KR100779571B1 - 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법에 관한 것으로서, 두 개의 주조롤 사이의 롤 갭을 검출하기 위한 롤갭 측정장치와 상기 주조롤 압하력을 검출하기 위한 주조롤 압하력 측정장치를 이용하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법에 있어서, 사전에 설정된 롤 갭을 유지하기 위해 주조롤 실린더를 제어하는 주조롤 갭 제어를 수행하고, 이때 발생되는 정상상태 주조롤 압하력을 주조롤 1 회전당 평균하여 실시간 저장하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 검출되는 주조롤 압하력이 저장된 임의의 압하력값(α) 보다 커지는 여부를 판단하는 제 2 단계와, 만약 상기 제 2 단계에 있어서 검출되는 주조롤 압하력이 저장된 임의의 압하력값(α)보다 커지면, 사전에 설정된 주조롤 압하력 목표값과 검출되는 주조롤 압하력의 차이로부터 제 1 단계에서 사용하는 사전에 설정된 롤 갭이 더 벌어지도록 변환하는 제 3 단계와, 상기 제 3 단계에서 검출되는 주조롤 압하력이 사전에 설정된 압하력(α)보다 작아지는지를 판단하는 제 4 단계와, 만약 상기 제 4 단계에 있어서 검출되는 주조롤 압하력이 압하력(α)보다 작아지면, 다시 제 1 단계로 복귀하여 사전에 설정된 주조롤 갭을 일정하게 유지하도록 제어하는 제 5 단계를 구비하는 것을 특징으로 하고, 주조중 빈번히 생성되는 스컬과 같은 이 물질이 주조롤 사이에 유입되어 발생하는 과도한 압하력의 발생 시점을 검출하고, 검출된 과도 압하력 발생시점에 목표 압하력 대비 실제 압하력의 차이로부터 목표 주조롤 갭을 변환하여 주조롤 갭 일정 제어방식을 사용하면서, 주조롤 손상을 방지하는 효과 가 있는 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법에 관한 것이다.

박판주조(strip casting), 롤 갭(roll gap), 롤 갭 제어

Description

쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법{Method of controlling for casting roll gap in strip caster}

도 1은 쌍롤식 박판주조장치를 도시한 사시도,

도 2는 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어를 도시한 개념도,

도 3은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 손상을 방기하기 위한 제어로직을 도시한 플로우 시트,

도 4는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판 주조장치의 주조롤 갭 데이터를 도시한 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 주조기 기준면 2 : 래들

3 : 용강 4 : 턴디쉬

5 : 턴디쉬 스토퍼 6 : 턴디쉬 노즐

7 : 섬프 8 : 주조기 프레임

9 : 주조롤 10 : 주조롤 척

11 : 유압시스템 12 : 주조롤 실린더

13 : 주조롤 갭 측정장치 14 : 주조롤 압하력 측정장치

15 : 박판 16 : 주조롤 실린더용 서보밸브

17 : 유압 선로 18 : 주조롤 갭 측정장치 전송선

19 : 주조롤 실린더 구동용 전송선 20 : 주조롤 압하력 측정장치 전송선

21 : 주조롤 갭 제어용 컴퓨터 시스템

22 : 컴퓨터 시스템의 디지털 입력장치

23 : 컴퓨터 시스템의 아날로그 출력장치

24 : 컴퓨터 시스템의 아날로그 입력장치

25 : 컴퓨터 시스템의 주연산기

30 : 롤 갭 실측치의 그래프

31 : 압하력 실측치의 그래프

본 발명은 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 두 개의 주조롤 사이의 롤 갭을 검출하기 위한 롤갭 측정장치와 상기 주조롤 압하력을 검출하기 위한 주조롤 압하력 측정장치를 이용하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법에 있어서, 사전에 설정된 롤 갭을 유지하기 위해 주조롤 실린더를 제어하는 주조롤 갭 제어를 수행하고, 이때 발생되는 정상상태 주조롤 압하력을 주조롤 1 회전당 평균하여 실시간 저장하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 검출되는 주조롤 압하력이 저장된 임의의 압하력값(α) 보다 커지는 여부를 판단하는 제 2 단계와, 만약 상기 제 2 단계에 있어서 검출되는 주조롤 압하력이 저장된 임의의 압하력값(α)보다 커지면, 사전에 설정된 주조롤 압하력 목표값과 검출되는 주조롤 압하력의 차이로부터 제 1 단계에서 사용하는 사전에 설정된 롤 갭이 더 벌어지도록 변환하는 제 3 단계와, 상기 제 3 단계에서 검출되는 주조롤 압하력이 사전에 설정된 압하력(α)보다 작아지는지를 판단하는 제 4 단계와, 만약 상기 제 4 단계에 있어서 검출되는 주조롤 압하력이 압하력(α)보다 작아지면, 다시 제 1 단계로 복귀하여 사전에 설정된 주조롤 갭을 일정하게 유지하도록 제어하는 제 5 단계를 구비하는 것을 특징으로 하고, 주조중 빈번히 생성되는 스컬과 같은 이 물질이 주조롤 사이에 유입되어 발생하는 과도한 압하력의 발생 시점을 검출하고, 검출된 과도 압하력 발생시점에 목표 압하력 대비 실제 압하력의 차이로부터 목표 주조롤 갭을 변환하여 주조롤 갭 일정 제어방식을 사용하면서, 주조롤 손상을 방지하는 효과가 있는 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법에 관한 것이다.

주조롤은 용량이 큰 유압 실린더에 의해 그 움직임이 제어된다. 이 때, 주조롤의 움직임이 어떤 피드백이 일정하게 유지되도록 제어되는가에 따라 주조롤 갭을 일정하게 유지하는 방법과 주조롤 사이의 압하력을 일정하게 유지하는 방법이 있다.

제어 측면에서 주조롤 갭 제어와 압하력 제어의 차이점은 제어 응답 속도에 있다. 쌍롤식 박판제조공정에서 주조롤을 제어하기 위한 구동기는 유압 실린더로 동일하다. 주조롤 갭은 거리 단위이고, 주조롤 사이의 압하력은 힘 단위이다. 거리는 힘을 두번 적분하여 나타나는 물리량이므로, 유압 실린더를 움직여서 되돌아오는 피드백이 힘인 경우보다 거리인 경우가 그 응답 특성이 빠르게 된다. 결국 쌍롤식 박판제조공정에서 주조롤 갭을 피드백 받아서 제어하는 것이 주조롤 사이의 압하력을 피드백 받아 제어하는 것보다 그 응답 속도가 더 빠르다는 장점이 있다.

만약 쌍롤식 박판주조공정에서 주조롤의 움직임이 주조롤 사이의 압하력을 일정하게 유지하도록 제어한다면, 제조되는 박판에 미치는 압하력을 일정하게 유지하여 박판의 품질 일정화를 도모할 수 있는 장점이 있다. 그러나 제조되는 박판 품질 판단의 주요 인자인 박판 두께를 일정하게 유지할 수는 없는 단점이 있다.

반면에, 쌍롤식 박판제조공정에서 주조롤 갭을 일정하게 유지하도록 제어한다면, 제조되는 박판 두께를 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

그러나 만약 주조롤사이의 갭을 제어할 경우, 주조롤사이에 스컬과 같은 이물질이 유입되더라도 롤척갭을 일정하게 유지된다. 따라서 딱딱한 이물질이 좁은 롤갭 사이를 통과하여야 하므로 주조롤 압하력은 매우 크게 증가되고, 용강에 의해 뜨거워진 주조롤 표면이 손상된다.

한편 쌍롤식 박판 주조 공정에서 주조롤 사이에 유입되는 이물질은 그 크기가 주조롤과 에지댐이 형성하는 공간의 크기보다 작다. 따라서 그 이물질의 길이가 1미터를 넘을 수 없다. 그리고 쌍롤식 박판 주조 공정의 주조롤의 회전 속도는 초당 약 1미터를 진행하므로, 이 물질이 주조롤에 연속적으로 유입되는 최대 시간은 약 1초 이상 진행하지 않는다. 즉, 이물질이 회전하는 쌍롤에 의해 압하되어 지나 가는 시간은 1초 이내(최대 0.3초)이다. 약 0.3초동안 진행되는 주편은 길이 방향으로 약 300mm를 진행하고, 이물질이 들어가는 시점을 판단하는 알고리즘이 매우 정확하여야 하지만, 현실적으로 100% 완벽하게 판단하는 것은 불가능하다. 만약 이물질이 들어가는 시점 판단이 90% 정확하다면, 이물질 혼입 시점 판단의 10% 오차(30mm=0.03초)는 부정확한 피드백에 의한 잘못된 제어 행위가 수행된다.

쌍롤식 박판제조공정에 있어서 주조롤 갭 및 압하력을 제어하는 방법에 관한 많은 종래 기술들이 있다. 이중 쌍롤식 박판제조장치의 롤 갭 제어 방법(특허 제 0290639)과 쌍롤식 박판주조장치의 롤 갭 제어 방법(특허 제 0276345)은 제조되는 박판의 두께를 정밀하게 제어하는 방법에 관한 것일 뿐, 스컬과 같은 이물질 혼입에 의한 주조롤 손상 방지에 방안을 제시하지 못하고 있고, 쌍롤식 박판주조공정에서의 롤 압하력 제어 방법 (출원번호 2002- 0037958)는 주조롤 사이의 움직임이 압하력을 일정하게 제어하도록 퍼지 제어기가 사용되는 것을 제안하고 있어 본 발명에서 이루고자 하는 제조되는 박판 두께 일정 제어는 도모할 수 없다. 또한 쌍롤식 박판주조 공정에서의 롤 갭 및 롤 압하력 제어 방법(출원번호 2002- 0052078)은 과도한 주조롤 갭 및 압하력 발생시 제어 대상을 롤갭 제어와 압하력 제어를 전환하여 사용하는 것을 제안하지만, 전환 시점 및 압하력 제어 모드에서는 역시 제조되는 박판의 두께를 일정하게 제어할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 쌍롤 식 박판주조공정에 있어서, 두 개의 주조롤 사이의 롤 갭을 일정하게 유지하는 롤갭 제어방법을 수행하면서, 두 개의 주조롤 사이에 스컬과 같은 이물질 유입으로 인하여 주조롤 압하력 값이 일정 수준 이상으로 발생하는지 여부를 감지하고, 주조롤 압하력 값이 일정 수준 이상 발생하면 목표 압하력 대비 실제 압하력 차이로부터 목표 롤 갭을 변환하고, 유입된 이 물질이 주조롤을 완전히 빠져나가 주조롤 반발력이 일정 수준 이하가 되는지를 여부를 감지하고, 롤척갭의 변화가 일정 수준 이하로 발생하면 변환된 목표 롤 갭이 원상태로 회복되도록 함으로써, 주조되는 박판의 두께를 일정하게 유지하면서 동시에 주조롤의 손상을 방지할 수 있도록 하는 쌍롤식 박판주조공정에서의 주조롤 갭 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로서, 두 개의 주조롤(9) 사이의 롤 갭을 검출하기 위한 롤갭 측정장치(13)와 상기 주조롤 압하력을 검출하기 위한 주조롤 압하력 측정장치(14)를 이용하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법에 있어서, 사전에 설정된 롤 갭을 유지하기 위해 주조롤 실린더(12)를 제어하는 주조롤 갭 제어를 수행하고, 이때 발생되는 정상상태 주조롤 압하력을 주조롤 1 회전당 평균하여 실시간 저장하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 검출되는 주조롤 압하력이 저장된 임의의 압하력값(α) 보다 커지는 여부를 판단하는 제 2 단계와, 만약 상기 제 2 단계에 있어서 검출되는 주조롤 압하력이 저장된 임의의 압하력값(α)보다 커지면, 사전에 설정된 주조롤 압하력 목표값과 검출되는 주조롤 압하력 의 차이로부터 제 1 단계에서 사용하는 사전에 설정된 롤 갭이 더 벌어지도록 변환하는 제 3 단계와, 상기 제 3 단계에서 검출되는 주조롤 압하력이 사전에 설정된 압하력(α)보다 작아지는지를 판단하는 제 4 단계와, 만약 상기 제 4 단계에 있어서 검출되는 주조롤 압하력이 압하력(α)보다 작아지면, 다시 제 1 단계로 복귀하여 사전에 설정된 주조롤 갭을 일정하게 유지하도록 제어하는 제 5 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 3단계가 설정된 임의의 시간 이상 진행되지 않고, 제 1 단계로 복귀하여 예상되는 이 물질의 최대 크기 이상 동안 주조롤 갭의 목표값이 변환되지 않도록 하며, 상기 1단계에서 이물질 혼입을 판단하기 위해 검출되는 압하력과 비교하는 실시간 저장 압하력을 주조롤 1회전당 평균값이 아닌 필터링 값을 이용하고, 상기 설정된 임의의 시간은 0.1~0.3초인 것을 특징으로 한다.

도 1을 참조하면, 쌍롤식 박판주조장치의 사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 주조기 기준면(1)에 설치된 쌍롤식 박판제조기는 먼저 제강 공장에서 용해된 용강(3)을 래들(2)로 받아서 쌍롤식 박판제조기로 운반한다. 운반된 래들(2)의 용강(3)은 턴디쉬(4)로 유입되고, 유입된 용강(3)은 턴디쉬 스토퍼(5) 유량제어 장치와 턴디쉬 노즐(6)을 통해서 주조롤(9) 사이의 섬프(7)로 공급된다. 이때 주조롤(9)는 주조롤 프레임(8) 위에 설치되며, 그 주조롤(9)은 순환 냉각수로 냉각되며, 제조되는 박판(15)을 인발하기 위해 회전한다. 주조롤(9)이 롤 갭 방향으로 움직이기 위해 주조롤 척(10)을 유압시스템(11)에 의해 구동되는 주조롤 실린더(12)를 사용한다. 그리고 주조롤(9)에는 관련된 피드백을 생성하기 위해 주조롤 갭 측정장치(13)과 주조롤 압하력 측정장치(14)를 두고 있다.

도 2를 참조하면, 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어의 개념도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 주조롤 실린더(12)는 유압시스템(11)과 유압선로(17)에 의해 구동되고, 주조롤 갭 제어용 컴퓨터 시스템 (21)의 주 연산기(25)에 의해 결정된 명령이 컴퓨터 시스템의 아날로그 출력장치(23)와 주조롤 실린더 구동용 전송선(19)을 통해 주조롤 실린더용 서보밸브(16)에 전달된다. 주조롤 갭 측정장치(13)의 정보는 주조롤 갭 측정장치 전송선(18)을 통해 제어용 컴퓨터 시스템 (21)의 디지털 입력장치(22)로 입력되고, 주조롤 압하력 측정장치(14)의 정보는 주조롤 압하력 측정장치 전송선(20)을 통해 제어용 컴퓨터 시스템 (21)의 아날로그 입력장치(24)로 입력되며, 주조롤 갭 제어용 컴퓨터 시스템(21)의 주연산기(25)는 주조롤 갭과 주조롤 압하력 정보로부터 이물질 혼입 시점을 판단한다. 판단된 정보는 다시 주연산기(25)에 의해 명령으로 결정되어 서보 밸브에 전달된다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 손상을 방기하기 위한 제어로직의 플로우 시트가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 주조롤 갭 제어용 컴퓨터 시스템 (21)의 주 연산기(25)에서 수행되는 본 발명의 상세 로직이 기술되어 있다.

먼저 스컬 같은 이물질이 혼입되지 않은 정상상태에서 주조롤은 주조롤 갭을 일정하게 유지하기 위해 제어되면서, 이물질 혼입 시점을 판단하기 위한 정상 상태 주조롤 압하력을 주조롤 1회전당 압하력 평균값으로 한다. 이처럼 주조롤 압하력을 주조롤 1회전당 압하력 평균값으로 하는 목적은 압하력이 주조롤 회전 및 주조롤 갭 제어 상태에 따라 변할 수 있고, 그 변화 주기는 주조롤 1회전 시간이기 때문이다.

그리고 그 계산된 1회전당 압하력 평균값과 사전에 설정된 값(α)의 합보다 실측 압하력이 큰지를 판단하고, 만약 실측 압하력이 1회전당 압하력 평균값과 사전에 설정된 값(α)의 합보다 크다면, 사전에 설정된 주조롤 갭 목표 값이 커지도록 압하력 오차로부터 β만큼 비례하여 그 주조롤 갭을 변환하고 주조롤 압하력이 커질 수 있는 상황이 나타나지 않도록 한다. 이때 다시 실측 압하력이 1회전당 압하력 평균값보다 사전에 설정된 값(γ)의 합보다 작으면, 주조 전에 설정된 목표 롤 갭으로 주조롤 갭을 제어한다.

이물질 혼입 시점을 판단하는데는 실측 압하력을 기준이 되는 압하력과 비교하여야 한다. 이때 기준이 되는 압하력은 주조롤 1회전당 압하력의 평균값일 수 있고, 실측 압하력을 필터링한 값일 수 있다.

주조롤 1회전당 압하력 평균값은 바로 이전 주조롤 1회전당 실측 압하력을 저장하였다가, 현재 실측 압하력과 비교하여 이물질 판단 여부를 결정한다. 그리고 현재 주조롤 1회전에서 나타나는 실측 압하력의 1회전 평균값은 다음 주조롤 1회전에서 나타나는 실측 압하력과 비교하기 위해 사용한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 쌍롤식 박판 주조장치의 주조롤 갭 데이터의 그래프가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 스컬과 같은 이물질이 주조롤 사이에 혼입되어 압하될 때, 나타나는 주조롤 압하력 증가로부터 주조롤 갭(30)을 변환하여, 과도한 주조롤 압하력(31) 증가를 방지한 결과를 나타내고 있다. 결국, 스컬과 같은 이물질 혼입에 의한 고가의 주조롤 손상은 본 발명에 의해 방지될 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법은, 주조중 빈번히 생성되는 스컬과 같은 이 물질이 주조롤 사이에 유입되어 발생하는 과도한 압하력의 발생 시점을 검출하고, 검출된 과도 압하력 발생시점에 목표 압하력 대비 실제 압하력의 차이로부터 목표 주조롤 갭을 변환하여 주조롤 갭 일정 제어방식을 사용하면서, 주조롤 손상을 방지하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 롤 갭을 검출하기 위한 롤갭 측정장치와 주조롤 압하력 측정장치를 이용하는 쌍롤식 박판주조장치에서 사전에 설정된 롤 갭으로 주조롤 실린더를 제어하고, 이때 주조롤 압하력을 주조롤 1회전당 평균하여 실시간 저장하는 제1단계; 상기 제1단계에서 검출된 주조롤 압하력과 저장된 임의의 압하력값(α)을 서로 비교 판단하는 제2단계; 상기 제2단계에서 주조롤 압하력이 저장된 압하력값(α)보다 커지면 제1단계에서 설정된 롤 갭이 더 벌어지도록 변환하는 제3단계; 상기 제3단계에서 검출된 주조롤 압하력과 사전에 설정된 압하력값(α)을 서로 비교 판단하는 제4단계; 상기 제4단계에서 주조롤 압하력이 상기 압하력값(α)보다 작아지면 제1단계로 복귀하여 사전에 설정된 주조롤 갭으로 제어하는 제5단계로 이루어진 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법에 있어서;

   상기 제3단계는, 설정된 임의의 시간 이상 진행되지 않고, 제1단계로 복귀하여 예상되는 이물질의 최대 크기 이상 동안 주조롤 갭의 목표값이 변환되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1단계에서 이물질 혼입을 판단하기 위해 검출되는 압하력과 비교하는 실시간 저장 압하력을 주조롤 1회전당 평균값이 아닌 필터링 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 설정된 임의의 시간은 0.1~0.3초인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법.

Images