KR100685038B1

KR100685038B1 - 압연두께 제어장치

Info

Publication number: KR100685038B1
Application number: KR1020050093406A
Authority: KR
Inventors: 신덕범
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-02-20

Abstract

본 발명은 사상압연기 출측의 판두께 편차에 반비례하여 모니터 AGC(Monitor Automatic Gauge Control)의 게인을 동적으로 변화시켜 롤갭을 조정함으로써 압연두께를 제어하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 F1~F7 스탠드를 갖는 다단 압연설비에서 모니터 AGC를 포함하는 압연두께 제어장치에 있어서, 각 스탠드의 출측에서의 출측 판두께를 검출하고 미리 설정된 판두께와의 편차를 계산하여 출력하는 두께검출부; 상기 판두께 편차 및 모니터 AGC의 게인을 이용하여 모니터 AGC 롤갭 조정량을 계산하는 롤갭조정량 계산부; 상기 판두께 편차에 반비례하여 상기 모니터 AGC의 게인을 조정하는 게인조정부; 상기 롤갭조정량과 미리 설정된 롤갭 설정값을 합산하여 갱신된 롤갭을 출력하는 합산부; 및 상기 롤갭에 따라 판두께를 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 스탠드의 출측 판두께 편차에 따라 모니터 AGC의 게인을 동적으로 제어함으로써 실시간으로 압연판두께 제어가 가능하다.

모니터 AGC, 판두께, 게인, 롤갭

Description

압연두께 제어장치{Thickness Control Apparatus in Rolling Mill}

도 1은 종래의 모니터 AGC를 이용한 압연두께 제어장치의 구성블럭도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모니터 AGC를 이용한 압연두께 제어장치의 구성블럭도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모니터 AGC의 게인조정율을 보이는 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 두께검출부 120 : 롤갭조정량 계산부

130 : 게인조정부 140 : 합산부

150 : 제어부

본 발명은 압연두께 제어장치에 관한 것으로서, 특히 사상압연기 출측의 압연판두께 편차에 반비례하여 모니터 AGC(Monitor Automatic Gauge Control)의 게인을 동적으로 변화시켜 롤갭을 조정함으로써 압연두께를 제어하는 장치에 관한 것이 다.

제철소에서의 연속주조기는 전로에 담겨진 용강을 슬라브의 형상으로 주조한 후 가열로에서 3시간 가량의 가열을 거쳐 조압연기에서 상기 슬라브를 약 45mm 정도의 두께를 갖는 열연강판으로 압연한다. 조압연기를 통과한 열연강판은 통판성을 양호하게 하기 위해 크롭절단기(Crop Shear)에 의해 선미단부의 물고기 꼬리모양(fish Tail) 부분을 절단처리하고 난 후 에지가열기(Edge Heater) 및 바가열기(Bar Heater)에 의해 온도가 전체적으로 균일화된다. 이 같이 균일화된 상태의 열연강판을 신속하게 이동시켜 사상압연기에서 1.2mm까지의 두께를 갖는 열연박판으로 압연한다. 이와 같이 압연된 열연강판은 다운코일러에 의해 코일형태로 다시 권취되어 출하된다.

직렬식 복수 스탠드 압연기로 구성되는 사상압연기에서의 압연공정에서는 열연강판의 압연 전에 두께, 폭, 강종에 따라 각 스탠드의 압연조건을 압연 전에 미리 설정한다. 설정된 압연조건에 따라 압연이 시작되면 실시간 피드백 제어에 의해 압연속도와 롤 갭 등이 제어된다. 이와 같이 미리 설정된 압연조건에 다소의 오차가 발생되더라도 이러한 실시간 피드백 제어에 의해 각 스탠드에서의 압연조건이 최적화된다.

그러나, 설정된 압연조건의 오차가 큰 경우에는 실시간 피드백 제어를 하면 강판 선단부의 두께편차가 크게 발생되는 등 압연조건을 최적화하기 곤란하다. 따라서 각 스탠드의 압연조건을 적절하게 설정함은 물론, 압연 후 두께편차에 따라 롤 압하력, 롤 갭 등을 최적으로 조절하는 것이 중요하다.

종래 사상압연기의 실시간 피드백 제어방법으로 모니터 AGC(Monitor Automatic Gauge Control)가 있다. 이러한 모니터 AGC는 스탠드 출측에서 측정된 압연 판두께 편차가 0(zero)이 되도록 제어하는 방법으로서, 상기 판두께 편차를 제어하기 위하여 롤갭 조정량을 계산하고 이를 이용하여 압연기의 롤갭을 제어한다.

도 1은 종래의 모니터 AGC를 이용한 압연두께 제어장치의 구성블럭도이다. 도 1을 참조하면, 각 스탠드의 출측에 설치된 X-레이 두께계(10)로부터 입력되는 판두께 편차(△h_X)를 이용하여 모니터 AGC 롤갭 롤갭조정량을 계산하는 롤갭조정량 계산부(11), 상기 모니터 AGC 롤갭조정량과 미리 설정된 롤갭 설정값(S)을 합산하여 갱신된 롤갭(S^*)을 출력하는 합산부(12) 상기 롤갭(S^*)에 따라 판두께를 제어하는 제어부(13)를 포함한다.

도 1에 도시된 종래의 압연두께 제어장치의 경우, 상기 롤갭조정량 계산부(11)는 하기 수식1에서와 같이 판두께 편차(△h_X) 및 모니터 AGC의 게인을 이용하여 모니터 AGC 롤갭 조정량(△S)을 계산한다.

[수식1]

여기서, M은 밀상수이고, Q는 소성계수이고, G_MONI는 모니터 AGC의 게인(gain)이다.

이러한 종래의 압연두께 제어장치의 경우, 모니터 AGC의 게인(G_MONI)이 고정되어 있기 때문에 압연되는 강판의 강종, 두께, 온도 등의 변화에 따른 압연두께의 안정화가 늦게 이루어진다. 즉, 종래의 모니터 AGC의 게인값은 초기에 설정된 이후에 고정값으로 제어되고 출측 판두께 편차와 X-레이 두께계에 의한 판두께 편차만을 이용하여 압연두께를 제어하기 때문에 품질제어 이상발생시 압연두께를 실시간으로 제어하기는 어려웠다.

따라서, 본 발명은 기존의 모니터 AGC를 이용하여 압연두께를 제어함에 있어서 모니터 AGC의 게인이 고정되어 실시간으로 압연두께 제어가 어려웠던 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 사상압연기의 각 스탠드의 출측에 설치된 X-레이 두께계로부터 측정된 판두께 편차에 따라 모니터 AGC의 게인을 실시간으로 변경시켜 판두께 편차에 따른 롤갭을 조정함으로써 압연두께를 제어하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압연두께 제어장치는, F1~F7 스탠드를 갖는 다단 압연설비에서 모니터 AGC를 포함하는 압연두께 제어장치에 있어서,

상기 각 스탠드의 출측에서의 출측 판두께를 검출하고 미리 설정된 판두께와의 편차(△h_X)를 계산하여 출력하는 두께검출부; 상기 판두께 편차(△h_X)에 반비례하여 상기 모니터 AGC의 게인을 조정하는 게인조정부; 상기 판두께 편차(△h_X) 및 상기 조정된 모니터 AGC의 게인을 이용하여 모니터 AGC 롤갭 조정량(△S)을 계산하는 롤갭조정량 계산부; 상기 롤갭조정량(△S)과 미리 설정된 롤갭 설정값을 합산하여 갱신된 롤갭(S^*)을 출력하는 합산부; 및 상기 롤갭(S^*)에 따라 판두께를 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 두께검출부는 X-레이를 이용하여 판두께를 검출한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 롤갭조정량 계산부는 하기 수식을 이용하여 롤갭 조정량(△S)을 계산한다.

삭제

(여기서, M은 밀상수, Q는 탄성계수, △h_X는 판두께 편차, G_MONI ^*는 조정된 모니터 AGC의 게인)

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 게인조정부는 하기 수식을 이용하여 모니터 AGC의 게인을 조정한다.

삭제

(여기서, G_MONI ^*는 조정된 후의 모니터 AGC의 게인, G_MONI는 조정되기 전의 모니터 AGC의 게인, 상기 게인조정율은 F4~F7 스탠드에 대하여 상기 출측 판두께 편차(△h_X)가 (+)편차값으로서 0㎛일 때 100%이고, 30㎛일 때 120%, 50㎛일 때 130%, 80㎛일 때 140%, 150㎛ 이상일 때 150%이고, (-)편차값으로서 0㎛일 때 80%이고, 30㎛일 때 90%, 50㎛일 때 100%, 80㎛일 때 110%, 150㎛ 이상일 때 120%임)

여기서, 상기 게인조정율은 상기에서 지시한 5개의 출측 판두께 편차(△h_X)값 사이의 값에 대해서는 보간법을 이용하여 결정된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들에 대하여 상세하게 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 압연두께 제어장치의 구성블럭도이다. 본 발명의 압연두께 제어장치는 모니터 AGC를 포함하는 다단 압연설비에 적용된다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 압연두께 제어장치는, 스탠드의 출측에서의 판두께를 검출하고 미리 설정된 판두께와의 편차(△h_X)를 계산하여 출력하는 두께검출부(110), 상기 판두께 편차(△h_X) 및 모니터 AGC의 게인을 이용하여 모니터 AGC 롤갭 조정량(△S)을 계산하는 롤갭조정량 계산부(120), 상기 판두께 편차(△h_X)에 반비례하여 상기 모니터 AGC의 게인을 조정하는 게인조정부(130), 상기 롤갭조정량(△S)과 미리 설정된 롤갭 설정값을 합산하여 갱신된 롤갭(S^*)을 출력하는 합산부(140) 및 상기 롤갭(S^*)에 따라 판두께를 제어하는 제어부(150)를 포함한다.

상기 롤갭조정량 계산부(120)는 상기 출측 판두께 편차(△h_X)를 이용하여 하기 수식2를 통해 모니터 AGC의 롤갭 조정량(△S)을 계산한다.

[수식2]

여기서, M은 밀상수, Q는 탄성계수, △S는 롤갭조정량, △h_X는 판두께 편차, G_MONI ^*는 조정된 모니터 AGC의 게인이다.

상기 수식2에서와 같이 상기 모니터 AGC의 롤갭 조정량(△S)은 상기 판두께 편차(△h) 및 모니터 AGC의 게인(G_MONI ^*)에 따라 결정된다. 이때, 상기 모니터 AGC의 게인(G_MONI ^*)은 게인조정부(130)에 의해 조정된다. 이하, 상기 게인조정부(130)에서의 모니터 AGC의 게인(G_MONI ^*)의 조정에 대하여 설명한다.

우선, 스탠드의 출측에 출측 판두께를 측정하고 상기 출측 판두께 측정값과 미리 설정된 판두께 설정값의 편차(△h_X)를 계산하는 두께검출부(110)가 설치된다. 상기 두께검출부(110)는 바람직하게는 X-레이 두께계를 사용한다.

상기 두께검출부(110)로부터 출력되는 출측 판두께 편차(△h_X)는 상기 게인조정부(130)로 입력된다. 상기 게인조정부(130)는 상기 판두께 편차(△h_X)에 따라 상기 모니터 AGC의 게인(G_MONI ^*)을 조정한다. 이때 상기 모니터 AGC의 게인(G_MONI ^*)은 하기 수식3과 같이 계산된다.

[수식3]

여기서, G_MONI ^*는 조정된 후의 모니터 AGC의 게인, G_MONI는 조정되기 전의 AGC의 게인, 상기 게인조정율은 F4~F7 스탠드에 대하여 상기 출측 판두께 편차(△h_X)가 (+)편차값으로서 0㎛일 때는 상기 조정되기 전의 AGC 게인(G_MONI)의 100%이고, 30㎛일 때는 120%, 50㎛일 때는 130%, 80㎛일 때는 140%, 150㎛ 이상일 때는 150%이며, (-)편차값으로서 0㎛일 때 상기 조정되기 전의 AGC 게인(G_MONI)의 80%이고, 30㎛일 때는 90%, 50㎛일 때는 100%, 80㎛일 때는 110%, 150㎛ 이상일 때는 120%이다. 나아가, 상기 출측 판두께 편차(△h_X)가 상기한 5개의 값들의 사이값일 때는 보간법을 적용하여 게인조정율을 계산한다. 본 발명에 적용되는 보간법은 바람직하게는 상기 5개의 편차값과 그에 대응되는 게인조정율이 직선형태의 관계를 갖는 것으로 설정하여, 그 사이의 값에 대하여 보간법을 적용한다. 예를 들어, 0㎛일 때 100%이고, 30㎛일 때 120%이면, 10㎛일 때는 106.7%이고(즉, 30㎛:20%=10㎛:x, x=6.7%이므로, 100+6.7=106.7%), 20㎛일 때는 113.3%가 된다(30㎛:20%=20㎛:x, x=13.3%이므로, 100+13.3=113.3%).

이하, 상기 판두께 편차(△h_X)에 따른 모니터 AGC의 게인조정율(Gain Ratio)에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 게인조정율은 각 스탠드별로 AGC 제어용 컴퓨터에서 계산되는데 모니터 AGC는 두께변동에 따라 특성의 영향을 많이 받을 뿐만 아니라 외란에도 약하기 때문에 두께변동이 큰 경우에 모니터 AGC의 게인을 크게함으로써 빠르게 편차를 줄일 수 있도록 게인조정율을 각 스탠드별로 달리한 것이다.

본 발명에서는 일 실시형태로서, 하기 표에서와 같이 출측 판두께 편차(△h_X)에 대한 기준을 0, 30, 50, 80, 150㎛로 크게 5개로 구분하였다. 이러한 구분은 일례에 불과하며 보다 다양하게 구분될 수 있을 것이다. 또한, 판두께의 공차 관리수준에 따라 두께변동이 수 ㎛ 내에서 제어가 가능하도록 보다 좁은 간격으로 구분될 수 있을 것이다.

본 발명의 출원인들은 상기와 같이 5개의 출측 판두께 편차(△h_X)의 기준값에 대하여 모니터 AGC에서 반복적인 실험을 통해 아래와 같이 각 스탠드별로 게인 조정율을 결정하였다.

[표]

구분 ＼ △h_X		0	30	50	80	150
F4	+	100	120	130	140	150
F4	-	80	90	100	110	120
F5	+	100	120	130	140	150
F5	-	80	90	100	110	120
F6	+	100	120	130	140	150
F6	-	80	90	100	110	120
F7	+	100	120	130	140	150
F7	-	80	90	100	110	120

상기 표에서 +/-는 두께편차(△h_X)가 +인지, -인지를 나타내는 것이다. 예를 들어, 두께 설정값이 2㎛이고 두께 검출값이 3㎛이면 편차값은 +1㎛이고, 두께 검출값이 1㎛이면 편차값은 -1㎛이다.

상기한 반복적인 실험에 의거하여 각 스탠드별로 출측에서 검출된 판두께 편차(△h_X)에 따른 모니터 AGC의 게인조정율을 적용하면 도 3에 도시된 바와 같다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 모니터 AGC의 게인조정율은 F4~F7 스탠드에 대하여 상기 출측 판두께 편차(△h_X)가 (+)편차값으로서 0㎛일 때는 조정되기 전의 AGC 게인의 100%이고, 30㎛일 때는 120%, 50㎛일 때는 130%, 80㎛일 때는 140%, 150㎛ 이상일 때는 150%이며, (-)편차값으로서 0㎛일 때 상기 조정되기 전의 AGC 게인(G_MONI)의 80%이고, 30㎛일 때는 90%, 50㎛일 때는 100%, 80㎛일 때는 110%, 150㎛ 이상일 때는 120%이며, 그 사이의 값들에 대해서는 상기한 바와 같이 보간법을 사용하여 게인조정율을 계산하여 적용함으로써 갱신된 모니터 AGC의 게인(G_MONI ^*)을 계산한다.

이와 같이, 상기 롤갭조정량 계산부(120)는 상기와 같이 새로 갱신된 모니터 AGC의 게인(G_MONI ^*)을 적용하여 롤갭 조정량(△S)을 계산한다. 상기 계산된 롤갭 조정량(△S)은 합산부(140)로 입력되고, 상기 합산부(140)는 상기 입력된 롤갭 조정량(△S) 및 상기 미리 설정된 롭갭 설정값을 합산하여 새로운 롤갭(S^*)을 제어부(150)로 출력한다.

상기 제어부(150)는 상기 새로운 롤갭(S^*)에 따라 상기 스탠드의 압하력을 제어함으로써 압연두께를 제어한다.

도 4는 본 발명에 따른 압연두께 제어를 수행하기 전,후에 대한 강판의 두께 프로파일을 도시한 것이다. 도 4(a)는 본 발명을 적용하기 전의 강판 두께 프로파일이고, 도 4(b)는 본 발명을 적용한 후의 강판 두께 프로파일이다.

도 4(a) 및 도 4(b)를 비교해 보면, 도 4(a)는 강판의 두께가 불균일하고 두께 제어에 있어서도 편차가 심하게 발생됨을 알 수 있다. 그러나 도 4(b)의 경우에는 강판의 두께가 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있다.

이상에서 설명한 상세한 설명 및 도면의 내용은 본 발명에 따른 강판의 압연두께 제어에 대한 양호한 실시예를 예시적으로 기술한 것으로서, 본 발명이 여기에 한정되지는 않는다. 특히 본 발명에서 적용된 선정기법, 검증기법 등은 일례로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 기법을 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 상세한 설명 및 도면에 의해 결정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 결정되어야 할 것이다.

본 발명에 따르면, 사상압연기에서의 각 스탠드의 출측으로 압연된 강판의 판두께 편차에 따라서 모니터 AGC의 게인을 조정함으로써 실시간으로 빠른 압연두께 제어가 가능하다.

Claims

다단 압연설비에서 모니터 AGC를 포함하는 압연두께 제어장치에 있어서,

상기 스탠드의 출측에서의 출측 판두께를 검출하고 미리 설정된 판두께와의 편차(△h_X)를 계산하여 출력하는 두께검출부;

상기 판두께 편차(△h_X)에 반비례하여 상기 모니터 AGC의 게인을 조정하는 게인조정부;

상기 판두께 편차(△h_X) 및 상기 조정된 모니터 AGC의 게인을 이용하여 모니터 AGC 롤갭 조정량(△S)을 계산하는 롤갭조정량 계산부;

상기 롤갭조정량(△S)과 미리 설정된 롤갭 설정값을 합산하여 갱신된 롤갭(S^*)을 출력하는 합산부; 및

상기 롤갭(S^*)에 따라 판두께를 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연두께 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 두께검출부는 X-레이를 이용하여 판두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 압연두께 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 롤갭조정량 계산부는 하기 수식을 이용하여 롤갭 조정량(△S)을 계산하는 것을 특징으로 하는 압연두께 제어장치.

(여기서, M은 밀상수, Q는 탄성계수, △h_X는 판두께 편차, G_MONI ^*는 조정된 모니터 AGC의 게인)
제1항에 있어서,

상기 게인조정부는 하기 수식을 이용하여 모니터 AGC의 게인을 조정하는 것을 특징으로 하는 압연두께 제어장치.

(여기서, G_MONI ^*는 조정된 후의 모니터 AGC의 게인, G_MONI는 조정되기 전의 모니터 AGC의 게인, 상기 게인조정율은 F4~F7 스탠드에 대하여 상기 출측 판두께 편차(△h_X)가 (+)편차값으로서 0㎛일 때는 조정되기 전의 AGC 게인의 100%이고, 30㎛일 때는 120%, 50㎛일 때는 130%, 80㎛일 때는 140%, 150㎛ 이상일 때는 150%이며, (-)편차값으로서 0㎛일 때 상기 조정되기 전의 AGC 게인(G_MONI)의 80%이고, 30㎛일 때는 90%, 50㎛일 때는 100%, 80㎛일 때는 110%, 150㎛ 이상일 때는 120%임)