KR101482416B1 - 압연 채터링 저감 장치 - Google Patents

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Abstract

압연 채터링 저감 장치가 제공된다. 압연 채터링 저감 장치는, 강판의 이송 방향을 따라 순차적으로 구비된 F1 스탠드, F2 스탠드 및 F3 스탠드를 적어도 포함하는 마무리 압연 설비의 채터링 저감 장치에 있어서, F1 스탠드와 F2 스탠드 사이에 설치되어 F1 스탠드와 F2 스탠드 사이에 놓인 강판의 제1 장력을 제어하는 제1 루퍼와, F2 스탠드와 F3 스탠드 사이에 설치되어 F2 스탠드와 F3 스탠드 사이에 놓인 강판의 제2 장력을 제어하는 제2 루퍼와, 기준 강도 이상인 강판이 치입되면, 제1 루퍼를 통해서는 제1 장력을, 제2 루퍼를 통해서는 제2 장력을 제어함으로써, 강판의 압연시 발생하는 채터링을 저감하는 채터링 제어부를 포함함으로써, 압연시 발생하는 채터링을 저감할 수 있다.

Description

압연 채터링 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING ROLLING CHATTERING}
본 발명은 압연기의 채터링 저감에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 열간 압연 공정을 간략하게 나타낸 모식도이다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 일반적인 열간 압연 공정에서, 슬라브(S1)는 가열설비(10)에서 압연에 적당한 온도 예를 들어, 1,100~1,200 ℃로 가열된다. 가열설비(10)에서 가열된 슬라브(S1)는 조압연 설비(20)에서 폭 압연과 두께 압연이 실시되어 바(S2) 형태로 만들어지며, 이후 마무리 압연 설비(30)에서는 F1 스탠드 내지 F7 스탠드를 이용한 최종 두께 압연을 거쳐 원하는 두께의 스트립(S3)으로 압연될 수 있다. 이후, 스트립(S3)은 냉각설비(40)를 통과하면서 소정의 온도로 냉각된 후 권취 공정(50)으로 공급된다. 마지막으로, 권취 공정(50)에서는 냉각이 완료된 스트립(S3)을 코일 형태로 권취할 수 있다. 이하 슬라브(S1), 바(S2), 스트립(S3)은 강판(S)로 칭하기로 한다.
상술한 열연 압연 공정 중 특히 마무리 압연 설비(30)에서 사용되는 연속 압연기의 워크롤은 상하 2개로 짝을 이루어 압연을 하는데, 고강도강의 경우에는 연속압연과정에서 워크롤이 극심한 진동을 일으키면서 스트립 표면의 폭 방향으로 등 간격의 줄무늬 결함을 발생시켜 스트립 파단 및 스트립 표면 결함을 일으킨다. 이러한 스트립 표면의 등 간격 줄무늬를 채터링 마크라 하며, 이러한 연속 압연기의 이상 진동현상을 압연 채터링이라 한다.
상술한 채터링은, 작업 중에 소재와 제조장치 간에 일어나는 급격한 상대적인 진동으로써, 80년 이전에는 주로 절삭가공에서 사용하는 용어였으나, 압연작업의 고속화와 제품정도의 향상에 기인하여 근래에는 압연작업 중에 일어나는 진동현상도 채터링이라 하고 있다. 압연기에서의 채터링 현상은 제품의 품질에 지대한 영향을 미칠 뿐만 아니라 설비의 수명단축 또는 설비사고의 주된 원인이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 고강도강의 경우 압연시 발생되는 채터링을 저감할 수 있는 장치을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 강판의 이송 방향을 따라 순차적으로 구비된 F1 스탠드, F2 스탠드 및 F3 스탠드를 적어도 포함하는 마무리 압연 설비의 채터링 저감 장치에 있어서, 상기 F1 스탠드와 상기 F2 스탠드 사이에 설치되어 상기 F1 스탠드와 상기 F2 스탠드 사이에 놓인 강판의 제1 장력을 제어하는 제1 루퍼; 상기 F2 스탠드와 상기 F3 스탠드 사이에 설치되어 상기 F2 스탠드와 상기 F3 스탠드 사이에 놓인 강판의 제2 장력을 제어하는 제2 루퍼; 및 기준 강도 이상인 강판이 치입되면, 상기 제1 루퍼를 통해서는 상기 제1 장력을, 상기 제2 루퍼를 통해서는 상기 제2 장력을 제어함으로써, 상기 강판의 압연시 발생하는 채터링을 저감하는 채터링 제어부를 포함하는 채터링 저감 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 채터링 제어부는, 상기 제2 장력이 적어도 상기 제1 장력 이상이 되도록 상기 제2 루퍼를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 기준 강도는 470Mpa로, 상기 채터링 제어부는, 상기 마무리 압연 설비로 치입되는 상기 강판의 두께 및 폭에 따라 상기 제2 장력을 차등 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 채터링 제어부는, 상기 강판의 두께가 2.5mm 미만임과 동시에 폭이 1300mm 미만이면, 상기 제2 장력이 1.8Kg/mm2이 되도록 상기 제2 루퍼를 제어하며, 상기 강판의 두께가 2.5mm 이상 3.0mm미만 임과 동시에 폭이 1300mm 미만이면, 상기 제2 장력이 1.5Kg/mm2이 되도록 상기 제2 루퍼를 제어하며, 상기 강판의 두께가 3.0mm 이상 3.55mm 미만 임과 동시에 폭이 1300mm 미만이면, 상기 제2 장력이 1.2Kg/mm2이 되도록 상기 제2 루퍼를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 채터링 제어부는, 상기 기준 강도 이상인 강판이 치입되면, 상기 기준 강도 미만인 강판의 치입시 미리 설정된 상기 제1 장력 및 상기 제2 장력보다 적어도 2배 이상이 되도록 상기 제1 루퍼 및 상기 제2 루퍼를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 채터링 제어부는, 하기의 수학식: T1+FR+f1 < T2+f2을 만족하도록 상기 제1 루퍼 및 상기 제2 루퍼를 통해 상기 제1 장력 및 상기 제2 장력을 각각 제어하며, T1은 제1 장력, FR 은 압연 반력, f1은 상기 F2 스탠드의 입측 마찰력, T2는 제2 장력, f1은 상기 F2 스탠드의 출측 마찰력일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 채터링 저감 장치는, 상기 F2 스탠드를 통과하는 강판의 두께를 “1”의 이득값으로 제어하는 제1 롤갭 제어부; 및 상기 F3 스탠드를 통과하는 강판의 두께를 “1”의 이득값으로 제어하는 제2 롤갭 제어부를 더 포함하며, 상기 제1 롤갭 제어부 및 상기 제2 롤갭 제어부는, 상기 강판의 강도, 두께 및 폭에 따라 상기 이득값을 하향하여 상기 강판의 두께를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제1 롤갭 제어부 및 상기 제2 롤갭 제어부는, (ⅰ) 두께가 2.1mm이하이며, 강도가 36Kg/mm2 미만인 강판에 대하여, 상기 강판의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.6의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.6의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 상기 강판의 두께를 제어하며, (ⅱ) 두께가 2.1mm이하이며, 강도가 36Kg/mm2 이상이며 44Kg/mm2 미만 인 강판에 대하여, 상기 강판의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.6의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.5의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 상기 강판의 두께를 제어하며, (ⅲ) 두께가 2.1mm이하이며, 강도가 44Kg/mm2 이상이며 51Kg/mm2 미만 인 강판에 대하여, 상기 강판의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.5의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.5의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 상기 강판의 두께를 제어하며, (ⅳ) 두께가 2.1mm이하이며, 강도가 51Kg/mm2 이상인 강판에 대하여, 상기 강판의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.5의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.5의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 상기 강판의 두께를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전단 스탠드 특히, F2 스탠드를 기준으로 입측과 출측의 장력을 제어함으로써, 압연시 발생하는 채터링을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 전단 스탠드 중 F2 스탠드 및 F3 스탠드의 자동 두께 제어(Automatic Gauge Control)시의 이득값을 하향함으로써, 압연시 발생하는 채터링을 저감할 수 있다.
도 1은 종래 압연 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 채터링이 발생되는 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 루퍼 제어를 이용한 채터링 저감 장치의 구성도이며,
도 3b는 스탠드 입출측의 장력을 모두 상향한 경우 압연하중의 감소를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 롤갭 제어를 이용한 채터링 저감 장치의 구성도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 롤갭 제어부를 동작 관계를 나타낸 신호 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 채터링이 발생되는 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 통상적인 압연은 하기의 수학식 1에 따른 조건을 만족하면서 압연을 수행하게 되며, 이와 같이 출측의 힘의 합(f2+T2)이 입측의 힘의 합(T1+f1+FR) 보다 큰 경우에는 채터링이 발생되지 않는다.
[수학식 1]
T1+f1+FR < f2+T2
여기서, T1은 입측 장력, T2는 출측 장력, f1은 입측 마찰력, f2는 출측 마찰력, FR은 압연 반력을 의미한다.
하지만, 고강도강의 경우에는 상술한 수학식 1에 따른 압연 조건이 깨져 하기의 수학식 2에 따라 압연되게 된다. 즉, 입측의 힘의 합(T1+f1+FR)이 출측의 힘의 합(f2+T2) 보다 커지게 되며, 이러한 경우 중립점(N)이 출측으로 이동하게 됨에 따라 채터링을 발생시키게 되는 것이다.
[수학식 2]
T1+f1+FR ≥ f2+T2
한편, 상술한 도 2에서, 미설명된 부호 중, 각도 α는 치입각을, H는 강판의 입측 두께를, h는 강판의 출측 두께를, S는 강판을, WR는 스탠드의 작업롤을 의미한다.
따라서, 고강도강의 경우에 발생될 수 있는 채터링을 저감하기 위해서는, 상술한 수학식 1을 만족시키도록 제어할 필요가 있다. 수학식 1에서 조절 가능한 변수는 입측 장력(T1), 출측 장력(T2) 그리고 압연 반력(FR)이며, 이들 중 입측 장력(T1) 및 출측 장력(T2)은 스탠드 사이에 설치된 루퍼 제어를 통해, 압연 반력(FR)은 자동 두께 제어(Automatic Gauge Control, AGC)를 이용하여 제어할 수 있다. 이하에서는 제1 실시 형태로 루퍼 제어를 이용한 채터링 저감 장치를, 제2 실시 형태로 자동 두께 제어(AGC)를 이용한 채터링 저감 장치를 상세하게 설명한다.
가. 제1 실시 형태에 의한 루퍼 제어를 이용한 채터링 저감 장치
도 3a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 루퍼 제어를 이용한 채터링 저감 장치의 구성도이며, 도 3b는 스탠드 입출측의 장력을 모두 상향한 경우 압연하중의 감소를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 채터링 저감 장치는, 강판(S)의 이송 방향을 따라 순차적으로 구비된 F1 스탠드, F2 스탠드 및 F3 스탠드를 적어도 포함하는 마무리 압연 설비(30)의 채터링 저감 장치에 있어서, F1 스탠드와 F2 스탠드 사이에 설치되어 F1 스탠드와 F2 스탠드 사이에 놓인 강판의 제1 장력(T1)을 제어하는 제1 루퍼(300)와, F2 스탠드와 F3 스탠드 사이에 설치되어 F2 스탠드와 F3 스탠드 사이에 놓인 강판의 제2 장력(T2)을 제어하는 제2 루퍼(310)와, 기준 강도 이상인 강판이 치입되면, 제1 루퍼(300)를 통해서는 제1 장력(T1)을, 제2 루퍼(310)를 통해서는 제2 장력(T2)을 제어함으로써, 강판의 압연시 발생하는 채터링을 저감하는 채터링 제어부(320)를 포함할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 3b을 참조하여 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 채터링 저감 장치 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 마무리 압연 설비(30)는 강판(S)의 이송 방향으로 따라 정렬된 다수 개의 스탠드들(F1 내지 F7, 도 3에서는 F1 스탠드 내지 F3 스탠드만 도시함)를 포함하며, 각 스탠드들(F1 내지 F7)은 워크롤(Work Roll, WR)과 백업롤(BackUp Roll, BUR)을 포함하여 구성된다.
일반적으로 스탠드들(F1 내지 F7) 사이에는 강판(S)의 장력을 제어하기 위해 루퍼가 설치되며, 본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 제1 루퍼(300)는 F1 스탠드와 F2 스탠드 사이에 설치되어 F1 스탠드와 F2 스탠드 사이에 놓인 강판의 장력인 제1 장력(T1)을 제어할 수 있으며, 제2 루퍼(310)는 F2 스탠드와 F3 스탠드 사이에 설치되어 F2 스탠드와 F3 스탠드 사이에 놓인 강판의 장력인 제2 장력(T2)을 제어할 수 있다.
상술한 제1 루퍼(300)는 루퍼롤(301)과, 루퍼롤(301)에 연장된 로드(302) 및 로드(302) 단부에 설치되어 로드(302)를 선회시켜 루퍼롤(301)이 강판(S)의 하면을 가압하도록 하는 루퍼모터(303)를 포함하며, 루퍼(300)의 주위에는 로드(302)의 선회각도를 측정하는 각도측정센서(304)와, 루퍼모터(303)의 회전을 제어하는 루퍼모터 제어부(305)와, 강판(S)의 장력을 측정하는 장력측정센서(306)와, 루퍼모터 제어부(305)에 설정치의 정보를 제공하는 채터링 제어부(320)가 설치된다.
마찬가지로, 제2 루퍼(310)는 루퍼롤(311)과, 루퍼롤(311)에 연장된 로드(312) 및 로드(312) 단부에 설치되어 로드(312)를 선회시켜 루퍼롤(311)이 강판(S)의 하면을 가압하도록 하는 루퍼모터(313)를 포함하며, 루퍼(310)의 주위에는 로드(312)의 선회각도를 측정하는 각도측정센서(314)와, 루퍼모터(313)의 회전을 제어하는 루퍼모터 제어부(315)와, 강판(S)의 장력을 측정하는 장력측정센서(316)와, 루퍼모터 제어부(315)에 설정치의 정보를 제공하는 채터링 제어부(320)가 설치된다.
이하, 도 2 및 도 3a을 참조하여 제1 루퍼(300)를 이용한 강판(S)의 장력을 제어하는 과정을 설명하면, 루퍼롤(301)은 강판(S)이 F1 스탠드를 통과할 때에는 강판(S)의 진행방향과 평행하게 0°도 눕혀져 있다가, 강판(S)이 F2 스탠드의 작업롤(WR)에 물려 F2 스탠드를 통과한 순간부터 소정의 시간(Δt; 약 1초) 정도의 시간이 경과한 후에 루퍼(300)는 루퍼모터(303)의 기동에 의해 강판(S)의 방향으로 설정된 입력각(약 20도)만큼 선회하여 강판(S)의 하면을 가압한다.
이때의 루퍼롤(301)이 강판(S)의 하면에 가하는 토크(topque)는 이미 설정되어 있다. 따라서, 강판(S)의 두께가 얇거나, 또는 강판(S)의 재질 즉, 연질 또는 경질에 상관없이 루퍼롤(301)은 일정한 각도만큼 선회하여 강판(S)의 하면을 일정한 토크로 가압한다. 이와 같이, 일정한 토크와 각도로 선회한 루퍼롤(301)은 일정시간동안 강판(S)을 가압하게 된다. 그리고, 그 일정시간이 경과하게 되면, 장력측정센서(306)에서는 강판(S)에 걸린 장력을 측정하고, 이 정보는 피드백(feedback) 되어 루퍼모터 제어부(305)에 입력되고, 루퍼모터 제어부(305)는 루퍼모터(303)로 전류제어치를 입력하여 F1 스탠드와 F2 스탠드 사이에 놓인 강판(S)에 걸리는 장력을 제어하게 된다.
제2 루퍼(310)의 동작 역시 상술한 제1 루퍼(300)와 동일하므로, 발명의 간명화를 위해 생략하기로 한다.
한편, 채터링 제어부(320)는 기준 강도 이상인 강판이 치입되면, 제1 루퍼(300)를 통해서는 강판(S)의 제1 장력(T1)을, 제2 루퍼(310)를 통해서는 강판(S)의 제2 장력(T2)을 제어함으로써, 강판(S)의 압연시 발생하는 채터링을 저감할 수 있다. 여기서, 기준 강도는 470MPa 이상으로, 본 발명은 상술한 470MPa 이상의 강도를 가진 고강도강에 적용될 수 있으며, 채터링 제어부(320)은 상술한 수학식 1을 만족하도록 제1 루퍼(300) 및 제2 루퍼(310)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 채터링 제어부(320)는, 기준 강도 이상인 강판이 치입되면, 하기의 표 1에 도시된 바와 같이, F2 스탠드와 F3 스탠드 사이의 강판(S)의 제2 장력(T2)이 적어도 F1 스탠드와 F2 스탠드 사이에 놓인 강판(S)의 제1 장력(T1) 이상이 되도록 제2 루퍼(310)를 제어할 수 있다. 이는 상술한 바와 같이, 고강도강이 F2 스탠드에 치입될 경우 채터링이 발생되지 않는 조건인 수학식 1을 만족시키도록 제2 장력(T2)을 제1 장력(T1)보다 크게 함으로써 채터링을 저감시키기 위함이다.
[표 1]
Figure 112013059951715-pat00001

또한, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 채터링 제어부(320)는, 마무리 압연 설비(30)로 치입되는 강판(S)의 두께(t) 및 폭(W)에 따라 제2 장력(T2)을 차등 제어할 수 있다. 즉, 표 1에 도시된 바와 같이, 강판(S)의 두께(t)가 2.5mm 미만임과 동시에 폭(W)이 1300mm 미만이면, 제2 장력(T2)이 1.8Kg/mm2이 되도록 제2 루퍼(310)를 제어하며, 강판(S)의 두께(t)가 2.5mm 이상 3.0mm미만 임과 동시에 폭(W)이 1300mm 미만이면, 제2 장력(T2)이 1.5Kg/mm2이 되도록 제2 루퍼(310)를 제어하며, 강판(S)의 두께(t)가 3.0mm 이상 3.55mm 미만 임과 동시에 폭(W)이 1300mm 미만이면, 제2 장력(T2)이 1.2Kg/mm2이 되도록 제2 루퍼(310)를 제어할 수 있다. 여기서, 강판(S)의 두께(t)가 3.0mm 이상 3.55mm 미만인 경우에는 제1 장력(T1)과 제2 장력(T2)이 동일하게 1.2Kg/mm2이나, 상술한 두께(t)에서는 압연 채터링이 거의 일어나지 않기 때문에 제1 장력(T1)과 제2 장력(T2)의 크기 차이는 문제가 되지 않는다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 기준 강도 이상인 강판(S)이 치입되면, 채터링 제어부(320)는, 상술한 표 1에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 기존의 제1 장력(T1) 및 제2 장력(T2)(0.3 ~ 0.6Kg/mm2)보다 적어도 2배 이상이 되도록 제1 루퍼(300) 및 제2 루퍼(310)를 제어할 수 있다.
즉, 제1 장력(T1)과 제2 장력(T2)을 모두 증가시키는 경우에는 워크롤(WR)을 위쪽 방향으로 들게 되어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 압연 하중(Roll Force, RF)을 감소시킬 수 있으며, 압연 하중의 감소는 압연 반력(FR)을 감소시킬 수 있다. 따라서, 제1 루퍼(300) 및 제2 루퍼(310) 제어를 통해 제1 장력(T1)과 제2 장력(T2)을 모두 증가시킴으로써, 수학식 1을 만족시켜 압연 채터링을 저감시킬 수 있는 것이다. 한편, 도 3b에서, X축은 강판의 길이를, Y축은 압연 부하를, 도면부호 351은 제1 장력(T1)과 제2 장력(T2)을 모두 증가시킨 강판(S)을, 도면부호 352은 제1 장력(T1)과 제2 장력(T2)을 제어하지 않은 경우의 강판(S), 즉 비교재이다.
나. 제2 실시 형태에 의한 채터링 저감 장치
도 4a는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 롤갭 제어를 이용한 채터링 저감 장치의 구성도이며, 도 4b는 도 4a에 도시된 롤갭 제어부를 동작 관계를 나타낸 신호 흐름도이다. 도 4a 및 도 4b에서는 하나의 스탠드(F2)에 대한 롤갭 제어부(400)를 도시하고 있으나, 다른 스탠드(F1, F3 내지 F7)에도 동일하게 적용될 수 있으며, 이하에서는 발명의 간명화를 위해 F2 스탠드의 롤갭 제어부(400)에 대해서만 설명하기로 한다.
이하, 도 4a 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 롤갭 제어를 이용한 채터링 저감 장치 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 강판(S)의 상하에는 워크롤(Work Roll)(WR)이 있으며, 이런 워크롤(WR)의 상하에는 백업롤(Back-up Roll)(BUR)이 워크롤(WR)을 지지하면서 회전할 수 있다. 그리고, 상부 백업롤(BUR)은 그 상부에 설치된 롤갭 제어부(400)에 의해 압연하중을 받게 되며, 가해지는 압연하중은 로드셀(401)에 의해 검출되어 두께제어기(403)에 전달될 수 있다. 유사하게, 롤갭 제어부(400)에는 롤갭측정기(402)가 설치되어 있으며, 롤갭측정기(402)는 압하위치를 검출하고, 검출한 압하위치를 두께제어기(403)로 전달할 수 있다. 로드셀(401)과 롤갭측정기(402)에서 측정된 데이터(즉 압연하중과 압하위치)는 두께제어기(403)에 전달되며, 두께제어기(403)는 전달받은 데이터를 이용하여, 도 4b에 도시된 바와 같이 롤갭 제어를 위한 계산값을 연산한 후, 구동기(404)로 전달하며, 구동기(404)는 전달받은 계산값에 따라 롤갭 제어부(400)의 작동에 필요한 구동력을 제공한다. 상술한 롤갭 제어 과정은 자동 두께 제어(Automatic Gauge Control, AGC)라고도 한다.
상술한 두께제어기(403)는, 도 4b 및 하기의 수학식 3에 도시된 바와 같은 연산을 통해 계산된 계산값을 구동기(404)로 전달하게 된다.
[수학식 3]
Figure 112013059951715-pat00002
여기서, Δh는 F2 스탠드의 출측 강판 두께 편차, M은 밀정수, Kg는 이득값, ΔF는 압연 하중의 변동량, ΔS는 압하 위치 이동량을 나타낼 수 있다.
상술한 수학식 3에서도 알 수 있듯이, 롤갭 제어시에는 압연 하중의 변동량(ΔF)을 참조하므로, 채터링으로 인해 압연 하중이 시시각각 변동되는 경우까지 이득값(Kg) "1"을 그대로 사용할 경우에는 롤갭 제어로 인해 채터링이 더욱 심해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2 실시 형태에서는 상술한 이득값을 하향하여 강판(S)의 두께를 제어함으로써, 채터링을 저감할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에서는, 압연 채터링 저감을 위해 F2 스탠드의 롤갭 제어를 위한 제1 롤갭 제어부(400)와, F3 스탠드의 롤갭 제어를 위한 제2 롤갭 제어부(미도시)를 사용한다. 이는 고강도강의 경우 채터링이 주로 전단 스탠드(F1 내지 F3)에서 발생되며, 이득값 제어는 F2 스탠드 및 F3 스탠드에 대해 수행되는데, 그 이유는 F1 스탠드의 경우 이득값 하향을 통한 롤갭 제어를 통해서 얻을 수 있는 채터링 저감 효과가 미미하기 때문이다.
따라서, 제1 롤갭 제어부(400) 및 제2 롤갭 제어부(미도시)는, 강판(S)의 강도, 두께 및 폭에 따라 이득값을 하향(재조정)하여 강판(S)의 두께를 제어할 수 있다.
하기의 표 2에 강판(S)의 강도, 두께 및 폭에 따라 재조정된 이득값을 정리하였다. 표 2에서, 장력(TS)의 단위는 Kg/mm2이며, 폭(W)과 두께(t)의 단위는 mm이다.
[표 2]
Figure 112013059951715-pat00003

구체적으로 상술한 표 2에서 정리된 바와 같이, F2 스탠드의 롤갭 제어를 위한 제1 롤갭 제어부(400) 및 제2 롤갭 제어부(미도시)는, (ⅰ) 두께(t)가 2.1mm이하이며, 강도가 36Kg/mm2 미만인 강판(S)에 대하여, 강판(S)의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.6의 이득값으로, 강판(S)의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.6의 이득값으로, 강판(S)의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 강판(S)의 두께를 제어하며, (ⅱ) 두께(t)가 2.1mm이하이며, 강도가 36Kg/mm2 이상이며 44Kg/mm2 미만 인 강판(S)에 대하여, 강판(S)의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.6의 이득값으로, 강판(S)의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.5의 이득값으로, 강판(S)의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 강판(S)의 두께를 제어하며, (ⅲ) 두께가 2.1mm이하이며, 강도가 44Kg/mm2 이상이며 51Kg/mm2 미만 인 강판(S)에 대하여, 강판(S)의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.5의 이득값으로, 강판(S)의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.5의 이득값으로, 강판(S)의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 강판(S)의 두께를 제어하며, (ⅳ) 두께(t)가 2.1mm이하이며, 강도가 51Kg/mm2 이상인 강판(S)에 대하여, 강판(S)의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.5의 이득값으로, 강판(S)의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.5의 이득값으로, 강판(S)의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 강판(S)의 두께를 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전단 스탠드 특히, F2 스탠드를 기준으로 입측과 출측의 장력을 제어함으로써, 압연시 발생하는 채터링을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 전단 스탠드 중 F2 스탠드 및 F3 스탠드의 자동 두께 제어시의 이득값을 하향함으로써, 압연시 발생하는 채터링을 저감할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 즉, 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.
10: 가열 설비 20: 조압연 설비
30: 마무리 압연 설비 40: 냉각 공정
50: 권취 공정 300: 제1 루퍼
310: 제2 루퍼 320: 채터링 제어부
400: 롤갭 제어부

Claims (8)

  1. 강판의 이송 방향을 따라 순차적으로 구비된 F1 스탠드, F2 스탠드 및 F3 스탠드를 적어도 포함하는 마무리 압연 설비의 채터링 저감 장치에 있어서,
    상기 F1 스탠드와 상기 F2 스탠드 사이에 설치되어 상기 F1 스탠드와 상기 F2 스탠드 사이에 놓인 강판의 제1 장력을 제어하는 제1 루퍼;
    상기 F2 스탠드와 상기 F3 스탠드 사이에 설치되어 상기 F2 스탠드와 상기 F3 스탠드 사이에 놓인 강판의 제2 장력을 제어하는 제2 루퍼; 및
    기준 강도 이상인 강판이 치입되면, 상기 제1 루퍼를 통해서는 상기 제1 장력을, 상기 제2 루퍼를 통해서는 상기 제2 장력을 제어함으로써, 상기 강판의 압연시 발생하는 채터링을 저감하는 채터링 제어부를 포함하고,
    상기 채터링 제어부는,
    상기 제2 장력이 적어도 상기 제1 장력 이상이 되도록 상기 제2 루퍼를 제어하는 채터링 저감 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준 강도는 470Mpa로,
    상기 채터링 제어부는,
    상기 마무리 압연 설비로 치입되는 상기 강판의 두께 및 폭에 따라 상기 제2 장력을 차등 제어하는 채터링 저감 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 채터링 제어부는,
    상기 강판의 두께가 2.5mm 미만임과 동시에 폭이 1300mm 미만이면, 상기 제2 장력이 1.8Kg/mm2이 되도록 상기 제2 루퍼를 제어하며,
    상기 강판의 두께가 2.5mm 이상 3.0mm미만 임과 동시에 폭이 1300mm 미만이면, 상기 제2 장력이 1.5Kg/mm2이 되도록 상기 제2 루퍼를 제어하며,
    상기 강판의 두께가 3.0mm 이상 3.55mm 미만 임과 동시에 폭이 1300mm 미만이면, 상기 제2 장력이 1.2Kg/mm2이 되도록 상기 제2 루퍼를 제어하는 채터링 저감 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 채터링 제어부는,
    상기 기준 강도 이상인 강판이 치입되면, 상기 기준 강도 미만인 강판의 치입시 미리 설정된 상기 제1 장력 및 상기 제2 장력보다 적어도 2배 이상이 되도록 상기 제1 루퍼 및 상기 제2 루퍼를 제어하는 채터링 저감 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 채터링 제어부는,
    하기의 수학식:
    T1+FR+f1 < T2+f2
    을 만족하도록 상기 제1 루퍼 및 상기 제2 루퍼를 통해 상기 제1 장력 및 상기 제2 장력을 각각 제어하며, T1은 제1 장력, FR 은 압연 반력, f1은 상기 F2 스탠드의 입측 마찰력, T2는 제2 장력, f1은 상기 F2 스탠드의 출측 마찰력인 채터링 저감 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 채터링 저감 장치는,
    상기 F2 스탠드를 통과하는 강판의 두께를 “1”의 이득값으로 제어하는 제1 롤갭 제어부; 및
    상기 F3 스탠드를 통과하는 강판의 두께를 “1”의 이득값으로 제어하는 제2 롤갭 제어부를 더 포함하며,
    상기 제1 롤갭 제어부 및 상기 제2 롤갭 제어부는, 상기 강판의 강도, 두께 및 폭에 따라 상기 이득값을 하향하여 상기 강판의 두께를 제어하는 채터링 저감 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 롤갭 제어부 및 상기 제2 롤갭 제어부는,
    (ⅰ) 두께가 2.1mm이하이며, 강도가 36Kg/mm2 미만인 강판에 대하여,
    상기 강판의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.6의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.6의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 상기 강판의 두께를 제어하며,
    (ⅱ) 두께가 2.1mm이하이며, 강도가 36Kg/mm2 이상이며 44Kg/mm2 미만 인 강판에 대하여,
    상기 강판의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.6의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.5의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 상기 강판의 두께를 제어하며,
    (ⅲ) 두께가 2.1mm이하이며, 강도가 44Kg/mm2 이상이며 51Kg/mm2 미만 인 강판에 대하여,
    상기 강판의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.5의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.5의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 상기 강판의 두께를 제어하며,
    (ⅳ) 두께가 2.1mm이하이며, 강도가 51Kg/mm2 이상인 강판에 대하여,
    상기 강판의 폭(W)이 1100mm미만이면 0.5의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1100m이상이며 1250mm미만이면 0.5의 이득값으로, 상기 강판의 폭(W)이 1250m이상이면 0.5의 이득값으로 상기 강판의 두께를 제어하는 채터링 저감 장치.
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