KR100373685B1 - 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압연 스트립이 스탠드에 치입하는 순간 압연 롤의 회전속도를 보상하기 위한 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법에 관한 것으로서, 압연판이 스탠드에 치입할 때 압연판의 압연속도가 일정하게 되도록 임팩트 드롭 보상량을 적절하게 설정하여 압연 롤의 회전속도를 보상시킴으로써, 스탠드간의 스트립 장력과 루퍼 각도를 안정시키고 실수율 및 압연제품의 품질을 향상시키는 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법을 제공하는 데 목적이 있다.
이러한 임팩트 드롭 보상량 설정방법은, 압연하고자 하는 압연 스트립의 강종, 사이즈 등의 셋업 데이터를 입력받는 제1단계와, 스탠드에 압연 스트립이 치입되면, 상기 압연 스트립의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 테이블에 저장되어 있는 지를 판별하는 제2단계, 상기 제2단계에서, 상기 압연 스트립의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 저장되어 있으면, 상기 임팩트 드롭량의 30∼60%에 해당하는 임팩트 드롭 보상량을 설정하고, 상기 설정된 임팩트 드롭 보상량을 이용하여 스탠드의 임팩트 드롭을 보상하는 제3단계, 및 상기 제2단계에서, 상기 압연 스트립의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 저장되어 있지 않으면, 상기 메인 모터의 회전속도 궤환값을 이용하여 상기 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량을 계산하여 테이블에 저장하는 제4단계를 포함한다.
Description
본 발명은 열간 사상 압연기에 관한 것으로서, 특히 압연 스트립이 스탠드에 치입하는 순간 압연 롤의 회전속도를 보상하기 위한 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법에 관한 것이다.
루퍼란, 열간 사상압연 시스템에서 2개의 인접한 압연 롤 사이에 설치되어 압연기의 압연속도 및 압하율의 변동에 기인한 압연재의 장력 변동을 완화시키는 장치이다. 이 루퍼는 스트립의 장력을 일정하게 유지하여 통판성을 양호하게 할뿐만 아니라 스트립의 폭을 균일하게 유지시키는 역할을 한다. 따라서, 이 루퍼는 적정한 장력 제어와 높이 제어가 이루어져야 하는데, 루퍼의 제어가 불량한 상태에서는 스트립의 장력 변화 때문에 AGC(Automatic Gauge Control)의 효과는 기대할 수 없으며, 그 때문에 제품의 두께 변화율이 커져 두께 및 폭 적중률이 떨어지므로 제품에 막대한 영향을 초래한다.
이러한 루퍼의 각도와 장력을 변화시키는 요인으로는 여러 가지가 있으나, 그 중에서도 스탠드의 속도 변화에 가장 큰 영향을 받는다. 특히, 압연판이 각 스탠드에 치입(metal-in)할 때의 압연속도 변화는 압연제품의 폭 불량과 두께 불량을 야기하기 때문에 치입하는 순간의 압연 롤 회전속도를 적절하게 보상하는 기술이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족시키기 위하여 안출된 것으로서, 압연판이 스탠드에 치입할 때 압연판의 압연속도가 일정하게 되도록 임팩트 드롭 보상량을 적절하게 설정하여 압연 롤의 회전속도를 보상시킴으로써, 스탠드간의 스트립 장력과 루퍼 각도를 안정시키고 실수율 및 압연제품의 품질을 향상시키는 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 압연기를 도시한 개략적인 구성도,
도 2는 일반적인 압연기의 압연 롤 회전속도 보상방법을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법을 도시한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법을 도시한 상세 흐름도,
도 5a 내지 도 5b는 임팩트 드롭 보상량이 '0'으로 설정된 경우, 회전속도 명령치와 압연 롤의 회전속도와의 관계를 도시한 그래프도,
도 6a 내지 도 6b는 임팩트 드롭 보상량이 '0'으로 설정된 경우, 루퍼 각도와 단위 장력의 변화 상태를 도시한 그래프도,
도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따른 압연기의 임팩트 드롭 보상량을 임팩트 드롭량의 20∼40%로 설정한 경우, 루퍼 각도와 단위 장력의 변화 상태를 도시한 그래프도,
도 8a 내지 도 8b는 본 발명에 따른 압연기의 임팩트 드롭 보상량을 임팩트 드롭량의 50∼70%로 설정한 경우, 루퍼 각도와 단위 장력의 변화 상태를 도시한 그래프도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
11 : 상부 압연 롤 11' : 하부 압연 롤
12 : 스트립 13 : 루퍼 롤
14 : 루퍼 암 15 : 루퍼 구동계
16 : 높이제어기 17 : 자동속도조절기
21 : 감산기 22 : 모터 제어기
23 : 1차 지연모델 24 : 가산기
25 : 관성항 31 : 관리제어컴퓨터
32 : 마이크로 프로세서 33 : 데이터 수집시스템
34 : 로드셀
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압연 스트립이 다수 개의 스탠드를 순차적으로 통과하면서 압연되는 압연기에서, 상기 압연 스트립이 각 스탠드에 치입하는 순간의 압연속도를 일정하게 유지하기 위한 임팩트 드롭 보상량 설정방법에 있어서,
상기 압연기는, 압연판의 강성, 사이즈에 따른 임팩트 드롭량을 계산하여 테이블로 저장하고 상기 임팩트 드롭량을 이용하여 임팩트 드롭 보상량을 설정하는 마이크로 프로세서와, 상기 임팩트 드롭량을 계산하기 위하여 메인 모터의 회전속도 궤환값을 수집하여 상기 마이크로 프로세서에 제공하는 데이터 수집시스템을 구비하며,
상기 마이크로 프로세서의 임팩트 드롭 보상량 설정방법은,
압연하고자 하는 압연 스트립의 강종, 사이즈 등의 셋업 데이터를 입력받는 제1단계와,
스탠드에 압연 스트립이 치입되면, 상기 압연 스트립의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 테이블에 저장되어 있는 지를 판별하는 제2단계,
상기 제2단계에서, 상기 압연 스트립의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 저장되어 있으면, 상기 임팩트 드롭량의 30∼60%에 해당하는 임팩트 드롭 보상량을 설정하고, 상기 설정된 임팩트 드롭 보상량을 이용하여 스탠드의 임팩트 드롭을 보상하는 제3단계, 및
상기 제2단계에서, 상기 압연 스트립의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 저장되어 있지 않으면, 상기 메인 모터의 회전속도 궤환값을 이용하여 상기 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량을 계산하여 테이블에 저장하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 압연기를 도시한 개략적인 구성도이고, 도 2는 일반적인 압연기의 압연 롤 회전속도 보상방법을 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법을 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법을 도시한 상세 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 각 인접한 압연 롤(11, 11') 사이에 위치한 루퍼는 루퍼 롤(13)과 루퍼 암(14)으로 이루어져 있으며, 스트립(12)의 장력을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 일반적으로, 루퍼 롤(13)은 하중센서(load cell)(미도시)를 구비하는데, 이 하중센서에서 측정된 스트립(12)의 장력과 목표 장력과의 오차를 줄이기 위하여 루퍼 각도를 제어한다.
그러나, 루퍼 롤(13)에 설치된 하중센서는 스트립(12)에 의해 큰 압력을 받으므로 대부분의 열연 공장에서는 루퍼 각도(θ)를 이용하여 스트립의 장력을 제어한다. 먼저, 루퍼 각도(θ)를 검출하여 루퍼 구동계(15), 즉 루퍼 암(14)을 회전시키는 루퍼 모터로 피드백시켜 상기 검출된 루퍼 각도(θ)가 목표 각도가 되도록 조절한다. 또한, 검출된 루퍼 각도(θ)는 높이제어기(16)를 통해 회전속도 목표치를 계산하고 메인 모터의 자동속도조절기(17)로 입력되는데, 자동속도조절기(17)는 메인 모터의 회전속도를 조절함으로 압력 롤(11, 11')의 회전속도를 제어한다.
이러한 압연 롤(11, 11')의 회전속도 변화는 루퍼의 각도 응답성이나 장력의 변화에 가장 큰 영향을 주는데, 압연 롤의 회전속도가 변화할 때 루퍼의 각도와 압연 스트립의 장력이 크게 진동하면서 루퍼 제어가 불량해진다. 또한, 스탠드에 압연판이 치입하는 순간에 압연 롤의 회전속도가 감소하므로 이때에 압연 롤의 회전속도 보상이 이루어져야 한다. 이러한 압연 롤의 회전속도 보상을 임팩트 드롭(impact drop) 보상이라고 하며, 이러한 임팩트 드롭 보상은 통판시 압연 롤을 구동하는 메인 모터의 회전속도 저하를 원래의 회전속도 목표치로 복귀시켜 스트립의 루프가 과다하게 발생하는 것을 방지하기 위한 보상을 말한다.
도 2를 참조하면, 압연 롤을 구동하는 메인 모터의 회전속도 목표치(ωref)가 입력되면, 회전속도 목표치(ωref)와 현재 회전속도(ω)의 오차가 감산기(21)에서 계산된 후 모터 제어기(22)로 입력된다. 이때, 스트립이 스탠드에 치입하는 순간에는 메인 모터의 회전속도가 저하되기 때문에 치입하는 순간의 회전속도 저하량에 대한 임팩트 드롭 보상량(ωID)이 감산기(21)에서 상기 회전속도 목표치(ωref)에 가산된다.
모터 제어기(22)는 메인 모터의 회전속도를 회전속도 명령치로 피드백하기 위하여 PID 제어한다. 즉, 모터 제어기(22)의 자동속도조절기(ASR : Automatic Speed Regulator)는 메인 모터가 회전속도 목표치가 되도록 회전속도를 제어하고, 자동전류조절기(ACR : Automatic Current Regulator)는 자동속도조절기에서 계산된 회전속도에 따른 전류를 계산하여 출력한다.
이 회전속도에 따른 전류는 1차 지연모델( )(23)에서 지연된 후, 가산기(24)에서 압연판의 장력(τL)과 가산된다. 1차 지연모델(23)에서, k는 메인 모터 상수이고, T는 메인 모터 시정수이며, s는 라플라스(laplace) 식별자이다.
이와 같이 계산된 제어전류가 메인 모터로 인가되면, 관성( )이 발생(25)한 후 메인 모터의 회전속도(ω)가 측정된다. 여기서, J는 메인 모터의 관성 모멘트이다.
이와 같이 종래의 임팩트 드롭 보상방법에서, 임팩트 드롭 보상량은 관리제어컴퓨터에서 계산한 압연 토크에 의해 결정된다. 그러나, 이 압연 토크를 계산하기 위한 스탠드간의 온도, 압연하중, 압연판의 두께 등의 데이터는 압연 시작전에 미리 예측된 양이며, 이 예측된 값을 이용하여 압연 토크를 계산하기 때문에 압연 토크에 의해 결정된 임팩트 드롭 보상량은 정확하지 않다. 또한, 이득(gain)의 크기, 토크 계산량에 따라서 임팩트 드롭 보상량이 '0'으로 출력되는 경우가 종종 발생하게 된다.
따라서, 종래에는 임팩트 드롭 보상량이 정확하게 계산되지 않고 예측된 값으로 정해지기 때문에 정확한 임팩트 드롭 보상이 이루어지지 않는다.
도 3과 도 4를 참조하면, 마이크로 프로세서(32)는 임팩트 드롭 보상량을 제어한다. 일반적으로 압연기는 6개의 스탠드로 이루어져 있으며, 압연판은 6개의 스탠드를 순차적으로 통과하면서 원하는 두께와 강도로 압연된다. 마이크로 프로세서(32)는 압연판의 강종별, 그리고 사이즈별로 발생하는 임팩트 드롭량을 학습하여 테이블로 저장한다.
즉, 마이크로 프로세서(32)는 관리제어컴퓨터(31)로부터 압연판의 강종와 사이즈, 및 이에 따른 압연 롤의 회전속도 목표치(ωref), 임팩트 드롭 보상량(ωID) 등 압연에 필요한 셋업 데이터를 입력받는다(단계 S41). 또한, 마이크로 프로세서(32)는 로드셀(34)로부터 압연판의 치입신호가 입력받는다(단계 S42).
마이크로 프로세서(32)는 현재 압연하고자 하는 압연판의 강종과 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 테이블에 저장되었는 지를 판별하는데(단계 S43), 임팩트 드롭량이 저장되어 있으면 단계 S45로 진행하고, 임팩트 드롭량이 저장되어 있지 않으면 단계 S44로 진행한다.
단계 S44는 현재 압연판의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량을 계산하여 테이블화하는 단계이다. 테이블화하는 단계를 상세하게 살펴보면, 마이크로 프로세서(32)는 관리제어컴퓨터(31)로부터 제공되는 임팩트 드롭 보상량(ωID)을 회전속도 목표치(ωref)와 함께 감산기(21)로 제공하여, 압연판이 치입하는 스탠드의 메인 모터의 임팩트 드롭을 보상한다. 그러나, 이때 보상이 완전히 이루어지지 않는데, 메인 모터의 회전속도 궤환값(ωfbk)이 데이터 수집시스템(33)으로 제공된다.
마이크로 프로세서(32)는 데이터 수집시스템(33)에서 모아진 회전속도 궤환값(ωfbk)을 이용하여, 상기 압연판에 해당되는 강종과 사이즈에 따른 임팩트 드롭량을 테이블에 저장한다.
한편, 단계 S43에서 현재 압연판의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 테이블에 저장되어 있으면, 상기 임팩트 드롭량을 이용하여 임팩트 드롭 보상량을 설정한다(단계 S45). 이 임팩트 드롭 보상량(ωID)은 임팩트 드롭량의 30∼60% 정도로 설정하며, 보다 바람직하게는 40∼50% 정도로 설정한다.
이렇게 설정된 임팩트 드롭 보상량(ωID)은 출력되어(단계 S46), 감산기(21)에서 회전속도 목표치(ωref)와 가산되며, 이를 이용하여 압연판이 치입하는 순간에 발생하는 메인 모터의 임팩트 드롭이 보상된다.
상기와 같은 본 발명의 효과를 검증하기 위하여 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션은 임팩트 드롭 보상량을 예측치인 압연 토크로 결정하여 임팩트 드롭 보상량이 '0'인 경우와 임팩트 드롭 보상량이 학습된 실험치에 의해 결정되는 경우로 나누어 루퍼 각도와 스트립의 단위 장력 등을 비교함으로써, 각 경우에 따른 압연판의 품질 정도를 분석한다.
도 5a 내지 도 5b는 임팩트 드롭 보상량이 '0'으로 설정된 경우, 회전속도 명령치와 압연 롤의 회전속도와의 관계를 도시한 그래프도이고, 도 6a 내지 도 6b는 임팩트 드롭 보상량이 '0'으로 설정된 경우, 루퍼 각도와 단위 장력의 변화 상태를 도시한 그래프도이며, 도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따른 압연기의 임팩트 드롭 보상량을 임팩트 드롭량의 20∼40%로 설정한 경우, 루퍼 각도와 단위 장력의 변화 상태를 도시한 그래프도이고, 도 8a 내지 도 8b는 본 발명에 따른 압연기의 임팩트 드롭 보상량을 임팩트 드롭량의 50∼70%로 설정한 경우, 루퍼 각도와 단위 장력의 변화 상태를 도시한 그래프도이다.
도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 종래의 임팩트 드롭 보상량 설정방법을 이용할 경우, 압연 토크가 부정확하게 계산될 때에는 임팩트 드롭 보상량이 '0'으로 설정될 수 있다. 이때, 압연 롤의 회전속도는 압연판이 치입하는 순간에 급격하게 감소하여 임팩트 드롭이 발생함을 알 수 있다. 또한, 도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 압연판이 치입하는 순간에 루퍼 각도는 비정상적으로 크게 오버슈트를 나타내며, 단위 장력도 약 3.3[Kg/mm2]로 크게 발생되고 있음을 알 수 있다.
도 7a, 도 7b, 도 8a, 내지 도 8b는 임팩트 드롭량을 이용하여 가장 적절한 임팩트 드롭 보상량을 설정하기 위한 시뮬레이션 결과이다. 즉, 임팩트 드롭량의 몇 퍼센트를 임팩트 드롭 보상량으로 설정하여야 하는 지를 판별하기 위한 시뮬레이션이다.
도 7a 내지 도 7b는 임팩트 드롭량의 20 %, 30%, 및 40%를 임팩트 드롭 보상량으로 설정하였을 때의 루퍼 각도와 단위 장력의 변화 상태를 도시한다. 이때, 30 % 와 40 %에서 각도 응답성과 장력 응답성이 양호하다. 도 8a 내지 도 8b는 임팩트 드롭량의 50 %, 60 %, 및 70 %를 임팩트 드롭 보상량으로 설정하였을 때의 루퍼 각도와 단위 장력의 변화 상태를 도시한다. 이때, 50 % 와 60 %에서는 루퍼 각도 응답성과 장력 응답성이 양호하지만, 70 %인 경우에는 응답성이 크게 나빠진다.
이와 같은 시뮬레이션 결과, 임팩트 드롭 보상량은 임팩트 드롭량의 약 30 ~ 60 % 정도가 양호하며, 특히 40 ∼ 50 % 정도가 가장 양호함을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 직접 측정된 임팩트 드롭량을 이용하여 임팩트 드롭 보상량을 설정하기 때문에, 루퍼의 불안정, 진동 문제와 단위 장력의 불안정 문제를 해결하여, 압연판의 품질 적중율을 높여서 실수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (1)
- 압연 스트립이 다수 개의 스탠드를 순차적으로 통과하면서 압연되는 압연기에서, 상기 압연 스트립이 각 스탠드에 치입하는 순간의 압연속도를 일정하게 유지하기 위한 임팩트 드롭 보상량 설정방법에 있어서,상기 압연기는, 압연판의 강성, 사이즈에 따른 임팩트 드롭량을 계산하여 테이블로 저장하고 상기 임팩트 드롭량을 이용하여 임팩트 드롭 보상량을 설정하는 마이크로 프로세서와, 상기 임팩트 드롭량을 계산하기 위하여 메인 모터의 회전속도 궤환값을 수집하여 상기 마이크로 프로세서에 제공하는 데이터 수집시스템을 구비하며,상기 마이크로 프로세서의 임팩트 드롭 보상량 설정방법은,압연하고자 하는 압연 스트립의 강종, 사이즈 등의 셋업 데이터를 입력받는 제1단계와,스탠드에 압연 스트립이 치입되면, 상기 압연 스트립의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 테이블에 저장되어 있는 지를 판별하는 제2단계,상기 제2단계에서, 상기 압연 스트립의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 저장되어 있으면, 상기 임팩트 드롭량의 30∼60%에 해당하는 임팩트 드롭 보상량을 설정하고, 상기 설정된 임팩트 드롭 보상량을 이용하여 스탠드의 임팩트 드롭을 보상하는 제3단계, 및상기 제2단계에서, 상기 압연 스트립의 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량이 저장되어 있지 않으면, 상기 메인 모터의 회전속도 궤환값을 이용하여 상기 강종, 사이즈에 해당하는 임팩트 드롭량을 계산하여 테이블에 저장하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 하는 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR10-1998-0058308A KR100373685B1 (ko) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR10-1998-0058308A KR100373685B1 (ko) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000042200A KR20000042200A (ko) | 2000-07-15 |
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Family Applications (1)
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| KR10-1998-0058308A KR100373685B1 (ko) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 압연기의 임팩트 드롭 보상량 설정방법 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100527065B1 (ko) * | 2001-11-12 | 2005-11-09 | 주식회사 포스코 | 열간 사상압연기의 스탠드간 장력보상방법 |
| KR100805897B1 (ko) * | 2001-12-26 | 2008-02-21 | 주식회사 포스코 | 열간 사상압연 통판성 향상 장치 및 그 방법 |
-
1998
- 1998-12-24 KR KR10-1998-0058308A patent/KR100373685B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| KR20000042200A (ko) | 2000-07-15 |
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