KR20090032387A - 접촉식 압연소재 측정장치 및 이를 이용한 압연소재 캠버 제어방법 - Google Patents

Abstract

압연소재를 압연기 입,출 측에서 접촉식으로 그 오프 센터량과 캠버 발생량을 정밀하게 측정 가능하게 하는 접촉식 압연소재 측정장치 및 이를 이용한 캠버 제어방법이 제공된다.

상기 접촉식 압연소재 측정장치는, 압연기의 입측 구간과 출측 구간 중 어느 하나 또는 이들 모두에 배치되되 회전시 높이 차를 형성하도록 구성된 회전체 및, 상기 회전체에 그 길이방향으로 복수 개가 배열 구비되되, 회전체 회전시 소재 하면에 접촉하는 접촉식 소재 측정수단을 포함하여 구성되어 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 압연기 입측에서는 소재 오프센터량을 접촉식으로 정밀하게 측정하여 압연소재의 정렬불량을 제로화시키고, 압연기 출측에서 소재 캠버량을 측정하여, 현 압연 패스에서의 캠버 발생을 최소화할 수 있도록 하며, 특히 고열, 분진 등의 열악한 환경에서도 고정밀 측정을 가능하게 하면서 장치의 유지,보수는 용이하게 하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

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Description

접촉식 압연소재 측정장치 및 이를 이용한 캠버 제어방법{Apparatus for Measuring the Rolled Plate and Camber Control Method using The Apparatus}

압연소재를 압연기 입, 출측에서 접촉식으로 그 오프 센터량과 캠버 발생량을 정밀하게 측정 가능하게 하는 접촉식 압연소재 측정장치 및 이를 이용한 캠버 제어방법이 제공된다.

더욱 상세하게는, 압연기 입측에서는 소재 오프센터량을 접촉식으로 정밀하게 측정하여 압연소재의 정렬불량을 제로화시키고, 압연기 출측에서 소재 캠버량을 측정하여, 현 압연 패스에서의 캠버 발생을 최소화할 수 있도록 하며, 특히 고열, 분진 등의 열악한 환경에서도 고정밀 측정을 가능하게 하면서 장치의 유지,보수는 용이하게 하는 접촉식 압연소재 측정장치 및 이를 이용한 캠버 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 압연소재 즉, 소정 두께를 갖는 후판재(후강판)의 통판성 문제는 후판재의 좌우 비대칭 압연에 의한 캠버(camber) 발생과 상,하 비대칭 압연에 의한 압연소재(후판재)의 선,후단부 들림이나 처짐(통상 와프(warp) 라고 함) 등에 의해 발생한다.

따라서, 이와 같은 캠버나 와프 등이 발생하는 압연소재는 통판성 문제를 초래하여 제품의 품질, 실수율 및 제조 생산성 하락과 직결된다.

결국, 압연 품질을 유지하거나 향상시키기 위하여는 적어도 캠버나 와프 발생을 최대한 억제하는 것이 관건이 되고 있고, 이에 대한 연구가 집중되고 있는 실정이다.

특히, 현재 자동차 강판과 같은 고품질, 고강도의 소재를 압연하는 경우 또는, 압연 통판 속도가 고속화되고 있는 시점에서 상기와 같은 캠버나 와프의 발생은 더 쉽게 발생하고, 따라서 그 발생을 억제하는 것이 더 필요한 실정이다.

한편, 캠버는 앞에서 설명한 바와 같이, 압연기에 투입되는 압연소재(후판재 또는 후강판)이 압연기 워크롤의 센터에 맞추어 정밀하게 진입되어야 그 발생이 최소화되는 것으로, 결국 소재 압연후 소재의 좌우가 센터를 중심으로 비대칭이 되는 죄우 비대칭을 유발하는 인자가 된다.

그런데, 이와 같은 캠버의 발생원인은 압연소재 자체에 의한 것과 압연기에 의한 것으로 구분될 수 있다.

예를 들어, 압연소재 자체의 원인으로는, 소재 폭방향으로 온도가 불균일함에 따른 압연시 폭방향 변형저항이 차이가 발생하여, 압연기 입측에서의 좌우 비대칭 두께분포 및 이전패스에서 캠버를 형성하는 상태로 압연기에 투입되는 상태가 있다.

또한, 압연기 원인으로는, 압연기 워크롤(작업롤) 좌우의 밀상수 편차, 작업롤과 백업롤의 정렬불량, 압하 제어장치의 제어위치 좌우 부조화 또는 압연입측에 서의 사이드 가이드의 정렬불량 등으로 구분될 수 있다.

한편, 이와 같은 캠버를 발생시키는 여러 인자들에 의해 압연기 출측 단면을 통과하는 질량 유동 불균일 현상이 나타나, 압연소재(후판재)의 폭방향 두께 형상이 다르게 나타남으로써, 강판이 직진하지 못하는 통판성 문제를 발생시키게 된다.

즉, 캠버가 발생된 압연소재가 공정 진행중 정상적으로 원활하게 통판되는 것은 어려운 것이다.

한편, 캠버량은 압연소재의 압연중 소재의 길이방향 형상이 좌우로 워크롤을 센터에서 어긋나서 압연이 진행될 때, 소재 센터와 압연기 센터 간의 차이로 정의한다.

한편, 도 1a 내지 도 1d에서는 압연소재 예컨대, 후판재(후강판)의 압연시 발생되는 캠버 현상을 도시하고 있다.

이때, 도 1에서 도면부호 100은 압연소재(후판재), 100'는 캠버가 발생된 압연소재, 110은 압연기 워크롤, 120은 압연기 입,출측 이송롤 및, 130은 압연기 입,출측 사이드 가이드이다.

먼저, 도 1a에서 도시한 바와 같이, 압연직전 압연소재(100)가 입측 사이드 가이드(120)에 의해 압연기 워크롤 센터(T1)와 소재 센터(T2)가 정렬된 상태에서, 현재 패스의 압연이 실시된다.

그런데, 도 1b에서 도시한 바와 같이, 소재가 워크롤에 진입되는 초기, 소재의 센터와 워크롤 센터가 어느 정도 일치하여도, 앞에서 설명한 비대칭 압연인자들에 의해 시간이 지남에 따라 소재가 한쪽으로 쏠리는 현상 즉, 켐버가 발생된다.

다음, 도 1c에서 도시한 바와 같이, 압연기 입측의 사이드 가이드(130)의 중간위치 센터 즉, 이송되는 소재 센터(T2)와 워크롤(110)의 센터(T1)와 일치하지 않는 사이드 가이드의 정렬불량이 발생되는 경우에는, 도 1d에서 도시한 바와 같이, 압연 초기부터 캠버가 발생되면서 소재 캠버 량은 증폭된다.

이 경우, 앞에서 설명한 차기패스에서의 워크롤 롤갭제어만으로는 캠버 제어에 한계가 있게 된다. 이는 캠버 발생폭이 롤갭 제어를 통한 제어범위를 벗어나기 때문이다.

따라서, 현 패스 또는 차기 패스에서 캠버가 연속적으로 다량 발생하게 되면서, 결국에는 작업자에 의한 수작업으로 그 캠버 측정을 한다.

그러나, 가역식 압연기를 사용하는 압연소재 즉, 후판재(후강판) 등의 압연소재 압연 시, 현 패스에서 발생한 캠버를 차기패스에서 감소시킬 때, 캠버의 방향이 반복적으로 계속하여 변화하는 현상이 나타나며, 이러한 캠버 발생 인자의 파악 및 이에 따른 캠버 최소화는 실질적으로 어려운 것이다.

또한, 이와 같은 캠버량이 심한 경우에는 최종 패스시 압연된 소재의 센터가 설비 센터에서 크게 벗어나기도 한다.

결국, 지금까지 설명한 캠버가 발생된 소재는 소재의 절단 여유치를 갖는다 해도 정확한 정방향 절단을 어렵게 하여, 압연 제품의 실수율 하락이나, 후공정에서의 소재 전단부하 증가 등을 발생시키게 된다.

또한, 과도한 캠버가 발생된 소재는 후공정으로의 정상적인 이송이 어려워 생산성도 하락시킨다.

한편, 이와 같은 압연소재의 캠버 발생을 억제하기 위하여, 종래에는 통상적으로 압연기 출측에서 일정거리 떨어진 비접촉식 측정장치(거리센서를 이용하여 소재의 측면 위치를 측정하여 캠버량을 계산함)를 이용하여 캠버량을 측정하고, 캠버가 발생되면 차기패스 압연시점에서 압연기 좌우의 롤갭을 조정함으로써, 캠버를 제어하였다.

그러나, 이와 같은 종래의 비접촉식 형태의 측정장치를 이용한 압연소재 캠버 측정은, 고온, 분진이 심하게 발생하는 압연기 주변의 측정 환경을 감안할때, 비접촉식의 측정 정밀도는 낮은 것이었다.

에컨대, 실제 압연라인에서 발생되는 고열, 고분진, 증기 등의 열악한 환경에서 정밀한 측정이 어려운 것이었다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 사이드 가이드의 정렬불량을 측정하여 이를 보정함으로써 정렬불량을 제로화하고, 특히 압연기 출측에서의 압연 진행중인 캠버량을 접촉식으로 정밀하게 측정하여, 이를 토대로 현 패스에서의 능동적인 캠버 발생을 최소화하는 캠버 제어를 가능하게 한 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 압연기 입측에서는 소재 오프센터량을 접촉식으로 정밀하게 측정하여 압연소재의 정렬불량을 제로화시키고, 압연기 출측에서 소재 캠버량을 측정하여, 현 압연 패스에서의 캠버 발생을 최소화할 수 있도록 하며, 특히 고열, 분진 등의 열악한 환경에서도 고정밀 측정을 가능하게 하면서 장치의 유지,보수도 용이하게 하는 접촉식 압연소재 측정장치 및 이를 이용한 캠버 제어방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적 측면을 달성하기 위한 기술적인 일 측면으로서 본 발명은, 압연기의 입측 구간과 출측 구간 중 어느 하나 또는 이들 모두에 배치되되 회전시 높이 차를 형성하도록 구성된 회전체; 및,

상기 회전체에 그 길이방향으로 복수 개가 배열 구비되되, 회전체 회전시 소재 하면에 접촉하는 접촉식 소재 측정수단;

을 포함하여 구성된 접촉식 압연소재 측정장치를 제공한다.

또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 상기 접촉식 압연소재 측정장치를 이용하여 압연소재 캠버를 제어하는 방법에 있어서, 워크롤 입측에 배치된 상기 측정장치를 이용 압연소재 오프센터량을 측정하고 이를 근거로 사이드 가이드를 제어하여 오프 센터가 제거된 후 소재 압연을 시작하고,

압연시 워크롤 출측에 배치된 상기 측정장치를 이용하여 캠버 발생량 C1,C2를 계산하고, 이를 이용하여 워크롤 센터(T1)와 캠버가 발생된 소재 센터(T2)가 이루는 각도

을 측정하며,

상기 각도를 토대로 워크롤 좌우 롤갭을 구하여 소재의 캠버를 제거하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치를 이용한 압연소재 캠버 제어방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명인 접촉식 압연소재 측정장치 및 이를 이용하는 캠버 제어방법에 의하면, 압연기에서 생산되는 압연소재의 압연기 투입전 출측에서 그 오프센터량을 측정하여 적어도 센터 비대칭 압연시 발생되는 소재의 캠버를 방지시키는 것을 가능하게 한다.

즉, 압연 시작 전 사이드 가이드의 정렬 불량을 자동으로 측정하고, 이를 보정하여 소재의 정렬불량을 제로화함으로서, 센터 비대칭에 따른 압연시 캠버 발생을 현 패스에서 최소화 시키는 것이다.

그리고, 압연시 소재에서 발생되는 캠버량을 측정하여, 능동적으로 현 패스에서의 캠버 제어를 가능하게 하는 등의 우수한 효과를 제공한다.

특히, 고열, 고 분진이 발생하는 압연 라인의 열악한 환경에서도 접촉식으로 고정밀 측정을 가능하게 하고, 장치의 유지, 보수도 용이하게 하는 하는 다른 우수한 효과를 제공하는 것이다.

더하여, 압연소재의 고정밀 온도 측정을 가능하게 하여, 온도 비대칭에 의한 소재의 와프 발생도 방지시키는 것을 가능하게 한다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하세 설명한다.

먼저, 도 2에서는 본 발명에 따른 접촉식 압연소재 측정장치(1)가 압연라인에 설치되는 상태를 도시하고 있고, 도 3 내지 도 5에서는 본 발명에 따른 접촉식 압연소재 측정장치를 도시하고 있다.

다만, 압연기와 압연소재 및 압연소재 이송롤 등의 종래 압연라인과 동일한 구성들은 동일부호로 설명한다.

즉, 도 2 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 접촉식 압연소재 측정장치(1)는, 크게 압연기의 입측 구간과 출측 구간 중 어느 하나 또는 이들 모두에 배치되되 회전시 높이 차를 형성하도록 구성된 회전체(10) 및, 상기 회전체(10)에 그 길이방향으로 복수 개가 배열 구비되되, 회전체 회전시 소재 하면에 접촉하는 접촉식 소재 측정수단(30)을 포함하여 구성된 것에 그 실시예적 특징이 있다.

예를 들어, 압연소재가 고온이기 때문에 지금까지는 통상 비접촉식으로 소재의 압연상태나 캠버 상태 등을 측정하였지만, 본 발명의 경우에는 소재 폭방향으로 길게 소정 간격을 두고 배열된 접촉식 소재 측정수단(30)을 이용하여 소재와 접촉하여 소재(의 오프 센터량 이나 캠버량)를 측정하기 때문에, 그 측정 정밀도가 매우 높고, 압연라인의 고온, 분진 등과 같은 여러 측정을 어렵게 하는 요인들에 영향을 받지 않게 된다.

더하여, 도 2 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 본 발명의 접촉식 압연소재 측정장치(1)에 있어서는, 상기 회전체(10)에 구비되되 회전체 회전시 소재하면 온도를 감지토록 구성된 소재하면 온도 감지수단(50)과 진행되는 압연소재 상부측에 배치된 소재상면 온도 감지수단(70)을 더 포함하여, 압연소재의 상,하면 온도 차에 의한 소재의 와프(warp-소재 선단부가 위 또는 아래로 휘는 현상) 발생을 감지하게 하는 추가적인 기능도 제공한다.

그리고, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 접촉식 압연소재 측정장치(1)는 압연기 워크롤(110) 입측 및 출측으로 이송롤(120)사이에 배치되되, 상기 소재하면 온도 감지수단(50)을 포함하는 장치를 같이 배치 사용한다.

따라서, 압연 소재(100) 예컨대, 두께를 갖는 후강판(후판재) 등의 소재가 이송롤(120)을 따라 이동할 때, 이송롤 사이에 있는 본 발명의 접촉식 압연소재 측정장치(1)는 도 7에서 도시한 바와 같이, 다음에 상세하게 설명하는 상기 회전체(10)의 회전 구동시 접촉식 소재 측정수단(30)의 위치가 소재가 통과하는 경우 그 하면에 접촉하는 위치로 되어 소재의 측정이 이루어진다.

다음, 이와 같은 본 발명의 접촉식 압연소재 측정장치(1)의 상기 주요 구성수단들에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 접촉식 압연소재 측정장치(1)의 상기 회전체(10)는, 압연기 입,출측 구간 중 어느 하나 또는 이들 모두에 배치된 압연소재 이송롤(120) 사이에 회전 구동토록 하나 이상 배치되는 회전축부(12) 및, 상기 회전축부(12)에 일체 또는 분할 형태로 회전축부의 중심과 편차지게 결합되어 회전축부 회전시 높이차를 형성하는 회전롤부(14)를 포함하여 구성 되어 있다.

이때, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 회전축부(12)는 구동모터와 연계되고 베어링블록으로 지지되면서 회전 가능하게 설치된다.

물론, 이와 같은 회전축부(12)는 이송롤(120)과 같이 연속적으로 회동 구동되는 것이 아니라, 도 6과 같이 회전롤부(14)를 180도 정도 회전시키어 소재 접촉위치-비접촉위치로 조정하게 하면 된다.

따라서, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 회전축부의 단부에 피니언기어를 설치하고 상하 구동되는 랙을 이용하여 회전축부의 회전 구동을 구현하는 것도 가능할 것이다.

이때, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 회전축부(12)의 중심 'S1'과 상기 회전롤부(14)의 중심점 'S2'는 'S'만큼 편차지게 조립되어 있다.

따라서, 도 2 내지 도 4에서는 개략적으로 도시하였지만, 앞에서 설명한 구동구조(모터 또는 피니언/랙 구조)를 이용 회전축부(12)가 회전되면 그 회전 방향에 따라 도 6a 및 도 6b에서 도시한 바와 같이, 접속식 소재 측정수단(30)의 소재 접촉볼(34)은 진행되는 소재 하면과 접촉하는 위치 또는 접촉하지 않은 위치로 위치 조정되게 된다.

이때, 도 5와 같이, 상기 회전축부(12)는 내부 공간을 형성하는 중공체로서 도 3 내지 5에서 도시한 바와 같이, 다음에 상세하게 설명하는 접촉식 소재 측정수단(30)의 하중센서(32)의 케이블(32a)이 상기 회전롤부(14)를 통하여 회전축부(12)의 내부공간으로 유도 처리된다.

한편, 도 3 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 회전체(10)의 회전롤부(14)에 구비되는 상기 접촉식 소재 측정수단(30)은, 상기 회전체(10)의 센터 양측에 편심되게 구비되는 제1 회전롤부(14a)의 길이방향으로 일정한 간격을 두고 형성되는 안착부(36)에 배치되는 하중센서(32) 및, 상기 하중센서(32)의 직상부로 안착부(36)에 배치되되 소재하면 접촉시 전달되는 하중을 하중센서로 전달하는 소재 접촉볼(34)을 포함하여 구성된다.

따라서, 소재 접촉볼(34)이 회전체(10)의 회전축부(12)가 회전하여 편심 운동하는 제1 회전롤부(14a)에 의하여 소재가 진행되는 경로상에 위치되어 있다가, 소재가 진행되면 상기 소재 접촉볼(34)은 소재 하중으로 눌려진다.

그리고, 소재 접촉볼(34)에 가해지는 눌림힘은 하측의 상기 하중센서(32)를 작동시키고, 상기 하중센서(32)의 작동신호는 케이블(32a)을 통하여 다음에 설명하는 장치 제어부(94)로 전달되게 된다.

이와 같은 하중센서(32)는 알려진 로드 셀(load cell)일 수 있다.

결국, 도 9에서 도시한 바와 같이, 회전롤부(14) 즉, 소재 접촉볼이 배치되는 제1 회전롤부(14a)를 따라 일정 간격으로 여러 개가 배치된 소재 접촉볼(30) 중 소재 폭에 따라 접촉되는 접촉볼이 있고, 접촉되지 않는 접촉볼이 있게 된다.

따라서, 본 발명의 압연소재 측정장치(1)가 이송롤(120) 사이에 배치되고 도 2와 같이, 압연기 워크롤(110)의 센터를 중심으로 같은 간격과 같은 수로 배치된 소재 접촉볼(34)의 소재 접촉에 따라 소재 센터(T2)와 워크롤 센터(T1)사이의 오프 센터량을 줄이면서 워크롤로의 소재 진입을 가능하게 하고, 1차 압연된 현 패스에 서의 캠버 발생량도 접촉식으로 정밀하게 측정할 수 있다.

한편, 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 접촉식 소재 측정수단(30)에서, 상기 하중센서(32)와 소재 접촉볼(34) 사이에 개재되어 센서를 보호하면서 하중을 전달하는 센서 보호판(38)을 더 포함한다.

즉, 상기 센서보호판(38)은 접촉볼(34)에 가해지는 소재 하중을 하중 센서로 전달하는 매개물로 제공되되 센서가 열에 의하여 손상되는 것을 방지시키는 역할을 한다.

또한, 본 발명의 소재 접촉볼(34)은 상기 안착부(36)에 조립되는 보호블록(40)을 통하여 일부만이 노출된 상태에서 소재 하면에 접촉토록 설치되는 것이 바람직하다.

동시에, 상기 소재 접촉볼(34)은 내열성이 우수한 세라믹으로 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 소재 접촉볼은 소재가 진행되는 경우 고온의 소재 하면에 직접적으로 접촉하여야 하기 때문에, 내열성 재질로 제작하는 것이 바람직함은 당연하다.

이때, 상기 보호블록(40)도 내열 재질로 형성시키는 것이 바람직한데, 예를 들어 세라믹이나 성형한 내화재로 제공하는 것이다.

그리고, 상기 보호블록(40)은 제1 회전롤부(14a)에 볼트(B)로서 조립될 수 있다.

그리고, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 하중센서(32) 예컨대, 로드 셀(load cell)의 케이블(32a)은 제1 회전롤부(14a)의 구멍과 회전축부(12)의 내부 공간을 통하여 신장되어 있다.

동시에, 도 2 및 도 3b에서 도시한 바와 같이, 상기 회전축부(12)의 단부에는 상기 제1 회전롤부(14a)의 단부 외연에 설치된 여러 개의 센서 케이블(32a)들이 연결되는 조인트부재(90)가 설치되고, 상기 조인트부재(90)는 전기적으로 통하는 커넥터(92)와 접촉하여 회전축부(12)의 회전은 가능하게 하면서 전기적인 신호 처리를 가능하게 하고, 상기 컨넥터(92)는 장치 제어부(94)에 전기적으로 연결된다. 이와 같은 장치 제어부는 사전에 구비된 프로그램을 통하여 캠버량을 다음에 설명하는 여러 수학식을 이용 계산하는 컴퓨터 일 수 있다.

따라서, 본 발명의 접촉식 압연소재 측정장치(1)에서 접촉식 소재 측정수단(30)의 접촉볼(34)들의 소재 접촉에 따른 신호는 소재 폭에 대응하여 장치 제어부(94)로 전달되게 된다.

즉, 도 7a 및 도 7b에서 도시한 바와 같이, 소재의 진행 정도에 따라 본 발명의 측정장치 측정수단(30)의 소재 접촉볼(34)의 접촉이 구현된다.

한편, 도 6a 및 도 6b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 측정장치(1)와 이송롤(120)사이에는 회전축부(12)에 의한 제1 회전롤부(14a)의 편심 회전을 위한 틈새가 필요한데, 그 상부에는 이송롤 사이로 보호 플레이트(96)들이 더 배치되는 것이 바람직하다.

물론, 이와 같은 보호 플레이트(96)는 다음에 설명하는 소재하면 온도 감지수단(50)에도 적용되는 것은 물론이다.

그리고, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 센서 보호판(38)의 저면에는 상기 로드셀인 하중센서 작동을 정밀하게 하는 로드셀 압박부(38a)가 더 구비된다.

즉, 접촉볼(34)에 소재 하중이 가해지면 접촉볼과 센서보호판(38)에 전달되는 하중은 상기 로드셀 압박부(38a)에서 집중되면서 로드셀에 보다 정확하게 전달되고, 이에 따라 로드셀 작동에 따라 측정장치에 의한 소재 접촉식 측정이 이루어 진다.

한편, 도 4 및 도 8에서는, 본 발명의 측정장치에 더 구비되는 소재하면 온도 감지수단(50)을 도시하고 있다.

즉, 본 발명의 소재하면 온도 감지수단(50)은, 측정수단(30)들이 길게 소정 간격을 두고 구비되는 상기 회전체(10)에 구비되는 회전축부(12)의 중앙측에 중심이 편차지도록 배치되어 회전체 회전시 높이차를 형성하도록 구성된 제2 회전롤부(14b)에 형성된 안착부(52)에 배치되는 열전대(54) 및, 상기 제2 안착부(52)의 상측으로 상기 열전대의 일부만 노출 보호토록 장착되는 보호블록(56)이 조립되는 구조이다.

따라서, 본 실시예에서 제1 회전롤부(14a)는 여러개의 접촉식 소재 측정수단이 구비되기 때문에, 회전축부 중심 양측으로 길게 신장되는 구조이고, 제2 회전롤부(14b)는 제1 회전롤부와 회전축부와 같은 기능을 하나 소재하면 온도 감지수단(50)이 설치되면 되므로 길이가 짧은 것에 차이가 있다.

이때, 중요한 것은 접촉식 측정수단(30)과는 다르게, 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 제2 회전롤부(14b)의 안착부(52)에 구비된 열전대(54)는 제2 회전롤부의 최대 높이에서 소재와 간격을 두고 배치되는 것이다.

즉, 열전대는 편심 회전하는 제2 회전롤부(14b)가 최대 높이가 되어도 소재 하면에 직접 접촉하지는 않고 미세한 간격(H1)을 유지하게 하여 열전대 수명단축을 방지하게 한다.

이때, 상기 열전대(54)의 케이블(54a)은 제2 회전롤부(14b)와 회전축부(12)를 통하여 그 내부공간을 통하여 회전축부의 단부에 연결되고, 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 회전축부의 단부에는 상기 열전대 케이블과 전기적으로 통하는 조인트부재(90)가 설치되고, 상기 조인트부재(90)는 앞에서 설명한 바와 같이, 전기적으로 커넥터(92)와 장치 제어부(94)에 연계된다.

한편, 이와 같은 소재 하면온도 측정수단(50)의 제2 회전롤부(14b)는 회전축부(12)의 중앙에 소재 접촉볼들의 배열에 간섭되지 않도록 배치되어 있다.

다음, 상기와 같은 본 발명의 접촉식 압연소재 측정장치(1)를 이용한 캠버 제어방법은 다음과 같다.

도 1a 및 도 1b에서는 압연소재 즉, 후판재(후강판)의 압연시, 압연기 워크롤(110) 입측에서 소재가 사이드 가이드(130)에 의해 워크롤 센터(T1)와 소재 센터(T2)가 일치되어도 여러 비대칭 압연 인자들에 의해 캠버(소재 100')가 발생하는 것을 도시하고 있고, 도 1c 및 도 1d에서는 사이드 가이드의 정렬불량에 워크롤 센터(T1)와 소재 센터(T2)가 일치하지 않아 캠버(소재 100')가 발생하는 것을 도시하였다.

한편, 도 9a에서는 사이드 가이드(130)에 의한 소재 정렬불량에 의해 오프 센터(워크롤 센터와 소재 센터가 차이가 나는것)가 발생한 것을 도시하고 있다.

이때, 도 2에서와 같이, 입측 사이드 가이드(130) 사이에 압연소재(100)가 위치하면, 본 발명의 압연소재 측정장치(1)의 회전체(10)의 회전축부(12)가 회전하여 접촉식 소재 측정수단(30)의 접촉볼(34)이 소재 하면과 접촉하게 되면, 압연기 워크롤 입측에 위치한 2개의 측정장치(1)의 접촉볼 변위(소재가 접촉되는 접촉볼과 접촉하지 않은 접촉볼)로부터 검출된 접촉신호(On/Off)에 의하여, 소재 오프센터량(T1-T2)이 도 9a를 참고할 때, 다음의 수학식 1로 정의할 수 있다.

여기서, 도 9a와 같이,

는 사이드 가이드(130)의 정렬 불량에 의한 오프 센터량이고,

는 판중심으로부터 D/S(Drive Side) 또는 W/S(Work Side) 등의 방향으로 접촉신호가 Off된(즉 소재 폭에 따라 접촉하지 않는) 접촉볼(34)의 개수를 나타낸다.

다음, 도 9b 및 도 9c에서 도시한 바와 같이, 사이드 가이드(130)를 오프 센터 발생량만큼 조정(도 9b의 화살표)한 후, 재측정된 접촉식 소재 측정수단(30)의 접촉볼(34)에 소재 접촉에 따른 하중센서(32)의 신호 분포로부터 사이드 가이드의 오프 센터량(

)을 확인하고, 오프 센터가 없어질 때까지 위의 단계를 반복한다.

다음, 도 9c에서 도시한 바와 같이, 워크롤 입측에서의 사이드 가이드(130)에 의한 압연소재(100)의 정렬이 진행되는 동안, 압연기의 'SCC'(미도시)는 현 패 스부터 마지막 패스까지의 압하율 및 롤갭 등을 계산한다.

그 다음, 본 발명의 접촉식 압연소재 측정장치(1)의 센서 즉 하중센서인 로드 셀로부터 워크롤 입측 압연소재(100)의 센터정렬이 완료되면 압연을 시작한다.

다음, 도 10a에서 도시한 바와 같이, 워크롤(110)을 통한 소재의 압연 시작전 압연 출측의 본 발명 측정장치(1)을 가동(회전축부(12)의 회전으로 접촉볼(34)이 소재 하면과 접촉할 수 있는 위치로 조정)하여, 접촉볼(34)이 압연소재 즉, 후판재 하면과 접촉되도록 대기시킨다.

그 다음, 워크롤(110)을 통하여 소재의 압연이 진행됨에 따라 압연소재(100)가 워크롤 출측의 본 발명 측정장치(1)에 도달될 때, 소재폭 방향의 접촉신호(접촉볼들에서 부터 발생) 프로파일을 검출하고, 이를 이용하여 다음의 수학식 2를 이용하여 압연된 소재의 캠버 발생량 C1을 계산하여 캠버 발생 유무를 판단한다.

다음, 소재 압연이 진행됨에 따라, 압연소재가 워크롤 출측의 2번째의 측정장치(1)에 도달될 때 소재 폭방향의 접촉신호 프로파일을 검출하고, 이를 이용하여 다음의 수학식 3을 이용하여 캠버 발생량 C1,C2를 계산한다.

한편, 이하에서 수식들의 첨자 '1','2'는 워크롤 출측에 설치되는 본 발명의 첫번째 측정장치(1)(이하,'#1 측정장치'라함)와 두번째 측정장치(2)(이하, '#2 측정장치'라 함)와 관련된 수직 인자들임을 의미한다.

다음, 앞에서 수학식 3으로 부터 계산된 캠버 측정량 C1,C2를 이용하여 워크롤(110)의 센터(T1)와 소재 센터(T2)가 이루는 각도

를 각각 다음의 수학식 4를 이용하여 구한다.

이때, 상기 수학식 4에서 P는 워크롤 출측 #1,#2 측정장치간의 거리이고, L은 압연출측에서부터 #1 측정장치(1)까지의 거리이다.

다음, 미압연 길이에서의 캠버를 제거하기 위해 W/S와 D/S에서의 롤갭 조정량을 계산한다. 즉, 압연소재를 폭 퍼짐이 없고 소재폭을 따라 소재 폭방향의 속도가 일차식으로 분포하는 것으로 가정하면, 다음의 수학식 5를 구할 수 있다.

이때, 도 10에서 도시한 바와 같이, 만약 W/S방향으로 캠버가 발생하고 있다고 가정하면, 소재 에지부의 판속도

는 각각 캠버발생량 C1,C2 및 압연출측에서 #1 측정장치(1)까지의 거리 L, 압연기 출측 #1,#2 측정장치들간의 거리 P 와 소재가 #1,#2 측정장치를 통과할 까지의 시간 t1, t2 를 이용 다음의 수학식 6으로 정리할 수 있다.

여기서, 상기와 같은 수학식 6의 유도 과정은 아래의 식들로부터 유도되는데, 압연 출측 속도의 크기만큼 압연소재(후강판,후판재)의 각 에지부가 진행할 것이므로 아래와 같고,

이때,

는 캠버의 회전 반경으로서

이고, W는 판폭이다. 그리고 다음의 유도식이 구해진다.

그리고, 워크롤 출측의 #1 측정장치와 #2 측정장치에서 계산된 판 에지부 및 판 중앙부의 속도는 다음의 유도식과 같다.

그리고, 압연 출측 롤갭을 통과하는 질량 유동이 동일할 것이므로, 다음의 수학식 7이 구해진다.

따라서, 워크롤 좌우 롤갭의 차이

는 도 10을 참조하면 다음의 수학식 8과 같다.

이다.

그리고, 이와 같은 압연기 워크롤의 좌우 롤갭 조정량은 압연이 진행됨에 따라 압연 출측의 각 #1,#2 측정장치(1)와 장치 제어부(94-계산수단)에 의해 연속적으로 계산된

에 따라 변화하므로, 캠버량이 감소하면(즉,

가 줄어들면) 압연기는 자동적으로 좌우 대칭인 롤갭을 설정하게 된다.

이에 따라서, 본 발명의 접촉식 압연소재 측정장치(1)를 이용하면, 소재의 워크롤 투입 센터량 조정은 물론, 실제 압연시 캠버량을 측정하여 이를 이용 소재 캠버 발생을 제어할 수 있는 것이다.

또한, 도 11에서 도시한 바와 같이, 압연소재에서의 캠버 발생이 발생되지 않게 캠버가 제어되면 워크롤 좌우 롤갭을 동일하게 유지되는 것이다.

즉, 도11a에서와 같이, 소재에서 압연시 현패스 캠버가 발생되면 본 발명의 장치를 이용 바로 워크롤 롤갭을 조정할 수 있어 동일한 소재에서의 후 압연부분에서의 캠버 발생을 바로 제어하는 것이 가능한 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1a 및 도 1b는 종래 압연라인에서 압연기 입측에서 소재와 사이드 가이드의 센터를 일치하나, 비대칭 인자들에 의해 압연시 캠버가 발생하는 것을 도시한 개략도.

도 1c및 도 1d는 종래 압연기 입측에서 사이드 가이드의 정렬불량에 의해 압연시 캠버가 발생하는 것을 도시한 개략도.

도2는 본 발명에 따른 접촉식 압연소재 측정장치를 구비하는 압연라인을 도시한 사시도

도 3a 및 도 3b는 도 2에서 본 발명의 측정장치를 도시한 사시도

도 4a 및 도 4b는 도 2에서 본 발명의 측정장치중 온도 측정수단을 더 포함하는 장치를 도시한 사시도

도 5는 도 3의 본 발명 장치를 도시한 상세 구성도

도 6a 및 도 6b는 도 3의 본 발명 장치의 작동상태를 도시한 개략도

도 7a 및 도 7b는 도 3의 본 발명 장치의 소재 접촉 작동을 도시한 작동상태도

도 8은 도 4의 본 발명 장치의 온도 측정수단을 도시한 요부 구성도

도 9a는 사이드 가이드의 정렬불량에 의해 오프센터가 발생할 때 본 발명장치에 의한 오프 센터량 측정상태를 도시한 개략도

도 9b는 측정된 오프 센터량을 근거로 사이드 가이드를 통한 소재 센터 조정을 도시한 개략도

도 9c는 사이드 가이드 작동을 통한 오프 센터량 제로화상태에서의 소재 압연기 진입 전 상태를 도시한 개략도

도 10a는 본 발명 측정장치를 이용하여 압연기 캠버량의 측정 상태를 도시한 작동 상태도

도 10b는 발생된 캠버를 제어하기 위한 워크롤의 좌우 롤갭을 조정상태를 도시한 개략도

도 11a는 캠버 제어를 통한 현패스에서 능동적으로 캠버 발생부를 제외한 다른 소재부분에서의 캠버 발생을 제거하는 것을 도시한 작동 상태도

도 11b는 캠버 제어를 통한 정상적인 워크롤의 롤갭 동일 압연상태를 도시한 개략도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 압연소재 캠버 측정장치 10.... 회전체

12.... 회전축부 14.... 회전롤부

14a.... 제1 회전롤부 14b.... 제2 회전롤부

30.... 접촉식 소재 측정수단 32,54.... 안착부

34.... 하중센서 36.... 소재 접촉볼

38.... 센서 보호판 40,56.... 보호블록

50.... 소재하면 온도 감지수단 54.... 열전대

70.... 소재상면 온도 감지수단 90.... 조인트부재

92.... 커넥터 94.... 장치 제어부

Claims (16)

1. 압연기의 입측 구간과 출측 구간 중 어느 하나 또는 이들 모두에 배치되되 회전시 높이 차를 형성하도록 구성된 회전체(10); 및,

   상기 회전체(10)에 그 길이방향으로 복수 개가 배열 구비되되, 회전체 회전시 소재 하면에 접촉하는 접촉식 소재 측정수단(30);

   을 포함하여 구성된 접촉식 압연소재 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전체(10)에 구비되되 회전체 회전시 소재하면 온도를 감지토록 구성된 소재하면 온도 감지수단(50); 및,

   상기 진행되는 압연소재 상부측에 배치된 소재상면 온도 감지수단(70);

   을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전체(10)는,

   압연기 입,출측 구간 중 어느 하나 또는 이들 모두에 배치된 압연소재 이송롤(120) 사이에 회전 구동토록 하나 이상 배치되는 회전축부(12); 및,

   상기 회전축부(12)에 일체 또는 분할 형태로 회전축부의 중심과 편차지게 결합되어 회전축부 회전시 높이차를 형성하는 회전롤부(14);

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 회전체에 구비되는 접촉식 소재 측정수단(30)은,

   상기 회전체(10)의 센터 양측에 편심되게 구비되는 제 1 회전롤부(14a)의 길이방향으로 일정한 간격을 두고 형성되는 안착부(36)에 배치되는 하중센서(32); 및,

   상기 하중센서(32)의 직상부로 안착부(36)에 배치되되 소재하면 접촉시 전달되는 하중을 하중센서로 전달하는 소재 접촉볼(34);

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 하중센서와 소재 접촉볼 사이에 개재되어 센서를 보호하면서 하중을 전달하는 센서 보호판(38)을 더 포함하고,

   상기 소재 접촉볼(34)은 상기 안착부(36)에 조립되는 보호블록(40)을 통하여 일부만이 소재 접촉토록 구성된 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 소재 접촉볼(34)은 세라믹으로 형성된 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 하중센서(32)의 케이블(32a)은 상기 회전체에 구비된 제1 회전롤부와 조립된 회전축부를 통하여 회전축부에 형성된 내부공간을 통하여 회전축부의 단부에 연결되고,

   상기 회전축부 단부에는 상기 센서 케이블들과 전기적으로 통하는 커넥터(92)와 연계되는 조인트부재(90)가 설치되고, 상기 커넥터는 장치 제어부(94)에 연계되는 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
8. 제2항에 있어서, 상기 소재하면 온도 감지수단(50)은,

   상기 회전체(10)에 구비되는 회전축부(12)의 중앙측에 중심이 편차지도록 배치되어 회전체 회전시 높이차를 형성하도록 구성된 제 2 회전롤부(14b)에 형성된 안착부(52)에 배치되는 열전대(54); 및,

   상기 제2 안착부(52)의 상측으로 상기 열전대의 일부만 노출 보호토록 장착되는 보호블록(56)이 조립되는 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 열전대 케이블(54a)은 제2 회전롤부와 조립된 회전축부를 통하여 그 내부공간을 통하여 회전축부의 단부에 연결되고,

   상기 회전축부의 단부에는 상기 열전대 케이블과 전기적으로 통하는 커넥 터(92)와 연계되는 조인트부재(90)가 설치되고, 상기 커넥터는 장치 제어부(94)에 연계되는 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 제2 회전롤의 안착부에 구비된 열전대는 제2 회전롤부의 최대 높이에서 소재와 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
11. 제3항에 있어서, 상기 회전롤부의 상측으로 이송롤 사이에는 보호 플레이트(96)들이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
12. 제5항에 있어서, 상기 하중센서는 로드셀로 제공되고, 상기 센서 보호판(38)의 저면에는 상기 로드셀 작동을 정밀하게 하는 로드셀 압박부(38a)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 기재된 접촉식 압연소재 측정장치를 이용하여 압연소재 캠버를 제어하되,

    워크롤 입측에 배치된 상기 측정장치를 이용 압연소재 오프센터량을 측정하고 이를 근거로 사이드 가이드를 제어하여 오프 센터가 제거된 후 소재 압연을 시작하고,

    압연시 워크롤 출측에 배치된 측정장치를 이용하여 캠버 발생량 C1,C2를 계산하고, 이를 이용하여 워크롤 센터(T1)와 캠버가 발생된 소재 센터(T2)가 이루는 각도

    

    을 측정하며,

    상기 각도를 토대로 워크롤 좌우 롤갭을 구하여 소재의 캠버를 제거하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 접촉식 압연소재 측정장치를 이용한 압연소재 캠버 제어방법.
14. 제13항에 있어서, 워크롤 입측에 위치한 상기 측정장치(1)의 접촉볼 변위로부터 검출된 접촉신호(On/Off)를 근거로 오프센터량은

    

    로 구하고,

    여기서

    

    는 사이드 가이드(130)의 정렬 불량에 의한 오프센터량이고,

    

    는 판중심으로부터 D/S(Drive Side) 또는 W/S(Work Side) 등의 방향으로 접촉신호가 Off된 접촉볼(34)의 개수이며, 사이드 가이드(130)를 통하여 오프센터량을 제거하는 것을 특징으로 하는 압연소재 캠버 제어방법.
15. 제13항에 있어서, 압연후 워크롤 출측 첫번째와 두번째 측정장치들로부터 소재의 폭 방향 접촉신호(접촉볼들에서 부터 발생) 프로파일을 검출하고, 이를 이용하여 아래의 수학식을 이용하여 캠버 발생량 C1,C2를 계산하고,

    

    계산된 상기 캠버 측정량 C1,C2 를 이용하여 워크롤(110)의 센터(T1)와 소재 센터(T2)가 이루는 각도

    

    를

    

    로 구하고,

    여기서, P는 상기 첫번째와 두번째 측정장치간 거리이고, L은 압연 출측에서 첫번째 측정장치까지의 거리인 것을 특징으로 하는 압연소재 캠버 제어방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 각도를

    

    이용하여 캠버를 제거하기 위해 W/S와 D/S에서의 롤갭 조정량

    

    을 구하고,

    여기서,

    

    이고,

    

    이며,

    

    인 것을 특징으로 하는 압연소재 캠버 제어방법.

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