KR20010016795A

KR20010016795A - 스트립 선단부의 스탠드별 압연하중 설정방법

Info

Publication number: KR20010016795A
Application number: KR1019990031921A
Authority: KR
Inventors: 장영상; 이용석
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-03-05

Abstract

본 발명은 제철소의 열연공정에서 압연기의 압연하중을 설정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열간압연강판을 제조하는 경우, 강판의 선단부가 보다 안정되게 통판되도록 하기 위한 스트립 선단부의 스탠드별 압연하중 설정방법에 관한 것이다.

본 발명은 5 내지 7개의 연속된 스탠드로 이루어진 다듬질 압연기의 스탠드별 압연하중 설정방법에 있어서, 스탠드별 초기압연하중을 아래의 수학식으로서 계산하는 단계; n대 스탠드의 초기압연하중의 합계(P)(total)를 수학식 2로서 구하는 단계; 각 스탠드별의 압연하중기준을 설정하는 단계; 상기 n대 스탠드 초기 압연하중 합계(P(total))를 이용하여 하기의 수학식(3)에 따라서 각 스탠드의 보정 압연하중을 구하는 단계; 상기 압연수식 모델에 의해서 구해진 각 스탠드의 초기압연하중(P)과 각 스탠드 보정압연하중을 이용하여 통판성이 안정한 최종압연하중을 하기 식(4)에 따라서 구하는 단계; 최종압연하중을 각 스탠드에 설정하는 단계;를 포함하는 스트립 선단부의 스탠드별 압연하중 설정방법을 제공한다.

Description

스트립 선단부의 스탠드별 압연하중 설정방법{METHOD FOR SETTING A MILLING LOAD ON THE STAND ACCORDING TO STRIP LEADING EDGE}

일반적으로, 열연압연강판을 제조하기 위해서 연속주조공장이나 분괴공장에서 만들어진 슬라브(통상 두께 : 150 내지 270mm, 폭 : 700 내지 2250mm, 길이 : 4000 내지 12000mm)를 소정의 온도(1050 내지 1350℃)로 가열 및 소정의 시간( 150 내지 250분)으로 균열시킨 후 조압연공정으로 투입시킨다.

상기 조압연 공정은 연속압연기인 다듬질 압연기(10)에서 압연하기 좋도록 충분히 균열된 슬라브(스트립)(15)를 소정의 두께( 25 내지 50mm )로 압연하는 공정과 폭압연공정으로 나누어진다. 두께압연은 수평압연기(10)를 사용하여 실시하며, 폭압연은 수직압연기를 이용하여 실시한다. 다듬질 압연공정은 조압연이 끝난 소정의 소재를 수요가가 요구하는 최종적인 두께(1.2 내지 25.4mm)로 압연하는 공정으로서 압연하중 설정기(20)에 의해서 하중이 수평압연기(10)에 사전에 설정되고, 상기 수평압연기(10)의 통상 5 내지 7개의 연속된 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)를 사용하여 고속(최대 1400mpm) 정도로 압연한다. 다듬질 압연공정의 최종스탠드(17g)를 통과한 스트립(15)은 냉각공정을 거쳐 제품의 재질이 결정되고, 최종공정인 권취공정에서 완제품인 열연코일로 만들어진다.

한편, 상기 수평압연기(10)는 각각 상부 작업롤(32)과 하부 작업롤(34)을 갖추고, 상기 상부 작업롤의 상부측으로는 상부보강롤(36)을 갖추며, 하부 작업롤(34)의 하부로 하부 보강롤(38)을 갖는다. 그리고, 상기 상부 보강롤(36)의 상부측으로는 각각 롤 간격 측정장치(42)와 압연하중 측정장치(40)들을 구비하는 것이다.

그리고, 상기와 같은 압연공정에서 수요가가 요구하는 최종적인 두께로 압연하는 공정인 다듬질 압연공정은 통상 5 내지 7개의 연속된 스탠드로 구성되어 있기 때문에 강판의 선단부가 연속된 각 스탠드에 진입하고 나서부터 두께 제어계 및 압연스피드, 루퍼제어계가 동작되기 이전에, 통상 각 스탠드에 진입하고 나서부터 0.1 내지 10초 사이에 각 스탠드간의 압연하중배분의 균형이 맞지 않아 통판성이 불량하고, 강판 선단부의 두께 및 폭등의 치수품질과 형상품질을 저하시키며, 심하면 강판 선단부가 연속된 특정 스탠드에 진입되지 않거나 진입되어도 진입과 동시에 강판이 절단되어지는 사고가 발생되어 압연이 중단되는 문제점이 발생한다.

종래의 각 스탠드별 압연하중 설정방법은 통상의 압연수식 모델에 의해 각 스탠드 초기 압연하중만을 계산하여, 각 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)에 설정하는 방법으로 소재조건, 조업조건, 설비조건에 따라 연속된 스탠드중 특정 스탠드의 압연하중 오차가 크게 발생되는 경향이 있다. 각 소재조건으로는 연속주조공장이나 분괴공장에서 만들어진 슬라브의 성분 및 가열로공정에서의 가열조건인 가열온도와 균열도, 조업조건으로서는 조압연공정과 다듬질 압연공정에서의 압연량, 압연속도, 냉각계통의 사용량에 따라서 압연하중 오차를 나타내며, 설비조건으로서는 각 스탠드의 연신량과 설비의 마모상태, 롤의 재질에 따라 압연하중 오차가 유사한 강종 및 치수에서도 변동량이 크게 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 열간압연강판을 제조하는 경우, 강판의 선단부가 보다 안정되게 통판되도록 하기 위하여, 통상의 압연수식모델에 의해서 각 스탠드 초기압연하중을 계산하고, 소재조건, 조업조건, 설비조건에 따라서 연속된 스탠드중 특정 스탠드의 압연하중 오차가 크게 발생되어 압연하중 배분의 변동이 크게 발생되지 않도록 통판성이 안정한 최종압연하중을 계산하여 각 스탠드에 설정함으로서, 강판의 선단부의 통판성을 안정시키는 스트립 선단부의 스탠드별 압연하중 설정방법을 제공함에 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 압연하중을 설정하기 위한 열연공정에서의 연속압연설비의 일례를 도시한 구성도;

도 2는 압연하중 측정장치를 구비한 통상적인 4단 압연기의 구성도;

도 3은 본 발명의 계산순서를 도시한 플로우 챠트;

도 4는 종래의 기술에 따른 압연하중 설정의 경우, 압연하중분포를 도시한 그래프;

도 5는 본 발명의 압연하중 설정의 경우, 압연하중분포를 도시한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10..... 다듬질 압연기 15..... 슬라브(스트립)

17a,17b,17c,17d,17e,17f,17g..... 스탠드

20..... 압연하중 설정기 32..... 상부 작업롤

34..... 하부 작업롤 36..... 상부 보강롤

38..... 하부 보강롤 40..... 압연하중 측정장치

42..... 롤 간격 측정장치

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

5 내지 7개의 연속된 스탠드로 이루어진 다듬질 압연기의 스탠드별 압연하중 설정방법에 있어서,

스탠드별 초기압연하중을 아래의 수학식으로서 계산하는 단계

P(j) = Km x Ld x W x Qp x (1.0 + Er), j = 1, n(압연기 수)

Km = 상수 x K x Kt x Kε x Kν

Ld = √(R x Δh)

여기서, K : 소재의 성분 의존항, Kt : 소재의 온도 의존항

Kε : 소재의 변형 의존항 Kν : 소재의 변형속도 의존항

Ld : 압연롤과 투영접촉장 R : 압연시의 롤 반경

Δh : 압연량( 압연전 소재의 두께 - 압연후 소재의 두께 ),

W : 소재 폭, Qp : 압연력 관수,

Er(압연하중 오차) = ((측정압연하중/계산압연하중)-1.0);

n대 스탠드의 초기압연하중의 합계(P)(total)를 수학식 2로서 구하는 단계

P(total) = P(1) + P(2) + P(3) ..... + P(n)

여기서, 상기의 n은 연속압연기에서 연속된 스탠드의 수를 나타냄;

각 스탠드별의 압연하중기준을 설정하는 단계;

상기 n대 스탠드 초기 압연하중 합계(P(total))를 이용하여 하기의 수학식(3)에 따라서 각 스탠드의 보정 압연하중을 구하는 단계

각 스탠드 보정 압연하중 = P(total) x ( 각 스탠드의 압연하중기준 / 각 스탠드 압연하중기준 합계 );

상기 압연수식 모델에 의해서 구해진 각 스탠드의 초기압연하중(P)과 각 스탠드 보정압연하중을 이용하여 통판성이 안정한 최종압연하중을 하기 식(4)에 따라서 구하는 단계

통판성이 안정한 각 스탠드의 최종압연하중 = 각 스탠드 초기압연하중(P) x (1.0 - α(이득)) + 각 스탠드 보정압연하중 x α

(여기서, α는 통판성의 안정성 정도에 따라서 결정되는 상수); 및,

최종압연하중을 각 스탠드에 설정하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 스트립 선단부의 스탠드별 압연하중 설정방법을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 스트립 선단부의 스탠드별 압연하중 설정방법(100)은 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 시작 단계(102)의 다음에 각 스탠드의 초기압연하중을 계산하는 단계(110)가 이루어진다. 이는 열연공정에서 다듬질 압연공정은 통상적으로 5 내지 7개의 연속된 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)(도 1참조)로 구성되어 강판의 선단부가 연속된 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)를 통과할 때, 스탠드간의 압연하중 배분이 맞지 않아 통판성이 불량하게 된다. 따라서 본 발명에서는 미리 통판성이 안정한 압연하중기준을 설정하여 두고 상기 압연하중기준에 추종하도록 각 스탠드의 압연하중을 설정하여 통판성의 안정화를 도모하는 것이다. 이러한 경우 먼저, 압연수식모델에 저장된 유사강종의 압연실적에 의해서 각 스탠드의 초기압연하중(p)을 하기 식(1)에 따라서 구한 후, 다음 단계에서 하기 식 (2)에 의해서 n대 스탠드의 초기압연하중의 합계(P)(total)를 구하는 단계가 이루어진다.

[수학식1]

P(j) = Km x Ld x W x Qp x (1.0 + Er), j = 1, n(압연기 수)

Km = 상수 x K x Kt x Kε x Kν

Ld = √(R x Δh)

여기서, K : 소재의 성분 의존항, Kt : 소재의 온도 의존항

Kε : 소재의 변형 의존항 Kν : 소재의 변형속도 의존항

Ld : 압연롤과 투영접촉장 R : 압연시의 롤 반경

Δh : 압연량( 압연전 소재의 두께 - 압연후 소재의 두께 ),

W : 소재 폭, Qp : 압연력 관수,

Er(압연하중 오차) = ((측정압연하중/계산압연하중)-1.0)

상기에서 통상 압연하중 오차의 범위가 ± 20% 이내 일 때, 가장 안정한 통판성을 유지한다.

상기의 압연하중 오차는 전회의 유사강종의 압연실적을 기준으로 계산되어진 값으로 전회 압연기의 압연하중 측정장치로부터 측정된 압연하중과 전회 수학식 모델로 계산한 압연하중으로서 구해지며, 소재조건, 조압조건, 설비 조건에 따라서 연속된 스탠드중 특정 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)의 압연하중 오차가 크게 발생되어 압연하중 배분의 변동이 크게 발생되므로 특정 스탠드의 압연하중 오차를 줄이기 위하여 다른 스탠드로 부하를 분산시켜 강판의 선단부가 보다 안정되게 통판되도록 한다.

따라서, 상기 통상의 압연수식모델에 의해서 구해진 각 스탠드의 초기 압연하중(P)을 이용하여 다음 단계(112)에서 n 대 스탠드 초기압연하중 합계(P(total))를 아래의 식(2)에 의해 구하는 것이다.

[수학식2]

P(total) = P(1) + P(2) + P(3) ..... + P(n)

여기서, 상기의 n은 연속압연기에서 연속된 스탠드의 수를 나타내며, 통상 5 내지 7대가 일반적이다.

그리고, 다음 단계로서는 각 스탠드의 압연하중기준을 설정하는 단계(114)가 이루어지며, 이 단계(114)는 일반적으로 연속압연기로 압연할 때, 압연하중이 가장 많이 걸리는 두 번째 스탠드(17b)의 압연하중기준을 100으로 둘 때, 5대 연속압연기의 경우, 90, 100, 90, 70, 40 이고, 6대 연속압연기의 경우 90, 100, 90, 80, 70, 40이며, 7대 연속압연기의 경우 90, 100, 100, 90, 80, 70, 40의 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)부하 배분이 가장 안정한 통판성을 가지는 압연하중기준이므로 이를 미리 설정하는 것이다.

여기서는, 상기의 각 스탠드의 압연하중 기준합계가 5대 압연의 경우 390(90+100+90+70+40), 6대 압연의 경우 470(90+100+90+80+70+40), 7대 압연인 경우 570(90+100+100+90+80+70+40)을 적용한다.

그리고, 이러한 단계(114)후에는, 상기 n대 스탠드 초기 압연하중 합계(P(total))를 이용하여 하기 식(3)에 따라서 각 스탠드의 보정 압연하중을 구하는 단계(116)가 이루어진다.

[수학식3]

각 스탠드 보정 압연하중 = P(total) x ( 각 스탠드의 압연하중기준 / 각 스탠드 압연하중기준 합계 )

또한, 상기 단계(116)의 다음으로 상기 통상의 압연수식 모델에 의해서 구해진 각 스탠드의 초기압연하중(P)과 각 스탠드 보정압연하중을 이용하여 통판성이 안정한 최종압연하중을 하기 식(4)에 따라서 구하는 단계(118)가 이루어진다.

[수학식4]

(여기서, α는 통판성의 안정성 정도에 따라서 결정되는 상수)

그리고, 상기에서 α는 통상적으로 0.1 내지 0.6으로 선정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기와 같이 구해진 통판성이 안정한 최종압연하중을 각 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)에 설정하는 단계(120)를 포함하는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명의 효과를 보다 구체적으로 설명한다.

압연하중 오차 Er가 0일 경우, 각 스탠드의 초기압연하중(P)의 계산값은 수학식1의 P(j) = Km x Ld x W x Qp x (1.0 + Er), j = 1, n(압연기 수)에 의해서 계산되고, 상기 식에 의해서 계산된 초기압연 하중이 아래와 같다고 가정한다.

P(1) = 900 톤, P(2) = 1000 톤, P(3) = 1000 톤, P(4) = 900 톤, P(5) = 800톤, P(6) = 700 톤, P(7) = 400 톤.

그리고, 상기 압연하중 오차 Er가 각 스탠드별로 하기와 같은 오차를 나타낼 경우,

Er(1) = 25%, Er(2) = -25%, Er(3) = 25%, Er(4) = -25%, Er(5) = 25%, Er(6) = -25%, Er(7) = 25%, 종래의 방식으로 설정되어진 각 스탠드의 초기압연하중(P) 의 설정치는 하기와 같다.

P(1) = 1125 톤, P(2) = 750 톤, P(3) = 1250 톤, P(4) = 675 톤, P(5) = 1000톤, P(6) = 525 톤, P(7) = 500 톤.

상기와 같은 종래의 방식으로 압연하중을 설정하면, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 통판성이 안정한 압연하중기준 ±20%의 범위를 넘는 경우가 발생하므로 통판성이 불량하였다.

그러나, 본 발명은 상기한 설정방식을 사용하지 않고, 스탠드간(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)의 부하분산을 실시하여 통판성이 안정한 압연하중기준 ±20%의 범위내에 유지되도록 하는 것이다.

상기와 같은 하중조건의 7대의 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)의 초기압연하중합계를 단계(112)에서 수학식 2를 이용하여 계산한다.

P(total) = 1125 + 750 + 1250 + 675 + 1000 + 525 + 500 = 5825톤

다음 단계(114)에서 각 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)의 압연하중기준을 설정한다.

7대 압연 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)인 경우, 이는 압연하중이 가장 많이 걸리는 두 번째 스탠드(17b)의 압연하중기준을 100으로 둘 때, 각 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)에서 차례대로 90, 100, 100, 90, 80, 70, 40의 부하 배분이 가장 안정한 통판성을 가지는 것으로 하여 압연하중기준으로 미리 설정하는 것이다.

그리고, 다음 단계(116)에서 수학식 3을 이용하여 각 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)의 보정압연하중(Pc)을 계산한다.

수학식3,

그 결과로서, Pc(1)= 920톤, Pc(2)= 1022톤, Pc(3)= 1022톤, Pc(4)= 920톤, Pc(5)= 818톤, Pc(6)= 715톤, Pc(7)= 409톤,

그 다음 단계(118)에서는 수학식 4를 이용하여 각 스탠드의 최종압연 하중 Pf를 계산하게 되며, 이는 이득(gain)이 0.6일 경우,

수학식4,

Pf(1) = 1002톤, Pf(2) = 913톤, Pf(3) = 1113톤, Pf(4) = 822톤, Pf(5) = 891톤, Pf(6) = 639톤, Pf(7) = 445톤이다.

상기와 같이 본 발명에 의해서 최종 압연하중을 설정하면, 다음 단계(120)에서 최종압연하중을 각 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)에 설정하는 것이다. 따라서, 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 압연하중기준 ±20%의 범위내에 모두 들어가게 됨으로서 강판 선단부의 통판성이 안정하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 열연공장에서 통상 5 내지 7개의 연속된 스탠드로 압연되는 다듬질 압연공정에서 열간압연강판을 제조할 때, 강판의 선단부가 보다 안전하게 통판되도록 하기 위하여 통판성이 안정한 압연하중을 구하고, 이를 각 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)에 설정하므로서 강판의 선단부의 통판성을 안정시키고, 압연중의 사고발생을 방지하며, 강판 선단부의 치수품질을 양호하게 할 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims

5 내지 7개의 연속된 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)로 이루어진 다듬질 압연기(10)의 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)별 압연하중 설정방법에 있어서,

스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)별 초기압연하중을 아래의 수학식 1으로서 계산하는 단계(110)

[수학식1]

P(j) = Km x Ld x W x Qp x (1.0 + Er), j = 1, n(압연기 수)

Km = 상수 x K x Kt x Kε x Kν

Ld = √(R x Δh)

여기서, K : 소재의 성분 의존항, Kt : 소재의 온도 의존항

Kε : 소재의 변형 의존항 Kν : 소재의 변형속도 의존항

Ld : 압연롤과 투영접촉장 R : 압연시의 롤 반경

Δh : 압연량( 압연전 소재의 두께 - 압연후 소재의 두께 ),

W : 소재 폭, Qp : 압연력 관수,

Er(압연하중 오차) = ((측정압연하중/계산압연하중)-1.0);

n대 스탠드의 초기압연하중의 합계(P)(total)를 수학식 2로서 구하는 단계(112)

[수학식2]

P(total) = P(1) + P(2) + P(3) ..... + P(n)

여기서, 상기의 n은 연속압연기에서 연속된 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)의 수를 나타냄;

각 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)별의 압연하중기준을 설정하는 단계(114);

상기 n대 스탠드 초기 압연하중 합계(P(total))를 이용하여 하기의 수학식(3)에 따라서 각 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)의 보정 압연하중을 구하는 단계(116)

[수학식3]

각 스탠드 보정 압연하중 = P(total) x ( 각 스탠드의 압연하중기준 / 각 스탠드 압연하중기준 합계 );

상기 압연수식 모델에 의해서 구해진 각 스탠드의 초기압연하중(P)과 각 스탠드 보정압연하중을 이용하여 통판성이 안정한 최종압연하중을 하기 식(4)에 따라서 구하는 단계(118)

[수학식4]

통판성이 안정한 각 스탠드의 최종압연하중 = 각 스탠드 초기압연하중(P) x (1.0 - α(이득)) + 각 스탠드 보정압연하중 x α

(여기서, α는 통판성의 안정성 정도에 따라서 결정되는 상수); 및

최종압연하중을 각 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)에 설정하는 단계(120);를 포함함을 특징으로 하는 스트립 선단부의 스탠드별 압연하중 설정방법.
제 1항에 있어서, 상기 단계(114)는 압연하중이 가장 많이 걸리는 두 번째 스탠드(17b)의 압연하중기준을 100으로 둘 때, 5대 연속압연기의 경우, 90, 100, 90, 70, 40 이고, 6대 연속압연기의 경우 90, 100, 90, 80, 70, 40이며, 7대 연속압연기의 스탠드(17a)(17b)(17c)(17d)(17e)(17f)(17g)의 경우 90, 100, 100, 90, 80, 70, 40의 부하 배분을 갖도록 설정됨을 특징으로 하는 스트립 선단부의 스탠드별 압연하중 설정방법.
제 1항에 있어서, 상기 단계(118)에서 이득 α는 통상적으로 0.1 내지 0.6으로 설정됨을 특징으로 하는 스트립 선단부의 스탠드별 압연하중 설정방법.