KR100530469B1 - 판 압연기의 롤 정렬상태 진단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상하부 백업롤과 상하부 작업롤로 구성된 4단 판 압연기에서 롤의 정렬상태를 진단하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방법은, 롤을 외부에서 지지하는 롤 초크 클램프 플레이트에 스트레인게이지 센서를 각각 부착하는 단계와, 스트레인게이지 센서를 통해 상하부 백업롤 및 상하부 작업롤의 트러스트를 각각 측정하는 단계 및, 롤의 트러스트와 수학식 1 내지 수학식 6을 통해 롤의 교차방향 및 교차각을 계산하여 롤의 정렬상태를 진단하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 판 압연기에 작용하는 트러스트를 측정하여 롤의 정렬상태를 정확하게 진단함으로써, 안전사고를 미연에 예방하는 효과가 있다.

Description

판 압연기의 롤 정렬상태 진단방법{Diagnosis method of roll alignment for strip mill stand}

본 발명은 압연기의 롤 정렬상태를 진단하는 방법에 관한 것이며, 특히, 판 압연기에 작용하는 트러스트를 측정하여 롤의 정렬상태를 진단하는 방법에 관한 것이다.

페어 크로스(Pair Cross) 롤을 채택하는 압연기에서는 롤 교차각 조정을 위해 롤교차각을 측정하는 수단을 보유하고 있으나, 라이너 마모, 구동 메커니즘 상의 기어 백래시 등으로 롤 교차각 측정수단에서 측정한 각도값과 실제 측정한 각도값의 사이에는 오차가 발생한다. 더욱이, 페어 크로스 롤을 채택하지 않는 압연기에서는 롤 정렬상태를 측정할 수 있는 방법이 현재까지는 개발되지 않았다.

판 압연기에서 롤의 중심선이 서로 평행하지 않게 교차되어 있으면, 압연시 또는 롤(작업롤 또는 백업롤)의 교체후 영점을 조정하는 영조시에 롤에 축방향으로 트러스트(thrust)가 발생한다.

압연시에 롤에 트러스트가 좌우 비대칭으로 발생하게 되면 압연강판이 일측방향으로 쏠림과 같은 압연강판의 사행 및, 압연강판의 꼬임 등이 발생할 수 있다. 또한, 롤에 트러스트가 좌우 대칭적으로 발생하지 않고 한 쪽으로 과도하게 발생하게 되면 베어링의 소손, 롤 초크 클램프 플레이트를 고정하는 고정볼트 등의 돌발적인 파손을 가져온다. 이러한 문제점이 발생하면 이를 정비하기 위해 작업을 중지해야 함으로 그에 따른 손실이 막대하다.

국제공개 WO 99/43452호(발명의 명칭 : 강판 압연방법 및 강판 압연기)에는 롤 트러스트를 측정한 데이터를 이용하여 롤 수직방향 위치조절장치의 영점조정에 활용하는 기술이 기재되어 있다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 판 압연기에 작용하는 트러스트를 측정하여 롤의 정렬상태를 정확하게 진단함으로써, 안전사고를 미연에 예방할 수 있는 판 압연기의 롤 정렬상태 진단방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 롤 정렬상태 진단방법은, 상기 롤을 외부에서 지지하는 롤 초크 클램프 플레이트에 스트레인게이지 센서를 각각 부착하는 단계와, 상기 스트레인게이지 센서를 통해 상하부 백업롤 및 상하부 작업롤의 트러스트를 각각 측정하는 단계 및, 상기 롤의 트러스트와 수학식 1 내지 수학식 6을 통해 상기 롤의 교차방향 및 교차각을 계산하여 롤의 정렬상태를 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

현재 사상압연기는 다수 개의 압연기가 일렬로 배열되며 이런 다수 개의 압연기를 압연강판이 통과하면서 소비자가 원하는 두께 및 폭을 갖는 압연강판으로 제조된다. 이런 사상압연기에 있어서, 전단부의 압연기는 단순 4하이(high) 압연기이고, 후단부의 압연기는 페어 크로스(Pair Cross) 압연기이다. 이런 사상압연기에서 롤 정렬이 가장 이상적인 경우는, 4하이 압연기의 경우에는 트러스트가 발생하지 않아야 하고, 페어 크로스 압연기의 경우에는 트러스트의 크기가 같고 그 방향이 반대방향으로 작용하여야 한다.

압연기에서 발생하는 롤의 트러스트는 압연롤의 사이에서 발생하여 최종적으로 롤 초크 클램프 플레이트(6)에 전달되는데, 따라서 롤의 트러스트 측정은 롤 초크 클램프 플레이트(6)에서 한다(도 1, 도 2 참조). 트러스트는 힘이기 때문에 로드셀 센서를 사용할 수도 있으나, 로드셀 센서를 사용하기 위해서는 로드셀 센서를 설치하기 위해 롤 초크 클램프 플레이트(6)를 개조하여야 한다. 즉, 로드셀 센서가 일정 크기를 갖기 때문에, 현 상태의 롤 초크 클램프 플레이트(6)에 설치할 수 없어, 로드셀 센서가 위치할 수 있는 공간을 제공하도록 롤 초크 클램프 플레이트(6)를 개조하여야 한다.

그래서, 본 발명에서는 롤 초크 클램프 플레이트(6)에 직접 부착이 가능한 스트레인게이지 센서를 이용한 것이다.

아래에서, 본 발명에 따른 판 압연기의 롤 정렬상태 진단방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 3은 도 1에 도시된 롤에 발생하는 트러스트의 발생부위 및 그 방향을 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 롤의 교차방향에 따른 트러스트의 방향을 나타낸 개략도이다.

본 발명은 롤의 중심선이 서로 교차되어 회전하면 반드시 트러스트가 발생된다는 원리를 이용하였다. 그리고, 트러스트의 크기는 롤 교차각과 비례관계가 있다는 사실을 이용하였다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 압연롤에서 트러스트 발생부위는 상하부 백업롤(1, 4)과 상하 작업롤(2, 3)의 사이, 상하부 작업롤(2, 3)과 압연판(9)의 사이이다.

압연시 외부에서 트러스트의 측정은 롤 사이에서는 불가능하므로, 롤 사이에서 발생된 트러스트를 각각의 롤(1, 2, 3, 4)을 외부에서 지지하는 롤 초크 클램프 플레이트(6, 도시 안됨)에서 각각 측정하여야 한다. 그래서, 본 발명은 각각의 롤 초크 클램프 플레이트(6)에 스트레인게이지 센서를 각각 부착하여 각 트러스트를 측정하였다. 이와 같은 방법으로 측정 가능한 롤의 트러스트는 상하부 백업롤(1, 4), 상하부 작업롤(2, 3)의 트러스트인 T_B ^t, T_B ^b, T_W ^t, T_W ^b 이다.

상하부 백업롤(1, 4)에 각각 작용하는 트러스트(T_B ^t, T_B ^b)는 상부 백업롤(1)과 상부 작업롤(2), 하부 백업롤(4)과 하부 작업롤(3)의 사이에서 각각 작용하는 트러스트(T_WB ^t, T_WB ^b)와 같다. 그리고, 상하부 작업롤(2, 3)에 각각 작용하는 트러스트(T_W ^t, T_W ^b)는 상하부 백업롤 트러스트(T _B ^t, T_B ^b), 그리고 상하부 작업롤(2, 3)과 압연판(9)의 사이에 각각 작용하는 트러스트(T_WS ^t, T_WS ^b)를 동시에 받고 있다.

트러스트의 방향은 롤의 교차방향에 따라 결정되므로, 도 3과 같이 롤이 교차되어 있다고 가정하면 상기와 같은 관계는 수학식 1 내지 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.

상기와 같은 관계를 통해 직접 측정이 불가능한 상하부 작업롤(2, 3)과 압연판(9)의 사이에 각각 작용하는 트러스트(T_WS ^t, T_WS ^b)는 수학식 2 및 수학식 3을 통해 구할 수 있다.

또한, 트러스트와 교차각의 사이에는 함수관계가 있으므로 롤의 교차각도 알 수 있다. 백업롤(1, 4)과 작업롤(2, 3) 사이의 관계 함수를 F_WB(α), 작업롤(2, 3)과 압연판(9) 사이의 함수를 F_WS(α_S)라 하면 수학식 5, 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.

상기 수학식 5 및 수학식 6에서, α는 백업롤과 작업롤 사이의 교차각을 나타내고, α_S 는 작업롤과 압연판 사이의 교차각을 나타낸다.

결론적으로, 롤 초크 클램프 플레이트(6)에 각각 부착된 스트레인게이지 센서를 통해, 상하부 백업롤(1, 4), 상하부 작업롤(2, 3)의 트러스트인 T_B ^t, T _B ^b, T_W ^t, T_W ^b 를 측정하게 수학식 1 내지 수학식 6을 통해 롤의 교차방향 및 교차각을 계산할 수 있으므로, 롤의 정렬상태를 정확하게 진단할 수 있다.

도 1 및 도 2에서 미설명부호 5는 롤 하우징, 7은 고정볼트, 8은 롤 초크를 각각 나타낸다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 판 압연기의 롤 정렬상태 진단방법은 롤 초크 클램프 플레이트에 부착되는 각각의 스트레인게이지 센서를 통해 롤의 트러스트를 측정하여 롤 정렬상태를 정확하게 진단할 수 있다.

본 발명을 통해 롤 정렬상태를 진단하여 롤의 정렬상태가 바르지 못하면 이를 정비자에게 알려줄 수 있어, 좌우 비대칭 트러스트에 의해 발생하는 판 쏠림, 사행, 꼬임 등을 방지할 수 있고, 또한 과도한 롤의 트러스트 발생에 의해 야기되는 베어링의 소손, 초크 클램프 플레이트를 고정하는 고정볼트의 돌발적인 파손을 방지하여 안전사고를 방지할 수 있고, 설비의 휴지시간을 감소시켜 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 판 압연기의 롤 정렬상태 진단방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 일반적인 압연기의 하우징을 나타낸 측면도이고,

도 2는 도 1에 도시된 압연기의 하우징을 나타낸 사시도이고,

도 3은 도 1에 도시된 롤에 발생하는 트러스트의 발생부위 및 그 방향을 나타낸 개략도이며,

도 4는 도 3에 도시된 롤의 교차방향에 따른 트러스트의 방향을 나타낸 개략도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 상부 백업롤 2 : 상부 작업롤

3 : 하부 작업롤 4 : 하부 백업롤

5 : 롤 하우징 6 : 롤 초크 클램프 플레이트

7 : 고정볼트 8 : 롤 초크

9 : 압연판

Claims (1)

1. 상하부 백업롤과 상하부 작업롤로 구성된 4단 판 압연기에서 상기 롤의 정렬상태를 진단하는 방법에 있어서,

   상기 롤을 외부에서 지지하는 롤 초크 클램프 플레이트에 스트레인게이지 센서를 각각 부착하는 단계와, 상기 스트레인게이지 센서를 통해 상하부 백업롤 및 상하부 작업롤의 트러스트(T_B ^t, T_B ^b, T _W ^t, T_W ^b)를 각각 측정하는 단계 및, 상기 롤의 트러스트와 하기의 식을 통해 상기 롤의 교차방향 및 교차각을 계산하여 롤의 정렬상태를 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 판 압연기의 롤 정렬상태 진단방법.

   여기서, T_WB ^t, T_WB ^b는 상부 백업롤과 상부 작업롤, 하부 백업롤과 하부 작업롤의 사이에 작용하는 트러스트이고, T_WS ^t, T_WS ^b는 상부 작업롤과 압연판, 압연판과 하부 작업롤의 사이에 작용하는 트러스트이며, F_WB(α)는 백업롤과 작업롤 사이의 관계 함수로서, α는 백업롤과 작업롤 사이의 교차각을 나타내고, F_WS(α_S)는 작업롤과 압연판 사이의 함수로서, α_S 는 작업롤과 압연판 사이의 교차각을 나타낸다.