KR20200036276A - Apparatus and method for constraining of shape of steel sheet - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 철강 재료인 강판의 냉각 공정에서 새로운 냉각 설비 및 방법을 제공하여 강판의 평탄도를 향상시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for improving flatness of a steel sheet by providing a new cooling facility and method in the cooling process of the steel sheet, which is a steel material.
소위 산업의 쌀이라 일컬어 지는 철강 제품은 다양한 산업 분야에 걸쳐 사용된다. 따라서 철강 제품은 사용 용도 및 소재의 목적에 따라 각각의 제조 공정을 갖는다. 일례로, TMCP, API, AHSS 등의 높은 강도를 요구하는 제품은 그 소재의 특성을 만들기 위해, 철강 제품에서 널리 사용되는 통상적인 압연-냉각 공정 외에 추가적인 열처리 공정을 필요로 한다.Steel products, called so-called industrial rice, are used across various industries. Therefore, steel products have respective manufacturing processes according to the purpose of use and the material. For example, products requiring high strength such as TMCP, API, AHSS, etc., require an additional heat treatment process in addition to the conventional rolling-cooling process widely used in steel products in order to make the properties of the material.
통상적인 철강 제품의 제조 공정은 가열로를 통해 가열된 슬라브가 조압연 및 사상압연을 거친 후 냉각공정 및 교정을 거쳐 냉각대로 진입하게 된다. In a typical steel product manufacturing process, a slab heated through a heating furnace undergoes rough rolling and finishing rolling, and then enters the cooling zone through a cooling process and calibration.
이 중 열처리 공정의 경우 냉각된 철강 제품을 다시 재결정 온도 또는 열처리 분야에서 의미 있는 온도까지 재가열한 후, 특정 냉각 속도로 냉각을 실시한다. 특히 철강 제품의 냉각을 위해서는 물, 공기 등을 냉각 매체를 분사하여 철강을 급냉하는 방법을 주로 사용한다. 이 때 철강 제품 전체의 균일한 품질을 유지하기 위해서는 요구되는 냉각 매체를 소재의 길이방향 및 폭방향으로 균일하게 분사하여야 한다. 따라서 냉각 매체를 분사할 수 있는 분사헤드가 필요하다. 그 후 냉각이 종료되면 철강 제품의 평탄도 품질을 위하여 교정 작업이 추가될 수도 있다.In the case of the heat treatment process, the cooled steel product is reheated to a recrystallization temperature or a temperature that is meaningful in the heat treatment field, and then cooled at a specific cooling rate. In particular, for cooling steel products, a method of rapidly cooling steel by spraying a cooling medium with water and air is mainly used. At this time, in order to maintain uniform quality of the entire steel product, the required cooling medium must be uniformly sprayed in the longitudinal and width directions of the material. Therefore, a spray head capable of spraying a cooling medium is required. After that, when cooling is finished, a calibration operation may be added for the flatness quality of the steel product.
한편 철강 제품의 두께가 두꺼운 후판 제품의 경우, 후판의 특성상 강냉을 위한 설비 설계와 운전 조건이 정립되어 있으며 이 중 현재 광범위하게 사용되는 냉각 설비는 멀티 제트(multi jet) 방식이다. 이 방식은 평면에 다수의 분사구를 가지는 설비를 후판 제품 상하면에 배치하여 물을 주수하는 방식이다. 고온의 철강재가 롤에 의해 이송될 때 철강재 상면과 하면에서 물을 주수하면, 철강재는 주수량에 따라 서로 다른 냉각 특성을 가지게 된다. 이때 냉각 효과를 증대시키기 위해서는 물은 물기둥 형태로 철강재와 충돌해야 한다. 또한 균일한 냉각 성능을 위해서는 주수 간격은 평면상 일정하게 분포해야 하고, 주수 유량도 고르게 유지되어야 한다.On the other hand, in the case of a thick steel plate product, the design and operation conditions for the steel cooling are established due to the characteristics of the steel plate, and among them, the currently widely used cooling equipment is a multi jet method. This method is a method of dispensing water by arranging equipment having a plurality of injection holes on a flat surface on the upper and lower surfaces of a plate product. When water is poured from the upper and lower surfaces of the steel material when the high-temperature steel material is transported by the roll, the steel material has different cooling characteristics depending on the amount of water. At this time, in order to increase the cooling effect, water must collide with the steel material in the form of a water column. In addition, for uniform cooling performance, the water injection interval should be uniformly distributed in the plane, and the water flow rate must be evenly maintained.
그런데 철강 제품은 고온에서 실온으로 냉각이 되는 과정에서 사각형의 납작한 형상을 가지는 슬라브의 특성상 선단, 후단 및 양 끝단이 먼저 냉각된다. 이로 인해 소재의 중심부와 소재의 가장자리 부분은 온도 편차가 발생하게 된다. 따라서 소재의 모든 영역에 만일 동일하게 냉각 수단이 적용된다면, 소재의 선단, 후단 및 양 끝단은 과냉에 의해 형상 불량이 매우 쉽게 발생한다.However, in the process of cooling the steel product from high temperature to room temperature, the front end, rear end, and both ends are cooled first due to the characteristics of the slab having a square flat shape. Due to this, a temperature deviation occurs between the center of the material and the edge of the material. Therefore, if the same cooling means is applied to all areas of the material, shape defects are very easily caused by supercooling at the leading, trailing, and both ends of the material.
이와 같은 형상 불량을 억제하고자 종래에는 소재의 선후단은 유량제어로 대응하고, 양 끝단은 에지 마스킹 장치를 이용하여 과냉을 방지하였다.In order to suppress such a shape defect, in the prior art, the leading and trailing ends of the material were controlled by flow control, and both ends were prevented from overcooling by using an edge masking device.
보다 구체적으로 현재까지 유량제어에 사용되는 방법으로는, 냉각 중 판형상 제어를 위한 냉각 헤더의 상하부 유량비 제어를 통해 냉각에 의한 판 형상의 변화를 제어하는 방법이 사용되고 있다. 그런데 철강 제품은 열간 압연 또는 후판 등의 공정 중 소재의 냉각 개시 온도가 강종 별로 차이를 가지며, 이에 따라 냉각 조건 및 통판 속도 등이 강종 별로 서로 다르다. 따라서 냉각 헤더의 유량제어를 이용한 판 형상 제어는 소재의 상변태가 발생하는 시점에서의 균일한 상변태 유도가 어렵다는 제한으로 인해 형상변화를 제어하는 것에는 한계를 가진다.More specifically, as a method used to control the flow rate up to now, a method of controlling a change in plate shape due to cooling has been used by controlling the flow rate ratio of the upper and lower portions of the cooling header for controlling the plate shape during cooling. However, in steel products, during the process such as hot rolling or thick plate, the starting temperature of cooling of the material is different for each steel type, and accordingly, the cooling conditions and the mail order speed are different for each steel type. Therefore, the plate shape control using the flow control of the cooling header has limitations in controlling the shape change due to the limitation that it is difficult to induce uniform phase transformation at the time when the phase transformation of the material occurs.
이와 같은 유량비 제어와는 달리, 냉각 중 형상 변화를 억제하기 위한 방법으로 핀치롤(pinch roll)을 사용하면 보다 효과적으로 철강 제품의 형상 변화에 대응할 수 있다. 그런데 핀치롤을 설치하기 위해서는 핀치롤의 공간 확보를 위해 기존의 냉각 설비에서 상부의 주수 헤더 크기를 줄여야 하고, 더 나아가 핀치롤 구동을 위한 모터, 조인트, 이송롤과 같은 롤 등의 설비가 필요하므로 설비 공간의 제약과 경제적인 제약이 크다는 문제가 있다. 이와 같은 문제점에 대한 대안으로 종래에는, 도 1에서와 같이, 이송 라인에서 이송롤(41)과 대응 되는 위치의 일부분에만 핀치롤(42)을 설치한다든지 또는 핀치롤(42)을 격순으로 설치하였다.Unlike the flow rate control, using a pinch roll as a method for suppressing the shape change during cooling can more effectively cope with the shape change of the steel product. However, in order to install the pinch rolls, in order to secure the space of the pinch rolls, the size of the upper water header must be reduced in the existing cooling facility, and furthermore, facilities such as motors, joints, rolls such as transfer rolls, etc. are required to drive the pinch rolls. There is a problem that the space of the facility and the economical constraint are large. As an alternative to this problem, conventionally, as shown in FIG. 1, the
그런데 철강 재료의 두께, 폭 및 냉각 후의 판 형상은 예측이 불가능하게 유도되는 경우가 대부분이고, 많은 경우에 냉각설비의 통판이 불가능한 경우도 발생한다. 특히 제품이 광폭이면서 박물에 해당하는 경우는 후판과 같은 후물재 대비 급격한 냉각에 의한 상변태의 전이가 빠르게 발생한다. 따라서 박물 제품에서 급격한 냉각을 가능하게 하는 기존의 냉각 설비를 이용하는 경우 냉각시 박물 제품은 후물재 대비 큰 형상 변화가 발생하게 된다. 더 나아가 소재의 파고 등이 매우 크거나 소재의 두께 및 폭에 따라서는 도 2에서와 같이 냉각 설비 통판이 불가한 경우도 많이 발생하였다. 특히 핀치롤이 있어도 핀치롤이 모든 이송롤에 대응하여 설치되어 있지 않은 경우가 많기에, 핀치롤이 없는 구간에서는 소재의 형상 변화에 대응하기 어렵다는 문제가 있어 왔다.However, the thickness, width of the steel material, and the shape of the plate after cooling are often induced unpredictably, and in many cases, it is also possible that the mailing of the cooling equipment is impossible. In particular, when the product is wide and corresponds to a thin material, the phase transformation is rapidly caused by rapid cooling compared to a thick material such as a thick plate. Therefore, in the case of using an existing cooling facility that enables rapid cooling in a thin product, a large shape change occurs in the thin product compared to the thick material when cooling. Furthermore, there have been many cases in which the crest of the material is very large, or depending on the thickness and width of the material, the cooling equipment mail order is not possible as in FIG. 2. In particular, even in the presence of a pinch roll, the pinch roll is often not installed in response to all the transfer rolls, and thus there has been a problem that it is difficult to cope with a change in the shape of the material in a section without a pinch roll.
본 발명은 강판의 형상 변형 문제를 해결하기 위해, 기존의 냉각 설비 및 운영 방식을 개선함으로써 고부하 극박재 냉각 작업 수행시 발생하는 강판의 형상 불량, 특히 평탄도 불량을 해결하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a device and method for solving a shape defect of a steel sheet, particularly a flatness defect, which occurs when performing a high load ultra-thin material cooling operation by improving an existing cooling facility and an operation method in order to solve the shape deformation problem of the steel sheet do.
더 나아가 형상 억제 장치와 제어 수단을 통해, 강판의 형상을 개선하고 목표 평탄도를 달성하여 양산 적용 가능한 형상 억제 장치 및 방법을 제공하고자 한다.Further, through the shape suppression device and control means, to improve the shape of the steel sheet and achieve the target flatness to provide a shape suppression device and method applicable to mass production.
강판의 형상 불량, 특히 평탄도 불량을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 형상 억제 장치는, 강판의 냉각을 위한 노즐을 다수 개 포함하는 냉각 장치의 내부에 위치하며; 상하 운동이 가능한 실린더; 상기 실린더와 직접 연결되는 로드; 상기 로드의 끝단에 위치하는 롤러; 및 상기 롤러와 상기 롤러 하부에 위치하는 이송롤 사이의 간격은 강판의 두께보다 적어도 1㎜이상인 것;을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 장치이다.An apparatus for suppressing the shape of a steel plate according to an embodiment of the present invention for solving a shape defect of a steel plate, particularly a flatness defect, is located inside the cooling apparatus including a plurality of nozzles for cooling the steel plate; A cylinder capable of vertical movement; A rod directly connected to the cylinder; A roller located at the end of the rod; And a distance between the roller and the conveying roll located under the roller is at least 1 mm or more than the thickness of the steel sheet.
강판의 형상 불량, 특히 평탄도 불량을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 강판의 형상 억제 장치는, 강판의 냉각을 위한 노즐을 다수 개 포함하는 냉각 장치의 내부에 위치하며; 회전 운동이 가능한 모터 또는 회전형 액츄에이터; 상기 모터 또는 회전형 액츄에이터와 직접 연결되는 로드; 상기 로드의 끝단에 위치하는 롤러; 및 상기 롤러와 상기 롤러 하부에 위치하는 이송롤 사이의 간격은 강판의 두께보다 적어도 1㎜이상인 것;을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 장치이다.An apparatus for suppressing the shape of a steel plate according to another embodiment of the present invention for solving a shape defect of a steel plate, particularly a flatness defect, is located inside the cooling apparatus including a plurality of nozzles for cooling the steel plate; A motor or a rotational actuator capable of rotational movement; A rod directly connected to the motor or the rotary actuator; A roller located at the end of the rod; And a distance between the roller and the conveying roll located under the roller is at least 1 mm or more than the thickness of the steel sheet.
바람직하게는 상기 형상 억제 장치의 길이는 이송롤의 길이방향에서 이송롤의 길이보다 짧으며, 이송롤의 길이 방향으로 복수 개 위치하는 것;을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 장치이다.Preferably, the length of the shape inhibiting device is shorter than the length of the conveying roll in the longitudinal direction of the conveying roll, and is located in a plurality of directions in the longitudinal direction of the conveying roll.
바람직하게는 상기 형상 억제 장치는 로드셀을 추가로 포함하는 것;을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 장치이다.Preferably, the shape suppression device further comprises a load cell; it is a shape suppression device for a steel sheet.
이 때, 상기 로드셀은 상기 실린더의 로드와 연결된 방향의 반대 편의 끝부분 또는 상기 실린더와 상기 냉각장치의 헤더를 지지하는 지지 구조물 사이에 위치하는 것;을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 장치이다.At this time, the load cell is located on the opposite end of the direction connected to the rod of the cylinder or between the cylinder and the supporting structure supporting the header of the cooling device; It is a shape suppression device of a steel sheet.
바람직하게는 상기 롤러는 내열성 고무 또는 브러쉬 롤;을 포함하는 강판의 형상 억제 장치이다.Preferably, the roller is a heat-resistant rubber or brush roll; it is a shape inhibiting device for a steel sheet comprising.
바람직하게는 상기 롤러는 수밀 구조의 베어링;을 포함하는 강판의 형상 억제 장치이다.Preferably, the roller is a shape suppressing device for a steel plate comprising; a water-tight structure bearing.
강판의 형상 불량, 특히 평탄도 불량을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 형상 억제 방법은, 강판이 냉각 장치로 통판이 시작되는 통판 단계; 형상 억제 장치의 롤러가 상단으로 올라가서 강판의 선단부가 상기롤러와 접촉하지 않고 통과하는 롤러 상승 단계; 강판의 선단부가 통과된 직후 상기 형상 억제 장치의 롤러가 지지된 위치로 이동하는 롤러 이동 단계;를 포함하는 강판의 형상 억제 방법이다.A method for suppressing the shape of a steel plate according to an embodiment of the present invention for solving a shape defect of a steel plate, particularly a flatness defect, includes: a mailing step in which the steel plate starts mailing with a cooling device; A roller raising step in which the roller of the shape suppressing device rises to the top and the leading end portion of the steel sheet passes without contacting the roller; It is a method of suppressing the shape of a steel sheet comprising; a roller moving step of moving the roller of the shape inhibiting device to a supported position immediately after the tip of the steel sheet passes.
바람직하게는, 상기 롤러 이동 단계에서는 먼저 강판의 위치를 이송롤의 스피드를 이용하여 파악하는 단계;를 추가로 포함하는 강판의 형상 억제 방법이다.Preferably, in the step of moving the roller, the step of first grasping the position of the steel sheet by using the speed of the conveying roll; is a method for suppressing the shape of the steel sheet further comprising.
바람직하게는, 상기 롤러 이동 단계에서의 상기 형상 억제 장치와 이송롤 사이의 최소 간격은 강판의 두께보다 적어도 1㎜ 이상인 것;을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 방법이다.Preferably, the minimum distance between the shape suppressing device and the conveying roll in the roller moving step is at least 1 mm or more than the thickness of the steel plate.
바람직하게는, 상기 롤러에 가해지는 힘은 하기의 식 (1)에서 결정되는 힘보다 작게 설정된 것;을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 방법이다.Preferably, the force applied to the roller is set to be smaller than the force determined in Equation (1) below;
F = 2.25 * YS * W * T2 / (G + T + R) (1)F = 2.25 * YS * W * T 2 / (G + T + R) (1)
단, 여기서 F: 힘, YS: 항복 응력, W: 본 발명의 형상 억제 장치에서의 롤러의 폭, T: 강판의 두께, G: 롤러의 직경, R: 롤러의 간격Here, F: force, YS: yield stress, W: width of the roller in the shape suppressing apparatus of the present invention, T: thickness of the steel plate, G: diameter of the roller, R: spacing of the rollers
본 발명에 따른 강판의 형상 억제 장치 및 방법은 기존의 냉각 설비 및 운영 방식을 개선함으로써 강판의 형상 불량, 그 중에서도 특히 평탄도의 불량을 크게 개선하는 효과를 얻을 수 있다.The apparatus and method for suppressing the shape of a steel sheet according to the present invention can obtain an effect of greatly improving a shape defect of a steel plate, particularly, a defect in flatness, by improving an existing cooling facility and an operating method.
또한 본 발명의 형상 억제 장치를 통해 강판의 두께에 따른 냉각속도를 설계할 수 있어, 강판의 냉각시 발생하는 강판의 형상의 변형을 크게 개선할 수 있다.In addition, the cooling rate according to the thickness of the steel sheet can be designed through the shape suppressing device of the present invention, and thus the deformation of the steel sheet generated during cooling of the steel sheet can be greatly improved.
또한 이와 더불어 강판의 평탄도를 개선함으로써 통판성의 향상과 함께 강판의 조업조건을 개선할 수 있고 평탄도 향상을 위한 냉간교정률을 저감시킬 수 있다.In addition, by improving the flatness of the steel sheet, it is possible to improve the plateability and improve the operating conditions of the steel sheet and reduce the cold calibration rate for improving the flatness.
본 발명의 상기의 효과들은 다시 강판의 전체 제조 공정의 생산성 향상과 함께 후속 가공비를 절감시키는 효과를 유발한다.The above effects of the present invention, again, increases the productivity of the entire manufacturing process of the steel sheet and causes an effect of reducing the subsequent processing cost.
도 1은 종래 기술에서의 강판의 이송라인의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 극박재 소재의 평탄도 불량으로 인해 통판 설비에서 소재의 통판이 불가능한 사례를 예시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 형상 억제 장치의 소재의 진행 방향에서의 정면도(a) 및 측면도(b)를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에서의 형상 억제 장치에 사용되는 내열성 고무가 코팅된 롤러를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강판의 형상 억제 장치를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 강판의 형상 억제 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 강판의 형상 억제 장치의 작동 상태를 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 형상 억제 장치를 이용하여 강판의 변형이 억제되는 냉각 패턴을 선택하는 예를 도시한 것이다.Figure 1 shows an example of a transfer line of a steel sheet in the prior art.
2 illustrates an example in which the mail order of the material is impossible in the mail order facility due to the poor flatness of the ultra-thin material.
Figure 3 shows a front view (a) and a side view (b) in the direction of travel of the material of the shape inhibiting device of the steel sheet according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a roller coated with a heat-resistant rubber used in the shape suppression device in the present invention.
5 is a view showing a shape inhibiting device of a steel sheet according to another embodiment of the present invention.
6 is a flow chart showing a method for suppressing the shape of the steel sheet of the present invention.
7 is a view illustrating an operating state of the shape inhibiting device of the steel sheet of the present invention.
8 shows an example of selecting a cooling pattern in which deformation of the steel sheet is suppressed by using the shape suppressing device of the present invention.
이하, 본원에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강판의 형상 억제 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus and method for suppressing the shape of a steel sheet according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete and the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification. In addition, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, the same components may have the same reference numerals as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known configurations or functions may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof may be omitted.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, order, or number of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, but different components between each component It will be understood that the "intervenes" may be, or each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.Further, in implementing the present invention, components may be subdivided and described for convenience of description, but these components may be implemented in one device or module, or one component may be multiple devices or modules. It can be implemented by being divided into.
본 발명에서의 강판의 형상 억제 장치 및 방법은 판재의 형상 불량에 대응하기 위해 냉각설비 내부에 개별적으로 작동할 수 있는 형상 억제 장치를 복수 개 설치하여, 판재의 부위별로 형상을 억제하고 더 나아가 판재가 정상적으로 냉각 설비를 통판할 수 있게 하는 것이다. 또한 냉각설비 내부에 개별적으로 작동할 수 있게 설치된 롤러 형상의 형상 억제 장치는 밀리 세컨드(ms) 수준의 빠른 응답시간을 가지면서 소재의 구간별 변형력을 측정할 수 있도록 구성되어 있다. In the present invention, the apparatus and method for suppressing the shape of a steel sheet are provided with a plurality of shape suppression devices that can be individually operated inside a cooling facility to cope with the shape defects of the plate, thereby suppressing the shape for each part of the plate and furthermore Is to be able to mail the cooling equipment normally. In addition, the roller-shaped shape suppression device installed to operate individually inside the cooling facility is configured to measure the deformation force for each section of the material with a fast response time of milliseconds (ms).
이와 같은 기능을 가지는 본 발명의 일 실시예의 강판의 형상 억제 장치(1)는 도 3에 도시되어 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 형상 억제 장치(1)는 노즐이 다수 구성된 냉각장치의 내부에 위치한다. 특히 본 발명에서의 형상 억제 장치는 핀치롤(42)이 설치되지 않는 공간에 설치될 수 있으며, 더 나아가 이송롤(41)의 길이 방향으로 다수 개가 배치될 수 있다. 다시 말하면 이송롤(41)의 길이 방향을 기준으로, 본 발명에서의 형상 억제 장치(1)의 길이는 이송롤(41)의 길이 보다 작게 형성될 수도 있다.The
이 때 본 발명의 형상 억제 장치(1)는 먼저 냉각장치 내부에서 냉각장치의 상부 주수 헤더(31) 근처에 설치된다. 보다 구체적으로 본 발명의 형상 억제 장치는 상기 헤더를 지지하는 구조물(21)에 설치될 수 있다. 이와 같은 구조물로는 도 3에서 도시된 H빔(21) 등이 가능하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. H 빔 이외에도 상부 주수 헤더(31) 및 본 발명의 형상 억제 장치(1)를 안정적으로 고정할 수 있는 구조물이면 어떠한 형상도 가능하다.At this time, the
이 때 본 발명에서의 형상 억제 장치(1)는 상하 운동이 가능한 실린더(11)와, 상기 실린더와 직접 연결되는 로드(12), 그리고 로드 끝단에 위치하는 롤러(13)를 포함한다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 형상 억제 장치(1)에서는, 상기 실린더(11)와 로드(12)의 상하방 운동에 의해 롤러(13)는 상하 운동이 가능할 수 있다. 또한 통판시에는 강판의 변형을 억제할 수 있도록 상기 롤러(13)는 특정 위치에 고정될 수 있다.At this time, the
또한 본 발명의 형상 억제 장치(1)는 실린더(11)의 로드(12)와 연결된 방향의 반대 편의 끝부분 또는 상기 지지 구조물(21)과 실린더(11) 사이에(미도시) 로드셀(14)을 추가로 설치하여, 강판의 변형력을 측정하게 할 수 있다. 후술할 본 발명의 강판의 형상 억제 방법을 통해, 로드셀(14)을 이용하여 측정된 강판의 변형력은 강판의 형상을 측정할 수 있고, 이를 통해 강판의 변형을 최소화 할 수 있는 냉각 패턴의 선택 또는 생성에 사용될 수 있다.In addition, the shape-
만일 상기 로드셀(14)이 실린더(11)가 로드(12)와 연결된 방향의 반대 편의 끝부분에 위치하는 경우, 로드셀(14)의 설치가 다소 어렵다는 단점이 있으나 냉각 유체와의 접촉을 방지할 수 있어 로드셀(14)이 수밀구조를 가지지 않아도 되며 더 나아가 보다 안정적인 작동 환경이 담보될 수 있다는 장점이 있다. 반면 상기 로드셀(14)이 상기 지지 구조물(21)과 실린더(11) 사이에 위치하면, 로드셀의 설치는 용이하나 주수 헤더 근처에 위치하므로 수밀성이 높아야 한다는 단점이 있다. If the
본 발명의 형상 억제 장치에서의 롤러(13)는, 도 4에서와 같이, 강판과 접촉하는 표면에 내열성 고무 재질로 코팅될 수 있다. 또는 본 발명에서의 상기 롤러는 강판의 표면 연마 기능도 할 수 있는 브러쉬 롤일 수도 있다.The
한편 본 발명의 형상 억제 장치에서의 롤러(13)도 다른 일반적인 롤러와 마찬가지로 회전 운동을 원활하게 수행하기 위해, 도면에 도시되지는 않았으나, 내부에 베어링을 포함할 수 있다. 이 때 본 발명에서의 형상 억제 장치(1)는 고온 상태의 강판을 냉각시키는 냉각 장치의 상부 주수 헤더(31) 근처에 위치하므로, 본 발명에서의 장치를 구성하는 롤러(13)는 기본적으로 내열성과 함께 수밀성도 높아야 한다. 따라서 본 발명에서의 상기 장치를 구성하는 롤러(13) 내부의 베어링도 수중 사용이 가능한 재질을 채택하는 것이 보다 바람직하다. 왜냐하면 고온의 판재가 냉각장치를 통과 시 본 발명의 형상 억제 장치의 롤러와 직접 접촉하게 되어 상기 롤러의 온도가 일시적으로 상승하지만, 그와 동시에 판재 표면에서의 냉각 체류수로 인해 상기 롤러 및 베어링은 대부분 수중 환경에서 작동해야만 하기 때문이다.On the other hand, the
도 5는 본 발명에서의 강판의 형상 억제 장치(1')의 다른 실시예를 도시한 것이다. 5 shows another embodiment of the shape inhibiting device 1 'of the steel sheet in the present invention.
도 5에서의 형상 억제 장치가 도 4에서의 장치와 차별 점은 롤러의 운동 방식에 있다. 보다 구체적으로 도 5에서의 롤러(13)는 회전하는 로드(12)에 연결되어 있고, 회전하는 로드는 다시 도 4에서와 같은 실린더가 아닌 모터(11')나 회전형 액츄에이터(11')에 의해 구동되며 이 경우 토크가 측정된다. 다만 롤러가 회전 운동을 하게 되면, 냉각 장치의 상부 주수 헤더를 가로 막아 냉각 장치의 냉각 성능을 저하시킬 가능성이 높으므로 주수 시에는 회전반경이 제한될 수 있다. 이에 반해 도 5에서와 같은 형상 억제 장치는 통판 속도가 빠르거나 또는 핀치롤이 전혀 없는 환경에서도 사용할 수 있다는 장점이 있다. The shape-suppression device in FIG. 5 differs from the device in FIG. 4 in the way the rollers move. More specifically, the
다음으로 도 6은 본 발명의 강판의 형상 억제 방법을 도시한 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에서의 강판의 형상 억제 장치의 작동 상태를 예시한 도면이다.Next, FIG. 6 is a flow chart showing a method for inhibiting the shape of a steel sheet of the present invention, and FIG. 7 is a view illustrating an operating state of the shape suppressing device for a steel sheet in an embodiment of the present invention.
상기 도 6 및 7을 참고로 하여, 본 발명에서의 강판의 형상 억제 장치의 작동 관계 및 강판의 형상 억제 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 6 and 7, the operation relationship of the shape suppressing apparatus of the steel sheet and the method of suppressing the shape of the steel sheet in the present invention are as follows.
먼저 본 발명의 강판의 형상 억제 방법은 통판 단계(S 100)로부터 시작된다. 상기 통판 단계(S 100)에서는 본 발명에서의 소재, 즉 강판이 냉각 장치로 통판이 시작되는 단계이다.First, the method for suppressing the shape of the steel sheet of the present invention starts from the mail order step (S 100). In the mail order step (S 100), the material in the present invention, that is, the steel sheet is a step where mail order is started by a cooling device.
상기 강판의 통판이 시작되면, 다음으로는 롤러 상승 단계(S 200)가 진행된다. 상기 롤러 상승 단계에서는, 소재의 통판이 시작된 직후 본 발명의 형상 억제 장치의 롤러가 상단으로 올라가서 변형된 상태의 강판의 선단부가 본 발명에서의 형상 억제 장치의 롤러와 접촉하지 않고 통과할 수 있게 하는 단계이다(도 7 참조)When the mail order of the steel sheet is started, next, the roller raising step (S 200) proceeds. In the roller raising step, immediately after the sheet of material is started, the roller of the shape inhibiting device of the present invention rises to the top so that the tip of the steel sheet in the deformed state can pass through without contacting the roller of the shape inhibiting device in the present invention. Step (see Figure 7)
다음으로 롤러 이동 단계(S 300)가 뒤따른다. 상기 롤러 이동 단계에서는, 먼저 강판의 위치를 이송롤의 스피드를 통해 파악한 후, 강판의 선단부가 통과된 직후 본 발명에서의 형상 억제 장치의 롤러가 지시된 위치로 이동하는 단계이다. Next, the roller moving step (S 300) follows. In the roller moving step, the position of the steel sheet is first grasped through the speed of the conveying roll, and then immediately after the tip of the steel sheet passes, the roller of the shape suppressing device in the present invention moves to the indicated position.
본 발명에서의 강판의 형상 억제 장치는 강판의 통판을 위해 변형을 억제하는 장치이나, 만일 본 발명에서의 장치가 강판에 높은 힘을 가하게 되면 강판 표면에 국부적인 변형이 발생하여 강판에 치명적인 결함을 일으킬 수 있다. 따라서 본 발명에서의 형상 억제 장치와 하부 이송롤 사이의 최소 갭은 강판의 두께보다 적어도 1㎜ 이상 떨어져야만 한다. 왜냐하면 상기 갭이 1㎜ 보다 작은 경우, 강판의 빠른 이동 속도와 강판의 두께 편차로 인해 강판 표면에 본 발명의 형상 억제 장치가 국부적인 변형을 일으킬 수 있기 때문이다.The apparatus for suppressing the shape of a steel sheet in the present invention is a device for suppressing deformation for the sheet of a steel sheet, but if the device in the present invention applies a high force to the steel sheet, local deformation occurs on the surface of the steel sheet, causing fatal defects in the steel sheet. Can cause Therefore, the minimum gap between the shape suppressing device and the lower transfer roll in the present invention should be at least 1 mm apart from the thickness of the steel sheet. This is because when the gap is smaller than 1 mm, the shape suppressing device of the present invention may cause local deformation on the surface of the steel sheet due to the fast moving speed of the steel sheet and the deviation of the thickness of the steel sheet.
한편 다음 식 (1)을 통해 강판이 국부변형 될 때 강판에 가해지는 힘을 예측할 수 있다.Meanwhile, the following equation (1) can be used to predict the force applied to the steel sheet when the steel sheet is locally deformed.
F = 2.25 * YS * W * T2 / (G + T + R) (1)F = 2.25 * YS * W * T 2 / (G + T + R) (1)
단, 여기서 F: 힘,Where F: force,
YS: 항복 응력YS: yield stress
W: 본 발명의 형상 억제 장치에서의 롤러의 폭W: width of the roller in the shape suppressing device of the present invention
T: 강판의 두께 T: thickness of steel sheet
G: 롤러의 직경G: diameter of the roller
R: 롤러의 간격R: thickness of roller
따라서 강판 표면에서의 국부적인 변형을 억제하기 위해서는, 본 발명의 형상 억제 장치에서의 롤러에 가해지는 힘이 상기 계산된 힘보다 작도록 설정되어야 한다.Therefore, in order to suppress the local deformation on the surface of the steel sheet, the force applied to the roller in the shape suppressing apparatus of the present invention must be set to be smaller than the calculated force.
한편 본 발명에서의 형상 억제 장치는 모터 및 커플링이 없고 롤러 크기가 작아서 장치가 매우 컴팩트하여 냉각 장치에 쉽게 적용될 수 있다는 장점이 있는 반면, 핀치롤의 일부 역할만 수행한다는 트레이드 오프(trade-off)의 특성이 있다. On the other hand, the shape-suppression device in the present invention has the advantage that the device is very compact and easy to apply to the cooling device because there is no motor and coupling, and the roller size is small, while the trade-off that performs only a part of the pinch roll ).
그러나 본 발명에서의 형상 억제 장치는 롤이 이송롤이나 핀치롤의 길이 방향으로 분할된 점을 이용하여 각각의 롤의 변형력을 로드셀을 이용하여 측정함으로써 강판의 형상을 측정할 수 있는 또 다른 장점이 있다. 특히 본 발명의 상기 장치에서의 각 롤이 측정하는 힘을 모으고, 이를 활용하면 냉각 과정 중 강판의 변형 거동을 관찰할 수 있다. 더 나아가 이와 같이 측정된 힘과 관찰된 강판의 형상을 통해, 강판의 변형이 억제되는 냉각 패턴을 설계하거나 선택할 수 있다.However, the shape suppression device in the present invention has another advantage that the shape of the steel sheet can be measured by measuring the deformation force of each roll using a load cell using a point where the roll is divided in the longitudinal direction of the transfer roll or pinch roll. have. In particular, the force measured by each roll in the device of the present invention is collected, and when this is utilized, the deformation behavior of the steel sheet during the cooling process can be observed. Furthermore, through the measured force and the shape of the observed steel sheet, a cooling pattern in which deformation of the steel sheet is suppressed can be designed or selected.
도 8은 본 발명의 형상 억제 장치를 이용하여 강판의 변형이 억제되는 냉각 패턴을 선택하는 예를 도시한 것이다.8 shows an example of selecting a cooling pattern in which deformation of the steel sheet is suppressed by using the shape suppressing device of the present invention.
도 8에서 도시된 바와 같이 먼저 본 발명의 형상 억제 장치를 이용하여 강판이 통판될 때 각 롤의 변형력을 측정한다. 다음으로 측정된 각 롤의 변형력을 이용하여 강판의 형상으로 치환하여 강판의 형상을 얻는다. 이와 같이 얻어진 강판의 형상은 제어기로 전달된다. 한편 제어기에는 파이로미터(pyrometer)와 각 헤더에 공급되는 유량 등의 정보가 공급되어, 이로부터 유량에 따른 강판의 온도 즉 냉각 패턴이 측정된다. 따라서 이와 같은 데이터를 바탕으로 각각의 냉각 패턴에 따른 실제 강판의 형상을 직접적으로 매칭할 수 있게 된다. 더 나아가 만일 기존에 미리 설정된 냉각 패턴들에 의한 강판의 변형량이 지나치게 클 경우에는, 본 발명의 형상 억제 장치는 강판의 형상을 측정할 수 있으므로 강판의 변형량을 제어하는 새로운 냉각 패턴을 제공할 수 있다는 장점이 있다.As shown in FIG. 8, first, the deformation force of each roll is measured when the steel sheet is passed using the shape suppressing device of the present invention. Next, the shape of the steel sheet is obtained by substituting the shape of the steel sheet using the measured deformation force of each roll. The shape of the steel sheet thus obtained is transferred to the controller. Meanwhile, the controller is supplied with information such as a pyrometer and a flow rate supplied to each header, from which the temperature of the steel sheet according to the flow rate, that is, a cooling pattern is measured. Therefore, based on such data, it is possible to directly match the shape of the actual steel sheet according to each cooling pattern. Furthermore, if the amount of deformation of the steel sheet by the previously preset cooling patterns is too large, the shape suppressing apparatus of the present invention can measure the shape of the steel sheet, thereby providing a new cooling pattern for controlling the deformation amount of the steel sheet. There are advantages.
이를 통해 본 발명에서는 기존의 약 94㎜ 수준의 강판의 최대 파고를 냉각 직후 약 31㎜ 수준으로 크게 낮출 수 있었다. 이는 본 발명의 형상 억제 장치를 조절하고 강판의 두께에 따른 냉각속도를 재설계함으로써, 강판의 냉각 시 냉각 형상 개선 효과를 얻을 수 있음을 의미한다. 그리고 강판의 형상 개선에 따른 통판성 향상을 통해, 강판의 조업조건 개선 및 냉간교정율을 저감시킴으로써 생산성 향상 및 가공비 저감을 이룰 수 있음을 의미한다. Through this, the present invention was able to significantly lower the maximum wave height of the existing steel sheet of about 94 mm to about 31 mm immediately after cooling. This means that by adjusting the shape suppressing device of the present invention and redesigning the cooling rate according to the thickness of the steel sheet, it is possible to obtain an effect of improving the cooling shape when cooling the steel sheet. In addition, it means that the productivity can be improved and the processing cost can be reduced by improving the workability of the steel sheet and improving the operating conditions of the steel sheet and reducing the cold calibration rate.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.In the above, the embodiments of the present invention have been mainly described, but various changes or modifications can be made at the level of a person skilled in the art to which the present invention pertains. Such changes and modifications can be said to belong to the present invention without departing from the scope of the technical idea provided by the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be judged by the claims set forth below.
1, 1' : 강판의 형상 억제 장치
11 : 실린더
12 : 로드
13 : 롤러
14 : 로드셀
21 : H 빔 등의 구조물
31 : 상부 주수 헤더
32 : 하부 주수 헤더
41 : 이송롤
42 : 핀치롤1, 1 ': steel plate shape suppressor
11: cylinder
12: load
13: roller
14: load cell
21: structures such as H beam
31: upper water header
32: lower main header
41: transfer roll
42: pinch roll
Claims (11)
상하 운동이 가능한 실린더;
상기 실린더와 직접 연결되는 로드;
상기 로드의 끝단에 위치하는 롤러; 및
상기 롤러와 상기 롤러 하부에 위치하는 이송롤 사이의 간격은 강판의 두께보다 적어도 1㎜이상인 것;
을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 장치.
Located inside the cooling device including a plurality of nozzles for cooling the steel sheet;
A cylinder capable of vertical movement;
A rod directly connected to the cylinder;
A roller located at the end of the rod; And
The distance between the roller and the transfer roll located below the roller is at least 1 mm greater than the thickness of the steel sheet;
Shape suppression device of a steel sheet, characterized in that.
회전 운동이 가능한 모터 또는 회전형 액츄에이터;
상기 모터 또는 회전형 액츄에이터와 직접 연결되는 로드;
상기 로드의 끝단에 위치하는 롤러; 및
상기 롤러와 상기 롤러 하부에 위치하는 이송롤 사이의 간격은 강판의 두께보다 적어도 1㎜이상인 것;
을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 장치.
Located inside the cooling device including a plurality of nozzles for cooling the steel sheet;
A motor or a rotational actuator capable of rotational movement;
A rod directly connected to the motor or the rotary actuator;
A roller located at the end of the rod; And
The distance between the roller and the transfer roll located below the roller is at least 1 mm greater than the thickness of the steel sheet;
Shape suppression device of a steel sheet, characterized in that.
상기 형상 억제 장치의 길이는 이송롤의 길이방향에서 이송롤의 길이보다 짧으며, 이송롤의 길이 방향으로 복수 개 위치하는 것;
을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 장치.
The method according to claim 1 or 2,
The length of the shape suppressing device is shorter than the length of the conveying roll in the longitudinal direction of the conveying roll, and is located in a plurality in the longitudinal direction of the conveying roll;
Shape suppression device of a steel sheet, characterized in that.
상기 형상 억제 장치는 로드셀;
을 포함하는 강판의 형상 억제 장치.
According to claim 1,
The shape suppressing device includes a load cell;
Shape suppression device for a steel sheet comprising a.
상기 로드셀은 상기 실린더의 로드와 연결된 방향의 반대 편의 끝부분 또는 상기 실린더와 상기 냉각장치의 헤더를 지지하는 지지 구조물 사이에 위치하는 것;
을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 장치.
According to claim 4,
The load cell is located between the end of the opposite side of the direction connected to the rod of the cylinder or between the cylinder and a supporting structure supporting the header of the cooling device;
Shape suppression device of a steel sheet, characterized in that.
상기 롤러는 내열성 고무 또는 브러쉬 롤;
을 포함하는 강판의 형상 억제 장치.
The method according to claim 1 or 2,
The roller is a heat-resistant rubber or brush roll;
Shape suppression device for a steel sheet comprising a.
상기 롤러는 수밀 구조의 베어링;
을 포함하는 강판의 형상 억제 장치.
The method according to claim 1 or 2,
The roller is a water-tight bearing;
Shape suppression device for a steel sheet comprising a.
형상 억제 장치의 롤러가 상단으로 올라가서 강판의 선단부가 상기 롤러와 접촉하지 않고 통과하는 롤러 상승 단계;
강판의 선단부가 통과된 직후 상기 형상 억제 장치의 롤러가 지지된 위치로 이동하는 롤러 이동 단계;
를 포함하는 강판의 형상 억제 방법.
A mailing step in which the steel plate starts mailing with a cooling device;
A roller raising step in which the roller of the shape suppressing device rises to the top and the leading end portion of the steel sheet passes without contacting the roller;
A roller moving step in which the roller of the shape inhibiting device moves to a supported position immediately after the tip of the steel sheet passes;
Method for suppressing the shape of a steel sheet comprising a.
상기 롤러 이동 단계에서는 먼저 강판의 위치를 이송롤의 스피드를 이용하여 파악하는 단계;
를 추가로 포함하는 강판의 형상 억제 방법.
The method of claim 8,
In the step of moving the roller, the step of first grasping the position of the steel sheet using the speed of the transfer roll;
Method of suppressing the shape of the steel sheet further comprising a.
상기 롤러 이동 단계에서의 상기 형상 억제 장치와 이송롤 사이의 최소 간격은 강판의 두께보다 적어도 1㎜ 이상인 것;
을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 방법.
The method of claim 9,
The minimum distance between the shape inhibiting device and the transfer roll in the roller moving step is at least 1 mm or more than the thickness of the steel sheet;
Method of suppressing the shape of the steel sheet, characterized in that.
상기 롤러에 가해지는 힘은 하기의 식 (1)에서 결정되는 힘보다 작게 설정된 것;
을 특징으로 하는 강판의 형상 억제 방법.
(F = 2.25 * YS * W * T2 / (G + T + R) (1)
단, 여기서 F: 힘, YS: 항복 응력, W: 본 발명의 형상 억제 장치에서의 롤러의 폭, T: 강판의 두께, G: 롤러의 직경, R: 롤러의 간격)The method of claim 8,
The force applied to the roller is set smaller than the force determined in the following equation (1);
Method of suppressing the shape of the steel sheet, characterized in that.
(F = 2.25 * YS * W * T 2 / (G + T + R) (1)
Here, F: force, YS: yield stress, W: roller width in the shape suppressing device of the present invention, T: steel plate thickness, G: roller diameter, R: roller spacing)
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