KR100223149B1 - 밀정수 보상을 통한 판재의 롤갭 설정모델 예측정도향상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실제 압연을 통해 얻어진 압연하중 편차로부터 보상 밀정수를 구하고, 새로이 얻어진 밀정수를 이용해 롤갭을 계산함으로써, 롤갭의 예측정도를 향상시키는 방법에 관한 것이다.

Description

밀정상 보상을 통한 판재의 롤갭 설정모델 예측정도 향상방법

제 1 도는 롤갭 설정원리를 나타낸 상태도

제 2 도(a)(b)는 압연하중 편차로 부터 보상 밀정수를 구하는 상태도

제 3 도(a)(b)는 보상 밀정수로 부터 롤갭을 재설정하는 상태도

제 4 도는 롤갭 재설정 후 스탠드별 압연하중 감소율을 나타낸 상태도

본 발명은 밀정수 보상을 통한 판재의 롤갭 설정모델 예측정도의 향상방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철강의 연속 열간압연 설비 중 탄뎀방식으로 배열된 사상압연 설비의 압연설정모델(Finishing Mill Set Up Model)을 구성하는 여러 설정모델중 조업조건에 가장 민감한 영향을 미치는 각 스탠드의 롤갭 설정모델의 예측정도를 향상시키는 방법에 관한 것이다.

열간 압연시 사상압연 압연설정모델은 사상압연 공정에서 일어나는 형상,온도,재질의 변화를 예측가능한 공정인자로 부터 예측하고 각 목표치에 맞는 조업을 하기 위해, 최적 롤갭 및 롤속도를 설정해 주는 것을 기본 목표로 한다. 따라서 본 발명을 열간 사상압연기 설정모델의 예측정도 향상에 이용함으로써, 압연 패스간의 두께 적중률의 향상, 통판성의 향상 및 실수율 증가를 기할 수 있다.

종래의 롤갭 설정방법은 하기 식(1)로 나타낸 바와 같이 먼저 변형저항을 시험을 통해 구한 후 이로부터 시험변수의 함수로 압연하중 예측식을 유도하고, 이를 밀정수로 나누어줌으로써 소재의 변형저항에 따른 밀의 탄성수축량을 보상한 롤갭 설정방법을 이용하였다.

하지만 상기 식(1)을 이용한 롤갭 설정방법은 압연관련 여러 영향인자들이 독립적으로 혹은 상호작용을 통해 압연하중, 밀정수, 초기 소재두께등에 영향을 미치는 압연기의 특성상 많은 실정 오차를 야기시킴으로써 큰 효과를 발휘하지 못했다.

즉, 상기 식(1)의 롤갭 설정방법은 롤갭을 설정하는 기본식이긴 하지만 압연시 각 조업변수들의 효과를 정확하게 수식화시켜 압연하중 및 밀정수에 반영하지 못하는 경우에는 롤갭설정의 신뢰도가 크게 낮았다.

이러한 문제의 해결을 위해 압연 롤 축수의 오일필름양 압연시 발생되는 열 크라운량 및 롤 마모량을 고려한 복합 롤갭 예측식등이 국내외의 각 제철소에서 특성별로 사용되고 있으나 롤갭 예측모델의 적중정도는 한계를 갖게 되며, 수식으로 표현키 어려운 미세변수나 오차 요인은 학습을 통해 조정함으로써 최적화 되어 왔다.

식(1)의 롤갭 예측식의 주요인자인 압연하중의 정확한 계산을 위한 특허(일본국특허공보소제58-084606 : 가와사끼 제철)에서는 압연온도에 따른 압연재의 금속학적 변화를 고려한 수식을 사용하여 압연하중의 개선을 시도한 바 있으나 압연중의 복잡한 금속학적 변화를 단순화된 식으로 해석하고 있다는 점에서 실기적용에서의 정밀도 향상에 의문점을 갖게 한다.

유럽의 압연하중과 관련한 특허(유럽특허제0289064 : 후고밴스 제철)에서는 압연하중 예측을 변형저항값에 가중인자를 곱한 값을 사용하여 실적대비 예측정도의 개선을 시도하였는데, 각 조업변수들의 효과를 실험을 통해 정확히 수식화하여야만 효과를 기대할 수 있다는 점에서는 기존모델과 별 차이를 보이고 있지 않다.

식(1)의 또다른 주요변수인 밀정수의 경우 압연기의 압연 롤을 접촉시킨 상태에서 하중을 가하여 직접 밀정수를 측정하는 방법을 사용하고 있는데 실제 압연시 밀정수는 접촉롤 상태에서 얻어진 밀정수와는 차이를 갖게 되며 이의 보상에 관한 기술은 현재까지 알려진 것이 없었다.

본 발명의 목적은 실제 압연을 통해 얻어진 압연하중 편차를 이용하여 밀정수 보상량을 계산하고, 새로이 얻어진 밀정수를 이용하여 식(1)의 롤갭을 계산함으로써 롤갭 에측정도를 향상시킴은 물론, 기존의 실험을 통한 개선방법의 경우에 비해 시간 및 경비부담이 절감되고 예측의 정도 및 신뢰도가 훨신 높은 예측정도 개선법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 갖는 본 발명은 가변적이고 여러변수에 좌우되는 압연현상을 통계학적 이론 및 회귀분석에 근거하여 조업조건별로 예측오차 요인들을 실제현상에 반영 시킴으로써, 궁극적으로 롤갭의 예측정도를 향상시키고자 하였다.

상세한 설명을 위해 현재 사용중인 롤갭 보상원리를 제 1 도에 나타내었다. 제 1 도에서 압연에 따른 소재의 변형저항에 의해 압연기도 탄성적으로 늘어나게 되는 이러한 연신의 척도가 밀정수이다. 압연소재도 압연하중에 의해 압연재의 소성곡선에 의해 변형하게 되는데, 이러한 소성곡선과 압연기의 탄성곡선이 만나게 되는 점이 압연재의 최종 두께가 된다. 따라서 실제 압연시 롤갭의 설정원리는 초기두께(h₀)를 갖는 소재를 목표 압연두께(h₁)으로 만들기 위해 소재의 변형저항으로 부터 압연하중(P_SET)를 계산하고 이를 해당 압연기의 밀정수(M)를 이용하여 최종적으로 롤갭(S₀)을 계산한다.

따라서 설정시의 초기 소재 두께(h₁)와 롤갭(S₀)이 압연기에 정확하게 설정된 상태에서 압연을 실시한 경우를 가정하면, 밀정수가 정확하다면 압연시 로드셀에서 얻어진 실제 압연하중 (P_ACT)가 설정계산시 사용되어진 압연하중와 거의 차이를 보이지 않는 반면 밀정수가 틀리다면 실제 압연 하중 (P_ACT)이 계산된 압연하중 (P_SET)과 차이를 갑게 된다. 따라서 압연하중 예측편차는 롤갭 설정 예측정도 향상에 결정적인 역할을 하게 됨을 알 수 있다. 압연하중 편차가 밀정수를 통해 롤갭으로 변환되므로 밀정수 또한 압연하중 편차와 직결되어 있다고 볼 수 있다.

본 발명에서는 이러한 압연하중 편차요인을 종합적으로 고려해 주기 위해 압연하중 편차로 부터 밀정수를 재조정하는 방법을 고안하였다.

제 2 도에 밀정수를 재조정하여 압연하중 편차, △P를 보상하는 방법을 나타내었다.

제 2 도의 (a) 그림에서 압연하중 편차, △P가 발생했을 경우를 생각한다. 소재의 소성곡선이 일정하다 가정할 때(즉, 소성계수 Q가 일정)실제의 밀정수는 M이 아닌 제 2 도의 (b) 그림과 같이 M'이 되어야 한다.

즉, A선이 아닌 B선이 압연기의 연신곡선이 됨을 의미하며 실제 A선을 이용하였을 때의 최종 두께, h₁이 아닌 B선과의 교점인 h₁'이 얻어지게 된다.

따라서 이러한 편차 요인을 제거하기 위해 제 3 도에 보인 바와 같이 압연하중 편차로 부터 얻어진 B선을 밀정수(M')를 그대로 유지 한 상태에서 목표 두께(h₁)와 P_SET의 교점상으로 이동시킴으로써, 즉 B선을 C선상으로 평행이동 시킴으로써 설정시의 압연하중 (P_SET)과 목표두께(h₁)를 얻을 수 있도록 하였다. 이때 밀정수의 변화에 의해 초기 설정 롤갭의 S₀에서 S₀'으로 재조정되게 된다. 이상의 내용을 수식적으로 나타내면 다음과 같다.

제 1 도에서

본 발명의 실시예를 아래에 나타내었다.

2-3mm열간 압연재 500매의 조업실적을 이용하여 본 발명의 수식(10)을 이용한 보상 밀정수를 구한 후, 식(11)을 통해 계산되어진 롤갭을 이용하여 실제 열간압연작업을 하였을 경우의 압연하중 편차 감소정도로 본 발명의 개선효과를 검증하였다.

실제 압연중 스탠드간에서의 롤갭의 측정은 압연하중 편차의 측정에 비해 용이하지 않으므로 압연하중 편차 감소정도를 이용하여 효과를 검증하였다.

제 4 도에 밀정수 보상전과 후의 압연하중 편차 감송율를 도시하였는데, 상당량의 압연하중 편차가 감소하였음을 잘 보여주고 있다.

실압연시 롤갭 적중율과 압연하중 편차는 불가분의 관계를 가지고 있으며 압연하중 편차의 감소는 롤갭의 예측편차 감소와 동일하게 간주되므로 본 발명의 실시예에서 보인 압연하중 편차의 감소는 본 발명의 효과를 직접적으로 나타낸 것이다.

Claims (1)

1. 실제 압연을 통해 얻어진 압연하중 편차로 부터 하기식(1)을 이용해 보상 밀정수(M')를 구하고,

   상기 보상 밀정수(M')으로부터 하기식(2)을 이용해 갭을 재설정하는 것을 특징으로 하는 롤랩 설정모델 예측정도의 향상방법.