KR100428568B1 - 열연권취기의 사이드 가이드 자동제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트립의 텔레스코프 방지 및 권취형상 향상을 도모할 수 있는 열연권취기의 사이드 가이드 자동제어방법에 관한 것으로, 폭검출기에서 검출된 스트립의 폭에 따라 양쪽의 사이드 가이드의 폭을 연동제어하도록 하는 사이드 가이드 자동제어방법에 관한 것으로서, 설정된 사이드 가이드 제어량 및 제어타이밍에 따라 스트립이 사이드 가이드의 중앙에 도달할 때 상기 사이드 가이드를 미리 설정된 1,2차 쇼트 스트로크량만큼 이동시키고, 폭검출기를 이용하여 스트립의 실제폭을 연속검출하여 연속검출된 실제폭에 따라 양쪽의 사이드 가이드를 이동시킴으로써 권취된 스트립 코일의 텔레스코프 방지 및 권취형상 향상을 도모하기 위한 사이드 가이드 자동제어방법에 관한 것이다.

Description

열연권취기의 사이드 가이드 자동제어방법{METHOD FOR CONTROLLING SIDE-GUIDE AUTOMATICALLY IN WINDING DEVICE}

본 발명은 철강 플랜트의 연속 열간압연공정에서 압연한 스트립을 권취기에 권취함에 있어서 폭검출기를 이용하여 검출되는 스트립의 폭에 따라서 사이드 가이드의 폭을 연동제어하여 스트립의 텔레스코프 방지 및 권취형상 향상을 도모하기 위한 열연권취기의 사이드 가이드 자동제어방법에 관한 것이다.

도 1은 연속 열간 압연공정에서 스트립을 권취하는 설비를 도시한 개략구성도로서, 사상압연기의 마지막 스탠드(3)를 통과한 사상압연된 스트립은 런아웃테이블(7)에 의해서 이송되고, 가이드역활을 하는 사이드가이드(8)에 의해서 핀치롤(2)의 중앙부로 인입되어 맨드릴(1)상에 권취된다.

이때, 종래의 공정에서는 스트립이 사이드가이드(8)를 통과하여 핀치롤(2)을 통해 맨드릴(1)에 권취될 때까지, 사이드가이드(8)는 스트립을 핀치롤(2)의 중앙부로 가이드하는데 있어서, 스트립의 선단부에 대해서만 쇼트스트로크제어만을 실시하고, 쇼트 스트로크 제어완료후, 폭편차량에 대해 보상없이 가이드의 폭이 초기설정치로 유지되다.

따라서, 초기 여유치와 미보상분의 편차분에 의해 스트립이 사이드가이드(8)의 내부에서 각각 좌우로 쏠리게 되므로, 권취된 스트립의 권취형상을 보면 그 단면이 불규칙한 텔레스코프현상이 발생하고, 설정 폭보다 큰폭의 스트립이 진입될때에는 미스코일이 발생하는등으로 인하여 실수율 저하 및 품질저하를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 그 목적은 철강 플랜트의 연속 열간압연공정에서 압연한 스트립을 권취기에 권취함에 있어서 귄취중 스트립의 폭편차를 검출하고 그 검출된 폭편차에 따라 양쪽의 사이드 가이드를 이동시켜 상기 사이드 가이드의 폭을 상기 검출된 폭편차에 연동하여 제어함으로써 권취되는 스트립의 센터링을 정확히 맞추고, 권취된 스트립 코일의 양측면의 텔레스코프 방지 및 권취형상 향상을 도모하기 위한 열연권취기의 사이드 가이드 자동제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 열연권취설비의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 사이드 가이드의 연동제어를 설명하기 위한 설명도이다.

도 3은 본 발명에 따른 사이드 가이드 제어장치를 도시한 블록구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 사이드 가이드의 연동제어흐름을 도시한 플로우챠트이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 맨드릴 2 : 핀치롤

3 : 사상압연기의 라스트 스탠드

4 ~ 6 : 제1~제3 래퍼롤 7 : 런아웃테이블

8 : 사이드가이드 9 : 폭검출기

10 : 상위제어부 11 : 하위제어부

13 : 폭검출기제어부 14 : 레이저센서

15 : 펄스제너레이터(PLG)

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성 수단으로서, 본 발명은 사상압연된 스트립을 핀치롤로 가이드하는 열연권취기의 사이드 가이드 자동제어방법에 있어서,

상기 스트립의 판폭예측치(W1)에 1,2차쇼트스트로크량(A,B) 및 소정의 여유치가 포함된 사이드가이드의 초기폭(W0)과, 스트립의 선단이 사이드가이드의 중앙에 도달하는 시점인 제어타이밍과, 1,2차쇼트스트로크량(A,B)에 따른 제어량 및 폭계연동제어를 할지를 설정하는 설정과정과,

상기 설정과정에서 설정된 제어량 및 제어타이밍에 따라서 스트립이 사이드가이드의 중앙에 도달할 때 상기 사이드가이드를 설정된 1,2차쇼트스트로크량만큼 이동시키는 쇼트 스트로크 과정과,

상기 설정과정에서 폭계연동제어를 하는 것으로 설정되면, 사이드가이드의 초기폭(W0)에서 1차 쇼트스트로크량(A)과 2차 쇼트스트로크량(B)를 감산하여 폭계연동제어시의 사이드가이드의 현재폭을 산출하는 과정과,스트립의 판폭예측치(W1)에 폭검출기를 이용하여 검출된 폭편차량(ε)을 더하여 실제스트립폭을 산출하는 과정과,상기 단계에서 산출된 실제스트립폭에 소정의 여유치를 더하여 폭계연동제어시의 목표폭을 산출하는 과정과,사이드가이드의 현재폭(W0-A-B)과 폭계연동제어의 목표폭과의 오차인 사이드가이드의 이동량(ΔW)을 산출하는 과정과,상기 산출된 이동량(ΔW)을 사이드가이드를 움직이는 유압제어시스템의 스캔타임으로 적분하여 연동제어의 제어량(β)을 산출하는 과정과,상기와 같이 산출된 제어량(β)을 상기 폭검출기에서 폭을 검출한 시점에서 폭검출기에 의한 검출된 스트립부가 사이드가이드에 도달하는데 걸리는 지연시간에 의해 1차지연함수로 근사화시키는 과정과,상기와 같이 근사화된 사이드 가이드의 연동제어의 제어량을 유압제어시스템으로 인가하여 사이드가이드를 실제 폭에 따라 연동제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 제어방법 및 그 작용을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 사이드 가이드 제어방법의 원리를 설명하면 다음과 같다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 1,2차 쇼트 스트로크 제어가 완료된 시점의 사이드 가이드(8)의 폭은 초기 설정폭(W0)에서 1차 쇼트 스트로크량(A)과 2차 쇼트 스트로크량(B)를 뺀 값이 된다.

그리고, 열간압연된 스트립의 실제 폭은 열간팽창계수가 포함된 판폭설정치(W1)와, 권취기의 전면에 설치된 폭검출기(9)에 의해서 검출된 스트립의 폭편차량(ε)을 합한 값(W1+ε)이 되므로, 사이드 가이드(8)를 폭계연동제어하기 위해서 설정되는 목표폭은 상기와 같이 계산된 스트립의 실제 폭(W1+ε)에 미리 설정된 소정의 여유치(γ)를 합한값으로 설정한다.

이에, 2차 쇼트 스트로크 후에 폭계연동제어에 의해서 움직이는 이동량(△W)은 2차 쇼트 스트로크완료시 사이드가이드의 폭에서 상기 설정된 목표 폭값을 뺀값으로 다음 수학식 1과 같이 된다.

이렇게 계산된 이동량만큼 유압제어시스템에서 사이드가이드(8)를 이동시키는데 필요한 연동제어의 제어량(β)은 사이드가이드(8)을 움직이게 하는 유압제어시스템의 1스캔타임(현재 위치를 검출하여 사이드 가이드의 위치를 피드백제어하는데 걸리는)으로 나눠 적분한 값으로 표현할 수 있다. 여기서, 상기 연동제어의 제어량(β)은 상기 수학식1을 이용하여 계산된 폭계연동제어의 이동량(△W)만큼 사이드 가이드(8)를 이동시키기 위하여 유압제어시스템에서 어느 정도의 거리만큼 상기 사이드 가이드(8)를 이용시켜야 하는지를 결정하는 값이 된다. 이를 식으로 나타내면 다음의 수학식 2와 같다.

그리고, 실제 폭계연동제어에 있어서 제어되는 이동량(Δω)은 폭검출기(9)에 의해서 편차량이 측정된 시점에서 바로 사이드가이드(8)에 적용되는 것이 아니라, 폭검출기(9)의 위치에서 측정한 스트립의 포인트가 사이드가이드(8)의 중앙에 도달할 때까지 서서히 제어가 이루어진다. 따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이 포계연동제어의 이동량(△W)에 대응하는 사이드가이드(8)에 대한 연동제어의 제어량(β)은 지연시간(즉, 시정수(τ))를 갖는 1차 지연함수로 근사화 시킬 수 있다.

즉, 도 2b에 나타난 바와 같이, 사이드가이드(8)의 폭계연동제어의 이동량(Δω)이 검출되고, 폭계연동제어량(β)에 의해 제어가 이루어지는데는 시정수(τ)만킴이 소요된다.

상기 시정수(τ)는 다음 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

상기에서, L은 폭계에서 사이드 가이드 중앙까지의 거리이고, t는 보정치이고, 재료속도의 실적은 핀치롤(2)의 펄스제너레이터(15)에 의해 검출된 속도실적을 말한다.

이와 같이, 폭계연동제어는 미리 설정된 폭설정치 및 연동제어타이밍에 의해 실시간으로 폭편차량을 읽어, 사이드가이드를 움직이는 유압제어시스템의 1스캔타임으로 상기 수학식 2와 같이 폭계연동제어의 제어량(β)을 계산하고, 핀치롤(2)의 속도실적을 읽어, 폭검출기(9)로부터 사이드 가이드(8)의 중앙까지의 거리로 시정수(τ)를 계산하여 1차 지연근사화로 사이드 가이드(8)의 폭계연동제어를 실시하는 것이다.

이와 같이, 원리에 따라서, 실제로 사이드 가이드를 폭계연동제어하는 본 발명에 따른 사이드 가이드의 자동제어장치의 일실시예를 도 3에 블럭도로 도시한다.

상기 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 사이드 가이드 자동제어장치는 런아웃테이블(7)을 통해 권취설비로 이송되어 오는 압연된 스트립의 폭을 연속측정하는 폭검출기(9)와, 핀치롤(2)과 맨드릴(1)사이의 소정위치에 설치되어 스트립의 선단이 핀치롤(2)을 통과하였는가를 검출하기 위한 레이저센서(14)와, 핀치롤(2)의 회전속도를 검출하기 위한 펄스제너레이터(15)와, 상기 폭검출기(9)와 사이드가이드(8)사이의 소정위치에 설치되어 사이드가이드의 위치제어타이밍 및 위치측정을 위한 기준을 설정하기 위한 스트립검출기(HMD : HOT METAL DETECT)(16)와, 사상압연기에 의해 압연된 스트립의 폭계판폭예측기(W1) 및 1,2차쇼트 스트로크량으로부터 사이드가이드(8)의 초기 폭을 설정하는 상위제어부(10)와, 상기 스트립검출기(16)의 온신호에 따라서 1,2차 쇼트스트로크의 제어타이밍을 결정하고 쇼트스트로크의 제어량을 결정하고 폭계연동제어여부를 판단하는 위치추적제어부(11)와, 상기 폭검출기(9)에 의해 검출된 측정치와 상기 상위제어부(10)에서 산출된 스트립의 판폭예측치와의 편차량을 계산하는 폭계제어부(13)와, 상기 위치추적제어부(11)에 의해 설정된 쇼트스트로크 제어량 및 제어타이밍에 따라서 1,2차 스트로크가 이루어지고 2차 스트로크완료후 상기 폭계제어부(13)로부터 연속입력되는 폭편차량에 따라 사이드가이드(8)의 이동량을 산출하여 그에 따라 사이드가이드(8)가 연동하여 제어되도록 목표위치를 설정하고 이에 따라 위치센서(8c)로부터 사이드가이드(8)의 현위치를 피드백받아 목표위치로 움직이도록 서보밸브(8b)를 제어하는 하위제어부(12)와, 상기 하위제어부(12)의 제어신호에 따라 동작하여 실린더(8a)의 유압을 조절하는 서보밸브(8b)와, 상기 서보밸브(8b)의 유압조절에 따라 사이드가이드(8)를 움직이는 실린더(8a)와, 상기 실린더(8a)의 이동량을 검출하는 위치센서(8c)를 포함한다.

그리고, 도 4는 본 발명에 따른 사이드가이드의 연동제어흐름을 도시한 플로우챠트로서, 이 플로우챠트를 참조하여 상기 도 3의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상위제어부(10)에 의해 사이드가이드(8)의 초기폭(W0)을 설정한다(401). 이는 앞서 설명한 바와 같이, 열간압연에 의해 팽창계수가 고려된 압연된 스트립의 판폭예측값(W1)에 1차 쇼트 스트로크량(예를 들어, 10M)과 2차 쇼트 스트로크량(예를 들어, 14M)과 소정의 여유치를 더하여 산출하는데, 이러한 사이드가이드(8)의 초기폭 설정은 사상압연기의 두번째 스탠드(F2)가 온되는 시점에 이루어진다.

그 다음, 1,2차 쇼트 스트로크를 실시할 제어타이밍(t)를 결정한다(402).

이는 제어시간의 기준이 되는 스트립검출기(16)이 온된 후, 소정시간 후로 설정하는 것으로서, 압연된 스트립이 사이드가이드(8)의 중앙에 도달하는 시간이 1,2차 쇼트 스트로크 제어타이밍(t)이 된다.

그리고, 쇼트스트로크의 제어량(mm)을 산출한다(403). 이는 설정되어 있는 1,2차 쇼트스트로크량만큼 사이드가이드(8)가 좁아지는 제어량이다.

이와같이, 쇼트스트로크에 대한 제어준비가 완료되면 1,2차 쇼트스트로크 후에 폭계연동제어를 할 것인지를 설정하는데, 이는 사용자가 맨머신인터페이스(MMI)장치를 통해서 설정할 수 있다(404, 405). 여기에서, 폭계연동제어를 하지 않는다면, 상기와 같이 설정된 쇼트스트로크의 제어타이밍에, 설정된 제어량으로 사이드가이드(8)를 움직여 1,2차 쇼트스트로크를 행하고, 사이드가이드(8)는 그 후, 2차쇼트스트로크에 의해 조정된 폭을 그대로 유지한다(414).

그리고, 상기에서 폭계연동제어를 하는 것으로 선택하면, 상기 단계(402)에서 설정된 제어타이밍에 상기 단계(403)에서 설정된 제어량을 출력하여 1,2차쇼트스트로크를 행한다(406).

상기에서, 1,2차 쇼트스트로크에 따른 제어는 하위제어부(12)가 위치추적제어부(11)로부터 입력받아 기억수단(121)에 기억시킨 1,2차 쇼트스트로크 제어량을 상기 위치추적제어부(11)로부터 인가된 제어타이밍에 상기 설정된 1,2차 제어량을 순차 위치레퍼런스로 출력하고, 이는 전류신호로 변환되어 서보밸브(8b)에 인가되고, 이에 서보밸브(8b)는 설정된 유압실린더(8a)의 유압을 조정하고, 이에 유압실린더(8a)가 사이드가이드(8)를 움직이는 것으로, 위치검출에 따른 실시간제어가 아닌 제어신호만 인가하는 폐루프제어로 이루어진다.

상기와 같이 1,2차 쇼트 스트로크를 위한 위치레퍼런스를 출력한 후, 다음으로 폭계연동제어를 위하여 사이드가이드(8)의 초기폭(W0)에서 1차쇼트 스트로량과2차쇼트 스트로크량을 감산하여 2차쇼트 스트로크후 사이드가이드(8)의 폭을 산출한다(407). 그리고, 상기 폭계제어부(13)에서 연속산출된 폭편차량(ε)을 스트립의 판폭설정치(W1)에 더하여 열간압연된 스트립의 실제 판폭을 산출한다(408). 그리고, 상기 산출된 실제 스트립의 판폭에 사이드가이드(8)와 스트립간의 소정의 여유치(γ)를 더하여 폭계연동제어에 있어서의 사이드가이드(8)의 목표폭을 산출한다(409). 그리고, 이어서, 현재 사이드가이드(8)의 폭(즉, 2차쇼트스트로크후의 사이드가이드 폭)에서 상기 사이드가이드(8)의 목표폭을 감산하여, 사이드가이드(8)의 이동량(Δω)을 산출한다(410). 그리고, 상기 산출된 이동량만큼 사이드가이드(8)을 이동시키기 위한 제어량을 앞서 서술한 수학식 2에 따라서 산출하고(411), 상기 수학식 3과 같이 상기 계산된 제어량을 폭검출시점에서 폭제어가 이루어지는데 걸리는 지연시간(t)에 따른 1차지연함수로 근사화하여 보정한다(412).

따라서, 상기 폭검출기(9) 및 폭계제어부(13)에 의해 폭편차량이 산출되면 상기와 같이 1차지연함수로 근사화된 사이드가이드의 제어량을 출력하여 사이드가이드(8)의 위치를 조정하는 것이다.

이러한 실시간 폭계연동제어는 스트립의 선단이 핀치롤(2)에 고정되는 상기 레이저센서(14)가 온된 이후부터 이루어진다.

이때, 상기 사이드가이드(8)의 위치제어는 위치센서(8c)로부터 검출된 현재위치를 상기 산출된 리퍼런스와 비교하여 실시간으로 사이드가이드(8)의 위치를 조정한다.

따라서, 본 발명에 따르면 사이드가이드(8)는 스트립이 사이드가이드의 중앙에 도달할 때, 1,2차 쇼트 스트로크가 이루어져 스트립을 핀치롤(2)로 가이드하며, 스트립이 핀치롤(2)을 지난 것이 레이저센서(14)에 의해 검출될때, 계속검출되는 스트립의 폭의 목표값과의 편차량에 따라 사이드가이드(8)가 연동제어되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 먼저, 스트립 선단부의 추적제어에 의한 제어타이밍에 폭검출기로부터 검출된 폭편차량을 실시간으로 피드백받아 실제 스트립의 편차만큼 양쪽의 사이드가이드의 위치를 조정함으로서, 스트립 코일의 양측면에 대하여 텔레스코프 및 누슨등을 방지할 수 있어, 스트립전장에 대한 권취형상 향상과 품질향상을 기대할 수 있는 효과가 있으며, 두번째로, 스트립의 판폭에 맞게 하위제어부에서 자동적으로 사이드가이드를 개폐시키기 때문에 운전자의 수동 조작빈도가 감소되는 효과가 있으며, 마지막으로, 스트립의 판폭편차가 큰경우라도 본 발명에 따라 사이드가이드가 빠른 속도로 개폐되어 미스코일의 발생가능성을 제거하고 조업의 안전성을 높힐 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 사상압연된 스트립을 핀치롤로 가이드하는 열연권취기의 사이드 가이드 자동제어방법에 있어서,

   상기 스트립의 판폭예측치(W1)에 1,2차쇼트스트로크량(A,B) 및 소정의 여유치가 포함된 사이드가이드의 초기폭(W0)과, 스트립의 선단이 사이드가이드의 중앙에 도달하는 시점인 제어타이밍과, 1,2차쇼트스트로크량(A,B)에 따른 제어량 및 폭계연동제어를 할지를 설정하는 설정과정과,

   상기 설정과정에서 설정된 제어량 및 제어타이밍에 따라서 스트립이 사이드가이드의 중앙에 도달할 때 상기 사이드가이드를 설정된 1,2차쇼트스트로크량만큼 이동시키는 쇼트 스트로크 과정과,

   상기 설정과정에서 폭계연동제어를 하는 것으로 설정되면, 사이드가이드의 초기폭(W0)에서 1차 쇼트스트로크량(A)과 2차 쇼트스트로크량(B)를 감산하여 폭계연동제어시의 사이드가이드의 현재폭을 산출하는 단계와,

   스트립의 판폭예측치(W1)에 폭검출기를 이용하여 검출된 폭편차량(ε)을 더하여 실제스트립폭을 산출하는 단계와,

   상기 단계에서 산출된 실제스트립폭에 소정의 여유치를 더하여 폭계연동제어시의 목표폭을 산출하는 단계와,

   사이드가이드의 현재폭(W0-A-B)과 폭계연동제어의 목표폭과의 오차인 사이드가이드의 이동량(ΔW)을 산출하는 단계와,

   상기 산출된 이동량(ΔW)을 사이드가이드를 움직이는 유압제어시스템의 스캔타임으로 적분하여 연동제어의 제어량(β)을 산출하는 단계와,

   상기와 같이 산출된 제어량(β)을 상기 폭검출기에서 폭을 검출한 시점에서 폭검출기에 의한 검출된 스트립부가 사이드가이드에 도달하는데 걸리는 지연시간에 의해 1차지연함수로 근사화시키는 단계와,

   상기와 같이 근사화된 사이드 가이드의 연동제어의 제어량을 유압제어시스템으로 인가하여 사이드가이드를 실제 폭에 따라 연동제어하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 열연권취기의 사이드 가이드 자동제어방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 열연권취기의 사이드가이드 자동제어방법은 핀치롤과 권취롤사이에서 스트립을 검출하는 센싱수단을 설치하여, 상기 스트립의 선단이 검출될때, 폭계연동제어가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 열연권취기의 사이드 가이드 자동제어방법.