KR101441298B1 - 워크롤의 이상마모 검출방법 - Google Patents

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KR101441298B1 KR1020120155453A KR20120155453A KR101441298B1 KR 101441298 B1 KR101441298 B1 KR 101441298B1 KR 1020120155453 A KR1020120155453 A KR 1020120155453A KR 20120155453 A KR20120155453 A KR 20120155453A KR 101441298 B1 KR101441298 B1 KR 101441298B1
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Abstract

본 발명은 워크롤의 이상마모 검출방법에 관한 것으로, 폭 방향을 따라 압연소재의 두께 프로파일이 측정되는 프로파일 측정단계와; 상기 측정단계에서 측정된 상기 두께 프로파일에서, 상기 압연소재의 폭 방향으로 기설정된 구간에 해당하는 표준두께 프로파일을 추출하는 표준 프로파일 추출단계와; 상기 표준두께 프로파일에서 연속적으로 선택된 복수 개의 두께값의 평균값을 산출하여, 평균 두께 프로파일을 생성하는 평균 프로파일 생성단계와; 상기 평균 두께 프로파일에서 최대값(Max)과 최소값(Min)의 차이값인 단차 지표(D)를 산출하는 단차지표 산출단계와; 상기 단차 지표(D)가 기설정된 기준값 이상인 경우 워크롤이 이상 마모되었다고 판단하는 마모판단단계;를 포함한다.

Description

워크롤의 이상마모 검출방법{Method for detecting irregular wear of work roll}
본 발명은 워크롤의 이상마모 검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마무리압연기의 출측에 설치된 프로파일 미터로부터 측정된 압연소재의 폭 방향 두께 프로파일 정보를 이용하여 워크롤의 이상 마모를 검출할 수 있는 워크롤의 이상마모 검출방법에 관한 것이다.
일반적으로 열간 압연시 고온의 압연 소재를 변형시키는 워크롤은 압연 소재로부터 기인한 변형저항으로 높은 압연하중을 받게 된다. 따라서, 워크롤이 휘게 되어, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 압연 소재의 폭 방향 단면은 가운데 부분은 두껍고, 양 에지부는 얇아지는 현상이 발생하게 된다. 이때, 워크롤의 초기 모양, 열팽창, 마모, 편평화 등을 통해 압연소재의 폭 방향 단면의 형태는 복잡하게 변하게 된다.
특히, 워크롤의 마모 형태에 따라 압연소재의 폭방향 단면은 복잡한 형태로 변하게 되는데, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 워크롤의 특정 부위의 국부 마모나 돌출에 의해 압연소재의 폭 방향으로 특정 지점의 두께가 순간적으로 커지거나 작아지기도 한다. 이때, 순간적으로 두께가 증가하는 지점을 하이 스폿(High Spot)이라 부르며, 작아지는 부분을 로우 스폿(Low Spot)이라 부른다. 이러한 폭 방향 특정 위치의 돌출 부위나 감소 부위는 냉간 압연시 폭 방향 불균일 연신을 유발하여 빌드 업(Build Up) 등의 형상 불량을 초래하게 된다.
이러한 워크롤의 국부 마모에 의한 압연소재의 폭 방향 두께 편차 불량은 작업자가 사전에 예측하기 힘들 뿐 아니라 불량 발생시 국부 마모가 발생된 워크롤로 작업된 소재는 연속적인 대량 불량을 유발하기가 쉽다. 그래서 압연 공정에서는 프로파일미터(Profile-meter) 등의 폭 방향 두께 측정 장치를 이용하여 온라인으로 폭 방향 두께를 측정하며 측정된 두께 프로파일 정보를 통해 판크라운(Crown), 웨지(Wedge), 하이 스폿(High Spot), 로우 스폿(Low Spot) 등의 폭 방향 두께 편차 특성을 나타내는 수치들을 자동으로 계산하여 작업자에게 정보를 제공해 주고 있다.
대한민국공개특허공보 제10-2011-0029884호(2011.03.23.)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 압연소재의 형상불량을 사전에 방지할 수 있는 워크롤의 이상마모 검출방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 ORG 설비의 이상 징후를 사전에 감지할 수 있는 워크롤의 이상마모 검출방법을 제공하는 것이다.
상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 폭 방향을 따라 압연소재의 두께 프로파일이 측정되는 프로파일 측정단계와; 상기 측정단계에서 측정된 상기 두께 프로파일에서, 상기 압연소재의 폭 방향으로 기설정된 구간에 해당하는 표준두께 프로파일을 추출하는 표준 프로파일 추출단계와; 상기 표준두께 프로파일에서 연속적으로 선택된 복수 개의 두께값의 평균값을 산출하여, 평균 두께 프로파일을 생성하는 평균 프로파일 생성단계와; 상기 평균 두께 프로파일에서 최대값(Max)과 최소값(Min)의 차이값인 단차 지표(D)를 산출하는 단차지표 산출단계와; 상기 단차 지표(D)가 기설정된 기준값 이상인 경우 워크롤이 이상 마모되었다고 판단하는 마모판단단계;를 포함하는 워크롤의 이상마모 검출방법을 제공한다.
여기서, 상기 표준 프로파일 추출단계에서 상기 기설정된 구간은 상기 압연소재의 폭 중심에서 좌우로 100[mm]이며, 상기 평균 프로파일 생성단계에서 상기 연속적으로 선택된 두께 값의 개수는 3개인 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 압연소재는 냉간 압하율이 85% 이상인 냉연 BP재와 전기강판재이며, 상기 마모판단단계에서 상기 기준값은 10[㎛]인 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 압연소재는 냉간 압하율 80%이하인 일반 냉연재이며, 상기 마모판단단계에서 상기 기준값은 15[㎛]인 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 워크롤의 이상마모 검출방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 마무리압연기의 출측에 설치된 프로파일 미터로부터 측정된 압연소재의 폭 방향 두께 프로파일 정보를 이용하여 압연소재의 형상불량을 사전에 방지할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 마무리압연기의 출측에 설치된 프로파일 미터로부터 측정된 압연소재의 폭방향 두께 프로파일 정보를 이용하여 온라인 롤 그라인ㄷ더(ORG) 설비의 이상 징후를 사전에 감지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 스트립 폭 방향 단면 및 두께 프로파일을 나타낸 도면.
도 2는 온라인 롤 그라인더(ORG)의 연삭 방법을 나타낸 도면.
도 3은 온라인 롤 그라인더(ORG)의 연삭 이상에 따른 워크롤의 좌우 마모 편차를 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 마모편차에 따른 스트립 폭 방향 비대칭 두께 프로파일을 나타낸 도면.
도 5는 스트립 비대칭 두께 프로파일에 의한 냉간 압연 후 중앙부의 빌드 업(Build-up) 불량상태를 나타낸 도면.
도 6은 스트립 폭 방향 두께 프로파일을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤의 이상마모 검출방법의 순서도.
열간 압연 공정에서는 워크롤의 마모와 표면 거침을 해결하기 위해서 ORG(On-line Roll Grinder) 설비를 이용하여 압연 중 롤 표면 연삭 및 마모 단차를 해소하여 스트립의 프로파일을 개선하고, 표면 품질을 향상시키고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 온라인 롤 그라인더(ORG) 설비의 주요 연삭 양식은 워크롤 표면 전체의 거침을 해소하기 위한 전면 연삭 기능과 압연소재에 의한 워크롤의 마모 부분과 미마모 부위 간의 마모 단차 해소를 위한 단차 연삭 기능이 있다.
그러나, 이러한 온라인 롤 그라인더(ORG) 설비는, 도 3에 도시된 바와 같이, 좌우 2개의 연삭 숫돌의 연삭능 차이에 의해 워크롤 중심을 기준으로 좌우 비대칭 마모 현상이 발생하며, 이러한 워크롤의 비대칭 마모로 인해서, 도 4에 도시된 바와 같이 스트립의 폭 방향 두께 프로파일도 비대칭 형태를 띠게 된다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 스트립 중심부의 프로필 단차량이 과다한 경우에는 도 5의 사진과 같이 냉간 압연시 스트립 중심부에 빌드업(Build-up) 불량을 야기할 수 있다.
이하, 상술한 문제점을 해결하기 위해, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 워크롤의 이상마모 검출방법의 실시 예를 설명한다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 본 실시예에 따른 워크롤의 이상마모 검출방법을 설명한다.
먼저, 마무리압연기 출측에 설치된 프로파일 미터가 압연소재의 폭 방향 두께 프로파일을 측정하는 프로파일 측정단계가 수행된다. 구체적으로, 압연소재의 폭 방향으로 동일한 간격으로 압연소재의 두께값(A1, A2, ....., An)을 측정한다. 여기서, A1, A2,...,An은 압연소재의 폭 방향으로 일정 지점에서의 압연소재의 두께값이다.
다음으로, 상기 측정단계에서 측정된 상기 압연소재의 폭 방향 두께 프로파일에서, 기설정된 구간에 해당하는 표준 두께 프로파일을 추출하는 표준 프로파일 추출단계가 수행된다. 예컨데, 표준 두께 프로파일은 상기 두께값(A1, A2, ....., An)에서 기설정된 구간에 해당되는 두께값(A4, A5,....., An­₄)가 해당 될 수 있다.
이때, 상기 기설정된 구간은 상기 압연소재 폭 중심에서 좌우로 -100[㎜]지점에서 +100[㎜]지점까지의 구간으로 하는 것이 바람직하다. 이는 일반적으로 압연소재의 폭 방향 단면은 상술한 바와 같이 롤의 굽힘 변형 및 마모에 의해 가운데에서 에지부로 갈수록 두께가 감소하는 경향이 있으므로 중심부 두께 프로파일 재계산시 중심부 폭을 어느 범위로 설정하느냐에 따라 프로파일 단차 지표 값이 왜곡되는 경우가 발생하여, 중심부 폭을 넓게 설정하면 중심부 프로파일 단차가 아닌 스트립 엣지부 두께 감소 부분이 반영되게 되며, 좁게 설정하며 비대칭 두께 프로파일 단차를 구별하지 못하거나 너무 작은 값으로 산출될 수가 있기 때문이다.
다음으로, 상기 표준 프로파일 추출단계에서 추출된 두께값(A4, A5,....., An­₄)에서 연속적으로 복수 개의 두께값의 평균값을 산출하여 평균 두께 프로파일을 생성하는 평균 프로파일 생성단계가 수행된다. 예컨데, 도 7에 도시된 바와 같이, 3개의 두께값의 평균값을 산출하면 아래의 [수학식 1]과 같이 계산된다.
[수학식 1]
P(i) = [T(i-1)+T(i)+T(i+1)]/3
(여기서, P(i) : 압연소재 폭방향 i번째 위치의 3점 평균 두께,
T(i) : 프로파일 미터에서 측정된 스트립 폭방향 i번째 위치의 두께,
i : 프로파일 미터 폭방향 두께 측정 위치)
다음으로, 상기 평균 프로파일 생성단계에서 생성된 평균 두께 프로파일에서 최대값(Max)과 최소값(Min)의 차이값인 단차 지표(D)를 산출하는 단차지표 산출단계가 수행된다. 구체적으로, 상기 [수학식 1]에서 계산된 평균값들 중에서 최대값(Max) 및 최소값(Min)을 산출하여, 아래의 [수학식 2]에서와 같이 단차 지표 D = 최대값(Max) - 최소값(Min)에 의해 산출된다.
[수학식 2]
(여기서, D = Max(P(a):P(b))-Min(P(a):P(b)),
D : 프로파일 단차 지표,
Max(P(a):P(b)) : 3점 평균 두께 프로파일 중 최대값,
Min(P(a):P(b)) : 3점 평균 두께 프로파일 중 최소값,
P(a),P(b) : 3점 평균 두께 프로파일 중 시작 위치(-100㎜) 두께 및 끝(+100㎜) 위치 두께)
다음으로, 상기 단차지표 산출단계에서 산출된 단차 지표(D)가 기설정된 기준값 이상인 경우 워크롤이 이상 마모되었다고 판단하며, 상기 단차 지표(D)가 상기 기준값 미만인 경우 워크롤이 정상 마모되었다고 판단하는 마모판단단계가 수행된다.
아래의 [표 1]은 냉연재 및 전기강판재의 냉간압연 후 빌드 업 발생 여부를 평가하여 단차 지표(D)에 따른 프로파일 평점을 설정한 것이다.
평점 1 2 3 4 5
단차지표(D) 0≤D〈5 5≤D〈10 10≤D〈15 15≤D〈20 20≤D〈999
[표 1]을 참조하면, 냉간 압하율이 85% 이상인 냉연 BP재와 전기강판재의 경우 평점 1, 2의 경우(즉, 단차지표(D)가 10[㎛]미만) 관리시에 빌드 업이 미발생하였고, 냉간 압하율 80%이하인 일반 냉연재의 경우 평점 1, 2, 3의 경우(즉, 단차지표(D)가 [15㎛]미만) 관리시에 냉간 압하 후에도 빌드 업 불량이 발생하지 않았다.
결과적으로, 압연소재의 폭 방향으로 기설정된 구간에 해당되는 두께 프로파일 정보를 이용하여 표준 두께 프로파일을 생성하고, 표준 두께 프로파일의 최대값과 최소값의 차이인 단차 지표(D)를 기준값과 비교함으로써 워크롤의 이상마모를 정확하게 판단할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
없음

Claims (4)

  1. 폭 방향으로 따라 압연소재의 두께 프로파일이 측정되는 프로파일 측정단계;
    상기 측정단계에서 측정된 상기 두께 프로파일에서, 상기 압연소재의 폭 방향으로 기설정된 구간에 해당하는 표준두께 프로파일을 추출하는 표준 프로파일 추출단계;
    상기 표준 두께 프로파일에서 연속적으로 배치된 기설정된 개수의 두께값을 선택하고, 선택된 상기 기설정된 개수의 두께값의 평균값을 산출하여, 평균 두께 프로파일을 생성하는 평균 프로파일 생성단계;
    상기 평균 두께 프로파일에서 최대값(Max)과 최소값(Min)의 차이값인 단차 지표(D)를 산출하는 단차지표 산출단계;및
    상기 단차 지표(D)가 기설정된 기준값 이상인 경우 워크롤이 이상 마모되었다고 판단하는 마모판단단계;를 포함하는 워크롤의 이상마모 검출방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 표준 프로파일 추출단계에서 상기 기설정된 구간은 상기 압연소재의 폭 중심에서 좌우로 100[mm]이며,
    상기 평균 프로파일 생성단계에서 상기 연속적으로 선택된 두께 값의 개수는 3개인 것을 특징으로 하는 워크롤의 이상마모 검출방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 압연소재는 냉간 압하율이 85% 이상인 냉연 BP재와 전기강판재이며,
    상기 마모판단단계에서 상기 기준값은 10[㎛]인 것을 특징으로 하는 워크롤의 이상마모 검출방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 압연소재는 냉간 압하율 80%이하인 일반 냉연재이며,
    상기 마모판단단계에서 상기 기준값은 15[㎛]인 것을 특징으로 하는 워크롤의 이상마모 검출방법.
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