KR20180072399A

KR20180072399A - 스트립 권취 장치

Info

Publication number: KR20180072399A
Application number: KR1020160175913A
Authority: KR
Inventors: 반성준; 최용준; 김경수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-06-29
Also published as: KR101940870B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치는 스트립을 권취하는 맨드럴, 상기 스트립의 상기 맨드럴로 진입하기 전에 초기 권취 토크(torque), 권취 장력 및 권취 토크 변경 시간을 설정하는 맨드럴 설정부, 권취 시작 시점에는 상기 초기 권취 토크로 상기 맨드럴의 토크 목표치를 생성하고, 상기 권취 토크 변경 시간 후에는 상기 권취 장력에 의해 계산된 권취 토크로 상기 상기 맨드럴의 토크 목표치를 생성하는 맨드럴 제어부, 상기 맨드럴 제어부의 토크 목표치에 따라 상기 맨드럴의 회전 속도를 조정하는 맨드럴 회전 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치는 압연된 스트립에 압력을 인가하는 핀치 롤, 상기 핀치 롤이 상기 스트립에 인가하는 제1 압력 및 제2 압력을 설정하는 핀치 롤 설정부, 상기 스트립이 상기 핀치 롤을 지나면 상기 제1 압력으로 상기 핀치 롤의 압력 목표치를 생성하고, 상기 스트립을 권취하는 맨드럴의 토크가 사전에 설정된 권취토크로 제어되면 상기 제2 압력으로 상기 핀치 롤의 압력 목표치를 생성하는 핀치 롤 제어부, 상기 압력 목표치에 따라 상기 핀치 롤의 롤 간격을 조정하는 핀치 롤 위치 구동부를 포함할 수 있다.

Description

스트립 권취 장치{STRIP COILING APPARATUS}

본 발명은 열간 압연기에서 압연하여 만들어진 스트립을 권취하여 열연 코일의 제품을 만드는 스트립 권취 장치에 관한 것이다.

권취 장치는 열간 압연기에서 압연된 스트립을 권취하여 열연 코일을 만드는 장치이다. 권취 장치의 맨드럴은 스트립보다 빠른 속도로 회전하고 있다가 스트립이 진입하면 설정받은 장력이 형성되도록 토크를 제어하여 스트립을 권취하게 된다. 이때 권취하는 소재의 강성이 약하면 압연기와 맨드럴 사이에 형성되는 장력에 의해 압연기 후단에서 폭 빠짐에 의한 불량이 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해서 설정 장력을 낮추게 되면 반대로 권취하기 위한 장력이 충분하지 않아서 느슨하게 권취 된다. 느슨하게 권취된 경우 재권취를 해야해서 생산성이 떨어지고 열연 코일을 푸는 과정에서 감겨있는 스트립 사이에 쓸림으로 인한 결함을 유발하게 된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0024842호 대한민국 등록특허공보 제10-1424461호

본 발명의 일 실시예에 따르면, 권취 초기에 폭 빠짐이 발생하지 않으면서도 느슨하지 않게 스트립을 권취할 수 있는 스트립 권취 장치가 제공된다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치는 스트립을 권취하는 맨드럴, 상기 스트립의 상기 맨드럴로 진입하기 전에 초기 권취 토크(torque), 권취 장력 및 권취 토크 변경 시간을 설정하는 맨드럴 설정부, 권취 시작 시점에는 상기 초기 권취 토크로 상기 맨드럴의 토크 목표치를 생성하고, 상기 권취 토크 변경 시간 후에는 상기 권취 장력에 의해 계산된 권취 토크로 상기 상기 맨드럴의 토크 목표치를 생성하는 맨드럴 제어부, 상기 맨드럴 제어부의 토크 목표치에 따라 상기 맨드럴의 회전 속도를 조정하는 맨드럴 회전 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치는 압연된 스트립에 압력을 인가하는 핀치 롤, 상기 핀치 롤이 상기 스트립에 인가하는 제1 압력 및 제2 압력을 설정하는 핀치 롤 설정부, 상기 스트립이 상기 핀치 롤을 지나면 상기 제1 압력으로 상기 핀치 롤의 압력 목표치를 생성하고, 상기 스트립을 권취하는 맨드럴의 토크가 사전에 설정된 권취토크로 제어되면 상기 제2 압력으로 상기 핀치 롤의 압력 목표치를 생성하는 핀치 롤 제어부, 상기 압력 목표치에 따라 상기 핀치 롤의 롤 간격을 조정하는 핀치 롤 위치 구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 권취 초기에 폭 빠짐이 발생하지 않으면서도 느슨하지 않게 스트립을 권취하여 열연 코일 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 초기 권취 토크를 설정하는 표이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 권취 토크 변경 시간을 설정하는 표이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 맨드럴 토크 제어를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 핀치 롤 압력비를 설정하는 표이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 핀치 롤 압력 제어를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 핀치 롤 압력 제어를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 초기 권취 토크를 설정하는 표이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 권취 토크 변경 시간을 설정하는 표이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 맨드럴 토크 제어를 나타내는 그래프이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치(100)은 맨드럴(110), 맨드럴 설정부(120), 맨드럴 제어부(130), 맨드럴 회전 구동부(140) 및 핀치 롤(150)를 포함할 수 있다.

맨드럴(110)은 회전하여, 압연기(160)에 의해 압연되고, 핀치 롤(150)에 의해 장력이 인가된 스트립(s)를 권취할 수 있다.

맨드럴 설정부(120)는 스트립(s)이 맨드럴(110)로 진입하기 전에 초기 권취 토크, 권취 장력, 권취 토크 변경 시간을 설정하여 맨드럴 토크 제어부로 전달한다.

도 2 및 도 3을 참조하면 초기 권취 토크와 권취 토크 변경 시간을 나타낸 예로, 탄소 함유량이 0.1%인 강종 A 보다 0.01%인 강종 B가 더 낮은 초기 권취 토크와 더 긴 권취 토크 변경 시간을 설정함을 알 수 있다. 또한 같은 강종안에서도 두께가 6mm 이상인 스트립보다 상대적으로 두께가 얇은 2mm 미만의 스트립을 권취할 때 더 낮은 초기 권취 토크와 더 긴 권취 토크 변경 시간을 설정한다. 이때 권취 장력은 권취 시에 느슨함이 발생하지 않는 값이 설정된다. 초기 권취 토크는 초기에 과도한 장력에 의한 폭 빠짐 발생을 방지하기 위한 것이므로, 초기 권취 토크는 권취 장력에 의해 계산된 권취 토크 이하의 값을 가진다.

도 1과 함께 도 4를 참조하면, 맨드럴 토크 제어를 나타낸 예시를 볼 수 있다.

맨드럴 제어부(130)는는 스트립(s)이 맨드럴(110)로 진입하면 초기 권취 토크로 맨드럴 토크가 제어되도록 맨드럴(110)의 토크 목표치를 생성한다. 그리고 상기 토크 목표치가 초기 권취 토크(τ_초기)에 도달하면 맨드럴(110)의 토크 목표치 (τ_목표)는 아래와 같이 권취 토크 변경 시간 (t_변경) 이후에는 권취 토크(τ_권취)에 도달하도록 계산된다.

……………………………수식 (1)

……………………………수식 (2)

……………………………수식 (3)

여기서, Δt는 맨드럴 제어부가 연산하는 단위 시간을 의미하고,

는 e가

이상이면

을 출력하고 e가 -

이하이면 -

를 출력하는 것을 의미한다. 상기의 수식 (1) 내지 (3)은 토크 측정치가 초기 권취 토크에 도달하면 맨드럴의 토크 목표치를 권취 토크로 권취 토크 변경 시간동안 선형적으로 변화시킨 예이다.

권취 토크(τ_권취)는 설정받은 권취 장력으로부터 아래의 수식 (4)와 같이 계산 가능하다.

……………………………수식 (4)

여기서,τ_권취는 권취 토크, τ_굽힘은 권취 하기 위해 스트립을 굽힐 때 필요한 토크, τ_장력은 설정 받은 권취 장력 (T_권취) 이 형성되도록 계산한 토크로 아래와 같은 수식 (5)와 같이 계산할 수 있다.

……………………수식 (5)

여기서, D는 맨드럴에 감기는 코일의 권취 직경을 의미하는 것으로, 맨드럴의 직경에서 시작하여 권취가 진행될수록 스트립이 감기는 양만큼 권취 직경이 증가한다.

만약 설정받는 권취 장력이 단위 장력인 경우에는 단위 장력(

)에 폭 (w) 과 두께 (h)를 곱하여 하기의 수식 (6)과 같이 장력 (

) 을 구한 후에 상기 수식 (2)를 사용하여 τ_장력을 구한다.

……………………수식 (6)

상술한 수식과 같이 계산된 맨드럴 토크 목표치는 맨드럴 회전 구동부로 전송되고, 구동부는 맨드럴 토크가 맨드럴 토크 목표치가 되도록 맨드럴의 회전 속도를 조정한다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 개략적인 구성도이고, 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 핀치 롤 압력비를 설정하는 표이며, 도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 핀치 롤 압력 제어를 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치의 핀치 롤 압력 제어를 나타내는 도면이다.

먼저 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스트립 권취 장치(200)는 핀치 롤(210), 핀치 롤 설정부(220), 핀치 롤 제어부(230), 핀치 롤 위치 구동부(240) 및 맨드럴(250)를 포함할 수 있다.

핀치 롤(210)은 압연기(260)에 의해 압연된 스트립(s)이 맨드럴(250)에 권취되기 전에 압력을 인가할 수 있다.

핀치 롤 설정부(220)는 스트립(s)이 핀치 롤(210)에 진입하기 전에 핀치 롤의 제1압력 및 제2압력을 설정하여 핀치 롤 제어부(230)에 전달한다.

도 6을 참조하면, 핀치 롤 설정부(220)는 강종과 두께에 따른 압력비 r 를 설정할 수 있다.

압력비는 다음의 수식 (7)과 같은 관계식을 가질 수 있다.

………………………………수식 (7)

여기서, F₁은 핀치 롤의 제1압력, F₂는 핀치 롤의 제2압력을 의미한다.

탄소 함유량이 0.1%인 강종 A 보다 0.01%인 강종 B가 제2압력 대비 더 높은 배율로 핀치 롤의 제1압력을 설정함을 알 수 있다. 또한 같은 강종안에서도 두께가 얇은 스트립을 권취할 때 더 높은 배율로 핀치 롤의 제1압력을 설정한다. 압력비가 선택되면 아래의 수식 (8)에 따라 핀치 롤의 제1압력이 설정된다.

………………………………수식 (8)

이때 핀치 롤의 제2압력은 핀치 롤의 편마모가 발생하지 않고 스트립의 형상에 문제가 되지 않는 압력으로 설정된다. 핀치 롤의 제1압력은 일시적으로 제2압력 대비 핀치 롤 압력을 높이는 것이므로, 핀치 롤의 제1압력은 핀치 롤의 제2압력 이상의 값을 가진다.

도 7은 발명에 따른 핀치 롤 압력 제어를 나타낸 예시이다.

스트립(s)이 핀치 롤(210)을 지나면 핀치 롤 제어부(230)는 핀치 롤의 제1압력으로 핀치 롤의 압력 목표치를 생성한다.

일반적으로 핀치 롤의 회전 속도가 스트립의 속도와 같거나 낮은 값을 가지므로, 제2압력보다 상대적으로 높은 압력으로 제어하면 멘드럴(250)과 핀치 롤(210) 사이의 장력은 증가하고, 핀치 롤(210)과 압연기(260) 사이의 장력은 감소한다. 따라서, 도 8과 같이 권취 초기에 낮은 초기 권취 토크로 인한 느슨함을 방지하고, 과도한 장력이 압연기 후단까지 전달되지 않도록 하여 압연기 후단에서의 폭 빠짐을 방지할 수 있다.

제2압력으로의 전환은 맨드럴 토크 제어가 권취 장력에 의해 계산된 권취 토크로 전환된 이후에 실시한다.

이렇게 생성된 핀치 롤 압력 목표치는 핀치 롤 위치 구동부(240)로 전달되며, 핀치 롤 위치 구동부(240)는 핀치 롤 압력이 목표치가 되도록 핀치 롤 위치를 조정한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 스트립 권취 장치는 강종과 두께에 따라 권취 초기에 발생하는 폭 빠짐을 방지할 수 있도록 초기 권취 토크와 권취 토크 변경시간, 그리고 핀치 롤 압력을 설정하여 제어할 수 있으며, 또한 느슨이 발생하지 않는 권취 장력을 설정하여 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

100,200: 스트립 권취 장치
110,250: 맨드럴
120: 맨드럴 설정부
130: 맨드럴 제어부
140: 맨드럴 회전 구동부
150,210: 핀치 롤
160,260: 압연기
220: 핀치 롤 설정부
230: 핀치 롤 제어부
250: 핀치 롤 위치 구동부

Claims

스트립을 권취하는 맨드럴;
상기 스트립의 상기 맨드럴로 진입하기 전에 초기 권취 토크(torque), 권취 장력 및 권취 토크 변경 시간을 설정하는 맨드럴 설정부;
권취 시작 시점에는 상기 초기 권취 토크로 상기 맨드럴의 토크 목표치를 생성하고, 상기 권취 토크 변경 시간 후에는 상기 권취 장력에 의해 계산된 권취 토크로 상기 상기 맨드럴의 토크 목표치를 생성하는 맨드럴 제어부; 및
상기 맨드럴 제어부의 토크 목표치에 따라 상기 맨드럴의 회전 속도를 조정하는 맨드럴 회전 구동부
를 포함하는 스트립 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 맨드럴 설정부는 상기 스트립의 강종 및 두께에 따라 초기 권취 토크를 설정하는 스트립 권취 장치.
제2항에 있어서,
상기 맨드럴 설정부는 상기 스트립의 강종의 탄소 함유량에 정비례하여 상기 초기 권취 토크를 설정하는 스트립 권취 장치.
제2항에 있어서,
상기 맨드럴 설정부는 상기 스트립의 두께에 정비례하여 상기 초기 권취 토크를 설정하는 스트립 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 맨드럴 설정부는 상기 초기 권취 토크를 권취 장력에 의해 걔산된 권취 토크 이하로 설정하는 스트립 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 맨드럴 설정부는 상기 스트립의 강종의 탄소 함유량에 반비례하여 상기 권취 토크 변경 시간을 설정하는 스트립 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 맨드럴 설정부는 상기 스트립의 두께에 반비례하여 상기 권취 토크 변경 시간을 설정하는 스트립 권취 장치.
압연된 스트립에 압력을 인가하는 핀치 롤;
상기 핀치 롤이 상기 스트립에 인가하는 제1 압력 및 제2 압력을 설정하는 핀치 롤 설정부;
상기 스트립이 상기 핀치 롤을 지나면 상기 제1 압력으로 상기 핀치 롤의 압력 목표치를 생성하고, 상기 스트립을 권취하는 맨드럴의 토크가 사전에 설정된 권취토크로 제어되면 상기 제2 압력으로 상기 핀치 롤의 압력 목표치를 생성하는 핀치 롤 제어부; 및
상기 압력 목표치에 따라 상기 핀치 롤의 롤 간격을 조정하는 핀치 롤 위치 구동부
를 포함하는 스트립 권취 장치.
제8항에 있어서,
상기 핀치 롤 설정부는 상기 스트립의 강종의 탄성 함유량에 반비례하여 압력비(여기서, 압력비는 상기 제1 압력/상기 제2 압력을 의미함)를 설정하는 스트립 권취 장치.
제8항에 있어서,
상기 핀치 롤 설정부는 상기 스트립의 강종의 두께에 반비례하여 압력비(여기서, 압력비는 상기 제1 압력/상기 제2 압력을 의미함)를 설정하는 스트립 권취 장치.
제8항에 있어서,
상기 핀치 롤 설정부는 상기 제1 압력은 상기 제2 압력 이상으로 설정하는 스트립 권취 장치.