KR100437638B1 - 스테인레스강판에 발생하는 쿼터 웨이브성 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테인레스강판에 발생하는 결함을 제어하는 방법에 있어서, 스테인레스강판의 좌우측에 비대칭적으로 발생하는 쿼터 웨이브(Quarter Wave)성 결함을 제어하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법에 있어서, 스테인레스강판의 형상을 입력받아서 스테인레스강판의 비대칭 형상을 판정하는 단계와, 스테인레스강판의 폭에 따른 판정조건으로부터 롤에 설치된 다수 개의 구동기의 제어 보상량을 구하여 스테인레스강판의 압연하중을 제어하는 단계를 포함하며, 스테인레스강판의 비대칭 형상을 판정하는 단계에서는 스테인레스강판의 폭 양단부의 형상 최소값과 그 위치를 측정하는 단계와, 스테인레스강판의 폭에 따른 형상 오차의 합과 평균치를 계산하는 단계를 포함하는 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법이 제공된다.

Description

스테인레스강판에 발생하는 쿼터 웨이브성 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법{Symmetry flatness control method for stainless cold rolling mill}

본 발명은 스테인레스강판에 발생하는 표면결함을 제어하는 방법에 관한 것이며, 특히, 스테인레스강판을 압연하는 압연기를 제어하여 비대칭형상의 쿼터 웨이브 결함을 제어하는 방법에 관한 것이다.

스테인레스는 강도가 높으므로 스테인레스강판을 압연하기 위해서는 압연율이 낮고 압연하중이 큰 젠즈미르 압연기(ZRM ; Sendzimir mill, 이하에서는 "ZRM"이라 칭함)를 사용한다. 이런 ZRM은 스테인레스강판을 기준으로 상, 하부로 10단씩의 롤이 적재된 총 20단 압연기이다.

한편, ZRM에 의한 스테인레스 냉연강판의 형상 자동제어에 있어서, 압연초기의 스테인레스강판의 형상제어가 중요하다. 왜냐하면, 대부분의 경우에 압연 초기 형상이 마지막 압연기를 통과하여도 그 형상의 패턴이 스테인레스강판에 남아 있기 때문이다. 따라서, 압연초기의 형상이 비정상적이면 정상상태로 제어하기 어렵게 된다. 이런 비정상적인 스테인레스강판의 형상 중에 하나가 쿼터 웨이브성 비대칭 결함이다.

도 1a는 스테인레스강판에 쿼터 웨이브가 대칭적으로 발생하였을 때를 나타낸 스테인레스강판의 평면도이고, 도 1b는 스테인레스강판에 쿼터 웨이브가 비대칭적으로 발생한 스테인레스강판의 평면도이고, 도 1c는 쿼터 웨이브가 지그재그(ZigZag)형상의 비대칭적으로 형성된 스테인레스강판의 평면도이고, 도 2a는 ZRM의 정면도이며, 도 2b는 AS-U롤의 측면도이다.

도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 스테인레스강판(100)의 폭 방향으로 2/5와 4/5지점에 발생하는 쿼터 웨이브(이하에서는 'Q/W'로 표기함.)(102)인데, 양쪽 지점에서 발생하는 Q/W(102)의 크기가 같은 경우(도 1a에 도시된 Q/W)보다는 다를 경우(도 1b와 도 1c에 도시된 Q/W)에 스테인레스강판(100)의 폭 방향으로 작용하는 힘의 균형이 다르므로 스테인레스강판(100)의 권취상태 불량 및 사행이 발생될 수 있다.

한편, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, ZRM(105)에 있어서, Q/W(102)의 비대칭을 제어하는 구동롤은 8개의 새들(Saddle)(112)로서 제어되는 AS-U롤(103)이다.

한편, "일본국 특개평4-111910호(발명의 명칭 : 다단압연기에 관한 압연재의 형상제어방법)"과, "일본국 특개평4-167908호(발명의 명칭 : 압연기의 설정장치)"에서는 ZRM에 의해 스테인레스강판의 형상을 자동 제어하는 방법에 관하여 기술되어 있지만, 스테인레스강판의 비대칭 형상 판정 및 대칭화 제어에 관하여서는 언급되지 않았다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, ZRM에서 다양한 형상으로부터 대칭성을 판단하고, 다수의 구동롤로 형상을 제어하는 스테인레스강판 비대칭형상의 결함 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 스테인레스강판에 쿼터 웨이브가 대칭적으로 발생하였을 때를 나타낸 스테인레스강판의 평면도이고, 도 1b는 스테인레스강판에 쿼터 웨이브가 비대칭적으로 발생한 스테인레스강판의 평면도이고, 도 1c는 쿼터 웨이브가 지그재그(Zig Zag)형상의 비대칭적으로 형성된 스테인레스강판의 평면도이고,

도 2a는 ZRM의 정면도이고, 도 2b는 AS-U롤의 측면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 장치의 구성도이고,

도 4는 본 발명에 따른 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법의 흐름도이며,

도 5는 본 발명에 따른 비대칭형상의 결함을 제어한 결과를 나타내는 그래프이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

100 : 스테인레스강판 102 : 쿼터 웨이브

103 : AS-U롤 105 : ZRM ; Sendzimir mill

107 : 세이프미터 112 : 새들

130 : 형상제어기

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법에 있어서, 스테인레스강판의 형상을 입력받아서 스테인레스강판의 비대칭 형상을 판정하는 단계와, 스테인레스강판의 폭에 따른 판정조건으로부터 롤에 설치된 다수 개의 구동기의 제어 보상량을 구하여 스테인레스강판의 압연하중을 제어하는 단계를 포함하는 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 스테인레스강판의 비대칭 형상을 판정하는 단계는 상기 스테인레스강판의 폭 양단부의 형상 최소값과 그 위치를 측정하는 단계와, 스테인레스강판의 폭에 따른 형상 오차의 합과 평균치를 계산하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 압연하중을 제어하는 단계에서는 비대칭 형상을 판단하여 식 1에 의해 상기 구동기의 제어 보상량을 결정한다.

아래에서, 본 발명에 따른 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함 제어방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 3은 본 발명에 따른 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법의 흐름도이며, 도 5는 본 발명에 따른 비대칭형상의 결함을 제어한 결과를 나타내는 그래프이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 총 20단의 롤(A~T)을 포함하는 ZRM(105)의 후방에는 스테인레스강판(100)의 형상을 측정하는 세이프미터(Shape meter)(107)가 설치되어 있으며, 이런 세이프미터(107)에는 32개의 로드셀(109)이 설치되어 진행하는 스테인레스강판(100)의 폭방향으로의 형상을 측정한다.

한편, 세이프미터(107)로부터 측정된 스테인레스강판(100)의 형상데이터와 압연신호는 비대칭 형상제어기(130)로 입력된다. 이런 입력신호에 따라, 비대칭 형상제어기(130)에서는 제어량의 보상값을 결정한 후에, 보상값을 ZRM(105)의 구동장치로 입력한다. 그러면 구동장치는 보상값에 따라 유압으로 ZRM(105)의 AS-U롤(103)을 조작하여 비대칭 형상을 제어한다.

비대칭 형상제어기(130)는 중앙처리장치와 아날로그 입출력보드 및 디지털 입출력보드를 포함한다.

한편, 비대칭 형상 제어의 정도 판정은 형상의 목표에 대한 수렴성과, 형상의 대칭성 및, 안정성의 3가지 요소로 평가한다. 스테인레스강판의 형상이 목표에 잘 추종되어 형상오차가 작다 하더라도 대칭성 및 안정성이 떨어지면, 그 제어결과가 좋다고 평가할 수 없다. 형상의 대칭성은 폭 방향 작업측(Work side)과 구동측(Drive side)의 형상이 중심을 기준으로 대칭적으로 위치하여야 함을 의미하며, 이는 폭 방향으로의 힘 균형이 잘 이루어짐을 알 수 있다.

형상의 안정성은 양끝의 형상 변동 폭으로 판단한다. 예를 들어, 폭 방향 양끝의 형상이 +와 -방향으로 물결형상을 가지면서 권취되는 코일은 작업측(Work Side)과 구동측(Drive Side)의 방향으로 전진과 후퇴를 반복하게 되는데, 이 경우를 코일의 형상이 불안정하다고 할 수 있다.

본 발명에서 구현된 대칭화 제어는 세이프미터(107)로부터 스테인레스강판(100)의 폭 방향의 형상을 입력받아서 형상의 대칭성을 판단한 후에 압연 상태를 고려하여 제어기의 출력인 AS-U롤(103)의 8개의 새들의 위치 보상량을 결정한다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법의 흐름도를 보면, 초기화 처리에서는 폭 방향으로 작업측의 형상값의 합과, 구동측의 형상값의 합과, 형상 최소값 및, 그 상태에서의 로드셀의 위치를 초기화한다(S1).

세이프미터(107)로부터 스테인레스강판(100)의 형상을 입력받아 폭 방향에서 작업측의 시작 로드셀(109)인 1번째 로드셀로부터 16번째 로드셀까지의 최소값 (min Flat[0])을 구하고(S2), 17번째 로드셀부터 구동측의 끝인 32번째 로드셀까지의 최소값 (min Flat[1])을 구한다(S3).

최소값을 구하는 조건식 1은 다음과 같다.

[조건식 1]

for( i=1번째 로드셀; i≤16; i++ ) if( flat[i] <= minFlat[0] ) minFlat[0] =flat[i]; else minFlat[0] = minFlat[0];

for( i=beginCell; i<=16; i++) if( minFlat[0] = flat[i] ) minLC[0] = i;

for( i=17; i<=endCell; i++ ) if( flat[i] <= minFlat[1] )minFlat[1]

=flat[i]; else minFlat[1] = minFlat[1];

for( i=17; i<=endCell; i++) if( minFlat[1] = flat[i] ) minLC[1] = i;

그리고, 스테인레스강판의 폭의 양단부의 형상 오차의 편차값이 7미만이면(S4), Q/W의 비대칭에 따른 보상값은 0(Zero)이 된다(S5). 이는 비대칭의 범위가 AS-U롤의 느린 반응성으로 인하여 조정하지 않아도 될 정도의 작은 범위이기 때문이다.

그러나, 스테인레스강판의 폭에 따른 양단의 형상오차의 최소값(형상 오차)의 편차값이 7이상이면(S4), 다음 과정이 수행된다.

강판의 폭이 832mm 보다 작은 경우에는 수학식 1를 통해 강판을 감지하는 시작 로드셀로부터 4개의 형상오차 평균치(Avg WS)를 구한다. 마찬가지로, 강판을 감지하는 마지막 로드셀로부터 4개의 형상 오차 평균치(Avg DS)를 구한다(S6-1).

여기에서, shapErr은 형상 오차값이다.

한편, 스테인레스강판의 폭이 832mm 보다 크고 1352mm보다 작은 경우에는 수학식 2에서와 같이, 강판을 감지하는 시작 로드셀로부터 5개 또는 6개의 형상오차 평균치(Avg WS)를 구한다. 마찬가지로 강판을 감지하는 마지막 셀로부터 5개 혹은 6개의 형상 오차 평균치 (Avg DS)를 구한다(S6-2).

만약, 시작 로드셀 ≤ 5 이면, Num Lc = 6 이고,

만약, 시작 로드셀 > 5 이면, Num Lc = 5 인 조건에서,

한편, 폭이 1352mm보다 큰 경우에는 수학식 3에서와 같이, 강판을 감지하는 시작 로드셀로부터 6개의 형상오차 평균치(Avg WS)를 구한다. 마찬가지로 강판을 감지하는 마지막 로드셀로부터 6개의 형상오차 평균치(Avg DS)를 구한다(S6-3).

한편, 수학식 1에서 수학식 3까지 중에서 해당하는 한 수학식을 통해, 스테인레스강판의 폭에 따른 Q/W 비대칭성을 판단한다.

그런 후에, 조건식 2에 표시된 바와 같이, 작업측의 합과 구동측의 합의 곱이 0(Zero)보다 크고, 1~16번째 로드셀까지의 최소값 (Min Flat[0])의 절대값과 17~32번째 로드셀까지의 최소값 (Min Flat[1])의 절대값의 차의 절대값이 7보다 크거나 같으면, 수학식 4에서와 같이 제어기의 출력량은 보상된다(S7).

[조건식 2]

(ΣDS ×ΣWS ＞ 0.0) {ABS〈ABS(min Flat[1])-ABS(min Flat[0])〉≥7.0 }

u[3][k] = u[3] - AvgWS/10.0 ×S

u[2][k] = u[2] - AvgWS/10.0 ×S

u[1][k] = u[1] - AvgWS/10.0 ×S

u[6][k] = u[6] - AvgDS/10.0 ×S

u[7][k] = u[7] - AvgDS/10.0 ×S

u[8][k] = u[8] - AvgDS/10.0 ×S

여기에서, S는 강종, 스테인레스강판의 출측 두께, 그리고 압연속도에 따라서 결정되는 값이고, u는 8개의 새들의 각각의 제어량이며, k는 현재 출력되는 시점을 나타낸다.

한편, 본 발명의 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법에 의해 실시한 예를 설명하겠다.

도 5에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 스테인레스강판(100)의 조건은 다음과 같다. 스테인레스강판(100)의 두께는 4.0~0.39mm이고, 강종은 STS 300계열과 400계열이며, 스테인레스강판(100)의 폭은 1022~1560mm인 다수의 스테인레스강판을 시험하였다.

도 5의 (a)는 압연속도가 저속구간에서 비대칭 제어 수행 직전의 형상이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법에 따라 실시한 예로서, Q/W 비대칭 제어를 수행함으로써 대칭성이 매우 향상되었음을 알 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법은 스테인레스강판 냉간압연기에서 Q/W성 비대칭 형성을 제어하는 것으로 스테인레스강판의 형상을 균일하게 함으로써, 권취시에 안정성과 형상정도의 향상을 가져올 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 스테인레스강판에 발생하는 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 스테인레스강판에 발생하는 쿼터 웨이브성 비대칭형상의 결합을 제어하는 방법으로서,

   1) 상기 스테인레스강판의 폭 양단부의 형상 최소값과 그 위치를 측정하는 단계;

   2) 상기 단계 1)에서 측정된 폭 양단부의 형상 최소값을 비교하여 그 편차를 산출하는 단계;

   3) 상기 스테인레스강판의 폭에 따른 형상오차의 합과 평균치를 계산하여 상기 스테인레스강판의 비대칭 형상을 판정하는 단계; 및

   4) 강판의 폭에 따른 판정조건으로부터 롤에 설치된 다수의 구동기의 제어보상량을 구하여 스테인레스강판의 압연하중을 제어하는 단계를 포함하고,

   상기 단계 2)에서 구해진 형상 최소값의 편차가 설정값보다 큰 경우에는 상기 스테인레스강판 폭의 크기에 따라 폭 양단부의 측정범위를 증감시켜 상기 단계 3)의 형상오차의 합과 평균치를 계산하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강판에 발생하는 쿼터 웨이브성 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계 4)는 식 1에 의해 구동기 제어보상량을 결정하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강판에 발생하는 쿼터 웨이브성 비대칭형상의 결함을 제어하는 방법.

   식 1은 u[3][k] = u[3] - AvgWS/10.0 ×S이고, u[2][k] = u[2] - AvgWS/10.0 ×S이고, u[1][k] = u[1] - AvgWS/10.0 ×S이고, u[6][k] = u[6] - AvgDS/10.0 ×S이고, u[7][k] = u[7] - AvgDS/10.0 ×S이며, u[8][k] = u[8] - AvgDS/10.0 ×S이다.

   여기에서, S는 강종, 스테인레스강판의 출측 두께, 그리고 압연속도에 따라서 결정되는 값이고, u는 8개의 새들의 각각의 제어량이며, k는 현재 출력되는 시점.