KR20140036510A - 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법 및 장치 - Google Patents

후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 슬라브의 여러 요인에 따라 패스라인 값을 변경하여 적용할 수 있는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 일 실시형태에 따른 후판의 조압연시 패스 라인 설정 장치는 후판을 제조하기 위하여 압연소재를 90도 회전하여 폭을 내는 작업과 길이를 내는 작업을 시키는 장치로서, 상기 압연소재를 수직방향으로 가압하여 압연시키도록 상하방향으로 이격되어 배치되는 상부 작업롤 및 하부 작업롤과; 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤을 기준으로 상기 압연소재가 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤 사이로 인입하는 인입부측에 설치되고, 상기 압연소재의 상부면과 하부면의 온도를 측정하는 온도 측정수단과; 상기 하부 작업롤의 위치를 상하방향으로 이동시켜 패스라인을 조절하는 패스라인 조절수단과; 상기 압연소재의 강종, 상기 온도 측정수단에서 측정되는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도차이 값, 상기 패스라인 값 및 형상비 값을 이용하여 상기 압연소재의 벤딩량을 계산한 후 계산된 벤딩량 값을 이용하여 상기 패스라인 조절수단의 작동을 제어하는 제어수단을 포함한다.

Description

후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF PASS LINE SETTING DURING ROUGH PLATE ROLLING}
본 발명은 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 슬라브의 여러 요인에 따라 패스라인 값을 변경하여 적용할 수 있는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법 및 장치에 관한 것이다.
철강공정은 제선, 제강공정을 통해 원료인 철광석에서 불순물이 제거된 용강을 연속 주조공정의 주형에 주입하여 슬라브(slab) 등을 제조한 후, 최종 생산되는 선재, 코일, 박판, 후판 등의 최종 제품에 따라 적합한 공정을 수행한다.
이처럼 철강공정은 최종 제품에 따라 주조공정 이후에 진행되는 압연공정이 달라지게 되는데, 이 중에서 후판 제조 공정은 압연장치를 사용하여 상기한 주조공정에서 제조된 슬라브를 판 두께가 약 6mm ~ 100mm 정도인 후판(plate)으로 압연하는 공정이다.
이러한 후판 제조 공정은 일반적으로 가열로에서 슬라브(S)를 가열하는 공정과, 압연장치를 이용하여 폭내기 압연 및 길이내기 압연을 수행한 후, 예비 교정과 가속냉각 및 열간 교정을 통해 최종 제품을 완성하게 된다.
조압연기를 포함하는 압연장치를 이용하여 후판을 압연하는 공정의 경우 조압연기에서는 고르기, 폭내기 및 일정량의 길이내기 압연을 실시하여 중간두께의 제품을 만들고, 사상압연기에서 최종 목표로 하는 제품 두께까지 길이내기 압연을 실시하여 판을 제조하게 된다.
한편, 도 1은 패스라인을 설명하기 위한 설명도로서, 후판의 폭내기 압연이 실시되는 압연기는 상부 작업롤 및 하부 작업롤과 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤의 전후방에 설치되어 슬라브를 이동시키는 테이블 롤러가 구비된다. 이때 하부 작업롤과 테이블 롤러의 높이차이를 패스라인이라고 정의하는데, 부연하자면, 도 1에 도시된 바와 같이 하부 작업롤의 최고점과 테이블 롤러의 최고점 간의 높이 차이를 패스라인(Pass Line; P/L)이라고 정의한다.
이러한 패스라인은 압연 후 슬라브의 벤딩에 많은 영향을 미치는 주요 인자인데도 불구하고, 종래에는 압연장치(압연기)의 허용 최대압하량과 하부롤 변동치를 감안하여 경험적인 값을 패스라인으로 설정하는 실정이었다.
그래서, 근래에는 경험적인 패스라인의 설정에 따른 문제점을 해결하기 위하여 여러 주요 요인에 대응하여 패스라인을 설정하는 방법이 제안되었다. 예를 들어 패스라인을 설정하여 조정하는 기술에 대해서는 "후판 압연방법 및 장치(공개특허 10-2012-0075247; 특허문헌 1)" 및 "판 압연 방법(일본공개특공보 특개평9-206811; 특허문헌 2)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.
특허문헌 1에서는 압연소재와 피드롤(테이블 롤러) 간의 충격하중을 방지하기 위한 최소의 패스라인을 설정하여 피드롤 수명을 증대시키고 판 하향발생을 방지하는 데 그 목적을 두고 최소의 패스라인을 갖도록 설정하는 후판 압연방법 및 압연장치를 제공한다.
특허문헌 2에서는 압연 조건에 따라 픽업(pickup)량의 허용 범위를 구하고,패스라인(pass line) 설정의 횟수를 감소하여 저비용으로 효율적인 판상의 제품을 제조할 목적을 두고 재료와 롤과의 접촉길이를 입측두께와 출측두께의 평균치로 나눈 값인 형상비를 구하고, 형상비와 재료의 치입각을 이용하여 픽업량(H)를 제어하는 압연 방법을 제공한다.
한편, 후판 압연에서 판의 선단부 벤딩은 압연 조건에 따라 상향 또는 하향이 되는데, 앞에서 언급한데로 하향 벤딩이 발생할 경우 압연 판과 피드롤(테이블 롤러) 간의 충격으로 인해 피드롤이 파손되는 설비적인 문제가 발생될 수 있기 때문에 특허문헌 1과 같은 종래의 기술에서는 하향 벤딩을 해결하기 위한 방법이 제안되었다.
또한, 상향 벤딩이 발생할 경우 심한 경우 판이 출측으로 더 이상 진행하지 못해 생산라인을 멈춰 작업을 중단해야 하는 문제가 발생되는데, 특허문헌 2와 같은 종래의 기술에서는 상향 벤딩을 해결하기 위한 방법이 제안되었다.
이와 같이 판의 선단부는 벤딩 현상만을 고려할 때 벤딩이 없는 압연 조건을 만들어 압연하는 것이 가장 효율적이다.
그러나 실제 조업에서는 벤딩을 유발하는 인자들이 다양하게(슬라브의 상하면 온도차, 상하 작업롤의 속도차, 상하 작업롤의 직경차 등) 존재하기 때문에 이러한 인자와 패스 스케쥴에 의해 결정된 압연 패스 스케쥴, 가열로 온도제어 조건 등에 의해 상향, 하향 벤딩이 발생한다.
상기의 특허문헌 1 및 2에서 언급된 방법은 상향 또는 하향 벤딩만을 고려하여 상향 또는 하향 벤딩을 방지하기 위한 방법을 제시하고 있다. 그러나 실제 후판 압연의 경우는 슬라브 에지부에 존재하는 흠이 압연을 하면서 슬라브 안쪽으로 유입되고, 이러한 표면의 흠은 제품의 불량을 초래한다. 때문에 표면 흠에 의한 제품 불량을 방지하기 위해 압연 후 표면 흠이 발생된 후판의 에지부를 절단될 것을 고려하여 슬라브 설계시에 반영함에 따라 제품의 실수율이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서 슬라브 에지부의 흠이 존재하여 압연할 때 흠 유입량이 슬라브 안쪽으로 유입되는 것을 최소화시킬 필요가 있다. 특히 실제 조업에서는 슬라브의 초기 형상이나, 상하 비대칭 압연 조건으로 인해 하부면의 유입량이 상부면보다 더 안쪽으로 유입되는 문제점이 발생하여 하부면의 흠이 안쪽으로 유입되지 않도록 압연하는 기술이 필요한 실정이다.
공개특허 10-2012-0075247 (2012. 07. 06) 일본공개특공보 특개평9-206811 (1997. 08. 12)
본 발명은 폭내기 패스 때 하부의 슬라브 에지부의 흠이 안쪽으로 유입되는 것을 최소화하고, 상향 벤딩이 크게 발생하여 설비적인 사고가 발생되는 것을 방지할 수 있는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법 및 장치를 제공한다.
특히 본 발명은 슬라브의 에지부에서 흠이 안쪽으로 유입되는 상하 비대칭성을 유발하는 인자 중 가장 핵심 인자인 바(bar)의 상하면 온도차를 측정하고, 그 측정 정보에 기초하여 상향 벤딩에 의한 통판성 및 작업성에 문제가 없으면서 하부 흠 유입량이 최소가 되도록 패스라인을 설정하는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 후판의 조압연시 패스 라인 설정 장치는 후판을 제조하기 위하여 압연소재를 90도 회전하여 폭을 내는 작업과 길이를 내는 작업을 시키는 장치로서, 상기 압연소재를 수직방향으로 가압하여 압연시키도록 상하방향으로 이격되어 배치되는 상부 작업롤 및 하부 작업롤과; 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤을 기준으로 상기 압연소재가 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤 사이로 인입하는 인입부측에 설치되고, 상기 압연소재의 상부면과 하부면의 온도를 측정하는 온도 측정수단과; 상기 하부 작업롤의 위치를 상하방향으로 이동시켜 패스라인을 조절하는 패스라인 조절수단과; 상기 압연소재의 강종, 상기 온도 측정수단에서 측정되는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도차이 값, 상기 패스라인 값 및 형상비 값을 이용하여 상기 압연소재의 벤딩량을 계산한 후 계산된 벤딩량 값을 이용하여 상기 패스라인 조절수단의 작동을 제어하는 제어수단을 포함한다.
상기 온도 측정수단은 상기 압연소재의 상부면 온도를 측정하는 제 1 온도계와; 상기 압연소재의 하부면 온도를 측정하는 제 2 온도계를 포함하고, 상기 패스라인 조절수단은 유압 실린더인 것을 특징으로 한다.
상기 제어수단은 상기 압연소재의 벤딩량을 계산한 후 계산된 벤딩량 값을 이용하여 패스라인의 설정량을 연산하는 연산부와; 상기 연산부에서 연산된 패스라인의 설정량에 따라 상기 패스라인 조절수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법은 후판을 제조하기 위하여 압연소재를 상부 작업롤과 하부 작업롤 사이를 통과시켜 폭을 내는 폭내기 압연시 압연소재를 이송시키는 테이블 롤러의 최고점과 상기 하부 작업롤의 최고점 사이의 간격인 패스라인을 설정하는 방법으로서, 상기 압연소재의 강종, 상기 압연소재의 압연 전 상부면과 하부면의 온도차이 값, 압연설비의 패스라인 값 및 상시 압연소재의 형상비 값을 이용하여 상기 압연소재의 벤딩량을 계산한 후 계산된 벤딩량 값을 이용하여 상기 패스라인 값을 설정하는 과정과; 상기 설정된 패스라인 값에 따라 하부 작업롤을 운용하는 과정을 포함한다.
상기 패스라인 값을 설정하는 과정은 압연소재의 벤딩량을 상, 중, 하의 3등급으로 구분하는 단계와; 상기 상, 중, 하의 3등급에 해당되는 압연소재의 압연시 패스라인을 계산하는 방식을 각각 설정하는 단계와; 상기 계산된 압연소재의 벤딩량 값에 따라 해당 압연소재의 패스라인 값을 상기 3등급 중 선택되는 어느 하나의 방식으로 연산하여 설정하는 단계를 포함한다.
상기 압연소재의 벤딩량(B) 값은 하기의 [수학식 1]에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
벤딩량(B) = f(상하면의 온도차이 값, 패스라인 값, 강종, 형상비 값)
=(a×상하면의 온도차이 값)+(b×패스라인 값)+(c×강종)+(d×형상비 값)
여기서, a, b, c 및 d는 각각의 항이 벤딩에 미치는 영향을 나타내는 영향계수임.
상기 강종은 압연소재 내의 탄소 함량에 따라 탄소의 함량이 0.399% 이상인 경우 고탄강으로, 탄소의 함량이 0.1 ~ 0.399%인 경우 중탄강으로, 탄소의 함량이 0.1% 이하인 경우 저탄강으로 구분하고, 각각의 강종에 대한 설정값을 대입하는 것을 특징으로 한다.
상기 형상비 값은 소재의 접촉길이(ld)를 압연소재의 입측두께와 출측두께의 평균값(Hm)으로 나눈 값인 것을 특징으로 한다.
상기 패스라인 값을 설정하는 단계에서, 상기 계산된 압연소재의 벤딩량 값이 상기 3등급 중 하에 해당되면 그 압연소재의 조압연시 패스라인 값(P/Lref)은 하기의 [수학식 2]에 의해 설정되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
P/Lref = ΔH/2 + α
여기서, ΔH는 압하량(mm)이고, α는 상수값으로 설비적 안정치인 2 ~ 3mm 임.
그리고, 상기 계산된 압연소재의 벤딩량 값이 상기 3등급 중 중에 해당되면 그 압연소재의 조압연시 패스라인 값(P/Lref)은 하기의 [수학식 3]에 의해 설정되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 3]
P/Lref = 중간값(P/Lmax값, P/Lmin값)
여기서, P/Lmax값은 설정될 수 있는 패스라인 최대값이고, P/Lmin값은 설정될 수 있는 패스라인 최소값임.
또한, 상기 계산된 압연소재의 벤딩량 값이 상기 3등급 중 상에 해당되면 그 압연소재의 조압연시 패스라인 값(P/Lref)은 하기의 [수학식 4]에 의해 설정되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 4]
P/Lref = P/Lmax값
여기서, P/Lmax값은 설정될 수 있는 패스라인 최대값임.
본 발명의 실시예에 따르면, 슬라브의 상하면 온도차이 등과 같은 요인에 대응하여 슬라브의 벤딩량을 계산하고, 계산된 벤딩량 값을 이용하여 패스라인을 조정함에 따라 슬라브의 상향 벤딩에 의한 설비적 문제를 일으키지 않는 범위에서 슬라브의 상향 벤딩을 유도하여 슬라브의 에지부 흠 중 하부면 흠이 슬라브의 안쪽으로 유입되는 것을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
이에 따라 슬라브의 두께방향을 기준으로 상부면과 하부면의 변형량을 대칭이 되도록 할 수 있어 전단공정에서의 폭 절단 손실(trimming loss)을 감소시켜 후판압연 제품의 실수율을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 패스라인을 설명하기 위한 설명도이고,
도 2는 패스라인과 슬라브 하부면 흠의 안쪽 유입량과의 관계를 보여주는 그래프이며,
도 3은 슬라브의 선단부 벤딩에 영향을 미치는 인자와 선단부 벤딩의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 후판의 조압연시 패스 라인 설정 장치를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 설명에 앞서 패스라인과 압연소재(예를 들어 슬라브, 이하 슬라브를 예로 하여 설명함)의 하부면 홀의 안쪽 유입량에 관계에 대해서 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 하부 작업롤(10b)의 최고점과 테이블 롤러(1)의 최고점 간의 높이 차이를 패스라인(Pass Line; P/L)이라고 정의하는데, 패스라인이 ΔH/2 일 경우 슬라브의 진입각도가 제로(zero)가 되고 이에 따라 선단부가 휨(벤딩) 없이 진행된다. 여기서 ΔH는 슬라브의 압연 전과 후의 두께 차이를 의미한다.
한편, 패스라인이 ΔH/2 보다 큰 경우 즉, 슬라브의 진입각도가 제로(zero)보다 큰 경우, 하향 휨이 발생되고 패스라인의 크기가 증가할수록 하향 휨은 커지게 된다. 이때 하향 휨이 커진다는 것은 슬라브의 상부가 하부보다 연신량이 커짐을 의미하고, 패스라인이 크면 클수록 슬라브의 하부면 에지부의 흠이 안쪽으로 더 유입될 수 있음을 의미한다. 따라서 하부면 흠 유입량을 안쪽으로 덜 유입되게 하기 위해서는 패스라인을 가능한 한 작은 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
패스라인에 따른 에지부 흠의 소재 안쪽 유입량을 알아보기 위해 슬라브 상부와 하부에 에지부에서 안쪽으로 5mm 이격된 부근에 직경 5mm의 홀을 뚫은 후 압연을 실시한 다음 홀의 안쪽 유입량을 측정하였고 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2는 패스라인과 슬라브 하부면 흠의 안쪽 유입량과의 관계를 보여주는 그래프로서, 패스라인을 15mm, 20mm, 25mm로 설정하여 압연한 후 패스라인 설정량에 따른 하부면 홀의 안쪽 유입량을 측정한 결과는 패스라인이 15mm인 경우 흠의 안쪽 유입량은 23.6mm였고, 패스라인이 20mm인 경우 흠의 안쪽 유입량은 26.2mm였으며, 패스라인이 25mm인 경우 흠의 안쪽 유입량은 30.3mm였다. 도 2에 나타난 결과에서 알 수 있듯이 패스라인 크면 클수록 슬라브의 하부면 흠은 슬라브의 안쪽으로 유입되는 양이 점점 늘어난다는 것을 확인할 수 있었고, 이에 따라 슬라브의 하부면 흠이 슬라브의 안쪽으로 유입되는 양을 줄이고자 한다면 패스라인을 가능한 작게 유지하는 것이 유리함을 확인할 수 있다.
한편, 슬라브의 상향 벤딩에 크게 영향을 미치는 인자는 압연 전 슬라브의 상하면 온도차, 패스라인, 강종 및 형상비 등이 있다.
도 3은 슬라브의 선단부 벤딩에 영향을 미치는 인자와 선단부 벤딩의 관계를 보여주는 그래프로서, 도 3은 슬라브의 벤딩에 영향을 미치는 각각의 인자에 대한 상향 벤딩량과의 관계도를 실험이나 해석적인 방법을 통해 도출한 결과를 나타낸 것이다.
도 3에 나타난 바와 같이 다른 비대칭 인자 조건이 같다고 했을 때 슬라브는 강종, 즉 탄소 성분에 따라 고탄강, 중탄강, 저탄강으로 나뉘어지는데, 고탄강의 슬라브가 저탄강의 슬라브 대비 상향 벤딩이 크게 발생된다. 또한, 패스라인의 경우 패스라인이 작을수록 상향 벤딩량이 커진다. 그리고, 압연 전 슬라브의 상하면 온도차를 (슬라브의 하부면 온도 - 슬라브의 상부면 온도)라 정의할 때 상하면 온도차가 커지면 커질수록 상향 벤딩량은 커진다. 또한, 형상비의 경우는 형상비가 적은 경우가 큰 경우 대비하여 상향 벤딩량이 커진다.
상기와 같은 관계에 의해 슬라브의 선단부 벤딩량(B)은 하기의 [수학식 1]과 같은 형태를 띠게 된다.
[수학식 1]
벤딩량(B) = f(상하면의 온도차이 값, 패스라인 값, 강종, 형상비 값)
=(a×상하면의 온도차이 값)+(b×패스라인 값)+(c×강종)+(d×형상비 값)
여기서, a, b, c 및 d는 각각의 항이 벤딩에 미치는 영향을 나타내는 영향계수이다.
이때 상기 강종은 슬라브 내의 탄소 함량에 따라 탄소의 함량이 0.399% 이상인 경우 고탄강으로, 탄소의 함량이 0.1 ~ 0.399%인 경우 중탄강으로, 탄소의 함량이 0.1% 이하인 경우 저탄강으로 구분한다. 그리고 각각의 강종에 대한 설정값을 상기 [수학식 1]에 대입하여 벤딩량을 계산한다. 이때 고탄강, 중탄강 및 저탄강에 대한 설정값은 상수이고, 예를 들어 코탄강은 3, 중탄강은 2, 저탄강은 1로 설정할 수 있을 것이다.
그리고, 상기 형상비 값(ld/Hm)은 소재의 접촉길이(ld)를 슬라브의 입측두께와 출측두께의 평균값(Hm=((입측두께+출측두께)/2))으로 나눈 값으로 정의한다.
그럼, 다음으로 상기와 같이 슬라브의 선단부 벤딩량(B)를 연산하기 위한 후판 조압연 장치에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 후판 조압연 장치를 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 후판 조압연 장치는 상기 슬라브(S)를 수직방향으로 가압하여 압연시키도록 상하방향으로 이격되어 배치되는 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b)과; 상기 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b)을 기준으로 상기 슬라브(S)가 상기 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b) 사이로 인입하는 인입부측에 설치되고, 상기 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도를 측정하는 온도 측정수단(20)과; 상기 하부 작업롤(10b)의 위치를 상하방향으로 이동시켜 패스라인을 조절하는 패스라인 조절수단(30)과; 상기 패스라인 조절수단(30)의 작동을 제어하여 패스라인을 조정하는 제어수단(40)을 포함한다. 이때 본 발명은 상기 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b)을 기준으로 상기 슬라브(S)가 상기 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b) 사이로 인출되는 인출부측에 설치되어, 상기 슬라브(S)의 선단부 벤딩량을 실측하는 벤딩량 측정수단(50)을 더 포함한다.
상기 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b)은 가역식 압연을 위하여 설치되는 롤로서, 각각 적어도 하나 이상의 상부 지지롤(11a)과 하부 지지롤(11b)에 의해 설치된다.
상기 온도 측정수단(20)은 상기 슬라브(S)의 상부면 온도와 하부면 온도를 각각 개별적으로 측정하는 수단으로서, 상기 슬라브(S)의 상부면 온도를 측정하는 제 1 온도계(21)와, 상기 슬라브(S)의 하부면 온도를 측정하는 제 2 온도계(22)를 포함하여 이루어진다. 상기 제 1 온도계(21)와 제 2 온도계(22)는 상기 슬라브(S)가 상기 상부 작업롤(10a)과 하부 작업롤(10b) 사이로 인입되어 압연되기 전 온도를 측정하기 위하여 상기 상부 작업롤(10a)과 하부 작업롤(10b)을 기준으로 슬라브가 인입되는 인입부측에 설치되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제 1 온도계(21) 및 제 2 온도계(22)는 상기 슬라브(S)의 상부면 및 하부면 온도를 측정할 수 있는 다양한 온도측정 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 온도계(21) 및 제 2 온도계(22)는 적외선 온도계 또는 열전대 등이 사용될 수 있다.
상기 패스라인 조절수단(30)은 상기 하부 작업롤(10b)을 상승시키거나 하강시켜 상기 상부 작업롤(10a)과의 간격을 조절하는 동시에 테이블 롤러(1)와의 최고점 높이 조절하여 패스라인을 조절하는 수단이다. 상기 패스라인 조절수단(30)은 상기 하부 작업롤(10b)을 지지하고 있는 하부 지지롤(11b)을 상승 또는 하강시키기 위하여 상기 하부 지지롤(11b)에 유압 실린더를 장착하여 구현시킬 수 있다. 물론 상기 패스라인 조절수단(30)은 유압 실린더에 한정되지 않고 상기 하부 작업롤(10b)을 상승 또는 하강시킬 수 있는 다양한 방식이 적용될 수 있다.
상기 제어수단(40)은 상기 소재정보 및 계측정보를 이용하여 패스라인을 설정한 후 상기 패스라인 조절수단(30), 즉 유압 실린더의 작동을 제어하여 패스라인을 조절하는 수단으로서, 상기 슬라브(S)의 강종, 상기 온도 측정수단(20)에서 측정되는 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도차이 값, 상기 패스라인 값 및 형상비 값을 이용하여 상기 [수학식 1]에 따라 슬라브(S)의 벤딩량을 계산한 후 계산된 벤딩량 값을 이용하여 상기 패스라인 조절수단(30)의 작동을 제어한다.
이에 따라 상기 제어수단(40)은 상기 슬라브(S)의 벤딩량을 계산한 후 계산된 벤딩량 값을 이용하여 패스라인의 설정량을 연산하는 연산부(41)와; 상기 연산부(41)에서 연산된 패스라인의 설정량에 따라 상기 패스라인 조절수단(30)의 작동을 제어하는 제어부(42)를 포함한다.
한편, 본 실시예는 상기 슬라브(S)의 선단부 벤딩량을 실측할 수 있는 벤딩량 측정수단(50)이 구비될 수 있다. 상기 벤딩량 측정수단(50)은 상기 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b)을 기준으로 상기 슬라브(S)가 상기 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b) 사이로 인출되는 인출부측에 설치되어 상기 상부 작업롤(10a)과 하부 작업롤(10b)에 의해 압연되어 인출되는 슬라브(S)의 벤딩량을 실시간으로 측정하게 된다. 이때 상기 벤딩량 측정수단(50)은 CCD 카메라 등이 사용될 수 있다. 물론 상기 벤딩량 측정수단(50)은 제시된 실시예에 한정되지 않고 실시간으로 압연되어 인출되는 슬라브(S)의 벤딩량을 계측할 수 있는 방식이 다양하게 적용될 수 있을 것이다.
그래서 상기 벤딩량 측정수단(50)에서 실시간으로 측정되는 슬라브(S)의 벤딩량을 이용하여 후술되는 패스라인 설정값을 교정한다.
상기와 같이 구성되는 후판 조압연 장치를 이용하여 후판의 폭내기 압연시 패스라인을 설정하는 방법에 대해서 설명한다.
후판 조압연의 패스라인 설정 방법은 후판을 제조하기 위하여 슬라브(S)를 상부 작업롤(10a)과 하부 작업롤(10b) 사이를 통과시켜 폭내기 하는 폭내기 압연시 패스라인을 설정하는 방법으로서, 크게 패스라인 값을 설정하는 과정과; 상기 설정된 패스라인 값에 따라 하부 작업롤(10b)을 운용하는 과정을 포함한다.
상기 패스라인 값을 설정하는 과정은 상기 슬라브(S)의 강종, 상기 슬라브(S)의 압연 전 상부면과 하부면의 온도차이 값, 압연설비의 패스라인 값 및 상시 슬라브(S)의 형상비 값을 이용하여 상기 슬라브(S)의 벤딩량을 계산한 후 계산된 벤딩량 값을 이용하여 상기 패스라인 값을 설정하는 과정이다. 이에 따라 상기 패스라인 값을 설정하는 과정은 다시 슬라브(S)의 벤딩량을 상, 중, 하의 3등급으로 구분하는 단계와; 상기 상, 중, 하의 3등급에 해당되는 슬라브(S)의 압연시 패스라인을 계산하는 방식을 각각 설정하는 단계와; 상기 계산된 슬라브(S)의 벤딩량 값에 따라 해당 슬라브(S)의 패스라인 값을 상기 3등급 중 선택되는 어느 하나의 방식으로 연산하여 설정하는 단계를 포함한다.
상기 슬라브(S)의 벤딩량을 3등급으로 구분하는 단계는 상기 [수학식 1]에 따라 계산되는 슬라브(S)의 벤딩량과 비교하여 패스라인 값을 설정할 때 이용하기 위한 기준으로서, 벤딩량을 상(큼; BL), 중(보통; BM) 및 하(작음; BS)로 나눈다. 이때 상기 3등급은 상 등급과 중 등급을 구분하는 벤딩량 값 및 중 등급과 하 등급을 구분하는 벤딩량 값을 설정하여 구분한다. 이때 각각 등급을 구분하는 벤딩량 값은 강종 등과 같은 여러 요인에 따라 설정되는 것이 바람직하다.
이렇게 슬라브(S)의 벤딩량을 3등급으로 구분하였다면, [수학식 1]에 의해 벤딩량(B)을 계산하고 계산된 벤딩량이 상기 3등급 중 어느 하나에 속하는지 확인한 후 각각 설정값을 다르게 설정한다.
먼저, 상기 계산된 슬라브(S)의 벤딩량 값이 상기 3등급 중 하 등급에 해당된다면, 그 슬라브(S)의 조압연시 패스라인 값(P/Lref)은 하기의 [수학식 2]에 의해 설정된다.
[수학식 2]
P/Lref = ΔH/2 + α
여기서, ΔH는 압하량(mm)이고, α는 상수값으로 설비적 안정치인 2 ~ 3mm 임.
그리고, 상기 계산된 슬라브(S)의 벤딩량 값이 상기 3등급 중 중 등급에 해당된다면, 그 슬라브(S)의 조압연시 패스라인 값(P/Lref)은 하기의 [수학식 3]에 의해 설정된다.
[수학식 3]
P/Lref = 중간값(P/Lmax값, P/Lmin값)
여기서, P/Lmax값은 설정될 수 있는 패스라인 최대값이고, P/Lmin값은 설정될 수 있는 패스라인 최소값임.
그래서, 예를 들어 계산된 슬라브(S)이 벤딩량 값이 중 등급인 경우 P/Lmax값이 30이고, P/Lmin 값이 10인 경우 15mm 가 중간값이 된다.
한편, 상기 계산된 슬라브(S)의 벤딩량 값이 상기 3등급 중 상 등급에 해당된다면, 그 슬라브(S)의 조압연시 패스라인 값(P/Lref)은 하기의 [수학식 4]에 의해 설정된다.
[수학식 4]
P/Lref = P/Lmax값
여기서, P/Lmax값은 설정될 수 있는 패스라인 최대값임.
상기와 같은 다양한 수학식에 의해 패스라인 값이 결정되면 해당 슬라브(S)가 상부 작업롤(10a)과 하부 작업롤(10b) 사이로 인입되기 전에 상기 설정된 패스라인 값에 따라 하부 작업롤(10b)을 상승 또는 하강시켜 패스라인을 조정하는 운용을 하게 된다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 패스라인의 설정 방법에 때한 효과를 확인하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 패스라인의 설정 방법에 따라 패스라인을 설정하면서 후판의 폭내기 압연을 실시(실시예)하는 한편, 종래의 일반적인 경험적인 값을 패스라인으로 설정하면서 후판의 폭내기 압연을 실시(종래예)하고, 하부 흠 유입량의 변화를 측정하는 시험을 실시하였다. 그 결과, 종래예에서는 슬라브의 양쪽 사이드에서의 하부 흠 유입량이 90mm(양면 합친 흠 유입량)로 측정된 반면에, 실시예에서는 슬라브의 양쪽 사이드에서의 하부 흠 유입량이 71mm로 크게 줄어든 것을 확인할 수 있었다.
이에 따라 후판의 경우 약 20mm의 폭 여유치를 줄이는 것이 가능하여 실수율 향상을 가져 오는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
S: 슬라브(slab) 10a: 상부 작업롤
10b: 하부 작업롤 11a: 상부 지지롤
11b: 하부 지지롤 20: 온도 측정수단
21: 제 1 온도계 22: 제 2 온도계
30: 패스라인 조절수단(유압 실린더) 40: 제어수단
41: 연산부 42: 제어부
50: 벤딩량 측정수단

Claims (9)

  1. 후판을 제조하기 위하여 압연소재를 조압연시키는 장치로서,
    상기 압연소재를 수직방향으로 가압하여 압연시키도록 상하방향으로 이격되어 배치되는 상부 작업롤 및 하부 작업롤과;
    상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤을 기준으로 상기 압연소재가 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤 사이로 인입하는 인입부측에 설치되고, 상기 압연소재의 상부면과 하부면의 온도를 측정하는 온도 측정수단과;
    상기 하부 작업롤의 위치를 상하방향으로 이동시켜 패스라인을 조절하는 패스라인 조절수단과;
    상기 압연소재의 강종, 상기 온도 측정수단에서 측정되는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도차이 값, 상기 패스라인 값 및 형상비 값을 이용하여 상기 압연소재의 벤딩량을 계산한 후 계산된 벤딩량 값을 이용하여 상기 패스라인 조절수단의 작동을 제어하는 제어수단을 포함하는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 측정수단은 상기 압연소재의 상부면 온도를 측정하는 제 1 온도계와; 상기 압연소재의 하부면 온도를 측정하는 제 2 온도계를 포함하고,
    상기 패스라인 조절수단은 유압 실린더인 것을 특징으로 하는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제어수단은
    상기 압연소재의 벤딩량을 계산한 후 계산된 벤딩량 값을 이용하여 패스라인의 설정량을 연산하는 연산부와;
    상기 연산부에서 연산된 패스라인의 설정량에 따라 상기 패스라인 조절수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 장치.
  4. 후판을 제조하기 위하여 압연소재를 상부 작업롤과 하부 작업롤 사이를 통과시켜 폭을 내는 폭내기 압연시 압연소재를 이송시키는 테이블 롤러의 최고점과 상기 하부 작업롤의 최고점 사이의 간격인 패스라인을 설정하는 방법으로서,
    상기 압연소재의 강종, 상기 압연소재의 압연 전 상부면과 하부면의 온도차이 값, 압연설비의 패스라인 값 및 상시 압연소재의 형상비 값을 이용하여 상기 압연소재의 벤딩량을 계산한 후 계산된 벤딩량 값을 이용하여 상기 패스라인 값을 설정하는 과정과;
    상기 설정된 패스라인 값에 따라 하부 작업롤을 운용하는 과정을 포함하는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 패스라인 값을 설정하는 과정은
    압연소재의 벤딩량을 상, 중, 하의 3등급으로 구분하는 단계와;
    상기 상, 중, 하의 3등급에 해당되는 압연소재의 압연시 패스라인을 계산하는 방식을 각각 설정하는 단계와;
    상기 계산된 압연소재의 벤딩량 값에 따라 해당 압연소재의 패스라인 값을 상기 3등급 중 선택되는 어느 하나의 방식으로 연산하여 설정하는 단계를 포함하는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 압연소재의 벤딩량(B) 값은 하기의 [수학식 1]에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법.
    [수학식 1]
    벤딩량(B) = f(상하면의 온도차이 값, 패스라인 값, 강종, 형상비 값)
    =(a×상하면의 온도차이 값)+(b×패스라인 값)+(c×강종)+(d×형상비 값)
    여기서, a, b, c 및 d는 각각의 항이 벤딩에 미치는 영향을 나타내는 영향계수임.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 강종은 압연소재 내의 탄소 함량에 따라 탄소의 함량이 0.399% 이상인 경우 고탄강으로, 탄소의 함량이 0.1 ~ 0.399%인 경우 중탄강으로, 탄소의 함량이 0.1% 이하인 경우 저탄강으로 구분하고, 각각의 강종에 대한 설정값을 대입하는 것을 특징으로 하는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 형상비 값은 소재의 접촉길이(ld)를 압연소재의 입측두께와 출측두께의 평균값(Hm)으로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 패스라인 값을 설정하는 단계에서,
    상기 계산된 압연소재의 벤딩량 값이 상기 3등급 중 하에 해당되면 그 압연소재의 조압연시 패스라인 값(P/Lref)은 하기의 [수학식 2]에 의해 설정되고,
    상기 계산된 압연소재의 벤딩량 값이 상기 3등급 중 중에 해당되면 그 압연소재의 조압연시 패스라인 값(P/Lref)은 하기의 [수학식 3]에 의해 설정되며,
    상기 계산된 압연소재의 벤딩량 값이 상기 3등급 중 상에 해당되면 그 압연소재의 조압연시 패스라인 값(P/Lref)은 하기의 [수학식 4]에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 후판의 조압연시 패스 라인 설정 방법.
    [수학식 2]
    P/Lref = ΔH/2 + α
    여기서, ΔH는 압하량(mm)이고, α는 상수값으로 설비적 안정치인 2 ~ 3mm 임.
    [수학식 3]
    P/Lref = 중간값(P/Lmax값, P/Lmin값)
    여기서, P/Lmax값은 설정될 수 있는 패스라인 최대값이고, P/Lmin값은 설정될 수 있는 패스라인 최소값임.
    [수학식 4]
    P/Lref = P/Lmax값
    여기서, P/Lmax값은 설정될 수 있는 패스라인 최대값임.
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