KR19980043981A - 연속냉간압연에서의 압하배분율 결정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속냉간압연에서의 압하배분율을 결정하는 방법에 관한 것으로서, 모든 연속냉간압연기에 적용가능한 압하배분율 결정방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 다수개의 압연기로 구성된 연속냉간 압연기에서 연속냉간압연시 스탠드별 압하배분율을 결정하는 방법에 있어서, 하기식(1)에 의해 각 스탠드별 압연하중(Pi)을 구하는 단계;

Pi = γ_p.i·Po ..... (1)

(여기서, Pi : i번째 스탠드의 압연하중, γ_p.i: i번째 스탠드의 압연하중 배분율, Po: 전하중)

상기에서 구한 각 스탠드별 압연하중(Pi)를 이용하여 하기식(2)에 의해 압연기 입측두께(H) 및 출측두께(h)를 구하는 단계; 및

상기에서 구한 압연기 입,출측 두께(H) 및 (h)를 이용하여 압하배분율(r)을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 연속냉간 압연에서의 압하배분율 결정방법을 그 요지로 한다.

Description

연속냉간압연에서의 압하배분율 결정방법

제 1 도: 본 발명에 따라 압하배분율을 결정하는 과정을 나타내는 순서도

제 2 도: 본 발명 적용 전.후의 압연조건 계산결과를 나타내는 그래프

(가)는 각 스탠드별 압연하중의 변화도

(나)는 각 스탠드별 압하율의 변화도

(다)는 각 스탠드별 압연동력의 변화도

(라)는 각 스탠드별 압연판의 온도변화도

본 발명은 연속냉간압연에서의 압하배분율(압하율)을 결정하는 방법에 관한 것이다.

4내지 5개의 압연기로 구성된 연속냉간압연기에 있어서 압하배분율의 결정, 즉 각 스탠드에 작용되는 부하의 배분은 압연작업의 가장 기본적인 문제임에도 불구하고 이것을 구하는 합리적인 방법은 아직까지 확립되어 있지 않다. 지금까지 일반적으로 채용되어온 방법은 장기간의 압연작업 실적과 압연작업자의 경험, 그리고 감을 기초로 시행착오를 반복하여 압하배분율을 결정하던가, 압연소재의 단위 중량당 필요한 압연 에너지를 연실율의 함수로서 그래프로 표시되는 파워커브를 기초로 압하배분율을 개략적으로 계산하는 방법중의 하나를 사용하고 있다. 그러나 이와 같은 경험에 의한 압하배분율 결정방식에 의존한 압연은 종래에 경험한 작업 범위에서 압연을 하는 경우에는 안정된 작업이 가능하지만 종래의 조건과 동떨어진 조건에서의 압연은 불안정하게 되는 경우가 많다. 따라서 새로운 설비를 사용하거나 새로운 소재, 새로운 제품 등을 처음으로 압연하는 경우에는 유용한 방법이 되지 못한다.

종래의 연속냉간압연기에서 사용되는 스탠드별 압하배분율 결정방법은 압연설비 공급업체로 부터 제공된 고정된 테이블치에 의존하고 있다. 그러나 이러한 테이블치는 압연기를 실제로 운전하는 작업자의 기준과 상이하여 작업자가 자신의 의지에 따라 임의로 수정하는 빈도가 대단히 높다. 설혹 작업자가 수정하지 않는다 하더라도 새로운 작업조건에 대한 정확한 제어가 되지 않았기 때문에 판두께 편차발생이 크게 될 것이다. 그리고 새로운 강종을 개발하거나 극박재를 생산하는 경우에는 해당되는 압하배분 테이블이 없어서 배슷한 강종이나 비슷한 두께 층별 데이터를 사용하고 있는 실정이다. 또한 스탠드별로 부하배분이 부적절하여 특정 스탠드에 항상 과부하가 걸린다거나, 압연하중의 과다로 인한 히트 스크래치 발생 등의 문제점을 야기시키고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 압연이론에 근거하여 보다 합리적이고 과학적인 스탠드별 압하율 결정, 즉 패스스케줄 결정법이 요구된다.

이에, 본 발명자는 상기한 종래 방법들의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 압연하중을 기준으로 하여 압하배분율을 결정하므로써, 연속냉간압연에 있어 모든 연속냉간압 연기에 적용가능한 압하해분율 결정방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 다수개의 압연기로 구성된 연속냉간 압연기에서 연속냉간압연시 스탠드별 압하배분율을 결정하는 방법에 있어서, 하기식(1)에 의해 각 스탠드별 압연하중(Pi)을 구하는 단계;

Pi = γ_p.i·Po ..... (1)

(여기서, Pi : i번째 스탠드의 압연하중, γ_p.i: i번째 스탠드의 압연하중 배분율, Po: 전하중)

상기에서 구한 각 스탠드별 압연하중(Pi)를 이용하여 하기식(2)에 의해 압연기 입측두께(H) 및 출측두께(h)를 구하는 단계; 및

상기에서 구한 압연기 입,출측 두께(H) 및 (h)를 이용하여 압하배분율(r)을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 연속냉간 압연에서의 압하배분율 결정방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

최근 압연제품의 형상과 치수 등에 대한 요구가 엄격해지고 있다. 압연하중은 제품의 형상에 큰 영향을 미치므로 압연하중이 과대 혹은 과소한 경우에는 제품의 이파와 중파 등의 형상불량을 일으키는 원이 된다. 따라서 압연하중에 착안하여 그것을 규제하는 것은 압연기 자체의 강도상의 관점뿐만 아니라 제품의 형상에 중점을 둔 경우에 상당히 중요한 개념이 된다. 이러한 점에 비추어 연속압연기 각 스탠드에 걸리는 압연하중을 적절히 분배하는 압하배분율 결정방법이 필요하게 되었다.

본 발명의 스탠드별 압하배분율 결정법은 압연하중을 규제하는 다음의 식을 사용하게 된다. 임의 스탠드의 압연하중 배분율을 γ_p.i라 하고 전하중을 Po로 하면 다음 식이 연속압연기 각 스탠드에서 성립한다.

P_i= γ_p.i·Po ..............(1)

여기서 Pi는 i번째 스탠드의 압연하중을 의미하고, 이는 압연이론으로 부터 다음 식들로 표현된다.

여기서 B : 판폭(mm)

H, h : 압연기 입,출측 판두께(mm)

k : 변형저항(kgf/㎟)

μ : 마찰계수

γ : 압하배분율(압하율)

t_b, t_f: 압연기 입.출측 단위장력(kgf/㎟)

R : 압연기 작업률 반경(mm)

(1)식을 H_i+1= h_i, 즉 특정스탠드의 출측판두께(hi)는 다음 스탠드의 입측판두께(H_I+1)와 같다는 관계를 고려하면 다음과 같이 된다.

P_i/ γ_p.i- P_i+1/ γ_p.i+1= 0 ..........(1d)

상기 (1a) - (1d)는 비선형식이므로 이를 동작점 부근에서 선형화시키고, Newton의 반복계산법을 적용시키면 다음과 같은 연립방정식이 얻어진다.

여기서, h'i는 반복계산법에서 hi를 구하기 직전에 구해졌던 계산값을 나타낸다. 따라서, 적당하게 0차 근사치(근사도는 나빠도 좋다)로서 h₁˚, h₂˚, ....h_n-1˚(n: 압연기의 수)를 정한 후 상기 식(2)를 반복하여 풀면 최종적으로는 수렴된 정해 즉 각 압연기의 출측두께 hf₁∼hf_n-1를 얻을 수 있다.

상기에서 구한 입,출측두께를 이용하여 압하배분율(r)을 구한다.

그리고, hf1∼hfn이 구해지면 상기 식(1a)로 부터 각 스탠드의 압연하중 P₁∼P_n가 구해진다. 따라서, 압연기 운용자는 모든 스탠드를 대상으로 상대적인 압연하중의 비율만을 정해주면 그에 맞도록 스탠드별 압하배분율이 얻어질 수 있게 된다.

그러나 이러한 일련의 반복계산은 대단히 복잡하고 많은 시간이 소요되므로 컴퓨터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 컴퓨터를 사용하는 프로그램을 일단 만들어두면 어떠한 사양의 압연기, 강종 그리고 제품 사이즈에 대해서도 입력데이타를 변경하므로써 간단하게 단시간에 필요로 하는 결과를 얻을 수 있게 된다. 제 1 도는 본 발명의 스탠드별 압하배분율 결정한 순서도를 나타낸 것이다. 계산순서를 간단히 설명하면 다음과 같다. 우선 압연하게 될 조건을 입력한다. 입력된 데이터를 기준으로 상기 식(1a) - (1c)를 사용하여 각 스탠드에서의 압연하중을 계산한다. 계산된 압연하중의 스탠드별 분포를 관찰하고 배분된 상태가 만족되면 계산에 사용된 압하율을 이용하여 압연을 행하면 되고, 그렇지 않으면 상기 식(1)에서와 같이 각 스탠드의 압연하중 배분율을 γ_p.i로 설정하고, 상기 식(2)를 풀면 처음 설정된 압연하중 배분율을 만족하는 압하율과 이때의 압연하중이 자동적으로 계산된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예

일반 탄소강을 하기 표 1과 같은 조건으로 냉간압연하고, 스탠드별 압연하중, 압하율, 압연동력 및 압연판온도를 조사하고, 그 결과를 제 2 도에 나타내었다.

[표1]

상기 표 1에 해당하는 압연조건에 대한 종래의 부하배분율을 하기 표 2에서 구해보면 제 1번 스탠드로 부터 제 5번 스탠드까지는 각각 32.9, 41.6, 42.5, 34.9, 31.6의 압하율로 압연이 실시되었다.

[표2]

이러한 압하율로 실제의 압연을 수행한 결과 제 2 도의 (가)에 나타난 바와 같이, 2번과 3번 스탠드에 과부하가 걸리고 있음을 알 수 있다. 또한, 이에 따라 제 2 도의 (다)에 나타난 바와 같이, 압연동력 또한 2번과 3번 스탠드에 과중하게 작용하고 있음을 알 수 있다.

또한 제 2 도 (라)에 나타난 바와 같이, 압연판의 온도가 3번 스탠드에서 180℃를 넘어서 히트 스크래치의 발생가능성이 높게 됨을 알 수 있다.

그러나, 본 발명에서 제시한 바와 같은 방법으로 압연하중을 기준으로 전 스탠드의 부하를 배분한 결과 제 2 도의 (나)에 나타난 바와 같이, 우수한 압하배분율이 얻어짐을 알 수 있다. 즉, 압연하중을 기준으로 하는 경우에는 여러 가지 방법이 있을 수 있으나 실제의 압연에 있어서는 압연판의 형상을 양호하게 유지하기 위해 후단 스탠드로 갈수록 압하율을 낮게 설정하므로 본 발명에서는 표 1의 압연조건의 경우 스탠드별 압연하중 배분율을 22, 23, 23, 19, 13%로 변경해 보았다. 제 2 도에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명을 적용한 결과 압연하중은 물론 압연동력 그리고 압연판의 온도에 있어서 아주 우수한 부하배분이 이루어졌음을 볼 수 있다. 따라서 이렇게 적절한 압하배분율로의 변경에 의해 압연기의 부하배분이나 모타의 운용효율면에서 상당히 효과적임을 알 수 있다.

이와 같은 실제적용 결과를 바탕으로 다른 압연조건에 대한 압하배분율에 대한 시뮬레이션을 실시해 보았다. 앞서와 마찬가지로 스탠드별 압연하중 배분율로 22, 23, 23, 19, 13%로 한 경우에 대해 표 2에 나타낸 바와 같은 압연조건에 대해 새로운 압하배분율 계산을 실시한 결과 표 2의 우측과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 종래의 압하배분율은 2번 스탠드와 3번 스탠드에 과다한 부하가 걸리도록 설정되어 있었으나 본 발명에 의해 계산된 압하배분율은 모든 스탠드에 골고루 부하가 분배되도록 설정되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 압연하중을 기준으로 하여 스탠드별 부하배분율을 결정하므로써, 모든 연속냉간압연기에 적용가능하며, 적용되는 경우 압연기의 부하는 물론 구동모타에 걸리는 부하도 스탠드별로 적절히 분배할 수 있어 설비의 효율적인 사용이 기대되는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 다수개의 압연기로 구성된 연속냉간 압연기에서 연속냉간압연시 스탠드별 압하배분율을 결정하는 방법에 있어서, 하기식(1)에 의해 각 스탠드별 압연하중(Pi)을 구하는 단계;

   Pi = γ_p.i·Po ..... (1)

   (여기서, Pi : i번째 스탠드의 압연하중, γ_p.i: i번째 스탠드의 압연하중 배분율, Po: 전하중)

   상기에서 구한 각 스탠드별 압연하중(Pi)를 이용하여 하기식(2)에 의해 압연기 입측두께(H) 및 출측두께(h)를 구하는 단계; 및

   상기에서 구한 압연기 입,출측 두께(H) 및 (h)를 이용하여 압하배분율(r)을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 연속냉간 압연에서의 압하배분율 결정방법