KR100368491B1 - 슬라브 형상검출 및 다이나믹 폭압연 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연주공정에서 열연공정으로의 무정보 테이퍼 슬라브 투입시 또는 실정보 사양과 상이한 슬라브 공급시 형상계측을 통해 해당 슬라브의 정합성 여부를 재확인함으로써 물류이송 및 가열에 따른 원가상승요인을 제거함과 동시에 길이방향으로의 동적인 판폭제어를 통해 폭불량 현상을 최소화하여 제품의 품질을 향상시키도록 한 슬라브 형상검출 및 다이나믹 폭압연 제어방법에 관한 것으로, 슬라브 폭측정작업의 효율화, 생산성 향상 및 폭측정 정도의 향상으로 AWC제어정도를 향상시켜 실폭에 의한 엣져(edger) 개도 설정으로 운전자의 수동개입을 감소시킴과 더불어 조합용 검측장비의 이상에 따른 조업중지를 최소화시킨다. 그리고, 1차 조합용 평량기 또는 길이 센서고장시 2차 조합기능으로 대응하기 때문에 슬라브의 정합성을 이중으로 확인할 수 있게 된다. 그로 인해 정보/실물간 불일치를 방지할 수 있고, 사전 폭정합성 확인가능으로 인해 정보 이상 및 검측오차에 따른 설비이상을 사전에 방지할 수 있다.

Description

슬라브 형상검출 및 다이나믹 폭압연 제어방법{Method of sensing a shape of slab and controlling a dynamic width rolling}

본 발명은 슬라브 형상검출 및 다이나믹 폭압연 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열연 가열로 공정에서 슬라브가 공급/가열되어 조압연 공정에서 압연되기까지의 슬라브 형상을 검출하고 그 검출된 형상실적을 이용하여 실 제어에 응용하도록 한 슬라브 형상검출 및 다이나믹 폭압연 제어방법에 관한 것이다.

종래는 테이퍼 슬라브(TAPER SLAB)에 대해 호스트(HOST)에서의 지시정보에 의존하여 연주지시 정보대로 테이퍼 유무와 테이퍼량을 기준으로 개도설정을 함으로써, 연주지시 데이터의 오차 또는 연주정정처리 이후의 수치변경 등에 따라 정보의 정합성이 결여되는 문제가 발생하였다.

그에 따라 임의의 슬라브에 대해서는 테이퍼 슬라브임에도 불구하고 정상재와 동일한 방법으로 제어하여 코일 판폭정도상의 불량은 물론 설비상에도 지대한 악영향을 초래하는 결과를 가져왔다.

또한, 길이방향으로의 가변판폭제어하는 기술이 없이 정합성이 결여된 단순 테이퍼형태와 양만을 기준으로 작업함으로써 조압연 공정에서의 폭정도는 저하될 수밖에 없었고, 때로는 제어 이상에 의한 폭 넥킹(NECKING) 현상을 유발함으로써 품질불량 및 그에 따른 실수율에 막대한 지장을 가져왔다.

다시 말해서, 종래에는 열연 가열로에 장입되는 슬라브는 실폭을 정확히 알수 없으므로 조압연에서의 폭가변시 폭치수의 정도저하로 인하여 적정한 AWC폭보상 제어가 난해하며, 특히 핫 차지 슬라브(hot charge slab)작업에 따른 실폭측정 불가로 인한 수작업으로 생산성 향상 및 품질향상에 악영향을 주고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 연주공정에서 열연공정으로의 무정보 테이퍼 슬라브 투입시 또는 실정보 사양과 상이한 슬라브 공급시 형상계측을 통해 해당 슬라브의 정합성 여부를 재확인함으로써 물류이송 및 가열에 따른 원가상승요인을 제거함과 동시에 길이방향으로의 동적인 판폭제어를 통해 폭불량 현상을 최소화하여 제품의 품질을 향상시키도록 한 슬라브 형상검출 및 다이나믹 폭압연 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬라브 형상검출 및 다이나믹 폭압연 제어방법은, 연주공정에서 열연공정으로의 무정보 테이퍼 슬라브 투입시 또는 실정보 사양과 상이한 슬라브가 공급될 때 가열로 입측에 설치시킨 슬라브 폭계에 의해 슬라브 길이 순시치, 횡진량 순시치, 폭편차 순시치를 검출하여 가열로 계산기로 보내고 해당 슬라브에 대한 캠버곡율 및 캠버량, 테이퍼량, 슬라이브의 최대/최소폭 및 위치를 계산 및 가공처리하는 과정과;

상기 가공처리된 데이터를 기준 데이터로 하여 판폭 압연시 테이퍼 슬라브에 대해 각 길이별 차등 압연력 및 개도를 설정하고 길이 전반에 걸쳐 테이퍼없는 바를 출력시키는 과정을 구비한다.

도 1은 본 발명의 설비 현황 및 계측기 설치 구성도,

도 2는 본 발명의 시스템 하드웨어 구성도,

도 3은 본 발명의 시스템 소프트웨어 구성도,

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 판폭제어기능을 설명하는 순서도,

도 4b는 도 4a의 판폭제어기능 설명에 채용되는 폭/온도에 따른 실물간 폭편차를 나타낸 표,

도 5는 본 발명의 계산기 및 설비간 기능 관련도,

도 6은 본 발명의 2차 조합처리 수순도,

도 7은 본 발명의 슬라브 형상검출치 계산 방법을 설명하는 도면,

도 8은 본 발명의 테이퍼 슬라브 판폭제어 방법을 설명하는 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 12, 14, 16 : 레이저 센서 20 : 가열로 계산기

22 : 슬라브 폭계 24 : 입출력 버퍼(I/O 버퍼)

25 : 제어용 데이터웨이 30 : 압연라인 계산기

32 : 품질 제어 계산기

34 : PLC(프로그래머블 로직컬 콘트롤러)

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 슬라브형상을 검출하기 위한 슬라브폭계의 주변설비 및 설치 구성도로서, 가열로 입측 A 테이블을 통해 연주공정으로부터 슬라브가 B테이블측으로 공급되며, 슬라브의 종류도 온도에 따라 HCR, VCR, WCR, CCR 등으로 구분된다. 상온에서 1100℃에 이르기까지 다양하게 온도 구분이 된다. 이 과정중에 CCR재에 대해서는 연주 정정처리가 포함되어 있는 경우도 있기 때문에 슬라브사양에 대한 지시정보는 그리 신뢰성이 높다고 볼 수 없다.

따라서, 이러한 불명확한 칫수사양을 가진 슬라브에 대해 수요자가 요구하는 수준의 폭으로 제품을 만들기란 쉽지가 않으며, 또한 크레인(CRANE) 보급이상에 따른 실물과 정보가 불일치하는 경우도 있어 이에 따른 슬라브 정합성 체크기능은 필수적이라 할 수 있다.

이에 도 1에서는 가열로 입측에 슬라브에 대한 형상검출을 행하는 슬라브폭계를 설치함으로써, 그 슬라브폭계에서의 형상검출로 인해 슬라브의 정합성을 재확인하게 한다. 그리고, 계측된 데이터를 이용한 후공정에서의 압연시 유용하게 제어에 이용할 수 있도록 하여 폭불량이 없는 제품을 생산한다.

상기 슬라브폭계 구성은 A테이블과 인접되는 B테이블의 워크 사이드(work side)와 드라이브 사이드(drive side)측에 각각 위치하여 슬라브의 폭편차를 검출하는 레이저 센서(10, 12)와, 상기 레이저 센서(10)와 소정거리 수평되는 위치에 떨어져서 설치되어 슬라브의 횡진량을 검출하는 레이저 센서(14) 및, A테이블과 인접되는 B테이블의 측의 중앙선에서 일정거리 상부에 위치하여 슬라브의 길이를 검출하는 레이저 센서(16)로 구성된다.

도 2는 본 발명의 시스템 하드웨어 구성도로서, 전류 루프(21)와 A/D변환기(21a)를 통해 상호 결합된 가열로 계산기(20; SCC)와 슬라브 폭계(22) 및, 그 슬라브 폭계(22)에서 출력되는 디지탈 신호를 입력받아 제어용 데이터웨이(25)를 통해 상기 가열로 계산기(20)측으로 제공하는 입출력 버퍼(24; 이하 I/O 버퍼라 함)로 구성된다.

상기 전류 루프(21)에는 가열로 계산기(20)로부터 제공되는 0∼20mA의 전류가 흐르게 되고, 그 전류치는 A/D변환기(21a)에서 0∼5V정도로 변환된 후 RS232C커넥터에 의해 연결된 슬라브 폭계(22)로 인가된다.

도 2에 따르면, 가열로 계산기(20)를 중심으로 슬라브 폭계(22)로 측정기준사양을 설정하면 그 슬라브 폭계(22)에서는 해당 슬라브 검출시 형상관련 데이터(폭편차, 오프 센터(OFF CENTER)량, 길이)들을 수집하여 실시간으로 I/O 버퍼(24)로 송출하기 시작한다.

이때, 상기 가열로 계산기(20)에서는 정주기로 계측 데이터들을 수집하여 슬라브별로 화일링(FILING)화 하면서 동시에 해당 슬라브에 대해 2차 조합처리를 한 후 슬라브의 정합성을 우선 체크하여 압연해도 좋은 슬라브인지 또는 지시정보와 실물간에 일치가 되는지를 판정한다.

도 3은 본 발명의 시스템 소프트웨어 구성도로서, 각 시스템별로 개발기능에 대한 시스템간 처리 흐름을 나타내고 있다.

가열로 계산기(20)는 크게 슬라브폭계간 정보송수신을 위해 슬라브사양 기준치 설정기능과 계측 데이터의 수집기능, 수집된 데이터를 근거로 각종 형상데이터 편집기능과 2차 조합처리기능, 조업자 안내 기능을 수행한다.

압연라인 계산기(30; MILL 계산기, SCC2)는 상기 가열로 계산기(20)에서의 형상편집결과를 토대로 조압연 초기설정계산모델 기능을 개선한다.

품질제어 계산기(32; AQC)는 상기 압연라인 계산기(30)로부터의 데이터를 수신하여 길이방향으로의 전장에 걸친 폭편차 및 형상 데이터를 이용한 다이나믹 판폭제어(동적 피드 포워드(FEED FORWARD) 제어)를 수행한다.

슬라브 폭계(22)는 슬라브의 폭편차와 횡진량 및 길이를 수집하고, 폭편차 트렌드(trend)를 출력하며, 측정개시 및 종료처리를 지시한다.

I/O버퍼(24)는 상기 슬라브 폭계(22)로부터의 신호를 버퍼링하여 상기 가열로 계산기(20)로 보냄과 더불어 PLC(34; 프로그래머블 로직컬 콘트롤러)로 보낸다. 그리고, 상기 I/O버퍼(24)는 상기 품질제어 계산기(32)로부터의 신호도 받는다.

상기 PLC(34)는 폭압연 데이터가 입력될 경우 그에 상응하는 설비의 구동을 제어할 뿐만 아니라 다른 설비들에 대해서도 해당하는 데이터가 입력되면 제어한다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 판폭제어기능을 설명하는 순서도이다.

먼저, 가열로 PLC에서 슬라브를 추출하게 되면 가열로 계산기(20)에서 슬라브의 실적을 공통으로 편집하고, 압연라인 계산기(30)에서 슬라브 폭계(22)의 실적정보를 수신하고 조압연 설정계산을 하기 위해 슬라브 실적을 편집하고 초기 조압연 모델을 설정하며 조압연 셋업(RSU) 초기 패스를 설정한다. 이후 조압연 PLC에서는 조압연 설비를 정해진 위치만큼 움직이기 위해 자동 위치 제어(APC)를 행함과 더불어 제 1조압연 스탠드(R1)과 제 1패스(1PASS)의 로드를 온시킨다. 그리고, 품질 제어 계산기(32)에서 길이 방향으로 판폭 제어를 행한다.

그리고, 상술한 판폭제어기능 동작이 행해질 때에는 도 4b에 도시된 바와 같이 지시사양의 슬라브폭과 실폭간의 차이가 폭 구분별 또는 온도에 따라 많이 발생함을 알 수 있다.

상기 도 4a의 순서도에 따르면, 조압연 초기설정 이후 제 1조압연 엣져 스탠드 패스(R1 EDGER STAND 1 PASS) 과정 중에 동적판폭제어가 이루어지며, 이를 위해 계산기간 정보전달이 복잡하게 이루어진다.

도 5는 본 발명의 계산기와 설비간 기능관련도로서, 가열로 A/B 테이블 설비간에 설치된 슬라브 폭계(22)와 가열로 계산기(20)와, 슬라브가 추출된 이후 조압연 각 스탠드(R1, R2, R3)별 엣져 롤(EDGEER ROLL; E2A, E2B) 및 수평 롤에 대한 모델을 초기설정하는 압연라인 계산기(30), 수직 압연기(VSB)의 로드 온시 길이방향으로 다이나믹하게 판폭 숏 스트로크(SHORT STROKE) 제어하는 품질 제어 계산기(32; AQC)로 구성되어 있으며, 각 구성간에 해당하는 타이밍에 관련기능을 수행토록 기능이 분산되어 있다.

상기 수직 압연기(VSB)는 폭압연을 실시하는 설비이고, 상기 조압연 스탠드(R1, R2, R3)는 두께압연을 실시하는 설비이다.

상기 가열로 계산기(20)는 슬라브 폭계(22)로 폭계 설정지시를 보내고, 그슬라브 폭계(22)는 가열로 계산기(20)로 평균폭실적 및 슬라브 길이 등을 보낸다. 압연라인 계산기(30)는 슬라브 폭계(22)의 데이터를 사용하여 폭제어 설정을 행한다.

도 6은 본 발명의 2차 조합처리 수순도로서, 가열로 PLC와 SLAB 폭계(22) 및 가열로 계산기(20)간에 2차 조합처리를 위해 신호발생단계에서부터 조합처리완료 및 후속처리까지의 단계를 전부 도식화하였다.

2차 조합처리는 종래의 1차 조합처리와 맞물려 행해지고 있으나, 궁극적으로 1차 조합처리의 주요항목인 중량조합을 위한 평량기설비에 대한 정상 사용 유무가 관건이다.

그러나, 1차 조합처리 불가시 종래에는 데이터 정합성을 확인하지 않은 채 강제조합처리를 행함으로써, 조업에 이상을 유발시켰다. 그런데, 본 발명에서의 2차 조합처리와 맞물림으로써 1차 조합 실패시에도 2차 조합처리로 보다 더 정확히 정합성을 체크하게 된다.

한편, 가열로 계산기(20)에서 행해지는 1차 조합에서는 중량, 길이 등을 기준으로 선행 교정에서 슬라브에 대한 지시사항이 실제 슬라브하고 맞는지 판단하고, 폭실적 수집은 정주기로 수집한다.

그리고, 상기 가열로 계산기(20)에서 행해지는 2차 조합에서는 슬라브 폭계(22)에서 제공되는 폭, 길이, 테이퍼 형태, 양 등을 수집하여 실질적으로 압연하는데 적합한가를 판단한다. 장입기(charger)는 슬라브를 가열로내에 넣은 설비이고, 가열로 PLC에서 행해지는 B테이블 센터링은 장입기가 가열로내의 정위치에 위치하도록 조절해주는 동작이다.

도 7은 본 발명의 형상검출치 계산 방법으로서, 슬라브 폭계(22)의 3개의 검출 센서(10, 12, 14; 도 1참조)로부터 슬라브길이 순시치, 황진량 순시치, 폭편차 순시치가 검출되어 I/O 버퍼(24)를 통해 가열로 계산기(20)에서 정주기 수집처리토록 된다. 가열로 계산기(20)는 그 수집된 데이터들을 근거로 해당 슬라브에 대한 캠버(CABER)곡율 및 캠버량, 테이퍼량, 최대/최소폭 및 위치 등을 계산하고 가공처리한다. 이후 이들 데이터는 각종 제어처리에 기준 데이터로서 사용된다.

도 8은 본 발명의 테이퍼 슬라브 판폭제어 방법으로서, 판폭 압연시 테이퍼 슬라브에 대해 각 길이별 차등압연력 및 개도를 설정하고, 길이 전반에 걸쳐 테이퍼가 없는 바(bar)를 제어결과로 출력시킨다.

그에 따라, 테이퍼에 따른 길이 방향으로의 폭불량을 방지하게 된다.

조압연에서는 필수적으로 수직압연->수평압연순으로 이루어지므로, 도그 본(DOG BONE) 형태의 바(bar)를 감안하여 그에 따른 폭퍼짐량까지를 계산한다.

도식화된 도면은 폭이 1420mm인 슬라브를 폭이 1300mm인 코일로 압연하기 위한 설정계산 예로서, A는 지시 슬라브 폭(1420mm)이고, B는 지시 코일 폭(1300mm)이며, C는 개도설정(1277mm)이며, L1∼L4는 길이를 나타내며, W1∼W4는 폭압연량이다.

상기 도식화된 도면에서, 테이퍼량은 예컨대 120mm(A-B)로 구해지고, 조압연에서 최종적으로 나와야할 폭인 조목표폭은 코일 폭 + 열간 보정량 + 테이블 마진량(10mm)로 구해지며, 폭압연량은 (슬라브 폭 - 코일 폭) + 도그 본 폭퍼짐량 + 수평압연 폭퍼짐량으로 구해진다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 슬라브 폭측정작업의 효율화, 생산성 향상 및 폭측정 정도의 향상으로 AWC제어정도를 향상시켜 실폭에 의한 엣져(edger) 개도 설정으로 운전자의 수동개입을 감소시킴과 더불어 조합용 검측장비의 이상에 따른 조업중지를 최소화시킨다.

그리고, 1차 조합용 평량기 또는 길이 센서고장시 2차 조합기능으로 대응하기 때문에 슬라브의 정합성을 이중으로 확인할 수 있게 된다. 그로 인해 정보/실물간 불일치를 방지할 수 있고, 사전 폭정합성 확인가능으로 인해 정보 이상 및 검측오차에 따른 설비이상을 사전에 방지할 수 있다.

또한, 슬라브 이상에 따른 폭불량을 감소하게 되고 정정실수율을 향상시키게 된다.

한편 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 이러한 수정 및 변형 등에 의한 기술사상은 다음의 특허청구범위에 속하는 기술사상으로 보아야 한다.

Claims (1)

1. 연주공정에서 열연공정으로의 무정보 테이퍼 슬라브 투입시 또는 실정보 사양과 상이한 슬라브가 공급될 때 가열로 입측에 설치시킨 슬라브 폭계에 의해 슬라브 길이 순시치, 횡진량 순시치, 폭편차 순시치를 검출하여 가열로 계산기로 보내고 해당 슬라브에 대한 캠버곡율 및 캠버량, 테이퍼량, 슬라이브의 최대/최소폭 및 위치를 계산 및 가공처리하는 과정과;

   상기 가공처리된 데이터를 기준 데이터로 하여 판폭 압연시 테이퍼 슬라브에 대해 각 길이별 차등 압연력 및 개도를 설정하고 길이 전반에 걸쳐 테이퍼없는 바를 출력시키는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬라브 형상검출 및 다이나믹 폭압연 제어방법.