KR100368262B1 - 냉간 압연기의 압연하중 설정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉간압연과정에서 롤의 마모도에 따라서 변화하게 되는 마찰현상을 냉간압연기의 자동 설정제어시 고려함에 의해서 설정치와 실적치와의 차이를 최소화하여 두께정도 품질을 향상시키는 마찰(tribology)을 고려한 냉간 압연기의 압연하중 설정방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 압연하중 설정 방법은, 매 냉간압연작업시마다, 압연하중, 변현저항, 장력, 판폭 및 편평롤경과 입출력두께등의 작업데이타를 수집하고, 수집된 데이타를 이용하여 실제 마찰계수를 산출한 후, 상기 산출된 실제 마찰계수로부터 압연하중을 산출하여, 이 산출값이 설정범위내에 들때 압연하중으로 설정한다.

Description

냉간 압연기의 압연하중 설정 방법{METHOD FOR SETTING UP ROLL FORCE IN COLD ROLL MILL}

본 발명은 소재를 목표하는 소정 두께 및 폭으로 냉간압연하기 위해 각 스탠드의 압연기에 설정된 압연하중을 설정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업횟수에 따라 증가하는 각 압연롤의 롤마모도에 따라 변화하는 마찰의 실제적인 영향을 고려하여 압연하중을 설정하는 냉간 압연기의 압연하중 설정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 냉간 압연작업에서 작업 초기에 각 압연초기치를 설정하는 자동설정 제어(set-up)을 실시하는데, 그 이유는 첫번째로 냉간압연에 있어서의 제품의 두께 및 형상 품질을 안정적으로 확보하기 위한 것이며, 두번째로는 냉간압연의 생산성 및 작업성을 향상시키기 위한 것으로, 이때, 최적의 압연 상태를 결정하기 위해서 압연재료, 압연윤활, 압연기 고유의 특성을 고려하여 냉간압연작업에 필요한 압하배분, 장력배분, 각 스탠드의 압연속도 및 압하위치를 설정한다.

그런데, 냉간압연기의 마지막 스탠드에서는 덜롤(dull roll)이 적용되어 압연작업량(즉, 길이)에 따라서 롤의 마모가 진행되며, 브라이트롤(bright roll)을 사용하는 전단 스탠드의 경우도 영향도는 적으나 마찬가지로 롤의 마모정도에 따른 마찰계수의 변화가 반드시 수반되기 때문에, 이를 고려하지 않으면 자동설정제어의 신뢰도가 저하되고 이로 인해 품질이 저하된다.

따라서, 이러한 마찰에 의한 영향을 고려한 기존의 냉간압연기 설정방법은 도 1에 도시한 바와 같이, 먼저 관리컴퓨터(SCC)로부터 이번에 압연할 소재에 대한 정보, 즉, 압하율, 두께/폭, 장력, 변형저항, 롤직경등을 수신한다(101). 그리고, 수신된 소재의 정보에 따라서 목표하는 두께의 스트립을 만들기 위한 압연하중을 계산하는데, 우선, 임의로 압연하중(Pi)의 초기값을 가정한다(102). 그리고, 상기에서 가정한 임의의 압연하중(Pi)값을 이용하여 편평롤 반경(R')을 계산한다(103). 이때, 편평롤 반경(R')을 계산하는 수식은 다음의 수학식 1에 나타난 바와 같다.

상기 수학식 1에서, R은 롤의 반경이고, ν는 포아송(POISSON)비로 예를 들어, 스틸(steel)의 경우는 0.3이다. 그리고, 상기 Pi는 앞서 임의로 가정한 압연하중이고, b는 판폭, Hi는 입측두께, hi는 출측두께이다.

그 다음, 마찰계수(μ_i)를 다음의 수학식 3과 같이 구하는데, 여기에서, μ_i는 i번째 스탠드의 마찰계수로서, μ_0i, μ_1i, μ_2i, μ_3i는 마찰계수의 파라메타값이고, V_ri는 i번째 스탠드의 롤 속도이다(104).

그리고, 상기와 같이 구해진 편평롤 반경(R'_i)과 마찰계수(μ_i)를 다음의 수학식 3에 대입하여 마찰계수보정항(D_pi)을 계산한다(105).

상기 식에서, r_i는 i번째 스탠드의 압하율이다.

그리고, 상기와 같이 구해진 마찰계수보정항(D_pi)을 적용하여 마찰계수변화에 따른 압연하중(Pi)을 다음의 수학식 4와 같이 구한다(106).

이와 같이, 구해진 압연하중이 설정값(예를 들어, 30톤)이하이면, 그대로 설정을 완료한다(108). 상기 식에서, κ_i는 변형저항값이고, K_i는 장력효과를 나타낸다.

상술한 바와 같이 구해진 압연하중은 다른 압연조건이 일정하다고 가정할때, 마찰계수 보정항(D_pi)에 정비례하게 된다. 그리고, 이러한 마찰계수 보정항을 계산하기 위한 마찰계수(μ_i)는 압연유의 윤활특성(μ_1i), 압연속도에 따른 보정분(μ_2i, μ_3i), 실적치에서의 결정 파라메타(μ_0i)등을 고려하여 도출된 것이나, 이것은 이론치일 뿐이다.

그리고, 일반적으로 상기와 같이 설정된 압연하중은 도 3에 도시한 바와 같이, 실제 압연설비에 적용되는데, 이때 냉각압연기 의 마지막 스탠드(#5)에서 dull roll을 사용한다면, 부적절한 장력제어로 인하여 야기되는 문제를 해소하기 위해서 두께제어시 roll force constant control방식을 적용한다. 이는 마지막 스탠드의 압하량 설정에 따른 실적과의 차이를 전단 스탠드에서 보상하여야 함을 의미하고, 목표두께는 마지막 스탠드 이후에서 결정되므로 마지막 스탠드의 설정제어가 대단히 중요하게 된다.

그러나, 도 1에 보인 바와 같은 종래의 설정방법에서는 실제 롤의 마모에 따른 마찰계수의 변화를 고려하고 있지 못하기 때문에 압연하중의 보다 정확한 계산이 이루어지지 못하여 이로인한 두께정도의 하락 특히 FGC(Flying Gauge Change - 주간 판두께 변경제어 기술)시의 스트립 시작과 끝 부분의 오프게이지(off gauge)발생길이가 길어지는 것을 감수할 수 밖에 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 냉간압연과정에서 롤의 마모도에 따라서 변화하게 되는 마찰현상을 냉간압연기의 자동 설정제어시 고려함에 의해서 설정치와 실적치와의 차이를 최소화하여 두께정도 품질을 향상시키는 냉간 압연기의 압연하중 설정방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 냉간압연기에서의 압연하중 설정방법을 도시한 플로우챠트이다.

도 2는 본 발명에 따라서 마찰이 고려된 압연하중 설정방법을 도시한 플로우챠트이다.

도 3 요구되는 두께의 스트립을 제조하기 위해 냉간압연기의 롤갭 및 롤 포스를 설정하는 과정을 보이는 블럭도이다.

도 4는 일반적인 냉간압연설비를 개략적으로 보인 공정도이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명에 의한 냉간압연기의 압연하중 설정 방법은 매 냉간압연작업시마다, 압연하중, 변현저항, 장력, 판폭 및 편평롤경과 입출력두께등의 작업데이타를 수집하고, 수집된 데이타를 이용하여 실제 마찰계수를 산출한 후, 상기 산출된 실제 마찰계수로부터 압연하중을 구하는 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 냉각압연기의 압연하중 설정 방법에 대하여 설명한다.

보통, 냉간 압연중에 롤을 인출하여 롤의 마모정도를 확인한다는 것은 대단히 어렵고 번거로운 일이다.

그러나, 압연작업량에 따라 스트립을 샘플링하여 조도(Ra)를 조도기로 체크하다 보면, 롤의 마모정도를 유추하여 해석할 수 있으며, 롤 조도의 전사율을 고려하면 도 4의 그래프에 나타난 결과의 도출이 가능하다.

따라서, 상기와 같은 롤의 마모에 따른 마찰계수의 변화분을 자동설정에 응용하기 위해서 마찰계수(μ_i)를 구하는 수학식 2에 보정상수항을 추가하여 이론치가 아닌 롤 마모에 따라 변화한 마찰계수(μ_i)를 구한다. 따라서, 상기 롤마모에 따른 변화분이 적용된 마찰계수를 구하는 식은 다음의 수학식 5와 같이 되며, 여기에서, α_i는 보정상수항이다.

이러한 보정 상수항(α_i)은 압연길이에 따른 압연하중을 역산 회귀하여 비교함에 의해 산출된다.

상기와 같이, 롤 마모에 따른 변화분을 고려한 마찰계수를 이용하여 냉간압연기의 압연하중값을 셋업하는 방법은 도 2a 및 도 2b에 플로우챠트로서 도시한다.

먼저, 도 2a는 상기 수학식 5를 이용하여 실제 마찰계수값을 구하는 과정으로서, 이는 코일에 대한 냉간압연이 완료되는 시점마다 이루어진다.

그리고, 도 2b는 상기 도 2a와 같이 구해진 실제 마찰계수값을 이용하여 다음 냉간압연작업을 위한 압연하중을 설정하는 과정을 보이는 플로우챠트이다.

즉, 본 발명에 따르면, 매 코일에 대한 냉간 압연공정이 완료되면, 해당 코일의 압연작업에 의한 실측치, 예를 들어, 그때의 압연하중, 변형저항, 장력, 판폭, 편평롤반경, 입/출측 두께를 읽어들여(211), 그리고, 읽어들여, 실측정보를 바탕으로 마찰계수 보정항(D_pi)을 계산하는데, 이는 상술한 수학식 4에, 읽어들인 실측값중 압연하중값과, 변형저항, 장력, 판폭, 편평롤반경, 및 입출측두께를 대입하여, 이때 롤마모에 의해서 나타나는 실제 마찰계수 보정항(D_pi)을 산출한다(212).

그리고, 상기와 같이 산출된 전 코일 작업시에 나타난 마찰계수 보정항(D_pi)을 수학식 3에 대입하여 실제 마찰계수값을 구한다(213).

이와 같이 함에 의해, 매 압연작업시마다, 작업중에 추출한 실측데이타들을 이용하여 현재 롤의 마모도가 고려된 마찰계수 보정항 및 마찰계수를 구하고, 매 압연작업시작시에 전 압연작업시에 구해진 마찰계수 보정항 및 마찰계수를 자동설정에 직접 적용한다.

상기와 같이 전 압연작업후에 구해진 마찰계수 보정항 및 마찰계수를 자동설정방법을 도 2b를 참조하여 설명한다.

일반적인 수순과 마찬가지로, 먼저 관리자컴퓨터(SCC)로부터 냉간 압연 대상인 소재의 정보, 즉, 압하율, 두께/폭, 장력, 변형저항등을 수신한다(221).

그리고, 임의의 값으로 압연하중(Pi)의 초기치를 가정한 다음(222), 상술한 수학식 1에 전 단계(221)에서 읽어들인 소재 정보중, 해당 데이타와 앞서 설정한 압연하중 가정치를 대입하여 편평롤 반경을 계산한다(223).

그 다음, 마찰계수값은 이론 마찰계수식(즉, 수학식 2)으로 계산하지 않고, 전 코일의 작업후에 수집된 데이타로 계산된 실제 마찰계수값을 설정한다(224).

그리고, 이렇게 설정된 마찰계수값과, 읽어들인 소재정보에서 출측두께, 즉, 목표두께와, 가정한 압연하중에 의해서 산출된 상기 편평롤 반경을 상기 수학식 3에 대입하여 마찰계수보정항(D_pi)을 계산한다(225).

그 다음, 상기 실제 마찰정도가 적용된 마찰계수보정항(D_pi)과 앞서 읽어들인 소재정보에 포함된 값(입측두께, 출측두께, 판폭) 및 편평롤 반경을 대입하여 압연하중을 구한다(226).

이렇게 산출된 압연하중치를 설정치(본 실시예에서는 30톤임)와 비교하여 설정치보다 작으면, 산출된 압연하중치로 셋업하고(228). 반대로 산출된 압연하중치가 설정치보다 크다면 상기 압연하중값을 가정하는 단계(222)로 되돌아가 산출된 압연하중치가 설정치보다 작을 때까지 상기 과정을 반복한다.

상술한 바와 같이, 냉간 압연기의 압연하중을 셋팅하면, 냉간압연과정에서 불가피하게 발생되는 마찰현상을 고려한 냉간압연작업이 이루어질 수 있으며, 특히 전코일로부터 수집한 데이타들을 이용하여 산출한 실제 마찰계수를 적용함으로서, 종래와 같이 실제 값과의 차이에 의한 두께 품질 오차를 줄일 수 있고, 이로한 두께 정도 품질의 향상은 물론 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 냉간압연기의 압연하중 설정 방법에 있어서,

   매 냉간압연작업시마다, 압연하중, 변현저항, 장력, 판폭 및 편평롤경과 입출력두께등의 작업데이타를 수집하고, 수집된 데이타를 이용하여 실제 마찰계수를 산출한 후,

   상기 산출된 실제 마찰계수로부터 압연하중을 구하는 것을 특징으로 하는 냉간압연기의 압연하중 설정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 실제 마찰계수의 산출은 매 냉간압연작업후 마다 수집된 작업데이타를 다음의 압연하중식

   에 대입하여, 마찰계수보정항을 구하고, 상기와 같이 구해진 마찰계수보정항을 다시 다음의 마찰계수 보정항을 구하는 식

   에 대입함에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉간압연기의 압연하중 설정방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 압연하중의 설정은 작업할 소재에 대한 정보를 다음의 수학식

   에 대입하여, 편평롤반경(R')을 구하고, 이렇게 구해진 편평롤 반경(R')과 상기 산출된 실제 마찰계수를 다음의 식

   에 대입하여, 마찰계수보정항(D_pi)구한 후, 이를 압연하중식

   에 대입하여 압연하중을 산출함에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉간압연기의 압연하중 설정 방법.