KR100851155B1 - 압연소재 후단부 두께 보상 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연소재 후단부 두께 보상 제어장치로 보다 상세하게는, 압연 소재 후단부 제어구간을 결정하고 압하량을 비교하여 두께가 얇아지는 것을 판단하고 자동으로 그 편차에 대해서 보상해 줌으로서 압연 소재가 후단부에서도 두께를 일정하게 유지할 수 있는 압연소재 후단부 두께 보상 제어장치이다.

후단부 두께편차보상, 두께편차, 압하량

Description

압연소재 후단부 두께 보상 제어장치{THICKNESS-COMPENSATATION CONTROLLER FOR THE REAR-END OF ROLLING STRIP}

도1은 일반적인 압연소재 가열 방법을 도시한 개략사시도.

도2는 일반적인 압연기의 두께제어장치의 구성에 대한 개략도.

도3은 종래의 압연기에서 압연작업을 종료했을 때 두께 측정치를 나타낸 그래프.

도4는 종래의 압연기에서 압연작업시 발생하는 압하량을 측정하여 나타낸 그래프.

도5는 본 발명에 따른 압연소재 후단부 두께 보상 제어장치의 내부 구성도.

도6는 실측압하량과 예측압하량의 차와 두께편차보상값의 함수관계를 도시한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 상부 백업롤 2 : 상부 워크롤

3 : 하부 워크롤 4 : 하부 백업롤

5 : 유압 실린더 6 : 압하량 검출기

7 : 서보밸브 8 : 유압 공급원

9 : 제어용 계산기 10 : 압연 소재

11 : 위치 검출기 12 : 펄스 발생기

13 : 메인 모터

본 발명은 압연소재 후단부 두께 보상 제어장치에 관한 것으로 특히, 열간압연 공장에서 압연작업을 할 때 발생하는 압연소재의 균열정도에 따라 동일한 압하량 및 압연조건에서도 압연소재의 두께가 일정하게 나타나지 않는 현상을 자동적으로 제어하는 압연소재 후단부 두께 보상 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 이러한 현상은 얇은 박물재를 생산할 때 보다도 두꺼운 후물재를 생산할 때 더 많이 나타나게 되는데 그 원인은 박물재의 경우는 얇아질수록 소재 전체에 대한 열적 편차가 거의 없어지게 되므로 온도에 의한 두께 편차는 작아지게 되나 후물재의 경우는 박물재보다도 압연 PASS 횟수도 작아지며, 최종 목표두께가 두껍기 때문에 압연소재가 가지고 있는 보열 자체가 매우 높은 경우가 많고, 이로 인해서 약간의 열편차가 발생하더라도 동일 조건에서의 압연작업시에는 두께편차가 심하게 나타날 수 있기 때문이다.

즉 압연소재의 최종두께 경향을 볼 때 소재의 선단부와 후단부가 전제적인 두께편차보다도 크게 나타나는 것은 압연소재의 선단부와 후단부에서 가지고 있는 온도가 압연 소재의 중앙부보다 높기 때문이다.

이러한 현상의 주된 원인은 도1에서 보는 바와 같이 압연소재(a)를 가열로 안에서 고온으로 가열할 때 압연소재를 이송시키는 워킹빔(Working Beam:c) 위에 압연소재가 놓여지게 되고 이것을 가열하기 위한 버너(burner:b1,b2)가 압연소재(a)의 양단에 위치하여 가열을 하게 되므로 열의 전달방향은 압연소재(a)의 선단부와 후단부에서 중앙으로 이동하고 그 결과 압연소재의 선단부 및 후단부의 온도가 가장 높아지기 때문이다.

도2는 일반적인 압연기의 두께제어장치의 구성에 대한 개략도이다.

종래의 압연기의 두께제어장치는 상기 설명한 선단부와 후단부에서 발생하는 열적 불균형에 따른 제품의 최종 두께편차를 제거하기 위해서 선단부의 경우는 소재(10)가 차입되어 메탈인(Metal-In)전에 일반적으로 유압실린더(5)를 조작하여 롤갭(Roll Gap)을 열어 주거나 닫아 주는 방법으로 선단부의 두께를 일정하게 유지할 수 있도록 제어를 하고 있으나 압연소재의 후단부에 대해서는 특별하게 제어를 하지 않으므로 선단부에서 발생하는 두께 편차에 비해서 후단부의 두께편차는 매우 커지게 되는 문제점을 안고 있다.

도3은 종래의 압연기에서 압연작업을 종료했을 때 두께 측정치를 나타낸 그래프이다. 원으로 표시된 대로 소재의 후단부에서 두께가 급격히 떨어짐을 알 수 있다. 또한, 도4는 종래의 압연기에서 압연작업시 발생하는 압하량을 측정하여 나타낸 그래프이다. 원으로 표시된 바와 같이 압연 압하량이 증가됨을 알 수 있다.

압연소재의 후단부에 대해서 특별한 제어를 하지 못하는 이유 중의 하나는 압연소재의 길이를 정확하게 예측하기 어렵다는 것이다. 즉 선단부의 경우는 소재차입후 소재의 길이를 계측하여 1000mm 후방에서 선단부 제어를 마치고 정상 제어 를 수행하는 등의 알고리즘을 계획할 수 있으나 후단부 두께제어의 경우는 소재의 후방 몇 미터부근에서 제어를 시작할 것 인가를 결정 할 수 없기 때문이다. 즉 압연소재의 패스 후 예측길이가 30000mm라고 계산했다면 실측길이 정확하게 30000mm가 되지 않기 때문에 제어지점을 정확하게 선택할 수 없다는 문제점을 안고 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 선단부와 후단부에서 발생하는 동일한 압하량의 크기와 형태에도 가열된 압연소재의 온도차에 의해서 후단부가 얇아지는 현상을 보상하고자 하는 압연소재 후단부 두께 보상 제어장치를 제공하는 데 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명한다.

도5는 본 발명에 따른 장치의 내부 구성도이다. 도5에서는 도2와 동일한 부분은 동일 부호가 기재되어 있다.

도5를 참조하면, 본 발명에 따른 두께보상 제어장치는 공지의 압연기(100)의 상,하부 워크롤(2,3)과 상,하부 백업롤(1,4)과, 상기 상부 백업롤(1)에 부착되어 상기 압연소재에 가해진 압하량을 전기신호로 변환하여 출력하는 압하량검출기(6)와, 상기 하부백업롤(4)에 부착되어 하부롤을 상승 또는 하강시키는 유압 실린더(5)와, 상기 유압 실린더(5)의 위치를 검출하는 위치 검출기(11)와, 상기 상,하부 워크롤(2,3)을 구동하는 메인모터(13)와, 상기 메인모터(13)에 부착되어 상기 압연기(100)의 회전수를 측정하는 펄스발생기(12)로 구성되며, 또한, 본 발명에 따른 장치의 구성수단은 상기 압연기(100)가 소재(10)를 목표두께로 압연하기 위한 압하량 설정값(SV1)과 상기 유압실린더(5)의 위치설정값(SV2) 및 압연기의 탄성계수를 나타내는 밀상수(M)를 출력하는 설정용 계산부(19)와, 압연롤에 대한 예측 압하량 및 실측한 실측 압하량의 차이에 의한 두께 편차를 계산하는 두께편차 계산부(21)와, 상기 압연소재의 실측길이 및 상기 설정용 계산부(19)로부터의 예측길이를 통해 후단부 두께제어 보상구간을 계산하고 두께가 얇아지는 것을 검출하는 후단부 두께편차 보상부(20)와, 상기 두께편차 계산부(21)로부터 출력된 유압실린더의 위치설정값과 유압실린더의 실제위치값을 비교하여 워크사이드 및 드라이브사이드의 서보밸브(7)의 유량을 제어하는 두께제어부(22)로 구성된다.

상기 두께편차계산부(21)는 상기 압하량검출기(6)로부터 입력된 워크사이드와 드라이브사이드의 압하량값을 더해주는 가산기(211)와, 상기 설정용 계산부(19)의 예측압하량 설정값을 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기(212)와, 상기 가산기(211)의 출력값과 상기 D/A 변환기(212)의 출력값을 감산하는 비교기(214)와, 실측 압하량과 예측압하량의 차를 나타내는 상기 비교기(214)의 값을 상기 설정용 계산부(19)로부터 출력된 밀상수를 D/A 변환하는 D/A 변환기(213)의 값으로 나누어 두께편차를 계산하는 제산기(215)와, 상기 설정용 계산부(19)로부터 유압실린더의 위치설정값(SV2)을 받아 D/A 변환하는 D/A 변환기(216)와, 상기 제산기(215)에서 출력되는 두께편차값과 유압 실린더의 D/A 변환된 위치설정값 및 상기 후단부 두께편차 보상부(20)에서 출력되는 두께편차 보상값을 더해주는 가산기(217)로 구성된다.

상기 후단부 두께편차 보상부(20)는 상기 압하량검출기(6)로부터 입력된 워크사이드와 드라이브사이드의 압하량값을 A/D 변환하는 A/D 변환기(201, 202)와, 상기 압연기의 상부워크롤(2)과 하부워크롤(3)을 구동하는 메인모터(13)에 부착되어 압연기의 회전수를 측정하는 펄스측정기(12)에서 입력되는 신호를 카운트하는 카운터(203)와, 상기 압하량검출기(6)로부터 입력되는 실측 압하량의 크기에 따라 유압실린더(5)의 조작량을 계산하여 출력하는 함수발생기(204)와, 상기 두께편차계산부(21)에서 실측압하량과 예측압하량의 차를 계산한 비교기(214)의 값을 A/D 변환하는 A/D 변환기(205)와, 상기 함수발생기(204)에서 출력한 두께편차 보상값을 D/A 변환하는 D/A 변환기(206)로 구성된다.

상기 두께제어부(22)는 상기 두께편차계산부(21)의 가산기(217)에서 출력되는 유압실린더의 보상위치값과 실제 유압실린더의 위치값을 비교하는 비교기(221, 222)로 구성되며, 이를 통해서 워크사이드 및 드라이브사이드의 서보밸브(7)의 유량을 제어한다.

본 발명에 따른 장치의 상세한 동작은 다음과 같다.

상기 압연기(100)에서 압연소재(10)가 차입되면 압연소재의 두께변동에 따라서 압하량 검출기(6)에서 실제 압하량을 검출하게 된다.

상기 설정용 계산부(19)에서는 상기 소재(10)에 대해 목표두께를 얻기 위한 예측압하량(SV1)을 두께편차계산부(21)로 출력하고 이와 동시에 하부백업롤(4)에 설치된 유압실린더(5)의 위치설정값(SV2) 및 압연기 탄성계수인 밀상수(Mill Module)를 출력한다.

상기 두께편차계산부(21)에서는 상기 압하량 검출기(6)에서 검출한 실측 압하량을 가산기(211)에서 더하고, 상기 설정용 계산부(19)로부터 출력된 예측압하량(SV1)을 D/A변환기(212)에서 변환하여 비교기(214)에서 실측압하량과 예측압하량의 차를 비교한다. 그리고 상기 설정용 계산부(19)로부터 출력된 밀상수(M)를 D/A 변환기(213)에서 변환한 값으로 상기 비교기(214)의 출력값인 실측 압하량과 예측압하량의 차를 제산기(215)에서 나누어 두께편차값(S3)을 계산한다. 계산된 두께편차값(S3)은 상기 위치설정값(SV2)을 D/A 변환한 D/A 변환기(216)의 값과 함께 가산기(217)에 입력된다.

상기 후단부 두께편차보상부(20)에서는 상기 압하량 검출기(6)에서 검출한 실측 압하량을 A/D 변환기(201, 202)에서 변환한 후 그 합이 300TON 이상인가를 판단한다. 검출된 실측 압하량이 300TON 이상이면 압연기(100)에 소재(10)가 차입되어 압연을 하고 있는 것으로 인식하고 상기 압연기(100)의 하부워크롤(3)을 구동하는 메인모터(13)에 설치된 펄스발생기(12)에서 입력되는 신호를 카운트하여 카운터(203)에서 상기 소재(10)의 실측길이를 계산한다. 그리고 상기 설정용 계산부(19)에서 상기 소재(10)의 압연 후 예측길이(L)를 입력받아 예측길이의 10%를 계산하고 이 값을 예측길이(L)에서 감산하여 압연소재의 후단부 두께보상 제어 구간을 계산한다.

즉, 이것을 산술화 해보면

예를 들어 예측길이가 30,000mm라고 가정하면

후단부두께제어보상구간 = 30,000mm - 3000mm = 27,000mm가 되므로,

상기 카운터(203)에서 계산한 상기 소재(10)의 실측길이가 27,000mm 이상 진행되면 압연소재의 후단부에서 발생하는 두께편차에 대해 보상할 지점을 구하는 것이다.

그리고 두께편차계산부(21)의 비교기(214)에서 계산한 실측압하량과 예측압하량의 차를 A/D변환기(206)에서 변환하여 그 값이 -160TON보다 작은가를 판단한다. 일반적으로 실측압하량 - 예측압하량의 값이 0보다 크면 소재의 두께가 두껍다고 판단하여 압연기의 롤갭을 보다 작게 유압 실린더를 조작하게 되고 그 반대의 경우에는 소재의 두께가 얇다고 판단하여 압연기의 롤갭을 보다 크게 유압 실린더를 조작하게 된다. 예를 들어 압연기의 밀상수값이 약 850ton/mm인 경우 두께제어에 있어서 +/-0.2mm이내의 편차는 한번의 압연패스에서 일반적으로 제거할 수 있으나 편차값이 커지게 되면 유압실린더의 설비특성상 두께편차를 완전히 제거하기가 어렵게 된다. 따라서, 압연소재의 후단부에서 압하량이 압연소재의 두께가 얇아지는 방향으로 판단되면 -0.2mm(약 -160TON)이내의 범위에서는 두께제어장치의 순기능에 의해 제어를 하도록 하고 그 이상의 범위인 -160TON 이하의 압하량이 검출되면 후단부의 두께가 -0.2mm이하로 얇아짐을 판단하고 상기 함수발생기(204)에서 입력되는 실측압하량의 크기에 따라서 계산한 유압실린더의 두께편차 보상값이 출력되어 D/A 변환기(206)을 거쳐서 상기 두께편차 계산부(21)의 가산기(217)에 입력되게 된다.

상기 두께제어부(220)에서는 제산기(215)에서 입력된 두께편차값(S3)과 유압 실린더 위치설정값(SV2)과 상기 두께편차 보상값을 가산기(217)에서 더해진 값을 상기 유압실린더의 보상위치값으로 입력받아 비교기(221,222)로 입력하고 입력된 값들과 상기 유압실린더(5)의 위치를 검출하는 위치검출기(11)의 값을 비교하여 워크사이드 및 드라이브사이드의 서보밸브(7)의 유량을 제어함으로써 상기 유압실린더(5)를 조작하게 된다.

도6은 실측압하량과 예측압하량의 차와 두께편차보상값의 함수관계를 도시한 그래프이다. 후단부 두께편차보상부(20)에 있는 함수발생기(204)의 출력값은 입력되는 압하량압하량에 따라 도6에 기초하여 유압실린더(5)를 조작할 두께편차 보상값을 출력하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 압연소재 후단부 두께 보상 제어 장치는 압연소재 후단부 제어구간을 결정하고 압하량을 비교하여 두께가 얇아지는 것을 판단하고 자동으로 그 편차에 대해서 보상해 줌으로서 압연소재가 후단부에서도 두께를 일정하게 유지하는 것이 가능하게 하므로 압연제품의 전반에 걸쳐서 두께불량을 최소화 할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 압연롤을 통해 압연소재(10)에 가해진 압하량을 전기신호로 변환하여 출력하는 압하량 검출기(6)와, 하부백업롤(4)에 부착되어 하부롤을 상승 또는 하강시키는 유압 실린더(5)와, 상기 유압 실린더(5)의 위치를 검출하는 위치 검출기(11)와, 상기 유압실린더에 유입되는 오일량을 조절하는 서보밸브(7) 및 상기 서보밸브를 통해 상기 유압실린더에 유압을 공급하는 유압공급원(8)과, 상,하부 워크롤(2,3)을 구동하는 메인모터(13) 및 상기 메인모터(13)에 부착되어 압연기의 회전수를 측정하는 펄스발생기(12)로 이루어진 압연기에서의 압연소재 후단부 두께 보상 제어장치에 있어서,

   상기 압연기의 압하량 설정값(SV1)과 상기 유압실린더(5)의 위치설정값(SV2) 및 밀상수(M)를 출력하는 설정용 계산부(19);

   상기 압하량검출기(6)로부터 입력된 워크사이드와 드라이브사이드의 실측 압하량, 상기 압하량 설정값(SV1) 및 상기 밀상수(M)를 이용하여 두께 편차값(S3)을 계산하고 상기 두께 편차값(S3), 상기 유압실린더의 위치설정값(SV2) 및 두께편차 보상값을 이용하여 상기 유압실린더의 보상위치값을 출력하는 두께편차 계산부(21);

   상기 설정용 계산부(19)로부터의 예측길이 및 상기 압연소재의 실측길이를 통해 후단부 두께제어 보상구간을 계산하고 상기 두께편차 계산부(21)에서 계산한 실측압하량과 예측압하량의 차를 이용하여 두께가 얇아지는 것을 검출하여 상기 두께편차 보상값을 출력하는 후단부 두께편차 보상부(20); 및

   상기 두께편차 계산부(21)로부터 출력된 상기 유압실린더의 보상위치값과 상기 유압실린더의 실제 위치값을 비교하여 상기 서보밸브(7)의 유량을 제어하는 두께제어부(22);

   를 포함하고,

   상기 후단부 두께편차 보상부(20)는 압하량검출기(6)로부터 입력된 워크사이드와 드라이브사이드의 압하량값을 신호로 변환하는 변환기(201, 202)와, 상기 압연기의 메인모터(13)에 부착되어 회전수를 측정하는 펄스측정기(12)에서 입력되는 신호를 카운트하는 카운터(203)와, 상기 압하량검출기(6)로부터 입력되는 실측 압하량의 크기에 따라 유압실린더(5)의 조작량을 계산하여 출력하는 함수발생기(204)와, 상기 두께편차 계산부(21)에서 실측압하량과 예측압하량의 차를 계산한 비교기(214)의 값을 신호로 변환하는 변환기(205)와, 상기 함수발생기(204)의 출력값을 신호로 변환하는 변환기(206)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연소재 후단부 두께 보상 제어장치.

Images