KR20020053514A - 냉연강판의 두께편차 제어장치 - Google Patents

냉연강판의 두께편차 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉연강판의 두께 편차에 따라 벤더의 압하량을 적절하게 조절하는 냉연강판의 두께편차 제어장치에 관한 것으로, 압연된 냉연강판의 두께를 측정하여 압연두께를 제어하는 방법에 있어서, 냉연강판(101)이 압연되면서 통과하는 각각의 밀스탠드(105) 전단에 냉연강판(101)의 상하부에 냉연강판(101)의 폭방향으로 설치된 중앙게이지(301), W/s게이지(302) 및 D/s게이지(303)가 구비된 두께게이지(205)와, 상기 두께게이지(205)에 의하여 측정된 데이터를 수집하여 목표값과 비교하여 제어량을 결정하는 두께제어시스템(221)과, 상기 두께제어시스템(221)으로부터 입력된 제어량에 의하여 두께게이지(205) 후방의 밀스탠드(105)를 제어하는 두께제어기(222)와, 상기 두께제어시스템(221)으로부터 입력된 두께편차와 급준도 및 데이터베이스부로부터 입력된 냉연강판두께에 의하여 결정되는 벤더제어부(225)의 벤더값을 결정하는 두께벤더부(224)와, 상기 두께벤더부(224)로부터 입력된 벤더값에 따라 롤의 압하량을 제어하는 벤더제어부(225)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하여, 냉연강판의 폭방향에 따른 두께편차를 제거하여 두께가 균일한 고품질의 냉연냉연강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

냉연강판의 두께편차 제어장치{Thickness variation control system of cold rolled steel plate}
본 발명은 냉연강판 제조공정 중 두꺼운 냉연강판을 얇은 판으로 일정하게 압연하는 공정에서 냉연강판의 두께편차를 최소화하는 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉연강판의 폭 방향으로 3개의 게이지를 설치하여 두께편차를 측정하고 이로부터 벤더값을 결정하여 냉연강판의 두께 편차에 따라 벤더의 압하량을 적절하게 조절하는 냉연강판의 두께편차 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 열연 강판을 냉간압연시 냉연강판(101) 두께의 제어는 두꺼운 열연강판이 밀스탠드 설비의 공정을 지나는 동안 각각의 밀스탠드의 압하비중의 롤포스 작용에 따라 두께를 제어하여 최종적으로 목표 두께에 도달하여 냉연강판을 생산한다.
상기 롤포스 작용은 냉연강판의 두께에 따라 압연 전의 두께와 압연 후의 두께차를 만들기 위해서 롤포스 실린더에 유압압력을 부여하여 백업롤과 중간롤에 힘을 전달시켜 냉연강판에 미치게 하고, 이러한 밀스텐드의 전단의 속도와 후단의 속도차이에 의해 냉연강판이 연신되는 작용이다.
이렇게 최종의 냉연강판의 두께는 임의적인 설계에 의해 결정할 수 있으며, 결정된 판두께의 압하율은 각 밀스텐드의 배분에 의하여 결정이 된다.
종래에는 도 1의 종래의 밀스텐드의 구성도에 도시된 바와 같이, 냉연강판(101)은 다수개의 밀스텐드(105)를 통과하는 동안 각각의 밀스텐드(105) 후단에 있는 두께게이지(205)로 냉연강판(101)의 두께를 측정하고, 그 측정 데이터를 제어계산기(220)에서 다시 받아서 다음 스텐드의 제어값으로 사용한다.
그러나 이와 같은 종래의 제어방법에 의하면 냉연강판(101)의 중앙부 한 포인트만 측정하여 밀스텐드(105)를 제어하기 때문에 냉연강판의 폭에 따라서도 두께차가 발생하게 된다.
즉, 한 제품당 폭에 따라서 두께가 달라지므로 제품의 허용공차를 벗어나 불량 제품이 생산되는 문제점이 있었다.
한편 밀스텐드(105)의 압하력 조정으로서 두께 제어를 위한 압하량 조정뿐만 아니라, 냉연강판을 조정뿐만 모양으로 만들기 위한 형상의 제어가 중요하기 때문에 형상을 컨트롤하는 장치 및 제어프로그램이 밀스텐드(105)에 작용한다.
이러한 제어프로그램의 기초 데이터가 냉연강판의 두께 컨트롤 데이타이나, 종래에는 중앙부 한 개소의 측정 데이터값으로만 제어하였다.
그러나 이와 같은 종래의 제어방법에 의하면 정확한 제어가 불가능하였고, 대개는 운전자의 경험칙에 의존하였으므로 제품의 불량률이 높아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 밀스텐드의 압연 두께 제어에 냉연강판의 정확한 데이터를 공급하여폭방향에 따른 두께편차를 없애고, 형상 제어프로그램을 이용하여 두께제어를 하는 냉연강판의 폭방향 두께편차 제어방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
도 1은 종래의 밀스텐드의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 밀스텐드의 구성도.
도 3a는 본 발명을 구성하는 두께게이지의 설치 상태도.
도 3b는 본 발명을 구성하는 두께게이지의 상세도.
도 4는 밀스텐드의 압연이론의 설명도.
도 5a는 본 발명에 의한 급준도와 롤의 벤더값을 나타내는 그래프.
도 5b는 본 발명에 의한 두께편차에 의한 제어값을 나타내는 표에 나타낸 냉연강판의 파고를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명에 의한 두께편차 제어장치에 의한 제어 흐름도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
105 : 밀스텐드202 : 중간롤
203 : 워크롤204 : 백업롤
205 : 두께게이지220 : 제어계산기
221 : 두께제어시스템222 : 두께제어기
223 : 데이터베이스부224 : 형상측정기
301 : 중앙게이지302 : W/s게이지
303 : D/s게이지304 : 두께게이지 본체
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉연강판의 두께편차 제어장치는, 냉연강판의 두께를 측정하여 압연두께를 제어하는 방법에 있어서,
냉연강판(101)이 압연되면서 통과하는 각각의 밀스탠드(105) 전단에 냉연강판(101)의 상하부에 냉연강판(101)의 폭방향으로 설치된 중앙게이지(301), W/s게이지(302) 및 D/s게이지(303)가 구비된 두께게이지(205)와,
상기 두께게이지(205)에 의하여 측정된 데이터를 수집하여 목표값과 비교하여 제어량을 결정하는 두께제어시스템(221)과,
상기 두께제어시스템(221)으로부터 입력된 제어량에 의하여 두께게이지(205) 후방의 밀스탠드(105)를 제어하는 두께제어기(222)와,
상기 두께제어시스템(221)으로부터 입력된 두께편차와 급준도 및 데이터베이스부로부터 입력된 냉연강판두께에 의하여 결정되는 벤더제어부(225)의 벤더값을 결정하는 두께벤더부(224)와,
상기 두께벤더부(224)로부터 입력된 벤더값에 따라 롤의 압하량을 제어하는 벤더제어부(225)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 2의 본 발명에 의한 밀스텐드의 구성도와, 도 3a의 본 발명을 구성하는 두께게이지의 설치 상태도 및 3b의 본 발명을 구성하는 두께게이지의 상세도에 도시된 바와 같이, 1차적으로 각각의 밀스텐드(105)의 사이에 냉연강판(101)이 통과되면서 각각의 밀스텐드(105)에서 작업된 두께를 측정하기 위한 두께게이지(205)가 차적으로.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 두께게이지(205)는 진행중인 냉연강판(101)의 센터지점, W/s(Work side), D/s(Drive side)의 세지점을 측정 할 수 있도록, 각각 센터게이지(301), W/s게이지(302) 및 D/s게이지(303)를 게이지본체(304)에 설치한다.
두께게이지(205)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 냉연강판(101)의 상부에서 하부로 X-ray를 투과시켜 측정하는 공지기술의 일반적인 윈리로 작동하며, 게이지본체(304), 센서투시부, 이동모터(모터), 구동바퀴(305), 기타 배선과 부속장치들로 구성되어 있다.
본 발명에서의 두께게이지(205)는 폭 방향으로 설치된 3개의 게이지(301, 302, 303)가 하나의 게이지본체(304)에 조합된 상태이며, 센터게이지(301)는 고정되어 있으며, 양측의 W/s 및 D/s게이지(302,303)는 폭에 따라 이동할 수 있어야 하므로 게이지본체(304)내에서 스크루로 연결되어 모터의 작용으로 정하여진 범위를 이동할 수 있다.
또한 상기 두께게이지(205)는 게이지본체(304)의 하부에 설치된 구동바퀴(305)에 의하여 라인 아웃될 수 있다.
본 발명을 구성하는 상기 두께게이지(205)는 각각의 밀스텐드(105) 전방에 설치되어 있어, 압연하기 전의 인입된 냉연강판(101)의 두께정보를 받고 이를 기초로 후방의 밀스텐드(105)에서 다시 목표 두께로 제어가 이루어진다.
그리고, 다음의 밀스텐드(105)의 후방에 설치된 두께게이지(205)는 전방 밀스텐드에서 압연한 실적을 측정하여 그 다음의 밀스텐드(105) 정보로 보내게 된다.
한편, 두께제어시스템(221)은 도 2에 도시된 바와 같이, 두께게이지(205)에서 측정한 데이터를 수집하여 요구목표의 정합성을 판단, 비교하고 다시 다음의 밀스탠드(105)로 제어값을 넘겨주기 위한 시스템이다.
그리고 두께제어기(222)는 밀스탠드(205)를 제어하기 위한 출력값이며, 두께제어시스템(221)에서 정보를 전달받아 가공된 데이터와 제어계산기(220)로부터 전달받은 제어값을 밀스텐드(205)에 적용한다.
상기 제어계산기(220)는 이러한 각각의 밀스텐드(205)의 작업에 있어서의 밸런스를 제어하며, 각각의 두께제어기(222)로부터 데이터를 전달받아서 컨트롤 신호를 분배하는 관리를 담당한다.
이러한 일련의 과정이 실시간으로 반복됨으로써 마지막 밀스텐드(205)에서는 요구목표의 두께제어값을 얻을 수 있다.
그리고 데이터베이스부(223)에서는 두께 및 소재의 조건을 제공하여 주는 부분으로서 밀스텐드(205)에 적용되는 기준 데이터를 보유하고 있으며, 두께제어시스템(221)이 요구한 자료를 전송하여 주는 역할을 담당한다.
이러한 소재 정보의 제공은 밀스텐드(205) 뿐만 아니라 공정을 제어하기 위한 모든 설비에 적용되며 공유한다.
이하에서는 본 발명에 의한 냉연강판의 형상 제어방법에 대하여 상세하게 설명한다.
일반적으로 냉연강판의 밀스텐드(205)에서의 제어는 두께제어를 비롯하여 형상제어가 있다.
먼저, 형상제어는 밀의 벤더로서 조정이 이루어지는데, 워크롤(WR : 203) 및 중간롤(IMR : 202)의 벤더의 기능은 냉간압연 중 고압하중이 걸리기 때문에 냉연강판의 길이 및 폭방향으로 파고가 발생시에 이를 편평하게 만들기 위해서는 WR/IMR(203,202)의 베어링 초크를 받쳐 냉연강판에 미치는 접촉정도인 롤 갭을 조정하는 것이다.
형상불량의 크기는 냉연강판이 두껍고 압하량이 큰 경우에 비례하여 커지게 되는데, 이는 소재 두께가 두꺼우면 접촉길이가 길어지고 압연하중도 크게 되기 때문이다.
다음으로, 냉연강판의 두께제어는 압하력과 장력 및 롤 속도에 의하여 결정이 되지만 미세한 냉연강판의 에지 두께제어는 벤더 압하력을 이용하여 제어가 가능하다.
이러한 형상을 측정하는 시스템은 접촉식의 롤(224)을 사용하고 있으며, 롤표면에 냉연강판이 접촉하면 롤(224)의 표면에 걸리는 하중에 따라서 폭방향으로 걸리는 장력의 차이를 계산하여 파고를 계산하는 원리이다.
본 발명에 의하여 냉연강판을 압연하여 두께를 직접적으로 제어하는 밀스텐드(205)는 워크롤(203), 중간롤(202), 백업롤(204)로 이루어져 구성되어 있으며, 이러한 밀에 작용하는 압하력을 설명하면 하부 백업롤 롤압하, 상부 백업롤 밸런스압하, 워크롤 밸런스 압하, 워크롤 벤더, 중간롤 밸런스 압하로 구분할 수 있으며, 각각의 롤의 작용 및 기능은 도 4의 밀스텐드의 압연이론의 설명도에 도시된 바와 같다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 형상제어의 벤더값을 적용하여 냉연강판의 두께제어를 하는 과정에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 도 4에 도시된 종래의 압하력제어 의한 두께조정의 기본적인 제어 상태에서, 형상제어를 위한 벤더의 제어값에 두께 보상치를 적용하여 제어하는 방식이므로, 소재의 형상에 따라 제어되는 벤더값의 범위 안에서 일정하게 보상치를 가감하는 것이 본 발명의 관건이라 하겠다.
즉, 1차적으로 양호한 형상의 제어 범위 내에서 두께의 제어가 이루어져야 하며, 두께를 제어하는 데이터의 값이 형상에 영향을 주어서는 안되기 때문이다.
한편, 형상의 기준값은 파고(T1)와 파장(T2)의 관계로 나타내며 이를 급준도라 하고 하기의 수학식 1과 같다.
급준도 = ( T1 / T2 ) × 100
도 5a는 본 발명에 의한 급준도와 롤의 벤더값을 나타내는 그래프이고, 도 5b는 본 발명에 의한 두께편차에 의한 제어값을 나타내는 표이다.
먼저 도 5a에 도시된 바와 같이, 세로축의 벤더편차(601)는 실제로워크롤(203)의 양쪽에 적용되는 압하의 편차를 나타낸 값으로서, 이는 워크롤(203)의 설비사양과 작업의 관리범위를 기준으로 설정한 값이며, 최대 1500Kg이며 1500Kg에 접근할수록 롤 양측의 압하력이 증가함을 알 수 있다.
그리고 가로축의 형상(602)은 형상검출기(205)에서 전송 받은 냉연강판의 형상 급준도율을 표시한 것으로서, 벤더편차(601)와 냉연강판 두께(603)의 범위를 나타낼 수가 있다.
냉연강판의 급준도의 지수율(604)이 1라는 것은 형상에 있어서 가장 이상적인 상태를 나타낸다.
가로축과 세로측에 반감되어 걸쳐있는 두께편차(605)는 밀스텐드의 두께편차를 근거로 벤더 제어값이 입력된다.
도 5a의 곡선(605)에서 냉연강판의 두께에 해당되는 를 밀스텐드의 압연 두께편차량이 0에서 30㎛의 ㎛의 해당되는 지점의 좌측의 Y축 지점이 형상과 두께제어를 위한 벤더값이다.
예를 들어 0.4T의 냉연강판의 압연 두께편차가 15㎛(620)가 발생하였다면 벤더편차의 최대치는 Y축의 값인 5000Kg(621)이 되는 것이다.
즉, 현재 실제로 롤에 3500Kg의 벤더값이 작용하고 있다면 1500Kg을 더 증가하여 제어를 할 수가 있다. 이 제어값의 범위값(622)이 동일한 형상을 유지하면서 두께를 제어 할 수 있는 범위이다.
밀스텐드에서 냉연강판의 두께차이가 미세할수록 형상은 양호한 상태(602)를 유지하므로 도 5a의 오른쪽 하단과 같이 벤더편차의 값이 작아짐을 알 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 냉연강판의 두께편차 제어방법에 대하여 상세하게 설명한다.
상기에서 설명한 형상 및 두께의 제어방법으로서, 먼저 두께측정은 도 2에 도시된 바와 같이, 밀스텐드(105)의 각지점에서 이루어지며 측정된 데이터는 두께제어시스템(221)으로 전송된다.
전송된 데이터는 두께제어시스템(221)에서 계산하여 두께제어기(222)로 전송되고, 도 4에서 기술한 이론과 방법에 의하여 기본적인 압하 제어가 이루어진다.
또한 두께제어시스템(221)에서는 측정한 3가지의 데이터를 비교하여 그 차이만큼의 벤더제어를 하기 위하여 그 신호값을 두께벤더부(224)로 전송한다.
두께벤더부(224)에서는 도 6b의 벤더 적용표 및 그래프를 적용하여 벤더값을 환산하여 벤더제어부(225)로 전송하고 롤은 적용압하가 이루어진다.
이와 같은 로직은 각각의 밀스텐드에서 동시에 이루어지며 두께측정과 벤더의 작동 또한 실시간으로 실시된다.
도 6의 본 발명에 의한 두께편차 제어장치에 의한 제어 흐름도를 참조하여, 본 발명의 구체적인 작용의 예로 설명하면 다음과 같다.
냉연강판의 두께 0.8t의 폭 1250mm의 소재가 작업중일 때. 형상은 대체로 양호하여 급준도 10%가 나오고 있으며, 두께값은 각각 에지부터 0.990, 0.999, 1.01이 된다면, 두께편차를 계산하면 W/s는 중앙기준 9㎛가 작게 나오며, D/s는 11㎛가 더 나오고 있다.
이 경우 도 5a에 도시된 그래프에서 두께 0.8mm에 해당되는 선도 중 두께편차에 해당하는 지점의 좌측 벤더값을 적용하면 된다.
상기와 같은 벤더값에 따른 벤더의 조정은 도 6에 도시된 바와 같이, W/s가 목표두께보다 적게 제어되고 있으므로 벤더는 상승되는데, 9㎛의(650) 차가 발생하므로 6900Kg의(651) 벤더값의 범위 내에서 적용이 가능하다.
그리고 D/s는 11㎛의(652) 차가 발생하므로 벤더의 값은 7100Kg의(653) 벤더값을 더 적용할 수 있으므로, 벤더는 하강되어 적용된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 냉연강판의 두께편차 제어장치를 사용하면, 밀스탠드를 통과하는 냉연강판의 폭방향으로 세 지점에서의 두께를 측정하여 이에 의한 두께편차와, 냉연강판의 두께 등을 통하여 구한 벤더편차를 실제 벤더값과 비교하여 벤더에 의한 압하량을 제어함으로써 냉연강판의 폭방향에 따른 두께편차를 제거하여 두께가 균일한 고품질의 냉연강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 냉연강판의 두께를 측정하여 압연두께를 제어하는 방법에 있어서,
    냉연강판(101)이 압연되면서 통과하는 각각의 밀스탠드(105) 전단에 냉연강판(101)의 상하부에 냉연강판(101)의 폭방향으로 설치된 중앙게이지(301), W/s게이지(302) 및 D/s게이지(303)가 구비된 두께게이지(205)와,
    상기 두께게이지(205)에 의하여 측정된 데이터를 수집하여 목표값과 비교하여 제어량을 결정하는 두께제어시스템(221)과,
    상기 두께제어시스템(221)으로부터 입력된 제어량에 의하여 두께게이지(205) 후방의 밀스탠드(105)를 제어하는 두께제어기(222)와,
    상기 두께제어시스템(221)으로부터 입력된 두께편차와 급준도 및 데이터베이스부로부터 입력된 냉연강판두께에 의하여 결정되는 벤더제어부(225)의 벤더값을 결정하는 두께벤더부(224)와,
    상기 두께벤더부(224)로부터 입력된 벤더값에 따라 롤의 압하량을 제어하는 벤더제어부(225)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 냉연강판의 두께편차 제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8865478B2 (en) 2007-05-23 2014-10-21 Applied Biosystems Llc Reagents, kits and methods for detecting biological molecules by energy transfer from an activated chemiluminescent substrate to an energy acceptor dye
EP3733921B1 (en) 2017-12-26 2023-03-01 POSCO Co., Ltd Zinc alloy plated steel material having excellent surface quality and corrosion resistance, and method for manufacturing same

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