KR100476807B1 - 냉간압연 저속부 형상 제어방법 - Google Patents

냉간압연 저속부 형상 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉간압연 저속부 형상 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 냉간압연공정상의 저속부에서의 압연판 형상 제어방법에 있어서, 냉간압연공정에서 전단 및 후단 스탠드 각각에 대한 압연속도를 검출하는 제1단계(S51); 냉각압연공정의 전단 스탠드에서, 검출된 전단 스탠드의 압연속도에 기초해서 압연속도별로 쿨런트 분사량을 서로 다르게 제어하는 제2단계(S52); 냉각압연공정의 후단 스탠드에서, 검출된 후단 스탠드의 압연속도에 기초해서 압연속도별로 쿨런트 분사량을 서로 다르게 제어하는 제3단계(S53); 압연완료 되었는지를 판별하여 완료되지 않았을 경우에는 상기 제1단계(S51)로 진행하고, 완료된 경우에는 전체 제어과정을 완료하는 제4단계(S54);를 포함하여, 냉간압연롤의 각 스탠드를 전단 스탠드와 후단 스탠드로 구별하고, 구별된 전후단 스탠드별로 압연속도에 기초해서 쿨런트의 분사유량을 서로 다르게 제어하도록 함으로서, 저속구간에서, 즉 압연판의 선두부와 후미부에서 윤활특성 변동을 최소화시켜, 압연하중 및 장력을 안정화시키고 탄성변형을 방지할 수 있으며, 이에 따라 압연판의 형상품질을 향상시킬 수 있다.

Description

냉간압연 저속부 형상 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING SHAPE OF STEEL IN LOW-SPEED PART OF COLD ROLLER}
본 발명은 냉간압연 저속부 형상 제어방법에 관한 것으로, 특히 냉간압연롤의 각 스탠드를 전단 스탠드와 후단 스탠드로 구별하고, 구별된 전후단 스탠드별로 압연속도에 기초해서 쿨런트의 분사유량을 서로 다르게 제어하도록 함으로서, 저속구간에서, 즉 압연판의 선두부와 후미부에서 윤활특성 변동을 최소화시켜, 압연하중 및 장력을 안정화시키고 탄성변형을 방지할 수 있으며, 이에 따라 압연판의 형상품질을 향상시킬 수 있도록 한 냉간압연 저속부 형상 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연속냉간압연 공정에서 원하는 압연판의 형상을 얻거나 판폭방향의 인장응력분포를 설정하는 일은 원활한 생산과 수요가의 만족을 이루는데 매우 중요한 일이다.
도 1은 종래 냉간압연 형상제어장치의 개략도로서, 도 1을 참조하면, 스트립은 압연롤(11)에서 압연되는데, 이후 압연판에 대한 형상을 로드셀(12)에서 검출하고, 이 형상에 기초해서 자동형상제어기에서 각 스탠드(stand)에서 작업롤 벤딩(bending) 및 시프팅(shifting)등을 적절히 설정하고, 압연출측에서는 판의 형상을 자동으로 측정하여 마지막 스탠드의 액추에이터(actuator)를 조작하여 피드백 제어를 실시하는 자동형상제어(ASC: Automatic Shape Control)를 수행한다.
이와같은 종래의 압연 형상제어흐름은 도 2에 도시한 바와같이, S21단계에서 코일의 폭을 인식하고, S22단계에서 폭방향 연신률을 측정한다. S23단계에서는 형상을 4차함수식으로 근사화시키고, S24단계에서 형상의 파라메타를 계산하는데, 이때 S25단계에서는 파라메타 각각이 기준값보다 작을 경우에는 제어하지 않으며(S26단계), 기준값보다 작지 않을 경우에는 S27단계에서 작업롤 벤딩량 및 중간롤의 벤딩량을 계산하고, 이후 S28단계에서 계산된 벤딩량을 적용하여 형상을 제어한다.
이와같은 종래의 압연 형상 제어방법은 일반적 크기의 정상압연 구간에서 생산되는 제품의 경우에는 수요가 요구에 충분히 만족하고 있으나, 초극박재(두께 0.21mm 미만)나 가감속시의 압연에 대해서는 만족스럽지 못한데, 예를들어, 가감속시의 압연현상은 정상부와는 아주 다른 경향을 보이고 있으며, 이는 가감속시에 나타나는 밀(mill)의 쿨런트의 분사량이 일정하지 않게 되는데 기인한 것이다.
도 3은 압연속도에 따른 마찰계수 변화를 나타낸 그래프로서, 도 3을 참조하면, 종래의 방법에 의하면, 압연속도에 따라 마찰계수의 변동을 보이고 있으며, 통상 500mpm 이하에서 마찰계수가 급증함을 알 수 있다.
이러한 저속영역에서의 마찰계수의 급상승은 압연하중 및 장력의 상승으로 이어져 극박재의 동일 소재작업시 300-400톤의 압연하중 변화와 20kg/mm내외의 유니트 장력 변화를 가져온다.
종래의 냉간압연시, 압연판의 형상불량은 폭방향으로 불균일한 연신의 발생에 기인하는데, 이러한 뷸균일 연신을 제거하기 위해 일반적으로 작업롤과 중간롤의 벤딩, 시프팅을 이용하여 목표 판 형상을 만들며, 폭방향으로 존 쿨런트의 유량을 달리하거나 스폿 쿨런트를 작업롤에 직접 분사함으로서 복합 형상에 대응하고 있다.
그러나, 이러한 형상 교정 작업은 밀의 특성이 일정하게 유지될때는 매우 합리적인 방법이며 효과도 크나, 변화하는 압연속도에 따른 밀의 윤활 특성 변화에 대해서는 잘 대응하지 못하는 단점을 가지고 있다.
특히, 초극박 작업시 압연하중 변동이 최대 400톤에 이르는 경우(저속에서의 압연하중이 고속압연시 보다 400톤이 많이 걸림)형상의 변화는 압연길이에 따라 크게 달라지며 이를 제어하기 위해 롤벤더나 시프트등이 동작되어도 만족한 형상을 얻는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
이러한 종래의 방법은 출측에서 형상의 변화량을 목표형상에 맞게 교정하는데 유용한 수단이 되나, 급격한 형상의 변화가 이루어지는 가감속부에서는 형상을 교정하기가 어려우며, 물론, 위와같은 제어가 코일내의 형상변화를 다이내믹하게 측정하여 형상을 교정하는 기능을 수행하지만 가감속부 및 저속부에서 압연하중 변동에 의한 형상의 변화가 크고 또한 매우 빠르게 이루어지기 때문에 교정에 한계가 있는등, 종래의 형상제어방법에는 여러 가지 문제점이 있었던 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 냉간압연롤의 각 스탠드를 전단 스탠드와 후단 스탠드로 구별하고, 구별된 전후단 스탠드별로 압연속도에 기초해서 쿨런트의 분사유량을 서로 다르게 제어하도록 함으로서, 저속구간에서, 즉 압연판의 선두부와 후미부에서 윤활특성 변동을 최소화시켜, 압연하중 및 장력을 안정화시키고 탄성변형을 방지할 수 있으며, 이에 따라 압연판의 형상품질을 향상시킬 수 있도록 한 냉간압연 저속부 형상 제어방법을 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 방법은 냉간압연공정상의 저속부에서의 압연판 형상 제어방법에 있어서, 냉간압연공정에서 전단 및 후단 스탠드 각각에 대한 압연속도를 검출하는 제1단계; 냉각압연공정의 전단 스탠드에서, 검출된 전단 스탠드의 압연속도에 기초해서 압연속도별로 쿨런트 분사량을 서로 다르게 제어하는 제2단계; 냉각압연공정의 후단 스탠드에서, 검출된 후단 스탠드의 압연속도에 기초해서 압연속도별로 쿨런트 분사량을 서로 다르게 제어하는 제3단계; 압연완료 되었는지를 판별하여 완료되지 않았을 경우에는 상기 제1단계로 진행하고, 완료된 경우에는 전체 제어과정을 종료하는 제4단계; 로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 냉간압연 저속부 형상 제어장치에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 냉간압연 저속부 형상 제어장치의 블록도로서, 도 4를 참조하면, 본 발명의 방법을 수행하기 위한 냉간압연 저속부 형상 제어장치는 냉간압연롤(41)의 전단 스탠드와 후단 스탠드의 압연속도를 각각 검출하는 압연속도검출기(42)와, 상기 압연속도검출기(42)로부터의 전단 및 후단 스탠드의 압연속도에 따라 전단 스탠드 및 후단 스탠드에 분사할 쿨런트 분사유량을 제어하는 제어부(43)와, 쿨런트와 윤활제가 혼합된 쿨런트(coolant)를 저장하고 있는 쿨런트탱크(44)와, 상기 쿨런트탱크(44)에 저장되어 있는 쿨런트를 전단 및 후단 쿨런트 공급배관을 통해 펌핑하는 스프레이 펌프(45)와, 상기 스프레이 펌프(45)에 의해 펌핑된 전단 및 후단 쿨런트 공급배관에 각각 설치되고, 상기 제어부(43)의 제어에 따라 개도율이 제어되어 쿨런트의 분사유량을 제어하는 전단 및 후단 제어밸브(V1,V2)를 포함하고 있다.
상기 압연속도검출기(41)는 전단 스탠드의 압연롤의 속도와 후단 스탠드의 압연롤의 속도를 검출할 수 있도록 전단 스탠드와 후단 스탠드에 각각 설치되며, 이 압연속도검출기(41)는 압연롤의 회전에 따른 압연속도를 검출할 수 있는 PLG(Pulse Generation)등과 같이 회전체의 속도를 검출하는 검출기를 사용한다.
상기 제어부(43)는 프로그램로직제어기(Program Logic Controller)와 같이 산업설비에 밸브등의 설비를 직접 제어할 수 있도록 구축된 컴퓨터를 사용한다.
상기 쿨런트탱크(44)는 하나의 탱크를 사용해도 되고, 도 4에 도시한 바와같이 전단 스탠드와 후단 스탠드 각각을 위한 2개의 탱크(S1,S2)를 포함할 수도 있으며, 이 경우에 각 스탠드별 탱크(S1,S2)는 철분을 포함하는 더티(dirty)탱크와 철분이 제거된 클린(clean)탱크를 포함할 수 있다.
상기 스프레이 펌프(45)는 쿨런트탱크(44)에 대응하여 각 하나의 펌프를 설치되는데, 도 4에 도시한 바와같이, 원활한 펌핑동작을 위해서는 후단 쿨런트탱크(S1)에 복수개의 펌프(#1,#2,#3)가 설치되고, 전단 쿨런트탱크(S2)에 복수개의 펌프(#4,#5)가 설치될 수 있다.
그리고, 상기 전단 및 후단 제어밸브(V1,V2)는 제어신호에 의해서 개도율이 제어되는 밸브로서, 이는 상기 제어부(43)의 제어신호 각각에 의해서 개도율이 제어됨에 따라, 상기 쿨런트 공급배관을 통해 스프레이 펌프(45)에 의해 펌핑된 쿨런트가 해당 스탠드의 압연롤에 제어된 유량만큼 분사된다.
도 5는 본 발명에 따른 냉간압연 저속부 형상 제어방법을 보이는 플로우챠트이고, 도 6은 쿨런트 유량제어 전후의 압연하중(roll force)및 장력(tension) 변화도이다.
이와같이 구성된 본 발명에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명을 설명하면, 먼저, 제1단계(S51)에서는 도 5에 도시한 바와같이, 냉간압연공정에서 전단 및 후단 스탠드 각각에 대한 압연속도를 검출하는데, 이는 도 4에 도시한 압연속도검출기(42)가 각 스탠드, 즉 전단 스탠드(#1,#2,#3)의 압연속도 및 후단 스탠드(#4,#5)의 압연속도를 검출하여 제어부(43)에 제공하면, 상기 제어부(43)가 제공받은 전단 스탠드의 압연속도와 후단 스탠드의 압연속도를 검출속도를 인식하기 위해서 디지털 신호로 각각 변환시킨다.
다음, 제2단계(S52)에서는 상기 제어부(43)는 냉각압연공정의 전단 스탠드에서, 상기 압연속도검출기(42)에 의해 검출된 전단 스탠드의 압연속도에 기초해서 전단 스탠드에 분사할 쿨런트 분사량을 압연속도에 따라 서로 다르게 제어하며, 한편, 본 발명에서는 압연속도에 따라 쿨런트의 분사량을 제어하기 위해서 압연속도를 사전에 상한속도(예;800mpm)와 하한속도(예;200mpm)를 설정해 두며, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 상기 제2단계(S52)에 있어서, 단계(S52a,S52b)에서는 검출한 압연속도가 사전에 설정한 상한 속도, 예를들어 800mpm이상일 경우에는, 전단 제어밸브(V1)를 최대 개도율(예;100%정도)로 제어하도록 제어신호를 제공하고, 이에따라 상기 전단 제어밸브(V1)의 개도율이 최대로 되고, 상기 스프레이 펌프(45)에 의한 쿨런트가 쿨런트 공급배관을 통하면서 상기 전단 제어밸브(V1)에서 최대유량으로 제어되어 전단 스탠드(#1,#2,#3)에 분사된다.
이후 단계(S52c,S52d)에서는 압연속도가 사전에 설정한 하한 속도와 상한 속도, 예를들어, 800mpm과 200mpm 사이일 경우에, 전단 제어밸브(V1)를 압연속도에 비례하는 개도율로 제어하는 제어신호를 제공하고, 이에따라 상기 전단 제어밸브(V1)의 압연속도에 비례하는 개도율로 되고, 상기 스프레이 펌프(45)에 의한 쿨런트가 쿨런트 공급배관을 통하면서 상기 전단 제어밸브(V1)에서 개도율에 해당하는 유량으로 제어되어 전단 스탠드(#1,#2,#3)에 분사된다. 여기서, 상기 압연에 비례하는 개도율은 일예로 하기 수학식1에 도시한 바와같이 산출될 수 있다.
여기서, 상수1 및 상수2는 반복적인 실험적 데이타로서, 본 발명의 실시예에서는 상수1은 0.116, 상수2는 7로 설정하여 적용하였다.
이후, 단계(S52e)에서 압연속도가 하한 속도 이하일 경우에는, 전단 제어밸브(V1)를 최소 개도율, 예를들어, 최소한의 분사기능을 발휘할 수 있는 개도율로, 30%정도에 해당하는 제어신호를 제공하고, 이에따라 상기 전단 제어밸브(V1)의 개
도율이 최소로 되고, 상기 스프레이 펌프(45)에 의한 쿨런트가 쿨런트 공급배관을 통하면서 상기 전단 제어밸브(V1)에서 최소유량으로 제어되어 전단 스탠드(#1,#2,#3)에 분사된다.
그 다음, 제3단계(S53)에서는 상기 제어부(43)는 냉각압연공정의 후단 스탠드에서, 상기 압연검출기(42)에 의해 검출된 후단 스탠드의 압연속도에 기초해서 압연속도별로 쿨런트 분사량을 서로 다르게 제어하는데, 이와같이 전단 스탠드 및 후단 스탠드에 대해 제어함으로서, 압연속도가 변화하더라도 압연시 쿨런트량을 일정하게 유지할 수 있어 압연하중을 낮추고, 이에따라 변형을 최소한으로 줄일 수 있게 되는 것이다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 상기 제3단계(S53)에 있어서, 단계(S53a,S53b)에서는 상기한 바와같이 검출한 압연속도가 상한 속도(예;800mpm) 이상일 경우에, 후단 제어밸브(V2)를 최소 개도율(예;30%)로 제어한다. 이에따라 상기 후단 제어밸브(V2)의 개도율이 최소로 되고, 상기 스프레이 펌프(45)에 의한 쿨런트가 쿨런트 공급배관을 통하면서 상기 후단 제어밸브(V2)에서 최소유량으로 제어되어 후단 스탠드(#1,#2,#3)에 분사된다.
이후단계(S53c,S53d)에서는 압연속도가 사전에 설정된 하한 속도와 상한 속도 사이일 경우에, 도 4에 도시한 후단 제어밸브(V2)를 압연속도에 반비례하는 개도율로 제어한다. 이에따라 상기 후단 제어밸브(V2)의 압연속도에 반비례하는 개도율로 되고, 상기 스프레이 펌프(45)에 의한 쿨런트가 쿨런트 공급배관을 통하면서 상기 후단 제어밸브(V2)에서 개도율에 해당하는 유량으로 제어되어 후단 스탠드(#4,#5)에 분사된다. 여기서, 상기 압연에 반비례하는 개도율은 일예로 하기 수학식2에 도시한 바와같이 산출될 수 있다.
여기서, 상수3 및 상수4는 반복적인 실험적 데이타로서, 본 발명의 실시예에서는 상수3은 -0.06, 상수4는 112로 설정하여 적용하였다.
그리고, 단계(S53e)에서는 압연속도가 하한 속도 이하일 경우에, 전단 제어밸브를 최대 개도율로 제어한다. 이에따라 상기 후단 제어밸브(V2)의 개도율이 최대로 되고, 상기 스프레이 펌프(45)에 의한 쿨런트가 쿨런트 공급배관을 통하면서 상기 후단 제어밸브(V2)에서 최대유량으로 제어되어 후단 스탠드(#4,#5)에 분사된다.
마지막으로, 제4단계(S54)에서는 압연완료 되었는지를 판별하여 완료되지 않았을 경우에는 상기 제1단계(S51)로 진행하여, 전술한 바와같은 제1단계에서 제3단계를 반복적으로 수행하고, 반면, 압연이 완료된 경우에는 전체 제어과정을 종료한다.
전술한 바와같은 본 발명에서는 도 6에 도시한 바와같이, 기존 제어방법에 의한 장력의 변화에 비해서 장력의 변화가 현저하게 감소되었음을 알 수 있으며, 이는 두께를 달리하는 경우에는 마찬가지로 본 발명에 의하면 장력의 변화는 현저히 감소되었음을 확인할 수 있다. 이에 따르면, 본 발명에서는 압연하중의 변화나 탄성변형도 자연히 감소되고, 따라서 압연판의 품질이 향상되는 것이다.
상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 냉간압연롤의 각 스탠드를 전단 스탠드와 후단 스탠드로 구별하고, 구별된 전후단 스탠드별로 압연속도에 기초해서 쿨런트의 분사유량을 서로 다르게 제어하도록 함으로서, 저속구간에서, 즉 압연판의 선두부와 후미부에서 윤활특성 변동을 최소화시켜, 압연하중 및 장력을 안정화시키고 탄성변형을 방지할 수 있으며, 이에 따라 압연판의 형상품질을 향상시킬 수 있는 특별한 효과가 있는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.
도 1은 종래 냉간압연 형상제어장치의 개략도이다.
도 2는 종래의 냉간압연 형상제어흐름을 보이는 플로우챠트이다.
도 3은 압연속도에 따른 마찰계수 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 냉간압연 저속부 형상 제어장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 냉간압연 저속부 형상 제어방법을 보이는 플로우챠트이다.
도 6은 쿨런트 유량제어 전후의 압연하중(roll force)및 장력(tension) 변화도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
41 : 냉간압연롤 42 : 압연속도검출기
43 : 제어부 44 : 쿨런트(coolant) 탱크
45 : 스프레이 펌프 V1,V2 : 전단, 후단 제어밸브

Claims (3)

  1. 냉간압연공정상의 저속부에서의 압연판 형상 제어방법에 있어서,
    냉간압연공정에서 전단 및 후단 스탠드 각각에 대한 압연속도를 검출하는 제1단계(S51);
    냉각압연공정의 전단 스탠드에서, 검출된 전단 스탠드의 압연속도에 기초해서 압연속도별로 쿨런트 분사량을 서로 다르게 제어하는 제2단계(S52);
    냉각압연공정의 후단 스탠드에서, 검출된 후단 스탠드의 압연속도에 기초해서 압연속도별로 쿨런트 분사량을 서로 다르게 제어하는 제3단계(S53);
    압연완료 되었는지를 판별하여 완료되지 않았을 경우에는 상기 제1단계(S51)로 진행하고, 완료된 경우에는 전체 제어과정을 종료하는 제4단계(S54); 로 이루어짐을 특징으로 하는 냉간압연 저속부 형상 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계(S52)는
    압연속도가 상한 속도 이상일 경우에, 전단 제어밸브를 최대 개도율로 제어하는 단계(S52a,S52b);
    압연속도가 하한 속도와 상한 속도 사이일 경우에, 전단 제어밸브를 압연속도에 비례하는 개도율로 제어하는 단계(S52c,S52d);
    압연속도가 하한 속도 이하일 경우에, 전단 제어밸브를 최소 개도율로 제어하는 단계(S52e);를 포함하는 냉간압연 저속부 형상 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3단계(S53)는
    압연속도가 상한 속도 이상일 경우에, 후단 제어밸브를 최소 개도율로 제어하는 단계(S53a,S53b);
    압연속도가 하한 속도와 상한 속도 사이일 경우에, 후단 제어밸브를 압연속도에 반비례하는 개도율로 제어하는 단계(S53c,S53d);
    압연속도가 하한 속도 이하일 경우에, 전단 제어밸브를 최대 개도율로 제어하는 단계(S53e);를 포함하는 냉간압연 저속부 형상 제어방법.
KR10-2000-0036167A 2000-06-28 2000-06-28 냉간압연 저속부 형상 제어방법 KR100476807B1 (ko)

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