KR100711416B1 - 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법 - Google Patents

사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조압연 공정에서 발생하는 캠버(Camber)의 형상을 바(Bar)가 사상압연기로 진입하기 전에 미리 측정해서 사상압연기의 다중 스탠드에 포함된 롤의 갭을 설정하여 사행제어를 하는 방법을 제공하는 것이다.
이에 따라, 본 발명은, 조압연기와 사상압연기를 이용하여 강판을 압연하는 열간압연 공정에서 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법에 있어서, 상기 조압연기로부터 이송된 바에 형성된 캠버의 구배를 측정하는 단계와, 상기 측정된 캠버의 구배 데이터, 압연기의 입측 및 출측의 두께 편차량를 이용하여 롤의 레벨 설정 값을 구하는 단계와, 상기 레벨 설정 값에 따라 상기 사상압연기의 스탠드의 롤의 레벨을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
사행제어(Bending Control), 캠버(Camber), 폭계,

Description

사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법{CONTROL BENDING METHOD BY FINISHING MILL STAND LEVEL SETTING}
도1은 본 발명에 따른 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 장치의 구성을 나타낸다.
도2는 조압연기로부터 이송된 바(Bar)에 형성된 캠버의 이탈치를 나타내는 그래프이다.
도3은 본 발명에 따른 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법을 나타낸다.
<도면의 주요부분에 대한 상세한 설명>
1...조압연기 출측 바(Bar)의 탑(top)부 캠버의 구배
2...조압연기 출측 바(Bar)의 테일(Tail)부 캠버의 구배
5...조압연기
6...사상압연기
7...사행제어기
8...HMI
9...조압연기 입측 폭계
10...조압연기 출측 폭계
11...조압연 공정제어 PLC
12...사상압연 공정제어 PLC
13...사상압연기 출측 폭계
본 발명은 사행제어 방법에 관한 것으로 특히, 조압연공정을 거친 강판의 캠버 정보를 활용하여 사상압연공정에서 강판의 사행을 제어하는 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법에 관한 것이다.
제철소의 열간압연에서 조압연과 사상압연으로 나누어 연속적으로 판재를 압연하는데, 조압연 공정에서는 대부분의 경우 강판의 폭,방향 및 두께를 실시간으로 제어하는 자동게이지제어기(Automatic Gauge Controller:AGC)가 설치되어 있지 않아, 최종 강판의 길이방향의 형상이 엄격하게 일직선이 아닌 경우가 많이 발생한다. 이러한 강판 형상 상태로 사상압연기에 진입하면 필연적으로 강판이 사행됨에 따라 권취불량등이 발생하여 이에 대한 교정이 필요하므로, 이 교정을 위한 사상압연기의 롤 레벨 설정제어, 동적인 롤 갭 제어, 질량 유동제어의 방법을 동원한 사행제어 방법의 도입이 절실하다.
이미 공지된 종래의 사행제어 방법은 크게 3가지로 분류해 볼 수 있는데, 압연기의 좌우 압연하중 편차를 이용하는 차하중법(특개평7-178434), 압연기 스탠드 근접위치에 설치한 사행측정 센서를 이용하는 사행량 피드 포워드(feedforward) 제어법(특개평7-178432), 롤 직하 사행 예측 모델에 의한 모델예측 제어법(1998-005840, 일본) 등이 있다.
사행제어 기술 중에서 가장 일반적으로 용이하게 적용할 수 있는 사행제어 방법은 차하중의 추출에 의한 사행제어이다. 이 방법은 워크 사이드(work side), 드라이브 사이드(drive side)의 압연하중을 검출하고 두 쪽 압연하중 사이의 하중편차, 즉 차하중을 계산하여 판의 쏠림의 정도를 상대적인 위치로 검출하여 좌우 롤 갭을 제어하므로써 판의 사행량을 줄여주는 제어 방법이다. 압연하중을 측정하는 로드 셀의 정도에 영향을 많이 받고, 또한, 압연 판의 재질, 웨지(wedge) 형태, 판 폭 등의 압연 조건에 따라 차하중 과 사행 사이의 관계가 선형 또는 비선형의 관계로 변형되어 쉽게 예측하기가 용이하지 않아 실제로 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
압연기에 근접하여 설치한 사행(off-centering) 센서를 이용하는 사행제어 방법은 압연기에 치입하기 이전의 판 사행 정도를 측정하여 롤 직하의 판 사행을 제어하는 방법으로서, 피드 포워드(feedforward)제어로 볼 수 있다. 이 방법 역시 센서의 측정 정도 문제 때문에 실용화에 대한 보고를 찾기가 어렵다. 또한, 측정 정도의 문제뿐만 아니라 열간 압연의 특성상 분진, 진동, 수분, 열기 등에 의한 센서의 설치 환경이 매우 열악하여 센서의 항구적인 유지 보수가 매우 힘든 실정이다. 더욱이, 센서를 압연기에 더욱 근접하여 설치할수록 강판 위의 수분에 의해 측정정도가 악화되어, 정밀한 사행제어를 하기에 용이하지 않다는 문제점이 있다.
롤 직하의 사행에 대한 예측 모델은 사행 측정센서를 압연기의 입측 또는 입측 및 출측에 동시에 설치하고, 상기 측정센서에서 출력되는 사행 신호를 입력받는 롤 직하의 사행 예측 모델을 작성하여, 상기 모델의 출력을 이용하여 판의 사행을 제어하는 방식이다. 상기 방식 역시 근접한 사행 센서를 이용하므로 센서의 설치 환경에 의한 측정 정도나 유지 보수의 문제점에서 자유로울 수 없다.
따라서, 상술한 종래 기술의 적용상의 문제점을 극복하는 향상된 사행제어 방법의 필요성이 제기된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 조압연 공정에서 발생하는 캠버(Camber)의 형상을 바(Bar)가 사상압연기로 진입하기 전에 미리 측정해서 사상압연기의 다중 스탠드에 포함된 롤의 갭을 설정하여 사행제어를 하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 조압연기와 사상압연기를 이용하여 강판을 압연하는 열간압연 공정에서 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법에 있어서, 상기 조압연기로부터 이송된 바에 형성된 캠버의 구배를 측정하는 단계와, 상기 측정된 캠버의 구배 데이터, 압연기의 입측 및 출측의 두께 편차량를 이용하여 롤의 레벨 설정 값을 구하는 단계와, 상기 레벨 설정 값에 따라 상기 사상압연기의 모든 스탠드의 롤의 레벨을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 레벨 설정 값을 구하는 단계는
수식
Figure 112007005034979-pat00007
를 이용하여 상기 레벨 설정 값으로 구하는 것을 특징으로 한다.
상기 폭계는 상기 조압연기의 분진, 진동, 수분, 열기 등의 영향을 받지 않도록 상기 조압연기의 출측으로부터 충분히 떨어져 있는 것을 특징으로 한다.
상기 조정하는 단계는 상기 조압연기로부터 이송된 바가 상기 사상압연기에 진입하기 전에 미리 상기 사상압연기의 복수의 스탠드의 롤의 레벨을 조정하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 장치의 개략적인 구성도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 장치는 조압연기(5)와, 사상압연기(6)와, 사행제어기(7)와, HMI(Human Machine Interface)(8)와, 공정제어 PLC(Programmable Logic Controller)(11,12)를 포함한다.
상기 조압연기(5)의 입측과 출측에는 각각 조압연 폭계측장치(이하 폭계)(9,10)가 설치되어 있는데 상기 폭계(9,10)는 폭 편차의 측정을 동시에 수행하는 센서이다. 상기 폭계(9,10)는 상기 조압연기(5)로부터의 압연공정에서 발생하는 분진, 진동, 수분, 열기 등의 영향을 최대한 덜 받기 위해 압연기로부터 충분히 떨어져 설치되어 안정된 측정 신호를 출력한다. 또한, 사상압연기(6) 출측에도 사상압연 결과에 의한 사행을 측정하기 위해 사상압연 폭계(13)가 설치되어 있으며, 역시 동일한 이유로 상기 사상압연기(6)로부터 충분히 멀리 떨어져 있다. 상기 조압연기(5)와 사상압연기(6)로부터의 측정 신호는 조압연과 사상압연을 제어하는 공정제어 PLC(11,12)로 입력되며, 이 입력된 신호는 사행제어 입력신호를 계산하는 상기 사행제어기(7)로 전달된다.
상기 사행제어기(7)에서는 사행제어와 관련된 데이터의 처리, 제어명령의 계산, 사행제어를 위한 롤 갭 변동량의 출력 등을 수행하기 위해 특별히 제작된 실시간 제어기이다. 이와 같이 상기 사행제어기(7)에 의해 제어된 강판의 사행제어 결과와 제어기에서 추출된 조압연공정시에 형성된 바(Bar)의 캠버의 측정 데이터는 상기 사행제어기(7)와 연결된 HMI(8)에 표시된다.
상기 사행제어기(7) 내부에 설치된 소프트웨어(Software) 모듈로는 조압연된 바(Bar)의 캠버의 구배를 측정하는 모듈, 측정된 데이터를 상기 사상압연기(6)의 각 스탠드의 롤 레벨 설정 값으로 환산하는 데이터 테이블 모듈, 설정 값에 따라 상기 사상압연기(6)의 각 스탠드의 롤 레벨의 설정을 제어하는 모듈 등이 있다. 캠버에 따른 상기 사행제어기(7)의 모듈의 작용은 도2를 참조하여 설명하기로 한다.
도2는 조압연기로부터 이송된 바(Bar)에 형성된 캠버의 이탈치를 나타내는 그래프이다.
도2를 참조하면, 상기 캠버의 구배를 측정하는 모듈은 조압연기의 출측에서 측정된 바(Bar)의 캠버의 구배(1,2)를 일정 단위마다(도2에서는 0.1초를 기준으로 샘플링하였다.) 계산하는 로직으로 되어 있으며, 상기 구배(1,2)를 이용하여 강판의 사행을 효과적으로 교정하기 위해 설정 값이 결정하기 위한 정량화를 수행한다.
상기 데이터 테이블 모듈에서는 이미 각 분류별로 계산된 각 스탠드의 레벨 설정 값으로 저장되어 있다. 상기 레벨 설정 값은 각 스탠드에서 발생하는 사행을 고려하여 스탠드 내부에서 사행이 최소화되도록 모델 압연기를 시뮬레이션하고, 실기에서 검증된 값으로 각 캠버 분류마다 결정화하여 상기 캠버의 구배를 측정하는 모듈로부터의 정량화된 데이터를 설정 값으로 환산한다.
상기 롤 레벨의 설정을 제어하는 모듈에서는 설정 값에 따라 상기 사상압연 기(6)의 복수의 스탠드에 구비된 롤의 갭을 조절하여 상기 사상압연기(6)를 통한 강판의 사행을 제어한다.
도3은 본 발명에 따른 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법을 나타낸다.
도1과 함께 도3을 참조하면, 먼저, 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어를 하기 위해 상기 조압연기(5)의 출측에 설치된 폭계(10)를 통하여 상기 조압연기(5)로부터 이송되는 바(Bar)에 형성된 캠버의 구배를 측정한다.
측정된 데이터는 상기 사행제어기(7) 내부의 캠버의 구배를 측정하는 모듈에 의해 정량화된다.
정량화된 데이터는 상기 사행제어기(7) 내부의 데이터 테이블 모듈에 의해 해당 데이터에 따른 설정 값을 선택한다. 상기 데이터 모듈은 수식
Figure 112007005034979-pat00008
을 포함하여 캠버의 구배테이터를 레벨 설정값으로 변환한다. 여기서, V1 은 강판의 압연기 입측 속도, ｆo는 압연기 입측 강판 판재의 중심선형, t는 압연시간, ζ는 1/(1+αλ), λ는 V2/V1, V2 는 강판의 압연기 출측 속도, b는 강판 판재의 폭, ΔΦ는 (hdf / h)-(Hdf / H), hdf 는 압연기 입측 두께의 편차량, Hdf 는 압연기 출측 두께의 편차량, h는 압연기 입측의 두께, H는 압연기 출측의 두께를 나타낸다.
상기 설정 값에 따라 상기 롤 레벨의 설정을 제어하는 모듈은 상기 사상압연 기(6)로부터 압연되는 강판의 사행을 제어한다. 상기 롤 레벨의 설정을 제어하는 모듈은 상기 설정 값에 따라 상기 사상압연기(6)의 각 스탠드의 롤의 갭의 레벨을 조정하여 강판의 사행을 제어하는데, 상기 조압연기(5)로부터 이송된 바(Bar)가 상기 사상압연기(6)에 진입하기 전에 미리 각 스탠드의 롤의 갭의 레벨을 조정한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 조압연 공정에서 불가피하게 발생하는 캠버의 구배를 바(Bar)가 사상압연기로 진입하기 전에 미리 측정하여 사상압연기의 사행을 제어할 수 있어, 별도의 사행 센서를 설치하지 않고도 안정된 압연 통판을 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 조압연기와 사상압연기를 이용하여 강판을 압연하는 열간압연 공정에서 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법에 있어서,
    상기 조압연기로부터 이송된 바에 형성된 캠버의 구배를 측정하는 단계;
    상기 측정된 캠버의 구배 데이터, 압연기의 입측 및 출측의 두께 편차량를 이용하여 롤의 레벨 설정 값을 구하는 단계; 및
    상기 레벨 설정 값에 따라 상기 사상압연기의 모든 스탠드의 롤의 레벨을 조정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레벨 설정 값을 구하는 단계는
    수식
    Figure 112007005034979-pat00009
    [여기서, V1 은 강판의 압연기 입측 속도, ｆo는 압연기 입측 강판 판재의 중심선형, t는 압연시간, ζ는 1/(1+αλ), λ는 V2/V1, V2 는 강판의 압연기 출측 속도, b는 강판 판재의 폭, ΔΦ는 (hdf / h)-(Hdf / H), hdf 는 압연기 입측 두께의 편차량, Hdf 는 압연기 출측 두께의 편차량, h는 압연기 입측의 두께, H는 압연기 출측의 두께를 나타낸다.]를 이용하여 상기 레벨 설정 값으로 구하는 것을 특징으로 하는 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폭계는 상기 조압연기의 분진, 진동, 수분, 열기 등의 영향을 받지 않도록 상기 조압연기의 출측으로부터 충분히 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조정하는 단계는 상기 조압연기로부터 이송된 바가 상기 사상압연기에 진입하기 전에 미리 상기 사상압연기의 복수의 스탠드의 롤의 레벨을 조정하는 것을 특징으로 하는 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법.
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