KR20020051653A - 열간압연 온라인 판 폭 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스라브 치수와 제조할 후판의 치수로부터 길이내기압연공정의 수평압연 패스스케줄과 에저압연 패스스케줄을 계산하여 첫 패스 압연을 수행하는 1단계와; 상기 제1단계에서 첫 패스 압연종료후 에저압연기 로드셀에서 측정된 압연하중으로부터 하중모델식에 의해 실적 에징량을 역산하는 제 2단계와; 상기 제2단계의 실적 에징량, 에저롤 갭, 두께압연에 의한 수평압연 폭퍼짐량 그리고 에징에 의한 폭감소량으로부터 출측 폭을 계산하는 제 3단계와; 상기 제3단계에서 첫 패스 실적 폭과 1패스 셋업 폭(지시 폭)과의 차이 값을 구하는 제 4단계와; 상기 제4단계에서 실적 폭과 셋업 폭과의 편차량이 양의 값이면 차기 에징패스 에징량을 그 편차량만큼 줄이고 음의 값이면 차기 에징패스 에징량을 그 편차량만큼 늘려 폭을 조절하는 제 5단계와; 상기 제5단계에서 구한 조정된 차기 에징패스 에징량이 한계 에징조건을 초과하였는지 여부를 판단하여 초과한 경우에는 한계 에징조건을 부여하여 차기패스 에저 롤갭을 설정하는 제 6단계와 같은 방법으로 나머지 차기 에징패스에 대해서도 제 2단계 ~ 제6단계를 반복하도록 이루어 진 것으로, 에저압연기를 포함하는 후판압연공정에서 온라인 조업 중 에저 압연하중 실측에 의한 실적 에징량을 에저 압연하중식으로부터 역산하여 도출하여 압연패스별 목표 폭에 맞도록 차기패스 에징량을 가감하는 온라인 판폭 제어방법으로 후판제품의 품질개선과 치수정도 확보에 의한 실수율향상에 그 효과가 있다.

Description

열간압연 온라인 판 폭 제어방법{On line width control method in hot plate mill}

본 발명은 열간 스라브를 후판압연하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압연기(수평압연기)전면에 수직압연기(또는 Edger, 이하 에저압연기라 함)를 갖는 후판압연공정에 있어서 온라인 조업 중 현재패스에서의 에저(edger)압연하중 측정값을 에저 압연하중 예측모델로부터 실적 에징량을 역산하여 현재패스에서의 출측 폭을 계산하고 셋업모델(set-up model)에서 이미 설정한 출측 폭과의 편차를구한 다음 그 편차량에 해당하는 만큼 차기패스 에징량을 가감하여 목표 판폭을 맞추는 것을 특징으로 하는 후판압연 온라인 판폭 제어방법에 관한 것이다.

통상, 열간 후판압연 공정에서는 도 1에 나타난 바와 같이, 가열로에서 추출한 스라브(1)를 1∼2 패스의 고르기압연을 실시하고(또는 고르기 압연을 생략), 90°회전시킨 후 2∼6 패스의 폭내기압연을 실시하여 목표 폭을 만들며, 다시, 90°본래 상태로 회전시킨 후 6∼16 패스의 길이내기 압연공정을 실시하여 5.0~100mm 두께의 후판제품을 제조하게 된다.

상기와 같은 제품치수를 얻기 위해서 주 컴퓨터(SCC, supervisory control computer)내의 셋업모델에 의해 폭내기공정과 길이내기공정의 수평압연 패스스케줄(pass schedule)과 에저압연 패스스케줄을 계산하게 된다. 이 때 에저압연 패스스케줄은 날판(전단공정을 거치지 않은 순수 압연종료된 후판)의 목표 폭과 선후단부 크롭손실(crop loss)을 줄일 목적으로 설계되나 실제 온라인 조업시 셋업모델에서 계산한 지시 값대로 조업이 정확히 진행될 수 없다. 이는 설비적인 요소와 조업적인 요소 등을 나누어 생각할 수 있다. 먼저 설비적인 요소는 에저압연기의 롤갭 설정시 기계적인 백래쉬(backlash)에 의한 롤갭 설정오차 발생, 에저롤 교체시 롤 간격을 맞추는데 발생하는 영조(zero point)오차 등을 들 수 있고, 조업적인 요소는 스라브의 표면상태 즉, 과다 스카핑(scarfing)스라브의 두께방향 및 폭방향의 치수불량 오차, 운전자의 수동개입에 다른 조업변동, 가열하여 추출되어 나오는 스라브의 초기조건 변화 등 많은 문제점이 들 수 있다.

따라서 셋업모델에서 계산한 패스스케줄대로 조업이 진행이 불가능하기 때문에 제품에 대한 고정도 치수를 확보하기가 어려운 실정이다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 제품 폭으로 제조하기 위한 열간압연 판폭제어 방법(국내특허 출원번호 96-68335)이 알려져 있는데 이 방법에서는 에저압연 패스스케줄이 결정되면 셋업모델에 의해 길이내기공정에서의 폭 변화량을 미리 예측하고 이 값을 폭내기공정에서 제품 폭으로 제조되도록 폭내기 목표두께를 조정하는 방법에 관한 것이다.

또한, 열간압연 조압연공정에서의 판폭제어방법(철과강, 1981, No.15, p.253-259)에서는 에저압연시 도그 본 발생부에 대한 폭회복율이 패스별 에징량에 따라 차이가 있기 때문에 종전의 패스별 폭회복율 누적효과를 고려한 것으로 첫 패스 에징량을 기준으로 목표 폭에 도달하도록 반복 계산을 실시하여 패스별 폭압하량을 결정하게 된다. 그러나 상기와 같은 판폭 제어방법은 모두 오프라인모드(설정모드)에서 폭 정도를 향상시키고자 하는 방법으로 온라인모드에서 발생하는 문제점을 반영할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 결점을 해소하기 위하여 창출한 것으로서, 본 발명의 목적은에저압연기를 포함하는 열간 스라브의 후판압연 방법에 있어서 온라인 조업시 에저 압연하중 실측값을 압연하중 예측 모델로부터 실적 에징량으로 역산하여 차기패스 출측 폭을 계산한 목표 폭에 가깝게 제조되도록 차기패스 에징량을 조절하여 후판제품의 폭정도를 향상시킬 수 있는 열간압연 온라인 판폭 제어방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 열간압연 온라인 판폭 제어방법은, 에저롤, 수평롤을 구비하는 열간 후판압연 설비를 이용하여 스라브를 폭내기압연과 길이내기압연하여 날판을 제조하는 열간 후판압연 방법에 있어서, 스라브 치수와 제조할 후판의 치수로부터 길이내기압연공정의 수평압연 패스스케줄과 에저압연 패스스케줄을 계산하여 첫 패스 압연을 수행하는 1단계와; 상기 제1단계에서 첫 패스 압연종료후 에저압연기 로드셀에서 측정된 압연하중으로부터 하중모델식에 의해 실적 에징량을 역산하는 제 2단계와; 상기 제2단계의 실적 에징량, 에저롤 갭, 두께압연에 의한 수평압연 폭퍼짐량 그리고 에징에 의한 폭감소량으로부터 출측 폭을 계산하는 제 3단계와; 상기 제3단계에서 첫 패스 실적 폭과 1패스 셋업 폭(지시 폭)과의 차이 값을 구하는 제 4단계와; 상기 제4단계에서 실적 폭과 셋업 폭과의 편차량이 양의 값이면 차기 에징패스 에징량을 그 편차량만큼 줄이고 음의 값이면 차기 에징패스 에징량을 그 편차량만큼 늘려 폭을 조절하는 제 5단계와; 상기 제5단계에서 구한 조정된 차기 에징패스 에징량이 한계 에징조건을 초과하였는지 여부를 판단하여 초과한 경우에는 한계 에징조건을 부여하여 차기패스 에저 롤갭을 설정하는 제 6단계와 같은 방법으로 나머지 차기 에징패스에 대해서도 제 2단계 ~ 제6단계를 반복하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 선행기술에 의한 후판압연 제조공정을 나타내는 개략도.

도 2 는 에저 압연하중 실적으로부터 판 폭을 재계산하는 개략도.

도 3 은 반복계산에 의한 에징량 도출 개념도.

도 4 는 반복계산에 의한 에징량 역산 흐름도.

도 6 은 에징 및 수평압연에 의한 폭변화 거동을 나타내는 개념도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

1... 스라브 2... 에저 롤 3... 수평 롤 4... 후판

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 열간압연 온라인 판 폭 제어방법은,

1단계

통상의 셋업모델에 의해 결정된 에징량으로부터 1패스압연 후의 출측 폭()을 계산한다.

(1)

여기서,는 폭내기종료후의 폭(길이내기 압연전 입측 폭),은 1패스 지시(또는 셋업)에징량,은 1패스 두께압연에 의한 폭퍼짐량,은 1패스 에징에 의한 폭감소율을 나타낸다

2단계

제 1단계의 압연종료 후에 에저 압연하중(edger rolling force)실적으로부터 제 2단계의 실적 에징량()에 대한 역산을 하기와 같은 절차에 의해 구한다. 제 2도는 에저압연기 압연하중 실적으로부터 판 폭을 재계산하는 개략도를 나타낸 것이다. 통상, 에저압연후의 압연하중()은 (2)식으로 표현된다.

(2)

여기서,는 압하력 계수(pressure intensity factor)로써 강종과 압연조건에 따라 변화하는 값이며,은 재료의 변형저항,는 에저 롤과 소재간의 투영 접촉길이,는 에징전 입측두께를 각각 나타낸다. 압하력계수()는 입측 두께(), 입측 폭(), 평균 폭(), 에저 롤과 소재간의 접촉길이() 등 형상비의함수로써 하기 (2)식의 꼴을 표현된다.

(3)

여기서,는 강종별로 구분되는 회귀계수,은 에징시의 평균 폭으로 에징전 입측 폭()과 에징 후 출측 폭()의 합의 평균 값을 의미하며 에징 전 입측 폭과 에징량()의 함수로써 (4)식으로 정의되며,는 에저 롤 반경()과 에징량()의 함수로써 (5)식으로 정의된다.

(4)

(5)

에저압연(이하, edging 에징이라 함)시 일반강에 대한 재료의 평균 변형저항()은 재료의 탄소당량(), 변형율(), 변형도율(), 재료온도()의 함수로 표현된다.

(6)

여기서, 에징시 변형율과 변형도율은 하기 식의 꼴로 나타낼 수 있다.

(7)

(8)

여기서,는 에저 압연기의 롤 속도를 나타낸다. 따라서, 상기 (3), (6)식을 (2)식에 대입하여 에징시 압연하중을 구하게 된다.

다음은 에저압연기의 압연하중 실적()으로부터 1패스 에징후 실적 에징량()을 구하는 절차에 대해 상세 설명한다. 상기 압연하중식에는 미지수 에징량이 복잡한 함수 꼴로 구성되어 있기 때문에 제 3도에 나타낸 반복계산법에 의해서 실적 에징량을 구한다. 여기서은 최소 에징량,는 최대 에징량,는 평균 에징량,은 실적하중과 최소 에징조건에서 계산된 압연하중과의 편차,는 실적하중과 최대 에징조건에서 계산된 압연하중과의 편차,는 실적하중과 평균 에징조건에서 계산된 압연하중과의 편차를 각각 나타낸다. 이하, 실적 에장량을 구하는 절차에 대해서 단계별로 상세 설명한다. 제 4도는 반복절차에 의해 에징량을 역산하는 흐름도를 나타낸 것이다.

Step1최소 에징량()과 최대 에징량()에 대한 초기 값을 가정하고 이 값으로부터 평균 에징량()을 계산한다.

Step2실적하중과 최소, 최대, 평균 에징량으로부터 계산한 각각의 압연하중과의 편차(,,)를 구하고 최소 및 최대 에징량간 차이를 구한다.

Step3현재 반복 수()가 한계 반복 수()를 초과하면 셋업에서 계산한 에징량()을 실적 에징량()으로 대체한다.

Step4실적하중과 평균 에징조건에서 계산한 압연하중 편차가 영("0") 또는 최대 및 최소 에징량의 차이가 한계 값(, 여기서는 0.5)이내이면 수렴한 것으로 보고 이 때의 값을 구하고자 하는 실적 에징량()으로 간주한다. 만일 상기 조건을 만족하지 않은 경우,조건이면로 대체하고조건이면로 대체하여 수렴할 떼까지step2 ~ step4를 반복 계산한다.

3단계

2단계에서 1패스 압연후 에저압연기 압연하중 실적()으로부터 실적 에징량()을 역산하고 이 값을 이용하여 1패스 압연후의 판 폭()을 재 계산한다. 제 5도는 에징 및 수평압연에 의한 폭변화 거동을 나타내는 개념도이다.

(9)

4단계

3단계에서 구한 첫 패스 실적 폭()과 셋업 폭()과의 편차()를 구한다.

(10)

5단계

4단계에서 구한 실적 폭과 셋업 폭과의 편차()가 양의 값이면 차기 에징패스 롤갭설정시 에징량을만큼 줄이고 음의 값이면 에징량을만큼 증가시켜 패스별 목표 폭으로 제조되도록 한다. 제 1도에서와 같이 수평압연기 전면에만 에저압연기가 있는 경우 길이내기공정 둘째패스의 경우, 수평압연(두께만 압연됨)만 실시되므로 2패스후의 출측 폭()은 하기와 같이 수평압연에 의한 폭퍼짐량()만 추가된다.

(11)

셋째패스의 경우 에징압연이 실시되므로 첫 패스 실적 폭과 셋업 폭과의 편차가 양의 값이거나 음의 값을 가질 때 하기와 같이 에징량을 조절한다.

i) 편차가 양의 값을 갖을 때

(12)

ii) 편차가 음의 값을 갖을 때

(13)

6단계

상기 제5단계에서 구한 조정된 둘째패스 에징량()이 에저압연 한계 에징량()을 초과하였는지 여부를 판단하여 초과한 경우에는 한계 에징량을 부여하도록 둘째 에징패스시 에저 롤갭()을 하기와 같이 설정한다.

i) 5단계에서 결정된 에징량이 압연기 한계 에징량 이내의 경우

(14)

ii) 5단계에서 결정된 에징량이 압연기 한계 에징량을 초과한 경우

(15)

여기서,는 둘째 에징패스시 작용할 예측 압연하중,는 에저압연기의 밀상수를 나타낸다.

제 6단계와 같은 방법으로 나머지 차기 에징패스에 대해서도 제 2단계 ~ 제6단계를 반복계산을 실시한다.

상기 같이 절차에 의해 수평압연기 전면에 에저압연기를 포함하는 열간 후판압연 공정에 있어서 온라인 조업 중 현재패스에서의 에저 압연하중 측정값을 에저 압연하중 예측모델로부터 실적 에징량을 역산하여 현재패스에서의 출측 폭을 계산하고 셋업모델에서 이미 설정한 출측 폭과의 편차를 구한 다음 그 편차량에 해당하는 만큼 차기패스 에징량을 가감하여 에저 롤갭을 설정하게 되면 최종 제품의 폭편차(제품의 목표 폭과 압연종료된 판 폭과의 편차)를 줄일 수 있어 후판제품의 실수율 개선효과가 크다.

[실시 예]

상기 본 발명에서 제안한 온라인 폭 제어방법을 실기에 적용하여 적용 전, 후의 폭정도 효과를 비교하였다.

스라브 두께	발명전(㎜)	발명후(㎜)	감소효과(㎜)
203	분석매수	460	205
	판간 폭편차	6.25	6.0	0.25(↓)
220	분석매수	2074	1020
	판간 폭편차	8.04	7.54	0.50(↓)
250	분석매수	255	155
	판간 편차	9.52	8.58	0.94(↓)

<표> 발명전, 후의 판간 폭편차량 비교

<표> 는 본 발명에서 제안한 온라인 폭제어방법을 사용하였을 경우 압연조건별 판간 폭편차량 발생정도를 나타낸 결과이다. 발명효과에 사용한 스라브 매수는 충분한 비교가 될 수 있도록 조업데이터를 수집, 분석하였다. 상기 결과에서 나타난 바와 같이 본 발명에서 제안한 온라인 폭제어방법을 사용하였을 경우, 종전대비하여 감소효과가 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 열간 스라브를 후판압연하는 방법에 관한 것으로써, 에저압연기를 포함하는 후판압연공정에서 온라인 조업 중 에저 압연하중 실측에 의한 실적 에징량을 에저 압연하중식으로부터 역산하여 도출하여 압연패스별 목표 폭에 맞도록 차기패스 에징량을 가감하는 온라인 판폭 제어방법으로 후판제품의 품질개선과 치수정도 확보에 의한 실수율향상에 그 효과가 있다.

Claims (1)

1. 에저롤, 수평롤을 구비하는 열간 후판압연 설비를 이용하여 스라브를 폭내기압연과 길이내기압연하여 날판을 제조하는 열간 후판압연 방법에 있어서,

   스라브 치수와 제조할 후판의 치수로부터 길이내기압연공정의 수평압연 패스스케줄과 에저압연 패스스케줄을 계산하여 첫 패스 압연을 수행하는 1단계와;

   상기 제1단계에서 첫 패스 압연종료후 에저압연기 로드셀에서 측정된 압연하중으로부터 하중모델식에 의해 실적 에징량을 역산하는 제 2단계와;

   상기 제2단계의 실적 에징량, 에저롤 갭, 두께압연에 의한 수평압연 폭퍼짐량 그리고 에징에 의한 폭감소량으로부터 출측 폭을 계산하는 제 3단계와;

   상기 제3단계에서 첫 패스 실적 폭과 1패스 셋업 폭(지시 폭)과의 차이 값을 구하는 제 4단계와;

   상기 제4단계에서 실적 폭과 셋업 폭과의 편차량이 양의 값이면 차기 에징패스 에징량을 그 편차량만큼 줄이고 음의 값이면 차기 에징패스 에징량을 그 편차량만큼 늘려 폭을 조절하는 제 5단계와;

   상기 제5단계에서 구한 조정된 차기 에징패스 에징량이 한계 에징조건을 초과하였는지 여부를 판단하여 초과한 경우에는 한계 에징조건을 부여하여 차기패스 에저 롤갭을 설정하는 제 6단계와 같은 방법으로 나머지 차기 에징패스에 대해서도 제 2단계 ~ 제6단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 열간 후판압연 온라인 판폭제어 방법.