KR20040058474A

KR20040058474A - 캠버가 있는 압연소재의 열간압연방법

Info

Publication number: KR20040058474A
Application number: KR1020020084698A
Authority: KR
Inventors: 유한빈
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-05
Also published as: KR100510108B1

Abstract

본 발명은 압연소재에 발생되는 캠버를 방지하기 위한 열간압연방법에 관한 것이다.

본 발명은, 압연소재의 길이 방향에 따라 상기 압연 소재의 폭의 중심점을 측정하는 단계와, 상기 압연소재 폭의 중심점을 측정한 데이터를 기초하여 상기 압연소재에 대한 추세선(polynomial line)- 여기서, 상기 추세선의 가로축(X)과 세로축(Y)은 각각 캠버량과 상기 압연 소재의 길이방향에 따른 위치로 정의됨-을 산출하는 단계와, 상기 압연소재의 길이방향으로, 소정의 캠버측정간격(Y_int)에 따른 상기 압연소재의 각 측정구간(ΔY_i)에서 발생된 캠버량(ΔX_i)을 계산하는 단계와, 상기 각 측정구간(ΔY_i) 내의 일지점을 각각의 롤갭 제어위치(Y_i)로 정의하고, 상기 측정구간(ΔY_i)별로 캠버량(ΔX_i)을 보상하기 위한 롤갭 제어량(H_i)을 계산하는 단계와, 상기 제어위치(Y_i)에 따른 롤갭 제어량(H_i)에 기초하여 롤갭을 동적으로 제어하는 단계를 포함하는 열간압연방법을 제공한다.

본 발명의 압연소재의 압연방법에 따르면, 캠버 방향과 그 캠버량을 측정구간별로 세분화하여 측정하여 롤갭제어량을 산출함으로써 캠버 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있다는 효과가 있다. 따라서, 두께 및 평탄도 등의 우수한 품질의 압연소재를 제조할 수 있다.

Description

캠버가 있는 압연소재의 열간압연방법{HOT-ROLLING METHOD FOR STRIP HAVING CAMBER}

본 발명은 압연소재에 발생되는 캠버를 방지하기 위한 열간압연방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압연소재의 길이 방향에서 위치별로 발생된 캠버량을 측정하고, 그 캠버량에 따른 최적 제어량을 도출함으로써 캠버발생을 방지하기 위한 열간압연방법에 관한 것이다.

일반적으로 열간 압연 공정은 복수의 조압연기를 통해 슬라브를 가열하여 압연하는 공정을 말한다. 도1은 통상의 열간압연설비를 나타내는 개략도이다.

도1을 참조하면, 열간압연설비는 가열로(10)와, 조압연공정을 실행하는 제1 조압연기(11), 제2 조압연기(12) 및 제3 조압연기(13a,13b)와, 사상압연기(14)를 구비한다. 여기서 상기 제2 조압연기(12)는 가역식 조압연기로서, 3 ~ 9회 슬라브를 왕복시키면서 압연하도록 구성된다.

통상적으로, 압연공정은 가열로(10)에서 1100~1300℃로 가열된 슬라브를 제1 내지 제3 조압연기(11,12,13a,13b)를 통해, 제1 두께(약 20~50mm)로 압연하고, 사상압연기(14)에서 제2 두께(약 1.0~20.0mm)의 소재로 압연하는 방식으로 실시된다.

하지만, 압연 작업 동안 압연롤이 항상 완벽한 수평을 유지하지 못하므로, 롤이 조금 더 내려온 쪽에서 반대쪽으로 소재는 수평으로 이동할 뿐만 아니라, 길이 방향으로도 롤의 위치에 따라 휨 현상을 발생된다. 이러한 휨 현상은 조압연 후에, 권취공정까지 지속적으로 발생될 수 있으며, 코일 내에서도 휨이나 수평이동의 방향이 좌우측으로 수회 반복하여 변화하는 경우도 있을 수 있다.

또한, 압연롤이 완벽한 수평을 유지하더라도, 소재의 좌우측 온도차가 발생되는 경우에는, 연신율의 차이로 좌우측의 연신차가 발생되며, 이로 인해 소재의 휨이 발생된다.

이와 같이 열간 압연에서 압연소재가 비대칭 압연에 의해 폭방향으로의 연신차이에 의해 휜 부분을 캠버(camber)라 한다. 이러한 캠버는 열간 압연뿐만 아니라, 후판 압연, 냉간 압연 등에서도 많이 발생되는 문제이다. 열간 압연기의 사상압연과 달리, 냉간 압연에서는 선단부에서 캠버가 발생되더라도, 권취가 시작되면 압연소재에 적정 장력이 걸리게 되어 비교적 제어가 쉽게 된다.

그러나, 열연 조압연에서는 캠버를 제어할 수 있는 장력을 부과할 수 없으므로, 매스 플로우(mass flow)가 자유롭게 되어, 캠버의 발생빈도가 상당히 높다. 열연 조압연에서 발생된 캠버는 사상압연시 편파, 미스롤(miss-roll), 꼬임, 텔레스콥(telescope)등의 발생 원인이 되므로, 작업성에 큰 영향을 준다.

그러므로, 조압연의 캠버제어는 두께정도 및 평탄도 등의 제품 품질을 좌우하는 중요한 인자이다.

이와 같은 캠버는 도2a와 같이 압연소재(21)의 선단부 또는 미단부에 발생된 휨량(δ)으로 표현할 수 있다. 이러한 휨량(δ)을 캠버량이라 한다.

캠버량 발생은 상기한 바와 같이, 여러가지 원인이 있으나, 그 주요한 원인은 작업롤(22a)과 구동롤(22b) 사이의 압연소재의 두께를 결정하는 롤갭의 차이에 의해서 발생된다. 롤갭의 차이는 좌우 위치에 관계없이 일정하게 유지되어야 하지만, 도2b와 같이, 롤갭 평형도가 깨어질 때에 캠버가 발생된다. 즉, 작업롤(22a)과 구동롤(22b)의 롤갭이 좌측(또는 작업측) 높이와 우측(또는 구동측)높이가 서로 차이가 발생할 경우에는 좌우에 발생되는 압연량이 다르게 된다. 이로 인해, 압연량이 큰측에서 많은 연신이 발생되고, 적은 측에서 연신량이 적게 발생되어 도2a의 압연소재와 같이 캠버가 발생된다.

이와 같이 압연도중 캠버가 발생되면, 롤갭의 평형도를 유지하기 위해, 좌우측 롤갭 편차를 보상하도록 롤의 위치를 제어한 후에, 다음 패스를 위한 압연공정을 수행해야 한다. 이 때에 캠버 발생량은 물론, 캠버발생의 위치를 정확히 판단하는 것이 중요하다.

하지만, 종래에는, 이러한 캠버 발생을 작업자의 목측에 의존함으로 인해, 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 캠버의 측정에 있어서, 캠버의 발생 방향(작업측, 구동측)과 발생의 강약, 즉 캠버가 심하다 또는 약하다 정도의 구분만 가능하고, 이 또한 운전자의 목측에 의존함으로써 많은 편차가 발생된다.

둘째, 운전자의 목측에 의해 측정된 캠버 발생 방향과 발생정도를 제어함에 있어서, 초기 롤갭의 설정과 운전자에 의한 작업 중 롤갭의 변경 등을 실시할 수 있으나, 정확성이 매우 낮다. 즉, 캠버 발생량의 정확한 측정과 제어가 이루어질 수 없으므로, 캠버가 없는 바의 제조가 곤란하다는 문제점이 있다.

따라서, 당 기술분야에서는 압연소재에서 발생되는 캠버 방향과 그 캠버량을 정확히 측정하고, 그에 따라 롤갭 편차를 조정하여 캠버 발생을 억제할 수 있는 열간압연방법이 요구되어 왔다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 압연소재의 길이방향에 따라 위치별로 캠버량을 측정하고, 캠버량에 따른 최적 제어량을 산출하여, 세분화된 제어위치별로 캠버량에 따라 동적 제어를 실시하는 열간압연방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 통상의 열간압연설비를 나타내는 개략도이다.

도2a와 2b는 각각 통상의 열간압연공정시 캠버가 발생된 압연소재의 평면도과 그 원인되는 롤상태를 나타내는 개략도이다.

도3a 내지 3c는 본 발명에 채용되는 캠버가 발생된 압연소재로부터 산출된 추세선의 예를 나타낸다.

도4은 본 발명에서 압연소재의 추세선을 이용하여 캠버량을 계산하기 위한 추세선의 좌표도이다.

도5a 및 5b는 각각 본 발명의 열간압연방법을 설명하기 위한 캠버각 및 롤갭제어위치의 관계와, 캠버각과 롤갭제어량의 관계를 나타내는 그래프이다.

도6은 본 발명에서 채용되는 롤갭 제어과정을 설명하기 위한 롤갭와 압연소재의 변화상태를 나타내는 개략도이다.

도7은 본 발명에 따른 열간압연방법을 구현하기 위한 롤갭제어장치의 일형태를 나타내는 블럭도이다.

도8은 본 발명의 일실시형태에 따른 캠버발생을 방지하기 위한 열간압연방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

71: 압연소재 72a,72b: 작업롤, 구동롤

80: 캠버방지용 롤갭 제어장치 81: 압연소재 촬상장치

83: 추세선 산출부 85: 캠버량 계산부

87: 제어위치별 롤갭 제어량 계산부 89: 롤갭 제어부

상기 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은,

압연소재의 길이 방향에 따라 상기 압연 소재의 폭의 중심점을 측정하는 단계와, 상기 압연소재 폭의 중심점을 측정한 데이터를 기초하여 상기 압연소재에 대한 추세선(polynomial line)- 여기서, 상기 추세선의 가로축(X)과 세로축(Y)은 각각 캠버량과 상기 압연 소재의 길이방향에 따른 위치로 정의됨-을 산출하는 단계와, 소정의 캠버측정간격(Y_int)으로 상기 압연소재의 길이방향에 따른 상기 압연소재의 측정구간(ΔY_i)을 정의하고, 각 측정구간(ΔY_i)에 발생된 캠버량(ΔX_i)을 계산하는 단계와, 상기 각 측정구간(ΔY_i) 내의 일지점을 각각의 롤갭 제어위치(Y_i)로 정의하고, 상기 측정구간(ΔY_i)별로 캠버량(ΔX_i)을 보상하기 위한 롤갭 제어량(H_i)을 계산하는 단계와, 상기 제어위치(Y_i)에 따른 롤갭 제어량(H_i)에 기초하여 롤갭을 동적으로 제어하는 단계를 포함하는 열간압연방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 압연소재의 각 위치(ΔY_i)와, 그에 따른 캠버량(ΔX_i)을 보상하기 위한 롤갭 제어량(H_i)을 롤갭제어데이터로 구축하는 단계와, 상기 롤갭제어데이터에 따라 롤 갭을 제어하여 후행 압연소재에 대한 열간압연공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 열간 압연 방법의 주요한 특징은, 열연소재의 조압연 작업시에 압연소재를 촬영하여 그 폭중심선을 따라 추세선(polynomial line)을 산출하고, 그 추세선을 기초로 압연소재에 발생된 캠버량(즉, X축의 변위)을 소정의 간격으로 세분화하여 측정하며, 이를 토대로 산출된 롤갭제어량에 따라 롤갭을 동적으로 제어한다는 것이다. 따라서, 캠버량과 그 발생위치를 정확히 검출할 뿐만 아니라, 그 위치에 따라 적절한 롤갭제어를 수행할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.

우선, 도3a 내지 3c를 참조하여, 압연소재의 길이 방향에 따라 소정의 간격으로 상기 압연 소재의 폭의 중심점을 측정하고 이를 이용하여 압연소재의 추세선을 산출하는 단계를 설명한다. 도3a 내지 3c는 본 발명에 채용되는 캠버가 발생된 압연소재로부터 산출된 추세선의 예를 나타낸다.

도3a를 참조하면, 선단부와 미단부에 각각 소정의 캠버가 발생된 압연소재(31)가 도시되어 있다. 상기 압연소재(31)는 통상의 폭측정장치 또는 프로파일측정장치로 측정된 데이터를 기초하여 다항식에 의해 도3b와 같은추세선(polynomial line: 31')을 산출한다. 이 과정은 각 압연소재의 폭 중심을 나타내는 지점을 플로팅(plotting)함으로써 용이하게 구현될 수 있다.

도3b에 도시된 추세선(31')을 통해, 도3a의 압연소재(31)의 선단부와 미단부에서 발생한 캠버량과 그 발생위치 및 방향을 알 수 있다.

도3c는 여러 형태의 압연소재에 대한 추세선을 나타낸다. 예를 들어, 제1 추세선(41a)은 정상적인 압연소재의 추세선으로, 캠버가 발생되지 않은 상태를 나타내며, 제2 추세선(41b)은 구동측으로 소재의 선단부에서 캠버가 발생된 형태를 나타낸다. 또한, 제3 추세선(41c)은 선단부에서는 구동측에, 미단부에서는 작업측에 각각 캠버가 발생된 형태를 나타내며, 제4 추세선은 선단부에서 구동측과 작업측으로 수회 방향을 바뀌면서 캠버가 발생된 형태를 나타낸다.

이와 같이, 압연소재의 각 폭의 중심지점을 플롯팅하여 형성한 추세선을 통해 캠버정도 및 캠버발생위치와 방향을 알 수 있다.

도4는 추세선 일형태의 일부를 나타내는 X-Y좌표계이다. 도4에 도시된 바와 같이, 상기 추세선 좌표의 가로축(X)은 캠버량으로 정의되며, 그 세로축(Y)은 상기 압연 소재의 길이방향에 따른 위치, 즉 캠버가 없는 압연소재의 폭중심축으로 정의될 수 있다.

도4의 추세선에 대한 좌표계를 이용하여, 본 발명에서 적용되는 캠버량과 그 발생위치를 계산하는 단계를 설명할 수 있다. 도4의 추세선에서, 캠버가 시작되는 지점(S)과 끝점(F)을 설정하고, 소정의 측정간격(Y_int)으로 압연소재의 길이방향에 따라 캠버량(ΔX_i)을 측정한다. 실제 길이방향에 따라 측정되는 각 측정구간(ΔY_i)은 초기 캠버발생위치(Y_S)에 상기 소정의 측정간격(Y_int)을 연속적으로 합산하여 산출되고, 상기 각 측정구간에 따라 캠버량을 계산한다.

예를 들어, 제1 측정구간(Y_A- Y_S)에서 캠버량은 X_A-X₀로 계산될 수 있다. 캠버발생위치(Y_S)에서는 X는 0이므로, X_A로 정의될 수 있으며, 제2 측정구간(Y_B- Y_A)에서 캠버량은 X_B-X_A로 계산되고, 제3 측정구간(Y_F- Y_B)에서 캠버량은 X_F-X_B로 계산된다.

후술된 상기 캠버량에 따라 산출된 롤갭제어량(H_i)의 제어위치(Y_i)는 그 캠버량이 측정된 상기 측정구간(ΔY_i) 내의 일지점을 선택된다. 바람직하게는, 상기 제어위치(Y_i)는 상기 측정구간(ΔY_i)의 초기위치로 정해진다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 측정구간에 의한 롤갭제어량(H_i)의 제어위치(Y_i)는 각각 Y_S, Y_A와 Y_B로 정의될 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 측정간격(Y_int)을 설정하는 2가지 방법을 제시하고 있다. 제1 설정방법는 일정 길이간격(㎜)으로 설정하는 방법으로, 각 측정구간의 간격도 일정하게 설정될 것이다. 반면에, 다른 제2 설정방법은 추세선의 기울기, 즉 압연소재의 휨각, 즉 캠버각 변화에 따라 측정간격을 달리하는 방법으로, 캠버량발생정도에 따라 측정구간의 간격도 달리 정해진다. 상기 제2 설정방법은 보다 정밀한 제어를 위해 고안된 것이다.

상기 제2 설정방법은, 추세선의 각 지점에 나타나는 기울기, 즉 캠버각이 캠버량 자체를 나타낸다는 사실에 기초한 것이다. 즉, 캠버량이 크게 발생되면, 측정구간도 보다 짧은 간격으로 측정하여 캠버량도 보다 정확한 캠버량을 측정할 뿐만 아니라, 그에 따른 롤갭 변경을 위한 제어도 보다 많은 횟수로 정밀하게 할 필요가 있기 때문이다. 따라서, 상기 제2 설정방법에 따른 측정간격(Y_int)을 사용할 때에 캠버발생 방지에 보다 큰 효과가 있다.

상기 제2 설정방법에 따른 캠버측정간격(Y_int)은 하기 식(1)에 의해 정의될 수 있다.

Y_int= Y_S+ A ×(1/sinθ)----------(1)

여기서, Y_S는 캠버각이 시작되는 캠버발생위치이고, A는 압연소재 및 작업조건에 따른 측정주기를 반영하는 설정값이며, θ는 상기 추세선의 기울기로 정의되는 상기 압연소재의 캠버각을 나타낸다.

상기 식(1)을 참조하면, 캠버각(θ)이 클수록 측정간격(Y_int)는 작아지므로, 보다 조밀한 간격을 캠버발생을 측정하고, 그 측정구간(ΔY_i)이 많아지면, 그에 따른 제어위치도 많아지므로, 보다 정밀하게 롤갭을 제어할 수 있다.

하기 표1은 상기 식(1)에 따라, 캠버가 발생한 압연소재의 캠버각(θ)과 그에 따른 제어위치(Y_i)를 산출한 결과이다. 여기서는 앞서 설명한 바와 같이, 측정구간(ΔY_i)의 초기위치를 그 롤갭제어량(H_i)이 적용될 제어위치(Y_i)로 정의하였으며, 상기 A는 20㎜로 설정했다.

캠버각(°)	sinθ	제어위치(㎜)
5.00	0.09	229.47
10.00	0.17	115.18
15.00	0.26	77.27
20.00	0.34	58.48
25.00	0.42	47.32
30.00	0.50	40.00
35.00	0.57	34.87
40.00	0.64	31.11
45.00	0.71	28.28

상기 표1의 결과는 도5a에 제어위치와 캠버각의 관계를 나타내는 그래프로도 도시되어 있다.

표1과 함께 도5a를 참조하면, 캠버각(θ)이 커지는 지점에서 제어위치(Y_i)가 보다 조밀하게 분포되는 것을 알 수 있다. 즉, 캠버량이 적어 제어간격이 약 230㎜간격으로 제어하도록 되어 있으나, 캠버각이 45°로 증가할때는 캠버가 급격히 크게 발생하므로, 28㎜간격으로 제어하도록 설정된다. 따라서, 제어위치(Y_i)도 보다 많은 수로 발생되어 정밀하게 제어할 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 캠버측정간격(Y_int)이 캠버각(θ)이 커지면서 작아지고, 그에 따라 각 측정구간(ΔY_i)이 많아지며, 결국은 각 측정구간(ΔY_i)별로 정의되는 제어위치(Y_i)가 많아지기 때문이다. 따라서, 캠버발생을 방지할 수 있는 보다 정밀한 제어가 가능해진다.

단, 최초계산시에는 캠버각(θ)을 구할 수 없으므로, 45°로 설정하여 주기설정값(A)로 최초 측정간격을 설정할 수 있다..

이어, 롤갭제어량(H_i)를 계산하는 과정을 설명한다. 이 과정에서는 상기 캠버의 각 측정구간(ΔY_i) 내의 일지점을 각각의 제어위치(Y_i)로 정의하는 과정도 함께 수행되며, 제어위치 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 롤갭제어량(H_i)의 계산에 관해서만 설명하기로 한다.

상기 롤갭제어량(H_i)은 측정구간(ΔY_i)별로 캠버량(ΔX_i)을 보상하기 위한 롤갭을 말한다. 따라서, 초기 롤갭제어량(H₀)과 그 측정구간(ΔY_i)에서 캠버를 해소하기 위해 보상해야 하는 값의 합으로 정의된다.

바람직하게는, 상기 롤갭제어량(H_i)은, 하기 식(2)에 의해 정의되며,

H_i= H₀+ E ×H ×sinθ× (ΔX_i/ΔY_i)-----------(2)

여기서, H₀는 초기 롤갭제어량이며, E는 상기 압연소재 및 압연조건에 따라 설정되는 제어효율(0<E≤1)이고, θ는 상기 추세선의 기울기로 정의되는 상기 압연소재의 캠버각(θ)이며, ΔY_i는 상기 추세선에서의 소정의 측정간격(Y_int)에 따른 각 캠버측정구간이며, ΔX_i는 상기 ΔY_i에 대응하는 상기 추세선에서의 X값의 변위, 즉 상기 각 측정구간별 캠버 발생량을 의미한다.

특히, 상기 제어효율(E)는 일반적인 압연소재의 강종이나 압연설비의 특성에 따라 정해지는 설정값 또는 경험치인데, 이는 본 발명의 특성을 고려하여 보다 바람직하게 한정될 수 있다.

즉, 상기 제어효율(E)은 하기 식(3)에 의해 정의되며,

E = K ×(X_R-X_V)/H_i-----------------(3)

여기서, K는 압연소재와 다른 압연조건에 따라 설정되는 효율(0<K≤1)이며, X_R는 실제 제어된 캠버량이며, X_V는 상기 계산된 캠버량을 의미한다. 즉, 본 발명에 따른 방법으로 얻어진 제어하고자 하는 캠버량(X_V)과 실제로 제어되어 해소된 캠버량(X_R)의 차이를 통해, 본 발명과 관련된 제어효율을 반영하기 위한 것이다.

표2는 표1과 동일한 압연소재를 대상으로 하여 롤갭제어량(H_i)를 산출한 값이다. 여기서, 초기 설정된 롤갭제어량(H₀)은 20㎜이고, 제어효율은 0.8로 정의하였다.

H_i(㎜)	캠버각(°)	sinθ	(ΔX_i/ΔYi)
20.12	5.00	0.09	0.09
20.49	10.00	0.17	0.18
21.11	15.00	0.26	0.27
21.99	20.00	0.34	0.36
23.15	25.00	0.42	0.47
24.62	30.00	0.50	0.58
26.43	35.00	0.57	0.70
28.63	40.0	0.64	0.84
31.31	45.00	0.71	1

표2의 결과롤 도5b의 그래프로 도시하였다. 도5b는 표2의 측정결과에 따라 캠버각(θ)에 따른 롤갭제어량(H_i)의 관계를 나타내는 그래프이다.

표2와 함께 도5b와 같이, 롤갭제어량(H_i)은 캠버가 증가할 때에 31.31㎜까지 제어하도록 계산될 수 있다. 여기서는 롤갭제어량이 모두 구동측에서 발생된 경우만으로 설명하였으나, 작업측에서 발생되는 것도 당업자라면 상기 설명을 통해 용이하게 구현할 수 있을 것이다. 즉, 작업측에서 캠버가 발생되면, 캠버량(ΔX_i)이 마이너스(-)로 나타나며, 결국 롤갭제어량(H_i)은 초기치보다 감소하게 될 것이다. 이러한 방법 외에도 캠버량(ΔX_i)이 플러스(+)로 나타나는 경우에는 구동측에서 제어하고, 마이너스(-)로 나타나는 경우에는 절대값으로 변환하여 작업측에서 제어하는 방식으로도 구현될 수 있다.

이와 같이 산출된 롤갭제어량(H_i)에 의해 롤갭을 제어하여 압연공정을 실행한다. 캠버가 발생되지 않도록 롤갭제어량에 따라 종전의 롤갭을 보상하는 과정은 통상의 자동이득제어장치(automatic gain controller:AGC)로 구현될 수 있다.

도6을 참조하면, 캠버가 발생하는 압연소재와 롤상태는 점선으로 도시되어 있으며, 본 발명에 따른 롤갭제어에 의해 보상된 롤상태와 그에 따른 압연소재는 실선으로 도시되어 있다.

도6과 같이, 압연소재(61)은 롤갭평형도를 상실한 작업롤(62a)과 구동롤(62b)의 일정치 않은 갭에 의해 캠버가 발생되지만, 앞서 설명한 과정을 통해 롤갭제어량이 산출되어 자동이득제어장치를 통해 롤갭이 다시 설정되면, 롤(62a,62b)은 평형을 유지하게 되어, 상기 압연소재(61)는 캠버가 해소된 상태로 복귀될 수 있다.

본 발명의 열간압연방법을 구현한 롤갭제어장치(80)는, 압연소재 촬상부(81)와, 추세선산출부(83)와, 캠버량계산부(85)와, 제어위치별 롤갭제어량 계산부(87)와, 롤갭제어부(89)를 포함한다.

싱기 압연소재 촬상부(81)는 CCD 카메라와 같은 촬상장치를 이용하여 압연소재(71)의 이미지를 촬영하거나, 폭측정장치 또는 프로파일측정기를 이용할 수 있다. 상기 촬영/측정된 데이터는 상기 추세선 산출부(83)로 전송된다.

상기 추세선 산출부(83)는 통상의 앞서 설명한 바와 같이, 각 폭의 중심선을 연결하여 추세선을 산출하고, 그 추세선에 기초하여, 상기 캠버량계산부(85)에서는 소정의 측정간격(Y_int)에 따라 측정구간(ΔY_i)을 설정하고, 각 측정구간(ΔY_i)별로 X값의 변위로서 캠버량(ΔX_i)을 계산한다.

상기 제어위치별 롤갭제어량 계산부(87)는 상기 식(2)를 이용하여 상기 캠버량계산부(85)에서 측정된 결과를 통해 롤갭제어량(H_i)을 계산하고, 각 측정구간(ΔY_i)별로 제어위치(Y_i)를 정의한다. 이때에 제어위치는 각 구간(Y_i)의 시작위치로 할 수 있다.

상기 제어위치별 롤갭제어량 계산부(87)의 제어위치(Y_i)와 롤갭제어량(H_i)에 대한 정보는 AGC를 포함한 롤갭제어부(89)로 전송되어 롤갭유량제어장치(75)를 이용하여 작업롤(72a) 및 구동롤(72b)의 갭을 재설정하여 캠버발생을 억제한다.

상기 캠버발생을 방지하기 위한 롤갭제어장치(80)는 캠버방지를 위한 데이터베이스부를 추가적으로 포함할 수 있다. 즉, 제어위치별 롤갭제어량계산부(89)에서 산출된 제어위치와 그에 따른 롤갭제어량정보를 테이블화하여, 후행소재의 캠버발생을 억제하도록 구현될 수 있다.

도8은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 캠버발생을 방지하기 위한 열간압연방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

조압연기에서 최초 압연이 실시됨으로써 본 발명에 따른 열간압연방법이 시작된다(단계110). 이어, 단계(120)에서는 압연소재의 길이방향으로 추세선을 산출한다.

다음으로, 단계(130)에서는, 캠버량의 측정간격(Y_int)을 산출한다. 본 단계에서 바람직하게는 상기 식(1)에 기초하여 캠버각(θ)에 따른 측정간격(Y_int)을 산출하며, 이 때에 초기 캠버각(θ)은 45°로 할 수 있다.

이어, 단계(140)에서는, 측정간격에 따른 측정구간(ΔY_i)별 캠버량을 계산한다. 상기 캠버량은 추세선에서 각 구간에서 X값의 변위(ΔX_i)로 정의될 수 있다.

다음으로, 최초 압연소재에 대한 공정인지를 판단하여(단계150), 최초 압연인 경우에는 제어효율(E)을 압연소재나 통상의 조업조건에 따라 0보다 큰 1이하의 값으로 정의한다. 본 실시형태에서는 1로 설정한 것(단계160a)을 예시하고 있다.

이와 달리, 이전 압연공정이 수행된 사례가 있는 경우에는, 상기 식(3)을 이용하여 본 발명의 방법에 대한 적용효율을 고려하여 새로이 제어효율을 산출한다(단계160b).

이어, 단계(170)에서는, 각 측정구간(ΔY_i)의 시작위치를 제어위치(Y_i)로 정의하고, 상기 식(2)를 이용하여 각 측정구간(ΔY_i)별로 캠버량(ΔX_i)에 따른 롤갭제어량(H_i)을 계산한다.

다음으로, AGC를 이용하여 각 제어위치(Y_i)에 따라 동적으로 롤갭제어량(H_i)을 조업중인 롤갭에 적용하여 압연소재에 발생되는 캠버를 해소한다.

단계(190)에서는, 마지막 소재인지를 판단하여 마지막 소재인 경우에는 작업을 종료한다. 이와 같이, 본 발명에 따른 열간압연방법에서 얻어진 캠버 제어위치 (Y_i) 및 그에 따른 롤갭제어량(H_i)을 데이터베이스로 구축되어, 후행 압연소재에 대해 적용되는 것이 바람직하다.

종래의 열간압연방법와 본 발명에 따른 열간압연방법을 동일한 조건하여서 실시하였다. 그 결과를 표3과 표4에 나타내었다. 표3은 종래의 열간압연방법에 의한 캠버제어시 캠버가 발생되는 확률과 본 발명에 따른 열간압연방법에서 캠버가 발생되는 확률을 비교한 것이다.

	종래방법(확률)	본발명(확률)	효과
캠버발생본수	458(25.9%)	56(1.6%)	22.5%감소
작업본수	1766	3517	22.5%감소

그 결과, 동일한 시험재에 대하여 실험한 결과, 본 발명에 의한 열간압연방법은 종래와 비교하여 캠버 발생소재가 458(25.9%)에서 56(1.6%)로 22.5%로 감소되었다.

표4는 종래의 방법과 본 발명의 방법을 비교하여, 캠버가 발생된 압연소재에 대한 길이별 분포를 나타내는 것이다.

캠버위치(㎝)	L<5	5≤L <10	10≤L <15	15≤L <20	20≤L <25	L≤30	계
종래방법(비율)	52(11.3%)	102(22.3%)	76(16.6%)	67(14.6%)	85(18.6%)	76(16.6%)	458
본발명(비율)	47(83.9%)	5(8.9%)	3(5.3%)	0(0.0%)	1(1.8%)	0(0.0%)	56

표4와 같이, 종래의 방법에 의한 경우에 소재의 전체적으로 캠버가 분포되는 반면에, 본 발명에 따른 압연방법에서는, 캠버 발생재의 경우에, 캠버 발생 길이가 5㎝이하 부분에서 대부분 발생하므로, 본 발명에서는 캠버발생된 일부만을 절단하여 폐기하여 나머지부분을 정상적으로 사용할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 의한 경우에는, 캠버 발생율이 낮을 뿐만 아니라, 캠버가 발생되더라도 초기부분에 거의 한정되므로, 그 일부만을 절단하여 재생할 수 있다는 잇점도 있다.

이러한 차이는 본 발명에 의해 도출된 캠버의 측정 및 제어에 의해 캠버량을 위치별로 세분화하여 캠버 발생량에 따라 정량적으로 제어하였기 때문이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 압연소재의 압연방법에 따르면, 캠버 방향과 그 캠버량을 측정구간별로 세분화하여 측정하여 롤갭제어량을 산출함으로써 캠버 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있다는 효과가 있다. 따라서, 두께 및 평탄도 등의 우수한 품질의 압연소재를 제조할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다.

Claims

압연소재에 캠버가 발생하는 것을 방지하기 위한 열간압연방법에 있어서,

압연소재의 길이 방향에 따라 상기 압연 소재의 폭의 중심점을 측정하는 단계;

상기 압연소재 폭의 중심점을 측정한 데이터를 기초하여 상기 압연소재에 대한 추세선(polynomial line)- 여기서, 상기 추세선의 가로축(X)과 세로축(Y)은 각각 캠버량과 상기 압연 소재의 길이방향에 따른 위치로 정의됨-을 산출하는 단계;

소정의 캠버측정간격(Y_int)으로 상기 압연소재의 길이방향에 따른 상기 압연소재의 측정구간(ΔY_i)을 정의하고, 각 측정구간(ΔY_i)에 발생된 캠버량(ΔX_i)을 계산하는 단계;

상기 각 측정구간(ΔY_i) 내의 일지점을 각각의 롤갭 제어위치(Y_i)로 정의하고, 상기 측정구간(ΔY_i)별로 캠버량(ΔX_i)을 보상하기 위한 롤갭 제어량(H_i)을 계산하는 단계; 및

상기 제어위치(Y_i)에 따른 롤갭 제어량(H_i)에 기초하여 롤갭을 동적으로 제어하는 단계를 포함하는 열간압연방법.
제1항에 있어서,

상기 캠버량 측정구간(ΔY_i)에 따른 압연소재의 제어위치(Y_i)와, 그에 따른 캠버량(ΔX_i)을 보상하기 위한 롤갭 제어량(H_i)을 롤갭 제어데이터로 구축하는 단계와,

상기 롤갭 제어데이터에 따라 롤갭을 제어하여 후행 압연소재에 대한 열간압연공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 열간압연방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 소정의 측정간격(Y_int)은 하기 식에 의해 정의되며,

Y_int= Y_S+ A ×(1/sinθ)

여기서, Y_S는 휨각이 시작되는 캠버발생위치이고, A는 압연소재 및 작업조건에 따른 측정주기를 반영하는 설정값이며, θ는 상기 추세선의 기울기로 정의되는 상기 압연소재의 휨각인 것을 특징으로 하는 열간압연방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 롤갭제어량(H_i)은, 하기 식에 의해 정의되며,

H_i= H₀+ E ×H ×sinθ× (ΔX_i/ΔY_i)

여기서, H₀는 초기 롤갭제어량이며, E는 상기 압연소재 및 압연조건에 따라설정되는 제어효율(0<E≤1)이고, θ는 상기 추세선의 기울기로 정의되는 상기 압연소재의 휨각이며, ΔY_i는 상기 추세선에서의 소정의 측정간격(Y_int)에 따른 각 캠버측정구간이며, ΔX_i는 상기 ΔY_i에 대응하는 상기 추세선에서의 X값의 변위, 즉 상기 각 측정구간별 캠버 발생량인 열간압연방법.
제4항에 있어서,

상기 제어효율(E)은 하기식에 의해 정의되며,

E = K ×(X_R-X_V)/H_i

여기서, K는 압연소재와 다른 압연조건에 따라 설정되는 효율(0<K≤1)이며, X_R는 실제 제어된 캠버량이며, X_V는 상기 계산된 캠버량인 것을 특징으로 하는 열간압연방법.