KR19990036972A - 압연대의 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 마찰비에 영향을미치는 장치 및 방법 - Google Patents

압연대의 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 마찰비에 영향을미치는 장치 및 방법 Download PDF

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위르겐 자이델
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발트 빌프리트, 로데 볼프강
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Abstract

열간 광폭 밴드 경로 또는 냉간 밴드 경로에 있는 압연대(28)의 상측 롤러(6)와 하측 롤러(7)와의 사이의 마찰비에 영향을 미치는 장치(1) 및 방법을 개시한다. 그러한 장치는 압연대(28)의 유입측(27)에 배치되어 롤러 틈새(12)쪽으로 정해진 양의 유체를 분사하는 분사 장치(2)로 이루어진다. 유체의 양의 결정 및 유체의 방출을 위한 제어 장치(3)가 마련된다. 그러한 제어 장치(3)의 제어에 있어서, 미리 탐지되거나 계산된 변량이 하측 롤러 및 상측 롤러의 실제의 압연 토크와 함께 제어량으로서 사용된다.

Description

압연대의 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 마찰비에 영향을 미치는 장치 및 방법
본 발명은 열간 광폭 밴드 경로 또는 냉간 밴드 경로에 있는 압연대의 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 마찰비에 영향을 미치는 장치 및 압연대의 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 마찰비에 영향을 미침으로써 압연물을 압연하는 방법에 관한 것이다.
실제로, 열간 광폭 밴드 경로 또는 냉간 밴드 경로에 있는 압연대의 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 토크는 압연 작업 중에 심하게 동요되는 것으로 밝혀졌다. 상측 롤러와 하측 롤러 사이의 토크 차이가 30 내지 70 % 정도의 크기인 경우는 드문 일이 아니다.
그 이유는 한편으로는 상측 롤러와 압연물의 밴드 상측면과의 사이에 있는 롤러 틈새에서의 마찰비가 상이하고, 다른 한편으로는 하측 롤러와 압연물의 밴드 하측면과의 사이에 있는 롤러 틈새에서의 마찰비가 상이하기 때문이다. 그러한 마찰비는 상측 롤러 및 하측 롤러에 상이한 토크 수요가 유포되도록 작용한다. 또한, 상측 롤러 및 하측 롤러의 둘레에 감기는 열간 밴드 또는 냉간 밴드의 소위 포위 각도도 권취 잭 또는 전향 롤을 통해 그러한 상이한 마찰비에 영향을 미친다.
롤러 틈새에서의 상이한 마찰비 및 그에 의해 발생되는 상측 롤러 및 하측 롤러의 토크 수요의 불균일한 분포는 예컨대 구동 스핀들, 전동 장치 등과 같은 관련 부품의 설계에 영향을 줄 뿐만 아니라, 마모의 증대로 인해 밴드의 표면 품질을 저하시킴과 동시에 롤러 교환의 양 시점 사이에서의 롤러의 사용 수명과 롤러의 내구 수명에 악영향을 미친다.
상이한 마찰비 때문에, 열간 밴드 또는 냉간 밴드가 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이에서 균일한 분포로 압입 감축되는 것도 역시 실행될 수 없다. 변형에 대한 압연물의 저항은 재료의 고유 변형 저항과 롤러와 압연물과의 사이의 유동 저항으로 이루어지기 때문에, 재료는 유동 저항이 높을 때보다 유동 저항이 낮을 때에 더 많이 변형되는데, 그것은 작은 마찰치 및 그에 따른 압연물의 작은 유동 저항을 나타내는 롤러 틈새의 부분에서는 압연물이 더욱 크게 감축되거나 연장된다는 것을 의미한다. 그로 인해, 압연물은 그 길이에 걸쳐 상이한 품질을 나타내어 품질 요건에 부합되지 못하는 경우가 빈번하다.
압입 감축은 압연물이 연장되는 것을 의미하는 신장을 수반한다. 압연대의 유입 구역에서는 압연물이 밴드의 상측면 및 하측면에서 동일한 유입 속도로 양 롤러에 도달된다. 그에 상응하여, 압연물은 밴드의 상측면 및 하측면에서 동일한 속도로 롤러를 떠나도록 강압된다. 그러나, 그것은 상측 롤러와 밴드 상측면과의 사이의 컨덕턴스 및 하측 롤러와 밴드 상측면과의 사이의 마찰치가 동일한 크기인 것을 그 전제로 한다. 그러나, 실제 작업에서는 이미 전술된 바와 같이 상이한 마찰치가 발생되고, 그 결과 압연물은 롤러 사이에서 미끄러진다. 그러한 상이한 마찰비에 기인하는 롤러와 압연물과의 사이의 추가의 상대 이동은 롤러 표면의 마모 생성을 통해 인지될 수 있다. 또한, 그러한 추가의 상대 이동은 밴드 시작부의 스키 형성, 즉 압연대로부터 유출된 후에 위쪽 또는 아래쪽으로 향하는 압연물을 통해 인지될 수 있다. 어느 경우이든, 변형 중에 압연물의 유동에 추가하여 그러한 상대 이동이 발생되고, 그 상대 이동은 압연 공정의 효율을 저하시켜 에너지 소모 및 롤러 마모를 증대시킬 뿐만 아니라, 밴드 표면의 품질을 현저히 저하시킨다.
본 발명의 목적은 압연물의 밴드 상측면과 하측 롤러와의 사이에서 및 압연물의 밴드 하측면과 하측 롤러와의 사이에서 대략 동일한 마찰비를 생성하여 압연 공정의 효율 개선 및 상측 롤러 및 하측 롤러의 마모 감소를 실현시킬 수 있고, 상당한 두께 감소시에 흔히 발생되는 진동 성향을 감쇠시킬 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 장치의 개략적인 제어 연결선도,
도 2는 개략적으로 나타낸 제어 장치와 함께 본 발명의 장치를 역시 개략적으로 나타낸 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 마찰 거동에 영향을 미치는 장치
2 : 분사 장치 3 : 제어 장치
4, 5, 6, 7 : 롤러 8, 9 : 분사관
10 : 노즐 12 : 롤러 틈새
23 : 밴드 상측면 24 : 밴드 하측면
25 : 압연물 27 : 유입측
28 : 압연대
그러한 목적은 압연대의 유입측에 배치되어 롤러 틈새쪽으로 정해진 양의 유체를 분사하는 분사 장치와 그 유체의 적합한 양을 결정하여 방출시키는 제어 장치로 이루어지고, 미리 탐지되거나 계산된 변량이 하측 롤러 및/또는 상측 롤러의 실제의 압연 토크와 함께 제어량으로서 제공되는 장치에 의해 달성된다.
또한, 본 발명은 그 목적의 달성을 위해 압연대의 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 마찰비에 영향을 미침으로써 압연물을 압연하는 방법을 제공하는데, 그 방법에서는 압연대의 유입측에서 압연물의 밴드 상측면 및/또는 밴드 하측면을 분사 장치에 의해 정해진 양의 유체로 적시고, 제어 장치에 의해 유체의 적합한 양의 결정 및 방출을 제어하며, 미리 탐지되거나 계산된 변량을 하측 롤러 및/또는 상측 롤러의 실제의 압연 토크와 함께 제어량으로서 제공한다.
그러한 구성을 위해, 상측 분사관 및 하측 분사관이 롤러 틈새에 인접된 압연대의 유입측에서 분사 장치로서 하측 롤러 또는 상측 롤러의 구역에 배치되는 것이 바람직하다. 분사관 자체는 균일하게 분포되거나 예컨대 포물선 형태로 분포되고 그 분사 방향이 바로 롤러 틈새를 향하는 노즐을 구비한다. 압연물에 대한 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 마찰비를 서로 동조시키는 것은 롤러 틈새의 구역으로 분사되는 유체, 바람직하게는 물 또는 물/오일 혼합물의 양을 변경시킴으로써 실현된다. 롤러 틈새쪽으로 분사되는 유체의 양은 제어 장치에 의해 결정된다. 그러한 제어 장치는 양 분사관의 작용을 서로 별개로 제어하는 방식으로, 즉 예컨대 상측 분사관에 더 적은 유체를 공급하고 하측 분사관에 더 많은 유체를 공급하는 방식으로 마련된 것이다. 그러한 제어 장치는 특히 압연대의 상측 롤러 및 하측 롤러에서 각각 발생되는 실제의 토크를 확인하는 측정치 수신기를 추가로 포함한다. 그 경우, 그와 같이 탐지된 양 토크치로부터 계산되는 토크 차이는 유체의 방출량과 비례한다. 따라서, 그러한 유체량은 한편으로는 상측 롤러에서는 물론 하측 롤러에서도 과도한 냉각이 일어나지 않고, 다른 한편으로는 롤러 틈새에서의 마찰비의 동조를 위한 충분한 제어 범위가 가용될 수 있을 정도의 크기로 결정되어야 한다. 토크의 탐지는 롤러의 구동 스핀들에 배치된 측정치 검출기에 의해 실시되는 것이 바람직하다. 상측 롤러 및 하측 롤러의 각각에 대한 별개의 구동 장치를 구비하는 롤러를 구동할 경우, 그러한 측정치 검출기를 별개로 배치할 필요는 없는데, 그 이유는 실제의 토크에 비례하는 거동을 하는 구동 모터의 소비 전류를 제어에 동원할 수 있기 때문이다.
또한, 제어 장치는 미리 탐지되거나 계산된 토크치에 상응하여 조절되는 제어 밸브를 추가로 포함한다. 적합한 양의 물을 방출하기 위한 제 1 제어 밸브 및 적합한 양의 오일을 방출하기 위한 제 2 제어 밸브의 2개의 제어 밸브가 마련되는 것이 바람직하다. 제어 밸브의 위치에 따라, 물/오일 혼합물이 상이하게 혼합되어 롤러에 상이하게 작용하고, 그에 따라 밴드 상측면과 상측 롤러와의 사이의 마찰치 및 밴드 하측면과 하측 롤러와의 사이의 마찰치가 상이하게 변경된다. 임의의 토크 차이의 부호 또는 정해진 표준 토크 차이로부터의 편차는 밸브가 변위되어야 하는 방향에 관한 신호의 역할을 한다.
또한, 단지 하나의 밸브만을 제어 밸브로서 사용하는 것도 가능하다. 그 경우, 다른 제어 밸브는 제어 가능한 밸브를 압연 프로그램에 충분한 양 방향의 제어 범위로 가용시킬 수 있는 범위의 중간에 놓인 일정한 기본 위치에 고정된다. 그러한 밸브의 위치는 임의의 압연 프로그램에 맞춰 조정될 수 있다. 그러나, 상측 분사관 및 하측 분사관의 제어 밸브를 기본 위치로부터 벗어나 반대 방향으로 변위시켜 최대한으로 가능한 제어 범위를 활용하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은 롤러 틈새의 윤활을 위해 물/오일 혼합물의 조성을 제어에 편입시킬 것을 제안하고 있다. 롤러의 구동 스핀들에서의 임의의 토크 차이를 분사관의 양 밸브 중의 하나의 제어에 동원하였던 것과 마찬가지로, 스핀들에서의 토크의 합을 측정하여 그 최소치를 물/오일 혼합물의 조성을 최적화시키기 위한 신호로서 사용한다.
본 발명의 또 다른 구성은 청구 범위의 종속항들에 개시되어 있다. 이하, 본 발명을 첨부 도면에 도시된 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같은 장치(1)는 분사 장치(2) 및 그에 결합된 제어 장치(3)로 이루어진다. 분사 장치(2) 자체는 롤러 축선에 평행하게 상측 롤러 및 하측 롤러(6, 7)의 구역에 각각 배치되고 그 둘레에 노즐(10)을 구비하는 분사관(8, 9)을 포함하는데, 그 노즐(10)은 분사관(8, 9)을 통해 안내되는 물/오일 혼합물의 흐름이 노즐(10)을 경유하여 화살표(11)의 방향으로 롤러 틈새(12)쪽을 향해 인도되도록 배치된다. 분사관(8, 9)은 파이프 시스템(13)에 접속된다. 본 실시예의 경우(도 1을 참조), 각각의 파이프(13a)에는 물의 안내를 위한 제 1 파이프(13a') 및 오일의 안내를 위한 제 2 파이프(13a")로서 마련된 2개의 파이프가 연통된다. 양 파이프(13a', 13a")는 분사관(8, 9)으로 유입되기 이전에 통합되고, 그에 의해 마찰치를 감소시키려는 의도로 물/오일 혼합물이 가용될 수 있다. 양 파이프(13a', 13a")는 각각 제어 장치(3)의 제어기(18)에 접속된 각각의 제어 밸브(14, 15 또는 16, 17)를 구비한다. 제어 장치(3)는 측정치 검출기(19, 20)(또 다른 측정치 검출기는 파선으로 표시됨)에 의해 탐지된 정보를 처리한다. 그러한 측정치 검출기는 예컨대 구동 스핀들(21)(도 2를 참조)에 배치되어 실제의 토크를 측정한다. 제어 장치(3)는 측정된 토크에 상응하여 계산된 양의 유체가 롤러 틈새(12)의 구역에 도달되도록 제어 밸브(14, 15, 16, 17)를 제어하고, 그에 의해 롤러 틈새(12)의 구역에서는 밴드(25)의 상측면(23)과 상측 롤러(6)와의 사이 및 밴드(25)의 하측면(24)과 하측 롤러(7)와의 사이의 마찰비가 동일하게 되는 것이 보장된다.
상측 롤러 및 하측 롤러(6, 7)는 도 2에 도시된 바와 같이 주 구동 스핀들(21, 22)에 의해 구동된다.
상측 롤러 및 하측 롤러(6, 7)가 별개로 구동될 경우에는, 개개의 구동 모터의 소비 전류가 제어용으로 측정되기 때문에 구동 스핀들에 있는 측정 장치는 생략된다.
첨부 도면에 도시를 생략한 실시예의 경우, 하나의 제어 밸브는 제어 장치에 의해 제어되는 반면에, 다른 제어 밸브는 상위 계산기 시스템에 의해 임의의 압연 프로그램에 맞춰 조정된다. 그 경우, 제어 장치가 다른 제어 밸브를 제어하고 상위 계산기 시스템이 그 하나의 제어 밸브를 조정하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 밴드 상측면상에는 상측 롤러의 롤러 냉각 장치로부터 유래되어 밴드 표면상의 스트립퍼의 측방으로 흘러 나오는 유체까지도 모여짐으로 인해 통상 하측 롤러의 유체 수요가 상측 롤러의 유체 수요보다 항상 더 크기 때문에, 그 다른 제어 밸브를 제어할 경우에는 밴드 표면상에 과도한 물을 공급하는 것을 고려하여야 한다. 그 경우, 그 다른 제어 밸브는 밴드 상측면상에 충분히 존재하는 유체의 작용이 밴드 하측면상에 다량의 물을 공급하는 것에 의해 보상되도록 평형 제어된다. 임의의 압연 프로그램을 위한 하측의 수량이 고정적으로 설정되어 있는 경우에는, 제어됨이 없이 밴드 상측면상에 흐르던 유체를 제어에 편입시킨다. 양 제어 밸브를 반대 방향으로 제어할 경우, 기본 유체량은 계산기 시스템에 의해 양 제어 밸브의 제어 범위의 중간으로 정해진다.
다수의 압연 프로그램에 있어서, 롤러 틈새에 분사하려는 유체를 정해진 양의 특정의 압연 오일로 혼합한다면 롤러 마모의 감소에 더욱 유리하게 작용한다. 그 경우, 적합한 혼합비는 경험에 의해 결정된다. 그와 같이 압연 오일을 사용함에 있어서, 분사량을 변경할 경우에는 각각의 오일용 제어 밸브에 의해 혼합비를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 압연대의 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 마찰비에 영향을 미치는 장치 및 방법에서는, 압연대의 유입측에 배치되어 롤러 틈새쪽으로 정해진 양의 유체를 분사하는 분사 장치에 의해 압연대의 유입측에서 압연물의 밴드 상측면 및/또는 밴드 하측면을 정해진 양의 유체로 적시고, 제어 장치에 의해 유체의 적합한 양을 결정하여 방출시키며, 미리 탐지되거나 계산된 변량을 하측 롤러 및/또는 상측 롤러의 실제의 압연 토크와 함께 제어량으로서 제공함으로써, 압연물의 밴드 상측면과 하측 롤러와의 사이에서 및 압연물의 밴드 하측면과 하측 롤러와의 사이에서 대략 동일한 마찰비를 생성하여 압연 공정의 효율 개선 및 상측 롤러 및 하측 롤러의 마모 감소를 실현시킬 수 있고, 상당한 두께 감소시에 흔히 발생되는 진동 성향을 감쇠시킬 수 있다.

Claims (21)

  1. 열간 광폭 밴드 경로 또는 냉간 밴드 경로에 있는 압연대(28)의 상측 롤러(6)와 하측 롤러(7)와의 사이의 마찰치에 영향을 미치는 장치(1)에 있어서, 압연대(28)의 유입측(27)에 배치되어 롤러 틈새(12)쪽으로 정해진 양의 유체를 분사하는 분사 장치(2)와 그 유체의 적합한 양을 결정하여 방출시키는 제어 장치(3)로 이루어지고, 미리 탐지되거나 계산된 변량이 하측 롤러 및/또는 상측 롤러의 실제의 압연 토크와 함께 제어량으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 유체는 물인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유체는 물/오일 혼합물인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 유체는 추가로 혼합된 압연 오일인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 밴드 상측면 및 하측면에 상이한 마찰 특성의 윤활제가 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 분사 장치(2)는 롤러(4, 5)의 구역에 배치된 하나 이상의 분사관(8, 9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 분사관(8, 9)은 분사 장치(3)의 조립 상태에서 롤러(8, 9)쪽을 향하는 노즐(10)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 분사관(8, 9)은 분사 장치(2)의 조립 상태에서 롤러 틈새(12)의 안쪽을 향하는 노즐(10)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 분사관(8, 9)은 분사 장치(2)의 조립 상태에서 압연물(25)을 향하는 노즐(10)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 압연대의 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 마찰치에 영향을 미침으로써 밴드형 압연물을 압연하는 방법에 있어서, 압연대(27)의 유입측에서 압연물(25)의 밴드 상측면(23) 및/또는 밴드 하측면(24)을 분사 장치(2)에 의해 정해진 양의 유체로 적시고, 제어 장치(3)에 의해 유체의 적합한 양의 결정 및 방출을 제어하며, 미리 탐지되거나 계산된 변량을 하측 롤러 및/또는 상측 롤러의 실제의 압연 토크와 함께 제어량으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상측 롤러(6)와 하측 롤러(7)와의 사이의 토크 차이를 제어량으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상측 롤러(6)와 하측 롤러(7)와의 사이의 표준 토크 차이는 0이거나 0이 아닌 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상측 롤러(6)와 하측 롤러(7)와의 사이의 토크 차이를 직접 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 이중 구동 장치를 구비한 압연대의 경우, 상측 롤러 및 하측 롤러(6, 7)의 롤러 토크를 모터 구동 전류에 의해 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 제어량을 필요한 압연 모멘트의 최소치에 의존하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 10 항, 제 11 항 또는 제 15 항에 있어서, 제어량을 압연대(28)의 상측 롤러 및 하측 롤러(6, 7)의 직경 차이에 의존하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 10 항, 제 11 항, 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 제어량을 압연물(25)의 밴드 두께에 의존하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 10 항, 제 11 항, 제 15 항, 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 제어량을 압연물(25)의 압연 속도에 의존하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 10 항, 제 11 항 및 제 13 항 내지 제 18 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제어량을 압연 온도에 의존하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 10 항, 제 11 항 및 제 13 항 내지 제 19 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제어량을 압연물(25)의 인장 강도 및 항복 강도에 의존하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항중의 어느 한 항에 있어서, 상측 롤러와 하측 롤러와의 사이의 직경 차이를 증대시켜 전단 압연 효과를 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
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