KR20090056145A - 열연강판의 판 크라운 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 열연강판의 판 크라운 제어장치는 열연강판의 폭 방향 두께 프로파일을 고려하여 판 크라운을 제어하는 장치에 있어서, 상기 폭 방향 두께 프로파일에서 양 에지부분의 폭 방향 두께 프로파일을 제외하고 수집하는 판 프로파일 수집부; 상기 판 프로파일 수집부에서 수집된 데이터를 이용하여 최소자승법으로 판 크라운 예측식을 도출하는 예측식 도출부; 상기 예측식의 다수 개의 지점에서 판 두께를 계산하여 예측 판 크라운을 계산하는 예측 판 크라운 계산부; 및 상기 예측 판 크라운이 목표 판 크라운에 근접하도록 벤더력과 페어크로스를 제어하는 SSC를 포함한다. 상기한 바와 같은 구성에 의해, 페어크로스 각도나 벤더력 설정이 정확해지고 원하는 목표 판 크라운을 기대할 수 있고, 열연 강판의 판 크라운을 정확하게 예측하여 제어함으로써 열연강판의 형상품질을 향상시킬 수 있다.
판 크라운, 예측, 페어크로스 각도, 벤더력, 두께

Description

열연강판의 판 크라운 제어장치 및 그 방법{Apparatus for controlling crown of hot-rolled steel and method thereof}
본 발명은 열연강판의 판 크라운 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열연 강판의 폭 방향 두께 프로파일을 고려하여 열연강판의 판 크라운 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
연주기에서 제작된 슬라브(Slab)는 다수 개의 압연기를 통과하면서 열연강판으로 제작되며, 이런 공정을 열간 압연공정이라 한다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 열연강판(이하, '강판')은 다수 개의 압연기(15)를 순차적으로 통과하면서 압연된다. 이때, 목표하는 강판의 두께를 설정하고, 마지막 압연기(15)의 출측으로 배출된 강판의 두께가 목표 두께가 되도록 각각의 압연기(15)에 가해지는 압하력을 조절한다. 이렇게 압연되는 강판은 압하력 또는 기타 원인에 의해 그 단면 형상이 폭 방향으로 다른 두께 분포를 가지게 되는데, 이때 폭 방향 두께 분포를 판 크라운이라 한다. 판 크라운은 제품의 품질과 자체 공정의 실수율 및 작업성에 영향을 미친다. 이러한 판 크라운은 각각의 압연기(15)에서 벤더력(BF:Bender Force) 및 페어크로스(PC:Pair Cross) 각도를 이용하 여 제어된다.
벤더력이란, 강판(20)과 접하여 회전하는 작업롤(Work roll,10)과 이런 작업롤(10)과 접하여 회전하면서 작업롤(10)의 변형을 막는 백업롤(Back-up roll,12)에 있어서, 작업롤(10)의 양단부에 강판(20)의 진행방향에 대하여 수직방향으로 가해지는 힘이다. 페어크로스 각도란, 평행하게 위치하여 강판(20)의 상하에서 회전하는 작업롤(10)에 있어서, 평행을 이루지 않도록 상하 작업롤(10) 각각 또는 상호 엇비슷하게 위치시키는 것으로 페어크로스 각도가 커지게 되면 롤의 갭 또한 커지게 된다.
한편, 마지막 압연기(15)를 빠져나온 강판(20)의 형상을 프로파일(Profile) 측정장치(18)를 통해 판 크라운을 측정하고, 그 측정된 데이터를 이용하여 상위 컴퓨터(SCC:Supervisory Control Computer, 5)에서는 다수 개의 압연기(15)의 벤더력 및 페어크로스 각도를 제어한다. 상위 컴퓨터(5)에서 벤더력 및 페어크로스 각도를 계산하기 위해서는 미리 모델식으로 예측된 판 크라운을 참조하여 이 예측치가 목표치에 근접하도록 벤더력 및 페어크로스 각도를 조정하게 된다.
하지만, 종래의 경우, 프로파일 측정장치(18)를 통해 측정된 강판의 폭방향 두께 측정 데이터에는 외란(Noise)이 많이 유입되어, 이 데이터를 직접 이용하여 정확한 예측 판 크라운을 생성해내기가 힘들었다. 이에 따라, 상기 예측 판 크라운이 해당 강판의 특성을 제대로 반영하지 못해 페어크로스 각도나 벤더력 계산결과가 부정확하여 판 크라운 관리범위를 벗어나는 경우가 자주 발생하였다.
본 발명에 따른 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 외란의 영향을 고려한 압연강판의 폭 방향 두께 측정 데이터를 활용하여, 상기 데이터를 대표할 수 있는 식을 도출해 다음 강판의 형상을 예측해줌으로써 강판 형상의 예측 정도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 열연강판의 판 크라운 제어장치는 열연강판의 폭 방향 두께 프로파일을 고려하여 판 크라운을 제어하는 장치에 있어서, 상기 폭 방향 두께 프로파일에서 양 에지부분의 폭 방향 두께 프로파일을 제외하고 수집하는 판 프로파일 수집부; 상기 판 프로파일 수집부에서 수집된 데이터를 이용하여 최적화기법으로 판 크라운 예측식을 도출하는 예측식 도출부; 상기 예측식의 다수 개의 지점에서 판 두께를 계산하여 예측 판 크라운을 계산하는 예측 판 크라운 계산부; 및 상기 예측 판 크라운이 목표 판 크라운에 근접하도록 벤더력과 페어크로스를 제어하는 SSC를 포함한다.
특히, 상기 양 에지부분은, 상기 폭 방향 두께 프로파일의 양 에지로부터 폭 길이의 3% 이내에 속하는 폭 방향 두께 프로파일인 것이 바람직하다.
또한, 상기 예측식의 다수 개의 지점은 양 에지에서 폭 길이의 2%와 6% 이격된 지점인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 다른 열연강판의 판 크라운 제어방법은 열연강판의 폭 방향 두께 프로파일을 고려하여 단면 형상을 제어하는 방법에 있어서, 상기 폭 방향 두께 프로파일에서 양 에지부분의 폭 방향 두께 프로파일을 제외하고 수집하는 제 1단계; 상기 제 2단계에서 수집된 데이터를 이용하여 최적화기법으로 판 크라운 예측식을 도출하는 제 2단계; 상기 예측식의 양 에지로부터 이격된 다수 개의 지점에서 판 두께를 계산하여 예측 판 크라운을 계산하는 제 3단계; 및 상기 예측 판 크라운이 목표 판 크라운에 근접하도록 벤더력과 페어크로스를 제어하는 제 4단계를 포함한다.
특히, 상기 양 에지부분은, 상기 폭 방향 두께 프로파일의 양 에지로부터 폭 길이의 3% 이내에 속하는 폭 방향 두께 프로파일인 것이 바람직하다.
또한, 상기 예측식의 다수 개의 지점은 양 에지에서 폭 길이의 2%와 6% 이격된 지점인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 구성에 의해서, 페어크로스 각도나 벤더력 설정이 정확해지고 원하는 목표 판 크라운을 기대할 수 있고, 판 크라운을 정확하게 예측하여 제어함으로써 열연강판의 형상품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하면 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하 게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 판 크라운 제어장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 판 크라운을 제어장치(50)는 SCC(5), 판 프로파일 수집부(30), 예측식 도출부(35), 및 예측 판 크라운 계산부(40)를 포함한다.
판 프로파일 수집부(30)는 프로파일(Profile) 측정장치(18)를 통해 실측된 강판(20)의 폭 방향 두께 프로파일(이하, '두께 프로파일')을 수집한다. 이때, 판 프로파일 수집부(30)는 수집된 두께 프로파일 중 강판(20)의 양 에지부분(양 에지에서 기설정된 지점까지)의 두께 프로파일은 제외하고 수집한다. 도 3을 참조하여 예를 들어 설명하면, 판 프로파일 수집부(30)는 프로파일 측정장치(18)를 통해 실측된 강판(20)의 두께 프로파일 중, 양 에지 3%(C3)지점 이후 두께 프로파일인 'W'구간의 두께 프로파일만을 수집한다. 이는, 프로파일 측정장치(18)를 통해 측정된 강판(20)의 두께 프로파일에서 양 에지부분의 경우, 외란의 영향을 가장 많이 받아서 추후 예측식을 도출하는 과정에서 정확성이 떨어지기 때문이다. 한편, 판 프로파일 수집부(30)에서 수집되는 두께 프로파일은 상기한 양 에지 3%(C3)이후 'W' 구간에 한정되는 것은 아니며, 외부요인(예를 들면, 작업환경 또는 강판의 종류)에 의해서 두께 프로파일 수집구간이 변경될 수 있음은 물론이다.
예측식 도출부(35)는 판 프로파일 수집부(30)에서 수집된 두께 프로파일 을 활용하여 판 크라운을 예측할 수 있는 예측식을 도출한다. 이때, 예측식 도출부(35)는 다양한 최적화기법(Cubic spline interpolation, Least squre method, Nevile 반복 보간법, 뉴튼 다항식 보간법 등)을 적용하여 판 크라운 예측식을 도출할 수 있다. 본 발명에 따른 일실시예에서는 최소자승법(Least squre method)을 이용하여 2차, 4차, 6차 등 다항식으로 판 크라운 예측식을 도출하였다. 최소자승법은 측정값을 기초로 해서 적당한 제곱 합을 만들고 그것을 최소로 하는 값을 구하여 측정결과를 처리하는 방법으로, 최소자승법으로 예측식을 도출하는 방법은 당업자라면 본 명세서를 통해 용이하게 유추해낼 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
예측 판 크라운 계산부(40)는 상기한 예측식의 양 에지로부터 이격된 다수 개의 지점(본 발명의 실시예에서는, 양 에지에서 폭 길이의 2%와 6% 이격된 지점)에서 판 두께를 계산한 뒤 예측 판 크라운을 생성한다. 상기한 지점들은 작업환경 및 외부요인에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
이후, SCC(5)는 예측 판 크라운 계산부(40)에서 계산된 예측 판 크라운를 이용하여 다수 개의 압연기(15)의 벤더력 및 페어크로스 각도를 제어하며, 예측 판 크라운이 목표 판 크라운에 근접하도록 벤더력 및 페어크로스 각도를 조정하게 된다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 판 크라운 제어방법을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 판 크라운 제어방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 프로파일 측정장치(18)를 통해 측정된 강판(20)의 폭 방향 두께 프로파일을 나타낸다.
먼저, 프로파일(Profile) 측정장치(18)를 통해 강판(20)의 폭 방향 두께 프로파일을 측정한다(S10). 그리고, 판 프로파일 수집부(30)는 실측된 강판(20)의 폭 방향 두께 프로파일(이하, '두께 프로파일')을 수집한다. 이때, 판 프로파일 수집부(30)는 수집된 두께 프로파일 중 양 에지에서 기설정된 지점까지의 두께 프로파일은 제외하고 수집한다(S20). 예를 들어, 프로파일 측정장치(18)를 통해 측정된 두께 프로파일 중, 외란의 영향을 가장 많이 받는 양 에지에서 폭 길이의 3%(C3)지점까지의 두께 프로파일은 제외하고 강판 중앙부의 두께 프로파일만을 수집한다. 그리고, 예측식 도출부(35)는 판 프로파일 수집부(30)에서 수집된 두께 프로파일을 활용하여 판 크라운을 예측할 수 있는 예측식을 도출한다(S30). 이때, 다양한 최적화기법(Cubic spline interpolation, Least squre method, Nevile 반복 보간법, 뉴튼 다항식 보간법 등)을 적용하여 판 크라운 예측식을 도출할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 최소자승법(Least squre method)을 이용하여 2차, 4차, 6차 등 다항식으로 판 크라운 예측식을 도출하였다. 도 6은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 도 5에 도시한 폭 방향 두께 프로파일 중 양 에지에서 폭 길이의 3%(C3)지점 이후의 두께 프로파일만을 이용하여 예측식 도출부(35)를 통해 도출된 예측식이다. 예측 판 크라운 계산부(40)는 상기한 예측식의 양 에지로부터 이격된 다수 개의 지 점(본 발명의 실시예에서는, 양 에지에서 폭 길이의 2%와 6% 이격된 지점)에서 판 두께를 계산하여 예측 판 크라운을 생성한다(S40,S50). 상기한 지점들은 작업환경 및 외부요인에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 이후, SCC(5)에서 예측 판 크라운 계산부(40)에서 계산된 예측 판 크라운를 이용하여 다수 개의 압연기(15)의 벤더력 및 페어크로스 각도를 제어하며, 예측 판 크라운에 목 표 판 크라운에 근접하도록 벤더력 및 페어크로스 각도를 조정하게 된다(S60).
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 압연공정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 예측 판 크라운을 생성하는 장치를 설
명하기 위한 도면이다.
도 3은 일반적인 열연강판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 예측 판 크라운 생성방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 프로파일 측정장치를 통해 측정된 강판의 폭 방향 두께 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 폭 방향 두께 프로파일에서 양 에지에서 폭 길이 3% 지점 이후의 폭 방향 두께 프로파일을 이용하여 도출된 예측식이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 작업롤 12 : 백업롤
15 : 스탠드 18 : 프로파일 측정장치
20 : 강판 5 : SCC
30 : 판 프로파일 수집주 35 : 예측식 도출부
40 : 예측 판 크라운 계산부

Claims (6)

  1. 열연강판의 폭 방향 두께 프로파일을 고려하여 판 크라운을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 폭 방향 두께 프로파일에서 양 에지부분의 폭 방향 두께 프로파일을 제외하고 수집하는 판 프로파일 수집부;
    상기 판 프로파일 수집부에서 수집된 데이터를 이용하여 최적화기법으로 판 크라운 예측식을 도출하는 예측식 도출부;
    상기 예측식의 다수 개의 지점에서 판 두께를 계산하여 예측 판 크라운을 계산하는 예측 판 크라운 계산부; 및
    상기 예측 판 크라운이 목표 판 크라운에 근접하도록 벤더력과 페어크로스를 제어하는 SSC를 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 판 크라운 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 양 에지부분은,
    상기 폭 방향 두께 프로파일의 양 에지로부터 폭 길이의 3% 이내에 속하는 폭 방향 두께 프로파일인 것을 특징으로 하는 열연강판의 판 크라운 제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 예측식의 다수 개의 지점은 양 에지에서 폭 길이의 2%와 6% 이격된 지 점인 것을 특징으로 하는 열연강판의 판 크라운 제어장치.
  4. 열연강판의 폭 방향 두께 프로파일을 고려하여 단면 형상을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 폭 방향 두께 프로파일에서 양 에지부분의 폭 방향 두께 프로파일을 제외하고 수집하는 제 1단계;
    상기 제 2단계에서 수집된 데이터를 이용하여 최적화기법으로 판 크라운 예측식을 도출하는 제 2단계;
    상기 예측식의 양 에지로부터 이격된 다수 개의 지점에서 판 두께를 계산하여 예측 판 크라운을 계산하는 제 3단계; 및
    상기 예측 판 크라운이 목표 판 크라운에 근접하도록 벤더력과 페어크로스를 제어하는 제 4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 판 크라운 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 양 에지부분은,
    상기 폭 방향 두께 프로파일의 양 에지로부터 폭 길이의 3% 이내에 속하는 폭 방향 두께 프로파일인 것을 특징으로 하는 열연강판의 판 크라운 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 예측식의 다수 개의 지점은 양 에지에서 폭 길이의 2%와 6% 이격된 지점인 것을 특징으로 하는 열연강판의 판 크라운 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101304605B1 (ko) * 2011-08-01 2013-09-05 주식회사 포스코 열연 판재 크라운 부가 장치 및 방법
US20210394246A1 (en) * 2018-11-13 2021-12-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Roll press device and control device

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