KR101443091B1 - 워크롤의 휨 측정장치 - Google Patents

워크롤의 휨 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 워크롤의 휨 측정장치에 관한 것으로, 상호 이격되게 배치되는 한 쌍의 백업롤과, 백업롤의 사이에 나란하게 설치되고, 백업롤에 밀려 소재에 압하력을 가하는 워크롤과, 워크롤의 양단부를 회전가능하게 지지하고, 백업롤에 인접하거나 이격되게 이동되면서 워크롤의 휨방향과 휨량을 조정하는 롤초크와, 휨량을 측정하는 센서를 구비하고, 워크롤의 회전중심부에 설치되는 휨측정유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

워크롤의 휨 측정장치{BENDING MEASURING APPARATUS OF WORK ROLL}
본 발명은 워크롤의 휨 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소재에 압하력을 가하는 워크롤의 휨량을 측정하는 워크롤의 휨 측정장치에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철을 고체로 변형시키는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
압연공정은 슬라브를 가열로에 장입하여 압연에 적합한 온도(1100~1300 ℃)로 재가열하여 추출한 후, 조압연기를 통해 폭압연 및 두께압연을 실시하고 사상압연기에서 수요자가 원하는 두께를 갖는 제품으로 최종 압연하는 일련의 공정으로 이루어진다.
관련 선행기술은 대한민국 등록특허공보 제0592022호(2006.06.14. 등록, 발명의 명칭 : 압연기 및 압연방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 웨이브(Wave)가 형성된 소재의 형상을 교정하기 위해 소재에 압하력을 가하는 워크롤의 휨량을 정밀하게 측정할 수 있는 워크롤의 휨 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 워크롤의 휨 측정장치는, 상호 이격되게 배치되는 한 쌍의 백업롤; 상기 백업롤의 사이에 나란하게 설치되고, 상기 백업롤에 밀려 소재에 압하력을 가하는 워크롤; 상기 워크롤의 양단부를 회전가능하게 지지하고, 상기 백업롤에 인접하거나 이격되게 이동되면서 상기 워크롤의 휨방향과 휨량을 조정하는 롤초크; 및 휨량을 측정하는 센서를 구비하고, 상기 워크롤의 회전중심부에 설치되는 휨측정유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 휨측정유닛은, 상기 워크롤의 회전중심부에 형성된 중공축부의 양단부에 결합되는 고정마개; 및 상기 고정마개 사이에 설치되며, 양단부가 상기 고정마개와 접하고, 중간부에 상기 센서가 설치되는 휨감지바;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 고정마개는, 상기 중공축부의 내면부에 형성된 암나사부에 나사체결되는 수나사부; 및 상기 휨감지바와 접하는 일단부에 테이퍼지게 함몰형성되는 테이퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 휨감지바는, 상기 센서가 설치되는 센서설치부; 상기 센서설치부의 양측부에 연장되게 형성되고, 양단부가 상기 고정마개와 접하는 연장부; 및 상기 연장부에 형성된 홈부를 따라 상기 워크롤의 길이방향으로 연장되게 설치되며, 일단부는 상기 센서와 연결되고, 타단부는 상기 고정마개에 설치되는 송신장치와 연결되는 전선부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 센서는, 상기 휨감지바의 둘레를 따라 등간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 휨측정유닛은, 상기 고정마개에 설치되고, 상기 센서에서 감지된 신호를 전달받아 상기 워크롤의 외부에 설치된 수신장치로 송신하는 송신장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 고정마개는, 상기 휨감지바와 접하는 단부에 중공되게 형성되고, 상기 송신장치가 삽입설치되는 전장설치부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 센서는, 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 워크롤의 회전중심부에 설치된 휨측정유닛을 이용하여, 상측 또는 하측으로 휘어진 형태로 소재의 폭방향 중간부 또는 양단부에 선택적으로 압하력을 가하는 워크롤의 휨량을 정밀하게 측정할 수 있다.
본 발명은 워크롤의 휨량을 센서로 직접 측정함으로써, 소재의 재질과 두께, 워크롤의 길이와 강성 등을 고려하여 연산에 의해 워크롤의 휨량을 예상하는 경우와 비교해, 워크롤의 휨량을 실시간으로 정밀하게 도출할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 휨측정유닛에서 측정된 워크롤의 휨량을 토대로 백업롤 또는 롤초크를 적정하게 이동시키면서 압연 소재의 형상을 효율적으로 교정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤의 휨 측정장치로 소재의 중간부보다 양측부를 편중되게 가압하는 상태를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤의 휨 측정장치로 소재의 양측부보다 중간부를 편중되게 가압하는 상태를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤의 휨 측정장치의 워크롤에 휨측정유닛이 설치된 상태를 설명하고자 도시한 부분단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤의 휨 측정장치의 휨감지바를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3의 A부분을 확대하여 도시한 부분단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 워크롤의 휨 측정장치의 일실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤의 휨 측정장치로 소재의 중간부보다 양측부를 편중되게 가압하는 상태를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤의 휨 측정장치로 소재의 양측부보다 중간부를 편중되게 가압하는 상태를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤의 휨 측정장치의 워크롤에 휨측정유닛이 설치된 상태를 설명하고자 도시한 부분단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤의 휨 측정장치의 휨감지바를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3의 A부분을 확대하여 도시한 부분단면도이다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤의 휨 측정장치(200)는 백업롤(210), 워크롤(220), 롤초크(230), 휨측정유닛(240)을 포함한다.
백업롤(210)은 소재(10)의 이송 경로 상하측에 각각 설치되는 한 쌍이 구비된다.
워크롤(220)은 소재(10)의 상면과 저면에 각각 접하는 한 쌍이 구비되고, 상하측 백업롤(210)의 사이에 백업롤(210)과 나란하게 설치된다.
워크롤(220)의 길이방향(축방향, 도 1, 도 2에서 좌우방향) 중간부는 소재(10)의 폭방향 중간부와 접하고, 워크롤(220)의 길이방향 단부는 소재(10)의 폭방향 단부와 접한다.
워크롤(220)은 백업롤(210)과 접한 상태로 백업롤(210)에 연동하여 회전되면서 소재(10)를 전방으로 이송시킴과 동시에, 백업롤(210)에 밀려 소재(10)에 압하력을 가하면서 소재(10)의 형상을 평탄하게 교정한다.
롤초크(230)는 워크롤(220)의 양단부를 회전가능하게 지지하고, 백업롤(210)에 인접하거나 이격되게 이동되면서 워크롤(220)의 휨방향과 휨량을 조정한다.
롤초크(230)는 워크롤(220)의 단부를 회전가능하게 지지할 수 있다면 특정한 구조와 형상으로 한정되지 않으며, 회전축을 지지하는 축지지장치의 공지기술을 따르는 바 그 상세한 설명을 생략한다.
한 쌍의 워크롤(220) 각각과 연결되는 롤초크(230)는 길이가 신축변형되는 실린더부재에 의해 상호 연결되고, 실린더부재의 신축 구동에 의해 상호 이격되거나 상호 근접되게 이동된다.
워크롤(220)의 길이방향 중간부는 백업롤(210)과 접하게 되고, 워크롤(220)의 단부는 롤초크(230)와 접하게 된다.
즉, 소재(10)의 폭방향 중간부와 접하는 워크롤(220)의 중간부는 백업롤(210)에 의해 그 위치(높이)가 결정되고, 소재(10)의 폭방향 단부와 접하는 워크롤(220)의 단부는 롤초크(230)에 의해 그 위치(높이)가 결정된다.
이에 따라, 백업롤(210)과 롤초크(230)의 상대 위치에 따라 워크롤(220)의 휨방향과 휨량을 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 다양하게 조정할 수 있다.
한 쌍의 롤초크(230)를 상호 근접하게 이동시키면, 워크롤(220)은 도 1에 도시된 바와 같이 양단부가 소재(10)측으로 휜 형상을 가지게 되며, 소재(10)의 폭방향 단부를 중간부보다 가압시킨 상태로 소재(10)를 이송시킬 수 있다.
한편, 워크롤(220) 사이를 통과한 소재(10)를 텐션릴을 이용해 권취하면서 소재(10)에 장력을 부여할 수 있다.
상기와 같이 워크롤(220)로 소재(10)의 폭방향 단부를 가압시킨 상태로 소재(10)에 장력을 부여하면, 소재(10)의 폭방향 단부를 연신(延伸)시키면서 소재(10)의 폭방향 중간부에 형성된 웨이브를 평탄하게 교정할 수 있다.
반대로, 한 쌍의 백업롤(210)을 상호 근접하게 이동시키면, 워크롤(220)은 도 2에 도시된 바와 같이 중간부가 소재(10)측으로 휜 형상을 가지게 되며, 소재(10)의 폭방향 중간부를 단부보다 가압시킨 상태로 소재(10)를 이송시킬 수 있다.
상기와 같이 워크롤(220)로 소재(10)의 폭방향 중간부를 가압시킨 상태로 소재(10)에 장력을 부여하면, 소재(10)의 폭방향 중간부를 연신시키면서 소재(10)의 폭방향 단부에 형성된 웨이브를 평탄하게 교정할 수 있다.
도 3을 참조하면, 워크롤(220)의 회전중심부에는 중공축부(223)가 중공(中空)되게 형성되고, 중공축부(223)는 워크롤(220)의 길이방향으로 연장되게 형성된다.
중공축부(223)의 내면부에는, 휨측정유닛(240)의 고정마개(246)에 형성된 수나사부(246a)가 나사체결되는 암나사부(223a)가 형성된다.(도 5 참조)
휨측정유닛(240)은 휨량을 측정하는 센서(241)를 구비하여 워크롤(220)의 중공축부(223)에 설치된다.
휨측정유닛(240)을 중공축부(223)에 설치함으로써, 회전 구동되는 워크롤(220)의 휨량을 워크롤(220)의 회전중심부상에서 안정되게 측정할 수 있다.
또한, 센서(241)를 워크롤(220)의 둘레로부터 이격되게 위치시킬 수 있어, 고온(高溫) 소재(10)의 열전달에 의한 센서(241)의 과열, 파손을 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 휨측정유닛(240)은 센서(241), 휨감지바(242), 고정마개(246), 송신장치(249)를 포함한다.
센서(241)는, 워크롤(220)과 동일한 변위로 휘어지는 휨감지바(242)의 센서설치부(243)에 설치되고, 휨감지바(242)의 휨 변형을 감지하는 것에 의해 워크롤(220)의 휨을 측정한다.
센서(241)로는 외부로부터 작용되는 힘에 의해 전기 저항이 변화되는 스트레인 게이지를 적용할 수 있다.
스트레인 게이지의 와이어를 워크롤(220)의 길이방향으로 연장되게 설치하면, 워크롤(220)의 휨 변형 시 와이어가 압축력 또는 신장력을 받게되고, 와이어의 단면과 길이가 변화되면서 와이어에 걸리는 저항이 증감 변화하게 된다.
이에 따라, 와이어에 걸리는 저항의 변화를 감지하는 것에 의해 워크롤(220)의 휨량을 정밀하게 측정할 수 있다.
워크롤(220)의 휨량이 커질수록 와이어에 걸리는 저항값이 증가하게 되므로, 저항값으로부터 워크롤(220)의 휨량을 정확하게 예측할 수 있다.
복수개의 센서(241)를 휨감지바(242)의 둘레를 따라 등간격을 두고 설치하면, 복수의 개소에서 동시에 워크롤(220)의 휨량을 측정하여 비교하거나, 평균값을 도출하여 정밀도를 향상시킬 수 있다.
휨감지바(242)는 고정마개(246) 사이에, 즉 중공축부(223)의 길이방향 중간부에 설치되고, 양단부가 고정마개(246)와 접하도록 설치되어 그 이동이 구속된다.
휨감지바(242)는 금속재와 같이 워크롤(220)의 회전중심부와 동일한 변위로 휘어질 수 있는 소재로 이루어지고, 길이방향 중간부에 센서(241)가 설치된다.
고정마개(246)는 중공축부(223)의 양단부에 결합되고, 중공축부(223)의 길이방향 중간부에 설치되는 휨감지바(242)의 측방향(도 3의 좌우방향) 이동을 구속한다.
송신장치(249)는 고정마개(246)에 설치되고, 센서(241)에서 감지된 신호를 전달받아 워크롤(220)의 외부에 설치된 수신장치(300)로 무선 송신한다.(도 3 참조)
상기와 같은 송신장치(249)의 작용에 의해, 작업자는 센서(241)에서 감지된신호(정보)를 워크롤(220)과 이격된 위치에서 용이하게 확인하면서, 작업 상황에 맞추어 워크롤(220)의 휨방향, 휨량을 적정하게 조정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 휨감지바(242)는 센서설치부(243), 연장부(244), 전선부(245)를 포함한다.
센서설치부(243)는 휨감지바(242)의 길이방향 중간부, 즉 워크롤(220)의 길이방향 중간부에 연장부(244)보다 작은 너비로 형성되고, 둘레에 센서(241)가 설치된다.
연장부(244)는 센서설치부(243)보다 확장된 너비를 가지고 센서설치부(243)의 양측부에 연장되게 형성되고, 양단부가 고정마개(246)와 접한다.
연장부(244) 중 고정마개(246)와 접하는 양단부는 원뿔형상으로 돌출되게 형성되고, 연장부(244)와 접하는 고정마개(246)의 단부에는 이에 대응되게 함몰된 형상을 가지는 테이퍼부(247)가 형성된다.
연장부(244)의 둘레에는 전선부(245)를 삽입할 수 있는 복수개의 홈부(244a)가 연장부(244)의 길이방향을 따라 연장되게 형성된다.
전선부(245)는 센서(241)의 감지신호를 고정마개(246)에 설치된 송신장치(249)로 전달하는 부분으로, 전기적 신호를 전달가능한 전선의 구조를 가지고 홈부(244a)를 따라 워크롤(220)의 길이방향으로 연장되게 설치된다.
전선부(245)의 일단부는 센서설치부(243)에 부착된 센서(241)와 연결되고, 전선부(245)의 타단부는 고정마개(246)의 전장설치부(248)에 설치되는 송신장치(249)와 연결된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고정마개(246)는 수나사부(246a), 테이퍼부(247), 전장설치부(248)를 포함한다.
고정마개(246)의 외면부에는 중공축부(223)의 내면부에 형성된 암나사부(223a)에 나사체결되는 수나사부(246a)가 형성된다.
이에 따라, 고정마개(246)를 중공축부(223)의 단부에 끼우고 일측으로 회전시키는 조립에 의해, 고정마개(246)를 중공축부(223)상에 견고하게 고정시킬 수 있다.
또한, 고정마개(246)를 일측 또는 타측으로 회전시키는 조작에 의해, 중공축부(223)상에서의 고정마개(246)의 위치를 중공축부(223)의 중간부측 또는 단부측으로 이동시킬 수 있다.
고정마개(246)를 일측으로 회전시키는 조작에 의해, 고정마개(246)를 중공축부(223)의 중간부측으로 이동시키면서 도 5에 도시된 바와 같이 휨감지바(242)의 단부와 밀착시킬 수 있다.
또한, 고정마개(246)를 타측으로 회전시키는 조작에 의해, 고정마개(246)를 중공축부(223)의 단부측으로 이동시키면서 중공축부(223)로부터 이탈시킬 수 있다.
고정마개(246)를 중공축부(223)로부터 이탈시키면, 중공축부(223)의 단부를 개방시킬 수 있어, 중공축부(223)의 개방된 단부를 통해 휨감지바(242)를 중공축부(223)의 외측으로 꺼내거나 중공축부(223) 내측으로 삽입할 수 있다.
테이퍼부(247)는 휨감지바(242)와 접하는 일단부에 테이퍼지게 함몰형성된다.
테이퍼부(247)는 휨감지바(242)의 원뿔형 단부에 대응되는 경사각도로 테이퍼진 홈부의 형상을 가진다.
이에 따라, 고정마개(246)와 휨감지바(242)가 명확하게 면접촉될 수 있고, 휨감지바(242)의 중앙부와 고정마개(246)의 중앙부가 동축상에 위치하게 되므로 휨감지바(242)의 반경방향 이동을 명확하게 방지할 수 있다.
전장설치부(248)는 고정마개(246) 내측에 중공되게 형성되되, 휨감지바(242)의 단부와 접하는 테이퍼부(247)와 연통되게 형성된다.
전장설치부(248)에는 센서(241)의 감지신호를 워크롤(220) 외부로 송신하는 송신장치(249)가 삽입설치된다.
전선부(245)의 휨감지바(242)에 형성된 홈부(244a)를 따라 연장되고 전장설치부(248) 내부에 단부가 삽입되어 송신장치(249)와 연결된다.
전장설치부(248) 내부에는 송신장치(249) 외에도, 센서(241)에 전원을 공급하기 위한 배터리 등이 설치될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 의하면, 워크롤(220)의 회전중심부에 설치된 휨측정유닛(240)을 이용하여, 상측 또는 하측으로 휘어진 형태로 소재(10)의 폭방향 중간부 또는 양단부에 선택적으로 압하력을 가하는 워크롤(220)의 휨량을 정밀하게 측정할 수 있다.
본 발명은 워크롤(220)의 휨량을 센서(241)로 직접 측정함으로써, 소재(10)의 재질과 두께, 워크롤(220)의 길이와 강성 등을 고려하여 연산에 의해 워크롤(220)의 휨량을 예상하는 경우와 비교해, 워크롤(220)의 휨량을 실시간으로 정밀하게 도출할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 휨측정유닛(240)에서 측정된 워크롤(220)의 휨량을 토대로 백업롤(210) 또는 롤초크(230)를 적정하게 이동시키면서 압연 소재(10)의 형상을 효율적으로 교정할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 소재 200 : 워크롤의 휨 측정장치
210 : 백업롤 220 : 워크롤
223 : 중공축부 223a : 암나사부
230 : 롤초크 240 : 휨측정유닛
241 : 센서 242 : 휨감지바
243 : 센서설치부 244 : 연장부
244a : 홈부 245 : 전선부
246 : 고정마개 246a : 수나사부
247 : 테이퍼부 248 : 전장설치부
249 : 송신장치 300 : 수신장치

Claims (8)

  1. 상호 이격되게 배치되는 한 쌍의 백업롤;
    상기 백업롤의 사이에 나란하게 설치되고, 상기 백업롤에 밀려 소재에 압하력을 가하는 워크롤;
    상기 워크롤의 양단부를 회전가능하게 지지하고, 상기 백업롤에 인접하거나 이격되게 이동되면서 상기 워크롤의 휨방향과 휨량을 조정하는 롤초크; 및
    휨량을 측정하는 센서를 구비하고, 상기 워크롤의 회전중심부에 설치되는 휨측정유닛;을 포함하며,
    상기 휨측정유닛은,
    상기 워크롤의 회전중심부에 형성된 중공축부의 양단부에 결합되는 고정마개; 및
    상기 고정마개 사이에 설치되며, 양단부가 상기 고정마개와 접하고, 중간부에 상기 센서가 설치되는 휨감지바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크롤의 휨 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정마개는,
    상기 중공축부의 내면부에 형성된 암나사부에 나사체결되는 수나사부; 및
    상기 휨감지바와 접하는 일단부에 테이퍼지게 함몰형성되는 테이퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크롤의 휨 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 휨감지바는,
    상기 센서가 설치되는 센서설치부;
    상기 센서설치부의 양측부에 연장되게 형성되고, 양단부가 상기 고정마개와 접하는 연장부; 및
    상기 연장부에 형성된 홈부를 따라 상기 워크롤의 길이방향으로 연장되게 설치되며, 일단부는 상기 센서와 연결되고, 타단부는 상기 고정마개에 설치되는 송신장치와 연결되는 전선부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크롤의 휨 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 휨감지바의 둘레를 따라 등간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 워크롤의 휨 측정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 휨측정유닛은,
    상기 고정마개에 설치되고, 상기 센서에서 감지된 신호를 전달받아 상기 워크롤의 외부에 설치된 수신장치로 송신하는 송신장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워크롤의 휨 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정마개는, 상기 휨감지바와 접하는 단부에 중공되게 형성되고, 상기 송신장치가 삽입설치되는 전장설치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크롤의 휨 측정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크롤의 휨 측정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030052387A (ko) * 2001-12-21 2003-06-27 주식회사 포스코 열간압연기의 접촉식 롤 교차각 측정장치
KR101149159B1 (ko) * 2009-07-24 2012-05-25 현대제철 주식회사 압연기의 벤더력 제어장치 및 방법

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