KR20160062608A - 워크롤 제어 방법 - Google Patents

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KR20160062608A
KR20160062608A KR1020140165580A KR20140165580A KR20160062608A KR 20160062608 A KR20160062608 A KR 20160062608A KR 1020140165580 A KR1020140165580 A KR 1020140165580A KR 20140165580 A KR20140165580 A KR 20140165580A KR 20160062608 A KR20160062608 A KR 20160062608A
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송승호
정현모
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동국제강주식회사
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Abstract

본 발명은 워크롤 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 워크롤의 굽힘량을 개별적으로 교정하여, 판재의 크라운량을 제어하기 위한 워크롤 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예는 워크롤 제어 방법에 있어서, 판재가 이송하는 경로의 상하에 쌍을 이루어 배치된 복수개의 워크롤을 제어하는 방법으로서, a) 상기 워크롤의 교정 하중을 계산하는 단계; b) 상기 워크롤의 교정 하중에 따라 굽힘량을 계산하는 단계; c) 상기 워크롤의 굽힘량에 따라 각 워크롤의 쉬프트 이동량을 결정하는 단계; 및 d) 상기 쉬프트 이동량에 맞게 상기 워크롤을 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 a) 내지 d) 단계는 상기 복수개의 워크롤 각각에 대해 수행됨으로써, 워크롤의 굽힘량을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 것인 워크롤 제어 방법을 제공한다.

Description

워크롤 제어 방법{CONTROL METHOD OF WORK ROLLS}
본 발명은 워크롤 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 워크롤의 굽힘량을 개별적으로 제어하여, 판재의 평탄도를 향상시키기 위한 워크롤 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 금속 판재 생산 공정에서는, 압연기에서 정해진 치수와 기계적인 성질을 만족시키도록 압연을 한 후에, 강종에 따라 급속 냉각을 실시한다. 이 과정에서, 금속 판재는 길이 방향으로 웨이브가 발생하거나 혹은 버클이 발생할 수 있다.
따라서, 금속 판재에 발생한 웨이브 또는 버클을 교정하여 금속 판재의 평탄도를 개선하기 위해, 열간 교정기 등을 사용하여 교정하는 방법이 실시되고 있다. 이 때, 금속 판재의 교정을 실시하기 위해서는, 우선, 금속 판재의 두께 방향으로 일정 비율 이상의 소성 변형을 일으킴으로써, 금속 판재의 길이를 폭 방향으로 일정하게 만들어야 한다.
하지만, 금속 판재에 굽힘을 실시할 때, 워크롤에 발생하는 하중으로 인해, 워크롤에 휨이 발생하게 된다. 이처럼, 워크롤에 휨이 발생하게 되면, 교정 효율이 낮아짐으로써, 금속 판재의 평탄도가 떨어지는 문제점이 있다.
종래에는, 워크롤에 휨이 발생되는 것을 고려하여 워크롤의 굽힘량을 제어하기 위한 방법을 사용하였다. 일 예로, 종래에는 워크롤 상부에 축방향으로 설치된 유압 실린더를 사용하여 워크롤 전체에 압력을 가하여 워크롤의 굽힘량을 제어하는 방식을 사용하였다.
하지만, 종래의 방식은 상부에 위치한 워크롤 전체가 같은 양만큼 휘어진다는 단점이 있다. 구체적으로, 교정을 실시할 때, 각각의 워크롤에 작용하는 하중은 서로 다르므로, 각각의 워크롤에 작용하는 휨량도 서로 다르다. 따라서, 각각의 워크롤에 작용하는 하중을 고려하여 굽힘 제어를 실시하지 않을 경우, 판의 선단부가 위로 들리는 현상인 턴업(turn-up)이 발생할 수도 있고, 판의 평탄도가 목표치에 미달되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 복수개의 워크롤의 굽힘량을 개별적으로 제어함으로써, 판의 평탄도를 향상시킬 수 있는 워크롤 제어 방법이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는, 워크롤의 굽힘량을 개별적으로 제어하여, 판재의 평탄도를 향상시키기 위한 워크롤 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 워크롤 제어 방법에 있어서, 판재가 이송하는 경로의 상하에 쌍을 이루어 배치된 복수개의 워크롤을 제어하는 방법으로서, a) 상기 워크롤의 교정 하중을 계산하는 단계; b) 상기 워크롤의 교정 하중에 따라 굽힘량을 계산하는 단계; c) 상기 워크롤의 굽힘량에 따라 각 워크롤의 쉬프트 이동량을 결정하는 단계; 및 d) 상기 쉬프트 이동량에 맞게 상기 워크롤을 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 a) 내지 d) 단계는 상기 복수개의 워크롤 각각에 대해 수행됨으로써, 워크롤의 굽힘량을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 것인 워크롤 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 a) 단계는 상기 판재의 치수와 물성치 그리고, 교정 간격을 통해 각 상기 워크롤의 교정 하중을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 c) 단계는, c1) 상기 워크롤의 쉬프트 이동량을 임의로 대입하여 크라운량을 계산하는 단계; 및 c2) 상기 크라운량이 상기 워크롤의 굽힘량과 상이할 경우, 상기 c1) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 복수개의 워크롤 중 판재가 이송하는 경로의 중심부에 위치한 워크롤의 굽힘량이, 양단측에 위치한 워크롤의 굽힘량 보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 워크롤 제어 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명에 따르면, 워크롤의 굽힘량을 개별적으로 교정하여 교정 효율을 높일 수 있다. 구체적으로, 워크롤의 굽힘량을 개별적으로 제어함으로써, 부분적으로 굽힘량이 필요 이상 또는 필요 이하로 발생하는 것을 방지하여 교정 효율을 높일 수 있다.
둘째, 본 발명에 따르면, 턴업 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 워크롤의 굽힘량을 개별적으로 제어하여 특정 워크롤에 굽힘량이 과다하게 발생하는 것을 방지함으로써, 금속 판재의 선단이 들어 올려지는 턴업 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤 제어 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤을 정면에서 바라본 정면도이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤을 양의 방향으로 이동 시켰을 때, 판재의 변형을 나타낸 정면도이다.
도 3의 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤이 중립 위치에 있을 때, 판재의 변형을 나타낸 정면도이다.
도 3의 (c)는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤을 음의 방향으로 이동 시켰을 때, 판재의 변형을 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수학식에 사용되는 변수를 워크롤에 도시적으로 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤을 측면에서 바라본 측면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤 제어 방법의 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 워크롤 제어 방법은 판재(20, 도 2 참조)가 이송하는 경로의 상하에 쌍을 이루어 배치된 복수개의 워크롤(100, 도 2 참조)을 제어하는 방법으로서, 워크롤의 하중을 계산하는 단계(S10), 워크롤의 하중에 따라 굽힘량을 계산하는 단계(S20), 워크롤의 굽힘량에 따라 각 워크롤의 쉬프트 이동량을 결정하는 단계(S30), 및 쉬프트 이동량에 맞게 워크롤을 이동시키는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
워크롤 제어 방법의 각 단계를 구체적으로 설명하기 전에 먼저, 하기 도면을 통해 워크롤(100)의 형상을 설명하도록 한다
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤을 정면에서 바라본 정면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 워크롤(100)은 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140)로 이루어질 수 있다.
워크롤(100)은 지름이 축방향으로 사인(Sin) 그래프인 형태로 이루어질 수 있다. 이 때, 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140)은 서로 좌우가 반대 방향으로 배치될 수 있다.
상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140)은 측면에서 보았을 때, 서로 엇갈려 배치될 수 있다. 또한, 복수 개로 이루어진 하부 워크롤(140)은 동일선상에 위치하도록 높이가 일정하게 고정될 수 있으며, 상부 워크롤(120)은 판재(20)가 이송하는 경로에 따라 상류에서 하류로 갈수록 높이가 점차 증가할 수 있다. 즉, 워크롤(100)은 판재(20)가 이송하는 경로에 따라 상류에서 하류로 갈수록 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격이 증가하도록 마련될 수 있다.
판재(20)는 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이를 통과하면서 평탄도가 향상될 수 있다. 이 때, 판재(20)의 평탄도 향상은 워크롤(100)의 양의 방향 또는 음의 방향으로의 이동을 통해 이루어질 수 있다. 워크롤(100)의 양의 방향 또는 음의 방향으로의 이동을 통한 판재(20)의 평탄도 향상은 후술하도록 한다.
판재(20)의 재질은 금속으로 이루어질 수 있다.
다시, 도 1을 참조하여 워크롤 제어 방법을 설명하도록 한다.
먼저, 워크롤의 하중을 계산하는 단계(S10)는 복수개로 마련된 워크롤(100)에 개별적으로 작용하는 하중을 계산하는 단계이다.
워크롤의 하중을 계산하는 단계(S10)는 판재(20)의 치수와 물성치 그리고, 워크롤(100)의 교정 간격을 통해 각 워크롤(100)의 하중을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
판재(20)의 치수는 판재(20)의 두께와 폭을 지칭하는 것일 수 있다. 워크롤(100)은 판재(20)의 두께와 폭이 커질수록 가해지는 하중이 증가될 수 있다.
판재(20)의 물성치는 강종에 따른 항복 강도와 탄성 계수를 포함할 수 있다. 즉, 워크롤(100)은 판재(20)의 물성치에 있어서, 항복 강도와 탄성 계수를 고려하여 워크롤(100)에 작용하는 하중을 계산할 수 있다.
워크롤(100)의 교정 간격은 워크롤(100)이 쉬프트 이동량만큼 이동하기 전에, 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격을 지칭할 수 있다. 즉, 교정 간격에 따라 부분적으로 워크롤(100)에 가해지는 하중이 변할 수 있음으로, 워크롤(100)의 하중을 계산할 때, 교정 간격을 고려할 수 있다. 워크롤의 하중을 계산하는 단계(S10)를 실시한 이후에는, 워크롤의 하중에 따라 굽힘량을 계산하는 단계(S20)를 실시할 수 있다.
워크롤의 하중에 따라 굽힘량을 계산하는 단계(S20)는 각각의 워크롤(100)에 작용하는 하중을 통해 각각의 워크롤(100)에 작용하는 굽힘량을 계산하는 단계이다.
워크롤(100)의 굽힘량이란, 워크롤(100)에 하중이 발생했을 때, 하중에 의하여 워크롤(100) 자체에 발생하게 되는 굽힘정도를 지칭한다.
그리고, 워크롤 제어방법은 복수개의 워크롤(100) 중 판재(20)가 이송하는 경로의 중심부에 위치한 워크롤의 굽힘량이, 양단측에 위치한 워크롤의 굽힘량 보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
워크롤의 하중에 따라 굽힘량을 계산하는 단계(S20) 이후에는, 워크롤의 굽힘량에 따라 각 워크롤의 쉬프트 이동량을 결정하는 단계(S30)를 실시할 수 있다.
워크롤의 굽힘량에 따라 각 워크롤의 쉬프트 이동량을 결정하는 단계(S30)는 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 임의로 대입하여 크라운량을 계산하는 단계와 크라운량이 워크롤(100)의 굽힘량과 상이할 경우, 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 임의로 대입하여 크라운량을 계산하는 단계를 반복하는 단계를 포함할 수 있다.
크라운량이란 양의 크라운량과 음의 크라운량으로 구분할 수 있다. 양의 크라운량이란, 판재(20)의 일부분이 원호처럼 볼록하게 나온 모양을 말한다. 일 예로, 판재(20)의 중앙부가 판재(20)의 양측에 비해 외력을 덜 받을 경우, 판재(20)의 중앙부분이 원호처럼 볼록하게 튀어나와 보이게 된다. 이러한 현상이 발생한 것을 양의 크라운량이라고 한다.
반면에, 음의 크라운량이란, 판재(20)의 일부분이 원호처럼 오목하게 들어간 모양을 말한다.
워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 임의로 대입하여 크라운량을 계산하는 단계는 하기 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3의 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤을 양의 방향으로 이동시켰을 때, 판재의 변형을 나타낸 정면도이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤이 중립 위치에 있을 때, 판재의 변형을 나타낸 정면도이며, 도 3의 (c)는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤을 음의 방향으로 이동 시켰을 때, 판재의 변형을 나타낸 정면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 워크롤(100)의 쉬프트 이동량이란 중립 위치를 기준으로 양의 방향과 음의 방향으로 이동한 양을 말한다. 그리고, 일실시예에 있어서, 워크롤(100)의 중립 위치란 도 3의 (b)와 같이, 상부 워크롤(120)의 중심과 하부 워크롤(140)의 중심이 수직으로 일직선상에 있는 상태를 지칭한다. 이 경우, 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격은 모든 위치에서 대체로 일정할 수 있다. 즉, 판재(20)는 워크롤(100)로부터 전 면적에 있어서 동일한 굽힘량을 받게 될 수 있다.
워크롤(100)의 양의 방향이란 도 3의 (a)와 같이, 상부 워크롤(120)이 우측으로 이동되고, 하부 워크롤(140)이 좌측으로 이동되는 방향을 지칭한다. 이 경우, 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격은 위치에 따라 변할 수 있다. 즉, 판재(20)는 워크롤(100)로부터 위치에 따라 상이한 굽힘량을 받게 될 수 있다. 특히, 워크롤(100)의 쉬프트 이동량이 양의 방향일 경우, 판재(20)의 양측은 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 교정간격이 증가하고, 판재(20)의 중앙은 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 교정간격이 감소할 수 있다. 즉, 판재(20)의 중앙 부분이 오목하게 되는 음의 크라운 현상이 발생할 수 있다.
워크롤(100)의 음의 방향이란 도 3의 (c)와 같이, 상부 워크롤(120)이 좌측으로 이동되고, 하부 워크롤(140)이 우측으로 이동되는 방향을 지칭한다. 이 경우, 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격은 위치에 따라 변할 수 있다. 즉, 판재(20)는 워크롤(100)로부터 위치에 따라 상이한 굽힘량을 받게 될 수 있다. 특히, 워크롤(100)의 쉬프트 이동량이 음의 방향일 경우, 판재(20)의 양측은 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 교정간격이 감소하고, 판재(20)의 중앙은 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 교정간격이 증가할 수 있다. 즉, 판재(20)의 중앙 부분이 볼록하게 되는 양의 크라운 현상이 발생할 수 있다.
상술한 바와 같이, 판재(20)의 크라운량은 워크롤(100)의 쉬프트 이동량에 따라 변할 수 있다. 그리고, 하기 수학식1과 수학식2를 이용하여 워크롤(100)의 쉬프트 이동량에 따른 판재(20)의 크라운량을 계산할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수학식에 사용되는 변수를 워크롤에 도시적으로 나타낸 정면도이다.
도 4를 참조하여 먼저, 수학식1을 설명하도록 한다.
수학식 1은 워크롤(100)이 쉬프트 이동량만큼 이동했을 때의 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격을 계산하는 수식이다. 구체적으로, 수학식1은 하기와 같다.
[수학식1]
G(x,s) = D - RU(x,s) - RL(x,s)
도 4에 도시된 바와 같이, G는 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격을 지칭한다. D는 상부 워크롤(120)의 중심부터 하부 워크롤(140)의 중심까지의 간격을 지칭한다. RU 은 상부 워크롤(120)의 중심부터 상부 워크롤(120)의 표면까지의 간격을 지칭한다. RL은 하부 워크롤(140)의 중심부터 하부 워크롤(140)의 표면까지의 간격을 지칭한다. x는 워크롤(100)의 기준 변위를 지칭한다. s는 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 지칭한다.
즉, G(x,s)는 기준 변위 x에서 s만큼 쉬프트 이동을 한 위치의 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격을 의미한다. RU(x,s)는 x 에서 s만큼 쉬프트 이동을 한 위치에서 상부 워크롤(120)의 중심부터 상부 워크롤(120)의 표면까지의 간격을 의미한다. RL(x,s)는 x 에서 s만큼 쉬프트 이동을 한 위치에서 하부 워크롤(140)의 중심부터 하부 워크롤(140)의 표면까지의 간격을 의미한다.
수학식1을 사용하면, 기준 변위에서 워크롤(100)의 쉬프트 이동량에 따른 간격을 계산할 수 있다. 구체적으로, 워크롤(100)의 위치에 따라서, 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격이 다르며, 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140)이 이동량에 따라 간격은 계속 변화할 수 있다. 따라서, 수학식1을 사용하여, 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격을 계산할 수 있다.
계속해서, 수학식 2를 설명하도록 한다.
[수학식2]
Cr= G(0,s) - G(w/2,s)
수학식2의 Cr은 판재(20)의 크라운량을 지칭한다. G는 수학식1을 통해 구한 값으로써, 기준 변위에서 쉬프트 이동량만큼 이동한 위치에서의 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격을 지칭한다. s는 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 지칭한다. w는 판재(20)의 폭을 의미한다.
즉, G(0,s)는 기준 변위가 0이고, s만큼 쉬프트 이동을 실시한 위치에서의 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격을 의미하고, G(w/2,s)는 기준 변위가 판재(20)의 폭의 절반인 지점에서 s만큼 쉬프트 이동을 실시한 위치에서의 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140) 사이의 간격을 의미한다.
따라서, 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 임의로 대입하여 크라운량을 계산하는 단계에서, 크라운량은 수학식2의 변수인 s에 임의의 쉬프트 이동량을 대입하여 계산될 수 있다.
그리고, 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 임의로 대입하여 크라운량을 계산하는 단계 이후에는, 크라운량이 워크롤(100)의 굽힘량과 상이할 경우, 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 임의로 대입하여 크라운량을 계산하는 단계를 반복하는 단계를 실시할 수 있다.
즉, 임의의 쉬프트 이동량을 수학식2에 대입하였을 때, 판재(20)의 크라운량과 대응하는 워크롤(100)의 굽힘량이 서로 같은지 확인할 수 있다. 그리고, 판재(20)의 크라운량이 대응하는 위치의 워크롤(100)과 굽힘량이 서로 다를 경우에는, 다시 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 임의로 대입하여 판재(20)의 크라운량을 계산할 수 있다. 이 과정을 반복함으로써, 판재(20)의 크라운량이 대응되는 위치의 워크롤(100)의 굽힘량과 서로 같아지는 쉬프트 이동량을 찾는다. 그리고, 판재(20)의 크라운량이 대응되는 위치의 워크롤(100)의 굽힘량과 서로 같아질 경우, 이 때의 쉬프트 이동량을 최종 값으로 결정할 수 있다.
워크롤의 굽힘량에 따라 각 워크롤의 쉬프트 이동량을 결정하는 단계(S30) 이후에는 쉬프트 이동량에 맞게 워크롤을 이동시키는 단계(S40)를 실시할 수 있다.
쉬프트 이동량에 맞게 워크롤을 이동시키는 단계(S40)는 워크롤의 굽힘량에 따라 각 워크롤의 쉬프트 이동량을 결정하는 단계(S30)에서 결정된 워크롤(100)의 쉬프트 이동량에 따라 각각의 워크롤(100)을 개별적으로 이동시키는 단계이다. 즉, 워크롤(100)의 쉬프트 이동량에 따라 각각의 워크롤(100)을 이동시켜 워크롤(100)에 발생한 굽힘량을 보정한 후에, 교정기(미도시)를 사용함으로써, 판재(20)의 평탄도를 개선시킬 수 있다.
워크롤(100)에는 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 감지하는 센서부(미도시)가 마련될 수 있다. 구체적으로, 각각의 워크롤에 센서부를 연결하여 쉬프트 이동량에 맞게 워크롤을 이동시키는 단계(S40)에서, 각각의 워크롤(100)이 정해진 쉬프트 이동량만큼 이동하였는지를 작업자가 쉽게 확인하도록 할 수 있다. 이처럼, 센서부를 마련할 경우, 복수 개의 워크롤(100)이 정해진 쉬프트 이동량만큼 이동하였는지를 직관적으로 쉽게 파악할 수 있으며, 작업의 속도를 더욱 빠르게 할 수 있다.
또는, 워크롤(100)에는 각각의 워크롤(100)의 굽힘량을 실시간으로 감지하는 센서부(미도시)가 마련될 수도 있다. 구체적으로, 각각의 워크롤(100)은 판재(20)를 압연하는 과정에서 작업 초기에 설정한 워크롤(100)의 굽힘량에 변형이 더 발생할 수도 있다. 따라서, 각각의 워크롤(100)의 굽힘량을 실시간으로 감지하는 센서부를 마련함으로, 워크롤(100)의 굽힘량에 변동이 발생하였을 때, 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 신속하게 변경하여 조업을 계속할 수 있다.
또한, 워크롤(100)에는 제어부(미도시)가 더 마련될 수도 있다. 보다 상세하게는, 각각의 워크롤(100)이 정해진 쉬프트 이동량만큼 이동하지 않은 경우, 제어부는 센서부의 신호를 받아 판재(20)가 워크롤(100)에 출입하는 것을 멈출 수 있다. 즉, 워크롤(100)이 정해진 쉬프트 이동량만큼 이동하지 않음으로 인하여 판재(20)에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 하기 도면을 참조하여 워크롤 제어 방법의 실시예를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 워크롤을 측면에서 바라본 측면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 워크롤(100)은 상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140)로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 상부 워크롤(120)은 2번 워크롤(121), 4번 워크롤(123), 6번 워크롤(125), 8번 워크롤(127)로서, 총 4개의 워크롤로 이루어질 수 있다. 하부 워크롤(140)은 1번 워크롤(141), 3번 워크롤(143), 5번 워크롤(145), 7번 워크롤(147), 9번 워크롤(149)로서 총 5개의 워크롤로 이루어질 수 있다.
상부 워크롤(120)과 하부 워크롤(140)의 수량은 일실시예에 한정되지 않으며, 현장 조건에 따라 워크롤(100)의 개수는 변경될 수 있다.
상기와 같이 마련된 복수개의 워크롤(100)은 판재(20)가 이송하는 경로의 상하에 쌍을 이루어 배치될 수 있다.
그리고, 워크롤의 하중을 계산하는 단계(S10)를 실시할 수 있다.
이 때, 워크롤의 하중을 계산하는 단계(S10)는 판재(20)의 치수와 물성치 그리고 교정 간격을 통해 각각의 워크롤(100)의 하중을 계산할 수 있다.
본 실시예에서 사용한 판재(20)의 강종은 SM520으로서, 항복 강도 335MPa이상인 강재를 사용하였다. 또한, 두께는 20mm, 폭은 3000mm이고, 교정 온도는 800℃, 소성 변형률은 85%의 조건에서 각각의 워크롤(100)에 대한 하중을 계산하였다.
워크롤(100)의 하중을 계산하기 위해 필요한 워크롤(100)의 교정 간격을 계산한 방법은 하기와 같다.
우선, 2번 워크롤(121)과 하부 워크롤(140) 사이의 교정 간격을 계산한다. 본 실시예에서는, 온도 800℃에서 두께 20mm인 SM520 강재의 소성 변형률이 85%가 될 수 있도록, 2번 워크롤(121)과 하부 워크롤(140) 사이의 교정 간격을 16.48mm로 고정하였다.
다음, 8번 워크롤(127)의 교정 간격은 일반적인 교정 방법에 따라 판재(20)의 두께와 동일한 20mm로 설정된다. 그리고, 4번 워크롤(123)과 6번 워크롤(125)의 교정 간격은 2번 워크롤(121)과 8번 워크롤(127)의 교정 간격 사이에서 선형적으로 결정된다.
그리고, 일실시예에 따른 각각의 워크롤(100)의 하중에 대한 구체적인 계산 결과는 표1을 참조할 수 있다.
워크롤 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 No.8 No.9
하중[ton] 18 54 71 72 70 65 44 13 0
굽힘량[mm] 0.11 0.20 0.25 0.26 0.25 0.20 0.11 0.11 0.00
표 1에 기재된 바와 같이, 상기 조건하에서 각각의 워크롤(100)의 하중을 계산하면, 1번 워크롤(141)은 18ton, 2번 워크롤(121)은 54ton, 3번 워크롤(143)은 71ton, 4번 워크롤(123)은 72ton, 5번 워크롤(145)은 70ton, 6번 워크롤(125)은 65ton, 7번 워크롤(147)은 44ton, 8번 워크롤(127)은 13ton, 9번 워크롤(149)은 0의 하중 값을 얻을 수 있다.
각 워크롤(100)의 하중을 계산한 이후에는, 워크롤의 하중에 따라 굽힘량을 계산하는 단계(S20)를 실시할 수 있다.
워크롤(100)의 굽힘량은 표 1에 기재된 바와 같이, 1번 워크롤(141)은 0.11mm, 2번 워크롤(121)은 0.2mm, 3번 워크롤(143)은 0.25mm, 4번 워크롤(123)은 0.26mm, 5번 워크롤(145)은 0.25mm, 6번 워크롤(125)은 0.2mm, 7번 워크롤(147)은 0.11mm, 8번 워크롤(127)은 0.11mm, 9번 워크롤(149)은 0의 굽힘량 값을 얻을 수 있다. 즉, 워크롤(100)의 굽힘량은 복수개의 워크롤(100)중 판재(20)가 이송하는 경로의 중심부에 위치한 워크롤의 굽힘량이 양단 측에 위치한 워크롤의 굽힘량 보다 큰 것을 알 수 있다.
각각의 워크롤(100)의 굽힘량을 계산한 이후에는, 워크롤의 굽힘량에 따라 각 워크롤의 쉬프트 이동량을 결정하는 단계(S30)를 실시할 수 있다.
워크롤의 굽힘량에 따라 각 워크롤의 쉬프트 이동량을 결정하는 단계(S30)를 실시하기 위해 우선, 상기 수학식1과 수학식2에 임의로 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 대입하여 판재(20)의 크라운량을 구할 수 있다. 그리고, 계산된 크라운량은 워크롤(100)의 굽힘량과 동일한지를 확인할 수 있다. 이 때, 워크롤(100)의 굽힘량과 대응하는 위치에 있는 판재(20)의 크라운량이 서로 상이할 경우, 다시 수학식 2에 임의로 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 대입하여 크라운량을 구하고, 계산된 크라운량을 워크롤(100)의 굽힘량과 동일한지를 재확인할 수 있다. 이처럼, 임의로 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 수학식2에 대입하였을 때, 워크롤(100)의 쉬프트 이동량에 따라 계산된 판재(20)의 크라운량이 워크롤(100)의 굽힘량과 동일할 때까지 상기 단계를 반복하여 수행할 수 있다.
수학식2에 임의로 쉬프트 이동량을 대입하였을 때, 계산된 크라운량과 워크롤(100)의 굽힘량이 같을 경우, 다음 단계로 진행할 수 있다.
일 예로, 4번 워크롤(123)의 경우, 수학식 2에 4번 워크롤(123)의 쉬프트 이동량을 임의로 대입하고, 4번 워크롤(123)의 쉬프트 이동량에 따른 판재(20)의 크라운량이 4번 워크롤(123)의 굽힘량인 0.26mm와 같은 값이 나오는지를 확인할 수 있다. 그리고, 4번 워크롤(123)의 쉬프트 이동량에 따른 판재(20)의 크라운량이 4번 워크롤(123)의 굽힘량인 0.26mm와 다를 경우, 다시, 수학식 2에 4번 워크롤(123)의 쉬프트 이동량을 변경하여 임의로 대입을 하고, 다시, 4번 워크롤(123)의 쉬프트 이동량에 따른 판재(20)의 크라운량이 4번 워크롤(123)의 굽힘량인 0.26mm와 같은 값이 나오는지를 확인할 수 있다. 상기와 같은 과정을 반복하여, 4번 워크롤(123)의 쉬프트 이동량에 따른 판재(20)의 크라운량이 4번 워크롤(123)의 굽힘량인 0.26mm와 같을 경우, 다음 단계로 진행할 수 있다.
각각의 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 결정한 후에는, 쉬프트 이동량에 맞게 상기 워크롤을 이동시키는 단계(S40)를 실시할 수 있다.
쉬프트 이동량에 맞게 상기 워크롤을 이동시키는 단계(S40)는 전 단계에서 구한 쉬프트 이동량에 따라 워크롤(100)을 이동시키는 단계이다. 일 예로, 4번 워크롤(123)의 쉬프트 이동량이 양의 방향으로 5cm일 때, 4번 워크롤(123)의 이동에 따른 판재(20)의 크라운량과 4번 워크롤(123)의 굽힘량이 0.26mm로 같다면, 4번 워크롤(123)을 양의 방향으로 5cm만큼 이동시킨 상태를 유지할 수 있다. 이와 같이, 전체 워크롤(100)을 개별적으로 제어함으로써, 워크롤 제어 방법을 수행할 수 있다.
즉, 워크롤 제어 방법은 복수개의 워크롤(100) 각각에 대해 수행되며, 워크롤(100)에 발생된 굽힘량을 고려하여 각각의 워크롤(100)의 쉬프트 이동량을 개별적으로 제어함으로써, 교정 공정의 효율을 높일 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
20: 판재 100: 워크롤
120: 상부 워크롤 121: 2번 워크롤
123: 4번 워크롤 125: 6번 워크롤
127: 8번 워크롤 140: 하부 워크롤
141: 1번 워크롤 143: 3번 워크롤
145: 5번 워크롤 147: 7번 워크롤
149: 9번 워크롤

Claims (4)

  1. 판재가 이송하는 경로의 상하에 쌍을 이루어 배치된 복수개의 워크롤을 제어하는 방법으로서,
    a) 상기 워크롤의 하중을 계산하는 단계;
    b) 상기 워크롤의 하중에 따라 굽힘량을 계산하는 단계;
    c) 상기 워크롤의 굽힘량에 따라 각 워크롤의 쉬프트 이동량을 결정하는 단계; 및
    d) 상기 쉬프트 이동량에 맞게 상기 워크롤을 이동시키는 단계를 포함하며,
    상기 a) 내지 d) 단계는 상기 복수개의 워크롤 각각에 대해 수행됨으로써, 워크롤의 굽힘량을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 것인 워크롤 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 a) 단계는 상기 판재의 치수와 물성치 그리고, 교정 간격을 통해 각 상기 워크롤의 하중을 계산하는 것을 특징으로 하는 것인 워크롤 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    c1) 상기 워크롤의 쉬프트 이동량을 임의로 대입하여 크라운량을 계산하는 단계; 및
    c2) 상기 크라운량이 상기 워크롤의 굽힘량과 상이할 경우, 상기 c1) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것인 워크롤 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 워크롤 중 판재가 이송하는 경로의 중심부에 위치한 워크롤의 굽힘량이, 양단측에 위치한 워크롤의 굽힘량 보다 큰 것을 특징으로 하는 것인 워크롤 제어 방법.
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