KR20040004946A - Method for controlling the automatic gauge control device and bender of rolling mill in hot rolling process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압연롤을 통과하는 소재의 두께를 조정하도록 상하인접한 한 쌍의 압연롤 사이의 롤갭을 제어하는 과정에서 압연조건의 변화에 따라 발생되는 압연롤의 굽힘(Bending)량의 변화에 따른 소재의 형상불량 및 통판성 불량을 개선할 수 있는 열간압연공정에서 사용되는 압연기의 자동게이지제어장치와 벤더의 제어방법에 관한 것이다.The present invention is a material according to the change in the bending amount of the rolling roll (rolling) generated in accordance with the change of the rolling conditions in the process of controlling the roll gap between the pair of rolling rolls close up and down to adjust the thickness of the material passing through the rolling roll The present invention relates to an automatic gauge control device of a rolling mill used in a hot rolling process and a control method of a bender for improving shape defects and poor sheetability.
열간압연공정에 사용되는 사상압연설비는 다수의 압연기(10)들을 연속적으로 배열시켜 사용하는 연속식 탄뎀 압연기로 구성되어 있다. 압연기(10)들을 연속적으로 배열시킴으로서 소재의 압연효율을 증대시키고 압연기를 통과하여 배출되는 제품이 최종제품이 됨으로서 생산효율을 증대시키는 이점을 가진다.The finishing rolling facility used in the hot rolling process is composed of a continuous tandem rolling mill that uses a plurality of rolling mills 10 arranged in series. By arranging the rolling mills 10 continuously, the rolling efficiency of the material is increased and the product discharged through the rolling mill becomes the final product, thereby increasing the production efficiency.
도 1은 상기와 같이 다수의 압연기(10)들이 연속적으로 배열된 탄뎀 압연기의 개략적인 설치상태도이다.1 is a schematic installation state diagram of a tandem rolling mill in which a plurality of rolling mills 10 are continuously arranged as described above.
도시된 바와 같이, 다수의 압연기(10)들이 적당한 거리를 가지고 상호 인접하여 연속적으로 설치되어 있으며, 각각의 압연기(10)에서 압연되는 소재의 두께 및 형상을 제어하기 위하여 자동게이지제어장치(106)와 벤더제어장치(103)가 설치되어 있다. 압연기(10)에는 또한 압연롤(101)과, 벤더(102)와, 하중측정장치(105)와, 두께검출기(미도시됨)들이 설치되어 있으며, 압연기(10)의 상세구조가 하기에 설명된다.As shown, a plurality of rolling mills 10 are continuously installed adjacent to each other with a suitable distance, automatic gauge control device 106 to control the thickness and shape of the material rolled in each rolling mill 10 And a vendor control device 103 is provided. The rolling mill 10 is also provided with a rolling roll 101, a bender 102, a load measuring device 105, and a thickness detector (not shown), the detailed structure of the rolling mill 10 will be described below. do.
각각의 압연기(10)를 통과하는 소재는 상기 자동게이지제어장치(106)와 벤더제어장치(103)에 의하여 제공되는 제어신호에 따라서 각각의 압연기(10)에 설정되어 있는 소정의 두께 및 형상을 가지도록 압연된다. 상기 자동게이지제어장치(106)와 벤더제어장치(103)는 각각 하나씩 설치되어서 다수의 압연기(10)들을 동시에 제어한다.The material passing through each rolling mill 10 has a predetermined thickness and shape set in each rolling mill 10 according to control signals provided by the automatic gauge control device 106 and the vendor control device 103. Rolled to have. The automatic gauge control device 106 and the vendor control device 103 are installed one by one to control a plurality of rolling mills 10 at the same time.
도 2는 종래 압연기(10)에서 소재의 두께제어 및 형상제어 설비의 구성을 나타내는 단면도로서, 설명의 편의를 위하여 한 대의 압연기에 대한 구조를 나타내고 있다.2 is a cross-sectional view showing the configuration of the thickness control and shape control equipment of the conventional rolling mill 10, and shows a structure of one rolling mill for convenience of description.
도시된 바와 같이, 압연기(10)에는, 소재의 두께압연을 수행하는 상하 한 쌍의 압연롤(101)과, 소재가 통과하는 상기 한 쌍의 압연롤(101) 사이의 간격을 조절하는 압하장치(104)와, 압연기 출측을 통과하는 소재의 두께편차량을 수집하고 압연롤(101) 사이의 간격을 제어하기 위한 신호를 상기 압하장치(104)에 출력하는 자동게이지제어장치(106)와, 상기 압연롤(101)의 굽힘변형량을 제어하는 벤더(102)와, 상기 벤더(102)를 제어하어 굽힘변형량을 보상하는 벤더제어장치(103)와, 소재에 가해지는 압연하중을 검출하여 하중검출장치(105)를 포함한다.As shown, in the rolling mill 10, a rolling device for adjusting the interval between the upper and lower pair of rolling rolls 101 for performing thickness rolling of the raw material, and the pair of rolling rolls 101 through which the raw material passes. An automatic gauge control device 106 which collects a thickness deviation of the material passing through the rolling mill exit side and outputs a signal for controlling the interval between the rolling rolls 101 to the pressing device 104; Bender 102 for controlling the bending strain of the rolling roll 101, a bender control device 103 for controlling the bender 102 to compensate for the bending strain, and a rolling load applied to the material to detect the load. Device 105.
상기와 같이 자동게이지제어장치(101)와 벤더(102)를 설치하여 두께 및 형상제어를 하는 이유는 다음과 같다.The reason for the thickness and shape control by installing the automatic gauge control device 101 and the bender 102 as described above is as follows.
열간압연공정에서 사상압연기는 목표로 하는 최종제품의 칫수(두께, 폭, 형상 등) 및 표면품질이 확보되도록 각각의 압연기의 롤갭 및 압연속도를 제어한다. 이 때 최종제품의 목표칫수 및 표면품질의 확보를 위한 롤갭 및 압연기의 속도제어는 소재의 온도상태, 소재의 성분(탄소, 망간, 실리콘, 티탄등..)의 구성량 등의 다양한 압연조건의 변동으로 인해 동일강종, 사이즈에서 동일 롤갭 및 동일 압연속도로 작업하기 어렵다. 또한 동일 압연소재 내에서도 압연시간에 따라서 압연조건이 변화하므로 압연 롤갭 및 압연속도는 다양하게 변화된다.In the hot rolling process, the finishing mill controls the roll gap and rolling speed of each rolling mill to ensure the dimensions (thickness, width, shape, etc.) and surface quality of the target end product. At this time, the roll gap and the speed control of the rolling mill to ensure the target dimension and surface quality of the final product are controlled by various rolling conditions such as the temperature of the material and the composition of the components (carbon, manganese, silicon, titanium, etc.). Variations make it difficult to work with the same roll gap and the same rolling speed in the same steel grade and size. In addition, since the rolling conditions change according to the rolling time in the same rolling material, the rolling roll gap and the rolling speed are variously changed.
종래 압연기(10)에서 각 압연기의 출측에서의 목표 두께를 얻기 위해 압연기의 롤갭을 조정하는 과정에서 굽힘변형(Bending)이 발생되는 문제점이 있었다. 다시말하여, 소재압연을 수행하는 과정에서 도 3a에서와 같이 소재(30)의 판폭이 상하에 위치한 압연롤(20)의 폭보다 작고, 압연롤(20) 자체가 완전한 강체가 아니므로 롤갭조정을 위한 힘(F)으로 인한 소재(30)의 굽힘변형이 발생되고, 이에 따라서 도 3b에서와 같이 폭방향으로 소재(30)의 중심부는 두껍고 양단부는 얇아지는 폭방향 두께편차인 크라운(crown)(두께1 ≠두께2)이 발생된다.In the conventional rolling mill 10, there is a problem that bending occurs in the process of adjusting the roll gap of the rolling mill to obtain a target thickness at the exit of each rolling mill. In other words, in the course of performing the material rolling, as shown in FIG. 3a, the width of the plate 30 is smaller than the width of the rolling roll 20 located above and below, and the rolling roll 20 itself is not a complete rigid body, thereby adjusting the roll gap. Bending deformation of the material 30 occurs due to the force (F) for the purpose, according to the crown (crown) is a thickness deviation of the thickness of the center portion of the material 30 in the width direction is thick and both ends are thinner as shown in Figure 3b (Thickness 1 ≠ thickness 2) is generated.
또한 상기 압연롤(20)의 굽힘변형에 의해 폭방향 롤갭분포가 달라짐으로 인해 폭방향으로 시간당 통과하는 소재(30)의 질량유량이 변화하고, 소재(30)의 폭방향 중심부 두께가 양단부에 비하여 지나치게 두꺼우면 소재(30)의 양단부는 길이방향의 연신량(延伸量)이 증가하여 도 4a에 도시된 것과 같이 양단 에지 웨이브(edge wave)가 형성되고, 반대로 중심부의 두께가 양단에 비하여 지나치게 얇으면 도 4b에 도시된 것과 같이 중앙부의 연신량이 증가하여 중파 형상의 판이 얻어진다. 상기 압연롤(20)의 도 2의 압연롤(101)과 동일한 것이다.In addition, due to the change in the roll gap distribution in the width direction due to the bending deformation of the rolling roll 20, the mass flow rate of the material 30 passing per hour in the width direction is changed, and the thickness in the width direction of the center portion of the material 30 is greater than both ends. When too thick, both ends of the material 30 are extended in the longitudinal direction, so that edge waves are formed at both ends as shown in FIG. 4A. As shown in FIG. 4B, the stretching amount in the center portion is increased to obtain a medium wave shaped plate. It is the same as the rolling roll 101 of FIG. 2 of the said rolling roll 20. FIG.
상기한 크라운의 발생을 방지하기 위하여 압연롤(20)의 폭방향 중앙부의 반경을 증대시켜 폭방향으로 롤갭을 제어하는 방법을 사용하거나 또는 각 압연기(10)에 설치된 벤더(Bender)(102)를 이용하여 작업롤의 굽힘변형량에 대한 보상력을 제공하여 크라운의 발생을 제어하고 있으며 도 2에 도시된 압연기(10)에 적용된다.In order to prevent the occurrence of the crown, by using a method of controlling the roll gap in the width direction by increasing the radius of the center portion in the width direction of the rolling roll 20, or the vendor (102) installed in each rolling mill (10) It provides a compensating force for the bending deformation of the work roll to control the generation of the crown and is applied to the rolling mill 10 shown in FIG.
도 5는 벤더(102) 압력의 제어에 의한 압연롤(20)의 롤갭변화에 대한 보정상태를 나타내는 단면도로서, 압연롤의 양단부의 롤갭이 지나치게 감소하면 벤더의 압력을 상승시켜 단부에서의 롤갭변위를 저감시켜주고, 반대로 중앙부의 롤갭이 지나치게 작아지면 벤더압력을 하강시켜 폭방향의 롤갭을 제어하여 소재(30)의 폭방향 두께를 안정화시켜 목표로 하는 크라운형상 및 소재에서 중파 및 양파가 발생하지 않는 편평한 소재가 되도록 벤더(102)를 제어한다.5 is a cross-sectional view showing a correction state of the roll gap change of the rolling roll 20 by controlling the pressure of the bender 102. When the roll gap of both ends of the rolling roll is excessively reduced, the pressure of the bender is increased to roll gap displacement at the end. On the contrary, if the center roll gap becomes too small, the bender pressure is lowered to control the roll gap in the width direction to stabilize the width direction of the material 30 so that medium wave and onion do not occur in the target crown shape and material. Control the vendor 102 to be a flat material.
도 6에는 상기와 같은 자동게이지제어장치(106)와 벤더(102)의 제어작동상태가 표시되어 있다.6 shows the control operation state of the automatic gauge control device 106 and the vendor 102 as described above.
자동게이지제어장치(106)는 압연기(10)의 후면에 위치한 두께검출기(미도시됨)를 이용하여 두께편차량을 수집하고 압연롤(101)의 롤갭변화량을 산출하여 출력한다. 롤갭변화량의 출력신호에 따라서 압하장치(104)에서는 압연롤(101) 사이의 롤갭을 변경하게 되며, 이에 따라서 압연되는 소재의 두께가 조정된다. 소재의 두께편차량은 두께검출기에 의하여 지속적으로 수집되어서 자동게이지제어장치(106)에 입력되어서 소재의 두께가 조정된다.The automatic gauge control device 106 collects the thickness deviation using a thickness detector (not shown) located at the rear of the rolling mill 10, and calculates and outputs a roll gap variation of the rolling roll 101. According to the output signal of the roll gap change amount, the rolling device 104 changes the roll gap between the rolling rolls 101, and accordingly, the thickness of the rolled material is adjusted. The thickness deviation amount of the material is continuously collected by the thickness detector and input to the automatic gauge control device 106 to adjust the thickness of the material.
한편, 벤더(102)의 작동상태는 다음과 같다. 소재의 압연하중을 검출하는 하중검출장치(104)에 의하여 압연하중의 변동량이 실시간으로 측정되고, 이에 따라서 폭방향의 롤갭분포량이 계산된다. 롤갭분포량이 계산되면 이것을 기준으로하여 소재의 크라운(crown)이 예측된다. 소재의 크라운 예측치(Tc)를 이용하여 목표로 하는 크라운이 형성되도록 하는 벤더압력을 계산하여 그 편차를 제어한다. 상기의 자동게이지제어장치(106)와 벤더설비(102)는 상호간에 연관됨이 없이 종래 각각 분리된 상태로 제어되고 있다. 소재크라운의 제어는 하기의 식들을 이용하여 제어되고 있다. 하기의 수식 1은 종래 소재크라운 예측치(Tc)를 산출하기 위한 식이다.On the other hand, the operating state of the vendor 102 is as follows. By the load detection device 104 which detects the rolling load of the raw material, the variation in the rolling load is measured in real time, and thus the roll gap distribution in the width direction is calculated. When the roll gap distribution is calculated, the crown of the material is predicted based on this. Using the crown prediction value Tc of the material, the bender pressure for forming the target crown is calculated and the deviation is controlled. The automatic gauge control device 106 and the vendor equipment 102 are conventionally controlled in separate states without being associated with each other. The control of the material crown is controlled using the following equations. Equation 1 below is a formula for calculating the conventional material crown prediction value (Tc).
수식 1 은 다음과 같다.Equation 1 is as follows.
여기에서, k : 횡강성계수f(Rf) : 압연하중 영향도 함수Where k = lateral stiffness factor f (R f ): rolling load influence function
Ef: 벤더효과계4수f(Rbk) : 벤더력(현재) 실적치E f : Vendor Effect Factor 4 f (R bk ): Vendor Power (Current) Performance
η : 판크라운유전계수f(Cs) : 판크라운 유전량η: pan crown dielectric constant f (Cs): pan crown dielectric constant
소재(판) 크라운목표치를 달성하기 위하여 필요한 벤더수정량(Fbs)은 상기 수식 1로부터 목표달성을 위해 필요한 벤더압력량을 역으로 산출하면, 수식 2와 같이 된다.The bender correction amount F bs necessary for achieving the material (plate) crown target value is equal to that of Equation 2 when the bender pressure amount necessary for achieving the target is calculated inversely from Equation 1.
수식 2는 다음과 같다.Equation 2 is as follows.
또한 벤더수정량(Fbs)은, Fbs= 목표벤더압력 - 벤더력 (현재) 실적치(Fbk) 에 의하여 구할 수 있다.In addition, the vendor correction amount Fbs can be obtained from F bs = target vendor pressure-vendor power (current) performance value F bk .
상기와 같은 자동게이지제어장치(106)와 벤더제어장치(103)를 이용하여 압연하중을 실측하여 소재크라운을 예측, 제어하는 방법에서는 다음과 같은 문제점이 발생된다.In the method of predicting and controlling the material crown by measuring the rolling load by using the automatic gauge control device 106 and the vendor control device 103 as described above, the following problems occur.
사상압연기의 출측에 위치한 두께검출기(미도시됨)에서 검출된 두께편차량을 읽어 자동게이지제어장치(106)에서 출력한 롤갭변위가 소재(30)에 전달되어 두께압연을 수행하고, 롤갭변위로 인해 소재(30)에 가해지는 하중이 변화하고, 이를 하중검출장치(105)를 통해 실측하여 폭방향 롤갭 분포량계산 및 소재의 크라운정도를 예측하고, 크라운제어를 위해 벤더(102)에 의한 압력을 조절하는 과정에서, 설비구성품간의 마찰손실에 의해 압연하중 검출치의 편차가 발생되고, 압연하중을 검출하여 압연롤의 굽힘변형량을 예측하는 간접방법을 사용함에 따른 응답시간지연, 계산오차등으로 인하여 제어의 정도가 저하되는 문제가 발생된다.The thickness gap detected by the thickness detector (not shown) located on the exit side of the finishing mill is read, and the roll gap displacement output from the automatic gauge control device 106 is transmitted to the material 30 to perform thickness rolling, and the roll gap displacement. Due to this, the load applied to the material 30 is changed, measured by the load detection device 105 to estimate the width of the roll gap distribution and the crown degree of the material, and to control the pressure by the bender 102 for the crown control. In the process of adjustment, the variation of rolling load detection value is generated by friction loss between equipment components, and it is controlled by response time delay, calculation error, etc. by using indirect method of detecting rolling load and predicting bending deformation of rolling roll. The problem that the degree of deterioration occurs.
더욱이, 두께제어설비인 자동게이지제어장치(106)와 형상제어설비인 벤더제어장치(103) 간에 상호정보교환이 전혀 없어, 자동게이지제어장치(106)의 롤갭제어기능과 벤더(102)의 제어기능이 서로 충돌하여 두께편차를 제어하기 위하여 자동게이지제어장치(106)에서 롤갭을 누르면 이로 인해 압연롤의 굽힘량이 변화되고, 이에 따라서 폭방향롤갭분포불균일에 의한 소재의 형상이 나빠지는 요인이 된다.Moreover, there is no mutual information exchange between the automatic gauge control device 106 which is a thickness control facility and the vendor control device 103 which is a shape control facility, so that the roll gap control function of the automatic gauge control device 106 and the control of the vendor 102 are controlled. When the roll gap is pushed by the automatic gauge control device 106 to control the thickness deviation due to the collision of functions, this causes a change in the bending amount of the rolling roll, thereby causing a deterioration of the shape of the material due to the roll gap distribution unevenness in the width direction. .
또한 소재형상이 나빠지면 벤더압력의 제어량이 증가하여 양단에서 롤갭을 들어 올리는 방향으로 힘이 작용함에 따라 다시 소재의 두께편차를 유발시키는 자동게이지제어장치(106)의 두께제어설비와 벤더(102)의 형상제어설비가 상호간에 간섭을 초래하여 제어상의 문제가 해결되지 않고 악순환이 반복되었다.In addition, when the shape of the material decreases, the control amount of the bender pressure increases, and as the force acts in the direction of lifting the roll gap at both ends, the thickness control device of the automatic gauge control device 106 and the bender 102 cause the thickness deviation of the material again. The shape control equipment caused mutual interference and the vicious cycle was repeated without control problems being solved.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 압연기에서 소재의 두께제어에 사용되는 자동게이지제어장치로부터 출력되는 압연기 롤갭의 제어정보를 이용하여 소재의 형상변화량을 예측하고, 벤더압력을 가감제어하여 소재의 형상을 조기에 안정화시킬 수 있는 열간압연공정에서 사용되는 압연기의 자동게이지제어장치와 벤더의 제어방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to predict the shape change amount of the material using the control information of the rolling mill roll gap output from the automatic gauge control device used for controlling the thickness of the material in the rolling mill, bender The present invention provides an automatic gauge control device of a rolling mill and a vendor's control method used in a hot rolling process that can stabilize the shape of a material early by controlling the pressure.
본 발명의 다른 목적은 압연기에 적용되는 두께제어기능과 형상제어기능 상호간에 발생되는 간섭현상을 최소화하여 소재 형상의 안정화 및 두께 안정화를 이룰 수 있는 열간압연공정에서 사용되는 압연기의 자동게이지제어장치와 벤더의 제어방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is the automatic gauge control device of the rolling mill used in the hot rolling process that can achieve the stabilization and thickness of the material shape by minimizing the interference phenomenon between the thickness control function and the shape control function applied to the rolling mill and To provide a vendor control method.
본 발명의 또다른 목적은 열간압연공정에서 생산되는 최종제품의 불량율을 감소시켜 품질을 향상시키고, 소비자의 만족도를 제고할 수 있는 열간압연공정에서 사용되는 압연기의 자동게이지제어장치와 벤더의 제어방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to reduce the defective rate of the final product produced in the hot rolling process to improve the quality, and to control the automatic gauge control device and bender control method of the rolling mill used in the hot rolling process to improve the customer satisfaction To provide.
도 1은 종래 열간압연공정에 사용되는 연속식 압연기의 설치상태도,1 is a state diagram of the continuous rolling mill used in the conventional hot rolling process,
도 2는 종래 사용되는 압연기의 구성을 나타내는 단면도,2 is a cross-sectional view showing the configuration of a rolling mill conventionally used;
도 3a는 압연롤의 굽힘변형상태를 나타내는 단면도, 도 3b는 압연롤의 변형에 의한 소재의 폭방향 두께편차발생을 나타내는 부분사시도,3A is a cross-sectional view showing a bending deformation state of a rolling roll, FIG. 3B is a partial perspective view showing occurrence of thickness deviation of a raw material due to deformation of the rolling roll;
도 4a 및 도 4b는 롤갭분포변화에 따른 소재의 형상변화를 나타내는 사시도,4A and 4B are perspective views illustrating a shape change of a material according to a roll gap distribution change;
도 5는 벤더제어에 의한 압연롤의 롤갭변화상태를 나타내는 단면도,5 is a cross-sectional view showing a roll gap change state of a rolling roll by bender control;
도 6은 종래 자동게이지제어장치와 벤더의 제어상태를 나타내는 흐름도,6 is a flowchart showing a control state of a conventional automatic gauge control apparatus and a vendor;
도 7은 본 발명에 의한 제어방법을 나타내는 흐름도,7 is a flowchart illustrating a control method according to the present invention;
도 8은 본 발명에 의하여 계산된 롤의 굽힘량을 나타내는 도식도,8 is a schematic view showing the bending amount of the roll calculated by the present invention;
도 9a 및 도 9b는 각각 종래 및 본 발명의 방법에 따른 소재의 형상변화를 나타내는 그라프.9a and 9b are graphs showing the shape change of the material according to the conventional and the method of the present invention, respectively.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※
10: 압연기 20: 압연롤10: rolling mill 20: rolling roll
30: 소재 101: 압연롤30: material 101: rolling roll
102: 벤더(Bender) 103: 벤더제어장치102: vendor 103: vendor control device
104: 압하장치 105: 하중검출장치104: reduction device 105: load detection device
106: 자동게이지제어(AGC: Automatic Gauge Control)장치106: Automatic Gauge Control (AGC) device
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열간압연공정에서 사용되는 압연기의 자동게이지제어장치와 벤더의 제어방법은, 열간압연공정에서 소재의 두께제어에 사용되는 압연기의 자동게이지제어장치와 압연롤의 굽힘변화량을 제어하는 벤더를 제어하는 방법에 있어서, 압연기의 출측에서 소재의 두께편차량을 검출하는 제1단계;상기 두께편차량을 이용하여 롤갭수정량을 산출하는 제2단계; 상기 제2단계에서 산출된 롤갭수정량을 이용하여 소재의 크라운 영향도를 계산하는 제3단계; 상기 크라운 영향도를 이용하여 벤더수정량을 산출하는 제4단계; 및 상기 롤갭수정량 및 벤더수정량을 출력하여 자동게이지제어장치 및 벤더의 압력을 제어하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The automatic gauge control device of the rolling mill and the bender control method used in the hot rolling process of the present invention for achieving the above object, the automatic gauge control device and rolling roll bending of the rolling mill used to control the thickness of the material in the hot rolling process A method for controlling a vendor for controlling a change amount, the method comprising: a first step of detecting a thickness deviation amount of a material at an exit side of a rolling mill; a second step of calculating a roll gap correction amount using the thickness deviation amount; A third step of calculating a crown influence degree of the material by using the roll gap correction amount calculated in the second step; A fourth step of calculating a vendor correction amount using the crown influence; And outputting the roll gap correction amount and the vendor correction amount to control pressure of the automatic gauge control device and the vendor.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 열간압연공정에서 사용되는 압연기의 자동게이지제어장치와 벤더의 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the automatic gauge control device and the control method of the vendor of the rolling mill used in the hot rolling process of the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 열간압연공정에서 사용되는 압연기의 자동게이지제어장치와 벤더의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.7 is a flowchart showing an automatic gauge control device of a rolling mill and a vendor control method used in a hot rolling process according to the present invention.
도시된 바와 같이, 제1단계로서 사상 압연기(10)의 출측의 소재에 대한 두께편차량을 검출한다. 두께편차량의 검출은 압연기의 출측에 설치되어 있는 두께검출기(미도시됨)에 의하여 종래와 같이 수행된다. 검출된 두께편차량은 종래와 같이 자동게이지제어장치(106)에 입력된다.As shown, the first step detects the thickness deviation with respect to the raw material on the exit side of the finishing mill 10. The detection of the thickness deviation amount is performed as in the prior art by a thickness detector (not shown) provided on the exit side of the rolling mill. The detected thickness deviation amount is input to the automatic gauge control device 106 as before.
제2단계로서 자동게이지제어장치(106)(AGC)에서는 두께검출기로부터 입력된 두께편차량을 이용하여 압연기의 롤갭수정량을 산출한다. 롤갭수정량도 종래와 같은 방식에 의하여 산출된다.As a second step, the automatic gauge control device 106 (AGC) calculates the roll gap correction amount of the rolling mill using the thickness deviation amount input from the thickness detector. The roll gap correction amount is also calculated by the same method as in the prior art.
상기와 같이 자동게이지제어장치(106)에서 롤갭수정량이 산출된 후에, 종래와 같이 압연기의 롤갭을 변경하기 위하여 압하장치(104)에 제어신호를 출력하는 대신에, 제3단계로서 소재의 크라운 영향도를 계산한다. 소재의 크라운 영향도는, 롤갭수정량에 의한 압연롤의 폭방향 굽힘변형량을 산출하고 이로 인한 소재의 크라운 변화정도를 계산하여 예측한다. 상기의 소재크라운예측치(Tc)는, 하기에 기재된 수식 3,4에 의하여 산출된다. 상기와 같이 산출된 소재크라운예측치(Tc)를 이용하여 제4단계로서 밴더(압력)수정량을 산출하여 벤더(102)에 전송하면 벤더(102)에서는 제어정보를 이용하여 벤더(102)의 압력을 가감한다. 또한 롤갭수정량을 압하장치(104)에 출력하여 롤갭을 조정한다. 수식 3은 다음과 같다.After the roll gap correction amount is calculated by the automatic gauge control device 106 as described above, instead of outputting a control signal to the pressing device 104 to change the roll gap of the rolling mill as in the prior art, the crown effect of the material as a third step Calculate the degree. The crown influence of the material is estimated by calculating the widthwise bending strain of the rolling roll by the roll gap correction amount and calculating the degree of crown change of the material thereby. Said material crown prediction value Tc is computed by Formula (3) and (4) described below. Using the calculated material crown prediction value Tc, the vendor (pressure) correction amount is calculated and transmitted to the vendor 102 as a fourth step, and the vendor 102 uses the control information to control the pressure of the vendor 102. Add or subtract. Further, the roll gap correction amount is output to the reduction device 104 to adjust the roll gap. Equation 3 is as follows.
여기에서, k : 횡강성계수f(Rf) : 압연하중 영향도 함수Where k = lateral stiffness factor f (R f ): rolling load influence function
Ef: 벤더효과계4수f(Rbk) : 벤더력(현재) 실적치E f : Vendor Effect Factor 4 f (R bk ): Vendor Power (Current) Performance
η : 판크라운유전계수f(Cs) : 판크라운 유전량η: pan crown dielectric constant f (Cs): pan crown dielectric constant
SK: 롤갭영향계수 f(Sf) : 롤갭 변동량S K : Roll gap influence coefficient f (Sf): Roll gap variation
을 나타낸다. 또한 목표크라운 달성을 위한 벤더 목표치는,Indicates. In addition, the vendor target for achieving the target crown is
수식 4에 의하여,By Equation 4
가 된다. 이에 따라서 벤더 수정량(Fbs)는 벤더수정량(Fbs) = 벤더목표치 - 벤더력 (현재) 실적치(Fbk) 로부터 구할 수 있다.Becomes Accordingly, the vendor correction amount Fbs can be obtained from the vendor correction amount F bs = vendor target value-vendor power (current) performance value F bk .
상기한 수식 3에서 롤갭 영향계수(Sk)는 도 8에 도시된 것과 같은 압연롤의 폭방향 굽힘변위량으로부터 다음의 수식 5를 이용하여 계산되었다. 압연롤의 굽힘에 따라서 폭방향 롤갭 분포가 변화됨을 알 수 있다. 수식 5는 다음과 같다.In the above Equation 3, the roll gap influence coefficient S k was calculated using the following Equation 5 from the widthwise bending displacement of the rolling roll as shown in FIG. 8. It can be seen that the roll gap distribution in the width direction changes according to the bending of the rolling roll. Equation 5 is as follows.
상기에서 a, b의 결정은 각 오차의 제곱을 최소화하는 최소자승법에 의하여 구할 수 있다. 이것이 하기의 행렬식에 표시되어 있다.The determination of a and b can be obtained by a least square method that minimizes the square of each error. This is shown in the following determinant.
또한 본 발명의 제어방법에서는 자동게이지제어장치(101)와 벤더(102)의 출력에 의하여 발생되는 제어악순환을 최소화하기 위하여 벤더(압력) 수정량 산출후에, 벤더압력의 변화로 인한 두께편차의 영향을 최소화하기 위하여, 벤더수정에 의한 압연기 출측의 두께편차량을 예측하고, 예측된 두께편차를 편차리미트(limit)(기준치)와 비교하고, 비교결과에 따라서 사상출측의 두께편차량을 다시 검출하여 롤갭 수정량을 산출하거나 이미 결정된 롤갭수정량 및 벤더수정량을 출력하여 제어한다.In addition, in the control method of the present invention, after the calculation of the bender (pressure) correction amount in order to minimize the control vicious cycle caused by the output of the automatic gauge control device 101 and the bender 102, the influence of the thickness deviation due to the change in the bender pressure In order to minimize the error, the thickness deviation of the rolling mill exit by the vendor modification is predicted, the predicted thickness deviation is compared with the deviation limit (standard value), and the thickness deviation of the finishing exit is detected again according to the comparison result. The roll gap correction amount is calculated or the roll gap correction amount and the vendor correction amount are determined and output.
다시말하여 출측의 두께편차량이 편차리미트(기준치)보다 적으면, 이미 상기 제3 및 제4단계에서 설정된 롤갭수정량 및 벤더수정량을 출력하여 자동게이지제어장치와 벤더를 각각 제어한다. 만일 두께편차량이 편차리미트보다 크면, 그 두께편차만큼 롤갭을 변화시켜주고, 다시 롤갭변화로 인한 소재형상 변화 및 벤더수정량을 산출하여 벤더압력을 보상한다. 이러한 시행오차법(trial-error)을 반복하여 수행함으로서 최적의 롤갭 및 벤더수정량을 산출할 수 있으며, 자동게이지제어장치와 벤더간에 비간섭 제어기능을 적용하여 두께편차량 저감 및 소재의 형상안정화를 동시에 달성할 수 있다.In other words, if the thickness deviation on the exit side is less than the deviation limit (reference value), the roll gap correction amount and the vendor correction amount already set in the third and fourth steps are output to control the automatic gauge control device and the vendor, respectively. If the thickness deviation is larger than the deviation limit, the roll gap is changed by the thickness deviation, and the material shape change and vendor correction amount due to the roll gap change are calculated to compensate for the vendor pressure. By repeating these trial-errors, the optimum roll gap and vendor correction can be calculated, and non-interference control is applied between the automatic gauge control system and the vendor to reduce the thickness deviation and stabilize the shape of the material. Can be achieved simultaneously.
종래 제어방법 및 본 발명에 의한 제어방법에 의한 소재의 평탄도변화가 각각 도 9a 및 도 9b에 표시되어 있다.The flatness change of the material by the conventional control method and the control method according to the present invention is shown in Figs. 9A and 9B, respectively.
도시된 바와 같이, 종래 방법에 의한 평탄도보다 본 발명에 의하여 소재의 형상변화정도를 나타내는 단위 피치(P)에 대한 소재의 파고높이(H)를 나타내는 평탄도지수가 소재의 헤드(head), 및 중간(middle), 테일(tail)부에 걸쳐서 현저하게 개선됨을 알 수 있다.As shown, the flatness index indicating the height of the material H relative to the unit pitch (P) indicating the degree of shape change of the material by the present invention rather than the flatness by the conventional method, the head of the material, And a significant improvement over the middle, tail.
이와 같은 본 발명에 의하면 압연기에서 소재의 두께제어에 사용되는 자동게이지제어장치에서 출력되는 압연롤갭의 제어정보를 이용하여 소재의 형상변화량을 예측하고, 벤더압력을 가감제어하여 소재의 형상을 조기에 안정화시킬 수 있으며, 압연기에 적용되는 두께제어기능과 형상제어기능 상호간에 발생되는 간섭현상을 최소화하여 소재 형상의 안정화 및 두께 안정화를 이룰 수 있고, 또한 열간압연공정에서 생산되는 최종제품의 불량율을 감소시켜 품질을 향상시키고, 소비자의 만족도를 제고할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above by using the control information of the rolling roll gap output from the automatic gauge control device used to control the thickness of the material in the rolling mill to predict the shape change amount of the material, and control the bender pressure to control the shape of the material early It can stabilize, minimize the interference between the thickness control function and the shape control function applied to the rolling mill to achieve the stabilization and thickness stabilization of the shape of the material, and also reduce the defective rate of the final product produced in the hot rolling process. By improving the quality, the customer's satisfaction is effective.
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