서문
판지화 신강·바나듐 유한회사 냉연공장의 열연 산세코일 생산라인은 2004년에 완공되어 가동을 시작했습니다. 판지화 철강의 전체 계획에 따라, 2006년에는 청두 지점에 단일 스탠드 압연기 설비가 건설되었습니다. 이 압연기의 원자재 강코일은 판지화 철강 냉연공장의 열연 산세코일 생산라인에서 공급됩니다. 해당 설비의 제품은 녹 방지를 위해 롤링 오일을 사용해야 하며, 후속 공정의 압연 유제와 호환되도록 해야 합니다. 해당 설비에는 기존 정전식 오일러 1대와 롤러 오일러 1대가 있습니다. 정전식 오일러는 롤링 오일 도포 효율이 낮아, 기존 롤러 오일러는 공장의 산세-압연 복합 설비에서 가져온 것입니다. 개조 프로젝트에서 오프라인 상태로 남아 있던 유휴 장비의 성능은 생산 요구사항을 충족하지 못합니다. 이에 따라 우수한 성능을 갖춘 첨단 제품인 3M 밀 롤러를 사용하여 기존 롤러 오일링 장치를 개조하였습니다.
기존 롤러 오일러의 문제점
롤러 오일 스프레더의 구조 원리는 그림 1에 나와 있습니다.
오일링 머신을 가동하면 상부 롤러 세트가 아래로 내려가고 하부 롤러 세트가 위로 올라가면서 스트립 강판과 오일링 롤러 사이에 일정한 감김 각도가 형성됩니다. 오일 도포 롤러와 오일 딥 롤러 모두 스트립 강판에 의해 구동되는 피동 롤러입니다. 오일 분사 장치는 윤활 시스템에서 공급된 오일을 오일 롤러에 분사하며, 오일 롤러끼리 서로 압착됨으로써 오일을 다른 오일 롤러로 전달합니다. 이후 오일 롤러가 강판 표면에 오일을 균일하게 코팅합니다. 과잉 오일은 탱크에 모여 회수 탱크로 유입됩니다.
산세-압연 통합 설비의 개조 후, 오일 스프레더의 기술적 성능 요구 사항이 향상되었습니다. 구체적인 파라미터는 표 1에 나와 있습니다.
산세-압연 통합 설비 개조 전, 강판 표면의 스트립형 무유막 결함을 방지하기 위해 오일 스프레더의 연료 분사 장치를 개조했습니다. 이를 통해 유액이 오일링 롤러에 보다 균일하게 분사되어 국부적인 무유 현상을 해결할 수 있었습니다. 하지만 오일링 머신에는 여전히 다음과 같은 문제가 남아 있습니다:
- 제품 폭이 충분하지 않습니다: 설비의 최대 제품 폭은 1150mm이며, 개조 후 완제품 강판의 최대 폭은 1300mm로 요구됩니다.
- 유지보수가 어렵습니다: 이 장치에는 스트립 강판의 폭 절단을 완료하기 위해 오일링 기계 앞쪽에 디스크 커터가 있습니다. 절단 후 스트립 강판의 가장자리에는 버(burr)가 남아 있어 오일링 롤러를 손상시킵니다. 오일링 롤러는 펠트 롤러로, 스트립 강판의 가장자리에 의해 쉽게 절단되어 보풀이 생기고 느슨해집니다. 따라서 자주 교체해야 하며 유지보수 주기가 짧습니다.
- 도포되는 오일 양을 제어하기 어렵습니다: 오일 도포가 불균일하여 국부적인 무유를 피하기 위해 오일을 더 많이 추가하다 보니, 다른 부분에서는 국소적으로 오일 막이 과도해져 포장 공정에 영향을 미치고 오일 소모량도 증가합니다.
- 기존 윤활 시스템이 고장 나고, 제어 시스템의 정밀도가 낮으며 유지보수용 예비 부품을 구하기 어렵습니다.
따라서 기존 오일링 머신은 열연 산세 코일 생산 라인 개조 후의 생산 요구를 충족하지 못하므로 반드시 개조해야 합니다.
개조
오일링 롤러는 오일링 기계의 핵심 부품입니다. 오일링 품질을 향상시키고 오일링 롤러의 수명을 연장하기 위해 3M 밀레니엄 롤러가 사용됩니다. 또한 스트립 폭이 증가함에 따라 기존 오일 코팅 캐비닛의 폭, 상하 오일 코팅 롤러의 길이, 오일 딥 롤러의 길이, 오일 주입 장치의 길이를 늘려야 하며, 유압 윤활 및 기타 배관을 재설정해야 하고, 오일 코팅 윤활 시스템과 주기 제어 시스템 모두를 재설계하고 제작해야 합니다. 세부 사항은 다음과 같습니다:
상하 오일링 롤러
오일링 롤러가 이번 개조의 핵심입니다. 기존 펠트 롤은 수명이 짧고 오일 양을 제어하기 어렵기 때문에 생산 비용과 장비 비용이 모두 높아 더 이상 사용하기에 적합하지 않습니다. 성능이 우수한 첨단 제품인 3M 밀레니엄 롤러를 특별히 사용합니다.
제품 성능은 다음과 같습니다:
- 고강도 부직포 섬유로 구성되어 있습니다. 일정한 온도, 습도 및 압력 하에서 절단된 부분은 자가 치유 능력을 갖습니다. 다공성 부직포 구조는 어느 정도의 흡수성과 유성성을 가지고 있습니다. 오일은 압출을 통해 코일에 간접적으로 도포될 수 있으며, 밀레니엄 롤러의 밀도, 클램핑 압력 및 코일 속도를 조절하여 필요한 오일막의 양을 제어할 수 있습니다. 따라서 코일 표면에 오일을 도포하고 흡수시키는 효과가 기존의 고무 롤러와 펠트 롤러보다 우수합니다.
- 다공성으로, 먼지가 부직포 구조 내부로 소량 침투할 수 있으므로 코일에 발생하는 스크래치와 오염을 줄일 수 있습니다.
- 전통적인 고무 롤러, 강철 롤러, 펠트 롤러가 따라올 수 없는 높은 마찰력을 가지고 있습니다. 이 특징은 충분한 마찰력을 제공하여 롤러의 미끄러짐을 효과적으로 방지하고 코일 표면의 2차 스크래치를 예방합니다.
표 2는 3M 밀레니엄 롤러와 전통적인 고무 롤러 및 펠트 롤러 간의 성능 비교를 보여줍니다.
이번 개조에 사용된 3M 밀레니엄 롤러의 기술적 파라미터는 표 3에 나와 있습니다.
새로 제작된 오일 코팅 윤활 시스템
기존 윤활 시스템은 장기간 사용으로 고장이 발생하여 재설계 및 제작이 필요합니다. 신형 시스템의 작동 원리는 그림 2에 나와 있습니다.
이 시스템은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다:
- 밸브는 펌프의 로딩과 언로딩을 제어하며, 오일 공급 챔버에서 역류하는 여분의 오일은 중력에 의해 회수 탱크로 유입됩니다. 회수된 오일은 여과되어 오일 공급 펌프에 의해 다시 사용되기 위해 메인 탱크로 보내집니다.
- 청정도 관리: 시스템에는 흡입 필터, 압력 오일 필터 및 오일 회수 필터가 장착되어 있습니다. 메인 연료 탱크와 회수 연료 탱크에도 에어 필터가 설치되어 있어 오일의 청정도를 보장하고 노즐의 막힘을 방지합니다.
- 주유 탱크 레벨 제어: 주유 탱크 레벨의 실시간 감지, 원격 신호 출력, 그리고 연료 공급 펌프와의 연동 제어. 레벨 게이지 4가 상한에 도달하면 연료 공급 펌프는 자동으로(또는 수동으로) 연료 공급을 중단하고(작동 박스에서 상태 표시), 하한에 도달하면 연료 공급 펌프는 자동으로(또는 수동으로) 재급유를 시작합니다. 하한에 도달하면 연료 분사 펌프는 작동을 멈추고 경보를 발생시킵니다.
- 회수 연료 탱크 레벨 제어: 연료 탱크 레벨을 실시간으로 감지하고 원격 신호 출력을 제공하며, 연료 공급 펌프와 연동 제어합니다. 레벨 게이지 2가 상한에 도달하면 자동으로 메인 연료 탱크에 연료를 공급하고, 하한에 도달하면 경보가 발생합니다. 하한에 도달하면 연료 공급 펌프는 자동으로 연료 공급을 중단하고 경보를 발령합니다.
- 온도 제어: 주 오일 탱크에는 원격 신호 출력 기능이 있는 오일 온도 감지 장치가 장착되어 있습니다. 오일 탱크의 전기 히터는 폐루프 제어를 실현합니다. 오일 온도가 20℃ 미만일 때 전기 히터가 자동으로 작동하고, 40℃ 이상일 때 히터가 자동으로 정지하여 오일 온도가 일정 범위 내에서 안정적으로 유지되도록 합니다.
전기 제어 시스템 개조
원래의 윤활 제어 시스템은 제어 정확도가 낮고 유지보수용 예비 부품 구매가 어렵기 때문에 재설계 및 제작이 필요합니다. PLC S7-200 제어 시스템 한 세트를 단독으로 사용하여 다음과 같은 기능을 구현합니다:
- 윤활 시스템을 수동으로 시작하면, 연료 분사 펌프는 저속으로 작동하고 솔레노이드 밸브는 전원이 차단되어 오일이 무부하 상태로 순환합니다.
- PLC는 스트립 강재의 주행 아날로그 신호(4-20mA)와 솔레노이드 밸브 스위치 신호(수동형 접점)를 제공하여 DC 조속기와 함께 폐루프를 형성합니다. 오일링 머신 제어 캐비닛은 스트립 주행 속도의 아날로그 신호에 따라 DC 조속기에 의해 조정됩니다. 모터의 회전 속도는 연료 분사 펌프의 유량을 제어합니다. 제어 캐비닛에는 모터 회전 속도의 디지털 표시기가 있습니다.
- 제어 캐비닛에는 수동 및 자동 전환 기능이 장착되어 있습니다: 수동 제어 모드(현장 수동 우선)에서는 운영자가 PLC에서 제공하는 스트립 속도 아날로그 신호에 의존하지 않고, 모터 속도를 수동으로 조정하여 연료 분사 펌프를 제어합니다. 자동 제어 모드에서는 연료 분사 펌프의 연료 공급량이 설비의 스트립 속도에 비례합니다; 작업 시스템이 고장 나면 예비 펌프가 자동으로 가동됩니다. 윤활 시스템이 가동된 후 또는 운전 중 PLC에서 제공하는 스트립 속도 신호를 10분 동안 수신하지 못하면 윤활 시스템은 자동으로 작동을 멈춥니다.
- 시스템 경보 및 고장 초기화; 주요 파라미터 표시 및 파라미터 설정.
기타 관련 설비 개조
- 프로젝트 시행 시간을 절약하기 위해 기존 오일링 머신을 사용하여 베이스를 설치하기로 결정했습니다. 베이스의 기존 설치 홀 크기에 따라 폭을 150mm 늘리고 새로운 오일링 캐비닛을 설계했습니다.
- 오일 롤러의 기능은 오일 주입 장치에서 오일 롤러로 윤활유를 전달하는 것입니다. 디핑 롤러의 기존 구조에 따라 길이만 150mm 늘리면 됩니다. 재설계 및 제작합니다.
- 오일 스프레더 본체의 변형에 맞춰 기존 유압, 공압 및 윤활 장치의 배관도 수정하고 재배선해야 합니다.
개조 후 성능
오일 스프레더 개조는 2006년 6월에 완료되었으며, 가동 이후 생산 요구 사항을 충족했습니다. 3M 밀레니엄 롤러에는 눈에 띄는 손상이 없었고, 나머지 오일링 머신도 정상적으로 작동했습니다.
롤러 오일러의 태생적 단점으로 인해 판즈화 철강 냉연공장의 다른 설비들은 기본적으로 이를 폐지하고 정전식 오일러로 대체했습니다. 그러나 탁월한 밀레니엄 롤을 사용함으로써 이러한 개조가 좋은 성과를 거두었고, 롤러 오일러가 냉연 공정에서 여전히 자리매김하게 되었습니다. 밀레니엄 롤의 실제 사용 사례에 따르면, 이는 아연도금 라인에도 적용되었습니다.
