KR101242841B1 - 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

품질요구패스에서 강압하가 가능하면서도 판물림의 방지가 가능한 후강판의 조압연 방법이 개시된다.
상기 후강판의 조압연 방법은 압연기의 설비 허용치에 기초하여 패스별 압하율{r₀(i)}을 결정하는 공정; 상기 패스별 압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율(r_c)을 결정하는 공정; 목표두께(H_t)의 확보를 위해 전체 패스의 압하율 패턴을 수정하는 압하율 재분배 공정: 및 상기 두께별 한계압하율(r_c)에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 압하율 수정공정; 을 포함하여 강압하가 가능하면서도 판물림의 방지가 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ROUGHING MILL OF THICK STEEL SHEET}

본 발명은 후강판의 조압연 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 후강판재의 요구특성, 즉 고강도, 고인성, 후물화 등을 확보하고 압연 생산성을 향상시키기 위해, 조압연 공정 중 압하율의 증가가 요구되는 패스(이하, '품질요구패스'라 함) 영역에서 소재가 강압하될 때, 소재가 압연중 롤간에 끼는 판물림의 방지가 가능한 조압연 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철공정에서 후강판의 조압연은 가역식(Reversing) 압연을 실시하며, 피압연재를 가공하기 이전에 압연기의 설비제한값에 기초하여 각 패스별 압하율과 총패스수를 결정하게 된다.

구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 압연기의 설비 제한값, 즉 설비하중의 허용치, 설비토오크의 허용치에 대한 예측치 및 치입한계(압연기에 치입이 가능한 압하량의 허용치) 등으로부터 계산된 하중들 중 최소하중을 이용하여 각 패스별 두께에서의 압하율(압하량/입측두께)과 총 패스수(목표두께보다 임의의 패스의 출측두께가 작아질 때의 패스수)를 결정하게 된다. 예들 들어, 도 1에서는 6 패스에서 출측두께(종료두께)가 목표두께보다 작아지므로 총 패스수는 6이 된다.

그리고, 최종패스의 출측두께가 목표두께가 되도록 각 패스의 압하율을 수정한 후 롤갭 및 압연속도 등을 계산하여 피압연재를 압연하게 된다. 이러한 과정은 매 패스 압연후 최종 패스까지 반복된다.

한편, 최근 원유나 천연가스의 장거리 경제적 수송, 사용환경의 변화(심해저화, 한냉지화) 및 선박의 대형화에 따라 후강판재는 고강도, 고인성, 후물화로의 특성변화를 요구받고 있다. 또한, 재가열중 형성된 조대한 결정립은 조압연을 거치면서 짧은 패스간 시간(압연소재가 직전 패스 압연기를 빠져나와 다음 패스 압연기에 진입되기 전까지의 시간) 및 높은 압연온도 등에 따라 정적 재결정이 발생하여 미세화된 후, 마무리 압연중 재결정 없이 압연방향으로 길게 변형되며 이로 인해 결정립 내 전위밀도의 증가가 나타난다.

미세화된 결정립 내 전위밀도가 높을수록 마무리 압연 후 강냉각에 따른 상변태 과정을 통해 새로운 상의 핵생성이 용이하게 되므로 최종적인 요구특성을 만족하게 된다.

도 2는 압연온도가 변화될 때 압하율에 따라서 평균 결정립의 크기의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 압연전 오스테나이트 결정립의 크기가 140㎛일 때, 압하율 20%로 압연시 압연온도가 높은 1000℃(조압연영역)에서는 90㎛로 감소하는 반면 압연온도가 낮은 900℃(마무리 압연영역)에서는 거의 변화가 없는 것을 알 수 있다.

위와 같은 조압연 공정 후의 결정립 미세화는 최종적인 후강판재의 요구특성을 만족하기 위한 필수조건이 되며, 이러한 미세화를 위해서는 조압연중의 압연 패스간 시간을 최소화하고, 조압연의 후단 패스영역에서의 압하율을 증가시킬 필요가 있다. 이러한 조압연의 압하율 증가를 위해 최근 건설중인 후판밀들은 점차 대형화 추세에 있으며, 패스별 압하율을 설정하는 모델의 고정도화를 통해 기존 압연기의 설비값에 근사한 압하율을 사용하고자 하는 요구가 커지고 있는 실정이다.

도 1에 도시된 바와 같이 조압연공정의 패스별 압하량(또는 압하율)은 통상적으로 설비토오크의 허용치에 대한 예측치에 의해 결정되므로 토오크 모델의 예측정도의 확보가 필수적이다. 따라서, 예측 토오크를 측정 토오크에 근사하게 예측하기 위해 압연영역과 압연영역 근방에서 발생한 추가적인 변형을 고려하고, 다양한 소재 및 압연조건의 변화를 고려할 수 있는 토오크 예측 기술이 필요하다.

그러나, 조압연공정 또는 후강판의 경우 압연재의 길이가 짧고, 두께가 두꺼워 측정토오크의 신뢰성을 확보하기 어렵다. 만약, 예측 토오크보다 측정 토오크가 크고, 그 값이 설비토오크의 허용치보다 크게 된다면 압연중 소재가 판이 끼는 판물림이 발생한다.

따라서, 이러한 판물림을 제거하고 조압연설비를 보호하기 위해 압연조업자는 패스별 압하율이 작아지도록 조정하게 된다. 그러나, 이러한 패스별 압하율 조정으로 인해 패스수가 증가하게 되며, 따라서 원래의 목적인 품질요구패스에서의 강압하가 어려워진다.

한편, 조압연공정의 총패스수는 조압연 공정의 목표두께보다 임의의 패스의 출측두께가 작아질 때의 패스수를 의미한다. 종래에는 총패스수가 결정된 후 목표두께를 확보하기 위해 설비 제한치로부터 결정된 각 패스별 압하율에 압하율 조정계수를 곱하여 최종적으로 압하율을 수정하는 압하율 조정형 압하율 재분배 방법을 사용하였다.

그러나, 종래 기술에서 사용된 압하율 조정계수는 압하율이 작은 패스의 압하율을 증가시키고, 압하율이 큰 패스의 압하율을 감소시킴으로써 후강판재의 강압하가 요구되는 패스의 압하율이 낮아지는 원인이 되었다.

즉, 설비 제한치로부터 결정된 패스별 압하율의 기울기를 전체적으로 완만하게 감소시키는 패턴이 되므로 조압연공정중 압하율의 증가가 요구되는 품질요구패스(후단패스)에서의 압하율이 낮아지게 되고, 이로 인해 후강판재의 요구특성(고강도, 고인성, 후물화)을 만족하기 위한 조압연 공정 후의 결정립 미세화를 달성할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 후강판의 조압연시 품질요구패스에서 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 품질요구패스에서 강압하가 가능하면서도 판물림의 방지가 가능한 후강판의 조압연 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 압연기의 설비 허용치에 기초하여 패스별 압하율{r₀(i)}을 결정하는 공정; 상기 패스별 압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율(r_c)을 결정하는 공정; 목표두께(H_t)의 확보를 위해 전체 패스의 압하율을 분배하는 압하율 재분배 공정: 및 상기 두께별 한계압하율(r_c)에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 압하율 수정공정; 을 포함하는 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 패스별 압하율{r₀(i)}을 결정하는 공정은 설비토오크의 허용치(G_a)에 기초하여 다음의 [수식 1]에 의해 결정될 수 있다.

[수식 1]

여기서, L_g : 토오크의 패스별 학습계수, σ_g : 압연중 후강판재의 패스별 변형에 대한 저항(변형강도), m : 각 패스별 입측두께와 후강판재 조성에 관한 함수, i는 패스번호(1, 2, 3, ... , N)

또한 바람직하게, 상기 두께별 한계압하율(r_c)을 결정하는 공정은 각 패스의 입측두께{H(i)}와 상기 압하율{r₀(i)}을 이용하여 한계압하율 곡선을 입측두께{H(i)}의 다항식 함수로 설정할 수 있다.

바람직하게, 상기 압하율 재분배 공정은 품질요구패스에서 강한 압하율을 갖도록 전체 압연패스의 압하율 기울기를 증가시키도록 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 압하율 재분배 공정은 상기 패스별 압하율 결정공정에서 결정된 패스별 압하율을 기초로, 압하율이 작은 패스의 압하율을 감소시키고 압하율이 큰 패스의 압하율을 증가시키는 방향으로 압하율을 재분배하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 압하율 재분배 공정은 [수식 3]의 두께비(η)의 지수함수를 이용할 수 있다.

[수식 3]

여기서, η(i) = 1 - r₀(i)

,

{단, i(패스번호) = 1, 2, 3,..., N이고, H(i)는 입측두께, H_f = H(N+1), H_t는 목표두께, H₀는 압연 시작 두께}

바람직하게, 상기 압하율 수정공정은 전체 압연패스에 대하여 다음의 [수식 6]을 만족하지 않으면 압하율 조정계수(α)를 통하여 압하율을 수정할 수 있다.

[수식 6]

이때, 상기 압하율 수정공정은 다음의 [수식 7]과 [수식 8]을 이용하여 압하율을 수정하도록 구성될 수 있다.

[수식 7]

[수식 8]

여기서, 패스수 i = 1, 2, 3,..., N, H(i)는 입측두께, H_t는 목표두께

한편, 상기 두께별 한계압하율 결정 공정과 상기 압하율 재분배 공정은 순서가 서로 변경되어 구성될 수 있다.

다른 측면으로서, 본 발명은 상부 및 하부 작업롤; 상기 상부 및 하부 작업롤을 각각 지지하는 상부 및 하부 보강롤; 상기 상부 작업롤을 상하로 이동시키는 승강 구동부; 및 상기 승강 구동부를 승강 또는 하강시켜 상기 상부 및 하부 작업롤 사이의 롤갭을 조절하는 제어부; 를 포함하며, 상기 제어부는 압연기의 설비 허용치에 기초하여 설정된 패스별 압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율을 결정하고, 목표두께의 확보를 위해 전체 패스의 압하율을 재분배한 후, 상기 두께별 한계압하율에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정함으로써 각 압연패스에서의 롤갭과 압연속도를 설정하는 후강판의 조압연 장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 제어부는 설비 허용치에 기초하여 설정된 패스별 압하율을 기초로, 압하율이 작은 패스의 압하율을 감소시키고 압하율이 큰 패스의 압하율을 증가시키는 방향으로 압하율을 재분배할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 압연기의 설비 허용치(특히, 설비 토오크)에 기초하여 패스별 압하율을 구하고, 이로부터 두께별 압하율을 결정한 다음, 두께별 한계압하율에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정함으로써 강압하가 가능하면서도 판물림의 방지가 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 일 측면으로서, 압하율이 작은 패스의 압하율을 감소시키고 압하율이 큰 패스의 압하율을 증가시킴으로써 품질요구패스에서의 강압하가 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 두께별 한계압하율에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하여 후강판재 품질요구패스에서의 강압하율 패턴을 설정함으로써 후강판재의 요구특성(고강도, 고인성, 후물화)의 확보에 유리하고, 압연생산성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 일 측면으로서 압연기의 설비 허용치(특히, 설비 토오크)에 기초하여(근접하여) 패스별 압하율을 높게 설정하면서도 판물림 방지를 구현할 수 있으므로, 총 패스수의 감소가 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 종래기술에 비해 패스수를 적게 하면서도 강압하가 가능하기 때문에, 압연패스간 시간을 최소화할 수 있어 조압연 공정후의 결정립 미세화의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래기술에 의해 패스별 두께에 따라 압하량을 결정하는 개념도.
도 2는 압연온도가 변화될 때 압하율에 따라서 평균 결정립의 크기의 변화를 나타낸 그래프.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 패스별 두께에 따라 압하량을 결정하는 개념도.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 가정된 두께별 판물림 가능 한계압하율 곡선을 도시한 그래프.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 압하율 수정방법을 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법을 도시한 플로우차트.
도 5a는 본 발명의 일 실시예와 종래기술에 의한 두께별 압하량의 차이를 도시한 그래프.
도 5b는 본 발명의 일 실시예와 종래기술에 의한 패스별 압하율의 차이를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 강압하가 가능한 후강판의 조압연 장치를 도시한 개략도.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

그리고, 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다", "가지다(갖다)" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명은 압연기의 설비 허용치(하중 및 토오크)에 근접하도록 설정된 패스별 강압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율을 결정하고, 목표두께의 확보를 위해 품질요구패스의 압하율을 증가시키는 방향으로 압하율을 분배하며, 상기 두께별 한계압하율에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 것을 기술적 특징으로 한다.

이러한 기술적 특징으로 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 후강판 조압연 방법은, 압연기의 설비 허용치에 기초하여 패스별 압하율{r₀(i)}을 결정하는 공정과, 상기 패스별 압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율(r_c)을 결정하는 공정과, 목표두께(H_t)의 확보를 위해 전체 패스의 압하율을 분배하는 압하율 재분배 공정과, 상기 두께별 한계압하율(r_c)에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 압하율 수정공정을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 압연기의 설비 허용치에 기초하여 패스별 압하율{r₀(i)}을 결정하는 공정(도 4의 S120)을 수행하게 된다.

구체적으로, 압연기의 설비 허용치, 즉 치입한계, 설비토오크의 허용치, 설비 하중의 허용치 등을 고려하여 패스별 압하율을 계산하게 된다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 의한 경우 설비토오크의 허용치에 기초하여 또는 설비토오크의 허용치에 근접한 값에 근거하여 각 패스별 강압하율{r₀(i)}(i는 1부터 최종 N까지의 패스번호를 나타냄)을 계산한다.

이러한 패스별 강압하율{r₀(i)}을 계산하기 위하여 다음의 [수식 1]과 같이 설비토오크(G_a)의 허용치를 사용할 수 있다.

[수식 1]

여기서, L_g는 토오크의 패스별 학습계수(이전에 수행된 압연데이터에 근거한 값), σ_g는 압연중 후강판재의 패스별 변형에 대한 저항(변형강도)이고, m은 각 패스별 입측두께{H(i)}와 후강판재 조성에 관한 함수이다. 또한, i는 패스번호(1, 2, 3, ... , N)를 나타낸다.

다음으로, 상기 패스별 강압하율{r₀(i)}로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율(r_c)을 결정하는 공정(도 4의 S130)을 수행하게 된다. 구체적으로, [수식 2]와 같이, 각 패스의 입측두께{H(i)}와 강압하율{r₀(i)}을 이용하여 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율(r_c) 곡선을 입측두께{H(i)}의 다항식 함수로 정의하게 된다..

[수식 2]

상기 [수식 2]의 경우 패스수에 따른 다항식으로서, 일 예로서 총 패스수가 3이라면 g(H) = a1*H² + a2*H + a3로 표현될 수 있다.

이러한 [수식 2]를 통한 그래프가 도 3b에 도시되어 있다.

다음으로, 목표두께(H_t)의 확보를 위해 전체 패스의 압하율을 분배하는 압하율 재분배 공정(도 4의 S140)을 수행한다.

상기 압하율 재분배 공정은 품질요구패스(조압연 공정 중 압하율의 증가가 요구되는 패스, 조압연 공정의 후단 패스)에서 강한 압하율을 갖도록 전체 압연패스의 압하율 기울기를 증가시키도록 수행되는 것이 바람직하다. 이와 같이 압하율 기울기가 증가한다는 것은 도 5b의 그래프에 도시된 바와 같이 패스의 수가 증가함에 따라 전체적으로 압하율이 증가하는 것을 의미한다.

달리 표현하면 상기 압하율 재분배 공정은 전술한 패스별 압하율 결정공정에서 결정된 패스별 압하율을 기초로 하여, 압하율이 작은 전단부 패스의 압하율을 감소시키고 압하율이 큰 후단부 패스(즉, 품질요구패스)의 압하율을 증가시키는 방향으로 압하율을 재분배하게 된다.

즉, 종래기술에서는 압하율이 작은 패스의 압하율을 증가시키고, 압하율이 큰 패스의 압하율을 감소시킴으로써 후강판재의 강압하가 요구되는 패스의 압하율이 낮아지지만, 본 발명에서는 압하율이 큰 품질요구패스에서 강한 압하율을 갖도록 조정하고, 후술하는 압하율 수정공정을 통하여 판물림을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 경우 품질요구패스에서 높은 압하율을 유지할 수 있어, 판 중앙부의 변형량을 증대시킬 수 있고, 후강판재의 요구특성(고강도, 고인성, 후물화)을 만족할 수 있다는 이점이 있다.

이러한 압하율 재분배 공정은 다음의 [수식 3] 내지 [수식 5]를 적용하여 수행될 수 있다.

이때, [수식 3]에 개시된 바와 같이, 패스별 압하율 재분배는 '1 - 압하율{r₀(i)}'로 정의되는 두께비(η)의 지수함수를 이용할 수 있다.

[수식 3]

[수식 4]

,

[수식 5]

상기 수식에서, i(패스번호) = 1, 2, 3,..., N(N은 총 압연패스수)이고, H(i)는 입측두께, H_f = H(N+1), H_t는 목표두께, H₀는 압연 시작 두께를 각각 의미한다.

이와 같이, 패스별 압하율이 두께비의 지수를 이용하여 조정되었으므로 각 압연패스에서의 입측두께와 압하율은 패스별로 재설정된다.

그러나, 이때의 압하율은 토오크가 설비토오크의 허용치를 위배하는가에 대한 고려없이 단순히 목표두께를 확보하기 위해 각 패스에서 수정된 값이다.

따라서, 상기 두께별 한계압하율(r_c)에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 압하율 수정공정(도 4의 S150)을 거치게 된다.

이를 위하여, 다음의 [수식 6]과 같이, 재분배된 압하율{r(i)}이 두께별 한계압하율(r_c)을 넘어가는지 판단하는 것이 필요하다.

[수식 6]

만약, 도 3c에 도시된 바와 같이, 분배된 압하율이 판물림 발생 한계압하율(r_c)을 넘는 경우, 즉

가 되는 경우 판물림이 발생하지 않도록 수정된 압하율을 설정하는 것이 필요하다.

이를 위하여, 상기 압하율 수정공정은 [수식 8]의 압하율 조정계수(α)를 이용하여 [수식 7]과 같이 압하율을 수정하는 공정을 포함할 수 있다.

이때, 압하율 조정계수(α)는 압하율을 감소시키기 위해 1보다 작은 값을 가지며, 설비토크에 의해 결정된 강압하율에 곱해지는 비례상수이다.

[수식 7]

[수식 8]

여기서, 패스수 i = 1, 2, 3,..., N, H(i)는 입측두께, H_t는 목표두께이다. 단, 상기 [수식 8]은 1번 패스에 관한 것으로서, H1은 1번 패스의 출측 두께를 의미하는 것이다. 따라서, 상기 [수식 8]에서, 2번 패스에 대해서는 H₂(2번 패스의 출측 두께)로 변경되어야 하고, 3번 패스에 대해서는 H₃(2번 패스의 출측 두께)로 변경되어야 한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법에 대해 도 4에 도시된 플로우 차트를 통해 살펴본다.

먼저, 압연 패스별 초기데이터, 예를 들어, 입측 두께/폭/길이, 작업롤의 반경, 강종그룹, 조성, 입측온도, 압연기 허용치(하중, 토오크)가 입력되고(S110), 1번 패스로부터 압하율 계산이 시작된다(S115).

이러한 초기데이터를 기초로 하여 패스별 압하율을 결정하게 된다(S120).

먼저, 전술한 초기 데이터를 바탕으로 하여 조업 컴퓨터내에 저장된 학습계수와 소재의 변형강도를 계산하고(S121), 이를 통하여 설비토오크의 허용치로부터 1번 패스의 압하율을 [수식 1]에 의해 계산하게 된다(S122).

이와 같이 계산된 압하율로부터 출측 두께를 계산하고(S123), 만약 출측두께가 목표두께보다 작으면(S124) 패스수를 증가시킨 후(S125), 계산된 출측두께를 다음패스의 입측두께로 가정하여 S121 내지 S124 단계를 반복하여 수행한다.

만약, 출측두께가 목표두께보다 크면(S125), 해당 패스수를 총패스수로 설정하게 되고 패스별 압하율이 결정된다(S126).

이후, 상기 패스별 압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율(r_c)을 결정하는 공정(S130)을 수행한다. 이러한 두께별 한계압하율 결정공정(S130)은 [수식 2]에 의해 수행될 수 있다.

다음으로, 목표두께(H_t)의 확보를 위해 전체 패스의 압하율을 분배하는 압하율 재분배 공정(S140)을 수행하게 된다. 이를 위하여, [수식 3] 내지 [수식 5]를 통하여 두께비 지수를 계산하고(S141), 두께비 지수를 이용하여 패스별 압하율 및 입측 두께를 재분배하게 된다(S142).

다만, 도 4에서는 상기 두께별 한계압하율 결정공정(S130) 이후에 압하율 재분배 공정(S140)이 수행되는 것으로 도시되어 있지만, 두 공정의 순서는 서로 변경될 수 있다.

다음으로, 두께별 한계압하율(r_c)에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 압하율 수정공정(S150)을 거치게 된다. 이러한 공정은 강압하가 가능하도록 압하율을 높인 후, 이러한 강압하율에 의할 때 판물림이 발생하는지 판단하는 공정이다.

상기 압하율 수정공정(S150)은 1번 패스로부터 시작하여(S151), 압하율 재분배공정에서 수정된 압하율{r(i)}이 두께별 한계압하율{r_c(i)}보다 작은지 판단하고(S152), 종료패스때까지(S153) 패스수를 증가시키면서 수행하게 된다(S154).

만약, 압하율 재분배공정에서 수정된 압하율{r(i)}이 두께별 한계압하율{r_c(i)}보다 큰 경우에는 [수식 8]의 압하율 조정계수(α)를 이용하여 [수식 7]과 같이 압하율을 수정하게 된다(S155).

이와 같이, 강압하를 수행할 수 있으면서 판물림을 방지할 수 있는 압하스케줄이 결정되면 이에 따라 롤갭 및 압연속도를 설정하고(S160), 종료패스까지(S180) 압연을 실시하게 된다(S170).

다만, 종료패스인지 판단하는 단계(S180)에서는 압연전 예측된 소재의 강도와 압연후 실제측정되는 값 사이에 차이가 있을 수 있으므로 종료패스까지 압하율을 새롭게 계산하기 위하여 초기단계로 되돌아가 상기와 같은 압하율 결정과정을 다시 수행할 수 있다.

한편, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법의 작용에 대해 살펴본다.

도 5a는 300mm 두께를 가진 후강판이 조압연 종료두께 78mm로 압연될 때, 입측두께에 따른 패스별 압하량을 나타낸 그래프로서, 종래기술에 따른 압하스케쥴의 경우 7 패스가 요구되나, 본 발명에 따르는 경우 6 패스가 요구되어 패스수가 1패스만큼 감소함을 나타내고 있다.

이와 같이, 종래기술에 의한 패스수 증가는 품질요구패스에서의 강압연을 위해 압하량이 상대적으로 작은 초기패스들에서 분배후 압하량을 더 낮게 설정하고, 압연중 판물림방지를 위해 조업자가 압하량을 낮춤으로써 패스수가 증가되었기 때문이다. 그러나, 본 발명에 의하는 경우에는 종래기술과는 반대로 품질요구패스에서 압하량(압하율)을 크게 하고 판물림이 발생할 것인지 판단하는 단계를 거치므로 강압하 및 패스수의 감소가 가능하게 된다.

도 5b는 압연패스에 따른 패스별 압하율(압하량/입측두께로 정의됨)을 나타낸 그래프로서, 후강판재의 품질요구패스인 후단 최종 3패스에서의 평균압하율은 종래기술의 경우 25.3%인 반면, 본 발명에 따르는 경우 27.5%로 종래기술보다 높거나 동등한 수준임을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하는 경우, 품질요구패스에서 강압연이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 강압하가 가능한 후강판의 조압연 장치에 대해 살펴본다.

본 발명의 일 실시예에 의한 조압연 장치는 상부 및 하부 작업롤(110,120)과, 상기 상부 및 하부 작업롤(110,120)을 각각 지지하는 상부 및 하부 보강롤(130,140)과, 상기 상부 작업롤(110)을 상하로 이동시키는 승강 구동부(170)와, 상기 승강 구동부(170)를 승강 또는 하강시켜 상기 상부 및 하부 작업롤(110,120) 사이의 롤갭(G)을 조절하는 제어부(180)를 포함한다.

이때, 상부 작업롤(110) 및 상부 보강롤(130)은 상부 롤쵸크(150)에 의해 지지되고, 하부 작업롤(120) 및 하부 보강롤(140)은 하부 롤쵸크(160)에 의해 지지된다. 또한, 상기 승강구동부(170)은 상부 롤쵸크(150)와 하부 롤쵸크(160) 중 적어도 하나를 구동하여 상부 및 하부 작업롤(110,120) 사이의 롤갭(G)을 변화시킨다.

그리고, 상기 제어부는 압연기의 설비 허용치에 기초하여 설정된 패스별 압하율{패스별 압하율을 결정 공정(S120)}로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율을 결정하고{두께별 한계압하율 결정공정(S130)}, 목표두께의 확보를 위해 전체 패스의 압하율을 재분배한 후{압하율 재분배 공정(S140)}, 상기 두께별 한계압하율에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정함으로써{압하율 수정공정(S150)} 각 압연패스에서의 롤갭과 압연속도를 설정하는(S160) 후강판의 조압연 장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 제어부(180)는 설비 허용치에 기초하여 설정된 패스별 압하율을 기초로, 압하율이 작은 패스의 압하율을 감소시키고 압하율이 큰 패스의 압하율을 증가시키는 방향으로 압하율을 재분배할 수 있다.

상기 제어부(180)의 구체적인 구성에 대해서는 조압연 방법에서 상세히 설명하였기에 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

110... 상부 작업롤 120... 하부 작업롤
130... 상부 보강롤 140... 하부 보강롤
150... 상부 롤쵸크 160... 하부 롤쵸크
170... 승강 구동부 180... 제어부

Claims (11)

1. 압연기의 설비 허용치에 기초하여 패스별 압하율{r₀(i)}을 결정하는 공정; 상기 패스별 압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율(r_c)을 결정하는 공정; 목표두께(H_t)의 확보를 위해 전체 패스의 압하율을 분배하는 압하율 재분배 공정: 및 상기 두께별 한계압하율(r_c)에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 압하율 수정공정; 을 포함하며,
   상기 두께별 한계압하율 결정 공정과 상기 압하율 재분배 공정은 순서가 변경 가능한 것을 특징으로 하는 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 패스별 압하율{r₀(i)}을 결정하는 공정은 설비토오크(G_a)의 허용치에 기초하여 다음의 [수식 1]에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법.
   [수식 1]
   

   

   
   여기서, L_g : 토오크의 패스별 학습계수, σ_g : 압연중 후강판재의 패스별 변형에 대한 저항(변형강도), m : 각 패스별 입측두께와 후강판재 조성에 관한 함수, i는 패스번호(1, 2, 3, ... , N)
3. 제2항에 있어서,
   상기 두께별 한계압하율(r_c)을 결정하는 공정은 각 패스의 입측두께{H(i)}와 상기 압하율{r₀(i)}을 이용하여 한계압하율 곡선을 입측두께{H(i)}의 다항식 함수로 설정하는 것을 특징으로 하는 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법.
4. 압연기의 설비 허용치에 기초하여 패스별 압하율{r₀(i)}을 결정하는 공정; 상기 패스별 압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율(r_c)을 결정하는 공정; 목표두께(H_t)의 확보를 위해 전체 패스의 압하율을 분배하는 압하율 재분배 공정: 및 상기 두께별 한계압하율(r_c)에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 압하율 수정공정;을 포함하며,
   상기 압하율 재분배 공정은 품질요구패스에서 강한 압하율을 갖도록 전체 압연패스의 압하율 기울기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법.
5. 압연기의 설비 허용치에 기초하여 패스별 압하율{r₀(i)}을 결정하는 공정; 상기 패스별 압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계압하율(r_c)을 결정하는 공정; 목표두께(H_t)의 확보를 위해 전체 패스의 압하율을 분배하는 압하율 재분배 공정: 및 상기 두께별 한계압하율(r_c)에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 압하율 수정공정;을 포함하며,
   상기 압하율 재분배 공정은 상기 패스별 압하율 결정공정에서 결정된 패스별 압하율을 기초로, 압하율이 작은 패스의 압하율을 감소시키고 압하율이 큰 패스의 압하율을 증가시키는 방향으로 압하율을 재분배하는 것을 특징으로 하는 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 압하율 재분배 공정은 [수식 3]의 두께비(η)의 지수함수를 이용하는 것을 특징으로 하는 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법.
   [수식 3]
   

   

   
   여기서, η(i) = 1 - r₀(i),
   

   

   ,
   

   

   
   {단, i(패스번호) = 1, 2, 3,..., N이고, H(i)는 입측두께, H_f = H(N+1), H_t는 목표두께, H₀는 압연 시작 두께}
7. 제3항에 있어서,
   상기 압하율 수정공정은 전체 압연패스에 대하여 다음의 [수식 6]을 만족하지 않으면 압하율 조정계수(α)를 통하여 압하율을 수정하는 것을 특징으로 하는 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법.
   [수식 6]
   

   
8. 제7항에 있어서,
   상기 압하율 수정공정은 다음의 [수식 7]과 [수식 8]을 이용하여 압하율을 수정하는 것을 특징으로 하는 강압하가 가능한 후강판의 조압연 방법.
   [수식 7]
   

   

   
   [수식 8]
   

   

   
   여기서, 패스수 i = 1, 2, 3,..., N, H(i)는 입측두께, H_t는 목표두께
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