KR20050002550A - 연속 열간사상압연기 및 이를 이용한 사상압연방법 - Google Patents

연속 열간사상압연기 및 이를 이용한 사상압연방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강판을 압연하는 사상압연기에 관한 것으로서, 강판의 접합부에 과도한 장력이 발생되지 않도록 루퍼의 작동을 자동으로 제어할 수 있는 연속 열간사상압연기 및 이를 이용한 사상압연방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은 강판을 연속하여 압연하는 연속 열간압연장치의 사상압연기로서, 강판을 연속하여 압연할 수 있도록 일정간격으로 배열 설치된 압연롤; 상기 압연롤 사이에 설치되고 강판의 장력을 조절하는 루퍼; 상기 루퍼와 결합되어 루퍼를 작동시키는 구동장치; 최전방 압연롤의 일 측에 설치되어 강판과 강판이 연결된 접합부의 진입을 감지하는 검출장치; 상기 검출장치에서 송출된 전기신호와 상기 압연롤의 회전속도 등의 입력된 자료를 통해 진입시간 경과에 따른 강판의 접합부 위치를 계산하는 연산처리장치; 및 상기 연산처리장치에서 계산된 강판의 접합부 위치에 따라 상기 구동장치를 매개로 루퍼의 작동을 조작하는 제어장치를 포함하며, 과다한 장력에 의해 강판의 접합부가 파단 되는 것을 방지하여 제품생산과 제품품질의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Description

연속 열간사상압연기 및 이를 이용한 사상압연방법{Finisher Work Rolling Machine and Rolling Method thereby}
본 발명은 강판을 압연하는 사상압연기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강판의 접합부에 과도한 장력이 발생되지 않도록 루퍼의 작동을 자동으로 제어할 수 있는 연속 열간사상압연기 및 이를 이용한 사상압연방법에 관한 것이다.
열간압연 공정에서 연속압연이라 함은, 한 판의 압연이 종료되면 다음 강판을 압연하던 기존의 방식과는 달리, 압연중인 강판의 후단부와 다음에 압연할 강판의 선단부를 용접시켜 연속적으로 압연을 하는 방식이다. 연속압연을 실시하게 되면 쉼 없이 판을 압연할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있으며, 기존의 압연방식에서 고질적으로 발생되던 강판 선·후단부에서의 품질불량을 크게 줄일 수 있다. 또한, 압연유의 사용량을 높여서 작업롤과 강판 사이의 마찰을 줄여주게 되면, 고압하 압연이 가능해지므로 새로운 특성을 갖는 제품을 생산할 수 있는 장점도 있다.
연속압연을 실시하기 위해서는 사상압연에서의 원활한 압연이 필수적이다. 강판이 압연도중에 절단되면 생산차질은 물론 설비의 손상을 가져오는데, 사상압연기에서는 루퍼에 의한 과도한 장력이 발생되므로, 2개의 강판이 연결된 접합부에서 파단이 일어날 가능성이 매우 높다. 때문에, 접합부가 사상압연기를 통과할 때 발생될 수 있는 루퍼작동에 의한 강판의 파단 현상을 줄이기 위한 방법이 강구되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 일본의 도시바(주)의 열간사상압연기의 제어방법(일본 특개평6-15317)과 가와사키 제철(주)의 강편의 연속 열간압연방법(일본 특개평7-39905)이 제안되었다. 일본 특개평6-15317호는 접합부가 첫 번째 스탠드 직전에 도달된 이후부터 마지막 스탠드를 통과할 때까지 루퍼를 전혀 사용하지 않는 루퍼리스 제어를 실시하는 것을 특징으로 하고 있으며, 일본 특개평7-39905호는 일본 특개평6-15317호와는 달리 압연판의 접합부가 사상압연기를 통과하는 동안에 루퍼 작동을 완만하게 하여, 판의 장력 변동에 대한 응답성을 저하시키는 기술이었다. 위 두 가지 종래기술은 루퍼에 의해서 발생될 수 있는 판의 파단을 방지할 수 있는 장점이 있으나, 루퍼를 제대로 활용하지 못하기 때문에 사상압연 단계에서 강판을 교정해주고 강판 표면에 흠이 발생되는 것을 억제해주는 루퍼의 역할수행이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 루퍼의 작동을 강판의 상태에 따라 조작하여 강판의 파단을 방지할 수 있도록 구성된 연속 열간사상압연기 및 이를 이용한 사상압연방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 연속 열간압연설비의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 연속 열간사상압연기의 개략적인 구성을 나타낸 것이며,
도 3은 도 2에 도시된 사상압연기의 강판의 접합부 위치에 따른 루퍼의 작동상태를 나타낸 것이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 조압연기 20 : 롤
30 : 접합장치 40 : 사상압연기
50 : 냉각장치 60 : 고속절단기
70 : 권취기 80 : 롤에 저장중인 바(bar)
90 , 100 : 강판 110 : 루퍼
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 강판을 연속하여 압연하는 연속 열간압연장치의 사상압연기로서, 강판을 연속하여 압연할 수 있도록 일정간격으로 배열 설치된 압연롤; 상기 압연롤 사이에 설치되고 강판의 장력을 조절하는 루퍼; 상기루퍼와 결합되어 루퍼를 작동시키는 구동장치; 최전방 압연롤의 일 측에 설치되어 강판과 강판이 연결된 접합부의 진입을 감지하는 검출장치; 상기 검출장치에서 송출된 전기신호와 상기 압연롤의 회전속도 등의 입력된 자료를 통해 진입시간 경과에 따른 강판의 접합부 위치를 계산하는 연산처리장치; 및 상기 연산처리장치에서 계산된 강판의 접합부 위치에 따라 상기 구동장치를 매개로 루퍼의 작동을 조작하는 제어장치를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 연속 열간압연설비를 도시한 것으로서, 조압연기(10)와 사상압연기(40) 및 권취기(70)로 구성되어 있으며 이들 장치 사이사이에 접합장치(30)와 냉각장치(50) 그리고 고속절단기(60)가 추가로 배치되어 있다.
조압연기(10)는 주조기에서 이동되어온 강편(80)을 사상압연작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 강판형태로 압연한다. 압연된 강판은 롤(20)에 감겨지고, 롤(20)에 감겨진 강판은 다시 사상압연기(40)에서 압연된다.
사상압연된 강판(100)은 냉각장치(50)에 의해 냉각된 후 권취기(70)에 의해 롤형태로 보관된다. 이때, 상기 냉각장치(50)와 권취기(70) 사이에는 고속절단기(60)가 설치되어 있어 권취기(70)에 의해 감겨지는 강판(100)을 일정간격으로 잘라낸다. 따라서, 권취기(70)에 의해 권취된 강판(100)은 규격화된 강판코일로 출하되는 것이다.
한편, 조압연기(10)와 사상압연기(40)의 사이에는 접합장치(30)가 설치되어있는데, 이 접합장치(30)는 서로 다른 강판(90, 100)을 연결한다. 즉, 이미 사상압연기(40)에서 압연되고 있는 선행 강판(100)의 후단과 조압연기(10)에서 압연된 후 롤(20) 형태로 권취된 후행 강판(90)의 선단을 용접 등의 방법으로 접합시켜 사상압연작업이 연속적으로 이루어질 수 있도록 한다. 이와 같이 서로 다른 강판이 연결되어 열간압연작업이 연속적으로 이루어지게 되면, 강판코일의 생산속도를 향상시킬 수 있으며 강판의 선·후단부에서 발생되는 압연불량을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 2는 도1에 도시된 사상압연기의 개략적인 구성을 나타낸 것으로서, 사상압연기(40)는 수개의 압연롤(41)과 루퍼(110)로 구성되어 있다. 일반적으로 압연롤(41)은 4단식으로 이루어지는데, 하부에 위치한 한 쌍의 롤은 강판(100)을 이동시키는 구동롤이고 상부에 위치한 한 쌍의 롤은 강판(100)에 하중을 가하여 실질적으로 강판(100)을 압연하는 작업롤이다.
일정간격으로 배치된 압연롤(41)의 사이에는 압연롤(41)보다 지름이 작은 원통형태의 루퍼(110)가 설치되어 있다. 이 루퍼(110)는 압연롤(41)의 사이를 이동하는 강판(100)이 자중에 의해 중력방향으로 처지는 것을 방지하고, 강판(100)에 일정한 장력을 발생시키는 역할을 한다. 이와 같은 루퍼(110)의 역할로 인하여, 각 압연롤(41)에서 강판(100)의 압연작업이 안정적으로 이루어지며 강판(100)이 압연롤(41) 이외의 부분과 접촉하여 강판(100)의 표면에 흠이 발생되는 것이 억제된다.
한편, 루퍼(110)에는 구동장치(12)가 각각 결합되어 있으며, 강판(100)이 진입되는 사상압연기(40)의 입구 쪽에는 검출장치(15)가 설치되어 있다. 상기 구동장치(12)는 루퍼(110)를 상하 이동시켜 강판(100)의 장력을 조절하는 역할을 하며, 검출장치(15)는 강판과 강판이 연결된 접합부를 식별해 내는 역할을 한다.
따라서, 사상압연기(40)로 강판(100)의 접합부가 진입되면, 검출장치(15)가 이를 감지하여 제어장치(13)로 신호를 송출하게 되고 제어장치(13)는 루퍼(110)와 연결된 각각의 구동장치(12)를 작동시켜 접합부가 지나는 부분의 루퍼(110)를 하향 이동시킨다. 이때, 루퍼(110)가 하향 이동하게 되면 강판(100)의 장력이 조금 느슨해지므로, 종래와 같이 루퍼(110)에 의해 강판(100)에 과다한 장력이 발생되지 않으며, 이로 인해 접합부가 판단되는 일이 발생되지 않는다.
한편, 상기 제어장치(13)는 별도의 연산처리장치(14)와 연결되어 있다. 이 연산처리장치(14)는 압연롤(41)의 회전속도와 이에 따른 강판(100)의 이동속도를 계산하고 이를 토대로 접합부의 이동위치를 예측한다. 강판(100)의 이동속도는 압연롤(41)의 분당 회전수와 압연롤(41) 원주길이의 곱이다. 그리고, 강판(100)의 이동위치는 강판(100)의 이동속도와 진입시간의 곱을 압연롤(41)간의 거리로 나눈 값이다. 이 나눈 값이 0~1 사이에 있는 경우에는 강판(100)의 선단부가 첫 번째 압연롤과 두 번째 압연롤 사이에 있는 것이고, 1~2 사이에 있는 경우에는 두 번째 압연롤과 세 번째 압연롤 사이에 있다는 것이다. 즉, 나눈 값이 n~(n+1) 사이에 있는 경우에는 (n+1)번째 압연롤과 (n+2)번째 압연롤 사이에 강판의 선단부가 있는 것이다.
따라서, 연산처리장치(14)는 작업관리자가 구동준비단계에 입력한압연롤(41)의 지름과 압연롤(41)의 회전속도로 강판(100)의 이동속도를 산출하고, 검출장치(15)를 통해 강판(100) 접합부의 진입시기를 감지하여 시간에 따른 강판(100)의 접합부 위치를 파악한다. 이때, 연산처리장치(14)는 제어장치(13)로 주기적으로 신호를 보내 강판(100)의 접합부 위치를 알려준다. 그러면, 제어장치(13)는 강판(100)의 접합부 위치에 따라 구동장치(12)를 매개로 루퍼(110)를 작동시켜 최상의 조건으로 강판(100)이 압연될 수 있게 한다.
도 3은 검출장치(15)에 의해 접합부가 감지된 후, 접합부의 이동위치에 따라 제어장치(13)가 루퍼(110)를 제어하는 과정을 순차적으로 도시한 것이다.
초기단계는 작업관리자가 사상압연기의 작업환경을 설정하는 단계이다. 작업관리자는 압연롤간의 거리를 입력하고 압연롤의 회전속도와 강판의 압연조건을 설정한다. 압연롤간의 거리는 대개 일정하므로 초기에 입력하면 추후에는 입력할 필요가 없다. 그러나, 압연롤의 회전속도와 강판의 압연조건은 강판의 특성을 고려하여 설정한다.
제 1 단계는 선행 강판(100)만이 사상압연기(40)의 압연롤(41)에 의해 압연되는 상태로, 모든 루퍼(110)가 소정 높이로 상향 이동되어 선행 강판(100)에 장력을 발생시키고 있다. 이때, 루퍼(110)에 의해 발생되는 장력은 선행 강판(100)의 압연조건을 고려하여 조절된다. 장력조절은 루퍼(110)와 연결된 구동장치(12)를 작동시켜 루퍼(110)의 위치를 변동시킴으로써 이루어진다.
제 2 단계는 선행 강판(100)과 연결된 후행 강판(90)이 사상압연기(40)의 첫번째 압연롤(41)을 지나면서 압연이 이루어지기 시작하는 단계로, 선행 강판(100)과 후행 강판(90)이 연결된 접합부에 과다한 장력이 발생되지 않도록 제1루퍼(111)가 하향 이동되어 있다. 그러나, 선행 강판(100)의 압연이 이루어지고 있는 제2루퍼(112) 및 그 밖의 루퍼(110)들은 제 1 단계와 마찬가지로 선행 강판(100)의 압연조건에 맞게 장력을 발생시킨다.
제 3 단계는 후행 강판(90)이 두 번째 압연롤(41)을 통과하여 압연된 후 제2루퍼(112)를 지나는 단계로, 선행 강판(100)의 압연이 이루어지고 있는 루퍼(110)들은 위치의 변동이 없다. 다만, 후행 강판(90)이 압연되고 있는 제1루퍼(111)와 제2루퍼(112)는, 이전단계와 달리 하향 이동되어 후행 강판(90)을 느슨한 상태로 두는 것이 아니라 소정 높이로 상승되어 후행 강판(90)에 일정한 장력이 발생되도록 작동된다. 이때, 제1루퍼(111)와 제2루퍼(112)의 이동 높이는 연산처리장치(14)에 입력된 후행 강판(90)의 이동속도와 압연조건 등을 감안하여 산출되는 것으로, 선행 강판(100)에 장력을 발생시키고 있는 루퍼(110)와 다르거나 같을 수 있다.
제 4 단계는 후행 강판(90)의 이동이 확대되고 선행 강판(100)의 압연과정은 점차 끝나가는 단계이다. 후행 강판(90)의 압연이 이루어지고 있는 압연롤(41)의 루퍼(110)들은 후행 강판(90)의 압연조건에 맞게 높낮이가 조절된다. 그러나, 선행 강판(100)의 압연이 이루어지고 있는 압연롤(41)의 후방에 있는 루퍼(110)들은 선행 강판(100)의 압연조건에 맞게 즉, 초기상태 그대로 유지된다.
제 5 단계는 선행 강판(100)의 압연과정은 끝나고 후행 강판(90)의 압연만이 이루어지고 있는 단계이다. 이 단계에서는 모든 루퍼(110)들이 후행 강판(90)의 압연조건에 맞게 작동된다. 이 단계는 또 다른 강판이 후행 강판(90)이 끝에 연결되어 사상압연기(40)로 진입될 때까지 계속되며, 또 다른 접합부가 검출장치(15)에 의해 감지되어 압연되기 시작하면 상기 단계를 반복 수행하게 된다.
한편, 상기와 같은 루퍼(110)들의 작동은, 앞에서 설명한 바와 같이 연산처리장치(14)에 입력된 각 강판의 압연조건정보와 검출장치(15)에서 감지된 접합부, 즉 후행 강판(90)의 진입시기 및 이에 따른 강판의 이동속도 등의 계산값을 제어장치(13)가 비교 분석하여 구동장치(12)를 적절한 시기에 작동시킴으로써 이루어지는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 강판에 장력을 부여하는 루퍼를 접합부의 이동에 따라 다르게 작동시킴으로, 루퍼에 의해 강판에 과다한 장력이 발생하지 않아 강판의 파단현상을 줄일 수 있다. 따라서, 강판의 사상압연을 안정적으로 수행하여 보다 좋은 압연제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 연속 열간사상압연기 및 이에 따른 사상압연방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (2)

  1. 강판을 연속하여 압연하는 연속 열간압연장치의 사상압연기로서,
    강판을 연속하여 압연할 수 있도록 일정간격으로 배열 설치된 압연롤; 상기 압연롤 사이에 설치되고 강판의 장력을 조절하는 루퍼; 상기 루퍼와 결합되어 루퍼를 작동시키는 구동장치; 최전방 압연롤의 일 측에 설치되어 강판과 강판이 연결된 접합부의 진입을 감지하는 검출장치; 상기 검출장치에서 송출된 전기신호와 상기 압연롤의 회전속도 등의 입력된 자료를 통해 진입시간 경과에 따른 강판의 접합부 위치를 계산하는 연산처리장치; 및 상기 연산처리장치에서 계산된 강판의 접합부 위치에 따라 상기 구동장치를 매개로 루퍼의 작동을 조작하는 제어장치를 포함하는 연속 열간압연장치의 사상압연기.
  2. 수개의 압연롤이 직렬로 설치되고 이 압연롤 사이에 루퍼가 각각 설치된 사상압연기를 이용하여 2개 이상이 연결된 강판을 연속 압연하는 사상압연방법으로서,
    압연될 강판의 압연조건과 압연롤의 속도를 설정하는 초기화 단계;
    사상압연기에 진입되는 선행 강판을 감지하고 루퍼를 구동시키는 제1단계;
    제1단계에서 진입된 선행 강판과 연결된 후행 강판의 진입을 감지하고 1번째 루퍼를 정지시키는 제2단계;
    선행 강판과 후행 강판의 접합부가 1번째 루퍼를 통과한 후 1번째 루퍼를 후행 강판의 압연조건에 맞게 작동시키는 제3단계;
    접합부가 n번째 루퍼를 통과 했을 때, 1번째 루퍼 내지 n번째 루퍼를 후행 강판의 압연조건으로 작동시키고 다른 루퍼들은 선행 강판의 압연조건으로 작동시키는 제4단계;
    접합부가 사상압연기를 통과한 후 모든 루퍼를 후행 강판의 압연조건으로 작동시키는 제5단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 열간사상압연방법.
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