KR100887078B1

KR100887078B1 - 타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법

Info

Publication number: KR100887078B1
Application number: KR1020020053001A
Authority: KR
Inventors: 권정석
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2009-03-04
Also published as: KR20040020737A

Abstract

본 발명은 타원-원 타입 선재압연시 열간 소재의 단면(스톡)에 대한 면적과 각 스탠드 압연시의 감면율을 용이하게 예측할 수 있으며, 그 결과 선재압연라인 최적 상태유지를 가능하게 하는 타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법에 관한 것으로, 선재 롤의 공형 형상 및 롤 마모량, 롤 스프링 데이타를 측정하고, 스톡의 높이와 폭퍼짐에 대한 상관성을 도출하여, 연속 스탠드에서의 스톡 단면적이 목표값이 되도록 각 롤의 현재 톤수에 맞는 롤갭조정을 실시간으로 가능하게 한 것이다.

선재압연, 타원-원 타입, 공형(caliber), 스톡(stock), 롤갭,

Description

타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법{METHOD FOR DETERMINDING HOT STOCK IN OVAL-ROUND TYPE WIRD ROD ROLLING PROCESS}

도 1의 (a)는 원형 선재압연에서의 스톡을 나타내고, (b)는 타원형 선재 압연시의 스톡을 나타낸 모식도이다.

도 2는 선재 압연에서의 폭퍼짐을 설명하는 도면이다.

도 3의 (a)는 타원에서 원형 스탠드로 진행시 실측데이타로부터 도출된 감면율과 폭퍼짐과 상관관계의 일예를 보인 그래프이고, (b)는 원형 스탠드에서 타원형 스탠드로 진행시 실측데이타로부터 도출된 감면율과 폭퍼짐과의 상관관계의 일예를 보인 그래프이다.

도 4는 타원형 공형(calibe)에서의 단면적 계산 방법을 설명하는 모식도이다

도 5는 원형 공형의 단면적을 구하는 방법을 설명하는 모식도이다

도 6은 본 발명에 의한 열간 스톡 결정 방법을 나타낸 플로우챠트이다.

도 7은 본 발명이 적용되는 선재압연의 제어시스템 구성을 보인 블럭도이다.

본 발명은 타원형태의 공형을 갖는 압연스탠드와 원형의 공형을 갖는 압연스탠드를 다수개 구비하여 연속압연하는 타원-원 타입 선재압연에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열간 소재의 단면(스톡)에 대한 면적과 각 스탠드 압연시의 감면율을 용이하게 예측할 수 있으며, 그 결과 선재압연라인 최적 상태유지를 가능하게 하는 타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법에 관한 것이다.

선재압연은 가열로에서 적정온도로 가열한 열간상태의 빌렛(Billet)을 수십 단계의 압연공정을 통해 목표로 하는 치수 및 형태로 만들어내는 연속압연공정으로 이루어진다.

일반적으로 사용되고 있는 선재압연방법은 타원형-원형(Oval-Round)방법과, 정사각형-마름모형(Square-Diamond)방법이 있다. 상기 각 방법은 가열로로부터 추출된 빌렛을 타원형(혹은 정사각형)의 첫번째 압연롤과, 원형(혹은 마름모형)의 두번째 압연롤로 반복적으로 압연하여, 최종 치수의 제품을 생산하는 것이다.

그리고, 이러한 형상압연시에는 각 압연스탠드를 통과할때마다, 소재의 폭방향 퍼짐과, 길이방향 연신이 수반되어지고, 각 압연스탠드를 지날때마다 소재의 단면적은 차츰 감소된다.

이때 타원형/원형 기법에 의한 선재압연시, 특정 스탠드에서 소재의 단면형상(stock)과 감면율(reduction)은 도 1의 (a),(b)에 도시된 바와 같이, 해당 압연롤의 형상(caliber)의 깊이(H)와, 폭(W)과, 롤의 직경(2R1)과, 상하부 롤 간의 갭(G)과, 압연스프링(Mill Spring), 톤수(Tonnage) 등의 조건에 따라 계속 변하게 되고, 상기 특정 스탠등에서 소재의 단면형상 및 감면율은 전후 스탠드의 소재단면 적에 영향을 준다.

또한, 가열로로부터 추출된 빌렛의 강종이나 빌렛의 온도에 따라서, 해당 소재의 폭퍼짐이나 연신율이 서로 다르기 때문에, 선재 압연시 이를 감안하여 스톡 변화를 예측하여야 한다.

그리고, 현장에서 오랜 작업결과로 얻은 감각적인 경험을 가진 사람이 통상 20~30개의 연속된 압연 선재공형의 형상(Caliber 형태)과, 각 스탠드마다 적정한 감면율 배분으로 최종치수의 제품을 만들어 내는 것은 거의 불가능하다. 특히, 특정 스탠드에서 부하가 가중되어 이를 해소하고자 전후 스탠드, 공형(Caliber)을 변경해야 한다든지, 그로 인한 감면율의 변화가 전후 스탠드에 어떤 영향을 미칠 것인가를 예측하는 것은 매우 어렵다.

이와 관련된 종래 기술로서, Shinokura Takai equation 이라는 기술이 논문형식으로 발표된 바 있다. 이것은 연강을 대상으로 타원형, 원형, 정사각형, 마름모형 (Oval, Round, Square, Diamond) 공형 압연시, 폭퍼짐의 정도(spread)를 압연전후의 평균폭과 높이를 모델실험으로 구하여 정의한 것이며, 선재압연의 첫번째 스탠드부터 최종 스탠드까지 롤갭, 압연스프링(mill Spring), 톤수 및 공형의 형상(caliber) 변경에 따른 전체적인 스톡 변화와 감면율을 제시하기는 불가능하다

특히, 타원-원형 선재압연시 스톡관리는 매우 중요하다.

통상적으로, 연결된 27~29개 스탠드로 이루어진 선재압연공정에서, 특정 스탠드에서 변화가 발생하면 전후 스탠드의 스톡은 물론 및 전체 스탠드에 그 영향이 순간적으로 파급된다. 즉, 한 스탠드에서 스톡의 폭과 높이가 달라지게 되면, 다음 스탠드에도 스톡 접촉면이 틀려지게 되며, 이러한 현상이 29개 스탠드에 동시다발적으로 발생하게 되면, 스탠드간 소재가 압축되거나 인장을 받는 장력이나 루프가 발생하고, 이는 소재 형상불량과 긁힘 등이 발생하여 품질에 저해요소가 되며, 특히 과도한 루프는 압연 패스를 이탈하여 커블(cobble)을 일으켜 조업장애가 발생한다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 타원-원 타입 선재압연시 열간 소재의 단면(스톡)에 대한 면적과 각 스탠드 압연시의 감면율을 용이하게 예측할 수 있으며, 그 결과 선재압연라인 최적 상태유지를 가능하게 하는 타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 방법은, 타원형 또는 원형의 공형을 갖는 다수의 압연스탠드를 통해 소재를 연속압연하는 타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법으로서, 각 스탠드의 공형 형상을 나타내는 각 스텐드의 공형 정보인 공형의 폭(W), 공형의 두께(D), 공형의 주원반경(R), 상부롤과 하부롤 사이의 거리(G)와, 각 압연스탠드의 톤당 롤 마모량과, 롤 스프링 값을 설정하는 단계; 각 스탠드의 목표 단면적을 설정하는 단계; 각 스탠드의 현재 톤수 및 롤갭을 입력받아, 상기 각 스탠드의 공형 정보에서 롤 마모량 및 롤갭을 정정하는 단계; 각 스탠드에서의 공형 형상별 폭퍼짐값(spread)을 계산하는 단계; 계산된 폭퍼짐값과 상기 각 스탠드의 공형 정보로부터 각 스탠드의 스톡 단면적를 계산하는 단계; 계산된 예측 스톡 단면적과 설정된 목표 단면적을 비교하는 단계; 상기 비교결과, 상기 목표 단면적보다 상기 예측 스톡 단면적이 작으면 롤갭을 상승시키고, 상기 목표 단면적보다 상기 예측 스톡 단면적이 크면 롤갭을 감소시키는 단계; 상기 롤갭 조정에 의하여 변경된 현재 롤갭을 측정하고, 측정된 현재 롤갭을 이용하여 상기 각 스탠드의 공형 정보에서 상기 롤갭을 정정하고 이후 단계를 반복시키는 단계; 및 상기 비교결과, 상기 목표 단면적과 상기 예측 스톡 단면적이 동일하면 현재 롤갭을 조정한 후 롤갭 조정을 완료하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공형 형상별 폭퍼짐값(spread)을 계산하는 단계는, 상기 타원형의 공형을 갖는 타원형 스탠드와 상기 원형의 공형을 갖는 원형 스탠드에 의해 압연된 소재의 두께와 폭을 측정하는 실측 데이타를 수집하는 단계; 상기 실측 데이타로부터 상기 타원형 스탠드에서 상기 원형 스탠드로의 진행시 두께, 폭 변화량과, 상기 원형 스탠드에서 상기 타원형 스탠드로의 진행시 두께 및 폭 변화량을 산출하는 단계; 상기 산출된 변화량들의 상관관계로부터, 상기 타원형 스탠드의 목표 단면적(A)과 두께(X)를 곱하여 얻은 값을 상기 타원형 스탠드의 예측 스톡 단면적(B)과 더하여 상기 타원형 스탠드에서의 폭퍼짐(

)을 계산하고, 상기 원형 스탠드의 목표 단면적(A')과 두께(X)를 곱하여 얻은 값을 상기 원형 스탠드의 예측 스톡 단면적(B')과 더하여 상기 원형 스탠드에서의 폭퍼짐(

)을 계산하는 단계; 를 포함하고, 상기 관계식을 이용하여 폭퍼짐량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 스탠드의 예측 스톡 단면적를 계산하는 단계는, 타원형 스탠드의 목표 단면적(A)에 대해서는

(여기에서,

이다.)로, 원형 스탠드의 목표 단면적 A'는

에 의해서 계산되며, 여기에서 A,A'는 목표 단면적, R은 공형의 주원 반경, W는 공형의 폭, D는 공형의 두께, G는 롤갭, X는 X = 전단 스탠드에서의 스톡폭 - (D ×2 ) - G - 압연스프링값으로 계산되는 두께를 나타내며, 상기 W는 W = 전단 스탠드에서의 스톡높이 + 폭퍼짐(Y)으로 계산됨을 특징으로 한다.

삭제

이에 의하여, 본 발명은 타원-원 타입 선재압연에서 롤 형상과 마모량 및 압연기의 스프링치 및 강종에 따른 열간 스톡 단면적을 실시간으로 예측하여, 스탠드별 적정압연조건을 유지하도록 롤갭을 자동으로 최적화하여 생산성 향상 및 표면품질을 확보할 수 있다.

더하여, 정확한 스톡관리에 의해 소재의 장력상태를 적절히 제어하게 되어 직경(Caliber)에 정확하게 치입 후 압연됨으로서 비정상 치입 시 발생하는 소재의 회전이나, 편중치입으로 인한 소재 표면부 긁힘, 편경차 불량을 방지하는 것이 가능하다.

이하 첨부된 도면에 따라 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명과 관련된 용어와, 열간 단면 계산과정을 설명하기로 한다.

이하는 열간 스톡의 단면적 변화에 미치는 인자들과, 각각의 인자에 대한 측정방법을 설명한다.

① 롤의 구경(caliber) 형상

롤 구경 형상은 압연기의 롤 표면의 가공 형상을 말하는 것으로서, 소재를 압연하면서 원형이나 타원형 등의 형상을 만들어주는 역할을 한다. 타원 또는 원 형상의 롤을 제작하는 경우, 롤 구경에서 단면적 형상은 도 1의 (a)에서와 같이 롤을 가공할 때의 폭(W), 높이(D), 주원반경(R1), 롤갭(G)에 따라 달라진다.

통상 선재공장에서는 각 압연스탠드별로 로의 구경 형상이 고정되어 있으며, 이를 변경하여 설계할 경우 전체에 미치는 영향을 파악할 수 있도록 압연 스케쥴에 대한 지식이 필요하다.

상기 롤 구경 형상을 결정하는 인자중, 높이(D)는 상하의 롤의 마모(wearness)상태와, 각 스탠드의 스프링치에 따라 달라진다. 처음 설계치대로 가공된 롤은 사용수에 따라 표면이 마모되며, 이에 스톡의 높이(H)가 변하게 되며, 통상 조압연열의 롤압연 한계는 8000~9000톤으로 이후에는 사용이 불가하므로 폐기처분된다. 다음으로, 롤갭(G)는 도 1의 (a)와 같이 상부롤과 하부롤 사이의 간극으로, 통상 신규 롤이 세팅될 때보다 롤 톤수가 증가할 수 록 롤 마모도가 증가하며, 그에 따라 소재의 스톡이 커지게 되므로 이를 감소시키기 위해 압연된 소재의 단면적과 목표 단면적과의 오차만큼 상기 롤갭(G)는 하향 조정되어야 한다.

② 압연스프링(mill spring)

압연 스프링값은 소재가 압연스탠드에 치입되어 들어갈 경우 보다 자체크기보다 작은 사이즈의 공형 속으로 들어가 감면을 받게 되기 때문에 소재가 롤 전체에 미치는 힘에 의하여 상하의 롤이 약간 들리는 현상을 나타낸 값으로, 강종의 강성도에 따라 그 차이가 크다. 따라서 이를 알기 위해서는 치입되는 소재의 강종에 대한 수치가 필요하다. 이러한 압연 스프링값은 압연시 소재가 치입되기 전 롤갭을 측정하고, 열간소재가 롤에 치입된 후 압연중의 롤갭을 측정한 후, 그 차이값을 해당 압연스탠드의 스프링값으로 계산하여 전체 스탠드별로 할당한다.

③ 롤 마모(wearness)

롤의 마모도, 즉 톤당 마모량은, 롤이 1톤의 소재를 압연시 롤이 닳는 양을 나타낸다. 열간 소재와 롤 표면이 직접 닿는 부분에서 마찰로 인하여 손실이 발생하고, 롤 마모량이 커질수록 압연되는 소재의 단면적이 커진다. 롤 마모도에 대해서는 보통 압연 작업자가 롤갭을 감소시킴으로서, 소재의 단면적이 일정하게 되도록 보상할 수 있다.

상기 롤 마모도는 폐기되어 방출된 롤이 압연한 수량과 마모된 롤의 직경을 측정하여 구해진다.

④ 폭퍼짐(spread)

폭퍼짐은 도 2에 도시한 바와 같이, 상하의 롤(21,22) 사이에서 압하 시 소재가 옆으로 퍼지는 정도를 말한다. 열간압연 시 단면적의 가장 큰 편차는 상기 폭퍼짐에 의해 나타난다. 소재가 압연방향에 대해 직각으로 퍼지는 면은 압연 롤과 닿지 않는 자유면(free surface)으로서 롤 형상과는 관계없이 압하량, 즉, 상하 롤의 갭, 스프링, 강종 규격에 따라 변한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 압연 시 소재의 폭퍼짐은 spread에서 spread'로 변동된다. 폭 퍼짐은 탄소량이나 합금 등의 성분이 변함에 따라 강종별로 상당한 차이를 보이며, 스톡 변동에 가장 큰 영향을 미치는 인자이다.

⑤ 단면적(section area)

단면적 인자는 도 1, 2에서와 같이, 압연된 직후, 소재의 단면 넓이를 말한다. 이는 소재의 방입, 방출량과 연관되는 값으로, 앞에서 기술한 모든 인자의 영향을 목합적으로 받으며, 이를 예측하여 롤갭을 조정하는 방법에 대해서는 다음에 상세하게 설명한다.

상기한 인자들에 대한 단면적 산출 방법에 대해 이하에서 설명한다.

1) 열간소재의 압하량(소재 전체 두께의 변화량)과 폭퍼짐정도를 회귀분석하여 상관성방정식을 구한다.

예를 들어, 160 ×160(두께 ×폭)을 가진 소재가 타원형태의 공형을 지나면서 압연된 상태의 두께와 폭을 측정한다. 다음으로, 원 형태의 공형을 지난 후 압연된 소재의 두께와 폭을 측정하고, 이어서, 타원형, 원형의 순으로 각 스탠드마다 형상을 측정한다.

그 다음, 타원형에서 원형으로 진행시 두께, 폭 변화 데이타, 원형에서 타원형으로 진행시의 두께, 폭 변화량을 별도로 수집하여 회귀방정식을 구한다.

상기 수학식 1, 2에서, Y는 폭퍼짐 정도를 나타내고, A, A'는 목표 단면적을 의미하는 회귀계수, B, B'는 계산하여 얻은 예측 스톡 단면적을 의미하는 회귀계수를 나타내고, X는 압연된 소재의 두께이다.

2) 강종별 회귀방적식을 도출한다.

성분함량이 다른 강종을 압연하여, 상기와 같은 방식으로 각 압연스탠드에서의 압연된 소재의 폭 및 두께를 측정하여, 강종별 회귀방정식을 구한다.

예를 들어, 경강선재인 JS-SWRH67A에 대한 회귀식을 구하여 보면, 먼저, 표 1과 같이, 각 압연스탠드에서의 압연된 소재의 폭과 두께를 실측한다. 이는 보통 BGM 또는 스톡측정용 집게와 버니어 켈리퍼스를 이용하여 이루어진다.

스탠드 번호	타입	스톡 폭	스톡 두께	타원 →원		원 →타원
스탠드 번호	타입	스톡 폭	스톡 두께	감면율	폭퍼짐	감면율	폭퍼짐
1	정사각-박스	174.85	119.4
2	박스-타원	200.1	93.4
3	타원-원	110.3	121.25	89.8	27.85
4	원-타원	141.1	75.8			45.45	13.6
5	타원-원	92.4	89.4	48.7	13.6
6	원-타원	111.5	57.9			31.5	14.75
7	타원-원	69	72.65	42.5	14.75
8	원-타원	85.5	45.8			26.85	10.4
9	타원-원	54.7	56.2	30.8	10.4
10	원-타원	68.4	35.75			20.45	8.25
11	타원-원	43.2	44	25.2	8.25
12	원-타원	51.15	28.2			15.8	6.2
13	타원-원	33.2	34.4	17.95	6.2

그리고, 상기와 같이 실측된 데이타로부터 폭과 두께에 대한 차이를 구한다. 예를 들어, 표 1에서, 제3스탠드에서 타원-원형 감면율은 "제2스탠드에서의 스톡 폭 - 제2스탠드에서의 스톡 폭"이며, 제3 스탠드에서 타원-원 폭퍼짐은 "제2스탠드에서의 스톡 두께 - 제3스탠드에서의 스톡 두께"이다.

그리고, 제4스탠드에서의 원-타원 감면율은 "제3스탠드에서의 스톡 폭 - 제4 스탠드에서의 스톡 폭"이고, 제4스탠드에서의 원-타원 폭퍼짐은 "제4스탠드의 스톡 두께 - 제4스탠드의 스톡 두께"이다.

그 다음, 타원-원, 원-타원등, 타입별로 각각에 대한 회귀식을 작성한다. 상기 예에 보인 SWRH67A 규격에 있어서 회귀식은 도 3의 (a),(b)와 같이 구해진다.

상기 도 3에서 (a)는 타원-원 타입의 회귀방정식을 그래프로 나타낸 것이고, (b)는 원-타원 타입 회귀방정식을 그래프로 보인 것이다.

3) 각 타원형, 원형 스톡의 단면적을 구한다.

도 3은 타원형 스톡에서의 단면적으로 구하는 과정을 설명하기 위한 모식도로서, 타원형 스톡의 상부 선을 호로 하는 주원을 그리고, 상기 주원의 중심을 (a,b)라 하고, 그 반경을 R이라 한다. 그리고, 상기 상기 주원을 중심을 기준으로 수직한 축을 X축이라 하고, 상부롤의 높이(D)에서 수직한 축을 Y축이라 한다. 이때, 소재가 접촉되는 양끝점은 소재의 폭을 W라 할때, Y축 좌표를 각각, -W/2, W/2가 된다.

타원형 스탠드(N)에서, 두께(X_N), 폭(W_N)이 다음의 수학식 3과 같고, 폭퍼짐(Y)이 상기 수학식 1과 같다고 한다.

그리고, 소재와 롤이 만나는 점을 도 3에 도시된 바와 같이, -w/2, w/2 라 하면, 타원형 스탠드(타원형 스톡)에서의 목표 단면적(A)은 "롤의 공형에서 폭과 롤이 만나는 접촉면까지의 면적 - 원의 중심에서 collar 까지의 면적 + (롤 parting * 스톡폭)으로서, 롤 parting이 '톤당 마모량 + 갭 + 스프링'이므로, 다음의 수학식 4와 같이 정의된다.

상기에서,

이다.

다음으로, 도 5는 원형 스톡에 대한 단면적을 구하는 과정을 설명하기 위한 참고도면이다.

원형 스탠드(원형 스톡)에서의 목표 단면적(A')은 상기 수학식 2의 회귀식으로부터 폭퍼짐 Y와, 두께 X를 알 수 있다.

Y(폭퍼짐)= A'X + B'

X = 스톡 폭(H_N-1) - (D*2) - G - 스프링

그리고, 도 5에서, W(폭)=스톡 높이 H_{N_1}+Y(스프레드) 이고, 롤과 소재가 만나는 점을 각각 -W/2, W/2라 하면, 원형 스톡의 목표 단면적(A')는 다음의 수학식 5와 같다.

상기 수학식 4 및 수학식 5에 의해 원형 또는 타원형의 임의의 스탠드에서 목표 단면적(A,A')을 구할 수 있다.

따라서, 이미 실측된 상수, 즉, 롤의 마모량(tonnage), 압연스프링, 구경(caliber)의 폭(W), 높이(D), 주원반경(R1), 롤갭(G)에, 변수, 즉, 현재 롤 마모량, 변경될 롤갭을 입력하면, 출력값으로 각 스탠드의 단면적을 동시에 얻을 수 있다.

이상 설명한 단면적 산출 방법을 29개의 압연스탠드로 이루어진 선재공장에 적용한 실험결과를 표 2 및 표3에 보인다.

상기 표 2는 각 압연스탠드에서의 실측된, 롤마모량, 톤수, 스프링, 공형의 폭, 깊이, 반경, 롤갭을 나타낸다.

그리고, 표 3은 상기 표 2의 실측값으로부터 상기 방법에 의해 계산된 스톡의 폭퍼짐, 두께, 폭, 단면적값을 보인 것이다.
실제로, 제1 ~ 제7 스탠드의 열간 스톡을 채취하여, 상기 계산 결과와의 면적 비교를 해본 결과, 다음의 표 4에서와 같이 오차범위가 최대 4.8% 이내로 아주 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

스탠드 번호	계산값 (mm²)	실제 스톡 측정값(mm²)	측정값 - 계산값
1	20045.7	19639.4	-2.1
2	15160.7	15015.9	-1.0
3	11175.9	10782.6	-3.6
4	8247.1	8522.7	3.2
5	6188.6	6780.2	4.3
6	4931.6	5262.9	4.5
7	3846.0	4041.8	4.8

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다음으로, 상기와 같이 열간압연 스톡을 예측한 후, 이를 적용하는 방법에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명에 의한 타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법을 나타낸 플로우챠트로서, 이를 참조하여 설명한다.

먼저, 선재압연공정을 제어하는 상위컴퓨터(SCC: Supervisory control computer)로부터 각 스탠드의 공형 형상에 대한 공형 정보, 즉, 공형의 폭(W), 공형의 두께(D), 공형의 주원반경(R), 상부롤과 하부롤 사이의 거리(G)를 제공받는다(601).

또한, 상기 톤당 롤 마모량과, 롤 스프링 값을 셋업한다(602).

그 다음, 상위컴퓨터로부터 현재 표준으로 되어 있는, 또는, 관리하고자 하는 각 스탠드의 목표 단면적(A)를 읽어와 설정한다(603).

상기와 같이 초기 설정이 완료되면, 조업시작전 현재 롤갭(G')과, 각 압연스탠드의 현재 톤수(tonnage)를 입력한다(604).

그 다음, 앞서 과거 실측 데이타로부터 회귀분석에 의해 도출된 수학식 1 및 수학식2에 상기 입력된 두께를 대입하여, 각 스탠드의 형상(타원 또는 원)에 따른 폭퍼짐값(Y(spread))을 계산한다(605).

이어서, 상술한 수학식 4 및 수학식 5에 상기 계산된 폭퍼짐 및 상기 SCC로부터 전달받은 각 스탠드의 공형의 폭, 깊이, 반경, 롤갭, 롤 마모량을 적용하여 각 스탠드에서의 예측 스톡 단면적(B)을 계산한다(606).

그리고, 상기 단계(606)에서 계산된 단면적 B와 앞서 설정된 목표 단면적(A)를 비교하여, 상기 목표 단면적(A)이 계산된 예측 스톡 단면적(B) 보다 작으면(608), 롤갭(G)를 단위값만큼 감소시킨다(611). 반대로, 상기 목표 단면적(A)가 상기 예측 스톡 단면적(B)보다 크면(609), 롤갭(G)을 단위값만큼 증가시킨다(612).

상기 롤갭 변경(611,612)에 의한, 롤갭의 변위를 측정하고(613), 현재 롤갭치를 다시 보정하여, 상기 계산과정(604~606)을 반복한다.

상기와 같은 롤갭 보정에 의하여, 계산된 예측 스톡 단면적(B)와, 목표 단면적(A)이 동일해지면, 현재의 롤갭값으로 롤갭을 고정시킨 후(610), 롤갭 조정을 완료한다(614).

상기 보정된 롤갭은, 롤 마모도 변화, 강종 변화와 같은 조업변화를 감안하여 목표 단면적의 스톡을 갖는 소재를 압연하도록 설정된 값이 된다.

도 7은 본 발명이 적용되는 선재압연공정의 제어시스템 구성을 간단하게 보인 블럭구성도로서, 1은 압연스케쥴을 관리하면 다수 압연스탠드의 공형데이타 및 스프링, 목표 단면적 등 초기치를 세팅한 후, 실측 데이터를 입력받아 예측단면적 값을 상기 수학식1~5에 의해 계산하는 SCC이고, 2는 상기 SCC(1)로부터 보정된 롤갭값을 전달받아 다수 압연스탠드의 롤갭을 제어하는 PLC이고, 3은 상기 PLC(2)의 제어에 따라 다수 스탠드 각각의 롤갭을 업/다운 조정하는 구동장치이고, 4는 상기 구동장치(3)에 의해 조정된 다수 스탠드 각각의 롤갭을 실측하여, 상기 SCC(1)에 현재 롤갭을 알려주는 롤갭측정장치이다.

앞서, 도 6에 보인 선재압연에서의 스톡 제어 과정에서, 롤 공형 데이타 및 마모량 설정단계(601, 602)와, 목표 단면적 설정단계(603)와, 롤갭에 따른 예측단면적 계산, 비교 과정(604~609)은 SCC(1)에서 실행되며, 롤갭 조정 과정(610~612)은 상기 SCC(1)의 제어를 받은 PLC(2) 및 구동장치(3)에 의해 이루어지면, 조정된 롤갭을 실측하는 과정(613)은 롤갭 측정장치(4)에서 이루어진다.

상기 각 장치가 동작하여, 목표 단면적 A와 계산된 예측 단면적 B가 일치하면, 현재의 롤갭을 고정한 후, 선재압연을 시작한다.

상기 도 6의 처리는 매 선재 압연시마다 이루어져, 최적의 단면적 제어를 이룰 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 타원-원 타입 선재 연속 압연에 있어서, 전체 스탠드에 걸친 열간 스톡의 단면적을 실시간으로 예측가능하게 하여, 최적의 압연라인을 유지할 수 있게 한다. 또한, 실시간으로 최적의 스톡 단면적을 유지하도록 롤갭을 조정하여, 각 스탠드의 폭퍼짐과 감면율을 목표치로 유지시킴으로서, 루프나 텐션없이 안정된 압연조업을 가능하게 하는 우수한 효과가 있는 것이다.

또한, 상기와 같이 압연시 루프나 텐션 발생을 방지함으로서, 소재 형상불량 및 긁힘을 방지할 수 있는 우수한 효과가 있따.

Claims

타원형 또는 원형의 공형을 갖는 다수의 압연스탠드를 통해 소재를 연속압연하는 타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법에 있어서,

각 스탠드의 공형 형상을 나타내는 각 스텐드의 공형 정보인 공형의 폭(W), 공형의 두께(D), 공형의 주원반경(R), 상부롤과 하부롤 사이의 거리(G)와, 각 압연스탠드의 톤당 롤 마모량과, 롤 스프링 값을 설정하는 단계;

각 스탠드의 목표 단면적을 설정하는 단계;

각 스탠드의 현재 톤수 및 롤갭을 입력받아, 상기 각 스탠드의 공형 정보에서 롤마모량 및 롤갭을 정정하는 단계;

각 스탠드에서의 공형 형상별 폭퍼짐값(spread)을 계산하는 단계;

계산된 폭퍼짐값과 상기 각 스탠드의 공형 정보로부터 각 스탠드의 예측 스톡 단면적를 계산하는 단계;

계산된 예측 스톡 단면적과 설정된 목표 단면적을 비교하는 단계;

상기 비교결과, 상기 목표 단면적보다 상기 예측 스톡 단면적이 작으면 롤갭을 감소시키고, 상기 목표 단면적보다 상기 예측 스톡 단면적이 크면 롤갭을 증가시키는 단계;

상기 롤갭 조정에 의하여 변경된 현재 롤갭을 측정하고, 측정된 현재 롤갭을 이용하여 상기 각 스탠드의 공형 정보에서 상기 롤갭을 정정하고 이후 단계를 반복시키는 단계; 및

상기 비교결과, 상기 목표 단면적과 상기 예측 스톡 단면적이 동일하면 현재 롤갭을 조정한 후 롤갭 조정을 완료하는 단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 공형 형상별 폭퍼짐값(spread)을 계산하는 단계는,

상기 타원형 공형을 갖는 타원형 스탠드와 상기 원형 공형을 갖는 원형 스탠드에 의해 압연된 소재의 두께와 폭을 측정하는 실측 데이타를 수집하는 단계;

상기 실측 데이타로부터 상기 타원형 스탠드에서 상기 원형 스탠드로의 진행시 두께, 폭 변화량과, 상기 원형 스탠드에서 상기 타원형 스탠드로의 진행시 두께 및 폭 변화량을 산출하는 단계;

상기 산출된 변화량들의 상관관계로부터

상기 타원형 스탠드의 목표 단면적(A)과 두께(X)를 곱하여 얻은 값을 상기 타원형 스탠드의 예측 스톡 단면적(B)과 더하여 상기 타원형 스탠드에서의 폭퍼짐(
)을 계산하고,

상기 원형 스탠드의 목표 단면적(A')과 두께(X)를 곱하여 얻은 값을 상기 원형 스탠드의 예측 스톡 단면적(B')과 더하여 상기 원형 스탠드에서의 폭퍼짐(
)을 계산하는 단계;

를 포함하고, 상기 관계식을 이용하여 폭퍼짐량을 산출하는 것을 특징으로 하는 타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 각 스탠드의 예측 스톡 단면적를 계산하는 단계는,

타원형 스탠드의 목표 단면적(A)에 대해서는

(여기에서,
이다.)로,

원형 스탠드의 목표 단면적(A')는

에 의해서 계산되며, 여기에서 A,A'는 목표 단면적, R은 공형의 주원 반경, W는 공형의 폭, D는 공형의 두께, G는 롤갭, X는 X = 전단 스탠드에서의 스톡폭 - (D ×2 ) - G - 압연스프링값으로 계산되는 두께를 나타내며, 상기 W는 W = 전단 스탠드에서의 스톡 높이 + 폭퍼짐(Y)으로 계산됨을 특징으로 하는 타원형/원형 선재 압연시의 열간 스톡 결정 방법.