높이로서 소재(1) 선단부의 상향 휨을 방지하기에는 적정한 높이 아니다.
이에 따라, 제어부(C)가 소재(1)와 핀치롤(100) 간의 적정거리를 유지하도록, 소재(1)와 거리를 데이터로 하여 승강구동부재(120)를 구동제어할 수 있다.
아울러, 소재(1)가 약 1/2 압연되면 핀치롤(110)은 사용되지 않기 때문에, 승강구동부재(120)에 의해 대기상태인 원위치로 이동될 수 있다.
이와 더불어, 상기 핀치롤(110)은 소재(1) 진입각 제한시 들리는 소재(1)의 후단부를 탄성압박하도록, 승강구동부재(120)와 탄성부재(140)로 연결될 수 있다.
상기 탄성부재(140)는 핀치롤(110)이 소재(1)의 후단부를 압박하는 과정에서 소재(1) 후단부가 들려지는 것에 대한 충격을 흡수할 수 있으며, 적정 압박력으로 소재(1)의 후단부를 하방 압박하여 일정 정도 이상의 압박력으로 소재(1)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 핀치롤(110)은 가로방향 위치가 하측에 배치된 두 개의 테이블 롤(3) 사이인 것이 바람직하다.
이와 같이 핀치롤(110)이 소재(1)를 이송시키는 두 개의 테이블 롤(3) 사이에 배치되어 테이블 롤(3)과 엇갈린 배치구조를 이룸으로써, 이송 중인 소재(1)가 핀치롤(110)과 테이블 롤(3) 사이에 끼이는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 핀치롤(110)은 압연기(2)가 가역압연기(reverse rolling mill)인 경우, 압연기(2)의 입측과 출측 상부에 각각 배치될 수 있다.
가역압연기에서는 소재(1)가 압연기(2)의 입측을 통해 진행한 후 다시 역방향인 압연기(2)의 출측으로 진입하여 통과하게 되는데, 압연기(2)를 정방향, 역방향 통과하는 과정에서 모두 소재(1) 선단부 상향 휨을 방지할 수 있도록, 상기 핀치롤(110)은 압연기(2)의 입측과 출측 상부에 각각 배치될 수 있다.
그러면, 상기와 같이 구성 및 배치되는 핀치롤(110)이 포함된 압연소재(1)의 상향 휨 방지장치에 활용됨으로써 발생하는 효과에 대해 살펴보기로 한다.
이를 위해, 상기 핀치롤(110)의 구성으로 세팅된 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하여 분석하였는데, 소재(1) 두께가 300mm, 소재(1)의 길이가 1500mm, 그리고 압하량이 40mm인 조건으로 시뮬레이션을 수행하였다.
그리고, 패스라인은 소재(1) 선단부의 상향 휨이 많이 발생할 수 있는 조건인 0mm조건에서 시뮬레이션을 수행하였다.
도 4는 종래기술과 본 발명의 압연 후 소재(1) 선단부의 들림량을 나타낸 그래프이며, 도 5는 종래기술에 따라 핀치롤(110)이 미적용되어 압연되는 것을 나타낸 시뮬레이션 결과이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핀치롤(110)이 적용되어 압연되는 것을 나타낸 시뮬레이션 결과이다.
도 4에서 핀치롤(110)을 사용하지 않는 종래기술의 경우, 소재(1) 선단부의 들림량은 40mm였으며, 핀치롤(110)을 사용하는 본 발명의 경우에는 들림량은 22mm 수준으로, 소재(1) 선단부의 들림량이 약 50% 경감되는 것을 확인할 수 있다.
핀치롤(110)은 소재(1)가 치입되는 시점부터 압연이 완료되는 시점까지 적용하였는데, 도 5에 도시된 바와 같이, 소재(1) 선단부의 약 50% 구간에서 소재(1)의 상향이 발생하는데, 이와 비교하여 도 6을 살펴보면 핀치롤(110)의 효과도 이 구간에 집중되고 있다.
소재(1)의 길이방향 중반 이후에는 소재(1)의 휨이 거의 없는데, 소재(1)의 후단부가 이미 수평인 상태로 치입되어 압연되었기 때문이다.
이러한 수평 치입조건에서는 핀치롤(110)이 역할을 하지 못하므로 핀치롤(110)이 있는 조건이나 없는 조건이나 동일하게 휨이 발생하지 않는다.
이런 점에서 휨 방지를 위한 핀치롤(110) 적용은 압연하는 동안 소재(1) 길이 전 구간에 적용할 필요가 없으며, 상향 문제가 발생하는 소재(1)의 선단부 압연 시가 적절하고, 소재(1) 선단부가 압연되고 나면 핀치롤(110)을 상방 이동시켜 압연구간에서 벗어나게 하면 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은, 압연기(2)의 입측 상부에 배치된 핀치롤(110)을 구비하여, 압연 중에 소재(1)의 후단부가 들리지 않도록 핀치롤(110)이 소재(1) 후단부를 하방 압박함으로써, 압연기(2)에 대한 상기 소재(1) 진입각을 제한하여 압연 중 소재(1) 선단부의 상향 휨을 차단함에 따라, 소재(1)가 압연기(2) 내 또는 압연기(2) 외측의 와이퍼 등과 같은 구조물에 끼이는 것을 방지할 수 있고, 이로 인하여 조업이 중단되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
1 : 소재 2 : 압연기
3 : 테이블 롤
100 : 상향 방지수단 110 : 핀치롤
120 : 승강구동부재 130 : 거리측정센서
140 : 탄성부재 C : 제어부

Claims (7)

  1. 장치프레임; 및 상기 장치프레임에 제공되되, 압연 중 소재(1) 선단부의 상향 휨을 차단하기 위해 압연기(2)에 대한 상기 소재(1) 진입각을 제한하도록 상기 압연기(2)의 입측 상부에서 상기 소재(1)를 하방 압박하는 핀치롤(110)을 가진 상향 방지수단(100);을 포함하며,
    상기 핀치롤(110)은 상기 압연기(2)가 가역압연기(reverse rolling mill)인 경우, 상기 압연기(2)의 입측과 출측 상부에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 압연소재 선단부 상향 방지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상향 방지수단(100)은,
    상기 핀치롤(110);
    상기 핀치롤(110)을 승강시키는 승강구동부재(120);
    상기 소재(1)와의 거리를 측정하는 거리측정센서(130); 및
    상기 승강구동부재(120), 거리측정센서(130)와 각각 전기적으로 연계되어, 상기 소재(1)와의 거리를 데이터로 하여 상기 소재(1)와 핀치롤(110)과의 거리를 조절하도록, 상기 승강구동부재(120)를 구동제어하는 제어부(C);
    를 구비하는 압연소재 선단부 상향 방지장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거리측정센서(130)는 레이저를 이용한 레이저센서이며,
    상기 승강구동부재(120)는 실린더로드(120a)의 승강 및 수축에 따라 단부에 연계되는 상기 핀치롤을 승강시키는 유압실린더인 것을 특징으로 하는 압연소재 선단부 상향 방지장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 핀치롤(110)은 상기 소재(1) 진입각 제한시 들리는 상기 소재(1)의 후단부를 탄성압박하도록, 상기 승강구동부재(120)와 탄성부재(140)로 연결된 것을 특징으로 하는 압연소재 선단부 상향 방지장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 핀치롤(110)은 가로방향 위치가 하측에 배치된 두 개의 테이블 롤(3) 사이인 것을 특징으로 하는 압연소재 선단부 상향 방지장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 핀치롤(110)과 하측에서 이송되는 상기 소재(1) 사이의 간격은 상기 소재(1) 두께의 5% 이내인 것을 특징으로 하는 압연소재 선단부 상향 방지장치.
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