KR19980052157A - 쌍롤식 박판제조장치의 롤 갭 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박판제조장치의 롤 갭 제어방법에 관한 것으로, 제어데이터를 사용하기 위해 박판두께를 측정하여 롤갭을 산술적으로 계산하는 공정과, 롤을 지나가는 박판두께와 게이지에서 측정된 데이터를 시간영역별로 천이하는 공정과, 지나가는 롤 속도와 코일링 속도를 보간법을 사용하여 게이지에서 획득된 박판두께를 롤 갭으로 치환되는 공정과, 각 롤 1주기의 원주방향으로 특정분해능에 따라 롤 표면점으로 나누어 그 점에서의 롤 갭 데이터를 저장하는 공정과, 저장된 롤 갭 데이터에 반대위상으로 회전하는 롤 표면 위의 점에서 제어하는 공정으로 이루어져서 된 것이다.

Description

쌍롤식 박판제조장치의 롤 갭 제어방법

본 발명은 박판제조장치의 롤 갭 제어방법에 관한 것으로, 특히 실제 상용으로 쓰이게 될 박판을 직접제조에 있어, 롤 갭을 매우 정밀하게 제어하여 박판두께를 일정하게 유지할 수 있도록 한 것이다.

종래에는 롤 고정자인 롤척갭을 접촉식 거리측정 센서를 사용하여 측정하는 방법이 있었고, 또한 텐션 베어링 사이의 갭을 접촉식센서를 사용하여 인터저널 갭을 측정하는 방법이 있었으며, 롤 표면위의 임의의 점(6),(6a)과 센서사이의 거리를 비접촉식 거리측정 센서를 사용하여 측정하고, 이를 기하학적 기법에 의해 롤 갭으로 환산하여 측정(WPI, 91-251630/34)하는 방법과, 롤 갭과 수평위치에 있는 롤반대편 표면의 점들과 비접촉식 센서들 사이의 거리를 측정하여 이를 롤 갭으로 환상하여 측정(대한민국 특허출원 제 95-68474)호 하는 방법이 있었다.

위와 같은 종래의 간접 방법에 의한 롤 갭 측정은 롤갭과 롤척의 베어링 틈새, 롤 표면의 곡률, 롤 휘어지는 양, 롤 열팽창 등의 원인으로 인해 많은 오차(200마이크론 이상)가 발생하였다.

그리고 베어링 틈새를 감소시키기 위해 주로 사용하는 인터저널 실린더는 그 제어압력에 따라 롤축의 휘어진 양이 변한다.

따라서 인터저널 갭은 롤 축 휘어진 양과 롤 휘어진 양의 차이, 즉 롤표면의 곡률 등의 원인으로 인해 롤 갭과 많은 오차(100마이크론 이상)를 지니게 된다.

또한, 기하학적인 기법을 사용하여 롤 갭을 측정하는 롤 곡률, 롤 열 팽창양, 기하학적 모형의 오차 등의 원인으로 인해 많은 오차(100 마이크론 이상)를 지니게 된다.

그리고 쌍롤 뒷쪽에서 비접촉식 센서를 사용하여 거리를 측정한 후, 이를 롤 갭으로 환산하는 기법은 롤 곡률, 롤의 열팽창 등의 원인으로 인해 많은 오차(50 마이크론 이상)를 지니게 된다.

이와 같이 실제 롤 갭을 알기는 매우 힘들고, 이미 롤 갭 측정방식에 있어서는 그 한계에 다다른 상태이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로, 턴디쉬에서 공급된 용강을 노즐을 통해 롤의 풀(pool)에 공급하여 회전하는 롤에서 풀의 용강에 압력을 가해 박판을 뽑아내는 방법인바, 이는 실제 상용으로 쓰이게 될 박판을 직접제조함으로써 롤 갭을 매우 정밀하게 제어하여 박판두께를 일정하게 유지하도록 함에 그 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 제어데이터를 사용하기 위해 박판두께를 측정하여 롤갭을 산술적으로 계산하는 공정과;

롤을 지나가는 박판두께와 게이지에서 측정된 데이터를 시간영역별로 천이하는 공정과;

지나가는 롤 속도와 코일링 속도를 보간법을 사용하여 게이지에서 획득된 박판두께를 롤 갭으로 치환되는 공정과;

각 롤 1주기의 원주방향으로 특정분해능에 따라 롤 표면점으로 나누어 그 점에서의 롤 갭 데이터를 저장하는 공정과;

저장된 롤 갭 데이터에 반대위상으로 회전하는 롤 표면 위의 점에서 제어하는 공정으로 이루어져서 롤 갭을 제어함에 있다.

도 1은 쌍롤식 박판 주조장치의 측면구성을 나타낸 상태도

도 2는 쌍롤식 박판 주조장치의 평면구성을 나타낸 상태도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 롤갭

2 : 롤척갭

3 : 인터저널갭

4, 4a : 베어링 틈새

5, 5a : 인코더

6, 6a : 롤 표면위의 임의의 점

7, 7a : 롤

8, 8a : 롤척

9, 9a : 베어링

10, 10a : 텐션 베어링

11, 11a : 접촉식 거리 측정센서

12, 12a : 밀프레임

13, 13a : 주 실린더

14, 14a : 롤 구동 모터

15, 15a : 롤 휘어진 양

16, 16a : 롤 축 휘어진 양

17, 71a : 인터저널 갭 휘어진 양

18, 18a : 롤 축 움직인 양

19, 19a : 롤 축

20 : 유니버셜 조인트

22 : 인터저널 실린더

본 발명은 롤의 회전시, 베어링 틈새/롤 표면의 곡률/롤 휘어짐에 따라 회전시 원심력 변동/뜨거운 용강 주입에 위한 롤 열팽창 등의 요인이 복합되어, 롤 1회전당 주기적인 롤 갭 변화가 나타난다.

상기와 같은 롤갭의 변화 현상을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

롤척(8),(8a) 측면에 장착된 접촉식 거리측정센서(11),(11a)를 이용하여 롤척(8)과 롤척(8a)사이의 롤척 갭(2)을 측정한다.

일반적으로 쌍롤식 박판 주조 공정에서 주요 제어 대상인 롤 갭(1)을 측정하기 위해 간접적으로 롤척 갭(2)을 측정하였다. 그러나 측정된 롤척 갭(2)은 실제 롤 갭(1)과 다음과 같은 이유로 인해 많은 오차를 지니고 있다.

먼저, 첫번째 이유는 롤(7),(7a)과 롤척(8),(8a)을 연결하기 위해 롤 축(19),(19a)과 롤 척(8),(8a)내에 베어링(9),(9a)을 사용함으로써 나타나는 베어링 틈새(4),(4a)이다. 이 베어링 틈새(4),(4a) 롤(7)과 롤(7a)사이에 용강이 유입되므로 인해 나타나는 롤(7)과 롤(7a)를 밀어내는 척력으로 인해 척력이 없을 경우에 비해 약 200~300마이크론 정도의 롤갭(2) 오차를 나타내게 된다.

따라서 베어링 틈새(4),(4')를 감소하기 위해 텐션 베어링(10),(10a) 사이를 인터저널 실린더(21)로 민다. 이때 인터저널 실린더(21)의 압력을 높이게 되면, 베어링 틈새(4),(4a)를 감소와 롤 휘어진 양(15),(15a), 롤 축 휘어진 양(16),(16a), 인터저널 갭 휘어진 양(17),(17a)이 나타나게 된다. 또한 롤 갭(1)을 임의로 움직이기 위해 고의로 주 실린더(13)(13a)에 힘을 가할 경우 앞에서 나타난 각각의 휘어진 양(15),(15a),(16),(16a),(17)(17a)이 변하게 된다.

일반적으로 주 실린더(13),(13a)는 롤 갭(1)을 줄이는 방향으로만 동작하는 실린더이므로 롤 갭(1)을 키우기 위한 인터저널 실린더(22)가 있다.

한편, 롤(7),(7a)를 회전하기 위해 사용하는 롤 구동모터(14),(14a)의 축은 롤 축(19),(19a)과의 유니버셜 조인트(20)를 통해 연결되어 있다.

기계적인 가공 공차로 인해 쌍롤 회전시 롤 축이 상하좌우로 움직이므로 롤 축 움직인 양(18),(18a)에 따른 롤갭(1) 변화도 일정한 두께의 박판을 제조하는데 저해 요소로 작용한다.

또한 롤 회전속도를 측정하기 위해 디지탈 센서인 인코더(5),(5a)가 장착되어 있다.

이와 같은 구조로 된 장치를 이용하여 본 발명의 측정방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 먼저 특정 제어 데이터를 특정 기간에 알 수 없고, 일정 시간이 지난후에 알 수 있을 경우, 이를 시간 영역 천이 기법과 보간법을 사용하여 특정 시간 제어 데이터로 사용한다. 일반적으로 박판 제조기에서는 박판의 두께를 측정하기 위해 엑쓰레이 게이지를 장착한다.

그러나 그 게이지는 설치 공간을 확보할 수 없어, 주조된 박판을 코일링하는 단계에서 사용한다. 주조된 박판두께 데이터는 롤 갭과 일치하므로, 이를 제어 데이터로 사용하기 위해 산술적인 계산이 필요하다. 측정된 엑쓰레이 게이지에서 획득된 박판두께 데이터는 코일링 속도에 의존하기 때문에 롤의 속도와는 무관하다. 그러므로 단순하게 롤을 지나가는 박판두께(롤갭)와 게이지에서 측정된 박판두께 데이터를 시간 영역 천이하고, 이와 같이 지나가는 롤 속도와 코일링 속도를 보간법(길이 방향 인터플레이션)을 사용하여 게이지에서 획득된 박판 두께를 롤의 롤 갭으로 치환된다.

한편, 롤 갭과 박판두께에 영향을 미치는 요소로 나열된 베어링 틈새, 롤 표면 곡률, 롤 휘어진 양, 롤 열팽창양은 결국 롤 모터에 의해 구동되는 롤의 1회전에 따라 주기적으로 반복된다. 그러므로 획득된 게이지 데이터로부터 롤 갭으로 치환하여 각 롤 1주기의 원주방향으로 특정 분해능에 따라 롤 표면 점으로 나누어서, 그 점에서의 롤 갭 데이터로 저장하여 둔다. 저장된 데이터는 20마이크론 이내의 오자 범위에서 주기적으로 반복된다.

한편, 롤을 원주방향으로 분해하기 위해 모터 속도 측정용 인코더 하기도 하고 모터속도 데이터를 사용하기도 한다. 한편 저장된 롤 갭 데이터에 반대 위상으로 회전하는 롤 표면 위에 점에서 제어를 한다.

이와 같이 본 발명은 직접 알 수 없는 롤 갭을 제어하기 위한 방법을 제시하였다. 본 방법은 시간 영역 종속 변수인 쌍롤 속도와 코일링 속도가 일치하지 않아 게이지에서 획득된 데이터가 롤 갭으로 치환하기 위한 기법을 묘사하였다.

또한, 롤 표면을 원주방향으로 나누어, 측점 롤 표면위에 점이 롤 갭위치로 왔을 때, 앞에서 치환된 롤 갭 데이터를 사용하여 롤 갭을 일정하게 유지한다.

이상과 같은 본 발명은 종래 롤 갭에 영향을 줄 수 있는 요인인 롤 열팽창 양, 롤 표면 곡률, 베어링 틈새, 롤 휘어진 양 등의 복합적인 결과로 인해 나타나는 롤 갭을 실제 각 롤 점에서 영향으로 나타내어 롤 갭을 제어함은 물론, 롤 갭에 영향을 주는 요인들은 그 주기가 롤 1회전에 따라 반복되므로, 롤 1회전에 따라 반복된 롤 갭 위치의 롤 표면의 점을 롤 갭 제어 프로시저에 사용하므로 매우 일정한 박판을 주조할 수 있고, 또한 간접적으로 롤 갭을 측정하기 위한 추가 센서 사용없이도 롤 갭 자동 제어가 가능하므로 재료원가를 절약할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 제어데이터를 사용하기 위해 박판두께를 측정하여 롤갭을 산술적으로 계산하는 공정과,

   롤을 지나가는 박판두께와 게이지에서 측정된 데이터를 시간영역별로 천이하는 공정과,

   지나가는 롤 속도와 코일링 속도를 보간법을 사용하여 게이지에서 획득된 박판두께를 롤 갭으로 치환되는 공정과,

   각 롤 1주기의 원주방향으로 특정분해능에 따라 롤 표면점으로 나누어 그 점에서의 롤 갭 데이터를 저장하는 공정과,

   저장된 롤 갭 데이터에 반대위상으로 회전하는 롤 표면 위의 점에서 제어하는 공정으로 이루어져서 됨을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조장치의 롤 갭 제어방법.