KR20120087693A - 온도보상을 통한 압연 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온도보상을 통한 압연 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 압연기의 출측과 권취기의 입측에서 측정된 압연재의 폭을 기반으로 산출된 온도보상계수를 적용하여 냉간폭을 정확하게 예측하여 폭계의 측정 정확도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 정확한 냉간폭의 예측으로 압연공정에서 폭오차를 최소화할 수 있다.

Description

온도보상을 통한 압연 제어장치 및 그 방법{ROLLING CONTROL APPARATUS USING TEMPERATURE COMPENSATION AND METHOD THEREOF}
본 발명은 온도보상을 통한 압연 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압연기의 출측과 권취기의 입측에서 측정된 압연재의 폭을 기반으로 냉간폭을 정확하게 예측함으로써 폭오차를 최소화할 수 있도록 한 온도보상을 통한 압연 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철을 고체로 변형시키는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
이 중 압연공정은 연주 공정에서 생산된 슬래브, 블룸, 빌릿 등의 소재를 회전하는 여러 개의 롤 사이를 통과시켜 연속적인 힘을 가하여 늘리거나 얇게 만드는 과정을 말하며 크게 열간압연과 냉간압연으로 나뉜다.
위에서 설명한 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 배경기술을 의미하며, 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 압연기의 출측과 권취기의 입측에서 측정된 압연재의 폭을 기반으로 산출된 온도보상계수를 적용하여 냉간폭을 정확하게 예측하여 폭계의 측정정확도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 정확한 냉간폭의 예측으로 압연공정에서 폭오차를 최소화할 수 있도록 한 온도보상을 통한 압연 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 온도보상을 통한 압연 제어장치는 압연기 출측에서 압연재의 압연폭을 측정하는 압연기 폭계; 압연기 출측에서 압연재의 압연온도를 측정하는 압연온도센서; 권취기의 입측에서 압연재의 권취폭을 측정하는 권취기 폭계; 권취기의 입측에서 압연재의 권취온도를 측정하는 권취온도센서; 압연제어를 위한 설정값을 입력하는 사용자 입력부; 및 압연기 폭계, 압연온도센서, 권취기 폭계, 권취온도센서에서 측정된 측정값을 기반으로 온도보상계수를 산출하고 사용자 입력부로부터 입력된 설정값 및 산출된 온도보상계수를 적용하여 압연기를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 설정값은 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건, 온도보상계수를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 측정값은 압연재의 중간부위에서 측정된 평균값인 것을 특징으로 한다.
이때 중간부위는 압연재의 전체 길이를 3등분 한 중간인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 온도보상계수는 아래식 1에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
(아래식 1)
Figure pat00001
이때 α는 온도보상계수이고, Wh는 압연폭이고, Wd는 권취폭이며, ΔT는 압연온도와 권취온도의 온도차이다.
본 발명의 다른 측면에 따른 온도보상을 통한 압연 제어방법은 설정값에 따라 압연을 수행하면서 압연기의 출측에서 압연재의 압연폭과 압연온도를 측정하는 단계; 권취기의 입측에서 압연재의 권취폭과 권취온도를 측정하는 단계; 압연폭, 압연온도, 권취폭, 권취온도를 기반으로 온도보상계수를 산출하는 단계; 및 산출된 온도보상계수를 적용하여 압연을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 설정값은 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건, 온도보상계수를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 압연폭과 압연온도를 측정하는 단계 및 권취폭과 권취온도를 측정하는 단계는 압연재의 중간부위에서 측정하는 것을 특징으로 한다.
이때 압연폭, 압연온도, 권취폭 및 권취온도는 중간부위에서 측정된 평균값인 것을 특징으로 한다.
또한, 중간부위는 압연재의 전체 길이를 3등분 한 중간인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 온도보상계수는 아래식 2에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
(아래식 2)
Figure pat00002
이때 α는 온도보상계수이고, Wh는 압연폭이고, Wd는 권취폭이며, ΔT는 압연온도와 권취온도의 온도차이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 압연기의 출측과 권취기의 입측에서 측정된 압연재의 폭을 기반으로 산출된 온도보상계수를 적용하여 냉간폭을 정확하게 예측하여 폭계의 측정정확도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 정확한 냉간폭의 예측으로 압연공정에서 폭오차를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상을 통한 압연 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상을 통한 압연 제어장치를 나타낸 구체적인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상을 통한 압연 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 온도보상을 통한 압연 제어장치 및 그 방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상을 통한 압연 제어장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상을 통한 압연 제어장치를 나타낸 구체적인 예시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상을 통한 압연 제어장치는 압연기(60), 압연기 폭계(10), 압연온도센서(20), 권취기 폭계(30), 권취온도센서(40), 사용자 입력부(70) 및 제어부(50)를 포함한다.
압연기(60)는 다수개의 상부작업롤(61) 및 상부지지롤(62)과 다수개의 하부작업롤(63) 및 하부지지롤(64)에 의해 입력되는 압연재(5)를 설정값에 따라 압연을 수행하여 출력한다.
이때 설정값으로는 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건 및 초기의 온도보상계수를 포함한다.
압연기 폭계(10) 및 압연온도센서(20)는 압연기(60)의 출측에 설치되어 압연재(5)의 압연폭 및 압연온도를 측정한다.
권취기 폭계(30) 및 권취온도센서(40)는 권취기(90)의 입측에 설치되어 압연재(5)의 권취폭 및 권취온도를 측정한다.
압연폭 및 압연온도와 권취폭 및 권취온도는 압연이 안정적으로 이루어지는 압연재(5)의 중간부위에서 측정함으로써 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있으며, 중간부위의 평균값을 취함으로써 측정오차를 최소화할 수 있다.
이때 중간부위는 압연재(5)의 전체 길이를 3등분 한 중간으로써 선단부의 1/3과 후단부의 1/3을 제외한 부위로 정의할 수 있다.
사용자 입력부(70)는 압연제어를 위한 설정값으로 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건 및 초기의 온도보상계수를 입력하여 압연이 수행되도록 한다.
제어부(50)는 압연기 폭계(10), 압연온도센서(20), 권취기 폭계(30), 권취온도센서(40)에서 측정된 측정값을 기반으로 온도보상계수를 산출하고 사용자 입력부(70)로부터 입력된 설정값 및 산출된 온도보상계수를 적용하여 압연기(60)를 제어한다.
이때 온도보상계수는 수학식 1과 같이 산출할 수 있다.
Figure pat00003
이때 α는 온도보상계수이고, Wh는 압연폭이고, Wd는 권취폭이며, ΔT는 압연온도와 권취온도의 온도차이다.
이와 같이 본 발명에 의한 온도보상을 통한 압연 제어장치는 압연기(60)의 폭제어 및 최종 제품의 품질을 보증하기 위해 압연재(5)의 열간폭을 정확하게 측정하여 원하는 냉간폭을 갖는 압연재(5)를 생산할 수 있도록 압연기(60)를 제어하게 된다.
따라서, 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건에 의해 결정되는 온도에 따라 변화되는 냉간폭을 예측하기 위해 압연기(60)의 출측에서 측정되는 압연기 폭계(10)를 통해 온도보상계수를 적용하여 상온상태에서의 냉간폭을 예측하게 된다.
초기 설정된 온도보상계수의 경우 온도와 강종에 따라 상수값으로 설정하고 있다. 그러나, 실질적으로 압연폭을 측정하는 위치에서의 압연온도는 700~920도 사이로써 강의 상변태 온도인 700도를 초과하기 때문에 압연조건, 압연재의 두께, 냉각조건의 영향을 받는 온도이다.
따라서, 실질적으로 압연을 진행하면서 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건의 영향을 보상하여 압연제어를 수행하기 위해 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건의 영향이 미미한 400~700도 사이의 지점인 권취기(90)의 입측에서 측정된 권취폭 및 권취온도를 통해 산출된 온도보상계수를 적용하여 상온상태에서의 냉간폭을 수학식 2에 의해 정확하게 예측할 수 있다.
Figure pat00004
이때 Wc는 냉간폭이고, Wh는 압연폭이며, α는 온도보상계수이고, ΔTc는 압연온도와 상온의 온도차이다.
이렇게 압연폭을 측정하여 정확한 냉간폭을 예측함으로써 압연기 폭계(10)의 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며, 이 값을 적용하여 압연제어를 수행함으로써 최종제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상을 통한 압연 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 사용자가 압연제어를 위해 입력한 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건 및 초기의 온도보상계수를 포함하는 설정값에 따라 압연을 수행한다(S10).
이때 초기 설정되는 온도보상계수는 온도와 강종에 따라 상수값으로 설정된다.
이와 같이 설정값에 따라 압연을 수행하면서 압연기(60)의 출측에서 압연재(5)의 압연폭과 압연온도를 측정하고, 권취기(90)의 입측에서 압연재(5)의 권취폭과 권취온도를 측정한다(S20)(S30).
이때 압연폭 및 압연온도와 권취폭 및 권취온도는 압연이 안정적으로 이루어지는 압연재(5)의 중간부위에서 측정하여 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있도록 하며, 중간부위의 평균값으로 취함으로써 측정오차를 최소화할 수 있도록 한다.
중간부위는 압연재(5)의 전체 길이를 3등분 한 중간으로써 선단부의 1/3과 후단부의 1/3을 제외한 부위로 정의할 수 있다.
이후 측정된 압연폭, 압연온도, 권취폭, 권취온도를 기반으로 수학식 3에 의해 온도보상계수를 산출한다(S40).
Figure pat00005
이때 α는 온도보상계수이고, Wh는 압연폭이고, Wd는 권취폭이며, ΔT는 압연온도와 권취온도의 온도차이다.
이렇게 산출된 온도보상계수는 다음 압연재를 압연할 때 적용하여 실질적으로 압연조건이 변하더라도 이를 반영하여 냉간폭을 정확하게 예측하여 이를 압연제어에 반영함으로써 원하는 냉간폭을 갖는 압연재(5)를 생산할 수 있다(S50).
이때 상온상태에서의 냉간폭은 수학식 4에 의해 정확하게 예측할 수 있다.
Figure pat00006
이때 Wc는 냉간폭이고, Wh는 압연폭이며, α는 온도보상계수이고, ΔTc는 압연온도와 상온(25℃)의 온도차이다.
이와 같이 본 발명에 의한 온도보상을 통한 압연 제어방법은 초기 설정값에 의해 압연을 수행하면서 측정된 압연폭, 압연온도, 권취폭, 권취온도를 기반으로 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건에 따른 영향을 보상하기 위해 온도보상계수를 산출하여 연속 생산되는 다음 압연재(5)의 생산에 반영하여 압연기 폭계(10)를 통한 냉간폭을 정확하게 예측함으로써 압연기 폭계(10)의 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며, 이 값을 적용하여 압연제어를 수행함으로써 최종제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
5 : 압연재 10 : 압연기 폭계
20 : 압연온도센서 30 : 권취기 폭계
40 : 권취온도센서 50 : 제어부
60 : 압연기 70 : 사용자 입력부
80 : 냉각대 90 : 권취기

Claims (11)

  1. 압연기 출측에서 압연재의 압연폭을 측정하는 압연기 폭계;
    상기 압연기 출측에서 상기 압연재의 압연온도를 측정하는 압연온도센서;
    권취기의 입측에서 상기 압연재의 권취폭을 측정하는 권취기 폭계;
    상기 권취기의 입측에서 상기 압연재의 권취온도를 측정하는 권취온도센서;
    압연제어를 위한 설정값을 입력하는 사용자 입력부; 및
    상기 압연기 폭계, 상기 압연온도센서, 상기 권취기 폭계, 상기 권취온도센서에서 측정된 측정값을 기반으로 온도보상계수를 산출하고 상기 사용자 입력부로부터 입력된 상기 설정값 및 산출된 상기 온도보상계수를 적용하여 압연기를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 설정값은 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건, 온도보상계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 측정값은 상기 압연재의 중간부위에서 측정된 평균값인 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 중간부위는 상기 압연재의 전체 길이를 3등분 한 중간인 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 온도보상계수는 아래식 1에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어장치.
    (아래식 1)
    Figure pat00007

    이때 α는 온도보상계수이고, Wh는 압연폭이고, Wc는 권취폭이며, ΔT는 압연온도와 권취온도의 온도차이다.
  6. 설정값에 따라 압연을 수행하면서 압연기의 출측에서 압연재의 압연폭과 압연온도를 측정하는 단계;
    권취기의 입측에서 상기 압연재의 권취폭과 권취온도를 측정하는 단계;
    상기 압연폭, 상기 압연온도, 상기 권취폭, 상기 권취온도를 기반으로 온도보상계수를 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 온도보상계수를 적용하여 상기 압연을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 설정값은 압연조건, 압연재 두께, 냉각조건, 온도보상계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 압연폭과 상기 압연온도를 측정하는 단계 및 상기 권취폭과 상기 권취온도를 측정하는 단계는 상기 압연재의 중간부위에서 측정하는 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 압연폭, 상기 압연온도, 상기 권취폭 및 상기 권취온도는 상기 중간부위에서 측정된 평균값인 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 중간부위는 상기 압연재의 전체 길이를 3등분 한 중간인 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어방법.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 온도보상계수는 아래식 2에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 온도보상을 통한 압연 제어방법.
    (아래식 2)
    Figure pat00008

    이때 α는 온도보상계수이고, Wh는 압연폭이고, Wc는 권취폭이며, ΔT는 압연온도와 권취온도의 온도차이다.
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