KR20000005248A - 압연기 및 압연 방법과 압연 설비 - Google Patents

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Abstract

적어도 롤군 2세트의 작업 롤을 일체형 메탈 초크로 보유 지지한다. 압연재의 상부에서 구동측과 조작측이 별개의 일체형 롤 메탈 초크로 보유 지지되고, 마찬가지로 하부에 있어서도 일체형 메탈 초크로 보유 지지된다.
롤군 2세트를 근접 배치할 수 있어 압연재의 지그재그형 및 판 굽힘을 방지하여 보수가 용이한 압연 효율이 좋은 압연기 및 압연 방법과 압연 설비를 제공할 수 있다.

Description

압연기 및 압연 방법과 압연 설비
금속 판재의 압연은 열간 압연을 거쳐 종료하는 것 및 열간 압연을 거쳐 냉간 압연하는 것의 두 종류가 있다.
각각의 압연법에 가역식 압연법과 탠덤식 압연법이 있는 것은 널리 알려져 있다. 열간 압연의 경우, 보통강에서는 가역식 조압연기와 5 내지 7 스탠드의 탠덤식 마무리 압연기로 구성되고, 스테인레스 전용 열간 압연 설비에서는 가역식 조압연기와 스테켈 밀이라고 불려지고 있는, 전후에 퍼니스 코일러를 구비한 가역식 마무리 압연기의 예가 많다.
냉간 압연기에서는 조압연기·마무리 압연기의 구별은 없으며 대량 생산용 탠덤 밀과 소량 생산용 가역식 압연기의 2종류로 구분된다.
가역식 압연은 열간 압연에서는 5 내지 9 패스, 냉간 압연에서는 3 내지 5 패스가 일반적이고, 탠덤 압연에서는 1회의 패스로 제품 두께를 얻기 위해 열간 압연에서는 5 내지 7 스탠드, 냉간 압연에서는 4 내지 6 스탠드로 구성하는 것이 일반적이다.
그로 인해, 가역식과 탠덤 방식의 생산량의 격차가 컸다.
또, 일본 실용신안 공고 소59-30308호 공보에는 봉강 및 선재의 구멍형 압연에 관해, 구멍형 중심의 어긋남을 조정하기 위한 드러스트 조정 기구에 구면 시트를 사용하여 구멍형 중심의 조정 정밀도를 향상시킨 드러스트 조정 기구가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평5-317918호 공보에는 작업 롤 및 보강 롤의 롤 초크의 승강시의 마찰 저항을 대폭 감소시켜 압연재의 판 두께 정밀도 및 판 형상 정밀도를 향상시키기 위해 롤 초크와 하우징의 미끄럼 이동면에 경사 이동 부재를 설치하는 것이 기재되어 있다.
종래, 가역식과 탠덤 방식의 생산량의 격차가 커서 그들의 중간 생산량의 수요에 부응하는 적절한 대안이 없었다.
가역식은 1대의 압연기로 행해지고 있기 때문에 2대의 압연기를 사용하여 가역식 압연을 행하면 대략 2배의 생산량을 낼 수 있는데, 이것이 실용화되지 못한 이유는 다음과 같이 생각할 수 있다.
열간 압연기의 경우 스탠드 사이의 거리는 약 6 m이다. 앞의 스탠드로부터 다음 스탠드로 압연재의 선단이 선두가 되어 이송된다. 이 때, 판의 선단이 지그재그형이거나 굽힘으로 인해 진행의 중심으로부터 어긋나면 다음 스탠드에서의 맞물림에 장애가 발생하거나, 예를 들어 맞물리지만 중심으로부터 어긋나 맞물리면 판 굽힘이나 지그재그 형상이 발생하여 통판이 정교해지지 않는다.
탠덤 밀의 경우는 각 스탠드가 일방향 압연으로 압연하는 조건이 제품 판 두께가 변경되지 않는 한 일정하므로, 지그재그가 발생하지 않는 압연 작업은 곤란하지 않다. 한편, 가역식 압연법에서는 패스 방향이 매회 변경된다. 압연하는 판 두께는 패스마다 얇아져 간다. 즉, 압연 조건이 변화한다. 따라서, 매회 압하의 레벨링 조작이 고도의 숙련을 필요로 하며, 최적의 레벨 제어를 행하지 않으면 판이 지그재그 형상으로 되어 버린다.
여기서 선단의 지그재그량은 통판 길이의 대략 제곱에 비례하므로, 6 m의 스탠드 사이의 거리에서는 그 지그재그량이 커서 다음 스탠드로의 맞물림이 원활하게 진행되지 못하고, 또 맞물리더라도 판이 압연기의 중심으로 진입하지 못하므로 한층 더 큰 지그재그 형상을 발생하게 된다.
또, 가역식 냉간 압연기에서는 전후에 권취기를 설치하여 권취 및 되감기를 행하면서 압연을 행한다. 이 때, 판의 후방 단부는 권취기에 감긴 상태인 것이 보통이다. 판의 단부를 권취기로부터 분리하여 압연기를 통과시키면 생산 수율은 향상하지만 통판이나 권취에 시간이 걸려 생산성이 떨어지는 큰 결점이 있다.
본 발명은 이 장애를 제거할 목적으로 고안된 것이다.
그를 위해서는 2 스탠드의 간극을 가장 짧게 하는 것이 열쇠가 된다.
물론, 2 스탠드를 최대한으로 접근시키면 통상의 스탠드 중심 사이의 거리를 약 6 m에서 3.5 m 정도까지는 접근시킬 수 있다. 하지만, 이 거리라도 출구측 롤로 판을 안내하기 위한 측면 안내가 필요한데, 이 장소는 밀폐 공간으로 인해 조업 및 보수가 모두 번거로운 것이 된다.
게다가, 판의 절단이나 수축이 발생한 경우, 전후 롤 사이의 롤 하우징이 장애가 되어 스크랩의 취출이 극히 곤란한 것이 된다.
본 발명은 금속 판재를 압연하는 압연기 및 압연 방법과 압연 설비에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예인 4단 트윈 밀의 정면 단면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예인 4단 트윈 밀의 정면 단면 확대도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예인 6단 트윈 밀의 정면 단면 확대도이다.
도4는 작업 롤 표면 경도에 대한 마찰 계수의 측정 결과를 도시한 도면이다.
도5는 롤간 미끄럼률에 대한 마찰 계수의 측정 결과를 도시한 도면이다.
도6은 종래의 열간 압연 설비의 일예를 도시한 도면이다.
도7은 본 발명의 일 실시예인 트윈 밀을 가역식으로 냉간 마무리 압연에 사용한 냉간 압연 설비를 도시한 도면이다.
도8은 얇은 슬래브 연속 주조기와 종래의 6 스탠드의 탠덤 밀을 구비한 열간 압연 설비를 도시한 도면이다.
도9는 얇은 슬래브 연속 주조기와 본 발명의 트윈 밀을 사용한 열간 압연 설비를 도시한 도면이다.
도10은 본 발명의 일 실시예인 열간 압연 설비를 도시한 도면이다.
도11은 본 발명의 일 실시예인 열간 압연 설비를 도시한 도면이다.
도12는 본 발명의 일 실시예인 열간 압연 설비를 도시한 도면이다.
도13은 본 발명의 일 실시예인 열간 압연 설비를 도시한 도면이다.
도14는 본 발명의 일 실시예인 열간 압연 설비를 도시한 도면이다.
도15는 본 발명의 트윈 밀의 보강 롤의 축방향 추력 지지 기구의 평면도이다.
도16은 본 발명의 일 실시예인 가역식 트윈 밀의 구성도이다.
도17은 종래의 가역식 밀의 구성도이다.
본 발명의 목적은 2세트의 롤군 사이의 거리를 짧게 하여 압연재의 지그재그 및 판 굽힘을 억제하여 보수가 용이한 압연 효율이 좋은 압연기 및 압연 방법과 압연 설비를 제공하는 데 있다.
본 발명의 압연기는 하나의 하우징 내에서 압연재의 상하에 배치되는 작업 롤과 상하의 상기 작업 롤을 각각 지지하는 상하 보강 롤로 이루어진 롤군을 구비하고, 상기 롤군의 축방향의 한 쪽에서 구동하고 다른 쪽에서 조작하는 4단 압연기에 있어서, 상기 롤군을 하나의 롤 하우징 내에 2세트 수납하고 또 적어도 상기 작업 롤의 메탈 초크는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 압연기는 하나의 하우징 내에서 압연재의 상하에 배치되는 작업 롤과 상하의 상기 작업 롤을 각각 지지하는 상하 중간 롤과 상하의 상기 중간 롤을 각각 지지하는 상하 보강 롤로 이루어진 롤군을 구비하고, 상기 롤군의 축방향의 한 쪽에서 구동하고 다른 쪽에서 조작하는 6단 압연기에 있어서, 상기 롤군을 하나의 롤 하우징 내에 2세트 수납하고 또 적어도 상기 작업 롤의 메탈 초크는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압연 방법은 하나의 하우징 내에서 압연재의 상하에 배치되는 작업 롤과 상하의 상기 작업 롤을 각각 지지하는 상하 보강 롤로 이루어진 롤군을 구비하고, 상기 롤군의 축방향의 한 쪽에서 구동하고 다른 쪽에서 조작하는 4단 압연기의 압연 방법에 있어서, 상기 롤군을 하나의 롤 하우징 내에 2세트 수납하고 또 적어도 상기 작업 롤의 메탈 초크는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하고, 상기 보강 롤을 구동하여 압연하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 압연 방법은 하나의 하우징 내에서 압연재의 상하에 배치되는 작업 롤과 상하의 상기 작업 롤을 각각 지지하는 상하 중간 롤과 상하의 상기 중간 롤을 각각 지지하는 상하 보강 롤로 이루어진 롤군을 구비하고, 상기 롤군의 축방향의 한 쪽에서 구동하고 다른 쪽에서 조작하는 6단 압연기의 압연 방법에 있어서, 상기 롤군을 하나의 롤 하우징 내에 2세트 수납하고 또 적어도 상기 작업 롤의 메탈 초크는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하고, 상기 중간 롤 또는 상기 보강 롤을 구동하여 압연하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압연 설비는 조압연기와 마무리 압연기를 구비하고, 상기 조압연기로 열간재를 압연하는 열간 압연 설비 또는 얇은 슬래브 주조기로 주조된 슬래브를 그대로 마무리 압연기로 압연하는 열간 압연 설비에 있어서, 상기 마무리 압연기가 하나의 하우징 내에 상하 각각의 작업 롤과 보강 롤로 이루어진 4단 압연기 롤군 또는 상하 각각의 작업 롤, 중간 롤 및 보강 롤로 이루어진 6단 압연기의 롤군 2세트를 조립하여 구성되고, 적어도 작업 롤 베어링 상자(메탈 초크)는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하는 압연기인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 압연 설비는 조압연기와 마무리 압연기를 구비하고, 상기 조압연기로 열간재를 압연하는 열간 압연 설비 또는 얇은 슬래브 주조기로 주조된 슬래브를 그대로 마무리 압연기로 압연하는 열간 압연 설비에 있어서, 상기 마무리 압연기가 하나의 하우징 내에 상하 각각의 작업 롤과 보강 롤로 이루어진 4단 압연기 롤군 또는 상하 각각의 작업 롤, 중간 롤 및 보강 롤로 이루어진 6단 압연기의 롤군 2세트를 조립하여 구성되고, 적어도 작업 롤 베어링 상자(메탈 초크)는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하는 압연기이며, 적어도 2대의 상기 압연기를 탠덤 배치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 실시하기 위한 가장 양호한 형태를 실시예를 기초로 하여 이하에 설명한다.
본 발명은 2개의 롤군을 하나의 롤 하우징 내에 수납하여 2개의 롤군의 중심 간극을 대폭, 선례에서는 1.5 m 이하로 단축하는 것이다.
이 압연기를 트윈 밀이라고 약칭한다. 이러한 때는 통상의 탠덤예의 6 m의 4분의 1, 그리고 근접예의 3.5 m에 대해서도 약 4할이 된다. 판의 지그재그량은 스탠드 사이의 거리의 제곱에 대략 비례하므로, 통상의 탠덤 밀에서의 지그재그량은 최대 40 ㎜ 정도로 추정되므로 이상의 예에 대하여 비교하면 표1과 같이 된다.
방 식 스탠드 사이의 거리 최대 지그재그량 측면 안내
통상 탠덤 밀 6 m ±40 ㎜(추정) 필요
근접 탠덤 밀 3.5 m ±13.6 ㎜ 필요
본 발명의 방식(트윈 밀) 1.5 m ±2.5 ㎜ 불필요
표1에 표시한 바와 같이, 통상 탠덤 밀은 스탠드 사이의 거리가 6 m, 추정으로 최대 지그재그량이 ±40 ㎜이고 측면 안내가 필요하다.
또, 근접 탠덤 밀은 스탠드 사이의 거리가 3.5 m, 최대 지그재그량이 ±13.6 ㎜이고 측면 안내가 필요하다.
본 발명의 방식인 트윈 밀에서는 2세트의 롤군간의 거리인 스탠드 사이의 거리는 1.5 m이고, 최대 지그재그량은 ±2.5 ㎜로 작은 것이며 측면 안내가 불필요하다.
그러나, 본 발명의 방식에서는 스탠드 사이의 거리가 짧아지므로 극히 유효하지만 통판 가이드와 판의 장력계의 설치가 문제가 된다.
이 문제를 작업 롤의 메탈 초크를 2개의 롤군에서 함께 사용, 즉 일체형 메탈 초크로 함으로써 해결한 것이다.
이 결과, 통판 가이드는 일체로서 구성할 수 있고, 가이드에 이음매가 없으므로 판이 돌출하거나 또는 구겨지지 않아 만일 문제가 발생해도 하우징의 장애가 없어 처리가 용이해진다.
그리고, 이 방식에서도 판 크라운 및 판 형상의 제어 기능을 부여할 수 있다.
이상은 통판 조업중 선단 통판에 대하여 기술했는데, 실제로는 후퇴라고 불려지는 후방 단부 통판에서의 문제가 선단 통판보다 훨씬 빈번하게 발생한다.
그 이유는 좌우 압하 레벨의 오차 등에 기인하는 판폭 양측에 있어서의 압하율의 차이가 판의 굽힘에 미치는 영향은 선단 굽힘에 대하여 후방 단부 굽힘이 열간 압연의 경우에서는 약 3배나 크고, 후방 단부 굽힘은 굽힘 상태대로 이동하므로 판의 중심이 압연기 중심으로부터 급격하게 어긋나고, 이것이 판폭 양측의 압하율의 차이를 한층 확대하여 후방 단부 굽힘을 또한 증대시키는 악순환을 초래하기 때문이다.
이 현상은 판재의 후방 단부가 전방의 롤군에 맞물려 있는 상태로 구속되어 있으므로 후방 단부의 요동, 즉 후방 단부의 굽힘은 발생하지 않는다.
후방 단부의 굽힘은 전방의 롤군을 판재가 빠져나온 후 시작되므로 2개의 롤군간의 거리가 짧으면 이 현상이 발생할 여지가 없고, 또 2개의 롤군간의 거리가 길면 빠져나온 거리의 대략 3승에 비례하여 판 굽힘이 발생한다.
또, 가역식 압연에 있어서 롤군이 하나의 압연기보다도 트윈 밀 쪽이 판의 통판성이 우수한 것은 트윈 밀의 어떤 압연기에서도 판폭의 양측에서 압하율이 다른 요인이 발생해도 트윈 밀 내의 판재에 대하여 판폭 방향으로 장력 분포가 발생하여 판 굽힘 등의 요인의 영향을 감쇄하기 때문이다.
<실시예 1>
도1에 본 발명을 4단 압연기에 실시한 경우의 예를, 그리고 도2에 그 확대도를 도시한다.
하나의 하우징(1)에 4단 압연기의 롤군 2세트(압연재의 입구측으로부터 제1 밀, 제2 밀)가 장착되어 있다.
도면 부호 2는 상부 보강 롤, 3은 상부 작업 롤, 그리고 2', 3'는 각각 하부 보강 롤, 하부 작업 롤이며, 보강 롤, 작업 롤과 함께 합계 4개씩으로 구성되어 있다.
여기서, 1세트의 롤군은 상하 작업 롤 및 상하 보강 롤이다.
도면 부호 4 및 4'는 작업 롤용 일체형 메탈 초크로 2개의 상부 작업 롤(3)의 2개와 하부 작업 롤(3')의 2개를 장착하고 있다.
도면 부호 5, 5'는 통판 가이드로 각각 일체형 메탈 초크(4, 4')에 부착되어 있고, 작업 롤 직경의 변화에 대해서는 일체형 메탈 초크에 부착된 나사(29)에 의해 상하 이동시켜 작업 롤과의 간극을 조정한다.
이 통판 가이드(5, 5')는 2개의 롤군 사이에서의 판의 안내를 용이하게 한다.
도면 부호 6은 장력계 롤러로 2개의 롤군의 대략 중심에 배치되어 있고, 도면 부호 7은 장력을 측정하기 위한 하중계이다.
장력계 롤러(6) 및 하중계(7)로 롤군간의 중심에 있어서의 장력을 측정함으로써 장력 제어를 용이하게 한다.
도면 부호 9, 9'는 냉각수 또는 냉각과 윤활을 합친 작용을 행하는 롤 냉각제액의 공급 파이프이다.
도면 부호 10, 10'는 상하 보강 롤용 메탈 초크로 이 속에 내장된 베어링으로 압연 하중을 받고, 압연 하중을 보강 롤에 부가하는 압하 장치(30)를 거쳐 하우징(1)에 그 힘을 전달한다.
압연재(22)는 도면상 좌측에서 우측으로 이동되며 트윈 밀에 의해 압연된다.
도면 부호 11, 11'는 롤 밸런스겸 작업 롤 벤더용 피스톤이다.
피스톤(11, 11')은 일체형 메탈 초크(5, 5')를 상하 이동시킨다.
도면 부호 12, 12'는 고정 피스톤이며, 액압에 의해 실린더(17, 17')를 통판 방향으로 이동시키는 고정 피스톤(12, 12')에 의해 원통 시트 또는 구면 시트(13)를 거쳐 일체형 메탈 초크를 양측으로부터 가압하고 있다.
도면 부호 15는 작업 롤 세트 교환용 차륜으로 하부 보강 롤을 내리면 하부 작업 롤군은 하강하고, 메탈 초크(4')가 차륜(15)의 단차부에 의해 지지되어 레일(14) 위를 롤 축방향으로 이동함으로써 작업 롤을 출입시킨다.
그 때, 상부 작업 롤군은 상부 작업 롤의 메탈 초크(4)가 차륜(15)과 일체로 된 미끄럼 이동 스톱퍼(18)로 지지되고, 상하 일체가 되어 롤의 교환 작업이 행해진다.
압하 장치(30)는 제1 밀과 제2 밀에 독립하여 설치되어 있으며 양자는 독립적으로 압하 조작을 행할 수 있다.
나사(21)는 압연재를 이동시키는 높이인 패스의 라인 높이(패스 라인)를 조정한다.
각각 압하 조작을 행하면 작업 롤의 메탈 초크는 수평선에 대하여 경사져 버린다.
그로 인해, 메탈 초크의 가이드면을 메탈 초크가 경사져도 항상 면으로 지지할 수 있도록 원통 시트(13)를 마련하는 것이 적절하다.
이 원통 시트(13)에 의해 롤 직경의 변화와 롤군 각각의 압하 조작에 따른 메탈 초크의 경사에 추종할 수 있으며, 항상 메탈 초크와 하우징의 미끄럼 이동면이 면 접촉으로 유지될 수 있어 메탈 초크의 안정화 및 압연의 안정화로 이어진다.
그리고, 이 실시예에서는 작업 롤만의 크로스 압연을 행할 수 있는 구조로 되어 있다.
공급 파이프(9)로부터 공급되는 냉각제 액체가 냉각수인 경우는 보강 롤과 작업 롤의 크로스에 따른 드러스트력을 경감하기 위해 보강 롤의 표면에 윤활제를 파이프(16)로부터 공급한다.
이 파이프(16)로부터 공급하는 윤활제에 의해 드러스트력을 저감할 수 있다.
액압에 의해 실린더(17, 17')를 통판 방향에서 반대 방향으로 이동시키고, 작업 롤군을 일체 초크(4, 4')를 거쳐 상하 작업 롤을 반대 방향으로 크로스시켜 판 크라운 및 판 형상을 제어할 수 있다.
이 크로스 방식을 사용하는 경우는 원통 시트(13, 13')를 구면 시트로 하여 수직 방향과 수평 방향의 경사에 대응할 수 있도록 하는 것이 적절하다.
즉, 메탈 초크와 하우징의 미끄럼 이동면을 구면으로 함으로써 트윈 밀에서의 크로스 방식에 있어서, 메탈 초크의 수직 및 수평 방향의 경사에 추종할 수 있어 초크의 안정화 및 압연의 안정화로 이어진다.
또, 도시되어 있지 않지만 롤 이외의 메탈 초크 등은 조작측과 구동측에 2개 배치되어 있고, 크로스 압연의 경우 실린더(17, 17')는 구동측과 조작측에서는 반대 방향으로 이동시킨다.
그리고, 이 도1 및 도2에서는 제1 밀의 좌측(판의 입구측), 제2 밀의 우측(판의 출구측)에 통판 가이드와 냉각수 배관을 설치하는 것이 바람직하다.
그리고, 작업 롤 단독 크로스 방식이 아니라 보강 롤과 작업 롤을 각각의 롤축을 평행을 유지하면서 크로스하는 방식의 것에 대해서는 윤활제 공급 장치인 파이프(16, 16')로부터의 공급을 정지하고, 보강 롤 초크에도 수평 방향의 이동 장치를 설치함으로써 가능해진다.
또, 작업 롤 초크는 일체이므로 축방향의 드러스트는 일체 메탈 초크의 입구측과 출구측에 유지판을 설치하면 보통 방식과 다름없지만, 보강 롤은 보통 방법에서는 보강 롤 초크의 일측에만 유지판이 부착되어 드러스트 베어링에 편하중이 가해질 위험이 있다.
이 경우, 2개의 보강 롤 초크를 하우징측으로부터 가압하여 드러스트에 따른 메탈 초크의 롤 축선과의 경사를 억제하면 이 위험은 방지할 수 있지만, 드러스트가 큰 경우는 큰 가압력을 필요로 하여 압하 조작의 저항력이 판두께 제어에 악영향을 미치는 결점이 있다.
이 경우는 도15에 도시한 바와 같이 각각의 보강 롤 메탈 초크(10)의 중심에 유지판(52)을 설치함으로써 해결할 수 있다.
유지판(52)은 하우징(1)에 고정된 브래킷(53)으로 지지되고, 보강 롤용 메탈 초크(10)에 고정된 추력 지지 아암(51)의 선단에 부착된 구름 베어링(50)과 결합하여 보강 롤(2)에 발생하는 추력을 하우징(1)에 전달하는 것이다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 4단 압연기의 트윈 밀의 기초 구조로서 상하 별개이면서 구동측과 조작측이 구분되어 있는 일체형 작업 롤 메탈 초크로 2개의 작업 롤을 보유 지지함으로써 롤군 2세트의 거리를 짧게 할 수 있다. 이 실시예에서는 1.5 m 이하로 할 수 있다.
(2) 통판 가이드의 장착에 의해 판의 선단의 통판을 용이하게 할 수 있다.
(3) 장력계의 설치에 의해 스탠드 사이의 장력을 측정할 수 있어 장력 제어를 용이하게 할 수 있다.
(4) 원통 시트를 마련함으로써 롤 직경의 변화에 따른 초크의 경사에 추종할 수 있으며, 항상 면 접촉이 유지되어 초크의 안정화 즉 압연의 안정화를 꾀할 수 있다.
(5) 작업 롤만의 크로스에 의해 판 크라운 및 판 형상의 제어 능력의 증대를 꾀할 수 있다.
(6) 작업 롤과 보강 롤의 일체의 크로스에 의해 작업 롤과 보강 롤 사이의 드러스트력의 발생을 낮게 억제하고, 또 판 크라운 및 판 형상의 제어 능력의 증대를 꾀할 수 있다.
(7) 구면 시트를 마련함으로써 작업 롤만의 크로스 및 작업 롤과 보강 롤 동시 크로스에 있어서도 롤 직경의 변화에 따른 초크의 경사에 추종할 수 있으며, 항상 면 접촉이 유지되어 초크의 안정화 즉 압연의 안정화를 꾀할 수 있다.
(8) 작업 롤을 동시에 상하 반대 방향으로 축방향 이동시킴으로써 판 크라운, 판 형상의 제어 능력의 증대 및 엣지 드롭 감소와 마모 분산을 꾀할 수 있다.
(9) 롤 축선상에서 하나의 추력 지지 장치로 축방향 추력을 받음으로써 보강 롤 초크의 드러스트 베어링에 편하중이 가해지는 것을 방지할 수 있다.
(10) 작업 롤 초크와 미끄럼 이동면 사이를 액압으로 가압함으로써 간극을 없애어 압연의 안정화가 가능해진다.
(11) 초크를 부착하여 연마함으로써 롤 연마 작업의 간단화와 시간의 단축을 꾀할 수 있다.
<실시예 2>
도3에 6단 밀 구성에 의한 트윈 밀을 도시한다.
도1 및 도2의 4단 밀 구성과 다른 점은 상하 2개씩의 중간 롤(3, 3')이 설치되어 있는 것이며, 이 예에서는 중간 롤 초크(26, 26')도 일체 공용으로 하고 있다.
6단 밀에서 중간 롤 축방향으로 이동하는 압연기가 공지되어 있는데, 중간 롤 초크 일체 구조에서는 롤 이동하는 기구의 설치는 종래 방식과 유사한 방식으로 가능하다.
이 경우 2개의 압연기의 중간 롤의 이동 위치는 동일한데, 이 위치는 주로 압연재 판폭에 의해 결정되므로 조업상의 결점은 발생하지 않는다.
다소의 차이는 작업 롤 벤더(11, 11', 27, 27') 및 중간 롤 벤더(20, 20', 28, 28')에 의해 제어할 수 있다.
그리고, 구동 롤은 작업 롤이 보통이지만 작업 롤의 소경화가 바람직할 때는 중간 롤 구동으로 할 수도 있다.
이상과 같이, 본 실시예에서는 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 6단 압연기의 트윈 밀의 기초 구조로서 상하 별개이면서 구동측과 조작측이 구분되어 있는 일체형 작업 롤 메탈 초크로 2개의 작업 롤을 보유 지지함으로써 롤군 2세트의 거리를 짧게 할 수 있다.
(2) 트윈 밀식 6단 밀의 중간 롤 메탈 초크를 일체화시킴으로써 유지판의 구조를 간단하게 할 수 있다.
(3) 중간 롤 또는 보강 롤 구동 방식 압연기에 있어서 작업 롤 벤더의 작동에 의해 맞물림량의 대폭적인 증가를 꾀할 수 있다.
(4) 중간 롤 또는 보강 롤 구동 방식의 트윈 밀에 있어서 미리 설정된 설정치 이상으로 작업 롤 벤더를 설정함으로써 한층 맞물림량의 대폭적인 증가를 꾀할 수 있다.
(5) 중간 롤 상부 2개, 하부 2개를 공통 메탈 초크를 거쳐 상하 반대 방향으로 축방향 이동시킴으로써 판 크라운 및 판 형상의 제어 능력의 증대를 꾀할 수 있다.
(6) 중간 롤 상부 2개, 하부 2개를 공통 메탈 초크를 거쳐 상하 반대 방향으로 축방향 이동시키고, 또 작업 롤도 공통 메탈 초크를 거쳐 상하 반대 방향으로 축방향 이동시킴으로써 한층 더 판 크라운 및 판 형상의 제어 능력을 증대시킬 수 있고, 그리고 엣지 드롭 감소와 마모 분산을 꾀할 수 있다.
<실시예 3>
다음에, 본 발명을 열간 가역식 압연기에 적용한 경우에 대하여 설명한다.
탠덤식 마무리 밀을 구비한 통상의 핫 스트립 밀의 생산 능력은 연간 300 만톤 내지 600 만톤이다.
또, 도6에 도시한 바와 같은 1대의 조압연기(40)와 1대의 가역 압연기(47)의 마무리 밀을 구비한 설비에서는 보통강 압연으로 60 내지 80 만톤의 생산량이다.
여기서, 도6의 설비는 주조된 슬래브를 조압연기(40)에 의해 200 ㎜ 정도의 두께로 압연하여 권취기(41)에 의해 압연재를 권취하고, 권취 권출기(42)에 의해 압연재를 권취 권출하며, 가역 압연기(47)에 의해 가역 압연되는 것이다.
그러나, 100 만톤 내지 200 만톤급의 생산량의 요망에 대응할 수 있는 적절한 방식 및 설비가 없었다.
도7에 본 발명의 트윈 밀을 가역식 마무리 밀에 적용한 일예를 도시한다.
여기서, 도7의 설비는 주조된 슬래브를 조압연기(40)에 의해 200 ㎜ 정도의 두께로 압연하여 권취기(41)에 의해 압연재를 권취하고, 권취 권출기(42)에 의해 압연재를 권취 권출하며, 본 발명의 트윈 밀 가역 압연기(48)에 의해 가역 압연하도록 한 것이다.
1대의 가역식 마무리 밀의 경우에 비해 약 30 %의 설비비의 증가로 2배의 생산량인 120 내지 160 만톤을 생산할 수 있다.
또, 종래의 스테켈 밀이라고 불려지는 가역 밀은 보통 강판 압연의 경우 판재의 온도 저하로 인해 고압수에 의한 디스케일링의 사용이 제한되어 표면 품질에 문제가 있어 스테인레스계 재료가 많았지만, 본 발명에 의해 패스 횟수가 반감하여 이 문제가 개선되므로 보통 강판용으로서도 활용할 수 있게 된다.
또, 통판성이 현저하게 개선되어 있으므로 통판 및 후퇴 속도도 종래보다 빠르게 할 수 있어 종래 방식의 코일의 선단 및 후방 단부의 온도가 현저하게 저하하는 결점을 크게 개선할 수 있다.
한편, 스테인레스계의 열간 압연은 스케일이 발생하기 어려운 좋은 조건에 부가하여 스테켈 밀의 퍼니스 코일러에 의해 스트립이 냉각되기 쉬운 판폭의 단부가 가열되어 온도가 상승하는 중요한 장점을 구비하고 있다. 단, 통판 후퇴에서 판의 굽힘이 최대의 문제이며, 이로 인해 통판 후퇴 속도가 상승되지 않아 판의 선단 및 후방 단부의 온도가 저하하여 판이 경화되어 판두께 정밀도 및 판 크라운 등의 품질이 저하하는 것이 중요한 과제로 되어 있다.
본 발명의 트윈 밀은 이 과제를 비약적으로 개선한 것으로, 보통강 및 스테인레스계에 있어서 모두 유용한 방법이다.
이미 기술한 바와 같이 밀 사이의 가이드는 특히 가역식인 경우 중요한 요소이며, 작업 롤 초크 일체 방식으로 인해 가이드는 이음매없이 연속되어 있어 선단 돌출을 없앨 수 있다.
이상과 같이, 트윈 밀을 가역식 압연에 적용함으로써 싱글 밀의 가역 압연에 비교하여 설비비는 1.3 내지 1.5배이고 약 2배의 생산량이 된다.
<실시예 4>
다음에, 얇은 슬래브 직결식 핫 스트립 밀에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명한다.
종래 핫 스트립 밀에 공급되는 슬래브는 두께가 200 ㎜ 전후였지만, 최근 얇은 슬래브 연속 주조의 개발에 의해 50 내지 70 ㎜ 정도의 두께까지 얇게 하는 것이 가능해졌다.
도8에 얇은 슬래브 연속 주조기를 사용한 열간 압연 설비의 개요를 도시한다.
얇은 슬래브 연속 주조기(45)에 의해 슬래브를 50 내지 70 ㎜ 정도로 얇게 압연하여 권취기(41)에 의해 그 압연재를 권취한다. 그리고, 그 압연재를 권출기(43)에 의해 권출하여 6 스탠드의 탠덤 밀에 의해 마무리 압연한다.
여기서, 이 탠덤 밀은 4단 압연기를 압연재 입구측으로부터 차례로 1번 스탠드(60), 2번 스탠드(61), 3번 스탠드(62), 4번 스탠드(63), 5번 스탠드(64), 6번 스탠드(65)를 배치한 것이다.
이와 같이, 얇은 슬래브 연속 주조기에 의해 슬래브 두께를 얇게 함으로써 조압연기를 없애어 조압연을 생략하고 5 내지 6 스탠드의 탠덤 압연기로 압연하는 방식과, 상류만 연속 주조로 연속하여 압연하고 그와 분리하여 탠덤 압연기에 통과시키는 방식의 것이 실현되어 있다.
이 모든 것이 탠덤 밀에서 통판 후퇴를 필요로 하는 방식이다.
핫 스트립 밀에서의 연속화는 업계의 소망이며, 통판 후퇴 작업으로부터 해방되므로 강력 압하 및 박물 압연이 가능해지고 생산 수율도 향상한다.
그로 인해, 종래의 대형 핫 스트립 밀 방식에서 조 밀과 마무리 밀 사이에서 스트립의 후방 단부와 다음 스트립의 선단을 접합하여 연속화를 실현하는 방식이 개발되고 있다.
그를 위해서는 새로운 기술의 개발과 상당한 투자를 수반한다. 연속 주조와 핫 스트립 밀을 직결하면 새롭게 접합 설비를 설치하지 않고 연속화가 실현되게 되는데, 연속 주조 속도에 따라 각 스탠드의 압연 속도가 결정되어 연속 주조 속도가 매분 5 m 정도가 한도인 현상에서는 압연 속도가 느리며, 판의 온도 저하에 부가하여 스탠드 사이의 거리가 5 내지 6 m인 종래의 방식에서는 스탠드 사이에서 스케일이 발생하여 고압수 디스케일링을 사용하면 또한 온도도 하강하여 소정의 마무리 온도를 유지하는 것이 불가능해진다.
종래의 실적에서 디스케일링을 필요로 하지 않는 통과 시간은 6초 이내이다.
조 밀 사이는 당연히 디스케일링을 행한다고 하여 마무리 밀 입구측에서 인덕션 히터 등에 의해 온도 상승, 디스케일링을 거쳐 마무리 밀로 진입한다.
표2에 표시한 바와 같이, 1번 마무리 밀을 나와 2번에 맞물리기까지의 시간이 거리 5 m에서는 7초를 초과하고, 1번의 압하율이 한층 낮은 경우나 연속 주조 속도가 매분 5 m보다 느린 경우 등에는 한층 더 통과 시간은 증대하며, 디스케일링이 필요해져 마무리 온도(850 ℃ 내지 900 ℃)를 유지하는 것이 곤란해진다.
연속주조 조 밀No. 1 디스케일링 조 밀No. 1 마무리밀No. 1 마무리밀No. 2 마무리밀No. 3
판폭 ㎜ 50 30 15 6 30
압하율 % 40 50 60 50
속도m/min 5 8.3 16.7 41.7 83
스탠드 사이 거리 m 5 5(1.5)(트윈 밀시) 5
통과 시간 초 36 7.2(2.2)(트윈 밀시) 36
본 발명의 트윈 밀에서는 2.2초로 대폭으로 단축할 수 있다.
본 구성을 도9에 도시한다.
도9의 설비에서는 얇은 슬래브 연속 주조기(45)에 의해 슬래브를 50 내지 70 ㎜ 정도로 얇게 압연하고, 권취기(41)에 의해 그 압연재를 권취한다.
그리고, 그 압연재를 권출기(43)에 의해 권출하여 본 발명의 트윈 밀인 4단 트윈 밀(49)에 의해 마무리 압연한다.
본 예는 마무리 압연기로서, 본 발명의 4단 트윈 밀을 1대 배치한 것이다.
단, 얇은 슬래브 연속 주조기(45)로부터의 슬래브를 권취하지 않고 그대로 마무리 압연하는 것이 바람직하다.
또한 얇은 판 두께의 제품이 필요한 경우는 마무리 No. 3 이후가 필요해지는 데, 여기에서는 압연 속도가 빠르므로 밀간 거리가 5 m라도 지장이 없다.
이상과 같이, 트윈 밀을 탠덤 배치함으로써 생산량의 증대와 압연의 안정화를 꾀할 수 있다.
<실시예 5>
다음에, 통상의 핫 스트립 밀의 마무리 탠덤식 밀에 본 발명을 적용한 경우에 대해서 설명한다.
일반적으로 열간 마무리 탠덤 밀의 대수는 4 내지 7대로 구성되어 있으며, 특히 6 내지 7대로 구성되어 있는 예가 압도적으로 많다.
이 밀 대수는 생산량이 많아질 수록 고속 압연이 필요해지며 대수도 증가하는데 또 하나의 중요한 요소는 제품의 판 두께이다.
얇은 판 두께의 제품을 생산하기 위해서는 조압연기로부터 나오는 바아 부재의 두께를 마무리 압연기에서 크게 압하할 필요가 있다.
그리고, 1대당 압하율을 크게 하면 통판성이 악화하고, 또 판의 형상이 흐트러지고 제품 품질을 저하시킨다.
이 경향은 판이 얇고, 압연 속도도 빠른 후단의 스탠드에 있어서 특히 심하다.
표3에 6대의 마무리 압연기로 이루어지는 핫 스트립 밀에서 실용 상의 최저 판 두께 1.2 ㎜를 압연하는 경우의 압연 스케줄의 일예를 나타낸다.
여기에서는 작업 롤 직경을 700 ㎜라 하고, 4단 압연기를 이용하고 있다.
밀 No. 1 2 3 4 5 6
판 두께(㎜) 25/10 5.3 2.9 1.9 1.4 1.2
압하량(㎜) 15 4.7 2.4 1.0 0.5 0.2
압하율(%) 60 47 45 34 26 15
이 표3의 예에서도 알 수 있는 바와 같이, 전단 밀의 강력 압하에 비해, 후방단은 극단적으로 압하율이 저하하고 있다.
그 이유는 판 형상의 악화, 판의 표면 품질 등도 있지만, 최대의 요인은 통판·후퇴의 실패율이 압하율의 증대와 함께 급증하기 때문이다.
실제로, 형상 제어성이 양호한 6단 압연기가 사용되고 있는데, 최종 스탠드의 압하율은 대폭 향상되었다고는 할 수 없다.
이것은 판이 얇아진 후방단의 압하율을 증대시키면 통판성이 악화되는 것을 나타내고 있다.
따라서, 후방단에 트윈 밀을 설치하면, 통판성이 현저하게 개선되어 강력 압하를 가능하게 한다.
이를 위해서는 형상 제어 능력이 큰 크로스 밀, 또는 형상 제어성을 소경 작업 롤에서 발휘할 수 있는 6단 압연기를 배치하는 것이 바람직하다.
이 경우, 도10에 도시한 바와 같은 통상의 압연기 3대와 트윈 밀 1대의 구성으로 용이하게 1.2 ㎜의 압연이 가능해진다.
도10의 설비에서는 연속 주조기(46)에 의해 주조된 슬래브를 조압연기(40)에 의해 약 200 ㎜의 두께로 압연한다. 그 압연재를 일단 권취기(41)에 권취하고, 권출기(43)로부터 마무리 압연기측으로 권출한다.
권출기(43)로부터 권출되는 압연재를 종래의 압연기 3대(No. 1 스탠드 60, No. 2 스탠드 61, No. 3 스탠드 62)와 본 발명의 4단 트윈 밀(49)에 의해 마무리 압연한다.
그 경우의 추정 압연 스케줄을 표4에 나타낸다.
밀 종래 밀 트윈 밀
밀 No. 1 2 3 4 5
판 두께(㎜) 25/10 5.3 2.9 1.7 1.2
압하량(㎜) 15 4.7 2.4 1.2 0.5
압하율(%) 60 47 45 40 30
여기에서, 도11에 도시한 바와 같이, 트윈 밀을 소경 작업 롤을 이용한 6단 트윈 밀(66)로 하면, 훨씬 압하율은 크게 할 수 있다.
여기에서의 소경이라 함은 약 450 ㎜ 이하의 직경이다.
또, 트윈 밀을 모든 스탠드에 응용하는 경우, 트윈 밀 2대로 25 ㎜의 바아 부재로부터 1.2 ㎜ 두께의 제품을 만들어 내기 위해서는 모든 밀에 소경 작업 롤을 갖는 6단 밀로 할 필요가 있다.
그 경우, 특히 전방단의 트윈 밀은 작업 롤 구동이 강도적으로 허용되지 않으므로, 중간 롤 구동으로 할 필요가 있다.
이 경우의 압연 스케줄을 표5에 나타낸다.
밀 No. 1 트윈 밀 No. 2 트윈 밀
밀 No. 1 2 3 4
판 두께(㎜) 25/8.8 3.9 2.0 1.2
압하량(%) 16.2 4.9 1.9 0.8
압하율(%) 65 55 50 40
종래 핫 스트립 밀의 작업 롤 직경은 700 내지 800 ㎜가 일반적으로 이용되고 있었다. 이 이유는 다음과 같이 생각할 수 있다.
① 압연기가 거의 4단 압연기이며, 판 크라운이나 판형상을 양호하게 유지하기 위해 소경 롤을 적용할 수 없었다.
② 열간 압연에서는 유성 밀과 같이 특수한 것을 제외하고, 통상의 2H, 4H, 6H 밀에서도 작업 롤 구동이 원칙이 되고 있었다. 그로 인해, 특히 전방단에서는 토오크 전달의 강도 상의 이유에서 롤 직경을 작게 할 수 없었다.
그리고 후방단에서도 호환성을 위해 대폭으로 작업 롤 직경을 변경할 수 없으며, 기능적으로 소경화할 수 있는 중간 롤 시프트식 6단 밀이 사용되게 되어도 작업 롤 구동을 허용할 수 있는 치수 내로 억제되고 있었다.
③ 작업 롤의 품질을 유지하기 위한 소경화에는 한도가 있었다.
그러나 이것은 하이스 롤이라는 신재질 롤의 개발에 의해 그 장해는 없어졌다.
즉 판 크라운·판형상 제어 능력이 우수한 6단 밀에 하이스 롤의 작업 롤을 이용하면 작업 롤의 소경화는 구동상의 문제를 제외하고 해결되게 되었다.
냉간 압연에서 작업 롤의 소경화가 필요한 경우는 보강 롤 구동이나 중간 롤 구동이 널리 이용되고 있다.
열간 압연에서도 그 방식을 채용하면 해결되겠지만, 예를 들어 중간 롤 구동에서는 롤 사이의 마찰력이 부족해 롤 사이에서 스트립이 발생하는 것이라 생각되어 오고 있으며, 이제까지 하나도 실현되고 있지 않다.
본 발명자들은 이 점을 명백하게 한 결과, 보강 롤 구동(중간 롤 구동이라도 같음)의 소경 작업 롤에서 충분한 압하를 얻을 수 있는 것을 확인했다.
달성할 수 있는 압하량은 작업 롤 반경 Rw, 작업 롤과 재료 사이의 마찰 계수를 μb, 구동 롤과 작업 롤 사이의 마찰 계수를 μr이라 하면, 맞물림 완료 후의 허용 최대 압하량을 Δhr, 맞물림시에 취할 수 있는 압하량을 Δhb라 하면, P를 압연 하중, K를 압연기의 밀 상수라 하여
Δhr= 4 μb 2Rw
: 작업 롤 구동시
= 4 μr 2Rw
: 중간 롤 구동시
Δhb= μb 2Rw - P/K
: 작업 롤 구동시
= μr 2Rw - P/K
: 중간 롤 구동시
수학식 1 및 2에서 Δhb는 Δhr의 4분의 1 이하이고, 통판후 압하와 커버 부재의 선단부를 얇게 해 두는 등의 방책을 행하지 않는 한, 실제 압하량은 Δhb로 결정된다.
필요한 작업 롤 직경을 결정하는 면에서 중요한 요인인 마찰 계수 μb, μr에 대해서 실험 결과를 도4 및 도5에 도시한다.
작업 롤과 재료 선단부의 마찰 계수(μb)는 작업 롤의 표면 조도가 실용적 범위에서는 롤의 표면 경도와 강한 관계가 있으며, 롤 경도의 상승에 수반하여 μb는 저하한다. 큰 맞물림량을 필요로 하는 전방단 밀에서는 HS 70 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
그 때의 μb는 0.33이 된다.
한편, 작업 롤과 구동 롤(예를 들어 중간 롤) 사이의 마찰 계수 μr은 롤 사이의 미끄럼에 의해 발생하고, 미끄럼율 1% 전후에서 수냉하는 경우, 최대치 0.3에 달한다.
여유를 보아 미끄럼율 0.5 %인 때의 μr을 이용하려 하면, μr= 0.25가 된다.
이 때, P/K = 2400 Tf/400 Tf/㎜ = 6 ㎜라 가정하면, 작업 롤 직경을 420 ㎜, 즉 Rw = 210 ㎜를 가정한 경우, 작업 롤 구동의 경우 Δhb= 0.332× 210 - 6 = 16.8 ㎜가 되며, 표5의 No. 1 밀의 압하량 16.2 ㎜를 달성한다.
한편, 중간 롤 구동의 경우는 μb대신에 μr을 이용하여 Δhb= 0.252× 210 - 6 = 13 - 6 = 7(㎜)로 대폭으로 저하한다.
이 경우, 압연 하중도 감소하므로 1 내지 2 ㎜는 증가하지만 작업 롤 구동의 16.8 ㎜와는 현격한 차이가 있다.
다음에, 이 중간 롤 구동 방식의 결점을 용이하게 작업 롤 구동 방식과 같은 능력까지 올리는 방법에 대해서 서술한다.
작업 롤 구동의 경우 μb의 최대치를 사용하는 경우와 같은 맞물림 조건으로 통판한 경우 μr<μb로 인해 작업 롤과 중간 롤 사이에서 미끄럼이 발생한다.
이를 방지하기 위해서는 재료를 근사식인 수학식 3으로 나타내는 힘(F)으로 압입할 필요가 있다.
F = BSRw (μb- μr)2
여기에서, B는 판폭, S는 재료의 변형 저항이다.
압입 장치를 설치하는 일도 불가능하지는 않지만, 재료의 좌굴도 있으며, 밀에 접근시켜 압입하는 장치를 설치하는 것은 간단하지 않다.
여기에서 제안하는 방법은 새롭게 추가하는 것은 아니며, 기존에 있는 작업 롤 벤더력을 일정 값 이상으로 설정해 둘뿐이다.
마찰 계수 μr은 크게 할 수 없다.
그러나, 필요한 것은 마찰력이며, 이 마찰력은 롤 사이의 하중과 μr의 곱이다.
그리고, 롤 사이의 하중은 압연 하중과 작업 롤 벤더(또는 롤 밸런스)의 힘의 합계이다.
수학식 3의 F를 이 벤더력으로 부여하려고 하면, 필요한 벤더력은 상하 작업 롤 각 1개 당
Fw = F/(2μr)
= {BSRw(μb- μr)2}/(2μr)
이 되며,
이 때, B = 1600 ㎜, Rw = 210 ㎜, S = 20 ㎏/㎟라 가정하면, 전술한 바와 같이 μb= 0.33, μr= 0.25로서,
Fw = {1600 × 20 × 210 × (0.33 - 0.25)2}/2 × 0.25
= 86 × 103㎏f
= 86 Tf
이것은 420 ㎜의 작업 롤 직경에 대해 허용할 수 있는 벤더력이다.
이 결과는 보강 롤 구동 방식의 소형 4단 압연기를 이용한 압연 결과, 작업 롤 밸런스력을 변화시킴으로써 맞물림 능력이 크게 좌우되어 170 ㎜의 작업 롤 직경에서 Δhb= 12 ㎜를 얻을 수 있고, 상술한 이론의 정확함이 증명되었다.
이 결과, 중간 롤 구동에 의한 소경 작업 롤을 이용해도 충분한 압하를 얻을 수 있는 것이 입증되었다.
도8의 마무리 압연기 열과 같은 핫 마무리 탠덤의 종래 방식과 대비하여 트윈 밀을 후방단에 배치한 예를 도10에, 트윈 밀 2대로 전체를 구성한 예를 도11에 도시한다.
그리고, 도12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 트윈 밀을 3대 설치하고, 그 중 4단 트윈 밀(49)을 2대, 6단 트윈 밀(66)을 1대 설치해도 좋다.
또한, 도13 및 도14에 도시한 바와 같은 압연재의 마무리 압연기 열 입구측인 전방단에 4단 트윈 밀(67)을 적어도 1대 설치하고, 마무리 압연기 열의 출구측인 후방단에 6단 트윈 밀(66)을 설치해도 좋다.
이 도13 및 도14의 열간 압연 설비에서는 전방단에 설치하는 4단 트윈 밀의 작업 롤 직경을 대경으로 하고, 후방단에 설치하는 6단 트윈 밀의 작업 롤의 직경을 소경으로 하는 것이 바람직하다.
여기에서의 대경은 450 ㎜를 초과하는 직경을 나타내고, 소경은 450 ㎜ 이하를 나타낸다.
이상, 작업 롤 직경의 소경화를 실현하기 위한 방책에 대해서 서술하였는데 맞물림의 문제, 압연 동력 전달의 문제만 해결할 수 있으면, 강력 압하, 에너지 절약의 관점 등으로부터 소경 작업 롤은 극히 유리하며, 판 크라운·판 형상의 제어 능력은 충분히 실증된 방식의 압연기로 트윈 밀을 구성할 수 있다.
이상과 같이, 트윈 밀을 탠덤 배치함으로써, 생산량의 증대와 압연의 안정화를 꾀할 수 있다.
<실시예 6>
다음에, 가역식 냉간 압연기에 본 발명을 적용한 경우에 대해서 설명한다.
가역식 냉간 압연 설비의 특장은 소액의 설비 투자로 냉연강판의 생산을 시작할 수 있는 데 있다.
우선 1대를 건설 조업하고 업용(業容)의 확대에 의해 2호기, 또 3호기의 증설이 된다.
한편, 가역식의 결점은 수율이 낮다는 점이다.
그 이유는 가역식 냉간 압연의 일반적 조업은 제1 패스의 스트립은 압연되지 않고 귀취기(릴)로 이송되고, 선단부를 릴의 손잡이로 잡아 1 내지 2회 감아 릴에 권취한 후 압연기의 압하를 가해서 압연을 시작한다.
또, 역방향 압연의 경우는 스트립의 미단부는 릴에 권취된 채 남게 되므로, 스트립의 선단부·후단부에 압연되지 않은 부분이 남아 이것이 파편이 되기 때문이다.
탠덤 밀에서는 스트립의 선단부로부터 후단부까지 모두 압연되므로, 이와 같은 결점은 없다.
단, 가역식에 비해, 탠덤 밀은 거액의 투자를 필요로 하므로, 이 이유만으로 탠덤 밀을 선정할 수 없는 경우도 많다.
그러나, 동일한 가역식을 3대나 4대 보유하고 조업하는 것은 비경제적이다.
이와 같은 배경으로부터, 가역식과 탠덤 밀 중간의 생산량을 생산량 비례치보다 낮은 설비비로 제공할 수 있는 압연 설비이면서, 또 가역식 압연 설비의 수율 저하를 방지할 수 있으면 극히 유익하다.
트윈 밀은 이 요망에 완전히 부응하는 것이다.
종래의 가역식에서는 제품 판 두께에 따라서 3 내지 5 패스 압연하는 것이 통상이다.
트윈 밀에서는 통상 2 패스(4회 압연)를 표준으로 하고 특별히 얇은 것은 3 패스(6회 압연), 두꺼운 것은 1 패스(2회 압연)가 가능한 경우도 있을 수 있다.
본 방식의 구성을 도7에 도시한다.
도7은 본 발명의 4단 트윈 밀을 마무리 압연에서 가역식으로 이용한 것으로, 권취 권출기(42)에 의해 압연재를 전후 방향으로 작용시키고, 4단의 가역식 트윈 밀(48)에 의해 가역 마무리 압연하는 것이다.
압연기로서는 냉간 압연에 있어서 우수한 성능으로 정평이 난 통칭 HC 밀 혹은 UC 밀이라 불려지는 6단 압연기로 이루어지는 트윈 밀이 바람직하다.
이 트윈 밀은 이미 서술한 바와 같이 매우 통판 뽑기 성능이 양호한 2 스탠드 탠덤 밀로 볼 수 있다.
따라서 2회 압연, 즉 1 패스로 압연이 가능한 경우는 2 탠덤 압연기와 같은 조업을 행할 수 있고, 종래의 가역식에서 발생하고 있던 미압연부 발생에 의한 수율 저하는 없다.
그러나, 패스 횟수가 2회가 되는 경우 즉 4회 압연의 경우는 문제가 있다.
그것은 압연의 제1 패스를 행하는 압연기가 최종 패스의 압연도 행하게 되기 때문이다.
압연 코일의 선단부와 후단부는 통상 주행간 전단기에 의해 절단되어 있으며 이부분은 냉간 가공을 행하여 경화한 다음, 휨을 발생하여 샤프한 형태로 되어 있으며 압연시, 작업 롤을 손상시킬 우려가 강하다.
1회 압연 패스하면 그 선단부는 둥글게 되어 그 후 압연에서 롤을 손상시킬 염려는 없지만, 1회째의 압연을 행한 같은 작업 롤에서 최종 압연을 행하면 그 롤 손상이 판에 전사되어 제품의 품질을 손상하게 된다.
그 대책으로서 압연 대기 중의 코일 선단부의 샤프한 부분을 바이트 또는 연삭기로 제거해 두면 이 문제는 발생하지 않는다.
이것을 전제로 한 경우의 2 패스 가역 압연(4회 압연)의 조작을 서술한다.
제1 패스는 2 탠덤 압연과 같은 요령으로 선단부 통판 및 압연을 행하는 코일의 후단부가 No. 1 밀의 입구측으로 온 곳에서 정지하고, 코일 단부가 롤에 손상시키는 것을 회피한다. 이어서 역전 압연을 개시하고 후퇴성은 통상의 탠덤과 마찬가지로 행한다.
이 방식과 종래의 1 스탠드 가역 밀과의 미압연부의 길이를 비교해 본다.
예로서, 2.5 ㎜ 두께의 소재 코일을 매 패스마다 30 %의 압하율로 4 패스를 행하는 최종 판 두께 0.6 ㎜를 생산하는 경우의 수율을 비교한다.
그 배치를 도16 및 도17에 도시한다.
도17의 종래 방식에서는 제1 패스에 있어서, 소재 코일 판 두께 2.5 ㎜, 제품 판 두께 0.6 ㎜, 밀과 릴 사이를 4 m, 선단부 릴 권취 길이를 3 m로 하면, 제1 패스에서의 미압연부 길이는 (4m ＋ 3m) × (2.5 ㎜/0.6 ㎜) = 29 m가 된다.
그리고, 제1 패스에서의 압하 두께 감소율을 0.7이라 하면, 제2 패스에서의 미압연부는 (4m ＋ 3m) × (2.5 ㎜ × 0.7/0.6 ㎜) = 20.4 m가 된다.
제3 패스 및 제4 패스에서의 미압연부를 0으로 하고, 종래 방식의 미압연부의 합계(La)는 La = 29 ＋ 20.4 = 49.4 m가 된다.
다음에, 도16의 본 발명의 트윈 밀에서는 롤군 사이 거리를 1.5 m, 제1 패스에서 미압연부를 0으로 하고, 제2 패스에 있어서는 1.5 m × (2.5 ㎜ × 0.7/0.6 ㎜) = 4.4 ㎜가 되며, 즉 본 발명의 미압연부의 합계(Lb)는 Lb = 4.4 m가 된다.
미완전 압연 부분의 제품 판 두께 환산 길이를 비교하면, 45 m(La - Lb = 49.4 - 4.4)의 개선이 된다.
이것은 폭 1m, 하나의 중량이 15 Tf의 경우, 제품 두께 0.6 ㎜에서의 코일 전체 길이(Lc)는 Lc = 15000/(7.85 × 0.6) = 3190 m이며, 트윈 밀에서의 수율 향상은 (La - Lb)/Lc = (49.4 - 4.4)/3190 = 0.014가 된다.
즉, 본 발명의 트윈 밀에서 1.4 %의 수율 향상이 가능해진다.
또, 생산량은 1/2의 패스 횟수로 제품이 생산되므로 생산량은 거의 2배이다.
또, 낭비 시간을 최소로 하기 위해 표준 2회 패스 압연으로 코일의 제거 작업과 다음 코일의 통판 권취가 간섭하지 않도록 재료 코일의 권출측과, 코일의 권취측을 같은 측으로 해 권출한 코일을 바로 통판 권취할 수 있는 배치로 해 두는 것이 바람직하다.
그리고, 설비비는 종래의 가역식에 비해 150 % 정도가 되며, 생산량은 200 %가 되므로, 설비비에 대한 생산량은 30 % 이상 개선된다.
이상과 같이, 트윈 밀을 가역식 압연에 적용함으로써, 싱글 밀의 가역 압연에 비교하여 설비비는 1.3 내지 1.5배로 약 2배의 생산량이 된다.
본 발명에 따르면, 2세트의 롤군 사이 거리를 짧게 하고, 압연재의 지그재그 및 판 굴곡을 방지하고, 보수가 용이한 압연 효율이 좋은 압연기 및 압연 방법 및 압연 설비를 제공할 수 있는 효과를 거둔다.

Claims (23)

  1. 하나의 하우징 내에서, 압연재의 상하에 배치되는 작업 롤과 상하의 상기 작업 롤을 각각 지지하는 상하 보강 롤로 이루어지는 롤군을 구비하고, 상기 롤군의 축 방향의 한 쪽에서 구동하고, 다른 쪽에서 조작하는 4단 압연기에 있어서,
    상기 롤군을 하나의 롤 하우징 내에 2세트 수납하고, 또 적어도 상기 작업 롤의 메탈 초크는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하는 것을 특징으로 하는 압연기.
  2. 하나의 하우징 내에서, 압연재의 상하에 배치되는 작업 롤과, 상하의 상기 작업 롤을 각각 지지하는 상하의 중간 롤과, 상하의 상기 중간 롤을 각각 지지하는 상하 보강 롤로 이루어지는 롤군을 구비하고, 상기 롤군의 축 방향의 한 쪽에서 구동하고, 다른 쪽에서 조작하는 6단 압연기에 있어서,
    상기 롤군을 하나의 롤 하우징 내에 2세트 수납하고, 또 적어도 상기 작업 롤의 메탈 초크는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하는 것을 특징으로 하는 압연기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작업 롤의 메탈 초크에 상기 2세트의 롤군 사이에서 상기 압연재의 통판을 가이드하는 통판 가이드를 장착한 것을 특징으로 하는 압연기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상하의 상기 작업 롤의 메탈 초크의 적어도 한 쪽에 상기 압연재의 장력을 검출하는 장력계를 설치한 것을 특징으로 하는 압연기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업 롤의 메탈 초크와 상기 하우징의 미끄럼 이동면이 상기 메탈 초크의 경사에 대해 면접촉을 유지하도록 상기 작업 롤의 메탈 초크와 상기 하우징의 미끄럼 이동부에 원통 시트를 설치한 것을 특징으로 하는 압연기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 2세트의 롤군 중 상부 작업 롤 2개와 하부 작업 롤 2개를 상기 압연재의 폭 방향의 중심인 패스 중심선과 양 롤군의 축 방향 중심선의 교점을 중심으로 하여 수평면 내에서 상하 서로 반대 방향으로 경사지게 하여 압연하는 것을 특징으로 하는 압연기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 2세트의 롤군 중 상부 작업 롤 2개와 상부 보강 롤 2개 및 하부 작업 롤 2개와 하부 보강 롤 2개를 상기 압연재의 폭 방향의 중심인 패스 중심선과 양 롤군의 축 방향 중심선의 교점을 중심으로 하여 수평면 내에서 상하 서로 반대 방향으로 경사지게 하여 압연하는 것을 특징으로 하는 압연기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 작업 롤의 메탈 초크와 롤 하우징의 미끄럼 이동면이 수평 및 수직 방향의 경사에 대해 면접촉을 유지하도록 상기 작업 롤의 메탈 초크와 롤 하우징의 미끄럼 이동부에 구면 시트를 설치한 것을 특징으로 하는 압연기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 2세트 롤군의 상부 작업 롤 2개 및 하부 작업 롤 2개를 상하 반대 방향으로 축 방향 이동시키는 것을 특징으로 하는 압연기.
  10. 제2항에 있어서, 상기 중간 롤의 메탈 초크는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 중간 롤을 일체로 하여 보유 지지하는 것을 특징으로 하는 압연기.
  11. 제10항에 있어서, 상부 중간 롤 2개와 하부 중간 롤 2개를 상기 중간 롤의 메탈 쵸그를 거쳐서, 상하 반대 방향으로 축 방향 이동시키는 것을 특징으로 하는 압연기.
  12. 제11항에 있어서, 상부 작업 롤 2개와 하부 작업 롤 2개를 상기 작업 롤의 메탈 초크를 거쳐서 상부 중간 롤 2개와 하부 중간 롤 2개의 축 방향 이동과 거의 동시에, 상하 반대 방향으로 축 방향 이동시키는 것을 특징으로 하는 압연기.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보강 롤의 축 방향 추력을 롤 축 중심선 상에서 하나의 추력 지지 장치로 받는 것을 특징으로 하는 압연기.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 롤 또는 상기 보강 롤을 구동하는 압연기로서, 상기 압연재의 맞물림시에 상기 작업 롤의 벤더를 미리 정해진 설정치 이상으로 설정하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 압연기.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 작업 롤의 메탈 초크의 미끄럼 이동부에서 상기 메탈 초크의 미끄럼 이동면과 상기 하우징의 미끄럼 이동면의 간극을 작게 하도록 액압에 의해 압박하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 압연기.
  16. 하나의 하우징 내에서, 압연재의 상하에 배치되는 작업 롤과 상하의 상기 작업 롤을 각각 지지하는 상하 보강 롤로 이루어지는 롤군을 구비하고, 상기 롤군의 축 방향의 한 쪽에서 구동하고, 다른 쪽에서 조작하는 4단 압연기의 압연 방법에 있어서,
    상기 롤군을 하나의 롤 하우징 내에 2세트 수납하고, 또 적어도 상기 작업 롤의 메탈 초크는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하고, 상기 보강 롤을 구동하여 압연하는 것을 특징으로 하는 압연 방법.
  17. 하나의 하우징 내에서, 압연재의 상하에 배치되는 작업 롤과, 상하의 상기 작업 롤을 각각 지지하는 상하 중간 롤과, 상하의 상기 중간 롤을 각각 지지하는 상하의 보강 롤로 이루어지는 롤군을 구비하고, 상기 롤군의 축 방향의 한 쪽에서 구동하고, 다른 쪽에서 조작하는 6단 압연기의 압연 방법에 있어서,
    상기 롤군을 하나의 롤 하우징 내에 2세트 수납하고, 또 적어도 상기 작업 롤 메탈 초크는 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하고, 상기 중간 롤 또는 상기 보강 롤을 구동하여 압연하는 것을 특징으로 하는 압연 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 압연재의 맞물림시에 상기 작업 롤의 벤더를 미리 정해진 설정치 이상으로 설정하여 압연하는 것을 특징으로 하는 압연 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압연기를 1대 이상 압연 방향으로 배치하여 일방향 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 압연 방법.
  20. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 가역식 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 압연 방법.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업 롤 또는 상기 중간 롤을 각각 메탈 초크에 부착한 채 교대로 한 개씩 롤 연마기로 연마하고, 압연하는 것을 특징으로 하는 압연 방법.
  22. 조압연기와 마무리 압연기를 구비하고, 상기 조압연기로 열간 부재를 압연하는 열간 압연 설비 혹은 얇은 슬래브 주조기로 주조된 슬래브를 그대로 마무리 압연기로 압연하는 열간 압연 설비에 있어서,
    상기 마무리 압연기가 하나의 하우징 내에 상하 각각의 작업 롤과 보강 롤로 이루어지는 4단 압연기 롤군 혹은 상하 각각의 작업 롤, 중간 롤 및 보강 롤로 이루어지는 6단 압연기의 롤군 2세트를 조립하여 구성되고, 적어도 작업 롤 베어링 하우징(메탈 초크)은 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하는 압연기인 것을 특징으로 하는 열간 압연 설비.
  23. 조압연기와 마무리 압연기를 구비하고, 상기 조압연기로 열간 부재를 압연하는 열간 압연 설비 혹은 얇은 슬래브 주조기로 주조된 슬래브를 그대로 마무리 압연기로 압연하는 열간 압연 설비에 있어서,
    상기 마무리 압연기가 하나의 하우징 내에 상하 각각의 작업 롤과 보강 롤로 이루어지는 4단 압연기 롤군 혹은 상하 각각의 작업 롤, 중간 롤 및 보강 롤로 이루어지는 6단 압연기의 롤군 2세트를 조립하여 구성되고, 적어도 작업 롤 베어링 하우징(메탈 초크)은 상하 별개의 구동측과 조작측에서 2개의 작업 롤을 일체로 하여 보유 지지하는 압연기이며, 적어도 2대의 상기 압연기를 탠덤 배치하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 설비.
KR1019980707937A 1996-04-03 1996-04-03 압연기및압연방법과압연설비 KR100307121B1 (ko)

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