KR100333075B1 - 쌍롤식박판제조장치용박판두께정밀제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박판의 두께가 일정하게 되도록 제어하는 방법에 관한 것으로서, 쌍롤형 박판 주조 공정에서 롤당 두 개의 롤 거리 검출기를 사용하여 롤(6) 갭 변화를 형상과 롤 움직임으로 분해하여 해석하고, 이를 토대로 롤 형상과 롤 움직임을 온라인 측정하여 박판(10) 두께를 정밀하게 제어하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 제조 장치용 박판 두께 정밀 제어방법이다.
Description
본 발명은 박판 두께 정밀 제어방법에 관한 것으로서, 특히 쌍롤형 박판 주조 공정에서 롤당 두 개의 롤 거리 검출기를 사용하여 롤갭 변화를 형상과 롤 움직임으로 분해하여 온라인 해석하고 박판 두께를 정밀하게 제어하는 쌍롤식 박판 제조 장치용 박판 두께 정밀 제어방법에 관한 것이다.
쌍롤식 박판 주조 공정에서 앞/뒤 쌍롤 사이의 갭을 일정하게 유지하는 것은 제조되는 박판의 두께 및 박판의 압하량을 균일하게 유지하기 위한 목적이다. 그러므로 쌍롤 사이의 일정 갭 제어는 주조되는 제품(박판)의 내/외부 품질에 직접적으로 연관되어 있으므로 매우 중요하다.
따라서 쌍롤 박판 제조 공정에서 롤(6)과 롤(6)사이의 갭을 일정하게 유지하기 위해 롤(6)과 롤(6)사이의 갭을 측정할 수 있는 장치가 필수적이지만, 실제 롤(6)과 롤(6) 사이의 갭을 직접 측정하기는 불가능하다. 그래서 롤척(4)과 롤척(4) 사이의 갭을 측정하여 이를 온라인 자동 제어하고 있다. 이상적인 원으로부터 차이를 대표하는 롤 형상(Roll Eccentricity)과 롤(6)과 롤척(4) 사이를 연결하는 베어링(12) 공차 및 롤 회전운동에 따른 비선형 수평방향(롤갭 방향) 롤 운동량(Roll Movement)들 때문에 롤척(4) 갭은 롤(6) 갭과 다르게 나타난다. 비선형 수평방향(롤갭 방향) 롤 운동량(Roll Movement)은 롤(6)과 롤축(8)의 지름이 달라서 롤(6)과 롤(6) 사이에 과다한 용강 공급 및 과다한 유압식 실린더(5) 압력으로 인해 나타나는 롤(6) 수평방향(롤갭 방향) 휘어짐 현상과 이와 같은 과다한 용강 공급 및 과다한 유압식 실린더(5)압력은 밀 프레임(3)을 뻗게 하는 현상을 예로 기술할 수 있다. 이와 같은 롤척(4) 갭과 롤(6) 갭의 차이 때문에 실제 롤(6) 갭을 측정하는 방법이 필수적이며, 이를 일정하게 유지하는 제어방법 또한 쌍롤식 제조 공정에서 꼭 필요한 요소이다.
한편 일반적인 압연 공정에서는 제조되는 박판(10)의 두께를 일정하게 유지하기 위해 롤 형상(Roll Movement) 제어를 실시하고 있다(참조: 미국특허 제3,928,994호, 제3,881,335호). 이러한 미국특허는 압연 공정에서 사용하는 롤 형상 제어방식으로 위/아래쪽 롤만을 초기 갭 위치로 이동하고 90°씩 위상을 바꾸어 더미 롤 후단의 압력을 롤을 1회전하면서 세 번(0°,90°,180°에서 시작)측정 한다. 그리고 롤 형상에 따른 롤 후단 압력은 롤 갭과 반비례 관계에 있다는 가정에서 롤 후단 압력 변화에서 롤 형상을 마찰계수(롤갭 = -K*P)를 이용하여 구한다. 그리고 롤 형상에 따른 롤갭 변화를 일정하게 유지하도록 제어하는 것이다.
이와 같은 방법에서의 압력과 롤갭 관계는 스프링 마찰계수 이외에도 시간 지연현상에 대해 설명하지 못한다는 단점이 있다. 즉, 각 롤의 베어링 클리어런스는 압력의 변화 없이도 특정 위치에서 롤 갭을 변화시킬 수 있는 요인이다. 그래서 일반적으로 롤 후단의 압력과 실제 롤 갭은 변화 유형은 같지만 롤 후단의 압력과 롤 갭 변화는 시간 지연을 갖게 된다. 그리고 위/아래 롤을 실 주조 중에 업/다운하여 롤 형상을 구할 수 없으므로 온라인 롤 형상 제어라고 할 수 없다. 즉, 롤 형상은 실 주조 중에도 롤 온도에 의한 열 팽창 등으로 인해 수시로 변할 수 있다. 또한 롤 갭 변화를 단순히 롤 형상 변수로만 해석하는 것은 실제 물리적 현상(롤 형상과 실제 롤의 위/아래 움직임)을 너무 단순화하여 오류의 소지가 많았다.
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 발명한 것으로서, 롤(6) 형상, 밀 프레임(3) 신장량, 롤 휘어지는 량, 베어링 실리어런스에 의존하지 않고, 실제 롤(6) 갭을 측정하여 실제 롤(4) 갭을 일정하게 제어하는 쌍롤식 박판 제조 장치요 박판 두께 정밀 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 쌍롤식 박판 주조기용 박판 두께 제어 장치 측면도,
도 2는 본 발명 쌍롤식 박판 주조기용 박판 두께 정밀 제어 장치 측면도,
도 3은 본 발명 쌍롤식 박판 주조기용 박판 두께 정밀 제어 장치 평면도,
도 4는 본 발명 쌍롤식 박판 주조기용 박판 두께 정밀 제어 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 쌍롤 움직임과 형상을 계산하기 위한 흐름도,
도 6은 본 발명을 이용해 얻어진 쌍롤 움직임과 형상 예를 나타낸 도면,
도 7은 종래 두께 제어 장치 및 본 발명의 두께 제어 장치에서 얻어진 박판 의 두께 데이터이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 턴디쉬 2 : 노즐 3 : 밀 프레임
4 : 롤척 5 : 유압식 실린더 6 : 롤
7 : 베어링 8 : 롤 축 9 : 롤척 거리 검출기
10: 제조된 박판 11: 박판 두께 검출기 12: 패커
13: 방열용 프레이트 14: 롤 거리 검출기 15: 롤 회전각 검출기
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명인 쌍롤형 박판 제조 장치용 박판 두께 정밀 제어방법은, 쌍롤형 박판 주조 공정에서 롤당 두 개의 롤 거리 검출기를 사용하여 롤(6) 갭 변화를 형상과 롤 움직임으로 분해하여 해석하되, 하기 나열된 수식을 통하여 롤 형상과 롤 움직임을 온라인으로 측정하고,
S
1
(t) = m
1
(t) + e
1
(t)
S
2
(t) = m
1
(t) + e
1
(t+Δ')
S
3
(t) = m
2
(t) + e
2
(t)
S
4
(t) = m
2
(t) + e
2
(t+Δ")
(여기서 m1t)는 롤(6) 갭 방향 고정롤 움직임, e1(t)는 상단 고정롤 거리검출기(14)에서 측정되는 고정롤 형상, Δ'는 상단 고정롤 거리검출기(14)와 하단 고정롤 거리검출기(14) 사이의 각도 편차에 따른 시간 차, m2(t)는 롤(6) 갭 방향 구동롤 움직임, e2(t)는 상단 구동롤 거리검출기(14)에서 측정되는 롤형상, Δ"는 상단구동롤 거리검출기(14)와 하단 구동롤거리검출기(14) 사이의 각도 편차에 따른 시간차이다.
상기 수식을 통하여 구해진 롤 형상과 롤 움직임을 하기 수식에 대입하여 롤(6) 갭 변화량을 측정하며,
T
(H)
=m
1
(n)-e
1
(n+θ')-e
2
(n+θ")+m
2
(n)
(여기서 T는 롤(6) 갭 변화 양이고, θ'와 θ"는 고정롤(6)과 구동롤(6) 상부 롤 거리 검출기(14)로부터 롤(6) 갭위치까지의 거리 차이며, n은 롤회전각 검출기(15)의 분해능에 따른 인덱스이다.)
상기 수시에서 계산된 롤(6) 갭 변화량에 따라 롤(6) 갭을 제어하여 박판(10) 두께를 정밀하게 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1는 쌍롤식 박판 주조 공정에서 종래에 사용하고 있는 롤척(4) 갭을 일정하게 유지하기 위해 구성된 롤척 거리 검출기(9)를 이용한 쌍롤식 박판 주조 장치를 도시한 것이다. 도 2는 종래의 롤척 갭을 일정하게 유지하는 장치를 실제 롤갭을 일정하게 유지하는 장치로 변화시키기 위해 롤 거리 검출기(14)를 이용한 쌍롤식 박판 주조기를 도시한 것이다. 롤 거리측정장치(14)는 롤(6) 당 2개씩 상하로 롤(6) 갭의 반대쪽 방열용 프레이트(11)에 고정된다. 도 3은 쌍롤식 박판 주조기를 위에서 보았을 때를 도시한 것이다.
앞서 기술된 롤척(4) 갭과 롤(6) 갭이 다른 네 가지 이유(롤 형상, 롤 휘어지는 양, 밀 프레임(3) 뻗는 양, 베어링(7) 실리어런스)는 각각 롤 형상과 롤 움직임으로 대표된다. 즉 상하에 위치한 롤 거리 검출기(14) 구조에서 롤(4) 휘어지는 양은 그 변화가 줄넘기 방식처럼 휘어지는 형상이 시간에 따라 일정하게 유지하면 롤 형상으로, 그렇지 않고 시간에 따라휘어지는 형상이 변하면 롤 움직임으로 표현된다. 또 한 밀 프레임(3) 뻗는 양도 같은 방식으로 대표된다. 따라서 각 롤 거리 검출기(14)에서 롤 1회전 시 읽어지는 데이터는 아래와 같은 수식으로 표현된다.
수식.1)
S
1
(t) = m
1
(t) + e
1
(t)
S
2
(t) = m
1
(t) + e
1
(t+Δ')
S
3
(t) = m
2
(t) + e
2
(t)
S
4
(t) = m
2
(t) + e
2
(t+Δ")
여기서 m1(t)은 롤(6) 갭 방향 고정롤 움직임, e1(t)은 상단 고정롤 거리 검 출기(14)에서 측정되는 고정롤형상, Δ'는 상단 고정롤 거리 검출기(14)와 하단 고정롤 거리 검출기(14) 사이의 각도 편차에 따른 시간차, m2(t)는 롤(6) 갭방향 구동롤 움직임, e2(t)는 상단 구동롤 거리 검출기(14)에서 측정되는 롤 형상, Δ"는 상단 구동롤 거리 검출기 (14)와 하단 구동롤 거리 검출기(14) 사이의 각도 편차에 따른 시간차이다.
이때 롤 1 회전당 반복되는 고정롤(6) 형상 e1(t)과 구동롤(6) 형상 e2(t)를푸리에(Fourier) 이론에 입각하여, 주파수 특성으로 분해하면 아래와 같다.
수식.2)
N은 롤 회전각 검출기(15)의 분해능에 따른 롤(6)1 원주 방향의 등간격 분해능 수이다.(예: 롤 원주를 2048개로 등간격 분할한다.)
따라서 수식 1을 주파수 영역에서 해석하여 롤 형상만을 분해하면 아래와 같다.
수식.3)
수식.3에서 구해진 E1(n)과 E2(n)를 역푸리에변환(Inverse Fourier Transformation)하여 e1(t)과 e2(t)를 구하고, 수식.1의 S1(t)과 S3(t)에 대입하여m1(t)과 m2(t)를 구한다.
수식.4)
앞에서 전개된 수식에서 구해진 고정롤(6)과 구동롤(6)의 롤 형상과 롤 움직임으로부터 롤(6) 갭 위치에서의 롤(6) 갭 변화를 아래와 같이 구한다.
수식.5)
T(n) = m
1
(n) - e
1
(n + θ') - e
2
(n + θ") + m
2
(n)
T는 롤(6) 갭 변화 양이고, θ'와 θ"는 고정롤(6)과 구동롤(6) 상부 롤 거리 검출기(14)로부터 롤(6) 갭 위치까지의 거리 차이며, n은 롤 회전각 검출기(15)의 분해능에 따른 인덱스이다.
따라서 도 4는 고정롤 및 구동롤 형상 및 움직임을 롤 회전각 검출기(15)의 1회전에 따라 각 롤 거리 검출기(14)의 데이터로부터 구하여 목표 롤척(4) 갭을 변화시키면서 롤(6) 갭을 일정하게 하여 제조된 박판(10)의 두께를 일정하게 유지하는 절차를 도시한 것이다. 즉 롤척(4) 갭과 롤(6) 갭 사이의 차이를 보상하는 절차 흐름도 이다.
도 5는 롤 거리 검출기(14)로부터 주파수 변환 연산자인 FFT를 사용하고, 롤 회전각 검출기(15)로 엔코더(Encoder)를 사용하여 롤 형상과 롤 움직임을 구하고, 구해진 롤 형상과 롤 움직임으로부터 두께 변화(Thickness Trim = 롤척(4) 갭과 롤(6) 갭의 차이)를 보상하는 실제 예를 도시한 것이다. 이때 종속 변수는 엔코더 인덱스 단위이므로, 시간 단위 연산에서 발생할 수 있는 컴퓨터 프로세서 오버헤드 시간을 무시할 수 있어 출력을 위한 시간 지연을 최소화한다.
이와 같은 절차에 의해 쌍롤식 박판 주조 공정에서 얻어진 고정롤(6)과 구동롤(6) 형상과 움직임을 도 6에 나타냈다. 주조 시간(Cast Time) 10[초]부터 앞서 나열한 절차를 실행하였고, 주조 시간 60[초]로부터 얻어지는 고정롤(6)과 구동롤(6) 형상과 움직임에 따라 실제 박판 두께 정밀 제어를 실시하였다. 그래서 출력 변수인 구동롤(6) 움직임이 주조 시간 60[초]부터 변하였고 이는 온라인 자동 제어 기술을 증명하는 예제이다. 이와 같은 제어에 따른 박판을 박판 두께 검출기(11;X-Ray Gauge)로 측정한 결과를 도 7에 도시하였다. 주조 시간 60[초] 이전에는 박판(10) 두께가 2960∼3040[마이크론]으로 변하였는데, 박판 두께 정밀 제어를 실시하였더니 2990∼3010[마이크론]으로 박판(10) 두께가 감소하였다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 쌍롤식 박판 제조 장치에서 쌍롤 사이의 갭을 정밀하게 제어하여 박판의 두께를 일정하게 할 수 있는 장점이 있다.
Claims (1)
- 쌍롤형 박판 주조 공정에서 롤당 두 개의 롤 거리 검출기를 사용하여 롤(6) 갭 변화를 형상과 롤 움직임으로 분해하여 해석하되, 하기 나열된 수식을 통하여 롤 형상과 롤 움직임을 온라인으로 측정하고,S 1 (t) = m 1 (t) + e 1 (t)S 2 (t) = m 1 (t) + e 1 (t+Δ')S 3 (t) = m 2 (t) + e 2 (t)S 4 (t) = m 2 (t) + e 2 (t+Δ")(여기서 m1(t)는 롤(6) 갭 방향 고정롤 움직임, e1(t)는 상단 고정롤 거리검출기(14)에서 측정되는 고정롤 형상, Δ'는 상단 고정롤 거리검출기(14)와 하단 고정롤 거리검출기(14) 사이의 각도 편차에 따른 시간 차, m2(t)는 롤(6) 갭 방향 구동롤 움직임, e2(t)는 상단 구동롤 거리검출기(14)에서 측정되는 롤형상, Δ"는 상단 구동롤 거리검출기(14)와 하단 구동롤 거리검출기(14) 사이의 각도 편차에 따른 시간차이다.)상기 수식을 통하여 구해진 롤 형상과 롤 움직임을 하기 수식에 대입하여 롤(6) 갭 변화량을 측정하며,T(n) = m 1 (n) - e 1 (n + θ') - e 2 (n + θ") + m 2 (n)(여기서 T는 롤(6) 갭 변화 양이고 θ'와 θ"는 고정롤(6)과 구동롤(6) 상부 롤 거리 검출기(14)로부터 롤(6) 갭위치까지의 거리 차이며, n은 롤회전각 검출기(15)의 분해능에 따른 인덱스이다.)상기 수식에서 계산된 롤(6) 갭 변화량에 따라 롤(6) 갭을 제어하여 박판(10) 두께를 정밀하게 제어하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 제조장치용 박판두께 정밀 제어방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970074227A KR100333075B1 (ko) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 쌍롤식박판제조장치용박판두께정밀제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970074227A KR100333075B1 (ko) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 쌍롤식박판제조장치용박판두께정밀제어방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990054414A KR19990054414A (ko) | 1999-07-15 |
| KR100333075B1 true KR100333075B1 (ko) | 2002-10-19 |
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ID=37479577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019970074227A KR100333075B1 (ko) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 쌍롤식박판제조장치용박판두께정밀제어방법 |
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5976087B2 (ja) | 2013-12-24 | 2016-08-23 | ポスコ | 薄板製造装置における鋳造ロールの損傷防止装置 |
-
1997
- 1997-12-26 KR KR1019970074227A patent/KR100333075B1/ko active IP Right Grant
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