KR20200075432A - 압연기 - Google Patents

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KR20200075432A
KR20200075432A KR1020180164100A KR20180164100A KR20200075432A KR 20200075432 A KR20200075432 A KR 20200075432A KR 1020180164100 A KR1020180164100 A KR 1020180164100A KR 20180164100 A KR20180164100 A KR 20180164100A KR 20200075432 A KR20200075432 A KR 20200075432A
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주식회사 포스코
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16—Adjusting or positioning rolls
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

본 발명은 압연기 좌, 우측의 하중편차 즉, 차하중 저감을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 차하중으로 인한 좌, 우측의 밀상수 편차, 두께 편차, 압연 판 쏠림, 통판성 불량 등의 조업 및 품질 문제를 해결하기 위해 차하중을 유발하는 요소들을 제거하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 밀상수 편차에 영향을 주는 하우징과 롤 베어링 사이의 갭을 제거하는 장치와 차하중에 영향을 주는 구동 전달 스핀들의 무게를 지지하는 유압실린더의 압력변동 편차를 롤의 위치에 따라 일정하게 유지하도록 AI 로직 제어장치를 이용하여 압연기의 좌, 우측의 하중편차를 저감하고, 밀상수를 일정하게 유지함으로써 조업성 유지 및 품질확보를 위한 수단을 제공한다.

Description

압연기{ROLLING MILL}
본 발명은 압연기에 관한 것이다.
후판 및 박판을 생산하는 압연기에서, 압연된 판의 두께는 밀 상수로 정의되는 압연기의 탄성 계수를 포함한 다양한 변수들에 의해 결정될 수 있다. 밀 상수는 압연기 설비의 상태에 따라 변할 수 있으며, 따라서 압연기의 롤들을 교체하는 등의 정비 수리 작업 이후에는 밀 상수를 측정하는 것이 일반적이다.
압연기에서 소재를 압연하는 워크 롤들의 양단에는 워크 롤 초크가 연결되고, 하우징과 워크 롤 초크 사이에는 마모를 대체하는 라이너(liner)가 배치될 수 있다. 소재가 워크 롤들 사이를 이동하는 동안 하우징과 워크 롤 초크가 충돌할 수 있으며, 이는 라이너의 마모를 가져옴으로써 밀 상수의 변화를 야기할 수 있다. 밀 상수는 워크 롤들 사이의 갭이 0 인 상태에서 일정한 압연하중을 가하면서 워크 롤들 양단에서 하우징의 변형량을 측정하여 결정할 수 있다. 워크 롤들 양단에서 측정한 밀 상수의 편차가 증가할 경우, 소재의 두께 편차, 소재의 쏠림, 통판성 불량 등의 품질 문제가 발생할 수 있다.
일본 공개특허공보 제2003-048005호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 과제 중 하나는, 압연기의 워크 롤들 양단의 밀 상수 편차와, 워크 롤들에 구동력을 전달하는 스핀들 유닛의 지지력 변화를 최소화함으로써 여러 품질 문제를 예방할 수 있는 압연기를 제공하고자 하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압연기는, 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동하는 소재를 압연하는 워크 롤들, 하우징 내에서 상기 워크 롤들의 양단에 연결되며, 상기 워크 롤들을 지지하는 워크 롤 초크들, 상기 워크 롤 초크들의 제1측에 연결되는 제1 실린더들, 상기 제1측과 반대되는 상기 워크 롤 초크들의 제2측에 연결되는 제2 실린더들, 및 상기 소재가 상기 워크 롤들 사이로 진입하면, 상기 소재의 진입 방향에 인접한 상기 하우징과 상기 워크 롤 초크들의 간격이 감소하도록 상기 실린더들을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 소재의 이동 방향을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 어느 하나로 감지하며, 상기 제1 방향은 상기 제1측으로부터 상기 제2측을 향하는 방향이고 상기 제2 방향은 상기 제2측으로부터 상기 제1측을 향하는 방향인 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제1 방향으로 진입하면, 상기 제2 실린더들이 상기 워크 롤 초크들을 밀어내도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제1 방향으로 진입하면, 상기 제1측에서 상기 워크 롤 초크들과 상기 하우징 사이의 간격이 최소화되도록 상기 제1 실린더들 및 상기 제2 실린더들을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제2 방향으로 진입하면, 상기 제1 실린더들이 상기 워크 롤 초크들을 밀어내도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제2 방향으로 진입하면, 상기 제2측에서 상기 워크 롤 초크들과 상기 하우징 사이의 간격이 최소화되도록 상기 제1 실린더들 및 상기 제2 실린더들을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소재의 이동 방향 및 상기 워크 롤들의 양단 각각에서 측정한 밀 상수의 편차 중 적어도 하나를 입력받아 상기 실린더들을 제어하는 인공지능 로직을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 인공지능 로직은, 상기 워크 롤들의 양단 각각에서 측정한 밀 상수의 편차가 최소화되도록 상기 실린더들을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 인공지능 로직은, 상기 워크 롤들의 회전 축과, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직하는 제3 방향의 각도 차이가 최소화되도록 상기 실린더들을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 워크 롤들에 연결되는 스핀들(spindle) 유닛들, 상기 워크 롤들이 상기 소재를 압연하도록 상기 스핀들 유닛들을 회전시키는 구동 모터들, 및 상기 스핀들 유닛들을 지지하는 지지 실린더들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소재의 이동 속도, 상기 구동 모터들의 출력, 및 상기 지지 실린더들의 유압 변동 중 적어도 하나를 검출하여 상기 지지 실린더들이 상기 스핀들 유닛들을 지지하는 지지력의 변동이 최소화되도록 상기 지지 실린더들을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압연기는, 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동하는 소재를 압연하는 워크 롤들, 상기 워크 롤들에 연결되는 스핀들 유닛들, 상기 스핀들 유닛들에 연결되며, 상기 스핀들 유닛들을 통해 상기 워크 롤들을 회전시키는 구동 모터들, 상기 스핀들 유닛들을 지지하는 지지 실린더들, 및 상기 소재의 이동 속도, 상기 구동 모터들의 출력, 및 상기 지지 실린더들의 유압 변동 중 적어도 하나를 검출하여 상기 지지 실린더들이 상기 스핀들 유닛들을 지지하는 지지력을 조절하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소재의 이동 속도, 상기 구동 모터들의 출력, 및 상기 지지 실린더들의 유압 변동 중 적어도 하나에 기초하여 상기 지지력이 최소화되도록 상기 지지 실린더들의 유압을 조절하는 인공지능 로직을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 하우징 사이에서 상기 워크 롤들의 양단에 연결되며, 상기 워크 롤들을 지지하는 워크 롤 초크들, 상기 워크 롤 초크들의 제1측에 연결되는 제1 실린더들, 및 상기 제1측과 반대되는 상기 워크 롤 초크들의 제2측에 연결되는 제2 실린더들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소재가 이동하는 동안, 상기 실린더들을 제어하여 상기 워크 롤 초크들과 상기 하우징 사이의 간격을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제1측으로부터 상기 제2측을 향하는 상기 제1 방향으로 이동하면, 상기 제2 실린더들이 상기 워크 롤 초크들을 밀어내도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제2측으로부터 상기 제1측을 향하는 상기 제2 방향으로 이동하면, 상기 제1 실린더들이 상기 워크 롤 초크들을 밀어내도록 제어할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 압연기에서는, 워크 롤들 양단의 워크 롤 초크들에 연결된 실린더를 이용하여 워크 롤 초크들을 이동시킴으로써, 워크 롤 초크들과 하우징 사이의 간격을 조절하여 워크 롤들 양단의 밀 상수 편차를 최소화할 수 있다. 따라서, 밀 상수 편차로 인해 발생하는 여러 품질 문제를 예방할 수 있다. 또한, 워크 롤 초크와 구동 모터를 연결하는 스핀들 유닛을 지지하는 지지 실린더의 유압을, 지지 실린더의 지지력 변화가 최소화되도록 결정할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에서는 인공지능 로직을 이용함으로써, 밀 상수 편차와 지지 실린더의 지지력 변화를 효율적으로 최소화할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기를 간단하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기를 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 압연기의 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면들이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 압연기의 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기를 간단하게 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기에 포함되는 스핀들 유닛을 간단하게 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기를 간단하게 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기(100)는 워크 롤들(101, 102), 백업 롤들(103, 104), 스핀들 유닛들(121, 122), 구동 모터들(131, 132) 및 밸런스 실린더들(141, 142) 등을 포함할 수 있다. 구동 모터들(131, 132)은 압연 공정을 진행하기 위해 워크 롤들(101, 102)을 회전하기 위한 구동력을 생성할 수 있으며, 상기 구동력은 스핀들 유닛들(121, 122)을 통해 워크 롤들(101, 102)에 전달될 수 있다.
워크 롤들(101, 102) 사이로 소재가 진입하면, 회전하는 워크 롤들(101, 102)에 의해 소재가 압연될 수 있다. 일례로, 압연 공정의 대상인 소재는 스트립일 수 있으며, 소재의 두께는 워크 롤들(101, 102) 사이의 간격보다 클 수 있다. 따라서, 압연 공정이 진행됨에 따라 소재의 두께가 감소할 수 있다. 압연 공정이 진행되는 동안 워크 롤들(101, 102)은 백업 롤들(103, 104)에 의해 지지될 수 있다.
워크 롤들(101, 102) 사이의 간격보다 소재의 두께가 크기 때문에, 소재가 워크 롤들(101, 102) 사이의 공간으로 진입할 때, 워크 롤들(101, 102) 및 소재에 충격이 전달될 수 있다. 상기 충격은 압연기(100) 전체에 전달될 수 있으며, 워크 롤들(101, 102) 사이의 간격과 소재의 두께 사이의 차이, 소재의 이동 속도 등에 따라 결정될 수 있다.
워크 롤들(101, 102)의 양단에는 워크 롤들(101, 102)을 지지하기 위한 워크 롤 초크(chock)들(111, 112)이 마련되며, 백업 롤들(103, 104)의 양단에는 백업 롤 초크들(113, 114)이 마련될 수 있다. 워크 롤 초크들(111, 112)은 앞뒤로 하우징에 인접할 수 있으며, 워크 롤 초크들(111, 112)과 상기 하우징 사이에는 라이너(liner)가 마련될 수 있다.
소재가 워크 롤들(101, 102) 사이로 진입하면서 발생하는 충격으로 인해, 워크 롤 초크들(111, 112)이 움직이면서 하우징에 충돌할 수 있다. 워크 롤 초크들(111, 112)과 하우징이 충돌하면서 발생하는 충격의 크기는, 워크 롤 초크들(111, 112)과 하우징 사이의 간격이 클수록 증가할 수 있다. 따라서, 워크 롤 초크들(111, 112)과 하우징 사이의 간격을 적절히 조절하지 않으면, 라이너의 마모가 빠르게 진행될 수 있다. 또한, 충격이 크게 발생할 경우 워크 롤들(101, 102)과 소재의 정렬이 틀어짐으로써 압연 공정 이후에 소재의 폭 방향으로 두께 편차가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 워크 롤 초크들(111, 112)에 실린더들을 연결하며, 소재의 이동 방향에 따라 워크 롤 초크들(111, 112)을 특정 방향으로 밀어내어 워크 롤 초크들(111, 112)과 하우징 사이의 간격을 최소화할 수 있다. 따라서, 소재의 진입에 의해 발생하는 충격을 최소화함으로써 라이너의 마모를 늦추는 한편, 워크 롤들(101, 102)과 소재를 정확히 정렬시켜 압연 공정에 의한 두께 편차를 최소화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기를 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 2에 도시한 일 실시예에서 압연기(200)는, 소재(250)를 압연하는 워크 롤들(201, 202), 워크 롤들(201, 202)을 지지하는 백업 롤들(203, 204), 워크 롤들(201, 202)을 회전시키는 스핀들 유닛들(221, 222)과 구동 모터들(231, 232), 및 제어부(240) 등을 포함할 수 있다.
제어부(240)는 구동 모터들(231, 232)을 제어하여 워크 롤들(201, 202)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 또한 제어부(240)는 워크 롤들(201, 202) 양단의 워크 롤 초크들(211, 212)의 위치를 조절할 수 있다. 제어부(240)는 워크 롤 초크들(211, 212)의 위치를 조절하여 워크 롤 초크들(211, 212)과 하우징 사이의 간격을 바꿀 수 있으며, 소재(250)가 워크 롤들(201, 202) 사이로 진입할 때 발생하는 충격을 최소화할 수 있다.
일례로 제어부(240)는 소재(250)의 진입 방향을 고려하여 워크 롤 초크들(211, 212)에 연결된 실린더들을 동작시킴으로써, 워크 롤 초크들(211, 212)과 하우징 사이의 간격을 조절할 수 있다. 일 실시예에서 소재(250)는 제1 방향 또는 제2 방향으로 진입할 수 있으며, 제1 방향은 워크 롤 초크들(211, 212)의 제1측에서 제2측을 향하는 방향으로, 제2 방향은 워크 롤 초크들(211, 212)의 제2측에서 제1측을 향하는 방향으로 정의될 수 있다. 워크 롤 초크들(211, 212)의 위치를 조절하기 위한 실린더들은, 워크 롤 초크들(211, 212)의 제1측과 제2측에 각각 마련될 수 있다. 즉, 워크 롤 초크들(211, 212) 각각에 한 쌍의 실린더들이 연결될 수 있다.
제어부(240)는 소재(250)가 제1 방향으로 진입하는 경우, 워크 롤 초크들(211, 212)의 제2측에 연결되는 실린더들이 워크 롤 초크들(211, 212)을 밀어내도록 제어할 수 있다. 따라서, 제1측에서 워크 롤 초크들(211, 212)과 하우징 사이의 간격이 최소화되며, 소재(250)의 진입에 따른 충격이 최소화될 수 있다. 소재(250)가 제2 방향으로 진입하면, 제어부(240)는 워크 롤 초크들(211, 212)의 제1측에 연결되는 실린더들이 워크 롤 초크들(211, 212)을 밀어내도록 제어할 수 있다. 따라서, 제2측에서 워크 롤 초크들(211, 212)과 하우징 사이의 간격이 최소화되어 소재(250)의 진입에 따른 충격을 줄일 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 압연기의 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면들이다.
먼저 도 3을 참조하면, 압연기(300)는 하우징(305), 워크 롤들(301, 302), 백업 롤들(303, 304), 워크 롤 초크들(311, 312), 백업 롤 초크들(313, 314), 초크 라이너(320), 및 하우징 라이너(330) 등을 포함할 수 있다. 워크 롤들(301, 302) 사이에서 소재(340)가 이동하는 동안 압연이 진행되며, 소재(340)는 제1 방향 또는 제1 방향과 평행한 반대 방향인 제2 방향으로 이동할 수 있다. 제1 방향은 제1측에서 제2측으로 향하는 방향으로, 제2 방향은 제2측에서 제1측으로 향하는 방향으로 정의될 수 있다.
소재(340)가 제1 방향으로 이동하면, 소재(340)는 제1측에서 진입하여 워크 롤들(301, 302)과 충돌할 수 있다. 따라서, 상기 충돌에 따른 충격을 최소화하기 위해, 제1측에 인접한 초크 라이너(320)와 하우징 라이너(330) 사이의 간격을 최소화할 수 있다. 반대로 소재(340)가 제2 방향으로 이동하면, 제2측에 인접한 초크 라이너(320)와 하우징 라이너(330) 사이의 간격을 최소화할 수 있다. 초크 라이너(320)와 하우징 라이너(330) 사이의 간격이 클수록 소재(340)와 워크 롤들(301, 302)의 충돌에 따른 워크 롤들(301, 302)의 정렬 불량이 발생할 가능성이 높아질 수 있다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 워크 롤(401)은 그 양측에서 워크 롤 초크들(402)에 연결되고, 워크 롤 초크들(402)은 제1 방향 및 제2 방향 각각에서 하우징(405)과 인접할 수 있다. 워크 롤 초크들(402)과 하우징(405)이 충돌할 때 발생하는 충격을 완화하기 위하여, 워크 롤 초크들(402)과 하우징(405) 각각에는 초크 라이너(403)와 하우징 라이너(404)가 마련될 수 있다.
도 4는 워크 롤(401)의 정렬 상태가 양호한 케이스로서, 워크 롤(401)의 회전 축(410)이 제1 방향 및 제2 방향과 수직할 수 있다. 반면, 도 5는 워크 롤(401)의 정렬 불량이 발생한 케이스일 수 있다. 도 5를 참조하면, 워크 롤(401)의 회전 축(411)이 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 회전 축(410)과 소정의 각도 차이(θ)를 가질 수 있다. 즉, 도 5에 도시한 일 실시예에서는 워크 롤(401)의 회전 축(411)이 제1 방향 및 제2 방향과 수직하지 않을 수 있다. 따라서, 압연 공정이 진행되는 동안, 소재의 폭 방향에서 두께 편차가 발생하거나, 소재에서 파손이 발생할 수도 있다.
본 발명에서는 워크 롤 초크들(402)의 양측에 실린더들을 연결하고, 소재의 이동 방향에 따라 실린더들을 제어함으로써 워크 롤 초크들(204)과 하우징(405) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 따라서, 소재의 진입에 따른 충격을 효과적으로 저감하여 압연기의 안정적인 동작을 확보할 수 있다. 이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 더욱 자세히 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 압연기의 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면들이다.
먼저 도 6을 참조하면, 압연기(500)는 워크 롤들(501, 502), 백업 롤들(503, 504), 워크 롤들(501, 502)을 지지하는 워크 롤 초크들(511, 512), 백업 롤들(503, 504)을 지지하는 백업 롤 초크들(513, 514), 및 실린더들(551, 552) 등을 포함할 수 있다. 워크 롤 초크들(511, 512)과 하우징(505)에는 각각 충격을 완화하기 위한 라이너들(520, 530)이 마련될 수 있다. 실린더들(551, 552)은 제1측에 설치되는 제1 실린더들(551)과, 제2측에 설치되는 제2 실린더들(552)을 포함할 수 있다.
소재(540)가 제1측으로 진입하여 제2측으로 빠져나가면, 즉 소재(540)가 제1 방향으로 이동하면, 제1측에 가까운 초크 라이너(520)와 하우징 라이너(530) 사이에 큰 충격이 발생할 수 있다. 따라서, 소재(540)가 제1 방향으로 이동할 때 소재(540)의 진입에 따른 충격을 효과적으로 저감하기 위해서는, 제1측에 가까운 초크 라이너(520)와 하우징 라이너(530) 사이의 간격을 줄일 필요가 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 압연기(500)의 동작을 제어하는 제어부의 제어 명령에 의해, 제2측에 가까운 제2 실린더들(552)이 워크 롤 초크들(511, 512) 및 백업 롤 초크들(513, 514)을 밀어낼 수 있다. 따라서, 제1측에 가까운 초크 라이너(520)와 하우징 라이너(530) 사이의 간격이 감소하여 소재(540)의 진입에 따른 충격이 최소화될 수 있다.
반대로 소재(540)가 제2측으로 진입하여 제1측으로 빠져나가면, 즉 소재(540)가 제2 방향으로 이동하면, 제어부의 제어 명령에 의해 제1측에 가까운 제1 실린더들(551)이 워크 롤 초크들(511, 512) 및 백업 롤 초크들(513, 514)을 밀어낼 수 있다. 따라서, 제2측에 가까운 초크 라이너(520)와 하우징 라이너(530) 사이의 간격이 감소하여 소재(540)의 진입에 따른 충격이 최소화될 수 있다.
일 실시예에서, 압연기(500)는 소재(540)의 진입 방향을 감지하기 위한 센서(550)를 포함할 수 있다. 센서(550)는 제1측 및 제2측에 각각 설치될 수 있으며, 소재(540)가 제1측과 제2측 중 어디로 진입하는지를 감지하여 제어부에 알릴 수 있다. 제어부는 센서(550)의 감지 결과에 기초하여, 실린더들(551, 552)을 제어함으로써 소재(540)의 진입에 따른 충격을 최소화할 수 있다.
도 7은 소재(540)가 제1 방향을 따라 이동하는 경우를 나타낸 도면일 수 있다. 도 7을 참조하면, 소재(540)가 제1 방향을 따라 이동하는 경우, 제2 실린더들(552)이 워크 롤 초크들(502)을 제1 방향과 반대 방향으로 최대한 밀어낼 수 있다. 따라서 제1측에 인접한 초크 라이너(520)와 하우징 라이너(530) 사이의 제1 간격(d1)이, 제2측에 인접한 초크 라이너(520)와 하우징 라이너(530) 사이의 제2 간격(d2)보다 작아지고, 결과적으로 소재(540)의 진입에 따른 충격을 최소화할 수 있다.
도 8은 소재(540)가 제2 방향을 따라 이동하는 경우를 나타낸 도면일 수 있다. 도 8을 참조하면, 소재(540)가 제2 방향을 따라 이동하는 경우, 제2 실린더들(551)이 워크 롤 초크들(502)을 제2 방향과 반대 방향으로 최대한 밀어낼 수 있다. 따라서 제2측에 인접한 초크 라이너(520)와 하우징 라이너(530) 사이의 제2 간격(d2)이, 제1측에 인접한 초크 라이너(520)와 하우징 라이너(530) 사이의 제1 간격(d1)보다 작아지고, 소재(540)의 진입에 따른 충격을 최소화할 수 있다.
일례로 제어부는, 미리 학습된 인공지능 로직의 출력에 기초하여 제1 실린더들(551)과 제2 실린더들(552)을 제어할 수 있다. 일례로 인공지능 로직은 소재(540)의 두께와 압연 공정 이후의 목표 두께, 워크 롤들(501, 502)의 직경 등을 입력받아 압연기(500)에 가해지는 충격을 최소화하는 데에 필요한 제1 간격(d1)과 제2 간격(d2)을 연산하도록 학습될 수 있다. 제어부는 미리 학습된 인공지능 로직을 이용하여 제1 간격(d1)과 제2 간격(d2)을 연산하고, 연산 결과에 맞게 제1 실린더들(551)과 제2 실린더들(552)을 제어할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기를 간단하게 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 압연기(600)는 워크 롤들(601, 602)과 백업 롤들(603, 604)을 포함하며, 하부 백업 롤(604)은 AGC(Automatic Gauge Control, 자동두께제어) 실린더들(605, 606)에 의해 지지될 수 있다. AGC 실린더들(605, 606)은 워크 사이드(Work Side, WS) 실린더(605)와 드라이빙 사이드(Driving Side, DS) 실린더(606)를 포함할 수 있다.
워크 롤들(601, 602)은 드라이빙 사이드에서 스핀들 유닛들(611, 612)과 각각 연결되며, 구동 모터들(621, 621)은 스핀들 유닛들(611, 612)을 통해 워크 롤들(601, 602)을 회전시킬 수 있다. 스핀들 유닛들(611, 612)은 지지 실린더들(613, 614)에 의해 지지될 수 있으며, 지지 실린더들(613, 614)은 스핀들 유닛들(611, 612)의 중간 지점에 인접하여 설치될 수 있다.
지지 실린더들(613, 614)는 소정의 압력으로 스핀들 유닛들(611, 612)을 지지할 수 있다. 지지 실린더들(613, 614)의 압력이 지나치게 크거나 작으면 스핀들 유닛들(611, 612)이 상하로 움직이게 되어 스핀들 유닛들(611, 612)과 구동 모터들(621, 622)의 연결부, 또는 스핀들 유닛들(611, 612)과 워크 롤들(601, 602)의 연결부가 파손되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 워크 롤들(601, 602)에 의한 압연 공정이 진행되는 동안 지지 실린더들(613, 614)에 걸리는 하중이 변할 수 있다. 따라서, 스핀들 유닛들(611, 612) 양단에 마련되는 연결부의 파손을 막기 위해서는, 지지 실린더들(613, 614)의 지지력을 동적으로 제어할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 압연기(600)의 제어부가 인공지능 로직을 포함할 수 있다. 제어부는 소재의 이동 속도, 구동 모터들(621, 622)의 출력, 지지 실린더들(613, 614)의 유압 변동 중 적어도 하나를 인공지능 로직에 입력할 수 있다. 인공지능 로직은 미리 학습이 완료된 기계학습 모델 등을 포함할 수 있으며, 소재의 이동 속도, 구동 모터들(621, 622)의 출력, 지지 실린더들(613, 614)의 유압 변동 중 적어도 하나를 입력받아 지지 실린더들(613, 614)을 제어할 수 있다. 일례로 인공지능 로직은, 지지 실린더들(613, 614)이 스핀들 유닛들(611, 612)을 받치는 지지력 변동이 최소화되도록, 지지 실린더들(613, 614)을 제어할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기에 포함되는 스핀들 유닛을 간단하게 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면 스핀들 유닛은 몸체부(700)와 몸체부(700) 양단에 마련되는 연결부들(701, 702)을 포함할 수 있다. 제1 연결부(701)는 워크 롤들(711, 712) 중 하나에 연결되며, 제2 연결부(702)는 워크 롤들(711, 712)을 회전시키기 위한 구동 모터에 연결될 수 있다. 몸체부(700)의 중간에는 지지 실린더(710)가 연결되어 스핀들 유닛의 하중을 지탱할 수 있다.
지지 실린더(710)는 유압식으로 스핀들 유닛을 지지할 수 있는데, 스핀들 유닛 자체의 하중 외에 구동 모터와 워크 롤들(711, 712)의 동작에 의해 지지 실린더(710)에 가해지는 하중이 변할 수 있다. 일례로, 소재의 목표 두께 등에 따라 워크 롤들(711, 712)의 상하 위치를 조절하는 과정에서 지지 실린더(710)에 가해지는 하중이 변할 수 있다. 따라서, 지지 실린더(710)의 지지력이 적절히 제어되지 않을 경우, 연결부들(701, 702)의 파손과 같은 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압연기에서는, 제어부에 내장된 인공지능 로직을 이용하여 지지 실린더(710)의 지지력을 조절할 수 있다. 인공지능 로직은 다양한 입력 조건에 대해 최적의 지지력을 산출할 수 있도록 이미 학습이 완료된 기계학습 모델을 포함할 수 있다. 입력 조건은 워크 롤들(711, 712)의 상하 위치, 소재의 두께, 소재의 이동 속도, 구동 모터의 출력, 스핀들 유닛의 자체 하중, 지지 실린더(710)의 유압 변동 등을 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기의 동작은, 압연기가 소재의 이동 방향을 감지하는 것으로 시작될 수 있다(S10). 일례로 압연기는 센서를 이용하여 소재의 이동 방향을 제1 방향 또는 제2 방향으로 감지할 수 있다. 일 실시예에서, 센서는 소재가 워크 롤들 사이의 공간으로 진입할 수 있는 제1측과 제2측에 각각 마련될 수 있다. 제1 방향은 제1측에서 제2측을 향하는 방향으로, 제2 방향은 제2측에서 제1측을 향하는 방향으로 정의될 수 있다.
압연기의 제어부는 S10 단계에서 감지한 이동 방향에 따라 워크 롤들 양단의 워크 롤 초크들에 연결된 제1 및 제2 실린더들을 제어할 수 있다. 일례로 제1 실린더들은 제1측에서 워크 롤 초크에 연결되고, 제2 실린더들은 제2측에서 워크 롤 초크에 연결될 수 있다. 제어부는 센서의 감지 결과를 이용하여 이동 방향이 제1 방향인지 여부를 판단할 수 있다(S11).
S11 단계의 판단 결과 소재의 이동 방향이 제1 방향이면, 제어부는 제2 실린더들이 워크 롤 초크들을 밀어내도록 제어할 수 있다(S12). S12 단계의 제어에 의해, 워크 롤 초크들이 제1측으로 이동할 수 있다. 따라서 제1측으로 진입하는 소재와 워크 롤들의 충돌에 따른 충격이 효과적으로 저감될 수 있다.
S11 단계의 판단 결과 소재의 이동 방향에 제2 방향이면, 제어부는 제1 실린더들이 워크 롤 초크들을 밀어내도록 제어할 수 있다(S13). S13 단계의 제어에 의해, 워크 롤 초크들이 제2측으로 이동할 수 있다. 따라서, 제2측으로 진입하는 소재와 워크 롤들의 충돌에 따른 충격을 효과적으로 줄일 수 있다.
한편, 압연 공정이 진행되는 동안, 제어부는 압연기의 동작 상태를 검출할 수 있다(S14). 일례로 상기 동작 상태는, 워크 롤들의 상하 위치, 소재의 두께, 소재의 이동 속도, 구동 모터의 출력, 스핀들 유닛의 자체 하중, 스핀들 유닛을 지지하는 지지 실린더의 유압 변동 등의 정보를 포함할 수 있다. 제어부는 S14 단계에서 검출한 정보에 기초하여 지지 실린더를 제어함으로써, 지지 실린더의 지지력 변동을 최소화하고, 압연기를 안정적으로 동작시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500, 600: 압연기
101, 102, 201, 202, 301, 302, 401, 501, 502, 601, 602, 711, 712: 워크 롤
103, 104, 203, 204, 303, 304, 503, 504, 603, 604: 백업 롤
111-114, 211-212, 311-314, 402, 511-514: 워크 롤 초크
121, 122, 221, 222, 611, 612, 700: 스핀들 유닛
551: 제1 실린더
552: 제2 실린더
613, 614, 710: 지지 실린더

Claims (17)

  1. 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동하는 소재를 압연하는 워크 롤들;
    하우징 내에서 상기 워크 롤들의 양단에 연결되며, 상기 워크 롤들을 지지하는 워크 롤 초크들;
    상기 워크 롤 초크들의 제1측에 연결되는 제1 실린더들;
    상기 제1측과 반대되는 상기 워크 롤 초크들의 제2측에 연결되는 제2 실린더들; 및
    상기 소재가 상기 워크 롤들 사이로 진입하면, 상기 소재의 진입 방향에 인접한 상기 하우징과 상기 워크 롤 초크들의 간격이 감소하도록 상기 실린더들을 제어하는 제어부; 를 포함하는 압연기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소재의 이동 방향을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 어느 하나로 감지하며, 상기 제1 방향은 상기 제1측으로부터 상기 제2측을 향하는 방향이고 상기 제2 방향은 상기 제2측으로부터 상기 제1측을 향하는 방향인 센서; 를 더 포함하는 압연기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제1 방향으로 진입하면, 상기 제2 실린더들이 상기 워크 롤 초크들을 밀어내도록 제어하는 압연기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제1 방향으로 진입하면, 상기 제1측에서 상기 워크 롤 초크들과 상기 하우징 사이의 간격이 최소화되도록 상기 제1 실린더들 및 상기 제2 실린더들을 제어하는 압연기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제2 방향으로 진입하면, 상기 제1 실린더들이 상기 워크 롤 초크들을 밀어내도록 제어하는 압연기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제2 방향으로 진입하면, 상기 제2측에서 상기 워크 롤 초크들과 상기 하우징 사이의 간격이 최소화되도록 상기 제1 실린더들 및 상기 제2 실린더들을 제어하는 압연기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소재의 이동 방향 및 상기 워크 롤들의 양단 각각에서 측정한 밀 상수의 편차 중 적어도 하나를 입력받아 상기 실린더들을 제어하는 인공지능 로직을 포함하는 압연기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인공지능 로직은, 상기 워크 롤들의 양단 각각에서 측정한 밀 상수의 편차가 최소화되도록 상기 실린더들을 제어하는 압연기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인공지능 로직은, 상기 워크 롤들의 회전 축과, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직하는 제3 방향의 각도 차이가 최소화되도록 상기 실린더들을 제어하는 압연기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 워크 롤들에 연결되는 스핀들(spindle) 유닛들;
    상기 워크 롤들이 상기 소재를 압연하도록 상기 스핀들 유닛들을 회전시키는 구동 모터들; 및
    상기 스핀들 유닛들을 지지하는 지지 실린더들; 을 더 포함하는 압연기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소재의 이동 속도, 상기 구동 모터들의 출력, 및 상기 지지 실린더들의 유압 변동 중 적어도 하나를 검출하여 상기 지지 실린더들이 상기 스핀들 유닛들을 지지하는 지지력의 변동이 최소화되도록 상기 지지 실린더들을 제어하는 압연기.
  12. 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동하는 소재를 압연하는 워크 롤들;
    상기 워크 롤들에 연결되는 스핀들 유닛들;
    상기 스핀들 유닛들에 연결되며, 상기 스핀들 유닛들을 통해 상기 워크 롤들을 회전시키는 구동 모터들;
    상기 스핀들 유닛들을 지지하는 지지 실린더들; 및
    상기 소재의 이동 속도, 상기 구동 모터들의 출력, 및 상기 지지 실린더들의 유압 변동 중 적어도 하나를 검출하여 상기 지지 실린더들이 상기 스핀들 유닛들을 지지하는 지지력을 조절하는 제어부; 를 포함하는 압연기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소재의 이동 속도, 상기 구동 모터들의 출력, 및 상기 지지 실린더들의 유압 변동 중 적어도 하나에 기초하여 상기 지지력의 변동이 최소화되도록 상기 지지 실린더들의 유압을 조절하는 인공지능 로직을 포함하는 압연기.
  14. 제12항에 있어서,
    하우징 내에서 상기 워크 롤들의 양단에 연결되며, 상기 워크 롤들을 지지하는 워크 롤 초크들;
    상기 워크 롤 초크들의 제1측에 연결되는 제1 실린더들; 및
    상기 제1측과 반대되는 상기 워크 롤 초크들의 제2측에 연결되는 제2 실린더들; 을 더 포함하는 압연기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소재가 이동하는 동안, 상기 실린더들을 제어하여 상기 워크 롤 초크들과 상기 하우징 사이의 간격을 조절하는 압연기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제1측으로부터 상기 제2측을 향하는 상기 제1 방향으로 이동하면, 상기 제2 실린더들이 상기 워크 롤 초크들을 밀어내도록 제어하는 압연기.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소재가 상기 제2측으로부터 상기 제1측을 향하는 상기 제2 방향으로 이동하면, 상기 제1 실린더들이 상기 워크 롤 초크들을 밀어내도록 제어하는 압연기.
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