KR19990051963A - 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어장치및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤반발력검출신호에 포함된 고주파노이즈성분을 제거하고 신호의 지연현상을 해결하여 압하력제어의 안정성을 도모할 수 있는 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 방법은 박판주조시에 롤의 단위회전시마다 롤반발력값의 평균을 구하고, 상기 롤반발력의 평균값을 상기 목표반발력과 비교하는 박판주조시의 롤반발력으로 설정하여 롤반발력신호에 포함되는 고주파의 노이즈성분을 제거하는 단계를 포함하며, 본 발명에 의한 장치는 주조시 롤의 반발력을 감지하는 감지부와, 상기 감지부에 의하여 감지된 롤반발력과 목표반발력을 비교하여 주조속도를 제어하는 제어부를 구비하는 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어장치에 있어서, 상기 감지부에 의하여 측정된 롤반발력을 일정간격마다 샘플링하여 저장하는 버퍼부와, 설정된 평균화간격에 맞춰 상기 주조속도변화에 따라 상기 버퍼부에서 롤반발력이 저장되는 버퍼수를 계산하여 설정하는 버퍼수계산부와, 상기 버퍼부에 저장된 롤반발력을 단위시간마다 읽어들여 평균값을 계산하는 평균값계산부와, 상기 평균값계산부로부터 출력되는 평균화된 롤반발력신호를 로우패스필터링하는 로우패스필터링부를 구비한다.

Description

쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어장치 및 방법

본 발명은 용탕으로부터 직접 박판을 주조하는 쌍롤형 박판 제조장치에서 박판의 압하력을 일정하게 유지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압하력제어신호의 지연현상을 해결하며 압하력제어의 안정성을 도모할 수 있는 필터링기능을 구비한 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 쌍롤형 박판 제조장치는 도1에 도시한 바와 같이, 용탕(3)에 고인 용강을 회전하는 롤(1,2)를 통해 박판(5)으로 직접 주조하는 장치로써, 상기 주조된 박판(5)의 두께는 롤갭, 즉, 롤닙(4)간의 거리에 따른다.

그리고, 상기와 같은 롤갭을 일정하게 하여 박판(5)를 주조하는 경우,용탕(3)면의 출렁임 또는 롤의 표면조건 등에 의한 응고능 변화등으로 인하여 롤(1,2)의 반발력이 변화하게 되는데, 롤의 반발력을 일정하게 제어해주지 않으면, 박판에 가해지는 압하력이 변함으로써 주편의 내부조직이 불균일하게 되며, 냉연조직에서는 결정립의 불균일을 조장하게 된다.

또한 롤의 반발력이 불규칙하게 변화할 경우 에지댐(도시생략) 닙부위의 마모가 불균일하게 된다.

따라서, 상기 롤의 반발력을 일정하게 유지시켜야 하는데, 쌍롤형 박판제조장치에서 박판주조를 위해 고정롤(1)과 이동가능한 롤(2)사이로 용탕(3)을 주입하면, 롤갭이 일정한 경우 롤(1,2)의 회전속도가 빨라지면 롤의 반발력이 줄어들고, 반대로 롤(1,2)의 회전속도가 느려지면 롤의 반발력이 커지게 된다. 상기에서 롤갭은 주조되는 박판(5)의 실제두께로서, 이 롤갭은 일정하여야 한다.

이러한 롤갭이 일정할 때 롤의 반발력과 주조속도(롤(1,2)의 회전속도)와의 관계를 이용한 롤의 반발력에 따라 주조속도를 제어하여 압하력을 일정하게 유지시키는 압하력 제어방법이 적용되는 쌍롤형 박판제조장치에서 주조속도를 이용한 압하력 제어를 도2에 도시한다.

도2에서, 반발력감지부(21)에서 감지한 롤(2)의 반발력(S1)을 제어부(20)에서 원하는 롤반발력의 목표값(M)과 비교하고, 그 비교신호(S3)를 체크하여 PID제어부(23)에서 감지값(S1)이 목표값(M)보다 크면 주조속도가 빨라지도록, 목표값(M)보다 작으면 주조속도가 느려지도록 주조속도변화량(S4)을 출력하고, 이에 주조속도제어부(24)는 상기 주조속도변화량(S4)만큼 느려지거나 빨라진 주조속도(S5)로 롤(1,2)를 제어한다.

그런데, 이와같은 롤의 반발력에 비례하는 주조속도를 이용한 압하력제어가 적용된 실제 주조상황에서는, 상기와 같은 반발력감지부(21)에서 감지한 롤반발력에 노이즈 또는 실제 롤반발력의 빠른변화로 인한 고주파성분이 포함된다.

그리고, 주조속도 제어시의 물리적인 제한에 의해 상기와 같은 고주파성분에 따른 빠른 속도변화를 수행할 수 없으며, 또한 할 수 있다 하더라도 주조속도의 빠른변화는 주조결과에 나쁜영향을 주게 되기 때문에, 고주파성분을 제거하고 저주파성분만을 통과시키는 필터부(22)를 구비하여 롤반발력감지신호(S1)에 포함된 고주파노이즈성분을 제거한 후 사용하여 왔다.

그런데, 상기와 같이 필터부에 종래에 사용하는 로우패스필터는 필터링된 신호가 원래의 신호에 비해 시간적으로 지연되는 문제점이 있는 것으로, 이러한 신호의 지연현상은 실제 주조속도를 제어하는 경우, 제어루프를 불안정하게 만드는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 압하력제어신호의 지연현상을 해결하며 압하력제어의 안정성을 도모할 수 있는 필터링기능을 구비한 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명은 목표반발력에 대한 박판주조시의 롤반발력 변화에 따라서 주조속도를 가변제어하도록하는 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어방법에 있어서,

박판주조시에 롤의 단위회전시마다 롤반발력값의 평균을 구하고, 상기 롤반발력의 평균값을 상기 목표반발력과 비교하는 박판주조시의 롤반발력으로 설정하여 롤반발력신호에 포함되는 고주파의 노이즈성분을 제거하는 단계를 구비함에 의한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로써, 본 발명은 주조시 롤의 반발력을 감지하는 감지부와, 상기 감지부에 의하여 감지된 롤반발력과 목표반발력을 비교하여 주조속도를 제어하는 제어부를 구비하는 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어장치에 있어서,

상기 감지부에 의하여 측정된 롤반발력을 일정간격마다 샘플링하여 저장하는 버퍼부와,

설정된 평균화간격에 맞춰 상기 주조속도변화에 따라 상기 버퍼부에서 롤반발력이 저장되는 버퍼수를 계산하여 설정하는 버퍼수계산부와,

상기 버퍼부에 저장된 롤반발력을 단위시간마다 읽어들여 평균값을 계산하는 평균값계산부와,

상기 평균값계산부로부터 출력되는 평균화된 롤반발력신호를 로우패스필터링하는 로우패스필터링부를 구비함에 의한다.

도1은 쌍롤형 박판제조장치의 개략도이다.

도2는 쌍롤형 박판제조장치의 주조속도를 이용한 압하력제어루프를 보이는 블록도이다.

도3은 본 발명에 의한 주조속도를 이용한 압하력제어루프에 있어서 롤반발력신호에 포함된 고주파신호의 필터링방법을 설명하기 위한 블록도이다.

도4는 주조속도를 이용한 압하력제어방법을 사용하지 않은 경우의 주조데이타를 보이는 그래프이다.

도5는 주조속도를 이용한 압하력제어방법을 사용한 경우의 주조데이타를 보이는 그래프이다.

도6은 본 발명에 의하여 필터링된 압하력신호와 종래방법에 의하여 필터링된 압하력신호를 비교하는 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1, 2 : 롤 3 : 용탕 4 : 롤닙(roll nip)

5 : 박판 20 : 압하력제어부 21 : 반발력감지부

22 : 필터부 23 : PID제어부 24 : 주속제어부

31 : 버퍼 32 : 버퍼수계산부 33 : 평균값계산부

34 : 로우패스필터부

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

도3은 본 발명에 의한 주조속도를 이용한 압하력제어루프에 있어서 롤반발력신호에 포함된 고주파신호의 필터링방법을 설명하기 위한 블록도로써, 주조중 롤이 회전하는 동안 발생하는 롤의 반발력을 감지하는 반발력감지부(21)와, 상기 반발력감지부(21)에서 측정한 연속적인 롤반발력값을 단위시간(트리거타이밍)마다 추출하여 저장하는 버퍼부(31)와, 주조속도 즉 롤의 회전속도변화에 따라 가변되는 롤1회전당 롤반발력값의 수에 비례한 저장버퍼수를 계산하여 설정하는 버퍼수계산부(32)와, 상기 버퍼(부(31)에 저장된 롤 1회전동안의 롤반발력값을 평균하여 그 평균값을 출력하는 평균값계산부(33)와, 상기 평균값계산부(33)로부터 출력되는 롤반발력 평균값들을 연속적으로 연결시켜주는 로우패스필터부(34)와, 상기 로우패스필터부(34)를 통해 연속된 값으로 인가되는 평균화된 롤반발력신호를 목표반발력과 비교하여 압하력이 일정하도록 주조속도를 제어하는 압하력제어부(20)로 이루어진다.

상기와 같이 구현되는 반발력감지부(21)에서 감지된 롤반발력신호에 포함된 고주파성분을 제거하는 필터링방법의 개념은 반발력감지부(21)에 의해 측정된 주조시의 롤반발력을 일정한 단위시간(즉, 롤의 1회전)마다 평균함으로써, 포함된 고주파성분을 제거하고, 이렇게 고주파성분이 제거된 롤반발력측정값과 목표반발력값을 비교하여, 항시 목표반발력을 유지하도록 주조속도를 가변시키는 것으로써, 이를 도3을 참조하여 더 상세하게 설명한다.

도3에서, 주조중 롤이 회전하는 동안 발생하는 롤반발력은 반발력감지부(21)에 의해 측정된다.

그리고, 상기 반발력감지부(21)로부터 출력되는 롤반발력을 버퍼부(31)에 일정한 간격으로 저장한다.

상기 저장간격은 상기 연속된 롤반발력신호를 샘플링함으로서 발생하는 불연속성을 인식할 수 없을 정도로 짧게 설정하는 것으로, 예를 들어, 20msec정도로 아주 짧은 시간간격이다.

그리고, 버퍼수계산부(32)는 롤반발력을 평균값을 계산하는데 필요한 버퍼수를 계산하는 것으로, 만일 롤의 1회전단위로 평균값을 계산하도록 설정하였다면, 상기 버퍼부(31)의 저장간격이 일정하므로 주조속도의 변화에 따라서 롤의 1회전마다 샘플링되는 롤반발력신호의 수가 달라진다.

즉, 주조속도가 빨라지면 롤1회전에 소요되는 시간이 짧고 샘플링시간은 일정함으로, 샘플링되는 롤반발력신호의 수가 적어지고, 주조속도가 느려지면 롤1회전에 소요되는 시간이 느려지는 것이므로, 샘플링되는 롤반발력신호의 수가 많아진다. 그에 따라서 버퍼부(31)의 저장버퍼수도 증가하거나 줄거나 한다.

이렇게 하여, 버퍼부(31)는 상기 반발력감지부(21)에 의해 감지된 연속적인 롤반발력값을 항시 롤의 1회전단위로 저장하고, 상기 버퍼부(31)에 저장된 롤 1회전동안의 롤반발력값(S6)은 평균값계산부(33)에서 평균화된다.

그리고, 평균값계산부(33)에 의해 평균화되어 출력되는 롤반발력평균값들은 로우패스필터부(34)를 통과하면서 갑작스런 상승이나 하강없이 부드럽게 연결되어 압하력제어부(20)로 인가된다.

도4∼도6의 그래프는 실제 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조시간에 따른 압하력의 실제데이타에 따른 것이다.

상기에서, 도4는 본 발명과 같이 롤반발력변화에 따라 주조속도를 가변하여 압하력을 일정하게 유지시키는 압하력제어방법을 적용하지 않은 경우, 주조시간의 경과에 따라 나타나는 압하력의 변동을 보인 것으로, 주조시간경과에 따라 압하력이 큰값을 변함을 알 수 있다.

그리고, 도5는 롤반발력변화에 따라 주조속도를 가변하여 압하력을 일정하게 유지시키는 압하력제어방법을 적용하였을 때의 주조시간 경과에 따른 압하력변동을 보인 것으로, 상기 도4에 비하여 압하력이 일정하게 유지됨을 알 수 있다.

또한, 도6은 본 발명에 따른 필터링방법을 적용하였을 경우와 종래를 비교한 것으로, 전혀 필터링을 하지 않았을때의 주조시간경과에 따른 압하력신호(실선)에 고주파성분이 포함되어 있고, 종래의 단지 고주파성분을 제거하고 저주파성분만을 통과시키는 로우패스필터를 적용하였을때의 압하력신호(점선)에는 고주파성분을 제거되었으나 원래의 압하력신호(실선)과 비교하여 시간지연폭이 큼을 알 수 있다.

이에 비하여 본 발명에 의한 필터링방법을 적용하였을 경우, 압하력신호(굵은 선)는 고주파성분이 제거되었을 뿐만 아니라, 종래의 압하력신호(점선)에 비하여 원래의 압하력신호(실선)에 근사함을 알 수 있다.

이와같이 본 발명은 롤의 반발력에 따라서 주조 속도를 변화시켜감에 의하여 박판이 제조되는 과정에 생성되는 불균일한 박판의 압하력을 일정하게 제어하므로써 궁극적으로는 반발력의 변화에 따라 변화할 수 있는 내부 품질을 일정하게 하고, 에지댐의 마모를 균일하게 할 수 있는 효과가 있으며, 본 발명에 의한 필터링방법을 적용함으로써 신호지연현상을 해결하여, 상기 반발력변화에 따라 주조속도를 제어하는 제어동작을 안정성을 향상시키는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 목표반발력에 대한 박판주조시의 롤반발력 변화에 따라서 주조속도를 조정하여 압하력을 일정하게 유지시키는 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어방법에 있어서,

   박판주조시에 롤의 단위회전시마다 롤반발력값의 평균을 구하고, 상기 롤반발력의 평균값을 상기 목표반발력과 비교하는 박판주조시의 롤반발력으로 설정하여 롤반발력신호에 포함되는 고주파의 노이즈성분을 제거하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고주파의 노이즈성분을 제거하는 단계는

   상기 주조시간의 경과에 따라 변화하는 롤반발력을 검출하여 일정간격으로 버퍼에 저장하는 단계와,

   상기 단계에서 버퍼에 저장된 롤반발력의 평균을 계산하여 그 평균값을 출력하는 단계와,

   상기 단계에서 출력되는 평균값을 로우패스필터링하여 상기 목표반발력과 비교되도록 인가하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력제어방법.
3. 주조시 롤의 반발력을 감지하는 감지부와, 상기 감지부에 의하여 감지된 롤반발력과 목표반발력을 비교하여 주조속도를 제어하는 압하력제어부를 구비하는 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어장치에 있어서,

   상기 감지부에 의하여 측정된 롤반발력을 일정간격마다 샘플링하여 저장하는 버퍼부와,

   설정된 평균화간격에 맞춰 상기 주조속도변화에 따라 상기 버퍼부에서 롤반발력이 저장되는 버퍼수를 계산하여 설정하는 버퍼수계산부와,

   상기 버퍼부에 저장된 롤반발력을 단위시간마다 읽어들여 평균값을 계산하는 평균값계산부와,

   상기 평균값계산부로부터 출력되는 평균화된 롤반발력신호를 로우패스필터링하는 로우패스필터링부을 구비함을 특징으로 하는 쌍롤형 박판제조장치에서의 주조속도를 이용한 압하력 제어장치.