KR100417515B1 - 미니밀 사상압연기 평탄도 제어방법 - Google Patents

미니밀 사상압연기 평탄도 제어방법 Download PDF

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KR100417515B1 KR10-1999-0064522A KR19990064522A KR100417515B1 KR 100417515 B1 KR100417515 B1 KR 100417515B1 KR 19990064522 A KR19990064522 A KR 19990064522A KR 100417515 B1 KR100417515 B1 KR 100417515B1
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Abstract

미니밀 공정에서 극박재의 형상제어 기술의 확보는 기존 열연 공장에서 생산하는 극박을 미니밀 공정에서 소화하여 생산하므로 부가가치를 높이고 기존공장에서는 후물재를 생산하므로 30만톤 이상의 증산의 기회가 주어지는 것으로 논의되고 있다.
본 발명에 따르면, 미니밀 사상압연기에서 평탄도를 제어하는 방법에 있어서, 미니밀 사상압연기의 각 스탠드의 평탄도 제어단을 최적의 조건으로 설정 및 제어가 되도록 리덕션 유닛 출측 바 크라운을 측정하는 단계와, 각 스탠드의 출측 크라운을 계산하는 단계와, 각 스탠드의 입출측 크라운을 계산하는 단계와, 각 스탠드의 출측 크라운의 최대 및 최소값을 계산하는 단계와, 각 스탠드의 벤더력 계산하는 단계와, 마지막 스탠드의 출측 형상측정장치로부터 형상패턴인식단계와, 각 스탠드의 벤더력의 미소량 변경으로 피드백 제어하는 단계를 포함하는 평탄도 제어방법.

Description

미니밀 사상압연기 평탄도 제어방법{Method of flatness control in finishing mill of mini-mill}
본 발명은 미니밀 사상압연기 평탄도 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 극박재를 미니밀 공정에서 형성할 수 있도록 한 미니밀 사상압연기 평탄도 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 극박재는 열연 공장에서 생산하는 바, 상기한 극박재를 미니밀공정에서 생산하기 위한 극박재의 형상제어 기술은, 부가가치를 높이고 기존공장에서는 후물재를 생산하도록 함으로써, 30만톤이상의 증산의 기회가 주어진다.
여기서, 상기한 미니밀 공장은 사상압연기의 설비를 최적의 조건으로 한 상태에서 도입되었기 때문에, 기존의 사상압연기에서 갖는 여유있는 패스 스케줄(Pass Schedule)로 작업이 되지 않는다.
즉, 연주기(Strand)에서 여러가지 사정으로 바(Bar) 두께가 두꺼워져 사상압연기에서 부하가 더욱 커지게 되면, 형상제어에 큰 어려움이 있기 때문에, 기존 사상압연기의 형상제어기술보다 더욱 정도가 높은 기술이 필요하게 된다.
도면에서, 도 1은 종래의 기술에 따른 미니밀 사상압연기 크라운 및 평탄도 제어방법이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일본국 특개소62-192205호에서 스트립(Strip)의 평탄도 제어는, 롤(Roll)을 테이퍼(Taper) 형상으로 하고, 마지막 스탠드 출측의 프로파일 측정장치(17) 및 평탄도계(18)로 피드백(Feed-back) 제어하는 방법이 제시되고 있고, 이는 기존 열연공장에서 이미 적용하고 있는 제어방법이다.
또한, 일본국 특개평3-1285705에서 스트립(Strip)의 프로파일 및 평탄도 제어는, 롤의 모양을 변경하여 압연하는 방법이 제시되고 있으나, 롤의 가공이 힘들고 실적용이 힘들다.
그리고, 미니밀 사상압연기에서 형상제어는 압연 전에 설정 모델에 의하여 각 스탠드의 벤더(Bender)력과 페어 크로스(Pair Cross) 각도를 설정하고, 그 후에 평탄도 제어를 마지막 스탠드에 의존하여 제어를 행하고 있다.
그러나, 미니밀 공장은 사상압연기의 설비를 최적의 조건으로 도입되었기 때문에 기존의 사상압연기에서 갖는 여유있는 패스 스케줄(Pass Schedule)로 작업이 되지 않으며, 연주기에서 여러가지 사정으로 바(Bar) 두께가 두꺼워져 사상압연기에서 부하가 더욱 커져 형상제어에 큰 어려움이 있으며, 그러므로 기존 사상압연기의 형상제어기술보다 더욱 정도가 높은 기술이 요망된다.
미니밀 사상압연기에서 형상제어는 압연 전에 설정 모델에 의하여 각 스탠드의 벤더력과 페어 크로스(Pair Cross) 각도를 설정하고 이후 평탄도 제어를 마지막 스탠드에 의존하여 제어를 행하고 있다.
그러므로, 박물압연시 마지막 스탠드만으로 평탄도 제어가 불가능한 경우가 종종 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 입측의 바 크라운의 측정장치의 결과를 이용하여 이 바 크라운의 결과에 따라 벤더력과 페어 크로스(Pair Cross)값을 먼저 설정하고, 바 크라운의 변동에 따른 다이나믹(Dynamic) 설정제어가 가능하도록 하여 최종 압연기에서 평탄도 범위를 넓힐 수 있는 미니밀 사상압연기 평탄도 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 미니밀 사상압연기 크라운 및 평탄도 제어방법이고,
도 2는 일반적인 미니밀 설비의 개략도이고,
도 3은 미니밀 사상압연기의 벤더력에 따른 판크라운 및 평탄도 변화이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 미니밀 사상압연기 크라운 및 평탄도 제어방법이며,
도 5는 도 4에 도시된 미니밀 사상압연기 크라운 및 평탄도 제어방법 흐름도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명
1 : 래들 2 : 턴디쉬
3 : 연주기 4 : 제1리덕션 유닛(RU1)
5 : 제2리덕션 유닛(RU2) 6 : 바 시어(Bar Shear)
7 : 인덕션 히터 8 : 코일 박스
9 : 언코일러 11 : 디스케일러
12 : 마무리 압연기 13 : 냉각대
14 : 고속전단기 15 : 권취기
16 : 바 크라운 측정장치 17 : 스트립 프로파일 측정장치
18 : 평탄도계 19 : 작업롤
앞서 설명한 바와 같이 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 미니밀 사상압연기에서 평탄도를 제어하는 방법에 있어서, 미니밀 사상압연기의 각 스탠드의 평탄도제어단을 최적의 조건으로 설정 및 제어가 되도록 리덕션 유닛 출측 바 크라운을 측정하는 단계와, 각 스탠드의 출측 크라운을 계산하는 단계와, 각 스탠드의 입출측 크라운을 계산하는 단계와, 각 스탠드의 출측 크라운의 최대 및 최소값을 계산하는 단계와, 각 스탠드의 벤더력 계산하는 단계와, 마지막 스탠드의 출측 형상측정장치로부터 형상패턴인식단계와, 각 스탠드의 벤더력의 미소량 변경으로 피드백 제어하는 단계를 포함하는 평탄도 제어방법이 제공된다.
도면에서, 도 2는 일반적인 미니밀 설비의 개략도이고, 도 3은 미니밀 사상압연기의 벤더력에 따른 판크라운 및 평탄도 변화이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 미니밀 사상압연기 크라운 및 평탄도 제어방법이며, 도 5는 도 4에 도시된 미니밀 사상압연기 크라운 및 평탄도 제어방법 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 미니밀은 용강이 래들(Ladle)(1)에서턴디쉬(tundish)(2)로 이동하며, 턴디쉬(2)에서 연주기(3), 제1, 제2리덕션 유닛(Reduction Unit)(4, 5), 바 전단기(Bar Shear)(6), 인덕션 히터(Induction Heater)(7), 코일 박스(Coil Box)(8), 언코일러(Uncoiler)(9), 디스케일러(Descaler)(11), 사상압연기(12), 냉각대(13), 고속전단기(14), 권취기(15)로 구성되며, 이런 공정을 거치면서 용강은 열연 강판으로 제조된다.
이 공정에서 문제가 되는 사상압연기의 평탄도 및 크라운(Crown) 제어는 도 1에 도시된 F1부터 F5의 5대의 사상압연기로 이루어지며, 크라운 및 평탄도 제어는 각 압연기의 작업롤 벤더 및 페어 크로스 기능을 이용하여 제어한다.
스트립의 프로파일 및 평탄도는 사상압연기의 후단에 설치된 프로파일 측정장치(17) 및 평단도계(18)에서 측정한다.
도 3의 (a)는 벤더 압력(21)을 안쪽에서 밀어서 오목한 바 크라운(22)을 가지는 박 슬래브이며, 이를 (-) 크라운이라 칭한다. 이 때, 센터 웨이브(Center wave)가 발생된다.
그리고, 도 3의 (b)는 벤더 압력(21)을 위 아래에서 밀어서, 작업롤(19)을 변형시키면 볼록한 바 크라운(23)을 가지는 박슬래브이며, 이를 (+) 크라운이라 칭한다. 이런 (+) 크라운은 에지 웨이브(Edge wave)로 발생한다.
미니밀 사상압연기에서 소재의 바 크라운(판의 중앙부 두께에서 양단의 25mm의 두께를 뺀 편차량)에 따라 각 스탠드의 형상제어단을 최적의 조건으로 설정 및 제어한다.
이를 위해, 바 크라운을 측정하고, 이를 바탕으로 각 스탠드 제어단의 제어량에 따른 판크라운 변동량을 계산하는 식을 구하고, 이 식에 따라 각 스탠드 출측의 형상이 평탄하게 되는 조건으로 각 스탠드 제어단을 설정 및 피드포워드(Feed-forward) 제어한다.
또한, 마지막 스탠드의 자동 형상 제어에만 의존하기 때문에, 제어 영역에서 벗어나는 경우 형상 제어가 불가능한 바, 이때의 형상 제어를 위해 상기 판크라운 예측모델을 이용한 전 스탠드 평탄도 제어 로직으로, 평탄도 제어단 초기 셋업(Set-up) 방식을 스탠드간 웨이브가 발생되지 않고 마지막 스탠드의 평탄도 제어 범위를 최대로 확보할 수 있다.
한편, 평탄도제어에 따른 수식모델에 대하여 설명하겠다.
판크라운 예측 모델을 개발하기 위해, 현장으로부터 입측 바 크라운과 사상 압연기 출측 크라운, 각 스탠드의 작업롤 및 페어 크로스 각도, 압연하중 데이터를 수집한다.
그리고, 신뢰성 있는 데이터를 수집하여 아래의 수학식 1과 같이 회귀 분석하여 구한다(S1).
Chi=[C1i*Coi+C2i*B1i+C3i*DWi+C4i*DBi]*Pi+[D1i*Coi+D2i*B1i+D3i*DWi+D4i*DBi]*FBWi+[E1i*Coi+E2i*B1i+E3i*DWi+E4i*DBi]*CRIi+F1*Chi-1+Ai
여기에서, i는 사상압연기의 1에서 5번째의 스탠드를 나타내고, C1~C7과 D1~D7과 E1~E7와 F1 및 A는 상수이며, Co는 페어 크로스 각도(i=1~5)이고, B1은 판폭이고, Dw는 작업롤경이고, DB는 보강롤경이고, P는 압연하중이고, FBW은 벤더력이며, CRi는 롤 크라운이다.
다음은 평탄도제어 로직에 대하여 설명하겠다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 판크라운 예측모델을 이용한 전 스탠드 평탄도 제어 로직인 바, 평탄도 제어단 초기 셋업 방식을 스탠드간 웨이브가 발생하지 않고 마지막 스탠드의 평탄도제어 범위를 최대로 확보한다.
먼저, 리덕션 유닛(4, 5)에서 바 크라운 측정장치(16)를 통해 바 크라운량 측정, 수학식 1로부터 각 스탠드 출측 크라운량 계산하고, 각 스탠드 입출측 크라운비를 수학식 2로 계산한다(S2).
Δλ=Ch(i)/h(i)-Ch(i-1)/h(i-1)
각 스탠드 출측 평탄도가 평탄할 조건 CL< Δλ< CU으로 최대 및 최소 크라운량 계산한다(S3).
CL=f(h2,c2,w), CU=f(h2,c2,w)
수학식 1로부터 각 스탠드 최적의 벤더력 및 페어 크로스 각도의 계산이 가능하게 된다(S4).
Fw = f(P, Co, Ch, CU, CL,ε,th)
만일, 계산한 Fw가 최대값보다 클 경우에는, Co=Co+ΔCo로 하여, Co 을 먼저 설정하고, 수학식 4에서 작업롤 벤더력을 계산하고, 수학식 5에서 페어크로스(Pair Cross)각도를 계산하면 된다.
피드백으로 제어하기 위해, 전 스탠드의 Fw, Co값의 미소 제어값은 마지막 스탠드 출측 평탄도 측정 장치로부터 평탄도 패턴을 인식한다(S5).
y=ax+bx²+cx³+dx₄
각 스탠드의 Fw값 미소량 변경치는 대칭평탄도 패턴으로부터 피드백 제어한다(S6).
Fw=Fw+ΔFw*f(b, d)
만일, 계산 한 Fw 가 최대값보다 클 경우에는 Co=Co+ΔCo로 하여, 전 스탠드의 Fw, Co 값으로 제어한다.
미니밀 사상압연기에서 신 평탄도 제어방법을 위해 사상압연기 크라운 및 평탄도 예측 모델을 개발하고, 전 스탠드 평탄도제어 로직을 개발하여 향후 PLC(Programmable Logic Control)를 추가함으로써, 입측 코일의 프로파일에 따른 스탠드별 평탄도 제어가 가능하다.
이상과 같이 본 발명은 미니밀 공정에서 부가가치가 높은 제품은 박물로서 최소두께가 1.0mm 이하로 압연할 수 있다면 냉연 대치재로 사용 할 수 있다.
이를 수행하려면 사상압연의 평탄도 제어를 정도 높게 제어하여야 하며, 이를 위해 고정도의 미니밀 사상압연기의 판크라운 및 평탄도제어방법을 개발하여 사상압연의 작업성 개선 및 평탄도 품질향상에 크게 기여하였다.

Claims (1)

  1. 미니밀 사상압연기에서 압연재의 평탄도를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 압연재가 입측되는 각 스탠드의 평탄도 제어단을 최적의 조건으로 설정 및 제어하도록, 리덕션 유닛의 출측 크라운을 측정하여, 각 스탠드의 출측 크라운을 계산하는 제1 단계와;
    각 스탠드의 입출측 크라운 비를 계산하는 제2 단계와;
    각 스탠드의 출측 크라운의 최대 및 최소값을 계산하는 제3 단계와;
    각 스탠드의 벤더력을 계산하는 제4 단계와;
    마지막 스탠드의 출측 크라운의 형상패턴을 형상측정장치가 인식하는 제5 단계; 및
    상기 마지막 스탠드에서 인식된 출측 크라운 형상패턴에 따라 피드백 제어하여, 각 스탠드의 벤더력을 미소 변경하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도 제어방법.
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