KR100348664B1 - 가진기를 이용한 스트립의 두께 정도 향상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간 및 냉간압연에서 스트립에 발생하는 단주기성 두께 편차를 줄여서 판두께의 정도를 향상시키고 실수율을 증가시킬 수 있도록 가진기를 이용한 스트립의 두께 정도 향상방법에 관한 것으로, 압연을 끝낸 제품에 존재하는 단주기성 편차들을 미리 제거하기 위하여 최종스탠드인 1번 스탠드의 하중을 하중 측정기(3)로 측정하여 주파수 분석장치(4)에서 주파수의 분석을 수행하고 그 결과 하중에 포함된 주파수와 진폭의 크기를 하기 식 1에 의해 측정하는 단계와,

F(t)=A₁sinω₁t+A₂sinω₂t+A₃sinω₃t... (1)

상기의 측정 주파수와 진폭을 이용하여 마이크로 프로세서(5)에서는 제거하고자하는 주파수 성분능 하기 식(2)와 같이 찾아내서 가진기 제어기(6)에 명령치를 내리는 단계와,

G(t)=-(A₂sinω_2t+A3 sinω₃sinω₃t) (2)

가진기(7)는 가진기 제어기(6)의 명령을 받아서 요구 주파수와 진폭을 갖는 진동을 압연롤에 발생시켜 스트립(2)의 두께 정도를 향상시킴은 물론, 실수율을 증가시키도록 함을 요지로 한다.

Description

가진기를 이용한 스트립의 두께 정도 향상방법

본 발명은 열간 및 냉간압연에서 스트립에 발생하는 단주기성 두께 편차를 줄여서 판두께의 정도를 향상시키고 실수율을 증가시킬 수 있도록 가진기를 이용한 스트립의 두께 정도 향상방법에 관한 것이다.

일반적인 열간압연 공정을 간단히 서술하면 가열로에서 추출한 bar를 이용하여 조압연을 거친후 사상압연을 하게 된다. 여기서 조압연은 사상압연하기 전에 bar를 대략 일정한 두께로 압연하는 공정이다.

또한 사상압연은 조압연에서 압연하기 좋은 두께로 압연한 후 정밀한 판두께를 유지하도록 제어한다. 그리고 조압연을 끝내고 나온 스트립(strip)(2)은 양끝이 사상압연 하기에는 적절치 못한 형상을 하고 있기 때문에 Crop Shear에서 스트립(2)의 선단부와 미단을 절단하게 된다.

그러나 사상압연중에 작업롤(1)(1a)이나 백업롤 등의 편심에 의하여 또한 하우징(9) 등의 진동으로 인하여 사상압연을 끝낸 제품의 두께에는 단주기성 편차들이 많이 존재하게 된다.

이는 다음 공정인 냉간압연 공정에서 심각한 영향을 미칠 수 있으며 수요가의 불만 요인으로 작용한다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소 하고자 발명한 것으로, 압연을 끝낸 제품에 존재하는 단주기성 편차들을 미리 제거하여 스트립의 두께 정도를 향상시킴은 물론, 실수율을 증가시킬 수 있도록 한 가진기를 이용한 스트립의 두께 정도 향상방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다..

도 1은 본 발명의 가진기를 이용한 스트립의 두께 정도 향상방법을 설명하기 위한 구성도

도 2는 압연기에 가진기를 부착한 상태의 단면 구성도

도 3은 6번 스탠드 압연하중과 주파수 분석도

도 4는 7번 스탠드 두께와 주파수 분석도

도 5는 가진기를 설치한 후의 7번 스탠드 두께와 주파수 분석도

1 : 상부 작업롤 1a : 하부 작업롤

2 : 스트립 3 : 하중 측정기

4 : 주파수 분석장치 5 : 마이크로 프로세서

6 : 가진기 제어기 7 : 가진기

8 : 볼트 9 : 하우징

10 : 두께 측정기

본 발명은 압연을 끝낸 제품에 존재하는 단주기성 편차들을 미리 제거하기 위하여 최종스탠드인 1번 스탠드의 하중을 하중 측정기(3)로 측정하여 주파수 분석장치(4)에서 주파수의 분석을 수행하고 그 결과 하중에 포함된 주파수와 진폭의 크기를 하기 식 1에 의해 측정하는 단계와,

F(t)=A₁sinω₁t+A₂sinω₂t+A₃sinω₃t... (1)

상기의 측정 주파수와 진폭을 이용하여 마이크로 프로세서(5)에서는 제거하고자하는 주파수 성분능 하기 식(2)와 같이 찾아내서 가진기 제어기(6)에 명령치를 내리는 단계와,

G(t)=-(A₂sinω_2t+A3 sinω₃sinω₃t) (2)

가진기(7)는 가진기 제어기(6)의 명령을 받아서 요구 주파수와 진폭을 갖는 진동을 압연롤에 발생시켜 스트립(2)의 두께 정도를 향상시킴은 물론, 실수율을 증가시키도록 구성 하였다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 열간 사상압연 공정에 있어서 스탠드와 본 발명을 수행하기 위한 시스템을 간략하게 나타낸 것이다.

사상압연을 끝내고 나온 스트립(2)의 두께는 두께 측정기(10)에 의해서 측정이 된다. 이때 스탠드를 둘러싸고 있는 하우징(9)의 진동이나 백업롤의 편심 등에 의하여 압연제품에는 단주기성 편차가 발생한다.

여기서 단주기성 편차라고 하는 것은 두께 데이터를 주파수 분석(Fast Fourire Transformation : FFT분석)을 하면 장주기성 주파수(low frequency)와 단주기성 주파수(high frequency)가 존재하며 단주기성 주파수는 롤의 압연속도에 따라 달라지는 특성이 있다.

도 1에서 스탠드에 판이 치입하면 몇초 후에 압연판을 일정한 두께로 만들기 위한 제어가 들어가며 이를 통해서 압연판의 두께가 일정하게 된다. 일반적으로 도1에는 7개의 압연스탠드를 도시하였으며 경우에 따라 스탠드의 갯수가 다른 압연공장도 있다.

7번 스탠드의 후면에는 X-ray를 이용한 두께 측정기(10)가 존재하며, 이를 통해서 압연판의 두께를 측정할 수 있다. 여기서 7번 스탠드에 판이 치입하기 전에 6번 스탠드의 압연하중을 측정한다.

상기 압연하중은 일반적으로 로드셀(load cell)이라는 하중 측정기(3)를 이용한다. 6번 스탠드의 측정기(3)를 이용하여 압연하중을 측정하고, 이를 주파수 분석장치(4)에서 주파수분석(FFT분석)을 하게 되면 6번 스탠드의 압연판 하중에 존재하는 주파수를 크기별로 분석이 가능하다.

일정한 시계열 데이터를 이용하여 주파수 분석을 하는 장치를 주파수 분석장치(4)라고 하고 이 주파수 분석장치(4)에 시계열 데이터를 입력하면 시계열 데이터에 포함되어 있는 주파수를 쉽게 알 수 있게 된다.

또한 주파수 분석장치(4)에 시계열 데이터를 입력하면 다음과 같이 시계열 데이터의 주파수 성분과 그 주파수의 크기를 알 수 있게 된다.

F(t)=A₁sinω₁t+A₂sinω₂t+A₃sinω₃t... (1)

여기서 F(t)는 시계열 함수.

A는 진폭.

ω는 시계열 함수의 주파수

일반적으로 하중이나 두께가 하나 이상의 주파수를 포함하기 때문에 위와같이 많은 주파수들의 합으로 정의가 된다.

주파수 분석장치(4)에서 계산된 진폭과 주파수를 마이크로 프로세서(5)에 인가하여 가진기 제어기(6)에 그 값을 출력한다. 여기서 가진기(7)라고 하는 것은 우리가 원하는 주파수와 진폭을 가지는 신호를 만들어낼 수 있는 장치를 말하며, 일반적으로 진동을 발생시키기 위하여 사용된다.

가진기 제어기(6)는 앞의 마이크로 프로세서(5)에서 진폭과 주파수를 입력으로 받아서 가진기(7)가 발생시켜야하는 주파수와 진폭 등을 출력시킨다. 마이크로 프로세서(5)는 6번 스탠드의 하중이 갖는 주파수와 진폭을 입력으로 받아서 주파수는 같고 진폭은 부호가 반대의 크기를 갖도록 하는 신호를내도록 가진기 제어기(6)에 출력한다.

만약 6번 스탠드 하중의 주파수 분석결과가 위의 식(1)과 같고 원하지 않는 단주기성 주파수가 ω₂,ω₃이라면 마이크로 프로세서(5)에서는 다음식(2)와 같은 신호를 내도록 한다.

G(t)=-(A₂sinω_2t+A3 sinω₃sinω₃t) (2)

여기서 가진기 제어기(6)는 진폭 A₂,A₃과 진동수 ω₂,ω₃가 되도록 가진기(7)에 출력한다.

도 2는 가진기(7)를 압연기에 부착시킨 것을 도시하였다.

가진기(7)는 도면과 같이 작업롤(1)(1a)의 상하부 하우징(9)에 부착하고 볼트(8)등을 이용하여 고정한다. 이때 가진기(7)의 진동부분을 상하 작업롤(1)(1a)이 진동하기 용이하도록 설치한다.

다음은 현장에서 직접 추출한 데이터로부터 본 발명의 효과를 검증하기 위하여 시뮬레이션을 실시하였다.

시뮬레이션은 주파수 분석장치 및 가진기(7)부분, 가진기의 제어기(6) 부분 등으로 모델링하여 실시하였다.

도 3은 6번 스탠드의 하중의 시계열 데이터(상부그림)와 하중의 주파수 분석도(하부 그림)를 도시하였다.

여기서는 약 10초에서 30초까지의 데이터로 주파수 분석을 실시하였다.

주파수 분석결과 약 0.05Hz와 0.15Hz에서 두 개의 큰 주파수를 찾아낼 수 있었다. 이는 0.05Hz에서는 스키드마크(skid mark)에 의한 주파수로 추정이 가능하며 0.15Hz는 백업롤의 편심에 기인한 주파수로 추정이 가능하다.

백업롤의 편심에 의한 0.15Hz는 계속하여 압연판의 두께에 영향을 미치게 되므로 판두께에 나쁜 영향을 미치게 된다. 따라서 0.15Hz에 해당하는 주파수 성분은 제거할 필요가 있는 주파수이며 본 발명에서 이와같은 주파수를 제거하기 위하여 가진기(7)를 설치한다.

도 4는 7번 스탠드의 두께 데이터(상부 그림)와 두께의 주파수 분석도(하부 그림)를 도시하였다.

이 그림에서 보면 도 3에서 본 것과 같이 0.05Hz와 0.15Hz의 두가지 주파수 성분이 크게 나타나며 앞서의 설명대로 6번 스탠드에서 나타난 주파수 성분이 7번 스탠드 후단의 두께 성분에 그대로 나타나는 것을 알 수 있다.

도 5는 가진기(7)를 설계한 뒤 7번 스탠드의 두께 데이터(상부 그림)와 두께의 주파수 분석도(하부 그림)를 도시하였다.

앞의 도 4에서 0.05와 0.15Hz의 주파수 성분중에서 백업롤 편심에 의한 주파수 성분인 0.15Hz는 이 그림에서 제거가 되어 0.05Hz성분만 나타나는 것을 알수 있으며 이로 인해 압연판의 두께 성분에는 단주기성 편차에 의한 두께 편차는 제거가 되어 품질향상을 가져올 수 있다.

이상과 같은 본발명은 압연을 끝낸 제품에 존재하는 단주기성 편차들을 미리 제거하여 스트립 품질의 정도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 압연을 끝낸 제품에 존재하는 단주기성 편차들을 미리 제거하기 위하여 최종스탠드인 1번 스탠드의 하중을 하중 측정기(3)로 측정하여 주파수 분석장치(4)에서 주파수의 분석을 수행하고 그 결과 하중에 포함된 주파수와 진폭의 크기를 하기 식 1에 의해 측정하는 단계와,

   F(t)=A₁sinω₁t+A₂sinω₂t+A₃sinω₃t... (1)

   상기의 측정 주파수와 진폭을 이용하여 마이크로 프로세서(5)에서는 제거하고자하는 주파수 성분능 하기 식(2)와 같이 찾아내서 가진기 제어기(6)에 명령치를 내리는 단계와,

   G(t)=-(A₂sinω_2t+A3 sinω₃sinω₃t) (2)

   가진기(7)는 가진기 제어기(6)의 명령을 받아서 요구 주파수와 진폭을 갖는 진동을 압연롤에 발생시켜 스트립(2)의 두께 정도를 향상시킴은 물론, 실수율을 증가시키도록 함을 특징으로 하는 가진기를 이용한 스트립의 두께 정도 향상방법.