KR100957925B1 - 강판 두께 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 열간압연 공정에서 강판의 두께를 목표치로 제어하기 위한 강판 두께 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 예측압하량(Fa)을 산출하는 단계와, 상기 예측압하량(Fa)의 크기에 따라 설정된 편차(c)를 산출하여, 상기 예측압하량(Fa)에 상기 편차(c)를 가, 감산하여 상한 예측압하량(Fa+c) 및 하한 예측압하량(Fa-c)을 설정하는 단계와, 상기 실제 강판의 압하량을 측정한 측정압하량(Fm)이 하한 예측압하량(Fa-c)보다 크고 상한 예측압하량(Fa+c)보다 작으면 그때의 측정압하량을 기준(Lock on)압하량(Fo)으로 설정하는 단계와, 상기 설정된 기준(Lock on)압하량(Fo)에 따라 롤 갭 제어량을 계산하여 롤 갭을 제어하는 단계로 이루어진다.
이러한 본 발명의 방법에 의하면, 본 발명은 강판 선단부의 스큐(skew:귀나옴)으로 인한 압하량 저하현상을 방지할 수 있으며, 강판 전체에 걸쳐 발생되는 두께 제어의 오작동을 방지하여 양질의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.
강판, 두께, 압하량, 압하량검출기, 두께제어장치(AGC), 기준(Lock on)압하량

Description

강판 두께 제어방법{A METHOD FOR CONTROLLING A GAP OF STRIP}
도1은 일반적인 두께제어장치(AGC)의 측면구성도이다.
도2는 롤 갭 제어량 산출과정도이다.
도3은 압하량과 롤 갭의 관계도이다.
도4는 강판의 선단부 형상 및 그에 따른 롤 갭 제어량 그래프이다.
도5는 본 발명에 의한 강판 두게 제어장치의 구성도이다.
도6은 본 발명에 의한 강판 두께 제어방법을 나타낸 플로우차트이다.
도7은 본 발명에 의한 예측압하량에 따른 편차를 나타낸 그래프이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
2, 3: 상, 하부워크롤 5a, 5b: 제1,2실린더
6a, 6b: 제1,2압하량검출기 9a, 9b: 제1,2위치검출기
10: 펄스제너레이터 20: 상위계산기
21: 편차출력기 31: 기준압하량 설정기
32: 롤 갭 제어량 연산기
본 발명은 열간압연 공정에서 강판의 두께를 목표치로 제어하기 위한 강판 두께 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강판 선단부의 스큐(skew:귀나옴)로 인한 압하량 저하현상을 방지하기 위해서, 강판의 선단부 중 압하량이 안정된 적정 위치를 판단하고 예측압하량을 이용해 강판 전체의 기준압하량을 산출하여 강판의 두께를 제어하는 강판 두께 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열간압연 공정에서는 조압연, 사상압연으로 강판의 목표 폭 및 두께를 생산한다. 조압연은 주로 강판의 폭을 중심으로 하는 압연이고, 사상압연은 강판의 길이방향을 중심으로 하는 압연으로서, 상기 조압연 및 사상압연은 강판을 목표두께로 압연하는 공정이다. 이때, 상기와 같이 강판을 압연하기 위해 사용되는 장치는 두께제어장치(AGC: Automatic Gauge Control)이다.
도1은 일반적인 두께제어장치(AGC)의 구성도로서, 도1을 참조하여 종래 두께제어장치의 동작을 설명한다.
강판이 상, 하부워크롤(2,3) 사이로 진입하면, 압하력검출기(6)는 상기 상, 하부워크롤(2,3)에 작용하는 충격압하량을 검출하여 제어용계산기(15)로 출력한다. 상기 제어용계산기(15)는 상기 충격압하량이 설정된 평균압하량과 유사하다고 판단되는 지점(Lock on)을 선정하여 이때 강판에 작용하는 압하량을 기준압하량(Lock on 압하량)으로 설정한다. 이후, 상기 압하력검출기(6)를 통해 강판의 측정압하량 을 고속 스캔하여 상기 기준압하량과 비교하여 그 편차에 따라 상기 상, 하부워크롤(2,3)을 구동시켜 롤 갭을 제어한다.
보다 구체적으로, 도2를 참조하여 상기 기준압하량과 측정압하량의 편차에 따른 롤 갭 제어를 설명한다. 상기 제어용계산기(15)는 상기 기준압하량과 측정압하량간의 편차를 연산하여, 상기 편차를 밀(Mill) 상수로 나누고, 이를 소정의 게인(Gain)으로 증폭시킴으로서 롤 갭 제어량을 연산한다. 상기 연산된 롤 갭 제어량은 서보밸브(7)로 출력되고, 상기 서보밸브(7)는 롤 갭 제어량에 따라 실린더(5)의 동작을 제어하여 상기 상, 하부워크롤(2,3)의 롤 갭을 제어하게 된다.
도3은 압하량과 롤 갭의 관계를 나타낸 그래프로서, 기준압하량이 설정되는 시점(Lock on)에서 압하량에 따른 롤 갭 제어량이 연산되며, 상기 압하량과 롤 갭 제어량은 반비례이다. 예를 들어, 상기 측정압하량이 기준압하량보다 크면, 강판의 두께가 두꺼운 것으로 판단되어 롤 갭 제어량이 감소하여 롤 갭은 클로즈(Close)하는 방향으로 진행된다. 이와 반대로, 상기 측정압하량이 기준압하량보다 작으면, 강판의 두께가 얇은 것으로 판단되어 롤 갭 제어량이 증가하여 롤 갭은 오픈(Open)방향으로 진행된다.
상기 서술한 바와 같이, 종래 압연 강판의 두께는 편차 없이 제어되는데, 여기서 상기 제어용계산기(15)에서 연산된 기준압하량(Lock on 압하량)을 적용하는 시점(Lock on)을 선택하는 것은 매우 중요한 과제이다.
도4는 강판의 선단부 형상 및 그에 따른 롤 갭 제어량 그래프이다. 도4의 (가),(나)는 스큐(skew:끝이 일정하지 않고 귀가 나온 모양이라고 해서 '귀나옴'이라고도 함)가 발생된 강판의 선단부이고, (다)는 (가),(나)와 같은 형태를 지닌 강판의 압하량을 나타낸 그래프를 나타낸 것이다. 여기서, P1(Lock on 1)지점의 압하량을 강판의 기준압하량으로 설정할 경우, 이하 상기 압하량검출기(6)에서 측정되는 측정압하량은 상기 P1(Lock on 1)의 기준압하량보다 크기 때문에, 강판의 두께가 두꺼운 것으로 판단되어 롤 갭 제어량은 도3의 (라)와 같이 줄어들게 되고, 결과적으로 강판의 전체 두께는 목표치보다 얇아지게 된다.
상기와 같이 기준압하량의 지점을 적절하게 설정하지 못하여 발생되는 강판 두께 오차를 방지하기 위해서, 종래에는 강판의 압하량이 충분히 안정되었다고 판단되는 P2(Lock on 2)지점의 압하량을 강판의 기준압하량으로 설정한다. 종래에는 상기 P2(Lock on 2)지점을 정확하게 판단하기 어려워, 강판이 상, 하부워크롤(2,3)에 진입하여 대략 2m을 경과한 지점을 P2(Lock on 2)로 설정한다.
종래에는 강판이 진입하고 대략 2m가 경과된 지점의 압하량을 기준압하량으로 설정함으로서, 강판의 선단부 2m내에서는 강판의 두께 제어가 이루어질 수 없으며, 강판의 선단부가 안정적인 경우에는 강판이 낭비되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 강판 선단부의 스큐(skew:귀나옴)로 인한 압하량 저하현상을 방지하기 위해서, 강판의 선단부 중 압하량이 안정된 적정 위치를 판단하고 예측압하량을 이용해 강판 전체의 기준압하량을 산출하여 강판의 두께를 제어하는 강판 두께 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 방법은 상, 하 맞물려 회전하는 압연기 사이로 진입되는 강판의 두께를 제어하는 강판 두께제어장치(AGC)를 이용한 강판 두께 제어방법에 있어서,
압연하고자 하는 강판의 폭(W) 및 압하률(을 이용해 예측압하량(Fa)을 산출하는 단계;
상기 예측압하량(Fa)의 크기에 따라 설정된 편차(c)를 산출하여, 상기 예측압하량(Fa)에 상기 편차(c)를 합산하여 상한 예측압하량(Fa+c)을 설정하고, 상기 예측압하량(Fa)에 상기 편차(c)를 감산하여 하한 예측압하량(Fa-c)을 설정하는 단계;
실제 강판의 압하량을 측정한 측정압하량(Fm)이 상기 하한 예측압하량(Fa-c)보다 크고 상한 예측압하량(Fa+c)보다 작으면 상기 측정압하량을 기준(Lock on)압하량으로 설정하는 단계;
상기 측정압하량(Fm)이 상기 하한 예측압하량(Fa-c)보다 작거나 상한 예측압하량(Fa+c)보다 크면 상기 강판을 소정 길이만큼 진행시킨 지점의 측정압하량(Fm)을 기준(Lock on)압하량으로 설정하는 단계; 및
상기 측정압하량(Fm)이 설정된 기준(Lock on)압하량과 같아지도록 롤 갭 제어량을 산출하여 롤 갭을 제어하는 단계
로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 강판 두께 제어방법은 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도5는 본 발명에 의한 강판 두께 제어장치의 구성도로서, 도5를 참조하면 본 발명의 장치는 두개의 롤이 맞물려 회전하며 상기 롤 간격으로 강판의 두께를 결정하여 압연하는 상, 하부워크롤(2,3)과, 상기 상, 하부워크롤(2,3)의 각각에 설치되어 상기 상, 하부워크롤(2,3)을 회전시키는 상, 하부백업롤(1,4)과, 상기 상부백업롤(1)의 좌, 우에 설치되어 상기 상, 하부워크롤(2,3)에 좌, 우에 작용하는 압하량을 검출하는 제1,2압하량검출기(6a,6b)와, 상기 하부백업롤(4)의 좌, 우에 설치되어 상기 하부워크롤(3)의 좌, 우 위치를 조절하는 제1,2실린더(5a,5b)와, 상기 제1,2실린더(5a,5b) 각각에 구비되어 제1,2실린더(5a,5b)의 로더 길이에 따른 상기 하부워크롤(3)의 위치를 검출하는 제1,2위치검출기(9a,9b)와, 상기 하부백업롤(4)에 구비되어 상기 하부백업롤(4)이 회전하는 회전수를 펄스로 발생시키는 펄스제너레이터(10)를 포함한다.
또한, 본 발명의 장치는 상기 펄스제너레이터(10)의 펄스를 카운트하여 강판의 길이로 환산하는 강판 길이 카운터기(17)와, 스큐(skew:귀나옴)가 발생되지 않을 것이라고 판단되는 강판 선단부의 소정 길이를 운전자가 임의로 설정하는 강판 길이 입력기(18)와, 상기 카운터기(17)의 강판 길이가 상기 강판 길이 입력기(18) 만큼 진행되면 신호를 출력하는 제3비교기(19)를 포함한다.
더하여, 본 발명의 장치는 상기 상, 하부워크롤(2,3) 사이로 강판이 진입되면 압연하고자하는 강판의 압하률 및 압하력계수를 이용하여 강판의 예측압하량(Fa)을 연산하는 상위계산기(20)와, 상기 상위계산기(20)의 측정압하량(Fm)을 입력받아 설정된 그래프에 따라 상기 측정압하량(Fm)에 따른 편차(c)를 출력하는 편차출력기(21)와, 상기 상위계산기(20)의 예측압하량(Fa)과 편차출력기(21)의 편차(c)를 합산하는 상한 예측압하량(Fa+c)을 연산하는 제2합산기(22)와, 상기 상위계산기(20)의 예측압하량(Fa)에서 상기 편차출력기(21)의 편차(C)를 감산하여 하한 예측압하량(Fa-c)을 연산하는 제1감산기(23)와, 상기 좌, 우 압하량검출기(6a,6b)의 압하량을 합산하는 제1합산기(11)와, 상기 제1합산기(11)의 측정압하량(Fm)이 제2합산기(22)의 상한 예측압하량(Fa+c)보다 작으면 신호를 출력하는 제1비교기(24)와, 상기 제1합산기(11)의 측정압하량(Fm)이 상기 제1감산기(23)의 하한 예측압하량(Fa-c)보다 크면 신호를 출력하는 제2비교기(25)와, 상기 제1비교기(24) 및 제2비교기(25)로부터 신호가 출력되면 참이 되어 신호를 출력하는 앤드(and) 게이트(26)와, 상기 앤드게이트(26) 또는 상기 제3비교기(19)로부터 신호가 출력되면 참이 되어 신호를 출력하는 오어(or) 게이트(30)를 포함한다.
더하여, 상기 오어게이트(30)로부터 신호가 출력되면 그 때의 상기 제1합산기(11)의 측정압하량(Fm)을 기준(Lock on)압하량(Fo)으로 설정하는 기준압하량 설정기(31)와, 상기 기준압하량 설정기(31)의 기준압하량(Fo)에 따라 상기 롤 갭 제 어량을 연산하는 롤 갭 제어량 연산기(32)와, 상기 롤 갭 제어량 연산기(32)에서 연산된 롤 갭 제어량과 상기 제1,2위치검출기(9a,9b)에 따른 하부워크롤(3)의 위치를 비교하여 그 편차를 산출하는 제1,2편차검출기(33,34)와, 상기 제1,2편차검출기(33,34)의 편차만큼 상기 제1,2실린더(5a,5b)가 구동되어 롤 갭을 제어하도록 상기 제1,2실린더(5a,5b)의 로더 길이를 유압공급원(8)의 유압에 따라 제어하는 제1,2서보밸브(7a,7b)를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 강판 두께 제어방법은 도6에 도시된 플로우차트를 참조하여 설명한다.
우선, 상기 상, 하부워크롤(2,3) 사이로 강판의 선단부가 진입되면, 상기 상위계산기(20)에서는 압연하고자 하는 강판의 폭(W) 및 압하률(L) 등을 이용해 예측압하량(Fa)이 연산된다(101). 보다 구체적으로, 상기 상위계산기(20)에서 연산된 예측압하량(Fa)은 하기 수학식1에 의해 연산될 수 있다.
Figure 112003024857766-pat00001
Fa: 예측압하량[ton]
R: 변형저항
W: 강판폭[mm]
L: 압하률(L=(강판입측두께-강판출측두께)/강판입측두께)
N: 압하력계수
상기 상위계산기(20)로부터 예측압하량(Fa)이 출력되면, 상기 편차출력기(21)는 상기 예측압하량(Fa)에 따라 설정된 편차(c)를 산출하는데(102), 상기 편차출력기(21)에서 산출되는 편차(c)는 도7에 도시된 그래프를 통해 얻어진다. 도4의 그래프에서 얻어지는 데이터는 대략 300개의 예측압하량(Fa)을 실제 검출된 실측압하량(Fb)과 비교하여 그 차이를 평균화한 것으로서, x축은 예측압하량(Fa)이고 y축은 그에 따른 편차(c)이며, 상기 편차(c)는 수학식2에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112003024857766-pat00002
c: 편차[ton]
Fa: 예측압하량[ton]
Fb: 실측압하량[ton]
n: 실험횟수(대략 3000회)
다음으로, 상기 제2합산기(22)에서는 상기 상위계산기(20)의 예측압하량(Fa)과 상기 편차출력기(21)의 편차(c)가 합산되어 상한 예측압하량(Fa+c)으로 설정되고, 상기 제1감산기(23)에서는 상기 예측압하량(Fa)과 상기 편차(c)가 감산되어 하한 예측압하량(Fa-c)으로 설정된다(103). 또한, 상기 제1,2압하량검출기(6a,6b)에 의해 검출된 롤의 좌, 우 압하량은 제1합산기(11)에서 합산되어(104), 측정압하량(Fm)으로서 상기 제1,2비교기(24,25) 및 기준압하량 설정기(31)로 출력된다.
상기 제1비교기(24)는 상기 제1합산기(11)의 측정압하량(Fm)과 상기 상한 예측압하량(Fa+c)을 비교하고, 상기 제2비교기(25)는 상기 측정압하량(Fm)과 상기 하한 예측압하량(Fa-c)을 비교하여(105), 상기 측정압하량(Fm)이 상기 하한 예측압하량(Fa-c)보다 크고 상기 상한 예측압하량(Fa+c)보다 작으면, 상기 기준압하량 설정기(31)는 상기 상한 예측압하량과 하한 예측압하량 사이에 존재하는 측정압하량(Fm)을 기준(Lock on)압하량(Fo)으로 설정한다(108).
이에 반하여, 상기 측정압하량(Fm)이 상기 하한 예측압하량(Fa-c)보다 작거나 상기 상한 예측압하량(Fa+c)보다 크면, 상기 강판길이 카운터기(17)는 상기 펄스제너레이터(10)에서 검출된 펄스를 강판의 길이(D)로 카운트하기 시작한다(106). 상기 제3비교기(19)에서는 상기 카운터기(17)의 강판 길이(D)와 상기 강판길이 설정기(18)에 설정된 소정의 강판 길이를 비교하여(107), 상기 카운터기(17)의 강판 길이(D)가 소정의 강판 길이보다 커지는 시점에서 신호를 출력하고, 이에 따라 상기 기준압하량 설정기(31)는 상기 제3비교기(19)에서 신호가 출력되는 시점의 측정 압하량(Fm)을 기준(Lock on) 압하량(Fo)으로 설정한다(108).
상기와 같이, 기준(Lock on) 압하량(Fo)이 설정되면, 상기 롤 갭 제어량 연산기(32)는 상기 기준압하량(Fo)에 따른 롤 갭 제어량을 연산한다(109). 보다 구체적으로, 상기 기준압하량(Fo)에 따른 롤 갭 제어량은 수학식2에 의해 연산될 수 있다.
Figure 112003024857766-pat00003
G: 롤 갭 제어량[ton]
Fo: 기준압하량[ton]
Fm: 측정압하량[ton]
M: 밀(mill)상수
상기 수학식2에 의해 연산된 롤 갭 제어량(G)만큼 상기 상, 하부워크롤(2,3)의 갭이 조절되도록 제1,2서보밸브(7a,7b)로 롤 갭 제어량(G)을 출력하고, 상기 제1,2서보밸브(7a,7b)는 상기 제1,2실린더(5a,5b)의 로더 길이를 조절하여 상기 상, 하부워크롤(2,3)의 갭이 롤 갭 제어량(G)과 같아지면 롤 갭을 고정시킨다(110). 상기 고정된 롤 갭에 따라 강판을 압연하고(111), 상기 강판의 출측이 상기 상, 하부워크롤(2,3)을 통과하는 압연 완료시점까지(112) 고정된 롤 갭을 이용하여 강판을 압연한다.
본 발명은 강판의 선단부 중 압하량이 안정된 적정 위치를 판단하고, 예측압하량을 이용해 강판 전체의 기준압하량을 산출함으로서, 강판 선단부의 스큐(skew:귀나옴)로 인한 압하량 저하현상을 방지할 수 있으며, 강판 전체에 걸쳐 발생되는 두께 제어의 오작동을 방지하여 양질의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 강판의 선단부 중 스큐가 발생되지 않는 시점을 빨리 파악함으로서, 강판 선단부의 낭비를 미연에 방지하여 생산량을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 압연기 사이로 진입되는 강판의 두께를 제어하는 강판 두께제어장치(AGC)를 이용한 강판 두께 제어방법에 있어서,
    압연하고자 하는 강판의 폭(W) 및 압하률(L) 등을 이용해 예측압하량(Fa)을 산출하는 단계;
    상기 예측압하량(Fa)의 크기에 따라 설정된 편차(c)를 산출하여, 상기 예측압하량(Fa)에 상기 편차(c)를 합산하여 상한 예측압하량(Fa+c)을 설정하고, 상기 예측압하량(Fa)에 상기 편차(c)를 감산하여 하한 예측압하량(Fa-c)을 설정하는 단계;
    실제 강판의 압하량을 측정한 측정압하량(Fm)이 상기 하한 예측압하량(Fa-c)보다 크고 상한 예측압하량(Fa+c)보다 작으면 상기 측정압하량을 기준(Lock on)압하량(Fo)으로 설정하는 단계;
    상기 측정압하량(Fm)이 상기 하한 예측압하량(Fa-c)보다 작거나 상한 예측압하량(Fa+c)보다 크면 상기 강판을 소정 길이만큼 진행시킨 지점의 측정압하량(Fm)을 기준(Lock on)압하량(Fo)으로 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 기준(Lock on)압하량(Fo)과 상기 측정압하량(Fm)의 차에 비례하는 롤 갭 제어량을 계산하여 롤 갭을 제어하는 단계
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 강판 두께 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예측압하량(Fa)은 Fa=R*T*W*L*N (Fa: 예측압하량[ton], R: 변형저항[Ton/mm], T: 학습계수, W: 날판폭[mm], L: 압하률, N: 압하력계수)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 강판 두께 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 예측압하량(Fa)에 따른 편차(c)는
    Figure 112010009804455-pat00004
    (Fa: 예측압하량[ton], Fb: 실측압하량[ton], n: 실험횟수)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 강판 두께 제어방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 롤 갭 제어량(G)은 G=(Fo-Fm)/M(G: 롤 갭 제어량[ton], Fo: 기준압하량[ton], Fm: 측정압하량[ton], M: 밀 상수)에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 강판 두께 제어방법.
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