KR20000062831A - 조재의 압연설비 및 압연방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 조재의 압연설비, 특히 고속압연을 행하는 조재의 압연설비에 관한 것이다. 마무리 밀의 하류에 사이징 밀을 갖는 경우의 마무리 밀과 사이징 밀 사이에서 조재에 부여하는 장력제어를 간편하고 용이하게 고정밀도로 행하는 것을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다. 이 목적을, 조재의 압연설비의 마무리 밀의 하류에 사이징 밀을 갖는 조재의 압연설비에 있어서, 마무리 밀의 밀 모터의 정격용량 (Wf) 과, 사이징 밀 최상류측의 밀 모터의 정격용량 (Ws) 이, Wf/Ws≥5 의 관계를 만족하도록 함으로써 달성하였다.

Description

조재의 압연설비 및 압연방법 {ROLLING APPARATUS FOR BARS AND METHOD FOR ROLLING BARS}
본 발명은 조재의 압연설비, 특히 고속압연을 행하는 조재의 압연설비에 관한 것이다. 마무리 밀의 하류에 사이징 밀을 갖는 경우의 마무리 밀과 사이징 밀간에서 조재에 부여하는 장력제어를 간편, 용이하게 고정밀도로 행하는 것을 가능하게 한다. 또한, 조재란 환강, 각강, 6각강 이나 8각강 등의 다각강 및 철근용 선재의 총칭이다.
조재는, 통상, ① 조압연→② 중간압연→③ 복수의 스탠드로 이루어지는 마무리 밀에 의한 마무리 압연→ ④ 복수의 스탠드로 이루어지는 사이징 밀에 의한 사이징 압연을 거쳐 제조된다.
이와 같은 조재압연에 있어서는, 압연 중에 단선이나 좌굴을 발생시키지 않도록, 밀 사이에서 조재에 부여하는 장력을 제어하는 것이 필요하다. 특히 고속압연을 행하는 경우에는, 고정밀도의 장력제어가 중요하게 된다.
장력제어로서는, 밀 스탠드의 모터 전류를 제어하는 방식, 루퍼를 이용한 방식 등이 알려져 있다.
밀 스탠드의 모터 전류를 제어하는 방식은, 일본 공개특허공보 소57-72716 호, 일본 공개특허공보 소61-226108 호 등에서 개시되어 있다.
이 방식은, 제어를 행하는 스탠드의 모터 전류를, 다음 스탠드에 재료가 들어간 후, 무장력 상태에서의 모터 전류값이 되도록 모터 회전수를 조정하는 것이다. 무장력 상태에서의 모터 전류값은, 다음 스탠드에 재료가 들어가지 전의 전류값을 미리 기억해둠으로써 얻는다. 이 방식은 전류 메모리방식이라고도 불린다.
그러나, 전류 메모리방식에서는 고속압연에 대응하는 것은 매우 곤란하다. 예를 들면, 밀 사이를 10 m 로 한 경우, 100 m/sec 의 고속주행에서는, 0.1초 이하동안에 밀 모터의 무장력 전류 로크온을 행하는 것이 필요한데, 단시간에 제어하는 것은 실질적으로 불가능하다.
또, 장력은 압연저항에 의해 변화하는 전류값으로부터 구해지는 압연 토크와 밀의 압연하중 검출기로 검출되는 압연 반력 (압연 실적값) 으로부터, 롤 축에 관하여 구해지는 토크암값을 매체로 하여도 도출된다. 이 방식은 토크암 메모리방식이라 불린다. 이 토크암값이 적정값이 되도록, 루퍼를 동작시켜, 장력제어를 행한다.
그러나, 루퍼를 이용한 방식에서는, 루퍼의 움직임을 그다지 빨리 할 수 없으므로, 100 m/sec 를 초과하는 조재 등의 재료의 고속반송에 추종하여 제어할 수 없다.
또, 토크암 메모리방식에서는, 압연하중 검출기를 설치하는 것이 필요하게 된다. 그러나, 조재압연에 통상적으로 이용되는 유성형 경사 롤압연기 (원추형 롤이 자전하고, 또한, 공전하고 있는 압연기) 에 설치하는 것은 곤란하다. 다시 말하면, 설치하여도 설비비용이 커져, 기술적으로도 매우 고도의 측정·제어기술이 요구되게 되기 때문이다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하여, 매우 간단한 설비개조로, 용이하게 고정밀도의 장력제어가 가능해지는 압연설비 및 압연방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 조재 압연라인의 부분평면도 (개념도) 의 예이다.
도 2 는 마무리 밀의 밀 모터 정격용량 (Wf) 과 사이징 밀의 최상류측의 밀 모터 정격용량 (Ws) 과의 비 (Wf/Ws) 와 사이징 밀의 최상류측의 밀 모터의 전류비 Rs (=(장력부여시의 전류값 - 무장력시의 전류값)/정격전류값) 과의 관계를 장력에 따라 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 조재 2 : 마무리 밀
3 : 수냉대 4 : 사이징 밀
5 : 모터 (마무리 밀의 밀 모터)
6 : 모터 (사이징 밀의 최상류의 밀 모터)
본 발명은, 마무리 밀의 하류에 사이징 밀을 갖는 조재의 압연설비에 적용되는 것이다.
본 발명은, 이들 마무리 밀과 사이징 밀의 밀 모터의 정격용량 밸런스에 착안하여 이루어진 것이다. 이 정격용량 밸런스는 전기설비능력에 의해 결정되고 있으나, 설비상의 트러블을 발생시키지 않는 범위에서, 감히 이 정격용량 밸런스를 깨뜨려, 마무리 밀의 밀 모터에 비교하여, 정격용량이 작은 밀 모터를 사이징 밀 상류측의 밀 모터로 함으로써, 작은 장력변화를 큰 전류변동으로 취급할 수 있도록 하여, 고정밀도의 장력제어를 용이하게 할 수 있도록 이루어진 것이다. 다시 말하면, 본 발명에 의해, 장력제어로서는, 사이징 밀의 밀 모터의 전류를 목표 전류범위내로 제어하는 종래로부터의 방법을 그대로 사용하여도, 충분히 정밀도가 높은 제어를 실현할 수 있도록 이루어진 것이다.
즉, 본 발명은, 마무리 밀의 하류에 사이징 밀을 갖는 조재의 압연설비에 있어서, 마무리 밀의 밀 모터 정격용량 (Wf) 과, 사이징 밀 최상류측의 밀 모터 정격용량 (Ws) 이, Wf/Ws≥5 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 조재의 압연설비이다.
또한, 마무리 밀의 밀 모터란, 복수의 스탠드를 통합하여 구동시키는 하나의 밀 모터를 의미한다. 또, 사이징 밀의 최상류측의 밀 모터란, 사이징 밀의 최상류의 1 스탠드 또는 최상류의 스탠드를 포함하여, 계속되는 1 스탠드 이상의 복수의 스탠드를 통합하여 구동시키는 하나의 밀 모터를 의미한다.
본 발명은, 마무리 밀의 하류에 사이징 밀을 갖는 조재의 압연설비에 적용되는 것이다. 본 발명은, 이 마무리 밀의 밀 모터와 사이징 밀의 최상류의 밀 모터의 정격용량 Wf 와 Ws 의 비, Wf/Ws 를 5 이상으로 하는 것이 적합한 것을 발견함으로써 이루어졌다.
이하에, 본 발명을, 도 1 에 나타낸 조재 압연설비에 적용한 예를 들어 설명한다.
도 1 에 나타낸 조재 압연라인 (조압연, 중간압연은 도시생략) 에 있어서, 조재 (1) 는, 마무리 밀 (2) 에서 마무리 압연된 후, 수냉대 (3) 를 거쳐, 사이징 밀 (4) 에서 사이징 압연되어, 수냉대 (3) 에서 다시 필요한 수냉이 이루어진 후, 도시하지 않은 권취기에서 감긴다 (권취기는 도시생략). 모터 (5) 는 마무리 밀의 밀 모터, 모터 (6) 는 사이징 밀의 최상류의 밀 모터이다.
압연중의 단선이나 좌굴을 방지하기 위해, 밀 사이에서 조재에 적절한 장력을 부여하는데, 이 장력은 조재온도 등에 따라 변동된다. 발명자는, 조재의 단선이나 좌굴의 발생에는, 마무리 밀과 사이징 밀 사이에서 생기는 장력변동이 가장 크게 영향을 주는 것을 발견하였다.
또한, 마무리 밀과 사이징 밀 사이에서의 조재에 부여하는 장력이 플러스로 커지면 (조재에 인장응력이 걸려 있음), 단선이 생기기 쉬워진다. 장력이 플러스로 커지는 경우, 마무리 밀의 밀 모터 전류는 거의 변화하지 않고, 사이징 밀의 최상류측의 밀 모터 전류가 커진다. 따라서, 단선방지를 위해서는, 사이징 밀의 최상류측의 밀 모터의 전류를 감소시키기 위해 제어할 필요가 있다는 지견도 얻었다.
또, 장력이 마이너스로 커지면 (조재에 압축응력이 걸려 있음), 좌굴이 생기기 쉬워진다. 장력이 마이너스로 커지는 경우에는, 장력이 플러스로 커지는 경우와는 반대로, 사이징 밀의 최상류측의 밀 모터의 전류를 증가시키기 위해 제어할 필요가 있는 것도 발견하였다.
다음으로, Wf/Ws≥5 로 하는 것이 바람직한 것에 대하여 설명한다.
조재 단면적이 작아짐에 따라, 좌굴과 단선의 양자의 발생을 억제하기 위한 장력범위는 하방으로 이동한다. 따라서, 상정되는 최소제품 단면적의 허용장력범위 하한에서의 밀 전류값이 가장 작다.
그리고, 직경이 5 ㎜ 정도까지인 가는 지름의 조재까지 고려하면, 좌굴과 단선의 양자의 발생을 억제하기 위한 장력범위 하한은, 경험상 ＋0.5 ±0.1 kgf/mm2정도이다.
도 2 에, 직경 5.5 ㎜ 의 선재압연시의 마무리 밀의 밀 모터 정격용량 (Wf) 과 사이징 밀의 최상류측의 밀 모터 정격용량 (Ws) 과의 비 (Wf/Ws) 와 사이징 밀 최상류측의 밀 모터 전류비 Rs (=(장력부여시의 전류값 - 무장력시의 전류값)/정격전류값) 과의 관계를 장력마다 나타냈다.
Wf/Ws 가 클수록, 동일 장력에서의 RS 가 커진다. 즉, 장력제어를 위한 RS 의 제어범위가 커져, 장력제어가 쉬워진다. 전류제어를 원활하게 행하기 위해서는, RS 는 0.05 이상인 것이 필요한 것으로 되어 있으므로, Wf/Ws 는 5 이상으로 하는 것이 필요하다.
또한, 이 경향은, 사이징 밀의 최상류측의 밀 모터가, 사이징 밀의 최상류의 1 스탠드를 구동시키는 경우, 또는 최상류의 스탠드를 포함하여, 계속되는 1 스탠드 이상의 복수의 스탠드를 통합하여 구동시키는 경우의 어느 하나의 경우도 동일하다.
(실시예)
도 1 에 나타낸 조재 압연라인에 있어서, 본 발명의 효과를 확인하였다.
도시하지 않은 조압연기, 중간압연기의 하류에, 2 롤 10 스탠드로 이루어진 마무리 밀, 수냉대, 3 스탠드의 4 롤로 이루어진 사이징 밀 및 수냉대를 배치하였다. 장력을 0.5 ± 0.1 kgf/mm2로 제어하기 위해, 사이징 밀의 최상류측의 밀 모터가 최상류의 1 스탠드의 4 롤만 구동으로 하고, Wf/Ws=11.5 (Wf=6000㎾, Ws=520 ㎾) 로서, 직경 7 ㎜ 의 선재를 압연하였다. 그 결과, 사이징 밀의 최상류측의 밀 모터의 전류비, RS 의 제어범위를 0.5 ±0.1 로 넓게 할 수 있어, 용이하게 단선이나 좌굴의 발생을 억제할 수 있어, 발생율은 0% 이었다. 한편, Wf/Ws=2.22 (Wf=1000㎾, Ws=450㎾) 으로 장력을 0.5 ±0.1 kgf/mm2으로 제어하기 위해, 직경 7 ㎜ 의 선재압연을 시험했으나, RS 의 범위는 0.015 ±0.005 정도로, 단선이나 좌굴이 빈발하여 발생율은 10% 이었다.
조재의 압연설비에 있어서, 본 발명을 적용함으로써, 매우 간편한 설비개조만으로, 고정밀도의 장력제어를 간편하게 실현할 수 있었다.

Claims (6)

  1. 마무리 밀의 하류에 사이징 밀을 갖는 조재의 압연설비에 있어서, 마무리 밀의 밀 모터의 정격용량 (Wf) 과, 사이징 밀 최상류측의 밀 모터의 정격용량 (Ws) 이 Wf/Ws≥5 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 조재의 압연설비.
  2. 마무리 밀의 밀 모터의 정격용량 (Wf) 과, 사이징 밀 최상류측의 밀 모터의 정격용량 (Ws) 이 Wf/Ws≥5 의 관계를 만족하는, 마무리 밀의 하류에 사이징 밀을 갖는 압연설비에서, 사이징 밀의 밀 모터 전류제어에 의해 압연재의 장력제어를 행하는 것을 특징으로 하는 조재의 압연방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 압연 중에 단선 및 좌굴이 발생하지 않도록, 조재에 걸리는 장력을 제어하는 것을 특징으로 하는 조재의 압연방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 마무리 밀 출측의 조재의 압연속도가 100 m/s 이상인 것을 특징으로 하는 조재의 압연방법.
  5. 마무리 밀의 하류에 사이징 밀을 갖는 압연설비에서, 압연 중에 단선 및 좌굴이 발생하지 않도록, 마무리 밀의 밀 모터의 정격용량 (Wf) 과 사이징 밀 최상류측의 밀 모터의 정격용량 (Ws) 과의 비 (Wf/Ws) 를 규제하고, 또한, 사이징 밀의 밀 모터 전류제어에 의해 압연재의 장력제어를 행하는 것을 특징으로 하는 조재의 압연방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 마무리 밀 출측의 조재의 압연속도가 100 m/s 이상인 것을 특징으로 하는 조재의 압연방법.
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