KR20200119876A - 금속대의 냉간 압연 방법 - Google Patents

Abstract

적어도 상하 1쌍의 워크 롤, 상하 1쌍의 중간 롤 및 상하 1쌍의 백업 롤을 구비하는 다중 압연기를 이용하여 금속대를 압연할 때, 적어도 한쪽의 중간 롤을 롤축 방향으로 왕복 이동하면서, 바람직하게는, 상기 중간 롤 단부의 위치를, 금속대의 폭단부로부터 내측으로 30㎜, 외측으로 80㎜의 범위 내에서, 스트로크를 5∼60㎜의 범위 내, 이동 속도를 0.5∼4.0㎜/sec로 하여 왕복 이동시키면서 압연함으로써, 특별한 설비를 압연기에 부대하는 일 없이, 또한, 생산성의 저하나 제조 비용의 상승을 초래하는 일 없이, 판도 마크의 발생을 효과적으로 방지하는 금속대의 압연 방법.

Description

금속대의 냉간 압연 방법

본 발명은, 금속대(metallic band)의 냉간 압연 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 표면 성상이 우수한 금속대의 냉간 압연 방법에 관한 것이다.

예를 들면, 강판과 같은 금속대(금속 스트립)의 냉간 압연에 이용하는 압연기로서는, 여러 가지의 형식의 것이 실용화되어 있지만, 상하 1쌍의 워크 롤(work rolls)과, 상기 워크 롤의 휨을 교정하는 상하 1쌍의 백업 롤(backup rolls)을 갖는 4중식(4Hi) 압연기나, 상기 상하의 워크 롤과 백업 롤의 사이에 상하 1쌍의 중간 롤을 설치한 6중식(6Hi) 압연기 등이 일반적이다.

상기와 같은 상하 1쌍의 워크 롤과 백업 롤을 갖는 압연기로, 동일 폭의 금속대를 장시간 연속하여 압연하면, 피(被)압연재인 금속대가 접촉하는 부분(일반적으로 「판도(板道;rolling trace)」라고 칭해짐)이 마모하고, 특히, 금속대의 폭단부가 접촉하는 부분의 워크 롤 표면이 이상(異常) 마모하고, 롤 표면에 「판도 마크(rolling trace mark)」라고 불리우는 모양이나 단차가 생긴다. 상기 판도 마크가 생긴 워크 롤을 이용하여, 이전보다도 넓은 폭의 금속대를 압연하면, 워크 롤 표면에 생긴 판도 마크가, 압연 후의 금속대의 표면에 전사되어, 표면 결함을 일으킨다.

그러나, 워크 롤은, 제품의 표면 품질과 직접 관계하기 때문에, 단기간으로 교환되고, 그의 교환도 비교적 용이하기 때문에, 제품 품질에 미치는 영향은 비교적 작다. 그러나, 워크 롤 표면에 생긴 판도 마크는, 백업 롤에도 전사된다. 백업 롤은, 연속하여 장기에 걸쳐 사용되는 것이 일반적으로, 그의 교환도 용이하지 않아, 장시간의 라인 정지를 필요로 한다. 그 때문에, 백업 롤에 있어서도, 판도 마크를 방지하는 기술에 대한 요구는 크다. 게다가, 상기 판도 마크는, 다단(다중) 압연기라면, 조질 압연을 포함하는 모든 냉간 압연기(압연 스탠드)에 있어서 발생할 수 있다.

판도 마크를 방지하는 기술로서, 압연 설비에 관한 것은, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 에멀션 압연유의 순환 급유 기구를 구비한 냉간 탠덤 압연기에 있어서, 백업 롤에 에멀션 압연유를 분사하는 노즐 헤더를 구비하고, 당해 노즐 헤더로부터 에멀션 압연유를 당해 백업 롤에 분사할 때, 메가헤르츠 대역의 진동을 가진(加振)하여 분사함으로써, 순환 에멀션 자체를 연삭 매체로 하여 백업 롤에 형성된 판도 마크를 연삭하는 방법이 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 압연 롤을 압연기에 조입한 상태에서 회전시키면서, 회전 롤에 회전 지석(砥石)을 밀어붙여 온라인으로 롤 표면을 연삭하는 냉간 압연용의 백업 롤 그라인더가 제안되어 있다. 또한, 열간 압연에 있어서의 판도 마크의 방지 기술로서, 특허문헌 3에는, 상하의 워크 롤에 대하여, 피압연재의 폭 방향으로 이동하여 워크 롤을 연삭하는 온라인 롤 그라인더를 설치하고, 당해 그라인더를 피압연재의 중심(重心)에 대하여 점대칭으로 이동시키는 방법이 제안되어 있다.

한편, 탠덤식 냉간 압연기를 이용하여 금속대를 냉간 압연할 때에 있어서의 판도 마크 방지 기술로서는, 워크 롤에 표면 조도가 거친 덜 롤(dull roll)을 이용하여, 현저하게 낮은 압하율로 압연을 행하고, 금속대 단부(端部)에 있어서의 워크 롤의 이상 마모를 최소한으로 억제하는 기술이 알려져 있다. 또한, 1쌍의 워크 롤과 1쌍의 백업 롤로 구성되는 4Hi 압연기에 있어서, 판도 마크 위치보다 넓은 폭의 재료를 압연하기 전에 라인을 정지하고, 롤 바이트를 개방한 상태에서 백업 롤과 워크 롤을 접촉시킨 상태에서 일정 시간 공전시킴으로써, 백업 롤에 전사한 판도 마크를 연삭하는 방법도 알려져 있다.

일본공개특허공보 2010-162546호 일본공개특허공보 2006-055895호 일본공개특허공보 2003-300134호

그러나, 상기한 특허문헌 1∼3에 개시된 방법에서는, 분사하는 에멀션 압연유에 메가헤르츠 대역의 진동을 가진하는 장치나, 온라인 그라인더 장치 등, 냉간 압연기 이외의 특수한 설비의 부대(付帶)가 필요해지기 때문에, 설비 비용뿐만 아니라 메인터넌스 부하가 증대한다는 문제가 있다. 또한, 워크 롤에 덜 롤을 이용하여 저압하율로 압연하는 방법이나, 백업 롤과 워크 롤을 접촉한 상태에서 공전시켜 판도 마크를 연삭하는 방법에서는, 생산성이 저하하고, 제조 비용이 증대한다는 문제가 있다.

본 발명은, 종래 기술이 갖는 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 특별한 설비를 압연기에 부대하는 일 없이, 또한, 생산성의 저하나 제조 비용의 상승을 초래하는 일 없이, 판도 마크의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 금속대의 압연 방법을 제안하는 것에 있다.

발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 적어도 1쌍의 워크 롤, 1쌍의 중간 롤 및 1쌍의 백업 롤을 갖고, 또한 상기 중간 롤을 롤축 방향으로 이동시킬 수 있는 시프트 기능을 갖는 6Hi 이상의 압연기를 이용하여 금속대를 압연할 때, 상기 중간 롤을 롤축 방향으로 자동적으로 왕복 이동시킴으로써, 백업 롤로의 판도 마크의 전사를 대폭으로 경감할 수 있을 뿐만 아니라, 백업 롤에 전사된 판도 마크도 연삭할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

상기 인식에 기초하는 본 발명은, 적어도 상하 1쌍의 워크 롤, 상하 1쌍의 중간 롤 및 상하 1쌍의 백업 롤을 구비하는 압연기를 이용하여 금속대를 냉간 압연하는 방법에 있어서, 적어도 한쪽의 중간 롤을 롤축 방향으로 왕복 이동하면서 금속대를 압연하는 것을 특징으로 하는 금속대의 냉간 압연 방법을 제안한다.

본 발명의 금속대의 냉간 압연 방법은, 상기 중간 롤의 롤 단부의 위치를, 금속대의 폭단부로부터 내측으로 30㎜, 외측으로 80㎜의 범위 내에서 왕복 이동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 금속대의 냉간 압연 방법은, 상기 중간 롤의 왕복 이동의 스트로크를, 5∼60㎜의 범위 내로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 금속대의 냉간 압연 방법은, 상기 중간 롤의 왕복 이동의 이동 속도를 0.5∼4.0㎜/sec로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 금속대의 냉간 압연 방법은, 상기 1쌍의 중간 롤을 서로 역방향으로 왕복 이동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 금속대의 압연 중에, 중간 롤을 롤축 방향으로 자동적으로 왕복 이동함으로써, 워크 롤로부터 백업 롤로의 판도 마크의 전사를 대폭으로 경감할 수 있음과 동시에, 백업 롤에 전사된 판도 마크를 연삭하는 효과가 얻어진다. 따라서, 본 발명에 의하면, 압연기에 특별한 부대 설비를 필요로 하는 일 없이, 또한, 장(長)압연 라인 정지에 수반하는 생산성으로의 악영향을 초래하는 일 없이, 표면 품질이 양호한 금속대 제품을 항상 얻는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 있어서의 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 있어서의 중간 롤의 축 방향 이동에 상대 이동 시의 상황을 나타내는 도면이다.
도 3은 중간 롤이 왕복 이동할 때의 패턴을 설명하는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.

우선, 본 발명은, 중간 롤을 롤축 방향으로 왕복 이동시킴으로써, 백업 롤로의 판도 마크의 전사를 방지함과 함께, 백업 롤 표면을 연삭함으로써 이미 생겨져 있던 판도 마크를 경감하여, 제거하는 기술이다. 따라서, 본 발명이 금속대의 압연에 사용하는 냉간 압연기는, 적어도 상하 1쌍의 워크 롤과, 상하 1쌍의 중간 롤 및 상하 1쌍의 백업 롤을 갖고, 또한, 상기 중간 롤을 롤축 방향으로 이동시킬 수 있는 시프트 기능을 갖는 6Hi 이상의 다중 압연기인 것이 필요하다. 도 1은, 일 예로서, 본 발명에 이용할 수 있는, 상하 1쌍의 워크 롤(1, 1’)과, 상하 1쌍의 중간 롤(2, 2’) 및 상하 1쌍의 백업 롤(3, 3’)로 구성되고, 상기 중간 롤(2, 2’)을 롤축 방향으로 이동(시프트)시킬 수 있는 시프트 기능을 갖는 6Hi 압연기를 나타낸 개략도이다. 또한, 상기 압연기는, 단(單)스탠드로 이루어지는 싱글 압연기라도, 복수 스탠드로 이루어지는 탠덤식 압연기라도 좋다.

또한, 본 발명의 금속대의 냉간 압연 방법은, 상기 중간 롤의 롤 단부를, 금속대의 폭단부로부터 내측(판폭 중앙 방향측)으로 30㎜, 외측(내측의 반대측)으로 80㎜의 범위 내에 있어서 왕복 이동하는 것이 바람직하다. 이 범위 내에서의 중간 롤의 이동이라면, 압연 후의 금속대의 형상에 악영향을 미치는 일 없이 압연할 수 있기 때문이다. 바람직하게는 내측으로 10㎜, 외측으로 60㎜의 범위 내이다. 여기에서, 상기 중간 롤의 롤 단부란, 중간 롤이 플랫 롤인 경우에는, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 문자 그대로 중간 롤의 동장(胴長) 단부를, 또한, 중간 롤이 테이퍼 롤인 경우에는, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 플랫부와 테이퍼부의 경계부(숄더부)를 말한다.

또한, 상기 중간 롤이 왕복 이동할 때의 패턴은, 도 3에 나타낸 바와 같이, (a) 정현파 패턴, (b) 삼각파 패턴, (c) 사다리꼴파 패턴, (d) (계단파＋삼각파) 패턴 등이 있고, 어느 패턴을 이용해도 좋지만, 압연 후의 금속대 형상의 안정화 및 압연 하중의 안정화를 도모하는 관점에서, (d)의 (계단파＋삼각파) 패턴을 채용하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 전술한 바와 같이, 중간 롤의 롤 단부는, 금속대의 폭단부로부터 내측으로 30㎜, 외측으로 80㎜의 110㎜의 범위 내에 있어서 왕복 이동하는 것이 바람직하지만, 그 범위 내에 있어서의 중간 롤의 축 방향으로의 스트로크((d) 패턴인 경우, 1단(段)당의 이동량)는, 5∼60㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이동량이 5㎜ 미만에서는, 판도를 방지하는 효과가 작고, 한편, 60㎜를 초과하면, 압연 후의 금속대 형상에 악영향이 생겨, 귀퉁이 연장(단(端) 연장) 등의 형상 불량의 원인이 되기 때문이다. 보다 바람직하게는 10∼30㎜의 범위 내이다.

또한, 상기 중간 롤을 롤축 방향으로 왕복 이동할 때 이동 속도는, 압연 속도가 저속·고속인 것에 관계없이, 0.5∼4.0㎜/sec로 하는 것이 바람직하다. 이동 속도가 0.5㎜/sec 미만에서는, 판도를 방지하는 효과가 작고, 한편, 4.0㎜/sec를 초과하면, 압연 후의 금속대 형상에 급격한 변화가 발생하여, 드로잉 등 압연 트러블의 발생 원인이 되기 때문이다. 보다 바람직하게는 1.0∼2.0㎜/sec의 범위 내이다.

또한, 본 발명의 냉간 압연 방법에 있어서는, 상하 1쌍의 중간 롤 중, 상중간 롤만 또는 하중간 롤만을 롤축 방향으로 왕복 이동시키는 것이라도 좋지만, 보다 효과적으로 판도 마크를 방지하는 관점에서는, 상하의 중간 롤을 동시 또한 서로 역방향으로 왕복 이동시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 냉간 압연 방법을, 탠덤식의 냉간 압연기에 적용하는 경우에는, 후단 스탠드에 적용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 5스탠드의 탠덤식 냉간 압연기인 경우에는, #4 및/또는 #5스탠드에 적용하는 것이 바람직하다. 이는, 제품의 표면 품질에 큰 영향을 미치는 것은 후단 스탠드인 것, 또한, 중간 롤을 갖는 다중 압연기는, 후단 스탠드에 설치되어 있는 예가 많기 때문이다.

실시예 1

5스탠드로 구성되고, #4스탠드에 중간 롤을 갖는 6Hi 압연기를 설치한 탠덤식 냉간 압연기의 #4스탠드에 본 발명을 적용하여, 판두께: 2.0∼7.0㎜×판폭: 762∼1880㎜의 열연 강판을 최종 판두께: 0.5∼3.3㎜로 냉간 압연하는 실험을 행했다. 이때의 압연 조건을 표 1에 나타냈다.

이때, 중간 롤을 10㎜ 이동시키는 사이에 있어서의 #5스탠드 출측의 강판 길이, 즉, #5스탠드에서의 압연 길이를, 100m에서 400m까지 여러 가지로 바꾸어 압연하여, 압연 후의 강판 표면에 발생한 판도 마크의 발생 상황을 평가했다. 또한, 중간 롤을 왕복 이동시키지 않는 경우에 대해서도 판도 마크의 평가를 행했다.

여기에서, 상기 판도 마크는, #4스탠드의 강판 및 #5스탠드 출측의 강판 표면을 30m의 길이에 걸쳐 육안으로 관찰하여, 하기의 기준으로 평가했다. 또한, 본 발명에서는, 판도 마크가 ○ 및 △를 「합격」범위로 했다.

기

○: 판도 마크의 전사 없음(#4스탠드, #5스탠드 출측의 강판 표면의 어느 것에도 판도 마크가 확인되지 않음)

△: 판도 마크의 경미한 전사 있음(#4스탠드 출측의 강판 표면에는 전사가 확인되지만, #5스탠드 출측의 강판 표면에는 전사가 확인되지 않음)

×: 판도 마크가 발생(#4스탠드 출측의 강판 표면에 전사가 확인되고, 또한, #5스탠드 출측의 강판 표면에도 전사가 확인됨)

상기의 평가 결과를, 하기표 2에 나타냈다. 이 결과로부터, 중간 롤을 10㎜ 이동시키는 사이의 최종 스탠드에서의 압연 길이가 100∼300m의 범위에서, 강판 표면으로의 판도 마크의 전사는 확인되지 않아, 항상 양호한 표면 품질을 얻을 수 있었다. 또한, 강판 표면으로의 판도 마크의 전사를 방지할 수 있음으로써, 워크 롤이나 중간 롤, 백업 롤의 교환 빈도가 저감했기 때문에, 가동 시간 손실도 저감하여, 생산성의 향상도 달성할 수 있었다.

실시예 2

상기 실시예 1에 있어서, 중간 롤을 10㎜ 이동시키는 사이의 최종 스탠드에서의 압연 길이가 100∼300m의 범위 내에서, #4스탠드의 중간 롤의 스트로크를, 2㎜, 30㎜ 및 30㎜의 3단계로 변화시키고, 그 이외의 압연 조건은 표 1에 나타낸 조건인 그대로 하여, 실시예 1과 동일한 열연 강판을 냉간 압연하여, #4스탠드 및 #5스탠드 압연 후의 강판 표면에 발생한 판도 마크의 발생 상황과, 압연기 출측의 강판 형상을 평가했다.

여기에서, 상기 판도 마크에 대해서는, 실시예 1의 평가 기준에 준하여 평가하고, 강판 형상에 대해서는, 하기의 기준으로 평가했다. 또한, 본 발명에서는, 강판 형상이 ○ 및 △를 「합격」범위로 했다.

기

○: 형상 양호(판폭 방향의 급준도차가 0.3％ 미만)

△: 귀퉁이 연장(단 연장) 경미(판폭 방향의 급준도차가 0.3∼0.5％)

×: 귀퉁이 연장(단 연장) 발생(판폭 방향의 급준도차가 0.5％ 초과)

상기 측정의 결과를 표 3에 나타냈다. 이 표에서는, 중간 롤의 스트로크가 본 발명의 범위 내이면, 압연 후 강판 형상을 해치는 일 없이, 판도 마크의 발생을 방지할 수 있는 것을 알 수 있다.

실시예 3

실시예 1과 마찬가지로, 판두께: 2.0∼7.0㎜×판폭: 762∼1880㎜의 열연 강판을 최종 판두께: 0.5∼3.3㎜로 냉간 압연하는 실험을 행했다. 이때, 냉간 압연 조건은, 표 1에 기재된 조건을 기준으로 하여, 중간 롤 단부의 이동 범위, 중간 롤의 이동 속도 및 이동시키는 중간 롤을 표 4에 나타내는 바와 같이 변화시키고, 또한, 중간 롤을 10㎜ 이동시키는 사이의 최종 스탠드에서의 압연 길이를 100∼300m의 범위에서 변화시켰다. 그 후, 상기 냉간 압연 후의 강판에 대해서, 판도 마크의 발생 레벨과 강판 형상에 대해서, 전술한 실시예 1 및 2와 마찬가지의 기준으로 평가했다.

상기 평가 결과를 표 4에 병기했다. 이 결과로부터, 상기 어느 압연 조건에 있어서도, 판도 마크, 강판 형상 모두, 허용 범위 내의 레벨이었지만, 중간 롤 단부의 이동 범위가 －30㎜∼＋80㎜, 중간 롤의 이동 속도가 0.5∼4.0㎜/sec의 범위에서, 또한, 상하의 중간 롤을 이동시키는 조건에 있어서, 가장 양호한 판도 마크 레벨과 강판 형상이 얻어졌다.

1 : 상 워크 롤
1’ : 하 워크 롤
2 : 상중간 롤
2’ : 하중간 롤
3 : 상 백업 롤
3’ : 하 백업 롤
4 : 금속대(금속 스트립)

Claims (5)

1. 적어도 상하 1쌍의 워크 롤, 상하 1쌍의 중간 롤 및 상하 1쌍의 백업 롤을 구비하는 압연기를 이용하여 금속대를 냉간 압연하는 방법에 있어서,
   적어도 한쪽의 중간 롤을 롤축 방향으로 왕복 이동하면서 금속대를 압연하는 것을 특징으로 하는 금속대의 냉간 압연 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중간 롤의 롤 단부의 위치를, 금속대의 폭단부로부터 내측으로 30㎜, 외측으로 80㎜의 범위 내에서 왕복 이동시키는 것을 특징으로 하는 금속대의 냉간 압연 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중간 롤의 왕복 이동의 스트로크를, 5∼60㎜의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 금속대의 냉간 압연 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중간 롤의 왕복 이동의 이동 속도를 0.5∼4.0㎜/sec로 하는 것을 특징으로 하는 금속대의 냉간 압연 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 1쌍의 중간 롤을 서로 역방향으로 왕복 이동시키는 것을 특징으로 하는 금속대의 냉간 압연 방법.

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