KR100832971B1 - 연연속 압연에서 압연롤의 벤더력 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 여러 매수의 판을 연속해서 압연하는 연연속 압연공정에서 압연강판의 선단부와 후단부의 판 크라운 및 평탄도가 일정하게 유지될 수 있도록 압연롤의 벤더력을 정밀하게 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 n(n≥k)개의 스탠드를 갖는 연연속 열간 압연기에서 연속 1매 및 연속 i매의 코일에 대한 판 크라운 및 평탄도를 각각 계산하고, 이를 이용하여 판 크라운 변동량 및 각 스탠드의 평탄도 변동량을 계산하고, 압연 1매 및 압연 i매의 목표 판 크라운을 각각 설정하고, 상기 1매 및 i매의 목표 판 크라운 및 평탄도를 확보하기 위하여 강판의 선단부에서의 PC각, CVC 롤 위치, 벤더력을 각각 결정하며, λi k > λkmax 또는 λi k > λkmin 인 k번째 스탠드에 대하여 PC각, CVC 롤 위치를 재조정한 후, 상기 재조정된 PC각(PClast), CVC 롤 위치(CVClast)와, 상기 강판의 선단부에서 후단부까지 변하는 벤더력(BF1 k -> BFi k)을 결정한다.
스탠드, 압연기, PC각, CVC 롤 위치, 벤더력, 판 크라운, 평탄도

Description

연연속 압연에서 압연롤의 벤더력 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING BENDER POWER OF ROLLING ROLL IN CONTINUOUS ROLLING EQUIPMENT}
도 1은 통상적인 다수의 스탠드를 갖는 압연설비이다.
도 2는 일반적인 압연설비에 적용되는 4단 압연롤의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압연롤의 벤더력 제어방법이 적용된 제어흐름을 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 특정 조업조건에서의 벤더력 변동에 따른 판 크라운의 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 10매 연연속 압연시 판 크라운의 변화를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 5의 경우에 본 발명의 적용시 벤더력 설정결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 압연롤의 벤더력 제어방법에 관한 것으로서, 특히 여러 매수의 판 을 연속해서 압연하는 연연속 압연공정에서 압연강판의 선단부와 후단부의 판 크라운 및 평탄도가 일정하게 유지될 수 있도록 압연롤의 벤더력을 정밀하게 제어하는 방법에 관한 것이다.
통상적으로 열간 압연기는 도 1에서와 같이, 다수의 스탠드(stand)로 이루어지고, 상기 각 스탠드에는 통상적으로 강판의 형상을 제어할 수 있는 설비가 장착되어 있다. 이러한 강판의 형상제어 설비로는 페어크로스(pair cross) 압연기, 롤벤더(roll bender) 설비, 연속 가변 크라운(continuous variable crown)(이하, CVC라 함) 롤 등이 있다. 이들 가운데 롤벤더 설비는 가장 일반적인 형상제어 설비로서 모든 스탠드에 설치되어 있는 것이 일반적이다.
현재 전 세계적으로 열간 압연기는 도 2에 도시된 바와 같이 4단 압연기를 사용하고 있다. 이러한 4단 압연기는 강판(10)을 사이에 두고 상부 및 하부에 각각 워크롤(20,30)과 백업롤(40,50)을 한 쌍(pair)씩 구비한다. 페어크로스 압연기의 경우 상부의 워크롤(20)과 백업롤(40)의 쌍(pair)과, 하부의 워크롤(30)과 백업롤(50)의 쌍(pair)을 소정의 각도로 서로 페어크로스(pair cross:PC)시킨 상태에서 강판을 압연함으로써 크라운을 제어한다. 이와 같이, 페어크로스(PC) 압연기의 페어크로스 각도(pair cross angle)(이하, 'PC각'이라 함)를 조절하여 압연강판의 중심부와 양 에지부의 두께차이(이하, '크라운(crown)'이라 함)를 제어한다.
또한, 롤벤더 설비에서는 압연롤의 벤더력을 조절하여 압연강판의 길이방향 연신량의 차이로 인해 발생하는 중파(중심부의 연신량이 양 에지부보다 큰 경우)와 양파(중심부의 연신량이 양 에지부보다 작은 경우)를 제거하여 상기 강판의 형상을 제어한다. 일반적으로 롤벤더 설비는 (+)방향으로만 힘을 전달할 수 있도록 되어 있었지만, 최근에는 (-)방향까지 힘을 전달할 수 있도록 설계되어 보다 능동적으로 판 형상을 제어할 수 있게 되었다.
현재의 벤더력 제어방법으로는 각 스탠드의 압연롤 마모, 열 크라운(thermal crown), 초기 롤 크라운, 압연하중 등과 형상 제어단 설정값 등을 이용하여 판 크라운을 계산하고, 요구되는 판 크라운과 평탄도를 만족할 수 있도록 소재 선단부를 기준으로 벤더력을 제어하는 방법이 이용되고 있다. 이를 위하여 소재 선단부에서 최적값을 가지도록 설정하거나, 소재 선단부에 걸리는 하중과 길이방향으로 달라지는 압연하중을 보상하기 위하여 벤더력을 설정한다. 또한, 강판의 크라운 및 평탄도를 제어하는 방법으로는 PC 압연기 및 CVC 롤을 이용하는 방법이 있다. 두 설비 모두 압연 중 설정값을 동적으로 제어할 수 있는 설비가 개발되어 있지만 압연중에 PC각을 변경하거나 CVC 롤의 위치를 이동하는 경우 힘의 순간적인 불균형에 의해 통판성이 많이 바뀔 수 있기 때문에 동적으로 설정값을 변동하여 사용하기는 어렵고 이로써 연속 압연설비에서 판 크라운 및 평탄도를 안정적으로 제어하기 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 배치압연 뿐만 아니라 2매 이상의 소재를 접합하여 연속적으로 압연하는 연연속 압연공정에서 압연롤의 열 크라운 성장에 대응하여 소재의 원하는 목표 크라운 및 평탄도를 확보할 수 있는 연연속 압연에서 압연롤의 벤더력 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연연속 압연에서 압연롤의 벤더력 제어방법은,
n(n≥k)개의 스탠드를 갖는 연연속 열간 압연기에서 압연할 강판에 대한 기준 PC각, CVC 롤 위치, 벤더력, 냉각패턴 정보를 이용하여 연연속 1매의 코일에 대한 판 크라운(ch1) 및 평탄도(λ1 1~λ1 n)를 계산하는 제1단계; 상기 기준 PC각, CVC 롤 위치, 벤더력 및 최대 롤 냉각수 사용시 연연속 목표 매수(i)의 코일에 대한 판 크라운(chi) 및 평탄도(λi 1~λi n)를 계산하는 단계; 상기 계산된 결과를 이용하여 판 크라운 변동량(△ch) 및 각 스탠드의 평탄도 변동량(△λ1~△λn)을 계산하는 제2단계; 압연 1매의 목표 판 크라운을 설정하고, 상기 1매의 목표 판 크라운 및 평탄도를 확보하기 위하여 강판의 선단부에서의 최적 PC각(PCfix), CVC 롤 위치(CVCfix), 벤더력(BF1 k)을 결정하는 제3단계; 압연매수 i번째 매수의 코일에 대한 목표 판 크라운을 설정하고, 상기 i번째 매수의 목표 판 크라운 및 평탄도를 확보 하기 위하여 상기 PC각(PCfix), CVC 롤 위치(CVCfix)를 이용하여 최적 벤더력(BFi k)을 결정하는 제4단계; λi k > λkmax 또는 λi k > λkmin 인 k번째 스탠드에 대하여 PC각(PClast), CVC 롤 위치(CVClast)를 재조정하는 제5단계(여기서, λi k 는 k번째 스탠드에서 연연속 압연매수 i매에 대한 평탄도, λkmax 및 λkmin는 각각 상기 k번째 스탠드에서의 다른 매수의 평탄도(λk) 중의 최대값 및 최소값); 및 상기 재조정된 PC각(PClast), CVC 롤 위치(CVClast)와, 상기 강판의 선단부에서 후단부까지 변하는 벤더력(BF1 k -> BFi k)을 결정하는 제6단계를 포함한다.
이때, 상기 압연 1매의 목표 판 크라운은, 압연 1매의 목표 판 크라운 = 목표 판 크라운 + △ch/2 로 설정되고, 상기 압연 i매의 목표 판 크라운은, 압연 i매의 목표 판 크라운 = 목표 판 크라운 - △ch/2 로 설정된다.
또한, 상기 제3단계의 벤더력 결정은 압연 1매의 강판에 대하여 k번째의 스탠드에서의 평탄도(△λk)가 △λk < 0 이면 허용 최소값을 선택하여 결정하고, △λk > 0 이면 허용 최대값을 선택하여 결정하고, 상기 제4단계에서 결정된 벤더력(BFi k)은 상기 PC각(PCfix), CVC 롤 위치(CVCfix)는 고정된 상태에서 압연 i매의 강판에 대한 목표 판 크라운 및 평탄도를 확보할 수 있는 벤더력인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들에 대하여 상세하게 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 두께 제어방법이 적용된 제어흐름을 도시한 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 다수의 스탠드(예컨대, F1~F7)를 갖는 열간 압연기에서 강판 선단부에서 일정한 판 크라운 및 평탄도를 확보하기 위하여, 상위컴퓨터(100)로부터 압연할 강판(10)에 대한 기준 PC각, CVC 롤 위치, 벤더력, 냉각패턴 정보를 수신하고 상기 정보를 이용하여 연연속 1매의 코일에 대한 판 크라운(ch1) 및 평탄도(λ1 1~λ1 7)를 계산한다(300). 상기 기준 PC각, CVC 롤 위치, 벤더력 및 최대 롤 냉각수 사용시 연연속 목표 매수(i)의 코일에 대한 판 크라운(chi) 및 평탄도(λi 1~λi 7)를 계산한다(310).
계속하여, 상기 두 과정(300,310)에서 계산된 연연속 1매의 코일에 대한 판 크라운(ch1) 및 평탄도(λ1 1~λ1 7)와, 연연속 목표 매수(i)의 코일에 대한 판 크라 운(chi) 및 평탄도(λi 1~λi 7)의 차이로부터 판 크라운 변동량(△ch) 및 각 스탠드의 평탄도 변동량(△λ1~△λ7)을 계산한다(320).
이어, 상기 연연속 압연 1매의 목표 판 크라운(= 목표 판 크라운 + △ch/2)을 설정한 후, 상기 1매의 목표 판 크라운 및 평탄도를 확보하기 위하여 강판의 선단부에서의 최적 PC각(PCfix), CVC 롤 위치(CVCfix), 벤더력(BF1 k)을 결정한다(330). 이때, 구속조건에 해당하는 목표 판 크라운(= 목표 판 크라운 + △ch/2) 및 평탄도 값을 만족하는 PC각, CVD 롤 위치, 벤더력의 조합은 여러 가지가 존재할 수 있으므로, 각 스탠드의 벤더력 결정시 k번째의 스탠드에서의 평탄도(△λk)가 △λk < 0 이면 허용 최소값을 선택하여 결정하고, △λk > 0 이면 허용 최대값을 선택하여 결정한다.
이어, 원하는 연연속 압연매수 i번째 매수의 코일에 대한 목표 판 크라운(= 목표 판 크라운 - △ch/2)을 설정한 후, 상기 i번째 매수의 목표 판 크라운 및 평탄도를 확보하기 위하여 상기 PC각(PCfix), CVC 롤 위치(CVCfix)를 이용하여 최적 벤더력(BFi k)을 결정한다(340). 이때, 상기 벤더력 결정은 상기 PC각(PCfix), CVC 롤 위치(CVCfix)는 고정된 상태에서 상기 목표 판 크라운(= 목표 판 크라운 - △ch/2) 및 평탄도를 확보할 수 있는 벤더력을 결정하는 것이다.
계속하여, k번째 스탠드에서 압연매수 i매에 대한 평탄도(λi k)가 상기 k번째 스탠드에서의 다른 매수의 평탄도(λk) 중의 최대값(λkmax)보다 크거나(λi k > λkmax), 또는 상기 k번째 스탠드에서 연연속 압연매수 i매에 대한 평탄도(λi k)가 상기 k번째 스탠드에서의 다른 매수의 평탄도(λk) 중의 최소값((λkmin)보다 작은(λi k > λkmin) 상기 k번째 스탠드에 대하여 PC각(PClast), CVC 롤 위치(CVClast)를 재조정한다(350). 즉 이는 벤더력 가용 범위 내에서 평탄도 허용범위를 만족하는 조건을 찾을 수 없는 경우에 상기와 같이 PC각 및 CVC 롤 위치를 재조정하는 것이다.
최종적으로는 강판 선단부에서 상기 재조정된 PC각(PClast), CVC 롤 위치(CVClast)와, 상기 선단부에서 후단부까지 변하는 벤더력(BF1 k -> BFi k)을 결정한다(360). 상기 최종 결정된 PC각, CVC 롤 위치 및 벤더력을 적용하여 압연기를 제어한다(370).
이와 같이, 본 발명은 강판 선단부에서 목표 연연속 압연매수의 후단부까지 목표로 하는 판 크라운과 그 목표 판 크라운의 허용 범위 내에서 판 크라운을 유지할 수 있도록 함과 동시에, 각 스탠드의 출측에서 판 평탄도를 유지하기 위하여 판 선단부 및 연속 압연 중 시간에 따라 벤더력을 변화시키기 위한 것이다. 압연이 진행될수록 압연롤은 열을 받아 열 크라운이 성장하므로 일반적으로 각 스탠드의 출력에서의 판 크라운은 증가한 열 크라운에 의해 줄어들게 된다. 이에 반해 증가한 열 크라운에 대응하기 위해서는 벤더력은 점차 줄여야 한다. 이때, 각 스탠드 마다 열 크라운 증가량이 다르기 때문에 도 4와 같이 벤더력 변화에 따른 각 스탠드 출측에서의 판 크라운 변화도 다르고 전체적으로 벤더력 변화의 기울기도 달라야 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에서, 특정 조업조건에서 연속 10매 연연속 압연을 수행한 경우 판 크라운의 변화를 도시한 그래프이고, 도 6은 도 5의 경우에 본 발명을 적용하였을 때 벤더력 설정결과를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 연속 압연매수가 증가함에 따라 판 크라운 변동량이 증가함을 알 수 있다. 이러한 값이 도출되기 위해서는 열 크라운 성장에 따른 각 스탠드의 압연롤 프로파일 변화를 예측할 수 있어야 한다. 판 선단부에서 목표 판 크라운 값과 평탄도를 잘 맞추었어도 열 크라운 성장에 따라 달라지는 판 크라운 및 평탄도 변화에 대응하기 위해서는 압연 길이방향 벤더력 변동이 필요함을 알 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 5의 경우에 대하여 본 발명을 적용한 벤더력 설정 결과를 도시하고 있다. 이때 사용된 허용 판 크라운 변동량은 0이다. 도 6에서 제시한 결과를 이용하면 롤의 열 크라운이 증가한 만큼 벤더력이 감소하였으므로 판 크라 운 및 평탄도는 판 선단부 값으로 일정하게 유지될 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 상세한 설명 및 도면의 내용은 본 발명에 따른 강판의 두께 제어방법에 대한 양호한 실시예를 예시적으로 기술한 것으로서, 본 발명이 여기에 한정되지는 않는다. 특히 본 발명에서 적용된 선정기법, 검증기법 등은 일례로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 기법을 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 상세한 설명 및 도면에 의해 결정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 결정되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면 연연속 압연에서 압연롤의 벤더력을 정밀하게 제어함으로써 압연 시작전에 선단부와 최종 후단부까지를 포함한 다수의 위치에서 판 크라운 및 평탄도를 일정하게 확보할 수 있다.

Claims (5)

  1. n(n≥k)개의 스탠드를 갖는 연연속 열간 압연기에서 압연할 강판에 대한 기준 PC각, CVC 롤 위치, 벤더력, 냉각패턴 정보를 이용하여 연연속 1매의 코일에 대한 판 크라운(ch1) 및 평탄도(λ1 1~λ1 n)를 계산하는 제1단계;
    상기 기준 PC각, CVC 롤 위치, 벤더력 및 최대 롤 냉각수 사용시 연연속 목표 매수(i)의 코일에 대한 판 크라운(chi) 및 평탄도(λi 1~λi n)를 계산하는 단계;
    상기 계산된 결과를 이용하여 판 크라운 변동량(△ch) 및 각 스탠드의 평탄도 변동량(△λ1~△λn)을 계산하는 제2단계;
    압연 1매의 목표 판 크라운을 설정하고, 상기 1매의 목표 판 크라운 및 평탄도를 확보하기 위하여 강판의 선단부에서의 최적 PC각(PCfix), CVC 롤 위치(CVCfix), 벤더력(BF1 k)을 결정하는 제3단계;
    압연매수 i번째 매수의 코일에 대한 목표 판 크라운을 설정하고, 상기 i번째 매수의 목표 판 크라운 및 평탄도를 확보하기 위하여 상기 PC각(PCfix), CVC 롤 위치(CVCfix)를 이용하여 최적 벤더력(BFi k)을 결정하는 제4단계;
    λi k > λkmax 또는 λi k > λkmin 인 k번째 스탠드에 대하여 PC각(PClast), CVC 롤 위치(CVClast)를 재조정하는 제5단계(여기서, λi k 는 k번째 스탠드에서 연연속 압연매수 i매에 대한 평탄도, λkmax 및 λkmin는 각각 상기 k번째 스탠드에서의 다른 매수의 평탄도(λk) 중의 최대값 및 최소값); 및
    상기 재조정된 PC각(PClast), CVC 롤 위치(CVClast)와, 상기 강판의 선단부에서 후단부까지 변하는 벤더력(BF1 k -> BFi k)을 결정하는 제6단계; 를 포함하는 연연속 압연에서 압연롤의 벤더력 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압연 1매의 목표 판 크라운은,
    압연 1매의 목표 판 크라운 = 목표 판 크라운 + △ch/2 로 설정되는 것을 특징으로 하는 연연속 압연에서 압연롤의 벤더력 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압연 i매의 목표 판 크라운은,
    압연 i매의 목표 판 크라운 = 목표 판 크라운 - △ch/2 로 설정되는 것을 특징으로 하는 연연속 압연에서 압연롤의 벤더력 제어방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3단계의 벤더력 결정은,
    압연 1매의 강판에 대하여 k번째의 스탠드에서의 평탄도 변동량(△λk)이 △λk < 0 이면 허용 최소값을 선택하여 결정하고, △λk > 0 이면 허용 최대값을 선택하여 결정하는 것을 특징으로 하는 연연속 압연에서 압연롤의 벤더력 제어방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제4단계에서 결정된 벤더력(BFi k)은,
    상기 PC각(PCfix), CVC 롤 위치(CVCfix)는 고정된 상태에서 압연 i매의 강판에 대한 목표 판 크라운 및 평탄도를 확보할 수 있는 벤더력인 것을 특징으로 하는 연연속 압연에서 압연롤의 벤더력 제어방법.
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