KR0136164B1 - 열간압연 공정의 평탄도 제어방법 - Google Patents

Abstract

열간압연공정에서 평탄도계 실적에 의거한 피드백 제어를 하는 평탄도 피드백 제어시스템에서 편파가 발생한 경우 단순편파와 양파를 동반한 편파로 구분하여 평탄도를 제어한다.

Description

열간압연공정의 평탄도 제어방법

제1도는 목표로 하는 판의 평탄도 설명도

제2도는 양파가 발생한 판의 평탄도 설명도

제3도는 중파가 발생한 판의 평탄도 설명도

제4도는 편파가 발생한 판의 평탄도 설명도

제5도는 자동형상 제어시스템의 구성을 보이는 설명도

제6도는 평탄도 불량에 대한 제어방법 설명도

제7도는 단순 편파일때의 문제점 설명도

제8도는 편파 및 양파 발생시의 문제점 설명도이다

* 도면의 주요부분에 대한 설명

1:상부압연롤2:판

3:하부연압롤4:평탄도계

5:제어부6:권취기

본 발명은 열간압연공정의 평탄도 제어방법에 관한 것으로, 특히 압연된 판의 길이방향 연신량이 판 한쪽 끝과 다른쪽 끝이 크게 다를 경우 즉, 편파를 판별하여 평탄도를 제어하는 열간압연공정의 평탄도 제어방법에 관한 것이다.

종래의 평탄도 피드백 제어는 평탄도계로 부터 판 중앙부와 폭방향의 양단부(Work Side 및 Drive Side)의 연신율을 받아 이를 서로 비교하여 판 중앙부의 연신율이 양단부에 비해 클 경우(이하, 단지 '중파'라 함)벤더력을 낮추고, 양단부의 평균 연신율이 중앙부보다 클 경우(이하, 단지 '양파'라함)벤더력을 높여서 평탄도를 개선한다.

판의 평탄도가 불량한 예가 제2도-제4도에 도시된다.

제2도(b)는 양단부의 연신율이 큰 양파가 발생한 판형상을 보이는 상태도이다. 제2도(a)는 양파가 발생할 때의 압연롤 형태를 보인다. 상부 압연롤(1)과 하부 압연롤(3)의 좌우측이 중앙부보다 더 큰 하중을 받고 있다. 양파가 발생한 때의 연신율 분포가 제2도(c)에 도시되며, 구동측(λd)과 작업측(λw)의 연신율이 높게 나타나며, 중앙부(λc)의 연신율은 작게 나타난다.

제3도는 판 중앙부의 연신량이 큰 중파가 발생한 예이다.

제3도(a)는 중파가 발생한 때의 압연롤 형태를 보인다. 상부 압연롤(1)과 하부 압연롤(3)의 좌,우측이 중앙부보다 작은 하중을 받고, 그 중앙부가 큰 하중을 받고 있다. 제3도(b)에 판의 중앙부의 연신율이 큰 중파가 발생한 때의 판형상이 도시된다. 제3도(c)에 중파가 발생한 때의 연신율 분포가 도시된다.

중파가 발생한 때에는 판의 중앙부(λc)의 연신율이 구동측(λd) 및 작업측(λw)보다 크게 나타난다.

제4도는 판의 한족에 하중이 크게 가해져 한쪽의 연신량이 커진때의 예가 도시된다. 본예는 작업측에 하중이 크게 가해져 작업측에 편파가 발생한 예이다.

따라서, 이러한 평탄도 불량을 개선하기 위해 제5도 에서와 같이 자동 형상제어모델(Model)에서 평탄도계 실적에 의해 최종 스탠드(Stand)의 압연롤 벤더를 가감하는 평탄도 피드백 제어를 행한다.

제5도에서, 1,3은 상,하부 압연롤, 2는 압연된 판, 4은 평탄도계, 6는 권취기, 5는 제어부이다.

이러한 제어장치는 판 선단부가 권취기에 도달하기전까지 즉, 장력이 걸리지 않는 판을 대상으로 최종 스탠드의 압연롤 벤더를 가감하여 피드백 제어가 이루어진다.

제6도에 각각의 평탄도 불량에 대하여 상하부 압연롤의 쵸크(Chock)에 유압실린더로 압력을 가하는 벤더를 이용하여 개선하는 것을 설명하였다. 양파 발생시에는 제6도(a)에서 처럼 상하부압연롤(1, 3)을 좌,우측끝단에 설치된 유압실린더로 화살표와 같이 들어올린다. 중파 발생시에는 좌우측 끝단을 들어올린다.

또한, 편파 발생시에는 제6도(c)와 같이 평탄도 변동에 따라 벤더력을 수정하지 않고 작업자가 손으로 직접 좌,우롤의 갭(Gap)을 수정하여 편파 발생시의 평탄도를 개선하는데, 이것은 벤더력은 항시 좌우에 동일한 압력으로 작용하므로 편파 개선에는 효율적이지 못하기 때문이다.

그러나 실제 압연시 자동형상 제어 모델에서는 편파일 경우에도 평탄도 피드백 제어가 이루어지므로 다음과 같은 문제가 발생한다.

첫째, 제7도에 단순 편파가 발생할 경우의 문제점을 나타내었는데 제7도(a)와 같이 편파가 발생하면 좌우 연신율이 다르므로 (λw λd) 제7도(b)와 같이 판이 구동측(Drive Side)으로 치우치는 사행이 일어난다. 그러면 판이 편탄도계의 포커스(Forcus)범위를 벗어나게 되고 이것은 제7도(c)와 같이 작업측의 측정 이상으로 나타나게 된다. 이 계측이상인 실적을 기준으로 자동 형상제어 모델에서는 다음의 (1), (2)식에 의해 벤더력 수정량을 계산한다.

(λw + λd)

Δλ = λtr - {λc - -------- } . . . . . . . . . . (1)

2

ΔP = (Kp x Δλ + Ki x ΣΔλ) x Gain . . . . . . .. . . (2)

단, Δλ : 해당주기 연신율 실적, λtr : 연신율 목표치, λc : 판 중앙부 연신율, λw : 워크 사이드 연신율, λd : 드라이브 사이드 연신율, ΔP : 벤더 수졍량 계산치, ΣΔλ : 연신율 실적 누적치, K_P: 비례 Gain, K : 적분 Gain, Gain : 벤더 수정량 결정하기 위한 계수값

전술의 계산은 사행으로 인한 계측 이상치를 포함하고 있으므로 제7도(d)와 같이 자동 형상제어 모델에서는 양파가 큰 것으로 인식하고 제6도(a)에 도시된 바와같이 압연롤의 좌우 양쪽을 들어줌으로써 벤더력의 과제어로 제7도(e)와 같이 중파가 발생하게 되는데, 이때 벤더력이 과도하게 높으면 판파단까지 일어날 수 있다.

둘째, 제8도에 편파 발생한 동시에 양파가 발생하는 경우의 문제점을 나타내었다. 역시 제7도의 단순 편파가 발생한 예와 마찬가지로 편파 발생에 의한 사행이 일어나고 그것은 측정이상을 유발시켜 자동 형상제어 모델에서는 양파가 큰 것으로 인식하게 되어 결국 벤더력을 과다하게 수정(제6도(a)에 도시된 바와같이 압연롤의 좌우양족을 들어줌)하여 중파가 일어난다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 된 것으로 본 발명의 목적은 단순편파와 양파를 동반한 편파를 구별하여 벤더력을 제어하는 열간압연 공정의 평탄도 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단순 편파와 양파를 동반한 편파를 구별하여 양파를 동반한 편파발생시 편파량을 완전히 배제하고 양파발생량을 대상으로 제어하는 열간압연공정의 평탄도 제어방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 다음의 식으로 단순편파와 양파를 동반한 편파를 구별하고,

단순편파 발생: (λc-λd) x (λc-λw) ≤ 0 . . . . . . (3)

양파를 동반한 편파발생: (λc-λd) 0 . . . (4-1) (λc-λw) 0 . . . (4-2)

(3)식이 만족되어 단순편파가 발생한 경우에는 종래의 벤더력수정량 계산식(1)식과 (2)식에서 해당주기 연신율 실적(Δλ)과 연신율 실적누적치(ΣΔλ)를 제로로 하여 평탄도를 계산함으로써 벤더력 수정량(ΔP)를 제로로하여 벤더력을 수정하지 않으며, (4-1,2)식이 만족되어 양파를 동반한 편파인 경우에는 다음식

Δλ = λtr - {λc - Min(λw, λd)}. . . . . . (5)

을 적용하여 편파량을 배제하고 양파발생량을 대상으로 평탄도 피드백 제어하는 방법이다.

이하, 본 발명을 도면을 참고로하여 상세히 설명한다.

제1도는 목표로 하는 판의 평탄도를 보이는 설명도이다.

판(2)의 평탄도가 고를때에는 제1도(a)에 보이는 바와같이 상부 압연롤(1)과 하부 압연롤(3)이 서로 평행하며, 그 사이에 압연되는 판(2)의 형상도 제1도(b)와 같이 평탄하다. 판(2)의 중앙부(λc)와 구동측(λd)(Drive Side) 및 작업측(λw)(Work Side)에서 평탄도를 측정한때의 그 연신율 분포가 제1도(c)에 도시된다.

제1도에 도시한 정상상태의 평판도를 목표로 평탄도가 불량한 상태를 수정하게 되는데 제4도에 도시한 바와같이 큰편파가 발생한때에는, 벤더력은 좌우에 동일한 압력으로 작용하므로 편파개선에는 효율적이지 못하기 때문에, 편파발생의 경우 작업자가 직접롤 갭(Roll Gap)을 수정하여 편파를 개선한다. 그러나, 실제 압연시 제5도에 도시된 자동형상제어 시스템에서는 편파일 경우에도, 평탄도계로 부터 판의 평탄도를 측정하여 평탄도 피드백 제어가 이루어지며 그에 따라 앞서 제7도및 제8도에서 예를들어 설명한 문제가 발생한다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 다음과 같이 제어방법을 개선한다.

먼저 단순 편파와 양파를 동반한 편파의 유형을 판별하는 식을 도입하였다.

(λc-λd) x (λc-λw) ≤ 0 . . . . . . (3)

(λc-λd) 0 . . . . . . . . . . . . . . (4-1)

(λc-λw) 0 . . . . . . . . . . . . . . (4-2)

(여기서, λc : 중심부 연신율, λd : 구동측 연신율, λw : 작업측 연신율)

(3)식을 만족하면 단순편파가 발생한 것이고 (4-1,2)식을 동시에 만족하면 양파를 동반한 편파라고 할수 있다.

(3)식에 의해 제 7도와 같이 단순 편파가 발생한 경우에는 본 발명에서는 상기 (1)시과 (2)식에서의 Δλ, ΣΔλ를 제로로하여 평탄도를 계산함으로써 벤더수정량 ΔP도 제로가 된다. 즉, 벤더를 수정하지 않고 그대로 유지시켜 잘못된 제어를 방지할 수 있다.

(4-1,2)식에 의해 제8도 같이 양파를 동반하는 편파의 경우에는 다음과 같은 식을 적용하여 제어하였다.

Δλ = λtr - {λc - Min(λw, λd)} . . . . . . (5)

(5)식을 적용하면 편파량을 완전히 배제하고 양파 발생량을 대상으로 평탄도 피드백 제어를 하므로 평탄도 불량이 방지된다.

이때 편파발생량의 최소치를 대상으로 하므로 다소 신속한 제어가 되지 못하여 상황에 따라 다음의 식도 적용하고 있다.

W1 x Min(λw, λd) + W2 x Max(λw, λd)

Δλ=λtr -{λc - ---------------------------} (6)

2

단, W1과 W2는 계수

(6)식을 적용하면 (5)식보다 다소 빠르게 양파를 개선할 수 있으며, 벤더력을 (5)식보다 조금 더 올려서 약간 중파성으로 제어하므로 편파가 난부분의 연신율을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면 편파 발생시, 편파를 그 유형별로 분류하여 단순편파가 발생한 경우와 양파를 동반한 편파가 발생한 경우 각각 벤더력 수정량을 달리함으로써 평탄도 불량을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 열간압연 공정의 편파발생시 평탄도 피드백 제어시스템에 있어서, 단순편파와 양파를 동반한 편파를 다음식으로 구별하고,

   단순편파 발생: (λc-λd) x (λc-λw) ≤ 0 . . . . . . (3)

   양파를 동반한 편파발생: (λc-λd) 0 . . . (4-1) (λc-λw) 0 . . . (4-2)

   (단, λc : 열연판의 중심부 신장율, λd : 열연판의 구동측 신장율, λw : 열연판의 작업측 신장율)

   단순편파가 발생한 경우, 즉 (3)식이 만족된 경우 다음식

   (λw + λd)

   Δλ = λtr - {λc - -------- } . . . . . . . . . . (1)

   2

   ΔP = (Kp x Δλ + Ki x ΣΔλ) x Gain . . . . . . .. . . (2)

   단, Δλ : 해당주기 연신율 실적, λtr : 연신율 목표치, λc : 열연판의 중앙부 연신율, λw : 열연판의 작업측, λd : 열연판의 구동축, ΔP : 벤더 수정량 , ΣΔλ : 연신율 실적 누적치, K_P: 비례 Gain, Ki : 적분 Gain, Gain : 벤더 수정량 결정하기 위한 계수값

   에서 해당주기 연신율 실적(Δλ)과 연신율 실적누적치(ΣΔλ)를 제로로 하여 평탄도를 계산함으로써 벤더력 수정량(ΔP)을 제로로하여 벤더력을 수정하지 않으며, 양파를 동반한 편파가 발생한 경우, 즉 (4-1,2)식이 만족된 경우는 다음식

   Δλ = λtr - {λc - Min(λw, λd)}. . . . . . (5)

   을 적용하여 편파량을 배제하고 양파발생량을 대상으로 피드백 제어하는 열간압연공정의 평탄도 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 양파를 동반한 편파가 발생한 경우, 상기 (5)식 대신에 다음식

   W1 x Min(λw, λd) + W2 x Max(λw, λd)

   Δλ=λtr -{λc - ---------------------------} (6)

   2

   (단, W1과 W2는 계수)

   을 적용하여 평탄도 피드백 제어를 하는 열간압연 공정의 평탄도 제어방법.