KR100814113B1

KR100814113B1 - 압연 롤 교체후의 폭 마진 보상 방법

Info

Publication number: KR100814113B1
Application number: KR1020010083362A
Authority: KR
Inventors: 조영석; 최판수; 김철호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2008-03-14
Also published as: KR20030053606A

Abstract

본 발명은 압연 롤 교체후의 폭 마진 보상 방법에 관한 것으로서, 압연 지시 데이터로부터 폭 압연 제어의 목표 폭을 계산하고, 슬래브의 폭 정보와 목표 폭과의 차이로부터 폭 압연량을 계산하며, 상기 폭 압연량과 패스별 부하 배분으로부터 패스별 폭 압연량을 계산하여, 폭 압연기의 개도를 설정함에 있어서, 상기 목표 폭 계산 이후, 압연 소재의 압연순 카운트가 임계값 보다 작을 경우에, 상기 목표 폭에 폭 마진 보상치를 더하여 폭 마진을 보상하는 과정이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명은 폭 압연기의 개도 설정에 압연 롤의 조건을 고려하여 계산하게 됨으로써 압연 롤의 조건에 상관 없이 폭 마진 불량을 방지할 수 있고, 압연재의 일정한 폭 품질을 실현할 수 있는 효과를 나타낸다.

압연, 롤, 폭, 마진, 보상, 실정, 편차, 압연량

Description

압연 롤 교체후의 폭 마진 보상 방법{Compensation Method Of Width Margin After Replacement Of Rolling Roll}

도 1은 종래의 폭 마진 설정 방법을 나타낸 흐름도,

도 2는 통상적인 조압연 롤의 롤 프로파일을 나타낸 그림,

도 3은 본 발명에 따른 폭 마진 보상 방법을 도출하기 위해 압연 순서에 따른 폭 마진 편차 실적을 구한 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 폭 마진 보상 방법을 나타낸 흐름도,

도 5a는 본 발명에 의한 폭 마진 보상방법을 적용하기 이전의 압연 폭 마진 실적을 나타낸 그림,

도 5b는 본 발명에 의한 폭 마진 보상법을 적용한 결과, 압연 폭 마진 실적을 나타낸 그림.

본 발명은 압연 롤 교체후의 폭 마진 보상 방법에 관한 것으로서, 보다 상세 하게는 폭 압연 설비(Edger)가 설치된 열간 압연 공정에서 조압연 롤의 교체 직후 롤 크라운으로 인한 폭 마진의 변동량을 고려하여 폭 압연기의 마진을 보상하기 위한 압연 롤 교체후의 폭 마진 보상 방법에 관한 것이다.

일반적인 열간 압연 공정중 조압연(roughing mill) 공정에서의 폭 압연 설정은 소정의 수식 모델에 의해 목표 폭을 계산한 다음, 소재의 치수 및 성분 등의 조건을 고려하여 폭 압연기의 압하량과 개도 및 압연 속도 등을 계산함으로써 이루어지게 된다.

즉, 도 1을 참조하여 종래 열연 공장에서 적용되고 있는 통상적인 폭 압연 스케듈 계산 방법을 살펴보면, 먼저 슬래브/코일의 두께,폭,재질,성분 등의 압연 지시 데이터(S110)로부터 하기와 같은 식에 의하여 폭 압연 제어의 목표 폭(W_t)을 계산(S120)한다.

W_t= 코일 폭 ×(1 + 선팽창계수 ×목표온도) + 목표 폭 마진

이어서, 슬래브의 폭 정보와 목표 폭과의 차이를 폭 압연량으로 하는 수식 모델에 의하여 계산(S130)한다.(폭 압연량 = Slab 폭 - 목표 폭)

그리고, 각 패스별 압연기의 부하 배분에 따라 각 스탠드 간의 폭 압연량을 계산(S140)(패스별 폭 압연량 = 폭 압연량 ×패스별 부하 배분)한 다음, 각각의 폭 압연기 개도를 계산, 설정(S150)한다.(폭 압연기 개도 = 패스별 폭 압연량 / 폭 퍼짐율)

이러한 설정은 수평 압연 롤을 이용하여 압연을 실시할 때 나타나는 압연량에 의해 폭 방향으로 연신(폭 퍼짐)이 발생하는데, 이를 소재의 조건에 따라 예상 되는 폭 퍼짐량으로 계산하여 적용하는 것이다.

이와 같이 계산 설정을 완료한 다음, 작업자는 수식에서 정해지거나 임의의 폭 마진 값을 추가로 설정하여 개도 조정을 함으로써 폭 압연 설정을 완료하게 된다.

한편, 열간 압연에서의 소재는 고온이며, 특히 조압연시에는 소재 온도가 950℃ 내지 1100℃에 이르게 됨에 따라, 압연중에 압연기 롤에 소재가 접촉하는 부분에서는 열적으로 팽창하게 되는데, 이를 써멀 크라운(thermal crown)이라고 한다.

특히, 압연 롤을 교체하여 압연 작업을 실시하게 될 때, 초기 소재 10 매 정도에 대해서는 이러한 써멀 크라운이 미 형성된 상태로 압연하게 되며, 상대적으로 에지부의 폭 방향 변형이 작아짐으로써 폭 퍼짐도 작아지게 된다.

도 2는 조압연 롤의 롤 프로파일(roll profile)을 나타낸 그림인데, 롤 교체후 냉각전의 롤 프로파일과 냉각후의 롤 프로파일을 비교한 것으로서, 냉각 전후에 나타나는 크라운의 차이가 매우 큰 것을 알 수 있다.

한편, 폭 마진값이란 일반적으로 열간 압연 작업만으로 수요가가 요구하는 코일 폭에 정확하게 맞출 수 없으므로 이를 해소하기 위해 압연시 좀 더 큰 폭으로 압연할 수 있도록 임의로 더하여 주는 마진 값으로서, 예를 들면 수요가가 요구하는 폭이 1,000mm일 때 압연 후 나온 값이 999mm이면 제품 불량이 되므로 이를 방지하기 위해 목표 폭을 1,000mm에서 약 +1mm 정도를 더하여 압연하여 줌으로써 남는 양은 잘라 버릴 수 있도록 하여 폭 불량을 방지하는 것이다.

그러나, 종래의 압연 방법에서는 폭 압연량의 개도 설정을 함에 있어서, 소재의 치수와 성분 등의 조건만을 고려하여 목표 폭을 계산하고 폭 마진을 부여하므로, 전술한 바와 같이 수평 압연 롤에서 발생하는 크라운의 변화에 따른 폭 방향 변화량을 예측하지 못하여 압연 작업후 나타나는 폭 마진 적중률이 초기 10매에서 크게 저하되는 문제점이 발생하여 왔다.

특히, 하루에 1회 이상 조압연 롤을 교체하게 되는데, 이때 연마기에서 부여된 이니셜 크라운과 장시간 압연후 나타나는 써멀 크라운은 전혀 고려하지 않음으로써, 롤 교체 직후에 작업하는 압연재와 통상의 압연재 사이의 폭 마진 적중률은 매우 하락되었으며, 이에 따라 폭 마진 불량에 의한 후공정 작업에 많은 부하로 작용하게 되는 문제점이 있어 왔다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 폭 압연기의 개도 설정에 압연 롤의 조건을 고려하여 계산함으로써 압연 롤의 조건에 상관 없이 압연재의 일정한 폭 품질을 실현할 수 있도록 하는 압연 롤 교체후의 폭 마진 보상 방법을 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압연 롤 교체후의 폭 마진 보상 방법은, 압연 지시 데이터로부터 폭 압연 제어의 목표 폭을 계산하고, 슬래브 의 폭 정보와 목표 폭과의 차이로부터 폭 압연량을 계산하며, 상기 폭 압연량과 패스별 부하 배분으로부터 패스별 폭 압연량을 계산하여, 폭 압연기의 개도를 설정함에 있어서, 상기 목표 폭 계산 이후, 압연 소재의 압연순 카운트가 임계값 보다 작을 경우에, 상기 목표 폭에 폭 마진 보상치를 더하여 폭 마진을 보상하는 과정이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 폭 마진 보상치는 압연순에 따른 폭 마진 실적 편차값과 회귀분석 예측 결과값으로부터 구하여질 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
일반적인 열간 압연 공정중 조압연(roughing mill) 공정에서의 폭 압연 설정은 소정의 수식 모델에 의해 목표 폭을 계산한 다음, 소재의 치수 및 성분 등의 조건을 고려하여 폭 압연기의 압하량과 개도 및 압연 속도 등을 계산함으로써 이루어지게 된다.
도 4를 참조하면, 열연 공장에서 적용되고 있는 통상적인 폭 압연 스케듈 계산 방법은 먼저, 슬래브/코일의 두께,폭,재질,성분 등의 압연 지시 데이터(S410)로부터 하기와 같은 식에 의하여 폭 압연 제어의 목표 폭(W_t)을 계산(S420)한다.
W_t= 코일 폭 ×(1 + 선팽창계수 ×목표온도) + 목표 폭 마진
이어서, 슬래브의 폭 정보와 목표 폭과의 차이를 폭 압연량으로 하는 수식 모델에 의하여 계산(S450)한다.(폭 압연량 = Slab 폭 - 목표 폭)
그리고, 각 패스별 압연기의 부하 배분에 따라 각 스탠드 간의 폭 압연량을 계산(S460, 패스별 폭 압연량 = 폭 압연량 ×패스별 부하 배분)한 다음, 각각의 폭 압연기 개도를 계산, 설정(S470)한다.(폭 압연기 개도 = 패스별 폭 압연량 / 폭 퍼짐율)
이러한 설정은 수평 압연 롤을 이용하여 압연을 실시할 때 나타나는 압연량에 의해 폭 방향으로 연신(폭 퍼짐)이 발생하는데, 이를 소재의 조건에 따라 예상되는 폭 퍼짐량으로 계산하여 적용하는 것이다.
상기와 같이 계산 설정을 완료한 다음, 작업자는 수식에서 정해지거나 임의의 폭 마진 값을 추가로 설정하여 개도 조정을 함으로써 폭 압연 설정을 완료하게 된다.
여기서, 압연 롤의 교체 직후에 발생하는 초기 소재 10매 정도, 즉 롤 교체 직후에 작업하는 초기 압연재에서 발생하는 폭 마진 불량현상을 방지할 수 있도록, 상기 목표 폭 계산(S420)의 과정과, 폭 압연량 계산(S450)의 사이에 압연순서가 10보다 작은 값인가를 판단(S430)하고, 압연순서가 10보다 작을 경우에는 폭 마진 보상치를 적용하여 폭 마진 보상(S440)하는 과정을 개재한다.
한편, 전술한 바와 같은 폭 마진 보상 방법은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 도 2에서 살펴본 바와 같이, 조압연 롤의 교체후 냉각 전후의 프로파일 차이가 큰 것을 고려하여 이를 근거로 압연시 발생하는 써멀 프로파일을 정량적으로 추정하였는데, 이에 따라 폭 퍼짐량 부족에 의한 폭 마진 보상 필요량을 추정하여 가장 적절한 보상 테이블(표 1)을 경험치로 구하였다.

압연순	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
폭 마진 실적 편차값(mm)	-4.3	-4.0	-3.2	-3	-2.6	-2.5	-2.1	-1.6	-0.6	-0.6
회귀분석 예측결과값	-4.3	-3.9	-3.5	-3.1	-2.7	-2.3	-1.9	-1.4	-1.0	-0.6
폭 마진 보상치(mm)	-4	-4	-4	-3	-3	-2	-2	-1	-1	-1

도 3을 참조하면, 표 1에서 폭 마진 실적 편차값은 도 3의 압연 순서에 따른 폭 마진 실적 편차의 평균치이고, 회귀분석 예측결과값은 도 3의 압연순에 따른 폭 마진 편차에 압연 순서를 대입한 하기 식으로부터 도출한 예측치이며, 보상 테이블(표 1)의 폭 마진 보상치 값은 폭 마진 실적 편차값과 회귀분석 예측결과값을 고려하여 압연 순서에 따라 폭 마진 보상치를 결정한 것이다.
여기서, 상기 폭 마진 보상치는 보상치 적용 전 실적에 근거하여 표 1과 같은 보상 테이블을 운영하여 보상하게 되는데, 그 보상테이블(표 1)을 구하는 수식은 다음과 같으며, 이러한 수식은 압연순서에 따른 폭 마진 편차 실적에 대한 회귀분석결과이다.(도 3 참조)

폭 마진 편차(mm) = (-4.73) + 0.411 ×압연 순서 ⇒

기울기 :

절편 :

상기와 같은 식에서, -4.73은 상기 절편을 구하는 식으로부터 도출되는 값이며, 0.411은 기울기를 구하는 식으로부터 도출된 값이다.(도 3 참조)

한편, 전술한 바와 같은 상기 보상 테이블(표 1)을 이용하여 압연 롤 조건을 고려한 폭 마진 보상 방법을 도 4를 참조하여 살펴보면, 압연기의 롤 정보로부터 현재의 롤 넘버와 현 소재 직전에 압연하였던 소재의 롤 넘버(구 롤 넘버)를 비교하여, 현 소재 압연 전에 롤을 교체하였는지를 판단함으로써, 현 압연 소재의 롤 넘버와 구 롤 넘버가 동일하면 압연순 카운트(Sequence Number Count)를 +1씩 증가하게 하여 현재 소재가 롤 교체 이후 몇 번째 압연 소재인가를 연속 계산할 수 있도록 하고, 현재 압연 소재의 압연순 카운트가 임계치, 예컨대 10 보다 작으면(S430) 상기 표 1의 폭 마진 보상치 테이블로부터 보상치를 추출하여 목표 폭 계산시에 이를 보상(S440)할 수 있도록 하였다.

이에 따른 목표 폭 값은 하기 식 1과 같다.

목표 폭 = 코일 폭 ×(1 + α×T)+목표 폭 마진값+(폭 마진 보상값)--- 식 1

상기 식 1에서, α는 선팽창 계수이고, T 는 압연 온도로 통상적인 압연온도로 950~1100℃에서 그 값이 결정된다.

한편, 도 5a 및 도 5b는 압연 폭 마진 실적을 비교한 것으로서, 그림에서 가로축(목표 폭 마진 입력치)은 압연 작업자가 입력한 목표 폭 마진 값이다. 여기서, "목표 폭 마진 입력치"가 50이며 폭 마진 값은 통상 10mm를 나타내면, 이때 부여하는 값이 ±1씩 가감할 때 마다 목표 마진도 ±1mm씩 가감되는 것이다.

여기서, 도 5a는 본 발명에 의한 폭 마진 보상방법을 적용하기 이전의 실적으로써, 롤 교체 직후에 압연한 소재와 통상재의 실적에서 중심선이 매우 상이하게 나타남을 알 수 있다. 즉, 작업자가 입력한 "목표 폭 마진 입력치" 대비 폭 마진 실적이 상대적으로 작음을 알 수 있다.
이에 비하여, 도 5b는 본 발명에 의한 폭 마진 보상법을 적용한 결과로써, 롤 교체 직후에 압연한 소재의 실적과 통상재의 폭 품질 실적이 거의 동일한 결과를 보여주고 있다.

전술한 바와 같이, 목표 폭 계산(S420)의 과정 이후에 압연순이 10보다 작은 값인지를 판단(S430)하는 과정과, 압연순이 10보다 작은 값이면 보상테이블(표 1)의 폭 마진 보상치 테이블로부터 폭 마진 보상치 값을 대입하여 폭 마진을 보상(S440)하는 과정을 포함하여 이루어짐으로써 압연 롤의 교체 직후에 작업되는 초기 압연재의 폭 마진 불량현상을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압연 롤 교체후의 폭 마진 보상 방법은, 폭 압연기의 개도 설정에 압연 롤의 조건을 고려하여 계산하게 됨으로써 압연 롤의 조건에 상관 없이 폭 마진 불량을 방지할 수 있고, 압연재의 일정한 폭 품질을 실현할 수 있는 효과를 나타낸다.

Claims

압연 지시 데이터로부터 폭 압연 제어의 목표 폭을 계산하고, 슬래브의 폭 정보와 목표 폭과의 차이로부터 폭 압연량을 계산하며, 상기 폭 압연량과 패스별 부하 배분으로부터 패스별 폭 압연량을 계산하여, 폭 압연기의 개도를 설정함에 있어서,

상기 목표 폭 계산 이후, 압연 소재의 압연순 카운트가 임계값 보다 작을 경우에, 상기 목표 폭에 폭 마진 보상치를 더하여 폭 마진을 보상하는 과정이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 압연 롤 교체후의 폭 마진 보상 방법.
제1항에 있어서,

상기 폭 마진 보상치는 압연순에 따른 폭 마진 실적 편차값과 회귀분석 예측 결과값으로부터 구하여지는 것을 특징으로 하는 압연 롤 교체후의 폭 마진 보상 방법.