KR900007516B1 - 판의 단면 형상 제어식 압연방법 및 압연기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

판의 단면 형상 제어식 압연방법 및 압연기

제1도는 본 발명이 적용되는 4-단 압연기의 단면도.

제2a도와 제2b도는 본 발명에 따라 크라운 및 에지트롭의 제어를 설명하는 개요도.

제3도는 가공롤 이동법으로 압연한 판 형상의 몇가지 예.

제4a도에서 제4d도는 압연된 제품의 형상과 품질의 결함을 도시한 개요도.

제5도는 가공롤의 탄성변형과 압연된 재료의 단면 형상을 도시한 개요도.

제6도는 본 발명에 따라 크라운과 에지드롭의 감소를 도시한 그래프.

제7도는 본 발명에 따라 압연된 제품의 단면 형상을 도시한 개요도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1' : 가공롤 2, 2' : 지지롤

3 : 압연기 하우징 4 : 압연 재료

5, 5' : 연마 표면 6, 6' : 지지받침

8, 9 : 스핀들 14 : 베어링

본 발명은 후판 압연, 열간 또는 냉간 압연에서 2,4,5 및 6단 압연기로써 압연하는 강판 등과 같은 판의 단면현상을 제어하는 방법에 관한 것으로서 특히, 압연되는 판의 단면 형상을 제어하기 위한 특정구조의 롤을 갖는 압연기에 관한 것이다.

압연 제품의 형상과 품질에 관하여는, 4가지 결함, 즉(a) 파동 현상에 기인한 파형 변형(평탄성의 문제),(b) 모서리와 중심부 사이의 두께 차이에 의한 크라운, (c) 특히 모서리에서 야기되는 금속 유동에 기인한 에지드롭, (d) 국부돌출현상(하이스포트(high spot), 에지형성(edge built-up) 등)을 제거해야 하는 점이 특히 요망되어 왔었다.

일반적으로 재료가 압연되어 그 두께가 줄어들때의 그 재료의 폭 방향 단면 형상은, 압연시에 야기되는 가공롤의 축 변형, 롤의 평면변형, 열적 크라운 및 롤의 마모에 의해 결정된다. 따라서 이와같은 점이 판의 단면을 제어해야 하는 이유이다.

압연된 제품의 상기 형상과 품질, 즉 평탄성 및 두께 형상을 균일하게 제어하기 위한 방법으로는 롤 굽힘법, 압연 공정 변화법(일본국 공개 특허원 제55-92,215호), 를 굽힘법에 의한 4단 가공롤 이동법과 6단 HC압연기(High Crown mill : 히다찌사 제품) 이동법을 조합한 방법(일본국 특허출원 공고 제7635/76호)및, 하나의 경사진 연마 단부를 갖는 가공롤로써 4만 가공롤 이동법을 조합한 방법(일본국 공개 특허원 제55-77,903호) 등의 여러가지 방법이 나와 있다.

파동 현상을 방지, 재료의 크라운을 제어 및 에지드롭을 감소하기 위해서는, 냉간 압연으로부터 열간 압연까지의 압연 조작을 면밀하게 수행하는 방법 이외의 다른 효과적인 방법은 없었다. 비록 롤 굽힘법 또는 장치를 주로 사용하여 재료의 평탄성을 어느 정도까지 효율적으로 제어하여 왔지만, 이는 크라운 또는 에지드롭의 감축에는 결코 효과적이지 못하였다. 또한 압연 공정 변화법은 크라운을 제어하여 그것을 일정하게 하는 데는 효과적이나, 에지드롭의 감축을 제어하는 데에는 효과적이지 못하다.

6단 HC압연기에서는, 중간 롤이 압연될 재료의 폭에 따라 이동하며, 롤 굽힘 작용이 그와 함께 일어난다. 이 경우에 중간 롤이 안쪽으로 더 이동하면, 과도한 표면압력이 롤 표면에 발생되어 스폴링(spalling부서짐)이 생기므로, 중간 롤을 내축으로 더 이동시킨 것은 이론상으로는 가능하다 할지라도 사실상은 불가능한 것이다. 따라서 크라운 제어 성능이 떨어지고 에지드롭의 감축이 효과적이지 못하다. 더우기, 설치비 또는 장비투자비, 수리비, 교환비가 상승한다.

경사진 연마 단부를 갖는 가공롤, 소위 "사다리꼴 크라운" 롤은 크라운을 제어 및 에지드롭의 감소를 제어할 수 있다. 롤 굽힘 장치가 조합되면, 크라운과 에지드롭의 감축의 제어가 개선되기 때문에 상기 가공롤은 파동 현상을 방지하는 데에 효율적이다. 그러나 압연될 판의 폭이 변화하면, 그에 대응하여 제어 효과가 변하고, 국부 돌출 현상도 억제할 수 없다.

즉 하이스포트(돌기), 에지 형성 등과 같은 국부 돌출은 제료의 모서리부터 폭방향으로 일정 거리에서 야기되는 가공롤의 과도한 마모에 기인한 것으로서, 가공롤이 일정 위치를 유지하는 압연기에서는 국부 돌출현상을 방지하기가 어렵다.

특히 에지 형성은, 가공롤의 경사진 연마 단부와 접촉하고 그 온도가 중심부 온도보다 낮은 재료의 모서리에서 발생되는 이상 마모에 기인하므로, 동일한 폭의 판이 연속 압연될 때에 에지형성이 발생되는 경향이 있다. 따라서 압연될 판의 폭을 거의 일정값으로 유지해야 하는 사다리꼴 크라운 롤로써 압연할 때에는 에지 형성이 더욱 심하게 발생하므로, 가공롤의 경사진 연마 단부는 재료의 위치와 거의 같은 위치에서 재료를 접촉하게 된다.

사다리꼴 크라운 롤의 사용에서 압연될 재료의 재질 또는 경도가 변할때, 에지형성 및 에지드롭이 증가되는 경향이 있다.

한편, 4-단 가공롤 이동법에 따라 하나의 경사진 연마 단부를 갖는 가공롤을 포함하는 압연기로써 압연하면 크라운 및 에지드롭의 제어가 효과적이다. 그러나 일단 가공롤의 경사진 연마 단부의 형상이 결정되면, 압연될 재료의 재질과 두께가 변할 경우 상기 제어가 반드시 만족스러운 것은 아니다. 특히 에지드롭의 감축의 제어가 불충분하고, 더 개선해야 할 필요가 있다.

본 발명의 목적은, 크라운 및 에지드롭의 감축을 제어할 수 있고, 동시에 하이 스포트(돌기) 및 에지현상과 같은 국부 돌출을 방지하여 두께 차이가 없는 편평한 압연판을 생산하며, 판의 재료, 두께 및 폭에 따라 크라운과 에지드롭을 제어할 수 있는 강판용 압연방법 및 압연기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

일반적으로 그 폭 방향으로 균일한 두께를 갖는 강판을 압연하기 위해서는, 판과 접촉하는 가공롤이 균일한 표면을 유지하고, 상부 및 하부 가공롤 사이에 폭방향으로 균일한 간격을 유지하는 것이 중요하다.

따라서 가능한 상기 조건을 충족하는 압연 작동에 의하여만 폭 방향으로 평탄성과 단면 이상의 우수한 압연판을 제조할 수 있는 것이다. 이를 위해서는, 지지롤과 접촉한 가공롤 드럼의 양쪽 단부에서 일어나는 과잉의 굽힘 모멘트를 제거하여 롤 축의 변형을 작게할 필요가 있다. 또한 압연판 모서리 쪽에서 가공롤의 평면성이 급격하게 변형되는 것을 완화시켜 모서리에서의 금속 유동을 없애고, 또한 가공롤에서 일어나는 국부적인 과도한 마모를 제거할 필요가 있다.

본 발명은 폭이 다른 강판이라도 상기한 기능을 할 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 판의 단면 형상 제어식 압연 방법에서는 각기 다른 경사각으로 연마된 경사 단부를 갖는 한쌍의 가공롤에서 한쪽 가공롤의 한쪽 경사단부가 다른쪽 가공롤의 다른 경사각 단부의 반대편에 위치하도록 서로 엇갈려서 압연기에 배치되며, 판의 두께, 폭 및 재질에 따라 서로 반대쪽으로 가공롤을 축방향 이동시키면서 판을 압연하여 한쪽 가공롤의 적어도 한쪽 경사 단부에 의해 판의 모서리가 압연되도록 한다.

실질적인 압연 작동시에는, 판의 모서리는 한쪽 롤의 한쪽 경사단부와 다른 쪽 롤의 드럼 사이, 그리고 두 가공롤의 경사진 단부 사이에서 압연된다.

본 발명에 의한 압연기는 각기 다른 경사각으로 연마된 경사단부를 드럼의 양쪽에 구비한 한 쌍의 크라운 가공롤에서 한쪽 가공롤의 한쪽 경사 단부가 다른쪽 가공롤의 다른 경사각 단부의 반대편에 위치하도록 서로 엇갈려 있고 축 방향으로 이동할 수 있는, 한 쌍의 크라운 가공롤과, 이 가공롤을 지지하기 위한 지지롤, 그리고 상기 가공롤과 지지롤을 내장하는 압연기 하우징을 포함한다.

본 발명의 바람직한 한 실시예로는, 가공롤의 경사단부를 원추형으로 한다.

본 발명을 실시함에 있어서는, 경사 단부의 완만 경사에 대한 급경사의 비는 1보다 크지만 10보다는 크지않다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

제1도는 본 발명이 적용되는 4-단 압연기를 도시한 것이다. 상기 압연기는 가공롤(1,1')과 지지롤(2,2') 및 압연기 하우징(3)을 구성하고 있다. 각 가공롤(1,1')은 연마된 경사단부를 구비하고 있다. 한쪽 경사 단부 t₁은 다른 경사단부 t₂보다 급경사이다. 이들 가공롤(1,1')은 경사각이 서로 다른 경사단부가 서로 엇갈리도록 압연기에 설치되며, 가공롤은 제1도에 도시한 바와같이 압연기 하우징(3)얘 대해 축방향으로 이동할 수 있다.

가공롤(1.1')은 경사 단부에 연마 표면(5,5')을 갖추고 있으며, 각각 지지 받침(6,7)에 지지되어 있다. 가공롤(1,1')은 토오크 전달을 위해 스플라인(spline)이 형성된 스핀들(8,9)을 갖는다.

상부 및 하부 가공롤(1,1')을 이들 축방향으로 가동시키기 위한 구동장치(도시 않했음)는 지지 받침(6,7)기에 인접하거나 또는 스핀들(8,9)의 연장된 단부에 설치된다. 구동장치의 구동 시스템은 유압식, 전기 또는 자력식으로 할 수 있다.

도면 부호 10은 가공롤(1,1')에 작용하는 굽힘 작용을 증가시키기 위한 조절(balancing) 장치 또는 롤 굽힘장치이다. 도면 부호 11은 굽힘 작용을 감소시키기 위한 롤 굽임장치를 가리킨다. "지지롤은 베어링(14)을 포함하는 받침(12,13)에 지지되어 있으며, 나사 15에 의해 하방으로 눌려져 있다.

본 실시예에서는 가공롤이 구동하지만, 지지롤이 구동될 수도 있다. 또한 상부 가공롤의 급경사 단부는 제2도에서는 오른쪽에 위치하지만, 왼쪽에 위치할 수도 있다.

제3도는 가공롤 이동에 의해, 하나의 경사진 연마 단부를 갖는 가공롤이 포함된 4-단 압연기로써 압연한 압연재료의 대표적인 형상을 도시한 것이다. 제3도에 도시된 바와같이, 압연재료의 모서리 두께는 상당히 감소한다. 이러한 두께 변화는 선형이 아니며, 더우기 두께의 단면은 마무리된 판의 두께에 따라 크게 다르다.

압연한 재료의 재질과 두께가 바뀌면, 에지드롭(edge drop)의 형상 또한 바뀐다. 제3도의 결과로 보아, 크라운(crown)과 에지드롭을 완벽하게 제어하기 위해서는, 그의 모서리 부근에서의 재료 두께의 다양한 변화를 처리할 수 있도록 하기 위해, 롤 이동에 의한 여러형상의 경사단부를 갖는 가공 로울을 갖추어야만 한다.

제2b도에 도시된 바와같이, 본 발명에 의한 가공롤(1,1')은 급경사 단부와 완만 경사 단부를 가짐으로 제2도의 상부애서 하부에까지 순차적으로 가공롤의 이동된 거리에 따라 다음과 같은 제어를 수행할 수 있다. 즉, 이는 (1) 단지 완만 경사부 t₂,(2) 완만 및 급경사부 t₁과 t₂(모서리에서 그 두께를 상당히 감소시키는 연질 및 경질재료 이루어진), 그리고 (3) 단지 급경사부 t₁으로 이루어진 수단으로써 크라운와 에지드롭의 제어를 말한다.

즉, 압연재료의 재질, 두께 및 그 폭에 따라 가공롤의 이동거리를 조절함으로써 크라운과 에지드롭을 효과적으로 조절할 수 있다.

본 발명에 의하면, 가공롤의 단부들을 다른 경사단부로 가공하고 이들 다른 경사단부가 반복적으로 위치하도록 가공롤을 설치함으로써, 가공롤에 대하여 과다한 굽힘모멘트가 작용되지 않도록, 그 드럼 단부에서 지지롤과 가공롤의 접촉압력을 작게하여 가공롤의 축 변형을 감소시킴으로써 파동현상을 방지하고 크라운을 조절한다.

또한 압연할 재료(4)의 두께, 폭 및 재질에 따라 상부 및 하부 가공롤(1,1')을 서로 역방향으로 이동시킴으로써 재료의 모서리가 한쪽의 경사진 연마 단부에 또는 양쪽의 경사진 연마 단부에 위치되도록 한다. 따라서 압연재료의 모서리와 가공롤(1,1`)과의 접촉압력을 감소시켜 재료의 모서리를 편평하게 하려는 가공롤의 급격한 변형을 완화시킴으로써, 그 모서리에서 재료의 금속 입자 유동이 제거되어, 에지드롭을 효과적으로 제어할 수 있는 것이다.

또한 상부 및 하부 가공롤(l,1')을 축 방향으로 움직일 수 있으므로, 그러하지 못한 종래의 가공롤에서 일어날 수 있는 이상 국부 마모를 줄여, 국부 돌기분도 효과적으로 제거할 수 있다.

즉, 롤 표면에 비정상적인 국부 마모가 야기되더라도, 가공롤을 축 방향으로 이동시켜 가공롤의 직선 연마 표면 전체에 마모를 분산시킴으로써 직선 연마 표면에 의해 야기되는 하이스포트(high spot)를 효과적으로 경감시킬 수 있다. 더우기 후술하는 실시예로부터 알 수 있는 바와같이, 경사진 연마 단부와 재료의 접촉위치는 일지점으로 한정시킬 필요가 없으며, 어느 정도 허용 범위를 갖는다. 따라서 허용 범위(예를들어, -50∼+50mm)내애서 재료의 접촉위치를 바꾸어 에지형성(dege built-up)을 효과적으로 방지할 수 있다.

예를들어 경질에서 연질로 재료(4)의 재질이 바뀔 때, 재료의 폭 변경 조절과 연마표면에 의해 압연되는 재료의 모서리 길이를 줄이는 식으로 하여, 가공롤의 이동 거리를 미세하게 조절하여 에지드롭 및 에지형성을 효과적으로 방지할 수 있다. 급경사각에 대한 완만 경사각의 비는 동일 압연 공정에서 재료의 재질, 두께 및 폭에 따라 결정되어야 한다. 제3도에 도시된 바와같이 대표적인 형상은 1＜급경사/완만한 경사

10관계로 하는 것이 바람직하다.

특히, 축 길이방향으로의 가공롤(1,1')의 경사면 부분의 길이는 2∼500mm가 바람직하다.

제4a도에서 제4d도는 (a) 파동 현상에 기인한 평탄성의 결합, (b) 모서리와 중심부간의 두께 차이에 의한 크라운, (c) 모서리에서 특히 금속 유동에 의한 에지드롭 및 (d) 가공롤의 국부 마모에 의한 하이스포트 및 에지형상을 도시한 것이다.

제5도는 (b)를 축의 변형, (f) 평탄 변형 및 (e) 이들 변형에 의한 에지드롭을 도시하고 있다.

[표 1]

급경사/완만경사=2

3단 압연법, 축이 고정된 가공롤을 이용하는 종래의 압연법. 하나의 경사진 연마단부를 갖는 가공롤을 이용하는 가공롤 이동법 및 본 발명의 압연기를 이용하는 본 발명의 압연법으로써 4종류의 강을 연간 압연한다. 압연될 재료와 가공롤 간의 위치 관계는 제2a도와 제2b도에서 나타낸 바와같이 EL 및 EH로 표시하기로 한다. 종래기술과 본 발명에 의한 압연제품의 크라운(Ch₅₀=(hc-h₅₀)/2)과 에지드롭(Eh₁₀₀=(h₁₀₀-h₁₀)/2)의 비교는 제6도에 나타내었다.

이 경우에 hc는 폭의 중심에서의 재료(4) 두께이며, h₁₀₀은 재료의 모서리에서 100mm 떨어진 위치에서의 재료의 두께이다. 그리고 h₅₀및 h₁₀은 각각 재료의 모서리에서 50mm와 10mm 떨어진 위치에서 두께이다. 제7도는 본 발명에 따라 압연된 재료 A(이송면 상에서 폭의 800mm, 두께는 3.2mm인 저탄소강)의 두께형상을 도시한 것이다.

제6도와 제7도에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명에 따라 압연된 제품의 크라운 및 에지드롭은 종래 기술의 압연에 의한 것보다 작다. 또한 본 발명에 의한 압연된 제품은 하이스포트와 에지 형성이 없는 바람직한 현상을 갖는다. 도시된 가공롤의 경사 단부는 원추형이지만, 사인 곡선형 또는 아이치형일 수도 있다. 그리고 본 발명은 롤 굽힘 장치를 사용하여 압연판의 평판성을 조절할 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 크라운, 에지드롭의 축소 및 국부 돌출 현상을 제어하는 데에 매우 효과적이며, 2,4,5 및 6단 압연기와 열간 및 냉간 압연을 위한 슬라브 및 일련의 조절(거친 압연) 압연과 마무리 압연을 포함하는 클러스터 압연기(cluster mill)에 사용될 수 있다. 또한 기준 압연기에 본 발명을 적용시켜 제 구성함이 간편하고 용이하므로 설비비를 절감할 수 있다.

그리고, 가공롤은 균일하게 마모되므로 한번의 압연 사이클 당 압연 가공되는 코일의 수를 증가시킬 수 있으며, 다양한 폭을 갖는 재료의 압연 공정이 특히 제한되지 않기 때문에 작업 효율이 현저하게 개선되고, 롤의 사용 수명도 상당히 연장시킬 수 있다.

지금까지 기술한 내용은 본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명에 따른 바람직한 몇가지 예를 설명한 것이지 본 발명이 상술한 예들에만 국한된다는 의미는 아니다. 따라서 본 발명의 요지와 그 범위를 벗어나지 않는 여러 가지 다른 변형 및 개조도 가능하다.

Claims (7)

1. 압연되는 판의 단면 형상을 제어하기 위한 것으로서, 각기 다른 경사각으로 연마된 경사 단부를 구비한 한쌍의 가공롤이 한쪽 가공롤의 한쪽 경사 단부가 다른쪽 가공롤의 다른 경사각 단부의 반대편에 위치하도록 서로 엇갈려서 압연기에 배치되며, 판의 두께, 폭 및 재질에 따라 서로 반대쪽으로 가공롤을 축방향 이동시키면서 판을 압연하여 한쪽 가공롤의 적어도 한쪽 경사 단부에 의해 판의 모서리가 압연되도록 함을 특징으로 하는 판의 단면 형상 제어식 압연방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 판 모서리는, 한쪽 가공롤의 한쪽 경사단부와, 다른쪽 가공롤의 드럼, 그리고 양쪽 가공롤의 경사 단부에 의해 압연되는 것을 특징으로 하는 판의 단면 형상 제어식 압연방법.
3. 제1항에 있어서, 가공롤의 경사단부가 원추형인 것을 특징으로 하는 판의 단면 형상 제어식 압연방법.
4. 제1항에 있어서, 경사단부의 완만 경사 단부에 대한 급경사 단부의 비가 1보다 크고 10보다는 크지 않는 것을 특징으로 하는 판의 단면 형상 제어식 압연방법.
5. 각기 다른 경사각으로 연마된 경사 단부를 드럼의 양쪽에 구비한 한쌍의 크라운 가공롤에서 한쪽 가공롤의 한쪽 경사단부가 다른쪽 가공롤의 다른 경사각 단부의 반대편에 위치하도록 서로 엇갈려 있고 축방향으로 이동할 수 있는 상기 한쌍의 크라운 가공롤과, 이 가공롤을 지지하기 위한 지지롤, 그리고 상기 가공롤과 지지롤을 내장하는 압연기 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 판의 단면 형상 제어식 압연기.
6. 제5항에 있어서, 가공롤의 경사 단부가 원추형임을 특징으로 하는 판의 단면 형상 제어식 압연기.
7. 제5항에 있어서, 경사단부의 완면 경사부에 대한 급경사부의 비가 1보다 크고 10보다는 크지 않는 것을 특징으로 하는 판의 단면 형상 제어식 압연기.

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