KR20160077257A

KR20160077257A - 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20160077257A
Application number: KR1020140185820A
Authority: KR
Inventors: 최용준
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-07-04
Also published as: KR101647216B1

Abstract

멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치는, 한 쌍의 핀치롤을 이용하여 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상을 제어하는 장치에 있어서, 멘드렐에 권취될 스트립의 선단부가 정상 위치에 있는지를 검출하는 검출부와, 스트립의 선단부가 정상 위치를 벗어난 경우 한 쌍의 핀치롤 중 하부 핀치롤을 스트립의 이동 방향 또는 역방향으로 일정 거리만큼 이동시킴으로써, 스트립의 벤딩 형상을 제어하는 벤딩 형상 제어부를 포함함으로써, 스트립 선단부의 벤딩 형상을 제어하여 권취 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING BENDING SHAPE OF STRIP WRAPPING IN MANDREL}

본 출원은, 스트립의 벤딩 형상 제어에 관한 것이다.

일반적으로 열간 압연 라인에서 권취 과정을 설명하면, 한 쌍의 핀치롤을 통과하면서 스트립의 선단부는 하부로 벤딩된다. 이후 벤딩된 스트립의 선단부는 멘드렐과 이를 둘러싸고 있는 래퍼롤 사이에서 멘드렐 주위를 감싸며 돈다. 이후 일정 시간이 경과한 후에는 멘드렐이 원주 바깥 방향으로 확장되면서 핀치롤과 멘드렐 사이에 장력이 걸리면서 권취가 이루어지게 된다.

상술한 한 쌍의 핀치롤은 스트립의 두께나 온도 등에 무관하게 고정된 상태이기 때문에, 극박재이나 극후물재의 경우 스트립 선단부에 대하여 원하는 벤딩 형상을 얻기 힘들다. 따라서, 극후물재의 경우 킹크(Kink), 극박재의 경우 미장력 현상을 발생시키는 등 권취 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

관련 선행 기술로 한국공개특허 제2000-0043440호(‘맨드릴 좌우 응력측정을 이용한 스트립 권취 형상 제어방법’, 공개일: 2000년 07월 15일)가 있다.

한국공개특허 제2000-0043440호(‘맨드릴 좌우 응력측정을 이용한 스트립 권취 형상 제어방법’, 공개일: 2000년 07월 15일)

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 권취 품질을 향상시킬 수 있는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 한 쌍의 핀치롤을 이용하여 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상을 제어하는 장치에 있어서, 상기 멘드렐에 권취될 스트립의 선단부가 정상 위치에 있는지를 검출하는 검출부; 및 상기 스트립의 선단부가 정상 위치를 벗어난 경우 상기 한 쌍의 핀치롤 중 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향 또는 역방향으로 일정 거리만큼 이동시킴으로써, 상기 스트립의 벤딩 형상을 제어하는 벤딩 형상 제어부를 포함하는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 벤딩 형상 제어부는, 상기 스트립의 선단부가 상기 정상 위치의 상부에 있는 경우 상기 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향의 역방향으로 이동시키며, 상기 스트립의 선단부가 상기 정상 위치의 하부에 있는 경우 상기 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향으로 이동시킬 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 벤딩 형상 제어부는, 상기 스트립의 굽힘 하중의 크기에 기초하여, 상기 하부 핀치롤을 이동시킬 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 굽힘 하중은, 하기의 수학식 1:

에 따라 구하며, F는 상기 스트립의 굽힘 하중, α,β는 계수, t는 상기 스트립의 두께, w는 상기 스트립의 폭, CT는 상기 스트립의 온도, σ는 상기 스트립의 항복 강도일 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 일정 거리는, 상기 굽힘 하중에 게인을 곱한 값일 수 있다.

본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 한 쌍의 핀치롤을 이용하여 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상을 제어하는 방법에 있어서, 검출부에서, 상기 멘드렐에 권취될 스트립의 선단부가 정상 위치에 있는지를 검출하는 제1 단계; 및 벤딩 형상 제어부에서, 상기 스트립의 선단부가 정상 위치를 벗어난 경우 상기 한 쌍의 핀치롤 중 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향 또는 역방향으로 일정 거리만큼 이동시킴으로써, 상기 스트립의 벤딩 형상을 제어하는 제2 단계를 포함하는 스트립의 벤딩 형상 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제2 단계는, 상기 스트립의 선단부가 상기 정상 위치의 상부에 있는 경우 상기 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향의 역방향으로 이동시키며, 상기 스트립의 선단부가 상기 정상 위치의 하부에 있는 경우 상기 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향으로 이동시킬 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제2 단계는, 상기 스트립의 굽힘 하중의 크기에 기초하여, 상기 하부 핀치롤을 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 스트립 선단부의 벤딩 형상을 제어함으로써, 권취 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치의 구성도이다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 권취 설비는 한 쌍의 핀치롤(11, 12), 멘드렐(21) 및 복수개의 래퍼롤(22)로 구성될 수 있으며, 한 쌍의 핀치롤(11, 12)을 통과하면서 스트립(S)의 선단부는 하부로 벤딩된다. 이후 벤딩된 스트립(S)의 선단부는 멘드렐(21)과 이를 둘러싸고 있는 복수개의 래퍼롤(22) 사이에서 멘드렐(21) 주위를 감싸며 돈다. 이후 일정 시간이 경과한 후에는 멘드렐(21)이 원주 바깥 방향으로 확장되면서 핀치롤(11, 13)과 멘드렐(21) 사이에 장력이 걸리면서 권취가 이루어지게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치는, 검출부(110), 온도계(121), 굽힘 하중 연산부(120) 및 벤딩 형상 제어부(130)를 포함할 수 있다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치를 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 검출부(110)는, 멘드렐(21)에 권취될 스트립(S)의 선단부가 정상 위치에 있는지를 검출할 수 있다.

구체적으로 검출부(110)는, 예를 들면 CCD(Charged Coupled Device) 카메라를 이용하여 고정 영역(111)에 대하여 스트립(S)의 선단부 영상을 획득한 후, 획득된 스트립(S)의 선단부 영상에 기초하여 현재 스트립(S)의 선단부가 정상 위치의 상부에 있는지 하부에 있는지를 검출할 수 있다. 스트립(S)의 선단부 영상으로부터 스트립(S)의 선단부의 검출은 에지 검출 알고리즘 등 공지의 알고리즘이 사용될 수 있다.

여기서, 고정 영역(111)이란 스트립(S)의 선단부가 반드시 지나는 영역일 수 있으며, 정상 위치는 스트립(S)의 선단부가 멘드렐(21)에 권취되기 위한 적합한 위치일 수 있다. 예를 들면, 도 1의 고정 영역(111)에서 스트립(S)의 위치는 정상 위치로, 스트립(S1)은 정상 위치의 하부, 스트립(S2)은 정상 위치의 상부로 검출될 수 있다.

한편, 벤딩 형상 제어부(130)는 스트립(S)의 선단부가 정상 위치를 벗어난 경우 한 쌍의 핀치롤(11, 12) 중 하부 핀치롤(12)을 스트립(S)의 이동 방향(D2) 또는 역방향(D1)으로 일정 거리만큼 이동시킴으로써, 스트립(S)의 벤딩 형상을 제어할 수 있다.

즉, 도 1에서, 스트립(S1)이나 스트립(S2)의 경우 선단부가 정상 위치를 벗어난 경우이며, 스트립(S1)의 경우에는 정상 위치의 하부에 존재하기 때문에 하부 핀치롤(12)을 스트립(S)의 이동 방향(D2)으로 일정 거리만큼 이동(도면부호 13 참조)시킴으로써 스트립(S1)의 선단부의 벤딩 형상을 제어하여 정상 위치로 이동시킬 수 있다. 또한, 스트립(S2)의 경우는 정상 위치의 상부에 존재하기 때문에 하부 핀치롤(12)을 스트립(S)의 이동 방향의 역방향(D1)으로 일정 거리만큼 이동(도면부호 14 참조)시킴으로써 스트립(S1)의 선단부의 벤딩 형상을 제어하여 정상 위치로 이동시킬 수 있다.

한편, 상술한 하부 핀치롤(12)의 이동 거리를 구하기 위해 소재 정보와 스트립의 온도(CT)가 사용될 수 있다. 여기서, 소재 정보는, 예를 들면 스트립의 두께이나 두께, 항복 강도 등일 수 있다.

즉, 온도계(121)는, 스트립(S)의 온도(CT)를 측정하고, 측정된 온도(CT)를 굽힘 하중 연산부(120)로 전달할 수 있다.

그리고, 굽힘 하중 연산부(120)는, 온도계(121)에서 측정한 스트립(S)의 온도(CT) 및 소재 정보에 기초하여 하기의 수학식 1에 따라 굽힘 하중을 구할 수 있다. 구한 굽힘 하중은 벤딩 형상 제어부(130)로 전달될 수 있다.

여기서, F는 상기 스트립의 굽힘 하중, α,β는 계수, t는 상기 스트립의 두께, w는 상기 스트립의 폭, CT는 상기 스트립의 온도, σ는 상기 스트립의 항복 강도일 수 있다.

이후, 벤딩 형상 제어부(130)는 스트립(S)의 굽힘 하중의 크기에 기초하여, 하부 핀치롤(12)을 일정 거리 이동시킬 수 있다. 여기서, 일정 거리는 수학식 1에서 구한 굽힘 하중에 게인을 곱한 값일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 스트립 선단부의 벤딩 형상을 제어함으로써, 권취 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 의한 선재의 장력 제어 방법을 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 1과 관련하여 이미 설명된 사항과 중복된 부분에 대한 설명은 생략한다.

우선, 검출부(110)는, 멘드렐(21)에 권취될 스트립(S)의 선단부가 정상 위치에 있는지를 검출할 수 있다(S201).

다음, 벤딩 형상 제어부(130)는 스트립(S)의 선단부가 정상 위치를 벗어난 경우 한 쌍의 핀치롤(11, 12) 중 하부 핀치롤(12)을 스트립(S)의 이동 방향(D2) 또는 역방향(D1)으로 일정 거리만큼 이동시킴으로써, 스트립(S)의 벤딩 형상을 제어할 수 있다(S202).

한편, 벤딩 형상 제어부(130)는 소재 정보 및 스트립(S)의 온도(CT)에 기초하여 수학식 1에 따라 스트립(S)의 굽힘 하중을 구한 후, 굽힘 하중의 크기에 기초하여, 하부 핀치롤(12)을 일정 거리 이동시킬 수 있다. 여기서, 일정 거리는 수학식 1에서 구한 굽힘 하중에 게인을 곱한 값일 수 있음을 상술한 바와 같다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

11: 상부 핀치롤 12, 13, 14: 하부 핀치롤
21: 멘드렐 22: 래퍼롤
110: 검출부 120: 굽힘 하중 연산부
121: 온도계 130: 벤딩 형상 제어부
111: 고정 영역

Claims

한 쌍의 핀치롤을 이용하여 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상을 제어하는 장치에 있어서,
상기 멘드렐에 권취될 스트립의 선단부가 정상 위치에 있는지를 검출하는 검출부; 및
상기 스트립의 선단부가 정상 위치를 벗어난 경우 상기 한 쌍의 핀치롤 중 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향 또는 역방향으로 일정 거리만큼 이동시킴으로써, 상기 스트립의 벤딩 형상을 제어하는 벤딩 형상 제어부를 포함하는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 벤딩 형상 제어부는,
상기 스트립의 선단부가 상기 정상 위치의 상부에 있는 경우 상기 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향의 역방향으로 이동시키며,
상기 스트립의 선단부가 상기 정상 위치의 하부에 있는 경우 상기 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향으로 이동시키는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 벤딩 형상 제어부는,
상기 스트립의 굽힘 하중의 크기에 기초하여, 상기 하부 핀치롤을 이동시키는 스트립의 벤딩 형상 제어 장치.
제3항에 있어서,
상기 굽힘 하중은,
하기의 수학식 1:

에 따라 구하며, F는 상기 스트립의 굽힘 하중, α,β는 계수, t는 상기 스트립의 두께, w는 상기 스트립의 폭, CT는 상기 스트립의 온도, σ는 상기 스트립의 항복 강도인 스트립의 벤딩 형상 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 일정 거리는,
상기 굽힘 하중에 게인을 곱한 값인 스트립의 벤딩 형상 제어 장치.
한 쌍의 핀치롤을 이용하여 멘드렐에 권취되는 스트립의 벤딩 형상을 제어하는 방법에 있어서,
검출부에서, 상기 멘드렐에 권취될 스트립의 선단부가 정상 위치에 있는지를 검출하는 제1 단계; 및
벤딩 형상 제어부에서, 상기 스트립의 선단부가 정상 위치를 벗어난 경우 상기 한 쌍의 핀치롤 중 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향 또는 역방향으로 일정 거리만큼 이동시킴으로써, 상기 스트립의 벤딩 형상을 제어하는 제2 단계를 포함하는 스트립의 벤딩 형상 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 제2 단계는,
상기 스트립의 선단부가 상기 정상 위치의 상부에 있는 경우 상기 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향의 역방향으로 이동시키며,
상기 스트립의 선단부가 상기 정상 위치의 하부에 있는 경우 상기 하부 핀치롤을 상기 스트립의 이동 방향으로 이동시키는 스트립의 벤딩 형상 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 제2 단계는,
상기 스트립의 굽힘 하중의 크기에 기초하여, 상기 하부 핀치롤을 이동시키는 단계를 포함하는 스트립의 벤딩 형상 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 굽힘 하중은,
하기의 수학식 1:

에 따라 구하며, F는 상기 스트립의 굽힘 하중, α,β는 계수, t는 상기 스트립의 두께, w는 상기 스트립의 폭, CT는 상기 스트립의 온도, σ는 상기 스트립의 항복 강도인 스트립의 벤딩 형상 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 일정 거리는,
상기 굽힘 하중에 게인을 곱한 값인 스트립의 벤딩 형상 제어 방법.