KR20040059130A - 압연 통판성 및 표면품질 개선을 위한 핀치롤 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열연공정에서, 단척재 또는 협폭재 등의 압연바에 전진력을 보강하고, 사상압연기 전면 상부 핀치롤 다운후, 압연바를 사상압연기에 진입하도록 하며, 사상압연기 진입이전에 최적 지점에서 압연바의 테일부를 절단하도록 제어하는 핀치롤 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사상압연기 전방에 설치되는 상부 핀치롤을 제어하는 방법에 있어서, 압연바의 기준지점 입력(헤드부 진입)을 감지한후 거리를 계수하는 단계(S51); 상기 계수된 거리가 헤드부 절단위치로 판단되면 크롭샤를 동작시켜 압연바의 헤드부를 절단하는 단계(S52); 핀치롤 업/다운 실린더를 다운 동작시켜 핀치롤을 다운시켜서 구동시키는 단계(S53); 핀치롤을 통화한 압연바의 기준지점 출력(테일부 출력)을 감지한후 거리를 계수하는 단계(S54,S55); 상기 계수된 거리가 테일부 절단위치로 판단되면 크롭샤를 동작시켜 압연바의 테일부를 절단하는 단계(S56); 및 압연바의 출력완료후 핀치롤 업/다운 실린더를 업 동작시켜 핀치롤을 업시키고 구동을 정지시키는 단계(S57,S58)를 구비함을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 사상압연기 전단 사이드 가이드와의 간섭에 의해 압연바가 정지되는 것을 방지할 수 있어 원활한 압연 통판성을 확보할 수 있고, 또한, 사상압연기로의 고압 냉각수의 유입을 방지할 수 있어 표면품질을 확보할 수 있으며, 불량 형상의 압연바의 테일부에 의한 오동작을 방지하여 실수율을 높일 수있는 효과가 있다.

Description

압연 통판성 및 표면품질 개선을 위한 핀치롤 제어 방법{A PINCH ROLL CONTROLLING METHOD FOR IMPROVING PASSING ABILITY AND SURFACE QUALITY OF BAR}

본 발명은 열연공정의 사사압연기의 전단에 위치한 핀치롤을 제어하는 방법에 관한 것으로, 특히, 열연공정에서, 단척재 또는 협폭재 등의 압연바에 전진력을 부여하고, 사상압연기 상부 핀치롤 다운 후 압연바를 사상압연기에 진입하도록 하며, 사상압연기 진입이전에 최적 지점에서 압연바의 테일부를 절단하도록 제어함으로서, 원활한 압연 통판성 및 표면 품질을 확보할 수 있는 압연 통판성 및 표면품질 개선을 위한 핀치롤 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 열연 강판을 제조하는 열간 압연 공정은 도 1에 도시 된 바와 같이 제강 공정(미도시)의 연속주조기(미도시)로부터 공급되는 슬라브(Slab)(1)를 가열로(10)에서 소정의 온도로 가열 및 균열시킨후 폭 압연(미도시) 및 두께 압연(20)을 실시하여 바(2) 상태로 만들고, 통상 다수개의 스탠드(F1~F7)(30)를 사용하는 사상압연기(30)에서 고객사가 요구하는 사이즈(Size)의 스트립(Strip)(3)으로 압연을 실시한다. 상기 사상압연기의 최종 스탠드(F7)를 통과한 스트립(3)은 런 아웃 테이블(Run Out Table)(41)의 라미나 플로우(Lamina Flower)(42)의 냉각공정을 거쳐 소정의 기계적 성질을 확보된후 권취기(40)에서 두루마리 형태의코일(Coil)(4)제품으로 감겨진다. 이중 사상압연(30) 공정은 고객사가 요구하는 최종 두께, 폭, 및 사상압연 후면 온도를 관리하는 공정으로 열연제품 생산에 중요한 공정 중 하나다.

또한, 스트립 표면 스케일 제거장치(Finish Scale Breaker)(51)는 압연소재에 발생된 2차 스케일을 고압수(52)로 제거하는 설비이며, 여기소 전후면 상부 핀치롤(50)에서 소재의 위로 타고나가는 고압수를 차단한다.

도 3을 참조하면, 사상압연기 전면 상부 핀치롤(50)은 구동장치 없이 아이들(Idle) 운전만 되고 있어 바(2)의 길이가 단척재이거나 폭이 1,000MM 이하인 협폭재 소재일 경우, 열간 압연시 순수한 8개의 테이블롤(60)의 구동력으로만 바(2)가 전진되어 사상압연기(30)에 진입되므로 바(2)의 센터링이 일치하지 않을 경우가 발생되며, 이에 의해 사상압연기(30) 전단 사이드 가이드(Side Guide)(39)와 간섭되는 부분(39")이 발생된다.

따라서, 바(2)와 사이드 가이드(Side Guide)(39)와의 간섭으로 인해 전진력(Feeding Force)이 저하되어 바(2)가 더 이상 전진하지 못하고 정지되거나 진입속도가 느려지게 되며, 이에 따라 스트립 표면 스케일 제거장치(51)에서 바(2)의 일정부분에 집중적으로 고압수(52)가 분사되어 디스켈링(Descaling) 밴드(Band)에 의해 오작이 발생되는 문제점이 있다. 또한 오동작 발생된 제품은 테이블롤러(60)상에 있는 크레인(미도시)을 이용하여 들어내므로 작업율 및 가동율이 떨어지는 현상이 발생되고, 또한 바(2)의 표면 스케일 제거를 위해 분사되는 고압 냉각수가 소재 상부를 타고 사상압연기(30)에 진입하면 수막이 형성되어 온도 설정치 편차가 심하여 상부 두께 불량이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 바(2)의 테일(Tail)부는 형상이 불량하므로 도 2에 도시 된 크롭샤(Crop Shear)(38)에서 일정부문을 절단한 후 사상압연기(30)에 진입되는 관계로 최적 커트(Cut) 지점을 잘못 산출하여 절단시 실수율이 떨어져 생산성 저하로 연결되는 등의 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 열연공정에서, 단척재 또는 협폭재 등의 압연바에 전진력을 부여하고, 사상압연기 상부 핀치롤 다운 후 압연바를 사상압연기에 진입하도록 하며, 사상압연기 진입이전에 최적 지점에서 압연바의 테일부를 절단하도록 제어하는 압연 통판성 및 표면품질 개선을 위한 핀치롤 제어 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 사상압연기 전단 사이드 가이드와의 간섭에 의해 압연바가 정지되는 것을 방지할 수 있어 원활한 압연 통판성을 확보할 수 있고, 또한, 사상압연기로의 고압 냉각수의 유입을 방지할 수 있어 표면품질을 확보할 수 있으며, 불량 형상의 압연바의 테일부에 의한 오동작을 방지하여 실수율을 높일 수있는 압연 통판성 및 표면품질 개선을 위한 핀치롤 제어 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 열연공정 흐름도이다.

도 2는 종래 핀치롤 구성 상세도이다.

도 3은 종래 단척재 및 협폭재의 진입시 간섭 발생 상태도이다.

도 4는 본 발명을 수행하기 위한 핀치롤 제어장치의 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 핀치롤 제어 방법을 보이는 플로우챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 슬라브(Slab) 2 : 바(Bar)

3 : 스트립(Strip) 4 : 코일(Coil)

20 : 조압연기 30 : 사상압연기

40 : 권취기 50 : 핀치롤( Pinch Roll)

51 : 스트립 표면 스케일 제거장치 53 : 전동장치

54 : 감속기 55 : 피엘지(PLG)

55 : 피지(PG) 57 : 인버터(Inverter)

58 : 피엘시(PLC) 59 : 운전화면(HMI)

60 : 테이블 롤(Table Roll)

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 핀치롤 제어방법은

사상압연기 전방에 설치되는 상부 핀치롤을 제어하는 방법에 있어서,

압연바의 기준지점 입력(헤드부 진입)을 감지한후 거리를 계수하는 단계;

상기 계수된 거리가 헤드부 절단위치로 판단되면 크롭샤를 동작시켜 압연바의 헤드부를 절단하는 단계;

핀치롤 업/다운 실린더를 다운 동작시켜 핀치롤을 다운시켜서 구동시키는 단계;

핀치롤을 통화한 압연바의 기준지점 출력(테일부 출력)을 감지한후 거리를 계수하는 단계; 상기 계수된 거리가 테일부 절단위치로 판단되면 크롭샤를 동작시켜 압연바의 테일부를 절단하는 단계; 및

압연바의 출력완료후 핀치롤 업/다운 실린더를 업 동작시켜 핀치롤을 업시키고 구동을 정지시키는 단계

를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 4는 본 발명을 수행하기 위한 핀치롤 제어장치의 구성도로서, 도 4를 참조하면, 본 발명을 수행하기 위한 핀치롤 제어장치는 사상압연기 전면에 설치되는 상부 핀치롤(Pinch Roll,50)과, 상기 핀치롤(50)을 회전시키는 전동장치(53)와, 상기 전동장치(53)를 동작시키는 인버터(Inverter,57)와, 상기 전동장치(53)의 회전을 검출하여 바(2)의 테일(Tail)부 절단시 최적 커트(Cut) 지점을 산출하기 위하여 펄스(Pulse)를 이용한 위치검출용 피엘지(PLG,55)와, 상기 전동장치의 회전속도를 검출하여 압연 속도를 검출하기 위한 피지(PG,56)와, 사상압연기 전단에 설치되어 압연바의 헤드부 및 테일부를 절단하기 위한 크롭샤(Crop Shear)(38)와, 상기 압연바를 이송하기 위한 테이블롤(60)과, 상기 핀치롤(50) 전단에 설치하여 압연바의 헤드부 진입과 테일부 출력을 감지하는 바기준점 입/출력 감지센서(SEN1)와, 상기 압연바의 출력완료를 감지하기 위한 바출력완료 감지센서(SEN2)와, 상기 핀치롤(50)의 업/다운을 수행하기 위한 핀치롤 업/다운 실린더(CYN)와, 상기 감지센서(SEN1,SEN2)에 의해 검출된 바의 입출력 및 출력완료, 상기 피엘지(PLG) 및 피지(PG)에 의해 검출된 위치 및 속도에 기초한 상기 압연바의 진행위치에 따라 상기 핀치롤 업/다운 실린더(CYN), 크롭샤(Crop Shear)(38) 및 전동장치(53)의 동작을 제어하는 피엘시(PLC,58)를 포함한다.

도 2를 참조하면, 본 발명이 적용되는 압연공정에는 스트립 표면 스케일 제거장치(51)가 설치되는데, 이는 사상압연기(30) 전면에 설치되어, 조압연(20)을 통과한 소재인 바(2)가 사상압연기(30) 진입전에, 소재의 표면에 발생한 2차 스케일을 약 160kg/㎠ 정도의 고압수(52)로 제거하는 설비이다.

또한, 도 4를 참조하면, 상기 상부 후면 핀치롤(50)은 에어 실린더에 의해 압하를 행하며, 상기 전동장치(53)에 의해서 구동되고, 디스케일링(Descaling) 압력수(52)가 비산되어 소재위로 흐르는 것을 방지하고, 압연소재인 바(2)가 단척재이거나, 협폭재(1,000MM 이하)인 경우 사상압연기(30) 전단 사이드 가이드(Side Guide)(39)와 간섭발생시 앞으로 나아가려는 힘(Feeding Force)을 보강하여 원활한 통판성을 확보할 수 있게 한다.

상기 인버터(57)는 테이블롤(60)과 동일 속도로 연동운전 될 수 있도록 상부 핀치롤(50)의 전동장치(53)의 속도를 제어하고, 상기 전동장치(53)가 과부하로 트립(Trip)시에는 바(2) 표면에 롤마크(Roll Mark)가 발생되어 표면품질이 저하되므로 아이들(Idle)로 운전 될 수 있도록 제어장치(57)에서 동력이 차단된다.

상기 핀치롤(50)의 회전검출은 감속기(54)에 접속된 타이어 커플링을 통해 펄스(Pulse)를 이용한 위치검출용 피엘지(PLG)(55)와 전압을 이용한 속도검출용 계측기인 피지(PG)(56)에서 카운터(Counter)하여 인버터(57)로 송신하고 피엘시(PLC)(58)에서 계산하여 운전화면에 나타내 주며, 인버터(57)의 피드백(FeedBack) 제어신호로 이용된다.

상기 피엘시(PLC)는 크롭샤에 의한 헤드(Head) 커트(Cut) 시점에 핀치롤(50)이 다운되어 고압수를 차단할 수 있고, 바(2)가 사상압연기(30) F1(31)을 통과시 핀치롤(50)이 아이들(Idle)로 운전 될 수 있도록 제어 프로그램(Program)이 구축되어 운전된다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도 4 및 도 5에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명이 적용되는 열연공장에서, 열연소재인 슬라브(Slab)(1)를 가열로(10)에 장입하여 약 1200℃ 정도의 적정온도로 가열한 후, 추출하여 조압연(20)에서 1차 스케일을 제거한다. 이 후에, 사상압연기(30)가 필요로 하는 적정한 크기로 압연된 것이 이송되면, 압연소재인 바(2)는 테이블롤(60)에 의해 이동될 때, 소재(2)의 상하 표면에 생성된 2차 스케일(Scale)을 고압수로 박리 제거한다.

이러한 과정중에, 본 발명의 방법이 적용되며, 도 4 및 도 5를 참조하면, 먼저, 본 발명의 바기준점 입/출력 감지센서(SEN1)에 의해서 압연바의 기준지점 입력(헤드부 진입)을 감지한 후 본 발명의 피엘씨(58)는 피엘지(55)를 통한 전동장치(53)의 회전에 해당하는 펄스에 기초해서 거리를 계수한다(S51). 이는 바기준점 입/출력 감지센서(SEN1)에 의한 압연바의 헤드부 진입을 감지한후, 이 시점부터 계수하여 이 계수값에 기초해서 상기 압연바의 헤드부가 크롭샤(38)를 통과하는 시점에 상기 크롭샤(38)를 통해 압연바의 헤드부를 절단한다.

그 다음, 상기 피엘시(58)는 상기 계수된 거리가 헤드부 절단위치로 판단되면 크롭샤(38)를 동작시켜 압연바의 헤드부를 절단한다(S52). 이때, 상부 전후면 핀치롤(50)은 소재(2)의 전후방에서 형상불량 부분의 길이를 정확히 절단하여 연속적인 제어가 항상 이루어질 수 있도록 하는 중요한 본체이다. 즉, 소재(2)의 전방 부분을 절단한 후, 고압수(52)가 분사되기 시작하고, 소재(2)는 일정 압연속도로 진행된다.

그 다음, 상기 피엘시(58)는 핀치롤 업/다운 실린더(CYN)를 다운 동작시켜 상기 핀치롤(50)을 다운시키고, 그 다음 상기 전동장치(53)를 통해 상기 핀치롤(50)을 구동시킨다(S53). 이때, 소재가 상부전면 핀치롤(50)을 지나면, 에어 실린더에 의해 핀치롤(50)이 다운(Down)되는데, 이에 따라 고압수(52)가 전면으로 나오는 것이 방지된다.

그리고, 소재(2)의 진행 위치는 위치 검출용 피엘지(PLG)(55)와 속도검출용 계측기인 피지(PG)(56)에 의한 트래킹(Tracking)신호에 의해 감시되고, 이때 하부테이블 롤러(60)도 소재의 진행속도와 동일한 속도로 이송되며, 이 경우 고압수(52)는 전후열 상하 광폭 또는 협폭으로 구분해서 소재(2)의 표면에 생성된 2차 스케일(Scale)을 제거하게 된다. 상기 핀치롤 업/다운 실린더(CYN)에 의해 다운된 핀치롤(50)은 비산되는 고압의 냉각수(52)를 차단하게 된다.

또한, 소재(2)의 진입에 장애를 주는 길이가 단척재이거나 협폭재인 경우도, 상부 후면 핀치롤(50)이 전동장치(53)와 인버터(57)에 의한 구동력을 갖게 되고, 상기 전동장치(53)의 전진력에 의해서 소재인 압연바(2)는 정지없이 사상압연기(30) F1(31)에 원할 하게 진입하게 된다.

즉, 소재(2)가 상부 후면 핀치롤(Pinch Roll,50)을 지나 사상압연기(30) F1(31)에 진입할 때, 상부 후면 핀치롤(50)이 다운되므로, 이때의 압연 적정온도, 예를 들어 1,000℃ 내지 1,035℃를 유지하여 압연해야 한다. 그러나, 고압수(52)에 의한 앞부분, 예를 들어 6m 내지 7m에서만 온도가 급냉되어 소재의 최종압연시 두께가 증가되어 적중률이 저하되는 현상과 통판성 불량의 원인 등이 발생하므로, 이를 방지하기 위해서는 상부 후면 핀치롤(50)은 소재(2)가 통과하는 시점에 다운(Down)되도록 한다.

그 다음, 상기 피엘시(58)는 상기 핀치롤(50)을 통화한 압연바의 기준지점 출력(테일부 출력)을 상기 바기준점 입/출력 감지센서(SEN1)에 의해 감지한 후 거리를 계수하는데(S54,S55), 이는 바기준점 입/출력 감지센서(SEN1)에 의해 상기 압연바의 테일부 통과하는 시점부터 계수를 시작한다.

그 다음, 상기 피엘시(58)는 상기 계수된 거리가 사전에 설정된 테일부 절단위치로 판단되면 상기 크롭샤(38)를 동작시켜 압연바의 테일부를 절단하는데(S56), 이에 따라 형상이 불량한 압연바의 테일부에 의한 동작장애 또는 오동작을 방지할 수 있게 된다.

그 다음, 상기 피엘시(58)는 바출력완료 감지센서(SEN2)에 의해 상기 압연바의 출력완료가 감지되면, 이후 상기 핀치롤 업/다운 실린더(CYN)를 업 동작시켜 상기 핀치롤(50)을 업시키고 상기 전동장치(53)를 정지시켜 상기 핀치롤(50)의 동작을 정지시킨다(S57,S58).

이와 같이, 본 발명은 소재(2)의 전후진이 신속하고 스트립 표면 스케일 제거장치(Finish Scale Breaker,51)의 운전조건과 연동제어 및 소재(2)를 단독으로 구동할 수 있게 하며, 정비성이 용이하고 전동장치(53) 트립(Trip)시에는 상부 후면 핀치롤(50)이 아이들(Idle)로 운전 될 수 있도록 할 수 있어, 소재의 이송과정에서의 장애를 해결하여 제어능력을 증대시키면서 압연을 행하게 되는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 방법에서는, 상부 후면 핀치롤(50)을 소재(2)와 접촉하여 구동되어 크롭샤(Crop Shear)에서 바(2)의 테일(Tail)부 커트(Cut)용 검출롤로 이용되며, 고압수 분사시 냉각수를 차단하고 또한 바(2)의 상부 상향방지 역할도 수행하며, 핀치롤(50)용 구동부를 전동구동방식으로 회전시키고 피엘지(PLG)(55)와 피지(PG)(55)를 통해 전달되는 신호를 피드백(Feed Back) 제어를 통해 전진력(Feeding Force)을 보강하여 통판성을 향상시키고, 핀치롤(50) 다운(Down) 시점을 최적 제어하여 고압수(52) 외부유출과 온도저하방지로 스케일(Scale) 발생을 예방하여 표면품질 및 생산성 향상에 기여한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 온도편차를 20℃ 내지 30℃ 정도로 유지하는 적중율을 증가시켜 두께정도를 향상시키고, 또한 소재 진입시 상부가 스트립표면 스케일 제거장치를 지나 F1스텐드 전면의 사이드 가이드에 간섭으로 소재가 이송중 정지되는 현상이 발생되면 디스케일링 벤드에 의한 오작발생과 크기 변경을 방지할 수 있도록 전동장치 설치로 소재의 이송을 완벽하게 진행시켜 품질과 생산성을 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

즉, 열연공정 압연소재인 바가 단척재이거나, 협폭재(폭이 1,000MM 이하)인 경우 사상압연기 전단 사이드 가이드(Side Guide)와 간섭이 발생시 앞으로 나아가려는 전진력(Feeding Force)이 부족하여 바가 정지되면 디스켈링(Descaling) 밴드(Band)에 의해 오작이 발생되므로 전진력(Feeding Force)을 보강하여 원활한 통판성을 확보하고, 바의 표면 스케일(Scale) 제거를 위해 분사되는 고압 냉각수가사상압연기에 유입시 바의 톱(Top) 부분이 급냉되어 두께 적중율 감소 및 스케일(Scale) 치입 등으로 표면품질이 저하되므로 사상압연기 전면 상부 핀치롤 다운(Down) 후, 바가 사상압연기에 진입하도록 시스템(System)을 구성하여 고압 냉각수의 사상압연기내 유입을 차단하며, 바의 테일(Tail)부는 형상이 불량하여 압연시 오작발생 원인을 제공하므로 최적 커트(Cut) 지점을 산출하여 크롭샤(Crop Shear)에서 일정부문을 절단한 후, 사상압연기에 진입시켜 실수율을 높이는 등 고 품질의 제품을 생산할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

Claims (2)

1. 사상압연기 전방에 설치되는 상부 핀치롤을 제어하는 방법에 있어서,

   압연바의 기준지점 입력(헤드부 진입)을 감지한후 거리를 계수하는 단계(S51);

   상기 계수된 거리가 헤드부 절단위치로 판단되면 크롭샤를 동작시켜 압연바의 헤드부를 절단하는 단계(S52);

   핀치롤 업/다운 실린더를 다운 동작시켜 핀치롤을 다운시켜서 구동시키는 단계(S53);

   핀치롤을 통화한 압연바의 기준지점 출력(테일부 출력)을 감지한후 거리를 계수하는 단계(S54,S55);

   상기 계수된 거리가 테일부 절단위치로 판단되면 크롭샤를 동작시켜 압연바의 테일부를 절단하는 단계(S56); 및

   압연바의 출력완료후 핀치롤 업/다운 실린더를 업 동작시켜 핀치롤을 업시키고 구동을 정지시키는 단계(S57,S58)

   를 구비함을 특징으로 하는 핀치롤 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 핀치롤을 다운시키는 단계(S53)는

   압연바가 상부 후면 핀치롤(50)을 통과하는 시점에 상기 핀치롤(50)을 다운시키는 것을 특징으로 하는 핀치롤 제어 방법.