KR100711409B1 - 열연 스트립의 권취속도 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열연 스트립이 사상압연롤을 빠져나올 때 발생하는 장력 손실을 신속하게 보상하여 정확한 권취 작업을 유도해주는 열연 스트립의 권취속도 제어장치에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술구성은, 가열로, 조압연롤, 사상압연롤, 런 아웃 테이블, 핀치롤 및 맨드릴로 이루어진 열간압연 설비에 마련된 제어장치로서, 상기 사상압연롤(12)로부터 열연 스트립(11)의 미단부가 통과하였다는 신호를 감지하는 미단부 신호 검출부(16), 이 미단부 신호 검출부(16)로부터 감지 신호를 입력받은 때에 상기 맨드릴(15)로부터 전송된 맨드릴 기준속도와 상기 핀치롤(14)로부터 전송된 실제 권취속도를 비교 및 연산하여 필요한 제어신호를 출력하는 비교 연산부(17), 및 이 비교 연산부(17)로부터 전송된 제어신호에 의해 상기 핀치롤(14)의 권취속도를 제어하는 속도 제어부(18)를 포함한다.

열연 스트립, 미단부 신호 검출부, 비교 연산부, 속도 제어부

Description

열연 스트립의 권취속도 제어장치{Apparatus for controlling coiling tension of strip in hot rolling}

도1은 종래의 권취속도 제어장치를 나타낸 개략도.

도2는 본 발명에 따른 권취속도 제어장치를 나타낸 개략도.

도3은 본 발명에 따른 권취속도 제어장치의 주요부를 나타낸 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 열연 스트립 12: 사상 압연롤

13: 런 아웃 테이블(run out table) 14: 핀치롤

15: 맨드릴 16: 미단부 신호 검출부

17: 비교 연산부 17a: 연산 유니트

17b: 제어 유니트 18: 속도 제어부

본 발명은 열연 스트립의 권취속도 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열연 스트립이 사상압연롤을 빠져나올 때 발생하는 장력 손실을 신속하게 보상하여 정확한 권취 작업을 유도해주는 열연 스트립의 권취속도 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 열간압연 공정에서는 가열로에서 추출한 슬라브(slab)를 이용하여 조압연을 거친 후 사상압연을 하게 된다. 조압연은 사상압연을 하기 전에 슬라브를 대략 일정한 두께로 압연하는 공정이며, 사상압연은 조압연에서 압연하기 좋은 두께로 압연한 후 정밀한 판두께를 유지하도록 제어하면서 압연하는 공정이다. 조압연을 끝내고 나온 스트립(Strip)의 양 끝부분은 사상압연하기에는 적절치 못한 형상이므로 환봉절단기(crop shear)에서 스트립의 선단부와 미단부를 절단하게 된다. 절단된 한 장의 스트립이 사상압연을 거쳐 원하는 두께로 압연된 후 권취되면 하나의 열연코일이 생산된다.

도1은 열간압연 전체 공정 중 사상압연에서부터 권취될 때까지의 과정을 간단히 나타낸 것이다. 사상압연이 진행되는 동안에는 열연 스트립(1)의 양쪽이 사상압연롤(2)과 핀치롤(4)을 동시에 통과하게 되는데, 이는 열연 스트립(1)의 양쪽을 각각의 장력으로 붙잡고 있는 것과 동일한 형태가 된다. 따라서, 열연 스트립(1)에는 사상압연롤(2)과 핀치롤(4)간의 마찰력의 차이로 인해 발생하는 일정한 크기의 장력이 계속 작용하게 된다.

그러나, 열연 스트립(1)의 미단부가 사상압연롤(2)을 완전히 통과하게 되면 열연 스트립(1)의 진행방향을 기준으로 뒤쪽을 잡고 있던 장력이 사라져 열연 스트 립(1)의 진행속도가 갑자기 빨라지게 된다. 이로 인해 핀치롤(4)과 맨드릴(5) 사이의 권취속도가 변화되어 권취 불량이 발생하게 된다.

이러한 권취 불량을 방지하기 위해 종래에는 사상압연롤(2)과 핀치롤(4) 사이에 설치된 런 아웃 테이블(3)의 속도를 감속시키는 방법을 사용하였다. 이 방법은 속도 제어부(6)가 권취하려는 열연 스트립(1)의 미단부가 사상압연롤(2)을 빠져나오는 신호를 인식한 때에 열연 스트립(1)을 이송 중인 런 아웃 테이블(3)의 회전속도를 감속시킴으로써 사상압연롤(2)에 의해 손실된 장력을 일정부분 보상해 주는 것이다.

그러나, 상기한 방법으로는 열연 스트립(1)의 종류, 장력의 크기, 런 아웃 테이블(3)의 표면 상태, 그리고 열연 스트립(1)과 런 아웃 테이블과의 접촉상태에 따라서 발생되는 장력이 일정하지 않고 계속 변하기 때문에 장력 손실부분을 정확하게 보상해 줄 수 없었다. 특히, 고장력 열연 스트립의 경우에는 사상압연롤에서 빠져 나올 때에 스프링 현상이 발생하여 맨드릴의 오작동을 유발하는 주요 원인이 되고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 단순히 런 아웃 테이블의 감속에만 의존하는 종래와 달리 미리 설정된 기준 맨드릴 회전속도와 실제 권취속도와의 차이를 고려하여 새로운 권취속도로 제어하는 시스템을 구비함으로써 미단부의 권취시에 발생하는 갑작스런 장력 손실을 신속하고 정확하게 보상해 줄 수 있는 열연 스트립의 권취속도 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열연 스트립의 권취속도 제어장치는, 가열로, 조압연롤, 사상압연롤, 런 아웃 테이블, 핀치롤 및 맨드릴로 이루어진 열간압연 설비에 마련된 제어장치로서, 상기 사상압연롤로부터 열연 스트립의 미단부가 통과하였다는 신호를 감지하는 미단부 신호 검출부, 이 미단부 신호 검출부로부터 감지 신호를 입력받은 때에 상기 맨드릴로부터 전송된 맨드릴 기준속도와 상기 핀치롤로부터 전송된 실제 권취속도를 비교 및 연산하여 필요한 제어신호를 출력하는 비교 연산부, 및 이 비교 연산부로부터 전송된 제어신호에 의해 상기 핀치롤의 권취속도를 제어하는 속도 제어부를 포함한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 열연 스트립의 권취속도 제어장치의 구성을 상세히 설명한다.

본 발명의 제어장치는 기본적으로 가열로, 조압연롤, 사상압연롤, 런 아웃 테이블, 핀치롤 및 맨드릴로 이루어진 열간압연 설비에 설치되어 열연 스트립의 미단부 권취시에 발생하는 장력 손실을 방지하기 위해 권취속도를 제어하는 것으로, 크게 미단부 신호 검출부(16), 비교 연산부(17) 및 속도 제어부(18)로 구성된다.

미단부 신호 검출부(16)는 상기 사상압연롤(12)에 연결 설치되고, 소정의 감지 센서를 이용하여 열연 스트립(11)의 미단부가 사상압연롤(12)을 통과하였는지 여부를 감지한다. 또한, 미단부 신호 검출부(16)는 미단부의 통과 신호를 감지한 때에 이를 비교 연산부(17)로 전송한다.

비교 연산부(17)는 본 발명에 따른 제어장치의 중앙처리부로서, 핀치롤(14), 맨드릴(15)뿐만 아니라 상기 미단부 신호 검출부(16), 속도 제어부(18)와도 연결 설치된다. 비교 연산부(17)는 상기 미단부 신호 검출부(16)로부터 감지 신호를 입력받은 때에 상기 맨드릴(15)로부터 전송된 맨드릴 기준속도(A)와 상기 핀치롤(14)로부터 전송된 실제 권취속도(B)를 비교 및 연산하여 필요한 제어신호를 출력한다.

이를 위해 상기 비교 연산부(17)는 도3에 도시된 바와 같이 상기 맨드릴 기준속도와 실제 권취속도를 비교 및 연산하여 속도보상량을 계산하는 연산 유니트(17a)와, 상기 미단부 신호 검출부(16)로부터 감지신호가 입력된 때에 계산된 속도보상량을 상기 속도 제어부(18)로 전송하는 제어 유니트(17b)로 구성된다.

특히, 상기 연산 유니트(17a)는 하기와 같은 수식에 의해 실제 권취속도의 보상량을 계산한다.

속도 보상량 = K * (맨드릴 기준속도 - 실제 권취속도) * (H.Y.P / 420) (1)

K: 비례상수 (무차원)

H.Y.P : 열간항복강도 (N/㎜²)

420: 최대 열간항복강도(N/㎜²)

상기 (1)식에서 K는 비례상수로서 무차원이고, H.Y.P 및 420은 모두 항복강도를 나타내는 것으로 N/㎜² 단위를 가지므로, 속도 보상량은 상기 맨드릴 기준속도 및 실제 권취속도와 동일한 m/s의 단위를 가진다.

상기 420은 열간 압연되는 스트립이 가질 수 있는 최대 열간항복강도를 의미하고, H.Y.P는 실제 압연되고 있는 스트립의 열간항복강도를 의미한다. 따라서, H.Y.P/420은 각각의 열연 스트립이 가지는 열간항복강도의 상대적 크기이며, 이를 곱하는 것은 열연 스트립의 열간항복강도가 높을수록 다시 말해 고장력 강판일수록 속도 보상량을 크게 하여야 한다는 것을 의미한다. 이에 따라, 열연 스트립이 고장력강판인 경우에는 속도 보상량이 커져서 큰 장력의 손실을 신속히 대처할 수 있으며, 상대적으로 장력이 작은 강판인 경우에는 속도 보상량이 작게 하여 작은 장력 손실을 완만하게 보상할 수 있다.

마지막으로, 속도 제어부(18)는 상기 비교 연산부(17) 및 핀치롤(14)과 연결 설치되고, 비교 연산부(17)로부터 전송된 제어신호에 의해 상기 핀치롤(14)의 권취속도를 실제로 제어한다. 상기 비교 연산부(17)로부터 전송되는 제어신호에는 상기한 속도보상량도 포함된다. 도2의 미설명 부호 13은 런 아웃 테이블이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 권취속도 제어장치는 다음과 같이 작동된다.

열간압연 중에 열연 스트립(11)의 미단부가 사상압연롤(12)을 빠져나오게 되 면 이를 감지한 미단부 신호 검출부(16)에서 비교 연산부(17)로 감지신호를 전송한다. 비교 연산부(17)는 연산 유니트(17a)에서 상기 (1)식에 의해 속도 보상량을 계산한다. 예를 들어, 열연 스트립(11)이 고장력 강판이어서 H.Y.P가 420이고, 맨드릴 기준속도와 실제 권취속도와의 차이가 1m/s이며, K값이 0.5인 경우에는 상기 (1)식에 의해 속도 보상량이 0.5m/s가 된다.

비교 연산부(17)의 제어 유니트(17b)는 미단부 신호 검출부(16)로부터 감지 신호가 입력된 때에 상기 속도 보상량을 포함한 제어신호를 속도 제어부(18)로 전송한다. 속도 제어부(18)가 상기 속도 보상량인 0.5m/s를 기준으로 핀치롤(14)의 회전속도(실제 권취속도)를 증가시키고, 맨드릴 기준속도와 실제 권취속도와의 차이가 1m/s이므로 2초 후면 두개의 속도가 같아져서 장력 손실에 대한 보상이 정확히 이루어지게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 열연 스트립의 미단부 권취시에 발생하는 장력 손실로 인한 변화된 권취속도가 맨드릴 기존속도로 정확하게 맞춰진다. 다만, 상기와 같이 맨드릴 기준속도와 설계속도가 동일하게 되면 맨드릴 권취시에 장력이 발생하지 않을 수도 있으므로 항상 한계치를 설정하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 열연 스트립의 권취속도 제어장치에 의하면, 미단부 권취시에 발생하는 장력 손실로 인한 갑작스런 권취속도 변화를 신속하게 보상하므로, 정확한 권취 조업을 유도하고 이로 인해 최종 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 가열로, 조압연롤, 사상압연롤, 런 아웃 테이블, 핀치롤 및 맨드릴로 이루어진 열간압연 설비에 마련된 제어장치로서,

   상기 사상압연롤(12)로부터 열연 스트립(11)의 미단부가 통과하였다는 신호를 감지하는 미단부 신호 검출부(16), 이 미단부 신호 검출부(16)로부터 감지 신호를 입력받은 때에 상기 맨드릴(15)로부터 전송된 맨드릴 기준속도와 상기 핀치롤(14)로부터 전송된 실제 권취속도를 비교 및 연산하여 필요한 제어신호를 출력하는 비교 연산부(17), 및 이 비교 연산부(17)로부터 전송된 제어신호에 의해 상기 핀치롤(14)의 권취속도를 제어하는 속도 제어부(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열연 스트립의 권취속도 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 비교 연산부(17)는 상기 맨드릴 기준속도와 실제 권취속도를 비교 및 연산하여 속도 보상량을 계산하는 연산 유니트(17a)와, 상기 미단부 신호 검출부(16)로부터 감지신호가 입력된 때에 계산된 속도 보상량을 상기 속도 제어부(18)로 전송하는 제어 유니트(17b)로 구성된 것을 특징으로 하는 열연 스트립의 권취속도 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 연산 유니트(17a)는 하기와 같은 수식에 의해 상기 속도 보상량을 계산하는 것을 특징으로 하는 열연 스트립의 권취속도 제어장치.

   속도 보상량 = K * (맨드릴 기준속도 - 실제 권취속도) * (H.Y.P / 420)

   K: 비례상수 (무차원)

   H.Y.P : 열간항복강도 (N/㎜²)

   420: 최대 열간항복강도(N/㎜²)

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