KR101399863B1 - 압연기의 압연 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압연기의 압연 제어방법에 관한 것으로, 제어부가 압연 롤을 통과하는 스트립에 대한 워크사이드 압하력 및 드라이브사이드 압하력을 입력받는 단계, 워크사이드 압하력과 드라이브사이드 압하력을 합산한 합산압하력 및 워크사이드 압하력과 드라이브사이드 압하력의 차이값인 압하력편차에 기초하여 압하력 편차 특성값을 산출하는 단계 및 압하력 편차 특성값을 반영하여 압하력 인가부를 제어하는 단계를 포함하며, 본 발명에 따르면 압하력 인가 장치의 특성에 따른 압하력 편차 특성값을 반영하여 압하력을 인가함으로써 워크사이드와 드라이브사이드의 압하력 편차를 감소시킬 수 있으므로 통판성을 향상시킬 수 있고, 생산되는 열연 코일의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

압연기의 압연 제어방법{ROLLING CONTROL METHOD OF MILL}
본 발명은 압연기의 압연 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압하력 인가 장치의 특성에 의해 발생하는 워크사이드 및 드라이브사이드 압하력의 편차를 감소시킬 수 있도록 하는 압연기의 압연 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 열연공장에서는 슬라브(Slab) 등의 소재를 가열로에서 일정 온도로 가열한 후 폭 압연기 및 조압연기를 통과시켜 폭 압연 및 두께압연을 실시하고, 사상압연기를 통과시켜 얇게 압연한 다음, 코일형태로 권취하여 수요자가 원하는 제품 또는 후공정인 냉연공정의 소재가 되는 열연코일을 생산한다.
이러한 열연공정의 주요설비는 가열로, 폭 압연기, 조압연기, 사상압연기, 권취기 등이 있으며, 특히 사상압연공정은 조압연기에서 압연된 스트립을 다수 개의 텐덤(Tandem) 사상압연기로 압연하여 수요자가 요구하는 두께의 제품을 생산하는 핵심 공정이다.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0779571호(2007.11.20 공개, 발명의 명칭 : 쌍롤식 박판주조장치의 주조롤 갭 제어방법)가 있다.
본 발명의 목적은 압하력 인가 장치의 특성에 의해 발생하는 워크사이드와 드라이브사이드 압하력의 편차를 감소시켜 스트립의 사행을 방지하고, 통판성을 향상시킬 수 있도록 하는 압연기의 압연 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 압연기의 압연 제어방법은 제어부가 압연 롤을 통과하는 스트립에 대한 워크사이드 압하력 및 드라이브사이드 압하력을 입력받는 단계; 상기 제어부가 상기 워크사이드 압하력과 상기 드라이브사이드 압하력을 합산한 합산압하력 및 상기 워크사이드 압하력과 상기 드라이브사이드 압하력의 차이값인 압하력편차에 기초하여 압하력 편차 특성값을 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 압하력 편차 특성값을 반영하여 압하력 인가부를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기 제어부가 상기 합산압하력과 상기 압하력편차의 상관정도를 나타내는 상관계수를 산출하는 단계를 더 포함하고, 상기 압하력 인가부를 제어하는 단계에서 상기 제어부는 상기 상관계수가 기준치 이상인 경우에 상기 압하력 편차 특성값을 반영하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 압하력 편차 특성값은 상기 합산압하력과 상기 압하력편차에 기초하여 산출되는 최소제곱 회귀식의 1차항 계수인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 압하력 인가부는 상기 압연 롤의 롤 갭을 제어하는 AGC(Automatic Gauge Control) 실린더 구동부인 것을 특징으로 하는 압연기의 압연 제어방법.
본 발명에 따르면, 압하력 인가 장치의 특성에 따른 압하력 편차 특성값을 반영하여 압하력을 인가함으로써 워크사이드와 드라이브사이드의 압하력 편차를 저감할 수 있으므로 통판성을 향상시킬 수 있고, 생산되는 열연 코일의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기의 압연 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기의 압연 제어장치에서 합산압하력과 압하력편차를 시간의 흐름에 따라 도시한 그래프이다.
도 3은 도 2의 합산압하력과 압하력편차에 따라 도출되는 최소제곱 회귀식과 상관계수를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기의 압연 제어방법의 동작을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 압연기의 압연 제어방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기의 압연 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기의 압연 제어장치는 제1 압하력 측정부(10), 제2 압하력 측정부(20), 제어부(30) 및 압하력 인가부(40)를 포함한다.
제1 압하력 측정부(10)는 압연기를 통과하는 스트립(미도시)에 가해지는 워크사이드(WS; Work Side) 압하력(FWS)을 해당 스트립에 대해 연속적으로 측정하여 제어부(30)에 전달한다.
제2 압하력 측정부(20)는 압연기를 통과하는 스트립에 가해지는 드라이브사이드(DS; Drive Side) 압하력(FDS)을 해당 스트립에 대해 연속적으로 측정하여 제어부(30)에 전달한다.
이러한 제1,2 압하력 측정부(10,20)는 압연 롤의 워크사이드측 하단 및 드라이브사이드측 하단에 각각 설치되어 스트립에 가해지는 워크사이드 압하력(FWS) 및 드라이브사이드 압하력(FDS)을 측정할 수 있으며, 로드 셀(load cell)과 같은 하중센서로 구현될 수 있다.
제어부(30)는 제1,2 압하력 측정부(10,20)로부터 각각 전달되는 워크사이드 압하력(FWS) 및 드라이브사이드 압하력(FDS)에 기초하여 압하력 편차 특성값(a)을 산출하고, 압하력 편차 특성값(a)을 반영하여 압하력 인가부(40)를 제어한다.
먼저, 제어부(30)는 워크사이드 압하력(FWS)과 드라이브사이드 압하력(FDS)을 합산한 합산압하력(FTOT) 및 워크사이드 압하력(FWS)과 드라이브사이드 압하력(FDS)의 차이값인 압하력편차(FDIFF)를 산출한다.
도 2의 (a)와 (b)에는 이와 같이 산출되는 합산압하력(FTOT) 및 압하력편차(FDIFF)가 시간에 대한 그래프로 도시되어 있고, 도 2를 참조하면, 합산압하력(FTOT)이 변동함에 따라 압하력편차(FDIFF)가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
이어서, 제어부(30)는 합산압하력(FTOT) 및 압하력편차(FDIFF)를 기초로 최소제곱 회귀분석을 수행하여 최소제곱 회귀식(y=ax+b)을 도출할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(30)는 워크사이드 압하력(FWS)과 드라이브사이드 압하력(FDS)에 따라 산출되는 합산압하력(FTOT) 및 압하력편차(FDIFF)에 기초하여 아래의 수학식 1에 따라 최소제곱 회귀식(y=ax+b)을 도출하고, 최소제곱 회귀식(y=ax+b)의 1차항을 압하력 편차 특성값(a)으로 추출할 수 있다.
Figure 112012025379496-pat00001
여기서, n은 합산압하력(FTOT) 및 압하력편차(FDIFF) 측정값의 개수를 의미한다.
그러고 나서, 제어부(30)는 합산압하력(FTOT) 및 압하력편차(FDIFF)의 상관정도를 나타내는 상관계수(R)를 아래의 수학식 2에 따라 산출할 수 있다.
Figure 112012025379496-pat00002
이때, 상관계수(R)는 임의의 원점에 대한 두 변수(FTOT,FDIFF)의 편차값들을 각각 곱하고, 이들의 평균을 구한 후, 두 변수(FTOT,FDIFF)의 표준편차로 나누어주는 연산을 통해 산출될 수 있으며, 상관계수(R)가 1에 가까워질수록 두 변수(FTOT,FDIFF)의 상관정도가 높음을 의미한다.
앞에서 산출한 압하력 편차 특성값(a)은 최소제곱 회귀식(y=ax+b)의 기울기에 해당하는 값인데, 상관계수(R)는 이러한 압하력 편차 특성값(a)이 합산압하력(FTOT)에 대한 압하력편차(FDIFF)의 관계가 잘 반영되어 있는지를 판단할 수 있는 기준이 된다.
이와 같이 합산압하력(FTOT) 및 압하력편차(FDIFF)에 기초하여 도출되는 최소제곱 회귀식(y=ax+b)과 상관계수(R)의 일 예가 도 3에 도시되어 있고, 도 3을 참조하면, 압하력 편차 특성값(a)은 '-0.0589', 상관계수(R)는 '0.8062'로 산출되었음을 확인할 수 있다.
한편, 워크사이드 압하력(FWS)과 드라이브사이드 압하력(FDS)은 동일한 값으로 주어지게 되지만, 동일한 값으로 압하력을 인가하여도 압하력 인가부(40)의 기계적인 특성에 의해 워크사이드 압하력(FWS)과 드라이브사이드 압하력(FDS)간에는 편차가 발생하게 된다.
따라서, 제어부(30)는 압하력 인가부(40)의 특성에 따른 압하력 편차를 감소시키기 위해 압하력 인가부(40)의 특성에 따른 압하력 편차 특성값(a)에 따라 워크사이드 압하력(FWS)과 드라이브사이드 압하력(FDS)을 조절하는 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 압하력 인가부(40)는 압연기의 압연 롤에 압하력을 인가하며, 제어부(30)에 의해 그 동작이 제어된다. 이러한 압하력 인가부(40)는 압연 롤의 롤 갭을 제어하는 AGC(Automatic Gauge Control) 실린더 구동부(미도시)일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연기의 압연 제어방법의 동작을 도시한 순서도로, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.
먼저, 제어부(30)는 제1 압하력 측정부(10) 및 제2 압하력 측정부(20)로부터 워크사이드 압하력(FWS) 및 드라이브사이드 압하력(FDS)을 각각 입력받는다(S100).
이어서, 제어부(30)는 워크사이드 압하력(FWS) 및 드라이브사이드 압하력(FDS)에 기초하여 합산압하력(FTOT) 및 압하력편차(FDIFF)를 각각 산출하고(S110), 합산압하력(FTOT) 및 압하력편차(FDIFF)를 이용하여 압하력 편차 특성값(a)과 상관계수(R)를 산출한다(S120).
이때, 압하력 편차 특성값(a)은 전술한 바와 같이 최소제곱 회귀분석에 의해 산출되는 최소제곱 회귀식(y=ax+b)의 1차항 계수일 수 있다.
또한, 상관계수(R)는 합산압하력(FTOT)과 압하력편차(FDIFF)의 상관정도를 나타내는 값으로, n개의 합산압하력(FTOT) 및 압하력편차(FDIFF)의 측정값에 대해서, 임의의 원점에 대한 두 변수(FTOT,FDIFF)의 편차값들을 곱하고, 이들의 평균을 구한 후,두 변수(FTOT,FDIFF)의 표준편차로 나누는 연산을 수행하여 산출될 수 있다.
이후, 제어부(30)는 상관계수(R)가 미리 설정된 기준치 이상인지 판단한다(S130).
여기서, 기준치는 압하력 편차 특성값(a)이 합산압하력(FTOT) 및 압하력편차(FDIFF)의 관계에 따른 압하력 인가부(40)의 특성을 충분히 반영하고 있는지를 판단하기 위한 값으로서, 설계자의 의도 및 적용되는 시스템에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 기준치는 0.6으로 선택될 수 있다.
만약, 상관계수(R)가 기준치 이상인 경우, 압하력 편차 특성값(a)이 압하력 인가부(40)의 특성을 충분히 반영하고 있는 것이므로, 제어부(30)는 후속 스트립에 대한 압연 수행시 압하력 편차 특성값(a)을 반영하여 압하력 편차를 보상할 수 있도록 압하력 인가부(40)를 제어한다(S130).
반면, 상관계수(R)가 기준치 미만인 경우, 압하력 편차 특성값(a)이 압하력 인가부(40)의 특성을 충분히 반영하고 있지 못한 것이므로 제어부(30)는 압하력 편차 특성값(a)을 반영하지 않고, 일반적인 제어에 따라 압하력을 인가한다.
이와 같이 본 발명에 따른 압연기의 압연 제어방법에 의하면, 압하력 인가 부(40)의 특성에 따른 압하력 편차 특성값(a)을 반영하여 압하력을 인가함으로써 워크사이드와 드라이브사이드의 압하력 편차를 감소시킬 수 있으므로 통판성을 향상시킬 수 있고, 생산되는 열연 코일의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 제1 압하력 측정부
20 : 제2 압하력 측정부
30 : 제어부
40 : 압하력 인가부

Claims (4)

  1. 제어부가 압연 롤을 통과하는 스트립에 대한 워크사이드 압하력 및 드라이브사이드 압하력을 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 워크사이드 압하력과 상기 드라이브사이드 압하력을 합산한 합산압하력 및 상기 워크사이드 압하력과 상기 드라이브사이드 압하력의 차이값인 압하력편차에 기초하여 압하력 편차 특성값을 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 압하력 편차 특성값을 반영하여 압하력 인가부를 제어하는 단계를 포함하는 압연기의 압연 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 합산압하력과 상기 압하력편차의 상관정도를 나타내는 상관계수를 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 압하력 인가부를 제어하는 단계에서 상기 제어부는 상기 상관계수가 기준치 이상인 경우에 상기 압하력 편차 특성값을 반영하는 것을 특징으로 하는 압연기의 압연 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 압하력 편차 특성값은 상기 합산압하력과 상기 압하력편차에 기초하여 산출되는 최소제곱 회귀식의 1차항 계수인 것을 특징으로 하는 압연기의 압연 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 압하력 인가부는 상기 압연 롤의 롤 갭을 제어하는 AGC(Automatic Gauge Control) 실린더 구동부인 것을 특징으로 하는 압연기의 압연 제어방법.
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