KR20010064018A - 냉간압연 주행간 판두께 변경구간에서의 두께제어방법 - Google Patents

냉간압연 주행간 판두께 변경구간에서의 두께제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 냉간 압연에서 코일과 코일의 연결부위가 밀(Mill)을 통과할 때 코일의 선단부(top) 및 후단부(tail)에서 수요가 요구 두께의 상/하한을 벗어나는 오프게이지의 길이를 감소시킬 수 있도록 된 냉간압연 주행간 판두께 변경구간에서의 두께제어방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 연속 냉간 압연에서 코일과 코일의 연결부위가 밀을 통과할 때 코일의 선단부 및 후단부에서 발생되는 오프게이지의 길이를 감소시킬 수 있도록 된 냉간압연 주행간 판두께 변경구간에서의 두께제어방법에 있어서,
상기 선/후행코일의 두께, 폭, 강종데이터를 입력받아 각 데이터를 상호 비교하여 선/후행코일이 동일사이즈, 동일강종인 경우 일반용접부로 구분하고, 선/후행코일의 연결부위가 사이즈 및 강종이 다른 경우에는 각 경우에 따라서 3타입의 두께변경점로 구분하여 선/후행코일의 연결부위에서의 오프게이지 발생을 감소시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

냉간압연 주행간 판두께 변경구간에서의 두께제어방법{METHOD FOR CONTROLLING THICKNESS OF STRIP AT COLD ROLLING MILL}
본 발명은 냉간압연 주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 연속 냉간 압연에서 코일과 코일의 연결부위가 밀(Mill)을 통과할 때 코일의 선단부(top) 및 후단부(tail)에서 수요가 요구 두께의 상/하한을벗어나는 오프게이지의 길이를 감소시킬 수 있도록 된 냉간압연 주행간 판두께 변경구간에서의 두께제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 연속냉간압연에서 코일과 코일의 연결부위가 밀을 통과하는 경우에 코일의 선단부 및 후단부에서 수요가요구 두께의 상/하한을 벗어나는 오프게이지(off gauge:수요가가 원하는 치수를 벗어나는 경우)가 발생된다. 통상 코일의 연결부위는 가감속작업과 컷팅(cutting) 및 판두께 변경작업이 이루어지기 때문에 정상압연부에 비해 두께정도가 떨어지는 것은 일반적인 현상이며 이 부분에 대한 두께정도를 향상시키기 위한 많은 활동이 이루어지고 있다.
도 1은 이러한 종래의 선/후행코일 연결부위에 대한 두께제어방법을 도시한 플로우차트이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 이러한 기술들은 코일연결부위를 선/후행코일정보를 수신하여 코일두께,폭,강종등이 일치하는가에 따라 일반용접부(WP:weling point)와 두께변경점(GP:gauge change point)의 두가지로 구분하여 두께를 제어하는 방식을 취하여 오프게이지(off gauge)길이를 감소시켜 왔다. 한편, 전후 코일의 연결부위인 일반 용접부(WP)의 경우에는 자동두께제어시스템(AGC)를 사용하여 두께편차를 감소시킨다.
여기서 자동두께 제어시스템이란 압연중 판두께 측정기로 측정된 압연판의 두께가 목표치와 다른 경우 발생된 두께편차에 비례하여 롤갭이나 롤스피드를 미세조정함으로써 판두께제어를 실시하는 것이다. 즉, 스탠드 입/출측에 설치된 두께측정기로 목표두께와의 편차를 측정하여 다음의 수학식 1 에 의해 롤갭제어량을 구하여 이를 밀하부 푸쉬업 실린더를 제어함으로써 코일두께를 제어하는 방식이다.
ΔSFF= MH/K * ΔH
ΔSFB= Mh/K * Δh
여기서, ΔSFF:피드포워드(feedforward)롤갭제어량, ΔSFB:피드백(feedback)롤갭제어량, K:압연기의 강성, MH: 입측소성계수, Mh:출측 소성계수이다.
두께변경점(GP)의 경우에는 자동두께 제어시스템(AGC)를 오프시키는 대신 차압연재의 압연설정값을 계산하여 코일연결부위가 압연기의 롤바이트(roll bite)를 통과하는 순간에 롤갭과 롤스피드를 설정하는 방식을 채택하였다. 이때, 차압연재의 롤갭(S)은 다음의 수학식2에 의해 구할 수 있다.
ΔSNEXT= f(H,h,tf,tb,K,μ,B,RI)
여기서, H:입측두께, h:출측두께, tf:전방장력, tb:후방장력, K:변형저항, μ:마찰계수, B:판폭, RI:롤 편평반경이다.
한편, 아래의 표1은 종래 두께변경점 통과시의 제어방식의 일예를 나타낸 것이다.
구분 #1 스탠드 #2 스탠드 #3 스탠드 #4 스탠드
스피드 #1 V11* V12* V1 II V1 II
스피드 #2 V20 V2S* V23* V2 II
스피드 #3 V30 V40 V33* V3 II
스피드 #4 V40 V40 V20 V4 II
롤갭 #1 S1 T S1 II S1 II S1 II
롤갭 #2 S20 S2 T S2 II S2 II
롤갭 #3 S30 S30 S3 T S3 II
롤갭 #4 S40 S40 S40 S4 II
(이때, fI I II T: 선진율(i:스탠드 No. I:현압연재,II:차압연재),
Vi0 II: 롤속도(i0:스탠드 No. I:현압연재,II:차압연재),
Si0 II:롤갭(i0:스탠드 No. I:현압연재,II:차압연재),
V11* = ((1+f2I)/(1+f1T))*(h2I/h1i)* V20 ,
V12* = ((1+f2T)/(1+f1II))*(h2II/h1II)* V22,
V22* = ((1+f3I)/(1+f2T))*(h3I/h2i)* V30,
V23* = ((1+f3T)/(1+f2II))*(h3II/h2III)* V33,
V33* = ((1+f4I)/(1+f3T))*(h4I/h3i)* V40 이다.)
또한, 두께변경점의 제어효율을 높이기 위해 코일연결부위에 대한 압연설정계산과 제어를 전담하는 계산장치를 도입하여 효과를 본 경우도 있으나 이러한 경우에는 값비싼 새로운 장비를 도입해야 하기 때문에 비용증가의 문제가 있다. 그러나, 이러한 종래의 판두께제어방법의 경우에 두께변경점(GP:Gauge Change Point)제어의 경우 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
먼저, 코일연결부위는 두께와 재질이 매우 불규칙하고 가감속작업이 이루어져 밀(Mill)특성(마찰계수, 밀 강성 등)이 변하기 때문에 차압연재의 압연설정계산이 부정확하게 되고, 이러한 결과값을 제어에 이용하게 되면 이 오차에 의해 오프게이지가 발생하게 된다. 또한, 코일 연결 부위를 일반 용접부와 두께 변경점(Cutting Point)로 단순하게 구분하여 미소한 두께차의 경우나 큰 두께차의 경우나 동일한 두께제어방식을 채택함으로써 상황에 맞는 두께제어방식을 구현하지 못하고 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 코일의 연결부위를 두께변경정도에 따라 세분화하고 이부분이 압연기 롤 바이트를 통과할때 각각의 제어방법을 차별화시켜 정확한 압연셋업을 예측함으로써 오프게이지의 길이를 감소시킬 수 있는 냉간압연 주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래의 선/후행코일 연결부위에 대한 두께제어방법을 도시한 플로우차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 두께제어방법의 두께변경점 구분과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 3은 본 발명에 따른 냉간압연 주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법에서의 일반용접부 및 두께변경점 제 1 타입에 대한 두께제어방법을 설명하는 플로우차트이다.
도 4는 두께변경점의 제 2 및 제 3타입에 대한 두께제어방법을 설명하는 플로우차트를 도시한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 냉간압연 주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법은 연속 냉간 압연에서 코일과 코일의 연결부위가 밀을 통과할 때 코일의 선단부 및 후단부에서 발생되는 오프게이지의 길이를 감소시킬 수있도록 된 냉간압연 주행간 판두께 변경구간에서의 두께제어방법에 있어서,
상기 선/후행코일의 두께, 폭, 강종데이터를 입력받아 각 데이터를 상호 비교하여 선/후행코일이 동일사이즈, 동일강종인 경우 일반용접부로 구분하고, 선/후행코일의 연결부위가 사이즈 및 강종이 다른 경우에는 각 경우에 따라서 3타입의 두께변경점로 구분하여 선/후행코일의 연결부위에서의 오프게이지 발생을 감소시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이하에는 본 발명의 일실시예에 따른 냉간압연 주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법의 구성 및 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 두께제어방법의 두께변경점 구분과정을 나타낸 플로우차트이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본발명을 구현하기 위한 두께제어방법에서 두께변경점 구분과정을 설명하면, 먼저 단계(s40)에서 프로세스컴퓨터에서는 선/후행 코일의 두께, 폭, 강종데이터를 비교(s42,s44,s46)하여 코일 연결부위를 일반 용접부(WP:welding point)와 3타입의 두께변경점(GP 또는 FGC)로 구분(s48)하고 각각에 서브코드를 부여한다. 이 결과를 담당하는 각 컴퓨터로 송신함으로써 선/후행 코일의 두께차에 따른 차별화된 제어가 가능하게 된다.
이때의 기준은 다음과 같다. 즉, 일반 용접부(WP)는 선/후행코일의 두께, 폭, 강종이 같을 경우에 해당되는 것이고, 두께변경점의 제 1 타입(GP-0)은 선/후행 코일의 두께차가 선행두께의 1.5%미만이고 폭차가 30mm미만이며 동일강종인 경우이고, 제 2 타입(GP-1)은 선/후행 코일의 두께차가 3.0%미만이고, 폭차가 60mm미만이며 동일강종일때 제 3 타입(GP-2)은 선/후행 코일의 두께차가 3.0%이상이고 폭차가 60mm이상이며 강종이 다른 경우일때로 설정한다.
이하 본 발명에 따른 상기의 각 코일연결부위의 세분화된 구분에 따른 각 타입별로 차별화된 두께제어방법에 대해서 설명한다.
먼저, 상기 프로세스 컴퓨터로부터 구분된 4가지의 타입별 코일연결부위정보를 제어용 컴퓨터인 프로그래머블 로직 제어기(PLC)에서 입력받아 각각의 타입별 최적제어를 실시하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 냉간압연 주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법에서의 일반용접부 및 두께변경점 제 1 타입에 대한 두께제어방법을 설명하는 플로우차트이며, 도 4는 두께변경점의 제 2 및 제 3타입에 대한 두께제어방법을 설명하는 플로우차트를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 단계(s60)에서 프로세스컴퓨터로부터 선/후행 코일에 대한 각종 정보를 수집하고, 단계(s62)에서는 수집된 정보로부터 상기 도2에 도시된 바와 같은 제어방법을 통해 일반용접부와 두께변경점을 구분하게 된다. 즉, 선/후행코일의 두께,폭 및 강종정보가 모두 동일한 경우에는 일반 용접부로 판단하여 다음 단계(s64)에서 압연기 입/출측의 두께측정기를 통해 설정두께편차를 측정한다. 이는 종래에 설명한 일반 용접부에서의 제어방법과 동일하다. 이렇게 설정두께편차가 측정되면 다음 단계(s66)에서 푸쉬업실린더를 구동시켜 롤갭을 설정두께로 제어하게 된다. 또한, 단계(s68)에서는 푸쉬업실린더의 구동에 따른 현재 롤갭값과 롤갭설정값과의 편차를 비교하여 편차값이 0인 경우에는 푸쉬업실린더의 동작을 오프시킨 뒤 상기 단계(s66)로 복귀하게 된다.
한편, 상기 단계(s62)에서 프로세스 컴퓨터로부터 입력받은 선/후행코일간의 정보로부터 판단한 결과 일반 용접부가 아닌 경우에는 두께변경점으로 판단하고 단계(s70)에서는 선/후행코일의 정보로부터 두께변경점을 타입별로 구분하게 된다. 이때 두께변경점을 구분하는 기준은 앞서 설명한 바와 같다. 한편, 두께변경점을 구분한 결과 제 1 타입(GP-0)으로 판단된 경우 즉, 선/후행 코일의 두께차가 선행두께의 1.5%미만이고 폭차가 30mm미만이며 동일강종인 경우로 판단되면 다음 단계(s72)로 진행하여 압연기 입/출측 두께측정기의 설정두께를 변경시키게 된다.
이는 제 1 타입(GP-0)와 같이 선/후행두께차가 아주 작을때에는 새로운 롤갭, 롤스피드의 계산 및 설정없이 각 스탠드 전/후단의 두께측정기의 설정(Set)값만 변경하고 자동두께제어시스템에 의한 제어를 실시한다. 즉, 이때의 제어는 일반용접부에 대한 제어방법과 동일하다. 이러한 경우 셋업 계산을 실시하지 않음으로써 셋업 계산 에러에 의한 오프게이지를 방지할 수 있고, 자동두께 제어시스템을 계속 적용함으로써 목표두께로 신속히 제어될 수 있다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 두께 변경점이 제 2 타입(GP-1)인 경우에는 선/후행코일의 두께편차가 크지도 작지도 않을 경우에는 차압연재의 셋업설정과 자동두께 제어시스템(AGC)을 동시에 적용함으로써 다음의 수학식 3과 같이 셋업설정 에러를 자동두께 제어시스템으로 상쇄하는 효과를 얻을 수 있다.
ΔSNEXT= (ΔSCORRECT+ ΔSERROR) - ΔSAGC
여기서, ΔSNEXT: 차압연재의 계산 셋업 롤갭값, ΔSCORRECT: 목표두깨를 내는 롤갭값, ΔSERROR: 셋업계산 에러 롤갭값, ΔSAGC: 셋업 에러를 제어하는 AGC에 의한 롤갭값을 나타낸다.
즉, 단계(s80)에서는 상기 수학식 3에 의하여 차압연재의 셋업 롤갭값을 계산하고, 다음 단계(s82)에서 다음 코일스탠드의 롤바이트 진입이 판단되면 자동두께제어시스템의 동작을 오프시키고, 단계(s84)에서 롤갭과 롤스피드를 설정하여 설정된 롤갭 및 롤스피드로 해당 스탠드를 구동시킨다.
이때, 다음 단계(s86)에서는 해당 압연 스탠드의 입/출측에 설치된 두께측정기를 통해 각각 압연전/후의 코일 두께를 검출하고, 검출된 데이터를 비교하여 설정 두께편차(ΔH,Δh)를 측정한다.
나아가 단계(s88)에서는 재료의 소성계수, 밀 강성을 이용하여 롤갭변화량을 산출하고, 다음 단계(s90)에서는 스탠드 롤 하부의 푸쉬업실린더를 작동시켜 롤갭을 가변제어하게 된다. 또한, 단계(s92)에서는 푸쉬업 실린더의 동작에 따른 롤갭변화량을 검출하여 설정두께값과의 오차가 0이 되었는가를 판단하고, 편차가 0이면 다음 단계(s94)로 진행하여 압연중인 마지막 스탠드를 통과했는가를 판단하여 마지막 스탠드를 통과하지 못한 경우에는 상기 단계(s90)로 복귀하여 롤갭 및 롤갭스피드를 설정하여 이하의 단계를 반복수행하게 된다.
한편, 두께변경점이 제 3 타입(GP-2)인 것으로 판단되면 선/후행 코일의 두께편차가 큰 경우이므로 기존의 방식대로 롤스피드와 롤갭 설정을 실시하되 새로운자동두께 제어시스템의 오프 타이밍을 밀 전체에서 2개 스탠드로 한정함으로써 소재두께편차나 소재재질 편차에 대한 대응능력을 향상시킬 수 있도록 한다. 또한, 자동두께제어시스템의 오프스타드(off start) 타이밍을 해당스탠드 전단으로 함으로써 차압연재의 롤갭과 스피드 설정시 제어혼선을 최소화하였으며 자동두께제어시스템 온스타트 타이밍을 해당 스탠드 후단 두께 측정기의 통과시점으로 조정함으로써 코일의 선단부 오프게이지 감소에 기여할 수 있도록 하였다.
즉, 이에 대해 설명하면 단계(s100)에서는 상기 수학식 3에 의하여 차압연재의 셋업롤갭값을 산출하고, 단계(s102)에서 자동두께제어시스템의 구동을 오프시킨 후 후행코일이 스탠드 롤 바이트에 진입함이 판단되면 다음 단계(s104)에서 롤갭 및 롤스피드를 설정한다. 또한, 단계(s106)에서는 코일이 해당 스탠드의 출측 두께측정기를 통과하는 지를 판단하여 통과된 이후에는 다음 단계(s108)로 진행하여 해당 스탠드의 자동두께제어시스템을 동작시키게 된다.
이러한 결과 본 발명에 따른 냉간압연 주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법을 적용함으로써 종래 오프게이지의 길이가 선단부에서 10.0m, 미단부에서 6.2m발생되어 총 16.2m발생된 것에 비해, 본 발명에 의해서는 선단부 오프게이지의 길이가 8.8m, 미단부의 오프게이지길이는 2.9m로 감소하여 총 11.7m로 제어되기 때문에 종래와 비교하여 약 4.5m의 오프게이지가 줄어드는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 냉간압연 주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉간압연 주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법은 연속 냉간 압연에서 코일과 코일의 연결부위가 밀을 통과할 때 선/후행코일의 용접부에 대한 롤갭제어를 정확히 실시할 수 있도록 선/후행코일의 폭,두께,강종에 대한 정보로부터 일반용접부 및 3타입의 두께변경점으로 각각 세분화하고, 각 타입별로 코일연결부에 대한 두께제어를 실시함으로써 연결코일의 선단부 및 후단부에서 발생되는 오프게이지의 길이를 감소시킬 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 두께제어방법에 의해 오프게이지의 길이를 감소시킴으로써 수요가 요구값을 만족하는 코일을 생산함으로써 생산효율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 연속 냉간 압연에서 코일과 코일의 연결부위가 밀을 통과할 때 코일의 선단부 및 후단부에서 발생되는 오프게이지의 길이를 감소시킬 수 있도록 된 냉간압연 주행간 판두께 변경구간에서의 두께제어방법에 있어서,
    상기 선/후행코일의 두께, 폭, 강종데이터를 입력받아 각 데이터를 상호 비교하여 선/후행코일이 동일사이즈, 동일강종인 경우 일반용접부로 구분하고, 선/후행코일의 연결부위가 사이즈 및 강종이 다른 경우에는 각 경우에 따라서 3타입의 두께변경점로 구분하여 선/후행코일의 연결부위에서의 오프게이지 발생을 감소시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 냉간압연주행간 판두께 변경구간에서의 두께제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선/후행코일의 두께,폭,강종을 비교한 선/후행 코일의 두께차가 선행두께의 1.5%미만이고 폭차가 30mm미만이며 동일강종인 경우에는 제 1 타입으로 구분하고, 상기 선/후행 코일의 두께차가 3.0%미만이고, 폭차가 60mm미만이며 동일강종인 경우에는 제 2 타입, 상기 선/후행 코일의 두께차가 3.0%이상이고 폭차가 60mm이상이며 강종이 다른 경우에는 제 3 타입으로 구분하는 것을 특징으로 하는 냉간압연주행간 판두께 변경구간에서의 두께제어방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 두께변경점의 제 1 타입인 경우에는 새로운 롤갭,롤스피드의 계산이나 설정없이 각 스탠드 전/후단의 두께측정기 설정값만 변경하여 자동두께제어시스템을 통해 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 냉간압연주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 두께변경점의 제 2 타입인 경우에는 차압연재의 롤갭셋업설정을 다음의 식에 의해 계산하여 셋업계산 에러를 자동두께제어시스템에 의한 제어로 상쇄시키도록 된 것을 특징으로 하는 냉간압연주행간 판두께변경구간에서의 두게제어방법.
    ΔSNEXT= (ΔSCORRECT+ ΔSERROR) - ΔSAGC
    (ΔSNEXT: 차압연재의 계산 셋업 롤갭값, ΔSCORRECT: 목표두깨를 내는 롤갭값, ΔSERROR: 셋업계산 에러 롤갭값, ΔSAGC: 셋업 에러를 제어하는 AGC에 의한 롤갭값).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    두께변경점의 제 3 타입인 경우에는 자동두께제어시스템의 오프스타트 타이밍을 해당 스탠드의 전단으로 설정하고, 자동두께제어시스템의 온스타트 타이밍은 해당 스탠드 후단두께측정기로 해당 코일이 통과되는 시점으로 설정한 것을 특징으로 하는 냉간압연 주행간 판두께변경구간에서의 두께제어방법.
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