KR101499942B1 - 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치 - Google Patents

후판 압연용 2 스탠드형 압연장치 Download PDF

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왕영석
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Abstract

본 발명의 일실시예는 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치로서, 조압연용 워크롤, 상기 조압연용 워크롤의 전단 및 후단에 배치된 조압연용 피드롤, 사상압연용 워크롤, 상기 사상압연용 워크롤의 전단 및 후단에 배치된 사상압연용 피드롤, 상기 조압연용 워크롤 및 사상압연용 워크롤의 사이에 배치된 롤러 테이블, 상기 조압연용 피드롤과 상기 롤러 테이블 사이에 배치된 조압연용 턴테이블, 상기 사상압연용 피드롤과 상기 롤러 테이블 사이에 배치된 사상압연용 턴테이블, 상기 조압연용 턴테이블의 말단 상측에 배치된 선단부 형상 제어롤, 및 상기 선단부 형상 제어롤과 전기적으로 연결된 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 조압연용 워크롤을 통과하는 압연소재의 두께에 따라 상기 선단부 형상 제어롤의 상하 위치를 조정하여 상기 압연소재의 선단부의 하향 굽힘을 저감시키는 것을 특징으로 하는 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치를 제공한다.

Description

후판 압연용 2 스탠드형 압연장치{2 STAND TYPE PLATE ROLLING MILL}
본 발명은 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조압연과 사상압연을 거치는 후판 압연공정에서 압연소재의 선단부 하향 굽힘 현상을 저감시킬 수 있는 압연장치에 관한 것이다.
후판은 두께 6mm 이상의 두꺼운 플레이트를 의미한다. 일반적으로 연속 주조 공정에 의해 제조된 고온의 소재(슬라브)가 조압연과 사상압연을 포함하는 여러 조업단계를 거침으로써, 소정의 폭과 두께를 가지는 후판재로 생산된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 연속 주조 공정에 의해 제조된 슬라브(S)는 가열로(12)에서 소정 온도로 가열된다. 가열로(12)를 통과한 압연소재(S)는 조압연용 워크롤(22)을 거치면서 대략 80~120t의 두께로 압연된다. 조압연(거칠기 압연: Roughing Mill) 공정은 대략 1000~1100℃의 온도에서 이루어지는 가역식 압연이다.
다음으로, 조압연을 거친 압연소재(S)는 사상압연용 워크롤(32)을 거치면서 원하는 최종 두께로 압연된다. 이상의 과정에서 슬라브 또는 압연소재(S)는 가열로 롤러(10), 조압연용 롤러(20), 및 사상압연용 롤러(30) 상에서 이동하게 된다. 사상압연(마무리 압연: Finishing Mill)을 거친 압연소재(S)는 이후 평탄도 개선을 위한 교정기(40)를 통과하여 최종적인 후판 제품으로 생산된다. 전술한 바와 같이 조압연기와 사상압연기가 서로 분리되어 있는 형태를 2 스탠드형(2 Stand Type)이라 한다.
그런데, 압연기를 통과한 압연소재는 소재의 두께방향 온도분포, 상측 워크롤과 하측 워크롤의 주속 차이, 패스라인과 같은 상하 비대칭 요인들에 의해 소재의 두께 방향으로 연신량의 차이가 발생한다. 이로 인해 압연소재의 선단부가 위로 들리거나(상향 굽힘), 아래로 굽는(하향 굽힘) 현상이 발생한다. 특히, 조압연 공정에서는 소재의 온도분포나 상하 워크롤의 주속 차이가 발생하지 않더라도, 설비의 패스라인과 소재의 자중에 의해 선단부가 하향 굽힘되는 현상이 자주 발생한다. 조압연 공정 이후 선단부 하향 굽힘이 발생한 압연소재의 실제 사진이 도 2에 도시되어 있다.
이러한 압연소재의 선단부 하향 굽힘 현상은 후판재의 품질에 악영향을 미칠 뿐만 아니라, 후속 워크롤, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 제1차(first pass) 사상압연용 워크롤(32)에의 치입성도 크게 저하시킨다. 만약 압연소재(S)의 선단부가 하향 굽힘되어 제1차 사상압연용 워크롤(32)에 치입이 되지 않을 정도의 곡률을 가지게 되면, 사상압연용 워크롤(32)의 전면에 위치한 턴테이블에서 압연소재(S)의 진행방향을 역전시켜야 하는데, 이는 압연 생산성을 크게 떨어뜨린다.
또한 도 4에 도시된 바와 같이, 압연소재(S)의 선단부 하향 굽힘 현상으로 인해 압연소재(S)가 워크롤(32)을 통과한 후에도 롤러(30) 등의 이송 설비와 충돌을 일으킬 수 있는데, 이로 인해 설비충격 또는 설비파손이 발생된다.
종래에 압연소재의 선단부 하향 굽힘 현상을 해결하기 위하여 상하 워크롤의 이주속 제어, 소재 두께 변화에 따른 자동 패스라인 적용, 압연소재의 상하 온도분포를 다르게 하는 방법(냉각 등) 등이 시도되었다. 그러나 이러한 시도로 인해 충분한 정도의 효과를 보고 있지는 못하며, 특히 최종 후판재의 형상이나 품질이 나빠지는 등의 부작용이 생기는 경우도 많았다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 조압연과 사상압연을 거치는 후판 압연공정에서 압연소재의 선단부 하향 굽힘 현상을 저감시키는 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예는 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치로서, 조압연용 워크롤, 상기 조압연용 워크롤의 전단 및 후단에 배치된 조압연용 피드롤, 사상압연용 워크롤, 상기 사상압연용 워크롤의 전단 및 후단에 배치된 사상압연용 피드롤, 상기 조압연용 워크롤 및 사상압연용 워크롤의 사이에 배치된 롤러 테이블, 상기 조압연용 피드롤과 상기 롤러 테이블 사이에 배치된 조압연용 턴테이블, 상기 사상압연용 피드롤과 상기 롤러 테이블 사이에 배치된 사상압연용 턴테이블, 상기 조압연용 턴테이블의 말단 상측에 배치된 선단부 형상 제어롤, 및 상기 선단부 형상 제어롤과 전기적으로 연결된 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 조압연용 워크롤을 통과하는 압연소재의 두께에 따라 상기 선단부 형상 제어롤의 상하 위치를 조정하여 상기 압연소재의 선단부의 하향 굽힘을 저감시키는 것을 특징으로 하는 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 선단부 형상 제어롤은, 상기 조압연용 턴테이블에 있어서 연속하는 2개의 턴테이블용 롤러 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 선단부 형상 제어롤은, 상기 선단부 형상 제어롤과 상기 턴테이블용 롤러 사이를 통과하는 압연소재에 대해 30톤 이상 50톤 이하의 교정하중을 가할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 선단부 형상 제어롤의 양단의 축부는 베어링 블록에 의해 지지되고, 상기 베어링 블록은 상하 이동가능한 이동부를 개재하여 베이스부에 의해 지지될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 후판 압연공정에서 압연소재의 선단부 하향 굽힘 현상을 저감시키는 압연장치를 제공할 수 있다. 특히, 조압연과 사상압연을 거치는 후판 압연공정에 있어서, 전체 조업환경이나 설비에 큰 영향을 끼치지 않으면서도 다양한 후판 두께 및 형상에 대해 경제적이면서도 효과적으로 선단부 하향 굽힘 현상을 저감시킬 수 있게 된다.
이로 인해, 압연공정시 워크롤에의 치입성이 개선되며, 이송설비에 대한 설비충격이나 파손이 예방될 수 있다. 또한, 최종 생산되는 후판재의 품질도 높일 수 있는 등, 전체적인 생산성 및 품질 개선 효과가 발휘된다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 후판의 압연공정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 압연소재의 선단부 하향 굽힘 현상이 나타난 실제 사진이다.
도 3 및 도 4는 압연소재의 선단부 하향 굽힘 현상으로 인한 설비 영향을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압연장치의 전체 구성을 나타낸 측면도이다.
도 6은 도 5의 압연장치에서 선단부 형상 제어롤의 구성을 나타낸 정면 단면도이다.
도 7은 도 5의 압연장치의 제어 동작을 나타낸 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압연장치의 전체 구성을 나타낸 측면도, 도 6은 도 5의 압연장치에서 선단부 형상 제어롤의 구성을 나타낸 정면 단면도, 도 7은 도 5의 압연장치의 제어 동작을 나타낸 구성도이다.
도시된 압연장치(1000)는 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치로서, 조압연용 설비와 사상압연용 설비를 포함한다. 즉, 압연장치(1000)는 조압연용 설비와 사상압연용 설비가 서로 분리되어 있으며, 따라서 슬라브 또는 압연소재(S)는 조압연용 설비를 먼저 거친 후에 사상압연용 설비를 거쳐서 최종적인 후판 제품으로 가공된다. 참고로, 본 명세서에서 "선단", "후단", "말단" 등의 표현은 압연소재(S)의 이동경로를 기준으로 하여 표현한 것이며, 도면 상의 좌측 또는 우측과는 관계가 없다. 조압연용 설비와 사상압연용 설비는 각각 워크롤(Work Roll)과 백업롤(Back-up Roll), 워크롤의 전후면에 각각 설치된 피드롤(Feed Roll), 턴테이블(Turn Table), 및 롤러 테이블(Roller Table)을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 압연장치(1000)는 조압연용 워크롤(102), 조압연용 피드롤(100), 사상압연용 워크롤(202), 사상압연용 피드롤(200), 롤러 테이블(150), 조압연용 턴테이블(110), 사상압연용 턴테이블(210), 및 제어부(130)를 포함한다.
조압연용 워크롤(102)은 고온으로 가열된 슬라브(S)를 압연하여 폭과 두께를 조정한다. 조압연용 워크롤(102)은 상하측에 위치한 한 쌍의 롤러로 구성되며, 조압연용 워크롤(102)에 가해지는 하중을 지지하기 위하여 백업롤(104)이 조압연용 워크롤(102)의 상측 또는 하측에 배치될 수 있다.
조압연용 워크롤(102)의 양측으로는 스트리퍼(106)가 장착될 수 있다. 스트리퍼(106)는 압연소재(S)의 상향 또는 하향 굽힘에 의해 발생할 수 있는 설비 사고를 막고, 압연소재(S)가 조압연용 워크롤(102)로 감기는 것을 방지하여 압연된 형태로 이송되도록 안내하는 상하 가이드 역할을 하는 장치이다. 한편, 압연공정은 고온의 압연소재(S)에 대해 이루어지고, 압연소재(S)는 공정시 전후 방향으로 반복하여 이동하는 경우가 많다. 따라서, 압연소재(S)로부터 조압연용 워크롤(102) 측으로 고열이 전달되는데, 이로 인해 가열된 조압연용 워크롤(102)을 냉각시키기 위하여 스트리퍼(106)의 상측에 냉각수 분사용 노즐(미도시)이 설치될 수도 있다.
조압연용 워크롤(102)의 전단 및 후단에는 조압연용 피드롤(100)이 배치된다. 조압연용 피드롤(100)은 슬라브 또는 압연소재(S)가 원활하게 이송되도록 하며, 다른 롤러와 마찬가지로 내열성을 가진 재료로 형성된다.
사상압연용 워크롤(202)은 조압연 공정을 거친 압연소재(S)를 마무리압연하여 최종 제품 형태로 가공한다. 사상압연용 워크롤(202)의 상측 및 하측에는 백업롤(204)이 배치될 수 있으며, 또한 사상압연용 워크롤(202)의 양측으로는 스트리퍼(206)가 장착될 수 있다. 그리고 사상압연용 워크롤(202)의 전단 및 후단에는 압연소재(S)가 원활하게 이송되도록 하는 사상압연용 피드롤(200)이 배치된다. 이들 구성은 전술한 조압연 설비와 유사하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
조압연용 워크롤(102) 및 사상압연용 워크롤(202)의 사이에는 롤러 테이블(150)이 배치된다. 롤러 테이블(150)은 조압연 공정과 사상압연용 공정을 연결하는 것으로, 조압연된 압연소재(S)는 롤러 테이블(150)을 통해 사상압연 설비로 이송되는데, 이러한 압연소재를 트랜스바(transbar)라고 하기도 한다.
조압연용 피드롤(100)과 롤러 테이블(150)의 사이에는 조압연용 턴테이블(110)이 배치된다. 조압연용 턴테이블(110)은 턴테이블용 롤러(112)를 회전시켜 압연소재(S)를 이송시키며, 승강가능하도록 형성될 수 있다. 조압연용 턴테이블(110)의 후단부에 위치한 턴테이블용 롤러(112)의 상측에는 선단부 형상 제어롤(120)이 설치되는데, 이에 대한 상세는 후술하기로 한다.
사상압연용 피드롤(200)과 롤러 테이블(150)의 사이에는 사상압연용 턴테이블(210)이 배치된다. 사상압연용 턴테이블(210)은 턴테이블용 롤러(212)를 회전시켜 압연소재(S)를 이송시키며, 그 구성은 전술한 조압연용 턴테이블(110)과 유사하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
선단부 형상 제어롤(120)은 조압연용 턴테이블(110)의 말단 상측에 배치된다. 즉, 조압연용 워크롤(102)의 후단에 배치된 조압연용 턴테이블(110)은 다수개의 턴테이블용 롤러(112)를 포함하는데, 이들 다수개의 턴테이블용 롤러(112) 중에서 말단부에 위치한 턴테이블용 롤러(112)의 상측에 선단부 형상 제어롤(120)이 배치된다. 특히, 도 5에 도시된 바와 같이, 선단부 형상 제어롤(120)은 조압연용 턴테이블(110)에 있어서 연속하는 2개의 턴테이블용 롤러(112) 사이에 배치될 수 있다.
선단부 형상 제어롤(120)은 압연소재(S)의 두께에 따라 롤갭을 조정하여 압연소재(S)에 적정한 교정하중을 가하게 된다. 이를 통해 압연소재(S)의 선단부의 하향 굽힘이 교정되어, 후속하는 워크롤에의 치입성이 개선되고, 설비충격과 파손이 예방된다. 선단부 형상 제어롤(120)은 선단부 하향 굽힘이 발생한 부분에 대한 교정이 목적이므로, 선단부 형상 제어롤(120)과 턴테이블용 롤러(112) 사이를 통과하는 압연소재(S)에 대해 30톤 이상 50톤 이하의 교정하중을 가하는 것이 바람직하다.
도 6을 참조로 선단부 형상 제어롤(120) 및 그 주변부의 구성을 설명하기로 한다. 도시된 바와 같이 선단부 형상 제어롤(120)의 양단에는 축부(121)가 형성되며, 이 축부(121)는 베어링(122)을 포함하는 베어링 블록(123)에 의해 지지된다.
베어링 블록(123)은 이동부(124)를 통해 베이스부(125)에 의해 지지된다. 이동부(124)는 후술하는 제어부(130)에 의해 상하 이동가능하도록 제어된다. 이동부(124)는 유압 또는 공압 수직구동 실린더, 또는 웨지형 승강장치로 구현될 수 있으나, 이러한 장치로 구성이 한정되는 것은 아니다.
도 7을 참조하면, 선단부 형상 제어롤(120)은 이동부(124)에 의해 상하 이동하게 되며, 이 이동부(124)는 제어부(130)에 전기적으로 연결되어 구동신호를 전달받는다.
제어부(130)는 조압연용 워크롤(102)을 통과하는 압연소재(S)의 두께(t)에 따라 선단부 형상 제어롤(120)의 상하 위치를 조정한다. 이를 다시 표현하면, 선단부 형상 제어롤(120)과 턴테이블용 롤러(112) 사이의 롤갭(g)은 트랜스바의 두께(t)에 따라 조정된다고 할 수 있다.
여기서, 조압연용 워크롤(102)을 통과하는 압연소재(S)의 두께(t)는 상하측에 위치한 조압연용 워크롤(102) 사이의 거리를 통해 추산되거나, 또는 별도로 조압연용 워크롤(102)의 후단에 배치된 레이저 거리계 등에 의해 측정될 수 있으나, 이러한 방법으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 조압연용 턴테이블(110)의 종료 위치에서 선단부 형상 제어롤(120)을 배치하고, 이를 통해 압연소재(S)의 선단부 하향 굽힘이 발생한 부분을 교정하게 되면, 사상압연용 워크롤(202)의 전단에서 진행방향 역전 동작이 불필요해지고 사상압연용 워크롤(202)에의 치입성이 개선될 뿐만 아니라, 각종 롤러에 가해지는 설비충격이 완화되어 파손이 예방된다. 또한, 사상압연용 워크롤(202)은 설치가 간단하며 설치공간을 많이 필요로 하지 않기 때문에 전체 조업환경이나 설비에 큰 영향을 끼치지 않게 된다. 그러면서도 다양한 후판 두께 및 형상에 대해 효과적으로 선단부 하향 굽힘 현상을 저감시킬 수 있게 된다. 따라서 전체적인 압연 생산성과 품질이 개선될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 조압연용 피드롤
102: 조압연용 워크롤
110: 조압연용 턴테이블
120: 선단부 형상 제어롤
130: 제어부
150: 롤러 테이블
200: 사상압연용 피드롤
202: 사상압연용 워크롤
210: 사상압연용 턴테이블
1000: 압연장치

Claims (4)

  1. 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치로서,
    조압연용 워크롤,
    상기 조압연용 워크롤의 전단 및 후단에 배치된 조압연용 피드롤,
    사상압연용 워크롤,
    상기 사상압연용 워크롤의 전단 및 후단에 배치된 사상압연용 피드롤,
    상기 조압연용 워크롤 및 사상압연용 워크롤의 사이에 배치된 롤러 테이블,
    상기 조압연용 피드롤과 상기 롤러 테이블 사이에 배치된 조압연용 턴테이블,
    상기 사상압연용 피드롤과 상기 롤러 테이블 사이에 배치된 사상압연용 턴테이블,
    상기 조압연용 턴테이블의 말단 상측에 배치된 선단부 형상 제어롤, 및
    상기 선단부 형상 제어롤과 전기적으로 연결된 제어부를 포함하며,
    상기 선단부 형상 제어롤의 상하 위치는 상기 조압연용 워크롤을 통과하는 압연소재의 두께에 따라 상기 제어부에 의해 조정되고,
    상기 선단부 형상 제어롤은, 상기 선단부 형상 제어롤과 상기 조압연용 턴테이블의 턴테이블용 롤러 사이를 통과하는 압연소재에 교정하중을 가하여 상기 압연소재의 선단부의 하향 굽힘이 저감되도록 형상을 교정하는 것을 특징으로 하는 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선단부 형상 제어롤은, 상기 조압연용 턴테이블에 있어서 연속하는 2개의 턴테이블용 롤러 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 후판 압연용 2 스탠드형 압연장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선단부 형상 제어롤은, 상기 선단부 형상 제어롤과 상기 턴테이블용 롤러 사이를 통과하는 압연소재에 대해 30톤 이상 50톤 이하의 교정하중을 가하는 것을 특징으로 하는 후판 압연용 2스탠드형 압연장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선단부 형상 제어롤의 양단의 축부는 베어링 블록에 의해 지지되고, 상기 베어링 블록은 상하 이동가능한 이동부를 개재하여 베이스부에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 후판 압연용 2스탠드형 압연장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10192937A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱間圧延設備及び熱間圧延方法
KR100758487B1 (ko) * 2006-06-07 2007-09-12 주식회사 포스코 휨 발생된 압연소재 유도장치

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