KR20020012693A - 롤 벤더가 구비된 압연기를 이용한 판재의 압연방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판재의 압연에 관한 것으로, 그 목적은 롤 벤더(roll bender)가 구비된 압연기에서 압연롤의 간극에 따라 판재의 두께 정도를 향상시킬 수 있는 판재의 압연방법을 제공하고자 함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 도3과 같이, 한 쌍의 작업롤(2a)(2b), 지지롤(3a)(3b) 및 쵸크(4) 내에 작업롤 벤더가 구비된 다단 압연기(20)에서 롤 벤더력을 변화시키면서 롤 벤더력에 따른 압연하중의 차이를 구한 후, 그 상관관계를 구하고, 압연하고자 하는 판재(1)에 대한 압연정보로부터 각 패스별 압연하중을 정한 다음, 판재에 대한 목표 판 크라운을 설정하고, 설정된 목표 판 크라운에 대응하는 실 사용 롤 벤더력을 구하고, 그 실 사용 롤 벤더력에 따른 롤 간극 변화량을 통해 롤 간극 설정량을 구하여 그 롤 간극 설정량(RG)을 만족하도록 판재를 압연하는 방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

롤 벤더가 구비된 압연기를 이용한 판재의 압연방법{A METHOD FOR ROLLING PLATES IN MILL WITH ROLL BENDERS}

본 발명은 판재의 압연에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤 벤더(roll bender)가 구비된 압연기에서 압연롤의 간극에 따라 판재의 두께 정도를 향상시킬 수 있는 판재의 압연방법에 관한 것이다.

일반적으로 강판의 폭이 넓고 큰 압연하중이 요구되는 압연기는 압연하중에 의해 압연롤이 벤딩(bending)된다. 이러한 롤 벤딩 현상에 의해 발생하는 판재의 폭 방향 두께 변동, 즉 판 크라운(crown)을 감소시키기 위해 도1과 같이, 후판압연기에서는 상하 작업롤(2a)(2b) 이외에 상하 지지롤(3a)(3b)이 구성된 4단 압연기(10)로 이루어져 있다. 또한, 롤의 중앙부 직경을 양단부의 직경보다 더 크게 하는 소위 롤 초기 크라운을 부여하여 판 크라운을 제어하고 있다. 그러나, 압연롤은 압연기에 조립하여 사용함에 따라 압연량 증가에 비례하여 롤의 마모량이 증가하므로 판 크라운은 롤 조립후 초기에 비해 큰 값을 나타내어 도1과 같이, 압연시 압연하중에 의해 롤이 휘는 현상이 발생하며, 그 결과 판재(1)의 폭 방향 중앙부와 양 에지(edge)부의 두께 차이는 커지게 된다.

판재를 사용하는 업체에서도 높은 정도의 치수 품질을 요구하는 추세이므로 이러한 현상을 방지하고자 최근에는 도2와 같이, 4단 압연기(20)의 지지롤 쵸크(choke)(4) 내에 작업롤 벤더를 설치하여 도3과 같이, 압연하중에 의해 롤이 휘는 반대방향으로 롤 벤더력을 작동시켜서 압연하중에 의한 롤의 휨을 상쇄시킴으로써 판 크라운을 효과적으로 제어하고 있다. 그러나, 이 경우 역시 롤 벤더력에 의해 롤이 변형되어 롤 간극이 변하고, 이에 따라 압연하중 및 두께가 다르게 나타나고 있는 문제점이 있다.

구체적 예로서, 이러한 현상은 작업롤 간 서로 접촉한 상태인 키스롤(kiss roll) 상태에서 압연하중을 1000톤 가하고 롤 벤더력을 변화시키면서 각 벤더력에 있어서의 압연하중을 측정한 후, 롤 벤더력과 압연하중의 관계를 나타낸 표1을 통해서도 알 수 있다.

벤더력(톤/쵸크)	50	90	130	170	220	비고
압연하중(톤)	1039	1019	1000	984	958	롤 직경:지지롤: 2000mm작업롤: 1050mm
압연하중차(톤)	+39	+19	0	-16	-42
롤 간극 변화량(mm)	-0.056	-0.027	0	+0.023	+0.060

상기 표1은 압연기의 기준 밸런스(balance) 압력을 130[톤/쵸크]로 설정한 것으로서 각 벤더력에 대한 압연하중차는 기준 밸런스 압력에서의 압연하중과 각 벤더력에서 발생한 압연하중의 차이로서 구했다. 한편, 롤 간극 변화량은 압연기의 밀 정수를 700[톤/mm]을 기준으로 계산하였다.

상기 표1에서 지지롤 직경: 2000[mm], 작업롤 직경: 1050[mm]인 압연기에서 롤 벤더력을 50[톤/쵸크]에서 220[톤/쵸크]로 변화시키면 롤 간극은 0.116 [=0.0060-(-0.056)][mm]가 증가함을 알 수 있다. 즉, 롤 벤더력을 증가시킴에 따라 압연하중은 점점 감소함을 알 수 있는데, 이러한 현상은 롤 벤더력을 증가시킴에 따라 상하 작업롤이 변형되고, 이 롤 변형에 의해 롤 간극이 점점 커져서 발생한 것임을 알 수 있다.

따라서, 롤 벤더가 설치된 압연기에서는 판 크라운을 제어하기 위해 롤 벤더력이 수시로 변하고, 상기와 같은 현상에 의해 롤 벤더력 변화에 따라 롤 간극이 변하므로 압연후 두께 제어 정도가 저하하는 문제가 있는 것이다.

이에 본 발명은 이와같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 그 목적은작업롤 벤더가 설치된 압연기에서 롤 벤더력 변화에 따른 롤 간극 변화를 고려하여 롤 간극을 설정함으로써, 판재의 두께 정도를 크게 향상시키는 판재의 압연방법을 제공하는데 있다.

도1은 롤 벤더가 없는 다단압연기에서 판재의 변형됨을 보이는 모식도

도2는 다단압연기에서 롤 벤더력에 의해 롤이 변형됨을 보이는 모식도

도3은 롤 벤더가 구비된 다단압연기에서 압연하중에 의한 롤의 변형이 롤 벤더력에 의해 상쇄되는 모습을 보이는 모식도

도4(가)는 종래방법에 의한 강판의 두께 정도를 보이는 그래프

도4(나)는 본 발명에 의한 강판의 두께 정도를 보이는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ...... 판재 2 ...... 작업롤

3 ...... 지지롤 4 ...... 쵸크

상기 목적달성을 위한 본 발명은 한 쌍의 작업롤의 상하부에 각각 지지롤이 접촉되어 구동하며 하나의 작업롤과 지지롤의 양단이 지지롤 쵸크에 의해 연결되고, 상기 쵸크내에 작업롤 벤더가 구비된 다단 압연기를 이용한 판재의 압연방법에 있어서,

상기 상부 작업롤을 상부 지지롤에 밀착시키 위한 기준 밸런스 압력을 정하는 단계;

상기 상부 작업롤이 하부 작업롤과 접촉하도록 하강시킨 후, 롤 벤더력을 변화시키면서 롤 벤더력에 따른 압연하중을 구하고, 상기 기준 밸런스 압력과 비교하여 압연하중 차이를 구하는 단계;

각각의 롤 벤더력과 압연하중의 차이에 대한 상관관계를 구하는 단계;

압연하고자 하는 판재에 대한 압연정보로부터 각 패스별 압연하중을 정하고, 상기 압연하고자 하는 판재에 대한 목표 판 크라운을 설정하는 단계;

상기에서 설정된 목표 판 크라운에 대응하는 실 사용 롤 벤더력을 구하는 단계;

상기에서 구한 실 사용 롤 벤더력에 따른 롤 간극 변화량을 구하는 단계;

상기 롤 간극 변화량으로부터 롤 간극을 설정량을 구하는 단계; 및

상기에서 구한 롤 간극 설정량을 만족하도록 판재 압연을 실시하는 단계;를 포함하는, 롤 벤더가 구비된 압연기를 이용한 판재의 압연방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 압연방법은 어떠한 다단 압연설비에서라도 적용 가능하며, 구체적으로는 도3과 같이, 한 쌍의 작업롤(2a)(2b)의 상하부에 각각 지지롤(3a)(3b)이 접촉되어 구동하며 하나의 작업롤과 지지롤의 양단이 지지롤 쵸크(4)에 의해 연결되고, 상기 쵸크(4)내에 작업롤 벤더가 구비된 다단 압연기(20)를 이용하는 것이다.

본 발명의 압연방법은 상기한 다단 압연기에서 롤 벤더력에 따른 롤 간극을 설정하여 그 설정량 만큼 판재(1)를 압연하는 것으로서, 롤 간극은 다음과 같이 설정된다.

즉, 임의의 다단 압연기에서의 롤 간극을 설정하기 위해, 먼저 롤 벤더력을 기준 밸런스 압력 상태로 둔다. 임의의 다단 압연기에서의 기준 밸런스 압력은 롤 벤더를 사용하지 않을 때 상부 작업롤을 상부 지지롤에 충분히 밀착시키기 위한 압력을 말하는 것으로서, 작업롤 및 롤 쵸크의 사양에 의해 결정된다.

그 다음, 상기 상부 작업롤이 하부 작업롤과 접촉하도록 하강시킨 후, 롤 벤더력(Bf)을 변화시키면서 롤 벤더력(Bf)에 따른 압연하중(P)을 구한다. 그리고, 상기 압연하중을 상기 기준 밸런스 압력과 비교하여 압연하중 차이(dBrf)를 구한다. 예를들면, 상부롤을 하강하여 압연하중이 1000톤이상이 되도록 하고, 상부롤을 정지한 후 압연하중이 걸린 상태에서 롤 벤더력을 증가 또는 감소시키면서 압연하중을 수집하여 이때의 각 압연하중을 기준 밸런스 압력과 비교하여 압연하중의 차이를 구한다.

그 다음, 이렇게 구한 각각의 롤 벤더력과 압연하중의 차이에 대한 상관관계를 구한다. 즉, 상기에서 구한 각 롤 벤더력에 대한 압연하중의 차이를 종속변수로 하고, 롤 벤더력을 독립변수로 하면 수학식 1과 같은 상관관계식을 도출할 수 있다.

[여기서, dBrf: 롤 벤더력에 따른 압연하중의 차이(톤)

Bf : 롤 벤더력(톤/쵸크)

a, b : 회귀상관계수]

그 다음, 압연하고자 하는 판재에 대한 압연정보로부터 각 패스별 압연하중을 정하고, 상기 압연하고자 하는 판재에 대한 목표 판 크라운을 설정한다. 즉, 압연을 위해 판재가 가열로에서 추출되어 압연기로 이송되어 오면 그 압연재에 대한 압연정보를 읽어서 압하스케쥴을 작성하고, 이 압하스케쥴 계산시 각 패스별 압연하중이 구해지면 압연하중(P), 판폭(B) 및 제품 두께를 고려하여 목표 판 크라운(Cr)을 설정한다. 통상 판 크라운은 압연초기에 롤의 상태, 마모나 열 영향에 의한 각 크라운을 고려하여 수학식 2와 같이 예측될 수 있다.

[여기서, Cr: 목표 판 크라운(mm), K(B): 롤 벤딩계수,

P : 압연하중(톤), B : 판 폭(mm),

Ic(B): 롤 초기크라운(mm), Wc(B): 롤 마모크라운(mm),

Tc(B): 롤 열크라운(mm), α(B,P): 롤 벤더 제어계수,

Pb: 실 사용 롤 벤더력(톤/쵸크)

상기 수학식 2에서 Ic(B), K(B), α(B,P)는 압연기의 사양이 결정되면 압연재의 각 판 폭 및 압연하중의 관계로서 결정된다.

그 다음, 목표 판 크라운이 설정되면 이에 대응하는 실 사용 롤 벤더력(Pb)은 수학식 2로부터 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

그 다음, 상기에서 구한 실 사용 롤 벤더력(Pb)에 따른 롤 간극 변화량(β)을 구한다.

즉, 상기 수학식 3으로부터 실 사용 롤 벤더력(Pb)가 구해지면 수학식 1에서 롤 벤더력에 따른 상관관계식으로부터 그에 따른 롤 벤더력에 의한 압연하중차이(dBrf)를 알 수 있으며, 수학식 4와 같이, 이 값을 판폭(B)에 대한 밀정수(MM)으로 나누면 롤 벤더력에 따른 롤 간극 변화량(β)을 알 수 있다.

[여기서, β: 롤 간극 변화량(mm),

MM(B): 판폭(B)에 대한 밀 정수(톤/mm)]

그 다음, 상기에서 구한 롤 간극 변화량(β)으로부터 롤 간극 설정량(RG)을 구한다. 즉, 롤 간극 설정량(RG)은 롤 간극 변화량(β)을 통상의 계기미터식인 수학식 5에 대입하여 정할 수 있다.

[여기서, RG: 롤 간극 설정량(mm), P: 압연하중(톤),

Th: 출측 판 두께(mm), So: 롤 `0' 점 조정 보정치(mm)]

이와 같이 구한 롤 간극 설정량(RG)을 만족하도록 판재 압연을 실시하면 임의의 다단압연기에서 롤 벤더력 변화에 대하여 판재의 두께 정도가 크게 향상될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

실시예

롤 벤더가 구비된 4단 압연기에서 두께 6~30mm, 폭 1500~4500mm 범위의 강판을 종래방법과 본 발명에 따라 롤 간극을 보상하여 각각 500매씩 압연하였다. 그리고, 각각 압연된 최종 강판의 목표두께와 실제 두께의 편차를 비교하여 도4에 나타내었다. 도4(가)는 종래의 압연방법에 따른 강판의 두께 편차, 그리고 도4(나)는 본 발명의 압연방법에 따른 강판의 두께 편차를 보이고 있다.

도4(가)(나)와 같이, 본 발명의 압연방법은 강판의 평균두께 편차가 46㎛ 정도로서 종래방법 65㎛ 대비 19㎛ 정도 감소됨을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 압연방법은 롤 벤더가 구비된 압연기에서 롤 벤더력에 따라 변하는 롤 간극을 보정하여 목표 두께 달성을 위한 롤 간극을 설정함으로써, 강판의 두께 오차를 줄여 두께 정도 향상은 물론 두께 불량 감소에도 크게 기여할 수 있다.

Claims (5)

1. 한 쌍의 작업롤의 상하부에 각각 지지롤이 접촉되어 구동하며 하나의 작업롤과 지지롤의 양단이 지지롤 쵸크에 의해 연결되고, 상기 쵸크내에 롤 벤더가 구비된 다단 압연기를 이용한 판재의 압연방법에 있어서,

   상기 상부 작업롤을 상부 지지롤에 밀착시키 위한 기준 밸런스 압력을 정하는 단계;

   상기 상부 작업롤이 하부 작업롤과 접촉하도록 하강시킨 후, 롤 벤더력을 변화시키면서 롤 벤더력에 따른 압연하중을 구하고, 기준 밸런스 압력과 비교하여 압연하중 차이를 구하는 단계;

   각각의 롤 벤더력과 압연하중의 차이에 대한 상관관계를 구하는 단계;

   압연하고자 하는 판재에 대한 압연정보로부터 각 패스별 압연하중을 정하고, 상기 압연하고자 하는 판재에 대한 목표 판 크라운을 설정하는 단계;

   상기에서 설정된 목표 판 크라운에 대응하는 실 사용 롤 벤더력을 구하는 단계;

   상기에서 구한 실 사용 롤 벤더력에 따른 롤 간극 변화량을 구하는 단계;

   상기 롤 간극 변화량으로부터 롤 간극을 설정량을 구하는 단계; 및

   상기에서 구한 롤 간극 설정량을 만족하도록 판재 압연을 실시하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 롤벤더가 구비된 압연기를 이용한 판재의 압연방법
2. 제1항에 있어서, 각각의 롤 벤더력(Bf)과 압연하중의 차이(dBrf)에 대한 상관관계는[단, a, b는 회귀상관계수]로 표현됨을 특징으로 하는 압연방법
3. 제1항에 있어서, 상기 판 크라운은

   [여기서, Cr: 목표 판 크라운(mm), K(B): 롤 벤딩계수, P : 압연하중(톤), B : 판 폭(mm), Ic(B): 롤 초기크라운(mm), Wc(B): 롤 마모크라운(mm), Tc(B): 롤 열크라운(mm), α(B,P): 롤 벤더 제어계수, Pb: 실 사용 롤 벤더력(톤/쵸크)]로 설정함을 특징으로 하는 압연방법
4. 제1항에 있어서, 상기 실 사용 롤 벤더력에 따른 롤 간극 변화량은

   [여기서, β: 롤 간극 변화량(mm), MM(B): 판폭(B)에 대한 밀 정수(톤/mm)]로 구함을 특징으로 하는 압연방법
5. 제1항에 있어서, 상기 롤 간극 변화량에 대한 롤 간극 설정량은

   [여기서, RG: 롤 간극 설정량(mm), P: 압연하중(톤), Th: 출측 판 두께(mm), So: 롤 `0' 점 조정 보정치(mm)]로 구함을 특징으로 하는 압연방법