KR20180013905A - 금속 스트립의 계단식 압연을 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 스트립 (4) 의 계단식 압연을 위한 방법에 관한 것이며, 상기 금속 스트립 (4) 은 피드 릴 장치 (5) 에 의해 풀리고, 와인딩 릴 장치 (6) 에 의해 감기고, 이때 상기 금속 스트립 (4) 은 압연공정 동안 2개의 작업롤러 (1, 2) 사이에 형성된 롤러 갭 (3) 을 통해 안내되고, 상기 롤러 갭 (3) 은 상기 압연공정 동안 특정하게 변화되고, 이때 이를 통해 상기 금속 스트립 (4) 의 스트립 두께는 단계적으로 세로방향 (7) 으로 상기 압연공정 동안 변화되고, 이때 상기 금속 스트립 (4) 에 가해진 장력은, 상기 작업롤러들 (1, 2) 에 의해 상기 금속 스트립 (4) 에 가해진 압연력이 상기 압연공정 동안 일정할 정도로 특정하게 제어된다.

Description

금속 스트립의 계단식 압연을 위한 방법{METHOD FOR THE STEPPED ROLLING OF A METAL STRIP}

본 발명은 청구항 1 항의 전제부에 따른 금속 스트립의 계단식 압연을 위한 방법에 관한 것이다.

계단식 압연은 금속 스트립을 제조하기 위한 방법으로서 이미 실무에서, 개념 “플렉시블 압연 (flexible rolling)”으로도, 알려져 있다. 이 방법은 길이에 걸쳐 서로 다른 스트립 두께들을 갖는 금속 스트립의 제조를 가능하게 한다. 이를 위해, 압연공정 동안, 제 1 작업롤러와 제 2 작업롤러 사이에 형성된 롤러 갭 (roller gap) 을 특정하게 통과한다. 이렇게, 상기 롤러 갭을 통해 안내된 금속 스트립의 서로 다른 길이의 또는 임의로 변화하는 섹션들은 서로 다른 스트립 두께들로 압연될 수 있다. 이를 통해, 금속 스트립 길이에 걸쳐 분배되어, 보다 큰 스트립 두께를 갖는 스트립 섹션들과 보다 작은 스트립 두께를 갖는 스트립 섹션들이 생긴다. 이 서로 다른 두께의 스트립 섹션들은 또한 서로 달리 형성된 경사들, 즉 전이섹션들 (transition sections) 을 통하여 서로 연결되어 있을 수 있다.

상기 계단식 압연의 방법으로, 부하 최적화된 그리고 무게 최적화된 횡단면 형태들을 갖는 압연제품들이 제조될 수 있다. 통례적으로 스트립 압연으로서 피드 릴 장치 (feed reel device) 와 와인딩 릴 장치 (winding reel device) 를 이용해 코일이 풀리고 감기도록 설계되어 있다. 또한, 릴을 통하여 가해진 장력들 (tensions) 이 압연공정에 도움을 주고, 제조된 금속 스트립의 평탄성 또는 똑바름을 길이방향으로, 압연방향으로, 개선시킨다는 것이 일반적으로 알려져 있다. EP 1 908 534 A1 로부터 계단식 압연방법이 알려져 있고, 상기 계단식 압연방법에 있어서, 와인딩 공정 (winding process) 의 방해들을 방지하기 위해 그리고 균일한 코일응력 또는 와인딩 응력을 안전하게 하기 위해, 발생하는 질량 흐름 변화들과 장력 변화들은 릴 드라이브들의 구동조절과 추가적인 S-롤러쌍들을 통해 보상된다.

종래의 스트립 압연에서와 달리 계단식 압연에서는 압연공정 동안 금속 스트립의 두께변화 때문에 항상 압연력의 큰 변화가 발생한다는 것이 특히 중요하다. 원하는 스트립 두께변화가 달성되기는 하나, 그 결과 롤러 부하와 스탠드 (stand) 부하의 현저한 변화 그리고 그와 관련된 탄성변형들이 발생한다. 이를 통해, 롤러 갭 지오메트리 (geometry) 의 그리고 스트립 지오메트리의 원하지 않은 변화들이 생기고, 이를 통해, 압연된 스트립의 평탄성은 부정적으로 영향을 받는다. 이렇게, 압연공정 동안의 압연력의 변화는 롤러 편평화, 롤러 휨 및 롤러들 안으로의 매립 (embedment) 과 같은, 모든 롤러들의 탄성변형을 초래한다. 이로 인해 스트립 프로파일의 변화가 생기고, 이는 동형이 아님에 있어서 평탄성 오류들을 초래한다. 종래에는 이 영향들을, EP 1 074 317 B1 에 공개된 바와 같이, 작업롤러들의 굽힘선들의 교정을 통해 감소시키고자 했다. 이러한 교정 없이는, 상기 기술된 압연공정에 있어서, 이 부하변화 특유의 평평하지 않은 금속 스트립 프로파일이 생길 것이다.

예컨대 가장자리 웨이브들 또는 중간 웨이브들과 같은, 금속 스트립의 물결 모양들이 형성되는데, 왜냐하면 관련된 높이변화 그리고 그에 상응하여 관련된 길이변화가 압연재료 폭에 걸쳐 일정하지 않기 때문이다. 이를 통해, 금속 스트립의 내부에서 서로 다른 길이들을 초래하는 그리고 이로써 상기 언급된 스트립 오류들을 초래하는, 금속 스트립 폭에 걸친 서로 다른 두께들이 발생한다.

특히 금속 스트립의 평탄성은 그의 결함 없는 추후가공을 위해 결정적인데, 왜냐하면 좋은 또는 충분한 평탄성에 있어서만 균일한 또는 동일한 상태가 전체 금속 스트립 폭에 걸쳐 존재하기 때문이다.

그의 길이에 걸쳐 변하지 않는 두께를 갖는, 간단한 평평한 금속 스트립을 제조하기 위한 종래의 스트립 압연과정에 있어서, 스트립 두께 이외에 평탄성도 조절회로를 통하여 감시되고, 편차들에 있어서 조정된다. 이러한 조절에 있어서 불리한 점은, 이러한 조절이 반응하고 편차의 작용이 교정의 작용을 통해 조절될 때까지 반응시간과 조절시간이 필요하다는 것이다.

특히 계단식 압연에 있어서 조절의 반응의 문제가 생기고, 교정까지의 필요한 조절시간은 중요한 역할을 한다. 조절시간들이 특히 계단부들 사이의 짧은 전이부들 (transitions) 에 있어서 그리고 높은 스트립 속도들에 있어서 짧아지는 것이 특히 불리하다고 증명된다. 이는 가능한 계단형 스트립들의 기하학적 한계를 초래하고, 즉 한 스트립 두께로부터 다음 스트립 두께로의 모든 원하는 전이부들이 압연 기술적으로 실현 가능한 것이 아니다.

상기 선행기술로부터 알려져 있는 방법들에서 문제가 발생할 수 있다. 이렇게, 계단식 압연시의 롤러조정 (roller adjustment) 의 변화는 항상 압연력의 심한 변화를 초래하고, 그로부터 발생하는 금속 스트립에서의 변화들을 교정하기 위한 조절은 필요한 반응시간과 조절시간 때문에 계단식 압연시의 스트립 두께의 빠른 변화에 부적합하다.

이 문제는 본 발명에 따르면 특허청구항 1 항의 특징들을 갖는 방법을 통해 해결된다.

본 발명으로 달성 가능한 장점들은, 작업롤러들에 의해 가해진 압연력이 압연공정 동안 일정하게 또는 근사적으로 (approximately) 일정하게 유지되는 것으로부터 발생한다. 이를 통해, 압연력에 의존하는 오류, 예컨대 평탄성 오류와 같은 부정적인 영향들이 간단한 방식으로 저지된다. 일정한 압연력을 달성하기 위해, 그 밖의 공정파라미터들은, 압연력이 롤러 갭의 변화에도 불구하고 변하지 않을 정도로, 즉 일정하게 또는 근사적으로 일정하게 지속될 정도로 적응될 수 있다. 이를 위해, 금속 스트립에 가해진 장력을 제어하는 것이 특히 적합하다. 이러한 장력제어는, 상기 작업롤러들에 의해 상기 금속 스트립에 가해진 압연력이 상기 압연공정 동안 일정할 정도로 또는 근사적으로 일정할 정도로 특정하게 행해져야 한다. 상기 장력들의 상기 특정한 변화를 통해, 압연력이 상기 롤러 갭의 변화 동안 일정한 또는 근사적으로 일정한 수준에서 움직이는 것이 달성될 수 있다. 계단식 압연에 있어서, 반응시간과 조절시간과 같은, 조절과 관련된 단점들은, 짧은 정의된 전이부들과 작은 반경들 (radii) 을 임의로 반복되는 변화하는 프로파일들과 함께 만족스럽게 제조하기에 부적합하다는 것이 나타났다. 이런 이유로 인해, 장력들이 미리 정해질 수 있는 값들로 조절되면 그리고 액추에이팅되면 그리고 2개의 미리 정해진 값들 사이의 적응도 마찬가지로 제어되어 행해지면 유리하다. 이러한 제어된 장력적응은, 압연력에 영향을 주는 모든 효과들, 예컨대 롤러 편평화, 휨 및 스트립 매립을 보상하고, 압연공정을 위한 일정한 조건들을 보장하는 것을 가능하게 한다. 일정한 압연력을 통해, 압연력 변화에 의존하는 오류들이 매우 간단히 그리고 효과적으로 제한될 수 있는데, 왜냐하면 롤러의 탄성변형은 일정한 압연력에 있어서 변함이 없기 때문이다.

본 발명의 실시형태에서, 상기 근사적으로 일정한 압연력이 상기 압연공정 동안, 상기 압연공정 동안 롤러 편평화, 롤러 휨 및 롤러들 안으로의 스트립 매립과 같은 상기 작업롤러들의 탄성변형이 일정할 정도로만 또는 근사적으로 일정할 정도로만 달라지는 것이 제공된다. 이를 통해, 상기 압연력 변화에 의존하는 오류들이 매우 간단히 그리고 효과적으로 제한될 수 있다. 이를 위해, 압연력의 변화시 상기 작업롤러들의 특성들은, 상기 압연공정 동안 상기 탄성변형의 언급할 가치가 있는 변화가 행해지지 않을 정도로 고려된다.

본 발명의 특별한 실시형태는, 상기 와인딩 릴 장치에 의해 가해진 전방 장력 또는 상기 피드 릴 장치에 의해 가해진 후방 장력이 상기 압연공정 동안 제어되는 것을 제공한다. 그 밖에도, 상기 전방 장력 뿐만 아니라 상기 후방 장력을 제어하는 것이 가능하다. 상기 장력들의 제어는, 상기 작업롤러들 사이에 형성된 상기 롤러 갭이 변할지라도 압연력을 일정하게 또는 근사적으로 일정하게 유지하는 적합한 가능성이다.

특정한 장력제어를 통해, 즉 상기 전방 장력의 또는 상기 후방 장력의 특정한 변화 또는 상기 두 장력의 특정한 변화를 통해, 그리고 상기 작업롤러들의 회전수와 조정속도의 특정한 제어, 바람직하게는 동시에 이 모든 파라미터들의 변화를 통해, 전이부들의 지오메트리, 특히 그들의 경사, 및 상기 금속 스트립의 단계적으로 변화된 스트립 두께 사이의 전이부위들 (transition points) 의 반경들이 영향을 받는 것이 특히 유리한 실시로 인식되었다. 이를 통해, 계단식 압연을 통해 달성 가능한 지오메트리들의 확장이 가능하다. 또한, 지오메트리들의 변화를 통해 초래된 압연력 변화들 그리고 그와 관련된 스트립 지오메트리의 오류, 프로파일의 오류 및 평탄성의 오류가 감소될 수 있다. 이는 특히 중요한데, 왜냐하면 계단식 압연시 전이부위들에서는, 불리하게 압연공정의 안정성에 작용하는 압연력 피크들이 쉽게 생기기 때문이다. 이와 관련하여, 상기 롤러 갭의 감소를 통해 형성되는 음의 경사와 다음의 낮은 평평한 평면 사이에 생기는 전이부위들은 특히 결정적이라고 확인되었다. 이 전이부위들에서 압연력은 그 밖의 조치들 없이는 매우 많이 증가하고, 이는 상기 이미 기술된 문제들을 초래한다.

본 발명의 그 밖의 실시형태는, 상기 스트립 두께를 감소시키기 위해 상기 롤러 갭이 작아지고, 상기 전방 장력과 상기 후방 장력은 일정한 또는 근사적으로 일정한 압연력을 얻기 위해 증가되는 것을 제공한다. 이 장력들의 증가 없이는, 특히 상기 롤러 갭의 감소는 규칙적으로 압연력의 증가를 초래하고, 이를 통해 압연공정에 있어 상기 이미 기술된 문제들이 발생한다. 상기 롤러 갭의 감소 동안, 상기 작업롤러들의 조정을 통해, 전방 방향으로의 그리고 후방 방향으로의 장력들의, 즉 상기 피드 릴 장치 뿐만 아니라 상기 와인딩 릴 장치의 장력들의, 동시적 제어가 특히 유리하다. 상기 장력들의 특정한 제어를 통해, 상기 작업롤러들의 조정 동안의 압연력의 변화가 방지될 수 있고 또는 감소될 수 있다.

상기 스트립 두께를 증가시키기 위해 상기 롤러 갭이 커지면 그리고 상기 전방 장력과 상기 후방 장력이 일정한 또는 근사적으로 일정한 압연력을 얻기 위해 감소되면 또한 유리하다. 이 제어를 통해, 압연력은 일정한 또는 근사적으로 일정한 수준에서 유지될 수 있다.

상기 작업롤러들의 조정속도 또는 상기 작업롤러들의 회전수, 또는 상기 작업롤러들의 회전수 뿐만 아니라 조정속도도 미리 계산된 (precalculated) 데이터에 따라 제어되는 것이 특히 유리한 실시라고 증명되었다. 상기 피드 릴 장치의 회전수 또는 상기 와인딩 릴 장치의 회전수도 또는 상기 두 릴 장치들의 회전수들도 바람직하게는 미리 계산된 데이터에 따라 제어될 수 있다. 이 미리 계산된 속도 데이터를 갖고, 적합한 파라미터들이 특정하게 액추에이팅될 수 있다. 반응시간과 조절시간으로 인한 조절의 단점들은 이렇게 방지될 수 있다. 이를 통해, 계단식 압연공정을 최적으로 형성하고, 상기 롤러 갭의 변화로부터 발생하는 압연력 변화들을 방지하는 것이 가능하다. 상기 미리 계산된 속도 데이터를 갖고, 최적의 압연공정을 위해 필요한 파라미터들이 조절되고 액추에이팅될 수 있다. 상기 속도 데이터 계산시, 재료특성들과 원하는 지오메트리가 고려된다.

상기 언급된 문제는, 여기에서 그리고 하기에서 기술되는 바와 같이, 상기 방법에 따라 작업하는 그리고 이를 위해 상기 방법을 실행하기 위한 수단들을 포함하는 장치로 해결된다. 이를 위해, 본 발명에 따른 상기 장치는 롤러 갭을 형성하는 적어도 2개의 작업롤러와, 피드 릴 장치와, 와인딩 릴 장치와, 조절 및 제어 수단들을 포함하고, 상기 조절 및 제어 수단들을 이용해 상기 작업롤러들의 조정, 상기 작업롤러들의 회전수 및 상기 피드 릴 장치의 회전수 및/또는 상기 와인딩 릴 장치의 회전수는 조절 가능하고 그리고/또는 제어 가능하다.

본 발명에 있어서 본질적인 점은, 스트립 두께의 특정한 변화에 있어서 상기 롤러 갭에서 전방 장력과 후방 장력이, 서로 다른 형태변화에도 불구하고 압연력이 근사적으로 일정하게 지속될 정도로 제어된다는 것으로 요약된다. 이를 통해, 롤러 편평화, 휨 및 스트립 매립과 같은, 평탄성에 영향을 주는 효과들이 변하지 않고 또는 약간만 변하고, 따라서 이를 통해, 통례적으로 초래된 평탄성 오류들이 생기지 않는다.

이를 위해, 폐쇄된 공정모델이 쓰이고, 상기 공정모델은 상기 롤러 갭 안의 작용하는 힘들과 운동학 (kinematics) 을 특히 장력들의, 특히 외부 세로방향 장력들의 작용하에 묘사한다. 상기 압연공정, 특히 계단식 압연은 3차원적 성형공정이고, 상기 성형공정에 있어서 커플링된 힘계 (force system) 는 세로방향과 폭방향으로 상기 롤러 갭 안에서 작용한다. 힘들의 협력을 통해, 작업롤러들은 방사상 방향에서 뿐만 아니라 축방향에서도 변형된다. 이 특히 축방향에서 발생하는 변형들은 폭방향으로의 서로 다른 높이변화들을 발생시키고, 이는 스트립 안의 평탄성 오류들을 초래한다. 상기 공정모델을 통해, 상기 압연과정은, 근사적으로 일정한 압연력을 통해 상기 롤러들의 탄성변형들이 근사적으로 일정하게 지속될 정도로 그러므로, 컨트롤되지 않은 롤러변형들에 의한 평탄성 오류들이 발생하지 않고 안정적인 압연공정이 달성될 정도로 장력들의 특정한 변화들의 도움을 받아 상기 롤러 갭 안의 작용하는 힘들이 영향을 받을 정도로 제어된다. 계단식 압연에 있어서, 스트립 두께의, 시간에 의존하는 변동들을 통해 상기 공정이 다차원적으로 변동적이 되는 것이 추가적으로 고려되어야 한다. 장력들의 제어된 변화를 이용한 압연력들의 안정화는 이 변동적 의존성들을 고려해야 한다.

본 발명의 그 밖의 특징들, 상세내용들 및 장점들은 하기의 서술에 근거하여 그리고 도들을 근거로 분명해진다. 본 발명의 실시예는 도들에 순전히 도식적으로 도시되고, 하기에서 보다 상세히 기술된다. 서로 상응하는 대상들 또는 요소들은 모든 도들에서 동일한 참조부호들을 갖는다.

도 1a 는 본 발명에 따른 장치의 도식적인 도면을 나타내고,
도 1b 는 지지롤러들과 작업롤러들을 갖는 본 발명에 따른 장치의 도식적인 도면을 나타내고,
도 2 는 본 발명에 따른 적응이 없는 압연과정시의 프로파일 윤곽을 나타내고,
도 3 은 시간에 걸친, 본 발명에 따른 적응이 없는 압연과정시의 압연력 곡선을 나타내고,
도 4 는 시간에 걸친, 본 발명에 따른 적응이 없는 피드 릴 장치의 발생된 장력을 나타내고,
도 5 는 시간에 걸친, 본 발명에 따른 적응이 없는 와인딩 릴 장치의 발생된 장력을 나타내고,
도 6 은 본 발명에 따른 적응에 따른 압연과정시의 프로파일 윤곽을 나타내고,
도 7 은 시간에 걸친, 본 발명에 따른 적응에 따른 압연과정시의 압연력 곡선을 나타내고,
도 8 은 시간에 걸친, 본 발명에 따른 적응에 따른 피드 릴 장치의 적응된 장력을 나타내고,
도 9 는 시간에 걸친, 본 발명에 따른 적응에 따른 와인딩 릴 장치의 적응된 장력을 나타낸다.

도 1a 는 본 발명에 따른 장치를 도식적으로 나타내어 도시한다. 도시된 실시예에서 금속 스트립 (4) 은 전체 스트립 폭 (8) 에 있어서 세로방향 (7) 으로, 상부 작업롤러 (1) 와 하부 작업롤러 (2) 에 의해 형성된 롤러 갭 (3) 을 통해 안내된다. 이때, 금속 스트립 (4) 은 피드 릴 장치 (5) 에 의해 풀리고, 작업롤러들 (1, 2) 사이에서 발생하는 압연과정 후 와인딩 릴 장치 (6) 에 의해 감긴다. 이를 통해, 금속 스트립 (4) 은 세로방향 (7) 으로 롤러 갭 (3) 을 통해 움직이고, 전체 스트립 폭 (8) 에 있어서 작업롤러들 (1, 2) 에 의해 가공된다. 작업롤러들 (1, 2) 사이의 롤러 갭 (3) 의 변화와 함께, 금속 스트립 (4) 의 스트립 두께는 단계적으로 세로방향 (7) 으로 압연공정 동안 변화되고, 이렇게 프로파일 윤곽 (11) (도 2 및 도 6) 이 달성된다. 바람직하게는 작업롤러들 (1, 2) 의 조정속도와 회전수, 피드 릴 장치 (5) 의 회전수 및 와인딩 릴 장치 (6) 의 회전수가 미리 계산된 속도 데이터에 따라 제어기 (9) 를 이용해 제어됨으로써 그리고 조절 수단 (도시되지 않음) 을 통하여 조절됨으로써, 프로파일 윤곽 (11) (도 2 및 도 6) 이 전체 스트립 폭 (8) 에 있어서 생긴다.

도 1b 에는, 싱글 스탠드 (single-stand) 4-롤러-가역식 스탠드 (reversing stand) 가 롤러 축 방향으로부터 도시된다. 작업롤러들 (1, 2) 은 2개의 지지롤러 (23) 에 의해 지지된다. 파선 화살표들은 힘, 속도 및 토크를 나타내고, 압연공정을 도해로 나타내야 한다.

도 2 와 도 6 에 따른 도들은 압연과정 후 길이 (L) 를 갖는 금속 스트립 (4) (도 1a) 의 프로파일 윤곽 (11) 을 예시적으로 도표로 나타내고, 이때 상기 도표는 0 L 로부터 1.12 L 까지 이어진다. “L”은 여기에서 상기 제조된 프로파일 길이를 위한 자유로이 선택 가능한 값을 나타낸다. 상기 도표에 그려진 프로파일 높이 (h) 는 금속 스트립 (4) (도 1a) 의 중앙으로부터 높이방향으로 측정되고, 그렇기 때문에 금속 스트립 (4) (도 1a) 은 압연공정 후 2배로 높은 금속 스트립 두께를 갖는다. 하기에서 관찰된 예들에서, H₀ 의 유입두께를 갖는 금속 스트립 (4) (도 1a) 이 사용되고, 이때 “H₀”은 상기 유입두께를 위한 임의의 값이고, 바람직하게는 1.2 mm 와 5 mm 사이에 있다. 이 압연공정 동안 스트립 두께는 0.425 H₀ 의 프로파일 높이로, 즉 0.85 H₀ 의 금속 스트립 두께로, 감소되고, 이때 후속하여 작업롤러들 (1, 2) (도 1a) 의 그 밖의 단계적인 조정이 수행되고, 재료 스트립 (4) (도 1a) 은 일부 섹션에서 0.2875 H₀ 의 프로파일 높이로, 즉 0.575 H₀ 의 금속 스트립 두께로, 감소된다. 금속 스트립 프로파일 (11) 의 평탄한 섹션들 (평면 (16), 평면 (18), 평면 (20)) 사이에 전이부들이 있고, 상기 전이부들은 경사 (참조부호들 (17, 19)) 를 갖는다. 도 2 와 도 6 에 도시된 프로파일 윤곽 (11) 은 평탄한 섹션들 (평면 (16), 평면 (18), 평면 (20)) 과 경사들 (17, 19) 사이에 전이부위들 (12, 13, 14, 15) 을 구비하고, 상기 전이부위들은 더 설명하기 위해 사용된다. 도 2 에서는, 롤러의 조정을 통해 달성 가능한 프로파일 윤곽 (11) 이 특히 전이부위 (13) 에서, 상기 전이부위 (13) 에서 달성 가능한 반경이 훨씬 더 작을 정도로 또는 도 2 에서 거의 알아볼 수 없을 정도로, 도 6 에 따른 프로파일 윤곽 (11) 과 다르다는 것을 알아볼 수 있다.

도 3 에서는, 도 2 에 도시된 압연공정의 시간간격 (time interval, T) 에 걸친 압연력 곡선 (21) 을 도표로 볼 수 있다. 압연력 (W) 은 W₀ kN 을 갖고 시작하고, 여기서 “W₀”은 압연력을 위해 생기는 값이고, 전이부위 (12) 다음에 작업롤러들 (1, 2) (도 1a) 의 조정 동안 증가한다. 압연력 (W) 은 그의 최대치를 2.32 W₀ kN 을 갖는 전이부위 (13) 에서 달성한다. 후속하여, 압연력이 전이부위 (14) 다음에 작업롤러들 (1, 2) (도 1a) 의 새로운 조정 때문에 다시 감소하고 전이부위 (15) 다음에 다시 W₀ kN 의 값에 도달하기 전에, 압연력 (W) 은 전이부위들 (13 과 14) 사이의 평탄한 섹션 (평면 (18)) 동안 일정하게 2.0 W₀ kN 에 있다.

동일한 관찰된 시간간격 (T) 에 걸쳐 도 4 와 도 5 는 장력들의 응력곡선들을 도표로 나타낸다. 도 4 에서, 피드 릴 장치 (5) (도 1a) 의 후방 장력 (σ₀) 의 응력곡선 (22) 을 볼 수 있고, 상기 후방 장력은 전체 압연공정 동안 일정하게 σ₀ ^* MPa 에 있다. 와인딩 릴 장치 (6) (도 1a) 의 전방 장력 (σ₁) 의 응력 (22) 은 이와 반대로 상기 관찰된 시간간격 (T) 동안 변한다. 상기 응력이 전이부위 (14) 다음에 다시 감소하기 전에, 이 장력의 응력은, 도 5 에 나타나 있는 바와 같이, 압연공정시 전이부위들 (12 와 13) 사이에서 최대 1.23 σ₁ ^* MPa 로 증가한다. σ₀ ^* 와 σ₁ ^* 은 상기 관찰된 스트립 프로파일 위치에서의 항복응력의 15% 내지 60% 의 범위에 있는 응력값들을 나타낸다.

도 6 은 압연과정 후 금속 스트립 (4) (도 1a) 의 프로파일 윤곽 (11) 을 예시적으로 나타낸다. 이미 위에서 언급한 바와 같이, 스트립 두께는 0.425 H₀ 의 프로파일 높이 (h) 로, 즉 0.85 H₀ 의 금속 스트립 두께로, 감소되고, 이때 후속하여 작업롤러들 (1, 2) (도 1a) 의 그 밖의 단계적인 조정이 수행되고, 금속 스트립 (4) (도 1a) 은 일부 섹션에서 0.2875 H₀ 의 프로파일 높이 (h) 로, 즉 0.575 H₀ 의 금속 스트립 두께로, 감소된다. 금속 스트립 프로파일 (11) 의 평탄한 섹션들 (평면 (16), 평면 (18), 평면 (20)) 사이에 전이부들이 있고, 상기 전이부들은 경사 (참조부호들 (17, 19)) 를 갖는다. 도 6 에서는, 롤러들 (1, 2) (도 1a) 의 조정을 통해 달성 가능한 프로파일 윤곽 (11) 이 특히 전이부위 (13) 에서, 상기 전이부위 (13) 에서 달성 가능한 반경이 훨씬 더 클 정도로 그리고 전이부위 (14) 에서의 반경에 상응할 정도로, 도 2 에 따른 프로파일 윤곽 (11) 과 다르다는 것을 볼 수 있다. 이 프로파일 윤곽 (11) 은 압연공정 동안의 장력들의, 롤러 회전수의 그리고 조정속도의 특정한 적응을 통해서만 가능하다.

도 7 에서 볼 수 있는 도표는 도 6 에 도시된 압연과정의 시간간격 (T) 에 걸친 압연력 곡선 (21) 을 나타낸다. 압연력 (W) 은 W₀ kN 을 갖고 시작하고, 전이부위 (12) 다음에 작업롤러들 (1, 2) (도 1a) 의 조정 동안 최소한으로 증가한다. 압연력 (W) 은 그의 최대치를 단지 1.14 W₀ kN 만을 갖는 전이부위 (13) 에서 달성한다. 후속하여, 압연력이 전이부위 (14) 다음에 작업롤러들 (1, 2) (도 1a) 의 새로운 조정 때문에 다시 감소되고 전이부위 (15) 다음에 다시 W₀ kN 의 값에 도달하기 전에, 압연력 (W) 은 전이부위들 (13 과 14) 사이의 평탄한 섹션 (평면 (18)) 동안 일정하다.

동일한 관찰된 시간간격 (T) 에 걸쳐 도 8 과 도 9 는 장력들의 응력곡선들을 도표들로 나타낸다. 도 8 에서, 피드 릴 장치 (5) (도 1a) 의 후방 장력 (σ₀) 의 응력곡선 (22) 을 볼 수 있고, 상기 후방 장력은 압연공정 동안 적응된다. 상기 장력은 전이부위들 (12 와 13) 사이에서 작업롤러들 (1, 2) (도 1a) 의 조정 동안 6.7 σ₀ ^* MPa 의 인장응력으로 적응된다. 이 인장응력은 피드 릴 장치 (5) (도 1a) 의 장력이 다시 감소되기 전에 압연공정을 위해 전이부위 (14) 까지 유지된다. 와인딩 릴 장치 (6) (도 1a) 의 전방 장력 (σ₁) 의 응력 (22) 은 관찰된 시간간격 (T) 동안 마찬가지로 변한다. 이렇게, 응력 (22) 이 전이부위 (14) 다음에 다시 감소하기 전에, 이 장력의 응력 (22) 은 압연과정시 전이부위들 (12 와 13) 사이에서 8 σ₁ ^* MPa 로 증가한다.

본 발명은 다음과 같이 요약될 수 있다: 롤러 갭 (3) (도 1a) 안의 형태변화 상태와 응력 상태가 금속 스트립 (4) (도 1a) 에 가해진 장력들 (σ₀, σ₁) 을 통해 변화됨으로써, 압연력 (W) (도 1a) 의 증가가 효과적으로 저지된다. 통례적으로, 상기 롤러 갭의 감소를 통해 수직응력이 증가되고, 이로부터 보다 높은 압연력 (W) (도 1a) 이 발생한다. 이와 반대로, 장력들 (σ₀, σ₁) 의 적응을 통해, 롤러 갭 (3) (도 1a) 안의 항복조건들을 달성하기 위해 보다 적은 합성 수직응력이 필요한 것이 달성된다.

장력들 (σ₀, σ₁) 의 제어는 릴 회전수의 변화를 통하여 수행되고, 이때 장력들 (σ₀, σ₁) 에 작용하는 원하는 릴 모멘트가 릴 회전수의 변화를 통해 달성되도록, 장력들 (σ₀, σ₁) 의 특정한 제어를 위해 코일 지름이 고려되어야 한다. 이렇게, 장력들 (σ₀, σ₁) 의 제어를 통해, 수직응력들 그리고 이로써 압연력 (W) (도 1a) 이 본질적으로 변화되지 않으면서 롤러 갭 (3) (도 1a) 안의 항복조건이 특정하게 달성되고 유지된다.

물론, 본 발명의 상기 기술된 실시예는, 기본 사상에서 벗어나지 않으면서, 다양한 관점에서 또한 변경될 수 있다.

1 : 상부 작업롤러 (상부 롤러) 2 : 하부 작업롤러 (하부 롤러)
3 : 롤러 갭 4 : 금속 스트립
5 : 피드 릴 장치 6 : 와인딩 릴 장치
7 : 세로방향 8 : 스트립 폭
9 : 제어기 10 : 장력 측정 롤러
11 : 프로파일 윤곽 12, 13, 14, 15 : 전이부위
16 : 평면 17 : 경사
18 : 평면 19 : 경사
20 : 평면 21 : 압연력 곡선
22 : 응력 곡선 23 : 지지롤러
W : kN로 표시된 압연력 W₀ : 압연력을 위한 초기값
h : mm으로 표시된 프로파일 높이 H₀ : 금속 스트립의 유입두께
I : mm으로 표시된 압연된 프로파일 높이 L : 전체 프로파일 길이를 위한 값
t : s로 표시된 시간 T : 시간간격
σ₀ : MPa로 표시된 후방 장력 σ₀ ^* : 후방 장력을 위한 초기값
σ₁ : MPa로 표시된 전방 장력 σ₁ ^* : 전방 장력을 위한 초기값

Claims (8)

1. 금속 스트립 (4) 의 계단식 압연을 위한 방법으로서,
   상기 금속 스트립 (4) 은 피드 릴 장치 (5) 에 의해 풀리고, 와인딩 릴 장치 (5) 에 의해 감기고,
   상기 금속 스트립 (4) 은 압연공정 동안 2개의 작업롤러 (1, 2) 사이에 형성된 롤러 갭 (3) 을 통해 안내되고, 상기 롤러 갭 (3) 은 상기 압연공정 동안 특정하게 변화되고,
   이를 통해 상기 금속 스트립 (4) 의 스트립 두께가 단계적으로 세로방향 (7) 으로 상기 압연공정 동안 변화되고,
   상기 금속 스트립 (4) 에 가해진 장력은, 작업롤러들 (1, 2) 에 의해 상기 금속 스트립 (4) 에 가해진 압연력 (W) 이 상기 압연공정 동안 일정할 정도로 특정하게 제어되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립의 계단식 압연을 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   근사적으로 일정한 압연력 (W) 은, 상기 압연공정 동안 상기 작업롤러들 (1, 2) 의 탄성변형이 일정할 정도로만 또는 근사적으로 일정할 정도로만, 상기 압연공정 동안 달라지는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립의 계단식 압연을 위한 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 와인딩 릴 장치 (6) 에 의해 가해진 전방 장력 (σ₁) 및/또는 상기 피드 릴 장치 (5) 에 의해 가해진 후방 장력 (σ₀) 은 상기 압연공정 동안 제어되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립의 계단식 압연을 위한 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 하나 이상의 항에 있어서,
   특정한 장력제어와 상기 작업롤러들 (1, 2) 의 회전수와 조정속도의 특정한 제어를 통해, 전이부들의 지오메트리 (geometry), 특히 그들의 경사, 및 상기 금속 스트립 (4) 의 단계적으로 변화된 스트립 두께 사이의 전이부위들 (12, 13, 14, 15) 의 반경들이 영향을 받는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립의 계단식 압연을 위한 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 스트립 두께를 감소시키기 위해 상기 롤러 갭 (3) 은 작아지고, 상기 전방 장력 (σ₁) 과 상기 후방 장력 (σ₀) 은 증가되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립의 계단식 압연을 위한 방법.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 하나 이상의 항에 있어서,
   상기 스트립 두께를 증가시키기 위해 상기 롤러 갭 (3) 은 커지고, 상기 전방 장력 (σ₁) 과 상기 후방 장력 (σ₀) 은 감소되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립의 계단식 압연을 위한 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 하나 이상의 항에 있어서,
   상기 작업롤러들 (1, 2) 의 조정속도 및/또는 상기 작업롤러들 (1, 2) 의 회전수, 상기 피드 릴 장치 (5) 의 회전수 및/또는 상기 와인딩 릴 장치 (6) 의 회전수는 미리 계산된 속도 데이터에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립의 계단식 압연을 위한 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 하나 이상의 항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치로서,
   롤러 갭 (3) 을 형성하는 적어도 2개의 작업롤러 (1, 2) 와,
   피드 릴 장치 (5) 와,
   와인딩 릴 장치 (6) 와,
   조절 및 제어 수단들 (9) 을 포함하며,
   상기 조절 및 제어 수단들을 이용해 상기 작업롤러들 (1, 2) 의 조정, 상기 작업롤러들 (1, 2) 의 회전수 및 상기 피드 릴 장치 (5) 의 회전수 및/또는 상기 와인딩 릴 장치 (6) 의 회전수는 조절 가능한 그리고/또는 제어 가능한, 장치.

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