KR0158582B1 - 열연강판의 단주기 두께편차 제어장치 - Google Patents

Abstract

열연강판의 단주기 두께 편차 제어장치에 관한 것으로, 열연강판 압연기의 롤 하중센서로부터 감지되는 신호와 피드백 신호를 가산기에서 가산하여 리미터에서 소정 범위의 신호만을 통과시키고 리미터를 통과한 신호를 로우패스 필터에 통과시켜 피드백 신호로서 가산기에 인가하고, 롤 속도센서로 부터 감지되는 신호는 가산기 출력과 승산하여 상기 로우패스필터에 입력하여 피드백 신호를 만들고, 상기 가산기 출력은 위상반전시켜 롤갭제어기에 입력한다.

Description

열연강판의 단주기 두께 편차 제어장치

제1도는 본 발명에 의한 단주기 두께편차 제어장치가 적용된 압연기의 블록선도이다.

제2도는 본 발명에 의한 단주기 두께편차 제어장치의 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 가산기 21 : 리미터

22 : 로우패스필터 23 : 위상반전부

본 발명은 열연강판의 단주기 두께편차 제어장치에 관한 것으로, 특히 열연강판(Hot-rolled Iron)의 압연기에서 롤편심에 기인하는 단주기에 의하여 발생되는 두께편차를 제어하는 장치에 관한 것이다.

열연공정은 연주공장에서 제조한 강재(slab)를 가열로에 장입하여 압연공정에서 압연가능한 온도까지 가열 및 균열하여 추출하고, 이 가열된 강재를 조압연기에서 압연하여 두께가 60mm 이하인 쉬트 바(sheet bar)로 만들어 사상압연기로 이송시켜 건축용, 자동차용 부품 등과 같은 열연 최종제품의 크기와 다음 공정에서 요구하는 크기의 열연 코일이 되도록 사상압연을 하고, 원하는 재질을 갖도록 온도제어에 의한 열처리를 하여 최종 열연 코일을 만든다. 최근 열연제품의 판두께, 판폭 등의 품질에 대해, 사용자 측의 원가절감을 목적으로 하여 높은 정도를 요구하고 있고, 특히 판두께의 요구정도는 점점 엄격해지고 있다.

사상압연기는 7스탠드로 구성되어 있고, 쉬트 바(sheet bar)를 압연하여 소정의 판두께를 얻기 위해 쉬트 바의 두께, 온도, 강종 등에 따라 사상압연 설정 모델에 의해 계산된 압하력, 압연속도, 압하위치 등의 압연조건이 되도록 초기 설정이 이루어지고, 압연중의 정보를 갖고 다이나믹 제어를 하여 압연 코일의 목표크기에 적당한 제품을 생산한다.

현 열연장치에서 고가공 소재의 엄격한 두께 품질 확보가 필요하나 제어능력이 미흡하여 단주기 두께 편차가 발생한다. 현재에는 품질 불량을 막기 위하여 운전자들이 수동 개입하고 있는 상황이다.

종래의 자동 단주기제어의 방법으로는 압연재의 두께에 가장 큰 영향 요인인 롤편심의 효과를 보상하는 많은 방법들이 제안되었다.

이런 종래의 방법은 다음과 같이 4가지를 들 수 있다.

첫 번째로 데드밴드(dead band)법은 수동 롤편심 제어법의 전형적인 예로, 이 방법은 제어 신호에서 주기적인 성분을 제거하는데 사용된다.주기적인 성분은 롤하중, 롤갭, 스트립 두께와 스트립 장력을 측정하는 변환기의 출측신호에 통상 나타난다. 데드밴드회로에서의 입력신호는 주기적인 성분을 가진다. 그 데드밴드는 주기적인 성분의 최대 크기보다도 약간 더 큰 크기로 맞추어진다. 위쪽과 아래쪽 밴드의 한계들은 입력신호의 변화에 따라 변동하는 반면에 그 데드밴드는 일정하게 유지된다.

입력신호의 최대 순간 값이 상부 데드밴드 한계의 마지막 레벨을 초과할 때, 데드 밴드는 그것의 상부 한계가 입력신호의 최대 값에 도달할 때까지 위로 움직인다. 이에 반하여 입력신호의 최소순간 값이 하부 데드밴드 한계의 마지막 레벨보다 더 낮게 될 때, 그 데드밴드는 입력신호의 최소 값에 그것의 하부 한계가 도달할 때까지 아래로 움직인다. 그 데드밴드 회로의 출력신호 값은 상, 하부 데드밴드 한계 사이에의 평균값과 같다.

본 방법의 단점은 주기적인 신호를 제거하는데는 효율적이나 비주기적인 신호 제거에는 문제가 있다.

두 번째 방법은 롤하중법으로 롤하중법은 롤편심 제어의 능동적인 형태를 이용한다. 이 방법에 따르면 롤하중은 압연재가 롤 바이트에 들어가자마자 일정하게 유지된다. 롤하중은 롤하중 기준 신호 P_r을 압연기의 같은 면에 설치된 로드셀에 의해 감지된 실제 롤하중 신호 P_a와 비교하는 롤갭 제어기에 의해서 주어진다. 롤갭 제어기에 의해서 만들어진 오차 신호는 유압 롤갭 액츄에이터로부터 출입 오일 유동을 제어하는 서보밸브를 구동하는데 이용된다.

롤하중을 일정하게 유지함으로 출측 두께에 대한 롤편심의 영향을 제거할 수 있다. 그러나 이 방법의 단점은 롤하중에 영향을 미치는 다른 외란 인자의 존재로, 가령 이런 인자는 들어오는 압연재의 두께와 경도의 변동인데, 롤갭이 부적당하게 조절될 것이다. 이것을 보상하기 위하여 보통 부가적인 두께 교정장치가 필요로 하다는데 있다.

세 번째 방법은 스미스(smith)법으로 스미스에 의해 제안된 롤편심 보상법이며, 이 방법은 게이지 미터 원리에 근거한 롤갭 제어장치의 적용이다.

스미스법의 주된 결점은 하드웨어식 정류 장치의 이용이다. 이런 것은 제어된 신호들과 진폭에서 비교할만한 잡음신호를 만든다. 롤편심 신호에서 두 번째 조화는 대부분 작업롤의 타원성에 기인한다는 것을 언급할 만하다. 작업롤 지름이 보강롤 지름의 반과 정확하게 같지 않기 때문에 제어 신호로부터의 두 번째 조화는 제거의 효율이 감소된다.

네 번째 방법은 시오자키(shiozaki)와 다까하시(Takahashi)법으로 시오자키와 다까하시법은 롤편심 퓨리에(Fourier) 분석법으로 알려져 있다.

롤편심 감지기에 의해서 감지된 편심신호는 압력제어루프를 통해 지나가고, 편심교정하중을 증가하거나 감소하게 하기 위하여 롤갭을 조정한다. 편심교정하중을 만드는 신호는 롤편심하중 성분이 압연하중신호에서 사라질 때까지 계속 축적된다. 롤편심 분석기의 출력은 편심하중성분이 감지될 수 없을 때 메모리에 저장된다. 몇 몇 부분들이 압연될 경우 메모리에 계속해서 저장되고 교정계산은 계속된다. 그러나 이 방법의 단점은 장치가 복잡하고 구성이 어려워 거의 사용되고 있지 않다.

본 발명은 상기한 종래 방법의 단점을 개선하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 제안하게 된 것으로서, 본 발명의 목적은 열연강판 압연기의 편심에 의해 발생되는 두께편차를 제어하는 단주기 두께편차 제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열연강판 압연기의 두께편차를 감지하고 그 감지신호의 반전신호를 열연강판 압연기에 인가하여 두께편차를 제어하는 단주기 두께편차 제어장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 장치는 열연강판 압연기의 롤갭을 감지하는 롤갭센서와 상기 열연강판 압연기의 롤속도를 감지하는 롤속도센서로부터 출력되는 감지신호를 롤갭제어시에서 처리하여 열연강판의 두께편차를 제어하는 장치에 있어서, 상기 롤갭센서로부터 롤갭감지신호를 입력받아 피드백 제어신호와 가산하여 출력하는 가산기와, 상기 가산기로부터 출력되는 신호중 소정값 이상의 신호를 제거하는 리미터와, 상기 리미터로부터 입력되는 신호와 상기 롤속도센서로부터 입력되는 신호를 승산한 후 소정 주파수 이하의 신호만을 상기 가산기로 피드백시키는 로우패스필터와, 상기 가산기의 출력신호를 180°반전시켜 상기 롤갭제어기에 입력하는 위상반전부를 구비한다.

이하 본 발명을 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 단주기 두께편차 제어장치가 적용된 압연기의 블록선도이다. 제2도는 본 발명에 의한 단주기 두께편차 제어장치의 블록도이다.

본 발명에 의한 단주기 두께편차 제어장치는 롤갭센서로부터 롤갭감지신호를 입력받아 피드백 제어신호와 가산하여 출력하는 가산기(20)와, 상기 가산기(20)로부터 출력되는 신호중 소정값 이상의 신호를 제거하는 리미터(21)와, 상기 리미터(21)로부터 입력되는 신호와 상기 롤속도센서로부터 입력되는 신호를 승산한 후 소정 주파수 이하의 신호만을 상기 가산기(20)로 피드백시키는 로우패스필터(22)와, 상기 가산기(20)의 출력신호를 180°반전시켜 상기 롤갭제어기에 입력하는 위상반전부(23)로 구성된다.

이하 본 발명의 작용, 효과를 설명한다.

하중센서(2 : 제1도 참조)에서 감지된 하중신호(S_G)는 가산기(20)에 입력되어 로우패스필터(Low Pass Filter)(22)에서 출력되는 피드백신호(S_f)와 가산된 후, 리미터(21)와 위상반전부(23)에 입력된다. 리미터(21)는 연산증폭기(A₂)의 반전단자에 접속된 저항(R₁)을 통해 가산기(20)로부터 신호를 입력받으며, 한쪽이 비반전단자에 접속되고 다른 쪽이 접지된 저항(R₂)과 출력단자와 비반전단자에 접속된 가변저항(VR₁) 및 연산증폭기(A₂)로 구성되며, 저항(R₁)을 통해 가산기(20)로부터 입력되는 신호중에서 소정영역 이외의 신호를 제거한다. 예를 들면, ±3V 이내의 신호만을 통과시키고 그 이상이나 그 이하의 신호들은 제거한다.

리미터(21)에서 출력되는 신호는 저항(R₃)을 거쳐 연산증폭기(A₃)의 반전단자에 인가되며, 이때 롤속도센서(3)로부터 입력되는 롤속도 감지신호 가산기(20)의 출력신호가 승산되며 그 승산된 값은 가변저항(VR₂)과 저항(R₄)을 통해 비반전단자에 입력된다. 이렇게 입력된 신호는 저항(R₃, R₄) 및 가변저항(VR₂), 캐패시터(C₁)와 연산증폭기(A₃)가 이루는 로우패스필터 기능에 의해 단주기 두께 편차신호만이 통과하게 된다.

로우패스필터(22)에서 출력되는 신호는 가산기(20)로 피드백되며, 가산기(20)에서 새로이 입력되는 하중신호(S_G)와 가산되어 출력된다. 이 출력신호는 리미터(21)에 다시 입력되는 동시에 위상반전부(23)에 입력되어 소정비로 증폭됨과 동시에 위상이 180°반전되어 롤갭제어기(8)로 입력된다.

롤갭제어기(8)는 단주기편심제어장치(41) 및 하중센서(2) 운영자, 롤갭센서(1)로부터 입력되는 신호를 처리하여 서보밸브(9)에 제어신호를 출력하여 롤에 힘을 가하는 유압을 조정함으로써 압연기를 통과하는 열연강판의 두께를 조정하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 롤하중센서로부터 감지되는 신호중에서 압연기의 단주기 편차신호에 해당하는 신호를 검출하여 위상반전시켜 롤갭제어기에 인가하여 롤에 인가되는 유압을 조절하여 열연강판의 두께 편차를 제어할 수 있다.

Claims (1)

1. 열연강판 압연기의 롤갭을 감지하는 롤갭센서(1)와 상기 열연강판 압연기의 롤속도를 감지하는 롤속도센서로부터 출력되는 감지신호를 롤갭제어기(8)에서 처리하여 열연강판의 두께편차를 제어하는 장치에 있어서, 상기 롤갭센서(1)로부터 롤갭감지신호를 입력받아 피드백 제어신호와 가산하여 출력하는 가산기(20)와, 상기 가산기(20)로부터 출력되는 신호중 소정값 이상의 신호를 제거하는 리미터(21)와, 상기 리미터(21)로부터 입력되는 신호와 상기 롤속도센서로부터 입력되는 신호를 승산한 후 소정 주파수 이하의 신호만을 상기 가산기(20)로 피드백시키는 로우패스필터(22)와, 상기 가산기(20)의 출력신호를 반전시켜 상기 롤갭제어기(8)에 입력하는 위상반전부(23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 단주기 두께편차 제어장치.