KR100302392B1 - 스트립미단부의권취형상제어시스템및제어방법 - Google Patents

스트립미단부의권취형상제어시스템및제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제철소의 열연공장등에 설치되는 스트립의 권취제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 스트립의 미단부 권취작업시 사상압연기와 권취기 사이의 갑작스런 장력소멸에 따라서 발생하는 핀치롤전면에서의 스트립의 루프발생과, 스트립겹침현상을 핀치롤의 단계적인 압력제어를 통하여 효과적으로 방지하도록 개선된 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 스트립(S)의 미단부 권취작업시 사상압연기와 권취기 사이의 갑작스런 장력소멸에 따라서 발생하는 핀치롤(130)전면에서의 스트립(S)의 루프발생과, 스트립(S)겹침현상을 핀치롤(130)의 단계적인 압력제어를 통하여 효과적으로 방지함으로서 품질이 양호한 완제품을 얻을 수가 있는 것이다.

Description

스트립 미단부의 권취형상 제어시스템 및 제어방법.
본 발명은 제철소의 열연공장등에 설치되는 스트립의 권취제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 스트립의 미단부 권취작업시 사상압연기와 권취기 사이의 갑작스런 장력소멸에 따라서 발생하는 핀치롤전면에서의 스트립의 루프발생과, 스트립겹침현상을 핀치롤의 단계적인 압력제어를 통하여 효과적으로 방지하도록 개선된 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 스트립권취시 이루어지는 권취형상 제어방식은 제1도 및 제2도에 도시된 권취형상 제어시스템(100)과 제어방법을 통하여 실행하게 된다. 이는 제1도에 도시된 바와 같이, 스트립을 전방측으로 인발하는 핀치롤의 압력제어를 위하여 핀치롤 압력제어부(110)로 핀치롤 압력제어 계산값이 입력되고, 상기 핀치롤 압력제어부(110)는 제어컴퓨터(120)에 신호를 제공하며, 상기 제어컴퓨터(120)에는 핀치롤 사이간격 수정부(140)가 연결되고, 스트립(S)의 전후단을 검출하는 장치(150)가 각각 연결되어 전기적인 신호를 제공하게 되는 것이다. 따라서, 상기 제어컴퓨터(120)는 이러한 장치들의 신호에 기초하여 서보밸브(155)와 핀치롤 간격 및 압력제어용 실린더(160)를 이용하여 핀치롤(130)사이의 압력과 간격을 조정하게 되는 것이다.
이러한 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템(100)에서 각각의 장치별 제어단계는 제2도에 도시된 바와 같은 것이다. 먼저 스트립(S)의 선단부가 핀치롤(130)에 도착하기 전에 핀치롤(130)은 스트립(S)의 두께에 따라서 그 간격이 설정된다. 이러한 과정에서 핀치롤 압력제어부(110)로 핀치롤(130) 간격 및 압력계산값이 입력되는 단계(200)가 이뤄진다. 이러한 단계(200)에서 핀치롤(130) 간격값은 아래의 식 (1)과 같고, 핀치롤(130) 압력값은 아래의 식 (2)와 같다.
핀치롤 간격 = 스트립(S) 두께 - ( 스트립(S) 두께 x 0.1 ) ----- 식 (1)
여기서, μ는 마찰계수(0.2~0.3), σ는 스트립(S)의 고유장력(Specific Tension), t는 스트립(S) 두께, ω는 스트립(S) 폭이다.
그리고, 다음 단계(210)에서는 핀치롤 간격수정부(140)에 의한 핀치롤(130) 간격 제어가 이루어지고, 이때에는 스트립(S)의 선단부가 핀치롤(130)에 물리면 핀치롤(130)에는 실제 압력이 걸리고, 그 값은 상기 식의 핀치롤 압력계산값과 비교되며, 그 차이가 간격으로 산출되어 해당 간격만큼 제어가 이루어지는 것이다. 다음 단계(220)에서는 스트립(S)이 핀치롤(130)사이에 있는가에 대한 스트립(S) 위치추적작업이 스트립(S) 전후단 위치판단부(150)에 의해서 이루어진다. 만일 이 단계에서 응답이 “아니오”이면, 상기 단계(210)으로 진행하고, 응답이 “예”이면 단계(230)에서 핀치롤 압력제어부(110)에 의한 핀치롤(130) 압력제어가 이루어진다. 그리고, 다음 단계에서는 스트립(S)이 핀치롤(130)사이에 있는가에 대한 스트립(S) 위치추적작업이 스트립 전후단 위치판단부(150)에 의해서 다시 이루어지고, 만일 이 단계(240)에서 응답이 “아니오”이면, 상기 단계(250)로 진행하고, 응답이 “예”이면 핀치롤 간격제어부(140)에 의한 핀치롤(130) 간격제어가 이루어지며, 스트립(S) 미단부의 권취형상제어가 완료되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 스트립(S) 미단부의 권취형상 제어방법은 스트립(S)의 선단부에서 미단부까지 상기 식 (2)와 같은 동일한 압력계산식(고정된 핀치롤 압력값)을 이용하는 방법으로 제어를 행한다. 따라서, 종래의 이러한 제어방법은 스트립(S) 미단부가 사상압연기(170)를 통과하는 시점에서 스트립(S)의 장력에 의하여, 마치 고무줄을 팽팽히 당긴 다음 한쪽을 놓으면 튕겨서 나가는 자연현상과 같이 스트립(S)이 핀치롤(130)측으로 튕겨지게 되고(제1도의 점선 참조), 이에 따른 스트립(S)의 루프발생시 스트립(S)이 핀치롤(130)에 겹쳐져서 맨드렐(180)과 핀치롤(130)간의 장력제어 불가능에 의한 권취형상불량으로 이어지는 것이다. 따라서, 스트립(S)의 표면품질 저하 및 실수율하락 등의 문제점을 초래하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 스트립의 미단부 권취작업시 사상압연기와 권취기 사이의 갑작스런 장력소멸에 따라서 발생하는 핀치롤전면에서의 스트립의 루프발생과, 스트립겹침현상을 핀치롤의 단계적인 압력제어를 통하여 효과적으로 방지하도록 개선된 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템 및 제어방법을 제공함을 그 목적으로 하는 것이다.
제1도는 종래의 기술에 따른 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템을 도시한 구성도.
제2도는 종래의 시스템을 이용한 스트립 미단부의 권취형상 제어방법을 단계적으로 도시한 플로우 챠트.
제3도는 본 발명에 따른 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템을 도시한 구성도.
제4도는 본 발명에 따른 스트립 미단부의 권취형상 제어방법을 도시한 플로우 챠트.
제5도는 일반적인 권취스트립 코일에서 발생되는 텔레스코프 권취불량을 도시한 설명도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 압력게산값 설정부 12 : 압력 제어부
14 : 간격 수정부 16 : 위치 검출부
20 : 제어 컴퓨터 30 : 스트립 위치별 압력 조절부
130 : 핀치롤 S : 스트립
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스트립미단부의 귄취형상을 제어하는 장치에 있어서, 스트립을 전방측으로 인발하는 핀치롤의 압력제어를 위하여 핀치롤 압력제어값을 계산하는 압력제어값 설정부; 상기 압력제어값 설정부의 연결되어 핀치롤 압력제어값에 근거하여 핀치롤 압력제어를 수행하는 핀치롤 압력 제어부; 상기 핀치롤의 사이간격을 수정조절하는 간격조절부; 스트립의 전후단을 검출하는 위치검출부; 상기 압력 제어부, 간격 조절부 및, 위치조절부에 전기적으로 연결되어 얻어진 신호에 기초하여 서보밸브와 핀치롤 간격 및 압력제어용 실린더를 이용하여 핀치롤사이의 압력과 간격을 조정하는 제어컴퓨터;를 포함하고, 상기 압력제어값 설정부와 압력제어부사이에는 스트립의 위치별로 핀치롤의 압력설정값을 순차적으로 낮추는 스트립 위치별 압력조절부가 추가 포함됨을 특징으로 하는 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템을 마련함에 의한다.
또한, 본 발명은 스트립 미단부의 권취형상을 순차적으로 제어하는 방법에 있어서, 핀치롤 압력계산값 설정부에서 핀치롤 간격 및 압력계산값이 아래의 식 (1)과 (2)와 같이 계산되는 단계
핀치롤 간격 = 스트립 두께 - ( 스트립 두께 x 0.1 ) ----- 식 (1)
여기서, μ는 마찰계수(0.2~0.3), σ는 스트립(S)의 고유장력(Specific Tension), t는 스트립(S) 두께, ω는 스트립(S) 폭;
상기 핀치롤 계산값에 따라서 핀치롤 간격제어부에 의한 핀치롤 간격제어가 이루어지는 단계; 스트립이 핀치롤사이에 있는가에 대한 스트립위치추적작업이 스트립 전후단 위치검출부에 의해서 이루어는 단계; 상기단계에서 응답이 “예”이면 핀치롤 압력제어부에 의한 핀치롤 압력제어가 이루어는 단계; 스트립(S)의 중간 부분이 핀치롤사이에 있는가에 대한 판별이 이루어지는 단계; 만일 상기 단계에서 응답이 “예”이면 핀치롤 압력제어부에 의한 1차 핀치롤 압력제어가 아래의 식 (3)과 같이 이루어지는 단계
스트립의 미단부가 핀치롤사이에 있는가에 대한 판별이 이루어지는 단계; 만일 상기 단계에서 응답이 “예”이면 핀치롤 압력제어부에 의한 2차 핀치롤 압력제어가 아래의 식 (4)과 같이 이루어지는 단계
스트립이 핀치롤사이에 있는가에 대한 스트립위치판별작업이 스트립 전후단 위치검출부에 의해서 다시 이루어지는 단계; 만일 상기 단계에서 응답이 “아니오”이면, 핀치롤 간격제어부에 의한 핀치롤 간격제어가 이루어는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 스트립 미단부의 권취형상 제어방법을 마련함에 의한다.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템(1)은 제3도에 도시된 바와 같이, 스트립(S)을 전방측으로 인발하는 핀치롤(130)의 압력제어를 위하여 핀치롤 압력제어값을 계산하는 압력제어값 설정부(10)가 갖춰지고, 상기 압력제어값 설정부(10)에 연결되어 핀치롤 압력제어값에 근거하여 핀치롤 압력제어를 수행하는 핀치롤 압력 제어부(12)를 갖는다. 또한 상기 핀치롤(130)의 사이간격을 수정조절하는 간격조절부(14)와 스트립(S)의 전후단을 검출하는 위치검출부(16)등을 갖추며, 이들 상기 압력 제어부(12), 간격 조절부(14) 및, 위치조절부(14)에는 제어컴퓨터(20)가 전기적으로 연결되어 신호를 각각 받게 되며, 상기 제어 컴퓨터(20)는 이러한 신호들에 기초하여 서보밸브(155)와 핀치롤 간격 및 압력제어용 실린더(160)를 이용하여 핀치롤(130)사이의 압력과 간격을 조정하도록 구성되는 것이다.
그리고, 상기 압력제어값 설정부(10)와 압력제어부(12) 사이에는 스트립의 위치별로 핀치롤의 압력설정값을 순차적으로 낮추는 스트립 위치별 압력조절부(30)가 갖추어 지는 바, 상기 스트립 위치별 압력조절부(30)는,
① 스트립의 선단부 영역 : 스트립(S)의 선단부가 맨드렐(180)에 감기기 시작하여 권취롤이 개방(Open)되는 시점까지의 거리에서는 핀치롤(130)의 압력제어값을 아래의 수식(2)로 조절하고,
여기서, μ는 마찰계수(0.2~0.3), σ는 스트립(S)의 고유장력(Specific Tension), t는 스트립(S) 두께, ω는 스트립(S) 폭이다.
② 스트립(S)의 중간부 영역 : 스트립(S)의 선단부와 미단부 사이의 중간영역에서는 핀치롤(130)의 압력제어값을 아래의 수식 (3)으로 조절하고,
③ 스트립(S)의 미단부 영역 : 스트립(S)의 미단부가 사상압연기(170)을 통과한 시점에서 핀치롤(130) 미통과부분부터 스트립(S) 미단부까지의 영역에서는 핀치롤(130)의 압력제어값을 아래의 수식 (4)으로 조절하도록 구성되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 스트립(S) 미단부의 권취형상 제어시스템(1)을 이용한 스트립(S) 미단부의 권취형상 제어방법(50)을 설명하면 아래와 같다. 이는 제4도에 도시된 바와 같이, 먼저, 핀치롤 압력계산값 설정부(10)에서 핀치롤(130) 간격 및 압력계산값이 아래의 식 (1)과 (2)와 같이 계산되는 단계(51)가 이루어진다.
핀치롤 간격 = 스트립(S) 두께 - ( 스트립(S) 두께 x 0.1 ) ----- 식 (1)
여기서, μ는 마찰계수(0.2~0.3), σ는 스트립(S)의 고유장력(Specific Tension), t는 스트립(S) 두께, ω는 스트립(S) 폭이다. 여기서 상기 단계(51)은 스트립(S)의 선단부가 핀치롤(130)에 도착하기 전에 핀치롤(130)은 스트립(S)의 두께에 따라서 그 간격이 설정되고, 상기 단계(51)의 식 (1)의 핀치롤(130) 계산값에 따라서 핀치롤 간격제어부(12)에 의한 핀치롤(130) 간격제어가 이루어지는 단계(52)가 실행된다.
그리고, 다음에는 스트립(S)이 핀치롤(130)사이에 있는가에 대한 스트립(S) 위치추적작업이 스트립 전후단 위치검출부(16)에 의해서 이루어는 단계(54)가 실행되며, 상기 단계(54)에서 응답이 “예”이면 핀치롤 압력제어부(12)에 의한 핀치롤(130) 압력제어가 이루어는 단계(56)가 이루어지고, 만일 상기 단계에서 응답이 “아니오”이면, 상기 단계(52)로 진행하여 다시 핀치롤(130) 간격제어가 이루어진다.
그리고, 스트립(S)의 중간 부분이 핀치롤(130)사이에 있는가에 대한 판별이 이루어지는 단계(58)가 실행되며, 만일 상기 단계(58)에서 응답이 “예”이면 핀치롤 압력제어부(12)에 의한 1차 핀치롤(130) 압력제어가 아래의 식 (3)과 같이 이루어지는
단계(60)가 이루어지는 것이다. 또한, 만일 상기 단계(58)에서 응답이 “아니오”이면, 상기 단계(56)로 진행하여 다시 핀치롤(130) 압력제어를 이루게 되는 것이다.
그리고, 다음에는 스트립(S)의 미단부가 핀치롤(130)사이에 있는가에 대한 판별이 이루어지는 단계(62)가 실행되며, 만일 상기 단계(62)에서 응답이 “예”이면 핀치롤 압력제어부(12)에 의한 2차 핀치롤(130) 압력제어가 아래의 식 (4)과 같이 이루어지는 단계(64)
가 실행된다. 또한, 만일 상기 단계(62)에서 응답이 “아니오”이면, 상기 단계(60)로 진행하여 다시 식 (3)을 이용한 핀치롤(130)의 1차 압력제어가 이루어지는 것이다.
그리고, 다음에는 스트립(S)이 핀치롤(130)사이에 있는가에 대한 스트립(S) 위치판별작업이 스트립(S) 전후단 위치검출부(16)에 의해서 다시 이루어지는 단계(66)가 실행되고, 만일 상기 단계(66)에서 응답이 “아니오”이면, 핀치롤 간격제어부(12)에 의한 핀치롤(130) 간격제어가 이루어는 단계(68)가 실행되어 종료 단계(70)로 이어지고, 만일 상기 단계(66)에서 응답이 “예”이면, 상기 단계(64)로 진행하여 다시 식 (4)을 이용한 핀치롤(130)의 2차 압력제어를 이루는 것이다.
상기에서 알수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면 스트립(S)의 현재 위치별 길이에 따라서 핀치롤(130)의 압력계산값을 차등적용함으로서 스트립(S) 미단부의 권취시 고무줄 튕김등과 같은 현상이 발생하지 않게 되고, 제3도에 점선으로 도시된 바와 같이 스트립(S)의 루프현상이 방지되며, 스트립(S)이 안정적으로 핀치롤(130)에 진입할 수 있는 것이다.
본 발명의 효과를 보다 구체적으로 알아보기 위하여 일반강과 스테인레스 스틸에 대하여 종래의 방식과 본 발명의 방식으로 실험을 실시하고 그 결과를 아래의 표 1에 도시하였다.
[표 1]
상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 제5도에 도시된 바와 같은 텔레스코프 권취 불량현상이 종래에 비하여 현저하게 감소됨으로서 품질이 양호한 권취코일을 얻을 수가 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면 스트립(S)의 미단부 권취작업시 사상압연기와 권취기 사이의 갑작스런 장력소멸에 따라서 발생하는 핀치롤(130)전면에서의 스트립(S)의 루프발생과, 스트립(S)겹침현상을 핀치롤(130)의 단계적인 압력제어를 통하여 효과적으로 방지함으로서 품질이 양호한 완제품을 얻을 수가 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 스트립(S) 미단부의 귄취형상을 제어하는 장치에 있어서, 스트립(S)을 전방측으로 인발하는 핀치롤(130)의 압력제어를 위하여 핀치롤(130) 압력제어값을 계산하는 압력제어값 설정부(10); 상기 압력제어값 설정부(10)의 연결되어 핀치롤(130) 압력제어값에 근거하여 핀치롤(130) 압력제어를 수행하는 핀치롤 압력 제어부(12); 상기 핀치롤(130)의 사이간격을 수정조절하는 간격조절부(14); 스트립(S)의 전후단을 검출하는 위치검출부(16); 상기 압력 제어부(12), 간격 조절부(16) 및, 위치조절부(14)에 전기적으로 연결되어 얻어진 신호에 기초하여 서보밸브(155)와 핀치롤 간격 및 압력제어용 실린더(160)를 이용하여 핀치롤(130)사이의 압력과 간격을 조정하는 제어컴퓨터(20);를 포함하고, 상기 압력제어값 설정부(10)와 압력제어부(12) 사이에는 스트립(S)의 위치별로 핀치롤(130)의 압력설정값을 순차적으로 낮추는 스트립(S) 위치별 압력조절부(30)가 추가 포함됨을 특징으로 하는 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스트립 위치별 압력조절부(30)는 스트립의 선단부 영역에서 스트립(S)의 선단부가 맨드렐(180)에 감기기 시작하여 권취롤이 개방(Open)되는 시점까지의 거리는 핀치롤(130)의 압력제어값을 아래의 수식(2)로 조절하고,
    여기서, μ는 마찰계수(0.2~0.3), σ는 스트립(S)의 고유장력(Specific Tension), t는 스트립(S) 두께, ω는 스트립(S) 폭임을 특징으로 하는 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스트립 위치별 압력조절부(30)는 스트립(S)의 중간부 영역에서 스트립(S)의 선단부와 미단부사이의 중간영역에서는 핀치롤(130)의 압력제어값을 아래의 수식 (3)으로
    조절함을 특징으로 하는 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스트립 위치별 압력조절부(30)는 스트립(S)의 미단부 영역에서 스트립(S)의 미단부가 사상압연기(170)을 통과한 시점에서 핀치롤(130) 미통과부분부터 스트립(S) 미단부까지의 영역에서는 핀치롤(130)의 압력제어값을 아래의 수식(4)으로
    조절하도록 구성됨을 특징으로 하는 스트립 미단부의 권취형상 제어시스템.
  5. 스트립 미단부의 권취형상을 순차적으로 제어하는 방법에 있어서, 핀치롤 압력계산값 설정부에서 핀치롤 간격 및 압력계산값이 아래의 식 (1)과 (2)와 같이 계산되는 단계(51)
    핀치롤 간격 = 스트립 두께 - ( 스트립 두께 x 0.1 ) ----- 식 (1)
    여기서, μ는 마찰계수(0.2~0.3), σ는 스트립(S)의 고유장력(Specific Tension), t는 스트립(S) 두께, ω는 스트립(S) 폭;
    상기 핀치롤 계산값에 따라서 핀치롤 간격제어부에 의한 핀치롤 간격제어가 이루어지는 단계(52); 스트립이 핀치롤사이에 있는가에 대한 스트립위치추적작업이 스트립 전후단 위치검출부에 의해서 이루어는 단계(54); 상기단계에서 응답이 “예”이면 핀치롤 압력제어부에 의한 핀치롤 압력제어가 이루어는 단계(56); 스트립(S)의 중간 부분이 핀치롤사이에 있는가에 대한 판별이 이루어지는 단계(58); 만일 상기 단계에서 응답이 “예”이면 핀치롤 압력제어부에 의한 1차 핀치롤 압력제어가 아래의 식 (3)과 같이 이루어지는 단계(60)
    스트립의 미단부가 핀치롤사이에 있는가에 대한 판별이 이루어지는 단계(62); 만일 상기 단계에서 응답이 “예”이면 핀치롤 압력제어부에 의한 2차 핀치롤 압력제어가 아래의 식 (4)과 같이 이루어지는 단계(64)
    스트립이 핀치롤사이에 있는가에 대한 스트립위치판별작업이 스트립 전후단 위치검출부에 의해서 다시 이루어지는 단계(60); 만일 상기 단계에서 응답이 “아니오”이면, 핀치롤 간격제어부에 의한 핀치롤 간격제어가 이루어는 단계(68);를 포함함을 특징으로 하는 스트립 미단부의 권취형상 제어방법.
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