KR20010043743A - 스트립 권취 방법 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 권취용 핀치 롤의 출구측에서 선행 스트립이 헐렁하게 되는 것을 방지함과 동시에, 후행재의 선단이 권취용 핀치 롤의 입구측에서 헐렁하게 되는 것을 방지하기 위해서, 압연기로부터 보내진 스트립을 스트립셔(102)에 의해서 소정의 길이로 절단하고, 절단된 스트립을 스트립셔(102)의 출구측에 배치된 권취용 핀치 롤(105)을 통해서 권취 장치(104)의 맨드렐(107)에 감도록 한 스트립의 권취 방법에 있어서, 권취용 핀치 롤(105)을 통해서 맨드렐(107)에 감긴 스트립의 후단을 스트립셔(102)로 절단한 후의 권취용 핀치 롤(105)의 원주 속도가 상기 절단 직후의 후행재의 반송 속도보다 빠르고, 또한 맨드렐(107)에 의한 스트립의 권취 속도보다 늦도록 한다.

Description

스트립 권취 방법{METHOD OF WINDING STRIPS}
도 16에 일반적인 연속 열간 압연 라인의 전체 개략을 도시한다. 종래, 스트립셔에 의해서 소정의 길이로 절단된 스트립을 선행재 권취 장치 및 후행재 권취 장치로 교대로 감을 때의 권취 장치의 전환은 다음과 같이 실행되고 있다. 예를 들면, 선행재 권취 장치(a)에서 후행재 권취 장치(b)로 전환하는 경우를 설명하면, 마무리 압연기(c)에서 보내진 스트립(d)을 마무리 압연기(c)의 하류측에 배치된 스트립셔(e)에서 소정 길이로 절단하여 선행 스트립(d1) 및 후행 스트립(d2)으로 분할하고, 선행 스트립(d1) 및 후행 스트립(d2)을 각각 선행재 권취 장치(a) 및 후행재 권취 장치(b)로 감는다.
선행 스트립(d1)을 선행재 권취 장치(a)에서 권취하고 있는 동안에, 스트립셔(e)의 출구측에 배치된 권취용 핀치 롤(f)의 하방 핀치 롤(g)을 상류측으로 이동시키고, 이것에 의해서 권취용 핀치 롤(f)의 오프셋 각을 변경하여 스트립의 반송 방향을 사전에 선행재 권취 장치(a)에서 후행재 권취 장치(b)로 전환해 두고, 선행 스트립(d1)이 권취용 핀치 롤(f)을 빠져나온 직후에 후행 스트립(d2)을 후행재 권취 장치(b)로 유도하여, 해당 후행 스트립(d2)을 후행재 권취 장치(b)로 권취한다. 이 때, 삼각 게이트(j)로 후행 스트립(d2)이 선행재 권취 장치(a)측으로 뚫고 나가는 것을 방지한다.
또한, 최근 연속 열간 압연의 권취 설비로서, 카루젤 릴(carousel reel)식 권취 설비가 이용되고 있다.
도 20에 카루젤 릴식 권취 설비를 배치한 연속 열간 압연 라인의 일례를 개략적으로 도시한다.
카루젤 릴식 권취 설비는 제 1 및 제 2 맨드렐(1, 2)을 구비하고 있고, 제 1 및 제 2 맨드렐(1, 2)은 한쪽이 권취 개시 위치에 위치하고 있을 때에 다른쪽이 권취 종료 위치에 위치하도록 선회 궤도(3)에 서로 원주 방향으로 간격을 두고 선회할 수 있도록 배치되어 있다. 그리고, 예컨대 제 1 맨드렐(1)이 권취 개시 위치에 위치하고 있을 때, 제 1 맨드렐(1)에 의해서 마무리 압연기(4)로부터 보내진 선행 스트립(S1)을 소정량 권취한 후에 해당 선행 스트립(S1)을 권취하면서 제 1 맨드렐(1)을 권취 종료 위치로 선회시켜, 이 상태에서 선행 스트립(S1)의 후단을 스트립셔(5)로 절단하고 후행 스트립(S2)의 선단을 권취 개시 위치에 위치하는 제 2 맨드렐(2)로 권취하도록 되어 있다. 또한, 권취 종료 위치에서의 스트립(S1)의 권취가 완료된 후에는 권취한 선행 스트립(S1)의 코일을 맨드렐(1)로부터 빼내고, 맨드렐(1)은 후행 스트립(S2)에 후속하는 스트립의 선단을 감을 때까지 대기 상태가 된다.
또한, 권취 개시 위치의 맨드렐[도면에서는 제 1 맨드렐(1)]을 향하는 상류측 패스 라인(P1)의 상하에는 스트립(S)의 선단을 상류측의 맨드렐을 향해서 안내하는 상류측 판 통과 가이드(6 내지 13)가 배치되고, 상류측 패스 라인(P1)으로부터 분기되어 권취 종료 위치의 맨드렐[도면에서는 제 2 맨드렐(2)]을 향하는 하류측 패스 라인(P2)의 상하에는 권취 종료 위치의 맨드렐에 감아지는 스트립(S)을 안내하는 하류측 판 통과 가이드(13 내지 15) 및 가이드 롤러(20)가 배치되어 있다. 또한, 판 통과 가이드(13)는 상류측 패스 라인(P1)으로부터 하류측 패스 라인(P2)이 분기되는 위치에 배치되어 상류측 패스 라인(P1)에 대한 상방 가이드와 하류측 패스 라인(P2)에 대한 하방 가이드를 겸하고 있다.
또한, 도 20에 있어서 참조 부호(16)는 패스 라인(P1)에서 마무리 압연기(4)와 스트립셔(5) 사이에 배치된 핀치 롤, 참조 부호(17)는 패스 라인(P1)에서 스트립셔(5)의 출구측에 배치된 권취용 핀치 롤, 참조 부호(18)는 권취 개시 위치의 맨드렐의 외주면측에 접근 이간(離間)이동 가능하게 배치된 상류측 랩퍼(wrapper) 롤, 참조 부호(19)는 권취 종료 위치의 맨드렐의 외주면측에 접근 이간(離間)이동 가능하게 배치된 하류측 랩퍼 롤이며, 상류측, 하류측의 각 랩퍼(wrapper) 롤(18, 19) 및 하류측 판 통과 가이드의 상방 가이드(14)는 제 1, 제 2 맨드렐(1, 2)이 선회 궤도(3)를 선회할 때에 해당 선회를 허용하는 선회 궤도(3)로부터 이간이동하도록 되어 있다.
그러나, 전자의 일반적인 열간 압연 라인에 있어서의 종래의 스트립의 권취 방법에 있어서는, 스트립셔(e)에 의해 스트립을 절단하면, 그때까지 마무리 압연기(c)와 선행재 권취 장치(a)에 의해 스트립에 부여되어 있던 장력이 개방되어, 선행 스트립의 후단이 도 17에 도시하는 바와 같이 권취용 핀치 롤(f)의 출구측에서 헐렁하게 되어 버려, 최악의 경우에는 선행 스트립의 후단이 삼각 게이트(j)에 걸려 판이 파손된다고 하는 문제가 발생하고, 또한, 선행 스트립(S1)의 후단이 권취용 핀치 롤(f)을 빠져나온 후에, 일시적으로 해당 권취용 핀치 롤(f)의 원주 속도가 후행 스트립(S2)의 반송 속도보다 느려져서, 후행 스트립(S2)의 선단이 권취용 핀치 롤(f)의 입구측에서 헐렁하게 되어 버린다고 하는 문제도 발생했다.
한편, 카루젤 릴(carousel reel)식 권취 설비를 배치한 열간 압연 라인에 있어서의 종래의 스트립의 권취 방법에 대해서도, 권취 종료 위치의 맨드렐[제 2 맨드렐(2)]에서 선행 스트립(S1)의 권취 중에 스트립셔(5)에 의해서 스트립을 절단하면, 그때까지 마무리 압연기(4)와 하류측의 맨드렐에 의해 스트립에 부여되어 있던 장력이 개방되어, 선행 스트립(S1)이 도 21에 도시하는 바와 같이 스트립셔 출구측에 배치된 권취용 핀치 롤(17)의 출구측에서 헐렁하게 되어, 최악의 경우에는 선행 스트립(S1)이 상류측 패스 라인(P1)과 하류측 패스 라인(P2)의 분기 위치에 있는 하류측 판 가이드(13)의 선단에 걸려 판이 파손된다고 하는 문제가 발생하고, 또한 선행 스트립(S1)의 후단이 권취용 핀치 롤(17)을 빠져나간 후에, 일시적으로 해당 권취용 핀치 롤(17)의 원주 속도가 후행 스트립(S2)의 반송 속도보다 느려져서, 후행 스트립(S2)의 선단이 권취용 핀치 롤(17)의 입구측에서 헐렁하게 된다는 문제도 발생했다.
본 발명은 이러한 불합리를 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 맨드렐로 권취되어 있는 스트립의 후단을 스트립셔로 절단한 후에 해당 스트립이 스트립셔의 출구측에 배치된 권취용 핀치 롤의 출구측에서 헐렁하게 되는 것을 방지하는 것이 가능함과 동시에, 후행 스트립의 선단이 상기 권취용 핀치 롤의 입구측에서 헐렁해지는 것을 방지할 수 있는 스트립의 권취 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 요약
본 발명의 스트립의 권취 방법은 이러한 목적을 달성하기 위해서, 압연기로부터 보내진 스트립을 스트립셔에 의해서 소정의 길이로 절단하고, 절단된 스트립을 상기 스트립셔의 출구측에 배치된 권취용 핀치 롤을 거쳐서 권취 장치의 맨드렐에 의해서 권취하도록 한 스트립의 권취 방법에 있어서,
상기 권취용 핀치 롤을 거쳐서 상기 맨드렐에 감기는 스트립의 후단을 스트립셔로 절단한 후의 상기 권취용 핀치 롤의 원주 속도가 상기 절단 직후의 후행재의 반송 속도보다 빠르고, 또한 상기 맨드렐에 의한 상기 스트립의 권취 속도보다 느리도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 절단후의 스트립에는 스트립셔와 권취용 핀치 롤 사이에서 하류측을 향한 인장력이 작용하고, 권취용 핀치 롤과 맨드렐 사이에서도 하류측으로 인장력이 작용하기 때문에, 권취용 핀치 롤의 출구측에서 선행 스트립이 헐렁하게 되는 것을 방지할 수 있고, 더구나, 권취용 핀치 롤의 원주 속도를 상기 절단 직후의 후행재의 반송 속도보다 빠르게 하고 있으므로, 후행재의 선단이 권취용 핀치 롤의 입구측에서 헐렁하게 되는 것을 방지할 수 있다.
이 경우, 상기 맨드렐이 카루젤 릴식 권취 설비의 맨드렐이고, 상기 권취용 핀치 롤을 거쳐서 해당 맨드렐에 감기는 스트립의 후단을 상기 스트립셔로 절단한 후의 상기 맨드렐의 설정 권취 속도(Vm)와, 해당 절단시의 상기 권취용 핀치 롤의 목표 속도(Vp)와, 상기 절단 직후의 후행재의 판 속도(Vs)의 관계를 Vm＞Vp＞Vs로 함으로써, 선행 스트립이 권취 개시 위치의 맨드렐을 향하는 패스 라인과 권취 종료 위치의 맨드렐을 향하는 패스 라인의 분기 위치에 있는 판 통과 가이드의 선단에 걸리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 스트립셔에 의해서 소정의 길이로 절단된 스트립을 스트립셔의 출구측에 배치된 제 1 권취용 핀치 롤을 거쳐서 상류측 권취 장치의 맨드렐과 하류측 권취 장치의 맨드렐에 의해서 교대로 감도록 한 스트립의 권취 방법에 있어서,
하류측 맨드렐의 입구측에 배치된 제 2 권취용 핀치 롤을 거쳐서 해당 하류측 맨드렐에 감기는 스트립의 후단을 상기 스트립셔로 절단한 후의 상기 제 2 권취용 핀치 롤의 목표 속도(Vp1), 상기 제 1 권취용 핀치 롤의 목표 속도(Vp2), 상기 절단 직후의 후행재의 목표 판 속도(Vs) 및 상기 하류측 맨드렐의 설정 권취 속도(Vm)의 관계를 Vm＞Vp1＞Vp2＞Vs로 함으로써, 선행 스트립의 후단이 삼각 게이트에 걸리는 것에 의한 해당 스트립의 파손을 방지할 수 있다.
이 경우, 상기 제 1 권취용 핀치 롤의 하방 핀치 롤을 오프셋한 후, 상기 제 2 권취용 핀치 롤을 거쳐서 상기 하류측 맨드렐에 감기는 스트립의 후단을 상기 스트립셔로 절단할 때까지의 동안에, 상기 제 1 하방 핀치 롤의 속도를 상기 후행재의 목표 판 속도(Vs)보다 느리게 한 상태에서 상기 제 1 권취용 핀치 롤의 상방 핀치 롤에 의해서 상기 제 1 하방 핀치 롤의 토오크 실적값이 사전에 정해진 설정값이 될 때까지 스트립을 가압하고, 이 때의 가압력을 상기 오프셋했을 때의 상기 상방 핀치 롤의 해당 스트립에 대한 설정 가압력으로 함으로써, 하류측 맨드렐에 감기는 스트립 후단을 제 1 권취용 핀치 롤로 양호하게 협지할 수 있다.
또한, 상기 스트립셔에 의해서 절단된 스트립을 해당 스트립셔의 출구측에 배치된 상기 권취용 핀치 롤을 거쳐서 상기 맨드렐에 의해서 연속적으로 감는 것에 앞서서, 해당 권취용 핀치 롤의 가압력을 P=2F(Δu/Δx)+4(MB/Δx){(la/RL)+(lb/RU)}로 정해지는 P값 이상으로 설정함으로써, 상방 핀치 롤의 가압력을 가장 적절한 값으로 설정할 수 있으므로, 얇은 스트립의 후단 잘림이나 두꺼운 스트립의 권취 장치에의 유도 불량 등을 방지할 수 있다.
이 경우, 상기 가압력 설정 후, 상기 권취용 핀치 롤의 갭을 선행 스트립의 통과로부터 후행 스트립이 맞물릴 때까지 유지함으로써, 후행 스트립의 권취용 핀치 롤으로의 맞물림 불량 등을 방지할 수 있다.
또한, 상기 맨드렐에 의한 스트립의 권취를 종료하기 전에 해당 맨드렐에 의한 스트립의 권취 제어를 토오크 제어로부터 회전 속도 제어로 전환하고, 그 후에 코일 형상으로 권취되는 스트립에 가압 롤을 가압 밀착하여 상기 맨드렐의 회전을 정지시킴으로써, 가압 롤의 접촉에 의한 코일의 감속이 없어지는 결과, 코일의 외부 권취의 권취 이완이나 신축(telescope)이라는 권취 불량의 발생을 회피할 수 있음과 동시에, 스트립의 권취 종료 후에 코일의 회전을 정지할 때에는 해당 가압 롤이 제동력을 가지기 위해서, 단시간 내에 코일의 회전을 정지시킬 수 있다.
또한, 상기 맨드렐에 의한 스트립의 권취를 종료하기 전에, 스트립의 장력을 높이는 것 같은 해당 맨드렐에 의한 스트립의 토오크 제어를 실행하고, 그 후에 코일 형상으로 감기는 스트립에 가압 롤을 가압 밀착하여 상기 맨드렐의 회전을 정지시킴으로써, 가압 롤의 접촉에 의한 코일의 감속을 방지할 수 있으므로, 코일의 외부 권취의 권취 이완이나 신축(telescope)이라는 권취 불량의 발생을 회피할 수 있음과 동시에, 스트립의 권취 종료 후, 코일의 회전을 정지시킬 때에는 해당 가압 롤이 제동력을 가지기 위해서, 단시간 내에 코일의 회전을 정지시킬 수 있다.
또한, 상기 스트립셔에 의한 스트립의 절단후에 상기 후행재의 선단이 해당 스트립셔의 출구측에 배치된 상기 권취용 핀치 롤에 맞물릴 때에, 해당 권취용 핀치 롤의 원주 속도가 상기 후행재의 반송 속도보다도 빠르게 되도록, 상기 권취용 핀치 롤의 구동 장치에 감속측의 토오크 리미트를 설정함으로써, 판 두께가 두껍고 휨 강성이 큰 스트립의 경우에 있어서도, 후행재가 권취용 핀치 롤의 입구측에서 헐렁하게 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 열간 압연기로부터 보내진 스트립을 스트립셔에 의해서 소정의 길이로 절단하고, 절단된 스트립을 스트립셔의 출구측에 배치된 권취용 핀치 롤을 거쳐서 권취 장치의 맨드렐로 감도록 한 스트립의 권취 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예인 스트립의 권취 방법을 설명하기 위한 설명도,
도 2는 스트립의 절단, 권취시의 각부분의 운전 패턴(속도 패턴)의 일례를 설명하는 설명도,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 스트립의 절단시부터 절단후에 있어서의 선행 스트립과 후행 스트립의 상태를 설명하는 설명도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예인 스트립의 권취 방법을 설명하기 위한 설명도,
도 5는 본 발명의 제 3 실시예인 스트립의 권취 방법을 설명하기 위한 도면으로, 스트립셔 출구측의 권취용 핀치 롤의 구동 기구의 개략적인 사시도,
도 6은 감속측의 토오크 리미트를 설정한 경우의 스트립셔 출구측의 권취용 핀치 롤의 회전 속도와 부하 토오크의 시간 경과에 따른 변화를 도시한 그래프,
도 7은 감속측의 토오크 리미트를 설정하지 않는 경우의 스트립셔 출구측의 권취용 핀치 롤의 회전 속도와 부하 토오크의 시간 경과에 따른 변화를 도시한 그래프,
도 8은 본 발명의 제 4 실시예의 설명에 사용하는 도면으로, 권취 코일의 역학모델을 도시한 도면,
도 9는 권취 종료 단계에서의 맨드렐의 속도 및 토오크의 측정 결과를 도시한 그래프,
도 10은 권취 종료 단계에서의 맨드렐의 속도 및 토오크의 측정 결과를 도시한 그래프,
도 11은 본 발명의 제 5 실시예의 설명에 사용하는 도면으로, 권취용 핀치 롤의 상방 핀치 롤에 의한 스트립의 가압력과 가압량의 관계를 도시한 그래프,
도 12는 권취용 핀치 롤의 상방 핀치 롤에 의한 스트립의 가압력 및 실린더 기름 공급 명령(油注指令)의 타임 차트,
도 13은 권취용 핀치 롤의 상방 핀치 롤에 의한 스트립의 가압력 및 실린더 기름 공급 명령의 타임 차트,
도 14는 오프셋했을 때의 권취용 핀치 롤의 측면도,
도 15는 권취용 핀치 롤의 상방 핀치 롤에 의해서 스트립을 가압 하강시켰을 때의 측면도,
도 16은 일반적인 연속 열간 압연 라인의 전체 개략도,
도 17은 권취용 핀치 롤의 출구측에서의 스트립 후단의 헐렁함을 설명하기 위한 설명도,
도 18은 권취용 핀치 롤의 상방 핀치 롤에 의한 스트립의 가압력이 약한 경우의 문제점을 설명하기 위한 설명도,
도 19는 권취용 핀치 롤의 입구측에서의 후행 스트립 선단의 헐렁함을 설명하기 위한 설명도,
도 20은 카루젤 릴식 권취 설비의 개략을 도시한 도면,
도 21은 권취용 핀치 롤의 출구측에서의 스트립 후단의 헐렁함을 설명하기 위한 설명도.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예인 일반적인 열간 압연 라인에 있어서의 스트립의 권취 방법을 설명한다.
도 1은 연속 열간 압연 라인의 스트립셔에서 하류측 부분을 개략적으로 도시한 것으로, 이 실시예에서는 마무리 압연기(도시하지 않음)로부터 보내진 스트립을 스트립셔(102)로 소정 길이로 절단하고, 선행 스트립(S1)을 하류측 권취용 핀치 롤(제 2 권취용 핀치 롤)(103)을 거쳐서 하류측 권취 장치(104)의 맨드렐(107)에 의해서 감음과 동시에, 후행 스트립(S2)을 스트립셔(102)의 출구측에 배치된 상류측 권취용 핀치 롤(제 1 권취용 핀치 롤)(105)을 거쳐서 상류측 권취 장치(101)의 맨드렐(107)에 의해서 권취하는 경우를 예로 든다.
하류측 권취 장치(104) 및 상류측 권취 장치(101)는 모두 맨드렐(107)에 권취된 스트립을 소정의 권취 장력으로 잡아 당기기 위한 수단으로서, 맨드렐(107)을 회전 구동 시키는 모터(108)의 토오크를 검출하는 토오크 검출기(109)와, 토오크 검출기(109)에 의해서 얻어진 검출 토오크값이 목표 토오크값과 일치하도록 모터(108)를 피드백 제어하여 스트립의 장력을 일정하게 유지하는 토오크 제어 장치(110)와, 모터(108)의 회전 상태를 검출하는 파일럿 발생기(PLG)(111)와, 파일럿 발생기(111)에 의해서 얻어진 속도 검출값이 목표 속도와 일치하도록 모터(108)를 피드백 제어하는 속도 제어 장치(112)를 구비한다.
또한, 하류측 권취용 핀치 롤(103)은 하방 핀치 롤(103a)의 모터(113)의 토오크를 검출하는 토오크 검출기(114)와, 모터(113)의 회전 상태를 검출하는 파일럿 발생기(PLG)(115)와, 파일럿 발생기(115)에 의해서 얻어진 속도 검출값이 목표 속도(Vp1)와 일치하도록 모터(113)를 피드백 제어하는 속도 제어 장치(116)를 구비한다.
또한, 상류측 권취용 핀치 롤(105)도 마찬가지로, 하방 핀치 롤(105a)의 모터(117)의 토오크를 검출하는 토오크 검출기(118)와, 모터(117)의 회전 상태를 검출하는 파일럿 발생기(PLG)(119)와, 파일럿 발생기(119)에 의해서 얻어진 속도 검출값이 목표 속도(Vp2)와 일치하도록 모터(117)를 피드백 제어하는 속도 제어 장치(120)를 구비한다. 하방 핀치 롤(105a)은 하류측 권취 장치(104)로부터 상류측 권취 장치(101)로 전환할 때의 오프셋각 변경시에 상류측으로 패스 라인을 따라 이동 가능하게 되고, 상방 핀치 롤(105b)은 스트립을 가압 하강시키기 위해서 유압 실린더(121)를 거쳐서 해당 스트립을 가압 밀착 가능하도록 되어 있다. 또한, 상방 핀치 롤(105b)에는 해당 상방 핀치 롤(105b)에 가해지는 가압력을 검출하는 가압력 검출기(122)가 장치되어 있다.
유압 실린더(121)를 거쳐서 상방 핀치 롤(105b)에 가해지는 가압력은 가압력 검출기(122)에 의해서 얻어진 검출 가압력이 사전에 보상 가압력 설정기(124)에 의해서 설정된 설정 가압력과 일치하도록, 핀치 롤 가압력 제어 장치(125)에 의해서 유압 펌프(126)로부터 유압 실린더(121)로 공급되는 기름을 전환하는 서보 밸브(127)를 피드백 제어함으로써 결정된다. 또한, 핀치 롤의 가압력 제어는 공기에 의한 것이더라도 무방하다.
다음에, 하류측 권취 장치(104)로부터 상류측 권취 장치(101)로 전환하는 경우를 설명하면, 우선, 선행 스트립(S1)을 하류측 권취 장치(104)의 맨드렐(107)로 감고 있는 동안에 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 하방 핀치 롤(105a)을 유압 실린더(도시하지 않음) 등에 의해서 상류측으로 패스 라인을 따라 이동시키고, 이것에 의해서 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 오프셋각을 변경하여 스트립의 반송 방향을 사전에 하류측 권취 장치(104)로부터 상류 측권취 장치(101)로 전환해 두고, 선행 스트립(S1)이 상류측 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나간 직후에 후행 스트립(S2)을 상류측 권취 장치(101)측으로 유도할 수 있도록 해 놓는다. 또한, 도 1에 있어서 참조 부호(128)는 후행 스트립(S2)의 선단이 하류측 권취 장치(4)측으로 뚫고 나가는 것을 방지하기 위한 삼각 게이트이다.
선행 스트립(S1)이 하류측 권취 장치(104)의 맨드렐(107)에 권취되어 있는 상태에서, 스트립셔(102)에 의해 스트립을 절단하는 경우, 본 발명에서는 상기 절단을 실행하는 때에 권취 장치(104)의 속도 제어 장치(112)에 의한 선행 스트립(S1)의 설정 권취 속도(Vm), 상류측 권취용 핀치 롤(105)측의 속도 제어 장치(120)에 대한 목표 속도(Vp2), 하류측 권취용 핀치 롤(103)측의 속도 제어 장치(116)에 대한 목표 속도(Vp1), 및 절단 직후의 후행 스트립(S2)의 반송 속도(Vs)(=절단 직전의 스트립의 반송 속도)를 상위 컴퓨터(도시하지 않음)에 의해서, Vm＞Vp1＞Vp2＞Vs가 되도록 설정한다.
이하에 상술한다.
선행 스트립(S1)이 하류측 권취 장치(104)의 맨드렐(107)에 감겨 있는 상태로, 스트립셔(102)에 의한 스트립의 절단이 완료되면, 절단이 완료되었다는 뜻의 절단 완료 신호가 스트립셔(102), 또는 상위 컴퓨터로부터 하류측 권취 장치(104)의 속도 제어 장치(112), 하류측 권취용 핀치 롤(103)의 속도 제어 장치(116), 및 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 속도 제어 장치(120)로 각각 통지된다.
상기 절단 완료 신호가 시간(t0)에서 통지되면, 상기 시간(t0)의 타이밍에서 하류측 권취 장치(104)의 맨드렐(107)은 토오크 제어 장치(110)에 의한 장력 제어로부터 속도 제어 장치(112)에 의한 속도 제어로 전환된다. 동시에, 상기 시간(t0)의 타이밍에서 속도 제어 장치(112)는 스트립의 권취 속도의 가속을 개시함과 동시에, 도 2의 곡선(Ⅰ)에서 도시하는 바와 같이, 그 가속률이 X에서 가속 종료후의 최종 속도(Vm)가 다음 수학식 1이 되는 속도 제어를 개시한다.
[수학식 1]
Vm=Vs×A
단, Vs는 절단 직전의 스트립의 반송 속도이며, A는 리드율(최종 속도를 결정하기 위한 계수)이다.
또한, 시간(t0)에 있어서의 선행 스트립(S1)과 후행 스트립(S2)의 상태는 도 3a에 도시하는 바와 같이 된다.
그 가속 개시의 시간(t0)에서 시간(t1)에 이르기까지의 지연 시간(t1) 동안은 하류측 권취용 핀치 롤(103)의 속도 제어 장치(116)에 의해, 하류측 권취용 핀치 롤(103)의 속도가 절단 직전의 스트립 속도(Vs)로 유지된다. 그러나, 시간(t1)이 되면, 속도 제어 장치(116)는 하류측 권취용 핀치 롤(103)의 속도의 가속을 개시함과 동시에, 도 2의 곡선(Ⅱ)에서 도시하는 바와 같이, 그 가속률이 Y에서 가속 종료후의 최종 속도(Vsp1)가 다음 수학식 2가 되는 속도 제어를 개시한다. 또한, 상기의 지연 시간(t1)의 계시(計時)는 속도 제어 장치(116)가 갖는 타이머, 또는 상위 컴퓨터에 의해서 실행된다.
[수학식 2]
Vp1=Vs×B
단, B는 리드율이며, 리드율 A, B의 관계는 A＞B이다.
또한, 그 가속 개시의 시간(t0)으로부터 시간(t2)에 이르기까지의 지연 시간(t2) 동안에는 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 속도 제어 장치(120)에 의해, 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 속도가 절단 직전의 스트립 속도(Vs)로 유지된다. 그러나, 시간(t2)이 되면, 속도 제어 장치(120)는 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 속도의 가속을 개시함과 동시에, 도 2의 곡선(Ⅲ)에서 도시하는 바와 같이, 그 가속률이 Z에서 가속 종료후의 최종 속도(Vp2)가 다음의 수학식 3이 되는 속도 제어를 개시한다. 또한, 상기 지연 시간(t2)의 계시는 속도 제어 장치(120)가 갖는 타이머, 또는 상위 컴퓨터(도시하지 않음)에 의해서 실행되고, 지연 시간(T1)과 지연시간(T2)의 관계는 T1＜T2로 한다.
[수학식 3]
Vp2=Vs×C
단, C는 리드율이며, 리드율 B와 C의 관계는 B＞C이다.
그 후, 시간(t3)이 되면, 도 3b에 도시하는 바와 같이 상류측 권취용 핀치 롤(105)과 스트립셔(102) 사이에 선행 스트립(S1)의 후단과 후행 스트립(S2)의 선단이 각각 위치하고, 선행 스트립(S1)의 후단과 후행 스트립(S2)의 선단은 충분히 떨어진 상태로 된다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이 시간(t4)이 되면 하류측 권취 장치(104)의 맨드렐(107)의 권취 속도가 최종 속도(Vm)로 되고, 시간(t5)이 되면 하류측 권취용 핀치 롤(103)의 속도가 최종 속도(Vp1)로 되며, 시간(t6)이 되면 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 속도가 최종 속도(Vp2)로 된다.
그리고, 시간(t7)이 되면, 도 3c에 도시하는 바와 같이 하류측 권취용 핀치 롤(103)과 상류측 권취용 핀치 롤(105) 사이에 선행 스트립(S1)의 후단이 위치함과 동시에, 후행 스트립(S2)의 선단이 상류측 권취용 핀치 롤(105)에 도달한 상태로 된다.
또한, 최종 속도(Vm)와 최종 속도(Vp1)의 속도비(x), 및 최종 속도(Vp1)와 최종속도(Vp2)의 속도비(y)는 다음의 수학식과 같이 된다.
[수학식 5]
x=(A·Vm)/(B·Vp1)=A/B
[수학식 6]
y=(B·Vp1)/(C·Vp2)=B/C
따라서, 예컨대 리드율 A, B, C를 A=1.5, B=1.1, C=1.05라고 하면, 속도비 x, y는 다음과 같이 된다.
[수학식 7A]
속도비 x=(1.5/1.1)=1.045
[수학식 7B]
속도비 y=(1.1/1.05)=1.048
또한, 리드율 A, B, C는 스트립의 하류측 권취 장치(104)의 권취성의 점에서는 큰 쪽이 바람직하지만, 큰 경우에는 권취시의 감속 에너지가 스트립에 부가되기 때문에, 마무리 압연후의 스트립에 과장력(過張力)이 발생하여 스트립의 폭이 줄어들어 품질상의 문제가 되기 때문에, 판 두께에 따라 권취성을 가장 먼저 경험적으로 결정한다.
또한, 하류측 권취 장치(104)와 하류측 권취용 핀치 롤(103)의 가속 과정에서의 속도비에 있어서도 상기의 속도비(x)가 확보되고, 또한，하류측 권취용 핀치 롤(103)과 상류측 권취용 핀치 롤(105)에 있어서의 가속 과정의 속도비에 있어서도 상기 속도비(y)가 확보되는 것이 바람직하다.
하류측 권취 장치(104)와 하류측 권취용 핀치 롤(103)의 가속 과정에서의 속도비에 있어서, 상기 속도비(x)가 확보되기 위해서는 수학식 5를 이용하여 다음식이 성립된다.
[수학식 8]
(Vs+X·T1)/Vs=A/B
단, X는 하류측 권취 장치(104)의 가속률이며, T1은 도 2에 도시한 지연 시간이다.
이 수학식 8을 변형하면, 지연 시간(T1)은 다음식으로 되어, 다음식과 같이 지연 시간(T1)을 설정하면 좋다.
[수학식 9]
T1=(Vs/X)(A/B-1)
마찬가지로, 하류측 권취용 핀치 롤(103)과 상류측 권취용 핀치 롤(105)에 있어서의 가속 과정의 속도비에 있어서 상기 속도비(y)가 확보되기 위해서는 다음식이 성립해야 한다.
[수학식 10]
T3=(Vs/Y)(B/C-1)
단, Y는 권취용 핀치 롤(103)의 가속률이며, T3은 도 2에 도시하는 바와 같이 하류측 권취용 핀치 롤(103)의 가속 개시로부터 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 가속 개시까지의 시간이다. 따라서, 도 2에 도시한 지연 시간(T2)은 T2=(T1+T3)이 되도록 설정하면 좋다.
또한, 하류측 권취 장치(104), 하류측 권취용 핀치 롤(103), 및상류측 권취용 핀치 롤(105)의 가속은 절단된 후행 스트립(S2)의 선단이 상류측 권취용 핀치 롤(5)에 도달하기 이전에 완료할 필요가 있다. 즉, 도 2에 도시한 각 시간(t4, t5, t6, t7)의 관계가 다음식의 조건을 만족시킬 필요가 있다.
[수학식 11]
t7＞t4, t7＞t5, t7＞t6
다음에, 이상의 조건의 일례에 대하여, 이하에 구체적으로 설명한다.
예컨대, 상류측 권취용 핀치 롤(105)과 스트립셔(102) 사이의 거리를 10[m], 스트립의 절단 직전의 속도(Vs)[=절단 직후의 후행 스트립(S2)의 반송 속도(Vs)]를 900[mpm]이라고 하면, 절단후의 후행 스트립(S2)이 상류측 권취용 핀치 롤(105)에 도달하기까지의 시간은 10m/(900mpm/60sec)=0.67[sec]로 된다.
또한, 리드율(A)을 A=1.15라고 하면, 하류측 권취 장치(104)의 맨드렐(107)의 최종 속도(Vm)는 Vm=900×1.15=1035[mpm]이 된다. 또한, 가속률(X)은 0.67[sec] 동안에 속도를 900[mpm]에서 1035[mpm]로 가속하기 때문에, (1035-900)/0.67=201[mpm/s]가 된다.
이러한 속도 설정을 함으로써, 절단후의 스트립(S1)에는 스트립셔(102)와 권취용 핀치 롤(105) 사이에서는 Vp2＞Vs이기 때문에 권취용 핀치 롤(105)에 의해 하류측을 향한 인장력이 작용하고, 권취용 핀치 롤(105)과 권취용 핀치 롤(103) 사이에서는 Vp1＞Vp2이기 때문에 권취용 핀치 롤(103)에 의해 하류측을 향해서 인장력이 작용하고, 권취용 핀치 롤(103)과 하류측 권취 장치(4)의 맨드렐(107) 사이에서는 Vm＞ Vp1이기 때문에 맨드렐(107)에 의해 하류측으로 인장력이 작용한다.
따라서, 권취용 핀치 롤(105)의 출구측, 즉 권취 장치(104)와 하류측 권취용 핀치 롤(103) 사이 및 하류측 권취용 핀치 롤(103)과 상류측 권취용 핀치 롤(105) 사이에서 선행 스트립(S1)의 후단이 헐렁하게 되는 것을 방지할 수 있고, 이 결과, 선행 스트립(S1)의 후단이 삼각 게이트(26)에 걸린 것에 의한 해당 스트립의 파손도 방지할 수 있으며, 또한, Vp2＞Vs와 권취용 핀치 롤(105)의 이송 속도가 후행 스트립(S2)의 반송 속도보다 빠르도록 속도 설정되어 있기 때문에, 후행 스트립(S2)의 선단이 권취용 핀치 롤(105)의 입구측에서 헐렁하게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 오프셋각을 변경했을 때의 상부 핀치 롤(105b)에 의한 스트립의 가압력이 약하면, 하류측 권취 장치(4)의 권취용 핀치 롤(107)에서 권취되는 스트립의 후단을 상류측 권취용 핀치 롤(105)에서 충분히 협지할 수가 없기 때문에, 해당 스트립의 후단이 상류측 권취용 핀치 롤(105)에 의해 충분히 눌리지 않고 슬립되어, 도 18에 도시하는 바와 같이 하류측 권취 장치(104)와 상류측 권취 장치(101) 사이에서 헐렁하게 된다. 따라서, 이 실시예에서는 상류측 권취용 핀치 롤(105)에서 스트립을 확실하게 협지할 수 있는 가압력을 설정하여, 상기 절단을 하기 전에 상류측 권취용 핀치 롤(105)에 의해 선행 스트립(S1)을 확실하게 협지하도록 하고 있다.
이하에 상술한다.
도 1과 같이 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 가압력 검출기(122)가 상방 핀치 롤(105b)측에 설치되어 있는 경우에 있어서, 선행 스트립(S1)이 하류측 권취 장치(104)의 권취용 핀치 롤(107)에 권취되어 있는 상태로 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 오프셋각을 변경했을 때에는 선행 스트립(S1)을 하방 핀치 롤(105a)의 오프셋량에 따라 패스 라인으로부터 가압 하강시켜서 해당 스트립(S1)을 상하의 핀치 롤(105b, 105a)로 협지해야 한다. 도 1에 도시한 예에 있어서는 유압 실린더(121)를 거쳐서 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 상방 핀치 롤(105b)에서 선행 스트립(S1)을 가압 밀착하도록 하고 있고, 이 때의 가압력은 보상 가압력 설정기(124)에 의해서 설정된다.
보상 가압력 설정기(124)는 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 상방 핀치 롤(105b)과 하방 핀치 롤(105a)로 선행 스트립(S1)을 확실히 협지하는 보상 가압력을 설정하기 위한 것으로, 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 오프셋각 변경후, 스트립셔(102)에 의한 선행 스트립(S1)의 후단 절단까지의 사이의 적당한 타이밍에 있어서, 속도 제어 장치(120)를 제어하여 하방 핀치 롤(105a)의 속도 기준을 선행 스트립(S1)의 판 속도(Vs)보다 약간 느리게 하고, 이 상태로 토오크 검출기(118)에 의한 검출 토오크값(T)이 사전에 설정된 설정값(T0)이 될때까지 핀치 롤 가압력 제어 장치(125)를 거쳐서 서보 밸브(126)를 피드백 제어하여 스트립(S1)을 계속 가압한다.
하방 핀치 롤(105a)의 속도 기준을 선행 스트립(S1)의 판 속도(Vs)보다 약간 느리게 한 경우에, 소망하는 가압력으로 선행 스트립(S1)이 가압 밀착되고 있지 않으면, 하방 핀치 롤(105a)에 부하가 그다지 걸리지 않기 때문에 하방 핀치 롤(105a)의 토오크는 증대하지 않는데 대하여, 소망하는 가압력으로 선행 스트립(S1)이 가압 밀착되고 있으면, 선행 스트립(S1)이 하방 핀치 롤(105a)의 사이에서 슬립을 일으켜 부하(토오크)가 증대된다. 이것을 이용하여 보상 설정 가압력[이 경우에는 선행 스트립(S1)을 상방 핀치 롤(105b)과 하방 핀치 롤(105a)로 협지하는 힘](Ps)(N)을 추정한다.
즉, 선행 스트립(S1)을 상방 핀치 롤(105b)과 하방 핀치 롤(105a)로 협지하는 힘(Ps)(N)은 선행 스트립(S1)과 하방 핀치 롤(105a)의 속도 차이를 Δv(mpm), 속도 차이(Δv)에 의해서 변화하는 선행 스트립(S1)과 하방 핀치 롤(105a)의 마찰 계수를 μ2(Δv), 하방 핀치 롤(105a)의 실적 토오크를 T(N·m), 하방 핀치 롤(105a)의 반경을 r(m)이라고 하면,
[수학식 12]
Ps=T/ [r·μ2(Δv)]
로 표시된다.
따라서, 수학식 12보다 소정 속도 차이(Δv) 때의 μ2의 값을 사전에 구해 놓으면, 하방 핀치 롤의 실적 토오크(T)를 측정함으로써, 보상 설정 가압력(Ps)을 구할 수 있다.
보상 가압력 설정기(124)에 의한 가압력 설정 방법으로는 상기 스트립셔(102)에 의해 절단을 실행하더라도, 선행 스트립(S1)의 후단이 잘리지 않을 정도로 상류측 권취용 핀치 롤(105)로 스트립(S1)을 협지할 수 있는 상기 보상 설정 가압력(Ps1)을 사전에 구해 두고, 상기 절단전에 하방 핀치 롤(105a)의 속도 설정을 스트립(S1)의 판 속도(Vs)보다도 소정 속도(Δv)만큼 느리게 설정한 경우에 해당 보상 설정 가압력이 Ps1으로 될 때의 하방 핀치 롤(105a)의 토오크값(T0)을 상기 보상 가압력 설정기(124)에 사전에 설정해 둔다. 그리고, 해당 보상 가압력 설정기(124)는 상기 절단을 하기 전에 상기 하방 핀치 롤(105a)의 속도를 상기 판 속도(Vs)보다 Δv만큼 느리게 하도록 속도 제어 장치(120)에 신호를 보낸 뒤에, 하방 핀치 롤(105a)의 실적 토오크(T)를 토오크 검출기(118)를 이용하여 측정하면서, 상방 핀치 롤(105b)에 의해 스트립(S1)을 가압하도록 핀치 롤 가압력 제어 장치(125)에 신호를 보낸다. 그리고, 해당 실적 토오크(T)를 T0이상의 값으로 한다. 이 때문에, 스트립(S1)은 상류측 권취용 핀치 롤(105)에 의해 확실하게 협지된 상태가 될 수 있다. 이 상태에서 스트립셔(102)에 의한 선행 스트립(S1) 후단의 절단을 실행한다.
이와 같이, 보상 가압력 설정기(124)를 이용한 경우에는 선행 스트립(S1)에 이러한 실제의 힘을 고려하여 가압력을 설정하고 있기 때문에, 선행 스트립(S1)을 상류측 권취용 핀치 롤(105)의 상방 핀치 롤(105b)과 하방 핀치 롤(105a)로 확실하게 협지하여 슬립의 발생을 방지할 수 있으므로, 이 결과, 선행 스트립(S1) 후단의 하류측 권취 장치(1)와 상류측 권취 장치(6) 사이에서의 헐렁함을 양호하게 방지할 수 있다.
또한, 상위 컴퓨터에 의한 Vm＞Vp1＞Vp2＞Vs로 하는 제어, 보상 가압력 설정기(24)에 의한 선행 스트립(S1)의 가압은 선행 스트립(S1)의 후단이 하류측의 권취 장치(104)의 맨드렐(107)에 감길 때까지 실행된다.
또한, 이 실시예에서는 하류측의 권취 장치(104)의 맨드렐(107)에 의해서 스트립을 감는 경우를 설명했지만, 상류측의 권취 장치(101)의 맨드렐(107)에 의해서 스트립을 감는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
다음에, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예인 카루젤 릴식 권취 설비를 배치한 열간 압연 라인에 있어서의 스트립의 권취 방법에 대하여 설명한다. 또한, 카루젤 릴식 권취 설비 및 연속 열간 압연 라인은 모두 종래예(도 20 및 도 21)에서 설명한 것과 기본적인 구성은 동일하며, 따라서 중복 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.
도 4는 연속 열간 압연 라인의 스트립셔에서 하류측의 부분을 개략적으로 나타낸 것으로, 이 실시예에서는 마무리 압연기(도시하지 않음)로부터 보내진 스트립을 스트립셔(5)로 소정 길이로 절단하고, 선행 스트립(S1)을 스트립셔(5)의 출구측에 배치된 권취용 핀치 롤(17)을 거쳐서 권취 종료 위치의 맨드렐[도면에서는 제 2 맨드렐(2)]에 의해서 권취함과 동시에, 후행 스트립(S2)을 권취용 핀치 롤(17)을 거쳐서 권취 개시 위치의 맨드렐[도면에서는 제 1 맨드렐(1)]에 의해서 감는 경우를 예로 든다.
권취 종료 위치에 위치하는 제 2 맨드렐(2)에는 맨드렐(2)에 감은 스트립을 소정의 권취 장력으로 잡아 당기기 위한 수단으로서, 맨드렐(2)을 회전 구동시키는 모터(32)의 토오크를 검출하는 토오크 검출기(34)와, 토오크 검출기(34)에 의해서 얻어진 검출 토오크값이 목표 토오크값과 일치하도록 모터(32)를 피드백 제어하여 스트립의 장력을 일정하게 유지하는 토오크 제어 장치(36)와, 모터(32)의 회전 상태를 검출하는 파일럿 발생기(PLG)(38)와, 파일럿 발생기(38)에 의해서 얻어진 속도 검출값이 목표 속도와 일치하도록 모터(32)를 피드백 제어하는 속도 제어 장치(40)를 구비한다.
또한, 권취 개시 위치에 위치하는 제 1 맨드렐(1)도 마찬가지로, 맨드렐(1)에 권취한 스트립을 소정의 권취 장력으로 잡아 당기기 위한 수단으로서, 맨드렐(1)의 회전 구동용 모터(31)의 토오크를 검출하는 토오크 검출기(33)와, 토오크 검출기(33)에 의해서 얻어진 검출 토오크값이 목표 토오크값과 일치하도록 모터(31)를 피드백 제어하여 스트립의 장력을 일정하게 유지하는 토오크 제어 장치(35)와, 모터(31)의 회전 상태를 검출하는 파일럿 발생기(PLG)(37)와, 파일럿 발생기(37)에 의해서 얻어진 속도 검출값이 목표 속도와 일치하도록 모터(31)를 피드백 제어하는 속도 제어 장치(39)를 구비한다.
또한, 권취용 핀치 롤(17)은 하방 핀치 롤(17a)의 모터(41)의 회전 상태를 검출하는 파일럿 발생기(PLG)(42)와, 파일럿 발생기(42)에 의해서 얻어진 속도 검출값이 목표 속도(Vp)와 일치하도록 모터(41)를 피드백 제어하는 속도 제어 장치(43)를 구비한다. 권취용 핀치 롤(17)의 상방 핀치 롤(17b)은 스트립을 하방 핀치 롤(17a)쪽을 향해서 가압 밀착하기 위한 유압 실린더(44)를 거쳐서 해당 스트립을 가압 밀착할 수 있도록 되어 있다.
다음에, 권취 종료 위치의 맨드렐[도면에서는 제 2 맨드렐(2)]로부터 상부 권취 개시 위치의 맨드렐[도면에서는 제 1 맨드렐(1)]로 전환하는 경우를 설명하면, 우선 선행 스트립(S1)을 제 2 맨드렐(2)로 감고 있는 동안에 권취용 핀치 롤(17)에 의해서 스트립(S1)을 협지하도록, 해당 권취용 핀치 롤(17)의 상방 핀치 롤(17b)을 유압 실린더(44)에 의해 가압 하강시켜 놓는다. 이 상태에 있어서, 스트립셔(5)에 의해서 스트립(S1) 후단의 절단을 실행하는 것이지만, 이 실시예에 있어서는 이러한 절단후의 맨드렐(2)의 속도 제어 장치(40)에 의한 선행 스트립(S1)의 설정 권취 속도(Vm)와, 절단시의 권취용 핀치 롤(17)의 속도 제어 장치(43)에 대한 목표 속도(Vp)와, 절단 직전의 선행 스트립(S1)의 판 속도(Vs)의 관계를 상위 컴퓨터(도시하지 않음)에 의해서 Vm＞Vp＞Vs가 되도록 설정한다.
이러한 속도 설정을 실행함으로써, 절단후의 스트립(S1)에는 스트립셔(5)와 권취용 핀치 롤(17) 사이가 Vp＞Vs이기 때문에, 권취용 핀치 롤(17)에 의해 하류측을 향한 인장력이 작용하고, 권취용 핀치 롤(17)과 맨드렐(2) 사이에서는 Vm＞Vp이기 때문에 맨드렐(2)에 의해 하류측으로 인장력이 작용한다.
따라서, 권취용 핀치 롤(17)의 출구측에서 선행 스트립(S1)이 헐렁하게 되는 것을 방지할 수 있으므로, 이 결과, 선행 스트립(S1)이 상류측 패스 라인(P1)과 하류측 패스 라인(P2)의 분기 위치에 있는 하류측 판 가이드(13)의 선단에 걸려 판이 파손하는 것을 방지할 수 있고, 또한 Vp＞Vs로 권취용 핀치 롤(17)의 이송 속도(Vp)가 후행 스트립(S2)의 반송 속도(Vs)보다 빠르도록 속도 설정되어 있기 때문에, 후행 스트립(S2)의 선단이 권취용 핀치 롤(17)의 입구측에서 헐렁하게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 판 속도(Vs)에 관해서는 절단 직전의 맨드렐(2)의 목표 속도 또는 마무리 압연기의 롤 회전 속도로부터 실적값을 구할 수 있으므로, 판 속도(Vs)의 실적값에 근거하여 상기 조건을 만족시키도록 Vm, Vp를 설정하면 좋다.
여기서, 상기 절단을 실행할 때까지는 스트립(S1)에 마무리 압연기와 맨드렐(2)로 장력을 부여해 놓을 수 있으므로, 그때까지의 맨드렐(2)에 의한 권취 제어는 권취 토오크를 제어하는 것이 바람직하다.
즉, 토오크 검출기(34)에 의해서 얻어진 모터(32)의 검출 토오크값이 목표 토오크값과 일치하도록 모터(32)를 피드백 제어하여 스트립(S1)의 장력을 일정하게 유지하고, 이어서, 스트립셔(5)에 의해 스트립(S1) 후단의 절단을 실행하고 잠시 후에 코일 형상으로 감긴 스트립(S1)을 랩퍼 롤(19)로 누르면서 맨드렐(2)을 감속시켜 회전을 정지시킨다. 회전 정지 후, 스트립(S1)의 코일을 맨드렐(2)로부터 빼낸다.
또한, 스트립셔(5)에 의한 스트립(S1)의 절단을 실행한 후에는 마무리 압연기와 맨드렐(2) 사이에서는 장력을 부여할 수가 없게 되기 때문에, 절단후에 맨드렐(2)에 의한 권취 제어를 토오크 제어로부터 속도 제어로 전환하도록 하면, 절단을 실시할 때까지는 토오크 제어에 의해서 스트립(S1)에 장력을 부여하여 스트립(S1)을 팽팽하게 감을 수 있고, 또한 절단후에는 스트립(S1)의 권취 속도를 상술한 Vm＞Vp＞Vs로 설정하는 것이 가능해진다.
또한, 스트립셔(5)에 의한 선행 스트립(S1)의 절단을 하기 전에 미리 맨드렐(2)의 권취 제어를 토오크 제어로부터 속도 제어로 전환하여 놓아도 무관하다.
다음에, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예인 스트립의 권취 방법에 대하여 설명한다. 또한, 이 실시예는 상기 제 1 및 제 2 실시예에 적용 가능하지만, 여기서는 제 1 실시예에 적용한 경우를 예로 채용한다. 따라서, 제 1 실시예와 중복하는 부분에 대해서는 도 1을 참조하여 동일 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.
스트립이 절단될 때까지는 스트립셔 출구측의 권취용 핀치 롤(105)은 스트립의 목표 판 속도(Vs)(m/s)와 동일한 속도로 회전한다. 스트립이 스트립셔(102)에 의해 절단되면, 권취용 핀치 롤(105)의 목표 판 속도(Vp2)(m/s)는 스트립의 목표 판 속도(Vs)보다 큰 값으로 설정되고, 선행 스트립(S1)의 설정 권취 속도(Vm)(m/s)는 권취용 핀치 롤(105)의 목표 판 속도(Vp2)보다도 큰 값으로 설정된다. 이 때문에, 권취용 핀치 롤(105)의 회전 속도는 스트립의 절단후에 상승한다. 그리고, 선행 스트립(S1)의 판 속도는 설정 권취 속도(Vm)까지 상승하려고 하고, 권취용 핀치 롤(105)은 선행 스트립(S1)을 누르고 있기 때문에, 해당 권취용 핀치 롤(105)의 회전 속도가 선행 스트립(S1)의 판 속도의 상승에 따라서 설정 권취 속도(Vm)에 가까운 값까지 상승하는 일이 있다.
이 때, 권취용 핀치 롤(105)의 목표 판 속도(Vp)는 설정 권취 속도(Vm), 즉 절단후의 선행 스트립(S1)의 판 속도보다 작은 값으로 설정되어 있기 때문에, 권취용 핀치 롤(105)의 하방 핀치 롤(105a)의 모터(117)(구동 장치)는 권취용 핀치 롤(105)을 감속시키는 측에 토오크를 발생시킨다. 그 때문에, 절단후에는 모터(117)의 부하 토오크는 정회전 방향에서 역회전 방향으로 바뀐다. 그리고, 선행 스트립(S1)의 후단이 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나오면, 권취용 핀치 롤(105)은 감속되지만, 판 두께가 크고 휨 강성이 큰 스트립의 경우에는 권취용 핀치 롤(105)에 의한 선행 스트립(S1)이 가압력이 크기 때문에, 해당 권취용 핀치 롤(105)을 선행 스트립(S1)이 통과할 때의 모터(117)의 감속측으로의 토오크가 커져, 선행 스트립(S1)의 후단이 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나간 후의 해당 권취용 핀치 롤(105)의 감속시에 Vp2＞Vs로 속도 설정하고 있음에도 불구하고, 도 7에 도시하는 바와 같이 권취용 핀치 롤(105)의 회전 속도가 순간적으로 스트립의 목표 판 속도(후행 스트립의 속도)보다도 작은 값으로 되고, 그 후 설정 판 속도(Vp2)로 안정된다.
선행 스트립(S1)의 후단이 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나간 후에, 후행 스트립(S2)의 선단이 권취용 핀치 롤(105)에 맞물리기까지는 0.3초 정도로 매우 짧기 때문에, 상술한 바와 같이 권취용 핀치 롤(105)의 회전 속도가 후행 스트립(S2) 판 속도(Vs)보다도 느릴 때에 후행 스트립(S2)의 선단이 권취용 핀치 롤(105)에 맞물리면, 해당 권취용 핀치 롤(105)의 스트립 이송 속도가 후행 스트립(S2)의 판 속도보다 느려지기 때문에, 도 19에 도시하는 바와 같이 권취용 핀치 롤(5)의 입구측에서 후행 스트립(S2)의 선단이 헐렁하게 된다.
그래서, 이 실시예에서는 권취용 핀치 롤(105)의 구동 장치인 모터(117)에 감속측의 토오크 리미트(Tmax)(N·m)가 마련되어, 속도 제어 장치(120)에 의해서 모터(117)의 부하 토오크가 감속측의 토오크 리미트(Tmax)를 넘지 않도록 모터(117)를 제어하고 있다.
여기서, 후행 스트립(S2)의 선단이 권취용 핀치 롤(105)에 맞물릴 때에, 도 6에 도시하는 바와 같이, 해당 권취용 핀치 롤(105)의 회전 속도가 후행 스트립(S2)의 판 속도(Vs)보다도 작아지지 않도록 하기 위한 토오크 리미트(Tmax) 값은 다음과 같이 하여 사전에 구해 놓을 수 있다.
도 5를 참조하여, 권취용 핀치 롤(105)의 하방 핀치 롤(105a)이 구동되는 경우를 예로 들어, 해당 하방 핀치 롤(105a)을 구동하는 모터(117)에 설정해 두어야 하는 감속측의 토오크 리미트(Tmax)의 값에 대하여 설명한다.
하방 핀치 롤(105a)은 기어(221, 222)를 거쳐서 모터(117)에 의해 회전 구동 된다. 도 5는 선행 스트립(S1)이 핀치 롤(105)에 의해 가압되고 있는 상태를 도시하고 있지만, 이 상태에서는 선행 스트립(S1)의 판 속도(Vs)는 하방 핀치 롤(105a)의 설정 판 속도(Vp2)보다도 크기 때문에, 하방 핀치 롤(105a)은 선행 스트립(S1)보다 F(N)만큼의 힘을 받고, 모터(117)는 이것에 대항하여 토오크(TM)(N·m)를 발생시킨다.
시간(t)에서, 하방 핀치 롤(105a)이 선행 스트립(S1)으로부터 받는 힘을 F(t)(N), 이것에 대항하여 모터(117)가 발생시키는 토오크를 TM(t)(N·m), 하방 핀치 롤(105a)과 기어(221)의 관성 모멘트를 J2(N·m2), 모터(117)와 기어(222)의 관성 모멘트를 J1(N·m2), 선행 스트립(S1)의 후단이 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나가기 직전의 하방 핀치 롤(105a)의 각속도를 ω2(rad/sec), 모터(117)의 각속도를 ω1(rad/sec), 기어(222)에 발생하는 토오크를 T(t)(N·m), 기어(221)와 기어(222)의 감속비를 i, 하방 핀치 롤(105a)의 롤 직경을 D(m)라고 하면, 수학식 13인 역학 방정식이 성립한다. 여기서, TM의 부호는 정회전측(가속측)의 토오크를 +, 역회전측(감속측)의 토오크를 -로 한다.
[수학식 13]
또한, 모터(117)와 기어(222) 사이에는 수학식 14인 역학 방정식이 성립한다.
[수학식 14]
수학식 13과 수학식 14에서 T(t)를 삭제하면, 수학식 15가 성립한다.
[수학식 15]
수학식 15를 적분하면, 수학식 16이 된다.
[수학식 16]
여기에서, ωt1, ωt2는 각각 시간(t1, t2)에 있어서의 하방 핀치 롤(105a)의 각속도이다. 수학식 16에 있어서, 선행 스트립(S1)의 후단이 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나가고 나서, 후행 스트립(S2)의 선단이 권취용 핀치 롤(105)에 맞물릴 때까지의 동안은 F(t)=0 이다.
여기서, 선행 스트립(S1)의 후단이 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나왔을 때(t=0)부터 후행 스트립(S2)의 선단이 권취용 핀치 롤(105)에 맞물릴 때[t=t2(sec)]까지의 하방 핀치 롤(105a)의 속도의 변화량 △ω(rad/sec)을 계산한다. 단, 변화량 △ω의 부호는 -의 경우는 감속, +의 경우는 가속이다.
그러면, 수학식 16은 수학식 16A로 표시된다.
[수학식 16A]
TM(t)는 선행 스트립(S1)의 후단이 통과한 Tmax로부터 +측으로 변화하지만, 변화량(△ω)을 보다 엄격한(큰) 방향으로 평가하기 위해서, 여기에서 단순히 TM(t)=Tmax로 하면 수학식 17이 성립한다.
[수학식 17]
수학식 17을 풀면, 선행 스트립(S1)의 후단이 핀치 롤을 빠져나오고 나서 t2시간 후의 하방 핀치 롤의 변화량(△ω)은 수학식 18이 된다.
[수학식 18]
그리고, 후행 스트립(S2) 선단의 반송 속도(Vs)가 수학식 19를 만족하도록 되어 있으면, 하방 핀치 롤(105a)의 입구측에서 후행 스트립(S2)의 선단에 헐렁함을 발생시키는 것은 없어진다.
[수학식 19]
여기서, ω0은 하방 핀치 롤(105a)의 설정 각속도(ωP2)보다도 작게는 되지 않으므로, ω0≒ωP2와 근사치라도 문제 없고, 따라서 권취용 핀치 롤(105)의 입구측에서 후행 스트립(S2)의 선단에 헐렁함을 발생시키지 않기 위한 Tmax는 상기 수학식 18과 수학식 19로부터, 수학식 20-4의 관계를 만족시키면 된다.
[수학식 20-1]
[수학식 20-2]
[수학식 20-3]
[수학식 20-4]
여기서, 수학식 20-4에서 Vs-ωP2·D/2=Vs-VP2이며, 이것은 VP2＞Vs이므로, 수학식 20-4에 의해서 Tmax가 -만의 값이상으로 되는 것을 알 수 있다. 즉, 감속측의 토오크 리미트가 산출되게 된다.
후행 스트립(S2) 선단의 반송 속도(Vs), 모터(117)와 기어(222)의 관성 모멘트(J1), 하방 핀치 롤(105a)과 기어(221)의 관성 모멘트(J2), 하방 핀치 롤 직경(D), 감속비(i), 하방 핀치 롤(105a)의 설정 각속도(ωP2)는 사전에 알고 있고, 또한 선행 스트립(S1)의 후단이 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나오고 나서 후행 스트립(S2)의 선단이 권취용 핀치 롤(105)에 맞물리기까지의 시간(t2)에 대해서도, 후행 스트립(S2)의 반송 속도(Vs)와 선행 스트립(S1)의 권취 속도(Vm)의 관계로부터 사전에 알고 있으므로, 상기 수학식 20-4를 만족시키는 Tmax의 값을 설정해 두면 된다.
이와 같이 권취용 핀치 롤(105)의 구동 모터(117)에 감속측의 토오크 리미트 (Tmax)를 설정해 두면, 스트립 절단후에 권취용 핀치 롤(105)이 선행 스트립(S1)을 가압하는 동안에, 선행 스트립(S1)의 목표 권취 속도(Vm)[하류측 권취 장치(104)의 설정 권취 속도]와 권취용 핀치 롤(105)의 목표 판 속도(Vp2)의 속도 차이에 근거하여 발생하는 모터(117)의 감속측의 부하 토오크가 과대해지지 않고, 선행 스트립(S1)의 후단이 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나간 직후에도 권취용 핀치 롤(105)의 회전 속도가 후행 스트립(S2)의 판 속도(Vs)보다도 작아지는 일은 없다.
다음에, 도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 제 4 실시예인 스트립의 권취 방법에 대하여 설명한다.
연속 열간 압연에 있어서의 스트립의 권취에서는 마무리 압연기와 맨드렐 사이에서 스트립에 장력을 부여함으로써, 안정적인 판 통과 및 권취를 실행할 수 있다. 여기서, 장력을 부여하는 수단으로서는 일반적으로 권취시에 스트립에 부여하는 장력 기준, 즉 권취시의 권취 온도 조건이나 권취 스트립의 강철 종류 등에 대응시켜, 사전에 알맞게 설정해 둔 장력 기준을 부여해 두고, 권취시에 있어서 맨드렐에 해당 장력 기준과 같은 값의 장력을 스트립에 부여할 수 있는 것 같은 회전 토오크를 발생시킴으로써, 장력 제어를 실시하고 있다.
그런데, 연속 열간 압연에서는 마무리 압연기로부터 보내진 스트립을 절단후에 복수대의 맨드렐에 교대로 권취함으로써, 맨드렐 1대당의 권취 종료로부터 다음 재료 권취 개시까지의 시간이 짧고, 권취후의 코일(스트립)을 되도록이면 단시간에 통과시키고, 다음 권취를 위한 준비를 단시간에 완료시켜야 한다. 그 때문에, 권취후의 맨드렐의 회전을 단시간에 정지시켜야 하지만, 권취가 종료하기 전에 랩퍼 롤(가압 롤)을 코일 형상으로 감긴 스트립 표면에 접촉시키기 위해서, 해당 랩퍼 롤이 권취 중인 맨드렐의 회전을 방해하는 토오크를 발생시켜 맨드렐 자체가 감속해 버린다. 그 결과, 랩퍼 롤과 핀치 롤 사이에서 스트립에 여유가 발생하여 스트립이 헐렁하게 되는 현상이 발생한다.
이 현상을 일반적인 열간 압연의 권취 모델에 의해 시뮬레이트하기 위해서, 코일을 강체의 회전체라고 생각하면, 도 8에 도시한 것과 같은 모델이 고려된다.
즉, 코일의 내경을 a(m), 외경을 b(m), 스트립에 작용하는 장력을 T(KN), 맨드렐의 발생 토오크를 TMD(KN·m)으로 하고, 또한 코일의 관성력을 IC, 각속도를 ω(rad/s)로 했을 때에 코일에 대한 운동역학에 의한 식은 다음과 같이 표시된다.
[수학식 21]
Ic(dω/dt)=TMD(a/2)-T(b/2)-4F
단, F는 1개의 랩퍼 롤이 발생시키는 장력이며, 일반적인 열간 압연 공장에서의 권취 장치에는 4개의 랩퍼 롤이 장비되어 있다.
상기 수학식 21에 있어서, 랩퍼 롤이 스트립과 접촉하기 전의 단계에서는 오른쪽식 제 3 항이 0이며, 정상적으로 맨드렐이 장력 제어를 실시하고 있는 경우에 제 1 항과 제 2 항이 균형이 잡히도록 맨드렐의 발생 토오크가 제어되기 때문에, 왼쪽식은 0이 된다.
그런데, 랩퍼 롤이 스트립과 접촉한 순간의 비정상 상태에서는 왼쪽식은 마이너스가 되어서 음의 각속도가 발생하여, 즉 맨드렐이 감속해 버린다. 이 경우에 스트립에 부여되어 있던 장력이 감소하고, 스트립은 랩퍼 롤과 핀치 롤 사이에서 늘어짐을 발생하는 것이다. 그리고, 이 늘어짐은 코일 외부 권취의 권취 이완이나 신축(telescope)이라고 하는 권취 불량이 된다.
그래서, 이 실시예에서는 연속 열간 압연에 있어서의 안정적인 스트립의 권취를 실현한다. 또한, 이 실시예는 상기 제 1 및 제 2 실시예에 적용 가능하지만, 여기에서는 제 2 실시예에 적용한 경우를 예로 채용한다. 따라서, 제 2 실시예와 중복하는 부분에 대해서는 도 4를 참조하여 동일 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.
이 실시예에서는, 예컨대 스트립을 스트립셔(5)로 절단했을 때에 권취 종료 위치에 있는 맨드렐(2)의 모터(32)의 회전 제어를 그때까지의 토오크 제어로부터 회전 속도 제어로 전환한다. 구체적으로는 스트립셔(5)를 작동시키는 타이밍에서 회전 속도 제어로 전환하도록 해도 무방하고, 맨드렐(2)의 토오크 제어를 실행하고 있는 상태에서 스트립셔(5)에 의해 스트립을 절단하면, 스트립에 부여되어 있던 장력이 해방되어 맨드렐의 회전 속도가 상승하기 때문에, 해당 회전 속도에 상한치를 설정해 두고, 실제의 회전 속도가 해당 상기 값에 도달하면 자동적으로 속도 제어로 바뀌도록 해 두어도 무방하다.
랩퍼 롤(19)은 코일의 외주를 따라서 등분으로 배치되고, 유압 펌프 및 서보 밸브를 구비하는 유압 실린더(모두 도시하지 않음)를 거쳐서, 맨드렐(2)에 대하여 전진 후퇴가 가능하도록 설치되어 있는 동시에, 구동원(도시하지 않음)에 의해서 회전 구동 가능하도록 되어 있다. 이 실시예에 있어서는 상기 절단을 실행한 시점에서 맨드렐(2)을 회전 속도 제어로 전환한 후에 랩퍼 롤(19)을 코일 외주면에 접촉시켜, 해당 코일의 제동을 꾀한다. 또한, 랩퍼 롤(19)은 맨드렐(2)에서 스트립의 권취를 개시할 때에 해당 스트립의 가이드로서도 기능한다. 또한, 위치 검출기(도시하지 않음)에 의해서 코일에 대한 랩퍼 롤(19)의 상대 위치를 파악하여, 코일으로의 접촉을 고정밀도로 실행하도록 해도 무방하다.
다음에, 스트립의 권취 종료까지 종전과 같이 권취기의 맨드렐(2)의 토오크 제어를 속행한 경우와, 권취 종료 직전에서 스트립의 절단에 맞추어 맨드렐(2)의 토오크 제어를 회전 속도 제어로 전환한 경우에 대해서 맨드렐(2)의 회전 속도(판 속도 : mpm) 및 토오크의 실제의 변화를 측정했다.
그 결과에 대하여, 토오크 제어를 속행한 경우를 도 9에, 회전 속도로 전환한 경우를 도 10에 각각 도시한다. 즉, 도 9에서는 랩퍼 롤(19)을 코일에 접촉한 시점에서의 맨드렐 회전 속도의 감소가 명확하게 도시되어 있지만, 도 10에 도시하는 바와 같이 스트립의 절단으로부터 속도 제어로 전환한 경우에는 맨드렐 회전 속도의 감소가 없고, 코일의 늘어짐이 발생하지 않는 것을 알 수 있다.
여기서, 맨드렐(2)의 회전 속도를 선행 스트립(S1)의 이동 속도보다 빠르게 하는 것이 바람직하다. 이것은 맨드렐(2)을 토오크 제어로부터 회전 속도 제어로 전환할 때에 속도 제어값의 목표를 그 때의 속도 실적에 대하여 어느 정도 빠르게 설정함으로써, 확실하게 맨드렐(2)이 스트립을 인장할 수 있기 때문이다.
또한, 랩퍼 롤(19)의 코일로의 접촉 개시 시기를 스트립의 절단으로부터 스트립이 권취용 핀치 롤(17)을 빠져나갈때까지의 동안에 설정함으로써, 맨드렐(2)이 속도 제어 중에 랩퍼 롤(19)을 코일에 접촉시킬 수 있음과 동시에, 랩퍼 롤(19)이 빠르게 코일 회전의 제동 동작에 들어 갈 수 있다.
다음에, 다른 형태에 대하여 설명한다.
전술한 바와 같이, 스트립셔(5)에 의해서 스트립을 절단하기 전에는 맨드렐(2)은 해당 맨드렐(2)에 권취된 스트립을 소정의 권취 장력으로 잡아당기도록 토오크 제어되어 권취를 실행하고 있다. 그 후, 스트립셔(5)에 의해 스트립을 절단하는 것이지만, 여기에서는 상기 절단후에도 맨드렐(2)의 토오크 제어를 계속한다. 상기 절단후에는 핀치 롤(17)과 맨드렐(2)에 의해 스트립에 장력이 부여된 상태로 권취가 계속된다.
다음에, 랩퍼 롤(19)을 코일에 접촉시킬 때에, 그때까지와 동일한 장력을 스트립에 인가하는 토오크에 의해서 맨드렐(2)이 권취를 실행하고 있으면, 해당 랩퍼 롤(19)을 코일에 접촉시킨 순간에 맨드렐(2)의 회전 속도가 감속하여 상기 장력이 저하해 버리고, 그 결과로 늘어짐이 발생게 된다. 그래서, 랩퍼 롤(19)을 코일 외주면에 접촉시킬 때에, 상기 장력의 설정값을 그때까지의 설정값보다 높은 값으로 변경한다. 전술한 수학식 21에 있어서, 4개의 랩퍼 롤(19)을 코일 외주면에 접촉킴으로써 스트립의 장력은 4F만큼 감소하게 되기 때문에, 랩퍼 롤(19)을 코일에 접촉시킬 때에 4F 이상의 값만큼 장력의 설정값을 높여 놓으면 좋다.
다음에, 도 11 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 제 5 실시예인 스트립의 권취 방법에 대하여 설명한다. 또한, 이 실시예는 상기 제 1 및 제 2 실시예에 적용 가능하지만, 여기서는 제 1 실시예의 보상 가압력 설정기(124)에 의한 가압력 설정으로 바꿔서 본 실시예를 적용한 경우를 예로 채용한다. 따라서, 제 1 실시예와 중복하는 부분에 대해서는 도 1을 참조하여 동일 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.
상류측 권취용 핀치 롤(105)의 오프셋각을 변경했을 때의 상방 핀치 롤(105b)에 의한 스트립의 가압력이 적절하지 않으면, 얇은 스트립에서는 하류측 권취 장치(104)에서 권취되는 선행 스트립(S1)의 후단을 상류측 권취용 핀치 롤(105)로 충분하게 협지할 수 없기 때문에, 선행 스트립(S1)의 후단이 상류측 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나와서 헐렁해지고, 삼각 게이트(128)에 있어서 후단 잘림을 발생시킬 우려가 있으며, 두꺼운 스트립에서는 후행 스트립(S2)을 상류측 권취 장치(101)로 정상적으로 유도할 수 없는 경우가 생긴다.
또한, 절단후에 선행 스트립(S1)이 권취용 핀치 롤(105)을 빠져나간 후에, 후행 스트립(S2)이 권취용 핀치 롤(105)에 맞물릴 때까지의 시간이 비교적 긴 스트립을 권취하는 경우, 권취용 핀치 롤(105)이 가압력 제어중이면, 선행 스트립(S1)의 통과에 의해서 가압 하중이 0이 되기 때문에, 권취용 핀치 롤(105)의 갭이 폐 방향으로 동작하여, 후행 스트립(S2)의 맞물림 불량을 일으킬 위험성이 있다.
그래서, 이 실시예에서는 스트립의 후단 잘림을 방지함과 동시에 후행 스트립의 휨 방향을 최적으로 할 수 있도록, 스트립셔 출구측의 권취용 핀치 롤의 적정한 가압력을 설정한다. 또한, 후행 스트립의 선단이 권취용 핀치 롤과 맞물림 불량을 일으키지 않도록 한다.
이하에 상술한다.
도 14는 상방 핀치 롤(105b)에 대하여 하방 핀치 롤(105a)을 상류측에 오프셋량 ΔL만큼 후퇴시킨 상태를 도시하는 것이다. 도 15는 하방 핀치 롤(105a)을 오프셋한 후에, 상방 핀치 롤(105b)을 가압력(P)으로 누른 상태를 도시한 것이다.
핀치 롤(105)의 가압력(P)과 이 가압력(P)에 의해서 발생하는 핀치 롤(105)의 수직 변위량 △x와의 곱 P·△x는 가압력(P)에 의한 일량이다.
또한, 상방 핀치 롤(105b)이 x위치에 있을 때의 상방 핀치 롤(105b)이 부하하고 있는 가압력을 P(x)라고 하면, 상방 핀치 롤(105b)을 x=0위치로부터 x=Δx까지 가압 하강시킬 때의 일량은 수학식 22로 표시된다.
[수학식 22]
한편, 상방 핀치 롤(105b)이 스트립을 Δx만큼 밀어 내리면, 도 15에 도시하는 바와 같이 스트립은 장력의 부여 방향으로 변위하는 것이 되고, 이 때의 변위량을 Δu라고 하면, 장력(F)에 대하여 Δu만큼 변위시키는 데 필요한 일량은 F·Δu 이다.
또한, 상방 핀치 롤(105b)에 의해서 스트립을 도 15의 상태까지 가압하면 핀치 롤(105)의 입구측에서는 하방 핀치 롤(105a)의 외주면을 따라 스트립에 휨 변형이 가해지게 되고, 핀치 롤(105)의 출구측에서는 하방 핀치 롤(105a)을 따른 휨 변형 만큼의 휨 되돌림 변형, 및 상방 핀치롤(105b)의 외주면을 따른 휨 변형 만큼의 휨 되돌림 변형이 가해지게 된다.
스트립에 발생하는 휨 모멘트(MB)에 의해서 곡률 반경(R)에서 휨 길이(1)의 휨이 발생했을 때의 휨 일량은 MB·(1/R)로 표시되므로, 하방 핀치 롤(105a) 및 상방 핀치롤(105b)의 반경을 각각 RL, RU로 하고, 스트립의 하방 핀치 롤(105a)으로의 권취 부분의 롤에 따른 길이, 스트립의 상방 핀치롤(105b)으로의 권취 부분의 롤에 따른 길이를 각각 la, lb라고 하면, 핀치 롤(105)의 입구측에 있어서의 하방 핀치 롤(105a)에 외주면을 따라 스트립에 휨 변형을 실행하기 위한 일량은 MB·(la/RL)로 표시되고, 핀치 롤(105)의 출구측에서의 하방 핀치 롤(105a)에 따른 휨 변형 만큼의 휨 되돌림 변형, 상방 핀치롤(105b)의 외주면을 따른 스트립에 휨 변형, 및 상방 핀치롤(105b)의 외주면을 따른 휨 변형 만큼의 휨 되돌림 변형을 하기 위한 일량은 각각 MB·(la/RL), MB·(lb/RU), MB·(lb/RU)로 표시된다.
따라서, 핀치 롤(105)의 입구측 및 출구측에서 실행되는 휨·휨 되돌림 변형에 필요한 일량의 합계는 2MB{(la/RL)+(lb/RU)}가 된다.
상방 핀치롤(105b)이 x=0 위치로부터 x=Δx 위치까지 이동하는 데 필요한 일량으로부터, 스트립을 장력(F)의 방향으로 Δu만큼 변위시키기 위한 일량을 뺀 값이 스트립을 휨, 휨 되돌림 변형하는 데 필요한 일량과 균형이 잡히게 되므로, 수학식 23이 성립한다.
[수학식 23]
여기에서, MB는 수학식 24로 나타낼 수 있다.
[수학식 24]
단, 스트립의 항복 응력을 σB, 스트립의 두께를 t, 스트립의 폭을 w로 한다.
본 발명자들은 상방 핀치롤(105b)을 스트립에 접촉을 개시한 상태로부터, 더욱 가압 하강시켜 가면, 스트립이 탄성 변형하는 동안에는 가압 하강을 따라서 상방 핀치롤(105b)을 밀어 내리는 데 필요한 하중은 일차 함수적으로 증가해 가는 것을 확인했다. 도 11에 상방 핀치 롤의 가압력과, 상방 핀치 롤의 하방향으로의 변위량과의 관계를 나타낸다. 이 관계는 핀치 롤의 크기나 스트립의 재질, 치수 등에 따라 기울기가 결정되는 것이다. 따라서, P(x)를 P(0)=0, P(Δx)=P0이 되는 일차 함수라고 간주하면,
P(x)=P0·x/Δx로 표시되므로, 수학식 23은 수학식 25로 표시되고, 수학식 25 및 수학식 24에서 수학식 26이 성립한다.
[수학식 25]
[수학식 26]
단,
P0: 핀치 롤의 가압력
F : 스트립의 장력
Δu : 장력(F)에 의해서 발생하는 스트립의 변위량
Δx : 가압력(P)에 의해서 발생하는 핀치 롤의 수직 변위량
MB: 스트립에 발생하는 휨 모멘트=(1/6)σB·t2·w
σB: 스트립의 항복 응력
t : 스트립의 두께
w : 스트립의 폭
la: 스트립의 하방 핀치 롤으로의 권취 부분의 롤을 따른 길이
RL: 핀치 롤의 반경
lb: 스트립의 상방 핀치 롤으로의 권취 부분의 롤을 따른 길이
RU: 상방 핀치 롤의 반경
변위량(△x, △u)은 기하학적으로 계산할 수 있고, 또한 스트립의 항복응력(σB)은 재료에 따라 정해지는 값이며, 스트립의 두께(t), 폭(w)은 처리재에 의해서 결정된다. 따라서, 권취 장치의 회전수와 핀치 롤의 회전수로부터 스트립의 장력(F)을 정하면, 가장 적절한 가압력(P)을 산출할 수 있다. 그리고, 이 실시예에서는 권취용 핀치 롤의 가압력을 상기 수학식 26에서 정해지는 P0값 이상으로 설정했다.
도 12, 도 13은 가압력 실적 차트와, 핀치 롤을 누르는 실링의 기름 공급 명령의 차트를 도시한 것으로, 도 12는 이 실시예의 가압력 설정을 하지 않는 경우이며, 도 13은 본 실시예의 일예이다. 가압력은 선행 스트립이 핀치 롤로부터 통과했을 때에 무질부하(無質負荷)상태로 급저하하고, 저하하면 도 12에 도시하는 바와 같이 실린더 기름 공급 명령은 가압력을 유지하는 방향으로 작용하여, 핀치 롤을 가압하는 방향으로 작동시킨다. 따라서, 후행 스트립의 맞물림 불량이 발생할 우려가 있다. 맞물림 불량이 발생하지 않는 경우라도, 후행 스트립이 핀치 롤에 맞물리면 가압력은 급격히 상승한 후에 설정값으로 회복하고, 실린더 기름 공급 명령은 핀치 롤을 개방 방향으로 작동시키도록 급속하게 변화되어, 오버액션으로 되어 헌팅을 일으킨다.
이것에 대하여, 도 13은 가압력 설정후 선행 스트립이 핀치 롤로부터 통과하여 후행 스트립이 핀치 롤에 맞물릴 때까지 핀치 롤의 캡을 일정하게 유지하도록 서보 밸브를 록하고, 기름 공급(油注)을 홀드하도록 했으므로, 실린더 기름 공급 명령은 일정한 채로 추이한다. 따라서 후행 스트립의 맞물림 불량이 발생하는 일이 없다.
상기의 설명으로부터 분명해진 바와 같이, 본 발명에 의하면 권취용 핀치 롤의 출구측에서 선행 스트립이 헐렁하게 되는 것을 방지할 수 있음과 동시에, 후행재의 선단이 권취용 핀치 롤의 입구측에서 헐렁하게 되는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 카루젤 릴식 권취 설비를 구비한 열간 압연 라인에 본 발명을 적용한 경우에는 권취용 핀치 롤을 거쳐서 해당 맨드렐에 권취되는 스트립의 후단을 상기 스트립셔로 절단한 후의 상기 맨드렐의 설정 권취 속도(Vm)와, 해당 절단시의 상기 권취용 핀치 롤의 목표 속도(Vp)와, 상기 절단 직후의 후행재의 판 속도(Vs)의 관계를 Vm＞Vp＞Vs로 함으로써, 선행 스트립이 권취 개시 위치의 맨드렐을 향하는 패스 라인과 권취 종료 위치의 맨드렐을 향하는 패스 라인의 분기 위치에 있는 판 통과 가이드의 선단에 걸리는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 일반적인 열간 압연 라인에 본 발명을 적용한 경우에는 하류측 맨드렐의 입구측에 배치된 제 2 권취용 핀치 롤을 거쳐서 해당 하류측 맨드렐에 권취되는 스트립의 후단을 상기 스트립셔로 절단했을 때의 상기 제 2 권취용 핀치 롤의 목표 속도(Vp1), 스트립셔 출구측에 배치된 제 1 권취용 핀치 롤의 목표 속도(Vp2), 상기 절단 직후의 후행재의 목표 판 속도(Vs) 및 상기 하류측 맨드렐의 설정 권취 속도(Vm)의 관계를 Vm＞Vp1＞Vp2＞Vs로 함으로써, 선행 스트립의 후단이 삼각 게이트에 걸리는 것에 의한 해당 스트립의 파손을 방지할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
이 경우, 제 1 권취용 핀치 롤의 하방 핀치 롤을 오프셋한 후에, 제 2 권취용 핀치 롤을 거쳐서 하류측 맨드렐에 감기는 스트립의 후단을 스트립셔로 절단하기까지의 동안에 하방 핀치 롤의 속도를 후행재의 목표 판 속도(Vs)보다 느리게 한 상태에서 제 1 권취용 핀치 롤의 상방 핀치 롤에 의해서 하방 핀치 롤의 토오크 실적값이 사전에 정해진 설정값이 될 때까지 스트립을 가압하고, 이 때의 가압력을 오프셋했을 때의 상방 핀치 롤의 해당 스트립에 대한 설정 가압력으로 함으로써, 하류측 맨드렐에 권취되는 스트립 후단을 제 1 권취용 핀치 롤로 양호하게 협지할 수 있으므로, 해당 스트립 후단과 상류측 권취용 핀치 롤의 슬립을 확실하게 없앨 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 스트립셔에 의해서 절단된 스트립을 해당 스트립셔의 출구측에 배치된 상기 권취용 핀치 롤을 거쳐서 상기 맨드렐에 의해서 연속적으로 감는 것에 앞서서, 해당 권취용 핀치 롤의 가압력을 P=F(Δu/Δx)+2(MB/Δx){(la/r)+(lb/R)}로 정해지는 P값 이상으로 설정함으로써, 상방 핀치 롤의 가압력을 가장 적절한 값으로 설정할 수 있기 때문에, 얇은 스트립의 후단 잘림이나 두꺼운 스트립의 권취 장치로의 유도 불량 등을 방지할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
이 경우에, 상기 가압력 설정 후에 상기 권취용 핀치 롤의 갭을 선행 스트립의 통과로부터 후행 스트립이 맞물릴 때까지 유지함으로써, 후행 스트립의 권취용 핀치 롤으로의 맞물림 불량 등을 방지할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 맨드렐에 의한 스트립의 권취를 종료하기 전에 해당 맨드렐에 의한 스트립의 권취 제어를 토오크 제어로부터 회전 속도 제어로 전환하고, 그 후에 코일 형상으로 감기는 스트립에 가압 롤을 가압 밀착하여 상기 맨드렐의 회전을 정지시키거나, 또는 상기 맨드렐에 의한 스트립의 권취를 종료하기 전에 스트립의 장력을 높이도록 해당 맨드렐에 의한 스트립의 토오크 제어를 실행하고, 그 후에 코일 형상으로 권취되는 스트립에 가압 롤을 가압 밀착하여 상기 맨드렐의 회전을 정지시킴으로써, 가압 롤의 접촉에 의한 코일의 감속을 방지할 수 있고, 코일의 외부 권취의 권취 이완이나 신축이라고 하는 권취 불량의 발생을 회피할 수 있음과 동시에, 스트립의 권취 종료 후, 코일의 회전을 정지할 때에는 해당 가압 롤이 제동력을 가지기 때문에, 단시간 내에 코일의 회전을 정지시킬 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 스트립셔에 의한 스트립의 절단후에 상기 후행재의 선단이 해당 스트립셔의 출구측에 배치된 상기 권취용 핀치 롤에 맞물릴 때에 해당 권취용 핀치 롤의 원주 속도가 상기 후행재의 반송 속도보다도 빠르게 되도록, 상기 권취용 핀치 롤의 구동 장치의 감속측의 토오크 리미트를 설정함으로써, 판 두께가 크고 휨 강성이 큰 스트립의 경우에 있어서도, 후행재가 권취용 핀치 롤의 입구측에서 헐렁하게 되는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (11)

  1. 압연기로부터 보내진 스트립을 스트립셔에 의해서 소정의 길이로 절단하고, 절단된 스트립을 상기 스트립셔의 출구측에 배치된 권취용 핀치 롤을 거쳐서 권취 장치의 맨드렐에 의해서 권취하도록 한 스트립의 권취 방법에 있어서,
    상기 권취용 핀치 롤을 거쳐서 상기 맨드렐에 감기는 스트립의 후단을 상기 스트립셔로 절단한 후의 상기 권취용 핀치 롤의 원주 속도가 상기 절단 직후의 후행재의 반송 속도보다 빠르고, 또한 상기 맨드렐에 의한 상기 스트립의 권취 속도보다 느리도록 한 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 맨드렐이 카루젤 릴(carousel reel)식 권취 설비의 맨드렐이고, 상기 권취용 핀치 롤을 거쳐서 해당 맨드렐에 권취되는 스트립의 후단을 상기 스트립셔로 절단한 후의 상기 맨드렐의 설정 권취 속도(Vm)와, 해당 절단시의 상기 권취용 핀치 롤의 목표 속도(Vp)와, 상기 절단 직후의 후행재의 판 속도(Vs)의 관계를 Vm＞Vp＞Vs로 한 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
  3. 압연기로부터 보내진 스트립을 스트립셔에 의해서 소정의 길이로 절단하고, 절단된 스트립을 스트립셔의 출구측에 배치된 제 1 권취용 핀치 롤을 거쳐서 상류측 권취 장치의 맨드렐과 하류측 권취 장치의 맨드렐에 의해서 교대로 권취하도록 한 스트립의 권취 방법에 있어서,
    하류측 맨드렐의 입구측에 배치된 제 2 권취용 핀치 롤을 거쳐서 해당 하류측 맨드렐에 권취되는 스트립의 후단을 상기 스트립셔로 절단한 후의 상기 제 2 권취용 핀치 롤의 목표 속도(Vp1), 상기 제 1 권취용 핀치 롤의 목표 속도(Vp2), 상기 절단 직후의 후행재의 목표 판 속도(Vs) 및 상기 하류측 맨드렐의 설정 권취 속도(Vm)의 관계를 Vm＞Vp1＞Vp2＞Vs로 한 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 권취용 핀치 롤의 하방 핀치 롤을 오프셋한 후에, 상기 제 2 권취용 핀치 롤을 거쳐서 상기 하류측 맨드렐에 권취되는 스트립의 후단을 상기 스트립셔로 절단하기 까지의 동안에 상기 제 1 하방 핀치 롤의 속도를 상기 후행재의 목표 판 속도(Vs)보다 느리게 한 상태로 상기 제 1 권취용 핀치 롤의 상방 핀치 롤에 의해서 상기 제 1 하방 핀치 롤의 토오크 실적값이 미리 정해진 설정값이 될 때까지 스트립를 가압하고, 이 때의 가압력을 상기 오프셋했을 때의 상기 상방 핀치 롤의 해당 스트립에 대한 설정 가압력으로 하는 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트립셔에 의해서 절단된 스트립을 해당 스트립셔의 출구측에 배치된 상기 권취용 핀치 롤을 거쳐서 상기 맨드렐에 의해서 연속적으로 권취하는 것에 앞서서, 해당 권취용 핀치 롤의 가압력을 다음식으로 정해지는 P값 이상으로 설정한 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
    P=2F(Δu/Δx)+4(MB/Δx){(la/RL)+(lb/RU)}
    단,
    p : 핀치 롤의 가압력
    F : 스트립의 장력
    Δu : 장력(F)에 의해서 발생하는 스트립의 변위량
    Δx : 가압력(P)에 의해서 발생하는 핀치 롤의 수직 변위량
    MB: 스트립에 발생하는 휨 모멘트=(1/6)σB·t2·w
    σB: 스트립의 항복 응력
    t : 스트립의 두께
    w : 스트립의 폭
    la: 스트립의 하방 핀치 롤으로의 권취 부분의 롤을 따른 길이
    RL: 하방 핀치 롤의 반경
    lb: 스트립의 상방 핀치 롤으로의 권취 부분의 롤을 따른 길이
    RU: 상방 핀치 롤의 반경
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가압력 설정 후에 상기 권취용 핀치 롤의 갭을 선행 스트립의 통과로부터 후행 스트립이 맞물릴 때까지 유지하는 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 맨드렐과 상기 권취용 핀치 롤의 가속 과정에서의 속도비는 상기 맨드렐과 상기 권취용 핀치 롤의 최종 속도의 비율에 관련하여 설정하도록 한 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드렐에 의한 스트립의 권취를 종료하기 전에 해당 맨드렐에 의한 스트립의 권취 제어를 토오크 제어로부터 회전 속도 제어로 전환하고, 그 후에 코일 형상으로 권취되는 스트립에 가압 롤을 가압 밀착하여 상기 맨드렐의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드렐에 의한 스트립의 권취를 종료하기 전에 스트립의 장력을 높이도록 해당 맨드렐에 의한 스트립의 토오크 제어를 실행하고, 그 후에 코일 형상으로 권취되는 스트립에 가압 롤을 가압 밀착하여 상기 맨드렐의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트립셔에 의한 스트립의 절단후에 상기 후행재의 선단이 해당 스트립셔의 출구측에 배치된 상기 권취용 핀치 롤에 맞물릴 때에, 해당 권취용 핀치 롤의 원주 속도가 상기 후행재의 반송 속도보다 빠르게 되도록, 상기 권취용 핀치 롤의 구동 장치의 감속측의 토오크 리미트를 설정한 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 하류측 권취 장치와 상기 제 2 권취용 핀치 롤의 가속 과정에 있어서의 속도비는 상기 하류측 권취 장치와 상기 제 2 권취용 핀치 롤의 목표 속도의 비율에 관련하여 설정하도록 하고, 상기 제 2 권취용 핀치 롤과 상기 제 1 권취용 핀치 롤의 가속 과정에 있어서의 속도비는 상기 제 2 권취용 핀치 롤과 상기 제 1 권취용 핀치 롤의 목표 속도의 비율에 관련하여 설정하도록 한 것을 특징으로 하는
    스트립 권취 방법.
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