KR20120075276A - Method of setting roller leveler - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for setting correction conditions is provided to obtain the uniform distribution of residual stress on coil electric field and the decrease of the residual stress, and to improve productivity by reducing correction speed. CONSTITUTION: A method for setting correction conditions is as follows. Intermesh is set in consideration of the thickness and rolling reduction of materials. The intermesh values set to be improved correction speed are changed to low values. The correction speed at the top of the materials is set higher than the correction speed at the leading end and the tail end. A roller leveler passes the materials through rolls arranged in a zigzag shape and consecutively applies vertical deformation to equalize the initial deformation state of the materials, thereby correcting the materials.

Description

교정 조건 설정 방법 {METHOD OF SETTING ROLLER LEVELER}How to set calibration conditions {METHOD OF SETTING ROLLER LEVELER}

본 발명은 교정 조건 설정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열연제품의 잔류응력 발생을 최소화하기 위해 권취 이후의 교정 과정에서 인터메쉬(Intermesh) 조건 및 동일 코일 내의 각 위치별 속도 패턴을 최적 설정함으로써 코일 전장에 걸친 균일한 잔류응력 분포와 잔류응력 저감을 도모하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a calibration condition setting method, and more particularly, by optimally setting the intermesh condition and the speed pattern for each position in the same coil in the calibration process after winding in order to minimize the generation of residual stress of the hot rolled product. The present invention relates to a technique for achieving uniform residual stress distribution and residual stress reduction over the entire coil length.

열연제품의 잔류응력은 일반적으로 마무리 압연 이후 수행하는 소재 냉각 시 폭 방향으로 존재하는 불균일 냉각에 기인한다. The residual stress of hot rolled products is generally due to non-uniform cooling in the width direction during material cooling performed after finishing rolling.

도 1은 잔류응력이 발생하는 메커니즘을 도식적으로 나타낸 도면으로, 폭 방향으로 냉각 속도차가 발생하면 각 부위별 온도차가 발생하여 열변형률이 발생하고, 이에 따라 열응력이 발생한다. 이 값이 소재의 고유 값인 각 온도에서의 고온 항복응력을 넘어서게 되면 소성변형이 일어나게 된다. 이때, 소재가 박물재인 경우는 좌굴에 의해 에지 웨이브(edge wave)나 센터 버클(center buckle)에 의한 형상불량이 나타나고, 후물재인 경우 잔류응력으로 남게 된다. 이처럼 소재에 잔류하고 있는 응력은 절판 등으로 제품을 가공하게 되면 도 2에 도시된 바와 같이 캠버라고 불리는 원하지 않는 변형을 일으키게 된다.1 is a diagram schematically showing a mechanism for generating residual stress, When a cooling rate difference occurs in the width direction, a temperature difference occurs for each part, and a thermal strain is generated, thereby generating a thermal stress. If this value exceeds the high temperature yield stress at each temperature, which is the inherent value of the material, plastic deformation occurs. In this case, when the material is a material material, a shape defect due to an edge wave or a center buckle appears due to buckling, and in the case of a material material, residual stress remains. As such, the residual stress in the material causes unwanted deformation, called camber, as shown in FIG.

종래에는 생산된 제품에 존재하는 잔류응력을 제거하기 위해 교정기를 통과시키는 방법을 실시하여 왔다. 교정 작업 시에 교정 속도를 저속으로 하면 교정 효과는 높일 수 있으나 이는 작업 속도 저하와 생산량 감소라는 시간적, 경제적 손실로 이어진다.Conventionally, a method of passing a calibrator in order to remove residual stress present in the produced product has been implemented. Low calibration speed during calibration can improve calibration effects, but this leads to time and economic loss of work speed and yield reduction.

그러나, 권취기로부터 추출된 소재를 살펴보면 선단(Top)/정상(Middle)/미단(Tail)부의 각각의 영역에서 잔류응력의 차이가 발생하여 이를 교정하기 위해 교정속도를 상당히 떨어뜨려 작업을 하고 있는 상황이다. 이와 더불어, 전체 열연 공정 중에서 교정 공정에서 물류의 병목 현상이 일어나 생산량 증가에도 상당한 어려움을 겪고 있는 실정이다.However, when looking at the material extracted from the winding machine, the difference of residual stress occurs in each area of the top, middle and tail parts, and the work is performed by reducing the calibration speed considerably. Situation. In addition, the bottleneck of the logistics in the calibration process of the entire hot-rolling process has a considerable difficulty in increasing production.

이에 기존 공정 설비에서 교정 효과를 해치지 않는 범위 내에서 최적의 인터메쉬 및 교정 속도에 대한 설정이 요구되고 있다.Therefore, it is required to set the optimal intermesh and calibration speed within the range that does not impair the calibration effect in the existing process equipment.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 권취 이후의 교정 과정에서 인터메쉬 조건 및 동일 코일 내의 각 위치별 속도 패턴을 최적 설정함으로써 코일 전장에 걸친 균일한 잔류응력 분포와 잔류응력 저감을 도모함과 아울러 교정 속도를 향상하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 교정 조건 설정 방법을 제공하기 위한 것이다. Therefore, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and uniform residual stress distribution and residual over the entire length of the coil by optimally setting the intermesh conditions and the speed pattern for each position in the same coil in the calibration process after the winding It is to provide a method for setting calibration conditions that can reduce stress and improve calibration speed to improve productivity.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 교정 조건 설정 방법은, 소재의 두께 및 압하량을 고려하여 인터메쉬를 설정하는 단계; 교정 속도가 향상되도록 설정된 인터메쉬 값을 작게 변경하는 단계; 및 소재의 정상부의 교정 속도를 선단부 및 미단부의 교정 속도보다 높게 설정하는 단계를 포함한다. The calibration condition setting method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of setting the intermesh in consideration of the thickness and the reduction of the material; Changing the intermesh value smaller so that the calibration speed is improved; And setting the calibration speed of the top of the material higher than the calibration speed of the leading and trailing ends.

본 발명에 의하면, 수학식에 따라 설정된 인터메쉬 값을 작게 변경함으로써 교정속도를 향상할 수 있으며, 정상부의 교정 속도만을 선단부 및 미단부에 비해 높여 교정 작업을 진행함으로써 소재의 각각의 영역에서 잔류응력의 차이를 저감할 수 있게 된다.According to the present invention, the calibration speed can be improved by changing the intermesh value set according to the equation to a small value, and the residual stress in each region of the material is processed by increasing only the calibration speed of the top part compared to the tip and end parts. The difference of can be reduced.

도 1은 잔류응력이 발생하는 메커니즘을 도식적으로 나타낸 도면,
도 2는 열연제품의 절판시 잔류응력에 의해 발생한 캠버를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 의한 교정 조건 설정 방법이 적용되는 롤러 레벨러의 개략도,
도 4는 항복면적비에 대한 정의를 설명하기 위한 도면,
도 5는 인터메쉬에 대한 정의를 설명하기 위한 도면,
도 6은 인터메쉬 설정값과 교정속도를 분석한 표,
도 7은 종래의 소재의 각 영역에 대한 교정속도를 보여주는 그래프, 그리고
도 8은 본 발명에 의한 소재의 각 영역에 대한 교정속도를 보여주는 그래프이다.1 is a diagram schematically showing a mechanism for generating residual stress,
2 is a view showing a camber generated due to residual stress during printing of a hot rolled product;
3 is a schematic view of a roller leveler to which the calibration condition setting method according to the present invention is applied;
4 is a view for explaining the definition of the yield area ratio,
5 is a diagram for explaining a definition for an intermesh;
6 is a table analyzing the intermesh set value and the calibration speed;
7 is a graph showing the calibration speed for each area of the conventional material, and
8 is a graph showing the calibration speed for each area of the raw material according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 3은 본 발명에 의한 교정 조건 설정 방법이 적용되는 롤러 레벨러의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a roller leveler to which the calibration condition setting method according to the present invention is applied.

도 3에 도시된 바와 같이, 롤러 레벨러는 소재를 지그재그로 배열된 롤에 통과시켜 연속적으로 상하 굽힘 변경을 가함으로써 소재의 초기 변형상태의 균일화가 진행되어 교정되도록 하는 구조를 갖는다.
As shown in FIG. 3, the roller leveler has a structure that allows the material to pass through the rolls arranged in a zigzag and continuously applies vertical bending changes to uniformize the initial deformation state of the material to be corrected.

도 4는 항복면적비에 대한 정의를 설명하기 위한 도면으로, 전체 단면에 대해 소성변형을 받은 면적의 비를 의미하는 항복면적비(Yield area Ratio;

Figure pat00001
)를 사용하여 소재의 변형 정도를 나타내며, 수학식 1과 같이 정의된다. 여기서,
Figure pat00002
는 소재의 두께,
Figure pat00003
는 탄성변형 영역을 의미한다.4 is a view for explaining the definition of the yield area ratio, yield area ratio (Yield area means a ratio of the area subjected to plastic deformation for the entire cross-section;
Figure pat00001
) Is used to indicate the degree of deformation of the material, and is defined as in Equation 1. here,
Figure pat00002
Is the thickness of the material,
Figure pat00003
Denotes an elastic deformation region.

Figure pat00004
Figure pat00004

도 5는 인터메쉬에 대한 정의를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a definition of an intermesh.

일단, 판재 교정에 필요한 변형의 크기인 곡률 반경이 정해지면, 이를 부가하는 교정롤(Leveler work roll)의 압하량(

Figure pat00005
)과 인터메쉬(
Figure pat00006
)를 결정한다.Once the radius of curvature, which is the magnitude of the deformation required to correct the sheet, is determined, the amount of rolling reduction of the leveling work roll added thereto (
Figure pat00005
) And intermesh (
Figure pat00006
).

탄성변형에서의 굽힘이론을 이용하여 소재의 곡률 반경(

Figure pat00007
)을 구하면 수학식 2와 같다.Using the bending theory in elastic deformation, the radius of curvature of the material (
Figure pat00007
) Is obtained as shown in Equation 2.

Figure pat00008
Figure pat00008

수학식 1 및 2로부터, 수학식 3 및 4와 같이 압하량과 인터메쉬를 구할 수 있다. 여기서,

Figure pat00009
는 탄성계수, 그리고
Figure pat00010
은 교정 롤 간의 거리, 그리고
Figure pat00011
는 항복응력를 의미한다.From Equations 1 and 2, the reduction amount and the intermesh can be obtained as in Equations 3 and 4. here,
Figure pat00009
Is the modulus of elasticity, and
Figure pat00010
Is the distance between the calibration rolls, and
Figure pat00011
Means yield stress.

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

이하, 상술한 수학식에 따라 설정된 인터메쉬 값의 타당성 검토를 위해 유한요소법(Finite Element Method; FEM)을 이용한 해석을 수행한 결과를 살펴본다.Hereinafter, the results of the analysis using the finite element method (FEM) will be described to examine the validity of the intermesh value set according to the above-described equation.

도 6은 인터메쉬 설정값과 교정속도를 분석한 표로, 구체적으로는 FEM 해석 결과를 토대로 교정속도 증가에 따른 모터 파워 및 인터메쉬 설정값을 보여준다. 여기서, 기존 대비 변경된 수치들은 모터의 최대 허용 파워를 넘지 않는 범위에서 설정된 값들이다.6 is a table analyzing the intermesh set value and the calibration speed, and specifically, shows the motor power and the intermesh set value according to the increase of the calibration speed based on the FEM analysis result. Here, the changed values compared with the existing ones are values set within a range not exceeding the maximum allowable power of the motor.

상술한 수학식에 따라 항복면적비가 85%가 되도록 인터메쉬 값을 설정하였지만, FEM 해석 결과 대부분의 절점에서 항복면적비가 1보다 크게 나타난다. 즉, 상술한 수학식에 의한 인터메쉬 설정값이 조금 큰 것을 알 수 있다.According to the above equation, the intermesh value was set such that the yield area ratio was 85%, but the yield area ratio was larger than 1 at most nodes as a result of FEM analysis. That is, it can be seen that the intermesh setting value according to the above equation is slightly larger.

따라서, 도 6과 같이 인터메쉬 설정값을 보다 작게 수정함으로써 교정 속도를 향상시킬 수 있으며, 이는 곧 생산성 향상으로 직결될 수 있다.Therefore, the correction speed can be improved by modifying the intermesh set value smaller as shown in FIG. 6, which can be directly linked to productivity improvement.

이처럼, 본 발명에 의하면 상술한 수학식에 따라 인터메쉬를 설정하고 모터의 최대 허용 파워를 넘지 않는 범위에서 인터메쉬 설정값을 작게 변경함으로써 교정속도를 향상할 수 있게 된다.
As described above, according to the present invention, the calibration speed can be improved by setting the intermesh according to the above-described equation and changing the intermesh setting value small within the range not exceeding the maximum allowable power of the motor.

한편, 교정기에 치입되는 소재의 각각의 영역, 즉, 선단부(Top), 정상부(Middle) 그리고 미단부(Tail)부에서는 잔류응력의 차이가 발생한다. 권취기로부터 풀린 소재에 대해 잔류응력을 측정해 보면, 선단부와 미단부에서의 잔류응력이 정상부보다 크게 검출되어 이에 대한 저감이 필요함을 알 수 있다.On the other hand, there is a difference in residual stress in each region of the material to be inserted into the straightener, that is, the top, middle and tail portions. When the residual stress is measured on the material unwinded from the winder, it can be seen that the residual stress at the leading end and the trailing end is larger than that of the normal part, and thus it is necessary to reduce the residual stress.

도 7은 종래의 소재의 각 영역에 대한 교정속도를 보여주는 그래프이고, 도 8은 본 발명에 의한 소재의 각 영역에 대한 교정속도를 보여주는 그래프이다.7 is a graph showing the calibration speed for each area of the conventional material, Figure 8 is a graph showing the calibration speed for each area of the material according to the present invention.

기존에는 교정 공정 시에 교정 속도를 소재의 전 영역에 걸쳐 일정하게 하거나 또는 도 7에 도시된 바와 같이 정상부와 미단부의 교정 속도를 선단부에 비해 높여서 교정 작업을 하였다. 이로 인해, 미단부는 교정 효과가 줄어들어 잔류응력이 크게 검출되는 문제가 있었다.Conventionally, during the calibration process, the calibration speed was fixed throughout the entire area of the material, or as shown in FIG. For this reason, the tail end has a problem that the residual stress is largely detected by reducing the calibration effect.

이에, 본 발명에서는 도 8에 도시된 바와 같이 정상부의 교정 속도만을 선단부 및 미단부에 비해 높여 교정 작업을 진행함으로써 소재의 각각의 영역에서 잔류응력의 차이를 저감할 수 있게 된다.
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 8, only the calibration speed of the top portion is increased compared to the tip and tail portions, thereby performing a calibration operation, thereby reducing the difference in residual stress in each region of the material.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be substituted, modified, and changed in accordance with the present invention without departing from the spirit of the present invention.

Claims (3)

소재의 두께 및 압하량을 고려하여 인터메쉬를 설정하는 단계;
교정 속도가 향상되도록 설정된 인터메쉬 값을 작게 변경하는 단계; 및
소재의 정상부의 교정 속도를 선단부 및 미단부의 교정 속도보다 높게 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교정 조건 설정 방법.Setting an intermesh in consideration of the thickness of the material and the amount of reduction;
Changing the intermesh value smaller so that the calibration speed is improved; And
And setting the calibration speed of the top of the workpiece to be higher than the calibration speed of the leading and trailing ends. 제 1 항에 있어서,
상기 인터메쉬를 설정하는 단계는,
Figure pat00014

(여기에서,
Figure pat00015
은 인터메쉬,
Figure pat00016
는 소재의 두께,
Figure pat00017
는 압하량)
에 따라 인터메쉬를 설정하는 것을 특징으로 하는 교정 조건 설정 방법.The method of claim 1,
Setting the intermesh,
Figure pat00014

(From here,
Figure pat00015
Silver intermesh,
Figure pat00016
Is the thickness of the material,
Figure pat00017
The rolling reduction)
And setting the intermesh according to the calibration condition. 제 2 항에 있어서,
상기 압하량(
Figure pat00018
)은
Figure pat00019

(여기에서,
Figure pat00020
는 항복응력,
Figure pat00021
은 교정 롤 간의 거리,
Figure pat00022
는 탄성계수,
Figure pat00023
은 항복면적비)
에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 교정 조건 설정 방법.The method of claim 2,
The reduction amount (
Figure pat00018
)silver
Figure pat00019

(From here,
Figure pat00020
Yield stress,
Figure pat00021
Is the distance between the straightening rolls,
Figure pat00022
Is the modulus of elasticity,
Figure pat00023
Yield area ratio)
Method for setting a calibration condition, characterized in that calculated by.
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