KR100939377B1 - 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법에 관한 것으로, 박판의 두께편차뿐만 아니라 박판의 온도 편차에 기인하여 박판의 진행 방향이 압연라인 방향과 일치되지 않음에 따른 사행을 안정적으로 제어할 수 있는 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법을 제공한다. 이를 위한 본 발명은 압연기 전단 및 후단에서 박판의 좌우측 두께편차를 측정하는 편차측정 단계와; 상기 압연기 전단 및 후단에 박판의 위치를 측정하는 위치측정 단계와; 상기 압연기 전단 및 후단의 박판 두께편차가 동일하게 되도록 피드백 제어하는 두께제어 단계와; 상기 압연기의 전단 및 후단의 상기 박판의 위치에 따른 박판의 진행방향이 압연라인 방향과 동일하게 되도록 상기 두께 제어를 보상하는 온도편차 제어 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 박판의 두께편차와 온도 편차의 불확실성에 기인한 박판의 통판성 불안정성을 방지하여 주조 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
박판 주조, 스트립 케스팅, 사행제어, 쌍롤식

Description

쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법{Method for the meandering control in strip-casting process}
본 발명은 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 압연기의 좌우측에 대한 두께 제어에 의해서도 온도 편차에 기인하여 박판의 방향이 압연라인 방향과 일치하지 않음에 따라 발생하는 사행을 고려하여 주조 안정성을 향상시킬 수 있는 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 쌍롤식 박판제조 공정에 있어서, 박판의 통판성에 불안정한 영향을 주는 요인은 좌우측 불평등 메스 밸랜스(Mass Balance)와 좌우측 박판 온도 편차로 구분된다.
좌우측 불평등 메스 밸랜스에 영향을 주는 인자는 압연기 좌우측 롤갭편차와 입측 좌우 박판의 두께편차이다. 이러한 좌우측 불평등 메스 밸랜스는 입측과 출측에서 박판의 좌우측 두께편차에 일치하도록 압연기의 좌우 롤갭을 조정하는 다양한 방법이 제안되었다.
이러한 방법중에서, 압연하중에 따른 롤 변형을 고려한 사행 방지 압연방법은 롤 변형에 따라 발생하는 좌우측 메스 발랜스의 불안정을 해결한 것이다.
또한, 사상압연기 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법은 20여톤 코일로 절단할 때 얻어지는 프로파일 데이터를 사용하여 압연기 롤의 좌우 밸랜스를 재설정하는 제어방법이다.
또한, 쌍롤식 박판 제조공정에서 사행 제어 관하여 핀치롤에서의 사행제어 방법 및 스트립 캐스팅 연속압연 공정의 트윈 코일러에서의 핀치롤 사행제어 방법등이 제안되었다.
한편, 다른 박판의 통판성 불안정 요인인 좌우측 박판 온도 편차에 의해 입측 좌우 박판의 두께가 동일하여도, 핀치롤 및 압연기롤 좌우 실린더에 의해 박판을 누르는 힘이 좌우에서 편차가 발생하고, 이와 같은 좌우측 실린더 편차에 의해 제조되는 박판은 사행을 발생하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 쌍롤식 박판제조 공정에서의 사행 제어 방법은 박판의 좌우측 온도 편차에 기인한 사행을 제어하는 것에 대해서는 고려하지 않았기 때문에 주조 안정성에 대한 불확실성을 갖는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 박판의 두께편차뿐만 아니라 박판의 온도 편차에 기인하여 박판의 진행 방향이 압연라인 방향과 일치되지 않음에 따른 사행을 안정적으로 제어할 수 있는 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압연기 전단 및 후단에서 박판의 좌우측 두께편차를 측정하는 편차측정 단계와; 상기 압연기 전단 및 후단에 박판의 위치를 측정하는 위치측정 단계와; 상기 압연기 전단 및 후단의 박판 두께편차가 동일하게 되도록 피드백 제어하는 두께제어 단계와; 상기 압연기의 전단 및 후단의 상기 박판의 위치에 따른 박판의 진행방향이 압연라인과 동일하게 되도록 상기 두께 제어를 보상하는 온도편차 제어 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 온도편차 제어 단계에서, 상기 압연기 전단 및 후단의 박판 위치에 따른 박판의 진행각도를 연산하는 단계와; 상기 박판의 진행각도가 "0"이 되도록 피드백 제어하는 방향제어 단계를; 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 압연기 전단의 제 1 핀치롤과 제 2 핀치롤 사이의 박판 위치가 상기 압연라인과 동일하게 되도록 상기 두개의 핀치롤을 제어하는 핀치롤제어 단계를 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 핀치롤 제어 단계에서, 상기 제 1 핀치롤과 상기 제 2 핀치롤 사이의 박판 위치를 측정하는 제 2 위치측정 단계와; 상기 제 2 위치측정 값이 목표 박판 위치값을 추종하도록 피드백 제어하는 위치제어 단계와; 상기 제어 결과를 상기 핀치롤들의 좌우측 압력설정값에 가감하고, 상기 핀치롤들의 롤갭을 피드백 제어하는 롤갭제어 단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 위치제어 단계에서, 상기 피드백 제어의 계수값이 상기 압연기와 상기 제 1 핀치롤 사이의 거리와, 상기 압연기와 상기 제 2 핀치롤 사이의 거리의 비에 비례하도록 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법은 압연기의 롤갭 제어시 상기 압연기의 전단 및 후단의 상기 박판의 위치에 따른 박판의 진행방향이 압연라인과 동일하게 되도록 압연기와 그 전단의 두개의 핀치롤에 대한 보상제어를 수행함으로써, 박판의 두께편차와 온도 편차의 불확실성에 기인한 박판의 통판성 불안정성을 방지하여 주조 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법을 위한 구성도이다.
쌍롤식 박판 제조장치의 주조기에서 제조되는 박판(1)의 재료적 품질 확보를 위한 압연기는 4단 롤로 구성되는데, 압연기 백업롤(2)과 압연기 워킹롤(3)이 상하로 배치된다. 압연기의 전단에는 제조되는 박판(1)의 통판성을 조절하기 위해 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5)이 배치된다.
이와 같은 압연기 워킹롤(3)과 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5)은 좌우측 롤갭을 개별 제어하기 위한 별도의 좌우측 실린더, 즉, 제 1 핀치롤 구동 실린더(12,12')와 제 2 핀치롤 구동 실린더(13,13')와 압연기 구동 실린더(14,14')가 구비된다.
제조되는 박판(1)의 안정적인 통판성을 측정하기 위해, 제조되는 박판(1)이 압연라인의 어느 위치에 존재하는지를 측정하는 위치 검출기(6,7,8)가 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5) 사이와, 압연기 워킹롤(3)의 전후단에 각각 배치된다. 여기서, 각 위치 검출기(6,7,8)에서 측정된 값(9,10,11)을 각각의 위치에서의 박판 사행양이라 표현한다.
제조되는 박판(1)의 좌우측 두께를 측정하기 위하여 압연기의 전후단에는 입측 박판두께 측정기(15)와 출측 박판두께 측정기(16)가 배치된다.
각 실린더에 의해 구동되는 각 롤들은 상하 롤과 롤사이의 갭을 측정하기 위한 실린더위치 측정기(20,21,22)가 구비되고, 각 실린더가 누르는 압하력을 측정하기 위한 압력 측정기(17,18,19)가 배치된다.
이와 같이 구성된 쌍롤식 박판제조 장치의 주조기에 있어서, 사행 제어를 위한 인터페이스 구조는 다음과 같다.
도 2는 도 1의 사행 제어를 위한 인터페이스의 구성도이다.
사행제어용 제어부(23)는 각 실린더를 구동하기 위한 명령을 전송하는 명령신호 전송기(24)와 각 측정기로부터 측정된 데이터가 입력되는 피드백 신호입력기(25)로 구성된다.
명령신호 전송기(24)는 본 발명에 따른 사행 제어 방법에 의한 제어결과에 따라 작동명령을 제 1 핀치롤 구동 실린더(12)와 제 2 핀치롤 구동 실린더(13)와 압연기 구동 실린더(14)로 전송한다.
피드백 신호입력기(25)는 입측 박판두께 측정기(15)와 출측 박판두께 측정 기(16)로부터 박판의 두께가 입력되고, 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5) 사이 및 압연기 워킹롤(3)의 전후단에 배치된 위치 검출기(6,7,8)로부터 박판의 위치가 입력된다. 또한, 피드백 신호입력기(25)는 각 실린더에 배치된 압력 측정기(17,18,19)로부터 실린더의 압하력이 입력되고, 실린더위치 측정기(20,21,22)로부터 실런더의 롤갭이 입력된다.
이러한 구성에 의한 본 발명은 박판의 좌우측 두께편차에 기인한 사행과 좌우측 온도편차에 의한 사행을 동시에 제어하는 방법으로, 좌우측 두께편차에 의한 사행에 대해서는 2개의 압연기 전단 핀치롤과 압연기의 좌우측 롤갭 설정값을 제어하고, 좌우측 온도편차에 기인한 사행에 대해서는 압연기 전후단에서 박판의 진행각도를 계산하여 그 각도가 0이 되도록 압연기의 좌우측 롤갭 설정값을 제어한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법은 압연기 워킹롤(3)의 전단 및 후단에 배치된 입측 박판두께 측정기(15)와 출측 박판두께 측정기(16)에서 박판(1)의 좌우측 두께편차를 측정하는 편차측정 단계와, 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5) 사이와 압연기 워킹롤(3)의 전단 및 후단에 배치된 위치 검출기(6,7,8)에서 박판(1)의 위치를 측정하는 위치측정 단계와, 압연기 전단 및 후단의 박판(1) 두께편차가 동일하게 되도록 압연기 두께 제어기(310)에 의해 피드백 제어하는 두께제어 단계와; 압연기의 전단 및 후단의 박판(1)의 위치에 따른 박판의 진행방향이 압연라인과 동일하게 되도록 진행방향 연산기(320)와 PID 제어기(330)에 의해 상기 두께 제어를 보상하는 온도편차 제어 단계;로 구성된다.
이하, 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법을 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법의 압연기 사행 제어를 위한 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법중 온도편차 제어 단계는 압연기 전단 및 후단의 박판(1) 위치에 따른 박판의 진행각도를 연산하는 단계와, 박판(1)의 진행각도가 "0"이 되도록 피드백(feed-back) 제어하는 방향제어 단계를 포함한다.
여기서, 제조되는 박판(1)의 두께가 일정 목표값에 추종하도록 제어하는 두께제어가 압연기 두께 제어기(310)에 의해 선행된다.
즉, 압연기 두께 제어기(310)에 박판(1)의 입측 두께값 및 출측 두께값과, 압연기 워킹롤(3)의 좌우측 압하력값이 입력되면, 출측 박판(1)의 좌우 두께편차가 입측 박판(1)의 좌우 두께편차와 동일하게 되도록 압연기 워킹롤(3)의 좌우측 롤갭을 제어하여 압연기의 좌우측 메스 밸랜스가 평등하도록 유지한다. 이때, 압연기 두께 제어기(310)는 압연기 워킹롤(3)의 좌우측 롤갭 목표값을 산출한다.
이와 같은 압연기의 좌우측 평형 조건 상태에서 압연기 워킹롤(3) 전후의 박판(1) 위치값(10,11)이 진행방향 연산기(320)에 입력되면, 각 위치에서의 박판(1) 진행방향에 각도가 연산된다. 여기서, 상기 연산결과가 "0"이 아닌 경우, 즉, 상기와 같이 압연기의 좌우측 평형 조건 상태에서도 진행하는 박판(1)의 방향이 압연라인과 수평이 되지 않는 경우는 제조되는 박판(1)의 좌우측 온도 편차에 기인한다.
따라서, PID 제어기(330, Proportional Integral Derivative 제어기; 비례-적분-미분 제어기)가 연산된 박판(1)의 진행방향 각도가 "0"이 되도록 즉, 박판(1)의 진행방향이 압연라인과 수평이 되도록 피드백 제어한다.
다음으로, 압연기의 좌우측 평형 조건 상태와 박판(1)의 좌우측 온도 편차에 따른 사행을 동시에 제어하기 위하여, PID 제어기(320, Proportional Integral Derivative 제어기; 비례-적분-미분 제어기)의 결과를 압연기 두께 제어기(310)의 결과인 압연기 워킹롤(3)의 좌우측 롤갭 목표값에 가감산한다.
이후 압연기 워킹롤(3)의 실린더위치 측정기(22)로부터 측정된 현재의 롤갭이 상기 목표값을 추종하도록 PID 제어기(340,350)에 의해 피드백(feed-back) 제어되어 그 결과에 따라 압연기 구동 실린더(14,14')가 제어됨으로써, 박판(1)의 두께편차와 온도편차에 따른 사행 제어를 동시에 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법의 핀치롤 사행 제어를 위한 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법중 핀치롤제어 단계는 압연기 워킹롤(3)의 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5) 사이의 박판(1) 위치가 상기 압연라인과 동일하게 되도록 두개의 핀치롤(4,5)을 제어하며, 이는 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5) 사이에 배치된 위치 검출기(6)가 박판(1) 위치를 측정하는 제 2 위치측정 단계와, 위치 검출기(6)에서 측정된 제 2 위치측정 값(9)이 목표 박판 위치값을 추종하도록 피드백 제어하는 위치제어 단계와; 상기 제어 결과를 핀치롤들(4,5)의 좌우측 압력설정값에 가감하고, 핀치롤들(4,5)의 롤갭을 피드백(feed-back) 제어하는 롤갭제어 단계를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5)에 대한 사행제어는 유사한 방법으로 진행되며, 먼저, PID 제어기(410, Proportional Integral Derivative 제어기; 비례-적분-미분 제어기)에 의해 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5) 사이의 박판(1) 위치값(9)이 목표 박판 위치값이 되도록 피드백 제어된다.
여기서, 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5)의 제어를 위해 동일한 박판(1) 위치값(9)을 피드백하는 이유는 제 1 핀치롤(4)과 제 2 핀치롤(5) 사이의 제조되는 박판(1)의 꼬임을 방지하기 위함이다.
이때, PID 제어기(410)는 압연기 워킹롤(3)과 제 1 핀치롤(4) 사이의 거리와, 압연기 워킹롤(3)과 제 2 핀치롤(5) 사이의 거리의 비에 비례하도록 설정하여 그내부의 계수값을 설정한다.
PID 제어기(410)의 출력을 핀치롤들(4,5)의 좌우측 압력 가변값으로 하여 초기 설정된 핀치롤들(4,5)의 압력 설정값에 가감산하여, 핀치롤들(4,5)의 좌우측 압력 설정값을 핀치롤들(4,5)에서 좌우 대칭이 되도록 한다.
PID 제어기(420,430)는 압력 측정기(17,18)에서 측정된 핀치롤들(4,5)의 좌우측 압력값이 상기와 같이 설정된 핀치롤들(4,5)의 좌우측 압력 설정값을 추종하도록 피드백 제어하여 핀치롤들(4,5)의 좌우측 롤갭 설정값을 출력한다.
마지막으로, PID 제어기(440,450)은 실린더위치 측정기(20,21)에서 측정된 핀치롤들(4,5)의 좌우측 롤갭 측정값이 PID 제어기(420,430)의 출력인 롤갭 설정값을 추종하도록 피드백 제어하여 그 결과에 따라 제 1 핀치롤 구동 실린더(12,12')와 제 2 핀치롤 구동 실린더(13,13')를 제어함으로써, 박판의 두께편차와 온도 편차의 불확실성에 기인한 박판의 통판성 불안정성을 방지하여 주조 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법을 위한 구성도.
도 2는 도 1의 사행 제어를 위한 인터페이스의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법의 압연기 사행 제어를 위한 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법의 핀치롤 사행 제어를 위한 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 박판 2 : 압연기 백업롤
3 : 압연기 워킹롤 4 : 제 1 핀치롤
5 : 제 2 핀치롤 6,7,8 : 위치 검출기
12 : 제 1 핀치롤 구동 실린더 13 : 제 2 핀치롤 구동 실린더
14 : 압연기 구동 실린더 15 : 입측 박판두께 측정기
16 : 출측 박판두께 측정기 17,18,19 : 압력 측정기
20,21,22 : 실린더위치 측정기 23 : 사행제어용 제어부
24 : 명령신호 전송기 25 : 피드백 신호입력기

Claims (5)

  1. 압연기 전단 및 후단에서 박판의 좌우측 두께편차를 측정하는 편차측정 단계와;
    상기 압연기 전단 및 후단에 박판의 위치를 측정하는 위치측정 단계와;
    상기 압연기 전단 및 후단의 박판 두께편차가 동일하게 되도록 피드백 제어하는 두께제어 단계와;
    상기 압연기의 전단 및 후단의 상기 박판의 위치에 따른 박판의 진행방향이 압연라인과 동일하게 되도록 상기 두께 제어를 보상하는 온도편차 제어 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도편차 제어 단계는,
    상기 압연기 전단 및 후단의 박판 위치에 따른 박판의 진행각도를 연산하는 단계와;
    상기 박판의 진행각도가 "0"이 되도록 피드백 제어하는 방향제어 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압연기 전단의 제 1 핀치롤과 제 2 핀치롤 사이의 박판 위치가 상기 압연라인과 동일하게 되도록 상기 두개의 핀치롤을 제어하는 핀치롤제어 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 핀치롤 제어 단계는,
    상기 제 1 핀치롤과 상기 제 2 핀치롤 사이의 박판 위치를 측정하는 제 2 위치측정 단계와;
    상기 제 2 위치측정 값이 목표 박판 위치값을 추종하도록 피드백 제어하는 위치제어 단계와;
    상기 제어 결과를 상기 핀치롤들의 좌우측 압력설정값에 가감하고, 상기 핀치롤들의 롤갭을 피드백 제어하는 롤갭제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치제어 단계는 상기 피드백 제어의 계수값이 상기 압연기와 상기 제 1 핀치롤 사이의 거리와, 상기 압연기와 상기 제 2 핀치롤 사이의 거리의 비에 비례하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조 장치의 사행 제어 방법.
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