KR20170012641A - 핀치롤 장치 및 이를 포함하는 스트립 권취 설비 - Google Patents

핀치롤 장치 및 이를 포함하는 스트립 권취 설비 Download PDF

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KR20170012641A
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 핀치롤 장치는, 스트립의 하부에 배치되며, 상기 스트립의 하면을 가압하는 하부 핀치롤; 상기 스트립의 상부에 배치되며, 상기 스트립의 상면을 가압하는 제1 상부 핀치롤; 상기 스트립의 상부에서 상기 제1 상부 핀치롤과 이격되어 배치되며, 상기 스트립의 상면을 가압하는 제2 상부 핀치롤;을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 하부 핀치롤은 상기 제1 상부 핀치롤과 제2 상부 핀치롤의 사이에 위치하며, 상기 하부 핀치롤과 제1 및 제2 상부 핀치롤은 각각 베이링 블록을 매개로 수직 및 수평 이동 가능하게 제공될 수 있다.

Description

핀치롤 장치 및 이를 포함하는 스트립 권취 설비{PINCH ROLL APPARATUS AND WINDING SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 핀치롤 장치 및 이를 포함하는 스트립 권취 설비에 관한 것이다.
열간압연 제품을 생산하기 위해서는 두꺼운 슬래브를 가열로에 넣고 생산하는 제품의 특성에 맞추어 가열하여 추출하고, 조질 압연기 및 최종 압연기를 통과시켜 목표로 하는 치수의 스트립으로 압연을 하며, 압연된 얇은 스트립은 런아웃 테이블 위를 주행하면서 냉각 및 열처리하여 코일 형태로 권취하는 공정을 거치게 된다.
등록특허 제0862778호
압연기를 통과한 스트립의 두께가 불균일하거나 두꺼운 경우에는 멘드렐 방향으로 용이하게 벤딩되지 못하여 작업이 중단되는 문제, 스트립에 걸리는 장력을 충분히 확보하지 못하여 텔레스코프(telescope) 불량을 발생시키는 문제 등이 발생할 수 있으며, 이러한 문제를 개선할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 핀치롤 장치는, 스트립의 하부에 배치되며, 상기 스트립의 하면을 가압하는 하부 핀치롤; 상기 스트립의 상부에 배치되며, 상기 스트립의 상면을 가압하는 제1 상부 핀치롤; 상기 스트립의 상부에서 상기 제1 상부 핀치롤과 이격되어 배치되며, 상기 스트립의 상면을 가압하는 제2 상부 핀치롤;을 포함하여 구성되되, 상기 하부 핀치롤은 상기 제1 상부 핀치롤과 제2 상부 핀치롤의 사이에 위치하며, 상기 하부 핀치롤과 제1 및 제2 상부 핀치롤은 각각 베이링 블록을 매개로 수직 및 수평 이동 가능하게 제공될 수 있다.
상기 제1, 2 상부 및 하부 핀치롤들에 각각 구비된 제1 및 제2 상부 베어링 블록과 하부 베어링 블록은 각각 상기 제1 및 제2 상부 핀치롤과 상기 하부 핀치롤의 높이를 조절하는 높이 조절부, 상기 높이 조절부를 통해 조절된 높이를 검출하는 높이 검출부, 및 상기 제1 및 제2 상부 핀치롤과 상기 하부 핀치롤을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동부를 포함할 수 있다.
상기 제1, 2 상부 핀치롤들에 각각 구비된 제1 및 제2 상부 베어링 블록은 각각 상기 스트립에 가하는 압력을 검출하는 압력 검출부를 포함할 수 있다.
상기 제1 상부 핀치롤의 직경은 상기 제2 상부 핀치롤의 직경과 적어도 동일하거나 더 클 수 있다.
상기 제1 상부 핀치롤과 상기 제2 상부 핀치롤의 직경은 상기 하부 핀치롤의 직경보다 더 클 수 있다.
상기 제1 상부 핀치롤의 중심축과 상기 제2 상부 핀치롤의 중심축 사이의 거리는 2500mm 이하일 수 있다.
상기 제1 상부 핀치롤의 중심축과 상기 하부 핀치롤의 중심축 사이의 거리는 1200mm 내지 2400mm 사이의 범위를 가질 수 있다.
상기 제2 상부 핀치롤의 중심축과 상기 하부 핀치롤의 중심축 사이의 거리는 100mm 내지 300mm 사이의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 스트립 권취 설비는, 압연기; 상기 압연기를 통과하여 이송되는 스트립을 벤딩시키는 핀치롤 장치; 및 상기 벤딩된 스트립을 권취하는 멘드렐;을 포함할 수 있다.
상기 핀치롤 장치와 상기 멘드렐 사이에 배치되는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 스트립의 벤딩을 용이하게 하여 스트립 선단이 멘드렐에 감기도록 유도하며, 장력 확보를 통해 텔레스코프 불량을 개선하며, 스트립 폭 불량이 발생하는 문제를 개선할 수 있는 핀치롤 장치 및 이를 포함하는 스트립 권취 설비가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스트립 권취 설비를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 핀치롤 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 도 2의 핀치롤 장치의 작용을 개략적으로 나타내는 도이다.
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. 따라서, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 핀치롤 장치를 포함하는 스트립 권취 설비를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스트립 권취 설비를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스트립 권취 설비(10)는 압연기(100), 상기 압연기(100)를 통과하여 이송되는 스트립(S)을 벤딩시키는 핀치롤 장치(200) 및 상기 벤딩된 스트립(S)을 권취하는 멘드렐(300)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 핀치롤 장치(200)와 상기 멘드렐(300) 사이에 배치되는 가이드부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 압연기(100)는 스트립(S)이 목표로 하는 치수의 두께를 가지도록 최종적으로 압연할 수 있다.
본 실시 형태에서 상기 압연기(100)는 4개의 롤러(110)로 구성되며, 상기 스트립(S)의 상부 및 하부에 각각 2개씩 배치되는 것으로 예시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 압연기(100)를 구성하는 롤러(110)의 수량은 다양하게 변경될 수 있다.
상기 핀치롤 장치(200)는 상기 압연기(100)를 통과하여 이송되는 스트립(S)을 멘드렐(300) 방향으로 벤딩시킬 수 있다.
상기 핀치롤 장치(200)는 상기 스트립(S)의 하부에 배치되며 상기 스트립(S)의 하면을 상부 방향으로 가압하는 하부 핀치롤(230), 상기 스트립(S)의 상부에 배치되며 상기 스트립(S)의 상면을 하부 방향으로 가압하는 제1 상부 핀치롤(210), 및 상기 스트립(S)의 상부에서 상기 제1 상부 핀치롤(210)과 이격되어 배치되며 상기 스트립(S)의 상면을 하부 방향으로 가압하는 제2 상부 핀치롤(220)을 포함할 수 있다.
본 실시 형태에서는 상기 핀치롤 장치(200)가 3개의 핀치롤(210,220,230), 즉 한 쌍의 상부 핀치롤(210,220)과 하나의 하부 핀치롤(230)을 포함하는 것으로 예시하고 있으나, 상기 핀치롤 장치(200)를 구성하는 상기 핀치롤의 수량은 기타 다양하게 변경될 수 있다.
상기 핀치롤 장치(200)의 구체적인 구조 및 작동에 대해서는 추후 설명한다.
상기 가이드부(400)는 상기 핀치롤 장치(200)를 통과한 상기 스트립(S)이 상기 멘드렐(300) 방향으로 공급되도록 유도할 수 있다. 상기 가이드부(400)는 상기 스트립(S)의 상부 및 하부 방향에서 상기 스트립(S)의 방향을 유도할 수 있다.
상기 멘드렐(300)은 상기 가이드부(400)를 통해 유도된 상기 스트립(S)을 원통형의 코일 형태로 감을 수 있다. 이렇게 상기 스트립(S)은 상기 멘드렐(300)에 코일 형태로 감겨 최종 제품으로 생산될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 상기 핀치롤 장치(200)에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 핀치롤 장치를 개략적으로 나타내는 도이고, 도 3은 도 2의 측면도이며, 도 4는 도 2의 핀치롤 장치의 작용을 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 핀치롤 장치(200)는 상기 스트립(S)의 상부에 위치하는 한 쌍의 제1 및 제2 상부 핀치롤(210,220)과, 상기 스트립(S)의 하부에 위치하는 하부 핀치롤(230)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 및 제2 상부 핀치롤(210,220)의 양 끝단에 각각 연결되는 제1 상부 베어링 블록(240)과 제2 상부 베어링 블록(250), 및 상기 하부 핀치롤(230)의 양 끝단에 연결되는 하부 베어링 블록(260)을 포함할 수 있다.
상기 제1 상부 핀치롤(210)은 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 압연기(100) 출구를 빠져나온 상기 스트립(S)을 상부에서 하중을 가할 수 있다.
상기 제1 상부 핀치롤(210)의 양 끝단에 연결되는 상기 제1 상부 베어링 블록(240)은 상기 제1 상부 핀치롤(210)을 회전 이동, 수직 이동 및 수평 이동가능하게 지지할 수 있다.
상기 제1 상부 베어링 블록(240)은 상기 제1 상부 핀치롤(210)의 높이를 조절하는 높이 조절부(241), 상기 높이 조절부(241)를 통해 조절된 높이를 검출하는 높이 검출부(242), 상기 제1 상부 핀치롤(210)을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동부(243), 및 상기 스트립(S)에 가하는 압력을 검출하는 압력 검출부(244)를 포함할 수 있다.
상기 제2 상부 핀치롤(220)은 상기 스트립(S)을 벤딩시킬 수 있다.
상기 제2 상부 핀치롤(220)의 양 끝단에 연결되는 상기 제2 상부 베어링 블록(250)은 상기 제2 상부 핀치롤(220)을 회전 이동, 수직 이동 및 수평 이동가능하게 지지할 수 있다.
상기 제2 상부 베어링 블록(250)은 상기 제2 상부 핀치롤(220)의 높이를 조절하는 높이 조절부(251), 상기 높이 조절부(251)를 통해 조절된 높이를 검출하는 높이 검출부(252), 상기 제2 상부 핀치롤(220)을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동부(253), 및 상기 스트립(S)에 가하는 압력을 검출하는 압력 검출부(254)를 포함를 포함할 수 있다.
상기 하부 핀치롤(230)은 상기 스트립(S)의 하부에 위치하여 상부에서 상기 스트립(S)에 가하는 하중을 지지할 수 있다. 상기 하부 핀치롤(230)은 상기 제1 상부 핀치롤(210)과 제2 상부 핀치롤(220)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 하부 핀치롤(230)의 양 끝단에 연결되는 상기 하부 베어링 블록(260)은 상기 하부 핀치롤(230)을 회전 이동, 수직 이동 및 수평 이동가능하게 지지할 수 있다.
상기 하부 베어링 블록(260)은 상기 하부 핀치롤(230)의 높이를 조절하는 높이 조절부(261), 상기 높이 조절부(261)를 통해 조절된 높이를 검출하는 높이 검출부(262), 및 상기 하부 핀치롤(230)을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동부(263)를 포함할 수 있다.
상기 제1 상부 핀치롤(210)의 직경은 상기 제2 상부 핀치롤(220)의 직경과 적어도 동일하거나 더 클 수 있다. 이를 통해 상기 스트립(S)의 선단부가 상기 제1 상부 핀치롤(210)에 부딪혀 발생하는 충격에 대한 지지력을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제1 상부 핀치롤(210)과 상기 제2 상부 핀치롤(220)의 직경은 상기 하부 핀치롤(230)의 직경보다 더 클 수 있다. 이를 통해 상기 스트립(S)이 평탄하지 않을 때 진입을 용이하게 할 수 있다.
상기 제1 상부 베어링 블록(240)은 상기 제1 상부 핀치롤(210)의 중심축과 상기 하부 핀치롤(230)의 중심축 사이의 거리(D1)가 대략 1200mm 내지 2400mm 사이의 범위를 가지도록 상기 제1 상부 핀치롤(210)을 배치시킬 수 있다.
상기 거리(D1)가 1200mm 보다 작을 경우 상기 제1 상부 핀치롤(210) 가압에 의한 상기 스트립(S)의 벤딩이 충분하게 되지 않는 문제가 발생한다. 그리고, 2400mm 보다 클 경우 상기 제1 상부 핀치롤(210) 가압에 의한 상기 스트립(S) 벤딩의 곡률 반경이 너무 크게 되어 벤딩에 의한 장력 조절 효과가 나타나지 않는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제2 상부 베어링 블록(250)은 상기 제2 상부 핀치롤(220)의 중심축과 상기 하부 핀치롤(230)의 중심축 사이의 거리(D2)가 대략 100mm 내지 300mm 사이의 범위를 가지도록 상기 제2 상부 핀치롤(220)을 배치시킬 수 있다.
상기 거리(D2)가 100mm 보다 작을 경우 상기 스트립(S)을 충분하게 벤딩시키지 못해 상기 멘드렐(300) 방향으로 유도하지 못하는 문제가 발생한다. 그리고, 300mm 보다 클 경우 상기 스트립(S)을 과도하게 벤딩시켜 상기 멘드렐(300) 방향으로 부드럽게 유도하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 제1 상부 핀치롤(210)의 중심축과 상기 제2 상부 핀치롤(220)의 중심축 사이의 거리(D3)가 대략 2500mm 이하가 되도록 상기 제1 상부 핀치롤(210)과 상기 제2 상부 핀치롤(220)을 이격시켜 배치시킬 수 있다.
상기 제1 상부 핀치롤(210)과 상기 제2 상부 핀치롤(220) 사이의 거리(D3)가 2500mm 보다 클 경우 가압에 의한 상기 스트립(S)의 벤딩 곡률 반경이 너무 크게 되어 벤딩에 의한 장력 조절 효과가 나타나지 않는 문제가 발생한다.
상기 제1 및 제2 상부 베어링 블록(240,250)과 상기 하부 베어링 블록(260)은 핀치롤 하우징(270) 내에 격납되어 설치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 상부 베어링 블록(240,250)의 높이 조절부(241,251)는, 예를 들어, 공압 또는 유압 실린더의 작동에 의해 구동될 수 있다. 상기 제1 및 제2 상부 베어링 블록(240,250)의 높이 검출부(242,252)는 상기 스트립(S)의 두께에 따라 상기 높이 조절부(241,251)의 이동량을 검출하여 롤갭제어 컨트롤러(280)에 값을 전달할 수 있다.
상기 하부 베어링 블록(260)의 높이 조절부(261)는 공압 또는 유압 실린더의 작동에 의해 구동될 수 있으며, 상기 스트립(S)의 두께에 따라 상기 높이 조절부(261)의 이동량을 검출하여 상기 롤갭제어 컨트롤러(280)에 값을 전달할 수 있다.
상기 높이 조절부(241,251,261)는 상기 핀치롤들(210,220,230)의 좌우 각각의 높이를 다르게 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상부 핀치롤(210)의 좌우 양끝단에 각각 연결되는 상기 제1 상부 베어링 블록(240)은 각각 높이 조절부(241)를 개별 구동시켜 상기 제1 상부 핀치롤(210)의 높이 및 기울기를 조절할 수 있다.
상기 제1 및 제2 상부 베어링 블록(240,250)의 압력 검출부(244,254)는 각각의 핀치롤(210,220)이 상기 스트립(S)에 가하는 하중, 즉 압력을 검출하여 상기 롤갭제어 컨트롤러(280)에 값을 전달할 수 있다.
상기 압력 검출부(244,254)는, 예를 들어, 상기 높이 조절부(241,251)의 유압 실린더의 유압을 검출하여 그 값을 상기 롤갭제어 컨트롤러(280)에 전달할 수 있다.
상기 제1 및 제2 상부 베어링 블록(240,250)과 상기 하부 베어링 블록(260)의 각 수평 이동부(243,253,263)는, 예를 들어, 공압 또는 유압 실린더의 작동에 의해 구동될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 상부 베어링 블록(240,250)과 상기 하부 베어링 블록(260)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
이하에서는 상기 핀치롤 장치(200)의 작동에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
상기 압연기(100) 출측에서 상기 스트립(S)이 주행하면, 상기 제1 상부 핀치롤(210)은 상기 높이 조절부(241)를 통해 상기 스트립(S)의 두께에 비례하여 상기 스트립(S)의 선단부가 상기 제1 상부 핀치롤(210)에 과다하게 부딪히지 않게 롤갭을 상기 스트립(S)의 두께보다 높게 설정하여 상기 스트립(S)의 선단부를 통과시킬 수 있다.
상기 스트립(S)의 선단부가 상기 제1 상부 핀치롤(210)을 통과하면, 상기 높이 조절부(241)를 통해 상기 제1 상부 핀치롤(210)을 하강시켜 상기 스트립(S)에 접촉하게 한다. 그리고, 압력 검출부(244)를 통해 상기 스트립(S)에 가해지는 하중(압력)을 검출하여 롤갭제어 컨트롤러(280)에 전달한다.
상기 제2 상부 핀치롤(220)은 높이 조절부(251)를 통해 상기 하부 핀치롤(230)과 상기 제2 상부 핀치롤(220)의 간격이 상기 스트립(S) 두께와 같거나 작도록 높이를 조절하여 상기 스트립(S)의 선단부가 멘드렐(300) 방향으로 벤딩되도록 한다. 그리고, 압력 검출부(254)를 통해 상기 스트립(S)에 가해지는 하중(압력)을 검출하여 상기 롤갭제어 컨트롤러(280)에 전달한다.
한편, 상기 제1 및 제2 상부 핀치롤(210,220)은 각각 회전속도를 상기 스트립(S)이 상기 멘드렐(300)에 한바퀴 이상 감기기 전까지는 상기 스트립(S)의 이송속도 대비 1 ~ 50% 빠른 속도로 회전하도록 한다. 그리고, 상기 스트립(S)이 상기 멘드렐(300)에 감긴 이후부터는 상기 스트립(S)의 이송속도를 기준으로 하고, 목표 장력과 실적 장력의 편차량만큼 속도를 가감 보상하는 값을 더해 속도를 제어한다.
마찬가지로, 상기 하부 핀치롤(230)은 회전속도를 상기 스트립(S)이 상기 멘드렐(300)에 한바퀴 이상 감기기 전까지는 상기 스트립(S)의 이송속도 대비 1 ~ 50% 빠른 속도로 회전하도록 하고, 상기 스트립(S)이 상기 멘드렐(300)에 감긴 이후부터는 상기 스트립(S)의 이송속도를 기준으로 하고, 목표 장력이 유지되도록 속도를 가감 보상하는 값을 더해 속도를 제어한다.
상기 제1 및 제2 상부 핀치롤(210,220)과 상기 하부 핀치롤(230)의 회전속도 보상은 하기 수학식[1]에 의해 장력 실적을 계산하고, 상기 스트립(S)을 감기위해 목표로 했던 장력 목표값과 검출된 장력 실적값의 편차량에 대하여 속도 보상값으로 환산하여 제1 상부 핀치롤(210) 및 제2 상부 핀치롤(220)의 속도 보상값을 결정한다. 하부 핀치롤(230)은 제2 상부 핀치롤(220)의 속도와 동일한 속도 보상값으로 보상한다.
[수학식 1]
장력 실정(Ts) = 장력 토크(Tt) / (코일폭 × 코일두께 × 권취코일반경)
여기서, 장력 토크(Tt) = 모터실적 토크 - (벤딩토크 + 가속토크 + 기계손실토크)로 하여 산출한다.
롤갭제어 컨트롤러(280)의 계산에 의해 작업하는 스트립(S)의 종류와 강도 및 두께 등에 따라 상기 제1 상부 핀치롤(210), 제2 상부 핀치롤(220) 및 하부 핀치롤(2300) 속도를 보상하는 비율을 결정하며, 그 기능은 작업자의 선택 또는 제어 시스템에 의해 결정되도록 한다.
한편, 스트립(S) 미단부가 상기 압연기(100)를 빠져나오면, 상기 제1 상부 핀치롤(210)과 제2 상부 핀치롤(220) 및 하부 핀치롤(230) 속도를 목표로 하는 속도 대비 0 ~ -20% 하강하도록 보상하여 미단부에서 장력이 느슨하여 권취 말미에 둥글게 말아진 스트립(S)이 풀어지지 않도록 한다.
도 4에서는 상기 핀치롤 장치(200)의 작용을 개략적으로 나타내고 있다.
상기 제1 상부 핀치롤(210)은 도 4a에 도시한 바와 같이 두께가 두껍거나 강도가 높은 스트립(S)이 진입할 때 높이 조절부(241)에 의해 롤갭은 스트립(S) 두께 대비 +500mm가 되도록 설정하여 스트립(S) 선단부가 상기 제2 상부 핀치롤(220)에 물려 벤딩될 때 스트립(S)이 과도하게 들려 선단부가 벤딩되지 않는 문제를 보완하도록 한다.
두께가 얇거나 강도가 낮은 스트립이 진입할 때에는 도 4b에 도시한 바와 같이 높이 조절부(241)에 의해 상기 제1 상부 핀치롤(210)의 롤갭은 스트립(S) 두께 대비 0 ~ +100mm가 되도록 설정하여 스트립(S) 선단부가 상기 제2 상부 핀치롤(220)에 진입 시 충분히 벤딩될 수 있도록 한다.
상기 제1 상부 핀치롤(210)은 스트립(S)이 멘드렐(300)에 감긴 이후에는 도 4c에 도시한 바와 같이 상기 제2 상부 핀치롤(220) 및 하부 핀치롤(230)과 연동하여 스트립(S)에 굴곡을 주도록 롤갭을 제어하여 스트립(S)과 핀치롤(210,220,230)의 접촉 면적을 넓혀 스트립(S)에 작용하는 장력의 제어가 용이하도록 한다.
상기 제1 상부 핀치롤(210)은 스트립(S) 미단부가 압연기(100)를 빠져나오면, 도 4d에 도시한 바와 같이 롤갭을 하향시켜 스트립(S)에 가해지는 하중을 증가시켜 스트립(S) 미단부 벤딩이 중앙부 대비 더 많이 발생하도록 하여 미단부가 권취된 코일에 밀착되도록 한다.
상기 제1 상부 핀치롤(210)의 하향에 의해 상기 멘드렐(300)과 핀치롤(210,220,230) 사이에 형성된 장력은 제1 상부 핀치롤(210) 앞쪽 스트립(S)에까지 영향을 주지 않는 하중값을 롤갭제어 컨트롤러(280)를 통해 제어한다.
압력 검출부(244,254)에 의해 검출된 하중(압력)은 하기 수학식[2]에 의해 목표 장력을 구현하기 위해 필요한 하중이 되도록 상기 수학식[1]에 의해 계산된 장력 실적과 목표치와의 편차를 하기 수학식[3]에 의해 하중 보상량을 계산하고, 보상치 만큼 하중이 가감되도록 상기 제1 상부 핀치롤(210) 및 제2 상부 핀치롤(220)의 위치를 롤갭제어 컨트롤러(280)를 통해 조절한다.
[수학식2]
장력(Ts) = 마찰계수(μ) × 하중(ρ)
로부터
[수학식3]
하중보상치(Δρ) = 장력 편차(ΔTs) / 마찰계수(μ)
여기서, 장력 편차(ΔTs)는 상기 [수학식 2]를 통해 산출한 장력 실적과 목표로 하는 장력과의 편차량이다.
한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 상부 핀치롤(210) 및 제2 상부 핀치롤(220)을 통해 스트립(S)에 가해지는 하중은 2개의 상부 핀치롤(210,220)과 1개의 하부 핀치롤(230)의 상하 작용점이 일치하지 않아 상부에서 스트립(S)에 가해진 하중에 비례한 수평력이 작용하여 상기 핀치롤들(210,220,230)이 수평 방향으로 유동하게 되고, 이에 따라 주행하는 스트립(S)의 진행 방향을 틀어지게 하여 텔레스코프(telescope) 불량이 발생하게 된다. 이러한 텔레스코프 불량의 발생을 방지하기 위해 상기 제1 상부 핀치롤(210)은 입측 방향으로, 제2 상부 핀치롤(220)은 출측 방향으로 밀어주는 수평 이동부(243,253)를 구비하여 상기 핀치롤들(210,220)의 유동을 최소화하도록 한다.
특히, 스트립(S) 선단부가 상기 제1 상부 핀치롤(210)에 부딪혀 수평 방향 유동이 발생되는 것을 방지하고, 미단부에서 장력 불안정에 의해 상기 제1 상부 핀치롤(210)의 수평 방향 유동이 발생하는 것을 방지하기 위해 수평 이동부(243)를 통해 핀치롤 하우징(270) 입측면에 밀착되도록 밀어준다(즉, 상기 압연기 방향으로 이동시킴).
상기 제1 상부 핀치롤(210)의 수평방향 밀착 하중은 수평밀착 컨트롤러(290)를 통해 스트립(S)의 두께, 강도, 제1 상부 핀치롤(210)의 작용하중 등에 따라 값을 산출하여 제어할 수 있다.
상기 제2 상부 핀치롤(220)은 수평방향 유동이 발생하면 멘드렐(300)에 감기는 상기 스트립(S)의 진행방향이 달라져 권취중 텔레스코프 불량을 발생시키는 원인이 된다. 따라서, 수평 이동부(253)를 통해 핀치롤 하우징(270) 출측면에 밀착되도록 밀어준다(즉, 상기 멘드렐 방향으로 이동시킴).
상기 제2 상부 핀치롤(220)의 수평방향 밀착 하중은 상기 수평밀착 컨트롤러(290)를 통해 스트립(S)의 두께, 강도, 제2 상부 핀치롤(220)의 작용하중 등에 따라 값을 산출하여 제어할 수 있다.
상기 하부 핀치롤(230)은 수평방향 유동이 발생하면 상기 멘드렐(300)에 감기는 상기 스트립(S)의 진행방향이 달라져 권취중 텔레스코프 불량을 발생시키는 원인이 된다. 따라서, 수평 이동부(263)를 통해 상기 핀치롤 하우징(270) 출측면에 밀착되도록 밀어준다(즉, 상기 멘드렐 방향으로 이동시킴).
상기 하부 핀치롤(230)은 상기 제1 및 제2 상부 핀치롤(210,220)에 의해 수평방향 작용 하중을 받으므로 상기 스트립(S)의 두께, 강도, 제1 및 제2 상부 핀치롤(210,220)의 작용하중 등에 따라 수평밀착 컨트롤러(290)를 통해 값을 산출하여 제어할 수 있다.
상기 하부 핀치롤(230)의 높이 조절부(261)는 권취 작업중에는 상기 스트립(S)의 주행 패스라인 높이가 유지되도록 상기 하부 핀치롤(230)의 높이를 유지한다. 또한, 하부 핀치롤(230)의 교체작업 시 교체가 용이하도록 상기 하부 핀치롤(230)을 맨 아래까지 하강시킨다.
상기 롤갭제어 컨트롤러(280)는 상기 하부 핀치롤(230)의 롤경에 따라 스트립(S)의 주행 패스라인 높이를 계산하고, 상기 주행 패스라인을 유지하도록 상기 높이 조절부(261)에 출력값을 전송하며, 상기 하부 핀치롤(230)의 높이 실적을 받아 편차가 발생하지 않도록 제어한다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 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.
10... 스트립 권취 설비
100... 압연기
110... 롤러
200... 핀치롤 장치
210... 제1 상부 핀치롤
220... 제2 상부 핀치롤
230... 하부 핀치롤
240... 제1 상부 베어링 블록
250... 제2 상부 베어링 블록
260... 하부 베어링 블록
300... 멘드렐
S... 스트립

Claims (10)

  1. 스트립의 하부에 배치되며, 상기 스트립의 하면을 가압하는 하부 핀치롤;
    상기 스트립의 상부에 배치되며, 상기 스트립의 상면을 가압하는 제1 상부 핀치롤;
    상기 스트립의 상부에서 상기 제1 상부 핀치롤과 이격되어 배치되며, 상기 스트립의 상면을 가압하는 제2 상부 핀치롤;
    을 포함하여 구성되되,
    상기 하부 핀치롤은 상기 제1 상부 핀치롤과 제2 상부 핀치롤의 사이에 위치하며,
    상기 하부 핀치롤과 제1 및 제2 상부 핀치롤은 각각 베이링 블록을 매개로 수직 및 수평 이동 가능하게 제공되는 핀치롤 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2 상부 및 하부 핀치롤들에 각각 구비된 제1 및 제2 상부 베어링 블록과 하부 베어링 블록은 각각 상기 제1 및 제2 상부 핀치롤과 상기 하부 핀치롤의 높이를 조절하는 높이 조절부, 상기 높이 조절부를 통해 조절된 높이를 검출하는 높이 검출부, 및 상기 제1 및 제2 상부 핀치롤과 상기 하부 핀치롤을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핀치롤 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2 상부 핀치롤들에 각각 구비된 제1 및 제2 상부 베어링 블록은 각각 상기 스트립에 가하는 압력을 검출하는 압력 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핀치롤 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상부 핀치롤의 직경은 상기 제2 상부 핀치롤의 직경과 적어도 동일하거나 더 큰 것을 특징으로 하는 핀치롤 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 상부 핀치롤과 상기 제2 상부 핀치롤의 직경은 상기 하부 핀치롤의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 핀치롤 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상부 핀치롤의 중심축과 상기 제2 상부 핀치롤의 중심축 사이의 거리는 2500mm 이하인 것을 특징으로 하는 핀치롤 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상부 핀치롤의 중심축과 상기 하부 핀치롤의 중심축 사이의 거리는 1200mm 내지 2400mm 사이의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 핀치롤 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 상부 핀치롤의 중심축과 상기 하부 핀치롤의 중심축 사이의 거리는 100mm 내지 300mm 사이의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 핀치롤 장치.
  9. 압연기;
    상기 압연기를 통과하여 이송되는 스트립을 벤딩시키는 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 핀치롤 장치; 및
    상기 벤딩된 스트립을 권취하는 멘드렐;
    을 포함하는 스트립 권취 설비.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 핀치롤 장치와 상기 멘드렐 사이에 배치되는 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 권취 설비.
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