KR102427128B1 - 금속 스트립을 압연하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 스트립을 플렉서블 압연하여 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 미리 정의가능한 재료 두께로 이루어진 금속 스트립은 적어도 2 개의 작동 단계들에 의해 수개의 롤들을 포함하는 밀 스탠드를 통해 안내되고, 상기 금속 스트립은 압연 작동 동안 롤 갭을 통과하도록 설정되고, 커브 굽힘 라인은 정의된 프로파일들을 달성하기 위해 조향된다.

Description

금속 스트립을 압연하기 위한 방법 및 장치

본 발명은 압연에 의해 금속 스트립들을 제조하기 위한 방법과 관련된다.

밀 (mill) 을 사용함으로써 스트립의 상이한 두께의 프로파일을 생산하는 것이 일반적으로 공지되어 있다. 그러나, 650 mm 초과와 같은 스트립의 폭의 경우에, 통상의 밀에 의한 제조는 어려워진다.

프로세스 특허 EP 1 074 317 B1 의 상세한 설명에서, 듀오- 및 쿼토-밀이 언급된다. 그 특허는 쿼토 또는 듀오 밀을 갖는 플렉서블 압연 프로세스를 개시한다. 그 내용은 제어 엔지니어링, 측정 시스템 및 롤 갭 설정에 따른 작업 롤의 굽힘에 초점을 맞춘다. 제어 엔지니어링은 조향 (steering) 및 제어 단계들로 나뉘어진다. 조향 단계는 롤 갭의 즉각적인 조정에 의해 특징지어 지고, 따라서 2 개의 두께들 사이의 천이 (엣지) 가 달성될 것이다. 대조적으로, 제어 단계 동안, 평탄도 및 두께는 최소 하나의 루프 (플래토) 에서 제어된다. 평탄도는 정의된 관계에서 작업 롤의 굽힘에 의해 영향을 받는다. 평탄도는 광 레이저 시스템 또는 스트레소미터 롤 (stressometer roll) 에 의해 측정된다. 특허 EP 1074317 는 작업 롤의 굽힘을 개시한다. 더욱이, 냉간 압연 밀 이후에 후속하는 플랜트들에 활용가능한 평탄도를 얻는 것이 중요하다.

특허 JP 61-172603 은 평탄도 및 수율에서 상이한 두께의 압연 스톡 (rolling stock) 을 얻는 것을 개시한다. 그것은 롤 갭을 변화시킬 때 하중 변화에 따라 롤 크라운을 제어하고 롤 회전 수를 낮춤으로써 이루어진다.

특허 출원 JP 61-172603 에서, 동작 모드가 직접 측정으로 압연 갭을 정의할 수 없다. 플렉서블 압연 방법은 유압 실린더의 위치에 대한 작업을 기초로 하고, 이는 모든 액슬과 롤의 각도 관계의 비율로 힘을 전달한다. 그러한 제어 프로세스는 플렉서블 압연 동안 굽힘과 관련되지 않고, 따라서 압연 절차 동안 중요한 역할을 한다.

프로세스의 평탄도 제어는 공지된 평탄도 프로파일을 갖는 특허 US 8050792 B2 에서 언급되고, 압연 밀은 측정된 평탄도 프로파일에 기초한 평탄도 제어 시스템을 구비할 수 있고, 또한 주어진 목표 또는 기준 평탄도 프로파일은 이용가능한 제어 디바이스에 대한 설정 포인트를 계산하여, 폐쇄 루프 평탄도 제어를 달성하고 또한 스트레소메터 롤의 개발과 관련된다. 측정은 예를 들어 레이저, 광 또는 비접촉 기법들에 의해 행해질 수 있다는 것이 충분히 공지되어 있다.

본 발명은 플렉서블 압연된 금속 스트립 프로파일에 기초하고, 여기서 작동 개념 모드는 2 개의 단계들에 기초한다. 제 1 단계는 학습 단계로 불리고, 이는 압연 동안 파라미터 값들을 제어 및 저장하는 것에 기초한다. 스트립의 두께 및 평탄도 데이터 (유압 조정부 및 평탄도 액츄에이터들의 위치) 로 구성된 저장된 파라미터 값들은 학습 단계 동안 수집된다.

정의된 허용 오차를 달성하기 위해 제 2 단계는 프로그램-루프로 불리고, 여기에서 값들은 시작값들로서 제 1 단계로부터 달성된다.

제 1 단계는 오로지 학습 단계에 의해 설정된 파라미터의 결정을 위한 것이고, 제 2 단계는 플렉서블 압연을 위한 루프이며, 이는 제 1 단계로부터 시작값들을 가지기 위해 프로그램-루프에 의한 것과 같이 주로 제 1 단계로부터의 파라미터들에 기초한다. 최종 결과로서, 압연 프로세스는 플렉서블 압연 프로세스를 통해 데이터를 수집, 최적화 및 사용하기 위한 프로그램-루프를 갖는다. 프로세스 단계들을 달성하기 위해 예를 들어 Sendzimir 밀을 사용할 수 있다.

제 2 단계에서, 스페셜 코어 요소는 "학습 단계" 이고, 이는 제조 동안 스트립의 길이에 걸쳐 상이한 두께를 갖는 스트립의 특정 특성들 및 정의된 프로파일에 반응할 수 있다. 더욱이, 이러한 프로세스는 신속한 제어 프로세스를 가지는 것을 보장하고, 또한 이는 제 1 프로파일에 의해 허용 오차를 달성할 수 있다. 본 발명은 특허 JP 61-172603 에서 언급된 것과 같은 힘에 의존하지만 마찬가지로 압연 갭의 설정에 의존하지 않는 작업 롤들의 굽힘에 기초한다. 굽힘 단계는 2 개의 분리된 섹션들로 나뉘어진다. 제 1 섹션은 데이터베이스에 저장된 또는 작업자들에 의한 수동 설정된 이미 압연된 스트립들에 기초하는 사전 설정이다. 그 후, 평탄도 측정이 압연 프로세스로부 데이터를 전달할 수 있을 때 제어된 부분이 스위치 온되어야 한다.

본 발명에서, 개시된 굽힘 프로세스는 압연의 설정과 관련되는 압연력에 의해 영향을 받는 통합 평탄도 조향 프로세스와는 상이한 파라미터에 기초하지 않는다. 본 발명은 상이한 방식으로 작업 롤들의 굽힘에 추가로 그러나 약간 영향을 미친다. 그에 대한 이유는 Sendzimir 밀이고, 플렉서블 압연의 개념은 상이한 두께로 굽히기 위한 액츄에이터들의 상이하게 저장된 설정을 사용한다.

금속 스트립의 플렉서블 압연을 위한 일반적으로 공지된 밀에 비교된 차이점은 본 발명에서 더 넓으며, 본 발명은 더 큰 폭을 가지고, 이는 영역이 400 ~ 1600 mm 의 폭 범위를 커버할 수 있다.

플렉서블 압연 프로파일에 의해 금속 스트립들을 제조하는 방법에 의해, 본 발명은 중량 감소가 필요한 자동차, 운송 산업에서 생산 중대성 (production depth) 을 증가시키기 위한 것이다. 추가로, 본 발명에 의해 구조 구성요소, 컨테이너, 탱크 또는 배기 시스템이 제조될 수 있다. 구성요소 인테그레이션으로 이루어지는 중량 감소의 구현과 관련하여, 적은 하중 및 응력을 갖는 영역에서 두께 감소는 구성요소 디자인 두께 또는 강도로 지향된다. 이들은 배출을 줄이기 위해 필요할 때 매우 중요한 작업이다.

각각의 경우에, 금속 스트립 프로파일의 압연 절차가 쿼토-밀에 의해 사용되고, 그로 인해, 상당히 더 작은 직경들의 작업 롤들을 사용할 수 있는 Sendzimir 디자인에 비해 더 큰 직경의 작업 롤들을 가져야할 필요가 있다. 그것의 장점은 평탄도와 같은 보다 높은 강도 및 품질이 요구되는 냉간 압연 그레이드들에 대한 것이다.

밀 구조체는 예를 들어 Sendzimir 밀에서와 같이 20 개의 롤들로 구성될 수 있다. 그러한 경우에, 4 개의 롤들 (A/B/C/D) 또는 단 2 개의 롤들 (A/D) 또는 (B/C) 의 편심 조정이 스트립의 평탄도에 영향을 주기 위하여 사용될 수 있다. 편심 조정은 개별적으로 조정될 수 있는 5 ~ 7 개의 베어링들로 이루어진다. ZR22-55 의 경우에, 각 베어링의 조정 범위는 약 +/- 40 mm 이다. 다른 밀들, 특히 최대 1600 mm 폭의 밀들은 더 큰 조정 범위를 갖는다. 또한, 평탄도는 제 1 중간물들 (intermediates) 에 의해 영향을 받을 수 있다. 그들은 압연 방향으로 횡방향으로 이동될 수 있다. 변위 경로는 50 ~ 300 mm 이다.

본 발명은, 스트립의 폭으로 인해, 스크랩의 양을 현저하게 감소시키고, 추가의 처리에서 프로세스 시간을 단축시키는 더 나은 네스팅 (nesting) 가능성을 가능하게 한다. Sendzimir-밀은 듀오- 또는 쿼터-밀의 구성과는 대조적으로 완전히 상이한 제어 엔지니어링을 요구한다.

플렉서블 압연 프로파일에 의해 금속 스트립을 제조하는 것은 두께를 제어하는 단계를 가능하게 하고, 또한 작업 롤 굽힘을 조정한다. 더욱이, 사용을 위해, 엣지의 일부는 영역 전체에 기초한 플래토의 평가에 사용될 수 있다.

작업 롤의 굽힘은 특정 그레이드를 압연하는데 필요한 작업력 (working force) 에 의존한다. 조향은 상이한 조건들 (두께/힘) 에 할당 된 평탄도 측정 시스템의 기준 변수들에 기초한다.

또한, 본 발명의 목적은 수개의 롤들을 포함하는 압연 스탠드에 의해 금속 스트립 특징들을 제조하기 위한 디바이스로 달성되는 것이고, 적어도 하나의 상부 롤 및 적어도 하나의 하부 롤이 압력의 영향 하에서 금속 스트립의 상부 및 하부 표면에 인접하고, 또한 금속 스트립 상에 생성되는 더 넓은 폭은 650 mm 초과이다. 제조 프로세스 동안, 스트립의 길이에 걸쳐 상이한 두께를 갖는 스트립 프로파일이 달성된다. 정의된 프로파일은 스트립의 길이에 걸쳐 2 개, 3 개 또는 그 이상의 상이한 두께들로 이루어질 수 있다. 본 발명의 디바이스의 필수적인 특징들은 첨부된 청구 범위에 개시되어 있다.

종래 기술과는 대조적으로, 본 발명의 굽힘 프로세스는 압연 프로세스의 힘과 관련되고, 특히 다른 파라미터에 기초하지 않고 천이 시간에 따라 조향된다. 따라서, 스테인리스 강 및 다른 금속들은 연속 작동으로 압연, 특히 냉간 압연에 의해 처리될 수 있고, 400 ~ 1600 mm 의 폭 범위가 실현될 수 있다.

이는 상이한 냉간 압연 밀 유형으로 달성되고, 차이점은 두께와 평탄도에 영향을 주기 위해 롤들 및 액츄에이터들 (유압 조정부, 크라운, 제 1 중간물) 의 개수이다.

기존의 표준 프로세스는 밀집한 (close) 허용 한도 내에서 스트립 길이에 걸쳐 일정한 두께에 초점을 맞춘다. 그와 대조적으로, 플렉서블 압연은 단거리에서 상이하지만, 그럼에도 불구하고 밀집한 허용 한도 내에 있는 두께에 의해 특징지어 진다. 일반적으로 500 ~ 2000 mm 길이의 일 프로파일은 스트립의 길이에 걸쳐 연속적으로 반복된다. 이러한 프로세스는 냉간 압연 밀의 연속적인 매우 다이나믹한 변화를 요구한다. 이후, 프로세스를 구현하기 위한 주요 이슈가 언급된다. 또한, 제어 엔지니어링은 밀 유형의 특성을 고려하고, 또한 프로세스의 보다 신속한 규제를 허용한다. 더욱이, 작업 롤의 굽힘이 압연 갭에 의존하지 않기 때문에, 모든 스트립 프로파일의 특정 특성들이 고려된다.

종래 기술에서와 같이, 대응하는 금속 스트립들을 기술적으로 실현하기 위해, 예를 들어, Sendzimir 압연 스탠드와 같은 멀티-롤 압연 스탠드를 또한 활용할 수 있다.

이와 관련하여 이하의 원칙이 적용된다: 금속 스트립의 금속 재질이 부드러워 질수록, 사용되는 롤들의 개수가 더 적어진다. 통상적인 금속 재료들은 예를 들어 구리, 알루미늄, 스테인리스 강 또는 강으로 이루어진다.

본 발명의 목적은, 압연 방향으로 프로파일을 압연할 수 있도록, 바람직하게는 멀티-롤 스탠드에서, 연속 압연 프로세스, 특히 싱글-패스 또는 멀티 패스 냉간 압연 프로세스의 도움으로, 특히 스테인리스 강 및 다른 금속들로 이루어지는 금속 스트립들을 형성할 수 있다.

또한, 여기에는 자동차 또는 운송 산업에 대한 그리고 추가로 건설 산업에서와 같은 산업 영역에 대해 압연에 의해 금속 스트립을 제조할 가능성들이 있다.

본 발명의 목적의 예시적인 실시형태는 도면에 도시되어 있고, 또한 이하에서 더 상세하게 설명된다.

도 1 은 금속 스트립을 프로파일링하기 위한 압연 스탠드들의 개략도 및 플렉서블 압연된 스트립의 기하학적 정의를 도시한다.
도 2 는, 코일에 권취되고 후속 냉간 압연 및 다른 코일링 작업 및 프로세스를 제어하기 위한 플래토의 측정을 갖는 금속 스트립의 개략도를 도시한다.

도 1 은 압연 스탠드들의 개략도를 도시한다. 금속 스트립은 400 ~ 1600 mm 의 폭 범위로 Sendzimir 밀에 의해 생산되고, 이는 스트립의 길이에 걸쳐 반복된다. 본 발명의 개념은 특히 플렉서블 압연에 초점을 맞춘다. 기존의 표준 프로세스는 밀집한 허용 한도 내에서 스트립 길이에 걸쳐 일정한 두께에 초점을 맞춘다. 그와 대조적으로, 플렉서블 압연은 단거리에서 상이하지만, 그럼에도 불구하고 밀집한 허용 한도 내에 있는 두께에 의해 특징지어 진다. 일반적으로 500 ~ 2000 mm 길이인 일 프로파일은 스트립의 길이에 걸쳐 연속적으로 반복된다. 이러한 프로세스는 냉간 압연 밀의 연속적으로 매우 다이나믹한 변화를 요구한다. V 조정은 예를 들어 밀의 탄성률로 인해 팩터 (3.5) 만큼 증가하고, 이것에 14 ~ 30, 바람직하게는 18 ~ 26 을 곱하며, 이는 유압 실린더의 속도이다. 유압 실린더의 속도에 대한 일반적인 수치는 0.17 mm/s ~ 5.83 mm/s 의 범위이고, 여기에서 0.17 mm/s (압연 갭) → 13.09 mm/s (유압 실린더) 및 5.83 mm/s (압연 갭) → 448.91 mm/s (유압 실린더) 이다. 도 1 은 금속 스트립의 압연 후 기하학적 형상 정의의 스케치이다. 조향 단계는 롤 갭 (엣지) 의 즉각적인 조정에 의해 특징지어 지고, 따라서 2 개의 두께들 사이의 천이가 달성될 것이다. 도 1 에서, 제어 단계 동안, 두께는 최소 하나의 루프 (플래토) 에서 제어된다. 이는 제어 단계 동안 평탄도 액츄에이터들에 수동으로 영향을 미칠 수 있다. 평탄도는 정의된 관계에서 작업 롤들의 굽힘에 의해 영향을 받게 된다. 평탄도는 예를 들어 광 레이저 시스템, 스트레소메터 롤 또는 Sl-Flat 시스템에 의해 측정될 수 있다. 롤 갭 조정 프로세스는 플래토의 압연 동안 제어 단계로 스위칭함으로써 조향된다. 작업 롤들 사이의 플래토를 제어하기 위해 이미 압연된 후속 플래토가 사용된다. 더욱이, 2 개의 기존 시스템들은 스트립의 평탄도를 측정하기 위한 것이다. 진동의 국부적인 진폭의 평가에 기초하는 비접촉식 Sl-Flat 시스템이 사용될 수 있다.

도 2 는 두께 및 평탄도에 영향을 주기 위한 액츄에이터들 (유압 조정부, 크라운들, 제 1 중간물들) 및 롤들의 개수를 도시한다. 또한, 제어 엔지니어링은 밀 유형의 특성을 고려하고, 또한 프로세스의 보다 신속한 규제를 허용한다. 더욱이, 작업 롤의 굽힘이 압연 갭에 의존하지 않기 때문에, 모든 금속 스트립의 특정 특성들이 고려된다. 더욱이, 도면은 스트립의 길이에 걸쳐 상이한 두께를 갖는 정의된 프로파일을 도시한다. 굽힘은 프로세스에 필요하다. 듀오- 및 쿼터-밀 대신에 20 개의 롤러를 사용함으로써, 최종 결과물은 편평하고 더 높은 강도의 스트립이 될 것이다. 작업 롤들의 굽힘은 특정 그레이드를 압연하는데 필요한 작업력 (working force) 에 의존한다. 작업 롤 굽힘의 조향은 "학습 단계" 동안 결정되는 평탄도 측정 시스템의 기준 변수들에 기초한다.

Claims (21)

1. 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 방법으로서,
   미리 정의가능한 재료의 두께로 이루어지는 상기 금속 스트립 (1) 은 수개의 롤들에 의해 구성되는 밀 스탠드 (2) 를 통해 안내되고,
   상기 방법은 2 개의 작동 단계를 기초로 하며,
   제 1 단계는 금속 스트립 (1) 의 두께 및 평단도 데이터를 수집하는 압연 동안 파라미터 값들을 제어 및 저장하는 것에 기초하는 학습 단계이고,
   제 2 단계는 금속 스트립 (1) 의 길이에 걸쳐 상이한 두께를 갖는 정의된 프로파일 (3) 을 갖는 금속 스트립 (1) 을 제공하기 위해 상기 제 1 단계로부터의 시작값들을 갖는 플렉서블 압연을 위한 프로그램 루프이고,
   상기 금속 스트립 (1) 은 압연 작동 동안 롤 갭을 통과하도록 설정되고, 작업 롤들의 굽힘이 조향되고, 정의된 프로파일 (3) 이 달성되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속 스트립 (1) 의 길이에 걸쳐 적어도 2 개의 두께를 갖는 정의된 프로파일 (3) 이 달성되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   적어도 상기 금속 스트립 (1) 과 상호작용하는 수개의 롤들이 형성되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 금속 스트립 (1) 의 폭은 400 ~ 1600 mm 인 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   갭 설정을 재개하기 위해 상기 금속 스트립 (1) 의 두께 프로파일 (4) 을 제어하는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   압연력에 따른 상기 작업 롤의 상기 굽힘은 상기 금속 스트립 (1) 의 평탄도에 영향을 주는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 방법.
7. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 금속 스트립 (1) 의 평탄도를 측정하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   밀의 폭은 400 ~ 1600 mm 인 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 방법.
9. 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 디바이스로서,
   미리 정의가능한 재료의 두께로 이루어지는 상기 금속 스트립 (1) 은 적어도 2 개의 작동 단계들에서 수개의 롤들을 포함하는 밀 스탠드 (2) 를 통해 안내되고,
   제 1 단계는 상기 금속 스트립 (1) 의 두께 및 평단도 데이터를 수집하는 압연 동안 파라미터 값들을 제어 및 저장하는 것에 기초하는 학습 단계이고,
   제 2 단계는 금속 스트립 (1) 의 길이에 걸쳐 상이한 두께를 갖는 프로파일 (3) 을 갖는 금속 스트립 (1) 을 제공하기 위해 상기 제 1 단계로부터의 시작값들을 갖는 플렉서블 압연을 위한 프로그램 루프이고,
   상기 금속 스트립 (1) 은 압연 작동 동안 롤 갭을 통과하도록 설정되고, 작업 롤들의 굽힘이 조향되고,
   적어도 상기 금속 스트립 (1) 과 상호작용하는 상기 작업 롤들이 400 ~ 1600 mm 의 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 디바이스.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 스트립 (1) 의 길이에 걸쳐 적어도 2 개의 두께를 갖는 프로파일 (3) 이 달성되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 디바이스.
11. 제 9 항에 있어서,
    적어도 상기 금속 스트립 (1) 과 상호작용하는 상기 수개의 롤들이 형성되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 디바이스.
12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    갭 설정을 재개하기 위해 상기 금속 스트립 (1) 의 두께 프로파일 (4) 을 제어하는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 디바이스.
13. 제 9 항에 있어서,
    압연력에 따른 상기 작업 롤들의 상기 굽힘은 상기 금속 스트립 (1) 의 평탄도에 영향을 주는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 디바이스.
14. 제 9 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 금속 스트립 (1) 의 평탄도를 측정하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 디바이스.
15. 제 9 항에 있어서,
    밀의 폭은 400 ~ 1600 mm 인 것을 특징으로 하는, 금속 스트립 (1) 을 플렉서블 압연하여 제조하는 디바이스.
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