KR100711407B1 - Method for adjusting the roll gap of single stand reversing mill - Google Patents
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Abstract
본 발명은 1 스탠드 가역식 압연기를 이용한 후판 압연과정 중 발생되는 부품의 변형, 롤의 마모와 열적 크라운 등의 영향을 고려하여 롤갭을 정밀하게 자동설정할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for precisely and automatically setting the roll gap in consideration of the deformation of the parts generated during the thick plate rolling process using a one-stand reversible rolling mill, the wear of the roll and the thermal crown.
이를 위한 본 발명에 따른 1 스탠드 가역식 압연기의 롤갭 설정방법은, 현재의 롤갭(RG)과, 압연하중, 스트립의 폭 및 입출측 두께, 벤더력 등의 공정조건 값을 이용하여 산출되는 밀하우징 변형량(δh) 및 롤변형량(δRD)을 아래의 수식에 적용하여 스트립 출측 두께 예상치(h)를 계산하고, 이 예상치와 실제 측정된 스트립 출측 두께를 비교하여 예측치와 측정치 간의 차이로부터 상수 α값을 결정하되, 스트립이 압연롤을 통과할 때 마다 새로이 예측치와 측정치 간의 차이를 계산하여 그 차이를 상수 α에 보상하고 이를 기초로 롤갭을 재설정하는 것을 특징으로 한다.The roll gap setting method of the one-stand reversible rolling mill according to the present invention for this purpose, the mill housing calculated by using the current roll gap (RG), the rolling load, the width of the strip and the thickness of the entry and exit side, the process conditions such as the bender force Apply the deformation amount (δ h ) and roll deformation amount (δ RD ) to the equation below to calculate the strip exit thickness estimate (h), compare this estimate with the actual measured strip exit thickness, and compare the constant α from the difference between the predicted and measured values: The value is determined, but each time the strip passes through the rolling roll, a new difference between the predicted value and the measured value is calculated, and the difference is compensated for by the constant α, and the roll gap is reset based on the calculated value.
롤, 밀, 롤갭, 하중, 크라운, 마모, 변형 Roll, mill, roll gap, load, crown, wear, deformation
Description
도1은 통상의 1 스탠드 가역식 압연기를 도시한 개략도,1 is a schematic view showing a conventional one-stand reversible rolling mill,
도2는 압연과정에서 스트립과의 관계에서 롤에 가해지는 힘에 의해 롤갭이 변화되는 것을 도식화하여 나타낸 도면,Figure 2 is a diagram showing the change in the roll gap by the force applied to the roll in the relationship with the strip during the rolling process,
도3은 하우징 밀정수를 도출하기 위한 키싱테스트(kissing test) 실시 결과를 도시한 도면,FIG. 3 is a diagram showing a result of conducting a kissing test for deriving a housing constant.
도4는 벤더력 변화에 따른 작업롤의 변형 해석결과를 나타낸 도면,4 is a view showing the deformation analysis results of the work roll according to the change in the bender force;
도5는 벤더력 변화에 따른 백업롤의 변형 해석결과를 나타낸 도면,5 is a view showing the deformation analysis results of the backup roll according to the change in the bender force;
도6은 벤더력 변화에 따른 작업롤과 백업롤 사이의 하중분포를 계산한 결과를 나타낸 도면,6 is a view showing a result of calculating the load distribution between the work roll and the backup roll according to the change in the bender force;
도7은 벤더력 변화에 따른 작업롤의 편평변형 계산결과를 나타낸 도면,7 is a view showing the calculation result of the flat deformation of the work roll according to the change in the bender force;
도8은 종래의 롤갭 설정방법과 본 발명에 따른 롤갭 설정방법에 따른 스트립 출측 두께예상의 오차값을 비교한 도면이다.8 is a view comparing the error value of the estimated thickness of the strip exit according to the conventional roll gap setting method and the roll gap setting method according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 스트립 10: 작업롤1: strip 10: working roll
20: 백업롤20: backup roll
본 발명은 압연기의 롤갭 설정방법에 관한 것으로, 특히 1 스탠드 가역식 압연기를 이용한 후판 압연과정 중 발생되는 부품의 변형, 롤의 마모와 열적 크라운 등의 영향을 고려하여 롤갭을 정밀하게 자동설정할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a roll gap setting method of a rolling mill, and in particular, in order to accurately set the roll gap in consideration of the effects of deformation, roll wear, and thermal crown, etc., generated during the rolling of a heavy plate using a one-stand reversible rolling mill. It is about how to.
일반적으로 압연과정 중 롤은 강체가 아니라 힘을 받으면 변형하는 탄성체로서 거동하며 마모 및 열변형에 의해 롤 간의 간격이 시간에 따라 변화한다.In general, during the rolling process, the roll is not a rigid body but acts as an elastic body that deforms under force, and the gap between the rolls changes with time due to wear and heat deformation.
즉, 도1 및 도2에서 볼 수 있는 바와 같이, 2개의 작업롤(10)과 2개의 백업롤(20)을 설치된 압연기를 이용하여 스트립(1)을 압연할 경우, 특히 작업롤(10)은 스트립(1) 진행방향에 대하여 수직한 방향으로 작용하는 힘(F)을 받으며 이에 따라 변형 및 롤갭의 변화가 발생된다. 도 2에서의 S0는 최초 롤갭(즉, 영점)이며, H는 스트립의 초기 두께, h는 스트립 압연후 두께이다.That is, as can be seen in Figures 1 and 2, in the case of rolling the
따라서 압연, 특히 후판의 압연에 있어 원하는 값의 판두께를 얻기 위해서는 압연과정 중 각 부품의 겪게 되는 변형정도를 고려하여 정밀하게 롤갭을 설정하는 것이 필요하다. Therefore, in order to obtain a desired plate thickness in rolling, in particular in the rolling of a thick plate, it is necessary to precisely set the roll gap in consideration of the degree of deformation experienced by each part during the rolling process.
종래에는 롤갭 설정에 아래의 [수학식1]과 같은 수식이 사용되었다.In the related art, an equation such as
h: 스트립의 출측 두께h: exit thickness of the strip
M: 판폭 및 하중에 따른 밀정수(mill modulus)M: Mill modulus according to plate width and load
RF: 압하력RF: Rolling force
S0: 영점S 0 : Zero
S: 압하위치S: Pressed position
Of: 수동 조정값O f : Manual adjustment
그러나 위와 같은 수식을 이용한 롤갭 결정은 앞서 언급한 바와 같이 압연과정 중 각 부품의 변형정도 및 상기 변형정도가 롤갭에 미치는 영향을 고려하여 구성된 방법이라기 보다는, 단일 기울기(1/M)를 이용하여 롤갭을 결정하는 방법에 해당한다. 실제로 롤갭의 설정은, 도 3에 도시된 그래프에서 얻을 수 있는 1/M의 값과 각 공정값을 [수학식1]에 입력하여 스트립의 출측 두께를 예측하고, 오차가 발생한 경우에는 운전자 판단에 따른 수동 조정값을 대입하여 수동으로 오차를 조정하는 방식을 사용한다. 여기서 수동 조정값은 이전에 비슷한 조업을 수행한 결과데이터를 이용하거나 운전자가 오차 발생시 마다 예상치와 실제치의 차이를 보정하여 조정하는 값이다.However, as described above, the roll gap determination using the above formula is not a method configured in consideration of the deformation degree of each part during the rolling process and the effect of the deformation degree on the roll gap, but using a single slope (1 / M) Corresponds to how to determine. In fact, the roll gap is set by inputting the value of 1 / M and each process value obtained from the graph shown in FIG. 3 into [Equation 1] to estimate the exit thickness of the strip. Manually adjust the error by substituting the manual adjustment value accordingly. In this case, the manual adjustment value is a value that uses the result data of a similar operation previously or the driver corrects the difference between the expected value and the actual value whenever an error occurs.
따라서 종래의 롤갭 설정방법에 의한 경우 정밀도가 떨어지며 운전자의 수동개입이 빈번하게 필요하여 자동화율이 낮다는 문제점이 있었다.Therefore, in the case of the conventional roll gap setting method, the accuracy is lowered and the manual intervention of the driver is frequently required, resulting in a low automation rate.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 압연과정 중 발생되는 부품의 변형, 롤의 마모와 열적 크라운 등의 영향을 고려하여 롤갭을 정밀하게 자동설정할 수 있도록 하기 위한 롤갭 설정방법을 제공하고자 한다.The present invention has been proposed to solve this problem to provide a roll gap setting method for precisely setting the roll gap in consideration of the effects of deformation, roll wear and thermal crown generated during the rolling process. .
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 1 스탠드 가역식 압연기의 롤갭 설정방법을 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.With reference to the accompanying drawings, a roll gap setting method of a one-stand reversible rolling mill according to the present invention for achieving the above object will be described.
본 발명에 따른 롤갭 설정방법에서는 기본적으로 아래와 같은 [수학식2]와 같은 예측 모델이 사용된다.In the roll gap setting method according to the present invention, a prediction model as shown in
RG: 롤갭RG: roll gap
δh: 밀하우징 변형량(스크루, 너트, 베어링, 기타 힘을 받는 부위의 변형량이 포함될 수 있다)δ h : Mill housing deformation (may include deformation of screws, nuts, bearings, and other areas subject to force)
δRD: 롤변형량. 여기서,δ RD : Roll deformation amount. here,
δRD = δWP:+δWB:+δBR = f(하중, 스트립 폭, 입출력측 두께, 벤더력)δ RD = δ WP : + δ WB : + δ BR = f (load, strip width, input / output side thickness, bender force)
δWP: 작업롤과 스트립 사이의 편평 변형량(혹은 국부 변형량)δ WP : Flat deformation (or local deformation) between work roll and strip
δWB: 작업롤과 백업롤 사이의 편평 변형량(혹은 국부 변형량)δ WB : Flat deformation (or local deformation) between work roll and backup roll
δBR: 백업롤의 굽힘 변형량δ BR : bending deformation of the backup roll
즉, 본 발명에 따른 스트립의 출측 두께 예측은 주요하게는 압연하중, 스트립 폭 및 입출력 측 두께, 벤더력 등의 공정조건을 입력값(물론 이러한 값을 측정하기 위한 센서가 설치될 필요가 있을 것이다)으로 사용하여 롤 변형을 계산하는 부분(δRD)과 롤의 마모 및 열 크라운 값을 계산하여 반영하는 부분(δwear - δthermal)으로 나뉘어진다. 이때 롤 변형을 계산하는 부분은 압연하중 값을 입력값으로 한 역학계산을 통해 시간적 상황에 관계없이 계산될 수 있으나, 열 크라운 및 마모에 의해 결정되는 부분은 수식 모델을 이용하여 엄밀하게 계산하여야 하며 이러한 예측 모델은 오차가 발생될 여지가 있다. (다만, 열 크라운 및 마모에 의해 결정되는 부분에 대한 예측 모델이 정밀한 경우에는 이를 [수학식1]에 따라 스트립 출측 두께 예측 및 롤갭 재설정을 할 수 있을 것이다)That is, the exit thickness prediction of the strip according to the present invention mainly inputs process conditions such as rolling load, strip width and input / output side thickness, and bender force (the sensor will need to be installed to measure these values, of course). It is divided into a part (δ RD ) for calculating the roll deformation and a part (δ wear -δ thermal ) for calculating and reflecting the wear and heat crown values of the roll. At this time, the part that calculates the roll deformation can be calculated regardless of the temporal situation through the dynamic calculation using the rolling load value as the input value, but the part determined by the heat crown and wear should be calculated strictly using the mathematical model. Such a predictive model is subject to error. (However, if the prediction model for the part determined by the heat crown and wear is accurate, the strip exit thickness prediction and the roll gap resetting may be performed according to [Equation 1].)
따라서 본 발명에서는 또 다른 예로서 [수학식2] 중 열 크라운 및 마모에 의해 결정되는 부분(δwear - δthermal)을 상수(α)로 처리한 후, 수식으로부터 계산되는 스트립 출측 두께 예상치와 실제 측정된 스트립 출측 두께를 비교하여 예측치와 측정치 간의 차이로부터 상수 값을 결정하고, 매번 스트립이 압연롤을 통과할 때 마다 예측치와 측정치 간의 차이를 계산하여 그 차이를 두께 보정값으로 상수 α에 보상하는 방법을 사용할 수 있다. 이때, 상수 α값에 대한 보상은 가장 단순하게는 스트립의 출측 두께 측정값과 예측값의 오차를 그대로 α에 보상시키는 것이며, 좀 더 나아가서는 전 스트립 및 전전 스트립 통과시에 사용된 값에 가중치를 주어 결정할 수 있다. 이는 비정상적인 측정값에 의한 오류 발생가능성을 방지할 수 있다.Therefore, in the present invention, after processing the portion (δ wear -δ thermal ) determined by the heat crown and wear in
위와 같이 (δwear - δthermal)를 상수 처리하는 것은 매 스트립 통과 시 마다의 열 크라운 및 마모에 따른 변형량 값은 크게 바뀌는 것은 아니라는 사실에 근거한 것으로, 수식으로 표현하면 아래의 [수학식3]과 같다.The constant treatment of (δ wear -δ thermal ) as above is based on the fact that the deformation values due to heat crown and wear do not change significantly with each strip pass. same.
한편, RG는 현재의 롤갭 설정상태를 말하는 것으로 언제든 롤갭은 언제든 측정 가능한 값이므로 별문제되지 않으며, 밀하우징 변형량(δh)은 상,하부의 작업롤(10)을 키싱(kissing, 즉 접촉)시킨 후 압하력을 가하여 이때 작용한 힘과 압연기 유압실린더의 위치 변화로부터 총 변형량을 계산 후 롤의 굽힘 및 국부 편평 변형량을 뺀 부분을 하우징 변형량으로 간주하는 방식으로 산출할 수 있다.On the other hand, RG refers to the current roll gap setting state, so it is not a problem since the roll gap is a measurable value at any time, and the mill housing deformation amount (δh) is after kissing the upper and
롤갭의 설정은 위 모델을 이용한 스트립의 출측 두께의 예상치에 대한 실측 두께 값이 변화가 발생하는 경우, 그 변화값을 상수 α에 보상하고 새로이 롤갭을 설정하는 방식으로 진행된다.The roll gap is set in such a manner that when the measured thickness value with respect to the expected thickness of the exit thickness of the strip is changed using the above model, the change value is compensated for the constant α and a new roll gap is set.
도4 내지 도7은 위 수학식의 사용에 필요한 롤 변형량 및 하중 계산 결과치를 도시한 도면으로, 도4와 도5는 각각 외력에 의한 작업롤과 백업롤의 변형량 계산결과이며, 도6은 스트립으로부터 작업롤로 전달된 힘에 의해 작업롤과 백업롤 사이에 분포하는 하중값 계산결과이며, 도7은 스트립으로부터 작업롤에 전달된 힘에 의해 작업롤 편평 변형량을 나타낸 것이다. 도면에서 WR은 작업롤, BUR은 백업롤을 지칭한다. 이와 같은 수치의 계산은 통상의 공지기술을 사용하므로, 여기서는 상세히 설명하지 않는다.4 to 7 are diagrams showing the results of the roll deformation and load calculation required for the use of the above equation, Figures 4 and 5 are the results of the calculation of the deformation amount of the work roll and the backup roll by the external force, respectively, Figure 6 is a strip It is a result of calculating the load value distributed between the work roll and the backup roll by the force transmitted from the work roll to the work roll, and FIG. 7 shows the work roll flat deformation amount by the force transmitted from the strip to the work roll. In the drawings, WR denotes a work roll and BUR denotes a backup roll. Since calculation of such a numerical value uses a conventional well-known technique, it is not demonstrated in detail here.
도 8은 종래 운전자에 의한 수동 롤갭 설정방법에 따를 경우의 스트립 출측 두께의 오차와 [수학식3]을 이용한 경우의 스트립 출측 두께 오차를 비교한 결과 데이터이다. 오차 절대값의 평균은 기존의 경우 0.077mm이며 본 발명에 따른 경우 0.07로서 서로 유사하고, 표준편차도 기존의 경우 0.079mm이며 본 발명에 따른 경우 0.080mm로서 서로 유사하다. 종래방법의 경우 운전자가 직접 개입하여 스트립의 출측 두께 예상치의 정확도가 높을 수 밖에 없다는 점을 감안한다면, 본 발명에 따를 경우 운전자의 빈번한 개입 없이도 종래와 유사한 혹은 보다 높은 정확도의 롤갭 설정이 가능하다고 볼 수 있다.8 is a result data comparing the strip exit thickness error in the case of using the manual roll gap setting method by the conventional driver and the strip exit thickness error in the case of using [Equation 3]. The average error absolute value is 0.077 mm in the conventional case and is similar to each other as 0.07 according to the present invention, and the standard deviation is 0.079 mm in the conventional case and is similar to each other as 0.080 mm according to the present invention. Considering that the conventional method requires the driver to directly intervene, the accuracy of the exit thickness estimate of the strip must be high. According to the present invention, it is possible to set a roll gap with a similar or higher accuracy than the conventional method without frequent driver intervention. Can be.
살펴본 바와 같이, 종래 방법은 롤 키싱(kissing)에 의한 밀정수 M 값을 측정하여 모델에 반영하지만 실제 스트립의 두께, 폭, 강종에 따라 달라지는 롤변형에 능동적으로 대응할 수 없기 때문에 운전자의 수동개입이 빈번하고 일관성도 떨어졌으나, 본 발명에 따르면 역학적 모델에 의한 롤굽힘 및 편평변형량을 계산하고 일부 차이나는 값(예측값-실측값)을 이용하여 보정하는 방법을 사용하므로 자동화가 가능하고 정확도도 매우 높아진다는 효과가 있다.As can be seen, the conventional method measures the mill constant M value by roll kissing and reflects it in the model, but the manual intervention of the driver is not possible because it cannot actively cope with the roll deformation that depends on the thickness, width and steel type of the actual strip. Although it is frequently and inconsistent, the present invention uses the method of calculating the roll bending and the flat strain by the mechanical model and correcting it using some difference value (predicted value-actual value), so that the automation is possible and the accuracy is very high. Is effective.
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GRNT | Written decision to grant | ||
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