KR100560807B1

KR100560807B1 - 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법

Info

Publication number: KR100560807B1
Application number: KR1020010040522A
Authority: KR
Inventors: 양영철; 최기원; 최판수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2006-03-14
Also published as: KR20030004835A

Abstract

본 발명은 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 비가역식 압연기에 사용되는 각 모터의 용량을 감안하여 압연하중을 각 스탠드에 적절하게 분배하여 압연처리되는 스트립의 통판성을 향상시킬 수 있는 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법에 관한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법은, 다수의 스탠드를 포함하고 스트립을 사상압연처리하는 사상압연기에 있어서, 각 스탠드에 대한 부하배분값을 초기 1회에 적용하는 제1단계와, 제1단계에서 적용된 부하배분값을 이용하여 각 스탠드의 출측 두께를 계산하는 제2단계와, 각 스탠드에서의 압연속도를 계산하는 제3단계와, 출측 두께와 압연속도를 이용하여 최적 압연력을 산출하고, 산출된 최적압연력을 상기 제2 및 제3단계에 다시 적용하여 2차 최적압연력을 산출하고, 산출된 2차 최적압연력을 상기 제 2 및 제3단계에 다시 적용하여 3차 최적압연력을 산출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

롤포스, 압연력, 압연기, 부하분배량,

Description

연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법{Method for controlling the load distribution of finishing mill}

도 1a는 종래 사상압연기에서의 압하력 설정방법을 나타내는 플로우차트,

도 1b는 본 발명에 의한 압하력 자동조정방법을 나타내는 플로우차트,

도 2a는 종래 스탠드별 롤압하력 경향을 도시한 그라프,

도 2b는 본 발명에 의한 설정으로 표시한 기준압하력을 도시한 그라프,

도 3은 본 발명의 방법을 적용한 스탠드별 압하력변화를 도시한 그라프.

본 발명은 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 비가역식 압연기에 사용되는 각 모터의 용량을 감안하여 압연하중을 각 스탠드에 적절하게 분배함으로서 압연처리되는 스트립의 통판성을 향상시킬 수 있는 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법에 관한 것이다.

일반적으로 열연공정에서 수행되는 사상압연(Finishing Mill Zone)은 스트립(판재)의 최종압연공정으로서, 수식모델에 의하여 계산된 각종 설정데이터를 기준으로 하여 다수의 스탠드(통상 7개의 스탠드가 설치되어 있음)에서 압연작업을 수행하고 있다. 통상적인 사상압연공정을 도 1a를 참고하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

먼저 (기본) 부하배분비(table)의 배분값을 기준으로 하여 HHT 곡선식에 의하여 사상압연기의 각각의 스탠드에서의 스트립 출측의 두께를 계산하고, 각 스탠드에서의 압연속도를 계산한다. 한 대의 사상압연기에는 통상 7개의 스탠드가 포함되어 있으며, 각 스탠드에서의 압연속도는 매스플로우(massflow) 방식에 의하여 구해진다. 상기 압연속도의 계산후에 최종적으로 압연하중과 압연기 갭에 대한 수치를 구하여 최종 설정값을 PLC로 전송한다. 이 때 사용된 부하배분비는 1회 적용되어서 사상압연의 전체 공정에 걸쳐서 사용되고 있다.

하기에는 HHT곡선식과 이것을 이용하여 산출되는 각 스탠드의 출측두께 계산식이 표시되어 있으며 각 부하분배량의 적용상태를 설명한다.

HHT 곡선에 의한 각 스탠드에서의 Total HHT값을 계산하기 위한 식은 다음과 같다. 여기에서 HHT는 Horse Hour/Ton의 약자로서 "누적소요동력"을 의미한다.

여기에서 Kpg는 스트립의 강종(鋼種)에 따라서 변화하는 수치값이며, Kt는 사상압연의 전단계인 조압연(Roughing Mill)으로부터 이동되는 상태에서의 온도를 나타내며, T_B는 기준온도, T_E는 실제온도를 표시한다. 또한 K1, K2, K3는 강종에 따라서 변화하는 수치값으로서 사상압연기의 각 스탠드에 따라서 변경되는 값이 된 다. 또한 h₀는 스트립 바의 두께, h_LAST는 최종생산되기 위한 바의 두께(주문자에 의하여 설정된 두께)를 나타낸다.

또한 사상압연기의 각 스탠드별 HHT의 누적 HHT 값은 다음과 같다.

또한 각 스탠드에서의 출측 두께는 다음의 식에 의하여 계산된다.

여기에서, K1, K2, K3는 전단계에서의 발생되는 요인에 의하여 결정되는 수치값으로서 각 스탠드에 대하여 다른 값을 가진다. ho는 스트립 바의 두께이다.

그런데, 상기와 같은 수식에 의하여 계산되는 부하배분값은 최초에 주어지는 부하배분 설정값(부하배분비(table)의 값)이 부적절하게 설정되는 경우에는 각 스탠드의 출측 두께의 산출에 오류가 발생되고, 오류에 의한 오차값이 확대되므로, 결국 압연력 계산이 잘못되어서 부적절한 설정값을 계속적으로 계산하게 되는 문제점이 있었다.

다시말하면 초기에 적용되는 부하배분비(table)의 배분값이 전체 사상압연공정에 대하여 항상 적용되기 때문에 작동시에 발생되는 각 스탠드에서의 수치오차등에 대하여 적절히 대처할 수 없을 뿐만 아니라, 불량발생에 의하여 부하배분비를 재설정하도라도 재설정값이 정확하다는 보장이 없으며, 불량품의 발생비율이 높아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 압연력을 적용함에 있어서, 초기 압연력을 계산한 후 층별 구분된 압연력비율을 기준으로 3회 또는 그 이상 반복 검산하여 실시함으로서 부적절한 부하배분값의 적용을 방지할 수 있는 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 각 스탠드에 적용되는 압연력의 계산을 정확하게 유지함으로서 불량품의 발생이 감소하고 작업효율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법은, 연속식 사상압연기의 각 스탠드에 대하여 부하배분량을 설정하기 위한 방법에 있어서, 기본 부하배분값을 초기 1회 적용하는 제1단계와, 제1단계에서 적용된 기본 부하배분값을 이용하여 각 스탠드의 출측 두께를 계산하는 제2단계와, 각 스탠드에서의 압연속도를 계산하는 제3단계와, 상기 단계에서 계산된 출측 두께와 압연속도를 이용하여 1차 최적압연력을 산출하고, 산출된 최적압연력을 상기 제2 및 제3단계에 적용하여 2차 최적압연력을 산출하고, 산출된 2차 최적압연력을 상기 제 2 및 제3단계에 재적용하여 3차 최적압연력을 산출하여 PLC로 전송하는 제4단계를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1b는 본 발명에 의한 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

사상압연공정을 위하여 최초 1회에 한하여 기본 부하배분비(미리 설정되어서 데이터가 저장된 테이블의 데이터값)를 적용한다. 초기 부하배분비의 적용에 의하여 상술한 바와 같이 각 스탠드의 출측 두께와 압연속도가 계산된다. 이러한 출측 두께 및 압연속도의 계산은 도 1a에 표시된 종래의 것과 본질적으로 동일하게 수행된다. 그러나 본 발명에서는, 상기와 같이 산출된 출측 두께와 압연속도를 이용하여 각 스탠드에서의 압연력(하중)과 롤갭을 구하여 제어기능을 수행하기 위한 PLC(Programmable Logic Controller)로 전송하는 것이 아니라, 최적의 압연력(Roll Force)를 산출하기 위한 단계가 수행된다.

즉, 상기에서 초기 부하배분비를 이용하여 산출된 1차 최적압연력을 가상적용하여, 2차 출측 두께와 2차 스탠드 압연속도를 계산하여 2차 최적압연력을 계산한다. 이 때 상기 압연력의 가상적용(연산과정)은 결과적으로는 부하배분비에 대한 새로운 적용값이 되는 것이다. 또한 상기 2차 최적압연력을 다시 가상적용하여 3차 출측 두께와 3차 스탠드 압연속도를 계산하여 3차 최적압연력을 계산한다. 이러한 최적 압연력의 산출방식은 3회 또는 그 이상의 횟수를 수행함으로서 더욱 정확한 최적 압연력값에 수렴될 수 있다. 상기 최적압연력의 산출방식이 후에 설명된다.

상기와 같이 소정의 설정된 횟수(3회 또는 그 이상의 횟수)에 따른 반복계산 에 의하여 최적화된 압연력이 산출되면, 최종 압연력을 PLC로 전송하여 가장 적절한 부하 배분비율로 압연이 가능하게 되는 것이다.

도 2a 및 도 2b는 각각의 강종이 극저탄소강인 경우에 측정된 각 스탠드별 압연력경향을 도시한 것이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 종래 방법에서 각 스탠드에 배분된 압연력은 전단 스탠드로부터 후단 스탠드로 갈수록 적어지는 것이 일반적인 설정의 개념이며 도면에서는 실제로 그러한 형태로 압연력이 분포되어 나타남을 알 수 있다. 이러한 분배형식에 의하면 부적절하게 부하배분비가 적용되었을 때 계산된 압연력의 전후 발란스가 맞지 않아서 통판성에 영향을 주게 되는 요인이 된다.

도 2b는 본 발명의 방법을 적용한 결과를 나타내는 그라프로서, 부하배분비를 초기 1회에 적용하고 본 발명의 방법에 따라서 계산된 결과를 나타내고 있다. 즉, 사상압연기의 각 스탠드의 대표 압연력을 계산하고 F2 스탠드를 "1"로 기준설정하여 각 스탠드별 압연력비율을 계산한 결과를 도시한 것이다.

예를 들어서 현재 작업중인 코일의 압연력비율(R/F Ratio)이 각각 a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7(7대의 스탠드의 경우)이라고 가정하면, 전체 압연력(Total Roll Force)은 각각의 압연력의 합이되며, 이것을 F2를 기준으로 하여 정렬하면 다음과 같다.

R/F(Total) = F1R/F + F2R/F + F3R/F + F4R/F + F5R/F + F6R/F + F7R/F

= a1*F2 + a2*F2 + a3*F2 + a4*F2 + a5*F2 + a6*F2 + a7*F2

= (a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7) * F2 가 된다. 따라서,

∴ F2(pivot R/F)= R/F(Total) / (a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7)

따라서 각 스탠드에서의 목표 압연력 Fi = a_i * 기준 R/F(pivot R/F)가 되며, 이 목표 압연력이 되도록 항상 부하배분을 변경한다.

그리고 부하배분의 가감량 ΔR/Fi = R/Fi(a_i * 기준 R/F)의 계산값의 극성에 의하여 결정된다. 하기의 표에 (ΔR/Fi)에 따른 부하배분 가감량이 표시되어 있다.

△R/Fi < -200	△R/Fi < -100	-100< △R/Fi <100	△R/Fi>100	△R/Fi > 200
-1.0%	-0.7%	0.0	0.5%	0.7%

상기와 같은 본 발명의 방법을 바람직한 실시예를 통하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참고하면, 종래 방법에 의한 압연력(f2)과 본 발명의 방법에 의한 압연력(f3)의 변화상태가 도시되어 있다.

먼저 반복적용하기 전(1회 반복(iteration)의 압연력분포를 나타내는 상부측 그라프를 참고하면, 기준(pivot) 압연력(f1)과 종래의 압연력(f2)과의 사이에서 압연력 F2는 -64.7톤, 압연력 F3은 +77.5톤, 압연력 F4는 -102톤(정확한 수치가 아닌 개략치로서 압연력을 정확하게 측정하면 더욱 정확한 값을 얻을 수 있음)의 편차를 보이고 있다. 그러나 본 발명에 의하면, 하부에 표시된 것으로 반복적용한 후(3회 반복)의 결과는 압연력 F2에서 -31톤, 압연력 F3에서 50.5톤, 압연력 F4에서 -39톤의 편차를 보이고 있다.

반복적용하기 전과 후의 각 스탠드에서의 압연력의 편차를 비교하면, F2에서 (-64.7 : -31), F3에서 (+77.5 : 50.5), F4에서 (-102 : -39)로서 본 발명에 의하면 편차가 현저하게 감소되고 각 스탠드별 압연력 비율이 안정적으로 유지되고 있음을 알 수 있다.

본 발명의 방법은 또한 압연력비율을 가공처리되는 판재의 강종, 두께, 폭별로 계층화(TABLE) 시키고 압연력 계산시에 상기 압연력 비율을 추종하도록 부하배분을 변경할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 초기 압연력을 계산한 후 층별 구분된 압연력비율을 기준으로 3회 또는 그 이상 반복 검산하여 실시함으로서 부적절한 부하배분값의 적용을 방지할 수 있으며, 각 스탠드에 적용되는 압연력의 계산을 정확하게 유지함으로서 불량품의 발생이 감소하고 작업효율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

다수의 스탠드를 포함하고 스트립을 사상압연처리하는 사상압연기에 있어서,

각 스탠드에 대한 부하배분값을 초기 1회에 적용하는 제1단계와, 제1단계에서 적용된 부하배분값을 이용하여 각 스탠드의 출측 두께를 계산하는 제2단계와, 각 스탠드에서의 압연속도를 계산하는 제3단계와, 출측 두께와 압연속도를 이용하여 최적 압연력을 산출하고, 산출된 최적압연력을 상기 제2 및 제3단계에 다시 적용하여 2차 최적압연력을 산출하고, 산출된 2차 최적압연력을 상기 제 2 및 제3단계에 다시 적용하여 3차 최적압연력을 산출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법.
제1항에 있어서,

상기 제4단계에서 최적 압연력의 산출이 임의의 일 스탠드를 기준으로 하여 기준압연력(pivot R/F)을 설정하고, 상기 기준압연력에 수렴하기 위하여 최적압연력을 반복적용하여 최적의 부하배분치를 적용하며, 상기 기준압연력이,

pivot R/F= R/F(Total) / (a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7),

(a1, a2, a3, a4, a5, a6, 및 a7은 각 스탠드에서의 작업중인 코일의 압연력비율)에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 연속식 압연기의 부하배분량 자동조정방법.