KR20050041118A

KR20050041118A - 권취기의 장력제어방법

Info

Publication number: KR20050041118A
Application number: KR1020030076149A
Authority: KR
Inventors: 최용준
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-04
Also published as: KR100988501B1

Abstract

본 발명은 열간압연공정에서 가공된 철판을 맨드렐에 감기 위한 권취장력을 조절하는 장력제어방법으로서, 상기 철판의 특성에 맞게 권취장력을 설정하는 제1단계; 상기 설정된 권취장력에 따라 상기 맨드렐의 구동토크를 산정하는 제2단계; 상기 철판의 온도를 측정하는 제3단계; 상기 제3단계에서 측정된 온도와 상기 철판의 기준온도를 비교하는 제4단계; 및 상기 제4단계에서 얻어진 온도편차를 고려하여 상기 맨드렐의 구동토크를 보정하는 제5단계를 포함한다. 이 장력제어방법은 권취되는 철판의 온도를 측정하여 철판의 장력에 맞게 맨드렐의 구동토크를 조정하므로 우수한 품질의 철판코일을 생산할 수 있다.

Description

권취기의 장력제어방법{TENSION CONTROL METHOD FOR STEEL PLATE COILER}

본 발명은 열간압연에서 철판을 감는 권취기의 장력제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철판의 장력상태를 보다 정확히 파악하여 이를 제어할 수 있도록 철판의 온도를 측정하는 센서가 구비되고 이를 통해 장력제어 값을 보정하는 권취기의 장력제어방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 권취기를 대략적으로 나타낸 것이다.

일반적으로 열간압연에서 사용되는 권취기는 핀치롤(10), 맨드렐(20), 및 제어장치(40)로 구성되어 있다. 핀치롤(10)은 철판(100)을 맨드렐(20)로 안내하고 맨드렐(20)에 감겨지는 철판(100)의 장력을 조절하는 역할을 한다. 맨드렐(20)의 주위에는 복수개의 레퍼롤(30)이 설치되어 있다. 이 레퍼롤(30)은 철판(100)이 맨드렐(20)에 잘 감기도록 안내하는 역할을 수행한다. 제어장치(40)는 핀치롤(10), 맨드렐(20) 및 레퍼롤(30)이 설정된 값으로 운행되도록 제어한다.

한편, 철판(100)은 권취기로 유입되기 전에 냉각장치에서 냉각된다. 냉각장치는 철판(100)을 냉각온도를 조절하여 철판(100)의 조직을 변화시킨다. 이때, 철판(100)의 장력은 온도의 급격하게 변화에 의해 달라지게 된다. 그러나, 열간압연에서는 장력측정장치를 설치하는 것이 어려워 위와 같은 철판의 장력변화를 감지하여 제어하기 어렵다. 또한, 열간압연에서는 냉간압연과 달리 철판의 압연이 단속적으로 이루어지므로 설사 철판의 장력을 측정하여도 압연롤을 이용하여 권취장력을 제어하는 것은 쉽지 않다. 때문에, 권취기의 맨드렐이 철판의 장력을 임의로 고려하여 일정하게 제어하므로 생산되는 철판코일의 질이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열간압연에서 철판장력변화의 주요인인 철판의 온도를 감지하고 이를 토대로 맨드렐의 구동토크를 보정하여 철판이 일정한 상태로 권취될 수 있도록 하는 권취기의 장력제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 한 양태에 따르면 열간압연공정에서 가공된 철판을 맨드렐에 감기 위한 권취장력을 조절하는 장력제어방법으로서, 상기 철판의 특성에 맞게 권취장력을 설정하는 제1단계; 상기 설정된 권취장력에 따라 상기 맨드렐의 구동토크를 산정하는 제2단계; 상기 철판의 온도를 측정하는 제3단계; 상기 제3단계에서 측정된 온도와 상기 철판의 기준온도를 비교하는 제4단계; 및 상기 제4단계에서 얻어진 온도편차를 고려하여 상기 맨드렐의 구동토크를 보정하는 제5단계를 포함하는 권취기의 장력제어방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 권취기의 장력제어방법을 블록도로 나타낸 것이다.

제1단계(S10)는 철판에 대한 권취장력을 설정하는 단계이다. 권취장력은 압연하고자 하는 철판의 종류 및 철판의 두께 등을 고려하여 설정한다. 제2단계(S20)는 권취장력이 제1단계(S10)에서 설정된 대로 유지되도록 핀치롤과 맨드렐의 구동토크를 산정하는 단계이다. 일반적으로 권취기에서 작업되는 철판은 핀치롤에 의해 이송된 후 맨드렐에 감겨지므로, 핀치롤과 맨드렐의 구동토크를 조절하면 권취장력을 임의대로 조정하는 것이 가능하다.

제3단계(S30)는 철판의 온도를 측정하는 단계이다. 철판은 권취기로 유입되기 전에 냉각장치에서 냉각되는데, 이 공정에서 잃거나 얻은 온도 변화로 의해 철판의 장력이 변화된다. 그러나, 열간압연에서는 철판의 장력을 측정하기가 어려우므로 비교적 측정이 용이한 철판의 온도를 측정한다.

제4단계(S40)는 제3단계(S30)에서 측정된 온도와 철판의 기준온도를 비교하는 단계이고, 제5단계(S50)는 제4단계(S40)에서 얻어진 온도편차를 고려하여 철판이 감기는 맨드렐의 구동토크를 보정하는 단계이다. 철판의 장력변화는 실질적으로 냉각공정에서 발생된 온도 변화에 의한 것이므로 제3단계에서 측정된 철판의 온도와 장력설정에 기준이 된 온도를 비교하여 온도편차를 구한다. 온도편차가 구해지면 이를 바탕으로 철판의 장력변화 정도를 파악하여 철판이 최상의 상태로 권취될 수 있도록 제2단계(S20)에서 설정된 맨드렐의 구동토크를 보정한다.

도 3은 도 2의 장력제어방법에 따른 권취기의 구성을 대략적으로 나타낸 것이고, 도 4는 도 3에 도시된 보정장치를 보다 상세히 나타낸 것이다.

철판(100)이 유입되는 권취기의 입구에는 2개의 핀치롤(10)이 설치되어 있다. 이 핀치롤(10)은 상하로 평행하게 설치된다. 상하 핀치롤(10)은 핀치롤(10)의 사이로 철판(100)이 유입될 수 있도록 조금 떨어져 있다. 상하 핀치롤(10) 중 적어도 하나에는 구동모터가 연결되어 있다. 상하 핀치롤(10)은 구동모터에 의해 일정속도로 회전하면서 철판(100)을 권취기 내부에 마련된 맨드렐(20)로 향하도록 안내하고, 핀치롤(10)에서 맨드렐(20)로 이송되는 철판(100)의 장력을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

권취기 내부에는 맨드렐(20)과 레퍼롤(30)이 마련되어 있다. 맨드렐(20)은 구동모터와 연결되어 있으며 구동모터에 의해 회전된다. 회전되는 맨드렐(20)의 원주면에는 권취기 내부로 유입된 철판(100)이 감긴다. 레퍼롤(30)은 맨드렐(20)의 원주면에 설치된다. 레퍼롤(30)은 철판(100)이 맨드렐(20)에 느슨하지 않게 잘 감기도록 도와준다. 즉, 레퍼롤(30)은 철판(100)이 맨드렐(20)의 원주면에 잘 밀착되도록 안내하는 역할을 하는 것이다. 한편, 레퍼롤(30)은 맨드렐(20)과의 법선 방향으로 이동되는데, 이는 맨드렐(20)에 철판(100)이 계속하여 감기게 되면 맨드렐(20)의 실질적인 원지름이 커지기 때문이다. 실제적으로 레퍼롤(30)은 철판(100)이 맨드렐(20)에 감기기 시작하는 초기에만 작동하고, 철판(100)이 맨드렐(20)에 충분히 감기면 맨드렐(20)에서 멀리 떨어져 작동하지 않는다. 본 실시예에서는 레퍼롤(30)의 숫자가 3개로 되어 있으나, 레퍼롤(30)의 숫자는 철판(100)의 종류와 맨드렐(20)의 크기에 따라 변경이 가능하다.

구동장치에 의해 회전되는 핀치롤(10), 맨드렐(20), 및 레퍼롤(30)은 제어장치(40)에 의해 그 구동토크가 조절된다. 제어장치(40)는 초기에 설정된 값으로 위 핀치롤(10), 맨드렐(20), 및 레퍼롤(30)이 회전되도록 제어한다. 이때, 초기 설정 값은 압연되는 철판(100)의 종류와 두께 등에 의해 정해진다.

한편, 철판(100)은 냉각장치에서 냉각된 후 권취기로 유입되는데, 경우에 따라 더 냉각되거나 덜 냉각될 수 있다. 이와 같은 경우 철판(100)의 장력은 온도 변화에 의해 초기에 설정된 장력과 달라진다. 본 발명에서는 이와 같은 점을 감안하여 철판(100)에 잔류하는 열량을 측정할 수 있도록 온도센서(50)를 구비하였다. 이 온도(50)는 냉각공정을 마치고 이송되는 철판(100)의 온도를 바로 측정할 수 있도록 핀치롤(10) 전방에 설치되는 것이 좋다.

온도센서(50)는 보정장치(60)과 연결되어 있다. 보정장치(60)는 온도센서(50)에 감지된 온도와 철판의 기준온도를 비교하여 온도에 따른 권취장력보정 값을 산정하고 이 값을 제어장치(40)에 송출한다. 이러한 기능을 수행하는 보정장치(60)는 도 4에 도시된 바와 같이 데이터관리기(61), 비교기(62), 및 연산처리기(63)를 포함하고 있다. 데이터관리기(61)는 온도센서(50)에서 측정된 온도를 저장하고, 이 측정온도의 평균값을 일정시간 간격으로 산출한다. 산출된 값은 비교기(62)로 보내진다. 비교기(62)는 철판(100)의 측정온도와 기준온도를 비교하여 그 편차를 연산처리기(63)로 송출한다. 철판(100)의 기준온도는 장력제어의 기준이 되는 온도와 같다. 연산처리기(63)는 비교기(62)로부터 얻어진 온도편차를 토대로 권취장력의 보상방향과 보상할 권취장력의 크기를 계산한다.

장력보상방법은 측정온도와 기준온도에 대소관계에 따라 다음과 같이 나누어진다.

1) 철판의 측정온도와 기준온도가 같은 경우: 이와 같은 경우에는 철판의 장력상태에 아무런 변화가 없으므로 보정할 것이 없다. 따라서, 이 때에는 제어장치에 설정된 값으로 맨드렐(20)의 구동토크가 유지된다.

2) 철판의 측정온도가 기준온도보다 높은 경우: 이 경우의 철판은 고온의 열로 인하여 물러진 상태로 외력에 의한 변형이 잘 일어날 수 있다. 때문에 맨드렐(20)이 평상시와 같은 토크로 회전하면, 철판(100)이 신장되면서 두께와 폭이 달라진다. 따라서, 이와 같은 경우에는 권취장력이 평소보다 작게 작용하도록 맨드렐(20)의 구동토크를 낮춘다.

3) 철판의 측정온도가 기준온도보다 낮은 경우: 이 경우의 철판은 냉각 수축하려는 경향을 갖게 되고 이로 인하여 매우 높은 장력상태를 갖는다. 때문에 맨드렐(20)이 평상시와 같은 속도로 회전하면, 철판(100)에 충분한 장력이 작용되지 않아 철판(100)이 맨드렐(20)에 단단히 감기지 않게 된다. 따라서, 이와 같은 경우에는 맨드렐(20)의 구동토크를 높여준다.

위와 같은 세가지 경우에 따른 보상량의 계산은 보정장치(60)에서 이루어진다. 그러면, 보정장치(60)는 산출된 값을 제어장치(40)로 송출하고, 제어장치(40)는 이 산출된 값을 토대로 맨드렐(20)의 구동토크를 재 설정하여 작동시킨다.

따라서, 본 발명은 냉각과정에서 발생된 철판의 온도를 감지하고 이 온도를 토대로 권취기의 권취장력을 보정함으로써 우수한 품질의 철판코일을 생산할 수 있는 효과를 제공한다.

이상에서 권취기의 장력제어방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 종래 권취기를 대략적으로 나타낸 것이고,

도 2는 본 발명에 따른 권취기의 장력제어방법을 블록도로 나타낸 것이며,

도 3은 도 2의 장력제어방법에 따른 권취기의 구성을 대략적으로 나타낸 것이고,

도 4는 도 3에 도시된 보정장치를 보다 상세히 나타낸 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 철판 10 : 핀치롤

20 : 맨드렐 30 : 레퍼롤

40 : 제어장치 50 : 온도센서

60 : 보정장치

Claims

열간압연공정에서 가공된 철판을 맨드렐에 감기 위한 권취장력을 조절하는 장력제어방법으로서,

상기 철판의 특성에 맞게 권취장력을 설정하는 제1단계;

상기 설정된 권취장력에 따라 상기 맨드렐의 구동토크를 산정하는 제2단계;

상기 철판의 온도를 측정하는 제3단계;

상기 제3단계에서 측정된 온도와 상기 철판의 기준온도를 비교하는 제4단계; 및

상기 제4단계에서 얻어진 온도편차를 고려하여 상기 맨드렐의 구동토크를 보정하는 제5단계를 포함하는 권취기의 장력제어방법.
청구항 1 에 있어서, 상기 제5단계는 상기 제3단계에서 측정된 상기 철판의 온도가 상기 철판의 기준온도보다 높을 때 상기 맨드렐의 구동토크를 낮추는 것을 특징으로 하는 권취기의 장력제어방법.
청구항 1 에 있어서, 상기 제5단계는 상기 제3단계에서 측정된 상기 철판의 온도가 상기 철판의 기준온도보다 낮을 때 상기 맨드렐의 구동토크를 높이는 것을 특징으로 하는 권취기의 장력제어방법.
청구항 1 에 있어서, 상기 제5단계는 상기 제3단계에서 측정된 상기 철판의 온도가 상기 철판의 기준온도와 같을 때 상기 맨드렐의 구동토크를 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 권취기의 장력제어방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3단계의 철판온도측정은 권취기의 입구에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 권취기의 장력제어방법.