KR20140084887A - 후판 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

압연, 교정 및 냉각 단계를 거치는 후판 제조 장치 및 방법이 제공된다.
상기 후판 제조장치는, 가열로를 거친 소재를 압연하는 폭 내기 압연기와 길이 내기 압연기;와, 압연된 후판을 냉각하는 가속 냉각기; 및 냉각된 후판을 교정하는 열간 교정기;를 포함하되, 상기 가속 냉각기와 길이내기 압연기 및, 열간 교정기와 제어부를 매개로 연계되고 후판의 평탄도를 측정하여 평탄도 측정값으로부터 냉각과 압연 조건을 피드백하고, 교정조건을 피드 포워드하도록 가속 냉각기의 출측에 제공되는 후판 평탄도계;를 더 포함하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 가속 냉각기의 출측에 평탄도계를 배치하는 라인의 레이-아웃 개선을 통하여, 측정된 후판 평탄도를 압연(길이내기 압연)과 가속 냉각 및, 추가로 예비 교정과 구속롤 제어에 피드백하고, 열간교정에는 피드 포워드 하여, 후판의 평탄도 불량을 유발하는 잔류 응력을 효과적으로 제거 가능하게 하는 것이다.

Description

후판 제조 장치 및 방법{Method and Apparatus for Manufacturing Plate}

본 발명은 압연, 교정 및 냉각 단계를 거치는 후판 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가속 냉각기의 출측에 평탄도 측정기(이하,' 평탄도계')를 배치하는 레이-아웃 개선을 통하여, 측정된 후판의 평탄도 측정값으로부터 압연과 냉각 및 (예비) 교정 조건에 피드백하고, (열간) 교정 조건에 피드 포워드 하여, 후판의 평탄도 불량을 유발하는 잔류 응력을 효과적으로 제거 가능하게 한 후판 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

먼저, 도 1에서는 알려진 열간 판재(이하, '후판' 이라함)의 생산 공정을 도시하고 있는데, 예를 들어, 알려진 후판 제조 공정은 가열로(100), 폭 내기 압연기(200), 길이 내기 압연기(300), 예비 교정기(400), 가속 냉각기(500), 열간 교정기(600) 및 냉각대(700)로 구성되어 후판(1)을 제조하는 것이다.

그런데, 이와 같은 후판 공정은 고온의 판재를 강 압하하고, 강 냉각하고 강 교정하기 때문에 판 변형이 발생하기 쉽고, 이와 같은 후판의 판 변형이 발생하는 주된 원인은 잔류 응력에 기인한 것이고, 따라서 잔류 응력이 발생한 판은 공정 완료후에도 후공정에서 평탄도를 악화시키는 주된 원인이 된다.

한편, 도 2a 및 도 2b에서는 종래 후판 제조 공정에서 판의 평탄도를 측정하는 평탄도계(8)의 배치를 간략하게 도시하고 있는데, 평탄도계(8)를 길이내기 압연기(200)의 출측에 배치하거나, 열간 교정기(600)의 출측에 배치되고 있다.

즉, 후판의 평탄도 측정이 필요한 위치 즉, 길이내기 압연기(300) 및 교정 불량으로 평탄도 불량이 발생되기 쉬운 열간 교정기(600)의 출측에 평탄도계(8)를 배치하는 것이다.

예를 들어, 후판 제조시 길이 내기 압연시 입측 판 크라운과 출측 판 크라운의 불균일한 변화에 의해 판의 길이 방향에 대해 연신율 편차가 발생하고, 이로 인하여 후판의 형상 불량이 발생되는데, 도 3a 및 도 3b에서 도시한 바와 같이 에지 웨이브(EW)와 센터 웨이브(CW) 등이 발생될 수 있다.

그리고, 도 3c에서는, 후판의 평탄도 불량상태를 도시하고 있는데, 평탕도계(8)를 이용하여 평탄도의 피치(P)와 높이(H)를 측정한다.

따라서, 후판 제조시에는, 압연 단계시 형상 불량이나 압연 조건과 냉각 조건에 대응하여 후판의 형상 불량의 발생 여부나 그 정도를 확인하기 위하여 길이내기 압연기(300)와 열간 교정기(600)의 출측에 평탄도계(8)를 배치하여 후판의 평탄도를 측정하는 것이다.

한편, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 평탄도계(8)를 통한 후판의 평탄도 측정은 도 3c의 평탄도 피치(P)와 높이(H)를 측정하는데, 예를 들어 평탄도 계(8)의 레이저 빔을 통하여 레이저(L)를 판 표면에 투사하고, 판의 형상 불량을 카메라로 촬영하고, 데이터 신호 처리를 통해 평탄도 데이터로 가공하는 것이다.

따라서, 도 2a 및 도 2b에서 도시한 바와 같이, 종래의 경우 평탄도계(8)에서 측정된 평탄도는 길이내기 압연에만 적용될 수 있고, 열간 교정기 이후에 측정된 평탄도는 폭 내기 압연기, 길이 내기 압연기, 예비 교정기 및 가속 냉각기와 같이 여러 단계를 거친 후의 평탄도 측정이기 때문에, 이전 단계로 작동 제어에 연계하여 잔류 응력을 제거하는 데에는 실질적으로 한계가 있는 것이다.

한편, 도 4에서 도시한 바와 같이. 종래의 다른 예로서, 후판 공정에서는, 폭 내기 및 길이 내기 압연후, 후판의 평탄도 불량을 육안으로 판단하여 예비 교정시 강예비 교정 혹은 약 예비 교정을 수행하고 가속냉각후, 후판의 평탄도 불량을 육안으로 판단하여 열간 교정시 강교정 혹은 약교정을 수행하여 냉각대로 판을 이송하여 공정을 완료하는 것이었다.

그러나, 이러한 종래의 방법은 잔류응력에 의한 공정 완료후 판변형 문제를 해결하기 어려우며 가속 냉각후 발생하는 평탄도 문제에 대응하기 어렵다는 문제가 있다.

한편, 일본 공개특허 제1998-005868호에서는 제어냉각 강판의 형상 제어방법의 기술을 개시하고 있는데, 상기 일본 공개특허의 경우 측정된 후판 평탄도에 근거하여 강판의 형성 제어를 위한 냉각을 조절하는 점에서는 유사하나, 상기 일본 특허의 경우에는 기본적으로 강판을 위주로 하는 것으로서 본 발명과 관련된 도 1에서 설명한 후판의 기본 제조 단계와는 차이가 있다.

즉, 상기 일본 공개특허의 경우 가속 냉각기가 최종 공정인 후판 제조 공정에만 적용되는 것으로 피드백 제어만 가능하고, 따라서 열간 교정이나 압연의 제어는 없는 것이다.

따라서, 상기 종래 문제를 해소하기 위하여, 가속 냉각기의 출측에 평탄도계를 배치하는 라인의 레이-아웃 개선을 통하여, 후판의 평탄도 측정값으로부터 압연, 냉각, 예비 교정 또는 구속롤 조건에 피드백하고, 열간 교정 또는 다른 구속롤조건에는 피드 포워드 하여, 후판의 평탄도 불량을 유발하는 잔류 응력을 효과적으로 제거 가능하게 한 후판 제조 장치 및 방법이 요구되어 왔다.

더하여, 평탄도계의 모사단계를 통한 정합성 평가와, 교정기 입측 또는 출측의 구속롤(핀치롤) 제어를 통한 연신 단계 및, 이경롤을 기반으로 하는 열간 교정단계 등을 구축하여, 최적의 후판 길이방향으로의 평탄도 확보를 가능하게 하여, 궁극적으로 후판 제품의 품질을 향상시키는 후판 제조 장치 및 방법이 요구되어 왔다.

상기와 같은 요구를 달성하기 위한 기술적인 일 측면으로서 본 발명은, 가열로를 거친 소재를 압연하는 압연기;

압연된 후판을 냉각하는 가속 냉각기;

냉각된 후판을 교정하는 열간 교정기; 및

상기 가속 냉각기와 압연기 및, 열간 교정기와 제어부를 매개로 연계되고 후판 평탄도를 측정토록 가속 냉각기의 출측에 제공되는 평탄도계;

를 포함하여 구성된 후판 제조장치를 제공한다.

또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 가열된 소재를 순차로 폭 내기 및 길이 내기 압연하는 단계;와, 압연된 후판을 가속 냉각하는 단계; 및, 냉각된 후판을 교정하는 열간 교정단계;를 포함하여 구성되되,

가속 냉각 단계후 후판의 평탄도를 평탄도계를 이용하여 측정하고, 측정된 평탄도 측정값으로부터 냉각과 압연 조건을 피드백하고, 교정조건을 피드 포워드하는 단계;를 더 포함하는 후판 제조방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 가속 냉각기의 출측에 평탄도계를 배치하는 제조 라인의 레이-아웃 개선을 통하여, 측정된 후판 평탄도를 압연(길이내기 압연)과 가속 냉각 및, 추가로 예비 교정과 구속롤 제어에 피드백하고, 열간교정에는 피드 포워드 하여, 후판의 평탄도 불량을 유발하는 잔류 응력을 효과적으로 제거 가능하게 하는 효과를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 평탄도계의 모사단계를 통한 정합성 확보와, 교정기 입측 또는 출측의 구속롤(핀치롤) 제어를 통한 연신단계 및, 이경롤을 기반으로 하는 열간 교정단계 등을 구축하여, 최적의 후판 길이방향으로의 평탄도를 확보 가능하게 하여, 궁극적으로 후판 제품의 품질을 향상시키는 다른 효과를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명과 관련된 알려진 후판 제조 공정을 도시한 공정도
도 2a 및 도 2b는 종래의 후판 공정에서 평탄도계의 배치를 도시한 개략도
도 3a 내지 도 3c는 후판 제조시 발생하는 에지, 센터 웨이브 및 변형 상태를 도시한 사진 및 개략 사시도
도 5a 및 도 5b는 종래와 본 발명에 따른 후판 제조단계를 도시한 공정도
도 6은 도 5b의 본 발명 후판 제조 공정의 일부 고정을 도시한 상세도
도 7은 도 6의 본 발명 후판 제조공정을 도시한 흐름도
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 압연과 냉각 및 열간 교정 단계를 도시한 개략 사시도
도 9a 내지 도 9c는 후판의 평탄도 불량을 평탄도계로 측정하는 상태와 후판의 평단도 불량요소를 도시한 개략도
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 평탄도계의 정합성 평가를 위한 모사장치를 도시한 도면
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 구속롤을 이용한 후판의 연신율 제어 구성을 도시한 도면
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 이경롤을 갖는 열간 교정기를 도시한 구성도
도 13a 내지 도 13e는 이경롤을 통한 후판 교정상태를 도시한 모식도
도 14a 내지 도 14b는 본 발명의 열간 교정기에 구비되는 감시수단을 도시한 구성도

이하, (첨부된 도면을 참조하여) 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. (도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.)

먼저, 도 5b 및 도 6에서는 본 발명에 따른 후판 제조 장치와 관련 공정을 도시하고 있다.

즉, 도 5a 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 후판 제조장치는, 기본적으로 가열로(100)를 거친 소재를 압연하는 폭 내기 압연기(200)와 길이 내기 압연기(300)와, 압연된 후판(1)을 냉각하는 가속 냉각기(500) 및, 냉각된 후판을 교정하는 열간 교정기(600)를 포함하고, 더 바람직하게는 상기 길이내기 압연기와 가속 냉각기 사이에 제공되는 예비 교정기(400)를 더 포함하는 것이다.

특히, 본 발명의 후판 제조장치(1)는, 상기 가속 냉각기와 길이내기 압연기 및/또는 예비 교정기 및, 열간 교정기와 제어부를 매개로 연계되는 상기 가속 냉각기의 출측에 제공되는 후판 평탄도계(80)(평탄도 측정기)를 더 포함하는 것이다.

따라서, 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 후판 제조공정은, 가열된 소재를 순차로 폭 내기 및 길이 내기 압연하는 단계 및/또는 압연된 후판을 가속 냉각하는 단계와 냉각된 후판을 교정하는 열간 교정단계로 이루어지는 것이다.

특히, 본 발명은 상기 가속 냉각단계후에 후판의 평탄도를 평탄도계(80)를 이용하여 측정하고, 그 평탄도 측정값으로부터 예비 교정, 가속 냉각 및 압연 조건을 피드백하고, 열간 교정조건을 피드 포워드하는 제어단계를 포함하는 것이다.

결국, 도 5a, 도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 후판의 기본 제조단계를 거쳐 가열로에서 추출된 소재를 후판(1)으로 제조하되. 가속 냉각후에는 후판의 평탄도를 평탄도계(80)를 통하여 측정하고, 이같은 측정된 후판의 평탄도 측정값은, 길이내기 압연의 압연조건, 예비 교정조건, 가속냉각 조건으로 피드백되어 각각의 단계가 제어되고, 동시에 열간 교정조건으로 피드 포워드되어 열간 교정도 제어되는 것이다.

이는, 기존에 도 2a,2b에서 설명하거나 도 4에서 설명한 압연기 출측이나 열간 교정기 출측에서 후판의 평탄도를 측정함에 따라, 측정값이 제한된 공정이나 제어인자로만 사용되고, 각 단계에서 작업자가 육안으로 후판의 상태를 확인하는 것에 비하여, 후판의 평탄도 제어가 정밀하게 이루어지고, 특히, 압연, 예비교정, 가속 냉각과 이후의 열간 교정에서의 각 공정에서 후판의 평탄도 상태를 고려하여 이를 인자로 제어가 구현되기 때문에, 후판 제조시 잔류응력의 적절한 제거로 후판의 판 변형이 발생되지 않은 최적의 평탄도 확보를 가능하게 하는 것이다.

즉, 도 5b 및 도 6 내지 도 7도에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 후판 제조공정에서는 후판의 상태(불량, 판변형)를 파악하고, 이를 전 공정이나 후속 공정을에 제어인자로 제공되어, 압연, 가속 냉각등이 이루어 짐으로써, 기존에 구현되는 공정을 제거하는 것도 가능하게 하는 것이다.

예를 들어, 도 5a에서는 기존 평탄도계를 사용하지 않은 일반적인 후판 제조단계를 도시하고 있는데, 특히 도 5a 및 도 5b를 대비하면, 본 발명의 경우 기존에 냉각대 이후의 온라인 교정기(800)와 냉간 교정기(900)의 단계를 제거하여도 후판의 평탄도 품질이 우수한 제품의 생산을 가능하게 하는 것이다.

또한, 도 5b에서와 같이, 최적의 제어 구현으로 예비 교정기(400)의 배제도 가능할 수 있다.

결국, 본 발명은 기존의 여러 제조단계를 배제하는 것을 가능하게 하기 때문에, 전체적인 공정상 설비 구축이나 비용적인 측면에서 실효적인 이점을 제공하는 것이다.

다만, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 본 발명의 평탄도계(80)는, 길이내기 압연기(300), 예비 교정기(400), 가속 냉각기(500) 및 열간 교정기(600)와 라인의 제어부를 통하여 연계되어 평탄도 측정값으로부터 이들이 피드백 및, 피드 포워드 제어되는 것을 구현함은 물론이다.

예를 들어, 본 발명은 후판 제조시, 판 변형이 쉽게 발생되고 전체 공정의 2/3 정도가 진행되는 가속 냉각기의 출측에 평탄도계(80)를 배치하기 때문에, 최적의 위치 즉, 레이-아웃을 구축하여 최적의 후판 제조를 가능하게 하는 것이다.

다음, 도 5b, 도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 후판 제조장치는 예비 교정기(400)의 출측, 상기 열간 교정기(600)의 입측 및 출측 중 적어도 하나, 바람직하게는 이들 모두에 배치되어 상기 예비 교정기(400)와 열간 교정기(600)의 교정롤 들과 연동하면서 후판의 연신율 제어를 통하여 평탄도를 더 확보토록 제공되는 구속롤(90)들을 더 포함하는 것이다.

이때, 바람직하게는 도 5b와 같이, 상기 예비 교정기(400)의 출측에 제공되는 구속롤(90)은, 가속 냉각기(500)에서 체류수 등을 처리하도록 제공되는 하나 이상의 핀치롤일 수 있다.

따라서, 본 발명의 후판 제조시 예비 교정되거나 열간 교정되는 도중의 후판의 선단이 상기 구속롤(90)에 맞물리고, 이때 예비 교정기의 롤과 열간 교정기의 롤 및, 상기 구속롤 사이에 속도차가 발생되면 상기 구속롤은 후판을 연신시키어 후판의 평탄도를 더 양호하게 하는 것이다.

한편, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 구속롤(90)들중 상부 구속롤은 롤갭 제어를 위하여 상하로 이동 가능하게 제공될 수 있다.

이때, 도 6 및 도 7과 같이, 상기 구속롤(90)은 그 제어조건에 평탄도계(80)에서 측정된 평탄도 측정값으로부터 피드백과 피드 포워드되면서 작동이 제어될 수 있다.

한편, 도 11a 내지 도 11c에서는 이와 같은 본 발명의 구속롤(90)의 후판 연신 제어에 대하여 상세하게 도시하고 있다.

즉, 도 11a에서와 같이, 본 발명의 구속롤(90)은 상부 및 하부 구속롤(92) (94)로 제공되고, 도 11b와 같이 이와 같은 본 발명의 구속롤(90)들은 가속 냉각기(500)의 헤더 양측에 배치되어 체류수를 댐 기능으로 처리하게 하는 핀치롤로 제공될 수 있다.

물론, 상,하부 구속롤 들중 상부 구속롤은 상,하로 이동 가능하게 제공되어 후판(1)의 두께에 대응하는 롤갭 제어를 구현하는 것이다.

예를 들어, 도 11a 및 도 11c와 같이, 예비 교정기(400)의 출측 및 열간 교정기(600)의 입측과 출측 중 적어도 출측에 배치된 구속롤(90)들은 예비 및 열간 교정기를 통과하는 선단이 구속롤에서 치입되면 구속롤의 속도를 증가시키면 압하되는 부분에서 국부적으로 길이방향으로 연신이 발생되고, 이를 일정시간동안 지속하면 후판의 판형상도 개선되어 평탄도 확보를 가능하게 하는 것이다.

즉, 상부 구속롤(92)과 하부 구속롤(94) 중 적어도 하나 이상은 상,하 방향으로 이동되는 실린더(미도시)에 의해서 통과하는 후판(1)에 압하량을 인가할 수 있고, 이때 구속롤로서 압하량은 인가하는 상태에서 구속롤의 회전속도를 증가시키면, 교정롤과 구속롤 사이에서는 이동 속도의 차에 의해서 후판(1)에는 인장력이 가해지게 되며, 따라서 후판(1)의 평탄도가 개선될 수 있다.

한편, 도 11b와 같이, 본 발명의 구속롤(90)이 가속 냉각기의 핀치롤들로 제공되는 경우, 실린더 등으로 적어도 상부 구속롤의 상승 또는 하강으로, 가속 냉각기에 진입되는 후판의 판 변형이 발생되면, 이를 강제로 압하시키어 후속 열간 압연시의 후판의 평탄도 개선을 가능하게 할 것이다.

다만, 열간 교정기(600)의 입측에 배치되는 구속롤(90)의 경우에는 열간 교정기 측의 교정롤에 선단이 치입되므로 최초 교정기의 회전 속도를 더 빠르게 하여 후판의 연신을 수행하는 것이다.

다음, 도 12 내지 도 14에서는 도 5b 및 도 6에서 도시한 본 발명의 후판 제조장치 및 공정에서 후판을 열간 교정하는 열간 교정기를 도시하고 있는데, 특히 본 발명의 열간 교정기(600)는 서로 직경이 다른 교정롤(630)(650)(이하, '이경롤' 이라함)을 포함하는 이경롤 교정기로 제공될 수 있다.

즉, 도 12a 및 도 12b에서는 이경롤들을 포함하는 열간 교정기의 구성을 되하고 있다.

예를 들어, 본 발명의 이경의 교정롤 즉, 이경롤(630)(650)을 기반으로 하는 열간 교정기(600)의 경우, 두께가 15t 이하인 박물재인 경우에는 교정롤의 직경이 작아야 소성변형을 크게 줄 수 있기 때문에 롤경을 작은 교정롤을 가능한 교정기의 입축롤부터 적용하고, 반대로 후물재인 경우에는 교정하중이 크기 때문에 롤경이 큰 교정롤을 사용하는 것이 바람직하고, 가능한 교정기의 출측에 배치하는 것이다.

한편, 도 12a 및 도 12b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 후판 교정장치(1)는 일예로서 장치 프레임(610)에 입측에서 출측으로 갈수록 직경이 증가하는 서로 다른 직경(D)을 갖고 롤갭을 제어토록 상,하 이동 가능하게 제공되어 후판(1)이 통과하여 교정되는 복수의 상,하부 교정롤(630)(650)을 포함한다.

이와 같은 상,하 교정롤(630)(650)들은 더 구체적으로는 장치 프레임(610)에 설치된 액추에이터(632)(652) 예를 들어, 수직 구동실리더와 연계되어 상하 이동하는 베어링블록(634)(654)(롤 쵸크)사이에 롤축(미부호)이 연결되어, 상기 액츄에이터의 작동(전진 또는 후진)에 따라 베어링블록들의 이동이 조정되고, 이들에 체결된 교정롤 들을 통한 롤갭이 조정되는 것이다.

다음, 도 13a 내지 도 13e에서는 본 발명에 따른 이경롤을 갖는 열간 교정기(600)에서 후판 즉, 두께가 15t 이하인 박물재, 두께가 15-40t 정도인 중물재 및 40t 이상인 후물재에 대응하는 이경롤(630)(650)들이 다양한 패턴으로 배열되는 것을 도시하고 있다.

다만, 도 13에서는 박물재, 중물재 및 후물재를 1a 내지 1c로 구분하여 도시하고, 교정을 수행하는 롤을 'X', 교정을 수행하지 않는 롤을 'Y'로 표기한다.

즉, 도 13a 및 도 13b와 같이, 박물재(1a)인 경우 이경 교정롤(630)(650)들의 전체를 사용하거나, 장치 입측의 이경 교정롤(630)(650)들을 사용하여 교정롤들을 선택적으로 그룹핑하여 교정한다.

또는, 도 13c와 같이, 중물재(1b)인 경우에는 입축과 출측 교정롤을 제외하고 중앙측 교정롤들을 사용하여 교정을 수행할 수 있다.

또는, 도 13d와 도 13e와 같이, 후물재(1c)인 경우에는, 장치의 출측 교정롤(630)(550)들을 사용하거나 또는, 교정롤들을 순차로 사용하고, 그 다음 사용하지 않는 형태로 교정할 수 있다.

한편, 도 14a 내지 도 14b에서는 본 발명에 따른 이경롤을 갖는 열간 교정기(600)에서, 특히 감지수단(670)을 포함하는 교정기를 도시하고 있다.

즉, 본 발명의 교정기에서 상기 감지수단(670)은, 장치 프레임(610)에 후판(1)의 길이 및 폭 방향으로 이동 가능하게 제공된 제1,2 이동수단(680)(690)의 하부에 제공되어 롤갭 제어되는 교정롤(630)(650)들의 정렬상태나 장치 내부환경 즉, 롤의 이물질 부착등을 감지토록 제공되는 것이다.

예를 들어, 도 13에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 이경롤을 갖는 열간 교정기(600)의 경우에는 박물재, 중물재 및 후물재에 대응하여 교정롤들을 선택적으로 그룹핑하여 교정을 수행하므로, 교정기 세팅시 교정롤들의 정렬상태가 정밀하게 이루어져야 하고, 본 발명의 감지수단(670)은 이와 같은 교정롤들의 정렬을 정밀하게 세팅되었는 지를 감지 판단하게 한다.

이때, 도 14에서 도시한 바와 같이, 상기 제1 이동수단(680)은, 교정기 길이방향(후판의 진행방향으로) 장치 프레임(610)에 모터(682)로서 구동토록 제공된 스크류바아(684)에 체결되어 장치의 길이방향으로 이동 가능하게 제공된 제1 이동체(686)를 포함하고, 따라서, 모터(682)의 작동시 제1 이동체(686) 즉, 이동블록은 장치의 길이방향으로 이동할 수 있다.

그리고, 상기 제2 이동수단(690)은, 제1 이동체(686)의 하부에 장치 폭방향으로 신장되어 제공된 레일(692)을 따라 이동하는 피딩 롤러(694)의 하부에 연계되는 제2 이동체(696)를 포함하며, 이와 같은 피딩롤러(694)에는 모터(698)가 제2 이동체에 수평 상태로 연계되고, 따라서 모터의 구동시 상기 피딩롤러는 레일 예를 들어, H빔 구조물의 레일의 홈을 따라 이동하고, 반대측의 피딩롤러(공회전 이동롤러)도 제2 이동체에 연계되어 이동된다.

따라서, 상기 제2 이동체 즉, 박스 구조체인 제2 이동체(696)는 장치의 폭 방향으로 이동될 수 있고, 감지수단(670)은 상기 제2 이동체(696)에 장착되고, 결과적으로 2개의 모터(682)(698)의 작동제어를 통하여 제1 및 제2 이동체(686)(696)들은 장치의 길이방향 및 폭방향으로 이동하면서, 장치의 내부 전 영역을 감지수단(670)을 이동 가능하게 한다.

이때, 상기 감지수단(670)은, 제2 이동체(696)에 롤을 향하여 수직 장착된 센서(672) 예를 들어, 거리센서 등이 탑재되고, 교정롤 들의 양측 롤축이 조립되어 롤갭 제어시 이동하는 베어링블록(634)(654)사이에는 센서 감지체(674) 예를 들어, 감지막대가 연결될 수 있다.

따라서, 베어링블록의 높이가 결과적으로 교정롤의 배열 위치가 되므로, 센서(672)는 장치의 길이방향으로 순서대로 센서 감지체를 감지하고, 이때 교정롤의 세팅높이가 감지되어 교정롤들의 교정 배열이 정밀하게 세팅되고 있는지 판단할수 있다.

더하여, 상기 감지수단(670)은, 상기 제2 이동수단에 구비된 제2 이동체(696)에 제공되는 카메라(676)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 앞에서 설명한 바와 같이, 제1,2 이동체의 이동에 따라 상기 카메라(76)는 롤들의 직상부에서 이동하면서 장치의 내부 환경 즉, 이물질이나 정상적인 교정이 이루어지고 있는지를 실시간으로 파악하게 하여, 교정상태나 장치의 보수-유지를 용이하게 하는 것이다.

물론, 도 14에서는 상부 교정롤(630)측에 감지수단(670)이 배치된 것을 도시하였지만, 하부 교정롤(650)측에도 감지수단과 제1,2 이동수단(680)(690)을 설치하는 것은 가능하다.

따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 후판 제조장치 소재를 압연하는 폭 내기 압연기(200)와 길이 내기 압연기(300)와 예비 교정기(400)와 가속 냉각기(500)와 이경롤(630)(650)들을 기반으로 하는 열간 교정기(600)를 기본으로 하고, 더하여 가속 냉각기의 출측에 제공되는 후판 평탄도계(80) 및, 예비 교정기의 출측과. 열간 교정기의 입측과 출측에 제공되는 후판 구속롤(90)을 통하여 후판은 제조된다.

즉, 가열된 소재를 순차로 폭 내기 및 길이 내기 압연하고, 압연된 후판을 예비 교정하고, 후판을 가속 냉각하고, 최종적으로 열간 교정한후, 냉각대(700)로 후판 제품을 이송하는 것이다.

이때, 더 바람직하게는, 본 발명의 후판 제조시에는, 예비 교정시와 열간 교정시 교정되는 후판(1)의 선단을 예비 교정롤과 열간 교정롤과는 속도차를 갖는 구속롤(90)로서 연신시키는 것을 추가할 수 있다.

그리고, 본 발명은 후판 제조시, 가속 냉각후 후판의 평탄도를 평탄도계(80)로 측정하고, 평탄도 측정값으로부터 냉각, 예비 교정, 압연 및 구속롤 제어 조건을 피드백하고, 열간 교정조건을 피드 포워드하여 후판 제조단계를 최적의 제어 환경에서 후판의 평탄도를 확보하도록 하는 것이다.

다음, 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이, 바람직하게는 여러 후판 제조공정에서 측정값을 제어인자로 제공하는 상기 평탄도계(80)는 후판의 평탄도 불량요소 모사장치(80')를 이용하여 그 측정 접합성을 미리 평가하고, 최적으로 평탄도 측정을 가능하게 하는 것이다.

예를 들어, 이와 같은 평탄도계(80)의 측정 정합성 평가를 위한 모사장치의 사전 측정은, 실시간(real time)으로 평탄도계의 정합성을 측정하여 압연, 냉각, 교정의 설정시 정밀한 제어를 수행할 수 있도록 하는 것이다.

즉, 도 9a 및 도 9b에서 도시한 바와 같이. 후판(1)의 평탄도 불량시 평탄도계(100)를 이용하여 평탄도의 피치(P)와 높이(H)를 측정하는데, 평탄도 계측기(80)는 레이저 빔(82)을 통하여 라인 레이저(L) 혹은 포인트 레이저를 후판(1)의 상부에서 판 표면에 투사하고, 판의 형상 불량을 카메라(84)로 촬영하고, 데이터 신호 처리를 통해 평탄도 데이터로 가공하여 후판(1)의 평탄도를 정량적으로 측정할 수 있다.

이때. 도 9b에서는 실제 후판 제조시 압연, 예비 교정, 가속 냉각 또는 열간 교정후, 후판에서 형성되는 여러 불량요소들을 도시하고 있는데, 후판(1)의 선단 또는 미단(후단)에서 상향 벤딩부분(UB)이나 하향 벤딩부부(DB)이 발생되고, 이때 PL은 패스라인이다.

따라서, 선단이나 말단이 상향 또는 하향 벤딩된 상태로 이동하는 경우에는 이송롤(R)과의 접촉으로 진동이 발생하고, 이와 같은 진동 발생시 평탄도계(80)를 통한 정상적인 측정이 어려운 것이고, 또는 압연이나 가속 냉각을 거친 후판(1)의 상면에는 레이저의 난반사를 초래하는 체류수가 발생되고, 이와 같은 체류수는 레이저(L)가 산란되어 난반사되는 원인이 된다.

그리고, 도 3a,b 및 도 9c와 같이, 후판의 압연 또는 냉각후에는 후판의 길이방향으로 후판의 단부에서 연신율 편차로 인해 에지 웨이브(EW)가 발생하고, 중앙부에서의 연신율 편차가 발생하는 경우 센터 웨이브(CW)가 발생하게 된다.

따라서, 도 5b 및 도 6에서 도시한 본 발명의 평탄도계(80)를 이용하여 후판의 편탄도를 측정하는 경우, 앞에서 설명한 바와 같이, 실제 후판의 압연, 냉각 또는 교정시 여러 불량요소들이 발생되므로, 측정 정합성을 확보하는 것이 필요하다.

이에, 본 발명에서는 평탄도계(80)를 이용하여 후판의 평탄도를 측정하기 전에, 후판의 평탄도 불량요소 모사장치(80')를 이용하여 먼저 평탄도계(80)의 측정을 통하여 펑탄도계(80)의 측정 접합성을 평가할수 있다.

예를 들어, 도 10b에서 도시한 바와 같이. 다음에 설명하는 여러 모사수단들의 구조(형태)에 대응하여, 평탄도계(100)의 측정시 평탄도 파고가 발생하는데. 평탄도계가 정합성이 있는 경우에는 베이스부재(10)의 길이방향에 대응하여 평탄도를 정확하게 측정하지만, 평탄도계가 정합성이 없는 경우는 판의 길이방향에 대응하여 평탄도를 크게 측정하거나 작게 측정하여, 정합성이 있는 평탄도에 대비하여 부정합성 있는 경우는 편차를 나타내는 것이다.

다음, 이하에서는 본 발명의 후판의 평탄도 불량요소 모사장치(80')에 포함되는 여러 형태의 모사수단들에 대하여 살펴본다.

먼저, 도 10a에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 후판의 평탄도 불량요소 모사장치(80')는, 이동 가능한 베이스부재(10)의 길이방향으로 중앙과 에지 중 적어도 하나를 따라 높이 차 또는 길이 차를 갖도록 제공되는 복수의 막대 구조체(22)를 포함하는 웨이브 모사수단(20)을 포함한다.

따라서, 상기 웨이브 모사수단(20)의 막대 구조체(22)들은 후판의 압연 또는 냉각 후 후판에서 발생되는 에지 웨이브(EW)와 센터 웨이브(CW)를 모사하는 것이다.

즉, 베이스부재(10)의 길이방향으로 중앙과 에지 중 적어도 하나, 바람직하게는 베이스 부재(10)의 중앙을 기점으로 일부분은 중앙을 따라, 나머지 부분은 에지를 따라 높이 차 또는 길이 차를 갖도록 복수의 막대 구조체(22)를 배열하는 것이다.

따라서, 후판의 압연이나 가속 냉각후 발생되는 에지 웨이브(EW)와 센터 웨이브(CW)를 가장 근접하게 모사하게 된다.

결국, 본 발명의 웨이브 모사수단(20)의 막대 구조체(22)들은 정형화된 패턴으로 베이스부재(10)상에 제공되기 때문에, 압연이나 가속 냉각시 후판에서 발생되는 에지 웨이브나 센터 웨이브를 최대한 근접하게 모사할 수 있고, 결국 평탄도계(80)를 통한 모사수단의 측정시 평탄도계의 충분한 측정 정합성을 제공할 수 있다.

다음, 도 10c 및 도 10d에서 도시한 바와 같이. 본 발명에 따른 판재의 평탄도 불량요소 모사장치(80')는, 후판의 압연, 교정 또는 가속 냉각후 후판에서 발생되는 후판의 여러 변형요소를 모사토록 제공되는 후판의 변형요소 모사수단(30)을 포함하는데, 예를 들어 단면상 삼각형(31), 웨이브형(사인파형)(32), 사다리꼴(33), 구형(34) 및 사각형(35)으로 형성된 지그들이 베이스 부재(10)상에 길이 또는 높이 차를 갖고 제공되는 것이다.

따라서, 평탄도계(100)를 통한 측정시 지그들에 따라 평탄도가 다르게 평가될 수 있는 것이다. 예를 들어, 웨이브형 지그(사인파형 지그)(32)의 경우 레이저빔(82)에서 주사된 레이저(L)가 반사되는 면적이 크지 않고, 반대로 사각형 지그(35)의 경우에는 주사된 레이저가 모두 반사될 수 있다.

따라서, 여러 형태의 지그들은 후판의 변형 요소를 최대한 반영하여 제공된 것으로서, 이들 변형요소 모사수단의 지그들을 통하여 후판에서 발생될 수 있는 여러 변형 형태들을 충분하게 반영할 수 있는 것이다.

다음, 도 10c에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 후판의 평탄도 불량요소 모사장치(80')는, 후판의 압연, 가속 냉각 또는 열간 교정시 후판에서 발생되는 반곡요소를 모사토록 제공된 판재의 반곡요소 모사수단(40)을 포함하는데, 상기 반곡요소 모사수단(40)은, 베이스부재(10)의 폭방향으로 만곡된 제1 만곡판(42)과, 베이스부재(10)의 길이방향으로 만곡된 제2 만곡판(44)을 포함한다.

예를 들어, 상기 제1,2 만곡판(42)(44)들은 베이스부재(10)상에 용접되어 제공되고, 실제 후판 제조시 발생되는 C-반곡과 L-반곡을 모사하도록 제공될 수 있다.

다음, 도 10a 및 10c에서 도시한 바와 같이. 본 발명의 평탄도 불량요소 모사장치 (80')는 후판의 압연, 가속냉각 도는 열간 교정후 후판에서 발생되는 진동 요소를 모사토록 제공된 진동발생 모사수단(50)을 포함하는데, 상기 진동발생 모사수단(50)은 도 9b에서 설명한 바와 같이, 후판 제조시 선단에서의 벤딩부(UB)가 이송롤과 충돌하면서 상하로 진동(유동)되는 것을 모사하는 것이다.

이때, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 진동발생 모사수단(50)은, 베이스부재(10)의 선단과 말단 중 적어도 하나 바람직하게는 선단에 제공되되, 탄성체(52)를 매개로 진동 가능하게 제공되고 하단은 베이스부재에 힌지(미부호)된 유동판(54)을 포함한다.

따라서, 베이스부재(10)가 실제 이송롤들을 통하여 이동되면 이송롤 과의 접촉시 상기 유동판은 탄성체로 인하여 상하로 유동되면서, 벤딩부 발생시 진동이 발생되는 것을 충분하게 모사 가능한 것이다.

다음, 도 10a에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 평탄도 불량요소 모사장치(80')는, 후판 냉각시 상면에서 발생되어 후판의 상,하면의 냉각 불균일의 원인이 되는 체류수(W)를 모사토록 제공된 물 수용부(60)를 포함하는 것이다.

이때, 통상 체류수는 후판의 상면에 퍼지면서 형성되므로, 상기 물 수용부 (60)는 베이스 부재(10)의 폭방향으로 길게 신장되고, 내부에 물(W)이 채워질수 있는 구조체이다.

따라서, 실제 평탄도계(80)를 통한 측정시 레이저(L)는 물(W)과 충돌하면 특성상 산란되고, 따라서 체류수가 발생되는 경우를 고려하여 평탄도계(80)의 충분한 정량적 모사를 가능하게 하는 것이다. 즉, 본 발명의 체류수 모사를 위한 물 수용수단(60)은 평탄도계(80)의 레이저(L)가 물에 충돌하면 산란되는 것과 같은 환경을 모사 가능하게 하는 것이다.

다음, 도 10a에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 평탄도 불량요소 모사장치 (80')는, 베이스 부재(10)의 선단과 후단 중 적어도 하나에 제공되어 후판의 압연 또는 교정시 발생되는 벤딩부를 모사토록 제공된 벤딩 모사수단(70)을 포함하는데, 베이스부재(10)의 선단과 말단 중 적어도 하나 바람직하게는 베이스부재에 부착된 사다리꼴 형태의 절곡판으로 제공될 수 있다.

따라서, 하향 벤딩부의 본 발명의 절곡판으로 제공되는 벤딩부 모사수단(70)은, 베이스부재의 이동시 이송롤과 벤딩부 모사수단이 충돌하는 들림현상을 모사하는 것이다.

이에 따라서, 도 10a 내지 도 10d를 바탕으로 지금까지 설명한 본 발명의 후판의 평탄도 불량요소 모사장치(80')의 경우, 실제 후판의 압연, 가속냉각, (열간) 교정시 발생되는 여러 다양한 형태와 심지어 체류수까지 모사 가능하게 하기 때문에, 실제 후판 제조시 평탄도계(80)의 측정 정합성을 미리 판단(평가) 가능하게 하는 것이다.

다음, 도 8a 및 도 8b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 후판 제조시에는, 압연기(300)와 가속 냉각기(500)와 열간 교정기(600)를 연계하는 평탄도 제어기술을 사용하여 평탄도를 확보할 수 있는데. 예를 들어 도 8a에서 압연기(300)에서 평탄한 후판이 가속냉각기(500)를 거치면서 C-반곡이 발생되면, 열간 교정후에도 C -반곡이 발생되나, 도 8b와 같이, 본 발명인 경우 압연기(300)에서 후판의 압연시 작은 에지 웨이브(EW)를 형성시키면 가속 냉각기(500)를 통과하는 후판에서 C-반곡을 형성되지 않도록 할 수 있고, 강 열간교정을 통해 후판의 평탄도를 확보 가능하고, 잔류응력도 개선하는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1.... 후판 10.... 모사장치의 베이스부재
20.... 웨이브 모사수단 30.... 변형요소 모사수단
40.... 반곡요소 모사수단 50.... 진동발생 모사수단
60.... 물 수용수단 70.... 벤딩 모사수단
80.... 평탄도 계측기 90.... 구속롤
200... 폭 내기 압연기 300.... 길이 내기 압연기
400.... 예비 교정기 500.... 가속 냉각기
600.... 열간 교정기 630,650.... 이경의 교정롤
670.... 감지수단 680,690.... 제1,2 이동수단

Claims (13)

1. 가열로를 거친 소재를 압연하는 압연기;
   압연된 후판을 냉각하는 가속 냉각기;
   냉각된 후판을 교정하는 열간 교정기; 및
   상기 가속 냉각기와 압연기 및, 열간 교정기와 제어부를 매개로 연계되고 후판 평탄도를 측정토록 가속 냉각기의 출측에 제공되는 평탄도계;
   를 포함하여 구성된 후판 제조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 압연기는 폭 내기 압연기와 길이내기 압연기로 이루어지고,
   상기 길이 내기 압연기의 출측에 제공되는 예비 교정기;
   를 더 포함하고, 상기 예비 교정기는 상기 평탄도계와 제어부를 매개로 연계되는 것을 특징으로 하는 후판 제조장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 예비 교정기의 출측; 및,
   상기 열간 교정기의 입측과 출측 중 적어도 하나;
   중 적어도 하나에 제공되어 교정롤 들과 연동하면서 후판을 연신토록 제공되는 구속롤;
   을 더 포함하고, 상기 구속롤은 상기 평탄도계와 제어부를 매개로 연계되는 것을 특징으로 하는 후판 제조장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 예비 교정기 측의 구속롤은 가속 냉각기에 구비되는 하나 이상의 핀치롤로 제공되는 것을 특징으로 하는 후판 제조장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 열간 교정기는 서로 다른 직경을 갖는 이경롤;
   들을 포함하는 것을 특징으로 하는 후판 제조장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 열간 교정기는, 이경롤 들의 정렬을 감지하는 감지수단;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후판 제조장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 감지수단은, 교정기의 장치 프레임에 후판 길이 및 폭 방향으로 이동 가능하게 제공된 제1,2 이동수단의 하부에 제공되고,
   상기 감지수단은, 상기 제2 이동수단에 연계된 센서와, 교정롤의 베어링블록사이에 연결되는 센서 감지체를 포함하여 롤 정렬을 감지토록 구성되는 것을 특징으로 하는 후판 제조장치.
8. 가열된 소재를 순차로 폭 내기 및 길이 내기 압연하는 단계;와, 압연된 후판을 가속 냉각하는 단계; 및, 냉각된 후판을 교정하는 열간 교정단계;를 포함하여 구성되되,
   가속 냉각 단계후 후판의 평탄도를 평탄도계를 이용하여 측정하고, 측정된 평탄도 측정값으로부터 냉각과 압연 조건을 피드백하고, 열간 교정조건을 피드 포워드하는 단계;
   를 더 포함하는 후판 제조방법.
9. 제8항에 있어서,
   압연후 후판을 예비 교정하는 단계;
   를 더 포함하고, 상기 예비 교정조건은 평탄도계로 측정된 후판의 평탄도 측정값으로부터 피드백되는 것을 특징으로 하는 후판 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 예비 또는 열간 교정되는 후판의 선단 또는 후단을 교정롤과 속도차를 갖는 구속롤로서 연신시키는 단계;
    를 더 포함하고, 상기 구속롤 조건은 가속 냉각후 평탄도계로 측정된 후판의 평탄도 측정값으로부터 피드백 또는 피드 포워드되는 것을 특징으로 하는 후판 제조방법.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 평탄도계는 후판의 평탄도 불량요소 모사장치를 이용하여 사전에 측정 접합성이 평가되는 것을 특징으로 하는 후판 제조방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 후판의 평탄도 불량요소 모사장치는,
    이동되는 베이스 부재의 길이방향으로 중앙과 에지 중 적어도 하나를 따라 높이 차 또는 길이 차를 갖도록 제공되는 복수의 막대 구조체를 포함하는 웨이브 모사수단;
    단면상 삼각형, 사인파형, 사다리꼴, 구형 및 사각형 중 적어도 하나로 형성되어 베이스 부재 상에 길이 또는 높이 차를 갖고 제공되는 지그 들을 포함하는 변형요소 모사수단; 및,
    베이스 부재의 폭 방향으로 제공되는 제1 만곡판과 베이스부재의 길이방향으로 제공된 제2 만곡판 중 적어도 하나를 구비하는 반곡요소 모사수단;
    중 적어도 하나를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 후판 제조방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 후판의 평탄도 불량요소 모사장치는, 베이스부재의 선단과 말단 중 적어도 하나에 제공되되, 탄성체를 매개로 상,하 유동 가능하게 제공된 유동판을 포함하는 진동발생 모사수단;
    베이스부재의 적어도 일 지점에 베이스 부재의 폭방향으로 신장되어 제공되고 체류수에 해당하는 물(W)이 채워진 물 수용구로 제공되는 물 수용수단; 및,
    베이스부재의 선단과 말단 중 적어도 하나에 부착된 절곡판으로 제공되는 벤딩 모사수단;
    중 적어도 하나를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 후판 제조방법.

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