KR100832399B1 - 루퍼 하중차를 이용한 열연판 사행 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 루퍼 하중차를 이용한 열연판 사행 제어방법에 관한 것으로, 압연스탠드의 밀 정수 편차로부터 유발된 캠버각과 사행에 의해 유발된 곡률반경과의 상관관계로부터 후술할 사행량 예측식들을 통해 밀 정수와 유주압력과의 관계식으로 치환하여 루퍼롤 위에서의 사행량을 유추하는 단계와; 하중편차 검출기를 통해 압연기 사이의 루퍼롤에 작용하는 작업측과 구동측간의 하중편차를 검출하고 후술할 하중편차를 이용한 사행량 유추식을 이용하여 압연기간 사행량을 예측, 환산하여 산출하는 단계와; 상기 각 단계에서 계산된 사행량을 비교하여 그 사행원인이 소재의 웨지에 의한 경우가 아니라고 판단되면 압연기에 설치된 워크 및 드라이브 유주압력을 제어하여 열연판의 사행을 보정토록 하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 사상압연기간에 설치되어 있는 하중편차 검출기로부터의 하중편차신호를 이용하여 열연판의 사행량을 안정적으로 예측할 수 있고, 제어시스템의 수행시간을 단축할 수 있으며, 스탠드간 사행량을 용이하게 제어하여 고품위의 열연판을 생산할 수 있도록 하여 준다.

Description

루퍼 하중차를 이용한 열연판 사행 제어방법{METHOD TO CONTROL THE STRIP OFF GAUGE BY USING LOAD DIFFERENCE ON THE LOOPER}
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 밀 정수 편차가 있을 경우의 압연스탠드 모식도,
도 2는 본 발명을 설명하기 위한 압연스탠드 밀 정수 편차에 의한 캠버 발생도,
도 3은 본 발명을 설명하기 위한 압연스탠드간 사행량 정량화를 위한 도식화된 다이어그램,
도 4는 본 발명에 따른 압연스탠드간 사행량 제어 블럭도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 압연스탠드 2 : 사행 제어 영역
3 : 롤 위치 제어계
본 발명은 루퍼 하중차를 이용한 열연판 사행 제어방법에 관한 것이다.
최근들어 열간 사상압연 공정에서 열연판 사행을 제어하기 위하여 스탠드 사 이에서 카메라를 이용하여 소재의 사행량을 측정하고, 밀(MILL) 정수와의 상관성을 이용하여 사행제어 정보로 활용하고 있다.
스탠드간의 사행을 제어하기 위하여 압연스탠드 사이에서 카메라를 설치하여 소재의 사행량을 측정하고, 이를 이용하여 압연기의 좌우 유주 압력을 조정하는 방법으로 사행을 제어하고 있다.
그러나, 기본적으로 열간 사상압연기 사이에는 습기와 분진, 고온, 진동 등이 존재하고 있으므로 환경이 열악하기 때문에 카메라를 이용하여 소재의 사행량을 측정하는 것은 장치의 내구성과 신호의 신뢰도 측면에서 그 용이하게 사용하지 못하고 있다.
또한, 압연스탠드 상이의 루퍼가 업/다운 운동을 계속적으로 수행하고 있기 때문에 카메라로 사행량을 측정한다고 하더라도 오차를 함유할 수 밖에 없었다.
사상압연 스탠드간 사행을 제어하는 대표적인 방법은 일본특허 등록된 밀의 정수편차를 이용하는 방법과 카메라를 조합하는 방법(미쯔비시 전기주식회사 연구기보:1997.7.16) 등이 공개되어 있다.
전자의 경우는 소재가 근본적으로 웨지(wedge)를 가지고 있을 때 사행측정 및 제어방법이 적절하지 못한 단점을 가지고 있고, 후자의 경우는 스탠드간 하중을 검출하여 장력으로 환산하여 장력제어에 사용되고 있고 양단의 하중차를 이용하는 제어방법을 제시하지 못하였다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 루퍼 시스템의 좌우 하중차를 이용하여 스탠드간 사행을 예측하는 알고리즘과 압연기의 밀 정수 편차를 온라인으로 측정하여 스탠드간 사행을 예측하는 알고리즘을 비교하여 실제 사행의 원인이 소재성인지 설비적인 요인인지를 판별하고 그 판별결과에 따라 스탠드간 사행을 제어할 수 있도록 한 루퍼 하중차를 이용한 열연판 사행 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 상기한 목적은 압연스탠드의 밀 정수 편차로부터 유발된 캠버각과 사행에 의해 유발된 곡률반경과의 상관관계로부터 후술할 사행량 예측식들을 통해 밀 정수와 유주압력과의 관계식으로 치환하여 루퍼롤 위에서의 사행량을 유추하는 단계와; 하중편차 검출기를 통해 압연기 사이의 루퍼롤에 작용하는 작업측과 구동측간의 하중편차를 검출하고 후술할 하중편차를 이용한 사행량 유추식을 이용하여 압연기간 사행량을 예측, 환산하여 산출하는 단계와; 상기 각 단계에서 계산된 사행량을 비교하여 그 사행원인이 소재의 웨지에 의한 경우가 아니라고 판단되면 압연기에 설치된 워크 및 드라이브 유주압력을 제어하여 열연판의 사행을 보정토록 하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 루퍼 하중차를 이용한 열연판 사행 제어방법을 제공함에 의해 달성된다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 열간 사상압연 스탠드간 루퍼롤에 작용하는 하중을 롤 양단에 지지대에 설치되어 있는 하중센서를 이용하여 그 차이를 검출하고 사행량으로 환산하며 그 환산된 값과 밀 정수 상당량으로부터 얻어진 사행량과의 비교분석을 통하 여 제어를 할 것인지를 판별하여 열연 스탠드간 사행제어 정밀도를 개선할 수 있도록 한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 압연스탠드의 밀 정수 편차에 의한 소재의 사행량을 예측하는 모식도로서, 밀 스프링의 탄성계수가 어느 한쪽이 큰 경우이다.
즉, KW/S < KD/S 인 경우로서,
압연스탠드(1)의 양단 높이차는 단면적에 압력을 곱한 값을 탄성계수로 나눈 것으로 하기와 같이 나타나게 된다.
즉,
Figure 112001033970894-pat00001
,
이로 인해 드라이브 사이드의 밀 스티프니스(STIFFNESS)가 커 압연기의 탄성변형이 적게 되고, 이는 소재의 두께가 작게 압연되는 현상을 나타내게 되는 것으로 hW/S > hD/S의 결과에 의해 기인된 것이다.
한편, 도 2에서 볼 수 있듯이, 캠버(CAMBER)의 발생이 크지 않다고 가정하면, 내접하는 호의 길이와 외접하는 호의 길이를 각각 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112001033970894-pat00002
상기 식을 연립하여 정리하면 다음과 같이 곡률반경과 캠버각을 표현할 수 있다.
즉,
Figure 112001033970894-pat00003
아울러, 스탠드(1)간 캠버와 사행량과의 상관성은,
Figure 112008003561557-pat00004
, a:압연기에서 루퍼롤까지 거리
로부터 루퍼롤 위에서의 사행량(ㅿWC)을 유추할 수 있다.
이는,
Figure 112001033970894-pat00005
로 나타나고,
상기 식에서의 결과를 대입하여 정리하면,
Figure 112001033970894-pat00006
과 같이 되며,
상기 식을 밀 정수와 유주 압력과의 관계식으로 표현 가능하게 된다.
즉,
Figure 112001033970894-pat00007
여기에서, A는 실린더의 단면적이다.
다른 한편으로는, 도 3의 도시와 같이, 하중편차 검출기(이하 "LoDSIL(Load Difference Sensing Inter-stand Looper"이라 함)를 현장에 적용하여 얻어진 결과인 압연기 사이의 루퍼롤에 작용하는 작업측과 구동측간의 하중편차를 이용하여 압연기간 사행량으로 예측, 환산하고, 압연기의 구동측과 작업측의 작업롤의 레벨을 제어한다면 스트립의 사행량을 감소시킬 수 있다.
즉, 압연기간 소재의 사행량을 예측하는 알고리즘은 기본적으로 LoDSIL 하중 편차로부터 도 3에서 처럼 자유물체도를 통하여 유도될 수 있다.
압연기간 LoDSIL에서 검출되는 작업측과 구동측간의 하중편차는 소재의 폭 방향 장력편차, 소재의 무게, 벤딩력 그 밖에 소재와 LoDSIL이 움직이기 때문에 나타나는 동력(DYNAMIC FORCE)등으로 구분할 수 있다.
그러나, LoDSIL에 의한 동력은 제어계의 응답성능이 빠른시간 내에 안정화되므로 무시할 수 있다.
또한, 폭 방향의 장력프로파일은 전단 압연기 사이에서는 소재의 중량과 벤딩력에 비해 적은 값이기 때문에 무시할 수 있다고 가정한다.
도 3의 경우는 압연기간 소재의 사행량 WC가 양의 값(구동측으로 치우친 경우)인 경우이다.
따라서, 힘과 모멘트의 평형식에 의해 다음 식이 유도될 수 있다.
Figure 112001033970894-pat00008
상기의 두식을 연립하여 풀면 소재의 사행량을 다음 식과 같이 유도할 수 있다.
Figure 112008003561557-pat00017
여기에서, FW : LoDSIL 작업측에 작용하는 하중이고, FD : LoDSIL 구동측에 작용하는 하중이며, LLP : LoDSIL 작업측과 구동측의 하중 측정지점간의 거리이고, WC : 압연기간의 예측된 소재 사행량이다.
상기 식에서도 알 수 있듯이 주어진 가정하에서는 소재의 크기, 강종, 압연조건에 관계가 없고, LoDSIL에 의해 구동측과 작업측의 하중만을 측정할 수 있으면 사행량은 간단한 식으로 유도될 수 있다.
상술한 식들에 의해 열연판의 사행을 간단하게 제어할 수 있는 바, 그에 앞서 소재의 웨지에 의한 경우와 조업, 설비 또는 제어상의 문제인지를 구분하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 제1단계(step 1)에서 유도된 사행량과 결과적으로 발생되는 사행량을 제2단계(step 2)에서 예측한 후 유도된 사행량이 소재의 웨지에 의한 사행이 아니라고 판단되면 압연기의 유주압력을 제어하여 사행을 제어하게 된다.
그 제어방법은 아래와 같다.
먼저, 도 4의 사행제어 영역(2)에 기술된 LoDSIL과 SCC를 통해 데이터값을 입력받고, 또한 압력센서를 통해 그 측정값을 입력받아 각각 상술한 두개의 최종 사행량 예측식(알고리즘)을 통해 사행량을 산출하도록 한다(step 1,2).
이어, 각 스텝들을 통해 산출된 사행량의 비교를 통해 유발된 사행이 소재의 웨지에 의한 것이 아니라고 판단되면 롤 위치 제어계(3)의 갭센서와 초기값의 설정에 의해 산출된 제어값에 상기 사행량 산출식에서 유도된 값을 보정하여 각 스탠드의 워크사이드 유주 실린더와 드라이브사이드 유주 실린더의 압력을 조절하여 압연 스탠드(1)의 밀 정수 편차를 최소화시킴으로써 열연판의 사행을 용이하게 제어할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 사상압연기간에 설치되어 있는 LoDSIL로부터의 하중편차신호를 이용하여 열연판의 사행량을 안정적으로 예측할 수 있고, 제어시스템의 수행시간을 단축할 수 있으며, 스탠드간 사행량을 용이하게 제어하여 고품위의 열연판을 생산할 수 있도록 하여 준다.

Claims (1)

  1. 압연스탠드(1)의 밀 정수 편차로부터 유발된 캠버각과 사행에 의해 유발된 곡률반경과의 상관관계로부터 하기한 식 1을 통해 밀 정수와 유주압력과의 관계식으로 치환하여 루퍼롤 위에서의 사행량(ㅿWC)을 유추하는 단계와;
    하중편차 검출기를 통해 압연기 사이의 루퍼롤에 작용하는 작업측과 구동측간의 하중편차를 검출하고 하기한 식 2를 이용하여 압연기간 사행량을 예측, 환산하여 산출하는 단계와;
    상기 각 단계에서 계산된 사행량을 비교하여 그 사행원인이 소재의 웨지에 의한 경우가 아니라고 판단되면 압연기에 설치된 워크 및 드라이브 유주압력을 제어하여 열연판의 사행을 보정토록 하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 루퍼 하중차를 이용한 열연판 사행 제어방법.
    (식 1)
    Figure 112008003561557-pat00010
    Figure 112008003561557-pat00018
    (여기에서, W:열연판 폭, KW/S ,KD/S:워크사이드 및 드라이브사이드의 밀 탄성계수, PW/S,PD/S:하중, A:단면적, R:곡률반경, a:압연기에서 루퍼롤까지 거리)
    (식 2)
    Figure 112008003561557-pat00019
    (여기에서, FW : LoDSIL 작업측에 작용하는 하중, FD : LoDSIL 구동측에 작용하는 하중, LLP : LoDSIL 작업측과 구동측의 하중 측정지점간의 거리, WC : 압연기간의 예측된 소재 사행량)
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