KR20000033981A - 열연 조압연에서 캠버측정 장치 및 그 장치를 이용한캠버제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판의 캠버량과 캠버곡율을 측정한 캠버 정보를 이용하여, 강판의 선단에 형성되는 캠버를 줄일 수 있는 캠버측정 장치 및 그 장치를 이용한 캠버제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 열연 공장의 압연라인에 배치되어 압연기에서 압하되어 나오는 강판의 캠버량 및 캠버곡율 등의 캠버 정보를 측정하는 것으로서, 조압연기의 출구쪽에 설치되는 다수의 CCD카메라(2, 3, 4, 5, 6, 7 ; Charge Coupled Device camera)들과, 상기 CCD카메라(2, 3, 4, 5, 6, 7)들에서 측정한 좌표값을 기준으로 캠버 정보를 연산하고, 상기 연산한 캠버 정보를 압연기 운전실에 전달하므로써, 강판에서 캠버의 발생을 줄일 수 있게 압연기들을 작동시키는 것을 특징으로 하는 캠버측정 장치가 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면, 강판의 캠버량과 캠버곡율을 입력하는 제1단계(S20)와, 상기 제1단계(S20)에서 입력된 강판의 캠버량과 캠버곡율로 압연기의 작업측과 구동측의 롤갭을 제어량을 연산하는 제2단계(S30)와, 상기 제2단계(S30)에서 연산한 롤갭 제어량을 압연기 운전실의 모니터에 표시하는 제3단계(S40)와, 상기 제3단계(S40)의 롤갭 제어량에 해당하는 압연기의 구동측 롤갭과 작업측 롤갭의 편차량으로 압연기의 작동시킴으로써, 강판의 캠버량을 제어하는 제4단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠버제어 방법이 제공된다.

Description

열연 조압연에서 캠버측정 장치 및 그 장치를 이용한 캠버제어 방법

본 발명은 열연 조압연에서 캠버측정 장치 및 그 장치를 이용한 캠버제어 방법에 관한 것이며, 특히, 열간압연공장의 조압연기와 사상압연기에서 압하되어 나오는 강판(bar)의 선단의 곡율인 캠버를 제어하는 캠버측정 장치 및 그 장치를 이용한 캠버제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서는 강판의 제조시, 강판이 굽어지는 캠버를 제어하기 위하여, 사이드 가이드(side guide)를 사용한 제어방법과 수식 모델을 이용한 제어방법이 사용된다.

먼저, 수식 모델을 이용한 캠버제어 방법을 적용하고 있는 일본국의 간또(神戶)제강에서는 일반적인 캠버 측정 장치 등의 부속설비를 사용하지 않고, 단지 압연기를 제어하는 제어프로그램만을 이용하여 캠버제어 및 웨지(wedge)를 제어하고자 시도하고 있다.

종래의 기술에 따른 사이드 가이드를 사용한 캠버제어 방법을 적용하고 있는 일본국의 가와사키(kawasaki)제철소의 미즈시마(水島)열연공장에서는 연속식 "조압연기 R4-R5"용 입측 출측 유압식 사이드 가이드를 설치하고, "조압연기 R-4"의 압연시에 소재가 편심되는 것을 방지한다. 그러한 사이드 가이드는 "조압연기 R-5"의 조압연기 출측 근처에서 소재의 최선단부를 구속하므로써, 선단부의 휨을 교정한다. 이와 같은 방식은, 대한민국의 포항 2 열연공장에서 최종 조압연기가 연속식으로 구성되어 있고, 이런 조압연기의 바(bar)의 길이가 상당히 길기 때문에, 상기 사이드 가이드를 효과적으로 사용할 수 있다. 그러나, 대한민국의 광양 2 열연공장과 같이, "조압연기 R2"의 마지막으로 압연롤을 통과시키는 다수의 패스(pass)를 가역(reversing)으로 압연하는 곳에서는 각 패스마다 레벨(leveling) 조절이 가능하기 때문에 효과가 반감되는 단점이 있다.

또한, 종래의 캠버측정 장치는 사상압연기 출측공정에서 응용되었지만 열연 조압연기 출측에서는 카메라 간격이 짧기 때문에 종래 방법으로는 캠버량 측정은 상대적으로 오차가 크게되고, 측정이 불가능하다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 첫 패스 압연으로 압하되어 나오는 강판의 캠버량과 캠버곡율을 측정한 캠버 정보를 이용하여, 강판의 선단에 형성되는 캠버를 줄일 수 있는 캠버측정 장치 및 그 장치를 이용한 캠버제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 캠버측정 장치를 적용할 압연기들의 배치관계를 설명하기 위한 평면도.

도 2는 본 발명의 캠버측정 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도.

도 3은 도 2에 도시된 캠버측정 장치를 이용하여 강판(bar)의 캠버량 측정방법을 설명하기 위한 평면도.

도 4는 도 2에 도시된 캠버측정 장치가 적용될 강판의 캠버 발생경향을 설명하기 위한 평면도.

도 5는 도 2에 도시된 캠버측정 장치를 이용한 캠버제어 방법을 설명하기 위한 블록도.

도 6은 도 2에 도시된 캠버측정 장치가 적용될 조압연기의 롤갭 조정방법을 설명하기 위한 정면도.

도 7a 및 도 7b는 도 2에 도시된 캠버측정 장치를 이용한 작업결과를 비교하기 위한 그래프.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1, 1a, 1b : 강판 2, 3, 4, 5, 6, 7 : CCD카메라

12 : 측정제어부 13, 14 : 모니터

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 열연 공장의 압연라인에 배치되어 압연기에서 압하되어 나오는 강판의 캠버량 및 캠버곡율 등의 캠버 정보를 측정하는 캠버측정 장치가 제공된다. 그러한 본 발명의 캠버측정 장치는 조압연기의 출구쪽에 설치되는 다수의 CCD카메라(Coupled Device camera)들과, 상기 CCD카메라들에서 측정한 좌표값을 기준으로 캠버 정보를 연산하고, 상기 연산한 캠버 정보를 압연기 운전실에 전달하므로써, 강판에서 캠버의 발생을 줄일 수 있게 압연기들을 작동시킨다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 캠버측정 장치를 이용한 캠버제어 방법이 제공된다. 그러한 본 발명의 캠버제어 방법은 압연기에서 압하되어 나오는 강판의 좌표값을 기준으로 계산한, 강판의 캠버량과 캠버곡율을 입력하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 입력된 강판의 캠버량과 캠버곡율로 압연기의 작업측과 구동측의 롤갭을 제어량을 연산하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 연산한 롤갭 제어량을 압연기 운전실의 모니터에 표시하는 제3단계와, 상기 제3단계의 롤갭 제어량에 해당하는 압연기의 구동측 롤갭과 작업측 롤갭의 편차량으로 압연기의 작동시킴으로써, 강판의 캠버량을 제어하는 제4단계를 포함한다.

아래에서, 본 발명에 따른 캠버측정 장치 및 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 캠버측정 장치를 적용할 압연기들의 배치관계를 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 캠버측정 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도이다. 또한, 도 3은 도 2에 도시된 캠버측정 장치를 이용하여 강판의 캠버량 측정방법을 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 캠버측정 장치가 적용될 강판의 캠버 발생경향을 설명하기 위한 평면도이다. 또한, 도 5는 도 2에 도시된 캠버측정 장치가 적용될 조압연기의 롤갭 조정방법을 설명하기 위한 정면도이다. 또한, 도 6은 도 2에 도시된 캠버측정 장치를 이용한 캠버제어 방법을 설명하기 위한 블럭도이며, 도 7a 및 도 7b는 도 2에 도시된 캠버측정 장치를 이용한 작업결과를 비교하기 위한 그래프이다.

도 1에 보이듯이, 본 발명의 캠버측정 장치가 적용될 첫번째 조압연기(8)는 제철소의 열연 공장의 압연라인에 배치되어 있다. 이런 첫번째 조압연기(8)에서 강판이 지나가는 방향에는 두번째 조압연기(9)가 배치되어 있다. 그리고, 두번째 조압연기(9)에서 강판이 압하되어 나오는 출구쪽에는 본 발명의 캠버측정 장치의 6대의 CCD카메라(2, 3, 4, 5, 6, 7 ; Charge Coupled Device camera)들이 배치되어 있다. 그러한, CCD카메라(2, 3, 4, 5, 6, 7)는 강판의 가장자리를 측정하는 것으로서, 5000 화소(pixel)의 좌표값을 구할 수 있는 것이다. 또한, 상기 6대의 CCD카메라(2, 3, 4, 5, 6, 7)들을 통과한 강판이 지나가는 방향에는 사상압연기(11)가 배치되어 있다.

강판은, 그 폭이 750 ∼ 1680 mm이고, 그 두께가 30 ∼ 110 mm이며, 그 길이가 25 ∼ 83 m이며, 그 온도는 1050 ∼ 1200 ℃로 형성된 것으로서, 두번째 조압연기(9)를 빠져나올 때, 선단에 캠버가 형성된다.

도 2에 보이듯이, 본 발명의 캠버측정 장치는 강판(1)에서 캠버가 형성되는 것을 제어하기 위해서, 다수의 CCD카메라(2, 3, 4, 5, 6, 7)에서 측정한 강판(1)의 폭(b)과, 중앙부의 위치를 이용하여, 캠버량 및, 캠버곡율 등과 같은 캠버 정보를 계산하고, 이렇게 계산된 캠버 정보를 압연기 운전실의 압연기 갭 설정 제어부에 전달하는 측정제어부(12)를 갖는다. 즉, 상기 측정제어부(12)는 강판(1)에서 캠버의 발생을 줄일 수 있게 압연기들의 작동을 제어하는데 필요한 캠버 정보를 제공한다. 그러한 이런 측정제어부(12)는 제철소의 자체 네트워크에 접속되어, 그 캠버 정보를 운영체제에서 공유할 수 있게 되어 있다.

또한, 본 발명의 캠버측정 장치는 조압연 운전실(21)과 사상압연 운전실(22)에서 작업자가 모니터링 할 수 있도록, 상기 측정제어부(12)에 전기적으로 접속된 모니터(13, 14)들을 갖는다.

아래에서, 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 캠버측정 장치를 이용하여, 강판의 캠버량을 측정하는 방법에 대해서 설명하겠다.

도 3에 보이듯이, 강판(1)의 캠버량을 측정하기 위해서는, 측정의 기준이 되는 기준점인 o(o1, o2)를 기준으로 한, 곡율반경(R)을 갖는 세점[x(x1, x2), y(y1, y2), z(z1, z2)]을 사용한다. 이런 세점을 사용할 경우에는 수평선상의 점인 w(w1,w2)를 기준으로 한, 단위 구간의 캠버량( Δw )을 구한다.

도 4에 보이듯이, 소정크기의 폭(b)를 갖는 강판(1a)의 캠버곡율( ρ )은 작업측으로 굽은것으로서, 양(+)의 기호를 갖고, 다른 강판(1b)의 캡곡율( ρ )은 구동측으로 굽은것으로서, 음(-)의 기호를 갖는다.

상기 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 CCD카메라(2, 3, 4, 5, 6, 7)로 5000 화소의 좌표값을 상기 강판(1, 1a, 1b)의 중앙부의 화상정보를 측정하고, 2차원의 절대좌표로 매핑한다. 그리고, 각각 쌍이되는 상기 세점[x(x1, x2), y(y1, y2), z(z1, z2)]의 좌표를 구한다. 이렇게 구한 좌표들을 이용하여 기준점에서 각각의 점까지의 길이(A, B, C)를 구하면 아래의 수학식 1과 같이 구할 수 있다.

A = -(x1²+ x2²)

B = -(y1²+ y2²)

C = -(z1²+ z2²)

그리고, 상기 수학식 1의 결과치를 이용하여, 기준점인 o(o1, o2)의 좌표를 구하면 아래의 수학식 2로 표시할 수 있다.

o1 = -A / 2

o2 = -B / 2

또한, 상기 수학식 1의 결과치를 이용하여 곡율반경(R)을 구하면 아래의 수학식 3으로 표시할 수 있다.

R = A²+ B²- 4C / 2

따라서, 상기 수학식 1, 2, 3에서 구한 값과, 상기 수평선상의 점w(w1, w2)를 이용하여, 상기 강판(1, 1a, 1b)의 단위 구간의 캠버량( Δw )과 캠버곡율( ρ )을 구하면, 아래의 수학식 4로 구해진다.

Δw = R - (o·w) = R - R²- {(x·Z)/2}²

ρ = 1 / R

아래에서, 상기와 같이 구한 캠버량과 캠버곡율을 이용하여, 강판에 형성되는 캠버를 제어하는 방법에 대해서 설명하겠다.

도 5에 보이듯이, 제철소의 조압연기 운전실에서는 조압연기를 작동시켜서, 강판의 압연을 시작한다(S10). 그런 다음, 상기와 같이 CCD 카메라로 측정하여 계산한 캠버량과 캠버곡율을 측정제어부에 입력한다(S20).

그리고, 측정제어부는 강판의 캠버량을 제어하기 위해서, 작업측의 롤갭 제어량(Swi)과 구동측의 롤갭 제어량(Sdi)을 아래의 수학식 5 및 수학식 6과 같이 구한다(S40).

상기 수학식 5와 수학식 6에서, Swi*는 설정 모델에서 미리 결정된 롤갭 설정량이고, L은 압연기 쵸오크의 사이 길이이다. 또한, 상기 수학식 5와 수학식 6에서, t는 강판의 나오는 쪽의 두께이고, Φ는 웨지율이고, ρ은 캠버곡율이며, ξ은 3차원 변형에 따른 캠버 변화 계수이며, λ는 압연시의 연신율이고, i는 강판의 패스 수이다.

이렇게 계산한 작업측의 롤갭 제어량(Swi)과 구동측의 롤갭 제어량(Sdi)은 조압연기 운전실로 전달되고, 상기 조압연기 운전실의 모니터를 통하여, 작업자에게 실시간으로 캠버 정보를 제공한다(S50).

그리고, 마지막으로 패스 작업을 한 강판의 캠버발생량을 사상압연기 운전실의 모니터를 통하여, 작업자에게 실시간으로 캠버 정보를 제공한다. 이렇게 캠버 정보를 받은 사상압연기 운전실에 의해 그 작동이 제어되는 사상압연기는, 도 6에 도시된 바와 같이, 워크롤(15)과 백업롤(16)을 어느 한쪽으로 경사지게 상하방향으로 이동시켜서 강판(1)을 압하시킨다. 그러한 사상압연기는 강판(1)을 압하하는 워크롤(15)들의 사이갭 중에서 작업측 갭과 구동측 갭의 편차량을 제어(S40)하므로써, 강판(1)의 캠버 발생을 억제시킨다. 그리고 다음 강판을 조압연기에 취입한다(S60).

도 7a 및 도 7b는 본장치의 현장 적용전과 후의 캠버 발생량을 샘플링 갯수를 기준으로 한 캠버량의 분포도이다. 도 7a는 본 발명의 캠버측정 장치 및 방법을 적용하기 전의 그래프로서, -30 에서 50 mm정도의 캠버가 발생되었다. 그러나, 본 발명의 캠버측정 장치 및 방법을 적용한 결과를 나타낸 도 7b에서는 -10 에서 20 mm정도로 크게 감소되었다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 캠버측정 장치 및 방법은 캠버 발생을 억제시키기 때문에, 사상압연시의 제품생산성을 향상시키고, 열연코일 형상품질 확보로 실제 제품을 생산하는 실수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 캠버측정 장치 및 방법은 캠버 발생을 억제시키기 위한 방안을 수립시에 자료를 제공할 수 있으며, 강판의 사행측정 기술력을 향상시킬 수 있고, 타분야 확대적용의 기반기술을 습득할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 캠버측정 장치 및 방법은 조압연설비를 보완하며, 캠버 발생 방지를 위한 조압연설비의 진단방안으로 사용될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 캠버측정 장치 및 방법은 제품의 품질향상에 다른 경제적인 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 캠버측정 장치 및 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (2)

1. 열연 공장의 압연라인에 배치되어 압연기에서 압하되어 나오는 강판의 캠버량 및 캠버곡율 등의 캠버 정보를 측정하는 것으로서,

   조압연기의 출구쪽에 설치되는 다수의 CCD카메라(2, 3, 4, 5, 6, 7 ; Charge Coupled Device camera)들과,

   상기 CCD카메라(2, 3, 4, 5, 6, 7)들에서 측정한 좌표값을 기준으로 캠버 정보를 연산하고, 상기 연산한 캠버 정보를 압연기 운전실에 전달하므로써, 강판에서 캠버의 발생을 줄일 수 있게 압연기들을 작동시키는 것을 특징으로 하는 캠버측정 장치.
2. 제1항에 따른 캠버측정 장치를 이용한 캠버제어 방법에 있어서,

   압연기에서 압하되어 나오는 강판의 좌표값을 기준으로 계산한, 강판의 캠버량과 캠버곡율을 입력하는 제1단계(S20)와,

   상기 제1단계(S20)에서 입력된 강판의 캠버량과 캠버곡율로 압연기의 작업측과 구동측의 롤갭을 제어량을 연산하는 제2단계(S30)와,

   상기 제2단계(S30)에서 연산한 롤갭 제어량을 압연기 운전실의 모니터에 표시하는 제3단계(S40)와,

   상기 제3단계(S40)의 롤갭 제어량에 해당하는 압연기의 구동측 롤갭과 작업측 롤갭의 편차량으로 압연기의 작동시킴으로써, 강판의 캠버량을 제어하는 제4단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠버제어 방법.