KR20110072653A - 압연롤의 비틀림 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

Abstract

압연롤의 비정상적인 비틀림을 측정하기 위한 압연롤의 비틀림 측정장치 및 측정방법이 개시된다. 압연롤의 비틀림 측정장치 및 측정방법은 압연롤의 워크사이드 단면 중앙에 고정되는 원통형의 피측정체 둘레에 피측정체와의 거리를 측정하도록 1 이상의 센서를 이격하여 설치하고, 피측정체의 정지 및 회전시 센서로부터 얻어지는 피측정체까지의 거리를 비교하여 압연롤의 비틀림을 측정한다. 따라서 압연롤 자체의 형상이 아닌 압연롤에 고정되는 피측정체로부터 압연롤의 비틀림을 간편하게 측정할 수 있다.

압연롤, 비틀림, 피측정체, 센서, 연산장치

Description

압연롤의 비틀림 측정장치 및 측정방법{Apparatus and method for measuring roll eccentricity in rolling roll}

본 발명은 압연롤의 비틀림을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압연 공정 중 비정상적으로 발생되는 압연롤의 비틀림을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

제철소의 철강 생산 공정에 있어 열연 또는 냉간 작업 시 압연롤이 사용되는데, 일반적으로 압연롤(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 롤초크(2), 라이너(3) 및 하우징(4)을 통하여 지지된다. 압연 공정 중 압연롤을 지지하는 라이너는 상당한 스트레스를 받게 되며 이로 인하여 압연롤 자체가 뒤틀림이 발생하게 되어 생산되는 철강 제품의 품질을 악화시키게 된다. 따라서 압연 공정시 주기적으로 압연롤의 비틀림 측정 및 관리가 이루어져야만 한다.

이와 같은 압연롤의 비틀림을 측정 및 관리를 위해서는 하우징으로부터 압연롤을 분리하여 압연롤을 정비하거나 교체하였으며, 실재적인 압연롤 비틀림의 원인을 라이너의 마모 등과 같은 국부적인 원인에 한정하여 압연롤의 비틀림을 교정하게 됨에 따라 비틀림 발생이 다른 원인에 기인한 경우 비틀림에 대한 정확한 교정 이 힘들었다.

이러한 문제점을 해결하고자 종래에는 압연롤과 하우징의 크기 등을 개별적으로 측정하고, 이로부터 압연롤의 비틀림을 간접적으로 측정하는 방법이 알려져 있다. 이러한 방법의 일예로서 한국 공개특허 2009-0067340에 의하면, 롤 자체의 형상을 측정하기 위하여 롤이 설치된 상태에서 센서를 이용하여 롤 자체의 형상을 측정하는 방법이 제시되고 있다. 그러나 압연롤이 설비에 장착된 상태에서 롤 형상을 측정하는 센서의 설치를 위하여 롤 상부에 센서를 거치하기 위한 부가적인 구조물이 필요하다는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압연롤의 워크사이드 단부 중앙에 피측정체를 고정하고, 이 피측정체의 정지시와 회전시 피측정체 둘레까지의 최단거리를 비교하여 압연롤의 비틀림을 측정하는 압연롤의 비틀림 측정장치 및 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명 압연롤의 비틀림 측정장치는, 압연롤의 워크사이드 단면 중앙에 고정되는 원통형의 피측정체; 상기 피측정체 둘레에 이격 설치하여 상기 피측정체와의 거리를 측정하는 1 이상의 센서; 상기 압연롤의 정지시와 회전시에 각각 상기 센서로부터 측정된 피측정체까지의 거리를 비교하여 상기 압연롤의 비틀림을 측정하는 연산장치; 를 포함하여 구성한다.

바람직하게, 상기 센서는, 상기 피측정체 둘레에 그 중심축을 기준으로 90° 간격으로 2개가 설치된다.

바람직하게, 상기 센서는, 상기 피측정체 둘레의 일정 면적을 감지하여 피측정체까지의 거리와 위치를 측정하는 1개의 빔센서로 이루어진다.

또한 상술한 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명 압연롤의 비틀림 측정장치는, 압연롤의 워크사이드 단면 중앙에 원통형의 피측정체를 고정시키는 단계; 상기 피측정체의 거리를 측정하기 위하여 상기 피측정체 둘레에 1 이상의 센서를 설치하는 단계; 상기 압연롤의 정지시 상기 센서로부터 상기 피측정체까지의 거리를 측정 하는 단계; 상기 압연롤의 회전시 상기 센서로부터 상기 피측정체까지의 거리를 측정하는 단계; 및 상기 압연롤의 회전시 상기 피측정체까지의 평균 최단 거리를 구하고, 상기 압연롤의 정지시 상기 피측정체까지의 거리와, 상기 압연롤의 길이로부터 상기 압연롤의 비틀림을 측정하는 단계; 를 포함한다.

본 발명에 의하면, 압연롤 자체의 형상이 아닌 일정 위치에 고정된 센서로부터 압연롤 단부에 고정된 피측정체 둘레까지의 거리 변화로부터 압연롤의 비틀림을 간단하고 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.

도 2는 본 발명을 구성하는 피측정체(5)가 설치된 압연롤(1)의 워크사이드(work side) 측면을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 피측정체(5)는 압연롤(1)의 워크사이드 단면 중앙에 고정되며, 피측정체(5) 둘레에 일정 거리 이격되도록 하우징(4)에 연장되어 설치된 브라켓(8)에 센서(6)가 고정된다. 이때 피측정체(5)는 압연기의 설치 상태에 따라 필요한 높이만큼의 원통형으로 구성함으로써 측정을 용이하도록 구성할 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 압연롤의 비틀림 측정장치가 설치된 상태를 나타내는 개략도로서, 피측정체(5) 둘레에 일정 거리 이격하여 피측정체(5) 둘레까지의 거리를 측정하는 센서(6)와, 센서(6)로부터 획득된 정지시와 회전시의 피측정체(5) 둘레까지의 거리를 비교하여 이로부터 압연롤(1)의 비틀림을 측정하는 연산장치(7)가 구비된다. 이때 센서(6)는 레이저를 이용한 거리측정센서 등이 사용될 수 있다.

구체적으로, 도 4(a)와 같이 압연롤(1)의 정지시 센서(6)로부터 피측정체(5) 둘레까지의 거리(R)와, 도 4(b)와 같이 압연롤(1)의 회전시 센서(6)로부터 피측정체(5) 둘레까지의 변화되는 거리(r)를 구한 후, 연산장치(7)에서 평균 최단 거리(R')를 구하고, 이미 알고 있는 압연롤(1)의 길이(L)로부터 하기의 수학식과 같이 압연롤(1)의 비틀림각(θ)을 구한다. 여기서 비틀림각(θ)은 정지시 압연롤(1)의 중심축(C)과 회전시 압연롤(1)의 중심축(C') 사이의 각이다.

θ ≒ tan^-1 [(R-R')/L]

(여기서, θ는 비틀림각, R은 압연롤 정지시 피측정체 둘레까지의 거리, R'은 압연롤 회전시 피측정체 둘레까지의 평균 최단 거리, L은 압연롤의 길이)

도 5는 압연롤(1)의 회전각에 따른 센서(6)로부터 피측정체(5) 둘레까지의 최단거리를 나타내는 그래프로서, 압연롤(1)의 비틀림이 있는 경우 센서(6)로부터 측정된 피측정체(5) 둘레까지의 거리가 변화함을 알 수 있다.

한편, 이상에서는 센서(6)가 1개 설치된 실시예를 도 3과 도 5를 참고하여 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 피측정체(5)의 중심축을 기준으로 피측정체(5) 둘레의 상부에 90° 간격을 두고 다른 센서(6)를 설치함으로써 상하 방향으로의 압연롤(1) 비틀림을 별도로 측정할 수도 있다. 또한 본 발명의 또 다른 실시예로서 거리 이외에 위치까지 측정할 수 있도록 피측정체(5) 둘체의 일정 면적을 감지하는 1개의 빔센서로 구성할 수도 있다.

상술한 바와 같이 구성된 압연롤의 비틀림 측정장치를 이용한 측정방법을 도 6을 참고하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 압연롤(1)의 워크사이드 단부 중앙에 피측정체(5)를 고정시킨다.

다음으로, 피측정체(5) 둘레까지의 거리를 측정하기 위하여 피측정체(5) 둘레에 일정 거리 이격하여 1 이상의 센서(6)를 하우징(4)에 브라켓(3)으로 고정 설치한다.

그 후, 압연롤(1)의 정지시 센서(6)를 이용하여 도 4(a)와 같은 피측정체(5) 둘레까지의 거리(R)를 측정한다.

다음으로, 압연롤(1)의 회전시 센서(6)를 이용하여 도 4(b)와 같이 피측정체(5) 둘레까지의 변화되는 거리(r)를 측정한다.

마지막으로, 연산장치(7)를 이용하여 도 5와 같이 센서(6)로부터 압연롤(1)의 회전시 피측정체(5) 둘레까지의 평균 최단 거리(R')를 구한 후, 압연롤(1)의 정지시 피측정체(5) 둘레까지의 거리(R)와의 차(R-R')와, 이미 알고 있는 압연롤(1)의 길이(L)로부터 상기의 수학식 1과 같이 압연롤(1)의 비틀림각(θ)을 구한다.

이상에서 본 발명은 실시예를 중심으로 도면을 참조하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 일반적인 압연롤의 설치 상태를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 측정체가 설치된 압연롤의 워크사이드 측면도.

도 3은 본 발명에 의한 압연롤의 비틀림 측정장치의 개략도.

도 4는 압연롤의 정지시와 회전시의 평면 형태를 나타내는 도면.

도 5는 압연롤의 회전각에 따른 피측정체의 최단거리를 나타내는 그래프.

도 6은 본 발명에 의한 압연롤의 비틀림 측정방법의 흐름도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압연롤 2 : 롤초크

3 : 라이너 4 : 하우징

5 : 피측정체 6 : 센서

7 : 연산장치 8 : 브라켓

Claims (4)

1. 압연롤의 워크사이드 단면 중앙에 고정되는 원통형의 피측정체;

   상기 피측정체 둘레에 이격 설치하여 상기 피측정체와의 거리를 측정하는 1 이상의 센서;

   상기 압연롤의 정지시와 회전시에 각각 상기 센서로부터 측정된 피측정체까지의 거리를 비교하여 상기 압연롤의 비틀림을 측정하는 연산장치;

   를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 압연롤의 비틀림 측정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 센서는, 상기 피측정체 둘레에 그 중심축을 기준으로 90° 간격으로 2개가 설치되는 것을 특징으로 하는 압연롤의 비틀림 측정장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 센서는, 상기 피측정체 둘레의 일정 면적을 감지하여 피측정체까지의 거리와 위치를 측정하는 1개의 빔센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연롤의 비틀림 측정장치.
4. 압연롤의 워크사이드 단면 중앙에 원통형의 피측정체를 고정시키는 단계;

   상기 피측정체의 거리를 측정하기 위하여 상기 피측정체 둘레에 1 이상의 센 서를 설치하는 단계;

   상기 압연롤의 정지시 상기 센서로부터 상기 피측정체까지의 거리를 측정하는 단계;

   상기 압연롤의 회전시 상기 센서로부터 상기 피측정체까지의 거리를 측정하는 단계; 및

   상기 압연롤의 회전시 상기 피측정체까지의 평균 최단 거리를 구하고, 상기 압연롤의 정지시 상기 피측정체까지의 거리와, 상기 압연롤의 길이로부터 상기 압연롤의 비틀림을 측정하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연롤의 비틀림 측정방법.

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