KR20100065667A - 쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한박판 사행제어방법 - Google Patents

쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한박판 사행제어방법 Download PDF

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하만진
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판주조장치의 박판 사행제어방법에 관한 것으로, 핀치롤을 통과하는 박판의 사행량을 측정하는 사행량 측정단계와; 상기 사행량 측정단계에서 측정된 박판의 사행량으로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출하는 제1명령값 산출단계와; 핀치롤 갭을 설정된 핀치롤 갭 상한값으로 유지되도록 하기 위한 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출하는 제2명령값 산출단계와; 핀치롤 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값을 초과한 경우 상기 제2명령값 산출단계에서 산출된 명령값으로 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더를 제어하고, 핀치롤 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값을 초과하지 않은 것으로 판단된 경우 상기 제1명령값 산출단계에서 산출된 명령값으로 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더를 제어하는 것을 특징으로 하는 핀치롤 구동실린더 제어단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한 박판 사행제어방법이 제공된다.
쌍롤식 박판주조장치(Twin Roll Strip Caster), 핀치롤(Pinch Roll), 압연기

Description

쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한 박판 사행제어방법{METHOD FOR MEANDERING CONTROL BY GAP AND FORCE OF PINCH ROLL IN TWIN ROLL STRIP CASTING PROCESS}
본 발명은 쌍롤식 박판주조장치의 박판 사행제어방법에 관한 것으로, 특히 핀치롤의 위치 및 압하력을 제어하여 박판의 사행을 효과적으로 제어할 수 있도록 개선된 쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한 박판 사행제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 쌍롤식 박판주조 공정은 냉각되고 있는 한 쌍의 주조롤과 한 쌍의 에지댐에 의하여 형성되는 공간에 용강공급 노즐로 용강을 공급하여 용강풀의 높이를 일정하게 유지시키고, 주조롤을 마주보는 방향으로 회전시켜, 주조롤 표면에 형성된 응고쉘(Shell)이 주조롤 간의 근접점에서 합체되어 주편을 형성시킴으로서, 용강으로부터 직접 박판을 연속적으로 제조하는 방법이다.
도 1은 종래의 쌍롤식 박판주조 장치를 나타낸 개략도이다. 도 1을 참조하여 쌍롤식 박판주조 공정을 설명하면, 우선 래들(미도시)에 저장된 용강이 스토퍼(26)를 통해 턴디쉬(24)로 공급되며, 턴디쉬(24)로 공급된 용강은 다시 침지노즐(25)을 통해 두 개의 주조롤(21,22)과 주조롤 양측면의 에지댐(28)으로 형성된 섬프(29)로 공급된다. 일측에 구비된 탕면높이 검출센서(27)는 공급된 용강의 탕면높이를 측정하는 역할을 수행한다. 섬프(29)로 공급된 용강은 약 0.2초 내에 두 주조롤(21,22) 사이에서 압하되면서 응고되어 박판(1)으로 주조된다. 주조롤 일측에 구비된 로드셀(30)은 주조롤(21,22)에 의한 압하시 롤 반발력(RSF)에 따른 주조롤(21,22) 사이의 압하력을 감지하는 역할을 수행하며, 일측에 구비된 롤갭 측정장치(23)는 주조롤의 갭을 측정하는 역할을 수행한다. 주조된 박판(12)은 압연기(2,3)에 의해 압연되어 수요가의 요구에 따른 최종 두께의 박판으로 제조되며, 최종적으로 코일러(36)에 의해 코일로 권취된다.
도 2는 쌍롤식 박판주조공정의 압연라인을 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 제조되는 박판(1)은 재료적 품질 확보를 위해 1개의 압연기를 두고 있다. 압연기는 4단의 롤로 구성되어 있고, 각각 압연기 백업롤(2)과 압연기 워킹롤(3)이 쌍으로 위아래 존재한다. 압연기는 박판(1)을 압연하기 위해 압하력(4a,4b)을 인가하여 제조되는 박판을 누른다. 압연기 전단에는 박판의 통판성을 조절하기 위해 2개의 핀치롤(5,7)을 두고 있다. 각각의 핀치롤(5,7)은 제조되는 박판의 통판성을 유지하기 위해 핀치롤 압하력(6a,6b,8a,8b)으로 박판을 핀칭한다.
도 3은 쌍롤식 박판주조공정의 핀치롤 구동방법을 설명하기 위한 개략도이다. 도 3의 (a), (b)는 쌍롤식 박판주조공정을 유지, 보수하는 기간에 행해지는 구동과정을 설명하기 위한 것으로, 우선 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상하단 핀치롤을 접촉하여 핀치롤 움직임량을 측정하는 기초를 마련한다. 도 3의 (b)를 참조 하면, 박판에 접촉하지 않는 범위의 큰 핀치롤 갭으로 상단 핀치롤을 움직이고, 그 위치에 고정시킬 때 좌우측 핀치롤 실린더에 나타나는 압력 값으로부터 상단 핀치롤의 무게를 측정한다. 이와 같이 측정된 무게값에 의해서 핀치롤이 박판에 가하는 압하력을 정확히 산출한다. 도 3의 (c)는 정상적으로 박판을 핀칭하여 통판성을 유지하는 것을 나타낸다.
쌍롤식 박판주조공정에서는 박판의 원활한 통판성을 확보하기 위해 박판의 사행제어를 수행하고 있다. 종래의 사행제어방법으로는 핀치롤 좌우측 실린더의 압하력을 차등 분해하여 제어하거나, 좌우측 매스 밸런스(Mass Ballance) 불안정을 해결하기 위해 롤 변형을 고려하여 사행을 제어하는 방법, 20여톤 코일로 절단할 때 얻어지는 프로파일 데이터를 이용하여 압연롤의 좌우 밸런스를 재설정하는 사상압연기 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어방법이 소개된 바 있다.
그러나 이러한 사행제어방법에 의하면 사행이 과도하게 발생되어 차등 분배되는 실린더 압하력의 크기가 증가되는 경우 어느 한 쪽 핀치롤 실린더의 압하력을 최대값으로 하여 상부 핀치롤을 압하하고, 다른 한 쪽의 핀치롤은 과도하게 들어 올려야 하는 문제가 발생하게 된다. 이와 같이 핀치롤 압하력만을 고려하여 박판의 통판성을 유지시키기 위한 핀치롤 제어를 수행하는 경우, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 핀치롤의 좌우측 갭의 편차가 지나치게 커지게 된다. 이는 핀치롤 실린더 및 기계 구조에 무리한 힘을 가하게 되어 설비의 수명을 단축시키므로 제품의 생산성 저하 및 설비 유지관리비 증가로 인한 제품 단가의 상승원인으로 작용하게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하고자 창출된 것으로, 핀치롤의 위치 및 압하력 제어를 효과적으로 수행하여 박판의 사행 제어시 핀치롤 좌우측 갭의 편차가 지나치게 커지는 것을 방지하도록 개선된 쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한 사행제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한 박판 사행제어방법은 핀치롤을 통과하는 박판의 사행량을 측정하는 사행량 측정단계와; 상기 사행량 측정단계에서 측정된 박판의 사행량으로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출하는 제1명령값 산출단계와; 핀치롤 갭을 설정된 핀치롤 갭 상한값으로 유지되도록 하기 위한 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출하는 제2명령값 산출단계와; 측정된 핀치롤 갭이 설정된 상한값을 초과하였는지 여부를 판단하는 핀치롤 갭 비교판단단계; 및 상기 핀치롤 갭 비교판단단계에서 측정된 핀치롤 갭이 설정된 상한값을 초과한 것으로 판단된 경우 상기 제2명령값 산출단계에서 산출된 명령값으로 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더를 제어하고, 상기 핀치롤 갭 비교판단단계에서 측정된 핀치롤 갭이 설정된 상한값을 초과하지 않은 것으로 판단된 경우 상기 제1명령값 산출단계에서 산출된 명령값으로 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더를 제어하는 것을 특징으로 하는 핀치롤 구동실린더 제어단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제1명령값 산출단계는 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 압하력을 측정하는 압하력 측정단계와; 상기 박판의 사행량으로부터 연산되어 출력되는 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 출력압하력과 핀치롤 압하력 설정값의 편차로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 압하력 목표값을 산출하는 압하력 목표값 산출단계와; 상기 압하력 목표값 산출단계에서 산출된 압하력 목표값과 상기 압하력 측정단계에서 측정된 압하력의 편차로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출하는 제1산출단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2명령값 산출단계는 핀치롤 좌측 및 우측 갭을 측정하는 핀치롤갭 측정단계와; 상기 핀치롤갭 측정단계에서 측정된 핀치롤 좌측 및 우측 갭과 설정된 핀치롤 갭 상한값의 편차로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출하는 제2산출단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 박판 사행제어방법에 의하면 핀치롤의 압하력만을 이용하지 않고 핀치롤 갭을 피드백으로 사용하므로, 핀치롤 갭이 비정상적으로 증대되지 않도록 하여 안정적으로 박판의 사행을 제어함으로서 박판의 통판성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위 치 및 압하력 제어를 통한 박판 사행제어방법을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 박판 사행제어방법을 수행하는 핀치롤 라인을 나타낸 개략도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 사행제어방법을 설명하기 위한 플로우챠트(Flow Chart), 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 사행제어방법을 설명하기 위한 제어도이다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 박판 사행제어방법을 설명한다.
본 발명의 박판 사행제어방법은 사행량 측정단계(S10)와, 제1명령값 산출단계(S20)와, 제2명령값 산출단계(S30)와, 핀치롤 갭 비교판단단계(S40) 및 핀치롤 구동실린더 제어단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
박판주조공정이 개시되면, 우선 핀치롤을 통과하는 박판의 사행량을 측정한다(S10). 즉, 핀치롤에 인접하여 설치된 박판위치 검출장치(11)는 박판(1)의 위치를 검출하여 제어부(10)로 전송하는 역할을 수행하며, 제어부(10)에서는 박판위치 검출장치(11)로부터 전송된 박판의 위치 정보로부터 박판의 위치와 박판의 기준위치 설정값의 편차를 계산하여 박판의 사행량을 산출한다. 상기 제어부(10)는 필터부(10b)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 필터부(10b)는 박판의 위치와 박판의 기준위치 설정값의 편차를 필터링하는 역할을 수행한다.
박판의 사행량이 측정되면(S10), 측정된 박판의 사행량으로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 제1명령값을 산출한다(S20).
상기 제1명령값 산출단계는 압하력 측정단계(S21)와, 출력압하력 연산단 계(S22)와, 압하력 목표값 산출단계(S23) 및 제1산출단계(S24)를 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 상기 제1명령값을 산출하기 위해 우선, 핀치롤 압하력 측정장치(13)에서는 핀치롤 좌측 구동실린더(9a) 및 우측 구동실린더(9b)의 압하력을 측정한다(S21).
다음으로, 제어부(10)에서는 상기 사행량 측정단계(S10)에서 측정된 박판의 사행량으로부터 핀치롤 좌측 구동실린더(9a) 및 우측 구동실린더(9b)의 출력압하력을 연산하여 출력한다(S22). 상기 제어부(10)는 PID 제어기(10a)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 PID 제어기(10a)는 상기 박판의 PID 제어에 의해 박판의 사행량으로부터 구동실린더의 출력압하력을 연산하는 역할을 수행한다.
이후, 제어부(10)에서는 상기 출력압하력 연산단계(S22)에서 출력된 핀치롤 좌측 구동실린더(9a) 및 우측 구동실린더(9b)의 출력압하력과 핀치롤 압하력 설정값의 편차로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 압하력 목표값을 산출한다(S23).
압하력 목표값 산출단계(S23)에서 압하력 목표값이 산출되면, 상기 제어부(10)는 상기 압하력 목표값과 상기 압하력 측정단계(S21)에서 측정된 핀치롤 압하력의 편차로부터 PID 제어에 의해 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 제1명령값을 산출한다(S24).
상기 제1명령값 산출단계(S20)를 수행하는 것과 동시에, 제2명령값 산출단계(S30)를 수행하는데, 상기 제2명령값 산출단계(S30)에서는 핀치롤 갭을 설정된 핀치롤 갭 상한값으로 유지되도록 하기 위한 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출한다(S30).
상기 제2명령값 산출단계(S30)는 핀치롤갭 측정단계(S31)와, 제2산출단계(S32)를 포함하여 이루어진다.
우선, 핀치롤 갭 측정장치(12)에서는 핀치롤 좌측 및 우측 갭을 측정하고(S31), 측정된 핀치롤 갭 정보를 제어부(10)로 전송한다. 제어부(10)에서는 핀치롤 갭 측정장치(12)로부터 핀치롤 갭 정보를 전송받아, PID 제어에 의해 핀치롤 좌측 및 우측 갭과 설정된 핀치롤 갭 상한값의 편차로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출한다.
상기한 바와 같이 제1명령값 산출단계(S20)와 제2명령값 산출단계(S30)를 수행한 후, 측정된 핀치롤 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값을 초과하였는지 여부를 판단한다(S40). 즉, 제어부(10)에서는 상기 핀치롤갭 측정단계(S31)에서 측정된 핀치롤 좌측 갭 또는 우측 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한 값을 초과하였는지 여부를 판단한다(S40).
만약, 핀치롤 갭 비교판단단계(S40)에서 핀치롤 우측 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값을 초과한 것으로 판단된 경우 상기 제2명령값 산출단계(S30)에서 산출된 명령값으로 핀치롤 우측 구동실린더(9b)를 제어하고(S51),
상기 핀치롤 갭 비교판단단계(S40)에서 핀치롤 좌측 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값을 초과한 것으로 판단된 경우 상기 제2명령값 산출단계(S30)에서 산출된 명령값으로 핀치롤 좌측 구동실린더(9a)를 제어한다(S51).
반대로, 핀치롤 갭 비교판단단계(S40)에서 핀치롤 우측 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값을 초과하지 않은 것으로 판단된 경우 상기 제1명령값 산출단계(S20)에서 산출된 명령값으로 핀치롤 우측 구동실린더(9b)를 제어하고(S52),
상기 핀치롤 갭 비교판단단계(S40)에서 핀치롤 좌측 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값을 초과하지 않은 것으로 판단된 경우 상기 제1명령값 산출단계(S30)에서 산출된 명령값으로 핀치롤 좌측 구동실린더(9a)를 제어한다(S52).
즉, 제어부(10)에서는 핀치롤의 좌우측 핀치롤 갭을 언제나 참조하고 있다가 설정된 핀치롤 갭 상한값보다 어느 한 쪽의 핀치롤 갭이 더 커지는지 여부를 감시하며, 어느 한 쪽의 핀치롤 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값보다 커지면 핀치롤 압하력 제어에서 핀치롤 갭 제어로 전환하여 제2명령값으로 핀치롤 구동실린더를 제어한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한 박판 사행제어방법은 핀치롤 갭과 압하력을 동시에 고려하여 박판의 사행을 제어하므로 박판의 통판성을 안정적으로 유지하면서도 핀치롤의 갭이 지나치게 커지는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 쌍롤식 박판주조장치를 나타낸 개략도.
도 2는 쌍롤식 박판주조공정의 압연라인을 나타낸 사시도.
도 3은 쌍롤식 박판주조공정의 핀치롤 구동방법을 설명하기 위한 개략도.
도 4는 본 발명의 박판 사행제어방법을 수행하는 핀치롤 라인을 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 사행제어방법을 설명하기 위한 플로우챠트(Flow Chart).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 사행제어방법을 설명하기 위한 제어도.
♧ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♧
1 : 박판 2 : 압연기 백업롤 3 : 압연기 워킹롤
4a : 압연기 좌측 압하력 4b : 압연기 우측 압하력 5 : 후단 핀치롤
6a : 후단 핀치롤 좌측 압하력 6b : 후단 핀치롤 우측 압하력 7 : 전단 핀치롤
8a : 전단 핀치롤 좌측 압하력 8b : 전단 핀치롤 우측 압하력
9a : 핀치롤 좌측 구동실린더 9b : 핀치롤 우측 구동실린더
10 : 제어부 11 : 박판위치 검출장치
12 : 핀치롤 갭 측정장치 13 : 핀치롤 압하력 측정장치

Claims (3)

  1. 핀치롤을 통과하는 박판의 사행량을 측정하는 사행량 측정단계와;
    상기 사행량 측정단계에서 측정된 박판의 사행량으로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출하는 제1명령값 산출단계와;
    핀치롤 갭을 설정된 핀치롤 갭 상한값으로 유지되도록 하기 위한 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출하는 제2명령값 산출단계와;
    측정된 핀치롤 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값을 초과하였는지 여부를 판단하는 핀치롤 갭 비교판단단계; 및
    상기 핀치롤 갭 비교판단단계에서 핀치롤 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값을 초과한 것으로 판단된 경우 상기 제2명령값 산출단계에서 산출된 명령값으로 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더를 제어하고, 상기 핀치롤 갭 비교판단단계에서 핀치롤 갭이 설정된 핀치롤 갭 상한값을 초과하지 않은 것으로 판단된 경우 상기 제1명령값 산출단계에서 산출된 명령값으로 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더를 제어하는 것을 특징으로 하는 핀치롤 구동실린더 제어단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한 박판 사행제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1명령값 산출단계는
    핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 압하력을 측정하는 압하력 측 정단계와;
    상기 박판의 사행량으로부터 연산되어 출력되는 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 출력압하력과 핀치롤 압하력 설정값의 편차로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 압하력 목표값을 산출하는 압하력 목표값 산출단계와;
    상기 압하력 목표값 산출단계에서 산출된 압하력 목표값과 상기 압하력 측정단계에서 측정된 압하력의 편차로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출하는 제1산출단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한 박판 사행제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2명령값 산출단계는
    핀치롤 좌측 및 우측 갭을 측정하는 핀치롤갭 측정단계와;
    상기 핀치롤갭 측정단계에서 측정된 핀치롤 좌측 및 우측 갭과 설정된 핀치롤 갭 상한값의 편차로부터 핀치롤 좌측 구동실린더 및 우측 구동실린더의 명령값을 산출하는 제2산출단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조장치의 핀치롤 위치 및 압하력 제어를 통한 박판 사행제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114472821A (zh) * 2020-11-13 2022-05-13 上海梅山钢铁股份有限公司 一种板坯连铸流线辊缝开口度的标定方法
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