KR100957924B1 - 페어 크로스 압연기를 이용한 후강판의 제조방법 - Google Patents

페어 크로스 압연기를 이용한 후강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 페어 크로스(Pair Cross)압연기를 이용하여 후강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상/하부 작업롤과 지지롤을 페어로 크로스시킴으로서 폭중앙부의 롤갭은 고정하고, 양 사이드부의 롤갭만을 변화시켜 소재 크라운을 제어함으로써 폭방향 두께편차를 최소화시킬 수 있는 후강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 강 슬라브를 가열한 다음, 페어 크로스 압연기를 이용하여 조압연, 폭압연, 및 길이압연하여 후강판을 제조하는 방법에 있어서,
하기 식에 의하여 길이압연시의 페어 크로스 각[θ(i)]를 구하는 단계; 및
Figure 112003029691802-pat00001
[여기서, Cθ(i) : 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량, Dw : 평균 작업롤 (WR) 직경, B : 소재 폭, a : 소재 크라운 정의점]
상기에서 구한 페어 크로스 각[θ(i)]에 따라 페어 크로스 각을 제어하여 길이압연하는 단계를 포함하여 구성되는 페어 크로스 압연기를 이용한 후강판의 제조방법을 그 요지로 한다.
후강판, 페어 크로스 압연기, 길이압연, 크라운, 압연하중, 페어 크로스 각

Description

페어 크로스 압연기를 이용한 후강판의 제조방법{Method for Manufacturing Steel Plate Using Pair Cross Rolling Mill}
도 1은 통상적인 페어 크로스 압연기를 이용한 후강판의 제조설비를 개략적으로 나타내는 개략도
도 2는 페어 크르스 압연기의 제어원리를 나타내는 모식도
본 발명은 페어 크로스(Pair Cross)압연기를 이용하여 후강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크라운 발생량을 사전에 예측하여 페어 크로스 각을 변화시켜 작업롤의 폭방향 사이드부의 롤갭을 조정함으로써 소재의 크라운(Crown) 발생을 제어하여 두께편차를 줄일 수 있는 페어 크로스 압연기를 이용한 후강판의 제조방법에 관한 것이다.
후강판의 압연방법은 도 1에 나타난 바와 같이 가열로에서 1000~1300℃로 가열된 슬라브(SLAB)의 표면을 고르게 하기 위하여 약압하의 조압연공정, 소재를 90°회전하여 목표폭에 도달될 때까지 폭내기를 하는 폭압연공정, 다시 90°회전하여 최종제품 두께까지 연속적으로 작업하면서 길이를 늘려가는 길이압연공정으로 이루어진 다.
상기 후강판의 압연방법중 길이압연공정에서 상부와 하부의 작업롤과 지지롤을 각각 페어로 크로스시킴으로서 양 사이드부의 롤갭만을 변화시켜(폭중앙부의 롤갭은 고정) 소재 크라운을 제어함으로서 폭방향 두께편차를 줄일 수 있다.
크라운이란 소재 폭방향에서의 중앙부의 두께와 양단부의 두께의 평균치의 차를 나타내는 것으로서, 간단히 폭방향 두께차라고 말할 수 있다.
폭방향 두께차는 일반적으로 후강판 압연시 상,하부 작업롤 사이의 소재에 압연력을 주기 위하여 작업롤 양단부에 압연력을 부여함으로서 상하 작업롤이 각 반대방향의 벤딩현상이 발생하면서 폭방향 중앙부의 두께가 크고 양단부의 두께가 작은 폭방향 두께편차가 발생하게 된다.
폭방향 두께차가 크면 압연 목표두께를 설정할 때 두께여유치를 보다 많이 부여를 하여야 두께부족에 의한 불량발생을 방지할 수 있으며 이는 소재에서 제품의 수율을 의미하는 실수율 하락을 유발시켜 경제적으로 손실을 초래하므로 가능한 한 폭방향 두께차를 줄이는 것이 매우 중요하다.
종래에는 폭방향 두께차를 줄이기 위하여 압연공정에서 초기에는 강압하를 하다가 길이내기압연종료패스의 3-4패스전부터 약 압하를 하여 상,하부 작업롤의 벤딩을 줄임으로서 폭방향 두께편차를 제어하였다.
하지만, 폭방향 두께차의 발생은 상하부 작업롤의 벤딩이 주요한 원인이지만 많은 압연작업을 실시함에 따른 작업롤의 마모발생, 소재의 온도전이에 따른 작업롤의 열팽창등도 압연작업 환경에 따라 시시각각 변화될 소지가 있으므로 압연종료패 스전의 3~4패스동안 어느 정도의 약압하를 부여해야하는지, 압연작업성을 좋게하기 위하여 압하량을 서서히 감소시키는 압연력 패턴에 따른 압연패스 스케줄을 설정하는데 어려움이 있어 원활하게 폭방향 두께차를 제어하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.
본 발명자는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 페어 크로스 압연기를 이용하여 후강판을 제조하는 방법에 있어서 상/하부 작업롤과 지지롤을 페어로 크로스시킴으로서 폭중앙부의 롤갭은 고정하고, 양 사이드부의 롤갭만을 변화시켜 소재 크라운을 제어함으로써 폭방향 두께편차를 최소화시킬 수 있는 후강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 강 슬라브를 가열한 다음, 페어 크로스 압연기를 이용하여 조압연, 폭압연, 및 길이압연하여 후강판을 제조하는 방법에 있어서,
하기 식(1) 및 식(2)에 의하여 길이압연후 소재목표 크라운량[Ch(i)] 및 압연하중에 의한 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운량[Cmec(i)]을 각각 구하는 단계;
Figure 112003029691802-pat00002
[여기서, i : 길이압연공정 패스 수 (1~N 패스)
Ch(i-1) : 압연전 소재 크라운 량(크라운계 실측값)
h(i) : 압연후 소재 두께
h(i-1) : 압연전 소재 두께]
Figure 112003029691802-pat00003
[여기서, i : 길이압연공정 패스 수 (1~N 패스)
Ch(i): 길이압연후 소재목표 크라운 량
Ch(i-1) : 압연전 소재 크라운 량(크라운계 실측값)(초기 패스시는 상수값)
ζ(i) : 소재 크라운 전사율
η(i) : Crown 비율 유전계수(=1-ζ(i))]
상기에서 구한 길이압연후 소재목표 크라운 량[Ch(i)] 및 압연하중에 의한 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운 량[Cmec(i)]을 이용하여 하기 식(4)에 의하여 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량[Cθ(i)]을 구하는 단계;
Figure 112003029691802-pat00004
[여기서, i : 길이압연공정 패스수 (1~N 패스)
Ch(i-1) : 압연전 소재 크라운 량 (크라운계 실측값)(초기 패스시는 상수값)
Cθ(i) : 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량
Cmec(i) : 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운 량
ζ(i) : 소재 크라운 전사율
η(i) : 크라운 비율 유전계수]
상기와 같이 구한 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량[Cθ(i)]을 이용하여 하기 식(5)에 의하여 길이압연시의 페어 크로스 각[θ(i)]를 구하는 단계; 및
Figure 112003029691802-pat00005
[여기서, Cθ(i) : 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량
Dw : 평균 작업롤(WR) 직경
B : 소재 폭
a : 소재 크라운 정의점]
상기에서 구한 페어 크로스 각[θ(i)]에 따라 페어 크로스 각을 제어하여 길이압연하는 단계를 포함하여 구성되는 페어 크로스 압연기를 이용한 후강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 강 슬라브를 가열한 다음, 페어 크로스 압연기를 이용하여 조압연, 폭압 연, 및 길이압연하여 후강판을 제조하는 방법에 적용되는 것으로서, 후강판 압연에서 상/하부 작업롤과 지지롤을 페어로 크로스시킴으로서 폭중앙부의 롤갭은 고정하고, 양 사이드부의 롤갭만을 변화시켜 소재 크라운을 제어하여 폭방향 두께편차를 줄이고자 하는 것이다.
페어 크로스 압연기는 도 2에 나타난 바와 같이 상부 작업롤과 지지롤을 하나의 페어( Pair)로, 하부 작업롤과 지지롤을 또 하나의 페어로 하여 이루어지는 압연기이다.
도 2에서, B는 소재 폭을, θ는 페어 크로스 각을, δc는 크로스 헤더 이동거리를, 그리고 Dw는 작업롤 직경을 나타낸다.
상기 페어 크로스 압연기의 상부 롤과 하부 롤을 소재 폭중앙을 중심으로 서로 반대방향으로 크로스시킴으로서 폭중앙의 롤갭 변화에는 영향을 주지않고 양 사이드부의 롤갭만을 크게 할 수 있기 때문에, 이를 이용하는 경우에는 소재 크라운을 적절히 제어할 수 있게 된다.
페어 크로스 압연기의 상/하부 롤들의 페어 크로스를 통한 크라운 제어는 길이압연공정에서 이루어지는데, 이는 폭압연한 후, 롤들을 90도 회전시켜 최종 목표 두께까지 압연하는 길이압연이 행해지므로, 폭압연공정에서의 크라운 제어는 별의미가 없기 때문이다.
본 발명에 따라 후강판을 제조하기 위해서는 우선 각 패스별 목표 크라운 양을 구하는 것이 필요한데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.
일반적인 압연공정에서 압연작업성 및 형상의 안정화를 이루기 위해서는 크라운 비 율을 일정하게 유지하는 것이 필요하다.
크라운 비율을 일정하게 유지함으로서 소재의 길이방향으로 중앙부과 양단부의 연신율의 차에 의한 웨이브(Wave)등의 발생을 방지하면서 압연작업을 행할 수 있다. 따라서 본 발명에서도 원활한 압연작업을 이루기 위하여 각 패스별 소재 목표 크라운 량을 크라운 비율에 따라 설정되도록 하는 것이 필요한데, 이 경우 목표 크라운 양은 압연이 진행될수록, 즉두께가 얇아질수록 서서히 작아지는 경향을 나타낸다.
본 발명에서는 길이압연후 소재목표 크라운 량[Ch(i)]은 하기 식(1)에 의하여 구해질 수 있다.
(수학식 1)
Figure 112003029691802-pat00006
[여기서, i : 길이압연공정 패스 수 (1~N 패스)
Ch(i-1) : 압연전 소재 크라운 량(크라운계 실측값)
h(i) : 압연후 소재 두께
h(i-1) : 압연전 소재 두께]
또한, 본 발명에서는 식(2)에 의하여 압연하중에 의한 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운량[Cmec(i)]을 구하는 것이 필요하다.
(수학식 2)
Figure 112003029691802-pat00007
[여기서, i : 길이압연공정 패스 수 (1~N 패스)
Ch(i) : 길이압연후 소재목표 크라운 량
Ch(i-1) : 압연전 소재 크라운 량(크라운계 실측값)(초기 패스시는 상수값)
ζ(i) : 소재 크라운 전사율
η(i) : 크라운 비율 유전계수(=1-ζ(i))]
상기 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운량[Cmec(i)]에는 열,마모 및 초기롤 크라운 포함이 포함된다.
길이압연공정의 초기 소재 크라운 값은 상수값을 가지며, 바람직하게는 300㎛정도 이다.
길이압연후의 소재목표 크라운 량[Ch(i)]은 압연하중에 의한 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운 량[Cmec(i)]과 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량[Cθ(i)]을 고려하여야 설정되는 것으로서, 하기 식(4)와 같이 표현된다.
상기에서 구한 길이압연후 소재목표 크라운 량[Ch(i)] 및 압연하중에 의한 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운 량[Cmec(i)]을 이용하여 하기 식(4)에 의하여 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량[Cθ(i)]을 구한다.
(수학식 4)
Figure 112003029691802-pat00008
[여기서, i : 길이압연공정 패스수 (1~N 패스)
Ch(i-1) : 압연전 소재 크라운 량 (크라운계 실측값)
Cθ(i) : 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량
Cmec(i) : 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운 량
ζ(i) : 소재 크라운 전사율
η(i) : 크라운 비율 유전계수]
상기 식(4)에서 압연전 소재 크라운 량 [Ch(i-1)]은 초기 패스시는 상수값사용하는데, 300um 정도가 바람직하다.
상기 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량[Cθ(i)]은 하기 식(3)과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112003029691802-pat00009
[여기서, Dw : 평균 작업롤(WR) 직경
B : 소재 폭
a : 소재 크라운 정의점
소재 크라운을 양단부의 두께를 사용하여 구하는 경우에는 양단부의 두께 경향이 불안정하기 때문에 양단에서 일정부분 중앙으로 이동된 지점을 사용하여 소재 크라운을 정의하는 것이 바람직하며, 이렇게 함으로써 크라운 값의 안정성을 부여할 수 있다.
상기 식(3)에서 소재 크라운 정의점(a)은 소재 양단에서 100mm 지점으로 설정하는 것이 바랍직하다.
상기 식(3)은 하기 식(5)와 같이 변환될 수 있다.
(수학식 5)
Figure 112003029691802-pat00010
[여기서, Cθ(i) : 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량
Dw : 평균 작업롤(WR) 직경
B : 소재 폭
a : 소재 크라운 정의점]
상기와 같이 구한 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량[Cθ(i)]을 이용하여 상기 식(5)에 의하여 길이압연시의 페어 크로스 각[θ(i)]를 구한다.
다음에, 상기에서 구한 페어 크로스 각[θ(i)]에 따라 페어 크로스 각을 제어하여 길이압연하여 후강판을 제조함으로써 강판의 크라운을 제어할 수 있게 된다,.
상술한 바와 같이, 본 발명은 폭방향 두께차인 소재 크라운을 보다 적절히 제어함으로서 압연 목표두께 설계시 두께여유치를 보다 축소시킬 수 있고 이로 인하여 소재에서 제품의 수율을 의미하는 실수율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 압연하중 배분을 보다 경제적으로 강압하를 실시하는 경우 적절하게 대응할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 강 슬라브를 가열한 다음, 페어 크로스 압연기를 이용하여 조압연, 폭압연, 및 길이압연하여 후강판을 제조하는 방법에 있어서,
    하기 식(1) 및 식(2)에 의하여 길이압연후 소재목표 크라운량[Ch(i)] 및 압연하중에 의한 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운량[Cmec(i)]을 각각 구하는 단계;
    (수학식 1)
    Figure 112010012220710-pat00011
    [여기서, i : 길이압연공정 패스 수 (1~N 패스)
    Ch(i) : 길이압연후 소재목표 크라운 량
    Ch(i-1) : 압연전 소재 크라운 량(크라운계 실측값)
    h(i) : 압연후 소재 두께
    h(i-1) : 압연전 소재 두께]
    (수학식 2)
    Figure 112010012220710-pat00012
    [여기서, i : 길이압연공정 패스 수 (1~N 패스)
    Ch(i) : 길이압연후 소재목표 크라운 량
    Ch(i-1) : 압연전 소재 크라운 량
    ζ(i) : 소재 크라운 전사율
    η(i) : 크라운 비율 유전계수(=1-ζ(i))]
    상기에서 구한 길이압연후 소재목표 크라운량[Ch(i)] 및 압연하중에 의한 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운 량[Cmec(i)]을 이용하여 하기 식(4)에 의하여 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량[Cθ(i)]을 구하는 단계;
    (수학식 4)
    Figure 112010012220710-pat00013
    [여기서, i : 길이압연공정 패스수 (1~N 패스)
    Ch(i-1) : 압연전 소재 크라운 량
    Cθ(i) : 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량
    Cmec(i) : 길이압연후의 각 패스별 소재 목표 크라운 량
    ζ(i) : 소재 크라운 전사율
    η(i) : 크라운 비율 유전계수]
    상기와 같이 구한 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량[Cθ(i)]을 이용하여 하기 식(5)에 의하여 길이압연시의 페어 크로스 각[θ(i)]를 구하는 단계; 및
    (수학식 5)
    Figure 112010012220710-pat00014
    [여기서, Cθ(i) : 페어 크로스 각도에 의한 크라운 제어량
    Dw : 평균 작업롤(WR) 직경
    B : 소재 폭
    a : 소재 크라운 정의점]
    상기에서 구한 페어 크로스 각[θ(i)]에 따라 페어 크로스 각을 제어하여 길이압연하는 단계를 포함하여 구성되는 페어 크로스 압연기를 이용한 후강판의 제조방법
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