KR20170003664A - 하이브리드 유냉식 및 수냉식 롤링 - Google Patents

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Abstract

입구 측(124)에서 유냉식 상부 및 하부 작업 롤들(102, 104) 및 하부 작업 롤(104)의 출구 측(126)에서 물 분무 헤더(130)를 갖는 롤링 압연기(100). 수냉은 패스 라인(128) 아래에서 사용되어, 실질적으로 롤링 동안 적하-관련 표면 결함들을 생성하는 위험 없이 압연기(100)내 열을 감소시킨다. 수냉은 하부 작업 롤(104) 상에서 사용될 수 있으며 하부 작업 롤(104)을 냉각시키기 위해 더 이상 요구되지 않는 오일 부분은 상부 작업 롤(102)로 우회될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 편평도 제어의 냉각제 부분은 전적으로 하부 롤(104)을 수냉시키는 것을 통해서만 동작될 수 있다.

Description

하이브리드 유냉식 및 수냉식 롤링{HYBRID OIL AND WATER COOLED ROLLING}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 "수냉식 롤링(WATER-COOLED ROLLING)"이라는 제목의, 2014년 5월 9일에 출원된 미국 가 출원 번호 제61/990,890호의 이득을 주장하며, 본 출원에 전체가 참조로서 통합된다.
기술 분야
본 개시는 전반적으로 금속 롤링에 관한 것이며, 보다 상세하게는 유냉 및 수냉의 조합을 사용한 롤링에 관한 것이다.
롤링(rolling)은 스톡 시트(stock sheet) 또는 스트립의 두께를 감소시키기 위해 스톡 시트들 또는 스트립들이 한 쌍의 작업 롤들을 통해 통과되는 금속 성형 프로세스이다. 롤링 프로세스 동안, 작업 롤들은 흔히 오일로 냉각되며, 매우 뜨겁게 될 수 있다. 작업 롤들에서의 높은 열은 후속 화재의 위험과 함께 바람직하지 않은 스트립 편평도, 낮은 생산성, 및 스트립 파손들을 야기할 수 있다. 작업 롤들은 대안적으로 물로 냉각될 수 있으며, 이것은 오일보다 훨씬 더 높은 열 제거 능력을 가지며 연소 가능하지 않다. 수냉식 압연기(water-cooled mill)들은, 그러나, 설계하고, 설치하고, 유지하며 동작시키는 것이 값비싸고 어려우며, 수적 적하-관련(water drip-related) 표면 결함들은 수냉식 압연기에서 롤링된 스트립들에 나타날 수 있다. 수적 적하-관련 표면 결함들을 갖는 스트립들은 판매 또는 추가 생산에 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 수냉식 압연기의 대부분의 비용은 임의의 물이 패스 라인(path line)(예로서, 스트립이 압연기를 통과하는 경로) 위에서부터 스트립(strip) 위로 떨어지는 것을 방지하는 냉각제 격납 시스템(coolant containment system)들을 생성하는 데 든다.
용어 실시예 및 유사한 용어들은 본 개시의 주제 및 이하의 청구항들의 모두를 광범위하게 나타내도록 의도된다. 이들 용어들을 포함한 서술들은 본 출원에 설명된 주제를 제한하지 않거나 또는 이하의 청구항들의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 커버되는 본 개시의 양상들은 본 요약이 아닌, 이하의 청구항들에 의해 정의된다. 이 요약은 본 개시의 다양한 양상들의 상위-레벨 개요이며 이하의 상세한 설명 섹션에서 추가로 설명되는 개념들의 일부를 도입한다. 이러한 요약은 청구된 주제의 주요한 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지도, 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 단독으로 사용되도록 의도되지도 않는다. 주제는 본 개시의 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면들 및 각각의 청구항의 적절한 부분들에 대한 참조에 의해 이해되어야 한다.
롤링 동안 작업 롤들을 냉각시키기 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 본 개시의 특정한 양상들에 따르면, 수냉은 롤링의 출구 측 상에서의 하부 롤에 적용되며 유냉은 입구 측 상에서 상부 및 하부 롤들에 적용된다. 몇몇 경우들에서, 하부 작업 롤을 냉각시키기 위해 더 이상 요구되지 않는 오일 부분은 상부 작업 롤로 우회될 수 있다.
명세서는 다음의 첨부된 도면들을 참조하며, 상이한 도면들에서의 같은 참조 부호들의 사용은 비슷하거나 또는 유사한 구성요소들을 예시하도록 의도된다.
도 1은 본 개시의 특정한 양상들에 따라 롤링되는 금속 스트립을 예시한 개략도이다.
도 2는 본 개시의 특정한 양상들에 따라 롤링되는 연질 금속 스트립을 예시한 개략도이다.
도 3은 본 개시의 특정한 양상들에 따른 기존의 압연기를 업그레이드하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 특정한 양상들에 따른 기존의 압연기를 업그레이드하는 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 특정한 양상들에 따라 롤링되는 금속 스트립의 상부-뷰 개략도이다.
도 6은 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 롤링 압연기의 작업 롤들을 냉각시키는 방법을 묘사한 흐름도이다.
본 개시는 입구 측에서 유냉식 상부 및 하부 작업 롤들 및 하부 작업 롤의 출구 측에서 수냉을 갖는 롤링 압연기에 관한 것이다. 수냉은 단지 패스 라인 아래에서만 사용될 수 있어서, 실질적으로 롤링된 스트립의 상부 표면 위로의 적하 위험 없이 압연기내 열을 감소시킨다. 수냉은 하부 작업 롤 상에서의 열을 완전히 관리하기 위해 사용될 수 있으며, 따라서 윤활 목적들을 위해 단지 작은 양의 오일만이 하부 작업 롤 상에서 사용되는 것이 필요하여, 하부 작업 롤을 냉각시키기 위해 더 이상 요구되지 않는 남아 양의 오일은 상부 롤의 부가적인 냉각을 위해 상부 작업 롤로 우회된다. 몇몇 경우들에서, 편평도 제어의 냉각제 부분은 전적으로 하부 롤만을 수냉시키는 것을 통해 동작될 수 있다. 본 개시는 패스 라인 아래에 모든 물을 유지함으로써 패스 라인 위에서 요구된 복잡한 물 격납 장비를 제거하면서 수냉식 롤링의 이점들이 레버리징되는 것을 허용한다.
부가적으로, 본 개시는 하부 작업 롤의 출구 측에 물 분무 헤더로 유냉식 롤링 압연기를 갱신하는 것에 관한 것이다. 경 금속(hard metal)들(예로서, 선행 냉간-압연 패스를 경험한 스트립들, 또는 가공-경화 금속)을 롤링할 때, 유냉이 작업 롤들 양쪽 모두 상에서 사용되는 동시에 수냉이 하부 작업 롤 상에서 사용될 수 있다. 연질 금속들(예로서, 소둔로(annealing furnace)에서 나온 스트립들, 또는 비-가공-경화 금속)을 롤링할 때, 단지 유냉만이 사용될 수 있다. 본 개시는 갱신 롤링 압연기가 완전 수냉식 압연기가 되기 위해 유냉식 압연기의 완전한 갱신의 비용 없이 개선된 편평도를 갖는 연질 및 경 금속들 양쪽 모두를 보다 양호하게 취급하는 것을 허용한다.
이들 예시적인 예들은 본 출원에서 논의된 전반적인 주제로 판독자를 안내하기 위해 주어지며 개시된 개념들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 이하의 섹션들은 유사한 참조 부호들이 유사한 요소들을 나타내는 도면들을 참조하여 다양한 부가적인 특징들 및 예들을 설명하며, 지시의 설명들은 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용되지만, 예시적인 실시예들처럼, 본 개시를 제한하기 위해 사용되어서는 안된다. 본 출원의 예시들에 포함된 요소들은 축척에 맞도록 그려지지 않을 수 있다.
도 1은 본 개시의 특정한 양상들에 따라 롤링되는 금속 스트립(106)을 예시한 개략도이다. 롤링 압연기(100)는 상부 작업 롤(102) 및 하부 작업 롤(104)을 포함한다. 상부 작업 롤(102) 및 하부 작업 롤(104)은 스트립(106)이 방향(108)으로 이동할 때 스트립(106)을 롤링한다. 스트립(106)은 입구 측(124) 상에서 작업 롤들(102, 104)에 들어가며 출구 측(126) 상에서 빠져 나간다. 롤링 절차 동안, 상부 작업 롤(102) 및 하부 작업 롤(104) 양쪽 모두는 뜨거워지고 냉각되어야 한다. 상부 백업 롤(150)은 상부 작업 롤(102)에 힘을 공급할 수 있으며 하부 백업 롤(152)은 하부 작업 롤(104)에 힘을 공급할 수 있다.
본 개시의 수냉식 양상들은 기존의 유냉식 롤링 압연기에 부가되거나 또는 새로운 롤링 압연기내 오일-기반 냉각/윤활과 통합될 수 있다. 기존의 유냉식 롤링 압연기 또는 새로운 롤링 압연기내 오일-기반 냉각/윤활은 본 출원에서 설명된 바와 같이 오일 공급기들, 헤더들, 밸브들, 및 다른 피처들을 포함할 수 있다.
상부 오일 분무 헤더(110)는 입구 측(124)에서 상부 작업 롤(102)에 근접하여 배치된다. 상부 오일 분무 헤더(110)는 패스 라인(128) 위에 배치된다. 상부 오일 분무 헤더(110)는 상부 작업 롤(102)을 윤활시키며 냉각시키는 상부 오일 분무(112)를 방출하는 하나 이상의 노즐들을 포함한다. 하부 오일 분무 헤더(114)는 입구 측(124)에서 하부 작업 롤(104)에 근접하여 배치된다. 하부 오일 분무 헤더(114)는 패스 라인(128) 아래에 배치된다. 하부 오일 분무 헤더(114)는 하부 작업 롤(104)을 윤활시키며 냉각시키는 하부 오일 분무(116)를 방출하는 하나 이상의 노즐들을 포함한다.
상부 오일 분무 헤더(110) 및 하부 오일 분무 헤더(114)는 오일 공급기(118)로부터 공급된다. 상부 오일 밸브(120)는 상부 오일 분무 헤더(110)를 통과하는 상부 오일 분무(112)의 타이밍 및 양을 제어하며 하부 오일 밸브(122)는 하부 오일 분무 헤더(114)를 통과하는 하부 오일 분무(116)의 타이밍 및 양을 제어한다. 다른 경우들에서, 임의의 수의 밸브들 및 노즐들을 포함하여, 상이한 오일 방출 디바이스들이 상부 작업 롤(102) 및 하부 작업 롤(104)을 냉각시키고 및/또는 윤활시키기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 상부 오일 분무 헤더(110) 및/또는 하부 오일 분무 헤더(114), 또는 다른 오일 방출 디바이스들은 입구 측(124) 또는 출구 측(126) 상에 배치될 수 있다. 상부 오일 분무 헤더(110) 및 하부 오일 분무 헤더(114)는 오일-기반 냉각 시스템을 구성한다.
물 분무 헤더(130)는 하부 작업 롤(104)에 근접하여 출구 측(126) 상에 배치된다. 물 분무 헤더(130)는 패스 라인(128) 아래에 위치된다. 물 분무 헤더(130)는 하부 작업 롤(104)을 냉각시키는 물 분무(132)를 방출하는 하나 이상의 개개의 노즐들을 포함한다. 물 분무 헤더(130)는 물 공급기(134)로부터 공급된다. 물 밸브(136)는 물 분무 헤더(130)를 통과하는 물 분무(132)의 타이밍 및 양을 제어한다. 다른 경우들에서, 임의의 수의 밸브들 및 노즐들을 포함하여, 상이한 물 방출 디바이스들이 하부 작업 롤(104)을 냉각시키기 위해 사용될 수 있다. 분무 헤더에서의 밸브들 및 노즐들은 이하에서 추가로 상세히 논의되는 바와 같이, 압연기의 편평도 측정 시스템의 측정 구역들과 정렬될 수 있다. 물 분무 헤더(130) 및 그것의 구성요소들은 물-기반 냉각 시스템의 압연기-내 부분을 구성할 수 있다.
몇몇 경우들에서, 하부 작업 롤(104) 상에 분무된 물은, 예컨대, 스트립(106)의 하부 표면으로 롤링됨으로써 물이 스트립(106)과 접촉하게 되는 기회를 갖기 전에 하부 작업 롤(104)로부터 제거된다. 몇몇 경우들에서, 하부 작업 롤(104)로 분무된 물은 스퀴지(squeegee)로서 동작하는 하부 백업 롤(152)에 의해 하부 작업 롤(104)로부터 제거된다. 몇몇 경우들에서, 하부 작업 롤(104)로 분무된 물은 하부 작업 롤(104)에 인접하여 설치된 와이퍼 블레이드(wiper blade)(도시되지 않음)에 의해 하부 작업 롤(104)로부터 제거된다. 몇몇 경우들에서, 물 분무 헤더(130)는 출구 측(126) 상에 배치될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 물 분무 헤더(130)가 입구 측(124) 상에 배치될 수 있지만, 이는 물이 스트립(106)으로 롤링될 기회를 갖기 전에 와이퍼 블레이드 또는 다른 메커니즘이 하부 작업 롤(104)로부터 물을 제거하기 위해 사용되는 경우에만 그러하다.
롤링 압연기(100)가 상부 작업 롤(102)에 근접하여 임의의 수냉식 디바이스를 갖지 않기 때문에, 물이 수냉식 디바이스로부터 스트립(106)으로 떨어지지 않으며 흔히 수냉식 냉간 압연기들과 연관된 적하-관련 표면 결함들을 일으키지 않는다.
상부 오일 분무 헤더(110), 하부 오일 분무 헤더(114), 및 물 분무 헤더(130)의 각각은 적용되는 바에 따라, 상부 작업 롤(102) 및 하부 작업 롤(104)의 전체 세로 축(예로서, 도 1에 보여지는 바와 같이 페이지로부터 나와 연장되는 방향에서)을 분무하기에 충분한 노즐들 및 밸브들을 포함할 수 있다.
물 분무(132)가 매우 효율적으로 하부 작업 롤(104)을 냉각시킬 수 있기 때문에, 오일은 하부 오일 분무 헤더(114)로부터 상부 오일 분무 헤더(110)로 우회될 수 있다. 상부 오일 밸브(120) 및 하부 오일 밸브(122) 중 하나 또는 양쪽 모두는 적절히 오일을 우회시키기 위해 조정된다. 하부 오일 분무 헤더(114)와 일렬인(in line) 압력 감소 밸브(138)는 하부 오일 분무(116)의 압력을 감소시키며 오일을 상부 오일 분무 헤더(110)로 우회시키기 위해 사용될 수 있다. 오일이 우회될 때, 하부 오일 분무(116)는 상부 오일 분무(112)보다 약하다. 몇몇 상황들에서, 하부 오일 분무(116)는 롤링을 위해 충분한 윤활을 제공하는데 필요한 충분한 오일만을 제공한다. 다시 말해서, 물-기반 냉각은 물-기반 및 오일-기반 냉각의 조합을 통해 추출된 열의 대부분을 추출하기 위해 사용될 수 있다. 상부 오일 분무 헤더(110)는, 하부 오일 분무 헤더(114)보다 많은 노즐들을 포함할 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다.
프로세서(140)는 감지 장비 및 상부 오일 밸브(120), 하부 오일 밸브(122), 및 물 밸브(136)에 연결될 수 있다. 프로세서(140)는 오일- 및 물-기반 냉각 양쪽 모두를 이용하여 상부 작업 롤(102) 및 하부 작업 롤(104)에 최적의 냉각을 제공하기 위해 각각의 밸브(120, 122, 136)를 제어한다. 프로세서(140)는 상부 작업 롤(102) 및 하부 작업 롤(104)에 제공되는 냉각 프로파일을 조정함으로써 롤링된 후 스트립(106)의 편평도를 제어할 수 있다. 프로세서(140)는 상부 오일 분무(112)에 대한 조정들을 수행함으로써 상부 작업 롤(102)의 냉각 프로파일을 제어할 수 있으며 물 분무(132)에 대한 조정들을 수행함으로써 하부 작업 롤(104)의 냉각 프로파일을 제어한다. 이러한 경우들에서, 프로세서(140)는 하부 오일 분무(116)에 대한 조정들을 수행함으로써 하부 작업 롤(104)의 냉각 프로파일을 제어하지 않는다.
도 2는 본 개시의 특정한 양상들에 따라 롤링되는 연질 금속 스트립(soft metal strip)(202)을 예시한 개략도이다. 연질 금속을 롤링할 때 필요한 냉각의 양이 경 금속을 롤링할 때보다 적기 때문에, 롤링 압연기(100)는 때때로 도 2에 보여지는 바와 같이, 연질 금속들을 롤링할 때 단지 오일-기반 냉각 시스템들만을 사용할 수 있다. 단지 오일-기반 냉각 시스템들만이 사용되기 때문에, 유사한 양들의 오일이 상부 오일 분무(112) 및 하부 오일 분무(116)로 방출된다. 물 밸브(136)는 오프(off)일 수 있다.
부가적인 냉각이 요구되면, 물 밸브(136)를 턴 온함으로써 물-기반 냉각이 개시될 수 있다. 그때, 하부 작업 롤(104)이 오일-기반 및 물-기반 냉각 양쪽 모두에 의해 냉각되는 동안 오일은 상부 작업 롤(102)에 부가적인 오일-기반 냉각을 제공하기 위해 하부 오일 분무(116)로부터 상부 오일 분무(112)로 우회될 수 있다.
오일 드레인(oil drain)(142) 및 오일 드레인(143)으로부터 분리될 수 있는 물 드레인(water drain)(144)이 제공된다. 오일 드레인(142)은 사용된 오일을 수집하며 오일 필터를 통해 사용된 오일을 다시 오일 공급기(118)로 보낸다. 물 드레인(144)은 사용된 물을 수집하며 물 필터를 통해 물을 다시 물 공급기(134)로 보낸다. 몇몇 경우들에서, 물 분무(132)는 물이 입구 측(124)으로부터의 하부 오일 분무(116)와 혼합되는 것을 막기 위해 출구 측(126) 상에서 압연기의 중심선을 향해 포함된다.
몇몇 경우들에서, 공통 드레인(예로서, 단일 위치로 공급하는 단일 드레인 또는 다수의 드레인들)이 사용되며 필터링 및 분리 프로세스들이 물과 오일을 분리하기 위해 사용된다. 공통 드레인(common drain)(예로서, 물 드레인(144) 및 오일 드레인(142))으로부터의 물 및 오일은 물 및 오일 분리 탱크(154)에서 수집될 수 있다. 오일은 물 및 오일 분리 탱크(154)에서 물에 당연히 뜨기 때문에, 물 및 오일 분리 탱크(154)는 오일이 수집되며 오일 공급기(118)에 제공되는 상부 포트(예로서, 오일 추출 포트(156)), 및 물이 수집되며 물 공급기(134)에 제공되는 하부 포트(예로서, 물 추출 포트(158))를 포함할 수 있다. 다른 메커니즘들 및 장비가 오일 공급기(118) 및 물 공급기(134)의 각각에 재-공급을 위해 물과 오일을 분리하는데 사용될 수 있다.
도 3은 본 개시의 특정한 양상들에 따른 기존의 압연기를 업그레이드하는 프로세스(300)의 흐름도이다. 기존의 유냉식 압연기가 블록(302)에서 제공된다. 블록(304)에서, 물 분무 헤더가 하부 작업 롤에 근접하여 설치된다. 또한 블록(304)에서, 본 출원에서 설명된 바와 같이 물 분무 헤더를 동작시키기 위해 필요한 임의의 부가적인 제어기들 및 장비가 설치된다.
도 4는 본 개시의 특정한 양상들에 따라 기존의 압연기를 업그레이드하는 프로세스(400)의 흐름도이다. 기존의 수냉식 압연기가 블록(402)에 제공된다. 블록(404)에서, 상부 작업 롤에 근접한 물 분무 헤더가 제거된다. 블록(406)에서, 상부 오일 분무 헤더는 상부 작업 롤에 근접하여 설치되며 하부 오일 분무 헤더는 하부 작업 롤에 근접하여 설치된다. 또한 블록(406)에서, 본 출원에서 설명된 바와 같이 상부 오일 분무 헤더 및 하부 오일 분무 헤더를 동작시키기 위해 필요한 임의의 부가적인 제어기들 및 장비가 설치된다.
도 5는 본 개시의 특정한 양상들에 따라 롤링되는 금속 스트립(502)의 상부-뷰 개략도이다. 금속 스트립(502)은 하부 작업 롤(보여지지 않음) 및 상부 작업 롤(506)을 통과한다. 상부 작업 롤은 상부 백업 롤(508)에 의해 지지된다. 상부 오일 헤더(504)는 상부 작업 롤(506)에 인접하여 위치되며 하부 오일 헤더(보여지지 않음)는 윤활 및 냉각 목적들을 위해 작업 롤들로 오일을 분무하기 위해 하부 작업 롤에 인접하여 위치된다. 물 분무 헤더(510)는 하부 작업 롤로 물을 분무하기 위해 스트립(502) 아래에, 하부 작업 롤에 인접하여 배치된다.
편평도 측정 시스템(514)이 스트립(502)에 인접하여 배치될 수 있다. 편평도 측정 시스템(514)은 작업 롤들 뒤(예로서, 스트립들(502)이 작업 롤들에 의해 롤링된 후)의 위치에 배치될 수 있다. 편평도 측정 시스템(514)은 스트립(502)의 편평도를 나타내는 측정 신호들을 제공하기 위해 제어기(518)와 결합될 수 있다. 이들 신호들에 기초하여, 제어기(518)(예로서, 하나 이상의 애플리케이션 특정 집적 회로들(ASIC들), 디지털 신호 프로세서들(DSP들), 디지털 신호 프로세싱 디바이스들(DSPD들), 프로그램 가능한 로직 디바이스들(PLD들), 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이들(FPGA들), 프로세서들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 본 출원에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 및/또는 그것의 조합)는 스트립(502)의 원하는 편평도(예로서, 측방향 편평도)를 달성하기 위해 상부 및/또는 하부 작업 롤들의 냉각을 제어할 수 있다.
편평도 측정 시스템(514)은 스트립(502)의 하나 이상의 측방향 구역(lateral zone)들(520a 내지 520k)을 가로질러 스트립(502)의 편평도를 검출하는 하나 이상의 센서들(516a 내지 516k)(예로서, 편평도 측정 롤의 내부 트랜듀서들 또는 로드 셀(load cell)들)을 포함할 수 있다. 11개의 센서들 및 측방향 구역들이 도 5에 도시되지만, 임의의 수의 센서들 및 측방향 구역들이 사용될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 측방향 구역들의 수는 센서들의 수와 동일하다. 편평도 측정 롤이 특정한 편평도 측정 시스템(514)으로서 도시되지만, 적절한 편평도 측정 디바이스가 사용될 수 있다.
몇몇 경우들에서, 제어기(518)는 작업 롤들의 냉각 이외의 메커니즘들을 통해 편평도 제어를 제공하기 위해 편평도 측정 시스템(514)으로부터의 측정 신호들을 사용한다.
몇몇 경우들에서, 제어기(518)는 작업 롤들의 특정 측방향 부분들을 선택적으로 다른 부분들보다 많이 냉각시킴으로써 편평도 제어를 제공하기 위해 편평도 측정 시스템(514)으로부터의 측정 신호들을 사용한다. 이런 제어되는 냉각은 작업 롤들 중 하나 또는 양쪽 모두로 분무되는 오일(예로서, 상부 오일 헤더(504)로부터의 오일)의 제어, 하부 작업 롤로 분무되는 물의 제어, 또는 그것의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 특정 측방향 구역(예로서, 측방향 구역(520e))에서의 바람직하지 않은 편평도를 나타내는 편평도 측정값이 수신될 때, 제어기(518)는 하나 또는 양쪽 작업 롤들 모두의 각각의 측방향 부분(들)의 냉각을 감소시키기 위해 신호들을 전송할 수 있어서, 작업 롤(들)이 상기 측방향 위치에서 비례적으로 약간 팽창하는 것을 허용한다.
물 분무 헤더(510)를 사용하는 제어된 냉각은 물 분무 헤더(510)를 가로질러 측방향으로 이격된 여러 개의 개개의-제어 가능한 노즐들(512a 내지 512k)을 가진 물 분무 헤더(510)에 의해 성취될 수 있다. 측방향으로 이격되는 구성에서, 노즐들(512a 내지 512k)은 따라서 하부 작업 롤의 폭을 가로질러 측방향으로 배치된다. 11개의 노즐들(512a 내지 512k)이 도 5에 도시되지만, 임의의 수의 노즐들이 사용될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 각각의 노즐(512a 내지 512k)은 각각의 측방향 구역(520a 내지 520k)과 연관되며 그러므로 편평도 측정 시스템(514)의 각각의 센서(516a 내지 516k)와 연관된다. 각각의 노즐(512a 내지 512k)은 제어기(518)로부터의 제어 신호들에 기초하여 제어될 수 있다(예로서, 물 흐름을 감소시키거나 또는 증가시키기 위해). 그러므로, 특정한 센서(516a 내지 516k)로부터의 측정값들은 각각의 노즐들(512a 내지 512k)의 물 흐름의 양을 제어하기 위해 제어기(518)에 의해 레버리징될 수 있으며, 그에 따라 하부 작업 롤의 특정 측방향 세그먼트들에 적용되는 냉각의 양을 제어한다.
오일 헤더들을 사용하는 제어된 냉각은 오일이 분무되는 복수의 개개의-제어 가능한 노즐들을 포함한 오일 헤더(예로서, 상부 오일 헤더(504))에 의해 유사하게 성취될 수 있다. 제어기(518)로부터의 제어 신호들은, 편평도 측정 시스템(514)으로부터의 측정 신호들에 기초하여, 얼마나 많은 오일이 개개의-제어 가능한 노즐들의 각각으로부터 흐르는지를 제어할 수 있다. 각각의 개별적으로-제어 가능한 노즐은 스트립(502)의 각각의 측방향 구역(520a 내지 520k)과 연관될 수 있다. 하나 또는 양쪽 오일 헤더들 모두는 그런식으로 제어될 수 있다.
몇몇 경우들에서, 오일-기반 및 물-기반 냉각의 조합은 편평도 측정 시스템(514)으로부터의 측정 신호들에 기초하여 제어기(518)에 의해 제어된다.
몇몇 경우들에서, 물-기반 냉각은 하부 작업 롤로부터의 열의 대부분을 고르게 추출하기 위해 사용될 수 있는 반면, 오일-기반 냉각은 편평도 측정 시스템(514)으로부터의 피드백에 기초하여 하부 작업 롤의 제어 가능한 냉각을 제공하기 위해 사용된다.
도 6은 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 롤링 압연기의 작업 롤들을 냉각시키는 방법(600)을 묘사한 흐름도이다. 방법(600)은 금속 스트립이 작업 롤들에 의해 롤링되는 동안 일어날 수 있다. 블록(602)에서, 오일이 롤을 냉각시키기 위해 상부 작업 롤로 분무될 수 있다. 블록(604)에서, 오일이 롤을 냉각시키기 위해 하부 작업 롤 상에서 분무될 수 있다. 블록(606)에서, 물이 롤을 냉각시키기 위해 하부 작업 롤 상에서 분무될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 하부 작업 롤의 온도가 모니터링되거나 또는 예측될 수 있으며 블록(606) 동안 분무된 물이 하부 작업 롤로부터 열을 빼내는 정도에 기초하여, 블록(604)에서 하부 작업 롤로 분무된 오일의 양이 줄어들 수 있다. 몇몇 경우들에서, 선택적 블록(608)에서, 블록(604)에서 하부 작업 롤 상에서 더 이상 분무되지 않는 오일은 블록(602)에서 상부 오일 분무로 우회될 수 있다.
선택적 블록(610)에서, 롤링되는 스트립의 편평도가 측정될 수 있다. 이 측정값에 기초하여, 작업 롤(들)(예로서, 하부 작업 롤, 상부 작업 롤, 또는 그것의 조합)의 측방향-제어 냉각이 블록(612)에서 수행될 수 있다. 측방향-제어 냉각은 블록(602)에서 상부 작업 롤에 적용된 오일, 블록(604)에서 하부 작업 롤에 적용된 오일, 및 블록(606)에서 하부 작업 롤에 적용된 물의 임의의 조합을 증가시키거나 또는 감소시키는 것을 수반할 수 있다.
본 출원에서 설명된 개념들을 사용하여, 오일의 대부분이 하부 오일 분무(116)로부터 상부 오일 분무(112)로 우회되기 때문에, 상부 작업 롤(102)은 펌핑 용량에서의 임의의 투자 없이 종래의 유냉식 압연기들로부터 다른식으로 이용 가능한 것보다 상당히 더 많은 오일로 냉각될 수 있다. 유리하게는, 상부 작업 롤(102)은 그것 상에 분무되는 오일의 부가적인 양으로 인해 훨씬 더 차갑게 유지되고, 하부 작업 롤(104)은 수냉 또는 유냉 및 수냉의 조합에 의해 냉각된다.
부가적으로, 작업 롤들(예로서, 상부 작업 롤(102) 및 하부 작업 롤(104))은 특정한 유액 또는 기계적 분산으로 오일 및 물을 특별하게 혼합하기 위한 장비 또는 프로세스들 없이 충분히 및 효율적으로 냉각될 수 있다. 대신에, 몇몇 양상들에서, 쉽게-분리된 오일 및 물이 각각 개별적으로 필요에 따라 하부 작업 롤에 제공될 수 있다.
본 출원에서 설명된 바와 같이, 하이브리드 유냉식 및 수냉식 압연기는 기존의 압연기들을 업그레이드하며 그것의 생산성을 증가시키기 위한 방식을 제공할 수 있다. 기존의 유냉식 압연기는 수냉식 압연기로의 완전한 전환보다 더 작은 비용으로 개선된 편평도 및 보다 낮은 화재 위험을 제공하기 위해 업그레이드될 수 있다. 본 출원에서 설명된 바와 같이, 하이브리드 압연기는 전적인 오일 기반 냉각으로부터 하부 작업 롤(104) 상에서 완전 또는 거의 완전 물-기반 냉각을 수행하고 상부 작업 롤(102)을 냉각시키기 위해 오일의 모두 또는 거의 모두를 우회시키는 것까지 냉각을 동적으로 조정할 수 있다. 본 출원에서 설명된 하이브리드 압연기는 우수한 편평도 제어를 제공할 수 있고, 빠른 압연기 속도들을 허용할 수 있고, 각각의 패스에 대해 취해질 큰 감소들을 허용할 수 있고, 타겟 게이지에 도달하기 위해 필요한 패스들의 수를 감소시킬 수 있으며, 보다 낮은 비용들로 동작할 수 있다.
개개의 실시예들이 플로우차트들, 흐름도들, 데이터 흐름도들, 구조도들, 또는 블록도들로서 묘사되는 프로세스들로서 설명될 수 있다. 플로우차트는 순차적인 프로세스로서 동작들을 설명할 수 있지만, 많은 동작들이 동시에 또는 병렬적으로 수행될 수 있다. 또한, 동작들의 순서는 재-배열될 수 있다. 프로세스는 그것의 동작이 완료될 때 종료되지만, 도면에 포함되지 않은 부가적인 단계들을 가질 수 있다.
예시된 실시예들을 포함하여, 실시예들의 앞서 말한 설명은 단지 예시 및 설명의 목적을 위해서만 제공되었으며 개시된 정확한 형태들에 제한되거나 또는 완전한 것으로 의도되지 않는다. 다수의 수정예들, 적응예들, 및 그것의 사용들은 이 기술분야의 숙련자들에게 분명할 것이다.
이하에서 사용된, 일련의 예들에 대한 임의의 참조는 택일적으로 이들 예들의 각각에 대한 참조로서 이해될 것이다(예로서, "예들(1 내지 4)"은 "예 1, 예 2, 예 3, 또는 예 4"로서 이해될 것이다).
예 1은 상부 작업 롤에 근접한 상부 오일 분무 헤더; 하부 작업 롤에 근접한 하부 오일 분무 헤더; 및 상기 하부 작업 롤에 근접한 물 분무 헤더를 포함하는, 롤링 압연기를 위한 하이브리드 냉각 시스템이다.
예 2는 예 1의 시스템이며, 상부 오일 분무 헤더 및 하부 오일 분무 헤더와 유체 연결하는 오일 공급기; 및 하부 오일 분무 헤더 및 오일 공급기 사이에서 일렬로 배치된 밸브를 추가로 포함하며, 밸브는 하부 오일 분무 헤더로부터 상부 오일 분무 헤더로 오일을 우회시키도록 작동 가능하다.
예 3은 예 1 또는 예 2의 시스템이며, 물 분무 헤더는 하부 작업 롤의 출구 측에 근접하여 위치된다.
예 4는 예 1 내지 예 3의 시스템이며, 분무된 오일 및 물을 수집하기 위해 배치된 드레인; 및 공통 드레인에 결합되며 물 분무 헤더에 결합된 물 추출 포트 및 상부 오일 분무 헤더 및 하부 오일 분무 헤더에 결합된 오일 추출 포트를 가진 물 및 오일 분리 탱크를 추가로 포함한다.
예 5는 예 1 내지 예 4의 시스템이며, 편평도 측정 시스템; 및 상기 편평도 측정 시스템에 및 복수의 개별적으로-제어 가능한 노즐들에 결합된 제어기를 추가로 포함하며, 상기 복수의 개별적으로-제어 가능한 노즐들은 상부 오일 분무 헤더, 하부 오일 분무 헤더, 또는 물 분무 헤더 상에 위치된다.
예 6은 예 1 내지 예 5의 시스템이며, 하부 작업 롤로부터 물을 제거하기 위해 하부 작업 롤에 근접하여 배치된 와이퍼를 추가로 포함한다.
예 7은 압연기 냉각 시스템을 업그레이드하는 방법이며, 상부 작업 롤에 근접한 상부 오일 분무 헤더 및 하부 작업 롤에 근접한 하부 오일 분무 헤더를 포함한 오일-기반 냉각 시스템을 제공하는 단계; 및 상기 하부 작업 롤에 근접하여 물 분무 헤더를 설치하는 단계를 포함한다.
예 8은 예 7의 방법이며, 물 분무 헤더를 설치하는 단계는 하부 작업 롤의 출구 측에 근접하여 물 분무 헤더를 설치하는 단계를 포함한다.
예 9는 예 7 또는 예 8의 방법이며, 적어도 하부 작업 롤로부터 물 및 오일을 수집하기 위해 배치된 드레인을 설치하는 단계; 상기 드레인에 물 및 오일 분리 탱크를 결합하는 단계; 물 분무 헤더에 물 및 오일 분리 탱크의 물 추출 포트를 결합하는 단계; 및 하부 오일 분무 헤더에 물 및 오일 분리 탱크의 오일 추출 포트를 결합하는 단계를 추가로 포함한다.
예 10은 예 7 내지 예 9의 방법이며, 하부 작업 롤의 출구 측에 근접하여 편평도 측정 시스템을 배치하는 단계; 및 편평도 측정 시스템에 및 복수의 개별적으로-제어 가능한 노즐들에 제어기를 결합하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 복수의 개별적으로-제어 가능한 노즐들은 상부 오일 분무 헤더, 하부 오일 분무 헤더, 또는 물 분무 헤더 상에 위치된다.
예 11은 롤링 압연기를 냉각시키는 방법이며, 상부 작업 롤에 상부 오일 분무를 적용하는 단계; 하부 작업 롤에 하부 오일 분무를 적용하는 단계; 및 하부 작업 롤에 물 분무를 적용하는 단계를 포함한다.
예 12는 예 11의 방법이며, 물 분무를 적용하는 단계는 하부 작업 롤의 출구 측에 물 분무를 적용하는 단계를 포함한다.
예 13은 예 11 또는 예 12의 방법이며, 와이퍼를 사용하여 하부 작업 롤로부터 물을 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
예 14는 예 11 내지 예 13의 방법이며, 하부 오일 분무에서 상부 오일 분무로 오일을 우회시키는 단계를 추가로 포함한다.
예 15는 예 11 내지 예 14의 방법이며, 편평도 측정값들을 획득하기 위해 상부 작업 롤 및 하부 작업 롤을 사용하여 롤링되는 금속 스트립의 편평도를 측정하는 단계; 및 편평도 측정값들을 사용하여 금속 스트립의 편평도를 제어하는 단계를 추가로 포함하며, 금속 스트립의 편평도를 제어하는 단계는 상부 오일 분무, 하부 오일 분무, 또는 물 분무 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함한다.
예 16은 예 15의 방법이며, 금속 스트립의 편평도를 측정하는 단계는 복수의 측방향 구역들의 각각에 대한 개개의 편평도 측정값을 획득하는 단계를 포함하며, 복수의 측방향 구역들의 각각은 복수의 측방향으로-이격된 노즐들의 각각의 노즐에 대응하며, 금속 스트립의 편평도를 제어하는 단계는 각각의 개개의 편평도 측정값에 기초하여 복수의 측방향으로-이격된 노즐들의 각각을 개별적으로 제어하는 단계를 포함한다.
예 17은 예 16의 방법이며, 물 분무는 복수의 측방향으로-이격된 노즐들을 통하여 빠져 나간다.
예 18은 예 16의 방법이며, 하부 오일 분무는 복수의 측방향으로-이격된 노즐들을 통하여 빠져 나간다.
예 19는 예 18의 방법이며, 물 분무를 적용하는 단계는 하부 작업 롤의 폭을 가로질러 균일하게 하부 작업 롤로부터 열을 추출하는 단계를 포함한다.
예 20은 예 11 내지 예 19의 방법이며, 물 분무를 적용하는 단계 및 하부 오일 분무를 적용하는 단계는 총괄하여 하부 롤로부터 열을 추출하는 단계를 포함하고, 물 분무를 적용하는 단계는 열의 대부분을 추출하는 단계를 포함하며, 하부 오일 분무를 적용하는 단계는 하부 작업 롤을 윤활시키는 단계를 포함한다.

Claims (20)

  1. 롤링 압연기(rolling mill)를 위한 하이브리드 냉각 시스템에 있어서,
    상부 작업 롤에 근접한 상부 오일 분무 헤더;
    하부 작업 롤에 근접한 하부 오일 분무 헤더; 및
    상기 하부 작업 롤에 근접한 물 분무 헤더를 포함하는, 하이브리드 냉각 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 오일 분무 헤더 및 상기 하부 오일 분무 헤더와 유체 연결(fluid connection)하는 오일 공급기; 및
    상기 하부 오일 분무 헤더와 상기 오일 공급기 사이에서 일렬로(in line) 배치된 밸브로서, 상기 밸브는 상기 하부 오일 분무 헤더로부터 상기 상부 오일 분무 헤더로 오일을 우회시키도록 작동 가능한, 상기 밸브를 더 포함하는, 하이브리드 냉각 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 물 분무 헤더는 상기 하부 작업 롤의 출구 측에 근접하여 위치되는, 하이브리드 냉각 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    분무된 오일 및 물을 수집하기 위해 배치된 드레인(drain); 및
    공통 드레인에 결합되며, 상기 물 분무 헤더에 결합된 물 추출 포트 및 상기 상부 오일 분무 헤더 및 하부 오일 분무 헤더에 결합된 오일 추출 포트를 가진 물 및 오일 분리 탱크를 더 포함하는, 하이브리드 냉각 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    편평도 측정 시스템(flatness measurement system); 및
    상기 편평도 측정 시스템에 그리고 복수의 개별적으로-제어 가능한 노즐들에 결합된 제어기로서, 상기 복수의 개별적으로-제어 가능한 노즐들은 상기 상부 오일 분무 헤더, 상기 하부 오일 분무 헤더, 또는 상기 물 분무 헤더 상에 위치되는, 상기 제어기를 더 포함하는, 하이브리드 냉각 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 작업 롤로부터 물을 제거하기 위해 상기 하부 작업 롤에 근접하여 배치된 와이퍼를 더 포함하는, 하이브리드 냉각 시스템.
  7. 청구항 1의 하이브리드 냉각 시스템을 포함하도록 압연기 냉각 시스템을 업그레이드하는 방법에 있어서,
    상부 오일 분무 헤더 및 하부 오일 분무 헤더를 포함하는 오일-기반 냉각 시스템을 제공하는 단계; 및
    상기 하부 작업 롤에 근접하여 상기 물 분무 헤더를 설치하는 단계를 포함하는, 압연기 냉각 시스템을 업그레이드하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 물 분무 헤더를 설치하는 단계는 상기 하부 작업 롤의 출구 측에 근접하여 상기 물 분무 헤더를 설치하는 단계를 포함하는, 압연기 냉각 시스템을 업그레이드하는 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    적어도 상기 하부 작업 롤로부터 물 및 오일을 수집하기 위해 배치된 드레인(drain)을 설치하는 단계;
    상기 드레인에 물 및 오일 분리 탱크를 결합하는 단계;
    상기 물 분무 헤더에 상기 물 및 오일 분리 탱크의 물 추출 포트를 결합하는 단계; 및
    상기 하부 오일 분무 헤더에 상기 물 및 오일 분리 탱크의 오일 추출 포트를 결합하는 단계를 더 포함하는, 압연기 냉각 시스템을 업그레이드하는 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 하부 작업 롤의 출구 측에 근접하여 편평도 측정 시스템을 배치하는 단계; 및
    상기 편평도 측정 시스템에 그리고 복수의 개별적으로-제어 가능한 노즐들에 제어기를 결합하는 단계로서, 상기 복수의 개별적으로-제어 가능한 노즐들은 상기 상부 오일 분무 헤더, 상기 하부 오일 분무 헤더, 또는 상기 물 분무 헤더 상에 위치되는, 상기 제어기를 결합하는 단계를 더 포함하는, 압연기 냉각 시스템을 업그레이드하는 방법.
  11. 청구항 1의 상기 하이브리드 냉각 시스템을 사용하여 롤링 압연기를 냉각시키는 방법에 있어서,
    상기 상부 오일 분무 헤더를 사용하여 상기 상부 작업 롤에 상부 오일 분무를 적용하는 단계;
    상기 하부 오일 분무 헤더를 사용하여 상기 하부 작업 롤에 하부 오일 분무를 적용하는 단계; 및
    상기 물 분무 헤더를 사용하여 상기 하부 작업 롤에 물 분무를 적용하는 단계를 포함하는, 롤링 압연기를 냉각시키는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 물 분무를 적용하는 단계는 상기 하부 작업 롤의 출구 측에 상기 물 분무를 적용하는 단계를 포함하는, 롤링 압연기를 냉각시키는 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    와이퍼를 사용하여 상기 하부 작업 롤로부터 물을 제거하는 단계를 더 포함하는, 롤링 압연기를 냉각시키는 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 하부 오일 분무로부터 상기 상부 오일 분무로 오일을 우회시키는 단계를 더 포함하는, 롤링 압연기를 냉각시키는 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    편평도 측정값들을 획득하기 위해 상기 상부 작업 롤 및 상기 하부 작업 롤을 사용하여 롤링된 금속 스트립(metal strip)의 편평도를 측정하는 단계; 및
    상기 편평도 측정값들을 사용하여 상기 금속 스트립의 편평도를 제어하는 단계로서, 상기 금속 스트립의 상기 편평도를 제어하는 단계는 상기 상부 오일 분무, 상기 하부 오일 분무, 또는 상기 물 분무 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는, 상기 금속 스트립 편평도를 제어하는 단계를 더 포함하는, 롤링 압연기를 냉각시키는 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 금속 스트립의 상기 편평도를 측정하는 단계는 복수의 측방향 구역들의 각각에 대하여 개개의 편평도 측정값을 획득하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 측방향 구역들의 각각은 복수의 측방향으로-이격된 노즐들의 각각의 노즐에 대응하며, 상기 금속 스트립의 상기 편평도를 제어하는 단계는 상기 각각의 개개의 편평도 측정값에 기초하여 상기 복수의 측방향으로-이격된 노즐들의 각각을 개별적으로 제어하는 단계를 포함하는, 롤링 압연기를 냉각시키는 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 물 분무는 상기 복수의 측방향으로-이격된 노즐들을 통하여 빠져 나가는, 롤링 압연기를 냉각시키는 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 하부 오일 분무는 상기 복수의 측방향으로-이격된 노즐들을 통하여 빠져 나가는, 롤링 압연기를 냉각시키는 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 물 분무를 적용하는 단계는 상기 하부 작업 롤의 폭을 가로질러 균일하게 상기 하부 작업 롤로부터 열을 추출하는 단계를 포함하는, 롤링 압연기를 냉각시키는 방법.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 물 분무를 적용하는 단계 및 상기 하부 오일 분무를 적용하는 단계는 총괄하여 상기 하부 롤로부터 열을 추출하는 단계를 포함하고, 상기 물 분무를 적용하는 단계는 상기 열의 대부분을 추출하는 단계를 포함하며, 상기 하부 오일 분무를 적용하는 단계는 상기 하부 작업 롤을 윤활시키는 단계를 포함하는, 롤링 압연기를 냉각시키는 방법.
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