KR100687127B1 - 금속 판재의 압연 방법 및 압연 장치 - Google Patents

금속 판재의 압연 방법 및 압연 장치 Download PDF

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신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
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Abstract

본 발명은 캠버가 없거나 혹은 매우 캠버가 경미한 금속 판재를 안정적으로 제조할 수 있는 금속 판재의 압연 방법 및 압연 장치를 제공하는 것으로, 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상의 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군은 작업 롤에 작용하는 연직 방향과 압연 방향 쌍방의 하중을 지지하는 구성이고, 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 상기 압연기의 출구측에 피압연재를 협지하는 적어도 한 쌍의 핀치 롤로 이루어지는 압연 설비를 이용하여 핀치 롤로부터 피압연재에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스, 및 피압연재를 통하여 압연기의 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스 중 어느 한쪽 또는 쌍방을 측정하거나, 또는 측정치를 기초로 연산 산출하여 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 측정치 또는 연산치를 기초로 하여 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분을 제어하는 것을 특징으로 한다.
압연기, 핀치 롤, 보강 롤, 디플렉터 롤, 연산 장치

Description

금속 판재의 압연 방법 및 압연 장치 {METHOD AND DEVICE FOR ROLLING METAL PLATE MATERIAL}
본 발명은 금속 판재의 압연 방법 및 압연 장치에 관한 것으로, 특히 캠버가 없거나 혹은 매우 캠버가 경미한 금속 판재를 안정적으로 제조할 수 있는 금속 판재의 압연 방법 및 압연 장치에 관한 것이다.
금속 판재의 압연 공정에서는 압연 판재를 캠버, 즉 좌우 구부러짐이 없는 상태로 압연하는 것은 압연재의 평면 형상 불량이나 치수 정밀도 불량을 회피할 뿐만 아니라, 지그재그나 후미 교축 등의 통판(通板) 트러블을 회피하기 위해서도 중요하다. 또, 본 발명에서는 표기를 간단하게 하기 위해 압연 방향을 정면으로 한 경우의 좌우인 압연기의 작업측과 구동측의 것을 좌우라 부르는 것으로 한다.
이와 같은 문제에 대해, 일본 특허 공개 평4-305304호 공보에서는 압연기의 입구측 및 출구측에 있어서 압연재의 폭 방향 위치를 측정하는 장치를 배치하고, 이 측정치로부터 압연재의 캠버를 연산하여 이를 수정하도록 압연기 입구측에 배치한 엣저롤의 위치를 조정하는 캠버 제어 기술이 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 평7-214131호 공보에는 압연기 입구측 및 출구측에 배치된 엣저롤의 하중의 좌우차를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우차, 즉 압하 레벨링을 제어하는 캠버 제어 기술이 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2001-105013호 공보에는 압연 하중의 좌우차의 실측치를 분석하여 롤 개방도의 좌우차 즉 압하 레벨링을 제어하거나, 또는 사이드 가이드의 위치를 제어하는 캠버 제어 기술이 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 평8-323411호 공보에는 입구측의 엣저롤과 사이드 가이드, 그리고 출구측 사이드 가이드로 압연재를 구속하여 캠버 제어하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기한 일본 특허 공개 평4-305304호 공보에 기재된 압연재의 폭 방향 위치 측정에 의한 캠버 제어 기술에 관한 발명에서는, 이미 발생한 캠버를 수정하는 것이 기본으로 되어 있어, 캠버의 발생을 미연에 방지하는 것은 실질적으로 불가능하다.
일본 특허 공개 평7-214131호 공보에 기재된 압연기 입출구측의 엣저롤 하중 좌우차를 기초로 하는 캠버 제어 기술에 관한 발명에서는, 입구측 압연재에 이미 캠버가 존재하는 경우, 이것이 입구측 엣저롤 하중차의 외란이 되어 높은 제어 정밀도를 얻는 것이 곤란해진다. 또한, 출구측 엣저롤은 압연재 선단부가 엣저롤에 충돌하는 것을 피하기 위해 압연재 선단부 통판시에는 퇴피해 둘 필요가 있어 압연재 선단부로부터 캠버 제어를 실시하는 것도 곤란하다.
또한, 일본 특허 공개 제2001-105013호 공보에 기재된 압연 하중 좌우차에 의한 캠버 제어에 관한 발명에서는, 압연재의 입구측 판 두께가 판 폭 방향으로 불균일하거나, 압연재의 온도 분포가 판 폭 방향으로 불균일한 경우에는, 압연 하중 의 좌우차로부터 캠버를 추정하는 방법은 매우 정밀도가 나빠져 실용적이지 않다.
일본 특허 공개 평8-323411호 공보에 기재된 입구측 엣저롤, 입구측 사이드 가이드 및 출구측 사이드 가이드에 의한 캠버 제어에 관한 발명에서는 출구측 사이드 가이드가 출구측 압연재를 완전히 구속할 수 있으면 출구측 캠버를 0으로 하는 것이 가능해지지만, 압연 조업을 원활하게 실시하기 위해서는 출구측 사이드 가이드를 압연재 판 폭보다 확대해 둘 필요가 있고, 이 여유분만큼 압연재에 캠버가 생기게 된다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제는 결국 여러 가지 원인에 의해 발생하는 캠버를 고정밀도이면서 또한 시간 지연없이 측정 및 제어하는 방법이 없는 것에 기인하고 있다고 할 수 있다.
그래서, 본 발명은 이상의 캠버 제어에 관한 종래 기술의 문제점을 유리하게 해결하여 캠버가 없거나, 혹은 캠버가 매우 경미한 금속 판재를 안정적으로 제조할 수 있는 금속 판재의 압연 방법 및 압연 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 요지는 이하와 같다.
(1) 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상으로 분할된 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군(群)은 접촉하는 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향 하중의 쌍방을 지지하는 구성이고, 또한 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 상기 압연기의 출구측에 피압연재를 협지하는 적어도 한 쌍의 핀치 롤로 이루어지는 압연 설비를 이용하여 압연을 실행하는 금속 판재의 압연 방법이며, 상기 핀치 롤로부터 피압연재에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스, 및 피압연재를 통해 상기 압연기의 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스 중 어느 한쪽 또는 쌍방을 직접 측정하거나, 또는 소정의 측정치를 기초로 연산 산출하고, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 측정치 또는 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분을 제어하는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 방법.
(2) 상기 압연기 출구측의 핀치 롤이 피압연재에 압연 진행 방향의 힘을 가할 수 있는 핀치 롤 회전 구동 장치를 구비하고, 상기 구동 장치로부터 발생하는 핀치 롤 토크를 제어하여 피압연재에 장력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 금속 판재의 압연 방법.
(3) 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상으로 분할된 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군은 접촉하는 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향 하중의 쌍방을 지지하는 구성이고, 또한 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 상기 압연기의 출구측에 피압연재의 권취 장치를 갖는 압연 설비를 이용하여 압연을 실행하는 금속 판재의 압연 방법이며, 피압연재를 통해 상기 압연기의 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 상기 압연기의 분할 보강 롤 하중의 측정치를 기초로 연산 산출하고, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분을 제어하는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 방법.
(4) 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상으로 분할된 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군은 접촉하는 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향 하중의 쌍방을 지지하는 구성이고, 또한 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 상기 압연기의 출구측에 배치된 피압연재를 협지하는 적어도 한 쌍의 핀치 롤과, 상기 압연기의 분할 보강 롤 하중의 측정치를 기초로 하여 상기 분할 보강 롤에 접촉하는 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산하는 연산 장치와, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분의 제어량을 연산하는 연산 장치와, 상기 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도를 제어하는 제어 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 장치.
(5) 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상으로 분할된 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군은 접촉하는 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향 하중의 쌍방을 지지하는 구성이고, 또한 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 상기 압연기의 출구측에 배치되어 피압연재를 협지하고, 또한 피압연재와의 사이에 작용하는 압연 방향력의 반력을 작업측 및 구동측 독립적으로 측정하는 수단을 갖는 적어도 한 쌍의 핀치 롤과, 상기 압연 방향 반력의 측정치로부터 피압연재와 핀치 롤 사이에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산하는 연산 장치와, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분의 제어량을 연산하는 연산 장치와, 상기 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도를 제어하는 제어 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 장치.
(6) 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상으로 분할된 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군은 접촉하는 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향 하중의 쌍방을 지지하는 구성이고, 또한 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 피압연재를 권취하기 위해 상기 압연기의 출구측에 배치된 권취 장치와, 상기 압연기의 분할 보강 롤 하중의 측정치를 기초로 하여 상기 분할 보강 롤에 접촉하는 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산하는 연산 장치와, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분의 제어량을 연산하는 연산 장치와, 상기 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도를 제어하는 제어 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 장치.
도1은 (1)에 기재된 본 발명의 압연 방법에 관한 압연 장치, 또는 (4)에 기재된 본 발명의 압연 장치의 바람직한 실시 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도2는 (2)에 기재된 본 발명의 압연 방향에 관한 압연 장치, 또는 (5)에 기재된 본 발명의 압연 장치의 바람직한 실시 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도3은 (1)에 기재된 본 발명의 압연 방법에 관한 압연 장치, 또는 (4)에 기재된 본 발명의 압연 장치의 다른 바람직한 실시 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도4는 (3)에 기재된 본 발명의 압연 방법에 관한 압연 장치, 또는 (6)에 기재된 본 발명의 압연 장치가 바람직한 실시 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도5a는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 압연 방법에 관한 압연 장치, 또는 (4) 내지 (6)에 기재된 압연 장치에 적용되는 압연기의 형식을 특히 분할 보강 롤의 형식에 착안하여 모식적으로 설명하는 단면도이다.
도5b는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 압연 방법에 관한 압연 장치, 또는 (4) 내지 (6)에 기재된 압연 장치에 적용되는 압연기의 형식을 특히 분할 보강 롤의 형식에 착안하여 모식적으로 설명하는 평면도이다.
도5c는 도5a의 A-A 단면도이다.
이하, 발명의 실시 형태를 설명한다.
일반적으로, 판재의 압연에 의해 캠버가 생기는 원인으로서는, 롤 갭 설정 불량, 피압연재의 입구측 판 두께 좌우차 혹은 변형 저항 좌우차 등을 예로 들지만, 어떠한 원인의 경우라도 최종적으로는 압연에 의해 생기는 압연 방향의 신장 왜곡에 좌우차가 생김으로써 압연재의 출구측 속도에 좌우차가 생겨 캠버가 생기게 된다.
(1)에 기재된 본 발명의 금속 판재의 압연 방법에 따르면, 압연기 출구측의 핀치 롤에 의해 압연재가 협지되어 있고, 또한 핀치 롤은 폭 방향으로는 항상 똑같은 롤 주위 속도로 회전하고 있으므로, 캠버의 직접적인 원인이 되는 압연재 출구측 속도의 좌우차가 생긴 경우, 핀치 롤의 주위 속도와 압연재 출구측 속도 사이에 판 폭 방향에 부정합이 생기고, 그 결과, 핀치 롤과 압연재 사이에 작용하는 압연 방향(수평 방향)력에 좌우차가 생기게 된다. 즉, 압연재 출구측 속도가 느린 측은 상대적으로 핀치 롤에 의해 인입되고, 반대로 빠른 측은 상대적으로 핀치 롤에 의해 복귀되는 방향의 힘을 받게 된다. 이와 같은 압연 방향력의 좌우 언밸런스는 핀치 롤에 작용하는 압연 방향 반력의 좌우차, 그리고 압연재를 통해 상기 압연기의 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우차로서 현재화된다. 이 어느 하나를 검출 및 측정함으로써, 캠버의 직접적인 원인이 되는 신장 왜곡 차이의 좌우차 그리고 압연재 출구측 속도의 좌우차를 그 발생 시점에서 바로 검출하는 것이 가능해진다. 이와 같이 하여 검출된 압연재 출구측 속도의 좌우차를 해소하는 방향, 즉 압연재 출구측 속도가 느린 측의 롤 개방도를 줄이고 빠른 측의 롤 개방도를 늘이는 방향으로 롤 개방도를 제어함으로써 캠버의 발생을 미연에 방지하는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, (1)에 기재된 본 발명의 방법에서는 캠버 발생의 직접적인 원인이 되는 압연재 출구측 속도의 좌우차를 검출 및 측정하여, 바로 이것을 균일화하기 위한 롤 개방도 조작을 실시하므로, 실질적으로 캠버 발생이 없거나 혹은 캠버가 매우 경미한 압연이 실현 가능해진다.
또한, (2)에 기재된 본 발명에서는, (1)에 기재된 구성에다가 압연기 출구측의 핀치 롤이 피압연재에 압연 진행 방향의 힘을 가할 수 있는 핀치 롤 회전 구동 장치를 구비하고, 상기 구동 장치로부터 발생하는 핀치 롤 토크를 제어하여 피압연재에 장력을 작용시킨다. 이 압연 방법에 따르면, 핀치 롤로부터 피압연재에 장력을 작용시키면서 압연을 실행하므로, 피압연재의 형상을 더욱 양호하게 유지하면서 캠버가 없는 압연을 실행할 수 있는 동시에, 핀치 롤과 피압연재 사이에 작용하는 압연 방향력이 일방향이 되므로 핀치 롤측으로부터 상기 압연 방향력을 측정하는 장치 구성이 간편해지는 이점도 있다.
(3)에 기재된 본 발명은 특히 코일 형상으로 권취하여 제조되는 박판 제품에 적합한 압연 방법이다. 즉, 압연기 출구측에 핀치 롤이 없어도 캠버 발생의 원인이 되는 신장 왜곡의 좌우차가 생긴 경우, 권취 장치와 압연기 사이의 피압연재의 장력에 좌우차가 생기므로, 이것이 압연기의 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 언밸런스로서 현재화하게 된다. 이 압연 방향력의 좌우 언밸런스를 상기 압연기의 분할 보강 롤 하중의 측정치로부터 압연 방향 성분을 추출하여 연산하면, 이 연산치가 캠버 발생의 원인이 되는 피압연재의 압연기 출구측 속도의 좌우차를 직접적으로 반영하고 있으므로, 이를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분을 제어함으로써 캠버를 방지하는 것이 가능해진다.
다음에, 이상의 (1) 내지 (3)에 기재된 본 발명의 금속 판재의 압연 방법을 실시하기 위한 압연 장치에 관한 본 발명에 대해 설명한다.
(4)에 기재된 본 발명에서는, 압연기의 분할 보강 롤은 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향(수평 방향) 하중의 쌍방을 지지하기 위해 작업 롤의 바로 위 혹은 바로 아래에 존재하는 것은 아니고, 연직 방향에 대해 경사를 갖고 작업 롤에 접하는 출구측 보강 롤군과 입구측 보강 롤군으로 분리하여 배치된, 소위 클러스터 구조로 되어 있다. 이와 같은 보강 롤에 배치된 하중 측정 장치에 의한 각 분할 보강 롤 하중 측정치를 기초로, 이 수평 방향 즉 압연 방향 성분을 추출하여 작업 롤에 작용하는 힘의 합력을 계산함으로써, 상기한 바와 같이 캠버의 발생 원인이 되는 피압연재의 압연기 출구측 속도의 좌우차에 기인하여 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산할 수 있다. 이와 같은 연산 장치와, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량을 연산하는 연산 장치와, 상기 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도를 제어하는 제어 장치를 구비함으로써 캠버 발생의 원인이 되는 피압연재의 압연기 출구측 속도를 균일하게 하여 캠버 발생이 없는 압연을 실현하는 것이 가능해진다.
또한, (5)에 기재된 본 발명에서는, 핀치 롤은 피압연재와 핀치 롤 사이에 작용하는 압연 방향력의 좌우차를 직접 검출 및 측정하기 위한 장치를 갖고 있으므로, 캠버의 발생 원인이 되는 피압연재의 압연기 출구측 속도의 좌우차를 즉시 검지하여 캠버를 발생시키지 않도록 압연기의 롤 개방도 제어를 실시하는 것이 가능해진다.
(6)에 기재된 본 발명은 (3)에 기재된 본 발명의 압연 방법을 실시하기 위한 압연 장치이며, 압연기 출구측에 권취 장치를 갖고 있으므로, 캠버 발생의 원인이 되는 피압연재의 압연기 출구측 속도의 좌우차가 생긴 경우, 압연기로부터 권취 장치까지의 사이의 피압연재의 장력에 좌우차가 생기고, 이것이 압연기의 작업 롤에 압연 방향력으로서 전달된다. 따라서, 분할 보강 롤 하중의 측정치를 기초로 하여 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산하는 연산 장치에 의해 작업 롤에 작용하는 압연 방향력을 연산하고, 이를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량을 연산하는 연산 장치와, 상기 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도를 제어하는 제어 장치를 구비함으로써 캠버 발생의 원인이 되는 피압연재의 압연기 출구측 속도를 균일하게 하고, 캠버 발생이 없는 압연을 실현하는 것이 가능해진다.
다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명한다.
도1에는, (1)에 기재된 본 발명의 압연 방법에 관한 압연 장치, 또는 (4)에 기재된 본 발명의 압연 장치의 바람직한 실시 형태를 나타낸다. 압연기(1)의 출구측에는 핀치 롤(2)을 갖고, 또한 압연기(1)는 도5a 내지 도5c에 도시한 바와 같이 축 방향으로 복수의 분할된 보강 롤(5, 6, 7, 8)을 입구측 및 출구측에 갖고 있다. 특히, 입구측 상분할 보강 롤(5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 5-5) 및 출구측 상분할 보강 롤(6-1, 6-2, 6-3, 6-4)에는 개별로 하중 측정 장치{9-1, 9-2, 9-3, 9-4, 9-5[도5c의 A-A 단면도 참조] 및 10-1, 10-2, 10-3, 10-4(단면도 생략)}가 배치되어 있다. 또, 피압연재(13)는 압연 방향(14)으로 압연된다. 압연기(1)는 이와 같이 입구측 및 출구측 분할 보강 롤을 갖고, 각각 하중 측정 장치가 배치되어 있으므로, 입구측 상분할 보강 롤 하중 작용선 방향(15) 및 출구측 상분할 보강 롤 하중 작용선 방향(16)으로 작용하는 상분할 보강 롤 하중의 수평 방향 성분, 즉 압연 방향 성분을 분할 보강 롤 하중 측정치를 기초로 연산 산출함으로써, 피압연재(13)를 통해 상부 작업 롤(3)에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산할 수 있다. 그 연산 장치가 17이다.
이 연산 장치(17) 중에는 다음과 같은 연산을 행하고 있다.
제i 번째의 분할 보강 롤 하중의 측정치를 qi, 각 분할 보강 롤 하중 작용선 방향이 수평선으로 이루어지는 각을 θi(입구측 분할 보강 롤이 예각, 출구측 분할 보강 롤이 둔각이 됨), 각 분할 보강 롤의 동체 길이 중심 위치를 밀 센터를 원점으로 하는 롤 축 방향 좌표로 표현한 것을 Zi, 작업 롤의 작업측 쵸크와 구동측 쵸크의 중심 거리를 aW, 피압연재와 작업 롤 사이에 작용하는 압연 방향력을 작업측 및 구동측 작업 롤 쵸크 위치에서 평가한 가상적 압연 방향력을 각각 FR W, FR D라 할 때, 작업 롤에 작용하는 압연 방향력 및 모멘트의 평형 조건식으로부터 다음 식을 얻는다.
FR W ＋ FR D ＝ Σqicosθi － (FW ＋ FD)
FR W － FR D ＝ (2/aW)ΣZiqicosθi － (FW － FD)
여기서, FW, FD는 작업 롤에 작용하는 수평 방향 롤 벤딩력의 작업측 및 구동측의 실적치로, 수평 롤 벤딩력을 배치하지 않는 경우에는 생략해도 좋다. [수학식 1], [수학식 2]를 연립해서 풂으로써 FR W, FR D가 바로 계산된다. 특히 여기서는 피압연재와 작업 롤 사이에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 문제로 하므로, FR df ＝ FR W － FR D, 즉 [수학식 2]에 의해 부여되는 가상적 압연 방향력의 좌우차를 연산하게 된다.
다음에, 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산 결과를 기초로 하여 연산 장치(18)에 있어서 압연기 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분의 제어량의 연산을 행하고, 이를 제어 지령치로 하여 압연기(1)의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분을 제어한다. 이 때, 롤 개방도의 좌우차 그 자체를 제어 지령치로 하여 제어하는 경우 외에, 예를 들어 스킨 패스 압연과 같이 압연 하중을 소정의 값으로 하는 것을 제어 목표로 하는 압연 조업의 경우에는 압연 하중의 제어 지령치에 좌우차를 부가함으로써 간접적으로 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분을 제어하는 실시 형태도 있다.
그런데, 도1에서는 상부 보강 롤에 작용하는 하중만을 측정하고 있는 실시 형태의 예를 나타내고 있지만, 하부 보강 롤도 상부 보강 롤과 같은 구조로서 하중 측정 장치를 배치하고, 피압연재(13)를 통해 상하 작업 롤에 작용하는 압연 방향력 의 좌우 밸런스를 연산 산출하여 제어하는 형태도 바람직한 실시 형태이다.
도2에는 (2)에 기재된 본 발명의 압연 방법에 관한 압연 장치, 또는 (5)에 기재된 본 발명의 압연 장치의 바람직한 실시 형태를 나타낸다. 도2에 나타낸 실시 형태에서는 도1에 나타낸 실시 형태에 비해, 또한 핀치 롤(2)에 의해 피압연재(13)에 장력을 작용시키고 있으므로, 피압연재(13)의 출구측 형상이 더욱 개선된다. 또한, 상부 핀치 롤(11), 하부 핀치 롤(12) 각각에 작용하는 압연 방향력의 측정 장치(19 및 20)는 작업측, 구동측 각각의 핀치 롤 쵸크에 작용하는 압연 방향력을 측정할 수 있도록 배치되어 있으므로, 피압연재(13)와 핀치 롤(11, 12) 사이에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 검출 및 측정할 수 있다. 즉, 핀치 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산 장치(21)에서는 작업측의 상부 핀치 롤 쵸크에 작용하는 압연 방향력(FP TW), 하부 핀치 롤에 작용하는 압연 방향력(FP BW), 구동측의 상부 핀치 롤 쵸크에 작용하는 압연 방향력(FP TD), 하부 핀치 롤에 작용하는 압연 방향력(FP BD)으로부터 상하 핀치 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우차(FP df)를
FP df ＝ (FP TW ＋ FP BW) － (FP TD ＋ FP BD)
에 의해 연산한다. 이 연산치(FP df)가 피압연재와 핀치 롤 사이에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 대표하는 값이 된다. 다음에, 상기 연산치를 기초로 하여 압연기(1)의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량을 연산 장치(18)에 있어서 연산한다. 여기서는, 예를 들어 FP df를 기초로 하여 비례(P) 게인, 적분(I) 게인, 미분(D) 게인을 고려한 PID 연산에 의해 제어량을 연산한다. 그리고, 이 연산치를 기초로 하여 압연기(1)의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분을 제어함으로써, 실질적으로 캠버 발생이 없는 압연을 실현할 수 있다.
이상의 도1과 도2에서 각각 설명한 압연 장치를 조합하여 사용하는 것도 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산 정밀도를 높이는 점에서 바람직한 실시 형태가 된다.
도3에는 (1)에 기재된 본 발명의 압연 방법에 관한 압연 장치, 또는 (4)에 기재된 본 발명의 압연 장치의 다른 바람직한 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 압연기(1)의 상부 롤계는 도5a 내지 도5c의 형식이지만, 하부 롤계는 통상의 4단 압연기와 같은 형식으로 되어 있고, 하부 작업 롤(4) 및 하부 보강 롤(22)을 구비하고 있다. 단, 하부 작업 롤(4)에는 작업측, 구동측 각각 독립적으로 롤 쵸크에 작용하는 압연 방향력의 반력을 측정할 수 있는 측정 장치(23)가 배치되어 있다. 이 측정 장치(23)의 출력으로부터 상기한 핀치 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산 장치(21)와 같은 연산 알고리즘에 의해 하부 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산할 수 있다. 또한, 상부 롤계에 관해서는, 도1에 나타낸 실시 형태와 마찬가지로 분할 보강 롤 하중의 측정치를 기초로 하여 상부 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산할 수 있고, 이 경우의 연산 장치(17)에 있어서는 압연기의 상하 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산할 수 있다. 이 연산 결과를 기초로 하여 압연기 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분의 제어량의 연산 장치(18)에 있어서 압연기 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분의 제어량을 연산하고, 이 연산치를 기초로 하여 압연기(1)의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분을 제어함으로써 양호한 캠버 제어가 가능해진다.
도4에는 (3)에 기재된 본 발명의 압연 방법에 관한 압연 장치, 또는 (6)에 기재된 본 발명의 압연 장치의 바람직한 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 얇은 판자 압연을 대상으로 하여 압연기 출구측에 디플렉터 롤(25)과 권취 장치(24)가 배치되어 있다. 이 경우에도 캠버 발생의 원인이 되는 피압연재의 압연기 출구측 속도의 좌우차에 대응하여 압연기와 권취 장치 사이에 작용하는 압연 방향력의 좌우차가 압연기의 작업 롤에 전달되므로, 이를 분할 보강 롤 하중의 측정치로부터 연산 장치(17)를 거쳐서 연산하고, 연산 장치(18)에 의해 피압연재의 압연기 출구측 속도를 균일하게 하기 위한 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량을 연산하여 제어함으로써 양호한 캠버 제어가 실시된다.
또, 도4에 나타내는 실시 형태에, 또한 필요에 따라서 도3에 도시한 하부 작업 롤의 압연 방향력의 좌우 밸런스의 측정 및 연산 장치를 조합하는 것, 또한 압연기와 권취 장치 사이의 장력의 좌우 밸런스의 검출 정밀도를 높이는 목적으로 디 플렉터 롤의 작업측 및 구동측에 장력 측정 장치를 배치하여 상기 장력의 좌우 밸런스를 측정 및 연산하는 장치를 조합하는 것도 바람직한 실시 형태이다.
본 발명의 금속 판재의 압연 방법 및 압연 장치를 이용함으로써, 캠버가 없거나 혹은 캠버가 매우 경미한 금속 판재를 안정적으로 제조하는 것이 가능해져, 금속 판재의 압연 공정의 생산성 및 수율의 대폭적인 향상을 실현할 수 있다.

Claims (6)

  1. 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상으로 분할된 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군은 접촉하는 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향 하중의 쌍방을 지지하는 구성이고, 또한 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 상기 압연기의 출구측에 피압연재를 협지하는 적어도 한 쌍의 핀치 롤로 이루어지는 압연 설비를 이용하여 압연을 실행하는 금속 판재의 압연 방법이며, 상기 핀치 롤로부터 피압연재에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스, 및 피압연재를 통해 상기 압연기의 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스 중 어느 한쪽 또는 쌍방을 직접 측정하거나, 또는 상기 압연기의 분할 보강 롤 하중 측정치, 혹은 상기 압연기의 분할 보강 롤 하중 측정치 및 작업 롤에 작용하는 수평 벤딩력의 측정치를 기초로 연산 산출하고, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 측정치 또는 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분을 제어하는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압연기 출구측의 핀치 롤이 피압연재에 압연 진행 방향의 힘을 가할 수 있는 핀치 롤 회전 구동 장치를 구비하고, 상기 구동 장치로부터 발생하는 핀치 롤 토크를 제어하여 피압연재에 장력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 방법.
  3. 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상으로 분할된 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군은 접촉하는 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향 하중의 쌍방을 지지하는 구성이고, 또한 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 상기 압연기의 출구측에 피압연재의 권취 장치를 갖는 압연 설비를 이용하여 압연을 실행하는 금속 판재의 압연 방법이며, 피압연재를 통해 상기 압연기의 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 상기 압연기의 분할 보강 롤 하중의 측정치를 기초로 연산 산출하고, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분을 제어하는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 방법.
  4. 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상으로 분할된 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군은 접촉하는 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향 하중의 쌍방을 지지하는 구성이고, 또한 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 상기 압연기의 출구측에 배치된 피압연재를 협지하는 적어도 한 쌍의 핀치 롤과, 상기 압연기의 분할 보강 롤 하중의 측정치를 기초로 하여 상기 분할 보강 롤에 접촉하는 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산하는 연산 장치와, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분의 제어량을 연산하는 연산 장치와, 상기 롤 개방도 의 좌우 비대칭 성분 제어량의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도를 제어하는 제어 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 장치.
  5. 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상으로 분할된 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군은 접촉하는 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향 하중의 쌍방을 지지하는 구성이고, 또한 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 상기 압연기의 출구측에 배치되어 피압연재를 협지하고, 또한 피압연재와의 사이에 작용하는 압연 방향력의 반력을 작업측 및 구동측 독립적으로 측정하는 수단을 갖는 적어도 한 쌍의 핀치 롤과, 상기 압연 방향 반력의 측정치로부터 피압연재와 핀치 롤 사이에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산하는 연산 장치와, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분의 제어량을 연산하는 연산 장치와, 상기 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도를 제어하는 제어 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 장치.
  6. 상하 어느 한쪽 또는 쌍방의 롤 어셈블리가 축 방향 3분할 이상으로 분할된 분할 보강 롤에 의해 작업 롤을 지지하는 기구를 갖고, 상기 분할 보강 롤군은 접촉하는 작업 롤에 작용하는 연직 방향 하중과 압연 방향 하중의 쌍방을 지지하는 구성이고, 또한 상기 분할 보강 롤에는 각각 독립적으로 하중 측정 장치를 배치한 압연기와, 피압연재를 권취하기 위해 상기 압연기의 출구측에 배치된 권취 장치와, 상기 압연기의 분할 보강 롤 하중의 측정치를 기초로 하여 상기 분할 보강 롤에 접촉하는 작업 롤에 작용하는 압연 방향력의 좌우 밸런스를 연산하는 연산 장치와, 상기 압연 방향력의 좌우 밸런스의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분의 제어량을 연산하는 연산 장치와, 상기 롤 개방도의 좌우 비대칭 성분 제어량의 연산치를 기초로 하여 상기 압연기의 롤 개방도를 제어하는 제어 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 압연 장치.
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