KR20210154223A - 압연기, 그리고 압연 방법 및 워크롤의 운용 방법 - Google Patents

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Abstract

통판 라인을 사이에 두고 상측과 하측에 배치된 2개의 워크롤을 구비하고, 상기 2개의 워크롤의 각각에 대하여 적어도 1개의 백업롤이 마련된 4 내지 6단의 압연기이며, 상기 2개의 워크롤은, 축방향의 길이 및 롤넥의 형상이 동일해서 서로 교체 가능하며, 상기 2개의 워크롤 중, 한쪽의 워크롤인 제1 워크롤이 회전 구동되지 않고, 다른 쪽의 워크롤인 제2 워크롤이 회전 구동되도록 구성되어 있으며, 상기 제1 워크롤의 동체 길이 L1과 직경 Dw1의 비(L1/Dw1)가 4.0≤L1/Dw1≤7.0을 충족하고, 또한 상기 제2 워크롤의 동체 길이 L2와 직경 Dw2의 비(L2/Dw2)가 4.0≤L2/Dw2≤7.0을 충족하는 것을 특징으로 한다.

Description

압연기, 그리고 압연 방법 및 워크롤의 운용 방법
본 발명은, 압연기, 그리고 압연 방법 및 워크롤의 운용 방법에 관한 것이다.
통판 라인을 사이에 두고 상측과 하측에 배치된 2개의 워크롤을 구비하고, 2개의 워크롤의 각각에 대하여 적어도 1개의 백업롤이 마련된 4 내지 6단의 압연기는 이미 잘 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2).
그리고, 근년, 자동차 등의 고강도화나 경량화를 목적으로 하여, 보다 경질의 고장력강(인장 강도가 1300MPa 이상의 고장력강 등)을 압연할 수 있는 압연기가 요구되고 있다. 그 때문에, 종래보다도 직경이 작은 소경의 워크롤을 구비함으로써, 경질의 재료를 보다 높은 압하율로 압연할 수 있고, 또한, 이러한 소경의 워크롤을 사용해도 높은 토크에 견딜 수 있는 구동 장치를 갖는 압연기가 필요해지고 있다.
일본 특허 제3290975호 공보 일본 특허 제4928653호 공보
압연기의 워크롤 직경이 작아지면, 워크롤 중심간 거리가 짧아지므로, 상하의 워크롤 양쪽을 회전 구동시키는 경우, 양쪽의 워크롤에 접속하는 각각의 스핀들의 직경을 작게 할 필요가 있다. 그 때문에, 종래의 크로스핀 타입의 유니버설 조인트를 스핀들로서 소경의 워크롤에 사용한 경우, 스핀들의 강도를 높이는(직경을 크게 하는) 데 한계가 있어, 높은 토크 구동에 대한 스핀들의 강도를 확보할 수 없었다.
스핀들의 강도를 확보하기 위해서, 종래의 스핀들보다도 강도가 높고 고가의 기어 스핀들을 사용한 경우, 비용이 증대되고, 또한, 운전 시의 기울기 각이 최대 1.5° 정도(종래에는 최대 8°내지 10° 정도)밖에 되지 않으므로, 롤 개방도를 확보하기 위해서 길이가 필요해지고, 압연기의 콤팩트화를 저해하는 요인으로 되고 있었다. 더욱 중요한 것은, 워크롤이 소경이 될수록 회전수가 높아지고, 스핀들 길이가 길기 때문에 진동이 커져서 제품 정밀도에 영향을 미치는 문제가 발생하는 것이다.
또한, 한 대의 전동기의 동력을 분배 감속기에 의해 분배하여 양쪽의 워크롤을 구동하면, 토크 순환이 발생하여 편측의 스핀들에 과대한 토크가 집중하는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 엄격한 롤 직경차 관리가 필요하게 되었다.
본 발명은, 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는바는, 소경의 워크롤을 사용해도 높은 토크에 견딜 수 있는 구동 장치를 갖고, 보다 높은 압하율이 실현 가능하며, 또한, 비용이 억제된 압연기를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 주된 발명은, 통판 라인을 사이에 두고 상측과 하측에 배치된 2개의 워크롤을 구비하고, 상기 2개의 워크롤의 각각에 대하여 적어도 1개의 백업롤이 마련된 4 내지 6단의 압연기이며, 상기 2개의 워크롤은, 축방향의 길이 및 롤넥의 형상이 동일해서 서로 교체 가능하며, 상기 2개의 워크롤 중, 한쪽의 워크롤인 제1 워크롤이 회전 구동되지 않고, 다른 쪽의 워크롤인 제2 워크롤이 회전 구동되도록 구성되어 있으며, 상기 제1 워크롤의 동체 길이 L1과 직경 Dw1의 비(L1/Dw1)가 4.0≤L1/Dw1≤7.0을 충족하고, 또한 상기 제2 워크롤의 동체 길이 L2와 직경 Dw2의 비(L2/Dw2)가 4.0≤L2/Dw2≤7.0을 충족하는 것을 특징으로 하는 압연기이다.
본 발명의 다른 특징에 대해서는, 본 명세서 및 첨부 도면의 기재에 의해 명확해진다.
본 발명에 따르면, 소경의 워크롤을 사용해도 높은 토크에 견딜 수 있는 구동 장치를 갖고, 보다 높은 압하율을 실현하며, 또한, 비용이 억제된 압연기를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 압연기(1)의 측면 개략도이다.
도 2는 압연 시의 워크롤(10)에 가해지는 힘을 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 3은 도 1의 X부의 확대도이며, 워크롤(10)의 롤넥 Rn을 나타낸 도면이다.
도 4는 압연 설비의 최대 판폭과 워크롤(10)의 편 구동 폐각경 및 공칭경의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 각 설비 사양의 최대 판폭에 기초하여 결정된 워크롤 신품경 Ds 및 워크롤 폐각경 Dm에 대한 각 파라미터를 나타낸 표이다.
도 6은 도 4의 횡축을 워크롤(10)의 동체 길이 L로 나타내고, 도 5에 도시한 적용예 1 내지 9의 워크롤 신품경 Ds(삼각점) 및 워크롤 폐각경 Dm(둥근점), 그리고 동체 길이 L과 워크롤의 직경의 비율 L/D=4와 L/D=7을 플롯한 도면이다.
도 7은 제1 워크롤(10a)이 입측으로 오프셋된 압연 시의 제1 워크롤(10a)에 가해지는 힘을 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 8은 오프셋 장치(100)의 단면도이다.
도 9는 오프셋 제어부(130)를 나타낸 도면이다.
도 10은 오프셋 유무의 양 조건에서 수평력 F1 및 수평력 F2를 연산한 결과이다.
도 11은 워크롤을 축방향으로 시프트하는 타입의 압연기에 있어서, 결정된 워크롤 신품경 Ds 및 워크롤 폐각경 Dm에 대한 각 파라미터를 나타낸 표이다.
도 12는 워크롤을 축방향으로 시프트하는 타입의 압연기에 있어서, 횡축을 워크롤(10)의 동체 길이 L로 나타내고, 도 11에 도시한 적용예 1 내지 9의 워크롤 신품경 Ds(삼각점) 및 워크롤 폐각경 Dm(둥근점), 그리고 동체 길이와 워크롤의 직경의 비율 L/D=4와 L/D=7을 플롯한 도면이다.
본 명세서 및 첨부 도면의 기재에 의해, 적어도, 이하의 사항이 명확해진다.
통판 라인을 사이에 두고 상측과 하측에 배치된 2개의 워크롤을 구비하고, 상기 2개의 워크롤의 각각에 대하여 적어도 1개의 백업롤이 마련된 4 내지 6단의 압연기이며, 상기 2개의 워크롤은, 축방향의 길이 및 롤넥의 형상이 동일해서 서로 교체 가능하며, 상기 2개의 워크롤 중, 한쪽의 워크롤인 제1 워크롤이 회전 구동되지 않고, 다른 쪽의 워크롤인 제2 워크롤이 회전 구동되도록 구성되어 있으며, 상기 제1 워크롤의 동체 길이 L1과 직경 Dw1의 비(L1/Dw1)가 4.0≤L1/Dw1≤7.0을 충족하고, 또한 상기 제2 워크롤의 동체 길이 L2와 직경 Dw2의 비(L2/Dw2)가 4.0≤L2/Dw2≤7.0을 충족하는 것을 특징으로 하는 압연기.
이와 같은 압연기에 의하면, 소경의 워크롤을 사용해도 높은 토크에 견딜 수 있는 구동 장치로 할 수 있으며, 또한, 비용이 억제된 압연기를 제공하는 것이 가능해진다.
이러한 압연기이며, 제2 워크롤에만 회전축이 접속된 전동기를 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같은 압연기에 의하면, 제2 워크롤만이 구동 회전하는 편측 구동의 압연기를 용이하게 실현하는 것이 가능해진다.
이러한 압연기이며, 상기 2개의 워크롤의 직경이, 200㎜ 내지 450㎜의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 압연기에 의하면, 워크롤 직경이 200㎜ 내지 450㎜의 사이에 있어서, 소경의 워크롤을 사용해도 높은 토크에 견딜 수 있는 구동 장치를 갖고, 또한, 비용이 억제된 압연기를 제공하는 것이 가능해진다.
이러한 압연기이며, 압연 대상인 피압연재의 설계상의 최대 판폭이, 900㎜ 내지 2000㎜의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 압연기에 의하면, 워크롤 동체 길이가 900㎜ 내지 2000㎜의 사이에 있어서, 소경의 워크롤을 사용해도 높은 토크에 견딜 수 있는 구동 장치로 할 수 있고, 또한, 비용이 억제된 압연기를 제공하는 것이 가능해진다.
이러한 압연기이며, 2개의 워크롤의 각각의 폐각경의 공칭경에 대한 비가 0.8 이상인 것이 바람직하다.
이와 같은 압연기에 의하면, 워크롤의 장수명화에 기여함과 함께 편측 구동 이경 롤 압연에 의한 압연 하중이나 토크의 저감 효과를 높이는 것이 가능해진다.
이러한 압연기이며, 상기 2개의 워크롤 중, 상기 제1 워크롤만을 상기 압연기의 압연 방향에 있어서의 입측에 수평 방향으로 소정의 오프셋량으로 오프셋시킬 수 있도록 구성된 롤 오프셋 장치와, 상기 소정의 오프셋량만큼 상기 제1 워크롤을 상기 입측으로 오프셋시키도록 상기 롤 오프셋 장치를 제어하도록 구성된 오프셋량 제어 장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같은 압연기에 의하면, 수평력을 작게 할 수 있으므로, 워크롤의 소경화와 보다 높은 압하율에 의한 압연이 가능해진다.
이러한 압연기를 사용한 압연 방법이며, 상기 제1 워크롤을, 상기 압연기의 압연 방향에 있어서의 입측에 수평 방향으로 상기 소정의 오프셋량으로 오프셋시켜서 압연을 행하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같은 압연 방법에 의하면, 수평력을 작게 할 수 있으므로, 워크롤의 소경화와 보다 높은 압하율에 의한 압연이 가능해진다.
이러한 압연기의 워크롤 운용 방법이며, 2개의 워크롤과 축방향의 길이 및 롤넥의 형상이 동일한 복수의 롤 예비품을 압연기에서 일정 기간 사용하고 나서 분리하여 보관하는 것과,
분리하여 보관되어 있는 복수의 롤 예비품 중, 공칭경에 대한 직경의 비가 소정의 기준값보다도 큰 것과 작은 것의 2개를 취출하는 것과,
취출된 2개의 롤 예비품 중, 직경이 작은 쪽을 제1 워크롤과 교환하고, 직경이 큰 쪽을 제2 워크롤과 교환하는 것이 바람직하다.
이와 같은 압연기의 워크롤 운용 방법에 의하면, 항상 이경 롤 압연을 행할 수 있으므로, 이경 롤 압연에 의한 압연 하중이나 토크의 저감 효과를 높이는 것이 가능해진다.
이러한 압연기의 워크롤 운용 방법이며, 기준값이 0.9인 것이 바람직하다. 또한, 제1 워크롤의 직경과 공칭경의 비(Dw1/Dw1N)가 0.8이 된 시점에서 제1 워크롤을 폐각하는 것이 바람직하다.
이와 같은 압연기의 워크롤 운용 방법에 의하면, 워크롤의 소경화에 수반하는 문제의 발생을 억제하면서, 확실하게 항상 이경 롤 압연을 행할 수 있으므로, 이경 롤 압연에 의한 압연 하중이나 토크의 저감 효과를 높이는 것이 가능하게 됨과 함께, 워크롤의 장기 사용(장수명화)에 의한 비용 억제의 효과를 얻는 것이 가능해진다.
===제1 실시 형태===
제1 실시 형태에 따른 압연기(1)는, 피압연재(3)를 압연하고, 목적하는 판 두께로 압연된 스트립 형상(띠 형상)의 피압연재(3)를 제조하는 장치이다.
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 압연기(1)의 측면 개략도이다. 측면도에 있어서는, 지면의 가로 방향(수평 방향)을 「축방향」으로 하여 지면의 좌측(우측)을 「좌(우)」라고 칭하고, 지면의 세로 방향(연직 방향)을 「상하 방향」으로 하여 지면의 상측(하측)을 「상(하)」라고 칭한다. 또한, 당해 도 1에 있어서의 「좌」는, 후술하는 도 9에 있어서의 구동측에 상당하고, 「우」는 조작측에 상당한다.
압연기(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 워크롤(10)과, 백업롤(12)과, 스핀들(5)과, 구동부(7)와, 하우징(8)과, 네크 베어링(도시생략)을 구비하고 있다.
또한, 압연기(1)는, 4단의 압연기(1)이며, 2개의 워크롤(10)이 통판 라인을 사이에 두고 상측과 하측에 배치되어 있고, 2개의 워크롤(10)의 각각에 대하여 1개의 백업롤(12)이 마련되어 있다.
2개의 워크롤(10)은, 상하 한 쌍의 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)이며, 상측에 제1 워크롤(10a), 하측에 제2 워크롤(10b)이 마련되어 있다. 그리고, 제1 워크롤(10a) 및 제2 워크롤(10b)의 축방향의 좌우 양단부에는, 각각 네크 베어링이 끼워 맞춰져 있으며, 제1 워크롤(10a) 및 제2 워크롤(10b)은, 네크 베어링을 개재하여 하우징(8)에 마련된 롤 초크(도시생략)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 피압연재(3)는, 이 회전 가능한 제1 워크롤(10a) 및 제2 워크롤(10b)의 간극을 통과해서 압연된다.
제2 워크롤(10b)의 좌측 단부에는, 스핀들(5)을 개재하여 구동부(7)가 접속되어 있다. 즉, 제2 워크롤(10b)에만 전동기(7a)의 회전축이 접속되어 있다. 다시 말해, 2개의 워크롤(10) 중, 한쪽의 워크롤(10)인 제1 워크롤(10a)이 회전 구동되지 않고, 다른 쪽의 워크롤(10)인 제2 워크롤(10b)이 회전 구동되도록 구성되어 있다.
즉, 압연 시에 있어서, 제2 워크롤(10b)은, 구동부(7)에 의해 회전하고, 피압연재(3)를 반송 방향의 상류측으로부터 하류측으로 반송하고, 제1 워크롤(10a)은, 피압연재(3)의 반송에 수반되는 동반 회전에 따라 회전한다.
이러한 작동의 차이는, 압연 시의 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)의 회전수에 차이를 발생시킨다. 즉, 제1 워크롤(10a)의 회전수의 쪽이, 제2 워크롤(10b)의 회전수보다도 작아진다. 따라서, 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)이 가령 동일한 직경(동일한 상태)에서 압연을 행하는 경우에도, 상하 워크롤의 중립점(롤과 압연 재료의 속도가 일치하는 점) 위치의 차이에 의해, 롤과 재료 간의 마찰에 의한 전단력이 상하에서 상쇄되는 영역이 있기 때문에, 일반적인 상하 롤 구동의 압연기에 비하여 압연 하중이나 토크가 감소하는 특성이 있다.
제1 워크롤(10a)의 동체 길이 L1과 제2 워크롤(10b)의 동체 길이 L2는, 동일한 치수이며, 좌우 양단부의 네크 베어링이 설치되는 롤넥 Rn의 형상(도 3 참조)도 동일하다. 그 때문에, 제1 워크롤(10a)(제2 워크롤(10b))을 분리하여 제2 워크롤(10b)(제1 워크롤(10a))에 설치하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)은, 축방향의 길이 및 롤넥 Rn의 형상이 동일해서 서로 교체 가능하게 되어 있다.
백업롤(12)은, 제1 워크롤(10a)을 백업하는 제1 백업롤(12a)과, 제2 워크롤(10b)을 백업하는 제2 백업롤(12b)로 구성되어 있다. 제1 백업롤(12a)(제2 백업롤(12b))은, 제1 워크롤(10a)(제2 워크롤(10b))의 상측(하측)에 접촉하고, 압연 시에, 제1 워크롤(10a)(제2 워크롤(10b))이 상측(하측)으로 휘지 않도록 하기 위한 휨 억제 부재이다.
스핀들(5)은, 구동부(7)의 회전을 제2 워크롤(10b)에 전달하기 위한 축 부재이며, 일반적인 크로스핀 타입의 유니버설 조인트(만능 조인트)이며, 한쪽의 단이 구동부(7)와 접속되고, 다른 쪽의 단이 제2 워크롤(10b)과 접속되어 있다.
구동부(7)는, 전동기(7a)와, 기어 커플링(7b)과, 감속기(7c)를 갖고 있다. 전동기(7a)는, 전력을 회전 운동으로 변환하는 소위 모터이며, 압연 시에 제2 워크롤(10b)을 회전시키는 동력원이다. 기어 커플링(7b)은, 전동기(7a)의 회전을 감속기(7c)에 전달하는 조인트 부재이며, 감속기(7c)는, 전동기(7a)의 회전 속도를 감속해서 토크를 증대시키는 장치이다.
하우징(8)에 마련된 롤 초크(도시생략)는, 워크롤(10) 및 백업롤(12)을 지지하기 위한 부재이며, 상술한 바와 같이, 네크 베어링을 개재하여 워크롤(10)을 회전 가능하게 지지하고 있다.
네크 베어링은, 워크롤(10)을 정확하면서 원활하게 회전시키기 위한 부재이며, 워크롤(10)의 롤넥 Rn의 형상만이 끼워 맞춰지도록 형성되어 있다.
<<<워크롤(10)의 사용 방법>>>
다음으로, 워크롤(10)의 사용 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서는, 제1 워크롤(10a)의 동체 길이 L1과 직경 Dw1의 비(L1/Dw1)가 4.0≤L1/Dw1≤7.0을 충족하고, 또한, 제2 워크롤(10b)의 동체 길이 L2와 직경 Dw2의 비(L2/Dw2)가 4.0≤L2/Dw2≤7.0을 충족하도록, 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)을 사용한다.
전술한 바와 같이, 제1 워크롤(10a)의 동체 길이 L1 및 제2 워크롤(10b)의 동체 길이 L2는 동일 치수이며, 모두 압연 설비의 사양상의 최대 판폭(그 압연 설비로 압연할 수 있는 최대 판폭을 말하며, 통상, 압연기(1)로 압연할 수 있는 최대 판폭과 동일해짐)에 기초하여 결정된다. 일반적으로는, 최대 판폭에 100㎜ 내지 150㎜ 정도 더한 값이며, 예를 들어 최대 판폭 1250㎜의 경우, 150㎜를 더한 1400㎜가, 동체 길이 L1 및 동체 길이 L2의 값이 된다.
그리고, 제1 워크롤(10a)의 직경 Dw1 및 제2 워크롤(10b)의 직경 Dw2는, 압연 시에 있어서 모두 마모되어 작아진다. 즉, 압연 시의 L1/Dw1(L2/Dw2)의 값은, 동체 길이 L1(동체 길이 L2)이 압연 시에 바뀌지 않으므로, 직경 DW1(직경 DW2)의 변수로 되고, 워크롤(10)의 신품 시가 최솟값, 워크롤(10)의 폐각 시(마모해서 직경이 작아져서 폐기가 필요할 때)가 최댓값으로 된다.
따라서, 4.0≤L1/Dw1≤7.0 및 4.0≤L2/Dw2≤7.0을 충족하도록 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)을 사용한다 라는 것은, 워크롤(10)의 신품 시부터 폐각 시까지의 L1/Dw1(L2/Dw2)가 상기 범위 내(즉, 4.0 이상 7.0 이하)가 되도록 워크롤(10)을 사용하는 것이다. 이하에서는, 이러한 사항에 대하여, 구체적으로 설명한다.
<워크롤(10)에 가해지는 힘>
워크롤(10)의 최약부에 있어서의 응력의 계산을 하기 위해서, 우선은, 압연 시의 워크롤(10)에 가해지는 힘을 산출한다. 도 2는, 압연 시의 워크롤(10)에 가해지는 힘을 설명하기 위한 단면 개략도이다. 단면도에 있어서는, 지면의 가로 방향(수평 방향)을 「반송 방향」으로 하고, 그 일방측(타방측)을 「상류(하류)」또는 「입측(출측)」이라고 칭하고, 지면의 세로 방향(연직 방향)을 「상하 방향」으로 하고, 그 상측(하측)을 「상(하)」라고 칭한다.
본 실시 형태에 있어서는, 제2 워크롤(10b)만을 구동시켜서, 제1 워크롤(10a)은 무구동이므로, 제1 워크롤(10a)에는 압연 반력에 의한 토크가 발생하지 않는다. 즉, 제1 워크롤(10a)의 압연 반력 Pr은, 도 2에 도시한 바와 같이, 워크롤 접촉호 길이 Lp의 중앙으로부터 제1 워크롤(10a)의 회전 중심의 방향으로 작용한다.
이 제1 워크롤(10a)의 압연 반력 Pr의 수직 성분은, 제1 백업롤(12a)에 지지되고, 압연 반력 Pr의 수평 성분인 수평력 Ph는, 네크 베어링을 통해 워크롤 초크로 지지되게 된다.
또한, 구동 회전하는 워크롤(10)에는, 압연 반력에 의한 토크가 발생하므로, 도 2의 제2 워크롤(10b)에 도시한 압연 반력(도 2의 하측 화살표)과 같이, 워크롤 접촉호 길이 Lp의 중앙과 접촉호 길이 출구 간의 어떤 지점으로부터 상하 방향으로만 압연 반력이 작용한다.
따라서, 제1 워크롤(10a) 및 제2 워크롤(10b)이 모두 회전 구동하는 경우, 상기한 수평력 Ph는 발생하지 않는다. 즉, 상하의 워크롤(10)이 모두 구동하는 일반적인 압연기에 의한 압연의 경우에 비하여, 본 실시 형태와 같은 편측 구동의 압연에 있어서는, 수평력 Ph의 발생이 워크롤(10)의 소경화의 장벽이 된다.
그 때문에, 워크롤(10)이 편측만 구동하는 경우, 워크롤(10)의 직경을 설계할 때의 기준으로서, 압연 반력 Pr의 수평력 Ph가 사용된다. 그리고, 압연 반력 Pr의 수평력 Ph는, 워크롤 접촉호 길이 Lp 및 압연 반력 Pr로부터 다음 식으로 표현할 수 있다.
워크롤 접촉호 길이: Lp
Figure pct00001
ΔH: 1 패스당 압하량. 입측 판 두께 H1-출측 판 두께 H2의 값.
압연 반력: Pr
Pr=C·km·b·√(1/2·DW1·ΔH)
C: 마찰 계수, 장력 등에 의한 압하력의 계수
km: 피압연재(3)의 평균 변형 저항
b: 피압연재(3)의 판 폭(축방향의 치수)
압연 반력 Pr의 수평력: Ph
Figure pct00002
제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)의 직경을 동일한 치수(Dw1=DW2)로 하면, 압연 반력 Pr의 수평력 Ph는 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00003
상기 (1)식에 나타낸 바와 같이, 압연 반력 Pr의 수평력 Ph는, 간이적으로는 워크롤(10)의 직경에 구애되지 않고, 압하력의 계수 C, 평균 변형 저항 km, 판 폭 b 및 압하량 ΔH를 사용하여 표현할 수 있다.
<워크롤(10)의 최약부에 있어서의 응력>
다음으로, 워크롤(10)의 최약부의 응력을 구한다. 여기에서 말하는 최약부는, 압연 시의 워크롤(10)에 있어서, 가장 균열 등의 문제가 발생하기 쉬운 부분이다.
도 3은, 도 1의 X부의 확대도이며, 워크롤(10)의 롤넥 Rn을 나타낸 도면이다. 워크롤(10)의 최약부는, 롤넥 Rn에 존재하고, 네크 베어링의 축방향에 있어서의 중심(도 3의 Z)으로부터 최약부까지의 거리 Ln만큼 내측으로 이격된 단차 어깨둥근부(도 3의 Y)로 된다.
그리고, 워크롤(10)이 편측만 구동하는 경우, 수평력 Ph의 절반(워크롤(10)이 좌우의 롤 초크로 지지되어 있으므로 절반이 됨)과, 최대 벤딩력 Fb(워크롤(10)의 압연 시의 휨을 억제하기 위해서 가해지는 힘)의 합력 Fc가 워크롤(10)의 최약부에 작용한다.
롤 초크에 작용하는 최대 벤딩력 Fb는, 경험값으로부터 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00004
롤 초크에 작용하는 합력 Fc는, 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00005
워크롤(10)의 최약부에 작용하는 응력 σn은, 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00006
α: 최약부의 응력 집중 계수
Zn: 최약부의 단면 계수
kn: 워크롤 신품 시의 직경(공칭경) Dw1N에 대한 최약부의 직경의 비
<편 구동 폐각경 및 공칭경의 산출>
다음으로, 워크롤(10)의 직경의 설계에 있어서, 워크롤(10)의 직경의 기준이 되는 편 구동 폐각경과 공칭경을 구한다. 본 명세서에 있어서는, 워크롤의 공칭경이란, 사용 전의 신품 시의 워크롤의 직경을 의미하고, 워크롤의 폐각경이란, 사용함으로써 마모된 워크롤을 폐각할 때의 워크롤 직경을 의미하고 있다.
편 구동 폐각경은, 편측 구동 시에 발생하는 수평력 Ph에 초점을 맞춰서, 최대 벤딩력 Fb를 제로로 하여 ((3)식의 합력 Fc 대신에 편측 구동 시의 수평력 Ph를 사용하여) 연산한 워크롤(10)의 폐각경이며, 이것에 대응하는 공칭경은, 편 구동 폐각경으로부터 연산한 워크롤(10)의 신품경이다. 즉, 편 구동 폐각경은, 최대 벤딩력 Fb가 존재하지 않는 것으로서 편측 구동 시에 발생하는 수평력 Ph만에 의해 계산된 것이므로, 여기에서는, 편의상 「편 구동」 폐각경이라 칭하고, 후술하는 워크롤 폐각경 Dm(이 폐각경은, 최대 벤딩력 Fb도 고려된 것임)과는 구별하고 있다.
(3)식의 합력 Fc 대신에 수평력 Ph를 사용하면 다음 식으로 된다.
Figure pct00007
그렇게 하면, (4)식을 이용하여, 기준의 압연 설비의 σn과, 어떤 압연 설비의 σn이 동일한 값이 될 때의, 기준의 압연 설비 워크롤(10)의 편 구동 폐각경과, 어떤 압연 설비의 워크롤(10)의 편 구동 폐각경의 관계성을 도출한다(계수로서 산출함).
기준의 압연 설비 사양상의 최대 판폭 b0일 때의 편 구동 폐각경을 Dmin0으로 하면, 워크롤(10)의 최약부에 작용하는 응력 σn0은, 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00008
k0: Dmin0에 대한 최약부의 직경의 비
어떤 압연 설비의 사양상의 최대 판폭 bx일 때의 편 구동 폐각경을 Dminx로 하면, 워크롤(10)의 최약부에 작용하는 응력 σnx는, 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00009
여기서, β=bx/b0=Lnx/Ln0, γ=Dminx/Dmin0으로 하면, 응력 σnx를 b0, Ln0 및Dmin0을 사용하여 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00010
그리고, 다음 식이 성립될 때, (5)식과 (6)식이 동일해진다. 즉, 기준의 압연 설비의 워크롤(10)과 어떤 압연 설비의 워크롤(10)의 강도(워크롤(10)의 최약부의 응력)가 동등해진다.
Figure pct00011
그렇게 하면, 기지의 값인, 기준의 압연 설비의 편 구동 폐각경 Dmin0과, 기준의 압연 설비의 최대 판폭 b0과, 어떤 압연 설비의 최대 판폭 bx와, γ=Dminx/Dmin0의 관계식과, (7)식으로부터, 어떤 압연 설비에 있어서의 워크롤(10)의 편 구동 폐각경 Dminx(기준의 압연 설비의 편 구동 폐각경 Dmin0과 동등한 강도를 갖는 편 구동 폐각경 Dminx)를 산출할 수 있다. 다시 말해, 편 구동 방식의 각 설비 사양의 워크롤 폐각경은, 각각의 최대 판폭비의 2/3승으로 결정하면, 워크롤의 기본적인 강도를 확보할 수 있음을 알 수 있다.
구체적인 수치로서는, 기준의 압연 설비의 최대 판폭 b0=1250㎜로 하고, 경질재 주체의 패스 스케줄(패스 횟수 및 각 패스에서의 압연 조건 등)에 대하여 일반적인 단강 롤의 허용 응력을 22kgf/㎟(216MPa)로 하여, 한계 설계에 의해 기준의 압연 설비의 폐각경 Dmin0을 구하면 250㎜로 된다. 그리고, 이것을 기준으로 하여 각 압연 설비의 편 구동 폐각경 Dminx를 각 압연 설비의 최대 판폭 bx로부터 구한 것을 도 4에 나타낸다.
도 4는, 압연 설비의 최대 판폭과 워크롤(10)의 편 구동 폐각경 및 공칭경의 관계를 나타낸 그래프이다. 횡축에 압연 설비의 최대 판폭, 종축에 워크롤(10)의 직경을 취한 경우의 편 구동 폐각경과 공칭경에 대하여, 편 구동 폐각경을 실선, 공칭경을 파선으로 나타내고 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 피압연재(3)의 최대 판폭(압연 설비의 사양상의 최대 판폭)은, 최소 900㎜, 최대 2000㎜가 되므로, 도 4에는 이러한 범위의 편 구동 폐각경과 공칭경을 산출하여 나타내고 있다. 즉, 압연 대상인 피압연재(3)의 설계상의 최대 판폭이, 900㎜ 내지 2000㎜의 범위 내에 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 워크롤(10)의 폐각경(최소 직경)과 신품경(최대 직경)의 비를, 근년의 워크롤 표면 경도 깊이 특성의 개선 성과로부터 종래의 0.9 이상으로부터 0.8 이상으로 변경하고 있으므로, 편 구동 폐각경과 공칭경의 비에도, 변경 후의 0.8을 적용하고 있다. 즉, 워크롤(10)의 공칭경은, 앞에서 구한 워크롤(10)의 편 구동 폐각경의 값을 0.8로 나눔으로써 산출하고, 이러한 산출 결과가 도 4에 파선으로서 도시되어 있다.
그리고, 이와 같이 워크롤(10)의 폐각경과 신품경의 비를 변경함으로써, 종래에 비하여, 워크롤 원단위의 향상(워크롤(10)의 장수명화에 의한 비용의 억제)의 효과와, 편 구동 이경 롤 압연에 의한 압연 하중이나 토크의 저감 효과(상하의 워크롤(10)의 직경이 다른 상태에서 압연하는 것을 이경 롤 압연이라고 하며, 편 구동 이경 롤 압연은, 동경 롤 압연에 비하여, 동일한 압하량 ΔH에 대하여 워크롤(10)의 압연 하중이나 토크가 낮아짐)를 얻는 것이 가능해진다.
<워크롤(10)의 직경의 결정>
다음으로, 워크롤(10)의 최약부의 응력 σn과 워크롤(10)의 안전율로부터 워크롤 폐각경 Dm 및 워크롤 신품경 Ds를 결정한다. 구체적으로는, 각 압연 설비의 경질재 주체의 패스 스케줄에 대하여, 일반적인 단강 롤의 허용 응력을 22kgf/㎟ (216MPa)로 하고, (3)식으로부터 합력 Fc에 대한 워크롤(10)의 최약부의 응력 σn을 구하고, 안전율이 소정의 값 이상(본 실시 형태에서는 1.3 이상)이 되도록, 워크롤 폐각경 Dm 및 워크롤 신품경 Ds를 결정한다.
도 5는, 각 설비 사양의 최대 판폭에 기초하여 결정된 워크롤 신품경 Ds 및 워크롤 폐각경 Dm에 대한 각 파라미터를 나타낸 표이다. 도 5의 표에서는, 적용예로서 1 내지 9의 9건의 예를 기재하고 있으며, 적용예 1이 사양상의 최대 판폭 1050㎜의 압연 설비, 적용예 2 내지 4가 사양상의 최대 판폭 1250㎜의 압연 설비, 적용예 5 내지 7이 사양상의 최대 판폭 1600㎜의 압연 설비, 적용예 8과 9가 사양상의 최대 판폭 1850㎜의 압연 설비이다. 이하에서는, 적용예 1을 예로 들어, 워크롤 폐각경 Dm 및 워크롤 신품경 Ds를 결정하는 수순을 설명한다.
우선, 워크롤(10)의 편 구동 폐각경을 확인한다. 적용예 1의 압연 설비에 있어서 압연할 수 있는 피압연재(3)의 최대 판폭은 1050㎜이므로, 도 4의 횡축이 1050㎜의 위치에 있어서의 실선의 종축의 값(워크롤(10)의 편 구동 폐각경)을 보면 220㎜ 정도임을 알 수 있다. 워크롤 폐각경 Dm은, 이것을 기준으로 하여 하회하지 않도록 결정하면 되므로, 워크롤 폐각경 Dm을 225㎜로 가결정한다. 그렇게 하면, 워크롤 폐각경 Dm을 0.8로 나누어, 워크롤 신품경 Ds를 280㎜로 가결정한다.
다음으로, 판 폭 b(실제로 압연하는 피압연재(3)의 판 폭 b), 압하량 ΔH 등의 파라미터와, (1)식, (2)식, (2-1)식으로부터 합력 Fc를 산출하고, (3)식을 이용하여 워크롤(10)의 최약부의 응력 σn을 산출한다. 그리고, 워크롤(10)의 최약부의 응력 σn이 일반적인 단강 롤의 허용 응력을 22kgf/㎟(216MPa)에 대하여 안전율이 소정의 값 이상인지를 확인하고, 안전율이 소정의 값 이상이면, 가결정한 워크롤 신품경 Ds 및 워크롤 폐각경 Dm은, 강도적으로는 문제가 없다고 말할 수 있다.
이러한 수순으로 각 압연 설비의 워크롤 신품경 Ds 및 워크롤 폐각경 Dm을 결정하면, 도 5의 적용예 1 내지 9에 나타낸 바와 같이 워크롤(10)의 직경은 200㎜내지 450㎜의 범위에 들어간다. 즉, 2개의 워크롤(10)의 직경이, 200㎜ 내지 450㎜의 범위 내에 있다.
또한, 각 압연 설비의 동체 길이 L(본 발명의 동체 길이 L1과 동체 길이 L2는 동일한 치수가 되므로, 이하, 동체 길이 L1 및 동체 길이 L2를 동체 길이 L이라고도 함)과 워크롤 신품경 Ds와의 비율 L/Ds와, 각 압연 설비의 동체 길이 L과 워크롤 폐각경 Dm의 비율 L/Dm을 산출하면, 도 5에 도시한 표의 우측의 2열에 나타낸 수치로 된다. 또한, 동체 길이 L과 워크롤(10)의 직경의 비율 L/D는, L/Ds가 최솟값, L/Dm이 최댓값이며, 압연 시에 있어서, L/Ds와 L/Dm의 범위 내에 있다.
도 6은, 도 4의 횡축을 워크롤(10)의 동체 길이 L로 나타내고, 도 5에 도시한 적용예 1 내지 9의 워크롤 신품경 Ds(삼각점) 및 워크롤 폐각경 Dm(둥근점), 그리고 동체 길이 L과 워크롤의 직경의 비율 L/D=4와 L/D=7을 플롯한 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 전술한 수순으로 워크롤 폐각경 Dm을 결정하고, 워크롤 폐각경 Dm과 워크롤 신품경 Ds의 비가 0.8 이상이 되도록 워크롤 신품경 Ds를 결정하면, 모든 워크롤 신품경 Ds(삼각점) 및 워크롤 폐각경 Dm(둥근점)이 L/D=4 내지 7의 범위 내(L/D=4와 L/D=7의 그래프의 사이)에 들어간다.
이와 같이, 4.0≤L1/Dw1≤7.0 및 4.0≤L2/Dw2≤7.0을 충족하도록 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)이 사용되고, 이러한 사용에 의해 워크롤(10)의 강도가 확보된다.
<<<워크롤(10)의 운용 방법>>>
다음으로, 워크롤(10)의 운용 방법에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태에 있어서는, 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)이 동일한 사양(적어도 동체 길이의 치수 및 롤넥 Rn의 형상이 동일함)이어서 교체 가능하므로, 이하에 도시한 워크롤(10)의 운용 방법을 적용할 수 있다.
압연기의 워크롤은, 사용하여 마모가 진행되면 표면이 거칠어지기 때문에, 일정 기간 사용할 때마다 표면을 연마할 필요가 있다. 그 때문에, 통상, 압연 공장에서는 워크롤의 예비품이 많이 준비되고, 그것들은 롤마다 번호가 부여되어 롤 숍 설비에서 관리된다.
신품의 워크롤을 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)로서 설치하여 압연을 개시한 후, 어떤 사용 시간을 거친 시점에서는, 워크롤의 마모도의 차이에 의해 롤 직경에 변동이 발생한다. 워크롤은, 사용 시간에 비례하여 어느 정도 마모해서 직경이 감소할지가 경험값으로서 알려져 있기 때문에, 각 워크롤(롤 예비품)의 번호와 사용 시간이 관련지어져 데이터베이스화되고, 이에 의해 각 워크롤(롤 예비품)의 직경이 관리되고 있다.
조업 기간을 거쳐서 신품부터 폐각경 가까이의 롤까지 넓게 분포한 시점에서는, 복수의 롤 예비품 중, 공칭경에 대한 직경의 비가 소정의 기준값보다도 큰 것과 작은 것의 2개를 취출하고, 취출된 2개의 롤 예비품 중, 직경이 작은 쪽을 제1 워크롤(10a)과 교환하고, 직경이 큰 쪽을 제2 워크롤(10b)과 교환한다. 이러한 기준값은 0.9 정도로 하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 워크롤(10a)의 직경 Dw1과 공칭경 Dw1N의 비(Dw1/Dw1N)가 0.8이 된 시점에서 당해 제1 워크롤을 폐각하는 것이 바람직하다. 제1, 제2 워크롤 및 롤 예비품을 포함하는 각 롤의 직경은, 사용 시간과 마모의 정도의 관계(경험값)에 기초하여 계산하는 것이, 설비의 복잡화를 피할 수 있기 때문에 바람직하다. 단, 본 발명은 이 방법에 한정되지 않고, 제1 워크롤의 직경을 직접 측정하여 직경 Dw1과 공칭경 Dw1N의 비(Dw1/Dw1N)가 0.8이 되었음을 판단해도 된다.
===제1 실시 형태의 유효성에 대하여===
전술한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 압연기(1)는, 통판 라인을 사이에 두고 상측과 하측에 배치된 2개의 워크롤(10)을 구비하고, 2개의 워크롤(10)의 각각에 대하여 1개의 백업롤(12)이 마련된 4단의 압연기(1)이며, 2개의 워크롤(10)은, 축방향의 길이 및 롤넥 Rn의 형상이 동일해서 서로 교체 가능하며, 2개의 워크롤(10) 중, 한쪽의 워크롤(10)인 제1 워크롤(10a)이 회전 구동되지 않고, 다른 쪽의 워크롤(10)인 제2 워크롤(10b)이 회전 구동되도록 구성되어 있으며, 제1 워크롤(10a)의 동체 길이 L1과 직경 Dw1의 비(L1/Dw1)가 4.0≤L1/Dw1≤7.0을 충족하고, 또한, 제2 워크롤(10b)의 동체 길이 L2와 직경 Dw2의 비(L2/Dw2)가 4.0≤L2/Dw2≤7.0을 충족하는 것을 특징으로 한다. 그 때문에, 소경의 워크롤(10)을 사용해도 높은 토크에 견딜 수 있는 구동 장치로 할 수 있고, 또한, 비용이 억제된 압연기(1)를 제공하는 것이 가능해진다.
근년, 자동차 등의 고강도화나 경량화를 목적으로 하여, 종래보다도 직경이 작은 소경의 워크롤(10)을 높은 토크에서도 구동시킬 수 있는 압연기가 요구되고 있다. 그러나, 종래의 방법에서는, 스핀들의 강도 부족, 압연기의 대형화, 고속 압연 시의 진동, 토크 순환의 문제 등이 발생하고 있었다.
이에 반하여, 제1 실시 형태에 따른 압연기(1)에 있어서는, 첫째로, 일반적으로는 상하의 워크롤(10)의 양쪽을 구동 회전시키는바, 워크롤(10)의 편측(제2 워크롤(10b))만을 구동 회전시키도록 하였다. 이에 의해, 상하에서의 스핀들끼리의 간섭이 없어지므로, 스핀들 직경을 크게 하는 스페이스가 만들어져서, 직경을 크게 하여 스핀들 강도를 높이는 것이 가능하게 되고, 큰 토크에 견딜 수 있으며, 또한, 고속 회전 가능한 스핀들로 하는 것이 가능해진다.
또한, 스핀들의 강도를 확보하기 위한 고가의 특수 기어 스핀들 타입이 아니라 저렴한 일반적인 크로스핀 타입의 유니버설 조인트를 사용할 수 있으므로, 비용을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 유니버설 조인트의 기울기 각은, 최대 8°내지 10° 정도로 기어 스핀들(기울기 각 최대 1.5° 정도)에 비해 크기 때문에, 롤 개방도를 확보하기 위해서 기어 스핀들과 같은 긴 스핀들이 필요하지 않게 되어, 압연기의 대형화를 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 제2 워크롤(10b)만을 구동시켜서 압연하므로, 토크 순환이 발생하지 않아, 엄격한 상하 워크롤의 직경차 관리가 불필요해진다.
둘째로, 제1 워크롤(10a) 및 제2 워크롤(10b)을 동일한 사양의 워크롤(10)로 하였다. 즉, 동일한 사양(직경)에서도, 상하의 워크롤(10)의 마모량이 상이하므로, 상술한 이경 롤 압연의 효과를 얻는 것이 가능해진다. 그리고, 동일한 사양이므로, 특허문헌 1(일본 특허 제3290975호 공보)에 개시되어 있는 일반적인 이경 롤 압연기(상하의 워크롤 사양이 다름)보다도, 워크롤, 네크 베어링, 네크 시일 등의 조업 예비품(소모품)의 종류와 개수를 저감시킬 수 있다.
셋째로, 워크롤(10)을 4.0≤L1/Dw1≤7.0 및 4.0≤L2/Dw2≤7.0의 범위에서 사용하도록 하였다. 제1 실시 형태에 따른 압연기(1)와 같이, 제2 워크롤(10b)만을 구동시켜서 압연하면, 큰 수평력 Ph가 발생하여 워크롤(10)의 강도 부족이 문제가 되지만, 워크롤(10)을 4.0≤L1/Dw1≤7.0 및 4.0≤L2/Dw2≤7.0을 충족하도록 하여 사용함으로써, 어떤 압연 설비에 있어서도 워크롤(10)에 충분한 강도를 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서는, 각각의 워크롤의 폐각경(최소 직경)의 공칭경(최대 직경, 신품경)에 대한 비를 0.8 이상으로 하였다.
즉, 워크롤의 장수명화에 기여함과 함께 편측 구동 이경 롤 압연에 의한 압연 하중이나 토크의 저감 효과를 높이는 것이 가능해진다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서는, 2개의 워크롤(10)의 직경이, 200㎜ 내지 450㎜의 범위 내에 있도록 하였다.
즉, 워크롤(10)의 직경이 200㎜ 내지 450㎜의 범위 내에 있어서, 소경의 워크롤(10)을 사용해도 높은 토크에 견딜 수 있는 구동 장치로 할 수 있고, 또한, 비용이 억제된 압연기(1)를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서는, 압연 대상인 피압연재(3)의 설계상의 최대 판폭이, 900㎜ 내지 2000㎜의 범위 내에 있도록 하였다.
즉, 피압연재(3)의 최대 판폭이 900㎜ 내지 2000㎜의 범위 내에서 압연 설비가 설계되므로, 이러한 범위 내에 있어서, 소경의 워크롤(10)을 사용해도 높은 토크에 견딜 수 있는 구동 장치로 할 수 있고, 또한, 비용이 억제된 압연기(1)를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서는, 제1 워크롤(10a)의 직경 Dw1은, 제2 워크롤의 직경 Dw2보다 소경으로 압연하는 것과, 제2 워크롤(10b)의 직경 Dw2는, 제2 워크롤(10b)의 공칭경(신품경) Dw2N과의 비(Dw2/Dw2N)가 기준값 이상이고 제2 워크롤 위치에서 사용하고, 제1 워크롤(10a)의 직경 Dw1은 제1 워크롤(10a)의 공칭경(신품경) Dw1N과의 비(Dw1/Dw1N)가 기준값 미만이고 제1 워크롤 위치에서 폐각경까지 사용하는 워크롤의 운용 방법으로 하였다. 기준값은 0.85 내지 0.95 정도의 값으로 적절히 설정하면 되지만, 공칭경에 대한 직경의 비가 0.9 정도가 된 시점에서 폐각하고 있던 종래의 방법과 비교해서 보다 길게 롤을 사용하는 관점에서, 기준값을 0.9로 설정하고, 이보다도 작은 직경까지 마모한 롤 예비품도 사용하도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 워크롤(10)의 운용 방법에 의하면, 항상 제1 워크롤(10a)의 쪽이 제2 워크롤(10b)보다도 직경이 작은 상태(이경 롤 압연 상태)에서 압연이 행해진다.
즉, 본 실시 형태에 따른 워크롤(10)의 운용 방법에 의하면, 항상 편 구동 이경 롤 압연을 행할 수 있으므로, 편 구동 이경 롤 압연에 의한 압연 하중의 저감 효과를 높이는 것이 가능해진다.
===제2 실시 형태===
제1 실시 형태에 있어서는, 오프셋 없음(워크롤(10)의 회전 중심과 백업롤(12)의 회전 중심의 반송 방향에 있어서의 위치가 동일한 위치. 도 2에 도시한 위치 관계)이었지만, 제2 실시 형태에 있어서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 오프셋 있음(제1 워크롤(10a)의 회전 중심 및 제2 워크롤(10b)의 회전 중심의 적어도 한쪽이 백업롤(12)의 회전 중심의 반송 방향에 있어서의 위치와 다른 위치)에서 압연이 행해진다.
도 7은, 도 2에 대응하는 도면이며, 오프셋된 압연 시의 워크롤(10)에 가해지는 힘을 설명하기 위한 단면 개략도이다. 또한, 상세는 계산식을 사용하여 후술하지만, 워크롤(10)이 오프셋된 상태에서 압연이 행해짐으로써, 워크롤(10)에 발생하는 수평력을 저감시키는 것이 가능해진다.
제2 실시 형태에 따른 압연기(150)는, 각 판 폭에 있어서의 연질재로부터 경질재까지 다방면에 걸친 패스 스케줄에 대하여, 안정적으로 최적의 수평력을 워크롤(10)에 발생시키기 위해서, 오프셋량을 변경할 수 있는 오프셋 장치(100)(롤 오프셋 장치에 상당) 및 오프셋 제어부(130)(오프셋량 제어 장치에 상당)가, 압연기(1)의 비구동의 제1 워크롤(10a)에 마련되어 있다.
즉, 압연기(150)는, 압연기(1)에 추가하여, 2개의 워크롤(10) 중, 제1 워크롤(10a)만을 압연기(1)의 압연 방향에 있어서의 입측에 수평 방향으로 소정의 오프셋량으로 오프셋시킬 수 있도록 구성된 롤 오프셋 장치(오프셋 장치(100))와, 소정의 오프셋량만큼 제1 워크롤(10a)을 입측에 오프셋시키도록 롤 오프셋 장치(오프셋 장치(100))를 제어하도록 구성된 오프셋량 제어 장치(오프셋 제어부(130))를 더 구비하고 있다.
도 8은, 오프셋 장치(100)의 단면도이며, 도 9는, 오프셋 제어부(130)를 나타낸 도면이다. 또한, 도 9에 있어서는, 축방향의 일방측을 구동측이라 칭하고, 타방측을 조작측이라 칭한다.
오프셋 장치(100)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 워크롤(10a)의 출측 조작측에 제1 오프셋 장치(100a), 입측 조작측에 제2 오프셋 장치(100b), 출측 구동측에 제3 오프셋 장치(100c), 입측 구동측에 제4 오프셋 장치(100d)를 갖고 있다. 그리고, 제1 오프셋 장치(100a) 내지 제4 오프셋 장치(100d)는 동종의 장치이다.
따라서, 이하에서는, 제1 오프셋 장치(100a) 내지 제4 오프셋 장치(100d)의 설명이 중복되는 경우, 제1 오프셋 장치(100a)에 대하여 설명하고, 다른 장치의 설명은 생략한다(도면의 부호에 대해서도 생략함). 또한, 도 8은, 조작측에서 본 오프셋 장치(100)이며, 오프셋 장치(100) 중, 제1 오프셋 장치(100a)와 제2 오프셋 장치(100b)가 도시되어 있다.
제1 오프셋 장치(100a)는, 제1 위치 조정 실린더(102a)와, 제1 위치 검출 센서(104a)와, 제1 상측 벤딩 블록(106a)과, 제1 프로젝트 블록(108a)과, 제1 벤딩 실린더(110a)와, 제1 하측 벤딩 블록(112a)을 갖고 있다.
제1 위치 조정 실린더(102a)는, 제1 실린더 선단(102ae)에서 압연기(1)의 롤 초크(9)를 압입함으로써, 롤 초크(9)에 지지된 제1 워크롤(10a)을 반송 방향의 입측으로 이동시킨다(오프셋시킨다). 또한, 제1 위치 조정 실린더(102a)는, 제1 상측 벤딩 블록(106a) 내에 마련되어 있으며(제1 프로젝트 블록(108a) 내에 마련되어 있어도 됨), 제1 실린더 선단(102ae)의 반대측에는, 제1 위치 검출 센서(104a)가 마련되어 있다.
제1 위치 검출 센서(104a)는, 제1 위치 조정 실린더(102a)의 위치를 검출하기 위한 센서이며, 제1 실린더 선단(102ae)의 반송 방향에 있어서의 위치를 제어하기 위해서 사용된다.
제1 상측 벤딩 블록(106a)은, 제1 프로젝트 블록(108a)에 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되어 있다. 그리고, 제1 상측 벤딩 블록(106a)의 롤 초크(9)측은, 오목 형상을 하고 있으며, 대향하는 롤 초크(9)의 볼록 형상과 끼워 맞춰져 있다. 즉, 제1 상측 벤딩 블록(106a)은, 롤 초크(9)를 상하 방향으로 구속하고 있으며, 제1 상측 벤딩 블록(106a)이 상하 방향으로 이동하면, 롤 초크(9)를 통해 제1 워크롤(10a)이 상하 방향으로 이동한다.
또한, 제1 상측 벤딩 블록(106a)은, 제1 하측 벤딩 블록(112a) 내에 마련된 제1 벤딩 실린더(110a)와 접속되어 있으며, 제1 벤딩 실린더(110a)는, 제1 하측 벤딩 블록(112a) 내에 있어서, 상하 방향으로 이동 가능하다.
즉, 제1 벤딩 실린더(110a)가 상하 방향으로 이동하면, 제1 상측 벤딩 블록(106a) 및 롤 초크(9)를 통해 제1 워크롤(10a)이 상하 방향으로 이동한다.
그리고, 압연 시에 있어서, 제1 벤딩 실린더(110a)는, 워크롤(10)의 휨에 대항하도록 워크롤(10)을 이동시킨다. 그 때문에, 워크롤(10)에는, 상기한 최대 벤딩력 Fb가 발생한다.
다음으로, 도 7을 사용하여 오프셋 있음 압연에 있어서의 수평력의 저감 효과에 대하여 설명한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 있어서는, 비구동의 제1 워크롤(10a)의 회전 중심이 접촉하는 롤의 회전 중심(제1 백업롤(12a) 및 제2 워크롤(10b)의 회전 중심)에 대하여 입측으로 오프셋한 상태에서 압연이 행해진다.
그리고, 오프셋에 의해 발생하는 제1 워크롤(10a)의 수평력 Fh1은, 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00012
Db1: 제1 백업롤(12a)의 직경
e1: 제1 워크롤(10a)과 제1 백업롤(12a)의 오프셋량
e2: 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)의 오프셋량
워크롤(10)에는, 장력, 접촉하는 롤로부터의 관성력이나 마찰력 등도 작용하지만, 전술한 압연 반력 Pr의 수평력 Ph와 오프셋에 의한 수평력 Fh1이 주로 작용하므로, 제1 워크롤(10a)에 작용하는 수평력 F1은, (1)식과 (8)식을 합계해서 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00013
또한, 오프셋에 의해 발생하는 제2 워크롤(10b)의 수평력 Fh2는, 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00014
Db2: 제2 백업롤(12b)의 직경
제2 워크롤(10b)에 있어서도, 수평력 Ph와 수평력 Fh2가 주로 작용하는 힘이 되므로, 제2 워크롤(10b)에 작용하는 수평력 F2는, (1)식과 (10)식을 합계해서 다음 식으로 표현할 수 있다.
Figure pct00015
도 10은, 상기 식을 이용하여, 오프셋 유무의 양 조건에서 수평력 F1 및 수평력 F2를 연산한 결과이다. 도 10의 좌측 표가, 오프셋 없음의 조건에서 연산한 결과이며, 도 10의 우측 표가, 오프셋 있음의 조건에서 연산한 결과이다. 또한, 도 10은, 냉간 가역식 압연기(입측으로부터 출측으로 압연하면, 다음 패스의 압연은, 출측으로부터 입측으로 압연하는 압연기)를 사용한 예이다.
도 10의 좌측 표에 나타낸 바와 같이, 오프셋 없음의 조건에 있어서는, 홀수 패스(입측으로부터 출측으로 압연함), 짝수 패스(출측으로부터 입측으로 압연함)에서 정부(正負)가 역전하는 큰 수평력이 발생하고 있다.
이에 반하여, 도 10의 우측 표에 나타낸 바와 같이, 제1 워크롤(10a)의 오프셋량을 패스마다 변화시킨 오프셋 있음의 조건에 있어서는, 오프셋 없음에 비하여, 수평력 F1, F2가 절반 이하로 저감하고 있다.
즉, 각 패스의 압연으로 제1 워크롤(10a)을 입측의 적절한 위치에 오프셋시킴으로써, 오프셋시키지 않는 경우에 비하여, 수평력 F1, F2를 절반 이하로 할 수 있다. 그리고, (2)식에 나타낸 최대 벤딩력 Fb=26.4톤(259kN)과의 합력 Fc는, (2-1)식으로부터, √(26.42+(11.0/2)2)=27.0톤(265kN)으로 되고, 합력 Fc의 증가를 최대 벤딩력 Fb의 2％ 정도의 증가까지로 억제하는 것이 가능해진다.
다시 말해, 워크롤(10) 중 비구동측의 워크롤(10)(제1 워크롤(10a))에, 오프셋량을 변경할 수 있는 오프셋 장치(100)를 마련하고, 비구동의 워크롤(10)(제1 워크롤(10a))의 회전 중심을 접촉하는 롤의 회전 중심(본 실시 형태에서는 제1 백업롤(12a)과 제2 워크롤(10b)의 회전 중심)에 대하여 입측의 적절한 위치에 오프셋시켜서 압연함으로써, 각 패스에 있어서 워크롤(10)의 외력을 억제할 수 있어, 안정적인 압연이 가능해진다.
또한, 수평력 F1이 작아지면, 1 패스당 압하량 ΔH를 크게 할 수 있다. 즉, 편측 구동의 압연에 있어서는, 오프셋함으로써, 압하율(압하량 ΔH/입측 판 두께 H1)을 크게 할 수 있다.
또한, 오프셋량 e1=-4.5㎜, e2=4.5㎜는, 제1 워크롤(10a)만을 입측으로 4.5㎜ 이동시키고, 제2 워크롤(10b)은, 백업롤(12)과 반송 방향에 있어서 회전 중심이 동일한 위치에 있음(오프셋하지 않음)을 나타내고 있다.
다음으로, 도 8, 도 9를 이용하여 오프셋 있음 압연의 압연 방법(압연 제어)에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 압연기(150)를 사용하여, 제1 워크롤(10a)을 압연기(1)의 압연 방향에 있어서의 입측에 수평 방향으로 소정의 오프셋량으로 오프셋시켜서 압연을 행하는 압연 방법(압연 제어)에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 도 8, 도 9에 도시한 입측(좌측)으로부터 출측(우측)을 향해 피압연재(3)가 반송되어 압연하게 한다.
오프셋 제어부(130)는, 제1 오프셋 장치(100a) 내지 제4 오프셋 장치(100d)의 각각에 대응한, 오프셋 위치 제어반(132)에 마련된 PI 컨트롤러와, 제어 밸브와, 실린더 압력 검출 센서를 갖고 있으며, 제1 오프셋 장치(100a) 내지 제4 오프셋 장치(100d)에 대하여 각각 마찬가지의 제어를 행한다. 따라서, 이하에서는, 제1 오프셋 장치(100a) 내지 제4 오프셋 장치(100d)의 설명이 중복되는 경우, 제1 오프셋 장치(100a)에 대해서만 설명하고, 다른 장치의 설명은 생략한다(도면의 부호에 대해서도 생략함).
우선, 압연 개시 전에, 출측 조작측의 제1 오프셋 장치(100a)의 제1 위치 조정 실린더(102a)와, 출측 구동측의 제3 오프셋 장치(100c)의 제3 위치 조정 실린더(102c)가, 제1 워크롤(10a)을 입측으로 압입하여, 백업롤(12)의 회전 중심보다 입측의 소정의 위치가 되도록, 제1 워크롤(10a)을 오프셋(이동)시킨다.
그렇게 하면, 입측 조작측의 제2 오프셋 장치(100b)의 제2 위치 조정 실린더(102b)와 롤 초크(9)의 간극(도 8에 도시한 Gap)과, 입측 구동측의 제4 오프셋 장치(100d)의 제4 위치 조정 실린더(102d)와 롤 초크(9)의 간극이 설정된다. 이러한 간극은, 압연 시에 있어서, 오프셋 장치(100)가 압연기(1)를 과도하게 구속하지 않도록 마련되므로, 예를 들어 배관 계통의 압력 검출 센서(122a)의 신호에 기초하여, 일정한 경미한 힘으로 롤 초크(9)에 접촉하고 있어도 된다.
그리고, 상기 설정 후에는 압연이 개시되고, 압연 시에 있어서는, 제1 워크롤(10a)의 오프셋량이 일정값이 되도록 제어된다. 구체적으로는, 오프셋 위치 제어반(132)에 마련된 제1 PI 컨트롤러(134a)가, 제1 위치 조정 실린더(102a)에 대응한 제1 위치 검출 센서(104a)로부터 검출된 위치 실적값(오프셋 위치)과, 패스 스케줄로부터 미리 정해져 있는 오프셋 명령값을 비교하여, 오프셋 위치가 오프셋 명령값으로부터 어긋나 있지 않은지를 연산한다.
오프셋 위치가 오프셋 명령값으로부터 어긋나 있던 경우, 제1 PI 컨트롤러(134a)는, 오프셋 명령값과 위치 실적값의 편차가 제로가 되도록 제1 제어 밸브(120a)를 통해 제1 위치 조정 실린더(102a)의 위치가 오프셋 명령값이 되도록 제어한다. 압력 검출 센서(122a)는, 미리 연산한 수평력이 정확한지 여부를 감시하기 위한 모니터로서 기능하고 오프셋 명령값의 보정에 도움이 된다.
또한, 오프셋 명령값은, 압연 하중, 수평력 F1, F2뿐만 아니라, 입측과 출측의 피압연재(3)의 장력의 차, 백업롤(12)의 베어링 마찰 토크로부터의 전달력, 가속 감속 시의 백업롤(12)의 관성력 등을 고려하여 결정된다.
===제2 실시 형태의 유효성에 대하여===
전술한 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 압연기(150)는, 2개의 워크롤(10) 중, 제1 워크롤(10a)만을 압연기(1)의 압연 방향에 있어서의 입측에 수평 방향으로 소정의 오프셋량으로 오프셋시킬 수 있도록 구성된 롤 오프셋 장치(오프셋 장치(100))와, 소정의 오프셋량만큼 제1 워크롤(10a)을 입측으로 오프셋시키도록 롤 오프셋 장치(오프셋 장치(100))를 제어하도록 구성된 오프셋량 제어 장치(오프셋 제어부(130))를 더 구비하도록 하고, 제1 워크롤(10a)을, 압연기(1)의 압연 방향에 있어서의 입측에 수평 방향으로 소정의 오프셋량으로 오프셋시켜 압연을 행하는 것으로 하였다.
그 때문에, 제1 워크롤(10a)의 오프셋량을 변경하여 압연할 수 있게 되어, 수평력 F1, F2를 작게 할 수 있으므로, 휨이 억제되어 워크롤(10)을 소경화하는 것이 가능해진다. 또한, (9)식, (11)식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 수평력 F1, F2가 작아지면, 1 패스당 압하량 ΔH를 크게 할 수 있다. 즉, 편측 구동의 압연에 있어서는, 소정의 오프셋량만큼 제1 워크롤(10a)을 입측으로 오프셋함으로써, 압하율(압하량 ΔH/입측 판 두께 H1)을 크게 할 수 있다.
냉간 압연, 특히 탠덤 밀에 있어서는, 피압연재(3)의 재질, 판 두께, 판 폭 b에 의해 다방면에 걸친 패스 스케줄로 압연되고, 또한, 패스수가 적으므로, 워크롤을 소경화하여 1 패스당 압하량 ΔH를 크게 할 필요가 있다. 즉, 종래에 있어서는, 워크롤(10)의 편측만을 구동시켜서 압연하면, 워크롤(10)에 큰 수평력 Ph가 발생하므로, 워크롤(10)의 소경화가 곤란하였다.
이에 반하여, 압연기(150)는, 오프셋 장치(100)와 오프셋 제어부(130)에 의해, 제1 워크롤(10a)을 압연 방향과 반대측(입측)으로 오프셋시켜 압연할 수 있으므로, 수평력 F1, F2를 작게 할 수 있고, 워크롤(10)을 소경화하는 것이 가능해진다. 보다 더 높은 압하율로 압연하는 것이 가능해진다.
또한, 이러한 오프셋량을 변경 가능하게 함으로써, 제1 워크롤(10a)을 각 패스 스케줄에 따른 적절한 오프셋 위치로 조정할 수 있으므로, 또한 수평력 F1, F2를 작게 할 수 있고, 워크롤(10)을 보다 더 소경화하는 것, 더 높은 압하율로 압연하는 것이 가능해진다.
또한, 수평력 F1, F2를 작게 함으로써, 워크롤(10)의 강도, 네크 베어링의 강도 등을 상대적으로 높이게 되므로, 워크롤(10)과 네크 베어링의 장수명화도 기대 할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태와 같이 제2 워크롤(10b)만이 구동하는 편측 구동의 압연기(150)에 있어서는, 제1 워크롤(10a)에 압연 방향과 동일한 방향으로 수평력 Ph가 작용하고, 제2 워크롤(10b)에 압연 방향과는 역방향의 수평력 Ph가 작용하므로, 제1 워크롤(10a)만 압연 방향과는 역방향(입측)으로 오프셋하는 것이 유효하다.
예를 들어, 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)을 동시에 오프셋한 경우에는, 제1 워크롤(10a)과 제2 워크롤(10b)의 오프셋량 e2가 제로가 되므로, 수평력 F1, F2의 저감 효과가 적어, 제2 워크롤(10b)의 수평력 F2는 증가해버린다.
또한, 제1 워크롤(10a)을 압연 방향과 반대측(입측)으로 제2 워크롤(10b)을 압연 방향(출측)으로 오프셋한 경우에는, 수평력 F1, F2의 저감 효과는 높지만, 제2 워크롤(10b)측에도 오프셋 장치를 마련할 필요가 있으므로, 설비비와 이러한 설비의 메인터넌스 비용이 증가되고, 오프셋 장치의 제어 시스템도 복잡화해버린다.
===그 밖의 실시 형태===
이상, 상기 실시 형태에 기초하여 본 발명에 따른 압연기(1) 및 압연기(150)를 설명하였지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 등가물이 포함되는 것은 물론이다.
상기 실시 형태에서는, 비구동의 워크롤(10a)을 상부 롤, 구동하는 워크롤(10b)을 하부 롤로 나타내었지만, 비구동의 워크롤(10a)을 하부 롤, 구동하는 워크롤(10b)을 상부 롤로 해도 된다. 또한, 압연기(1)는 4단의 구성이었지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 워크롤(10)과 백업롤(12) 사이에 중간 롤을 마련한 6단의 압연기여도 된다. 이러한 경우의 오프셋량은, 워크롤(10)과 백업롤(12)이 아니라, 워크롤(10)과 중간 롤의 오프셋량을 연산하면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 피압연재(3)가 한 대의 압연기에 의해 압연되는 압연 설비를 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니라, 1개 또는 복수 스탠드로 이루어지는 역전식 압연 설비, 1개 또는 복수 스탠드로 이루어지는 비역전식 압연 설비, 및 1개 또는 복수 스탠드로 이루어지는 탠덤식 압연 설비 중 어느 것에도 적용 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 압연기(1)의 워크롤(10)이 축방향으로 시프트하지 않는 타입의 압연기였지만, 워크롤(10)이 축방향으로 시프트하는 시프트 타입의 압연기여도 된다.
도 11은, 도 5에 대응하는 도면이며, 시프트 타입의 압연기에 있어서, 결정된 워크롤 신품경 Ds 및 워크롤 폐각경 Dm에 대한 각 파라미터를 나타낸 표이며, 도 12는, 도 6에 대응하는 도면이며, 시프트 타입의 압연기에 있어서, 횡축을 워크롤(10)의 동체 길이 L로 나타내고, 도 11에 도시한 적용예 1 내지 9의 워크롤 신품경 Ds(삼각점) 및 워크롤 폐각경 Dm(둥근점), 그리고 동체 길이와 워크롤의 직경의 비율 L/D=4와 L/D=7을 플롯한 도면이다. 또한, 시프트 타입의 압연기에 있어서, 워크롤(10)의 동체 길이 L은, 최대 판폭에 (최대 판폭×0.12 내지 0.14) 정도를 더한 값(도 11에 도시한 표의 우측부터 3열째의 시프트량)으로 된다.
시프트 타입의 압연기에 있어서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로 워크롤 폐각경 Dm을 결정하고, 워크롤 폐각경 Dm과 워크롤 신품경 Ds의 비가 0.8 이상이 되도록 워크롤 신품경 Ds를 결정한다. 그렇게 하면, 시프트 타입의 압연기에 있어서도, 도 12에 도시한 바와 같이, 워크롤 폐각경 Dm 및 워크롤 신품경 Ds가, 동체 길이와 워크롤의 직경의 비율 L/D=4 내지 7의 범위 내에 들어가게 된다.
1: 압연기
3: 피압연재
5: 스핀들
7: 구동부
7a: 전동기
7b: 기어 커플링
7c: 감속기
8: 하우징
9: 롤 초크
10: 워크롤
10a: 제1 워크롤
10b: 제2 워크롤
12: 백업롤
12a: 제1 백업롤
12b: 제2 백업롤
Dw1: 제1 워크롤의 직경
Dw2: 제2 워크롤의 직경
Ds(Dw1N): 워크롤 신품경
Dm: 워크롤 폐각경
L: 워크롤의 동체 길이
L1: 제1 워크롤의 동체 길이
L2: 제2 워크롤의 동체 길이
Lp: 워크롤 접촉호 길이
b: 판 폭
km: 평균 변형 저항
Fb: 최대 벤딩력(벤드력)
Fc: 합력
σn: 최약부의 응력
L/D: 동체 길이와 직경의 비
L/Ds: 동체 길이와 직경의 비의 최솟값
L/Dm: 동체 길이와 직경의 비의 최댓값
Db1: 제1 백업롤의 직경
Db2: 제2 백업롤의 직경
H1: 입측 판 두께
H2: 출측 판 두께
ΔH: 압하량
Pr: 압연 반력
Ph: 편 구동 방식에 의한 수평력
Fh1: 제1 워크롤에 작용하는 오프셋에 의한 수평력
Fh2: 제2 워크롤에 작용하는 오프셋에 의한 수평력
F1: 제1 워크롤에 작용하는 수평력
F2: 제2 워크롤에 작용하는 수평력
Ln: 롤넥 베어링 중심부터 최약부까지의 거리
kn: 워크롤 신품 시의 직경(공칭경)에 대한 최약부의 직경의 비
Rn: 롤넥
e1: 제1 워크롤과 제1 백업롤의 오프셋량
e2: 제2 워크롤과 제2 백업롤의 오프셋량
100: 오프셋 장치(롤 오프셋 장치)
100a: 제1 오프셋 장치
100b: 제2 오프셋 장치
100c: 제3 오프셋 장치
100d: 제4 오프셋 장치
102a: 제1 위치 조정 실린더
102b: 제2 위치 조정 실린더
102c: 제3 위치 조정 실린더
102d: 제4 위치 조정 실린더
102ae: 제1 실린더 선단
104a: 제1 위치 검출 센서
106a: 제1 상측 벤딩 블록
108a: 제1 프로젝트 블록
110a: 제1 벤딩 실린더
112a: 제1 하측 벤딩 블록
120a: 제1 제어 밸브
122a: 제1 실린더 압력 검출 센서
130: 오프셋 제어부(오프셋량 제어 장치)
132: 오프셋 위치 제어반
134a: 제1 PI 컨트롤러
150: 압연기

Claims (10)

  1. 통판 라인을 사이에 두고 상측과 하측에 배치된 2개의 워크롤을 구비하고, 상기 2개의 워크롤의 각각에 대하여 적어도 1개의 백업롤이 마련된 4 내지 6단의 압연기이며,
    상기 2개의 워크롤은, 축방향의 길이 및 롤넥의 형상이 동일해서 서로 교체 가능하며,
    상기 2개의 워크롤 중, 한쪽의 워크롤인 제1 워크롤이 회전 구동되지 않고, 다른 쪽의 워크롤인 제2 워크롤이 회전 구동되도록 구성되어 있으며,
    상기 제1 워크롤의 동체 길이 L1과 직경 Dw1의 비(L1/Dw1)가 4.0≤L1/Dw1≤7.0을 충족하고, 또한 상기 제2 워크롤의 동체 길이 L2와 직경 Dw2의 비(L2/Dw2)가 4.0≤L2/Dw2≤7.0을 충족하는 것을 특징으로 하는 압연기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 워크롤에만 회전축이 접속된 전동기를 구비하는 것을 특징으로 하는 압연기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2개의 워크롤의 직경이, 200㎜ 내지 450㎜의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 압연기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    압연 대상인 피압연재의 설계상의 최대 판폭이, 900㎜ 내지 2000㎜의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 압연기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 워크롤의 각각의 폐각경의 공칭경에 대한 비가 0.8 이상인 것을 특징으로 하는 압연기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 워크롤 중, 상기 제1 워크롤만을 상기 압연기의 압연 방향에 있어서의 입측에 수평 방향으로 소정의 오프셋량으로 오프셋시킬 수 있도록 구성된 롤 오프셋 장치와,
    상기 소정의 오프셋량만큼 상기 제1 워크롤을 상기 입측으로 오프셋시키도록 상기 롤 오프셋 장치를 제어하도록 구성된 오프셋량 제어 장치
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 압연기.
  7. 제6항에 기재된 압연기를 사용한 압연 방법이며,
    상기 제1 워크롤을, 상기 압연기의 압연 방향에 있어서의 입측에 수평 방향으로 상기 소정의 오프셋량으로 오프셋시켜서 압연을 행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 압연기의 워크롤의 운용 방법이며,
    상기 2개의 워크롤과 축방향의 길이 및 롤넥의 형상이 동일한 복수의 롤 예비품을 상기 압연기에서 일정 기간 사용하고 나서 분리하여 보관하는 것과,
    상기 분리하여 보관되어 있는 상기 복수의 롤 예비품 중, 공칭경에 대한 직경의 비가 소정의 기준값보다도 큰 것과 작은 것의 2개를 취출하는 것과,
    상기 취출된 2개의 상기 롤 예비품 중, 직경이 작은 쪽을 상기 제1 워크롤과 교환하고, 직경이 큰 쪽을 상기 제2 워크롤과 교환하는 것
    을 포함하는 워크롤의 운용 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소정의 기준값이 0.9인 것을 특징으로 하는 워크롤의 운용 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 워크롤의 직경과 공칭경의 비(Dw1/Dw1N)가 0.8이 된 시점에서 당해 제1 워크롤을 폐각하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워크롤의 운용 방법.
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