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KR100530623B1 - 스트립 압연용 압연대 및 스트립 압연방법 - Google Patents

스트립 압연용 압연대 및 스트립 압연방법 Download PDF

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KR100530623B1
KR100530623B1 KR1019980033758A KR19980033758A KR100530623B1 KR 100530623 B1 KR100530623 B1 KR 100530623B1 KR 1019980033758 A KR1019980033758 A KR 1019980033758A KR 19980033758 A KR19980033758 A KR 19980033758A KR 100530623 B1 KR100530623 B1 KR 100530623B1
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roll
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rolling
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한스-페터 리크터
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에스엠에스 데마그 악티엔게젤샤프트
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Abstract

상이한 폭의 스트립을 압연할 경우에는 작동 롤의 구형도를 조절하여 스트립 에지부의 옆에서의 중간 롤 및 지지 롤의 지지 작용을 보상함에 의해 스트립 에지부의 옆에서 작동 롤을 만곡시키는 것이 필요하다. 또한, 작동 롤, 중간 롤 및 지지 롤을 축방향으로 이동시켜 스트립 에지부의 날카로워짐(에지 드롭)을 일으키지 않는 방안이 공지되어 있다. 스트립 에지부 및 스트립 중앙의 횡단면 형태 및 평탄화를 동시에 서로 개별적으로 조절할 수 있는 방안을 더욱 개선하기 위해, 본 발명에 따라 작동 롤(13a, 13b) 및 중간 롤(12a, 12b)은 각각 하나의 단부면에 환형 절결부(15a, 15b, 16a, 16b)를 구비한다.

Description

스트립 압연용 압연대 및 스트립 압연 방법{ROLL STAND FOR ROLLING STRIP AND METHOD OF ROLLING STRIPS}
본 발명은 상부 및 하부 작동 롤, 상기 작동 롤에 놓여 있는 상부 및 하부 중간 롤, 그리고 상기 중간 롤에 놓여있는 상부 및 하부 지지 롤을 구비하고 있고, 작동 롤과 지지 롤과 중간 롤중 적어도 하나가 축방향으로 서로에 대해 이동될 수 있도록 설치되어 있고, 작동 롤과 중간 롤중 적어도 하나가 롤의 전길이에 걸쳐 뻗어있는 곡면형 또는 원통형의 윤곽을 구비하는 스트립 압연용 압연대에 관한 것이다.
상이한 폭의 스트립을 압연할 경우, 원하는 스트립 평탄화의 목표를 달성하기 위해서는 평탄화의 임무를 담당하고 있는 작동 롤의 구형도를 조절하는 것이 필요하다. 그러한 구형도의 변경이란 스트립 폭의 감소에 따라 작동 롤의 구형도가 높아져야 한다는 것을 말한다. 그것은 압연물의 스트립 에지부의 옆에서 중간 롤 또는 지지 롤의 지지 작용을 증대시켜 작동 롤을 만곡시킴에 의해 그에 상응하는 작동 롤의 구형도의 증가만으로 스트립 폭의 감소를 보상할 수 있다는 사실로부터 연유된 것이다.
그와 같이 작동 롤을 만곡시키면, 압연물의 스트립 에지부의 구역에서 두께가 감소됨과 동시에 압연된 스트립의 에지부가 날카롭게 된다. 그것은 작동 롤이 만곡된다는 점 이외에 하중이 걸리지 않는 압연물의 옆의 구역에서는 롤의 하중에 의해 유발되는 작동 롤의 탄성 변형이 저하된다는 점에도 그 원인이 있다. 그러한 스트립의 두께 변동은 롤과 압연물과의 사이의 마찰이 양호하고 작동 롤이 가늘수록 더욱 급격하게 이루어진다. 압연물의 강도가 증가하고 작동 롤의 직경이 증가할수록 스트립 에지부의 두께 감소는 더욱 심화된다.
선행 기술에서는, 스트립의 평탄화 및 스트립 에지부의 날카로워짐의 방지에 요구되는 구형도의 요건을 축방향으로 이동될 수 있는 롤에 의해 처리하여, 하나의 롤 또는 한 쌍의 롤만으로 구형도의 전범위를 커버하고 있다.
즉, EP 0049798 B1은 2개의 작동 롤이 그 롤의 몸체의 전길이에 걸쳐 뻗어있는 곡면형의 윤곽을 구비하는 구성을 개시하고 있는데, 그 곡면형의 윤곽은 양자의 구형 윤곽이 그 롤의 특정의 축방향의 상대 위치에서만 상호 대응하여 보완되도록 형성된다. 그에 의해, 롤 틈새의 형태 및 그에 따른 압연 스트립의 횡단면이 곡면형의 윤곽을 구비한 롤의 작은 거리의 이동만으로도 이미 영향을 받을 수 있기 때문에, 스트립 에지부의 압축에도 영향이 미쳐져서 스트립 에지부의 날카로워짐을 방지하도록 스트립 에지부의 압축이 감소된다.
그러나, 그와 같이 스트립 에지부에 영향을 미치는 동시에 전체적으로 스트립을 처리하는 작업도 함께 실시된다. EP 00 91 540에는 하중 분포를 균등화시키기 위해 작동 롤 및 지지 롤과 필요에 따라서는 중간 롤이 구형 부분의 전길이에 걸쳐 볼록 구역 및 오목 구역으로 이루어지는 병의 형태, 즉 s형의 윤곽을 구비하는 구성이 개시되어 있는데, 그 s형의 윤곽은 상호 지지되거나 연동하는 롤의 구형 윤곽이 그 롤의 특정의 축방향의 상대 위치에서만 상호 대응하여 보완되도록 형성된다(CVC 기술). 그 경우, 모든 롤은 축방향으로 이동될 수 있도록 설치된다. 따라서, 임의의 롤 쌍의 롤의 상대적인 축방향 이동에 의해서도 롤 틈새의 형태가 민감하게 영향을 받을 수 있다. 그러나, 그러한 공지의 압연대에 있어서도, 스트립의 평탄화와 스트립 에지부의 압축에 동시에 영향을 미치게 된다는 단점은 역시 마찬가지이다.
롤의 만곡에 따르는 불리한 영향을 보상하는 다른 방안이 4단 압연 장치와 관련하여 DE 36 37 206 C2에 개시되어 있다. 그 문헌에 제안된 해결 방안은 지지 롤이 중실(中實)의 축방향 내측부(코어 축) 및 슬리브의 형태의 외측 둘레부를 구비하고 그 지지 롤의 각각의 단부에서 내측부와 외측부와의 사이에 외측으로 개방된 전체적으로 원통형의 중공 공간을 배치함에 의해 롤 하중으로부터 생성되는 원하지 않는 만곡이 자동적으로 보상되도록 지지 롤을 형성하는 것이다. 그러한 조처에 의해, 슬리브의 자유 단부가 롤 하중 하에서 중공 공간이 없었을 경우에 통상적으로 만곡되던 방향과는 반대의 방향으로 만곡되는데, 그 자유 단부의 만곡의 크기는 코어 축의 만곡의 크기와 동일하여 작동 롤과 스트립 재료와의 사이의 접촉 표면이 실질적으로 평탄하게 유지된다.
또한, 직접적인 작용에 의한 조처도 아직 공개되지 않은 특허 출원(출원 번호 19626565.7)에 개시되어 있다. 에지부 구역에서의 스트립 두께를 균일화시키기 위해, 작동 롤이 그 축선과 동심적으로 뻗어있는 노치를 구비하고, 그에 의해 노치를 구비한 롤체가 그에 연접된 중실 롤체에 비해 상이한 평탄화 거동을 하게 된다. 그 경우, 스트립 에지부에서는 노치(중공 공간)로 인해 내부 지지 작용이 이루어지지 않기 때문에 평탄화 작용이 더욱 커지고, 그로 인해 폭방향으로 스트립 두께의 균일화가 이루어진다.
본 발명의 목적은 그러한 공지의 선행 기술로부터 출발하여 스트립 폭이 상이한 경우에도 스트립 에지부의 횡단면 형태 및 평탄화에 동시적이면서도 서로 개별적으로 간단하게 영향을 미칠 수 있고, 스트립 에지부의 압축 및 그 에지부의 날카로워짐을 줄일 수 있는 서두에 전제된 형식의 압연대를 제공하는 것이다.
그러한 목적은 작동 롤 및 중간 롤이 각각 하나의 단부면에서 중심 핀과 롤 외면과의 사이에 뻗어있는 구역에 환형으로 중심 핀의 둘레를 따라 뻗어있는 절결부를 구비하도록 하는 청구항 1의 특징에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 구성들은 청구 범위의 종속항에 개시되어 있다.
본 발명에 따르면, 작동 롤 및 중간 롤이 그 일측의 롤 단부면에 환형 절결부를 구비하고 그 절결부가 작동 롤 및 중간 롤에 관해 엇갈리게 설치되기 때문에, 스트립 에지부의 옆에서의 지지 롤의 지지 작용이 최적으로 감쇠될 수 있다. 따라서, 스트립 에지부의 구역에는 압연물의 위와 아래로 각각 환형 절결부에 의해 감쇠된 지지 작용만을 허용하는 구형 단부가 배치된다. 그러한 조처에 의해, 작동 롤은 스트립의 주위에서 지나치게 크게 만곡되지 않고, 폭이 좁은 스트립과 넓은 스트립의 원하는 평탄화의 목표를 이루기 위한 구형도의 범위를 크게 감소시킨다. 그 경우, 그러한 효과를 얻기 위해 절결부를 상시적으로 스트립과 중첩시킬 필요는 없다. 따라서, 작동 롤은 그 작동 롤을 축방향으로 이동시켜 작동 롤과 중간 롤의 만곡을 제어하는 제어 부재에 의해 스트립 중심에서 원하는 평탄화를 달성할 수 있는 정도의 기본 구형도를 구비하는 것만으로도 충분하다. 그러한 기본 구형도는 본 발명에 따라 절결부의 구역에 의해 단절되는 것이 아니라 그 구역을 넘어 계속된다.
추가로, 작동 롤 및/또는 중간 롤을 스트립 에지부쪽을 향해 이동시키는 방식에 의해 스트립 에지부의 횡단면형태 및 평탄화에 원하는 대로의 영향을 미칠 수 있다.
본 발명에 따른 환형 절결부의 형태 및 크기는 임의로 선택되어 압연하려는 스트립에 최적으로 맞춰질 수 있다. 그 경우, 본 발명의 바람직한 구성에 따라 중간 롤의 환형 절결부의 형태 및 크기를 작동 롤의 절결부의 그것과는 다르게 선택하는 것도 물론 가능하다.
본 발명의 다른 장점, 세부 구성 및 특징은 개략적인 첨부 도면에 도시된 실시예 및 각종의 그래프에 관한 이후의 설명으로부터 파악될 수 있을 것이다.
도 1은 2개의 작동 롤(13a, 13b), 2개의 중간 롤(12a, 12b) 및 2개의 지지 롤(11a, 11b)을 구비한 6단 압연대(10)의 롤 배열을 개략적으로 나타내고 있다.
작동 롤(13a, 13b) 및 중간 롤(12a, 12b)은 각각 그 일측의 롤 단부에 환형 절결부(15a, 15b, 16a, 16b)를 구비하고, 그 절결부(15a, 15b, 16a, 16b)가 작동 롤(13a, 13b)과 중간 롤(12a, 12b)에 관해 서로 엇갈려서 압연물(14)의 위와 아래에서 스트립 에지부의 구역에 각각 위치하도록 설치된다.
그에 의해, 상부 롤 세트의 경우에는 스트립 에지부의 좌측 구역에서의 지지 작용이 작동 롤(13a)의 환형 절결부(15a)에 의해, 그리고 스트립 에지부의 우측 구역에서의 지지 작용이 중간 롤(12a)의 환형 절결부(16a)에 의해 감소되고, 작동 롤(13a)은 스트립(14)의 주위에서 크게 만곡되지 않는다. 그것은 상부 롤 세트에 대해 180°회전되어 설치된 하부 롤 세트에 대해서도 마찬가지로 적용된다.
후속의 도 2 내지 도 6에서는 본 발명에 따른 롤에 의해 얻어질 수 있는 결과를 그래프로부터 파악할 수 있는데, 그래프의 횡좌표는 ㎜ 단위의 폭을 각각 나타내고, 도 2 내지 도 4의 종좌표는 ㎜ 단위의 구형도를, 그리고 도 5 및 도 6의 종좌표는 kN/㎜ 단위의 압연력을 각각 나타내고 있다.
도 2에는 선행 기술에 따른 일자형의 중실 롤을 구비한 6단 압연대의 롤 틈새의 형태(대칭적으로 도시됨)가 2개의 상이한 폭의 스트립에 관해 도시되어 있다. 그 경우, 작동 롤의 구형도는 0.1418 ㎜로 선택되어 넓은 폭의 스트립(폭 = 1600 ㎜)에 대해 사각형의 롤 틈새 형태(20)가 설정된다. 반면에, 좁은 폭의 스트립(폭 = 1000 ㎜)의 경우에는 동일한 작동 롤의 구형도에서 162 ㎛의 포물선형 평탄화 오차를 수반하는 바람직하지 않은 롤 틈새 형태(21)가 부여되는데, 그 평탄화 오차는 작동 롤의 구형도를 0.493 ㎜ 증가시킴으로써 보상된다.
도 3에는 동일한 스트립 폭 및 동일한 롤 하중에서 본 발명에 따른 도 1의 롤 배열에 의해 얻어지는 대칭의 롤 틈새 형태가 도시되어 있다. 2개의 롤의 외피 두께는 절결부의 구역에서 65 ㎜로 주어지고, 그 롤은 본 실시예의 경우에 절결부의 바닥이 2개의 스트립 폭에 대해 스트립 에지부와 중첩되어 덮힐 정도로 서로에 대해 이동된다(중첩되는 거리 U = 0). 작동 롤의 구형도는 본 실시예의 경우에 0.0418 ㎜로 선택되어 넓은 폭의 스트립(폭 = 1600 ㎜)에 대해 역시 사각형의 롤 틈새 형태(22)가 설정된다. 그러나, 좁은 폭의 스트립(폭 = 1000 ㎜)에 대해서도 롤 틈새 형태는 거의 사각형의 횡단면(23)이 얻어지고, 포물선형 오차는 불과 15.4 ㎛에 불과하다. 즉, 중실 롤에 의한 포물선형 오차의 1/10 미만이다. 그러한 작은 오차는 예컨대 작동 롤의 만곡에 의해서 제거될 수 있지만, 작동 롤을 보다 더 큰 구형도로 처리할 필요는 없다.
도 4에는 다른 실시예의 경우에 넓은 폭의 스트립(24) 및 좁은 폭의 스트립(25)에 대한 롤 틈새 형태가 도시되어 있다. 기타의 사항은 도 3에 따른 실시예에서와 동일하게 설정되지만, 2개의 스트립 폭에 대해 절결부의 바닥이 약 15 ㎜의 길이로 스트립과 교차하도록 작동 롤이 이동된다(중첩되는 거리 U = 15 ㎜). 중간 롤의 위치는 변동이 없이 그대로 유지된다. 도 4로부터 작동 롤을 적절히 이동시켰을 때에 스트립 에지부가 "에지 드롭(edge drop)"과 관련하여 얼마나 영향을 받는지를 알 수 있다. 평탄화 위치에 바람직한 영향을 미치기 위해, 작동 롤의 절결부를 밀리미터 단위로 정확하게 위치시키는 것이 필요하지 않고, 특히 중간 롤의 절결부의 위치 설정에 의해 추가의 조절이 가능하다.
따라서, 스트립 에지부 구역에 한정하여 자유롭게 위치 설정을 함에 의해 평탄화 형태 및 횡단면 형태(에지 드롭)와 관련하여 스트립 에지부에 개별적인 영향을 미칠 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 롤 배열에 의해 스트립 에지부 및 스트립 중앙의 횡단면 형태 및 평탄화가 작동 롤 및 중간 롤의 상응하는 이동에 의해 서로에 상관이 없이 조절될 수 있다.
도 5 및 도 6의 2개의 추가 그래프는 중실 롤이 사용되는 압연대에 의한 공지의 선행 기술에 대비된 본 발명의 장점을 다시 한 번 강조하고 있다. 중간 롤(중실 롤)의 구형 에지부가 지지 롤의 구형부의 내부로 이동됨 의해, 그 이동 에지부의 구역에서 급격한 하중 감소가 발생하고, 그 결과 롤에 바람직하지 않은 손상 부분이 생기게 된다. 도 5에는 그러한 형식의 압연대의 작동 롤과 중간 롤과의 사이의 하중 분포가 롤의 폭에 걸쳐 도시되어 있는데, 곡선(26)의 우단부에서 급격한 하중 감소가 있음을 명확히 알 수 있다.
본 발명에 따른 환형 절결부를 구비한 롤을 사용할 경우, 그 절결부에 의해 약화된 롤 부분의 작용으로 인해 도 6의 그래프에 우측으로 완만하게 하락하는 곡선(27)으로 도시된 바와 같이 이동 에지부의 구역에서 완만한 하중 감소가 이루어진다. 그러한 완만한 하중 감소는 롤에 유리하게 작용하여 바람직하지 않은 손상 부분의 생성을 일으키지 않는다.
본 발명에 따른 스트립 압연용 압연대에서는, 작동 롤 및 중간 롤이 각각 하나의 단부면에서 중심 핀과 롤 외면과의 사이에 뻗어있는 구역에 환형으로 중심 핀의 둘레를 따라 뻗어있는 절결부를 구비하고 그 절결부가 작동 롤 및 중간 롤에 관해 엇갈리게 설치되기 때문에, 스트립 에지부의 옆에서의 지지 롤의 지지 작용이 최적으로 감쇠되어 작동 롤이 스트립의 주위에서 지나치게 크게 만곡되지 않고, 폭이 좁은 스트립과 넓은 스트립의 원하는 평탄화의 목표를 이루기 위한 구형도의 범위도 크게 감축된다. 추가로, 작동 롤 및/또는 중간 롤을 스트립 에지부쪽을 향해 이동시키는 방식에 의해 스트립 에지부의 횡단면 형태 및 평면 형태에 원하는 대로의 영향을 미칠 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 롤 배열에 의해 스트립 에지부 및 스트립 중앙의 횡단면 형태 및 평탄화가 작동 롤 및 중간 롤의 상응하는 이동에 의해 서로에 상관이 없이 조절될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 6단 압연대를 나타내는 도면,
도 2는 선행 기술에 따른 6단 압연대에서의 롤 틈새의 단면 형태를 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 6단 압연대에서의 롤 틈새의 단면 형태를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 6단 압연대에서의 롤 틈새의 단면 형태를 나타내는 그래프,
도 5는 선행 기술에 따른 6단 압연대에서의 작동 롤/중간 롤의 하중 분포를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 6단 압연대에서의 작동 롤/중간 롤의 하중 분포를 나타내는 그래프.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
10 : 압연대 11a, 11b : 지지 롤
12a, 12b : 중간 롤 13a, 13b : 작동 롤
14 : 압연물 15a, 15b, 16a, 16b : 절결부
17a, 17b, 18a, 18b : 중심 핀

Claims (6)

  1. 상부 및 하부 작동 롤, 상기 작동 롤에 놓여 있는 상부 및 하부 중간 롤, 그리고 상기 중간 롤에 놓여있는 상부 및 하부 지지 롤을 구비하고 있고, 작동 롤과 지지 롤과 중간 롤중 적어도 하나가 축방향으로 서로에 대해 이동될 수 있도록 설치되어 있고, 작동 롤과 중간 롤중 적어도 하나가 롤의 전길이에 걸쳐 뻗어있는 곡면형 또는 원통형의 윤곽을 구비하고 있는 스트립 압연용 압연대에 있어서,
    작동 롤(13a, 13b) 및 중간 롤(12a, 12b)은 각각 하나의 단부면에서 중심 핀(17a, 17b, 18a, 18b)과 롤 외면과의 사이에 뻗어있는 구역에 환형으로 중심 핀(17a, 17b, 18a, 18b)의 둘레를 따라 뻗어있는 절결부(15a, 15b, 16a, 16b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스트립 압연용 압연대.
  2. 제 1 항에 있어서, 환형 절결부(15a, 15b, 16a, 16b)의 구역에 있는 롤 외피의 외면의 윤곽은 중실 횡단면의 롤 부분까지 계속되는 것을 특징으로 하는 스트립 압연용 압연대.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 작동 롤(13a, 13b)의 환형 절결부(15a, 15b)의 형태 및 크기는 중간 롤(12a, 12b)의 환형 절결부(16a, 16b)의 형태 및 크기와 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 압연용 압연대.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 작동 롤(13a, 13b) 및 중간 롤(12a, 12b)은 압연물(14)의 양쪽 스트립 에지부가 작동 롤(13a, 13b)의 환형 절결부(15a, 15b, 16a, 16b)와 작동 롤(13a, 13b)에 대해 180??로 위치 어긋나 있는 중간 롤(12a, 12b)의 구역에 서로에 대해 위치가 어긋나 있으면서 축방향으로 이동되도록 설치된 것을 특징으로 하는 스트립 압연용 압연대.
  5. 작동 롤(13a, 13b) 및 중간 롤(12a, 12b)의 축방향으로의 이동은 압연물(14)의 에지부 구역에 있는 환형 절결부(15a, 15b, 16a, 16b)를 가진 하나 이상의 롤(12a, 12b, 13a, 13b)이 항상 압연물(14)의 위와 아래에 설치되도록 행하여지는 것을 특징으로 하는 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 압연대(10)에서 상이한 폭의 스트립 압연 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 작동 롤(13a, 13b)의 축방향 이동 거리는 중간 롤(12a, 12b)의 축방향 이동 거리와는 다른 길이인 것을 특징으로 하는 스트립 압연 방법.
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