KR20030054641A - 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 방법에 관한 것이다.

본 발명은 사상압연된 압연판의 두께편차와, 사상압연 속도를 측정하고, 상기 측정된 두께편차와 상기 압연속도를 일정시간 주기로 샘플링하고, 이를 디지털화한 다음, 샘플링된 압연속도를 주기시간으로 곱하여 주기시간당 상기 압연판의 압연길이를 산출하고, 샘플링된 두께편차를 압연길이에 대한 두께편차로 변환시킨다. 그런 다음 상기 압연길이에 대한 두께편차를 보간법을 이용한 후, 단위 압연길이로 재 샘플링하고, 재샘플링된 두께편차를 퓨리에 변환하고, 퓨리에 변환한 주파수와 롤 직경을 이용하여 롤편심 주파수를 산출한 후, 산출한 롤편심 주파수의 크기를 설정된 주파수 크기와 비교하여 산출한 롤편심 주파수가 더 크면 두께 이상이라고 판단한다. 본 발명은 추가적인 센서 설치없이, 열연공정에서 기본적으로 제공되는 신호만을 이용하여 자동으로 롤 편심에 의한 열연판의 두께 이상 여부를 판정할 수 있다.

Description

롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 방법 {Method for decision abnormal thickness of strip according to roll eccentricity}

본 발명은 압연공정에 있어 롤편심에 의해 발생되는 열연판의 두께 이상 판정 방법에 관한 것으로, 특히 열연공정에서 기본적으로 제공되는 열연판의 두께 편차 신호와 압연속도 신호만을 이용하여 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상을 판정하는 방법에 관한 것이다.

열연공정은 연주공정에서 제조한 강재(slab)를 가열로에 장입하여 압연공정에서 압연 가능한 온도까지 균등하게 가열하여 추출하게 되고, 이렇게 가열된 강재를 조압연기에서 압연하여 두께가 60 mm 이하인 쉬트바(sheet bar)로 만들어 7개의 스탠드로 구성된 사상압연기에서 최종적으로 수요가가 요구하는 사양의 제품 두께 및 폭 등을 만족하도록 한다.

특히, 사상압연공정은 7개의 스탠드로 구성되며, 각 스탠드는 상부 작업롤, 하부 작업롤 및 상부 백업롤, 하부 백업롤로 구성되어 있다. 백업롤은 작업롤에 비해 직경이 크기 때문에 롤의 연마시 작업롤에 비해 편심의 발생 확률이 높을 뿐 아니라, 백업롤은 작업롤에 비해 경도가 떨어지기 때문에 고압하의 압연과정에서 마모로 인해 편심이 많이 발생한다. 이러한 백업롤의 편심으로 인해 열연판에 짧은 주기의 두께편차를 나타내게 된다.

이러한 백업롤의 편심으로 인해 발생되는 열연판의 두께 편차를 줄이기 위해서는 롤 편심을 측정하여야 되는데, 종래에는 롤편심을 공정 진행중에 직접 측정하는 방법들이 다수 제안되어 있다.

종래의 롤 편심 측정 방법은 압연롤의 샤프트에 키홈을 내고 그 키홈을 근접센서로 측정하여 편심을 측정하는 방법과, 압연롤의 샤프트에 빛을 반사하는 테이프를 붙여서 광센서로 측정하여 편심을 측정하는 방법과 롤의 1회전에 다수의 펄스를 발생시키는 장치를 롤의 샤프트에 붙여서 편심을 측정하는 방법 등이 있다.

그러나, 상기 종래의 롤 편심 측정 방법들은 공정 진행중에 측정할 수 있다는 장점은 있으나, 모두 환경이 열악한 사상압연기의 압연롤의 샤프트에 측정장치를 설치하여 편심을 측정하므로 많은 비용이 소요될 뿐 아니라, 측정 정도를 신뢰하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 열연공정에서 기본적으로 제공되는 열연판의 두께편차신호와 압연속도 신호 및 백업롤의 크기값만을 이용하여 열연판의 압연이 종료됨과 동시에 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 여부를 판정하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일정시간 단위로 샘플링한 열연판의 두께편차신호 및 압연속도 신호의 파형도이다.

도 3은 도 2의 두께편차신호를 압연속도로 보상하여 일정길이 단위로 재샘플링한 두께편차신호와 그의 퓨리에 변환한 주파수의 파형도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 장치의 동작 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1:열연판R1:상부 작업롤

R2:하부 작업롤R3:상부 백업롤

R4:하부 작업롤3:두께계

4:속도계5:상위 컴퓨터

6:데이터 수집장치7:프로세서 8:표시부

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 방법은,

사상압연기의 출측에 위치하여 열연판의 두께편차신호를 출력하는 두께계와,상기 사상압연기의 최종 스탠드측에 설치되어 압연속도신호를 출력하는 속도계를 포함하는 사상압연라인에서, 사상압연된 압연판의 두께편차와, 사상압연 속도를 측정하는 제1 단계; 상기 측정된 두께편차와 상기 압연속도를 일정시간 주기로 샘플링하고, 이를 디지털화하는 제2 단계; 샘플링된 압연속도를 주기시간으로 곱하여 주기시간당 상기 압연판의 압연길이를 산출하는 제3 단계; 제2 단계에서 샘플링된 두께편차를 압연길이에 대한 두께편차로 변환시키는 제4 단계; 상기 압연길이에 대한 두께편차를 보간법을 이용한 후, 단위 압연길이로 재 샘플링하는 제5 단계; 재샘플링된 두께편차를 퓨리에 변환하고, 퓨리에 변환한 주파수와 롤 직경을 이용하여 롤편심 주파수를 산출하는 제6 단계; 및 산출한 롤편심 주파수의 크기를 설정된 주파수 크기와 비교하여 산출한 롤편심 주파수가 더 크면 두께 이상이라고 판단하는 제7 단계를 포함한다.

이하, 첨부한 도 1 내지 도 4를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 방법을 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 장치의 구성도이다. 도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 장치는 치입되는 열연판(1)을 사상압연하기 위해 상부작업롤(R1), 하부 작업롤(R2), 상부 백업롤(R3), 하부 백업롤(R4)로 이루어진 스탠드를 6개 내지 7개로 구성하여 사상압연기를 형성한 사상압연라인에서, 사상압연기(2)의 최종 스탠드(2)의 출측에 열연판(1)의 두께 편차신호를 얻기 위한 두께계(3)를 설치하고, 하부 백업롤(R4)측에 압연속도를 측정하기 위한 속도계(4)를 설치한다.

그리고, 본 발명은 상기 두께계(3)와 속도계(4)의 출력을 이용하여 열연판(1)의 두께 이상을 판단하기 위해, 상위 컴퓨터(5), 데이터 수집장치(6), 프로세서부(7) 및 표시부(8)를 포함한다.

두께계(3)는 사상압연공정 후단에 설치되어 최종 제품의 두께를 측정하여 목표로 하는 두께와의 편차신호를 출력하는 것으로써 두께 제어를 함에 있어 열연공정에서는 기본적으로 설치되어 있는 장치이다. 그리고, 속도계(4)계는 사상압연공정의 제어를 위한 필수적인 장치로써 최종 스탠드의 압연속도를 출력한다.

상위 컴퓨터(5)는 압연스탠드의 백업롤의 직경값을 데이터 수집장치(9)에 전달하는 역할을 하며, 데이터 수집장치(6)는 두께계(3)의 두께편차신호와 속도계(4)의 압연속도 신호를 일정한 시간간격으로 샘플링(sampling)하여 디지털화하고 저장하는 역할을 수행하며, 상위컴퓨터(5)로부터 백업롤의 직경값을 전달받아 보관하는 역할을 한다.

그리고, 프로세서부(7)는 데이터 수집장치(6)의 출력을 입력받아 압연판(1)의 두께 이상을 판단하고, 표시부(8)는 프로세서부(7)의 결과를 관리자가 확인할 수 있게 표시한다.

이하, 도 2, 도 3, 도 4를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 장치의 동작을 구체적으로 설명한다.

압연판(1)이 사상압연기에 치입되어 사상압연기에 의해 사상압연되면 두께계(3)에서는 압연판(1)의 최종 두께와 설정 두께와의 편차 신호가 발생되고,속도계(4)는 최종 스탠드(2)의 압연 속도 신호를 발생한다(S100).

두께계(3)와 속도계(4)의 발생 신호는 데이터 수집장치(6)로 입력되고, 상위 컴퓨터(5)에 저장된 최종 스탠드(2)의 백업롤(R4)의 설정 직경값이 데이터 수집장치(6)에 입력된다.

그러면, 데이터 수집장치(6)는 상위 컴퓨터(5)로부터 입력되는 백업롤(R4)의 직경값을 저장하고, 입력되는 두께 편차 신호와 압연 속도 신호를 일정 주기(T)로 샘플링한 후, 디지털 값으로 변환시켜 샘플링된 두께편차신호(x[nT])와 샘플링된 압연속도신호(v[nT])를 얻고 이를 저장한다(S200).

상기에서, nT는 1T, 2T, 3T, ...., NT이다.

데이터 수집장치(6)는 저장한 값을 프로세서부(7)로 출력한다.

프로세서부(7)는 데이터 수집장치(6)로부터 입력되는 샘플링된 두께편차신호(x[nT])를 입력되는 샘플링된 압연속도 신호(v[nT])에 주기 시간을 곱하는 다음의 수학식 1을 이용하여 주기시간(nT)에 따른 압연판(1)의 압연길이(s[nT])를 구한다(S300).

속도 ×시간의 결과는 거리값으로 나타나므로, 상기 수학식 1이 성립된다.

상기와 같이, 주기 시간에 따른 압연길이와 두께편차신호를 구하면, 일정 길이당 두께편차신호가 구해질 수 있으므로, 프로세서부(7)는 주기 시간에 따른 샘플링된 두께 편차신호(x[nT])를 압연길이에 따른 두께편차신호(x[s[nT]], n=0,1,2,…,N)로 변환시킨 다음(S400), 보간법(interpolation)을 샘플링된 두께편차신호를 일정길이 간격(D)으로 재샘플링하여 일정 길이에 따른 두께편차신호(x[nD],n=0,1,2,…,M)를 산출한다(S500).

여기서, 일정길이 간격(D)은 최대압연속도(max(V[nT])에 일정시간 간격(T)를 곱하면 얻을 수 있다.

따라서, 프로세서부(7)에 의해 얻어진 두께편차신호(x[nT])를 측정하면 도 2에 도시된 a)와 나타나게 되는데, 잡음과 같은 형태이 짧은 주기의 두께편차의 변화가 나타나게 된다. 한편, 샘플링된 압연속도신호(x[nT])를 측정하면 도 2에 도시된 b)와 같이 나타나게 되고, 일정길이간격(D)으로 재샘플링된 두께편차신호(x[nD])를 측정하면 도 3에 도시된 a)와 같이 나타나게 된다.

그런다음, 프로세서부(7)는 일정길이간격(D)으로 재샘플링된 두께편차신호(x[nD])를 퓨리에 변환(fourier transform)을 이용하여 주파수 영역으로 변환시킨다(S600).

이렇게 주파수 영역으로 변환된 두께편차신호값은 도3에 도시된 b)와 같이 나타나게 된다. 도 3에 도시된 b)에서 원으로 표시된 부분이 백업롤의 편심에 의해 열연판에 나타나는 두께편차의 주파수 성분을 나타내고 있다.

백업롤의 롤편심에 의해 열연판에 나타나는 롤편심 주파수(Fs)를 계산하는 방법은 수학식 2와 같다.

상기에서, φ는 상위 컴퓨터(5)로부터 제공받은 백업롤(R4)의 직경이다.

따라서, 프로세서부(7)는 수학식 2를 통해 산출한 롤편심 주파수(Fs) 성분의 크기가 설정된 일정 크기를 초과하였는지를 판단하여(S700, S800), 일정 크기를 초과하였다면 롤편심에 의한 열연판의 두께가 이상이 있다고 판단하고(S900), 그렇지 않으면 정상이라고 판단한다(S1000).

프로세서부(7)는 상기와 같은 판단 결과를 얻으면 표시부(8)를 제어하여 판단 결과가 표시되어 관리자가 확인할 수 있게 한다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명은 추가적인 센서 설치없이, 열연공정에서 기본적으로 제공되는 신호만을 이용하여 자동으로 롤 편심에 의한 열연판의 두께 이상 여부를 판정할 수 있다.

Claims (1)

1. 사상압연기의 출측에 위치하여 열연판의 두께편차신호를 출력하는 두께계와, 상기 사상압연기의 최종 스탠드측에 설치되어 압연속도신호를 출력하는 속도계를 포함하는 사상압연라인에서 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 방법에 있어서,

   사상압연된 압연판의 두께편차와, 사상압연 속도를 측정하는 제1 단계;

   상기 측정된 두께편차와 상기 압연속도를 일정시간 주기로 샘플링하고, 이를 디지털화하는 제2 단계;

   샘플링된 압연속도를 주기시간으로 곱하여 주기시간당 상기 압연판의 압연길이를 산출하는 제3 단계;

   제2 단계에서 샘플링된 두께편차를 압연길이에 대한 두께편차로 변환시키는 제4 단계;

   상기 압연길이에 대한 두께편차를 보간법을 이용한 후, 단위 압연길이로 재 샘플링하는 제5 단계;

   재샘플링된 두께편차를 퓨리에 변환하고, 퓨리에 변환한 주파수와 롤 직경을 이용하여 롤편심 주파수를 산출하는 제6 단계; 및

   산출한 롤편심 주파수의 크기를 설정된 주파수 크기와 비교하여 산출한 롤편심 주파수가 더 크면 두께 이상이라고 판단하는 제7 단계를 포함하는 롤편심에 의한 열연판의 두께 이상 판정 방법.