KR20030068557A - 원하는 스트립 프로파일 경사면을 갖는 평면 압연 스트립제조용 롤 스탠드 - Google Patents

원하는 스트립 프로파일 경사면을 갖는 평면 압연 스트립제조용 롤 스탠드 Download PDF

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Abstract

작업 롤(1, 2)의 직경이 상이한 것을 특징으로 하는 공지의 롤 스탠드(10)를 거의 만능으로 사용될 수 있으면서도 원하는 스트립 프로파일 경사면을 갖고 응력 및 기복이 대폭 제거된 스트립이 얻어지도록 개선시키기 위해, 본 발명에 따라 지지 롤(3, 4) 및 작업 롤(1, 2)이 롤 스탠드(10, 11)에 축 방향으로 이동될 수 있게 배치되고, 작업 롤(1, 2) 중의 하나 이상이 압연 스트립(6)의 유출 방향(7)으로 조정될 수 있게 구성되며, 지지 롤(3, 4) 및 작업 롤(1, 2)이 롤 배럴의 거의 전 길이에 걸쳐 연장되는 곡면 윤곽(2차 이상의 다항식에 의해 결정되는 CVC 컷)을 구비하되, 그 곡면 윤곽이 서로 상대적으로 180°만큼 엇갈려 배치되고, 작업 롤의 양자의 배럴 윤곽을 롤 갭의 대칭 윤곽으로 상보시키게끔 각각 형성되도록 하는 조치가 취해진다.

Description

원하는 스트립 프로파일 경사면을 갖는 평면 압연 스트립 제조용 롤 스탠드{ROLL STAND FOR PRODUCING PLANE ROLL STRIPS HAVING A DESIRED STRIP PROFILE SUPERELEVATION}
작업 롤의 직경이 상이한 롤 스탠드는 공지된 것이다. 즉, US-PS 2,139,872에는 압연 동안 압연 스트립을 최대한으로 효과적으로 압하시키기 위해 지지 롤에 지지되는 상이한 직경의 2개의 작업 롤이 배치된 롤 스탠드가 개시되어 있다. 그러한 롤 스탠드에서는 큰 작업 롤만을 구동시키고, 작은 롤을 드래그 롤로서 동반 회전시키는 것이 유리한 것으로 판명되었다. 그러한 유형의 공지의 롤 스탠드는 압연력 및 구동 출력을 줄이는 한편 특히 고 탄소강에서의 에지 드롭(edge drop)을 낮추려는 목적으로 압연 라인의 후방 스탠드에 사용되는 것이 유리하다.
스트립 재료의 열간 압연 시에는 압연 프로그램 내에서 열 포격(thermal bombarding) 및 작업 롤의 마모와 그 탄성 변형으로 인해 비교적 큰 변동이 생긴다. 제어 부재에 의한 교정이 없다면, 압연 재료의 공급이 계속 늘어감에 따라 스트립 윤곽이 변하게 된다. 그러한 영향은 스탠드별로 또는 출탕별로 상이하다. 그로 인해, 스트립 윤곽 부근에서 미리 주어진 열연 스트립의 평탄도가 변하여 그 결과로서 열연 스트립의 평탄도마저 변하게 된다.
본 발명은 하나 이상의 지지 롤에 지지되는 작업 롤을 구비하되, 작업 롤이 상이한 직경으로 되고, 굵은 작업 롤이 구동기에 연결되며, 가는 작업 롤이 "드래그 롤(drag roll)"로서 동반 회전되는, 원하는 스트립 프로파일 경사면을 갖는 평면 압연 스트립을 제조하기 위한 롤 스탠드에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 보다 더 구체적인 명세를 첨부 도면에 개략적으로 도시된 실시예에서 더욱 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면 중에서,
도 1은 4단 롤 스탠드의 개략적인 측면도이고,
도 2는 3단 롤 스탠드의 개략적인 측면도이다.
(부호의 설명)
1 : 작업 롤2 : 작업 롤
3 : 지지 롤4 : 지지 롤
5 : 구동기6 : 압연 스트립
7 : 유출 방향8 : 일정 크기
9 : 작업 롤(1)의 이동방향
10 : 4-롤 스탠드11 : 3-롤 스탠드
본 발명의 목적은 그 작업 롤의 직경이 상이한 공지의 롤 스탠드를 고 품질의 스트립이 제조되고 그 스탠드가 만능으로 사용될 수 있도록 더욱 개선시키는 것이다.
그러한 목적은 청구항 1의 전제부의 특징에 따른 전제된 유형의 롤 스탠드에서
- 지지 롤 및 작업 롤이 롤 스탠드에 축 방향으로 이동될 수 있게 배치되고,
- 작업 롤 중의 하나 이상이 압연 스트립의 유출 방향으로 조정될 수 있게 구성되며,
- 지지 롤 및 작업 롤이 롤 배럴(roll barrel)의 거의 전 길이에 걸쳐 연장되는 곡면 윤곽(2차 이상의 다항식에 의해 결정되는 CVC(Continuously Variable Crown) 컷(cut))을 구비하되, 그 곡면 윤곽이 서로 상대적으로 180°만큼 엇갈려 배치되고, 작업 롤의 양자의 배럴 윤곽을 롤 갭의 대칭 윤곽으로 상보시키게끔 각각 형성되도록 함으로써 달성된다.
공지의 상이한 크기의 작업 롤이 CVC 컷(특히, DE 37 120 43 C2로부터 공지됨; 그 문헌에서 CVC 컷 또는 롤 윤곽은 2차 또는 그 이상의 다항식을 따름)을 구비하고, 작업 롤과 지지 롤이 축 방향은 물론 압연 스트립의 유출 방향으로 이동될 수 있게 배치되는 본 발명에 따른 조합에 의해, 공지의 롤 스탠드와는 다르게 만능으로 사용될 수 있고, 높은 평탄도 및 원하는 스트립 프로파일 경사면을 갖는 압연 스트립을 제조하는 전혀 새로운 롤 스탠드 개념이 얻어지게 된다.
그러한 롤 스탠드에서는 작업 롤의 CVC 컷에 대한 프로파일 제어 요소로서, 그러한 컷을 3차 또는 그 이상의 다항식, 예컨대 5차 다항식에 따라 계산하여 그에 상응하게 구성하는 것이 바람직하다. 통상의 형태의 5차 다항식은 다음과 같다:
그 경우, 예컨대 길이가 1900 ㎜인 롤에 대해 다음의 파라미터, 구체적으로 아래와 같은 파라미터가 주어진다:
롤 에지에서의 좌표계 R(x)에 대해,
a0= 0.349712·103㎜(작업 롤의 반경)
a1= 0.733199·10-3
a2= 0.198038·10-3㎜-1
a3= - 0.536180·10-3㎜-2
a4= 0.368442·10-11㎜-3
a5= - 0.775668·10-15㎜-4
롤 중심에서의 좌표계 R(x)에 대해,
a0= 0.350000·103㎜(작업 롤의 반경)
a1= - 0.544375·10-3
a2= 0.000000 ㎜-1
a3= 0.163860·10-8㎜-2
a4= - 0.590250·10-28㎜-3
a5= - 0.775668·10-15㎜-4
작업 롤의 직경이 상이하기 때문에, 작업 롤은 상이한 휨 거동 및 평탄화 거동까지 보인다. 지지 롤과 작업 롤 사이의 영향이 특히 상이하다. 특히, 그것은 가는 작업 롤만이 지지 롤에 의해 지지되는 3단 롤 스탠드의 경우에 해당되는데, 그 이유는 굵은 롤에서는 어떠한 지지도 이뤄지지 않기 때문이다. 그 때문에, 작업 롤의 윤곽은 본 발명에 따라 그러한 영향을 보상하도록 상이하게 형성된다. 그 경우, 필요한 윤곽의 계산은 하중 하에서의 대칭적인 롤 갭을 생성하려는 목적으로오프라인으로 행해진다.
새로운 롤 스탠드 개념은 특히 그러한 3단 롤 스탠드에 적용될 수 있다. 그렇게 되면, 그러한 롤 스탠드는 예컨대 지나치게 높지 않은 하중에 대해서는 바람직하게도 전방 스탠드에까지 사용될 수 있다. 그러한 3단 롤 스탠드에서도 역시 굵은 작업 롤만이 구동되고, 가는 작업 롤은 드래그 롤로서 동반 회전된다. 그 경우, 굵은 작업 롤은 높은 모멘트를 전달할 수 있는 동시에 지지 롤로서의 역할을 하는 작업 롤로서 기능한다. 그러면, 별개의 지지 롤에 의해 지지되는 다른 가는 작업 롤과의 조합에 의해 압연력을 제어하는 것이 가능하게 된다.
특히, 압연재의 접혀 올려짐(turn-up)(스트립 전방 에지가 위로 휘어지는 것)을 동반하는 굵은 스트립을 압연할 경우에는 직경이 상이한 작업 롤의 사용 시에 주어지는 경계 조건에 의한 계산이 가능하기 때문에, 그러한 압연재의 접혀 올려짐을 피하려는 의도로 본 발명에 따라 작업 롤 중의 하나가 압연 스트립의 유출 방향으로 조정될 수 있게 배치된다. 그러한 롤 어긋남의 조정은 특히 유입 및 유출 두께, 압연 스트립의 재료 강도, 작업 롤의 실제의 직경 조합 등에 의존하여 제어된다.
구동되지 않는 작은 작업 롤을 포함하고 프리텐션(pretension)이 걸리지 않은(출탕 전에 롤 갭이 스트립의 유입 두께와 대략 일치됨) 롤 스탠드의 경우에는 구동되지 않는 작업 롤도 역시 출탕 후에 해제 및/또는 스위치 오프(switch-off)되는 보조 구동기를 구비하는 것이 바람직하다. 그러한 조치에 의해, 압연 동안 전방 스탠드에서 흔히 발생되는 진동(작업 롤 상호간의 진동)이 회피되는데, 그것은그럴 경우에 압연 동안 작업 롤이 구동의 측면에서 디커플링되기 때문이다. 추가로, 압연 중단 시에 경우에 따라 필요한 작업 롤의 축 방향 이동이 보조 구동기에 의해 구현될 수 있다는 것도 장점이다.
또한, 상이한 작업 롤 직경에 의해 주어지는 경계 조건을 보상하기 위해, 본 발명에 따라 각각의 작업 롤에 대해, 그리고 각각의 그 측면에 대해 그때마다의 이동 위치에 의존하여 상이한 작업 롤 휨력을 세팅하는 것이 가능하다. 아울러, 가는 작업 롤과 그 지지 롤 사이의 높은 면압에 대처하기 위해, 그들 롤을 적절히 연장시키는 조치를 취할 수 있다.
작업 롤이 그 상이한 직경에 기인하여 상이하게 마모되는 것에 대처하기 위해, 작업 롤은 예컨대 분말 야금적 방법, 바람직하게는 HIP(고온 등정압 프레싱; hot isostatic pressing) 방법에 따라 그 마모 거동에 있어 상이한 재료 또는 내마모성이 높은 재료로 제조된다. "강(Steel)"(1988) 제6판의 별쇄 단행본 제38면 내지 제40면에 개시된 바와 같은 HIP 방법에서는 처리 대상 재료를 특수한 오토클레이브(autoclave; HIP 설비)에서 사방으로 작용하는 압력(200 Mpa까지) 및 고온(재료에 따라 2000 ℃까지) 하에 그 액상 한계를 넘어 가열하는 동시에 압축시킨다.
도 1에는 지지 롤(3, 4)에 지지되는 2개의 작업 롤(1, 2)을 구비한 4단 롤 스탠드(10)가 도시되어 있다. 압연 스트립(6)의 하부에는 직경이 보다 더 큰 굵은 작업 롤(2)이 배치되고, 압연 스트립(6)의 상부에는 직경이 보다 더 작은 가는 작업 롤(1)이 배치된다. 두꺼운 작업 롤(2)은 구동기(5)를 구비하는 반면에, 가는 작업 롤(1)은 구동기를 구비하지 않고 단지 압연 스트립(6)과의 접촉에 의해 "드래그 롤(drag roll)"로서 동반 회전될 뿐이다. 가는 작업 롤(1)은 화살표 방향(9)으로 수평 이동될 수 있게 배치되고, 도시된 실시예에서는 그 최초의 위치에 대해 압연 스트립(6)의 유출 방향(7)으로 일정 크기(8)만큼 어긋나 있다.
본 발명에 따르면, 작업 롤(1, 2)의 표면 윤곽은 그에 배속된 지지 롤(3, 4)과 함께 2차 이상의 다항식에 따라 CVC 컷에 의해 제조된다(도시된 롤 스탠드(10)의 측면도에서는 그러한 CVC 컷이 보이지 않음). 상부 작업 롤(2)은 예컨대 400 ㎜의 직경으로 되고, 하부 작업 롤(1)은 600 ㎜의 직경으로 될 수 있는 반면에, 지지 롤(3, 4)은 각각 1350 ㎜의 직경으로 될 수 있다.
도 2에는 상부 가는 작업 롤(1)만이 지지 롤(3)에 지지되는 3단 롤 스탠드(11)가 도시되어 있다. 그 반면에, 구동되는 굵은 작업 롤(2)은 높은 모멘트를 전달할 수 있는 크기로 그 직경이 선택되고, 그 때문에 그 작업 롤(2)은 동시에 지지 롤로서의 역할까지 한다. 그러한 도 2의 예에서도 역시 가는 작업 롤(1)은 그 최초의 위치에 대해 유출 방향(7)으로 일정 크기(8)만큼 어긋나게 배치되어 있다. 그 경우, 상부 작업 롤(1)은 예컨대 600 ㎜의 직경으로 될 수 있고, 상부 지지 롤(3)은 1400 내지 1600 ㎜의 직경으로 될 수 있다. 본 경우에 동시에 지지 롤로서 사용되는 하부 작업 롤(2)의 직경은 예컨대 1400 ㎜로 될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 예는 본 발명이 2가지 롤 스탠드에 적용되는 것을 나타내고 있다. 물론, 본 발명은 예를 들자면 롤의 개수가 상이한 다른 롤 스탠드, 예컨대 중간 롤을 구비한 롤 스탠드에도 적용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 하나 이상의 지지 롤(3, 4)에 지지되는 작업 롤(1, 2)을 구비하되, 작업 롤(1, 2)이 상이한 직경으로 되고, 굵은 작업 롤(2)이 구동기(5)에 연결되며, 가는 작업 롤(1)이 "드래그 롤(drag roll)"로서 동반 회전되는, 원하는 스트립 프로파일 경사면을 갖는 평면 압연 스트립을 제조하기 위한 롤 스탠드에 있어서,
    - 지지 롤(3, 4) 및 작업 롤(1, 2)은 롤 스탠드(10, 11)에 축 방향으로 이동될 수 있게 배치되고,
    - 작업 롤(1, 2) 중의 하나 이상은 압연 스트립(6)의 유출 방향(7)으로 조정될 수 있게 구성되며,
    - 지지 롤(3, 4) 및 작업 롤(1, 2)은 롤 배럴의 거의 전 길이에 걸쳐 연장되는 곡면 윤곽(2차 이상의 다항식에 의해 결정되는 CVC(Continuously Variable Crown) 컷)을 구비하되, 그 곡면 윤곽이 서로 상대적으로 180°만큼 엇갈려 배치되고, 작업 롤의 양자의 배럴 윤곽을 롤 갭의 대칭 윤곽으로 상보시키게끔 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 원하는 스트립 프로파일 경사면을 갖는 평면 압연 스트립 제조용 롤 스탠드.
  2. 제1항에 있어서, 상이한 휨 거동 및 평탄화 거동을 보상하기 위해, 작업 롤(1, 2)은 서로 상이한 윤곽(상이한 CVC 컷)으로 형성되되, 그 윤곽의 계산하는데 3차 또는 그 이상의 다항식, 예컨대 5차 다항식이 사용되는 것을 특징으로 하는 롤스탠드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유출 방향(7)으로의 작업 롤(1, 2)의 롤 어긋남(8)은 연속적으로 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(10, 11).
  4. 제3항에 있어서, 롤 어긋남(8)의 크기는 특히 압연 스트립(6)의 유입 및 유출 두께, 그 재료 강도, 및 작업 롤(1, 2)의 실제의 직경 조합에 의존하여 제어되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(10, 11).
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 작업 롤(1, 2)에 대해, 그리고 각각의 그 측면에 대해 그 이동 위치에 의존하여 상이한 작업 롤 휨력이 각각 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(10, 11).
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 가는 작업 롤(1)만이 지지 롤(3)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(10, 11).
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 가는 작업 롤(1)은 스위치 오프 및/또는 해제될 수 있는 보조 구동기에 연결되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(10, 11).
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 작업 롤(1, 2)은 분말 야금적 방법, 예컨대 HIP(hot isostatic pressing) 방법에 따라 그 마모 거동에 있어 상이한 재료 또는 내마모성이 높은 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(10, 11).
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