KR20240038761A - 압연기 및 압연 방법 - Google Patents

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KR20240038761A
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겐지 호리이
다츠노리 스기모토
도시히로 우스기
아키오 구로다
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프리메탈스 테크놀로지스 재팬 가부시키가이샤
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Abstract

압연기(1)의 제어 장치(20)는 상측 페어를 평행한 상태에서, 또한 하측 페어를 평행한 상태에서, 상측 페어와 하측 페어의 각도를 조절하도록 지령을 내리는 제1 각도 지령부(20a), 백업 롤(120A, 120B)의 각도를 유지한 상태에서 워크 롤(110A, 110B)을 경사지게 하는 지령을 내리는 제2 각도 지령부(20b), 제2 각도 지령부(20b)의 지령에 의해 경사진 워크 롤(110A, 110B)이 백업 롤(120A, 120B) 및 압연재 S로부터 받는 합계의 스러스트력이 작용하는 방향으로 워크 롤(110A, 110B)을 이동시키는 지령을 내리는 축 방향 위치 지령부(20c)를 갖고, 제1 각도 지령부(20a), 제2 각도 지령부(20b), 및 축 방향 위치 지령부(20c)의 지령에 기초하여 워크 롤 가압 장치(130A, 130B), 워크 롤 정위치 제어 장치(140A, 140B), 및 시프트 실린더(115A, 115B)를 제어한다.

Description

압연기 및 압연 방법
본 발명은, 압연기 및 압연 방법에 관한 것이다.
간단한 조작에 의해 판 크라운과 에지 드롭을 적정하게 제어할 수 있는 압연기의 일례로서, 특허문헌 1에는, 압연기는 몸통 길이 중심으로부터 축 방향으로 취한 좌표 X에 대하여 직경의 변화량이 ax5-bx2-cx로 부여되는 크라우닝이 실시됨과 함께 서로 점대칭이 되도록 배치된 한 쌍의 압연 롤과, 압연 롤을 상대적으로 축 방향으로 이동시키는 롤 시프트 수단과, 압연 롤을 피압연재와 평행한 면 내에서 서로 반대 방향으로 경사지게 하는 롤 크로스 수단을 구비하는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 소63-264204호 공보
압연 제품의 정밀도, 특히 판 폭 방향의 판 두께 정밀도에 대한 요구를 충족시키는 것이 요구되고 있지만, 판 두께 방향의 판 두께 이상의 주된 것은, 금속판의 판 폭 방향 중앙부가 부풀어 오르는 판 크라운과, 판 폭 방향 양단으로부터 소정 거리 정도까지 급격하게 판 두께가 변화하는 에지 드롭, 혹은 에지 업이 있다.
판 두께 정밀도의 향상을 도모하는 기술의 하나로서 상술한 특허문헌 1에 기재된 기술이 있다. 특허문헌 1에서는, 크라우닝이 실시되어 있는 상하의 커브드 워크 롤을 시프트하고 나서 크로스함으로써, 판 크라운이나 에지 드롭을 억제하고 있다.
그러나, 커브드 워크 롤이나 커브가 없는 롤 중 어느 것에 있어서도, 접하는 롤 사이에서 해당 롤 축심끼리의 약간의 기울기로 축 방향의 스러스트력이 발생하기 때문에, 축 방향으로 시프트시킬 때의 저항이 발생하고, 특히 압연 중에는 압연 하중이 작용하고 있기 때문에, 그 저항이 커진다. 이 때문에, 롤의 압연 중 시프트를 실현하기 위한 개선이 요구된다.
본 발명은, 압연재의 형상을 적절하게 제어함과 함께, 압연 중의 롤 시프트를 종래에 비해 실행하기 쉬운 압연기 및 압연 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 축 방향의 일단부로부터 타단부를 향하여 직경이 증감을 반복함으로써 만곡된 윤곽을 갖고, 서로 점대칭이 되도록 배치된 상하 한 쌍의 워크 롤과, 상기 워크 롤을 각각 지지하는 상하 한 쌍의 백업 롤과, 상기 워크 롤을 수평 방향으로 이동시키는 워크 롤 수평 방향 액추에이터와, 상기 워크 롤을 상기 축 방향으로 이동시키는 워크 롤 축 방향 액추에이터와, 상기 워크 롤 수평 방향 액추에이터에 의한 각도 조정, 및 상기 워크 롤 축 방향 액추에이터에 의한 축 방향 위치 조정을 제어하는 제어 장치를 구비한 압연기에 있어서, 상기 제어 장치는, 상부 워크 롤 및 상부 백업 롤의 상측 페어를 평행한 상태에서, 또한 하부 워크 롤 및 하부 백업 롤의 하측 페어를 평행한 상태에서, 상기 상측 페어와 상기 하측 페어의 각도를 조절하도록 지령을 내리는 제1 각도 지령부, 상기 백업 롤의 각도를 유지한 상태에서 상기 워크 롤을 경사지게 하는 지령을 내리는 제2 각도 지령부, 상기 제2 각도 지령부의 지령에 의해 경사진 상기 워크 롤이 상기 백업 롤 및 압연재로부터 받는 합계의 스러스트력이 작용하는 방향으로 상기 워크 롤을 이동시키는 지령을 내리는 축 방향 위치 지령부를 갖고, 상기 제1 각도 지령부, 상기 제2 각도 지령부, 및 상기 축 방향 위치 지령부의 지령에 기초하여 상기 워크 롤 수평 방향 액추에이터, 및 상기 워크 롤 축 방향 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 압연재의 형상을 적절하게 제어함과 함께, 압연 중의 롤 시프트를 종래에 비해 실행하기 쉬운 압연기 및 압연 방법을 얻을 수 있다. 상기한 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시예의 설명에 의해 명확해진다.
도 1은 본 발명의 실시예의 압연기의 장치 구성을 도시하는 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 압연기 중, 상부 워크 롤 주변의 설비의 구성의 개요를 도시하는 상면도이다.
도 3은 실시예의 압연기의 장치 구성의 다른 예를 도시하는 측면도이다.
도 4는 실시예의 압연기에서의, 크로스 상태에 있어서의 각 롤의 중심을 설명하는 도면.
도 5는 실시예의 압연기에서의, 각 크로스 각도와 각 스러스트력을 설명하는 도면.
도 6은 압연기에 있어서의, 백업 롤 크로스 각도 θb=0.5°일 때의 크로스 각도와 스러스트 계수의 관계를 도시하는 도면.
도 7은 압연기에 있어서의, 백업 롤 크로스 각도 θb=1.0°일 때의 크로스 각도와 스러스트 계수의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 압연기에 있어서의, 백업 롤 크로스 각도 θb=1.5°일 때의 크로스 각도와 스러스트 계수의 관계를 도시하는 도면.
도 9는 압연기에 있어서의, 백업 롤 크로스 각도 θb와 스러스트력이 0이 되는 θwbbase의 관계를 도시하는 도면.
도 10은 실시예의 압연기에 있어서, 백업 롤의 크로스각이 임의(≠0)일 때를 압연 방향 입측에서 본 상태를 도시하는 도면.
도 11은 실시예의 압연기에 있어서, 압연 중에 원하는 메커니컬 크라운이 변화하는 경우의 대응의 개요를 도시하는 도면.
본 발명의 압연기 및 압연 방법의 실시예에 대해서 도 1 내지 도 11을 사용하여 설명한다.
또한, 본 명세서에서 사용하는 도면에 있어서, 동일한 또는 대응하는 구성 요소에는 동일 또는 유사한 부호를 붙여, 이들 구성 요소에 대해서는 반복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
또한, 이하의 설명이나 도면에서는, 구동측(「DS(Drive Side)」라고도 기재)이란 압연기를 정면에서 보아 워크 롤을 구동하는 전동기가 설치되어 있는 측을, 작업측(「WS(Work Side)」라고도 기재)이란 그 반대 측을 의미하는 것으로 한다.
먼저, 압연기의 전체 구성에 대해서 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한다. 도 1은 본 실시예의 압연기의 측면도, 도 2는 도 1에 도시하는 압연기 중, 상부 워크 롤 주변의 설비의 구성의 개요를 도시하는 상면도이다.
도 1에 있어서, 압연기(1)는 압연재 S를 압연하는 4단의 크로스 롤 압연기이며, 하우징(100)과, 제어 장치(20)와, 유압 장치(30)를 갖고 있다. 또한, 압연기는 도 1에 도시하는 바와 같은 1스탠드의 압연기에 한정되지는 않고, 2스탠드 이상으로 이루어지는 압연기로 할 수 있다.
하우징(100)은, 상하 한 쌍의 상부 워크 롤(「WR」이라고도 기재)(110A) 및 하부 워크 롤(110B), 상부 워크 롤(110A)을 지지하는 상부 백업 롤(「BUR」이라고도 기재)(120A) 및 하부 워크 롤(110B)을 지지하는 하부 백업 롤(120B)을 구비하고 있다. 이들 백업 롤(120A, 120B)도 상하 한 쌍으로 배치되어 있고, 축 방향의 윤곽이 직선상의 스트레이트 롤이다.
본 실시예의 상부 워크 롤(110A) 및 하부 워크 롤(110B)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 축 방향의 일단부로부터 타단부를 향하여 직경 DW가 증감을 반복함으로써 만곡된 윤곽을 갖고 있는 커브드 롤이고, 서로 점대칭이 되도록 배치되어 있다. 여기서, 본 발명에서 말하는 「점대칭」의 「점」의 위치는, 압연재 S의 판 폭 방향의 기하 중심으로 하는 경우, 혹은 압연기(1)를 압연 방향 혹은 반 압연 방향에서 보았을 때의 기하 중심으로 하는 경우의 어느 하나이고, 압연 조건에 따라서 적절히 변화한다.
압하 실린더 장치(170)는 상부 백업 롤(120A)을 가압함으로써, 상부 백업 롤(120A)이나 상부 워크 롤(110A), 하부 워크 롤(110B), 하부 백업 롤(120B)에 대하여 압하력을 부여하는 실린더이다. 압하 실린더 장치(170)는 하우징(100)의 작업측과 구동측에 각각 마련되어 있다.
로드셀(180)은 상부 워크 롤(110A) 및 하부 워크 롤(110B)에 의한 압연재 S의 압연력을 계측하는 압연력 계측 수단으로서 하우징(100)의 하부에 마련되어 있고, 계측 결과를 제어 장치(20)에 출력하고 있다.
상부 워크 롤 벤딩 실린더(190A)는 조작측 및 구동측 중 어느 것에 있어서도, 하우징(100) 중, 압연재 S의 입측 및 출측에 마련되어 있다. 상부 워크 롤 벤딩 실린더(190A)를 적절히 구동함으로써 상부 워크 롤(110A)의 베어링에 대하여 연직 방향으로 벤딩력을 부여한다.
마찬가지로, 하부 워크 롤 벤딩 실린더(190B)는 조작측 및 구동측 중 어느 것에 있어서도, 하우징(100) 중, 압연재 S의 입측 및 출측에 마련되어 있고, 적절히 구동함으로써 하부 워크 롤(110B)의 베어링에 대하여 연직 방향으로 벤딩력을 부여한다.
스러스트력 측정 장치(300A, 300B)는, 각각, 상부 워크 롤(110A), 혹은 하부 워크 롤(110B)의 축에 작용하는 스러스트력을 측정한다.
유압 장치(30)는 워크 롤 가압 장치(130A, 130B)나 워크 롤 정위치 제어 장치(140A, 140B)의 유압 실린더, 백업 롤 가압 장치(150A, 150B)나 백업 롤 정위치 제어 장치(160A, 160B)의 유압 실린더, 시프트 실린더(115A, 115B), 나아가 상부 워크 롤 벤딩 실린더(190A), 하부 워크 롤 벤딩 실린더(190B)에도 접속되어 있다. 또한, 도 1에서는, 도시의 사정상, 통신선이나 압유의 공급 라인의 일부는 생략하고 있다. 이하의 도면에서도 마찬가지이다.
제어 장치(20)는 압연기(1) 내의 각 기기의 동작을 제어하는 컴퓨터 등으로 구성되는 장치이고, 본 실시예에서는 제1 각도 지령부(20a), 제2 각도 지령부(20b), 축 방향 위치 지령부(20c), 각도 취득부(20d) 등을 갖는다.
이 제어 장치(20)는 스러스트력 측정 장치(300A, 300B)에서 측정된 워크 롤(110A, 110B)의 축에 작용하는 스러스트력의 계측 결과 신호, 로드셀(180), 워크 롤 정위치 제어 장치(140A, 140B), 백업 롤 정위치 제어 장치(160A, 160B)의 위치 계측기로부터의 계측 신호의 입력을 받고 있다.
제어 장치(20)는, 제1 각도 지령부(20a), 제2 각도 지령부(20b), 및 축 방향 위치 지령부(20c)의 지령에 기초하여 유압 장치(30)를 작동 제어하고, 워크 롤 가압 장치(130A, 130B)나 워크 롤 정위치 제어 장치(140A, 140B)의 유압 실린더, 시프트 실린더(115A, 115B)에 압유를 급배함으로써, 워크 롤 가압 장치(130A, 130B), 워크 롤 정위치 제어 장치(140A, 140B)에 의한 각도 조정, 시프트 실린더(115A, 115B)에 의한 축 방향 위치 조정의 작동을 제어하고 있다.
마찬가지로, 제어 장치(20)는 유압 장치(30)를 작동 제어하고, 백업 롤 가압 장치(150A, 150B)나 백업 롤 정위치 제어 장치(160A, 160B)의 유압 실린더에 압유를 급배함으로써 백업 롤 가압 장치(150A, 150B)나 백업 롤 정위치 제어 장치(160A, 160B)에 의한 각도 조정의 작동을 제어하고 있다.
또한, 제어 장치(20)는 상부 워크 롤 벤딩 실린더(190A)나 하부 워크 롤 벤딩 실린더(190B)에 압유를 급배함으로써 그 작동을 제어하고 있다.
다음으로, 도 2를 사용하여 상부 워크 롤(110A)이나 하부 워크 롤(110B)에 관계되는 구성에 대해서 설명한다. 또한, 상부 백업 롤(120A), 하부 백업 롤(120B)에 대해서도, 롤 형상이나 시프트 실린더(115A, 115B)의 유무 이외는 동등한 구성을 갖고 있고, 그 상세한 설명도 대략 동일하기 때문에 생략한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 압연기(1)의 상부 워크 롤(110A)의 양단측에 하우징(100)이 있고, 상부 워크 롤(110A)의 롤 축에 대하여 수직으로 세워져 있다.
상부 워크 롤(110A)은, 하우징(100)에 각각 작업측 롤 초크(112A) 및 구동측 롤 초크(112B)를 통해 회전 가능하게 지지되어 있다.
워크 롤 가압 장치(130A)는 작업측 및 구동측의 각각에 있어서, 하우징(100)의 입측과 작업측 롤 초크(112A), 구동측 롤 초크(112B) 사이에 배치되고, 상부 워크 롤(110A)의 작업측 롤 초크(112A) 및 구동측 롤 초크(112B)를 압연 방향으로 소정의 압력으로 압박한다.
워크 롤 정위치 제어 장치(140A)는 작업측 및 구동측의 각각에 있어서, 하우징(100)의 출측과 작업측 롤 초크(112A), 구동측 롤 초크(112B) 사이에 배치되어 있고, 상부 워크 롤(110A)의 작업측 롤 초크(112A) 및 구동측 롤 초크(112B)를 반 압연 방향으로 가압하는 유압 실린더(가압 장치)를 갖고 있다. 워크 롤 정위치 제어 장치(140A)는, 유압 실린더의 동작량을 계측하는 위치 계측기(도시 생략)를 구비하고 있고, 유압 실린더의 위치 제어를 행한다.
여기서, 정위치 제어 장치란, 장치 내에 내장되어 있는 위치 계측기를 사용하여 가압 장치로서의 유압 실린더의 유주 위치를 측정하고, 소정의 유주 위치가 될 때까지 유주 위치를 제어하는 장치를 의미한다.
이들 워크 롤 가압 장치(130A, 130B)나, 백업 롤 가압 장치(150A, 150B), 정위치 제어 장치(140A, 140B, 160A, 160B)는, 워크 롤(110A, 110B)이나 백업 롤(120A, 120B)의 크로스각을 조정하는 각도 조정기의 역할을 이룬다.
또한, 도 1 및 도 2에서는 크로스 장치의 액추에이터인 워크 롤 정위치 제어 장치(140A, 140B)나, 백업 롤 정위치 제어 장치(160A, 160B)로서 유압 장치를 사용하는 예를 나타냈지만, 이것은 유압 장치에 한정된 것이 아니고, 전동식 등의 구성의 장치를 사용할 수 있다.
또한, 압연재 S의 입측에 워크 롤 가압 장치, 출측에 워크 롤 정위치 제어 장치를 배치한 형태로 하고 있지만, 반대로 배치되는 경우도 있고, 배치는 도 1 등에 도시하는 패턴에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 1 및 도 2에서는, 정위치 제어 장치의 반대 측에 가압 장치를 구비한 예로 하고 있지만, 이것은 필수는 아니고, 정위치 제어 장치만으로 구성할 수 있다. 단, 가압 장치를 설치함으로써 롤 초크(112A, 112B)와 정위치 제어 장치의 백래쉬 제거가 가능해져, 롤 초크(112A, 112B)의 압연 방향 위치를 안정시킬 수 있다.
시프트 실린더(115A)는, 상부 워크 롤(110A)를 축 방향으로 이동시키는 실린더이다. 시프트 실린더(115B)는, 하부 워크 롤(110B)를 축 방향으로 이동시키는 실린더이다.
도 1로 되돌아가, 백업 롤 가압 장치(150A)는 작업측 및 구동측의 각각에 있어서, 하우징(100)의 입측과 작업측 롤 초크, 구동측 롤 초크(도시 생략) 사이에 배치되고, 상부 백업 롤(120A)의 작업측 롤 초크 및 구동측 롤 초크를 압연 방향으로 소정의 압력으로 압박한다.
백업 롤 정위치 제어 장치(160A)는 작업측 및 구동측의 각각에 있어서, 하우징(100)의 출측과 작업측 롤 초크, 구동측 롤 초크 사이에 배치되어 있고, 상부 백업 롤(120A)의 작업측 롤 초크 및 구동측 롤 초크를 반 압연 방향으로 가압하는 유압 실린더(가압 장치)를 갖고 있다. 백업 롤 정위치 제어 장치(160A)는, 유압 실린더의 동작량을 계측하는 위치 계측기(도시 생략)를 구비하고 있고, 유압 실린더의 위치 제어를 행한다. 또한, 압연재 S의 출측에 백업 롤 가압 장치, 입측에 백업 롤 정위치 제어 장치를 배치한 형태로 하고 있지만, 반대로 배치되는 경우도 있고, 배치는 도 1 등에 도시하는 패턴에 한정되는 것은 아니다.
또한, 압연기는 도 1에 도시하는 형태에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 3에 도시하는 본 실시예의 압연기(1A)와 같이, 도 1의 압연기(1)에 백업 롤 미끄럼 이동 장치(200A, 200B)를 추가로 마련한 장치로 할 수 있다.
백업 롤 미끄럼 이동 장치(200A)는 상부 백업 롤(120A)의 연직 방향의 상부 부분에, 백업 롤 미끄럼 이동 장치(200B)는 하부 백업 롤(120B)의 연직 방향의 하부 부분에, 각각 마련되어 있다.
다음으로, 본 실시예에 관한 압연기의 압연 시의 크로스 각도의 조정 방법에 대해서, 도 4 이후를 참조하여 설명한다. 도 4는 크로스 상태에 있어서의 각 롤의 중심을 설명하는 도면, 도 5는 각 크로스 각도와 각 스러스트력을 설명하는 도면, 도 6 내지 도 8은 크로스 각도와 스러스트 계수의 관계를 도시하는 도면, 도 9는 백업 롤 크로스 각도 θb와 스러스트력이 0이 되는 θwbbase의 관계를 도시하는 도면, 도 10은 실시예의 압연기를 압연 방향 입측에서 본 상태를 도시하는 도면, 도 11은 압연 중에 원하는 메커니컬 크라운이 변화하는 경우의 개요를 도시하는 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시하는 크로스 상태 중, 제어 장치(20)의 제1 각도 지령부(20a)는 상부 워크 롤(110A) 및 상부 백업 롤(120A)의 상측 페어를 평행한 상태에서, 또한 하부 워크 롤(110B) 및 하부 백업 롤(120B)의 하측 페어를 평행한 상태에서, 상측 페어와 하측 페어의 각도를 조절하도록 지령을 내리는 부분이다. 이 제1 각도 지령부(20a)가 적합하게는 제1 각도 제어 스텝의 실행 주체가 된다. 또한, 도 4에서는 지면의 전방측을 조작측, 지면의 배면측을 구동측으로 한다.
적합하게는, 본 실시예의 제어 장치(20)의 제1 각도 지령부(20a)는 상부 워크 롤(110A) 및 상부 백업 롤(120A)의 상측 페어를 평행한 상태에서, 또한 하부 워크 롤(110B) 및 하부 백업 롤(120B)의 하측 페어를 평행한 상태에서, 상측 페어와 하측 페어를 수평면 내에서 서로 반대 방향으로 경사지게 하는 지령을 내리는, 소위 페어 크로스를 행하는 것으로 한다.
또한, 워크 롤(110A, 110B)을 백업 롤(120A, 120B)과 함께 크로스각을 변경하는 페어 크로스 밀의 경우에 대해서 설명하지만, 워크 롤(110A, 110B)만 크로스각을 부여하는 워크 롤 크로스 밀에 대해서도 본 발명의 압연기 및 압연 방법을 적용할 수 있다. 이 경우, 제1 각도 지령부(20a)는 상부 워크 롤(110A) 및 상부 백업 롤(120A)의 상측 페어와 하부 워크 롤(110B) 및 하부 백업 롤(120B)의 하측 페어가 모두 평행한 상태를 유지하도록 각도를 조절(즉 각도 0)하도록 지령을 내리는 것으로 한다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시하는 크로스 상태 중, 제어 장치(20)의 제2 각도 지령부(20b)는 백업 롤(120A, 120B)의 각도를 유지한 상태에서 워크 롤(110A, 110B)을 경사지게 하는 지령을 내리는 부분이다. 이 제2 각도 지령부(20b)가 적합하게는 제2 각도 제어 스텝의 실행 주체가 된다.
제2 각도 지령부(20b)의 출력하는 각도 지령값의 각도는, 제1 각도 지령부(20a)의 출력하는 각도 지령값의 각도의 최댓값에 비해 작은 것으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시예에서는, 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B)을 크로스시킨 후에 더욱 미소하게 크로스시키는 것으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 페어 크로스를 시킨 상태로부터, 또한 워크 롤(110A, 110B)을 적합하게는 미소(예를 들어 0.1° 이하)하게 크로스시키는 것으로 하는 것이 바람직하다.
제어 장치(20)의 축 방향 위치 지령부(20c)는, 제2 각도 지령부(20b)의 지령에 의해 경사진 워크 롤(110A, 110B)이 백업 롤(120A, 120B) 및 압연재 S로부터 받는 합계의 스러스트력이 작용하는 방향으로 워크 롤(110A, 110B)을 이동시키는 지령을 내리는 부분이다. 이 축 방향 위치 지령부(20c)가 적합하게는 축 방향 위치 제어 스텝의 실행 주체가 된다.
상술한 제2 각도 지령부(20b) 및 축 방향 위치 지령부(20c)는 적어도 압연재 S의 압연 중에 지령을 내리는 것으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 적어도 제2 각도 제어 스텝 및 축 방향 위치 제어 스텝은, 압연재 S의 압연 중에 실행되는 것으로 하는 것이 바람직하다.
제어 장치(20)의 각도 취득부(20d)는 워크 롤(110A, 110B)이 받는 합계의 스러스트력이 0이 될 때의 워크 롤(110A, 110B)과 백업 롤(120A, 120B)의 이루는 스러스트력 0 각도 θwbbase를 얻는 부분이다. 이 각도 취득부(20d)가 적합하게는 각도 취득 스텝의 실행 주체가 된다.
이러한 제어는, 이하와 같은 검토, 지견에 기초하여 찾아낸 것이다.
예를 들어 압연기를 7단 구비한 압연 설비를 생각했을 때, 6단째 및 7단째의 압연기에서는 직선적인 윤곽을 갖는 워크 롤을 압연 중에 시프트하는 것, 4단째 및 5단째의 압연기에서는 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤을 압연 중 시프트하는 것의 요구가 있다.
그러나, 압연재와 워크 롤 사이의 스러스트력과 워크 롤과 백업 롤 사이의 스러스트력은, 롤끼리의 경사의 상태에 의해 랜덤하게 발생하는 경우가 많다. 그 때문에, 어느 방향으로는 시프트 속도는 극단적으로 느리지만 반대 방향으로는 극단적으로 빠르거나, 또한 반대인 경우도 있다.
6단째 및 7단째에서는, 마모 분산을 목적으로 한 워크 롤 시프트가 주로 요구되지만, 압연재의 끊김의 공전 중에 시프트할 때는 압연 하중이 작용하지 않기 때문에 시프트 저항은 작지만, 압연 설비 앞에서 연결 끊김없이 압연을 계속하는 엔드리스 압연에 있어서는 압연 하중이 계속해서 작용하고 있기 때문에, 엔드리스 압연 중의 마모 분산을 위한 워크 롤 시프트는 시프트 방향으로 제약이 발생해 버려, 원하는 워크 롤 시프트를 할 수 없게 된다.
또한, 4단째 및 5단째의 압연은, 6단째 및 7단째에 비해 압연 하중이 높다. 그 때문에, 압연 중에 워크 롤 시프트를 행하는 것에는 제약이 크다는 제약이 있다.
워크 롤의 열 변형이 진행되었을 때, 그 워크 롤 열 변형 보상, 압연재의 온도가 점점 내려가 버리면 판 두께 유지를 위해 압연 하중을 점점 올릴 필요가 있다. 그러나, 압연 하중을 올리는 것은 압연재를 볼록하게 하도록 롤을 구부리므로, 판 크라운/판 형상 제어는 오목 방향으로 제어를 수정해 나갈 필요가 발생한다.
워크 롤 벤딩 실린더의 조정만으로는 전부 조정할 수 없게 되었을 때에 구비하여, 압연 중의 워크 롤 미소 크로스나 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤을 압연 중에 시프트(주간 시프트)를 실행하는 것이 요망된다.
또한, 압연 중에 판 두께 변경을 행하는 압연이 있고, 이것은 주간 판 두께 변경이라고 불리고 있다. 이러한 주간 판 두께 변경을 행했을 때에도, 압연 조건이 변화해도 원하는 판 크라운/판 형상을 얻는 것이 요구되지만, 워크 롤 벤딩 실린더만으로는 조정 능력이 부족한 경우, 압연 중에 워크 롤 미소 크로스나 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤의 압연 중 시프트를 행하는 것이 요망된다.
압연 중에 크로스각의 변경이 가능하면, 보다 큰 주간 조건 변경에 대응할 수 있지만, 압연 중의 크로스각 변경에 필요한 기구는 고가이고 대형의 플랫 베어링부를 갖는 백업 롤 미끄럼 이동 장치를 필요로 한다. 이에 비해, 페어 크로스와 워크 롤 시프트의 양쪽 기능을 갖고 있는 압연기는, 애당초 시프트 장치를 구비하고 있으므로, 상기 백업 롤 미끄럼 이동 장치를 장비하고 있지 않아도, 압연 중에 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤을 시프트시킬 수 있게 되면, 상당한 제어 범위를 비교적 저비용이고 또한 심플한 구조로 실현할 수 있게 된다.
여기서, 압연 중에 워크 롤을 시프트할 때에 워크 롤에 작용하는 스러스트력과 마찰 저항의 양쪽의 합계가 시프트력으로서 필요해진다. 마찰 저항으로서는, 압연 하중의 오프셋 분력의 마찰 저항, 워크 롤 벤딩 실린더의 마찰 저항, 구동 스핀들 신축부의 저항 등이 있다.
시프트 방향과 동일한 방향으로 스러스트력이 작용하고 있을 때는 시프트력=마찰 저항-스러스트력, 시프트 방향과 반대 방향으로 스러스트력이 작용하고 있을 때는 시프트력=마찰 저항+스러스트력이 되므로, 스러스트력의 방향을 조정하는 것은 시프트력 경감하는 데 있어서 중요하다.
접하는 롤끼리에 기울기가 있으면 회전 중에 롤 사이에서 축 방향의 미끄럼이 발생하여 스러스트력이 발생한다. 또한, 한쪽의 롤을 축 방향으로 움직이게 할 때 다른 롤에 대하여 축 방향의 미끄럼을 발생시켜 그 때 스러스트력이 작용한다. 롤을 축 방향으로 시프트할 때에 발생하는 스러스트력은 시프트 속도가 빠를수록 커지는 경향이 있기 때문에, 필요로 하는 시프트력이 시프트력=마찰 저항+스러스트력이 되고 클 때는 시프트 속도가 현저하게 느려지는 경우가 있거나, 경우에 따라서는 전혀 시프트 이동하지 않을 수도 있다. 바꿔 말하면, 접하는 롤끼리의 기울기를 바꾸어 스러스트력을 작게 하거나, 스러스트력의 방향을 바꾸거나 함으로써 실제로 필요로 하는 속도의 시프트 속도를 얻는 것이 가능해진다.
도 6은 백업 롤 크로스 각도 θb=0.5°일 때의 각 스러스트 계수 μsw, μwb, μtotal을 계산한 결과를 나타내고 있다. 크로스 각도 0으로부터 0.5°까지는 워크 롤과 백업 롤이 함께 크로스하고, 백업 롤 크로스 각도 θb가 0.5°인 곳에서 θb를 유지한 상태에서 워크 롤 각도를 크게 했을 때의 각 스러스트 계수를 구하고 있다. 도 6으로부터, 압연재로부터 워크 롤에 작용하는 스러스트력 Ftsw는, Ftsw=μsw×P, 도 5에 도시하는 바와 같이 구동측 방향의 힘인 경우는 μsw는 -의 값이 된다. 또한, 백업 롤로부터 워크 롤에 작용하는 스러스트력 Ftwb는, Ftwb=μwb×P, 도 5에 도시하는 바와 같이 조작측 방향의 힘인 경우는 μwb는 +의 값이 된다. 워크 롤에 작용하는 스러스트력의 합계 Fttotal은, Fttotal=Ftsw+Ftwb=μtotal×P이고, 워크 롤 크로스 각도 θsw가 0.5144°일 때, Fttotal이 거의 0 부근이 된다. 이때의 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb는, θwb=θsw-θb=0.0144°가 된다.
도 7은 백업 롤 크로스 각도 θb=1.0°일 때의 각 스러스트 계수 μsw, μwb, μtotal을 계산한 결과를 나타내고 있다. 도 6과 마찬가지로, 크로스 각도 0으로부터 1.0°까지는 워크 롤과 백업 롤이 함께 크로스하고, 백업 롤 크로스 각도 θb가 1.0°인 부분에서 θb를 유지한 상태에서 워크 롤 각도를 크게 했을 때의 각 스러스트 계수를 구하고 있다. 도 7로부터, 워크 롤 크로스 각도 θsw가 1.0256°일 때, Fttotal이 거의 0 부근이 되고, 이때, 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb는, θwb=θsw-θb=0.0256°가 된다.
도 8은 백업 롤 크로스 각도 θb=1.5°일 때의 계산 결과이다. 도 6, 도 7과 마찬가지로, 도 8로부터, 워크 롤 크로스 각도 θsw가 1.5350°일 때, Fttotal이 거의 0 부근이 되고, 이때의 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb는, θwb=θsw-θb=0.0350°이다.
이들 도 6 내지 도 8에 도시하는 바와 같이, 압연재와 워크 롤의 스러스트 계수 μsw는 워크 롤 크로스 각도 θsw의 증가에 의해 절댓값이 커져 가지만, 그 절댓값의 증가 경향에 비해, θb를 유지한 상태에서 워크 롤 각도를 크게 했을 때 워크 롤과 백업 롤의 스러스트 계수 μwb의 절댓값의 증가하는 정도가 상당히 크고, 워크 롤 미소 크로스 각도의 약간의 변화로 μtotal=μsw+μwb=0에 가까워진다.
도 9는 압연기에 있어서의, 백업 롤 크로스 각도 θb와 스러스트력이 0이 되는 θwbbase의 관계를 도시하는 도면이다. 도 6, 7, 8로부터 θb=0.5°, 1.0°, 1.5°에 있어서 Fttotal이 거의 0 부근이 되는 각 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb=0.0144°, 0.0256°, 0.0350°를 기술한 것이다. 도 9의 종축은 스러스트력이 0이 되는 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb를 나타내고, 이를 스러스트력 0 각도 θwbbase로 한다. 그리고, 임의의 θb일 때, 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb가 스러스트력 0 각도 θwbbase의 값보다도 클 때, Fttotal=Ftsw+Ftwb>0이 되고, 스러스트력의 합계는 조작측 방향이 된다. 따라서, 이 경우는 조작측 방향으로 시프트하는 것이 용이해진다.
또한, 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb를 스러스트력 0 각도 θwbbase보다도 크게 했을 때는, 워크 롤 크로스 각도 θsw를 크게 한 것이 되므로 오목 방향으로 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B) 사이의 간극 분포(이하, 「메커니컬 크라운」이라고도 기재)를 변경하도록 작용하게 된다.
여기서, 간극 분포(메커니컬 크라운)에 대해서 설명한다. 본 명세서에 있어서의 「간극 분포(메커니컬 크라운)」란, 롤 중앙과 롤 끝의 상하 작업 롤 사이 간극의 차를 나타내는 것으로 한다. 그리고, 메커니컬 크라운 조정량은 임의의 상태에 있어서의 메커니컬 크라운을 기준이 되는 메커니컬 크라운으로 했을 때, 해당 기준이 되는 메커니컬 크라운으로부터 당해 압연 상태에 있어서의 원하는 메커니컬 크라운을 얻기 위한 메커니컬 크라운의 변화량을 나타낸다.
구체적으로는, 롤 중앙의 상하 작업 롤 사이 간극을 Hc, 롤 끝의 상하 작업 롤 사이 간극을 He로 나타냈을 때, 메커니컬 크라운 Cce를 Cce=He-Hc로 나타내는 것으로 한다. 또한, 기준이 되는 메커니컬 크라운을 Cce1로 하고, 원하는 메커니컬 크라운을 Cce2로 하면, 메커니컬 크라운 조정량 ΔCce는, ΔCce=Cce2-Cce1로 나타낼 수 있다.
여기서, 롤 끝이란 예를 들어 압연 재료 중에서 최대 판 폭의 판 폭 끝에 상당하는 롤 위치로 하거나, 최대 판 폭의 판 폭 끝 부근에 상당하는 롤 위치 등으로 하고, 평가 위치로서 적절히 선택된다.
여기서, 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤+시프트의 시프트를 WS로 시프트했을 때 오목 방향으로 메커니컬 크라운이 변화되도록 조정함으로써, 워크 롤 미소 크로스에 의한 판 형상 조정과 워크 롤 미소 크로스에 의해 시프트하기 쉬워지는 방향으로 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤을 시프트했을 때에 생기는 판 형상 조정이 동일하게 되도록 할 수 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤을 2단계로 나누어 각도를 조정하고, 적합하게는 2회째는 미소한 크로스로 한 후, 워크 롤이 백업 롤 및 압연재로부터 받는 합계의 스러스트력이 작용하는 방향으로 워크 롤을 시프트시키는 것으로 하였다.
이어서, 도 10을 사용하여, 본 실시예에 관한 압연기의 압연 시의 크로스 각도의 적합한 상세한 조정 방법에 대해서 설명한다. 또한, 도 10에서는 상부 워크 롤(110A)의 구동측이 전방(압연 방향의 출측)이 되도록 크로스되는 경우에 대하여 나타내고 있지만, 조작측이 전방이 되도록 크로스해도 된다. 그 경우는, 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B)의 방향이 좌우 반대가 되는 것으로 한다.
이 도 10에서는, 압연 중의 어느 타이밍에서, 임의의 백업 롤 크로스 각도 θb에서, 요망되는 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B) 사이의 메커니컬 크라운이 편평한 타이밍으로부터의 조정에 대해서 나타낸다.
도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb가 스러스트력 0 각도 θwbbase에 일치하고 있을 때는, Fttotal=Ftsw+Ftwb=0, 스러스트력의 합계는 0, 이 경우는 워크 롤에 작용하는 스러스트력은 0이 된다. 이때, 메커니컬 크라운은 플랫 상태이다.
또한, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb가 스러스트력 0 각도 θwbbase보다 클 때는, Fttotal=Ftsw+Ftwb>0, 스러스트력의 합계는 조작측 방향이 된다. 이 경우는 조작측 방향으로 시프트하는 것이 용이해진다. 워크 롤을 조작측 방향으로 시프트하는 것은, 메커니컬 크라운을 오목 방향으로 변경하도록 작용한다.
그래서, 제2 각도 지령부(20b)는 축 방향의 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B)의 간극 분포를 오목 형상 방향으로 수정하는 경우는, 제2 각도 지령부(20b)에 의해 경사지게 한 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb가 각도 취득부(20d)에서 얻어진 스러스트력 0 각도 θwbbase보다 커지도록 지령을 내리는 것으로 한다.
또한, 축 방향 위치 지령부(20c)는 압연재 S와 접촉하는 상부 워크 롤(110A)의 직경이 가장 굵은 부분(도 2 중, 직경 Dw1의 부분)과 하부 워크 롤(110B)의 직경이 가장 굵은 부분을 근접시키도록 지령을 내린다. 바꿔 말하면, 상부 워크 롤(110A)의 직경이 가장 가는 부분(도 2 중, 직경 Dw2의 부분)과 하부 워크 롤(110B)의 직경이 가장 가는 부분을 이격시키도록 지령을 내리는 것으로 한다.
또한, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb가 스러스트력 0 각도 θwbbase보다 작을 때는, Fttotal=Ftsw+Ftwb<0, 스러스트력의 합계는 구동측 방향이 된다. 이 경우는 구동측 방향으로 시프트하는 것이 용이해진다.
그래서, 제2 각도 지령부(20b)는 축 방향의 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B)의 간극 분포를 볼록 형상 방향으로 수정하는 경우는, 제2 각도 지령부(20b)에 의해 경사지게 한 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb가 각도 취득부(20d)에서 얻어진 스러스트력 0 각도 θwbbase보다 작아지도록 지령을 내리는 것으로 한다.
또한, 축 방향 위치 지령부(20c)는 압연재 S와 접촉하는 상부 워크 롤(110A)의 직경이 가장 굵은 부분(직경 Dw1의 부분)과 하부 워크 롤(110B)의 직경이 가장 굵은 부분을 이격시키도록 지령을 내린다. 바꿔 말하면, 상부 워크 롤(110A)의 직경이 가장 가는 부분(직경 Dw2의 부분)과 하부 워크 롤(110B)의 직경이 가장 가는 부분을 근접시키도록 지령을 내리는 것으로 한다.
이들 조정에 의해, 워크 롤 미소 크로스에 의한 판 형상 조정과 워크 롤 미소 크로스에 의해 시프트하기 쉬워지는 방향으로 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤(110A, 110B)을 시프트했을 때에 생기는 판 형상 조정이 동일하게 되도록 할 수 있다.
이어서, 압연 중의 어느 타이밍에서, 임의의 백업 롤 크로스 각도 θb=0이고, 요망되는 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B) 사이의 메커니컬 크라운이 편평한 타이밍으로부터의 조정에 대해서 설명한다.
워크 롤 미소 크로스 각도 θwb가 스러스트력 0 각도 θwbbase에 일치하고 있을 때는, Fttotal=Ftsw+Ftwb=0, 스러스트력의 합계는 0, 이 경우는 롤에 작용하는 스러스트력은 0이 된다. 이때, 메커니컬 크라운이 플랫 상태이다.
워크 롤 미소 크로스 각도 θwb가 스러스트력 0 각도 θwbbase(=0)보다 클 때는, Fttotal=Ftsw+Ftwb>0, 스러스트력의 합계는 조작측 방향이 된다. 이 경우는 조작측 방향으로 시프트하는 것이 용이해진다. 그래서, 압연재 S와 접촉하는 상부 워크 롤(110A)의 직경이 가장 굵은 부분(직경 Dw1의 부분)과 하부 워크 롤(110B)의 직경이 가장 굵은 부분을 근접시키도록 조정한다. θb가 0°일 때는 θwb는 워크 롤 크로스 각도 θsw와 동일해지고, θwb가 θwbbase(=0)보다 클 때는 메커니컬 크라운을 오목 방향으로 변화시키므로, 이에 의해, 워크 롤의 미소 크로스에 의한 판 형상 조정과 워크 롤의 미소 크로스에 의해 시프트하기 쉬워지는 방향으로 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤(110A, 110B)을 시프트했을 때에 생기는 판 형상 조정의 어느 쪽도 동일한 오목 방향으로의 조정이 되도록 할 수 있다.
워크 롤 미소 크로스 각도 θwb가 스러스트력 0 각도 θwbbase보다 작을 때는, Fttotal=Ftsw+Ftwb<0, 스러스트력의 합계는 구동측 방향이 된다. 이 경우는 구동측 방향으로 시프트하는 것이 용이해진다. 그래서, 압연재 S와 접촉하는 상부 워크 롤(110A)의 직경이 가장 굵은 부분(직경 Dw1의 부분)과 하부 워크 롤(110B)의 직경이 가장 굵은 부분을 이격시키도록 조정한다. θb가 0°일 때는 θwb는 워크 롤 크로스 각도 θsw와 동일해지고, θwb가 θwbbase(=0)보다 작을 때도 메커니컬 크라운을 오목 방향으로 변화시키는 판 형상 조정이 되는 것에 반해, 워크 롤의 미소 크로스에 의해 시프트하기 쉬워지는 방향으로 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤(110A, 110B)을 시프트했을 때에 생기는 판 형상 조정은 볼록 방향이 되고, 2개의 형상 조정은 반대 방향이 된다. 한편, θb가 0°일 때 θwb가 애당초 매우 작은 값(겨우 0.1° 정도)이기 때문에, θwb와 동일값인 θsw도 매우 작으므로, θsw에 의해 발생하는 오목 방향으로의 판 형상 변화는 시프트하기 쉬운 방향으로 롤을 시프트함으로써 얻어지는 볼록 방향의 판 형상 변화에 비해 매우 작은 값이 되므로, 시프트에 의한 볼록 방향의 판 형상 조정을 유효하게 발휘할 수 있다.
다음으로, 본 실시예의 효과에 대해서 설명한다.
상술한 본 실시예의 압연기(1, 1A)의 제어 장치(20)는 상부 워크 롤(110A) 및 상부 백업 롤(120A)의 상측 페어를 평행한 상태에서, 또한 하부 워크 롤(110B) 및 하부 백업 롤(120B)의 하측 페어를 평행한 상태에서, 상측 페어와 하측 페어의 각도를 조절하도록 지령을 내리는 제1 각도 지령부(20a), 백업 롤(120A, 120B)의 각도를 유지한 상태에서 워크 롤(110A, 110B)을 경사지게 하는 지령을 내리는 제2 각도 지령부(20b), 제2 각도 지령부(20b)의 지령에 의해 경사진 워크 롤(110A, 110B)이 백업 롤(120A, 120B) 및 압연재 S로부터 받는 합계의 스러스트력이 작용하는 방향으로 워크 롤(110A, 110B)을 이동시키는 지령을 내리는 축 방향 위치 지령부(20c)를 갖고, 제1 각도 지령부(20a), 제2 각도 지령부(20b), 및 축 방향 위치 지령부(20c)의 지령에 기초하여 워크 롤 가압 장치(130A, 130B), 워크 롤 정위치 제어 장치(140A, 140B), 및 시프트 실린더(115A, 115B)를 제어한다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 압연 중에 원하는 메커니컬 크라운 조정량이 변화하는 경우가 있다.
보다 구체적으로는, 도 11 중 (a)의 타이밍에서는, 메커니컬 크라운 조정량이 변화했을 때, 상부 워크 롤 벤딩 실린더(190A)와 하부 워크 롤 벤딩 실린더(190B)를 조정함으로써 메커니컬 크라운 조정량의 변화에 대응한다.
그 후, 도 11 중 (b)의 타이밍에서는, 워크 롤 벤더력의 목표값을 목표로 하여 워크 롤 미소 크로스 조정을 개시하고, 메커니컬 크라운 조정량을 유지하면서 워크 롤 벤더력이 목표값이 되도록 조정한다.
도 11 중 (c)의 타이밍에서는, (b)의 타이밍 이후에 행해 온 워크 롤 미소 크로스 조정에 의해 워크 롤 벤더력이 목표값으로 도달하고, 그 조정이 거의 완료되지만, 이때는 워크 롤 미소 크로스 조정은 거의 다 사용하고 있다. 즉, 워크 롤 미소 크로스 각도 θwb의 절댓값을 이 이상 크게 하면 워크 롤(110A, 110B)의 스러스트 베어링이나 롤 넥이 지니지 않게 되는 것을 의미하고 있어, 다른 수단에 의해 대응할 수 밖에 없는 상태이다.
그 후, 도 11 중 (d)의 타이밍에서는, 메커니컬 크라운 조정량이 변화했을 때, 상부 워크 롤 벤딩 실린더(190A)와 하부 워크 롤 벤딩 실린더(190B)의 조정에 의해 메커니컬 크라운 조정량의 변화에 대응한다.
도 11 중 (e)의 타이밍에서는, 워크 롤 미소 크로스 조정은 이 이상 움직일 수 없는 상태로 되어 있기 때문에, 워크 롤 벤더력의 목표값을 목표로 하고, 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤(110A, 110B)의 시프트 조정을 개시하여, 메커니컬 크라운 조정량을 유지하면서, 워크 롤 벤더력이 목표값이 되도록 조정한다. 그 때, 워크 롤 미소 크로스량은 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤(110A, 110B)의 시프트가 움직이기 쉬운 방향으로 되어 있으므로 시프트가 가능해지고 있다.
도 11 중 (f)의 타이밍에서는, 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤(110A, 110B)의 시프트 조정에 의해 워크 롤 벤더력의 목표값으로 도달하고, 그 조정이 거의 완료된다.
이와 같이, 제1 각도 조정으로 형상 제어함으로써 워크 롤(110A, 110B)에 발생하는 스러스트력을, 제2 각도 조정을 함으로써 적절하게 수정하고 나서 시프트시키므로, 큰 시프트력을 부여하지 않고 워크 롤(110A, 110B)을 시프트시킬 수 있어, 압연 중의 롤 시프트를 종래에 비해 실행하기 쉽고, 압연재 S의 형상을 적절하게 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 제어 장치(20)는 합계의 스러스트력이 0이 될 때의 워크 롤(110A, 110B)과 백업 롤(120A, 120B)의 이루는 스러스트력 0 각도 θwbbase를 얻는 각도 취득부(20d)를 더 갖고, 제2 각도 지령부(20b)는 축 방향의 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B)의 간극 분포를 오목 형상 방향으로 수정하는 경우는, 제2 각도 지령부(20b)에 의해 경사지게 한 워크 롤(110A, 110B)과 백업 롤(120A, 120B)이 이루는 각도를 θwb로 했을 때에 θwb가 각도 취득부(20d)에서 얻어진 스러스트력 0 각도 θwbbase보다 커지도록 지령을 내리고, 축 방향 위치 지령부(20c)는 압연재 S와 접촉하는 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B)의 직경이 가장 굵은 부분을 근접시키도록 지령을 내리기 때문에, 제1 각도 지령에 의한 각도 조절에 의해 메커니컬 크라운이 오목 형상 방향이 되도록 제어되어 있는 부분에, θwb>θwbbase가 되도록 워크 롤을 움직이게 하고, 메커니컬 크라운이 오목 방향이 되도록 시프트하므로, 간극 분포는 더 큰 오목 형상으로 변경 가능하게 되어, 형상 제어 범위를 확장할 수 있다.
또한, 제2 각도 지령부(20b)는 축 방향의 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B)의 간극 분포를 볼록 형상 방향으로 수정하는 경우는, 제2 각도 지령부(20b)에 의해 경사지게 한 워크 롤(110A, 110B)과 백업 롤(120A, 120B)이 이루는 각도를 θwb로 했을 때에 θwb가 각도 취득부(20d)에서 얻어진 스러스트력 0 각도 θwbbase보다 작아지도록 지령을 내리고, 축 방향 위치 지령부(20c)는 압연재 S와 접촉하는 상부 워크 롤(110A)과 하부 워크 롤(110B)의 직경이 가장 굵은 부분을 이격시키도록 지령을 내림으로써, 볼록 형상 방향이 되도록 조정할 수 있게 되므로, 미소 크로스에 의해 발생하는 폭 방향 롤 간극 분포의 변화와 시프트에 의해 발생하는 폭 방향 롤 간극 분포의 변화의 경향을 맞출 수 있어, 보다 넓은 메커니컬 크라운의 조정을 가능하게 한다. 예를 들어, 압연 중의 바 내에서 상부 워크 롤 벤딩 실린더(190A)와 하부 워크 롤 벤딩 실린더(190B)만으로는 판 크라운 조정에 부족이 생겼을 때에 미소 크로스 기능, 만곡된 윤곽을 갖는 워크 롤의 시프트 기능의 양쪽을 이용할 수 있으므로, 넓은 판 크라운 조정에 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 백업 롤(120A, 120B)을 수평 방향으로 이동시키는 백업 롤 가압 장치(150A, 150B), 백업 롤 정위치 제어 장치(160A, 160B)를 더 구비하고, 제어 장치는 백업 롤 가압 장치(150A, 150B), 백업 롤 정위치 제어 장치(160A, 160B)에 의한 각도 조정을 제어하고, 제1 각도 지령부(20a)는 상부 워크 롤(110A) 및 상부 백업 롤(120A)의 상측 페어를 평행한 상태에서, 또한 하부 워크 롤(110B) 및 하부 백업 롤(120B)의 하측 페어를 평행한 상태에서, 상측 페어와 하측 페어를 수평면 내에서 서로 반대 방향으로 경사지게 하는 지령을 내림으로써, θsw를 크게 변화시키는 것이 가능해져 형상 제어 범위를 보다 확장할 수 있다.
또한, 적어도 제2 각도 지령부(20b) 및 축 방향 위치 지령부(20c)는 압연재 S의 압연 중에 지령을 내림으로써, 압연 중의 메커니컬 크라운의 요구량의 변화에 따라 용이하게 추종한 조업이 가능해진다.
<기타>
또한, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지는 않고, 다양한 변형, 응용이 가능한 것이다. 상술한 실시예는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이고, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 상기의 실시예에서는, 열간 압연기·열간 압연 방법의 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명의 압연기 및 압연 방법은 냉간 압연기·냉간 압연 방법에도 적용 가능하다.
1, 1A: 압연기
20: 제어 장치
20a: 제1 각도 지령부
20b: 제2 각도 지령부
20c: 축 방향 위치 지령부
20d: 각도 취득부
30: 유압 장치
100: 하우징
110A: 상부 워크 롤
110B: 하부 워크 롤
112A: 작업측 롤 초크
112B: 구동측 롤 초크
115A, 115B: 시프트 실린더
120A: 상부 백업 롤
120B: 하부 백업 롤
130A, 130B: 워크 롤 가압 장치
140A, 140B: 워크 롤 정위치 제어 장치
150A, 150B: 백업 롤 가압 장치
160A, 160B: 백업 롤 정위치 제어 장치
170: 압하 실린더 장치
180: 로드셀
190A: 상부 워크 롤 벤딩 실린더
190B: 하부 워크 롤 벤딩 실린더
200A, 200B: 백업 롤 미끄럼 이동 장치
300A, 300B: 스러스트력 측정 장치

Claims (14)

  1. 축 방향의 일단부로부터 타단부를 향하여 직경이 증감을 반복함으로써 만곡된 윤곽을 갖고, 서로 점대칭이 되도록 배치된 상하 한 쌍의 워크 롤과,
    상기 워크 롤을 각각 지지하는 상하 한 쌍의 백업 롤과,
    상기 워크 롤을 수평 방향으로 이동시키는 워크 롤 수평 방향 액추에이터와,
    상기 워크 롤을 상기 축 방향으로 이동시키는 워크 롤 축 방향 액추에이터와,
    상기 워크 롤 수평 방향 액추에이터에 의한 각도 조정, 및 상기 워크 롤 축 방향 액추에이터에 의한 축 방향 위치 조정을 제어하는 제어 장치를 구비한 압연기에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상부 워크 롤 및 상부 백업 롤의 상측 페어를 평행한 상태에서, 또한 하부 워크 롤 및 하부 백업 롤의 하측 페어를 평행한 상태에서, 상기 상측 페어와 상기 하측 페어의 각도를 조절하도록 지령을 내리는 제1 각도 지령부,
    상기 백업 롤의 각도를 유지한 상태에서 상기 워크 롤을 경사지게 하는 지령을 내리는 제2 각도 지령부,
    상기 제2 각도 지령부의 지령에 의해 경사진 상기 워크 롤이 상기 백업 롤 및 압연재로부터 받는 합계의 스러스트력이 작용하는 방향으로 상기 워크 롤을 이동시키는 지령을 내리는 축 방향 위치 지령부를 갖고,
    상기 제1 각도 지령부, 상기 제2 각도 지령부, 및 상기 축 방향 위치 지령부의 지령에 기초하여 상기 워크 롤 수평 방향 액추에이터, 및 상기 워크 롤 축 방향 액추에이터를 제어하는
    것을 특징으로 하는 압연기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 합계의 스러스트력이 0이 될 때의 상기 워크 롤과 상기 백업 롤이 이루는 각도 θwbbase를 얻는 각도 취득부를 더 갖고,
    상기 제2 각도 지령부는, 상기 축 방향의 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 간극 분포를 오목 형상 방향으로 수정하는 경우는, 상기 제2 각도 지령부에 의해 경사지게 한 상기 워크 롤과 상기 백업 롤이 이루는 각도를 θwb로 했을 때에 상기 θwb가 상기 각도 취득부에서 얻어진 상기 θwbbase보다 커지도록 지령을 내리고,
    상기 축 방향 위치 지령부는, 상기 압연재와 접촉하는 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 직경이 가장 굵은 부분을 근접시키도록 지령을 내리는
    것을 특징으로 하는 압연기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 합계의 스러스트력이 0이 될 때의 상기 워크 롤과 상기 백업 롤이 이루는 각도 θwbbase를 얻는 각도 취득부를 더 갖고,
    상기 제2 각도 지령부는, 상기 축 방향의 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 간극 분포를 볼록 형상 방향으로 수정하는 경우는, 상기 제2 각도 지령부에 의해 경사지게 한 상기 워크 롤과 상기 백업 롤이 이루는 각도를 θwb로 했을 때에 상기 θwb가 상기 각도 취득부에서 얻어진 상기 θwbbase보다 작아지도록 지령을 내리고,
    상기 축 방향 위치 지령부는, 상기 압연재와 접촉하는 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 직경이 가장 굵은 부분을 이격시키도록 지령을 내리는
    것을 특징으로 하는 압연기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 각도 지령부는, 상기 축 방향의 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 간극 분포를 볼록 형상 방향으로 수정하는 경우는, 상기 제2 각도 지령부에 의해 경사지게 한 상기 워크 롤과 상기 백업 롤이 이루는 각도를 θwb로 했을 때에 상기 θwb가 상기 각도 취득부에서 얻어진 상기 θwbbase보다 작아지도록 지령을 내리고,
    상기 축 방향 위치 지령부는, 상기 압연재와 접촉하는 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 직경이 가장 굵은 부분을 이격시키도록 지령을 내리는
    것을 특징으로 하는 압연기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백업 롤을 수평 방향으로 이동시키는 백업 롤 수평 방향 액추에이터를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 백업 롤 수평 방향 액추에이터에 의한 각도 조정을 제어하고,
    상기 제1 각도 지령부는, 상기 상부 워크 롤 및 상부 백업 롤의 상측 페어를 평행한 상태에서, 또한 상기 하부 워크 롤 및 하부 백업 롤의 하측 페어를 평행한 상태에서, 상기 상측 페어와 상기 하측 페어를 수평면 내에서 서로 반대 방향으로 경사지게 하는 지령을 내리는
    것을 특징으로 하는 압연기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 상기 제2 각도 지령부 및 상기 축 방향 위치 지령부는, 상기 압연재의 압연 중에 지령을 내리는
    것을 특징으로 하는 압연기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 각도 지령부의 출력하는 각도 지령값의 각도는, 상기 제1 각도 지령부의 출력하는 각도 지령값의 각도의 최댓값에 비해 작은
    것을 특징으로 하는 압연기.
  8. 축 방향의 일단부로부터 타단부를 향하여 직경이 증감을 반복함으로써 만곡된 윤곽을 갖고, 서로 점대칭이 되도록 배치된 상하 한 쌍의 워크 롤, 상기 워크 롤을 각각 지지하는 상하 한 쌍의 백업 롤, 상기 워크 롤을 수평 방향으로 이동시키는 워크 롤 수평 방향 액추에이터, 상기 워크 롤을 상기 축 방향으로 이동시키는 워크 롤 축 방향 액추에이터를 구비한 압연기에 의한 압연재의 압연 방법에 있어서,
    상부 워크 롤 및 상부 백업 롤의 상측 페어를 평행한 상태에서, 또한 하부 워크 롤 및 하부 백업 롤의 하측 페어를 평행한 상태에서, 상기 상측 페어와 상기 하측 페어의 각도를 조절하는 제1 각도 제어 스텝과,
    상기 백업 롤의 각도를 유지한 상태에서 상기 워크 롤을 경사지게 하는 제2 각도 제어 스텝과,
    상기 제2 각도 제어 스텝에 의해 경사진 상기 워크 롤이 상기 백업 롤 및 상기 압연재로부터 받는 합계의 스러스트력이 작용하는 방향으로 상기 워크 롤을 이동시키는 지령을 내리는 축 방향 위치 제어 스텝을 갖는
    것을 특징으로 하는 압연 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 합계의 스러스트력이 0이 될 때의 상기 워크 롤과 상기 백업 롤이 이루는 각도 θwbbase를 얻는 각도 취득 스텝을 더 갖고,
    상기 제2 각도 제어 스텝은, 상기 축 방향의 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 간극 분포를 오목 형상 방향으로 수정하는 경우는, 상기 제2 각도 제어 스텝에 의해 경사지게 한 상기 워크 롤과 상기 백업 롤이 이루는 각도를 θwb로 했을 때에 상기 θwb가 상기 각도 취득 스텝에서 얻어진 상기 θwbbase보다 커지도록 지령을 내리고,
    상기 축 방향 위치 제어 스텝은, 상기 압연재와 접촉하는 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 직경이 가장 굵은 부분을 근접시키도록 지령을 내리는
    것을 특징으로 하는 압연 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 합계의 스러스트력이 0이 될 때의 상기 워크 롤과 상기 백업 롤이 이루는 각도 θwbbase를 얻는 각도 취득 스텝을 더 갖고,
    상기 제2 각도 제어 스텝은, 상기 축 방향의 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 간극 분포를 볼록 형상 방향으로 수정하는 경우는, 상기 제2 각도 제어 스텝에 의해 경사지게 한 상기 워크 롤과 상기 백업 롤이 이루는 각도를 θwb로 했을 때에 상기 θwb가 상기 각도 취득 스텝에서 얻어진 상기 θwbbase보다 작아지도록 지령을 내리고,
    상기 축 방향 위치 제어 스텝은, 상기 압연재와 접촉하는 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 직경이 가장 굵은 부분을 이격시키도록 지령을 내리는
    것을 특징으로 하는 압연 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 각도 제어 스텝은, 상기 축 방향의 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 간극 분포를 볼록 형상 방향으로 수정하는 경우는, 상기 제2 각도 제어 스텝에 의해 경사지게 한 상기 워크 롤과 상기 백업 롤이 이루는 각도를 θwb로 했을 때에 상기 θwb가 상기 각도 취득 스텝에서 얻어진 상기 θwbbase보다 작아지도록 지령을 내리고,
    상기 축 방향 위치 제어 스텝은, 상기 압연재와 접촉하는 상기 상부 워크 롤과 상기 하부 워크 롤의 직경이 가장 굵은 부분을 이격시키도록 지령을 내리는
    것을 특징으로 하는 압연 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압연기는, 상기 백업 롤을 수평 방향으로 이동시키는 백업 롤 수평 방향 액추에이터를 더 구비하고,
    상기 제1 각도 제어 스텝은, 상기 상부 워크 롤 및 상부 백업 롤의 상측 페어를 평행한 상태에서, 또한 상기 하부 워크 롤 및 하부 백업 롤의 하측 페어를 평행한 상태에서, 상기 상측 페어와 상기 하측 페어를 수평면 내에서 서로 반대 방향으로 경사지게 하는 지령을 내리는
    것을 특징으로 하는 압연 방법.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 상기 제2 각도 제어 스텝 및 상기 축 방향 위치 제어 스텝은, 상기 압연재의 압연 중에 실행되는
    것을 특징으로 하는 압연 방법.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 각도 제어 스텝에서 출력되는 각도 지령값의 각도는, 상기 제1 각도 제어 스텝에서 출력되는 각도 지령값의 각도의 최댓값에 비해 작은
    것을 특징으로 하는 압연 방법.
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