KR100985280B1

KR100985280B1 - 연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법

Info

Publication number: KR100985280B1
Application number: KR1020030058012A
Authority: KR
Inventors: 정현식
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2010-10-04
Also published as: KR20050020243A

Abstract

본 발명은 조질압연기(SPM)에서 강판의 연신율에 따라 강판의 텐션(Tension) 및 압연하중의 제어를 통해서 목표로 하는 일정 연신율을 제어하는 연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 연속소둔라인에서의 조절압연기의 연신율 제어방법에 있어서, 상기 조질압연기에 대해 검출한 실제 압연하중이 사전에 설정된 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나는 경우에 상기 조질압연기의 전후방 텐션을 1차로 제어하고, 이후, 상기 조질압연기의 전방에서 검출한 실제 압연하중이 사전에 설정된 제2 압연하중 범위(LR2)를 벗어나는 경우에 상기 조질압연기의 전후방 텐션을 2차로 제어하며, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나지 않는 경우와, 상기 2차 텐션 제어후 검출한 실제 연신율과 사전에 설정된 목료연신율과의 비교결과에 따라 압연하중의 상승 및 하강을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 스트립의 목표 연신율을 확보할 수 있고, 강판의 표면조도, 형상 교정 및 기계적 성질을 개선시킬 수 있는 효과가 있다

조질압연기(SPM), 일정 연신율, 압연하중(Roll Force), 텐션(Tension)

Description

연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법{A METHOD FOR CONTROLLING THE ELONGATION OF SKIN PASS MILL IN CONTINUOUS ANNEALING LINE}

도 1은 조질압연기(SPM)의 작업 공정도이다.

도 2는 종래의 연속소둔라인 조질압연기(SPM)의 제어장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명을 수행하기 위한 연속소둔라인 조질압연기의 제어장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법을 보이는 플로우챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 조질압연기 2 : 압연하중 실린더

3 : 압연하중 센서 4 : 스트립라인

31 : 상위컴퓨터(SCC) 32 : 압연하중 제어기

33 : 압연하중 검출기 34 : 연신율 검출기

본 발명은 냉연강판의 연속소둔라인(CAL) 조질압연기(SPM) 연신율 제어방법에 관한 것으로, 특히 조질압연기(SPM)에서 강판의 연신율에 따라 강판의 텐션(Tension) 및 압연하중의 제어를 통해서 목표로 하는 일정 연신율을 제어함으로써, 스트립의 목표 연신율을 확보할 수 있고, 강판의 표면조도, 형상 교정 및 기계적 성질을 개선시킬 수 있도록 하는 연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 소둔 공정에서는 두께, 폭, 강종이 다른 스트립을 입측 용접기(Welder)에서 용접한 후 이를 열처리하기 위하여 연속 소둔로(Furnace)에 통과시켜 원하는 강도(Tensile Strength)를 위한 목표 온도까지 열처리를 한 후, 조질압연기(SPM)를 거치면서 표면에 조도 부여, 형상 교정, 기계적 성질 개선(Stretcher Strain)이 개선되게 된다. 특히 기계적 성질을 개선하기 위하여 각 강종, 두께별 스트립의 연신율이 다르게 설정되어 있고 이에 맞는 연신율을 확보하기 위하여 압연 조건을 서로 달리 설정되어지게 된다.

도 1은 조질압연기(SPM)의 작업 공정도이다.

도 1을 참조하면, 조질압연 공정은 연속적으로 작업이 이루어지는 동안 소재 조건이 다른 스트립들이 용접되어 있는 구간이 조질압연기(SPM)를 통과하게 되면, 각 소재 조건에 맞는 작업 지시로 조질압연기 입출측 장력 및 압연하중이 부여되어 작업이 이루어지게 된다. 상기 조질압연기(SPM) 공정은 상위 컴퓨터(Supervisor Control Computer:SCC)(11)에서 작업 지시가 보내면 이를 하위 컴퓨터(Programmable Logic Controller:PLC)(12)에서 작업 지시를 받아 그에 맞는 조건으로 조질압연기(13)를 제어하여 연신율을 제어하게 된다.

각 소재별 조질압연기(SPM)의 작업 조건은 한번 설정(Setting)되면 이 설정된 지시 값에 따라 작업을 수행된다. 한 소재 내에서 한번의 작업 지시를 받아 조질압연기(SPM) 작업이 이루어지고, 스트립(1) 전구간에서의 목표로 설정된 연신율이 나오게 되면, 이상없이 한번의 지시값으로 작업이 이루어져도 상관이 없지만, 실제 스트립(1)에서는 동일 작업 조건 하에서도 스트립(1)의 길이별로 차이를 보이게 된다. 이는 열간 압연시 스트립(1)을 코일(Coil)로 권취 하였을 경우, 권취된 내외권부나 중앙부의 냉각 속도가 달라지기 때문에 항복강도가 길이별로 서로 다르게 발생하게 된다. 또한 조질압연기(SPM)를 통과하는 시점의 속도가 증가함에 따라서 항복강도는 증가하기 때문에 고속으로 운전중일때의 연신율은 동일 작업조건하에서 보다 낮게 나오게 된다.

도 2를 참조하면, 종래의 연속소둔라인 조질압연기(SPM)의 제어장치는 조질압연기(1)를 통과하는 스트립(4)의 연신율을 연신율 검출기(24)에서 검출하고, 상기 조질압연기(1)의 압연하중을 센서(3) 및 압연하중 검출기(4)를 통해서 검출하며, 상기 연실율을 감시하면 압연하중을 제어하는 연신율 모드(Elongation Mode)로 작업을 수행한다.

이러한 종래의 연신율 모드(Elongation Mode)로 작업을 하게 되면, 압연 하중이 목표 연신율을 맞추기 위하여 추종하는 형태로 작업이 이루어지다 보니, 연신율이 잘 확보되는 강종에서는 적은 압연하중에서도 높은 연신율이 나오므로, 목표 연신을 맞추기 위하여 압연하중이 낮게 제어하게 된다.

그러나, 이와같은 종래의 방식에 의하면, 낮은 압연 하중에까지 도달하게 되어, 압연시 마찰력을 줄여주기 위해 뿌려주는 압연유가 압하력에 의하여 제거되어지지 못하고 스트립(4)의 표면에 남아 있을 가능성이 높게 되며, 압연하중(2)이 부족한 부분은 기계적 성질을 개선하기 위해 조질압연기를 통과해야 하는 조질압연 목적을 제대로 수행할 수 없게 되는 문제점이 있다.

또한 연신율이 잘 확보되지 않는 소재 작업을 하게 된다면, 목표 연신율 확보를 위한 압연 하중이 너무 높게 상향되는 경향이 발생하게 되어 스트립(4)의 폭간 레벨 편차가 발생하게 되면 스트립(4)의 형상이 불량하게 되어 형상 교정이 난이한 문제점을 유발하게 된다. 또한 높은 압연하중 하에서의 스트립이 통과한다면 스트립의 연속성을 끊기게 할 수 있는 파단(破斷)이 일어날 가능성이 크게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 조질압연기(SPM)에서 강판의 연신율에 따라 강판의 텐션(Tension) 및 압연하중의 제어를 통해서 목표로 하는 일정 연신율을 제어함으로써, 스트립의 목표 연신율을 확보할 수 있고, 강판의 표면조도, 형상 교정 및 기계적 성질을 개선시킬 수 있도록 하는 연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 방법은

연속소둔라인에서의 조절압연기의 연신율 제어방법에 있어서,

상기 조질압연기에 대해 검출한 실제 압연하중이 사전에 설정된 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나는지의 여부를 판단하는 단계;

상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나는 경우, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 상향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제1 텐션으로, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 하향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제2 텐션으로 상기 조질압연기의 전후방 텐션을 1차로 제어하는 단계;

상기 1차 텐션 제어후, 상기 조질압연기의 전방에서 검출한 실제 압연하중이 사전에 설정된 제2 압연하중 범위(LR2)를 벗어나는지의 여부를 판단하는 단계;

상기 제2 압연하중 범위(LR2)를 벗어나는 경우, 상기 제2 압연하중 범위(LR2)를 상향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제3 텐션으로, 상기 제2 압연하중 범위(LR2)를 하향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제4 텐션으로 상기 조질압연기의 전후방 텐션을 2차로 제어하는 단계; 및

상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나지 않는 경우와, 상기 2차 텐션 제어후 검출한 실제 연신율과 사전에 설정된 목료연신율을 비교하여 실제 연신율이 목표연신율보다 클 경우에는 압연하중의 상승을 제어하고, 반대로 실제 연신율이 목표연신율보다 작을 경우에는 압연하중의 하강을 제어하는 단계

로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명을 수행하기 위한 연속소둔라인 조질압연기의 제어장치는

사전에 소재 및 조업데이타를 설정하고, 이 설정된 데이터를 제공하는 서정상위컴퓨터(31)와, 상기 상위컴퓨터(31)로부터의 데이터와, 검출한 압연하중 및 연신율에 기초해서 텐션 및 압연하중을 제어하여 강판이 원하는 일정한 원신율을 갖도록 제어하는 압연하중 제어기(32)와, 상기 조질압연기(1)의 압연하중을 검출하는 압연하 중 검출기(33)와, 상기 조질압연기(1)의 연신율을 검출하는 SPM 연신율 검출기(34)를 포함하고 있다.

또한, 상기 조질압연기의 전후단에 텐션(tension)을 인가할 수 있는 브리들 롤(Bridle Roll)(5A,5B)이 설치되어 있다. 상기 브리들 롤(Bridle Roll)(5A,5B)에는 속도를 감지할 수 있는 펄스발생기(PLG)가 설치되어 있다. 이에 따라 상기 조절압연기의 전후단에 설치된 펄스발생기(PLG)로부터의 펄스(Pulse)를 속도로 환산하여 이 속도를 이용하여 연신율을 알 수 있다. 그리고, 상기 조질압연기(SPM)를 통과하기 전에, 소재의 변경을 알 수 있는 즉, 용접부가 조질압연기를 통과하는 시점을 알 수 있는 센서가 조질압연기의 전단에 설치되어 있다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명의 연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법에서, 최초 조질압연기의 전단에 소재가 바뀌는 부분이 들어오게 되는 것을 해당 센서가 감지하게 된다. 이 감지신호가 들어오게 되면, 이때부터 스트립의 소재 변경부가 조질압연기를 통과하기 직전까지 브리들 롤(Bridle Roll)(5A,5B)에 설치된 펄스발생기(PLG)에 의한 펄스에 기초해서 길이를 계산하게 된다. 이 길이 계산에 의하여 소재 변경부가 조질압연기에 통과하기 직전에 상위컴퓨터(SCC)에서 소재에 대한 작업지시가 내려오게 된다. 작업지시는 소재 두께, 폭, 강종 및 목표 연신율, 조질압연기 전후단 텐 션 및 압연하중 또는 압하력(Roll Force) 등이다.

이와같이, 상위컴퓨터(31)로부터 압연하중 제어기(32)가 작업 지시를 받게 되면, 조질압연기의 전후단 텐션(Tension) 및 압연하중(Roll Force)을 제어하게 되는데, 냉연 연속공정 설비인 조질압연기에서의 강판에 일정 연신율이 확보되지 못하는 과정에서 일정 연신율을 확보하기 위한 방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법을 보이는 플로우챠트로서, 도 4를 참조하면, 먼저, 상기 조질압연기에 대해 검출한 실제 압연하중이 사전에 설정된 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나는지의 여부를 판단한다(S41,S42).

이에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 연신율 제어에 앞서, 최초 조질압연기의 전단에 소재가 바뀌는 부분(용접부)이 들어오게 되는 것을 센서가 감지하게 되고, 이 감지신호가 들어오게 되면, 이때부터 스트립의 소재 변경부가 조질압연기를 통과하기 직전까지 펄스발생기(PLG)에서 길이를 계산하게 된다.

이 길이 계산에 의하여 소재 변경부가 조질압연기에 통과하기 직전에 상위컴퓨터에서 소재에 대한 작업지시가 내려오게 되고, 이때, 연신율과 관련된 압연하중(Roll Force)과 조질압연기의 전후단 텐션 지시값이 내려오면, 이에 맞게 압연하중과 텐션을 인가하여 압연하중과 텐션이 바뀐 직후 연신율모드(Elongation Mode)가 추종하게 된다.

그 다음, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나는 경우, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 상향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제1 텐션으로, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 하향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제2 텐션으로 상기 조질압연기의 전후방 텐션을 1차로 제어한다(S43,S44).

예를 들어, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 대략 설정 압연하중의 ±10%인 범위 범위로 설정할 수 있는데, 이 경우에는 압연하중이 초기 설정치의 대략 ±10%를 벗어날 경우에 조질아연기의 전후단 텐션값도 대략 ±10%로 변화를 주게 할 수 있다.

그 다음, 상기 1차 텐션 제어후, 상기 조질압연기의 전방에서 검출한 실제 압연하중이 사전에 설정된 제2 압연하중 범위(LR2)를 벗어나는지의 여부를 판단한다(S45).

그 다음, 상기 제2 압연하중 범위(LR2)를 벗어나는 경우, 상기 제2 압연하중 범위(LR2)를 상향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제3 텐션으로, 상기 제2 압연하중 범위(LR2)를 하향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제4 텐션으로 상 기 조질압연기의 전후방 텐션을 2차로 제어한다 (S46,S47).

예를 들어, 상기 제2 압연하중 범위(LR2)를 대략 설정 압연하중의 ±20%인 범위로 할 수 있는데, 이 경우, 상기 1차 텐션 제어후, 변환된 압연 하중과 조질압연기의 전후단 텐션값에 대한 압연 하중이 속도 변화에 따라 이전의 압연 하중의 대략 ±10%를 다시 한번 벗어나게 된다면, 다시 변경된 텐션하에서 텐션값을 다시 대략 ±10%로 변화시키면서 연신율을 추종하게 한다.

그 다음, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나지 않는 경우와, 상기 2차 텐션 제어후 검출한 실제 연신율과 사전에 설정된 목료연신율을 비교하여 실제 연신율이 목표연신율보다 클 경우에는 압연하중의 상승을 제어하고, 반대로 실제 연신율이 목표연신율보다 작을 경우에는 압연하중의 하강을 제어한다(S48,S49).

이 연신율 모드(Elongation Mode)가 작동되면 최초 설정된 압연하중과 조질압연기의 전후단 텐션 설정값에 의하여 조질압연기 작업수행중에 조질압연기의 전후단의 브리들 롤(Bridle Roll)에 설치된 펄스발생기(PLG)에 의한 펄스에 따라 속도를 산출하고, 이 산출된 속도의 차이에 의하여 연신율을 계산하게 되는데, 상기 연신율은 하기 수학식1과 같이 계산될 수 있다.

여기서, ε는 연신율이고, L', L은 각각 조질압연기(SPM) 통과전과 통과후의 판 길이이며, Vso,Vsi는 각각 조질압연기의 입측 및 출측에서의 강판 이송속도를 나타낸다.

즉, 상기 계산된 연신율이 목표 연신율보다 낮게 되면 압연하중이 올라가도록 제어하고, 상기 계산된 연신율이 목표 연신율보다 높게 되면 압연 하중은 낮아지게 된다. 이런 형태로 일정 연신율을 맞추기 위하여 압연하중이 변하게 된다.

상기한 본 발명의 연신율 제어 방법에서는, 연신율 실측값의 신호를 받아 목표 연신율과 비교하여 실제 연신율이 적게 나왔을 경우에는 압연 하중을 높여주고 목표 연신율 보다 높게 나왔을 경우에는 압연하중을 낮추어 일정 연신율을 확보하는 방법을 사용하는데, 이를 연신율 모드(Elongation Mode)라고 한다.

전술한 바와같은 본 발명에서는, 연신율모드(Elongation Mode)가 작동되어, 목표 연신율에 맞게 조질압연기의 전후단 텐션 및 압연하중이 변화되면서, 목표 연신율을 찾아 갈때까지 압연하중이 움직이게 된다. 압연하중이 초기 설정값의 대략 ±10%를 벗어나게 될 경우에 조질압연기의 전후단 텐션값이 대략 ±10%로 재설정되면서 압연하중이 목표 연신율을 추종할 수 있게 한다.

이에 따라, 일정 연신율을 확보하기 위해 사용되는 연신율 모드(Elongation Mode)를 최적으로 제어하여, 연신율이 잘 나오는 소재에 대하여 압연 하중이 낮아져 수절 불량, 미압연구간이 발생하는 것을 방지하고, 연신율이 적게 나오는 소재에 대하여 압연 하중이 증가하여, Strip(1) 형상불량을 막고 파단을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 조질압연기(SPM)에서 강판의 연신율에 따라 강판의 텐션(Tension) 및 압연하중의 제어를 통해서 목표로 하는 일정 연신율을 제어함으로써, 스트립의 목표 연신율을 확보할 수 있고, 강판의 표면조도, 형상 교정 및 기계적 성질을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하므로, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

Claims

연속소둔라인에서의 조질압연기의 연신율 제어방법에 있어서,

상기 조질압연기에 대해 검출한 실제 압연하중이 사전에 설정된 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나는지의 여부를 판단하는 단계(S41,S42);

상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나는 경우, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 상향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제1 텐션으로, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 하향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제2 텐션으로 상기 조질압연기의 전후방 텐션을 1차로 제어하는 단계(S43,S44);

상기 1차 텐션 제어후, 상기 조질압연기의 전방에서 검출한 실제 압연하중이 사전에 설정된 제2 압연하중 범위(LR2)를 벗어나는지의 여부를 판단하는 단계(S45);

상기 제2 압연하중 범위(LR2)를 벗어나는 경우, 상기 제2 압연하중 범위(LR2)를 상향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제3 텐션으로, 상기 제2 압연하중 범위(LR2)를 하향으로 벗어나는 경우에는 사전에 설정된 제4 텐션으로 상기 조질압연기의 전후방 텐션을 2차로 제어하는 단계(S46,S47); 및

상기 제1 압연하중 범위(LR1)를 벗어나지 않는 경우와, 상기 2차 텐션 제어후 검출한 실제 연신율과 사전에 설정된 목료연신율을 비교하여 실제 연신율이 목표연신율보다 클 경우에는 압연하중의 상승을 제어하고, 반대로 실제 연신율이 목표연신율보다 작을 경우에는 압연하중의 하강을 제어하는 단계(S48,S49)

로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 압연하중 범위(LR1)는

설정 압연하중의 ±10%인 범위인 것을 특징으로 하는 연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 압연하중 범위(LR2)는

설정 압연하중의 ±20%인 범위인 것을 특징으로 하는 연속소둔라인 조질압연기 연신율 제어방법.