KR20040049623A - 후판압연기의 압연하중 예측방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소의 후판압연공정에서 후판압연기의 압연하중을 예측하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 제철소의 후판압연공정에서 후판압연시 후판압연기의 압연하중을 하기 식을 이용하여 예측하는 방법이 제공된다.

본 발명은 압연하중 측정치의 데이터 수, 평균값 및 표준편차를 이용하여 측정데이터에 대한 신뢰계수를 구하고, 이 값을 이용하여 압연하중 보정량을 결정함으로서 압연하중오차를 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

후판압연기의 압연하중 예측방법{Method for Predicting Rolling Force of Plate Mill}

본 발명은 제철소의 후판압연공정에서 후판압연기의 압연하중을 예측하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 후판압연완료 후 수집한 압연하중 측정치를 이용하여 보다 정도가 높게 후판압연기의 압연하중을 예측하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 압연하중은 하기 압연하중 수학식(1)에 의해 계산한다.

여기서Qp, Ld, W는 모두 압연재와 압연롤의 크기 및 압연 중 압연재와 롤의 접촉에 의해 형성되는 기하학적인 형상에 관계되는 인자이다.

변형저항 K_m은 소재를 고온에서 변형시킬 때의 평균유동응력을 나타내며 소재의 화학성분,온도, 변형속도 및 변형율에 따라 변화한다.

압연 중 강의 변형저항은 일반적으로 하기 수학식(2)[미사카(美坂)의 식]를 사용하여 구한다.

이 외에도 변형저항을 구하는 식으로는 시다(志田)식 등 다양한 변형저항 예측식이 제안되어 있으나, 기본적인 변형저항 모델은 유사하다.

상기와 같은 변형저항식을 포함한 압연하중 예측식은 어느 정도 오차를 포함하므로 압연하중 예측치는 측정치와 차이가 발생한다.

결국, 압연하중 예측오차는 압연 후 강판의 두께를 예측하는 하기 수학식(3)에 의하여 두께를 구할 시 오차를 유발시키므로 두께 제어정도가 저하하게 된다.

종래에는 이러한 압연하중 예측오차를 줄이기 위해, 압연재를 강종별, 치수별 구분하여 별도의 압연하중 보정계수를 설정하고, 압연이 종료되면 압연하중 비(측정하중/예측하중)를 이용하여 하기 수학식(4)에 의해 압연하중 보정계수를 다시 구함으로서 압연하중 예측오차를 보정하였다.

따라서 다음 패스(Pass) 또는 다음 소재 압연 시에는 새롭게 구한 압연하중 보정계수Knew를 이용하여 하기 수학식(5)를 이용하여 압연하중을 예측하였다.

그러나, 후판압연에서는 압연소재의 길이가 4~50m로 짧고 다양하여, 압연후의 측정치의 신뢰도에 문제가 있는 경우가 발생한다.

예를 들면, 도 1의(b)와 같이 길이가 길고 두께가 얇은 압연재는 압연하중의 길이방향 편차가 작지만, 도 1의 (a)와 같이 압연재의 길이가 비교적 짧고 두께가 두꺼운 경우에는 압연하중 측정 데이터 수가 적을 뿐만 아니라, 압연재의 선.후단부에서 압연하중 측정치의 불안정 등에 의한 압연하중 실적 평균치에 왜곡현상이 발생하므로 압연하중 보정계수를 측정실적을 토대로 다시 보정해도 압연하중은 수렴하지않고 계속 큰 편차를 보이게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 압연재의 길이가 짧고 가역압연을 실시하는 후판압연 공정에서 측정데이터에 대한 신뢰계수를 구하여 압연하중 보정량을 결정하고, 이 값을 이용하여 압연하중을 보정함으로써, 압연하중 예측오차의 헌팅(Hunting) 현상을 방지할 수 있는 후판압연기의 압연하중 예측방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 압연하중의 측정치 분포를 나타낸 모식도로서,

(a)는 압연재의 길이가 짧은 후물재(두께 25mm 이상재)이고,

(b)는 두께가 얇은 박물재(두께 15mm 이하) 임.

도 2는 본 발명을 구현할 수 있는 바람직한 후판압연설비의 구성도.

도 3은 측정치의 데이터(Data) 개수에 대한 영향계수를 나타낸 모식도.

도 4는 측정치의 신뢰계수를 고려한 압연하중 보정계수를 나타낸 모식도로서,

(a)는 동일한 평균치 및 표준편차에서 데이터 수 변화에 따른 압연하중 보정계수의 변화를 나타내고,

(b)는 동일한 평균치 및 데이터 수에서 표준편차 변화에 따른 압연하중 보정계수의 변화를 나타냄.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 . . 압연재 2 . . 후판압연기 3 .. . 압연하중 검출기(Load Cell) 4 . . 설비제어 장치 5 . . 공정제어 계산기

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 후판압연시 후판압연기의 압연하중을 측정하는 단계;

상기와 같이 측정된 압연하중 측정치의 데이터(Data)수를 이용하여 하기 수학식(6)에 의하여 측정 데이터 영향계수(Fd)를 구하는 단계;

측정개수와 측정치의 통계실적에 의해 하기 수학식(7)을 이용하여 측정치데이터의 신뢰계수(CoeF)를 구하는 단계;

상기에서 구한 신뢰계수(CoeF)를 이용하여 하기 수학식(8)에 의하여 압연하중 보정량 결정계수(α')를 구하는 단계;

상기에서구한 압연하중 보정량 결정계수(α')를 이용하여 하기 수학식(9)에 의하여 압연하중 보정계수(Knew')를 구하는 단계; 및

상기에서 구한 압연하중 보정계수(Knew')를 이용하여 하기 수학식(10)에 의하여

다음 패스(Pass) 또는 다음 압연소재에 대해 압연하중(P")을 예측하는 단계를 포함하여 구성되는 후판압연기의 압연하중 예측방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명을 수행할 수 있는 바람직한 후판압연설비의 일례가 나타나 있다.

본 발명 방법에 따라 가역압연을 실시하는 후판압연기에서 압연하중을 예측하기 위해서는, 바람직하게는 도 2에서와 같이 공정제어 계산기(5)와 리얼 타임(Real time)설비제어장치(4)및 수집한 데이터를 일정 주기로 보관할 수 있는 파일(6)을 구축하는 것이다.

도 2에서, 부호 1은 "압연재"를 나타내고, 부호 2는 "후판압연기"를 나타내고, 부호 3은 "압연하중 검출기"를 나타낸다.

우선 공정제어계산기 (5)에서 바람직하게는 하기 수학식(1)에 의해 압연하중을 구한다.

(수학식 1)

다음에는 하기 수학식(3)에 의해 롤 갭(Roll Gap) 설정치를 구한다.

(수학식 3)

다음에는 상기에서 구한 롤 갭 설정치를 설비제어기(4)로 전송 지시하고, 설비제어기(4)에서는 수신한 롤 갭 설정치를 이용하여 압연기를 제어하여 후판압연을 실시한 후에 압연하중 검출기(3)에서 검출한 압연하중 및 각 제어실적을 설비제어기(4)를 통해 수집한다.

한편, 압연하중 검출기(3)를 통해 수집하는 압연하중 데이터는 0.5m 간격으로 데이터 파일(6)에 관리하는 것이 바람직하다.

다음에는 압연하중 측정치의 측정개수를 이용하여 하기 수학식(6)에 의해 측정 데이타 영향계수(Fd)를 구한다.

(수학식 6)

여기서, 측정 데이터 영향계수는 도 3과 같이 측정 데이터 수가 많을 수록 작은 값이 되도록 한다.

다음에는 압연하중 측정치의 평균, 표준편차 등 통계실적을 이용하여 하기 수학식(7)에 의해 측정 데이터의 신뢰계수(CoeF)를 구한다.

(수학식 7)

한편, 표준편차는 평균치 대비 작을수록 압연하중이 안정한 상태를 나타내므로 분자로 하였다.

따라서 신뢰계수가 작은 값일수록 공정이 안정된 상태를 보임을 나타낸다.

다음에는 상기에서 구한 측정치의 신뢰계수를 이용하여 하기 수학식(8)에 의해 압연하중 보정량 결정계수(α')를 구한다.

(수학식 8)

상기 수학식 (8)에서 상수 c는 0.5~0.6 이 바람직하다.

도 4는 c: 0.6, 압연하중 평균: 3909톤 , 편차: 157톤으로 압연된 소재에 대한 예로서 (a)에 나타난 바와 같이, 측정 데이터의 수가 많을수록 압연하중 보정량 결정계수가 큰 값을 나타냄을 알 수 있다.

또한, 도 4의 (b)에 나타난 바와 같이 동일 데이터 개수(50개)에서도 표준편차가 클수록 공정이 불안정한 상태이므로 압연하중 보정량 결정계수가 작은 값을 나타냄을 알 수 있다.

다음에는 상기에서 구한 압연하중 보정량 결정계수(α')를 이용하여 압연하중 보정계수(Knew')를 하기 수학식(9)에 의해 새로 구한다.

(수학식 9)

다음에는 상기에서 새로 구한 압연하중 보정계수 (Knew')를 이용하여 하기 수학식(10)에 의해 다음 패스(Pass) 또는 다음 압연재에 대한 압연하중(P")을 다시 구한다.

(수학식 10)

다음에는 상기와 같은 과정을 압연 패스(Pass)가 끝날 때 마다 반복하여 압연하중 오차를 보정함으로서 압연하중 예측오차를 효과적으로 줄일 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

제품두께: 10~30mm, 제품 폭: 2000~4500mm 범위의 강판을 각각 1000매에 대해 종래방법에 의해 압연하중 오차를 보정한 경우와 본 발명방법에 의해 압연하중오차를 보정한 경우를 표1에 나타내었다.

구 분	종래 방법	본 발명	비 고
N(Data 수)	1000	1000	압연하중오차: 측정압연하중-계산압연하중평균: 압연하중 오차의 평균치편차: 압연하중 오차의 표준편차
Ave(평균)	-48.3톤	-7.1톤
S(표준편차)	118.8톤	82.0톤

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 종래방법에 의한 경우에는 압연하중 오차가 평균: -48.3톤, 편차: 118.8톤이고, 본 발명에 의한 경우에는 압연하중 오차 평균: -7.1톤, 표준편차: 82.0톤으로서 압연하중 예측오차는 종래방법 대비 본 발명법에 의한 경우가 평균: 31.2톤, 편차: 36.8톤이 감소됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 압연하중 측정치의 데이터 수, 평균값 및 표준편차를 이용하여 측정데이터에 대한 신뢰계수를 구하고, 이 값을 이용하여 압연하중 보정량을 결정함으로서 압연하중오차를 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 후판압연시 후판압연기의 압연하중을 측정하는 단계;

   상기와 같이 측정된 압연하중 측정치의 데이터(Data)수를 이용하여 하기 수학식(6)에 의하여 측정 데이터 영향계수(Fd)를 구하는 단계;

   (수학식 6)

   측정개수와 측정치의 통계실적에 의해 하기 수학식(7)을 이용하여 측정치데이터의 신뢰계수(CoeF)를 구하는 단계;

   (수학식 7)

   상기에서 구한 신뢰계수(CoeF)를 이용하여 하기 수학식(8)에 의하여 압연하중 보정량 결정계수(α')를 구하는 단계;

   (수학식 8)

   상기에서 구한 압연하중 보정량 결정계수(α')를 이용하여 하기 수학식(9)에 의하여 압연하중 보정계수(Knew')를 구하는 단계; 및

   (수학식 9)

   상기에서 구한 압연하중 보정계수(Knew')를 이용하여 하기 수학식(10)에 의하여

   (수학식 10)

   다음 패스(Pass) 또는 다음 압연소재에 대해 압연하중(P")을 예측하는 단계를 포함하여 구성되는 후판압연기의 압연하중 예측방법
2. 제1항에 있어서, 수학식(8)에서 상수 c의 값이 0.5~0.6인 것을 특징으로 하는 후판압연기의 압연하중 예측방법