KR101176926B1 - 최종 스탠드 벤더 제어시스템 및 방법 - Google Patents

최종 스탠드 벤더 제어시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철강 공정 중 압연 공정에서 스트립(strip)의 형상 불량을 방지하기 위한 최종 스탠드 벤더 제어시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 제1스탠드의 하중 변화를 최종 스탠드에 대해 제공하여, 스트립의 형상을 안정적으로 유지시키는 최종 스탠드 벤더 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템은,
스트립을 압연하는 n개의 스탠드를 구비하는 압연 설비에 있어서, 제1스탠드의 하중 변화량을 측정하는 하중 측정부; 제n스탠드롤의 형상을 변화시켜, 스트립의 형상을 변화시키도록 조절하는 벤더; 및 상기 제1스탠드의 단위 하중 변화량에 의한 제n스탠드의 출측 스트립의 형상 변화량(C), 상기 벤더의 단위 조절량에 의한 제n스탠드의 출측 스트립의 형상 변화량(D) 및 상기 하중 측정부가 측정한 제1스탠드의 하중 변화량(∂P1)을 이용하여 상기 벤더를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 벤더 조절량(∂Bf)을 [C/D]?∂P1에 의해 계산하고, 상기 벤더 조절량만큼 상기 제n스탠드롤의 형상을 더 변화시키도록 상기 벤더를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

최종 스탠드 벤더 제어시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING BENDER OF FINAL STAND}
본 발명은 철강 공정 중 압연 공정에서 스트립(strip)의 형상 불량을 방지하기 위한 최종 스탠드 벤더 제어시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 제1스탠드의 하중 변화를 최종 스탠드에 대해 제공하여, 스트립의 형상을 안정적으로 유지시키는 최종 스탠드 벤더 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.
철강 공정은 크게 제선-제강-연주-압연 공정으로 이루어진다. "압연 공정"은 연주 공정에 의해 생산된 중간 소재를 회전하는 여러 개의 스탠드 사이를 통과시켜 연속적인 힘을 가함으로써 늘리거나 얇게 하여 강판이나 선재를 만드는 공정이다.
이러한 압연 공정에 의해 생산되는 강판이나 선재의 형상을 일정하게 유지시키는 것은 철강의 품질에 큰 영향을 미치는 중요한 사항이다.
종래에는 스트립의 형상 불량을 방지하기 위하여, 최종 스탠드 출측에 구비된 스트립 형상 측정기가 최종 스탠드 출측의 스트립 형상을 측정하고, 이를 최종 스탠드로 전달한다. 최종 스탠드 출측 스트립의 형상 불량이 발견되면, 최종 스탠드의 벤더를 조절하여 목표 형상의 스트립이 생산되도록 하였다.
그러나, 종래의 구성에 의한다면, 형상 불량이 발견된 스트립 지점부터 최종 스탠드까지의 구간만큼은 형상 불량이 개선될 수 없다는 문제점이 있었다.
즉, 종래의 구성에 따른 피드백(feed-back) 제어에 의해서는, 안정적이고, 일정한 형상의 스트립이 생산될 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 제1스탠드의 하중 변화량을 측정하고, 이를 피드 포워드(feed-foward) 방식으로 제어하여 스트립의 모든 구간에서 형상 불량이 방지되도록 하는 최종 스탠드 벤더 제어시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템은,
스트립을 압연하는 n개의 스탠드를 구비하는 압연 설비에 있어서, 제1스탠드의 하중 변화량을 측정하는 하중 측정부; 제n스탠드롤의 형상을 변화시켜, 스트립의 형상을 변화시키도록 조절하는 벤더; 및 상기 제1스탠드의 단위 하중 변화량에 의한 제n스탠드의 출측 스트립의 형상 변화량(C), 상기 벤더의 단위 조절량에 의한 제n스탠드의 출측 스트립의 형상 변화량(D) 및 상기 하중 측정부가 측정한 제1스탠드의 하중 변화량(∂P1)을 이용하여 상기 벤더를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 벤더 조절량(∂Bf)을 [C/D]?∂P1에 의해 계산하고, 상기 벤더 조절량만큼 상기 제n스탠드롤의 형상을 더 변화시키도록 상기 벤더를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 최종 스탠드 벤더 제어시스템은, 스트립의 이동 속도(V)를 측정하는 속도 측정부를 더 포함하되, 상기 제어부는, [상기 제1스탠드부터 상기 제n스탠드까지의 거리(L1)/상기 스트립의 이동속도(V)]에 의한 시간만큼 상기 제n스탠드롤의 형상의 변화를 지연시킬 수 있다.
상기 하중 측정부는, 제2스탠드 내지 제n-1스탠드들의 하중 변화량(∂P2 내지 ∂Pn -1)들을 측정하고, 상기 제어부는, [C/D]?∂P2 내지 [C/D]?∂Pn -1에 의해 벤더 조절량들을 계산하고, 이들을 더한 값만큼 상기 제n스탠드롤의 형상을 더 변화시키도록 상기 벤더를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어방법은,
스트립을 압연하는 n개의 스탠드를 구비하는 압연 설비에서 스트립 형상을 제어하는 최종 스탠드 벤더 제어방법에 있어서, (a) 제어부가 제1스탠드의 단위 하중 변화량에 의한 제n스탠드의 출측 스트립의 형상 변화량(C) 및 벤더의 단위 조절량에 의한 제n스탠드의 출측 스트립의 형상 변화량(D)을 데이터베이스화하는 단계; (b) 하중 측정부가 상기 제1스탠드의 하중 변화량(∂P1)을 측정하는 단계; (c) 상기 제어부가 [C/D]?∂P1에 의해 벤더의 조절량(∂Bf)을 계산하는 단계; (d) 상기 제어부가 계산한 상기 벤더 조절량만큼 제n스탠드롤의 형상을 더 변화시키도록 상기 벤더를 제어하는 단계; 및 (e) 상기 벤더에 의해 상기 제n스탠드가 스트립의 형상을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 최종 스탠드 벤더 제어방법은, (f) 속도 측정부가 스트립의 이동 속도(V)를 측정하는 단계; 및 (g) 상기 제어부가 [상기 제1스탠드부터 상기 제n스탠드까지의 거리(L1)/상기 스트립의 이동속도(V)]에 의한 시간만큼 상기 제n스탠드롤의 형상의 변경을 지연시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 최종 스탠드 벤더 제어방법은, (h) 상기 하중 측정부가 제2스탠드 내지 제n-1스탠드들의 하중 변화량(∂P2 내지 ∂Pn -1)들을 측정하는 단계; 및 (i) 상기 제어부가 [C/D]?∂P2 내지 [C/D]?∂Pn -1에 의해 벤더의 조절량들을 계산하고, 이들을 더한 값만큼 상기 제n스탠드롤의 형상을 더 변화시키도록 상기 벤더를 제어할 수 있다.
상기와 같은 구성으로 인해, 스트립의 모든 구간에서 형상 불량이 방지될 수 있다.
또한, 이로 인해, 안정적이고 일정한 품질의 철강 생산이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2(a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템의 벤더의 동작을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 스트립 형상 변화량을 측정하는 단위인 I-unit을 정의하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어방법의 흐름을 도시하는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 예시적인 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 하며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지의 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템(100)의 구성을 도시하는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템(100)은 하중 측정부(130), 벤더(140), 제어부(150) 및 속도 측정부(160)를 포함한다.
하중 측정부(130)는 제1스탠드(110)에서 스트립(170)에 가해지는 하중의 변화량을 측정한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템(100)은 제2스탠드 내지 제n-1스탠드들의 하중 변화량을 측정할 수 있다.
속도 측정부(160)는 스트립(170)의 이동 속도를 측정하는 구성이다.
벤더(140)는 제n스탠드(120)에 연결되고, 제n스탠드롤(125)의 형상을 변화시켜, 스트립(170)의 형상이 변하도록 조절하는 구성이다.
도 2(a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템(100)의 벤더(140)의 동작을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2(a) 및 (b)를 참조하면, 벤더(140)는 제n스탠드(120)에 연결되어 제n스탠드롤(125)의 형상을 변화시킨다.
도 2(a)는 벤더(140)가 (+) 조절을 하여 제n스탠드롤(125)의 중앙부를 오목하게 변화시키는 도면이고, 도 2(b)는 벤더(140)가 (-) 조절을 하여 제n스탠드롤(125)의 중앙부를 볼록하게 변화시키는 도면이다. 도 2(a)에 도시된 제n스탠드롤(125)을 통과하는 스트립(170)은 중앙부가 늘어나게 될 것이고, 도 2(b)에 도시된 제n스탠드롤(125)을 통과하는 스트립(170)은 가장자리부가 늘어나게 될 것이다.
제어부(150)는 벤더(140)를 제어하여, 벤더(140)가 제n스탠드롤(125)의 형상을 조절하게 하는 구성이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템(100)의 제어부(150)는 제1스탠드(110)의 단위 하중 변화량에 의한 제n스탠드(120)의 출측 스트립(170)의 형상 변화량(C), 벤더(140)의 단위 조절량에 의한 제n스탠드(120)의 출측 스트립(170)의 형상 변화량(D) 및 하중 측정부(130)가 측정한 제1스탠드(110)의 하중 변화량(∂P1)을 이용하여 벤더(140)를 제어한다.
본 명세서에서 "형상 변화량"의 단위는 I-unit이며, 이에 대해서는 도 3에 도시되어 있다.
도 3은 길이가 L인 스트립(170)의 길이가 변화하여 평균 길이가 L'가 된 스트립(170)을 도시한다.
I-unit은,
[(Li'-L')/L']?105
으로 정의되고, Li'는 i번째 바(bar)의 길이이고, L'는 스트립(170)의 평균 길이를 의미한다.
이에 의하면, 스트립(170)의 중앙부의 길이가 늘어난 경우에는 (+) I-unit값을 가지고, 가장자리의 길이가 줄어든 경우에는 (-) I-unit 값을 가진다.
제1스탠드(110)의 단위 하중 변화량(∂P)에 의한 제n스탠드(120)의 출측 스트립(170)의 형상 변화량(∂f)은, 제1스탠드(110)에 하중 변화가 발생한 경우, 제n스탠드(120)의 출측 스트립(170)에 미치는 형상 변화량을 의미한다(즉, C = ∂f/∂P).
벤더(140)의 단위 조절량(∂B)에 의한 제n스탠드(120)의 출측 스트립(170)의 형상 변화량(∂f)은, 벤더(140)의 조절량 변화에 의해 제n스탠드(120)의 출측 스트립(170)에 미치는 형상 변화량을 의미한다(즉, D = ∂f/∂B).
C와 D를 ∂B에 대해 정리하면, ∂B = [C/D]?∂P로 유도가 되는 것을 확인할 수 있다.
이에 의해, 제어부(150)는, 하중 측정부(130)가 측정한 하중 변화량(∂P1)을 이용하여 벤더(140) 조절량(∂Bf = [C/D]?∂P1)을 계산할 수 있고, 벤더(140) 조절량에 따라 벤더(140)를 제어한다.
제1스탠드(110)의 하중 변화에 의해 스트립(170)의 중앙부가 (+) I-unit, 가장자리부가 (-) I-unit인 경우, 벤더가 (-) 조절을 하도록 하고, 스트립의 중앙부가 (-) I-unit, 가장자리부가 (+) I-unit인 경우, 벤더가 (+) 조절을 하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템(100)은, 제1스탠드(110)의 하중 변화량을 측정하고, 이에 의해 스트립(170)의 형상 변화량을 미리 예측하여, 제n스탠드(120)가 스트립(170)의 형상 불량을 방지하도록 피드 포워드(feed-foward)한다. 상기에서 설명한, 종래의 구성에 의한 문제점은 이로 인해 해결될 수 있다.
제1스탠드(110)에서 제n스탠드(120)까지 스트립(170)이 이동하는 시간을 고려하여야 하기 때문에, 제어부(150)는 [제1스탠드(110)부터 제n스탠드(120)까지의 거리(L1)/스트립(170)의 이동 속도(V)]에 의해 시간을 계산하고, 이 시간이 경과한 후에 벤더(140)를 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어시스템(100)의 하중 측정부(130)는, 제2스탠드 내지 제n-1스탠드들의 하중 변화량(∂P2 내지 ∂Pn -1)들을 측정하고, 제어부(150)는, [C/D]?∂P2 내지 [C/D]?∂Pn -1에 의해 벤더(140) 조절량들을 계산하여, 이들을 더한 값으로 벤더(140)를 제어할 수도 있다. 이에 의한다면, 제2스탠드 내지 제n-1스탠드의 하중 변화량에 따른 스트립(170) 형상 변화량도 고려될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어방법의 흐름을 도시하는 순서도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 스탠드 벤더 제어방법에서, 제어부(150)는 제1스탠드(110)의 단위 하중 변화량에 의한 제n스탠드(120)의 출측 스트립(170)의 형상 변화량(C) 및 벤더(140)의 단위 조절량에 의한 제n스탠드(120)의 출측 스트립(170)의 형상 변화량(D)을 데이터베이스화 한다(S10). 제1스탠드(110)의 단위 하중 변화량에 의한 제n스탠드(120)의 출측 스트립(170)의 형상 변화량 및 벤더(140)의 단위 조절량에 의한 제n스탠드(120)의 출측 스트립(170)의 형상 변화량은 압연 설비마다 다를 것이며, 미리 실험에 의해 측정될 수 있다.
하중 측정부(130)가 제1스탠드(110)의 하중 변화량(∂P1)을 측정(S20)하고, 속도 측정부(160)가 스트립(170)의 이동 속도(V)를 측정한다(S30).
제어부(150)는 [C/D]?∂P1에 의해 벤더(140) 조절량(∂Bf)을 계산하고, [제1스탠드(110)부터 제n스탠드(120)까지의 거리(L1)/ V]에 의해 시간을 계산한다(S40).
제어부(150)는 벤더(140) 조절량 및 시간에 따라 벤더(140)를 제어하고(S50), 벤더(140)는 제n스탠드롤(125)의 형상을 변화시켜 스트립(170)의 형상이 변화되도록 한다(S60).
이상, 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100: 최종 스탠드 벤더 제어시스템
110: 제1스탠드
120: 제n스탠드
125: 제n스탠드롤
130: 하중 측정부
140: 벤더
150: 제어부
160: 속도 측정부
170: 스트립

Claims (6)

  1. 스트립을 압연하는 n개의 스탠드를 구비하는 압연 설비에 있어서,
    제1스탠드의 하중 변화량을 측정하는 하중 측정부;
    제n스탠드롤의 형상을 변화시켜, 스트립의 형상을 변화시키도록 조절하는 벤더; 및
    상기 제1스탠드의 단위 하중 변화량에 의한 제n스탠드의 출측 스트립의 형상 변화량(C), 상기 벤더의 단위 조절량에 의한 제n스탠드의 출측 스트립의 형상 변화량(D) 및 상기 하중 측정부가 측정한 제1스탠드의 하중 변화량(∂P1)을 이용하여 상기 벤더를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는, 벤더 조절량(∂Bf)을 [C/D]?∂P1에 의해 계산하고, 상기 벤더 조절량만큼 상기 제n스탠드롤의 형상을 더 변화시키도록 상기 벤더를 제어하는 것을 특징으로 하는 최종 스탠드 벤더 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 최종 스탠드 벤더 제어시스템은,
    스트립의 이동 속도(V)를 측정하는 속도 측정부를 더 포함하되,
    상기 제어부는, [상기 제1스탠드부터 상기 제n스탠드까지의 거리(L1)/상기 스트립의 이동속도(V)]에 의한 시간만큼 상기 제n스탠드롤의 형상의 변화를 지연시키는 것을 특징으로 하는 최종 스탠드 벤더 제어시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하중 측정부는,
    제2스탠드 내지 제n-1스탠드들의 하중 변화량(∂P2 내지 ∂Pn -1)들을 측정하고,
    상기 제어부는, [C/D]?∂P2 내지 [C/D]?∂Pn -1에 의해 벤더 조절량들을 계산하고, 이들을 더한 값만큼 상기 제n스탠드롤의 형상을 더 변화시키도록 상기 벤더를 제어하는 것을 특징으로 하는 최종 스탠드 벤더 제어시스템.
  4. 스트립을 압연하는 n개의 스탠드를 구비하는 압연 설비에서 스트립 형상을 제어하는 최종 스탠드 벤더 제어방법에 있어서,
    (a) 제어부가 제1스탠드의 단위 하중 변화량에 의한 제n스탠드의 출측 스트립의 형상 변화량(C) 및 벤더의 단위 조절량에 의한 제n스탠드의 출측 스트립의 형상 변화량(D)을 데이터베이스화하는 단계;
    (b) 하중 측정부가 상기 제1스탠드의 하중 변화량(∂P1)을 측정하는 단계;
    (c) 상기 제어부가 [C/D]?∂P1에 의해 벤더의 조절량(∂Bf)을 계산하는 단계;
    (d) 상기 제어부가 계산한 상기 벤더 조절량만큼 제n스탠드롤의 형상을 더 변화시키도록 상기 벤더를 제어하는 단계; 및
    (e) 상기 벤더에 의해 상기 제n스탠드가 스트립의 형상을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 스탠드 벤더 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 최종 스탠드 벤더 제어방법은,
    (f) 속도 측정부가 스트립의 이동 속도(V)를 측정하는 단계; 및
    (g) 상기 제어부가 [상기 제1스탠드부터 상기 제n스탠드까지의 거리(L1)/상기 스트립의 이동속도(V)]에 의한 시간만큼 상기 제n스탠드롤의 형상의 변경을 지연시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 스탠드 벤더 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 최종 스탠드 벤더 제어방법은,
    (h) 상기 하중 측정부가 제2스탠드 내지 제n-1스탠드들의 하중 변화량(∂P2 내지 ∂Pn -1)들을 측정하는 단계; 및
    (i) 상기 제어부가 [C/D]?∂P2 내지 [C/D]?∂Pn -1에 의해 벤더의 조절량들을 계산하고, 이들을 더한 값만큼 상기 제n스탠드롤의 형상을 더 변화시키도록 상기 벤더를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 스탠드 벤더 제어방법.
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