KR101439700B1 - 피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 장치 및 방법 - Google Patents

피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 장치 및 방법이 제공된다. 피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 장치는, 정해진 통판 속도로 이송중인 압연재의 권취 온도를 측정하는 권취 온도 센서와, 측정된 권취 온도가 목표 권취 온도를 추종하도록 제어 주기에 따라 압연재의 표면에 냉각수를 주수하기 위한 피드백 뱅크에 주수 개시 명령을 전달하는 온도 제어 모듈과, 압연재의 통판 속도 및 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리에 기초하여 제어 주기를 연산하는 제어 주기 연산 모듈을 포함하며, 제어 주기는, 압연재의 특정 지점에 냉각수가 주수된 시점으로부터 냉각수가 주수된 압연재의 특정 지점의 온도가 권취 온도 센서에 의해 측정된 시점일 수 있으며, 이에 의해 원하는 권취 온도로 압연재의 온도를 정밀하고 안정적으로 제어할 수 있다.

Description

피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING TEMPERATURE OF ROLLED STEEL PLATE THROUGH CHANGING FEEDBACK CONTROL PERIOD}
본 발명은 압연재의 피드백 제어 주기 변경을 통해 압연재의 온도를 제어하는 것에 관한 것이다.
일반적으로, 압연재의 온도 제어 장치는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 사상 압연기(100)에서 출력된 압연재(S)를 냉각 모듈(110)의 주수를 통해 점차로 냉각시켜 원하는 권취 온도로 제어한다.
이때, 압연재(S)의 온도 제어를 위해 제1 온도 센서(101)는 사상 압연기(100)로부터 나온 압연재(S)의 온도인 FDT(Finishing Mill Delivery Temperature)를, 제2 온도 센서(102)는 다운 코일러(미도시)에 권취될 권취 온도인 CT(Coiling Temperature)를 측정하게 된다. 이 경우 냉각 모듈(110)의 제1 뱅크(#1) 내지 제8 뱅크(#8)(FFB: FeedForward Bank)의 주수량은 제1 온도 센서(101)에 의해 측정된 FDT에 기초하여 피드 포워드 제어되며, 마지막 뱅크인 제9 뱅크(#9)(FBB: FeedBack Bank)의 주수량은 제2 온도 센서(102)에 의해 측정된 CT에 기초하여 피드백 제어된다.
상술한 제9 뱅크(#9)의 피드백 제어를 상세하게 설명하면, 압연재(S)는 정해진 통판 속도에 따라 D 방향으로 이송되고 있으며, 우선 T1 시점에서, 도 1b의 (a)에 도시된 바와 같이, 제9 뱅크(#9)로부터 냉각수가 압연재(S)의 지점(P)에 주수된다. 다음 주기인 T2 시점에서는, 도 1b의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 온도 센서(102)에 의해 지점(P')의 온도가 측정된 후, 측정된 지점(P')의 온도에 기초하여 제9 뱅크(#9)로부터 압연재(S)의 표면으로 냉각수를 주수하게 된다.
이와 같은 종래 기술에 의하면, T2 시점에는 T1 시점에서 냉각수가 주수된 지점(P)이 아닌 다른 지점(P')의 온도를 측정하게 되며, 이 측정된 온도에 기초하여 제9 뱅크(#9)의 주수량을 제어하기 때문에, 압연재(S)의 권취 온도를 정밀하게 제어할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 제9 뱅크(#9)에 냉각수 주수 커맨드를 전송한 후, 제9 뱅크(#9)로부터 냉각수가 실제 주수되기까지는 일정한 시간 지연이 있으나, 이러한 시간 지연이 고려되지 않아 원하는 권취 온도(CT)로 압연재(S)의 온도를 정밀하게 제어할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 원하는 권취 온도(CT)로 압연재의 온도를 정밀하고 안정적으로 제어할 수 있는 압연재의 온도 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 정해진 통판 속도로 이송중인 압연재의 권취 온도를 측정하는 권취 온도 센서; 상기 측정된 권취 온도가 목표 권취 온도를 추종하도록 제어 주기에 따라 상기 압연재의 표면에 냉각수를 주수하기 위한 피드백 뱅크에 주수 개시 명령을 전달하는 온도 제어 모듈; 및 상기 압연재의 통판 속도 및 상기 피드백 뱅크와 상기 권취 온도 센서간의 거리에 기초하여 상기 제어 주기를 연산하는 제어 주기 연산 모듈을 포함하며, 상기 제어 주기는, 상기 압연재의 특정 지점에 냉각수가 주수된 시점으로부터 상기 냉각수가 주수된 압연재의 특정 지점의 온도가 상기 권취 온도 센서에 의해 측정된 시점인 압연재의 온도 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 권취 온도는, 상기 제어 주기마다 한번 측정된 온도 또는 상기 제어 주기 동안 일정한 시간 간격을 가지고 측정된 복수 개의 온도의 평균일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제어 주기는, 하기의 수학식 1: Tc = L / V에 따라 결정되며, Tc는 제어 주기, L은 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리 그리고 V는 압연재의 통판 속도를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제어 주기는, 하기의 수학식 2: Tc = L / V + Td에 따라 결정되며, Tc는 제어 주기, L은 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리, V는 압연재의 통판 속도, Td는 피드백 뱅크에 주수 개시 명령이 전달된 후 실제 주수될 때까지의 지연 시간을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 권취 온도 센서에서, 정해진 통판 속도로 이송중인 압연재의 권취 온도를 측정하는 제1 단계; 및 온도 제어 모듈에서, 상기 측정된 권취 온도가 목표 권취 온도를 추종하도록 제어 주기에 따라 상기 압연재의 표면에 냉각수를 주수하기 위한 피드백 뱅크에 주수 개시 명령을 전달하는 제2 단계를 포함하며, 상기 제어 주기는, 상기 압연재의 통판 속도 및 상기 피드백 뱅크와 상기 권취 온도 센서간의 거리에 기초하여 연산되는 값으로, 상기 압연재의 특정 지점에 냉각수가 주수된 시점으로부터 상기 냉각수가 주수된 압연재의 특정 지점의 온도가 상기 권취 온도 센서에 의해 측정된 시점인 압연재의 온도 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 권취 온도는, 상기 제어 주기마다 한번 측정된 온도 또는 상기 제어 주기 동안 일정한 시간 간격을 가지고 측정된 복수 개의 온도의 평균일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제어 주기는, 하기의 수학식 1: Tc = L / V에 따라 결정되며, Tc는 제어 주기, L은 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리 그리고 V는 압연재의 통판 속도를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제어 주기는, 하기의 수학식 2: Tc = L / V + Td에 따라 결정되며, Tc는 제어 주기, L은 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리, V는 압연재의 통판 속도, Td는 피드백 뱅크에 주수 개시 명령이 전달된 후 실제 주수될 때까지의 지연 시간을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압연재의 피드백 제어 주기를 변경함으로써, 압연재의 권취 온도를 정밀하고 안정적으로 제어할 수 있다.
도 1a은 피드포워드 뱅크와 피드백 뱅크를 포함하는 냉각 모듈을 도시한 도면이다.
도 1b는 냉각 모듈에서의 피드백 제어 시점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 의해 온도 제어 장치를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 권취 온도 변화를 비교 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 장치를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 의해 온도 제어 장치를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 권취 온도 변화를 비교 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 장치는, 정해진 통판 속도로 D 방향으로 이송중인 압연재의 권취 온도(CT)를 측정하는 권취 온도 센서(102)와, 측정된 권취 온도(CT)가 목표 권취 온도를 추종하도록 제어 주기(Tc)에 따라 압연재(S)의 표면에 냉각수를 주수하기 위한 피드백 뱅크 #9(FBB: FeedBack Bank)에 주수 개시 명령을 전달하는 온도 제어 모듈(210)과, 압연재(S)의 통판 속도 및 피드백 뱅크 #9(FBB)와 권취 온도 센서(102)간의 거리에 기초하여 제어 주기(Tc)를 연산하는 제어 주기 연산 모듈(220)을 포함할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 장치를 상세하게 설명한다.
우선 본 발명이 적용되는 냉각 모듈은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 뱅크(#1) 내지 제8 뱅크(#8)(FFB: FeedForward Bank)의 주수량은 제1 온도 센서(101)에 의해 측정된 FDT에 기초하여 피드 포워드 제어되며, 마지막 뱅크인 제9 뱅크(#9)(FBB: FeedBack Bank)의 주수량은 제2 온도 센서(102)에 의해 측정된 CT에 기초하여 피드백 제어되는 냉각 모듈(110)에 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 권취 온도 센서(102)는, 정해진 통판 속도로 D 방향으로 이송중인 압연재(S)의 권취 온도(CT)를 측정할 수 있다. 측정된 권취 온도(CT)는 온도 제어 모듈(210)로 전달될 수 있다.
여기서, 권취 온도 센서(102)는, 후술하는 방식으로 연산된 제어 주기(Tc)마다 권취 온도(CT)를 한번 측정하거나 또는 제어 주기(Tc) 동안 일정 간격으로 측정한 복수 개의 권취 온도의 평균을 취할 수 있다.
예를 들면, 제어 주기(Tc)가 2초라고 가정하면, 2초에 한번씩 압연재(S)의 권취 온도(CT)를 측정하거나, 0.2초마다 측정한 총 10개의 압연재(S)의 권취 온도(CT)의 평균을 취할 수도 있다. 후자와 같이 하나의 제어 주기(Tc) 동안 측정한 권취 온도(CT)의 평균을 취함으로써, 순간적인 권취 온도 센서(102) 오동작에 의한 영향을 최소화할 수 있을 것이다.
온도 제어 모듈(210)은, 측정된 권취 온도(CT)가 목표 권취 온도를 추종하도록 제어 주기에 따라 압연재(S)의 표면에 냉각수를 주수하기 위한 피드백 뱅크 #9(FBB: FeedBack Bank)에 주수 개시 명령을 전달할 수 있다.
즉, 온도 제어 모듈(210)은, 압연재(S)의 권취 온도(CT) 제어를 위해, 권취 온도 센서(102)에서 측정한 실적 온도, 즉 압연재(S)의 권취 온도(CT)와 압연재(S)의 목표 권취 온도의 오차를 비례 적분 제어의 입력으로 하여 주수량을 결정한 후, 피드백 뱅크 #9(FBB: FeedBack Bank)에 주수 개시 명령을 전달할 수 있다. 상술한 오차로부터 주수량을 결정하는 알고리즘은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 당업자에게 자명한 사항이므로 발명의 간명화를 위해 생략한다.
한편, 제어 주기 연산 모듈(220)은, 압연재(S)의 통판 속도 및 피드백 뱅크 #9(FBB)와 권취 온도 센서(102)간의 거리에 기초하여 하기의 수학식 1에 따라 제어 주기(Tc)를 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Tc = L / V
에 따라 결정되며, Tc는 제어 주기, L은 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리, V는 압연재의 통판 속도일 수 있다.
다른 실시 형태에 의하면, 제어 주기 연산 모듈(220)은, 제9 뱅크(#9)에 냉각수 주수 커맨드를 전송한 후, 제9 뱅크(#9)로부터 냉각수가 실제 주수되기까지의 시간 지연을 고려하여 하기의 수학식 2에 따라 제어 주기(Tc)를 연산할 수 있다.
[수학식 2]
Tc = L / V + Td
에 따라 결정되며, Tc는 제어 주기, L은 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리, V는 압연재의 통판 속도, Td는 피드백 뱅크에 주수 개시 명령이 전달된 후 실제 주수될 때까지의 지연 시간일 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 의해 온도 제어 장치를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 권취 온도 변화를 비교 도시한 도면으로, X축은 시간, Y축은 권취 온도(CT)를 의미할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의해 온도 제어 장치를 적용하지 않은 경우의 권취 온도(CT)(301)는 그 변동폭이 매우 크나, 본 발명의 일 실시 형태에 의해 온도 제어 장치를 적용한 경우, 실제 냉각수가 주수된 지점(P의 온도를 측정하여 냉각수를 주수하게 되므로, 권취 온도(CT)(302)는 그 변동폭이 작으며, 안정적으로 제어되고 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압연재의 피드백 제어 주기를 변경함으로써, 압연재의 권취 온도를 정밀하고 안정적으로 제어할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 피드백 제어 주기 변경을 통한 압연재의 온도 제어 방법을 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 2 내지 도 3과 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 우선 권취 온도 센서(102)는, 정해진 통판 속도로 D 방향으로 이송중인 압연재(S)의 권취 온도(CT)를 측정할 수 있다(S401). 측정된 권취 온도(CT)는 온도 제어 모듈(210)로 전달될 수 있다.
여기서, 권취 온도 센서(102)는, 후술하는 방식으로 연산된 제어 주기(Tc)마다 권취 온도(CT)를 한번 측정하거나 또는 제어 주기(Tc) 동안 일정 간격으로 측정한 복수 개의 권취 온도의 평균을 취할 수 있음은 상술한 바와 같다.
다음, 온도 제어 모듈(210)은, 측정된 권취 온도(CT)가 목표 권취 온도를 추종하도록 제어 주기에 따라 압연재(S)의 표면에 냉각수를 주수하기 위한 피드백 뱅크 #9(FBB: FeedBack Bank)에 주수 개시 명령을 전달할 수 있다(S402).
즉, 온도 제어 모듈(210)은, 압연재(S)의 권취 온도(CT) 제어를 위해, 권취 온도 센서(102)에서 측정한 실적 온도, 즉 압연재(S)의 권취 온도(CT)와 압연재(S)의 목표 권취 온도의 오차를 비례 적분 제어의 입력으로 하여 주수량을 결정한 후, 피드백 뱅크 #9(FBB: FeedBack Bank)에 주수 개시 명령을 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상술한 제어 주기(Tc)는 제어 주기 연산 모듈(220)에서 압연재(S)의 통판 속도 및 피드백 뱅크 #9(FBB)와 권취 온도 센서(102)간의 거리에 기초하여 연산될 수 있다(수학식 1 참조).
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상술한 제어 주기는 제9 뱅크(#9)에 냉각수 주수 커맨드를 전송한 후, 제9 뱅크(#9)로부터 실제 냉각수가 주수되기까지의 시간 지연을 고려하여 상술한 수학식 2에 따라 연산될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압연재의 피드백 제어 주기를 변경함으로써, 압연재의 권취 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100: 사상 압연기 101: 제1 온도 센서
102: 제2 온도 센서, 권취 온도 센서 110: 냉각 모듈
210: 온도 제어 모듈 220: 제어주기 연산모듈
S: 압연재

Claims (8)

  1. 정해진 통판 속도로 이송중인 압연재의 권취 온도를 측정하는 권취 온도 센서;
    상기 측정된 권취 온도가 목표 권취 온도를 추종하도록 제어 주기에 따라 상기 압연재의 표면에 냉각수를 주수하기 위한 피드백 뱅크에 주수 개시 명령을 전달하는 온도 제어 모듈; 및
    상기 압연재의 통판 속도 및 상기 피드백 뱅크와 상기 권취 온도 센서간의 거리에 기초하여 상기 제어 주기를 연산하는 제어 주기 연산 모듈을 포함하며,
    상기 제어 주기는, 상기 압연재의 특정 지점에 냉각수가 주수된 시점으로부터 상기 냉각수가 주수된 압연재의 특정 지점의 온도가 상기 권취 온도 센서에 의해 측정된 시점인 압연재의 온도 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 권취 온도는,
    상기 제어 주기마다 한번 측정된 온도 또는 상기 제어 주기 동안 일정한 시간 간격을 가지고 측정된 복수 개의 온도의 평균인 압연재의 온도 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 주기는, 하기의 수학식 1:
    Tc = L / V
    에 따라 결정되며, Tc는 제어 주기, L은 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리 그리고 V는 압연재의 통판 속도를 포함하는 압연재의 온도 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 주기는, 하기의 수학식 2:
    Tc = L / V + Td
    에 따라 결정되며, Tc는 제어 주기, L은 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리, V는 압연재의 통판 속도, Td는 피드백 뱅크에 주수 개시 명령이 전달된 후 실제 주수될 때까지의 지연 시간을 포함하는 압연재의 온도 제어 장치.
  5. 권취 온도 센서에서, 정해진 통판 속도로 이송중인 압연재의 권취 온도를 측정하는 제1 단계; 및
    온도 제어 모듈에서, 상기 측정된 권취 온도가 목표 권취 온도를 추종하도록 제어 주기에 따라 상기 압연재의 표면에 냉각수를 주수하기 위한 피드백 뱅크에 주수 개시 명령을 전달하는 제2 단계를 포함하며,
    상기 제어 주기는, 상기 압연재의 통판 속도 및 상기 피드백 뱅크와 상기 권취 온도 센서간의 거리에 기초하여 연산되는 값으로, 상기 압연재의 특정 지점에 냉각수가 주수된 시점으로부터 상기 냉각수가 주수된 압연재의 특정 지점의 온도가 상기 권취 온도 센서에 의해 측정된 시점인 압연재의 온도 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 권취 온도는,
    상기 제어 주기마다 한번 측정된 온도 또는 상기 제어 주기 동안 일정한 시간 간격을 가지고 측정된 복수 개의 온도의 평균인 압연재의 온도 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어 주기는, 하기의 수학식 1:
    Tc = L / V
    에 따라 결정되며, Tc는 제어 주기, L은 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리 그리고 V는 압연재의 통판 속도를 포함하는 압연재의 온도 제어 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제어 주기는, 하기의 수학식 2:
    Tc = L / V + Td
    에 따라 결정되며, Tc는 제어 주기, L은 피드백 뱅크와 권취 온도 센서간의 거리, V는 압연재의 통판 속도, Td는 피드백 뱅크에 주수 개시 명령이 전달된 후 실제 주수될 때까지의 지연 시간을 포함하는 압연재의 온도 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0716624A (ja) * 1993-06-15 1995-01-20 Hitachi Ltd 被圧延材のトラッキング方法、圧延データの収集方法、装置および圧延制御システム
KR20030053621A (ko) * 2001-12-22 2003-07-02 주식회사 포스코 권취목표온도 변경을 통한 열연강판의 냉각제어방법

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