KR102057562B1

KR102057562B1 - 롤 스탠드, 압연 시스템 및 롤 스탠드 내 진동의 능동적 감쇠 방법

Info

Publication number: KR102057562B1
Application number: KR1020187009376A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 크뤼거; 제바스티안 리하르트; 카르스텐 루에스; 미하엘 브로이어
Original assignee: 에스엠에스 그룹 게엠베하
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2019-12-19
Also published as: BR112018005756A2; US11123781B2; SA518391175B1; EP3352921A1; ZA201801688B; KR20180050356A; JP2018532597A; CN108136459A; CN108136459B; US20180290191A1; DE102015223516A1; WO2017050493A1; RU2697116C1; JP6608538B2; EP3352921B1

Abstract

본 발명은 금속 제품들을 압연하기 위한, 또는 냉간 압연하기 위한 롤 스탠드(2)에 관한 것이며, 상기 롤 스탠드는, 이 롤 스탠드(2) 내 진동들의 능동적 감쇠를 위해 작동될 수 있는 적어도 하나의 액추에이터(16)와; 조정될 수 없거나, 또는 오직 롤 스탠드(2)의 패스 라인 조정을 위한 조정 장치(13)를 통해서만 조정될 수 있으면서 롤 스탠드(2)의 작업롤(5) 및/또는 중간 롤을 지지하기 위한 적어도 하나의 지지롤(10)을; 포함하며, 지지롤(10)은 단부 측에서 각각의 베어링 유닛(11)을 통해 롤 스탠드(2)의 프레임(8) 상에서 안내된다. 적은 구조적 비용으로 상기 롤 스탠드(2) 내 진동들의 최적의 능동적 감쇠를 가능하게 하기 위해, 본 발명의 제안에 따라서, 지지롤(10)은 적어도 하나의 베어링 유닛(11)을 통해 액추에이터(16) 상에서 지지되며, 그리고 액추에이터(16)는 직접적으로, 또는 간접적으로 조정 장치(13)의 적어도 하나의 부품(14)을 통해 프레임(8)의 섹션(17) 상에서 지지된다.

Description

롤 스탠드, 압연 시스템 및 롤 스탠드 내 진동의 능동적 감쇠 방법

본 발명은 금속 제품들을 압연하기 위한, 바람직하게는 냉간 압연하기 위한 롤 스탠드에 관한 것이며, 상기 롤 스탠드는, 이 롤 스탠드 내 진동들의 능동적 감쇠(active damping)를 위해 작동될 수 있는 적어도 하나의 액추에이터와; 조정될 수 없거나, 또는 오직 롤 스탠드의 패스 라인 조정(pass line adjustment)을 위한 조정 장치(adjuster)를 통해서만 조정될 수 있으면서 롤 스탠드의 중간 롤 및/또는 작업롤을 지지하기 위한 적어도 하나의 롤 세트(roll set)를; 포함하며, 모든 롤들은 단부 측에서 각각의 베어링 유닛을 통해 롤 스탠드의 프레임 상에서 안내된다.

또한, 본 발명은, 적어도 하나의 롤 스탠드와, 이 롤 스탠드 내 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 적어도 하나의 시스템을 포함하여 금속 객체들을 압연하기 위한, 바람직하게는 냉간 압연하기 위한 압연 시스템에도 관한 것이다.

또한, 본 발명은 금속 제품들을 압연하기 위한, 바람직하게는 냉간 압연하기 위한 롤 스탠드 내 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 방법으로서, 롤 스탠드 내의 진동들이 검출되고, 진동들을 상쇄시키는 역진동들(counter vibration)이 생성되며, 역진동들은 적어도 하나의 액추에이터에 의해 생성되는 것인, 상기 롤 스탠드 내 진동의 능동적 감쇠 방법에도 관한 것이다.

4단식 냉간 압연 롤 스탠드들 및 6단식 냉간 압연 롤 스탠드들 내에서는, 실행되는 압연 공정, 및 냉간 압연된 금속 제품, 특히 금속 스트립의 품질에 부정적인 영향을 미치는 상이한 진동 현상들이 발생한다. 특정한 알루미늄 등급들 및 강재 등급들을 냉간 압연할 때 특별한 특징은, 각각의 음악적 옥타브 위치(제3 옥타브: 110Hz ~ 220Hz, 제5 옥타브: 440Hz ~ 880Hz)에서 상기 등급들의 진동 주파수의 위치에 따라 명명되는 이른바 제3 옥타브 채터 진동 및 제5 옥타브 채터 진동(chatter vibration)으로 나타난다.

제5 옥타브 채터 진동은, 대개, 예컨대 구름 베어링 또는 롤들에서 또는 기어 단들의 치합 주파수(tooth meshing frequence)에서 기인하면서 회전속도에 비례하는 여기 주파수(excitation frequency)처럼 외부 여기(outer excitation)[이른바 "강제적 기능(forcing functions)"]를 통해 여기되는 500Hz와 1000Hz 사이의 주파수 범위에서 발생하는 롤 스탠드의 롤 세트의 고유 진동 형태(natural vibration form)이다. 이는 대부분 압연된 금속 제품 내에서 제품 또는 스트립 이송 방향에 대해 횡방향으로 배향되는 표면 및/또는 형태 결함을 야기한다.

한편, 제3 옥타브 채터 진동은, 마찬가지로 제품 또는 스트립 이송 방향에 대해 횡방향으로 배향되는 두께 결함, 및 그 결과로서 진폭이 높을 경우 스트립 균열을 야기할 수 있는 자기 여기식 진동 형태(self-excited vibration form)이다. 이 경우, 불안정성은, 롤 스탠드 내 롤 세트 어셈블리의 특정한 고유 진동 형태가 압연 공정에서 시스템에 내재하는 역결합(back-coupling)을 통해 불안정화되는 것을 통해 발생한다. 롤 스탠드의 채터 관련 고유 진동 형태는 대개 롤 스탠드 내의 상부 롤 세트 및 하부 롤 세트가 실질적으로 서로 진동시키는 진동 형태이다. 그 결과, 상기 진동 형태의 여기의 경우, 롤간 간격에서부터 높은 에너지 잠재량(energy potential)이 존재한다. 상기 고유 진동 형태의 주파수는 통상 80Hz와 160Hz 사이이다. 불안정화하는 역결합[자기 여기(self-excitation)]은, 압연 공정 자체를 통해, 유출 두께의 변경을 통해 야기되는 유입 속도의 변경이 질량 유량 법칙(mass flow law)을 기반으로 자체적으로 압연력에 반작용하고(이른바 인장력 반작용) 그로 인해 다시 유출 두께에 영향을 미치는 유입 인장력의 변동을 야기함으로써 발생한다.

제3 옥타브 및 제5 옥타브 채터 진동의 발생 메커니즘 및 기술적 영향은 실질적으로 공지되어 있고 해당 문헌에 기재되어 있다. 두께, 평탄도 및 표면의 관점에서 압연된 금속 제품의 품질에 작용할 뿐 아니라, 증가된 스트립 균열 비율 및 감소된 압연 속도를 통해 생산 용량에도 작용하는 상기 채터 진동들의 영향은 오늘날에도 여전히 상당한 범위에서 강재 냉연 스트립 및 알루미늄 냉연 스트립의 생산을 저하시키고 있다.

롤 스탠드의 두 프레임은 제5 옥타브 채터의 진동 형태에 거의 관여하지 않기 때문에, 그리고 롤 스탠드의 롤 세트는 각각의 압연 임무(rolling task)에서 기인하는 한계 조건들을 기반으로 형성되기 때문에, 상기 진동 형태들의 감소 또는 방지를 위한 가능성은 매우 제한된다. 최대 압연 속도의 제한을 통해 다중 스탠드형 압연 시스템들의 생산용량을 제한하는 자기 여기식 제3 옥타브 채터 진동의 방지를 위해, 패스 스케줄 매개변수들(pass schedule parameter) 및 공정 매개변수들의 최적화에 추가로, 예컨대 마찰을 통한 수동적 감쇠(passive damping)의 증대 및 능동적 감쇠를 위한 방법을 포함하는 일련의 접근법들이 존재한다. 전술한 두 접근법에는, 그 결과로 자기 여기식 제3 옥타브 채터 진동에 대한 안정성 한계에 도달되는 채터 한계 속도, 다시 말하면 압연 속도가 일반적으로 단지 비교적 적은 절댓값만큼만, 예컨대 50m/min ~ 200m/min만큼만 증가된다는 단점이 있다. 최대 가능한 시스템 속도는 상기 접근법들에서는 많은 사례에서 달성될 수 없다.

제3 옥타브 채터 진동의 능동적 감쇠를 위해, 해당 문헌에 일련의 방법들이 명시되어 있다. 예컨대 EP 2 052 796 A1호는, 압력 변동이 롤간 간격을 조정하는 유압 실린더의 피스톤에 인접하는 압력 챔버 내에서 직접적으로 생성되는 것인 상기 방법을 개시하고 있다. 이를 위해, 피스톤 상에는, 선형 액추에이터들을 통해 작동될 수 있는 복수의 소형 피스톤이 축 방향으로 이동 가능하게 안내된다.

WO 2015/092775 A1호는 롤 스탠드 내 진동을 능동적으로 감쇠하기 위한 추가 방법을 개시하고 있다. 이를 위해, 능동적 진동 감쇠를 위해 롤들이 롤 스탠드의 프레임 상에서 안내되게 하는 롤들의 베어링 유닛들에 작용하는 유압식 작동 부재들이 이용된다. 유압식 작동 부재 상에는, 유압식 작동 부재의 압력 챔버 내로 직접적으로 압입된 압전 인젝터(piezoelectric injector)가 배치된다. 감쇠 효과는 유압식 작동 유닛들 내로 고압 오일 분사를 통해 생성된다.

본 발명의 과제는 적은 구조적 비용으로 롤 스탠드 내 진동의 최적의 능동적 감쇠를 가능하게 하는 것에 있다.

상기 과제는 특허 독립 청구항들을 통해 해결된다. 바람직한 구현예들은, 특히 그 자체로 실시되거나, 또는 상호 간의 상이한 조합으로 본 발명의 일 양태를 나타내는 특허 종속 청구항들에 명시되어 있다.

금속 제품들을 압연하기 위한, 바람직하게는 냉간 압연하기 위한 본 발명에 따른 롤 스탠드는, 이 롤 스탠드 내 진동들의 능동적 감쇠를 위해 작동될 수 있는 적어도 하나의 액추에이터와; 조정될 수 없거나, 또는 오직 롤 스탠드의 웨지 조정 장치를 통해서만 조정될 수 있으면서 롤 스탠드의 작업롤 또는 중간 롤을 지지하기 위한 적어도 하나의 지지롤을; 포함한다. 지지롤은 단부 측에서 각각의 베어링 유닛을 통해 롤 스탠드의 프레임 상에서 안내된다. 본 발명에 따라서, 지지롤은 적어도 하나의 베어링 유닛을 통해 액추에이터 상에서 지지되며, 그리고 액추에이터는 직접적으로, 또는 간접적으로 패스 라인 조정, 예컨대 웨지 조정을 위한 적어도 하나의 조정 장치를 통해 프레임의 섹션 상에서 지지되며, 그럼으로써 액추에이터는 결과적으로 롤 스탠드의 주요 힘 흐름(main force flow) 내에 위치하게 된다.

액추에이터를 이용한 롤 스탠드 내 진동들의 능동적 감쇠를 통해, 특히 제3 옥타브 및 제5 옥타브 채터 진동들이 제거될 수 있다. 이로써, 압연된, 특히 냉간 압연된 금속 제품, 특히 강재 스트립 또는 알루미늄 스트립 상의 두께, 평탄도 및 표면의 관점에서 진동으로 인한 품질 손실들은 방지될 수 있다. 또한, 능동적 진동 감쇠를 통해, 생산성 및 압연 속도도 각각 증가될 수 있다. 이로써, 고객에 의해 요구되고 계약상 확약한 시스템 속도는 신뢰성 있게 달성되고 초과될 수도 있다.

또한, 능동적 감쇠는 유지보수 비용 및 그 간격을 감소시키도록 허용하는데, 그 이유는 능동적 감쇠가 제품 품질에 대한 전술한 외부 여기의 영향을 감소시키기 때문이다. 다시 말하면, 능동적 감쇠를 포함하지 않는 경우보다, 능동적 감쇠를 이용하는 경우 변함없는 제품 품질에 대해 여기 진폭과 관련하여 상대적으로 더 적합하지 않은 시스템 상태도 허용된다.

본 발명에 따라서, 특히 액추에이터가 롤 스탠드 상의 종래 로드 셀(load cell)의 장착 위치에 배치될 때, 간단하고 비용 효과적이면서 용이하게 통합될 수 있으면서 개장될 수 있는 해결책이 제공된다. 이런 경우, 액추에이터의 통합을 위해 롤 스탠드 상에서는 실제로 어떠한 구조적 변경은 필요하지 않다. 그러므로 본 발명은 기존 롤 스탠드들의 개장의 과정에서뿐만 아니라 신규 롤 스탠드들에서도 실현될 수 있다. 이와 달리, EP 2 052 796 A1호로 제안되는 해결책은 비교적 복잡하고 고가이며 유지보수 집약적이다.

롤 스탠드 내 진동들의 능동적 감쇠를 위한 종래 해결책들에서는 대부분 레벨 자동화의 기술적 폐루프 제어를 위한, 예컨대 벤딩/평탄도의 폐루프 제어를 위한 작동 부재들이 함께 이용된다. 그 결과, 경우에 따라, 제품 품질의 폐루프 제어를 위한 중요한 작동 부재들이 능동적 진동 감쇠를 위한 장치 또는 폐루프 제어부를 통해 저하될 수 있다. 이는 본 발명의 경우 발생하지 않는데, 그 이유는 본 발명에 따른 롤 스탠드의 액추에이터가 상응하는 작동 부재들과 상호작용하지도, 그리고 조합되지도 않기 때문이다.

예컨대 WO 2015/092775 A1호로 제안되는 것과 같은, 유압 개루프 제어부 내에 피에조 유압 액추에이터들을 장착함에 따른 또 다른 단점은 이용되는 유압유(hydraulic oil)의 점성 거동에 있다. 통상 200bar를 상회하는 높은 시스템 압력에도 불구하고, 유압유는 시스템의 전체 작용을 위해 고려되어야 하는 탄성을 보유하고 있다. 이는 본 발명의 경우 필요하지 않는데, 그 이유는 본 발명에 따른 롤 스탠드의 액추에이터가 상응하는 유압식 개루프 제어부 내에 장착되어 있지 않기 때문이다.

그 밖에도, 롤 스탠드의 프레임의 프레임 범위 내에 공지된 해결책들의 장착을 위해, 대부분 제한된 장착 공간만이 이용될 수 있다. 이는 특히 롤간 간격 바로 근처에, 그리고 롤 벤딩 시스템들, 롤 냉각부 및 송풍부의 영역에 해당된다. 이를 위해 여전히 롤 스탠드 내의 온도 상태, 및 압전 액추에이터 자체의 열 발생을 고려한다면, 롤간 간격 근처의 전술한 장착 위치의 경우, 또 다른 열적 문제들이 발생할 수 있다. 이런 문제들은 본 발명의 경우 발생하지 않는데, 그 이유는 본 발명에 따른 롤 스탠드의 액추에이터가 전술한 장착 위치들 중 어느 곳에도 배치되지 않기 때문이다.

또한, 본 발명에 따른 롤 스탠드는, 이 롤 스탠드 내 진동의 능동적 감쇠를 위해 함께 또는 개별적으로 작동될 수 있는 2개 또는 그 이상의 상응하는 액추에이터 역시도 포함할 수 있다. 액추에이터 또는 액추에이터들의 작동은 예컨대 전기적으로 수행될 수 있다.

지지롤은 조정될 수 없거나, 또는 오직 롤 스탠드의 패스 라인 조정을 위한 조정 장치를 통해서만 조정될 수 있다. 웨지 조정 장치는 지지롤 및 이 지지롤로 지지되는 작업롤의 패스 라인 조정에 이용되며, 이는 웨지 조정 장치의 조정 웨지의 횡방향으로 배향되는 변위를 통해 달성된다. 지지롤에 의해서, 그리고 경우에 따라 중간 롤을 통해서 지지되는 작업롤은 롤 스탠드의 추가 작업롤과 상호작용하며, 상기 작업롤들 사이에는 롤간 간격이 존재한다. 추가 작업롤 및 경우에 따른 중간 롤은, 마찬가지로 추가 지지롤에 의해 지지될 수 있고, 이 추가 지지롤과 함께 롤간 간격의 조정을 위해 적어도 하나의 조정 장치, 특히 기계식 또는 유압식 조정 장치에 의해 프레임 상에서 변위 가능하게 안내될 수 있다. 지지롤들 및 작업롤들 및 경우에 따른 중간 롤은 각각 단부 측에서 각각의 베어링 유닛을 통해 프레임 상에서 안내된다.

본 발명에 따라서, 조정될 수 없거나, 또는 오직 롤 스탠드의 웨지 조정 장치를 통해서만 조정될 수 있는 지지롤은 일측의 단부 측 베어링 유닛을 통해, 또는 양측의 단부 측 베어링 유닛들을 통해 액추에이터 상에서 지지된다. 지지롤의 조정이 불가능하다면, 액추에이터는 바람직하게는 직접적으로 프레임의 섹션 상에서 지지된다. 지지롤이 오직 롤 스탠드의 웨지 조정 장치를 통해서만 조정될 수 있다면, 액추에이터는 바람직하게는 간접적으로 웨지 조정 장치의 적어도 하나의 조정 웨지를 통해 프레임의 섹션 상에서 지지된다.

바람직한 구현예에 따라서, 액추에이터는 피에조 기계식 액추에이터거나, 또는 피에조 유압식 액추에이터이다. 액추에이터는, 바람직하게는 선택적으로 피에조 기계식 작동 부재 또는 피에조 유압식 작동 부재를 장착한 콤팩트하고 장착 공간을 절약하는 모듈로서 형성된다. 피에조 기계식 작동 부재는, 진동형 시스템의 기계적 구조 내에 직접 통합되고 해당 위치에서 직접적으로 동적 힘을 유입하는 피에조 세라믹 컨버터들을 기반으로 한다. 이와 달리, 피에조 유압식 작동 부재의 피에조 세라믹 컨버터는 간접적으로 추가의 유압식 컨버터를 통해 시스템에 작용한다. 두 사례 모두에서, 피에조 세라믹 컨버터의 전기식 작동을 통해 요구되는 기계적 작동 진폭(힘/변위)이 생성된다. 피에조 기계식 액추에이터를 통해, 최대 1kHz의 주파수 범위의 동적 힘이 유입될 수 있으며, 그럼으로써 상기 기술은 원칙적으로 제3 옥타브 채터 진동 및 제5 옥타브 채터 진동 모두의 능동적 감쇠를 위해 고려된다. 이론상 예비 조사의 범위에서, 롤 스탠드의 영역 내에서 액추에이터를 위해 가능한 다수의 장착 위치를 조사하고 평가하였다. 지지롤의 베어링 유닛과 프레임의 섹션 사이의 본 발명에 따른 장착 위치가 피에조 작동 부재의 이용을 위해 특히 적합한데, 그 이유는 그 위치에서 상대적으로 작은 액추에이터 체적과 함께 제3 옥타브 채터 진동들의 능동적 감쇠의 관점에서 높은 효율성이 제공되기 때문이다. 특히 액추에이터는 프레임의 하부 프레임 크로스헤드(lower frame crosshead)와 지지롤의 베어링 유닛 사이에 배치될 수 있다.

또 다른 바람직한 구현예에서, 액추에이터는 압연력을 검출하도록 구성된다. 이를 위해, 기존 로드 셀은 액추에이터로 대체될 수 있다. 이런 경우, 장착 영역에서 통상의 로드 셀들은 생략될 수 있는데, 그 이유는 액추에이터가 로드 셀의 측정 기능을 담당 수행하기 때문이다. 이런 경우, 힘 측정을 위한 측정 원리로서, 액추에이터로서 이용되는 압전 소자들의 힘 측정, 또는 별도로 액추에이터 유닛 내에 통합될 힘 측정부를 통한, 예컨대 와이어 변형률 게이지를 통한 힘 측정이 고려된다. 힘 측정 셀 또는 로드 셀은 통상 패스 라인의 조정에 이용되는 조정 장치, 예컨대 웨지 조정 장치와 지지롤의 베어링 유닛 사이에 배치된다. 로드 셀들의 생략을 통해 비용은 절약될 수 있다.

또 다른 바람직한 구현예에 따라서, 본원의 롤 스탠드는 적어도 2개의 상응하는 액추에이터를 포함하며, 지지롤의 베어링 유닛들은 각각 하나의 액추에이터 상에서 지지되고, 두 액추에이터는 각각 직접적으로, 또는 간접적으로 패스 라인 조정을 위한 적어도 하나의 조정 장치를 통해 프레임의 섹션 상에서 지지된다. 그에 따라, 롤 스탠드별로 2개의 액추에이터가 이용되며, 하나의 액추에이터는 구동 측 프레임 상에 배치되고 하나의 액추에이터는 롤 스탠드의 조작 측 프레임 상에 배치될 수 있다.

또 다른 바람직한 구현예에 따라서, 본원의 롤 스탠드는, 이 롤 스탠드의 진동을 검출하기 위해 프레임 상에 배치되는 적어도 하나의 진동 센서를 포함한다. 진동 센서는 수직 방향의 진동을 검출하도록 구성될 수 있다. 진동 센서에 의해, 특히 제3 옥타브 및 제5 옥타브 채터 진동들이 검출될 수 있다. 또한, 본원의 롤 스탠드는 2개 또는 그 이상의 진동 센서 역시도 포함할 수 있다. 롤 스탠드별로 2개의 진동 센서의 이용만으로도 충분히 기재한 진동 현상들을 정확하게 검출하고 상응하는 진동 신호들을 공급할 수 있다.

바람직하게는, 진동 센서는, 롤 스탠드의 상호작용하는 작업롤들 사이에 형성되는 롤간 간격과 관련하여, 액추에이터 또는 조정 웨지가 그 상에서 지지되는 프레임의 섹션에 대향하여 배치되는 프레임의 섹션 상에 배치된다. 진동 센서는 예컨대 롤 스탠드의 프레임의 상부 프레임 크로스헤드 상에 장착될 수 있다. 본원의 롤 스탠드는 횡방향으로 서로 이격되어 배치되는 2개의 프레임을 포함할 수 있으며, 이들 프레임의 각각의 프레임 크로스헤드 상에 각각 하나의 진동 센서가 배치된다.

바람직하게는, 진동 센서는, 약 0.5Hz 내지 약 2000Hz의 주파수 범위의 진동들을 검출하도록 구성된다. 이로써, 센서에 의해, 특히 제3 옥타브 및 제5 옥타브 채터 진동들뿐 아니라, 압연 스톡의 품질을 저하시키는 또 다른 진동들 역시도 검출될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 진동 센서는 가속도 센서이다. 가속도 센서에 의해, 특히 수직 방향의 가속도가 검출될 수 있다.

금속 객체들을 압연하기 위한, 특히 냉간 압연하기 위한 본 발명에 따른 압연 시스템은 하나 이상의 롤 스탠드와, 이 롤 스탠드 내 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 적어도 하나의 시스템을 포함하며, 롤 스탠드는 전술한 구현예들 중 하나, 또는 상기 구현예들의 임의의 조합에 따라 형성된다. 시스템은 신호 기술로 진동 센서 및 액추에이터와 연결된 적어도 하나의 전자 폐루프 제어 유닛(electronic closed-loop control unit)을 포함하며, 이 전자 폐루프 제어 유닛에 의해서는 진동 센서에 의해 생성된 진동 신호들이 작동 신호들의 생성을 위해 평가될 수 있으며, 그리고 전자 폐루프 제어 유닛은 롤 스탠드 내로 역진동의 유입을 위해 각각의 작동 신호들로 액추에이터를 작동시키도록 구성된다.

본원의 압연 시스템에 의해, 본원의 롤 스탠드와 관련하여 상술한 장점들은 그에 상응하게 달성된다. 또한, 본원의 압연 시스템은 2개 또는 그 이상의 상응하는 롤 스탠드를 포함할 수 있으며, 이들 롤 스탠드에는 이 롤 스탠드 내의 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 각각의 고유의 시스템이 할당된다. 그 대안으로, 롤 스탠드들에는, 롤 스탠드 내 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 단일의 공통 시스템이 할당될 수도 있다. 본원의 압연 시스템은 특히 단일 또는 다중 스탠드형 강재 또는 알루미늄 냉간 압연 시스템일 수 있다. 그에 따라, 능동적 감쇠용 시스템은 폐루프 제어 시스템과, 이 폐루프 제어 시스템과 신호 기술로 연결되어 작동 신호들을 증폭하기 위한 신호 증폭기를 포함할 수 있다.

그에 따라, 능동적 진동 감쇠 장치는, 롤 스탠드 내의 진동을 측정할 수 있는 적어도 하나의 진동 센서; 적합한 위치에서 감쇠 대상 롤 스탠드에 역진동을 인가하는 적어도 하나의 액추에이터; 및 폐루프 제어 시스템;을 포함할 수 있으며, 폐루프 제어 시스템은 롤 스탠드 내 관여하는 위치에서 진동의 야기를 위해 필요한 역진동을 주파수, 진폭 및 위상과 관련하여 계산하여 액추에이터의 작동을 위해 부합하게 처리한다. 폐루프 제어 기술 관점에서, 진동 진폭의 감소는 역진동의 인가뿐 아니라 감쇠의 (개루프 제어식) 증대를 통해서도 해석될 수 있으며, 그로 인해 이를 대개 "능동적 감쇠"라고 지칭한다.

바람직한 구현예에 따라서, 전자 폐루프 제어 유닛은, 롤 스탠드의 진동들을 온라인으로 모니터링하고, 롤 스탠드의 진동들의 진동 레벨들을 온라인으로 시각화하고, 적어도 하나의 저진동 압연 속도를 자동으로 시작하고, 그리고/또는 롤 스탠드의 순간 검출된 진동들에 따라서 순간 압연 속도를 자동으로 감소시키도록 구성된다. 롤 스탠드 내 진동들의 모니터링 및 시각화는 조작자에 의한 육안 점검 및 압연 공정에 대한 필요에 따른 개입을 가능하게 한다. 적합한 저진동 압연 속도 범위의 자동 시작은 압연 결과 또는 제품 품질의 개선에 이용된다. 롤 스탠드의 순간 검출된 진동에 따른 순간 압연 속도의 자동 감소(자동 감속 기능)는 특히 제3 옥타브 채터 진동들이 발생할 때 스트립 균열들의 방지에 이용된다. 또한, 전체적으로, 전자 폐루프 제어 유닛은 시스템 개별적으로 조립되는 복수의 분리된 모듈로도 구성될 수 있다.

또 다른 바람직한 구현예에 따라서, 전자 폐루프 제어 유닛은, 생성 대상 역진동들의 주파수, 진폭 및/또는 위상 위치를 결정하도록 구성된다. 전자 폐루프 제어 유닛은, 롤 스탠드 내에서 각각 원하지 않는 대응하는 진동들을 소멸시키기 위해 필요한 최적의 신호 형태, 다시 말하면 하나 또는 복수의 역진동의 주파수 및 진폭 및 위상 위치를 계산하기 위해, 진동 센서 또는 진동 센서들의 진동 신호들을 처리할 수 있다.

또 다른 바람직한 구현예에 따라서, 전자 폐루프 제어 유닛은, 진동 센서; 액추에이터; 및/또는 압연기의 롤 스탠드;의 전달 거동을 고려하면서 작동 신호들을 생성하도록 구성된다. 이로써, 롤 스탠드 내로 역진동의 목표하는 유입은 향상될 수 있다.

바람직하게 전자 폐루프 제어 유닛은, 액추에이터 및/또는 적용되는 폐루프 제어 섹션의 특징들의 시간에 따른 변화에 반응하도록 구성된다. 이로써, 전자 폐루프 제어 유닛은 적응형 폐루프 제어를 기반으로 하며, 그럼으로써 롤 스탠드 내로 역진동의 목표하는 유입을 최적화하기 위해 폐루프 제어는 자동적으로 변경되는 조건들 및 특징들에 매칭될 수 있게 된다.

금속 제품들을 압연하기 위한, 바람직하게는 냉간 압연하기 위한 롤 스탠드 내 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 본 발명에 따른 방법에 따라서, 롤 스탠드 내의 진동들이 검출되고, 이 진동들을 상쇄시키는 역진동들이 생성되고, 역진동들은 적어도 하나의 액추에이터에 의해 생성되고. 역진동들은, 조정될 수 없거나, 또는 오직 롤 스탠드의 웨지 조정 장치를 통해서만 조정될 수 있으면서 롤 스탠드의 작업롤 또는 중간 롤을 지지하기 위한 적어도 하나의 지지롤 내로 유입되고, 지지롤은 롤 스탠드의 프레임 상에서 자신이 안내되게 하는 적어도 하나의 베어링 유닛을 통해 액추에이터 상에서 지지되며, 액추에이터는 직접적으로, 또는 간접적으로 패스 라인 조정을 위한 조정 장치를 통해 프레임의 섹션 상에서 지지된다.

본원의 방법에 의해, 본원의 롤 스탠드 및 본원의 압연 시스템과 관련하여 상술한 장점들은 그에 상응하게 달성된다. 특히 본원의 롤 스탠드 또는 본원의 압연 시스템은 본원의 방법의 실행을 위해 이용될 수 있다. 본원의 롤 스탠드 및 압연 시스템의 바람직한 구현예들은, 방법 특징들을 포함하는 한, 비록 명확하게 기재되어 있지 않다고 하더라도, 본원의 방법의 바람직한 구현예들이다.

바람직한 구현예에 따라서, 액추에이터는 압연력을 검출하기 위해 이용된다. 상기 구현예에 의해서도, 본원의 롤 스탠드의 상응하는 구현예와 관련하여 상술한 장점들은 그에 상응하게 달성된다.

하기에서 본 발명은 첨부한 도면들을 참조하여 바람직한 실시형태에 따라서 예시적으로 설명되며, 하기에서 설명되는 특징들은 각각 그 자체로뿐만 아니라 서로 상이하게 조합되어서도 본 발명의 일 양태를 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압연 시스템을 위한 일 실시예를 도시한 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 압연 시스템의 롤 스탠드를 도시한 개략적 상세 사시도이다.

도 1에는, 금속 객체들을 압연하기 위한, 특히 냉간 압연하기 위한 본 발명에 따른 압연 시스템(1)을 위한 일 실시예가 개략적 사시도로 도시되어 있다. 압연 시스템(1)은 롤 스탠드(2)와, 이 롤 스탠드(2) 내 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 시스템(3)을 포함한다.

롤 스탠드(2)는 상부 작업롤(4)과, 이 상부 작업롤과 상호작용하는 하부 작업롤(5)을 포함하며, 작업롤들 사이에는 롤간 간격(6)이 형성된다. 작업롤(4 및 5)들은 각각 단부 측에서 각각의 베어링 유닛(7)을 통해 롤 스탠드(2)의 각각의 프레임(8) 상에서 안내된다. 또한, 롤 스탠드(2)는, 상부 작업롤(4)을 지지하는 상부 지지롤(9)과, 하부 작업롤(5)을 지지하는 하부 지지롤(10)도 포함한다. 지지롤(9 및 10)들은 각각 단부 측에서 각각의 베어링 유닛(11)을 통해 롤 스탠드(2)의 각각의 프레임(8) 상에서 안내된다. 또한, 롤 스탠드(2)는 각각의 프레임(8) 상에 배치되어 상부 지지롤(9)과 함께 상부 작업롤(4)을 조정하고 롤간 간격(6)의 높이를 설정하기 위한 2개의 조정 유닛(12)도 포함한다. 그 외에, 조정 유닛(12)들은 각각의 압연력을 생성하기 위해 이용된다. 또한, 롤 스탠드(2)는, 조정 웨지(14)를 구비하여 프레임(8)들 상에 배치되는 웨지 조정 장치(13)와, 조정 웨지(14)를 작동시키는 작동 장치(15)를 추가로 포함한다. 하부 지지롤(10)은 베어링 유닛(11)들을 통해 두 액추에이터(16) 중 각각 하나의 액추에이터 상에서 지지된다. 액추에이터(16)들은 간접적으로 웨지 조정 장치(13)의 조정 웨지(14)를 통해 각각의 프레임(8)의 섹션(17) 상에서 지지되며, 각각의 섹션(17)은 프레임의 하부 프레임 크로스헤드이다. 그에 따라, 액추에이터(16)들로는, 종래에 상기 장착 위치에 위치되던 미도시한 로드 셀들이 대체된다.

액추에이터(16)들은 각각 피에조 기계식 액추에이터로서, 또는 피에조 유압식 액추에이터로서 형성된다. 액추에이터(16)들은 압연력을 검출하도록 구성될 수 있으며, 이는 종래의 로드 셀들의 생략을 가능하게 한다.

또한, 롤 스탠드(2)는, 각각의 프레임(8) 상에 배치되어 롤 스탠드(2)의 진동들을 검출하기 위한 2개의 진동 센서(18)도 추가로 포함한다. 각각의 진동 센서(18)는, 롤간 간격(6)과 관련하여, 조정 웨지(14)가 그 상에서 지지되는 각각의 프레임(8)의 섹션(17)에 대향하여 배치되는 각각의 프레임(8)의 섹션(19) 상에 배치된다. 섹션(19)은 각각의 프레임(8)의 상부 프레임 크로스헤드를 통해 형성된다. 각각의 진동 센서(18)는, 약 0.5Hz 내지 약 2000Hz의 주파수 범위의 진동들을 검출하도록 구성될 수 있다. 각각의 진동 센서(18)는 가속도 센서일 수 있다.

진동의 능동적 감쇠용 시스템(3)은 신호 기술로 진동 센서(18)들 및 액추에이터(16)들과 연결된 전자 폐루프 제어 유닛(20)을 포함하며, 이 전자 폐루프 제어 유닛에 의해서는 진동 센서(18)들에 의해 생성된 진동 신호들이 작동 신호들의 생성을 위해 평가될 수 있으며, 그리고 전자 폐루프 제어 유닛은 롤 스탠드 내로 역진동의 유입을 위해 각각의 작동 신호들로 액추에이터(16)들을 작동시키도록 구성된다. 또한, 진동의 능동적 감쇠용 시스템(3)은 액추에이터(16)들로 공급될 작동 신호들을 증폭하기 위한 신호 증폭기(21)도 포함한다.

전자 폐루프 제어 유닛(20)은, 롤 스탠드(2)의 진동들을 온라인으로 모니터링하고, 롤 스탠드(2)의 진동들의 진동 레벨들을 온라인으로 시각화하고, 적어도 하나의 저진동 압연 속도를 자동으로 시작하고, 그리고/또는 롤 스탠드(2)의 순간 검출된 진동들에 따라서 순간 압연 속도를 자동으로 감소시키도록 구성될 수 있다. 또한, 전자 폐루프 제어 유닛(20)은, 생성 대상 역진동의 필요한 주파수, 진폭 및/또는 위상 위치를 산출하도록 구성될 수 있다. 또한, 전자 폐루프 제어 유닛(20)은, 진동 센서(18)들, 액추에이터(16)들, 및/또는 롤(4, 5, 9 및 10)들을 통해 형성되는 롤 스탠드(2)의 압연기의 전달 거동을 고려하면서 작동 신호들을 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 전자 폐루프 제어 유닛(20)은, 액추에이터(16)들 및/또는 적용되는 폐루프 제어 섹션의 특징들의 시간에 따른 변화에 반응하도록 구성될 수 있다.

도 2에는, 도 1에 도시된 압연 시스템의 롤 스탠드(2)가 개략적 상세 사시도로 도시되어 있다. 여기서는, 특히, 프레임(8)들의 하부 섹션(17)들 상에 지지되어 있는 웨지 조정 장치(13)의 조정 웨지(14) 상에서 액추에이터(16)들의 배치가 더 충분히 확인된다. 그 밖의 점에서는 반복 설명을 피하기 위해, 도 1에 대해 상술한 기재내용이 참조된다.

1: 압연 시스템
2: 롤 스탠드
3: (진동의 능동적 감쇠용) 시스템
4: 상부 작업롤
5: 하부 작업롤
6: 롤간 간격
7: 베어링 유닛
8: 프레임
9: 상부 지지롤
10: 하부 지지롤
11: 베어링 유닛
12: 조정 유닛
13: 웨지 조정 장치의 구조 형태에서 패스 라인 조정을 위한 조정 장치
14: 조정 웨지의 형태에서 조정 장치의 부품
15: 작동 장치
16: 액추에이터
17: 8의 하부 섹션
18: 진동 센서
19: 8의 상부 섹션
20: 전자 폐루프 제어 유닛
21: 신호 증폭기

Claims

금속 제품들을 압연하기 위한, 또는 냉간 압연하기 위한 롤 스탠드(2)로서, 상기 롤 스탠드는, 상기 롤 스탠드(2)의 롤간 간격(6)의 높이를 설정하기 위한 적어도 하나의 조정 유닛(12)과; 이 롤 스탠드(2) 내 진동들의 능동적 감쇠를 위해 작동될 수 있는 적어도 하나의 액추에이터(16)와; 조정될 수 없거나, 또는 오직 롤 스탠드(2)의 패스 라인 조정을 위한 조정 장치(13)를 통해서만 조정될 수 있으면서 롤 스탠드(2)의 작업롤(5) 및/또는 중간 롤을 지지하기 위한 적어도 하나의 지지롤(10)을 포함하며, 액추에이터(16)는 조정 유닛(12)과 분리되도록 배치되고, 상기 조정 장치(13)는 상기 조정 유닛(12)과 상기 액추에이터(16)로부터 분리되도록 배치되고, 상기 지지롤(10)은 단부 측에서 각각의 베어링 유닛(11)을 통해 롤 스탠드(2)의 프레임(8) 상에서 안내되는 것인, 상기 롤 스탠드에 있어서, 상기 지지롤(10)은 적어도 하나의 베어링 유닛(11)을 통해 액추에이터(16) 상에서 지지되며, 그리고 상기 액추에이터(16)는 직접적으로, 또는 간접적으로 상기 조정 장치(13)의 적어도 하나의 부품(14)을 통해 상기 프레임(8)의 섹션(17) 상에서 지지되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(2).
제1항에 있어서, 상기 액추에이터(16)는 피에조 기계식 액추에이터이거나, 또는 피에조 유압식 액추에이터인 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액추에이터(16)는 압연력을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 2개의 상응하는 액추에이터(16)가 제공되며, 상기 지지롤(10)의 베어링 유닛(11)들은 각각 하나의 액추에이터(16) 상에서 지지되고, 상기 두 액추에이터(16)는 각각 직접적으로, 또는 간접적으로 웨지 조정 장치(13)의 적어도 하나의 조정 웨지(14)를 통해 상기 프레임(8)의 섹션(17) 상에서 지지되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레임(8) 상에 배치되어 상기 롤 스탠드(2)의 진동들을 검출하기 위한 적어도 하나의 진동 센서(18)를 특징으로 하는 롤 스탠드(2).
제5항에 있어서, 상기 진동 센서(18)는, 상기 롤 스탠드(2)의 상호작용하는 작업롤(9, 10)들 사이에 형성되는 롤간 간격(6)과 관련하여, 상기 액추에이터(16) 또는 상기 조정 장치의 부품(14)이 그 상에서 지지되는 상기 프레임(8)의 섹션(17)에 대향하여 배치되는 상기 프레임(8)의 섹션(19) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(2).
제5항에 있어서, 상기 진동 센서(18)는, 0.5Hz 내지 2000Hz의 주파수 범위의 진동들을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(2).
제5항에 있어서, 상기 진동 센서(18)는 가속도 센서인 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(2).
적어도 하나의 롤 스탠드(2)와, 이 롤 스탠드(2) 내 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 적어도 하나의 시스템(3)을 포함하여 금속 객체들을 압연하기 위한, 또는 냉간 압연하기 위한 압연 시스템(1)에 있어서, 상기 롤 스탠드(2)는 제5항에 따라 형성되고, 상기 시스템(3)은, 신호 기술로 진동 센서(18) 및 액추에이터(16)와 연결된 적어도 하나의 전자 폐루프 제어 유닛(20)을 포함하고, 상기 전자 폐루프 제어 유닛에 의해서는, 상기 진동 센서(18)들에 의해 생성된 진동 신호들이 작동 신호들의 생성을 위해 평가될 수 있으며, 그리고 상기 전자 폐루프 제어 유닛은 상기 롤 스탠드(2) 내로 역진동의 유입을 위해 각각의 작동 신호들로 상기 액추에이터(16)들을 작동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압연 시스템(1).
제9항에 있어서, 모듈형으로 구성된 상기 전자 폐루프 제어 유닛(20)은 상기 롤 스탠드(2)의 진동들을 온라인으로 모니터링하고, 상기 롤 스탠드(2)의 진동들의 진동 레벨들을 온라인으로 시각화하고, 적어도 하나의 저진동 압연 속도를 자동으로 시작하고, 그리고/또는 상기 롤 스탠드(2)의 순간 검출된 진동들에 따라서 순간 압연 속도를 자동으로 감소시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압연 시스템(1).
제9항에 있어서, 상기 전자 폐루프 제어 유닛(20)은, 생성 대상 역진동의 주파수, 진폭 및/또는 위상 위치를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압연 시스템(1).
제9항에 있어서, 상기 전자 폐루프 제어 유닛(20)은, 상기 진동 센서(18), 상기 액추에이터(16), 및/또는 상기 롤 스탠드(2)의 압연기의 전달 거동을 고려하면서 작동 신호들을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압연 시스템(1).
제9항에 있어서, 상기 전자 폐루프 제어 유닛(20)은, 상기 액추에이터(16) 및/또는 적용되는 폐루프 제어 섹션의 특징들의 시간에 따른 변화에 반응하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압연 시스템(1).
금속 제품들을 압연하기 위한, 또는 냉간 압연하기 위한 롤 스탠드(2) 내 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 방법으로서, 롤 스탠드(2) 내의 진동들이 검출되고, 상기 진동들을 상쇄시키는 역진동들이 생성되며, 역진동들은 적어도 하나의 액추에이터(16)에 의해 생성되는 것인, 상기 롤 스탠드 내 진동의 능동적 감쇠 방법에 있어서, 상기 역진동들은, 조정될 수 없거나, 또는 오직 상기 롤 스탠드(2)의 패스 라인 조정을 위한 조정 장치(13)를 통해서만 조정될 수 있으면서 상기 롤 스탠드(2)의 작업롤(5) 및/또는 중간 롤을 지지하기 위한 적어도 하나의 지지롤(10) 내로 유입되고, 상기 지지롤은 상기 롤 스탠드(2)의 프레임(8) 상에서 자신이 안내되게 하는 적어도 하나의 베어링 유닛(11)을 통해 상기 액추에이터(16) 상에서 지지되며, 상기 롤 스탠드(2)의 롤간 간격(6)의 높이는 적어도 하나의 조정 유닛(12)에 의해 설정되며, 상기 액추에이터(16)는 직접적으로, 또는 간접적으로 상기 조정 장치(13)의 적어도 하나의 부품(14)을 통해 상기 프레임(8)의 섹션(17) 상에서 지지되고, 상기 액추에이터(16)는 조정 유닛(12)과 분리되도록 배치되고, 상기 조정 장치(13)는 상기 조정 유닛(12)과 상기 액추에이터(16)로부터 분리되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(2) 내 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 방법.
제14항에 있어서, 상기 액추에이터(16)는 압연력을 검출하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(2) 내 진동들을 능동적으로 감쇠하기 위한 방법.