KR20090033176A

KR20090033176A - 압연 롤, 압연기 및 압연방법

Info

Publication number: KR20090033176A
Application number: KR1020087029063A
Authority: KR
Inventors: 타네히로 킷카와
Original assignee: 스틸플랜테크가부시키가이샤
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2007-05-01
Publication date: 2009-04-01
Also published as: CA2657650C; JP2007301585A; EP2017017B1; EP2017017A1; US8191392B2; CA2657650A1; US20090217728A1; WO2007129650A1; CN102189110A; CN102189110B; ES2424654T3; KR101371066B1; EP2017017A4; JP4960009B2; CN101443134A; CN101443134B

Abstract

피 압연재의 판 크라운을 효과적으로 수정할 수 있을 뿐만 아니라, 엣지 드롭을 저감시킬 수 있으며 더욱이 국소적인 롤간 선압(線壓)의 상승에 따른 롤의 손상이 일어나지 않는 압연 롤, 압연기 및 압연방법을 제공한다.

롤 크라운을, 극대치 점과 극소치 점을 갖는 연속곡선으로서, 극대치 점과 극소치 점에 끼인 중앙영역을 하나의 함수로 하고, 극대치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역을, 중앙영역의 함수의 연장보다 급격한 구배의 경사를 갖는(즉, 상기 롤 단부에 근접해 감에 따라 반경의 감소가 급격한) 함수로 한 곡선에 의해 형성하였다.

Description

압연 롤, 압연기 및 압연방법{ROLLING ROLL, ROLLING MILL AND ROLLING METHOD}

청구항에 관한 발명은, 금속의 띠판을 피 압연재로 하여 그 크라운 등을 수정하면서 열간 혹은 냉간 압연하기 위한 압연 롤, 압연기 및 압연방법에 관한 것이다.

압연기에 의해 금속 띠판을 압연할 경우, 압연하중에 의해 롤이 휘기 때문에, 판의 중앙(폭방향에서의 중앙) 부근이 단부(폭방향에서의 단부) 부근에 비해 두꺼워지는, 이른바 판 크라운이 발생하기 쉽다.

판 크라운을 수정하는 기능을 구비한 압연기로서, 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 상기 압연기는, 도 8에 도시된 바와 같이 표면에 S자 형상의 롤 크라운(CVC라 불리는 경우도 있음)을 갖는 작업 롤(단, 중간 롤이나 백업 롤이어도 무방함)을 상하로 배치하고, 이러한 한 쌍의 롤을 축방향으로 상대이동(시프트)시키는 것이다. 상기 한 쌍의 롤을, 판의 폭이나 단면형상 등에 맞추어 상대이동시킴으로써 도 8(a) 내지 (c)와 같이 롤 갭을 적절히 변화시키고, 이로써 판 크라운을 수정한다.

이와 같은 롤 크라운을 갖는 롤에 의해 판 크라운을 수정하는 기술은 특허문 헌 2에도 개시되어 있다.

특허문헌 1·2에 기재된 압연기에 사용되는 압연 롤의 롤 크라운은, 예컨대 도 6과 같은 커브(롤 프로필)를 갖는다. 즉, 롤의 반경이, 롤의 몸체부 전역에 있어서 롤의 축방향 길이(몸체길이위치)에 대한 단 하나의 함수(3차 함수 또는 사인함수 등)로 표시되는 것이다. 그러한 롤 크라운을 갖는 압연 롤을 작업 롤로 할 경우, 롤 갭의 분포는 도 7과 같게 된다. 피 압연재가 되는 금속 띠판의 폭이 좁을수록, 압연 롤은 중앙 부근에 집중적으로 하중을 받게 되어 휘기 쉬워지기 때문에, 도 8(c) 방향의 상대이동량(S＞0의 플러스 시프트)을 늘린다. 그리고, 반대로 판의 폭이 넓을수록, 압연 롤은 넓은 분포로 하중을 받아서 잘 휘지 않게 되기 때문에, 도 8(b) 방향의 상대이동량(S＜0의 마이너스 시프트)을 늘린다. 이와 같이 판의 폭에 따라 적절한 상대이동량이 다르기 때문에, 도 7과 같이, 설정하는 롤 갭이 판 폭에 따라 다른 것이다.

다른 방법으로 판 크라운을 수정하는 예로서 특허문헌 3의 기술이 있다. 본 문헌(의 도 2)에는, 상하의 중간 롤로서 크라운이 없는 평(平) 롤을 축방향으로 상대이동가능하게 배치한, HC 밀 등으로 불리는 6단 밀이 기재되어 있다. 그 중간 롤을 축방향으로 상대이동시켜 롤 단부를 판 폭의 단부 부근 또는 그보다 내측의 위치에 둠으로써, 작업 롤의 벤딩효과를 증대시켜 판 크라운을 수정하는 것이다.

또한, 특허문헌 4에는, 그러한 평 롤 대신에 S자 형상의 롤 크라운을 갖는 롤을 사용하는 예가 제시되어 있다.

그 밖에 특허문헌 5에는, 크라운을 갖지 않는 작업 롤의 한쪽 단부에 대하여 끝으로 갈수록 좁아지는(테이퍼) 연삭을 실시하여, 피 압연재의 폭방향 단부에 해당 연삭부분을 위치시키는 압연방법이 기재되어 있다. 상기 연삭부분에서 피 압연재와의 접촉압력이 감소함에 따라, 판의 폭방향 단부(엣지부)에서 엣지 드롭(후술함)을 경감시킬 수 있게 되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 S57(1982)-91807호

[특허문헌 2] 일본 특허공개공보 2001-252705호

[특허문헌 3] 일본 특허공고공보 S62(1987)-10722호

[특허문헌 4] 일본 특허공개공보 S63(1988)-30104호

[특허문헌 5] 일본 특허공개공보 S55(1980)-77903호

특허문헌 1·2에 기재된 기술은, 롤 크라운의 작용에 의해 판 크라운을 수정할 수 있는 것인데, 엣지 드롭(아래로 늘어지는 것처럼 엣지부의 모서리가 없어져 판 두께가 얇아지는 현상) 등 판 폭 단부의 형상을 수정할 수는 없다. 즉, 적절한 롤 크라운을 작업 롤에 설정하고 그 축방향의 상대위치를 적절히 정하면 도 8과 같이 판의 폭방향 전역에 걸쳐 판 크라운을 수정할 수 있지만, 도 9에 나타낸 바와 같이, 판의 폭방향 단부(엣지부)에는, 작업 롤에 의한 국부적인 구속 등에 기인하여 엣지 드롭이 발생하는 것을 방지할 수가 없다. 그 밖에, 백업 롤을 배치하였을 때, 작업 롤의 단부 부근이 그 백업 롤과 접촉하여 구속되어 있기 때문에, 롤 벤딩을 강력히 발휘시켜 판 크라운을 수정할 수가 없다. 또, S자 형상의 롤 크라운에서의 한쪽 단부에 롤 지름이 증대되는 부분(도 8의 부호 # 부분)이 있기 때문에, 4단·6단 밀 등에서는 백업 롤 등과의 사이의 접촉 선압(線壓)이 과대해져 국소적인 스폴링(spalling) 등을 일으킴에 따라, 롤 손상이 발생하거나 롤 수명이 단축되는 경우가 있다.

특허문헌 3·4의 기술에서는, 롤 단부의 구속이 없기 때문에 롤 벤딩을 효과적으로 부가할 수 있지만, 중간 롤과 다른 롤간의 접촉길이가 짧은 상태에서 압연을 수행하기 때문에 롤간 선압이 증가하고, 이것에 기인하여 스폴링 등의 롤 손상이 발생하기 쉬울 것으로 예상된다. 롤 크라운이 없는 경우(특허문헌 3)에는, 판 크라운의 수정능력이 충분하게 발휘되지는 않는다는 불리함도 있다.

특허문헌 5의 기술은, 엣지 드롭의 저감에 효과적이지만, 판 폭 전역에 걸친 크라운의 수정능력이 높지 않기 때문에, 판 크라운을 충분히 수정하기 위해서는 S자 형상의 롤 크라운을 갖는 중간 롤을 설치하거나 대용량의 벤더를 부가하는 등 별도의 수단이 필요하게 된다.

청구항에 관한 발명은, 피 압연재의 판 크라운을 효과적으로 수정할 수 있을 뿐만 아니라 엣지 드롭을 저감시킬 수 있으며, 더욱이, 국소적인 롤간 선압의 상승에 따른 롤 손상이 일어나지 않는 압연 롤, 압연기 및 압연방법을 제공하는 것이다.

청구항에 관한 발명의 압연 롤은, 롤 크라운을,

·극대치 점과 극소치 점을 갖는 연속곡선으로서,

·극대치 점과 극소치 점에 끼인 중앙영역을 하나의 함수로 하고,

·극대치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역을, 중앙영역의 함수의 연장보다 급격한 구배(句配)의 경사를 갖는(즉, 해당 롤 단부에 근접해 감에 따라 반경의 감소가 급격한) 함수의 곡선(전체가 매끄럽게 연속된 곡선)에 의해

형성한 것을 특징으로 한다.

이러한 압연 롤은, 도 3(b)와 같이 동일 평면 내에서 점대칭의 관계가 되는 상하위치에 한 쌍이 배치될 때, 극소치 점과 극대치 점간의 중앙영역(상기 하나의 함수에 의한 곡선부분) 사이에, 연속적으로 변화하는 롤 갭이 형성되며, 이것이 판 크라운의 제어를 위해 기능한다. 즉, 도 8의 것과 마찬가지로, 상기 한 쌍의 압연 롤의 축방향 상대위치를 적절히 정함으로써, 적절한 롤 갭을 정하여 판 크라운을 수정할 수가 있다.

한편, 상기 압연 롤 중 극대치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역에는, 중앙영역의 함수에 의한 것보다 급격한 구배의 경사를 갖는 함수에 의해, 롤 단부에 걸쳐 반경의 감소가 급격한 곡선부분이 형성되어 있다. 따라서, 이 부분에는, 상기한 중앙영역에서 형성되는 롤 갭에 이어서 갭의 확대부분이 존재하게 된다. 여기서는, 압연 롤과 피 압연재의 사이에 대해서도, 또는 다른 롤(작업 롤, 중간 롤 또는 백업 롤 중 어느 하나)과의 사이에 대해서도 구속력(접촉강도)이 완화되기 때문에, 여기에 피 압연재의 폭방향 단부를 위치시키면, 상기 피 압연재에 대하여 엣지드롭을 저감시킬 수 있거나, 또는 충분한 롤 벤딩을 작용시킬 수도 있게 된다. 또한, 도 3(a)·(b) 등에서는 청구항에 관한 압연 롤을 작업 롤로 사용하고 있지만, 6단 밀에서의 중간 롤이나, 4단 밀 내지는 6단 밀에서의 백업 롤로 상기 압연 롤을 사용하는 경우에도, 같은 부분에서 구속력이 완화되기 때문에 같은 작용을 얻을 수 있게 된다.

즉, 상기 압연 롤을 사용하면, 판 크라운을 적절히 수정할 수 있을 뿐만 아니라 엣지 드롭을 동시에 저감시킬 수 있고, 또한 필요에 따라 롤 벤딩을 효과적으로 작용시킬 수 있게 된다.

또, 상기 압연 롤에서는 극대치 점과 극소치 점을 갖는 곡선을 채용하기 때문에, 피 압연재의 폭이 넓을 경우에, 폭방향 전역에서 롤 갭이 균일한 제로 크라운(예컨대 도 2에 「넓은 폭용 크라운, S = -100mm」이라 나타낸 것. 판 폭 1200mm의 거의 전역에서 롤 갭이 균일함)이나, 통상적인 것과는 반대로 판의 폭방향 단부 부근에서 롤 갭이 작아지는 마이너스 크라운을 실현할 수도 있게 된다. 따라서, 광범위한 각종 압연조건에서 판 크라운의 적절한 수정이 가능하다 할 수 있다.

발명의 압연 롤은 더욱이, 롤 크라운을,

·극소치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역을, 중앙영역의 함수의 연장보다 완만한 구배(句配)의 경사를 갖는(즉, 해당 롤 단부에 근접해 감에 따라 반경의 증대가 완만하거나 또는 반경변화가 없는) 함수의 곡선에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 압연 롤에서는, 극소치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역에, 중앙영역의 함수에 의한 것보다 완만한 구배의 경사를 갖는 함수에 의해, 롤 단부에 걸쳐 반경의 증대가 완만한 곡선부분이 형성되어 있다. 반경의 증대가 완만하기 때문에, 이 부근에서 다른 롤과의 접촉 선압이 과대해지는 사태는 발생하기 어렵다. 따라서, 국소적으로 스폴링 등의 롤 손상이 발생하거나 단기간에 부득이하게 롤을 교환하거나 하는 문제를 회피할 수 있게 된다. 또, 이러한 작용 또한, 압연기에서의 작업 롤, 중간 롤, 백업 롤 중 어느 하나의 롤로 발명의 압연 롤을 사용하는 경우에도 부합되는 것이다.

발명의 압연 롤에 대해서는, 예컨대,

·상기 중앙영역을 코사인 함수(의 곡선)로 하고, 극대치 점으로부터의 상기 단부영역, 또는 더욱이 극소치 점으로부터의 상기 단부영역을 2차 함수(의 곡선)로 하는 것이 좋다.

코사인 함수는, 특정 범위 내에 극대치 점과 극소치 점을 포함하는 동시에 이들의 중간부에 변곡점을 갖는 매끄러운 곡선이다. 이에 따라 형성된 롤 크라운이 피 압연재의 단면 중앙에 관하여 점 대칭이 되도록 한 쌍의 압연 롤을 배치하여 축방향으로 상대이동시키면, 판 크라운을 수정하기에 적합한 롤 갭을 상기 롤 크라운의 사이에 형성할 수가 있다. 압연 롤을 이와 같이 배치·이동시킬 경우, 롤 갭이 사인함수가 되어 판의 중앙부로부터 판의 단부의 사이에서 변곡점이 생겨, 판 크라운을 판 폭의 중앙부까지 효과적으로 강력히 수정할 수 있기 때문이다. 종래부터 일반적으로 채용되고 있는 3차 함수를 상하 롤의 중앙영역에 채용하였을 경우에는, 롤 갭이 2차 식이 되어 전체길이에 걸쳐 변곡점이 없이 완만해지기 때문에, 코사인 함수를 채용하면 판 크라운을 강력히 수정함에 있어서 유리하다 할 수 있다. 또한, 코사인 함수와 2차 함수는, 상기 극대치 점 및 극소치 점에서 매끄럽게 연속시키가 용이한 것이기도 하다.

청구항에 관한 발명의 압연기는, 피 압연재의 단면 중앙에 관하여 점대칭인 롤 크라운을 각각 갖는 상하 한 쌍의 롤을 축방향으로 상대이동시켜 피 압연재의 크라운을 수정하는 압연기에 있어서, 상기한 어느 하나의 압연 롤을 상기 한 쌍의 롤(작업 롤, 중간 롤 또는 백업 롤)로서 배치한 것을 특징으로 한다.

상기한 압연 롤의 작용에 의해, 상기 압연기에서는 판 크라운을 적절히 수정할 수 있는 동시에 엣지 드롭을 저감시킬 수가 있다. 롤 벤딩을 효과적으로 수행할 수도 있기 때문에, 판 크라운의 수정능력은 매우 높다 할 수 있다. 다른 롤과의 접촉 선압이 증대되는 문제를 회피할 수도 있어, 스폴링 등으로 인한 롤의 손상도 잘 발생하지 않는다.

이러한 압연기에서는 특히, 상기 압연 롤을 한 쌍의 작업 롤로서 배치하는 것이 바람직하다. 피 압연재에 접촉하는 작업 롤에 상기 롤 크라운을 형성한 경우에는, 판 크라운의 수정 및 엣지 드롭의 저감이라는 기능을 상기 작업 롤이 피 압연재에 대하여 직접적으로 발휘하여 현저한 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 압연하중이 작은 경우에도 기능이 용이하게 발휘된다.

혹은, 상기 압연 롤을 한 쌍의 중간 롤로서 배치하는 것도 좋다. 이러한 경우에도, 상기 압연 롤이 갖는 롤 크라운에 따라서 작업 롤 사이에 적절한 롤 갭이 형성되고, 갭의 확대부분으로서 구속력이 완화되는 부분도 형성되기 때문에, 마찬가지로 판 크라운을 수정하고 엣지 드롭을 저감시키는 기능이 발휘된다. 이렇게 하여 중간 롤로 배치하였을 경우에는, 작업 롤에 대하여 롤 벤딩을 효과적으로 작용시킬 수 있다는 이점도 있다.

또한, 상기 압연 롤을 한 쌍의 백업 롤로서 배치할 수도 있다. 이러한 경우에도 상기와 같은 장점이 있는데, 특히 다음과 같은 효과도 있다. 즉, 작업 롤로서 평탄·평활한 롤을 사용할 수 있기 때문에 피 압연재의 표면 성상(性狀)을 높이기 쉽고, 따라서 알루미늄용이나 양철원판용의 4단 압연기 등으로서의 품질요구에 대응하기가 용이하다. 통상적으로는 4단 압연기의 백업 롤로서 적용되므로, 6단의 경우보다 롤 개수가 적어도 된다는 이점도 있다.

상기한 발명의 압연기에서는, 작업 롤 또는 중간 롤에 벤딩기구를 설치하는 것이 좋다. 벤딩기구를 부설하는 그 롤(작업 롤 또는 중간 롤)에 상기한 롤 크라운이 있는지 여부는 불문한다.

이러한 벤딩기구에 의해 작업 롤이나 중간 롤을 롤 벤딩시키면, 상기 롤 크라운에 의한 판 크라운의 수정능력을 보완할 수가 있다. 상기 롤 크라운을 형성한 한 쌍의 압연 롤에 대하여 축방향의 상대위치를 정하여 롤 갭을 설정하였을 때에도, 피 압연재의 성상이나 이에 대응하는 압연하중의 크기에 따라서는 판 크라운을 충분하게는 수정할 수 없는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 상기한 벤딩기구에 의해 작업 롤 또는 중간 롤에 대하여 롤 벤딩을 작용시키면, 판 크라운을 보다 적절하게 수정할 수 있는 것이다.

발명의 압연기에서는 특히, 피 압연재의 판 폭에 따른 롤 갭(즉, 그 판 폭의 피 압연재에 대하여 판 크라운을 수정하기에 적합한 롤 갭)을 상기 한 쌍의 압연 롤에 의해 형성하도록 상기 한 쌍의 롤의 축방향 상대위치를 정하였을 때, 그 피 압연재의 폭방향 단부를 낀 상하 중 어느 하나의 위치에 상기 롤 크라운에서의 극대치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역이 위치하게 되도록, 상기 중앙영역의 함수 및 극대치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 함수를 정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 한 쌍의 압연 롤은 작업 롤 외에, 6단 밀에서의 중간 롤, 4단 밀 내지는 6단 밀에서의 백업 롤 중 어느 것으로 하여도 무방하다.

이러한 압연기에 따르면, 피 압연재의 판 폭에 대응시켜 판 크라운을 수정할 수 있도록 상기 한 쌍의 압연 롤의 축방향 상대위치를 정할 때, 그 피 압연재의 폭방향 단부를 낀 위치에, 극대치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역이 위치한다. 상기 단부영역에는, 상기한 바와 같이 갭이 확대된 부분이 있어 구속력이 완화되기 때문에, 상기한 위치관계에 있을 때, 피 압연재의 폭방향 단부에서 엣지 드롭이 저감되는 동시에 작업 롤 또는 중간 롤을 효과적으로 벤딩시킬 수 있게 된다. 즉, 상기 압연기에 의하면, 판 크라운의 수정을 위해 압연 롤의 상대위치를 정할 때, 엣지 드롭도 동시에 효과적으로 저감시킬 수 있게 된다. 반대로, 엣지 드롭을 저감시키도록 피 압연재의 폭방향 단부를 낀 한쪽의 위치에 상기 압연 롤의 해당 단부영역을 위치시키는 것만으로, 피 압연제의 판 폭에 따라 판 크라운을 수정하기에 적합한 롤 갭이 형성되도록 상기 압연 롤의 축방향 상대위치가 정해지게 되는 것이기도 하다.

또한, 상기한 바와 같이 압연 롤의 축방향 상대위치를 정하였을 때, 피 압연재의 폭방향 단부를 낀 상하 중 어느 하나의 위치는, 상기한 갭의 확대부분 중 확대되는 양(치수)이 적절한 정도이면서 상기 구속력이 적절히 완화되는 부분인 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 상기 단부영역에 형성되는 급격한 구배의 경사를 갖는 상기 함수도 적절히 정하는 것이 좋다. 또, 압연하중의 대소(大小)에 따라 필요한 롤 벤딩을 부가할 수 있을 정도로 구속력 완화부분이 형성되도록 배려하여 상기 단부영역의 함수를 정하는 것이 더욱 바람직하다.

청구항에 관계된 발명의 압연방법은, 상기 압연기를 사용하여, 피 압연재의 폭방향 단부를 낀 상하 중 어느 하나의 위치에, 상기 롤 크라운에서의 극대치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역(특히 바람직하게는, 적절한 갭 확대량을 갖는 부분)이 위치하도록, 상기 압연 롤을 축방향으로 서로 상대이동시킨 후에 압연하는 것을 특징으로 한다.

상기 압연방법에 따르면, 상기한 바와 같이 피 압연재의 폭방향 단부의 위치와의 관계에서 압연 롤의 축방향 위치를 정하는 것만으로 적절한 압연을 실시할 수가 있다. 이렇게 하여 압연 롤의 축방향 위치를 정하면, 판 크라운을 수정할 수 있는 적절한 롤 갭이 한 쌍의 압연 롤 사이에 형성되며, 따라서 판 크라운의 수정과 엣지 드롭의 저감이 동시에 실현되기 때문이다. 또한, 이렇게 하여 압연 롤의 축방향 위치를 정하였을 때 판 크라운을 충분히 수정할 수 없는 경우가 있다면, 그러한 경우에는, 작업 롤 또는 중간 롤을 벤딩시켜 그 수정을 보완하는 것이 좋다.

도 1은 발명에 따라서 구성한 압연 롤의 롤 커브를 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 커브를 갖는 압연 롤을 상하 점 대칭으로 배치한 다음, 판 폭에 따라 각 롤을 축방향으로 시프트시켰을 때의 롤 갭 분포를 나타낸 도면이다.

도 3의 (b)는 비교적 폭이 넓은 피 압연재(p)를 압연하도록 압연 롤(1·2)을 마이너스 시프트시켰을 때의 롤(1·2)의 상대위치나 롤 갭 분포를 나타낸 도면, (a)는 압연중인 판 크라운 등을 나타낸 도면이다.

도 4의 (b)는 중간 폭의 피 압연재(p)를 압연하도록 압연 롤(1·2)을 약간 플러스로 시프트시켰을 때의 롤(1·2)의 상대위치나 롤 갭 분포를 나타낸 도면, (a)는 압연중인 판 크라운 등을 나타낸 도면이다.

도 5의 (b)는 상당히 좁은 폭의 피 압연재(p)를 압연하도록 압연 롤(1·2)을 플러스 시프트시켰을 때의 롤(1·2)의 상대위치나 롤 갭 분포를 나타낸 도면, (a)는 압연중인 판 크라운 등을 나타낸 도면이다.

도 6은 종래의 압연 롤에서의 롤 커브를 나타낸 도면이다.

도 7은 도 6의 압연 롤을 사용하는 경우의 롤 갭을 나타낸 도면이다.

도 8은 종래의 압연기에 대하여 나타낸 도면으로서, (a)는 압연 롤을 폭방향으로 시프트시키지 않은 제로 시프트의 상태, (b)는 마이너스 시프트시킨 상태, (c)는 플러스 시프트시킨 상태를 각각 나타낸다.

도 9는 종래의 압연기에 있어서 피 압연재(p)에 발생하기 쉬운 엣지 드롭에 대하여 나타낸 개념도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1·2 : 압연 롤 3·4 : 백업 롤

11 : 극대치 점 12 : 극소치 점

13 : 중앙영역 14 : (극대치 점으로부터의)단부영역

15:(극대치 점으로부터의)단부영역 p : 피 압연재

발명의 실시형태로서, 4단 밀에서의 한 쌍의 작업 롤로 발명의 압연 롤을 사용하는 압연기에 관하여 도 1 내지 도 5에 나타낸다. 먼저 도 1은 발명에 따라 구성한 압연 롤(1·2, 도 3 등 참조)의 롤 커브를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 커브를 갖는 압연 롤(1·2)을 상하 점 대칭으로 배치한 후에 판 폭에 따라 각 롤(1·2)을 축방향의 마이너스 및 플러스 방향으로 시프트(S = -100mm, 0mm, +100mm의 각 시프트)시켰을 때의, 양 롤(1·2) 사이의 롤 갭 분포를 나타낸 선도이다. 도 3의 (b)는 비교적 폭이 넓은 피 압연재(띠형상 강판 ; p)를 압연하도록 압연 롤(1·2)을 마이너스 시프트시켰을 때의 롤(1·2)의 상대위치나 롤 갭 분포를 나타낸 도면이고, (a)는 압연기에 의해 하중을 가했을 때의 판 크라운 등을 나타낸 도면이다. 또한, 도 4의 (b)는 중간 폭의 피 압연재(p)를 압연하도록 압연 롤(1·2)을 약간 플러스로 시프트시켰을 때의 롤(1·2)의 상대위치나 롤 갭 분포를 나타낸 도면이고, (a)는 압연기에 의해 하중을 가했을 때의 판 크라운 등을 나타낸 도면이다. 도 5의 (b)는 상당히 좁은 폭의 피 압연재(p)를 압연하도록 압연 롤(1·2)을 크게 플러스 시프트시켰을 때의 롤(1·2)의 상대위치나 롤 갭 분포를 나타낸 도면이고, (a)는 압연기에 의해 하중을 가했을 때의 판 크라운 등을 나타낸 도면이다.

또한, 도시된 압연기는 상기 압연 롤(1·2)을 사용하는 작업 롤의 배면에 지름이 큰 백업 롤(3·4)을 배치한 4단 밀이지만, 발명의 실시가 이것으로만 한정되는 것은 아님은 말할 필요도 없다.

압연 롤(1·2)의 몸체부에는, 도 1에 도시된 바와 같이 극대치 점과 극소치 점을 갖는 매끄러운 연속곡선으로 이루어진 롤 크라운이 형성되어 있다. 그러나, 상기 롤 크라운에서의 각 점의 롤 반경과 롤 몸체길이간의 관계는, 몸체길이 전역에 있어서 하나의 함수에 의해 정해진 것은 아니며, 하기의 3개 구역으로 나뉘어 각각 다른 함수가 채용되었다. 즉, a) 극소치 점으로부터 극대치 점까지의 중앙영역에는, 극소치 점과 극대치 점을 포함하는 코사인 함수를 채용하고, b) 극대치 점으로부터 도면 우측의 근처의 롤 단부까지의 단부영역에는, 상기 코사인 함수에 따를 경우(도시된 파선의 경사가 됨)보다 급격한 구배의 경사가 되는 2차 함수를 채용하며, c) 극소치 점으로부터 도면 좌측의 근처의 롤 단부까지의 단부영역에는, 상기 코사인 함수에 따를 경우(도시된 파선의 경사가 됨)보다 완만한(거의 제로) 구배의 경사가 되는 2차 함수를 채용한다.

도 1에 도시된 극대치 점, 극소치 점, 중앙영역, (극대치 점으로부터의) 단부영역, (극소치 점으로부터의) 단부영역은 도 3(b)에 나타낸 압연 롤(1)에서는 부호 11, 12, 13, 14, 15에 의해 각각 표시된다.

한 쌍의 압연 롤(1·2)을 예컨대 도 3과 같이 동일 평면 내에서 점대칭의 관계가 되는 상하 위치에 배치하여 양자의 축방향 상대위치를 적절히 정하면, 상기 중앙영역(13)에서의 롤 크라운에 의해 압연 롤(1·2) 사이에 적절한 롤 갭을 형성할 수 있으며, 피 압연재(p)의 판 크라운을 적절히 수정하여 평탄화할 수가 있다. 각 판 폭에 대응시켜 압연 롤(1·2)의 상대위치를 정했을 때 피 압연재(p)의 폭방향으로 본 롤 갭의 분포는 도 2와 같고, 이러한 경우의 롤 갭의 개념(과장되게 표시한 것)은 도 3(b) 내지 도 5(b)에 나타낸 바와 같게 된다. 피 압연재(p)의 판 폭이 좁을수록 압연 롤(1·2)은 집중적인 하중을 받아 휘기 쉬워지기 때문에, 폭방 향의 단부에 비해 중앙부 부근이 좁아지도록 롤 갭을 형성한다.

압연 롤(1·2)에는, 상기 극대치 점(11)으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역(14)에 급격한 구배로 롤 반경이 축소되는 경사부분이 존재하기 때문에, 도 2, 도 3 등에 나타낸 롤 갭이 확대되는, 이른바 구속완화부분이 상기 극대치 점(11)으로부터 롤 단부에 걸쳐 형성된다. 이러한 구속완화부분은, 상기한 단부영역(14)의 상하위치에 있어서, 압연 롤(1·2)과 피 압연재(p)의 사이 및 압연 롤(1·2)과 백업 롤(3·4)의 사이에 있으며, 롤 단부에 걸쳐 상호간의 접촉압력이 점차 감소하는 부분이다. 피 압연재(p)의 구속이 완화되기 때문에, 이 부분에 피 압연재(p)의 폭방향 단부(엣지부)를 두면, 엣지 드롭을 효과적으로 저감시킬 수가 있다. 또한, 이 부분에서는 작업 롤(압연기가 6단 밀인 경우에는 중간 롤)의 구속이 완화되기 때문에, 상기 롤을 충분히 롤 벤딩시킬 수 있어 판 크라운을 한층 적절하게 수정할 수도 있다.

단, 상기 구속완화부분은 롤의 단부에서 구속이 급격히 제로가 되는 것은 아니기 때문에, 다른 부분에서의 롤간 선압이 과대해져 스폴링 등의 롤 손상이 발생할 우려는 없다. 또한, 같은 이유에서, 롤을 시프트함에 따라 압연기의 세로 혹은 좌우의 강성(剛性)이 저하되는 일도 없다.

상기 압연 롤(1·2)에서는, 상기한 극소치 점(12)으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역(15)에 구배가 완만한 부분도 형성되어 있다. 이 때문에, 예컨대 도 3(a)·(b)와 같이 압연할 경우에도, 상기 단부영역(15)의 부근에서 압연 롤(1·2)과 백업 롤(3·4) 등 간의 접촉 선압이 과대해지는 일이 없어, 스폴링 등으로 인해 롤이 손상되기 쉬워진다는 문제를 회피할 수 있다.

피 압연재(p)에 대하여, 상기한 바와 같이 판 크라운을 적절히 수정하는 동시에 엣지 드롭을 저감시키기 위해서는, 압연 롤(1·2)의 몸체부 중 중앙영역(13)에 의해 상기 피 압연재(p)의 거의 전체 폭을 끼우는 동시에, 상기 극대치 점(11)에 이어지는 구속완화부분에 의해 피 압연재(p)의 엣지부를 끼울 필요가 있다. 그러나, 중앙영역(13)의 곡선을 정하는 상기 함수를 적절히 선택하면, 판 폭에 따라 롤(1·2)의 축방향 상대위치를 적절히 정하였을 때 저절로 엣지부가 구속완화부분에 의해 끼이게 된다. 바람직한 함수에 의해 중앙영역(13)의 롤 크라운이 적절히 형성되어 있을 경우에는, 피 압연재(p)의 판 크라운을 수정하도록 압연 롤(1·2)을 축방향으로 시프트시킬 때, a) 판 폭이 넓을 경우에는 롤(1·2)의 각 극대치 점(11) 사이의 간격을 넓히고(도 3 참조), b) 판 폭이 좁을 경우에는, 롤 커브의 외측을 향해 볼록한 부분을 접근시키도록 상기 간격을 좁힘으로써 판 크라운을 수정할 수 있기 때문이다. 이러한 각 경우에, 피 압연재(p)의 엣지부가 극대치 점(11)의 바로 바깥쪽(단부영역)에 위치하는 것이 적합하도록 함수가 설정되어 있다면, 판 크라운을 수정하는 동시에 엣지 드롭을 저감시킬 수 있도록 압연 롤(1·2)을 사용할 수 있는 것이다.

도 1에 도시된 롤 커브에 대하여 구체예를 나타낸다.

몸체길이를 L, 극대치 점이 롤 몸체길이 중앙으로부터의 거리(a)에 위치하고, 극소치 점은 롤 몸체길이의 단부로부터 거리(b)의 위치에 있다고 할 때, 극대치 점과 극소치 점간의 반경분의 차를 A라 한다.

표면 상의 각 점에서의 롤 반경(f(X'))을, 극소치 점과 극대치 점 사이를 A를 진폭으로 하는 코사인 함수로 구성하면, 양자간의 롤 커브는 다음의 2개 식((1) 및 (2))으로 나타낼 수 있다.

X' = π/(L/2 + a-b)·(X-b) …… (1)

f(X') = -A/2·COS(X') + R0 …… (2)

RO : 롤 기준 반경

또한, X는 롤 몸체 단부로부터의 축방향의 임의위치를 나타내는데, 도 1에서는 표시상, 중앙을 0으로 한다.

롤 몸체 단부로부터 극소치 점까지는 상기 (1), (2) 식으로 표시되는 커브의 연장보다 완만한 다음의 2차식으로 나타낸다.

0 ≤ X ≤ b

f(X) = c(X-b)² + R0 - A/2 …… (3)

여기서 c는 커브의 완만함을 결정하는 계수이다.

한편, 극대치 점으로부터 근처의 롤 몸체 단부까지는 상기 (1), (2) 식으로 나타내는 커브의 연장보다 급준한 다음의 2차식으로 나타낸다.

L/2+a ≤ X ≤ L

f(X) = -d(X-L/2-a)² + RO + A/2 …… (4)

여기서 d는 커브의 급준함을 결정하는 계수이다.

상기 롤 커브를, 4피트의 판 폭을 압연하는 4단 압연기의 작업 롤에 적용하 였다.

백업 롤 몸체길이 = 1420mm, 작업 롤 몸체길이(L) = 1620mm, 롤 기준반경(R0) = 200mm, a = 400mm, b = 200mm, c = 1.33E-7, d = 2.00E-6일 때의 롤 커브를 구하고 그것을 나타낸 것이 도 1이다. 본 롤을 상측 작업 롤로 이용하고, 상기 롤과 판의 단면중심에 점대칭인 곡선을 하측 작업 롤로 배치한다. 상측 작업 롤과 하측 작업 롤 사이의 거리인 롤 갭으로서는, 롤을 축방향으로 ±100mm 상대이동시킴으로써 도 2에 도시된 곡선이 얻어진다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 넓은 폭용 크라운이 되는 롤 시프트 위치(S = -100mm)에서는, 폭이 약 1200mm인 판의 단부 근방에 롤 구속완화부분이 발생하였음을 알 수 있다. 마찬가지로, 중간 폭용 크라운이 되는 롤 시프트 위치(S = 0mm)에서는, 폭이 약 1000mm인 판의 단부 근방에, 그리고 좁은 폭용 크라운이 되는 롤 시프트 위치(S = +100mm)에서는 판 폭이 약 900mm인 판의 단부 근방에, 각각 롤 구속완화부분이 발생하였음을 알 수 있다.

한편, 종래기술 중 하나인 코사인 함수로 롤 몸체길이를 일의적(一意的)으로 나타내었을 때의 롤 커브를 도 6에, 이것에 의한 롤 갭을 도 7에 나타낸다. 여기서는 본 발명과의 비교를 위해 극대치와 극소치를 본 발명과 동일한 값으로 하였다.

도 2, 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 판 폭에 따른 롤 크라운을 얻기 위한 롤 위치로 상하 롤을 축방향으로 상대이동시키면, 롤 갭 중 판 폭의 단부 근방에 롤 구속완화부분이 자동적으로 생성된다. 그 결과, 판 폭 단부 의 구속상황이 양호해져 판 크라운을 수정할 수 있는 동시에 벤딩효과의 향상효과 및 엣지 드롭의 저감효과를 기대할 수가 있다.

이상과 같이, 발명의 압연 롤, 압연기 및 압연방법은 금속의 띠판을 피 압연재로 하는 열간 또는 냉간 압연산업에 있어서 효과적으로 이용될 수 있다.

Claims

롤 크라운을, 극대치 점과 극소치 점을 갖는 연속곡선으로서, 극대치 점과 극소치 점에 끼인 중앙영역을 하나의 함수로 하고, 극대치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역을, 중앙영역의 함수의 연장보다 급격한 구배의 경사를 갖는 함수로 한 곡선에 의해 형성한 것을 특징으로 하는 압연 롤.
제 1항에 있어서,

극소치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역을, 중앙영역의 함수의 연장보다 완만한 구배의 경사를 갖는 함수로 한 곡선에 의해, 롤 크라운을 형성한 것을 특징으로 하는 압연 롤.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 중앙영역을 코사인 함수로 하고, 극대치 점으로부터의 상기 단부영역, 또는 더욱이 극소치 점으로부터의 상기 단부영역을 2차 함수로 한 것을 특징으로 하는 압연 롤.
피 압연재의 단면 중앙에 관하여 점 대칭인 롤 크라운을 각각 갖는 상하 한 쌍의 롤을 축방향으로 상대이동시켜 피 압연재의 크라운을 수정하는 압연기로서,

제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 압연 롤을 상기 한 쌍의 롤로서 배치한 것을 특징으로 하는 압연기.
제 4항에 있어서,

상기 압연 롤을 한 쌍의 작업 롤로 배치한 것을 특징으로 하는 압연기.
제 4항에 있어서,

상기 압연 롤을 한 쌍의 중간 롤로 배치한 것을 특징으로 하는 압연기.
제 4항에 있어서,

상기 압연 롤을 한 쌍의 백업 롤로 배치한 것을 특징으로 하는 압연기.
제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

작업 롤 또는 중간 롤에 벤딩기구를 설치한 것을 특징으로 하는 압연기.
제 4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

피 압연재의 판 폭에 따른 롤 갭을 상기 한 쌍의 압연 롤에 의해 형성하도록 상기 롤의 축방향의 상대위치를 정하였을 때, 그 피 압연재의 폭방향 단부를 낀 상하 중 어느 하나의 위치에 상기 롤 크라운에서의 극대치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역이 위치하게 되도록, 상기 중앙영역의 함수 및 극대치 점으로부터 근처의 롤 단부까지의 함수를 정한 것을 특징으로 하는 압연기.
제 4항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 압연기를 사용하여, 피 압연재의 폭방향 단부를 낀 상하 중 어느 하나의 위치에, 상기 롤 크라운에서의 극대치점으로부터 근처의 롤 단부까지의 단부영역이 위치하도록, 상기 압연 롤을 축방향으로 상대이동시킨 다음에 압연하는 것을 특징으로 하는 압연방법.