KR20140033557A - 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법 - Google Patents

압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법에 관한 것으로, 제어부가 사상압연기를 통과하여 권취기에 진입하는 스트립의 폭 정보를 입력받는 단계, 제어부가 폭 정보에 기초하여 폭 네킹량을 산출하는 단계 및 제어부가 폭 네킹량을 기준치와 비교하여 권취기의 핀치롤 및 맨드릴 중 적어도 하나 이상의 리드율을 보정하는 단계를 포함하며, 본 발명에 따르면 사상압연기를 통과하여 권취기에 진입하는 스트립에 폭 네킹이 발생하는 경우 핀치롤과 맨드릴의 리드율을 보정하여 폭 네킹의 발생을 저감할 수 있기 때문에 생산되는 코일의 폭 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법{METHOD FOR REDUCING NECKING IN ROLLING PROCESS}
본 발명은 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사상압연기를 통과하여 권취기에 진입하는 스트립에 폭 네킹(Necking)이 발생하는 경우 핀치롤 및 맨드릴의 리드율을 보정하는 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법에 관한 것이다.
일반적으로 열연공장에서는 슬라브(Slab) 등의 소재를 가열로에서 일정 온도로 가열한 후 폭 압연기 및 조압연기를 통과시켜 폭 압연 및 두께압연을 실시하고, 사상압연기를 통과시켜 얇게 압연한 다음, 코일형태로 권취하여 수요자가 원하는 제품 또는 후공정인 냉연공정의 소재가 되는 열연코일을 생산한다.
이러한 열연공정의 주요설비는 가열로, 폭 압연기, 조압연기, 사상압연기, 권취기 등이 있으며, 특히 사상압연기에 의한 사상압연공정과 권취기에 의한 권취공정은 스트립의 원활한 권취와 함께 제품의 품질확보라는 두 가지 조건을 만족시켜야 하는 매우 중요한 공정이다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0102858호(2009.09.30 공개, 발명의 명칭 : 열간 압연 스트립 권취 방법 및 장치)가 있다.
본 발명의 목적은 사상압연기를 통과하여 권취기에 진입하는 스트립에 폭 네킹이 발생하는 경우 핀치롤과 맨드릴의 리드율을 보정하여 폭 네킹의 발생을 저감함으로써 생산되는 코일의 폭 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법은 제어부가 사상압연기를 통과하여 권취기에 진입하는 스트립의 폭 정보를 입력받는 단계; 상기 제어부가 상기 폭 정보에 기초하여 폭 네킹량을 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 폭 네킹량을 기준치와 비교하여 상기 권취기의 핀치롤 및 맨드릴 중 적어도 하나 이상의 리드율을 보정하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 상기 폭 정보는 상기 사상압연기의 출측에서의 폭 정보와 상기 권취기의 입측에서의 폭 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 폭 네킹량을 산출하는 단계는 상기 제어부가 상기 폭 정보로부터 상기 스트립의 네킹영역에 해당하는 폭 정보를 추출하는 추출단계; 및 상기 제어부가 상기 네킹영역에 해당하는 폭 정보에 기초하여 상기 폭 네킹량을 산출하는 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 네킹영역은 상기 스트립이 상기 맨드릴에 진입하는 시점에 상기 사상압연기의 출측을 통과하는 영역인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 산출단계에서 상기 폭 네킹량은 상기 사상압연기의 출측에서의 폭 정보의 평균값과 상기 권취기의 입측에서의 폭 정보의 최소값과의 차이값으로 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 리드율을 보정하는 단계에서 상기 폭 네킹량이 상기 기준치를 초과하는 경우, 상기 제어부가 상기 리드율을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 리드율의 감소량은 상기 폭 네킹량이 상기 기준치를 초과한 정도에 비례하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 보정된 상기 리드율은 상기 스트립과 크기 및 강종이 동일한 후속 스트립에 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 사상압연기를 통과하여 권취기에 진입하는 스트립에 폭 네킹이 발생하는 경우 핀치롤과 맨드릴의 리드율을 보정하여 폭 네킹의 발생을 저감할 수 있기 때문에 생산되는 코일의 폭 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법이 적용되는 사상압연기와 권취기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법을 수행하기 위한 폭 네킹 저감 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법의 동작을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법에서 폭 네킹량을 산출하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
이하에서는 본 발명에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법이 적용되는 사상압연기와 권취기를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 사상압연기(70)의 마지막 압연 스탠드(F7)를 통과한 스트립(A)은 권취기(80)의 핀치롤(81)을 거쳐 맨드릴(82)에 감기게 된다.
이때, 마지막 압연 스탠드(F7)를 통과한 스트립(A)은 일정한 속도로 이동되다가 핀치롤(81) 및 맨드릴(82)에서 더 높은 속도로 진행하게 된다.
즉, 스트립(A)은 마지막 압연 스탠드(F7)의 출측에서의 이동속도보다 더 높은 속도로 맨드릴(82)에 감기게 된다. 이때, 래퍼롤(83)은 스트립(A)이 맨드릴(82)의 원주면에 잘 밀착되도록 안내하는 역할을 수행한다.
마지막 압연 스탠드(F7)의 출측에서의 스트립(A) 이동속도를 압연속도(VFM)로 정의하고, 핀치롤(81) 및 맨드릴(82)에서의 스트립(A) 진행속도를 각각 핀치롤 리드속도(VPR) 및 맨드릴 리드속도(VMD)라고 정의하면, 핀치롤 리드속도(VPR) 및 맨드릴 리드속도(VMD)는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, kPR은 핀치롤 리드율을, kMR은 맨드릴 리드율을 의미하며, 각각의 값은 압연속도(VFM)에 비해 가속되는 비율을 나타낸다.
이러한 핀치롤 리드속도(VPR) 및 맨드릴 리드속도(VMD)가 너무 높으면(즉, 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율이 너무 높으면) 과도한 장력에 의해 사상압연기(70)와 권취기(80) 사이에서 스트립(A)의 폭이 국부적으로 감소하는 폭 네킹(Necking)이 발생하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법을 수행하기 위한 폭 네킹 저감 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법을 수행하기 위한 폭 네킹 저감 장치는 폭 측정부(10), 상위제어부(20), 제어부(30), 메모리부(40), 핀치롤 구동부(50) 및 맨드릴 구동부(60)를 포함한다.
폭 측정부(10)는 사상압연기(70)를 통과하여 권취기(80)에 진입하는 스트립(A)의 폭을 연속적으로 측정하여 폭 정보를 생성하고, 이를 제어부(30)에 전달한다.
폭 측정부(10)는 사상압연기(70)의 출측에서의 폭 정보를 생성하는 제1 폭 측정부(11) 및 권취기(80)의 입측에서의 폭 정보를 생성하는 제2 폭 측정부(12)를 포함할 수 있다.
이와 같은 폭 측정부(10)는 롤러테이블에 부착되는 다수 개의 접촉식 센서(미도시)를 포함하여 접촉식으로 스트립(A)의 폭을 측정할 수 있다.
또한, 폭 측정부(10)는 스트립(A)의 표면으로 레이저를 조사하는 변위센서(미도시), 스트립(A)의 표면에 조사된 후 반사된 레이저를 통과시키는 결상렌즈(미도시) 및 결상되는 이미지를 검출하는 이미지 센서(미도시)를 포함하여 광학식으로 스트립(A)의 폭을 측정하도록 구현될 수도 있다.
상위제어부(20)는 사상압연기(70)를 통과하여 권취기(80)에 진입하는 스트립(A)에 대한 압연 정보를 제어부(30)에 제공한다. 이때, 압연 정보는 스트립(A)의 크기 및 강종에 대한 정보를 포함한다.
제어부(30)는 폭 측정부(10)로부터 입력되는 폭 정보에 기초하여 폭 네킹량을 산출하고, 폭 네킹량을 미리 설정된 기준치와 비교하여 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율을 보정하여 메모리부(40)에 저장한다.
제어부(30)는 폭 네킹량이 기준치를 초과하는 경우, 폭 네킹량이 기준치를 초과한 정도에 따라 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율을 감소시킨다. 즉, 리드율의 감소량은 폭 네킹량이 기준치를 초과한 정도에 비례하는 값으로 결정될 수 있다.
여기서, 기준치는 폭 네킹이 발생한 것으로 판단될 수 있는 스트립의 폭 감소량을 의미하며, 설계자의 의도와 스트립의 강종 및 크기에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
한편, 제어부(30)는 제1 폭 측정부(11)로부터 입력되는 사상압연기(70)의 출측에서의 폭 정보 및 제2 폭 측정부(12)로부터 입력되는 권취기(80)의 입측에서의 폭 정보에 기초하여 폭 네킹량을 산출할 수 있다. 즉, 폭 측정부(10)로부터 입력되는 폭 정보는 사상압연기(70)의 출측에서의 폭 정보 및 권취기(80)의 입측에서의 폭 정보를 포함할 수 있다.
이와 같이 제어부(30)가 폭 네킹량을 산출하고 이를 기준치와 비교하여 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율을 보정하는 구체적인 과정은 도 3과 도 4를 참조하여 후술한다.
메모리부(40)에는 핀치롤(81)의 리드속도(VPR)와 맨드릴(82)의 리드속도(VMR)를 결정하기 위한 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율에 대한 정보가 저장되어 있다.
이때, 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율에 대한 정보는 스트립의 크기 및 강종에 대응되어 저장될 수 있다.
핀치롤 구동부(50)는 핀치롤(81)을 구동시키고, 맨드릴 구동부(60)는 맨드릴(82)을 구동시키며, 핀치롤 구동부(50) 및 맨드릴 구동부(60)는 제어부(30)에 의해 그 동작이 제어된다.
이러한 핀치롤 구동부(50) 및 맨드릴 구동부(60)는 핀치롤(81) 및 맨드릴(82)을 각각 회전시키는 구동모터(미도시)일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법의 동작을 도시한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법에서 폭 네킹량을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도 3과 도 4를 참조하여 스트립의 폭 정보에 기초하여 폭 네킹량을 산출하고, 이를 기준치와 비교하여 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율을 보정하는 구체적인 동작을 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 제어부(30)는 상위제어부(20)로부터 사상압연기(70)를 통과하여 권취기(80)에 진입하는 스트립에 대한 압연 정보를 제공받는다(S100). 전술한 바와 같이, 압연 정보는 스트립의 크기 및 강종에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제어부(30)는 제1 폭 측정부(10)로부터 사상압연기(70)의 출측에서의 폭 정보(W1)를 입력받고(S110), 제2 폭 측정부(20)로부터 권취기(80)의 입측에서의 폭 정보(W2)를 입력받는다(S120).
이후, 제어부(30)는 스트립(A)이 맨드릴(82)에 진입하는지 여부를 판단한다(S130). 스트립(A)이 맨드릴(82)에 진입하는지 여부는 맨드릴 구동부(60)에 인가되는 구동토크가 설정치 이상으로 설정시간 이상 지속되는지 여부에 따라 판단할 수 있다.
스트립(A)이 맨드릴(82)에 진입한 것으로 판단되는 경우, 제어부(30)는 제1,2 측정부(10,20)로부터 입력된 폭 정보(W1,W2)로부터 스트립(A)의 네킹영역(N)에 해당하는 폭 정보를 추출한다(S140).
여기서, 스트립(A)의 네킹영역(N)은 폭 네킹이 주로 발생하는 스트립(A) 상의 특정 영역을 의미하며, 스트립(A)이 맨드릴(82)에 진입되는 시점에 사상압연기(70)의 출측을 통과하는 영역에 해당할 수 있다.
스트립(A)이 맨드릴(82)에 진입되는 시점에 과도한 장력이 발생하는 경우가 대부분이며, 이때 사상압연기(70)의 출측을 통과하는 영역의 온도가 스트립(A)의 전체 영역 중에서 가장 높으므로 폭 네킹이 발생할 개연성이 높기 때문이다.
이러한, 네킹영역(N)은 스트립(A)을 기준으로 선택되는 영역이기 때문에, 네킹영역(N)에 해당하는 사상압연기(70)의 출측에서의 폭 정보(W1)와 권취기(80)의 입측에서의 폭 정보(W2) 간에는 시간 차가 존재하게 된다.
한편, 스트립(N)의 네킹영역(N)은 제1 측정부(11)를 통과한 이후의 영역에 해당하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 측정부(11)에서는 과도한 장력에 의해 발생하는 폭 감소량이 측정되지 않는다. 이는 폭 네킹량(X)을 산출함에 있어서, 사상압연기(70)를 통과하면서 발생한 폭 감소와 과도한 장력에 의하여 발생한 폭 감소를 구분하기 위해서이다.
이처럼 네킹영역(N)에 해당하는 사상압연기(70)의 출측에서의 폭 정보(W1)와 권취기(80)의 입측에서의 폭 정보(W2)를 추출한 후, 제어부(30)는 추출된 사상압연기(70)의 출측에서의 폭 정보(W1) 및 권취기(80)의 입측에서의 폭 정보(W2)에 기초하여 폭 네킹량(X)을 산출한다(S150).
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(30)는 네킹영역(N)에 해당하는 사상압연기(70)의 출측에서의 폭 정보(W1)의 평균값과 네킹영역(N)에 해당하는 권취기(80)의 입측에서의 폭 정보(W2)의 최소값과의 차이값을 구하여 폭 네킹량(X)을 산출할 수 있다.
이와 같이 폭 네킹량(X)을 산출한 후, 제어부(30)는 폭 네킹량(X)이 기준치를 초과하는지 판단한다(S160).
만약, 폭 네킹량이 기준치를 초과하는 경우, 핀치롤 리드속도(VPR)와 맨드릴 리드속도(VMR)가 과도하게 높은 상태인 것이므로, 제어부(30)는 폭 네킹량(X)이 기준치를 초과한 정도에 따라 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율을 감소 보정한다(S170,S180).
그러고 나서, 제어부(30)는 이와 같이 보정된 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율을 메모리부(40)에 저장한다(S190). 이때, 제어부(30)는 보정된 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율을 해당 스트립(A)의 크기 및 강종에 대응시켜 저장할 수 있다.
이후, 제어부(30)는 해당 스트립(A)과 크기 및 강종이 동일한 후속 스트립이 진입하는 경우, 보정된 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율을 메모리부(40)에서 독출하여 핀치롤 구동부(50) 및 맨드릴 구동부(60)를 제어한다.
한편, 폭 네킹량(X)이 기준치를 초과하는지 판단하는 단계(S160)에서, 폭 네킹량(X)이 기준치 이하인 경우, 핀치롤 리드속도(VPR)와 맨드릴 리드속도(VMR)가 적정범위에 있는 것이므로, 제어부(30)는 핀치롤 리드율 및 맨드릴 리드율의 보정을 수행하지 않는다.
이와 같이, 본 발명에 따른 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법에 의하면, 사상압연기(70)를 통과하여 권취기(80)에 진입하는 스트립(A)에 폭 네킹이 발생하는 경우 핀치롤(81)과 맨드릴(82)의 리드율을 보정하여 폭 네킹의 발생을 저감할 수 있기 때문에 생산되는 코일의 폭 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 폭 측정부 11 : 제1 폭 측정부
12 : 제2 폭 측정부 20 : 상위제어부
30 : 제어부 40 : 메모리부
50 : 핀치롤 구동부 60 : 맨드릴 구동부
70 : 사상압연기 80 : 권취기
81 : 핀치롤 82 : 맨드릴
A : 스트립

Claims (8)

  1. 제어부가 사상압연기를 통과하여 권취기에 진입하는 스트립의 폭 정보를 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 폭 정보에 기초하여 폭 네킹량을 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 폭 네킹량을 기준치와 비교하여 상기 권취기의 핀치롤 및 맨드릴 중 적어도 하나 이상의 리드율을 보정하는 단계를 포함하는 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 폭 정보는 상기 사상압연기의 출측에서의 폭 정보와 상기 권취기의 입측에서의 폭 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 폭 네킹량을 산출하는 단계는
    상기 제어부가 상기 폭 정보로부터 상기 스트립의 네킹영역에 해당하는 폭 정보를 추출하는 추출단계; 및
    상기 제어부가 상기 네킹영역에 해당하는 폭 정보에 기초하여 상기 폭 네킹량을 산출하는 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 네킹영역은 상기 스트립이 상기 맨드릴에 진입하는 시점에 상기 사상압연기의 출측을 통과하는 영역인 것을 특징으로 하는 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 산출단계에서
    상기 폭 네킹량은 상기 사상압연기의 출측에서의 폭 정보의 평균값과 상기 권취기의 입측에서의 폭 정보의 최소값과의 차이값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 리드율을 보정하는 단계에서
    상기 폭 네킹량이 상기 기준치를 초과하는 경우, 상기 제어부가 상기 리드율을 감소시키는 것을 특징으로 하는 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 리드율의 감소량은 상기 폭 네킹량이 상기 기준치를 초과한 정도에 비례하는 것을 특징으로 하는 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 보정된 상기 리드율은 상기 스트립과 크기 및 강종이 동일한 후속 스트립에 적용되는 것을 특징으로 하는 압연 공정에서의 폭 네킹 저감 방법.
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