KR101059205B1 - 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 주조 롤의 반발력 및 속도제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판 주조 공정에 있어서, 두 개의 주조롤 사이의 롤 반발력을 일정하게 유지하는 롤 반발력 제어방법과 롤척갭을 일정하게 제어하는 롤척갭/속도 제어방법을 수행하면서, 두 개의 주조롤 사이에 스컬 등의 이물질 유입으로 인하여 롤척갭의 변화가 일정 수준 이상으로 발생하는지 여부를 감지하고, 롤척갭의 변화가 일정 수준이상 발생하면 비정상적인 롤척갭을 피드백으로 롤척갭을 제어하는 롤척갭/속도 제어방법은 중단되고, 유입된 이 물질이 주조롤을 완전히 빠져나가 롤척갭 및 반발력의 변화가 일정 수준 이하가 되는지를 여부를 감지하고, 롤척갭의 변화가 일정 수준 이하로 발생하면 쌍롤식 박판 주조 공정의 주조롤 실린더의 제어방법을 롤 반발력 제어 방법에서 롤척갭 제어방법으로 절환하여 롤척갭이 원상태로 회복되도록 하고, 롤척갭이 원상태로 회복되면, 쌍롤식 박판 주조 공정의 주조롤 실린더의 정상적인 제어방법인 롤 반발력 제어방법과 롤척갭/속도 제어방법으로 절환하여 제어하도록 함으로써, 주조되는 박판의 두께를 일정하게 유지하면서 동시에 주조롤의 손상을 방지할 수 있도록 하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 롤 반발력 제어방법과 롤척갭/속도 제어방법을 제공하는데 있다.

롤척갭, 반발력, 쌍롤, 박판주조, 제어

Description

쌍롤식 박판 주조 공정에서의 주조 롤의 반발력 및 속도 제어방법{Method for controlling the RSF and the velocity of the rolls in the twin roll strip casting process}

도 1은 본 발명의 쌍롤식 박판 주조 공정의 주조 롤의 반발력 및 속도 제어 개략도,

도 2는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조 공정의 주조 롤의 반발력 및 속도 제어 플로우챠트,

도 3은 쌍롤식 박판 주조 공정의 반발력 제어방법에서의 (a) 롤척갭의 변화도 및 (b) 반발력의 변화도,

도 4는 쌍롤식 박판 주조 공정의 롤척갭 제어방법에서의 (a) 롤척갭의 변화도 및 (b) 반발력의 변화도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 고정 주조롤 2 : 구동 주조롤

3 : 로드셀 4 : 롤척갭 센서

5 : 실린더 6 : 용강

7 : 에지댐 8 : 롤척

9 : 회전축 10 : 모터 드라이브

11 : 인코더 12 : 주제어기

13 : 반발력 제어기 14 : 롤척갭 제어기

15 : 롤척갭/속도 제어기 SW : 절환스위치

본 발명은 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 롤 반발력 및 롤척갭/속도 제어방법에 관한 것이다. 일반적으로 실린더에 의해 움직이는 물체의 제어 대상은 위치이거나 힘이다. 실린더의 위치가 제어 대상인 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 롤척갭 제어 방법은 롤척갭을 일정하게 유지하므로, 주조롤 사이에 스컬과 같은 이물질이 유입되더라도 롤척갭이 일정하게 유지된다. 따라서 딱딱한 이물질이 작은 롤척갭 사이를 통과하여야 하므로 롤 반발력은 크게 증가되어 주조롤의 표면이 손상된다.

도 3에서 보면 실린어제어모드에서 롤척갭을 제어할 때의 (a) 롤척갭의 변화이며, 이물질이 들어와도 롤척갭은 금방 회복되나, 이미 롤에는 상당한 대미지가 있었을 것이며, 이 모드에서는 반발력을 제어하지 못하므로 (b)의 경우 반발력이 크게 유동한다.

한편 쌍롤식 박판 주조 공정에서 롤 반발력 또한 제어 대상이므로, 이와 같은 롤척갭 제어방법에서는 반발력/속도 제어 방법을 통해서 롤 반발력이 일정하게 유지되게 한다(참조: EP-86103158). 반발력/속도 제어 방법은 그 제어 대상과 제어 액츄에이터가 서로 다른 시스템으로 구성되므로 그 응답 특성이 매우 느리다. 그리고 주조롤 반발력의 진동이 심해서 고가의 주조롤에 피로가 쌓여 수명이 짧아지는 단점이 있다.

반면 실린더의 힘이 제어 대상인 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 롤 반발력 제어 방법은 주조롤 사이의 힘을 일정하게 유지하므로, 주조롤 사이에 스컬과 같은 이물질이 유입되면서 증가하는 롤 반발력을 일정하게 유지하기 위해 롤척갭은 증가되고 롤 반발력은 일정하게 유지된다. 따라서 롤 반발력 제어 방법은 고가의 주조롤의 손상 및 수명 단축을 방지하는데 매우 효과적인 제어 방법이다. 그래서 쌍롤식 박판 주조 공정의 주조롤 실린더 제어 방법은 일반적으로 롤 반발력 제어 방법이 채택된다.

도 4는 실린더제어모드에서 반발력 제어를 할 때의 데이터이며, 반발력을 제어하므로 (b)에서 반발력이 일정하여 이물질이 혼입되어도 목표반발력치로 금방 돌아오지만, (a)에서 나타난 롤척갭은 제어되지 않으므로 크게 변화한다.

한편 쌍롤식 박판 주조 공정에서 롤척갭 또한 제어 대상이므로, 이와 같은 롤 반발력 제어방법에서는 롤척갭/속도 제어 방법을 통해서 롤척갭이 일정하게 유지되게 한다. 즉 쌍롤식 박판 주조 공정에서 제조되는 박판은 박판의 두께에 의해 그 품질이 매우 많은 영향을 받으므로, 박판의 두께가 의해 박판의 양호 및 불량 상태를 판단하는 지표이다. 따라서 제조되는 박판의 두께는 롤척갭에 의존하지만, 주조롤 실린더 제어 방법으로 롤 반발력 제어 방법을 사용하면 롤척갭을 일정하게 유지할 수 없다. 그래서 롤척갭/속도 제어 방법은 롤척갭을 피드백으로 사용하여 회전하는 주조롤의 속도를 제어한다(참조:US-1990-560361). 한편 반발력/속도제어 방법처럼 롤척갭/속도 제어 방법은 그 제어 대상과 제어 액츄에이터가 서로 다른 시스템으로 구성되므로 그 응답 특성이 매우 느리다.

쌍롤식 박판 주조 공정에서 주조롤 사이에 유입되는 이물질은 그 크기가 주조롤과 에지댐이 형성하는 공간의 크기보다 작다. 따라서 그 이물질의 길이가 1미터를 넘을 수 없다. 그리고 쌍롤식 박판 주조 공정의 주조롤의 회전 속도는 초당 약 1미터를 진행하므로, 이 물질이 주조롤에 연속적으로 유입되는 최대 시간은 약 1초이다. 즉 쌍롤식 박판 주조 공정에서 주조롤에 유입된 이물질은 1초 후에 주조롤을 완전히 빠져 나가게 된다. 전술한 바와 같이 주조롤에 유입된 이 물질이 주조롤을 빠져 나가는 데는 약 1초만 소요되지만, 도 4에서 이물질 유입으로 인해 벌어진 롤척갭이 원상대로 회복되는 데는 롤 반발력 제어 방법으로 인해 약 30초가 소요된다. 즉 롤척갭은 응답 특성이 느린 롤척갭/속도 제어방법에 의해 제어되고, 롤 반발력 제어는 롤척갭을 피드백으로 사용하지 않으므로, 롤척갭의 원상복귀 시간이 길어진다.

이와 같이 롤척갭이 30초 동안 벌어져 있으면, 미 응고로 인한 벌징이 지속되고, 최악의 경우에는 미 응고로 인해 박판이 끊어지는 현상이 발생하므로, 쌍롤식 박판 주조 공정의 주조 안정성은 낮아지고 제조되는 박판의 품질은 불량하게 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명은 롤 반 발력 제어방법으로 롤 반발력을 일정하게 유지하도록 제어하되, 롤척갭의 급격한 변화가 생기는 경우에, 제어 방법을 잠시동안 롤척갭 제어방법으로 바꿈으로써, 이물질 유입으로 인한 주조롤 손상을 롤 반발력 제어방법으로 방지하고 비정상적으로 움직인 롤척갭을 롤척갭 제어방법으로 원상회복하기 위한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 쌍롤식 박판 주조 공정에 있어서, 두 개의 주조롤 사이의 롤 반발력을 일정하게 유지하는 롤 반발력 제어방법과 롤척갭을 일정하게 제어하는 롤척갭/속도 제어방법을 수행하면서, 두 개의 주조롤 사이에 스컬 등의 이물질 유입으로 인하여 롤척갭의 변화가 일정 수준 이상으로 발생하는지 여부를 감지하고, 롤척갭의 변화가 일정 수준이상 발생하면 비정상적인 롤척갭을 피드백으로 롤척갭을 제어하는 롤척갭/속도 제어방법은 중단되고, 유입된 이 물질이 주조롤을 완전히 빠져나가 롤척갭 및 반발력의 변화가 일정 수준 이하가 되는지를 여부를 감지하고, 롤척갭의 변화가 일정 수준 이하로 발생하면 쌍롤식 박판 주조 공정의 주조롤 실린더의 제어방법을 롤 반발력 제어 방법에서 롤척갭 제어방법으로 절환하여 롤척갭이 원상태로 회복되도록 하고, 롤척갭이 원상태로 회복되면, 쌍롤식 박판 주조 공정의 주조롤 실린더의 정상적인 제어방법인 롤 반발력 제어방법과 롤척갭/속도 제어방법으로 절환하여 제어하도록 함으로써, 주조되는 박판의 두께를 일정하게 유지하면서 동시에 주조롤의 손상을 방지할 수 있도록 하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 롤 반발력 제어방법과 롤척갭/속도 제어방법을 제공하는데 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 쌍롤식 주조 공정에서의 롤 갭 및 롤 압하력 제어 방법을 수행하기 위한 장치에 대한 일 실시예를 도시한 구성도로서, 도 1을 참조하여 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치에 대해서 설명한다.

본 발명은 고정 주조롤(1)과 가동 주조롤(2)로 구성되어 서로 맞물림 회전하는 원통형 주조롤과, 상기 한 쌍의 주조롤의 회전축(9)이 연결되는 롤척(8)과, 상기 한 쌍의 주조롤 사이의 전후를 가로막아서 형성되는 에지댐(7)을 포함하고, 상기 에지댐(7)과 주조롤(1,2)에는 고온의 용강(6)이 주입 저장되며, 상기 한 쌍의 주조롤의 맞물림 회전에 따라 용강(6)이 주조롤 사이로 유도되고 압하되어 하부로 진행되면서 박판으로 제조되는 공정에 적용된다.

주조롤을 회전하기 위해 2개의 모터 드라이브(10)가 존재하고, 모터의 회전속도를 제어하기 위해 각 회전축(9)에는 인코더(11)가 장착된다. 이러한 박판 제조 공정을 제어하기 위해, 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치는 상기 가동 주조롤(2)에 장착되어 가동 주조롤의 위치를 움직여 롤척갭을 조절하는 실린더(5)와, 상기 한 쌍의 주조롤 중 하나에 장착되어 롤 반발력을 검출하는 로드셀(3)과, 상기 한 쌍의 주조롤 사이의 롤척갭을 검출하는 롤척갭 센서(4)를 포함한다.

또한, 본 발명을 수행하기 위한 장치는, 상기 롤 반발력 센서인 로드셀(3)로부터 검출된 롤 반발력과 사전에 설정된 롤 반발력을 비교하여 롤 반발력을 일정하게 유지하도록 실린더(5)를 제어하는 롤 반발력 제어기(13)와, 상기 롤척갭 센서(4)로부터 검출된 롤척갭과 사전에 설정된 롤척갭을 비교하여 일정한 롤척갭이 유지될 수 있게 주조롤의 회전 속도를 제어하는 롤척갭/속도 제어기(15)와, 상기에 검출된 롤척갭을 일정하게 제어하는 롤척갭 제어기(14)와, 상기 롤 반발력 제어기(13) 또는 상기 롤척갭 제어기(14) 중의 하나를 선택하는 절환 스위치(SW)와 롤척갭/속도 제어기의 실행 여부를 선택하는 절환 스위치(SW)와 상기 검출 롤척갭을 이용하여 상기 롤 반발력 제어방법 또는 상기 롤척갭 제어방법을 절환하는 시점과 롤척갭/속도 제어방법의 실행 여부를 결정하여 상기 절환 스위치(SW)를 제어하는 주제어기(12)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작을 첨부도면에 의거하여 이하 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 제어방법을 보이는 플로우챠트이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 제어방법은, 고정 주조롤(1)과 가동 주조롤(2)의 두 개의 주조롤과, 롤 반발력을 검출하기 위해 상기 두 개의 주조롤 중 임의의 하나에 장착되는 로드셀(3)과 상기 두 개의 주조롤 사이의 롤척갭을 검출하기 위한 롤척갭 센서(4) 및 주조롤의 회전속도를 검출하기 위한 인코더(11)를 포함하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서 롤 반발력과 롤척갭/속도를 제어하는 방법으로서, 먼저 제1단계(S31)에서는 주조롤의 제어를 개시하여 롤척갭 센서(4)에서 롤척갭을 검출하기 시작하고 로드셀(3)에서 반발력을 검출하기 시작한다. 이러한 롤척갭의 검출과 반발력의 검출은 주조롤의 제어가 진행되는 동안 계속 이루어지게 된다.

그 다음, 제2 단계(S32)에서는 상기 로드셀(3)에서 검출되는 롤 반발력 및 사전에 설정된 반발력을 비교하여 일정한 반발력을 유지하도록 상기 실린더를 제어하는 롤 반발력 제어를 롤 반발력 제어기(13)에서 수행한다. 그와 동시에 상기 롤척갭 센서(4)에서 검출되는 롤척갭 및 사전에 설정된 롤척갭을 비교하여 일정한 롤척갭이 유지되도록 상기 모터 드라이브(10)를 제어하는 롤척갭/속도를 롤척갭/속도 제어기(15)에서 수행한다. 주 제어기(12)는 주조롤의 제어가 시작되면 선택신호로 롤 반발력 제어기(13)와 롤척갭/속도 제어기(15)로 절환스위치(SW)가 선택하도록 하여 상기 롤 반발력 제어와 롤척갭/속도 제어가 수행된다.

그 다음, 제3 단계(S33, S34)에서 주제어기(12)는 상기 롤척갭 센서(4)에서 검출되는 롤척갭의 시간당 증가량(Δ)을 계산하여, 상기 롤척갭의 시간당 증가량(Δ)이 이물질 유입으로 인해 제어 가능한 롤척갭의 시간당 최대 증가량(K+)을 초과하는 경우에는 선택신호로 절환스위치(SW)에서 롤척갭/속도 제어기(15)가 중단되도록 선택하여, 비정상적인 척갭에 따라 주조롤 속도가 제어되지 않도록 한다. 그리고 유입된 이물질이 주조롤 사이를 빠져 나갈 때, 원상회복되어야 할 롤척갭의 기준을 삼기 위해 임시 버퍼(B0)에 롤척갭의 실측값을 연속적으로 저장 및 보관한다.

그 다음, 제4 단계(S35, S36)는 상기 제3 단계에서 주제어기(12)에 의해 상기 롤척갭 센서(4) 검출되는 롤척갭의 시간당 감소량(Δ)을 계산하여, 상기 롤척갭의 시간당 감소량(Δ)이 제어 가능한 롤 갭의 시간당 최대 감소량(K-)보다 작을 경우에는 스컬과 같은 이물질이 주조롤에서 빠져나간 것으로 판단하여 선택신호로 절환스위치(SW)에서 롤척갭 제어기(14)를 선택하도록 하여 제어 방식을 절환시키고 임시 버퍼에 롤척갭의 실측 값 저장/보관을 중지하여 롤척갭 제어방법에서 이동하 여야 할 목표 롤척갭을 계산하도록 하며, 작지 않는 경우에는 계속 롤 반발력 제어기(13)에 의한 반발력 제어가 이루어지도록 유지한다. 즉 롤척갭 제어는 롤 반발력 제어에서 유입된 이물질로 인해 벌어진 빠른 시간에 롤척갭을 원상회복하기 위해 수행된다.

그 다음, 제 5단계(S37, S38, S39)는 제 1단계에서 검출되는 롤척갭이 제 3단계에서 보관한 임시 버퍼에 저장된 롤척갭 실측 값의 최소값보다 작을 때 롤척갭 제어방식에서 반발력 제어방식으로 절환하고 임시 버퍼의 내용을 초기화하고, 제 2단계로 돌아가도록 구성되어 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은 쌍롤식 박판 주조 공정에서 주조롤 실린더와 주조롤의 회전 속도를 각각 롤 반발력과 롤척갭에 따라 제어를 하고, 이 물질 유입으로 인한 비정상적인 주조 상황으로 인한 롤척갭의 원상회복을 빠르고 정확하게 실현하도록 구성되었다.

본 발명에 따르면, 주조 중에는 롤 반발력 제어방법식으로 롤 반발력을 일정하게 유지하여 주조롤 사이에 스컬과 같은 이물질의 유입으로 인한 고가의 주조롤 손상을 방지하고, 주조롤 사이에 스컬과 같은 이물질이 들어오면 비정상적인 롤척갭 피드백으로 제어를 수행하는 롤척갭/속도 제어방법을 중단하고, 들어온 이물질이 주조롤을 빠져나가면 롤척갭으로 절환하여 주조되는 박판의 두께가 일정하도록 유지하였다가, 다시 정상적인 제어 방법인 롤 반발력 제어 방법과 롤척갭/속도 제어 방법을 수행하여, 제조되는 박판의 두께를 일정하게 유지하므로 제조되는 박판 의 품질을 향상시키는 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 쌍롤식 박판 주조 공정에 있어서,

   주조롤 제어를 시작하여, 로드셀(3)에서 반발력을 검출하기 시작하고, 롤척갭 센서(4)에서 롤척갭을 검출하기 시작하는 제1단계(S31);

   상기 제1 단계에서 검출되는 반발력 및 사전에 설정된 반발력을 비교하여 일정한 반발력을 유지하도록 실린더(5)를 제어하는 반발력 제어를 수행하고 사전에 설정된 롤척갭을 유지하기 위해 주조롤의 속도를 제어하는 롤척갭/속도 제어를 수행하는 제2단계(S32);

   상기 제1단계에서 검출되는 롤척갭의 시간당 변화량(Δ)을 계산하여, 사전에 설정된 롤척갭의 시간당 증가량(K+)을 초과하는 경우에는 상기 롤척갭/속도 제어를 종료하며 반발력 제어는 계속 수행하고, 반발력 제어기의 내부에 존재하는 임시 버퍼(B0)에 롤척갭 실측 값을 연속적으로 저장하는 제3단계(S33, S34);

   상기 제1단계에서 검출되는 롤척갭의 시간당 변화량(Δ)을 계속 계산하여, 상기 롤척갭의 시간당 변화량(Δ)이 사전에 설정된 롤척갭의 시간당 감소량(K-)보다 작은 경우에는 반발력 제어방식에서 롤척갭 제어방식으로 절환하여 수행하고 임시 버퍼에 롤척갭 실측 값 저장을 중지하는 제4단계(S35, S36):

   상기 제1 단계에서 검출되는 롤척갭이 임시 버퍼에 저장된 롤척갭 실측 값의 최소값보다 작을 때 롤척갭 제어방식에서 반발력 제어방식으로 절환하고 임시 버퍼의 내용을 초기화하고, 제 2단계로 돌아가는 제 5단계(S37, S38, S39)를 포함하되,상기 제3단계에서 검출되는 검출 롤척갭과 사전에 설정된 임의의 설정 롤척갭의 시간당 증가량(K+)을 비교하여, 이물질 혼입으로 인해 검출 롤척갭이 설정 롤척갭의 시간당 증가량(K+)을 초과하지 않을 경우에는 제2단계로 돌아가는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 주조롤 반발력 및 속도 제어방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제4단계에서 검출되는 상기 롤척갭의 시간당 변화량(Δ)이 사전에 설정된 롤척갭의 시간당 감소량(K-)보다 큰 경우에는 상기 제3단계로 돌아가서 이물질이 주조롤 사이를 빠져 나가기를 기다리는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 주조롤 반발력 및 속도 제어방법.
4. 청구항 1에 있어서

   상기 제5단계에서 롤 반발력 제어방식으로 절환하여 주조롤의 손상을 방지하면서 상기 제2단계로 돌아가는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 주조롤 반발력 및 속도 제어방법.

Images