KR20030053733A - 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법 - Google Patents

후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법에 관한 것으로서, 본 발명은 가역 압연기를 포함하여 구성되는 후판 압연설비를 이용하여 후강판을 제조하는 공정에서, 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법에 있어서, 고르기 압연이 종료되면, 폭내기 압연전의 두께(TH1) 및 폭(WD1), 폭내기 압연 목표 폭(WD2)을 이용하여 폭내기 압연 목표두께(THw2)를 구하는 제1 단계(S43); 고르기 압연중에 도그본 압연이 실시된 도그본 압연재 인지를 판단하여, 도그본 압연재인 경우에, 도그본 압연 첫 패스(Pass)의 목표두께 및 2번째 패스의 목표두께를 각각 구하는 제2 단계(S44,S45); 상기 제2 단계에서 구한 각 패스의 목표두께에 해당하는 압하량으로 도그본부의 압연을 실시하는 제3 단계(S46); 및 상기 제 2단계에서 도그본 압연재가 아닌 경우, 또는 상기 제3단계에서 도그본부의 압연이 완료된 경우에, 나머지 폭내기 압연을 사전에 정한 폭내기 압연 스케쥴에 따라 압연을 실시하는 제4 단계(S47)를 구비하며, 이러한 본 발명에 의하면, 후판압연 공정에서 폭내기(고르기) 압연중에 도그본(Dog bone 압연재의 폭내기 압하 배분, 즉 첫 패스와 두 번째 패스의 도그본부 압연 면적이 동일하도록 폭내기 압연을 실시함으로서, 폭내기후의 압연재의 형상이 한쪽으로 치우치지 않고 좌우 대칭이 되도록 할 수 있으며, 이에 따라 후강판의 캠버를 방지하고, 또한, 실수율을 향상시킬 수 있다.

Description

후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법{WIDTHWIDE ROLLING METHOD FOR PREVENTION OF CAMBER OF STEEL PLATE}
본 발명은 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법에 관한 것으로서, 특히 후판압연 공정에서 폭내기(고르기) 압연중에 도그본(Dog bone 압연재의 폭내기 압하 배분, 즉 첫 패스와 두 번째 패스의 도그본부 압연 면적이 동일하도록 폭내기 압연을 실시하도록 하는 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법에 관한 것이다.
일반적으로, 후판 공정에서 생산하는 제품은 폭이 넓고 다양하기 때문에 압연재를 평면상에서 90도 회전하여 폭내기 압연을 실시하는데, 도 1a는 압연 완료후 정상적인 판의 형상이고, 도 1b 및 도 1c는 압연 완료후 캠버가 발생한 판의 형상이고, 도 2는 직사각형의 강판을 제조하는 도그본(Dog Bone)형상으로 압연하는 과정의 설명도이다.
도 3은 가역 압연기의 압연과정의 설명도로서, 도 3a는 두께를 균일하게 하는 고르기 압연공정도이고, 도 3b는 폭을 만족시키기 위한 폭내기 압연공정도이며, 도 3c는 최종 길이내기 압연공정도이다.
도 3a를 참조하면, 먼저, 슬라브 SL을 판 길이 방향으로 압연해서 폭내기 압연 조건을 갖추도록 슬라브 두께를 균일하게 고르기를 한다. 소위 고르기압연 공정 X에 의해 고르기 압연 완료재 SB를 얻는다. 다음에 이것을 도 3b에 도시된 바와같이 90°수평 회전해서 고르기 압연 완료재 SB를 폭방향으로 압연해서 소정의 폭 치수를 확보한다. 소위 폭내기 압연공정 Y에 의해 폭내기압연 완료재 SW를 얻는다. 다시 이것을 도 3c에 도시된 바와같이 90°수평 회전해서 폭내기 압연완료재 SW를 소정의 판 두께, 길이 및 기계적 성질이 얻어지도록 길이 방향으로 압연해서 목표치수를 얻는 사상압연 공정 Z를 행해 압연 완료재 PL을 얻는다.
한편, 압연재는 판폭 중앙부와 양 에지부(Edge) 및 압연재의 길이방향 선단부와 중앙부에서 소성 유동의 차이로 인해 선.후단부의 형상은 피시테일(Fish Tail) 또는 장고형을 나타낸다. 이러한 현상을 개선하기 위하여 최근에는 도3a의 고르기 압연 공정에서 선.후 단부의 두께를 두껍게 하는 소위 도그본 압연을 실시하여, 도2a와 같은 형상을 얻음으로서 도3b공정에서의 선.후단부의 폭이 적어지는 현상을 보상하여 도2c와 같이 압연완료 후 직사각형의 형상을 만들고 있다.
그런데 고르기 압연공정에서 도그본이 형성된 압연재를 폭내기 압연을 실시하면, 도1b,(c)와 같이 소재의 길이방향 중심선이 평면상에서 좌.우로 휘어져 있는 형상(소위 "캠버(Camber)"라 칭함)이 되고, 이어서 도3c 사상압연 공정에서는 압연재의 길이 증가에 따라 캠버량이 더욱 커지게 된다. 특히, 제품을 직사각형의 형상으로 절단하여 제품을 생산하는 후강판의 경우, 강판의 중심선이 일직선이 아닌 좌측 또는 우측으로 휘어져 있으면 절단되는 측면 절단량이 커서 실수율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 후판압연 공정에서 폭내기(고르기) 압연중에 도그본(Dog bone 압연재의 폭내기 압하 배분, 즉 첫 패스와 두 번째 패스의 도그본부 압연 면적이 동일하도록 폭내기 압연을 실시하도록 하는 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법을 제공하는 데 있다.
도 1a는 압연 완료후 정상적인 판의 형상이고, 도 1b 및 도 1c는 압연 완료후 캠버가 발생한 판의 형상이다.
도 2는 직사각형의 강판을 제조하는 도그본(Dog Bone)형상으로 압연하는 과정의 설명도이다.
도 3은 가역 압연기의 압연과정의 설명도로서, 도 3a는 두께를 균일하게 하는 고르기 압연공정도이고, 도 3b는 폭을 만족시키기 위한 폭내기 압연공정도이며, 도 3c는 최종 길이내기 압연공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법을 보이는 플로우챠트이다.
도 5는 도 4의 도그본이 형성된 압연재의 폭내기 압연시 압하배분에 대한 설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 도그 본(Dog Bone) 압연재2 : 압연 완료재
3 : 캠버Camber)량 4 : 도그본 형상
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 방법은 가역 압연기를 포함하여 구성되는 후판 압연설비를 이용하여 후강판을 제조하는 공정에서, 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법에 있어서, 고르기 압연이 종료되면, 폭내기 압연전의 두께 및 폭, 폭내기 압연 목표 폭을 이용하여 폭내기 압연 목표두께를 구하는 제1 단계; 고르기 압연중에 도그본 압연이 실시된 도그본 압연재 인지를 판단하여, 도그본 압연재인 경우에, 도그본 압연 첫 패스의 목표두께 및 2번째 패스의 목표두께를 각각 구하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 구한 각 패스의 목표두께에 해당하는 압하량으로 도그본부의 압연을 실시하는 제3 단계;및 상기 제 2단계에서 도그본 압연재가 아닌 경우, 또는 상기 제3단계에서 도그본부의 압연이 완료된 경우에, 나머지 폭내기 압연을 사전에 정한 폭내기 압연 스케쥴에 따라 압연을 실시하는 제4 단계를 구비함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.
본 발명은 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명의 방법은 공정제어 컴퓨터에서 수행될 수 있는데, 이 공정제어 컴퓨터는 PLC를 통해서 압연기를 제어하며, 상기 공정제어 컴퓨터에서 이루어지는 본 발명에 따른 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법을 보이는 플로우챠트이고, 도 5는 도 4의 도그본이 형성된 압연재의 폭내기 압연시 압하배분에 대한 설명도이다.
도 5 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 방법은 가역 압연기를 포함하여 구성되는 후판 압연설비를 이용하여 후강판을 제조하는 공정에서, 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법으로서, 먼저, 제1 단계(S43)에서는 고르기 압연이 종료되면, 폭내기 압연전의 두께(TH1) 및 폭(WD1), 폭내기 압연 목표 폭(WD2)을 이용하여 폭내기 압연 목표두께(THw2)를 구하는데, 이에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 방법에 따라, 도그본이 형성된 압연재를 폭내기 압연과정에서 압연재의 길이방향의 중심선이 좌.우로 휨이 없는 일직선의 형태가 되기 위해서는, 먼저 도3(a)의 고르기압연 공정이 완료되면 도2a 와 같은 형상이 된 소재를 90도 회전하여 도2b와 같이 폭내기 압연을 실시하기 위해 사전에 하기 수학식1을 이용하여 폭내기압연 목표두께(THw2)를 구한다.
여기서, THw2는 폭내기압연 목표두께, TH1는 폭내기 압연전 두께(고르기 압연후 두께), WD1은 폭내기 압연전 폭(고르기 압연후 폭), 그리고, WD2는 폭내기 압연 목표폭이다.
그 다음, 제2 단계(S44,S45)에서는 고르기 압연중에 도그본 압연이 실시된 도그본 압연재 인지를 판단하여, 도그본 압연재인 경우에, 도그본 압연 첫 패스(Pass)의 목표두께 및 2번째 패스의 목표두께를 각각 구하는데, 이에 대해서 상세하기 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시한 바와 같이, 도그본 압연이 이루어 졌는가를 판별하여, 도그본 압연이 이루어지지 않았으면 통상 압연방법대로 압연을 실시하고, 도그본 압연이 이루어 졌으면 폭내기 압연 후의 형상이 좌.우 대칭이 되도록 하기 수학식4를 이용하여 도그본부의 1 패스 압하량을 구한다.
여기서, 도그본부의 압연형상이 좌우 대칭이 되기 위해서는, 가역 패스(Pass)를 실시하는 압연기에서 도그본부의 압연을 2 패스(Pass)로 나누어 압연을 실시해야 되고, 또 1,2차 패스의 연신량(압연면적)이 동일해야 하므로, 도4의 (4) 도그본부에 대한 1 패스 압연시, 압하량 h1은 도4 (d)와 같이 1 패스 압연량(S1)과 2 패스의 압연량(S2)의 면적을 서로 같도록 설정해야 한다. 이에 따라, 도그본부 1 패스의 압하량(h1)은 수학식4를 이용하여 구한다.
한편, 상기 수학식4를 유도하는 과정에 대해서 설명하면, 도3 (d)에서 L0, h0는 도그본 압연시 결정된 값이지만, L1과 h1 은 미지수이며, 또한, 도 5를 참조하면, S1 = h1×L1/2이고, S2 = (h0×L0 h1×L1)/2에서, S1 = S2 이므로, h1에 대한 하나의 식은 하기 수학식2와 같으며, 또한, 그리고, 면적 S2는 S2 = (h0-h1)(L1+L0)/2 와 같이 나타낼 수 있고, S1 = S2 이므로, h1에 대한 다른 하나의 식은 하기 수학식3과 같다.
여기서, h0는 도그본부의 높이(도그본 압연시 결정된 값), h1은 도그본부의 1 패스(Pass) 압하량, L0는 도그본부의 밑변길이(도그본 압연시 결정된 값), 그리고, L1은 도그본부의 1 패스 압하시의 밑변길이]이다.
따라서, 상기 수학식3의 "L0/L1"을 상기 수학식2에 대입하면, 하기 수학식 4을 구할 수 있다.
그 다음, 제3 단계(S46)에서는 상기 제2 단계에서 구한 각 패스의 목표두께에 해당하는 압하량으로 도그본부의 압연을 실시하는데, 이는 도그본부의 1 패스 압하량 h1(=h0/√2)과 도그본부 2 패스 압하량 h0-h1을 이용하여 도그본부의 압연을 실시한다.
그리고, 마지막으로, 제4 단계(S47)에서는 상기 제 2단계에서 도그본 압연재가 아닌 경우, 또는 상기 제3단계에서 도그본부의 압연이 완료된 경우에, 나머지 폭내기 압연을 사전에 정한 폭내기 압연 스케쥴에 따라 압연을 실시하는데, 이는 도그본부의 압연이 2 패스에 걸쳐서 모두 종료되면 다음에는 통상적인 폭내기 압연 스케쥴(Schedule)에 의해 폭내기 압연을 실시한다. 이때 통상적인 폭내기 압연 스케쥴은 설비에 따른 최대압하량 제한치, 최대 압하율 제한치, 최대압연하중 제한치, 최대 롤 토오크(Roll Torque) 제한치 및 판 형상만족을 위한 압하 제한치 등에 의해 구한 압하량 중 가장 작은 값을 택해 설정한다.
[실시 예]
하기 표 1은 제품두께가 15∼50mm, 제품폭이 2500∼4000mm의 범위에 속하는 강판 중 압연완료후의 강판길이 25m 이하인 판에 대해, 종래 방법과 도그본부의 압하배분을 통하여 1회 연신 면적과 2회 연신 면적이 동일하게 되도록 압연하는 본 발명 방법으로 각각 500매 씩 압연한 후의 캠버량을 비교한 것으로서, 본 발명 방법에 의한 경우는 평균 16.3mm, 편차 5.3mm로서, 종래 방법에 의한 경우의 평균 25.4mm, 편차 8.6mm에 대비하면, 대략 평균 9.1mm, 편차 3.3mm 정도 감소하였음을 알 수 있다.
[표 1]
구분 N(data 수) 평균 편차
종래방법 500 25.4mm 8.6mm
본 발명방법 500 16.3mm 5.3mm
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 후판압연 공정에서 폭내기(고르기) 압연중에 도그본(Dog bone 압연재의 폭내기 압하 배분, 즉 첫 패스와 두 번째 패스의 도그본부 압연 면적이 동일하도록 폭내기 압연을 실시함으로서, 폭내기후의 압연재의 형상이 한쪽으로 치우치지 않고 좌우 대칭이 되도록 할 수 있으며, 이에 따라 후강판의 캠버를 방지하고, 또한, 실수율을 향상시킬 수 있도록 한 특별한 효과가 있는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 가역 압연기를 포함하여 구성되는 후판 압연설비를 이용하여 후강판을 제조하는 공정에서, 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법에 있어서,
    고르기 압연이 종료되면, 폭내기 압연전의 두께(TH1) 및 폭(WD1), 폭내기 압연 목표 폭(WD2)을 이용하여 폭내기 압연 목표두께(THw2)를 구하는 제1 단계(S43);
    고르기 압연중에 도그본 압연이 실시된 도그본 압연재 인지를 판단하여, 도그본 압연재인 경우에, 도그본 압연 첫 패스(Pass)의 목표두께 및 2번째 패스의 목표두께를 각각 구하는 제2 단계(S44,S45);
    상기 제2 단계에서 구한 각 패스의 목표두께에 해당하는 압하량으로 도그본부의 압연을 실시하는 제3 단계(S46); 및
    상기 제 2단계에서 도그본 압연재가 아닌 경우, 또는 상기 제3단계에서 도그본부의 압연이 완료된 경우에, 나머지 폭내기 압연을 사전에 정한 폭내기 압연 스케쥴에 따라 압연을 실시하는 제4 단계(S47)를 구비함을 특징으로 하는 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 단계(S43)는
    상기 폭내기압연 목표두께(THw2)를 다음 수학식, 즉을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 후판강의 캠버방지를 위한 폭내기 압연방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 단계(S45)는
    상기 도그본 압하량 수학식, 즉를 이용하여 도그본 압연 첫 패스(Pass)의 목표두께를 구하는 것을 특징으로 하는 후판강의 캠버 방지를 위한 폭내기 압연방법.
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