KR20030053103A - 연속소둔로내 안정 통판 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사행 발생시의 통판속도와 소재조건 사이의 관계를 유도하여 사행이 발생하는 상한계 통판속도는 다음과 같은 식 에 의해서 제어하고,

상기 식에서Vmax는 통판속도의 상한값이고,C1은 상수,s는 강판에 작용하는 단위장력,q는 롤의 테이퍼각,B는 롤의 축방향 길이,H는 롤의 중심부의 편평한 부분의 길이,n은 상수,T는 노온이다.

그리고, 좌굴이 발생하는 하한계 통판속도는 아래와 같은 식에 의해

(Vmin은 통판속도의 하한값이고,s0,C2,m은 상수)

에 의해서 통판 한계속도를 결정하여, 연속소둔로 내에서 안정적으로 조업가능한 최대 및 최소 통판속도를 실시간으로 제시함으로써 사행 및 좌굴 발생을 방지하고, 안정적인 소둔 공정 조업이 가능한 효과가 있는 것이다.

Description

연속소둔로내 안정 통판 방법{A method for stable running of the steel strip}

본 발명은 강판을 연속소둔처리하기 위한 연속소둔로내 안정 통판 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가열대의 통판용 롤이 온도편차로 인해 불균일하게변형됨으로써 발생되는 강판의 사행과 버클 현상을 방지하면서 안정조업을 이룰 수 있는 안정통판 방법에 관한 것이다.

본 발명과 관련된 연속소둔공정은 도 1 에서 나타낸 바와 같이 강판이 가열대, 균열대, 1차, 2차, 3차 냉각대를 차례로 통과하면서 열처리 되는 공정이며, 이 때 강판은 도시된 바와 같이 배치된 통판롤들에 의해 이송된다. 이러한 연속소둔공정을 통한 강판의 열처리시 강판을 이동시키는 통판롤들의 형상은 통판성에 가장 큰 영향을 미치게 된다. 즉, 연속소둔로의 가열대에서는 고온의 롤과 상대적으로 저온인 강판이 접촉함으로써 도 2 에서와 같이 강판과 접촉하는 롤 중심부의 온도는 낮아지고 강판과 접촉하지 않는 에지부는 고온상태를 계속 유지하게 된다. 이와 같은 롤 축방향 온도편차에 따른 열팽창의 차이로 인해 롤은 에지부의 직경이 중심부의 직경보다 커지게 된다. 이러한 롤에 감겨있는 강판이 회전하게 되면 강판에는 마찰력의 차이가 발생하게 되고, 이로 인해 강판은 롤의 직경이 큰 쪽으로 이동하게 된다.

상기에서 강판이 롤의 직경이 큰 쪽으로 이동하는 현상을 사행이라 하며, 사행이 급격히 진행될 경우 강판이 노벽과 충돌하게 되어 조업을 중단시키는 결과를 초래하게 된다. 급격히 진행되는 사행을 방지하기 위해 조업자는 통판속도를 급격히 감소시키고 장력을 증가시키는 조치를 취하게 되는데 이러한 장력의 증가가 과도해지는 경우 판 폭방향의 마찰력이 증가하여 폭방향으로 강판이 찌그러지는 좌굴현상이 발생하게 된다.

연속소둔로에서 사행과 좌굴을 방지하기 위한 종래 기술에 있어서는 , 일본국 특허 7138656호는 롤의 열적 변형량을 예측하여 초기 롤 설계시에 여분의 열변형을 고려한 방법을 제시한 바 있다. 그러나 이 방법은 실제 조업에서 발생하는 여러 조업변수의 변동에 따라 적절히 대응할 수 없다는 단점이 있다. 이러한 단점을 피하기 위해 일본국 특허 6145814호는 롤의 열변형을 능동적으로 제어하기 위해 에지부에 롤 냉각장치를 사용한 방법을 제시하였다.

그러나, 이 방법 또한 실제 조업시 급격하게 발생하는 사행을 방지할 만큼 반응속도가 신속하지 못하기 때문에 급격한 사행이나 좌굴을 방지할 수 없다는 문제점이 있다. 상기와 같이 대부분의 종래 기술에서는 사행 및 좌굴의 예방을 위해 롤 자체나 롤 주변장치를 이용한 열 변형 방지기술에 초점이 맞춰져 있다.

실제 조업현장에서는 냉연 소둔제품의 품질이나 조업 용이성 때문에 대부분 사행이나 좌굴을 방지하기 위하여 대부분 통판속도를 조절하고 있다.

그런데, 사행이나 좌굴이 발생하지 않으면서 최대한의 제품을 생산할 수 있는 통판속도에 대한 기준이 정립되어 있지 않은 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 결점을 해소하기 위하여 창출한 것으로서, 본 발명의 목적은 연속소둔로에서 사행이나 좌굴을 발생시키지 않고 통판의 안정성을 확보하면서 최대한의 통판속도로 조업할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 연속소둔로내 안정 통판 방법은, 사행 발생시의 통판속도와 소재조건 사이의 관계를 유도하여 사행이 발생하는 상한계 통판속도는 다음과 같은 식 에 의해서 제어하고,

상기 식에서Vmax는 통판속도의 상한값이고,C1은 상수,s는 강판에 작용하는 단위장력,q는 롤의 테이퍼각,B는 롤의 축방향 길이,H는 롤의 중심부의 편평한 부분의 길이,n은 상수,T는 노온이다.

그리고, 좌굴이 발생하는 하한계 통판속도는 아래와 같은 식에 의해

(Vmin은 통판속도의 하한값이고,s0,C2,m은 상수)

에 의해서 통판 한계속도를 결정하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명에 의한 연속소둔로내의 개요도.

도 2 는 연속소둔로내 통판롤의 열변형에 대한 개요도.

도 3 은 안정통판 한계속도와 장력의 관계를 나타낸 그래프.

도 4 는 본 발명에 의한 연속소둔로내 안정 통판 방법을 이용하여 안정 통판에 대한 한계조업속도를 계산하여 비교한 그래프를 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1...강판 2...통판롤

3...연속소둔로 가열대 4...연속소둔로 균열대

5...제 1 차 냉각대 6...제 2 차 냉각대

7...제 3 차 냉각대 9...복사관

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 의한 연속소둔로내의 개요도이고, 도 2 는 연속소둔로내 통판롤의 열변형에 대한 개요도이다.

도 1 에 도시된 연속소둔로내에서 사행 및 좌굴을 발생시키는 기본 요인은 강판(1)과 통판롤(2)의 온도 편차이나, 실제 소둔로에서는 롤 크라운이나 장력설정에 의해 이를 어느 정도 극복하고 있다. 따라서 소재 조건이 변경되지 않는 한 사행이나 좌굴이 발생하지 않고 어느 정도 안정 조업이 가능하다. 그러나 소재 조건이 변경되는 경우에는 용접부 전후로 나타나는 강판의 형상 불량으로 인해 롤 크라운이나 CPC와 같은 설비로서는 제어할 수 없는 정도의 사행이 발생하고 있다. 제어가 불가능한 사행이 발생할 경우에는 통판속도를 감소시킴과 동시에 장력을 상향 조정한다. 그러나 통판속도를 급격히 감소시키고, 장력을 증가시킬 경우에 주로 좌굴이 발생한다. 이에 따라 소재 변경에 의해 사행이 발생하는 상한계 통판속도와, 좌굴이 발생하는 하한계 통판속도를 적절히 설정하는 것이 필요하다.

본 발명에서는 포항제철소 연속소둔로의 조업자료를 분석함으로써 사행 발생시의 통판속도와 소재조건 사이의 관계를 유도해 낼 수 있었으며, 사행이 발생하는 상한계 통판속도는 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다.

상기 식에서Vmax는 통판속도의 상한값이고,

C1은 상수,

s는 강판에 작용하는 단위장력,

q는 롤의 테이퍼각,

B는 롤의 축방향 길이,

H는 롤의 중심부의 편평한 부분의 길이,

n은 상수,

T는 노온을 나타낸다.

또한 좌굴이 발생하는 하한계 통판속도는 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다.

위에서Vmin은 통판속도의 하한값이고,

s0,C2,m은 상수를 나타내며,

상수m과n은 0<m<n<1인 조건을 만족한다.

상기 조건에서 상수C1은 0.008~1.3사이의 값을 가지며, 상수C2는 3.4x10-6~0.004 사이의 값을 가진다. 통판속도의 상한계 및 하한계에 대한 식을 도2에 개략적으로 나타내었다.

도 3에서Vmax의 위 영역은 사행이 발생하는 영역이고,Vmin의 아래 영역은 좌굴이 발생하는 영역이며, 그 사이 영역은 안정적으로 통판할 수 있는 영역이다. 도3에서 보면 동일 장력에서 통판속도가 증가할수록 사행위험성이 증가하고, 좌굴의 위험성이 감소함을 알 수 있다. 이것은 강판의 관성력이 증가하여 롤과의 접촉력이 약해진 결과 강판의 슬립이 발생하여 사행이 발생할 여지가 증가한 반면, 접촉력 약화로 좌굴을 발생시키는 압축응력이 감소하여 좌굴이 발생할 위험성은 감소하게 되는 것이다. 동일 속도에서 장력이 증가할수록 사행 위험성은 감소하는 대신 좌굴 위험성이 증가하는 것을 볼 수 있고, 이것 역시 장력 증가에 따른 접촉력의 증가에 기인한 것이다. 또한 도 3에서 볼 수 있듯이 통판 한계속도곡선은 저속에서는 안정한 영역이 비교적 큰 반면, 고속영역에서는 안정한 영역이 작아지는 특징을 갖는다. 도 4는 실제 조업중인 연속소둔로의 조업조건을 이용하여 안정 통판에 대한 한계조업속도를 계산하여 그 결과를 실제 조업속도와 비교한 것이다. 정상적으로 조업중일 때, 실제 통판속도는 안정 통판의 상한속도보다 낮아서 안정하게 조업이 이루어짐을 알 수 있다. 그러나 판두께와 판폭과 같은 소재 조건이 변하여 통판속도를 재 조정하는 경우 과도하게 통판속도를 상승시킴으로써 실제 통판속도가 안정통판의 상한계를 초과하는 것을 볼 수 있다. 이후 실제 통판속도는 급격하게 감소하게 되는 것을 볼 수 있는데, 이는 사행이 매우 급격하게 발생하여 통판속도를 급격히 줄여야 하기 때문이다. 이 결과로부터 본 발명에서 제시한 안정통판을 위한 한계속도가 실제 조업중인 라인에 적절히 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

상술한 본 발명에 의하면, 연속소둔로 내에서 안정적으로 조업가능한 최대 및 최소 통판속도를 실시간으로 제시함으로써 사행 및 좌굴 발생을 방지하고, 안정적인 소둔 공정 조업이 가능한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 사행 발생시의 통판속도와 소재조건 사이의 관계를 유도하여 사행이 발생하는 상한계 통판속도는 다음과 같은 식 에 의해서 제어하고,

   상기 식에서Vmax는 통판속도의 상한값이고,C1은 상수,s는 강판에 작용하는 단위장력,q는 롤의 테이퍼각,B는 롤의 축방향 길이,H는 롤의 중심부의 편평한 부분의 길이,n은 상수,T는 노온이다.

   그리고, 좌굴이 발생하는 하한계 통판속도는 아래와 같은 식에 의해

   (Vmin은 통판속도의 하한값이고,s0,C2,m은 상수)

   에 의해서 통판 한계속도를 결정하는 것을 특징으로 하는 연속소둔로내 안정 통판 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상수C1은 0.008~1.3사이의 값을 가지며, 상수C2는 3.4x10-6~0.004 사이의 값을 가진 것을 특징으로 하는 연속소둔로내 안정 통판 방법.