KR100290639B1 - Method for controlling gap of rolls in twin-roll strip casting machine - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A method for controlling a gap of rolls in a twin-roll strip casting machine is provided which constantly maintains a thickness of a strip by accurately controlling the gap of the rolls through which the strip passes when directly manufacturing a strip which is practically used for the commercial purposes. CONSTITUTION: The method for controlling a gap(1) of rolls(7,7a) in a twin-roll strip casting machine comprises the processes of calculating a roll gap by measuring a thickness of a strip so as to use measured values as control data; corresponding the thickness of the strip passing through the rolls to data measured at gauges per time domains; converting a speed of the rolls through which the strip passes and a coiling speed using an interpolation which is an approximate calculation method obtaining values of functions, and replacing the thickness of the strip obtained from the gauges with a roll gap; storing data of the roll gap at that point after dividing the replaced roll gap by surface points of the rolls according to specific resolution in a circumferential direction of one cycle of each rolls; and controlling a gap(1) of the rolls(7,7a) on the points on the surface of the rolls that are rotated in a phase opposite to the data of the stored roll gaps.

Description

쌍롤식 박판제조장치의 롤 갭 제어방법Roll gap control method of twin roll sheet metal manufacturing device

본 발명은 쌍롤식 박판제조장치의 롤 갭 제어방법에 관한 것으로서, 특히 실제 상용으로 쓰이게 될 박판을 직접 제조할 때 박판이 통과하는 롤 갭을 정밀하게 제어하여 박판두께를 일정하게 유지할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a roll gap control method of a twin-roll thin plate manufacturing apparatus, in particular, to precisely control the roll gap through which the thin plate passes when directly manufacturing a thin plate to be used in real commercial use to maintain a constant sheet thickness .

종래에는 롤 고정자인 롤척갭을 접촉식 거리측정 센서를 사용하여 측정하는 방법이 있었고, 또한 텐션 베어링 사이의 인터저널 갭을 접촉식센서를 사용하여 측정하는 방법이 있었으며, 롤 표면위의 임의의 점(6),(6a)과 센서사이의 거리를 비접촉식 거리측정 센서를 사용하여 측정하고. 이를 기하학적 기법에 의해 롤 갭으로 환산하여 측정(WPI, 91-251630/34)하는 방법과, 롤 갭과 수평위치에 있는 롤반대편 표면의 점들과 비접촉식 센서들 사이의 거리를 측정하여 이를 롤 갭으로 환산하여 측정(대한민국 특허출원 제 95-68474호)하는 방법이 있었다.Conventionally, there is a method of measuring a roll chuck gap, which is a roll stator, by using a contact distance measuring sensor, and a method of measuring an internal gap between tension bearings by using a contact sensor. Measure the distance between (6), (6a) and the sensor using a non-contact ranging sensor. It is measured by converting it into a roll gap by geometric technique (WPI, 91-251630 / 34), and by measuring the distance between the roll gap and the points on the opposite surface of the roll in the horizontal position and the non-contact sensors. There was a method of measuring in terms of conversion (Korean Patent Application No. 95-68474).

위와 같은 종래의 간접방법에 의한 롤 갭의 측정은 롤갭과 롤척의 베어링 틈새, 롤 표면의 곡률, 롤의 휘어지는 양, 롤의 열팽창 등의 원인으로 인해 많은 오차(200마이크론 이상)가 발생하였다.The measurement of the roll gap by the conventional indirect method as described above has caused a large number of errors (more than 200 microns) due to the gap between the bearing gap between the roll gap and the roll chuck, the curvature of the roll surface, the amount of roll bending, and the thermal expansion of the roll.

그리고 베어링 틈새를 감소시키기 위해 주로 사용하는 인터저널 실린더는 그 제어압력에 따라 롤축의 휘어진 양이 변하게 되므로 인터저널 갭의 측정은 롤 축의 휘어진 양과 롤의 휘어진 양의 차이, 즉 롤 표면의 곡률 등의 원인으로 인해 롤 갭과 많은 오차(100마이크론 이상)를 지니게 된다.In the case of the internal cylinder mainly used to reduce the bearing clearance, the amount of deflection of the roll shaft changes according to the control pressure. Therefore, the measurement of the internal gap is performed by measuring the difference between the amount of deflection of the roll shaft and the amount of roll deflection, that is, the curvature of the roll surface. The cause is a roll gap and many errors (more than 100 microns).

또한, 기하학적인 기법을 사용하여 롤 갭을 측정하는 방법은 롤의 곡률, 롤의 열팽창량 및 기하학적 모형의 오차 등의 원인으로 인해 많은 오차(100 마이크론 이상)를 지니게 된다.In addition, the method of measuring the roll gap using a geometric technique has a lot of errors (more than 100 microns) due to the curvature of the roll, the amount of thermal expansion of the roll and the error of the geometric model.

그리고 쌍롤 뒷쪽에서 비접촉식 센서를 사용하여 거리를 측정한 후, 이를 롤 갭으로 환산하는 기법은 롤 곡률, 롤의 열팽창 등의 원인으로 인해 많은 오차(50 마이크론 이상)를 지니게 된다.In addition, the method of measuring the distance using a non-contact sensor at the rear of the double roll and converting it into a roll gap has many errors (50 microns or more) due to roll curvature and thermal expansion of the roll.

상기한 종래의 롤 갭 측정방법들은 실제의 롤 갭을 알기가 매우 힘든 것으로서 그 한계에 다다른 상태이다.The conventional roll gap measuring methods are very difficult to know the actual roll gap and are in a state of reaching their limits.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 롤 갭의 측정방법이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 발명한 것으로서, 턴디쉬로부터 공급된 용강을 노즐을 통해 롤의 풀(pool)에 공급하여 회전하는 롤에서 풀의 용강에 압력을 가하여 실제 상용으로 쓰이게 될 박판을 직접제조할 때 박판이 통과하는 롤 갭을 정밀하게 제어하여 박판 두께를 일정하게 유지하도록 하는 쌍롤식 박판제조장치의 롤 갭 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the problems of the conventional roll gap measurement method in view of the above situation, the molten steel supplied from the tundish is supplied to the pool of the roll (roll) through the nozzle in the pool of the roll to rotate It provides a roll gap control method of a twin roll type sheet metal manufacturing apparatus to precisely control the roll gap through which the sheet passes through when the sheet is directly manufactured for commercial use by applying pressure to molten steel. There is a purpose.

제1도는 쌍롤식 박판 주조장치의 측면구성을 나타낸 상태도.Figure 1 is a state diagram showing the side configuration of the twin-roll thin sheet casting apparatus.

제2도는 쌍롤식 박판 주조장치의 평면구성을 나타낸 상태도이다.2 is a state diagram showing a planar configuration of a twin-roll thin sheet casting apparatus.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 롤갭 2 : 롤척갭1: Roll gap 2: Roll chuck gap

3 : 인터저널갭 4, 4a : 베어링 틈새3: international gap 4, 4a: bearing clearance

5, 5a : 인코더 6, 6a : 롤 표면위의 임의의 점5, 5a: Encoder 6, 6a: Random point on the roll surface

7, 7a : 롤 8, 8a : 롤척7, 7a: roll 8, 8a: roll chuck

9, 9a : 베어링 10, 10a : 텐션 베어링9, 9a: bearing 10, 10a: tension bearing

11, 11a : 접촉식 거리 측정센서11, 11a: Contact distance measuring sensor

12, 12a : 밀프레임 13, 13a : 주 실린더12, 12a: Mill frame 13, 13a: Main cylinder

14, 14a : 롤 구동 모터 15, 15a : 롤 휘어진 양14, 14a: roll drive motor 15, 15a: roll bending amount

16, 16a : 롤 축 휘어진 양 17, 17a : 인터저널 갭 휘어진 양16, 16a: roll shaft bending amount 17, 17a: international gap bending amount

18, 18a : 롤 축 움직인 양 19, 19a : 롤 축18, 18a: Roll axis movement amount 19, 19a: Roll axis

20 : 유너버셜 조인트 21 : 인터저널 실린더20: universal joint 21: international cylinder

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 쌍롤식 박판제조장치의 롤 갭 제어방법은 제어데이터로 사용하기 위해 박판두께를 측정하여 롤갭을 산술적으로 계산하는 공정과, 롤을 지나가는 박판의 두께와 게이지에서 측정된 데이터를 시간영역별로 대응시키는 공정과, 박판이 지나가는 롤의 속도와 코일링 속도를 함수의 값을 구하는 근사 계산법인 보간법을 사용하여 환산하고, 게이지에서 획득된 박판두께를 롤 갭으로 치환하는 공정과, 각 롤 1주기의 원주방향으로 특정분해능에 따라 롤 표면점으로 나누어 그 점에서의 롤 갭의 테이터를 저장하는 공정과, 저장된 롤 갭의 데이터에 반대위상으로 회전하는 롤 표면 위의 점에서 롤의 갭을 제어하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.Roll gap control method of the twin roll type sheet manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object is a step of arithmetically calculating the roll gap by measuring the thickness of the sheet for use as control data, and the thickness and gauge of the sheet passing through the roll The process of matching the data by time domain, converting the roll speed and the coiling speed of the thin plate by using an interpolation method, which is an approximation method for calculating the value of the function, and replacing the sheet thickness obtained from the gauge with a roll gap In the circumferential direction of each cycle of each roll, dividing it into roll surface points according to a specific resolution, and storing the roll gap data at that point; and at the point on the roll surface rotating in the opposite phase to the stored roll gap data. It characterized by consisting of a step of controlling the gap of the roll.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 쌍롤식 박판제조장치의 롤 갭 제어방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a roll gap control method of the twin roll type sheet manufacturing apparatus of the present invention will be described in detail.

본 발명은 롤의 회전시, 베어링 틈새/롤 표면의 곡률/롤의 휘어짐에 따라 회전시 원심력 변동/뜨거운 용강 주입에 의한 롤의 열팽창 등의 요인이 복합되어 롤의 1회전당 주기적인 롤 갭의 변화가 나타난다.According to the present invention, the rotation of the roll, the gap of the bearing, the curvature of the roll surface, and the warpage of the roll are combined with the factors such as the centrifugal force fluctuation during rotation and the thermal expansion of the roll due to hot molten steel injection. Change appears.

상기와 같은 롤갭의 변화 현상을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The change phenomenon of the roll gap as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

롤척(8),(8a)의 측면에 장착된 접촉식 거리측정센서(11),(11a)를 이용하여 롤척(8)과 롤척(8a)사이의 롤척 갭(2)을 측정한다.The roll chuck gap 2 between the roll chuck 8 and the roll chuck 8a is measured using the contact distance measuring sensors 11 and 11a mounted on the side surfaces of the roll chucks 8 and 8a.

쌍롤식 박판 주조 공정에서 주요 제어 대상인 롤 갭(1)을 측정하기 위해 간접적으로 롤척 갭(2)을 측정하였다. 그러나 측정된 롤척 갭(2)은 실제 롤 갭(1)과 다음과 같은 이유로 인해 많은 오차를 지니고 있다.The roll chuck gap 2 was indirectly measured in order to measure the roll gap 1 which is the main control object in the twin roll sheet metal casting process. However, the measured roll chuck gap 2 has many errors due to the actual roll gap 1 and the following reasons.

먼저, 첫번째 이유는 롤(7),(7a)과 롤척(8),(8a)을 연결하기 위해 롤 축(19),(19a)과 롤 척(8),(8a)내에 베어링(9),(9a)을 사용함으로써 나타나는 베어링 틈새(4),(4a)이다. 이 베어링 틈새(4),(4a)는 롤(7)과 롤(7a) 사이에 용강이 유입되므로 인해 나타나는 롤(7)과 롤(7a)이 서로 밀어내는 상반된 힘, 소위 배척하는 힘이 없을 경우에 비해 약 200∼300마이크론 정도의 롤갭(1) 오차를 나타내게 된다.First, the first reason is the bearing 9 in the roll shafts 19, 19a and the roll chucks 8, 8a for connecting the rolls 7, 7a and the roll chucks 8, 8a. Bearing clearances 4 and 4a shown by using 9a. These bearing clearances 4 and 4a are free from the opposite forces, so-called rejection forces, caused by the roll 7 and the roll 7a being pushed together due to the inflow of molten steel between the roll 7 and the roll 7a. Compared to the case, the roll gap 1 error of about 200 to 300 microns is shown.

따라서 베어링 틈새(4),(4′)가 감소되도록 하기 위해 텐션 베어링(10),(10a)의 사이를 인터저널 실린더(21)로 민다. 이때 인터저널 실린더(21)의 압력을 높이게 되면, 베어링 틈새(4),(4a)의 감소와 롤 휘어진 양(15),(15a), 롤 축 휘어진 양(16),(16a) 및 인터저널 갭 휘어진 양(17),(17a)이 나타나게 된다. 또한 롤 갭(1)을 임의로 움직이기 위해 고의로 주 실린더(13),(13a)에 힘을 가할 경우 앞에서 나타난 각각의 휘어진 양(15),(15a),(16),(16a),(17),(17a)이 변하게 된다.Therefore, in order to reduce the bearing clearances 4 and 4 ', the internal cylinder 21 is pushed between the tension bearings 10 and 10a. At this time, when the pressure of the international cylinder 21 is increased, the reduction of the bearing clearances 4 and 4a and the roll bending amounts 15 and 15a, the roll shaft bending amounts 16 and 16a, and the international The gap bending amounts 17 and 17a are shown. In addition, if the intentional force is applied to the main cylinders 13 and 13a to move the roll gap 1 arbitrarily, the respective bent amounts 15, 15a, 16, 16a, and 17 shown above. ) And 17a are changed.

주 실린더(13),(13a)는 롤 갭(1)을 줄이는 방향으로만 동작하는 실린더이므로 롤 갭(1)을 키우기 위한 인터저널 실린더(21)가 있다.Since the main cylinders 13 and 13a operate only in the direction of reducing the roll gap 1, there is an international cylinder 21 for raising the roll gap 1.

한편, 롤(7),(7a)을 회전시키기 위해 사용하는 롤 구동모터(14),(14a)의 축은 롤 축(19),(19a)과의 유니버셜 조인트(20)를 통해 연결되어 있다.On the other hand, the shafts of the roll drive motors 14 and 14a used to rotate the rolls 7 and 7a are connected via the universal joint 20 with the roll shafts 19 and 19a.

기계적인 가공 공차로 인해 쌍롤 회전시 롤 축이 상하좌우로 움직이므로 롤 축의 움직인 양(18),(18a)에 따른 롤갭(1)의 변화도 일정한 두께의 박판을 제조하는데 저해 요소로 작용한다.Due to the mechanical machining tolerances, the roll axis moves up, down, left and right when rotating the twin rolls, and the change of the roll gap 1 according to the amount (18) and (18a) of the roll axis also acts as a deterrent to producing a thin plate of constant thickness. .

또한 롤의 회전속도를 측정하기 위해 디지탈 센서인 인코더(5),(5a)가 장착되어 있다.In addition, encoders 5 and 5a, which are digital sensors, are mounted to measure the rotational speed of the roll.

이와 같은 구조로 된 장치를 채용한 본 발명의 측정방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the measuring method of the present invention employing the device having such a structure in detail as follows.

본 발명은 먼저 특정 제어 데이터를 특정 기간에 알 수 없고, 일정 시간이 지난후에 알 수 있을 경우, 이를 시간영역별로 대응시키고, 함수의 값을 구하는 근사 계산법인 보간법을 사용하여 특정 시간 제어데이터를 유추하여 사용한다. 일반적으로 박판 제조기에서는 박판의 두께를 측정하기 위해 X-ray 게이지를 장착한다.First of all, the present invention infers specific time control data by using an interpolation method, which is an approximation method that does not know specific control data in a specific period, and after a predetermined time passes, matches it by time domain and obtains a value of a function. Use it. Generally, sheet makers are equipped with an X-ray gauge to measure the thickness of the sheet.

그러나 그 게이지는 설치 공간을 확보할 수 없어 주조된 박판을 코일링하는 단계에서 사용하게 된다. 주조된 박판두께 데이터는 롤 갭과 일치하므로 이를 제어 데이터로 사용하기 위해 산술적인 계산이 필요하다. 측정된 X-ray 게이지에서 획득된 박판두께 데이터는 코일링 속도에 의존하기 때문에 롤의 속도와는 무관하다.However, the gauge can not be used to secure the installation space is used in the coiling the cast sheet. Since the cast sheet thickness data coincides with the roll gap, arithmetic calculations are required to use it as control data. The sheet thickness data obtained from the measured X-ray gauge is independent of the roll speed because it depends on the coiling speed.

그러므로 단순하게 롤을 지나가는 박판두께(롤 갭)와 게이지에서 측정된 박판두께 데이터를 시간영역별로 대응시키고, 이와 같이 박판이 지나가는 롤의 속도와 코일링 속도를 함수의 값을 구하는 근사 계산법인 보간법을 사용하여 환산하고, 게이지에서 획득된 박판 두께를 롤의 롤 갭으로 치환한다.Therefore, simply correlate the thin plate thickness (roll gap) passing through the roll with the thin plate thickness data measured in the gauge by time domain, and use the interpolation method, which is an approximation method that calculates the value of the roll speed and the coiling speed that the thin plate passes through. The thickness of the sheet obtained in the gauge is replaced by the roll gap of the roll.

한편, 롤 갭과 박판두께에 영향을 미치는 요소로 나열된 베어링 틈새, 롤 표면의 곡률, 롤의 휘어진양, 롤의 열팽창양은 결국 롤 구동모터에 의해 구동되는 롤의 1회전에 따라 주지적으로 반복하여 나타나게된다. 그러므로 획득된 게이지 데이터로를 롤 갭으로 치환하여 각 롤 1주기의 원주방향으로 특정 분해능에 따라 롤 표면의 점으로 나누어서 그 점에서의 롤 갭 데이터로 저장하여 둔다. 저장된 데이터는 20 마이크론 이내의 오차 범위에서 주기적으로 반복된다.On the other hand, bearing clearances listed as factors affecting roll gap and sheet thickness, curvature of the roll surface, the amount of roll bending, and the amount of thermal expansion of the roll are ultimately repetitively followed by one rotation of the roll driven by the roll drive motor. Will appear. Therefore, the obtained gauge data is replaced with a roll gap and divided into points on the roll surface according to a specific resolution in the circumferential direction of each roll 1 cycle and stored as roll gap data at that point. The stored data is repeated periodically in the margin of error within 20 microns.

한편, 롤을 원주방향으로 분해하기 위해 모터 속도 측정용 인코더(5),(5a)를 사용하기도 하고 모터속도 데이터를 사용하기도 하며, 저장된 롤 갭의 데이터에 반대 위상으로 회전하는 롤 표면 위의 점에서 롤의 갭을 제어한다.On the other hand, the encoders 5 and 5a for measuring the motor speed are used to disassemble the roll in the circumferential direction, and the motor speed data are used, and the point on the roll surface rotating in the opposite phase to the stored roll gap data is used. Control the gap of the roll.

이와 같이 본 발명은 직접 알 수 없는 롤 갭을 제어하기 위한 방법을 제시하였다. 본 방법은 시간영역 종속 변수인 쌍롤의 속도와 코일링 속도가 일치하지 않아 게이지에서 획득된 테이터를 롤 갭으로 치환하기 위한 기법을 묘사하였다.As such, the present invention provides a method for controlling a roll gap that is not directly known. This method describes a technique for substituting a roll gap for data obtained from a gauge because the speed and coiling speed of paired rolls, which are time domain dependent variables, do not coincide.

또한, 롤의 표면을 원주방향으로 나누어 특정 롤 표면위의 점이 롤 갭위치로 왔을때 앞에서 치환된 롤 갭 데이터를 사용 롤 갭을 제어하여 롤 갭을 일정하게 유지한다.In addition, when the surface of the roll is divided in the circumferential direction and the point on the specific roll surface comes to the roll gap position, the roll gap is controlled by using the roll gap data substituted previously to keep the roll gap constant.

이상과 같은 본 발명은 종래 롤 갭에 영향을 줄 수 있는 요인인 롤의 열팽창 양, 롤의 표면 곡률, 베어링의 틈새, 롤의 휘어진 양 등의 복합적인 결과로 인해 나타나는 롤 갭을 실제 각 롤에서 나타나는 영향을 고려하여 롤 갭을 제어함은 물론 롤 갭에 영향을 주는 요인들은 그 주기가 롤의 1회전에 따라 반복되므로 롤의 1 회전에 따라 반복된 롤 갭 위치의 롤 표면의 점을 롤 갭 제어프로세서에 사용하므로 일정한 두께의 박판을 주조할 수 있고, 또한 간접적으로 롤 갭을 측정하기 위한 추가적인 센서를 사용하지 않아도 롤 갭을 자동으로 제어할 수 있으므로 재료원가를 절약할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the roll gap resulting from the complex result of the thermal expansion of the roll, the surface curvature of the roll, the gap of the bearing, the amount of roll bending, etc., which is a factor that may affect the conventional roll gap, is used in each roll The factors affecting the roll gap as well as controlling the roll gap in consideration of the effect of the roll gap are that the interval of the roll gap at the roll gap position of the roll gap position is repeated according to one rotation of the roll because the cycle is repeated with one rotation of the roll. It can be used in a control processor to cast a thin plate of a certain thickness, and can also automatically control the roll gap without using an additional sensor for indirectly measuring the roll gap, thereby saving material costs.

Claims (1)

제어데이터로 사용하기 위해 박판두께를 측정하여 롤갭을 산술적으로 계산하는 공정과, 롤을 지나가는 박판의 두께와 게이지에서 측정된 데이터를 시간영역별로 대응시키는 공정과, 박판이 지나가는 롤의 속도와 코일링 속도를 함수의 값을 구하는 근사 계산법인 보간법을 사용하여 환산하고, 게이지에서 획득된 박판두께를 롤 갭으로 치환하는 공정과, 각 롤 1주기의 원주방향으로 특정분해능에 따라 롤 표면점으로 나누어 그 점에서의 롤 갭의 테이터를 저장하는 공정과, 저장된 롤 갭의 데이터에 반대위상으로 회전하는 롤 표면 위의 점에서 롤의 갭을 제어하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조장치의 롤 갭 제어 방법.The process of arithmetically calculating the roll gap by measuring the thickness of the sheet for use as control data, the process of correlating the thickness of the sheet passing through the roll with the data measured in the gauge by time domain, the speed and coiling of the roll passing through the sheet Velocity is converted using the interpolation method, which is an approximation method for calculating the value of the function, and the sheet thickness obtained from the gauge is replaced by the roll gap, and the roll surface point is divided according to the specific resolution in the circumferential direction of each roll period. And a step of storing the roll gap data at the point and controlling the gap of the roll at the point on the roll surface rotating in phase opposite to the stored roll gap data. Gap control method.