KR910005831B1 - 다중 패스 압연방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

다중 패스 압연방법 및 그 장치

제1도 및 제2도는 압연재에 사행이 생기는 경우의 원리 설명도.

제3도는 본 발명의 제1실시예의 설명도.

제4도는 제3도의 정면도.

제5도는 본 발명의 제2실시예의 정면도.

제6도는 본 발명의 제3실시예의 정면도.

제7도는 본 발명의 제4실시예의 개략도.

제8도는 제7도의 정면도.

제9a도, 9b도 및 제9c도는 제4실시예에 사용되는 판폭단 위치 검출기의 설치 위치의 설명도.

제10도는 본 발명의 제5실시예의 정면도.

제11도는 본 발명의 제6실시예의 정면도.

제12도는 본 발명의 제7실시예의 정면도.

제13도는 제12도의 정면도.

제14도는 및 제15도는 본 발명에 사용하는 판폭단 위치 검출기의 설명도.

제16도는 상기 검출기의 상세 설명도.

제17a도 내지 제17d도는 사행에 대한 상세 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

8, 9, 10, 11 : 작업 롤

13a, 13b, 18a, 18b, 19a, 19b, 20a, 20b, 70a, 70b : 액압 실린더

15 : 제1롤 갭 16 : 제2롤 갭

17 : 제3롤 갭

21a, 21b, 38a, 38b, 51a, 51b : 변위계

22, 26, 39, 43, 52a, 52b, 53, 59, 62a, 62b, 65, 73, 81, 89 : 비교 연산기

25, 42, 56 : 목표치 설정 회로 27, 44, 58 : 평행도 제어 조절기

29a, 29b, 46a, 46b, 84a, 84b : 벤딩 제어기

30a, 30b, 47a, 47b, 60a, 60b, 77a, 77b, 85a, 85b, 93a, 93b : 서보 밸브

59a, 59b, 76a, 76b, 92a, 92b : 압축 제어기

63, 71, 79, 87 : 판폭단 위치 검출기 64, 72, 80, 88 : 사행량 연산기

67, 75, 83, 91 : 사행조절기 A, C : 액압 제어계

B : 벤딩 제어계

본 발명은 1스탠드에서 다중 패스 압연을 행할 수 있도록 한 압연기에 있어서 압연재의 사행을 방지하여 압연 작업을 안정화시킴은 물론, 양호한 형상의 제품을 제공할 수 있는 다중 패스 압연 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

압연 작업에 있어서는, 압연중의 조건에 따라 압연재가 한쌍의 상부 및 하부 롤 사이에 예정된 패스에 머물 수가 없고, 제1도에 일점쇄선으로 표시한 바와 같이 압연의 진행과 함께 롤 단부쪽으로 이동해 버리는 현상이 잘 알려져 있고 사행이라 불리고 있다.

여기서, 통상의 압연기에 있어서의 압연재의 사행에 관하여 간단히 설명한다. 압연기에서 압연재을 압연하는 경우 재료의 폭방향의 경도차, 폭방향의 테이퍼 등, 압연재 자체에 구해지는 요인, 또 압연재의 중심이 롤 중심과 어긋나서 진입하는(오프센터) 등의 조업상의 요인에 의해 압연기의 작업측, 구동측에 걸리는 압연 하중에 불균형이 생기고, 그 결과 작업측과 구동측의 롤 갭에 차가 생긴다. 이 때문에 압연기 입구측에 있어서의 재료의 인입 속도는 갭이 확대한 측의 쪽이 빠르게 된다. 그 결과 압연재는 입구측에서 제1도에 도시하는 바와 같이 진행 방향(화살표 c 방향)에 대하여 갭이 넓은 측으로 화살표 e로 도시한 바와 같이 뒤를 흔드는 것과 같은 모습으로 기울어지게 되고, 기울어진 압연재 a는 압연 롤 b의 측에 직각으로 진행하기 때문에 압연재 a는 롤 갭이 확대하고 있는 방향으로 횡 편의를 일으킨다. 따라서 작업측과 구동측의 롤 갭 차는 점점 확대하여 간다. 이 때의 롤 갭의 상태는 제2도에 도시하는 바와 같이 되고, 화살표 f가 사행 방향이다. 이와 같이 압연재 한번 사행을 일으키면 안정한 상태로 회복할 수 없게 된다. 그 위치를 회복하는데는 약간의 대책이 필요하다.

문제의 사행은 제어공학 측면에서 매우 불안정한 현상이다. 일단 사행하기 시작하면 상술한 바와 같이 어떤 적극적인 제어 수단을 사용하지 않으면 없어지지 않는다. 제17A도 내지 제17D도를 참조하여 보다 상세히 설명한다. 비대칭은 약간의 롤 경사를 일으키고(제17A도), 압연재 a가 롤 갭이 넓은 측에서 빨리 당겨지므로(제17B) 압연재 a는 주행 방향 c에 대해 화살표 e로 도시한 바와 같이 기울어진다(제17C도). 그 결과 압연재 a는 보다 빨리 주행 중심으로부터 벗어난다(제17D도). 따라서 작업측과 구동측간의 롤 갭 차는 점차 확대되어 간다. 이러한 단계는 계속되므로 사행은 점차 진전되고, 그 결과 한쪽으로 향한 압연재의 보다 큰 편의가 생기게 된다.

이상과 같이 압연기의 작업측과 구동측(이하 좌우라 칭함)에서 롤 갭에 차가 생기면 압연재는 사행하기 시작하므로 사행을 방지하기 위해서는 압연재가 치우친 측의 롤 갭을 좁게 하도록 하는 제어를 행하면 좋다는 것을 알 수 있다.

한편, 최근 압연재를 원주 속도가 다른 작업 롤에 감아서 압연을 행하는 RD(Rolling Drowing)압연법이 개발되고, 압연기의 소형화, 롤 마모의 감소, 고장력강과 같은 단단한 재료의 압연, 에지 드롭의 감소 등이 도모되고 있다. 또 이 RD 압연법의 개량으로서 1스탠드에 원주 속도가 다른 작업 롤을 3개 이상 배치하고, 상기 작업 롤에 압연재를 감음과 동시에 작업 롤간의 각 패스에 있어서, 압연을 행하는 1스탠드 다중 패스 압연법, 혹은 상기 작업 롤에 압연재를 감지하고 각 패스 사이에서 압연을 행하는 1스탠드 다중 패스 압연법이 제안되고 있고, 이러한 1스탠드 다중 패스 압연법에 있어서는 1스탠드 1패스 압연법에 비교하여 낮은 압연 하중에서 고압하 압연이 가능하고 생산성이 좋고 더우기 압연 라인의 소형화에 적합하다고 하는 이점을 가진다.

그러나, 상술의 1스탠드 다중 패스 압연법에 있어서도 1스텐드 1패스 압연의 경우와 똑같이 압연기의 작업측과 구동측에서 롤 갭에 차가 생기면 압연재는 사행하기 시작하고 한번 사행을 일으키면 안정한 상태를 회복하는 것이 곤란하다. 더우기, 롤 갭의 좌우차는 사행 이외에도 압연재의 형상 불량의 원인으로 된다.

한편 사행을 방지하기 위하여 압연기 롤 갭 입구측에 광학식 사행 검출기를 설치하고 그 신호를 기초로 좌우의 작업측 및 구동측의 롤 갭을 조절하여 사행을 방지하는 방법 및 장치가 공지되어 있지만, 이는 통상의 압연기에는 롤 갭이 한개밖에 없는 관계로 오직 롤 갭 입구측에 광학식 사행 검출기만으로 사행 제어를 행하여 압연의 안정화를 도모하므로 전술된 문제점을 해결시켜 주지 못하고 있다. 또한, 압연기 입구측에서 압연재에 장력을 거는 것이 고려되지만 냉간 압연의 앞 공정에서는 판두께가 두꺼우므로 장력을 거는 것으로 하면 매우 큰 동력을 필요로 하고 시험적인 계산에 의하면 예를들어 제1압연 패스에서 압연재와 롤의 비평행도가 30μm이면 3kg/mm²정도의 후방 장력을 필요로 하고 판두께 4mm, 판폭 1000mm, 판속도 500mm/분이면 1000kw나 되는 동력이 필요하다.

본 발명은 이러한 사정에 비추어 압연재의 사행을, 큰 동력을 사용하지 않고 용이하고 확실하게 방지하여 정지, 압연재 에지부의 손상, 더우기 판파단 등의 단점을 제거하고, 압연의 안정화를 실현하고, 생산의 고능률화, 제품 원료비의 향상을 도모함과 동시에 형상이 양호한 제품을 제공하는 것을 목적으로 하여 이루어진 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 효과, 특징 및 이점들은 첨부 도면과 관련된 양호한 실시예의 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.

제3도 및 제4도는 제1롤 갭의 평행도에 제어되는 본 발명의 제1실시예를 도시한 것이다. 하우징 포스트의 원도우부에는 롤 쵸크(roll chock)(1a,2a,3a,4a,5a,6a,와 1b,2b,3b,4b,5b,6b)가 연직 방향으로 아래로부터 이 순서로서 더우기 원도우의 연직 방향으로 연장하는 가장자리 벽을 따라 미끄럼 가능하게 설치되고 롤 쵸크(2a 및 2b,3a 및 3b,4a, 및 4b,5a 및 5b)에는 작업 롤(8,9,10,11)이, 또, 롤 쵸크(1a 및 1b,6a 및 6b)에는 백업 롤이 회전 가능하게 지지되어 있다. 또 하우징 포스트 하부 횡재에는 롤 쵸크(1a,1b)에 압출력을 작용시키도록 한 액압 실린더(13a,13b)가 배치되고, 하우징 포스트 상부 횡재에는 롤 쵸크(6a,6b)에 압축력을 작용시키도록 한 전동 모터(도시되지 않음)로 구동되는 압축 스크류(14a,14b)가 배치되어 있다.

제3도에 도시된 바와 같이 압연재 S는 작업 롤(8과 9) 사이에 형성된 제1롤 갭(15)에 삽입 관통되고, 작업 롤(9)에 감긴 후 작업 롤(9와 10) 사이에 형성된 제2롤 갭(16)에 삽입 관통되며, 더우기 작업 롤(10)에 감겨 작업 롤(10과 11) 사이에 형성된 제3롤 갭(17)에 삽입 관통되도록 되어 있다.

또, 롤 쵸크(2a 및 3a,2b 및 3b,3a 및 4a,3b 및 4b,4a 및 5b,4a 및 5b) 사이에는 각각 액압 실린더(18a,18b,19a,19b,20a,20b)가 배치되고, 각 작업 롤(8,9,10,11)에는 소요의 롤 벤딩을 걸 수 있도록 되어 있다.

롤 쵸크(3a,3b)에는 변위계(21a,21b)가 설치되고, 상기 변위계(21a,21b)의 검출 신호를 비교 연산기(22)로 보낼 수 있도록 하고, 상기 비교 연산기(22)로부터의 신호를 릴레이(23) 및 기억 회로(24)로 구성되는 목표치 설정 회로(25)의 출력과 비교 연산기(26)에서 비교할 수 있도록 하고, 비교에 의해 얻어진 평행도 편차 신호를 평행도 제어 조절기(27)에서 처리하여 좌우의 평행도 수정 신호로서 취출하고, 상기 평행도수정 신호를 제1롤 갭(15)의 롤 밸런스 제어계(28a,28b)의 벤딩 제어기(29a,29b)에 가할 수 있도록 하고, 벤딩 제어기(29a,29b)로부터는 액압 실린더(18a,18b)로 유입 유출하는 압액량을 제어하는 서보 밸브(30a,30b)로 지령 신호를 출력할 수 있도록 하고, 압력 검출기(31a,31b)에서 검출한 액압 실린더(18a,18b)내의 액압을 벤딩 제어기(29a,29b)로 피이드 백 할 수 있도록 한다.

제4도중 32는 제2롤 갭(16)의 롤 밸런스 제어계, 33은 제3롤 갭(17)의 롤 밸런스 제어계이다. 운전 개시시에는 롤 밸런스 제어계(32)에서는 압력 제어밸브(34)를 통하여 액압 실린더(19a,19b)로 소정의 압력의 압액을 공급하여 작업 롤(10)을 소정 위치로 유지할 수 있게 되어 있고, 롤 밸런스 제어계(33)에서는 압력 제어 밸브(5)를 통하여 액압 실린더(20a,20b)에 소정 압력의 압액을 공급하여 작업 롤(11)을 백업 롤(12)에 누를 수 있도록 되어 있다. 또, 36은 압연기의 작업측, 37은 압연기의 구동측이다. A는 액압 실린더(13a,13b)를 포함하는 액압 제어계이다.

지금, 압연 개시전의 초기 설정시에 압연재 S를 통과시키지 않는 상태에서 압축 스크류(14a,14b)를 도시하지 않은 전동 모터로 구동시킴으로써 하강시켜 하중을 인가하고, 각 롤을 접촉시켜 좌우의 하중차가 발생하지 않도록 작업측(36), 구동측(37)의 액압 제어계 A는 액압 실린더(13a,13b)를 조정한다(일반적으로 이 조작을 레벨링이라 한다).

레벨링이 종료하면 목표치 설정 회로(25)의 릴레이(23)를 온하여 기억 회로(24)에 그 때의 비교 연산기(22)의 축력을 기억시킨다. 이것이 제1롤 갭(15)의 평행도 제어의 목표치로 된다. 그후 압연재 S를 제1도에 도시하는 바와 같이 통과시켜 압축 스크류(14a,14b) 및 압축용의 액압 실린더(13a,13b)에서 하중을 걸고, 제1, 제2, 제3롤 갭(15,16,17)을 설정하여 압연을 개시한다.

압연중은 변위계(21a,21b)에서 작업 롤(9)의 상하로의 변위량이 연속적으로 검출되고, 그 신호가 비교 연산기(22)에서 비교되어 변위계(21a)로부터의 신호와 변위계(21b)로부터의 신호의 차가 구해지고, 이에 의해 작업 롤(9)의 기울어짐 또는 평행도가 얻어진다. 작업 롤(8)의 평행도를 유지하기 위해서, 작업측(36) 및 구동측(37)의 액압 제어계 A에 의해 작업 롤(8)이 백업 롤(7)을 통해 각각 서로 독립적으로 그 좌우측에서 위치 조정된다. 그러므로, 작업 롤(8)에 대한 작업 롤(9)의 기울어짐 검출은 제1롤 갭(15)의 평행도 제어용으로 직접 이용된다.

이렇게 해서 얻어진 작업 롤(9)의 기울어짐을 나타내는 신호는 비교 연산기(26)에서 기억 회로(24)로부터의 목표치와 비교, 연산되고, 그 차가 평행도 제어 조절기(27)로 입력되고, 평행도 제어 조절기(27)에서는 작업 롤(9)의 벤딩 압력 수정량 ＂-P가 구해지고, 벤딩 제어기(29a,29b)로 보내진다. 예를들어 제1롤 갭(15)의 작업측(36)이 넓고 구동축(37)이 좁은 상태로 작업 롤(9)이 기울어져 있는 경우에는 벤딩 제어기(29a)에서는 작업측 벤딩 압력 초기 설정치 P_W로부터 △P가 빼어지고, 벤딩 제어기(29b)에서는 구동측 벤딩 초기 설정치 P_W에 △P가 가산되고, 그 벤딩 제어기(29a,29b)로부터는 P_W-△P, P_W+△P에 대응한 지령 신호 i_a, i_b가 서보 밸브(30a,30b)로 보내진다. 이 때문에 서보 밸브(30a,30b)에 의해 액압 실린더(18a,18b)로 공급되는 액압량 및 액압 실린더(18a,18b)로부터 배출되는 액압량이 제어되고, 액압 실린더(18a)측에서는 압력이 △P만 하강하고, 액압 실린더(18b)측에서는 압력이 △P 만큼 상승한다. 작업 롤(9)이 작업 롤(8)에 대하여 평행으로 되면, 즉 제1롤 갭(15)의 좌우차가 없게 되면 작업 롤(9)의 평행도차는 0으로 되고 서보 밸브(30a,30b)로는 지령 신호는 보내지지 않게 된다. 롤 갭의 좌우차를 없게 하여 평행으로 함으로써 압연재 S의 사행이 저지되고, 형상 불량이 방지된다.

제5도는 본 발명의 제2실시예로서, 본 실시예에서는 제1롤 갭(15) 및 제3롤 갭(17)에서 평행도 제어를 행하도록 한 예이다. 도면중 38a,38b는 롤 쵸크(4a,4b)에 설치한 변위계, 39는 좌우의 변위계(38a,38b)에서 검출한 신호의 차를 비교 연산하는 비교 연산기, 42는 릴레이(4) 및 기억 회로(41)로 구성되는 목표치 설정 회로, 43은 비교 연산기(39)로부터의 신호와 목표치 설정 회로(42)로부터의 신호의 편자를 구하는 비교 연산기, 44는 비교 연산기(43)로부터의 신호에 대응하여 롤 밸런스 제어계(45a,45b)의 벤딩 제어기(46a,46b)로 압력 수정 신호를 출력하는 평행도 제어 조절기, 47a,47b는 벤딩 제어기(46a,46b)로부터의 지령 신호에 응하여 액압 실린더(20a,20b)로 유입, 유출하는 액압량을 제어하는 서보 밸브, 48a,48b는 압력 검출기이다.

액압시의 조작 순서는 제1및 제3롤 갭(15,17)이 동시에 제어된다는 점 이외에는 제1실시예의 경우와 거의 동일하다. 예를들어 제3롤 갭(17)의 작업측이 좁고 구동측이 넓은 상태로 작업 롤(10)이 기울어진 경우는, 작업측의 롤 갭을 확대하고, 구동측의 롤 갭을 좁게 하여 좌우의 벤딩 압력을 변경하도록 제어가 행해진다.

작업 롤(11)의 평행도를 유지하기 위하여, 전동 모터(도시되지 않음)에 의해 구동되는 작업측(36) 및 구동측(37)의 압축 스크류(14a,14b)에 의해서 작업 롤(11)은 백업 롤(12)을 통해 그 좌우측에서 각각 서로 독립적으로 항상 위치 조절된다. 그러므로, 작업 롤(11)에 대한 작업 롤(10)의 기울어짐 검출은 제3롤 갭(17)의 평행도 제어용으로 직업 이용된다.

제6도는 본 발명의 제3실시예로서, 본 실시예에서는 제1, 제2, 제3롤 갭(15,16,17)의 전체 갭을 평행도 제어하도록 한 예이다.

제6도중 51a,51b는 롤 쵸크(3a,3b)에 설치한 변위계, 52a,52b는 변위계(51a,38a,51b,38b)에서 검출된 신호를 비교 연산할 수 있게 한 비교 연산기, 53는 비교 연산기(52a,52b)로부터의 신호의 편차를 구하는 비교 연산기, 56은 릴레이(54) 및 기억 회로(55)로 구성되는 목표치 설정 회로, 57은 비교 연산기(53)로부터의 신호와 목표치 설정 회로(56)로부터의 신호의 편차를 구하는 비교 연산기, 58은 비교 연산기(57)로부터의 신호에 대응하여 액압 아직제어계 A의 압축 제어기(59a,59b)로 압력 수정 신호를 출력하는 평행도 제어 조절기, 60a,60b는 압축 제어기(59a,59b)로부터의 지령 신호에 응하여 액압 실린더(13a,13b) 유입, 유출하는 액압량을 제어하는 서보 밸브, 61a,61b는 액압 실린더(13a,13b)의 램 변위량을 검출하는 변위계, 62a,62b는 변위계(21a,51a,21b,51b)로부터의 신호를 비교 연산하여 비교 연산기(22)로 출력하는 비교 연산기이다.

제3실시예에 있어서는 작업 롤(9,10)이 각각 자유로이 상하로 이동할 수 있기 때문에 변위계(51a,38a,51b,38b)에서 검출된 신호는 비교 연산기(52a,51b)에서 비교 연산되어 작업 롤(9,10)의 상하로의 변동량차가 구해지고, 이 변동량 차가 비교 연산기(53)에서 비교 연산되어 제2롤 갭(16)의 좌우의 평행도가 구해진다. 이 평행도의 신호는 비교 연산기(57)에서 기억 회로(55)로부터의 목표치와 비교 연산되고, 그 차가 평행도 제어 조절기(58)로 출력되고, 평행도 제어 조절기(58)에서는 제2롤 갭(16)의 평행도 조정을 위해 액압 제어계 A의 위치 수정량이 구해지고, 압축 제어기(59a,59b)를 통하여 서보 밸브(60a,60b)에 지령 신호가 출력된다. 이 때문에 서보 밸브(60a,60b)는 액압 실린더(13a,13b)로 유입, 유출하는 액압량을 제어하고, 이에 의해 제2롤 갭(16)의 평행도 제어가 행해진다. 예를들어 제2롤 갭(16)의 작업측(36)이 좁고 구동측(37)이 넓은 상태로 작업 롤(9)이 기울어져 있는 경우는 액압 실린더(13a)의 램을 하강시켜 액압 실린더(13a)의 램을 같은 양으로 상승시킨다. 목표치는 제1실시예와 같이 구해진다.

제2롤 갭(16)의 제어중에는 제1롤 갭(15) 및 제3롤 갭(17)도 그 영향을 받는다. 이 때문에 제1롤 갭의 제어계에서는 변위계(51a,21a,51b,21b)의 검출 신호가 비교 연산기(62a,62b)로 보내지고, 상기 비교 연산기(62a,62b)에서 제1롤 갭(15)의 좌우 각각의 변동량 차가 구해지고, 이 변동량 차가 비교 연산기(22)에서 비교 연산되어 좌우의 롤 갭 평행도가 구해지고, 이것을 기초로 제1롤 갭(15)의 평행 제어가 행해진다. 또 제3롤 갭(17)의 제어계에서는 제2실시예와 거의 똑같이 제3롤 갭(17)의 평행도 제어가 행해진다.

제1실시예에서, 제1롤 갭(15)의 평행도만이 제어된다. 이것은 롤 갭(15)의 입구측에서의 인장 응력이 나머지 롤 갭(16,17)의 그것보다 낮아서 롤 갭(15)에서 사행이 일어날려는 경향이 있기 때문이다. 제2실시예에서는 특히 압연재 S가 얇을 때 롤 갭(17)의 비 평행도로 인해 압연재 S가 바람직하지 못한 형상으로 가공될 수 있기 때문에 제1롤 갭(15)뿐만 아니라 제3롤 갭(17)의 평행도가 제어된다. 상술된 실시예로 압연재의 사행과 가공품의 나쁜 형상을 상당히 방지할 수 있다.

제7도 내지 제9c도는 압연재의 사행을 보다 적극적으로 방지하기 위한 본 발명의 제4실시예를 도시한 것이다. 판폭단 위치 검출기(63)는 압연기의 입구측 또는 출구측상의 소요의 위치에 배치된다. 판폭단 위치검출기(63)가 압연기의 입구측 또는 출구측상에 배치되는가에 따라 압연재의 변위가 다르기 때문에 판폭단 위치 검출기(63)는 가능한 한 그 입구측상의 압연기에 가능한한 가까이 위치되는 것이 바람직하다. 제9a도, 제9b도 및 제9c도에 도시된 바와 같이, 롤 갭에 의한 사행은 압연기 출력측에는 캠버로 되고 이 컴버는 쌍곡선 함수로 표시하는 곡선으로 되므로 급격히 변화한다. 따라서, 출력측에서는 롤 갭에 충분히 가까운 위치에 판폭단 위치 검출기를 두지 않으면 응답좋게 압연재 S의 편의량을 검출할 수가 없다. 또 롤 갭으로부터 검출기까지의 압연재의 주행중의 시간은 쓸데없는 시간이 된다.

이에 대해서 입구측에서는 만약 압연재 S를 강하게 구속하는 것(예를들어 강력한 가이드나 강한 후방 장력)이 없으면 압연재 S는 사행의 원인으로 되는 좌우의 신장의 차에서 용이하게 어느쪽에서부터 한쪽으로 뒤를 흔든다. 그 상태에서 롤에 인입되어 출력측에 생기지만 입력측에 검출기를 설치한 경우에는 사행에 의한 압연재 S의 편의량 이외에 압연재 S의 기울어짐에 의한 편의량도 검출 할 수 있다.

시간의 경과와 함께 압연재의 사행 진행을 도시하는 제9a도, 제9b도, 및 제9c도를 보다 상세히 설명한다.

압연재 S는 제9a도에 도시된 바와 같이 상기 업급된 어떤 이유로 측방으로 편의를 시작한다. 여기서 R은 작업 롤, l_E는 판폭단 위치 검출기(63)가 압연기의 입구측에 배치될 때 롤 갭으로부터 판폭단 위치 검출기의 거리, l_D는 검출기가 압연기의 출구측에 배치될 때 롤 갭으로부터 판폭단 위치 검출기(63)의 거리, V₁은 압연기 입구측에서의 압연재 속도, V₂는 압연기 출구측에서의 압연재 속도이다.

압연재가 측방으로 편의할 때, 작업측(36)과 구동측(37)간에 롤 갭의 차이가 생긴다. 제9a도는 고둥축(37)에서의 롤 갭이 작업측(36)의 그것보다 더 큰 경우를 도시하고 있다. 압연재(S)의 폭을 따라 진입하는 압연재 S의 두께가 균일하다고 가정하면, 이때 압연재 S는 상술한 바와 같이 압연기의 입구측에서 구동측(37)으로 기울어진다. 롤 갭으로부터 거리 l_E를 가지는 압연기 입구측에서의 판폭단 위치 검출기는 그 기울기 θ₁에 의한 압연재 S의 편의량 δ₁을 곧 검출할 수 있다. 반면에 압연기 출구측에서는 압연재가 측방으로 아직 편의하지 않고 있으므로 롤 갭으로부터 거리 l_D를 가지는 압연기 출구측에서의 판폭단 위치 검출기는 이러한 편의도 검출할 수 없다.

입구측 판폭단 위치 검출기의 위치에서 압연재의 시트 가장자리상의 두점 A,B는 시간 t₁=l_E/V₁의 경과와 함께 롤 갭에서의 A',B'에 도달한다(엄밀히 말해서, 입구측에서의 압연재 S의 기울어짐은 시간의 경과와 함께 연속적으로 변하지만 그 기울기를 일정한 것으로 가정한다). 즉, 제9a도에 도시된 바와 같이, 기울어진 압연재상의 가장자리점 A,B는 점 A',B'로 평행하게 변위되고 따라서, 제9b도에 도시된 바와 같이 입구측 판폭단 위치 검출기에서 구동측(37)쪽으로 측방편의 δ'₂가 생긴다. 이렇게 해서 측방 변위는 압연재 S가 통과함에 따라 진전된다. 이 점에서 롤 갭으로부터 거리 l_D를 가지는 출구측 판폭단 위치 검출기에서는 측방편의를 볼 수 없다. 반대로, 측방편의 δ'₂뿐만 아니라 입구측에서의 압연재의 기울기 θ₂에 의한 편의 δ₂는 입구측 판폭단 위치 검출기에 의해 검출될 수 있다.

제9c도는 점 A',B'이 시간 t₂=l_D/V₂의 경과와 함께 출구측 판폭단 위치 검출기에서의 점 A＂,B＂에 달한 경우를 도시하고 있다. 이 점에서 측방편의 δ₁(=δ'₂)는 출구측 판폭단 위치 검출기에 의해 검출된다. 그러나, 편의는 실제편 δ'₃보다 훨씬 작으며(δ'₃는 롤 갭과 입구측 판폭단 위치 검출기의 위치 f에서의 평행한 변위임), 측방편의 δ'₂가 롤 갭에서 일어난 후 시간 t₂의 경과와 함께 출구측 판폭단 위치 검출기에 의해 검출된다. 즉, 압연기의 출구측에서의 측방 변위를 검출하는 것은 항상 시간 지연을 동반한다.

상술한 바와 같이, 압연기의 입구측에서의 판폭단 위치 검출기는 제어의 관점에서 보아 출구측의 검출기보다 훨씬 더 유리하다.

제8도에서, 판폭단 위치 검출기(63)의 출력은 압연재 S의 사행을 계산하는 사행량 연산기(64)로 보내지고, 사행량 연산기(64)로부터의 출력은 비교 연산기(65)로 보내 목표치 설정 회로(도시되지 않음)로부터의 목표치 신호(66)와 비교 연산된다. 비교 연산기(65)로부터의 출력 신호 △X는 사행 조절기(67)에서 처리되고 그 출력은 벤딩 압력 수정 신호 △P로서 벤딩 제어기(29a,29b)에 가해진다.

압연 개시의 초기, 압연재 위치의 목표치로서는, 예를들어 도시하지 않은 릴레이를 끊어 판폭단 위치 검출기(63)가 검출한 압연재 S의 초기 위치의 값이 압연재의 위치 설정 회로로서 기억 회로에 보내지고, 그 출력이 사행 제어의 목표치 신호(66)로서 비교 연산기(65)로 보내진다.

판폭단 위치 검출기(63)에서 연속적으로 검출된 압연재 S의 판폭단 위치 신호는 사량 연산기(64)로 보내져 압연재 S의 사행량이 연산되고, 사행량 신호와 목표치 신호(66)가 비교 연산기(65)에서 비교 연산되고, 얻어진 사행량 편차 신호 △X는 사행 조절기(67)에 가해지며, 사행 조절기(67)에서는 롤 벤딩 압력 수정 신호 △P가 예를들어

에 의해 연산된다. 상기 식중 Kp는 비례 이득, Td는 미분 이득, Ti는 적분 이득이다.

사행 조절기(67)에서 구해진 롤 벤딩 압력 수정 신호 △P는 벤딩 제어계(28a,28b)의 벤딩 제어기(29a,29b)로 보내지고, 예를들어 압연재 S가 작업측(36)으로 사행한 경우에는 벤딩 제어기(29a)에서는 작업측 벤딩 압력 초기 설정치 P_W로부터 △P가 빼어지고, 벤딩 제어기(29b)에서는 구동측 벤딩 초기 설정치 P_W에 △P가 가산되고, 그 벤딩 제어기(29a,29b)로부터는 P_W-△P, P_W+＂△P에 대응한 지령 신호 i_a, i_b가 가 서보 밸브(30a,30b)로 보내진다. 이 때문에 서보 밸브(30a,30b)에 의해 액압 실린더(18a,18b)로 공급되는 액압량 및 액압 실린더(18a,18b)로부터 배출되는 액압량이 제어되고, 액압 실린더(18a)측에서는 압력이 △P만 하강하고, 액압 실린더(18b)측에서는 압력이 △P 만큼 상승한다. 작업 롤(8,9)은 작업측의 롤 벤딩 압력이 하강하고 구동측이 롤 벤딩 압력이 상승하는 결과, 작업측의 롤 갭이 좁게 되고, 구동측의 롤 갭이 크게 된다. 압연재 S의 사행은 치우친측의 롤 갭을 좁게 함으로써 방지되기 때문에, 상술한 바와 같이 제어함으로써 압연재 S는 작업측으로의 사행이 저지되고, 목표치까지 되돌아온다.

압력 검출기(31a,31b)에서는 롤 벤딩 압력이 연속적으로 검출되고, 롤 벤딩 작업측에서 P_W-△P, 구동측에서 P_W+△P로 되면 벤딩 제어기(29a,29b)로부터는 지령 신호는 출력되지 않고 서보 밸브(30a,30b)는 정지한다. 즉, 압력 수정 신호 △P는 압연재 S가 제어에 의하여 목표치에 접근할 때 감소하고, 서보 밸브(30a,30b)는 감소되는 압력 △P에 따라 액압 실린더에 유입, 유출하는 액압량을 연속적으로 제어한다. 결국, 압연재 S의 사행은 초기 목표치에 도달한다.

제1롤 갭(15), 제2롤 갭(16), 제3롤 갭(17) 각각의 입구측 장력 응력을 t₁,t₂,t₃로 하면, 장력 응력 t₁,t₂,t₃는 압력 조건에 따라 변동하지만 특히 제1롤 갭(15)의 입구측 장력 응력이 낮게 되고, 이 갭에서 사행이 일어나기 쉬우므로 상술한 바와 같이 제1롤 갭(15)을 제어하여 제1롤 갭(15)의 사행만을 방지해도 압연 작업은 충분히 안정화된다.

제10도는 본 발명의 제6실시예로서 제1롤 갭(15)에서는 제4실시예의 경우와 똑같이 사행 제어하고, 제3롤 갭(17)에서는 작업 롤의 평행도 제어를 행하도록 한 예이다. 제3롤 갭(17)에 따른 작업 롤간의 평행도를 제어하기 위한 여러가지 장치는 본 발명 제2실시의 것과 거의 유사하다.

지금, 압연 개시의 초기 설정시에 압연재 S를 통과시키지 않는 상태에서 압축 스크류(14a,14b)를 도시하지 않은 전동 모터로 구동시킴으로써 하강시켜 하중을 인가하고, 각 롤을 접촉시켜 좌우의 하중차가 발생하지 않도록 작업측, 구동측의 액압 제어계 A를 조정한다.

레벨링이 종료하면 목표치 설정 회로(42)의 릴레이(40)를 온하여 기억 회로(41)에 그 때의 비교 연산기(39)의 출력을 기억시킨다. 이것이 제3롤 갭(17)의 평행도 제어의 목표치로 된다. 그후 압연재 S를 제7도에 도시하는 바와 같이 통과시켜 압축 스크류(14a,14b) 및 압축용의 액압 실린더(13a,13b)에서 하중을 걸고, 제1, 제2, 제3롤 갭(15,16,17)를 설정하여 압연을 개시한다.

압연중은 제4실시예에서 설명한 사행 제어가 행해짐과 동시에 변위계(38a,38b)에서 작업 롤(10)의 상하로의 변위량이 연속적으로 검출되고, 그 신호가 비교 연산기(39)에서 비교되어 변위계(38a)로부터의 신호와 변위계(38b)로부터의 신호의 차가 구해지고, 이에 의해 작업 롤(10)의 기울어짐 즉 제3롤 갭(17)의 평행도가 얻어진다. 이 평행도의 신호는 비교 연산기(43)에서 기억 회로(41)로부터의 목표치와 비교, 연산되고, 그 차가 평행도 제어 조절기(44)로 입력되고, 평행도 제어 조절기(44)에서는 작업 롤(10,11)간의 벤딩 압력 제어계의 압력 수정량이 연산된다.

1스탠드 다중 패스 압연에서는 특히 판두께가 얇은 재료를 압연하는 경우, 제3롤 갭(17)의 평행도의 미묘한 차이가 재료의 형상 불량을 일으키고, 판파단 등이 발생하여 압연에 지장을 가져올 염려가 있었다. 그러나, 평행도 제어를 행함으로써 이들 문제가 해소된다. 또 제3롤 갭(17)에서의 부분에서는 평행도 제어가 아니고 제1롤 갭(15)에 있어서와 똑같은 사행 제어를 행해도 좋다.

제11도는 본 발명의 제6실시예로서, 본 실시예에서는 제1롤 갭(15)에 있어서는 사행 제어를 행하고, 제2, 제3롤 갭(16,17)에서 평행도 제어를 행하도록 한 예이다. 제2및 제3롤 갭(16,17)에서 평행도를 얻기 위한 장치는 제6도의 제3실시예의 것과 근본적으로 유사하다.

압연 개시시에는 제5실시예의 경우와 똑같이 하여 하중을 인가하고 각 롤을 접촉시켜 좌우의 하중차가 발생하지 않도록 작업측, 구동측의 액압 제어계의 조정을 행함으로써 레벨링을 행하고, 레벨링 후 제3롤 갭(17)의 평행장치의 목표치를 전술한 작업 순서에 의해 기억 회로(41)에 기억시킨다. 이것이 제2롤 갭(16) 및 제3롤 갭(17)의 평행도 제어의 목표치이다. 그후 압연재 S를 제7도에 도시한 바와 같이 통하게 하고 각 롤에 하중을 걸고 제1내지 제3롤 갭을 설정하여 압연을 개시한다.

제1롤 갭(15)에 있어서 사행 제어 및 제3롤 갭(17)에 있어서의 평행도 제어는 제5실시예의 경우와 같이 행해진다. 또, 변위계(51a,51b)의 검출 신호는 비교 연산기(52a,52b)로 보내지고 변위계(38a,38b)의 검출 신호는 비교 연산기(39)외에 비교 연산기(52a,52b)로도 보내지고, 비교 연산기(52a,52b)에서는 작업 롤(9,10)이 각각 자유로 또 상하로 이동할 수 있기 때문에 그 상하로의 변동량차가 작업측(36), 구동측(37)에서 각각 구해지고, 이 변동량차 비교 연산기(53)에서 비교 연산되어 제2롤 갭(16)의 좌우의 평행도가 구해진다. 이 평행도의 신호는 비교 연산기(57)에서 기억 회로(55)로부터의 목표치와 비교 연산되고, 그 차가 평행도 제어 조절기(58)에 입력되고, 평행도 제어 조절기(58)에서는 제2롤 갭(16)의 평행도 조정을 위해 액압 제어계 A의 위치 수정량이 구해진다. 예를들어 제2롤 갭(16)의 작업측(36)이 좁고 구동측(37)이 넓은 상태로 작업 롤(9)이 기울어져 있는 경우에는 액압 실린더(13a)의 램을 하강시켜 액압 실린더(13b)의 램을 같은 량으로 상승시킨다. 기억 회로(55)로 기억시키는 목표치는 제10도에서 기술한 제3롤 갭(17)의 평행도 제어경우와 똑같이 레벨링 후의 비교 연산기(53)의 출력을 릴레이(54)를 온하여 부여한다.

또 제2롤 갭(16)의 제어중에 제1롤 갭(15) 및 제3롤 갭(17)도 그 영향을 받아 좌우의 롤 갭이 잘못될 염려가 있지만 그것은 각각의 롤 갭에 설치되어 있는 사행 제어계, 평행도 제어계에 의해 독립으로 조절되고, 최종적으로는 제1내지 제3롤 갭 전부가 안정화된다. 또 제2롤 갭(16)도 평행도 제어대신에 제1롤 갭(15)의 경우와 똑같이 사행제어를 행해도 좋다.

제7도, 제8도, 제10도, 제11도에 도시된 실시예에서, 사행 제어는 제1롤 갭(15)에서 영향을 받는다. 사행 제어와 평행도 제어 그와 같은 조합은 필요시 변할 수 있다. 예를들어, 평행도 제어는 제1롤 갭(15)에서 영향을 받고 사행 제어는 다른 어느 갭에서 영향 받을 수 있다.

제12도 및 제13도는 본 발명의 제7실시예로서 압연재 S를 작업 롤(9,10)에 감지 않고 작업 롤(8,0) 사이의 제1롤 갭(15)으로부터 떠나는 압연재 S는 전방으로 연장하여, 작업 롤(9,10) 사이의 제2롤 갭(16)쪽으로 그 영향을 역전시키기 위해 롤(68)에 부분적으로 감긴다. 제2롤 갭(16)을 떠나는 압연재 S는 후방으로 연장하여 작업 롤(10,11) 사이의 제3롤 갭쪽으로 그 영향을 역전시키기 위해 롤(69)에 부분적으로 감긴다. 제7실시예에 있어서, 제1롤 갭(15)에서의 사행 제어는 하부의 액압 제어계 A를 통하여 압측용의 액압 실린더(13a,13b)에서 행하고, 제2롤 갭(16)에서의 사행 제어는 벤딩 제어계 B를 통하여 롤 벤딩용의 실린더(19a,19b)에 의해 행하고, 제3롤 갭(17)에서의 사행제어는 압축 스크류(14a,14b) 대신에 설치한 액압 실린더(70a,70b)에 의해 상부 액압 제어계 C를 통하여 행하도록 되어 있다. 액압 제어계 A,C의 구성은 제6실시예에서 도시한 것과 대략같다. 제12도 및 제13도에서 71,79,87은 판폭단 위치 검출기, 72,80,88은 사행량 연산기, 73,81,89는 비교 연산기, 74,82,90은 압연재 위치의 목표치, 75,83,91은 사행 조절기, 76a,76b,92a,92b는 압축제어기, 84a,84b는 벤딩제어기, 77a,77b,85a,85b,93a,93b는 서보 밸브, 78a,78b,86a,86b,94a,94b는 액압 피스톤 램의 변위량을 검출하는 변위계, 95 및 33은 제1롤 갭 및 제3롤 갭 밸런스 제어계이다.

이러한 구성에 의해 제2롤 갭(16)에서의 사행은 벤딩 제어계 B에 의해 독립으로 제어되고, 제1롤 갭(15) 및 제3롤 갭(17)에서의 사행 제어는 액압 제어계 A,C에 의해 각각 독립적으로 제어된다. 구체적인 제어의 방법은 제9도의 제4실시예와 제11도의 제6실시예 경우와 대략 같지만 제2롤 갭의 벤딩 제어계 B는 압력 제어는 아니고 위치 제어를 행하고 있다.

제7실시예의 의하면 제2롤 갭(16)이 독립으로 위치 제어되고 있기 때문에 각 롤 갭 제어의 상호간섭이 약하고 또 제1롤 갭(15) 및 제3롤 갭(17)도 각각 독립으로 제어되고 있기 때문에 제어가 유효하게 작용하는 범위가 크다. 또, 본 제7실시예의 작동기의 구성은 그대로 제5, 제6실시예에서 기술한 바와 같이 롤 갭의 좌우차를 구하여 임의의 롤 갭의 평행도 제어를 행하도록 해도 좋다.

제14도는 상술의 사행 제어장치에 사용하는 판폭단 위치 검출기의 예로서, 압연재 S의 하방에 광원(96)을 설치하고, 광원(96)으로부터의 빛을 판폭단 위치 검출기(97)에서 수광하도록 한 것이다. 아와 같이 압연재 S의 양측에 판폭단 위치 검출기(97)를 설치한 경우에는 비교 연산기(98)에서 좌우의 신호의 차를 비교 연산하고, 그 편차 신호를 사행량으로서 취출한다.

제16도는 상술한 판폭단 위치 검출기의 설명도로서, 압연재 S의 하방의 광원(66)이 발하는 빛을 렌즈 바렌(99)에 설치한 렌즈(100)를 통하여 도입하고, 그 빛을 다수의 소자를 등간격으로 가진 소자군(101)상에 결상시킴으로써 압연재 S의 폭단 위치를 검출하는 것이다.

지금, 총 소자수를 N, 시야 길이 L, 압연재 단부 X의 길이의 부분이 광원(96)을 가져 수광되지않은 소자수를 N'로 하면, X는 N'×

로 구해진다. 이 X는 압연재 S의 폭 방향의 움직임에 의해 변화하므로 이것을 측정함으로써 판폭단 위치를 구할 수가 있다.

상기 각 실시예중 동일의 것에는 동일의 부호가 부여된다.

또 본 발명에 사용하는 제어 회로는 하드웨어는 아니고, 컴퓨터를 사용한 소프트웨어로도 구성할 수 있는 점, 광원 및 검출기는 압연기 입구측 및 출구측의 어디에도 설치할 수 있는 점, 광원 및 검출기는 상하가 반대라도 좋은 점, 사행 조절기는 예를들어 단순한 증폭 회로, 즉 비례 이득을 사용하는 회로 혹은 비례 및 미분 회로, 또는 비례, 미분 및 적분 회로 등 압연 외란 등의 종류에 따라 적절히 사용 분류도 할 수 있는 점, 기타 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 변경을 가할 수 있는 점, 등은 물론이다.

본 발명에 의하면, 압연재의 사행을 방지하여 압연의 안정화를 실현시키고 또 그 결과 압연재의 사행에 의한 사고가 방지될 수 있어 가동율이 향상되고, 더우기 고장력을 걸어 사행을 방지하는 경우와 같이 큰 동력을 필요로 하지 않으므로 에너지 절약화에 공헌할 수 있다. 또 롤 갭의 좌우차를 없앰으로써 가공품의 형상을 매우 엄밀한 공차로 유지할 수 있다.

Claims (6)

1스텐드에 3개 이상의 작업 롤(8,9,10,11)을 구비하여 상기 작업 롤(8,9,10,11)에 의해 압연재(S)를 동시에 2점 이상에서 압연하도록 한 압연 방법에 있어서, 각 압연 패스중 적어도 하나의 패스의 작업측 및 구동측(36,37) 각각의 롤 갭(15,16,17)를 직접적 혹은 간접적으로 검출하는 단계와, 작업측 및 구동측(36,37)의 롤 갭(15,16,17)의 출력을 기초로 작업측 및 구동측(36,37)의 각각의 간격을 조절하여 작업측 및 구동측(36,37)의 롤 갭 차를 목표로 하는 값으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 패스 압연 방법.

1스텐드에 3개 이상의 작업 롤(8,9,10,11)을 구비하여 상기 작업 롤에 의해 압연재(S)를 동시에 2점이상에서 압연하도록 한 압연기에 있어서, 각 압연 패스중 적어도 하나의 패스의 작업측 및 구동측(36,37) 각각에 설치되어 롤 갭(15,16,17)을 직접적 혹은 간접적으로 검출하는 변위계(21a,21b,38a,38b,51a,51b,61a,61b)와, 상기 변위계(21a,21b,38a,38b,51a,51b,61a,61b)의 출력신호의 차를 나연산하여 롤 갭 차를 구하는 장치인 비교 연산기(22,39,53)와, 상기 롤 갭 차에 응하여 작업측 및 구동측(36,37)의 롤 갭(15,16,17)을 독립하여 변화시킬 수 있는 제어계(28a,28b,45a,45b,A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 패스 압연 장치.

1스텐드에 3개 이상의 작업 롤(8,9,10,11)을 구비하여 상기 작업 롤중 적어도 1개에 의해 압연재(S)를 동시에 2점이상에서 압연하는 압연기에 있어서, 압연재(S)의 사행이 방지되도록, 각 압연 패스중 적어도 하나의 패스의 입구측 혹은 출구측의 어느 한쪽의 압연재(S)의 통과면 하방 혹은 상방에 배치된 판폭단 위치 검출기(63,71)와, 상기 판폭단 위치 검출기(63,71)로부터의 신호를 기초로 압연재(S)의 사행량을 구하는 장치인 비교 연산기(65,73)와, 사행량에 응하여 압연 패스의 작업 측 및 구동측(36,37)의 롤 갭(15,16,17)을 독립하여 변화시키는 제어계(28a,28b,45a,45b,A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 패스 압연 장치.

제3항에 있어서, 사행 제어계가 구비되지 않은 압연 패스에 있어서 롤 갭(15,16,17)을 직접적 혹은 간접적으로 검출하기 위해 작업 롤(8,9,10,11)의 좌우의 작업측 및 구동측(36,37)에 설치된 변위계(21a,21b,38a,38b,51a,51b,61a,61b)와, 상기 좌우의 변위계(21a,21b,38a,38b,51a,51b,61a,61b)의 차를 연산하여 작업측과 구동측(36,37)의 롤 갭(15,16,17)의 차를 구하는 장치인 비교 연산기(22,39,53)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 장치.

제4항에 있어서, 롤 갭 차에 응하여 작업측 및 구동측(36,37)의 롤 갭(15,16,17)을 독립하여 변화시킬 수 있는 벤딩 제어계(B)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 장치.

제3항에 있어서, 롤 갭 차에 응하여 작업측 및 구동측(36,37)의 롤 갭(15,16,17)을 독립하여 변화시킬 수 있는 압축 액압 제어계(C)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 장치.

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