KR100957923B1

KR100957923B1 - 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동방지방법

Info

Publication number: KR100957923B1
Application number: KR1020080057880A
Authority: KR
Inventors: 김연하; 홍기주
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2010-05-13
Also published as: KR20090131896A

Abstract

본 발명의 일 측면은 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법에 관한 것으로, 특히 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지를 위한 자동형상제어방법에 관한 것이다.

본 발명은, 강판 압연중 강판에서 발생하는 압연하중 변동에 의한 강판의 크라운량을 구하고, 강판 일측에 가해지는 벤더력의 변동으로 인한 압연하중 변동량을 구한다. 이후에, 상기 압연하중 변동량을 이용하여 강판 일측에 가해지는 벤더력의 변동이 없는 상태에서 압연하중의 증분치를 더한 상기 강판의 크라운량을 구하고, 상기 강판의 크라운량을 이용하여 강판 압연중 강판 내에서 발생하는 압연하중 변동에 의한 강판의 크라운 변동량을 구한다. 이후에, 상기 강판의 크라운 변동량 발생을 방지하기 위한 크라운 변동량에 상응하는 강판 일측에 가해지는 벤더력을 구하고, 상기 제5단계에서 구한 벤더력을 이용하여 강판 양측에 가해지는 벤더력을 벤더 실린더의 총 면적으로 나누어 벤더 실린더의 압력 출력 증분치를 구한다. 이후에, 벤더 실린더 압력 제어 증분치를 구하기 위해 상기 벤더 실린더의 압력 출력 증분치에 곱해져야 하는 출력 조정계수를 구한다.

압연하중, 크라운량, 벤더력, 압력출력 증분치, 압력제어 증분치

Description

압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법{Method for preventing crown quantity fluctuation of strip by rolling load fluctuation of rolling process}

압연공정에서 강판을 압연하는 중에는 강판의 길이가 1.5km까지 되기도 한다. 압연에 필요한 강판의 길이는 그 길이가 길거나 강판의 길이 방향으로 온도편차가 클수록 압연중에 많이 변하게 된다.

도 1은 종래의 강판 길이방향으로 본 강판의 측면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 강판(10)의 크라운은 강판(10)의 중앙부(11)와, 강판(10)의 에지부(12a, 12b)로부터 25mm 지점부(13a, 13b)의 두께 차이로 정의된다. 압연중에 압연하중이 변하면 강판(10)의 크라운량도 함께 변하게 되므로, 강판(10)의 크라운량 변동을 방지하지 못하면 압연중에 웨이브(wave)가 발생하여 압연시 미스롤(missroll)이 발 생되거나, 강판(10)의 크라운량이 크거나 작아져서 에지부(12a, 12b)의 두께 불량을 발생시킨다.

이에, 압연중에 압연하중 변동에 의한 강판(10)의 크라운량 변동을 방지하기 위한 제어가 시도되어 왔는데, 이를 일반적으로 압연하중 자동형상제어(automatic shape control)라 한다. 압연하중 자동형상제어는 강판의 메탈 인(metal-in) 이후 주어진 시간이 경과된 후, 락 온(lock-on)된 압연하중과 락 온된 벤더하중을 기준으로 이들의 변동량으로 인하여 발생되는 강판 크라운 변동량이 0이 되도록 벤더를 제어하는 방식이다. 즉, 계산주기마다 벤더 압력 증분치를 계산하고, 이러한 값들의 누적치를 제어하여 레퍼런스(reference) 증분치로 출력하여 벤더를 보상제어한다. 이때, 사용되는 제어의 기본형태는 아래와 같다.

여기서, △BP_out : 벤더 압력 제어 증분치

G : 벤더 압력 제어 증분기의 출력 조정계수

△RF : 락 온치 대비 총 압연하중 변동량

△F : 락 온치 대비 총 벤더력 변동량

s : 벤더 실린더의 총 면적

a, b : 상수

수학식 1에 사용되는 상수 a, b는 강판 두께, 강판의 폭, 강판의 강종별로 테이블화된 상수치를 사용하고 있으며, 값이 과다할 경우에는 압연하중의 진동을 유발시켜 강판 크라운량 불량 또는 웨이브 불량을 발생시키고, 값이 과소할 경우에는 제어량이 극소해져서 원하는 제어를 할 수 없게 된다.

따라서, 이론적인 계수식 사용으로 오직 이득으로만 제어 튜닝(tuning)이 가능하도록 하기 때문에, 제어효과 극대화 및 튜닝시간 단축이 필요하며, 갈수록 다양해지는 강종의 코일생산에 대한 대응이 필요하다.

본 발명의 일 측면은 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동방지를 위해 압연하중 자동형상제어를 효과적으로 수행하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면은, 강판 압연중 강판에서 발생하는 압연하중 변동에 의한 강판의 크라운량을 구하는 제1단계; 강판 일측에 가해지는 벤더력의 변동으로 인한 압연하중 변동량을 구하는 제2단계; 상기 압연하중 변동량을 이용하여 강판 일측에 가해지는 벤더력의 변동이 없는 상태에서 압연하중의 증분치를 더한 상기 강판의 크라운량을 구하는 제3단계; 상기 제3단계의 강판의 크라운량을 이용하여 강판 압연중 강판 내에서 발생하는 압연하중 변동에 의한 강판의 크라운 변동량을 구하는 제4단계; 상기 강판의 크라운 변동량 발생을 방지하기 위한 크라운 변동량에 상응하는 강판 일측에 가해지는 벤더력을 구하는 제5단계; 상기 제5단계에서 구한 벤더력을 이용하여 강판 양측에 가해지는 벤더력을 벤더 실린더의 총 면적으로 나누어 벤더 실린더의 압력 출력 증분치를 구하는 제6단계; 및 벤더 실린더 압력 제어 증분치를 구하기 위해 상기 벤더 실린더의 압력 출력 증분치에 곱해져야 하는 출력 조정계수를 구하는 제7단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제2단계의 압연하중 변동량은 강판의 입측두께 와 압연하중과의 관계를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제2단계의 압연하중 변동량은 로드셀의 검출에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 압연공정에서의 압연허중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제5단계는 상기 강판의 크라운 변동량을 없애기 위해 강판의 크라운량 변동방향의 반대방향으로 강판 일측에 벤더력을 가하는 것을 특징으로 하는 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동방지를 위해 종래의 상수 테이블로 운영되었던 경우에 비하여 압연하중 자동형상제어를 위해 벤더 압력 제어 증분치를 이론적인 수식으로 표현하여 사용할 수 있게 되어 편리성을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 2는 본 발명의 압연공정에서 압연하중을 변동에 의한 강판 크라운량 변동을 설명하기 위한 압연기의 정면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 압연기 중앙의 워크 롤(100a, 100b)의 회전에 의해 강판(300)이 메탈 인(metal-in)되고 있으며, 워크 롤(100a, 100b) 주위에는 더미 롤(200a, 200b)이 회전하고 있다. 그리고, 워크 롤(100a, 100b)의 일측 끝 상부 및 하부에는 쵸크(300a, 300b, 300c, 300d)가 구비되어 있고, 쵸크(300a, 300b, 300c, 300d)의 일측에는 벤더 실린더(400a, 400b)가 구비되어 있어 쵸크(300a, 300b, 300c, 300d)를 상부 및 하부로 지지한다. 또한, 더미 롤(200a, 200b)의 일측 아래에는 로드 셀(500)이 구비되어 있어 강판(300)의 압연하중을 측정한다.

도 3은 본 발명의 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법의 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법은 아래와 같다.

먼저, 강판 압연중 강판에서 발생하는 압연하중 변동에 의한 강판의 크라운량을 구한다(S100). 열간 마무리 압연 크라운 모델 설정에 사용되는 크라운량 추정식은 수학식 2와 같으며, 강판의 에지부로부터 25mm 지점부의 크라운량은 Ch(i, j)를 누적하여 합산한다.

여기서, PB(i) : 벤더력을 고려한 총 압연하중[톤]

F(i) : 벤더력[톤/쵸크]

i : 압연기의 스탠드 번호

j : 강판의 에지부로부터의 {300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 25}

의 위치 번호

dCh(i, 0) : 300 크라운량

dCh(i, 1) : 300~250 크라운량 편차

Kc(i, j), Ef(i, j) : 영향 계수

1/Kc : 1/Kc(i, 0)+1/Kc(i, 1)+1/Kc(i, 2)+1/Kc(i, 3)

+1/Kc(i, 4)+1/Kc(i, 5)+1/Kc(i, 6)+1/Kc(i, 7)

C : 상수

이후에, 강판 일측에 가해지는 벤더력의 변동으로 인한 압연하중 변동량을 구한다(S200). 압연하중 변동량을 구하기 위해 강판의 입측 두께와 강판의 압연하중과의 관계를 나타낸 도 4를 참조해보자. 벤더력이 2F에서 2F′로 증가하였다면, 입측 두께 H인 강판을 압하하는 경우에 2dF(=2F′- 2F)만큼의 압하력이 일정하게 작용하여 출측 두께는 h에서 h′로 증가한다. 이때, 벤더력의 증가에 의해 수학식 3이 성립한다.

여기서, △P_loadcell(=△PB) : 로드 셀에서 측정된 강판 일측에 가해지는

벤더력의 변동으로 인한 압연하중 변동량

△F : 락 온치 대비 총 벤더력 변동량

M : 밀 정수

Q : 소성 계수

이후에, 압연하중 변동량을 이용하여 강판 일측에 가해지는 벤더력의 변동이 없는 상태에서 압연하중의 증분치를 더한 강판의 크라운량을 구한다(S300). 일반적으로, 압연하중은 벤더력이 없는 상태에서의 압연하중이다. 벤더력이 없는 상태에서의 압연하중을 P0(i)라 하면, F(i)에 의한 압연하중의 증분이

임을 고려하면, 수학식 2는 수학식 4와 같다.

여기서,

P0(i) : 벤더력이 0에서의 총 압연하중[톤]

Ef(i, j)′: 벤더력 F(i)로 인한 압연하중 증분까지 고려한 영향계수

이후에, S300에서 구한 강판의 크라운량을 이용하여 강판 압연중 강판 내에서 발생하는 압연하중 변동에 의한 강판의 크라운 변동량을 구한다(S400). 강판의 에지부로부터 25mm 지점부의 크라운량을 구하면 수학식 5와 같다.

여기서, △Ch25(i) : 강판의 에지부로부터 25mm 지점부의 크라운량

Kc(i), Ef(i), Ef(i)′: 강판의 에지부로부터 25mm 지점부에서 정의

된 값으로서 j에 대해 누적하여 합산한 값

1/Kc : 1/Kc(i, 0)+ 1/Kc(i, 1)+ 1/Kc(i, 2)+ 1/Kc(i, 3)

1/Kc(i, 4)+ 1/Kc(i, 5)+ 1/Kc(i, 6)+ 1/Kc(i, 7)

이후에, 강판의 크라운 변동량 발생을 방지하기 위한 크라운 변동량에 상응하는 강판 일측에 가해지는 벤더력을 구한다(S500). 강판의 크라운 변동량을 없애기 위해 강판의 크라운 변동방향의 반대방향으로 강판 일측에 가하는 벤더력은 수학식 6과 같다.

△F_New(i) : 압연기의 일측 벤더 실린더에 대하여 압연하중 변동에 의한 크

라운량 변동 방지를 위한 벤더력

수학식 6의 △F_New(i)는 수학식 5를 이용하여 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, △P0(i) : 벤더력에서 락 온시의 벤더력을 뺀 것의 변동에 의한 영

향이 전혀 없는 압연하중의 변동량

수학식 7을 수학식 2를 고려하여 정리하면 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.

이후에, S500에서 구한 벤더력을 이용하여 강판 양측에 가해지는 벤더력을 벤더 실린더의 총 면적으로 나누어 벤더 실린더의 압력 출력 증분치를 구한다 (S600). 벤더력은 벤더 실린더의 압력에 벤더 실린더의 총 면적을 곱한 값이기 때문에, 벤더 실린더의 압력 출력 증분치 △FP_inc(i)는 수학식 9와 같다. 이때, 수학식 8에서의 △F_New(i)는 일측 벤더 실린더에 관한 것이므로, 수학식 9에서는 양 측 벤더 실린더에 관한 것으로 계산하기 위해 2를 곱하였다.

여기서, s : 벤더 실린더의 총 면적[cm²]

Ef(i)′: 벤더력 증가로 인한 압연하중 영향까지 고려한 벤더 영향

계수

이후에, 벤더 실린더 압력 제어 증분치를 구하기 위해 벤더 실린더의 압력 출력 증분치에 곱해져야 하는 벤더 압력 제어 증분기의 출력 조정계수를 구한다(S700). 수학식 9의 벤더 압력 출력 증분치(△FP_inc(i))는 수학식 1의 벤더 압력 제어 증분치(△BP_out)와 그 형태가 같다. 즉, 수학식 9의 △P_LoadCell(i)는 수학식 1의 △RF에 해당하며, 수학식 9의 △F는 수학식 1의 △F와 같다. 이때, 수학식 9와 수학식 1을 비교해보면, 수학식 9에 출력 조정계수(G)를 곱하면 수학식 1 을 구할 수 있게 된다는 사실을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 1은 종래의 강판 길이방향으로 본 강판의 측면도이다.

도 2는 본 발명의 압연공정에서 압연하중을 변동에 의한 강판 크라운량 변동을 설명하기 위한 압연기의 정면도이다.

도 3은 본 발명의 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법의 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 압연하중 변동량을 구하기 위해 강판의 입측 두께와 강판의 압연하중과의 관계를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100a, 100b : 워크 롤 200a, 200b : 더미 롤

300 : 강판 300a, 300b, 300c, 300d : 쵸크

400a, 400b : 벤더 실린더 500 : 로드 셀

Claims

강판 압연중 강판에서 발생하는 압연하중 변동에 의한 강판의 크라운량을 구하는 제1단계;

강판 일측에 가해지는 벤더력의 변동으로 인한 압연하중 변동량을 구하는 제2단계;

상기 압연하중 변동량을 이용하여 강판 일측에 가해지는 벤더력의 변동이 없는 상태에서 압연하중의 증분치를 더한 상기 강판의 크라운량을 구하는 제3단계;

상기 제3단계의 강판의 크라운량을 이용하여 강판 압연중 강판 내에서 발생하는 압연하중 변동에 의한 강판의 크라운 변동량을 구하는 제4단계;

상기 강판의 크라운 변동량 발생을 방지하기 위한 크라운 변동량에 상응하는 강판 일측에 가해지는 벤더력을 구하는 제5단계;

상기 제5단계에서 구한 벤더력을 이용하여 강판 양측에 가해지는 벤더력을 벤더 실린더의 총 면적으로 나누어 벤더 실린더의 압력 출력 증분치를 구하는 제6단계; 및

벤더 실린더 압력 제어 증분치를 구하기 위해 상기 벤더 실린더의 압력 출력 증분치에 곱해져야 하는 출력 조정계수를 구하는 제7단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계의 압연하중 변동량은 강판의 입측두께와 압연하중과의 관계를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계의 압연하중 변동량은 로드셀의 검출에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법.
제1항에 있어서,

상기 제5단계는 상기 강판의 크라운 변동량을 없애기 위해 강판의 크라운 변동방향의 반대방향으로 강판 일측에 벤더력을 가하는 것을 특징으로 하는 압연공정에서의 압연하중 변동에 의한 강판 크라운량 변동 방지방법.