KR20140047309A - 압연 강판의 두께 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압연 강판의 두께 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 압연 강판을 목표 두께로 압연하는 다수의 압연 스탠드와, 상기 압연 스텐드 각각의 후단에 설치되어 상기 압연 강판의 두께를 측정하는 다수의 두께계와, 상기 다수의 두께계 중 더미 롤링 스텐드를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계를 선택하여 상기 압연 강판의 두께를 측정하도록 제어하는 두께 측정부와, 상기 두께 측정부가 선택한 두께계가 측정한 압연 강판의 측정두께와 상기 목표두께와의 편차를 보정하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부와, 상기 제어신호에 따라 상기 압연 스텐드의 롤갭을 조절하여 상기 편차를 보정하는 구동부를 포함한다.

Description

압연 강판의 두께 제어장치 및 그 제어방법{Apparatus for controlling thickness of rolled steel sheet and method therefor}
본 발명은 압연 강판의 두께 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압연 강판의 측정두께와 목표두께 사이의 편차를 보정하기 위하여, 더미 롤링 스텐드를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계를 선택하여 압연 강판의 두께를 측정함으로써 시간 지연량을 최소화하여 두께 불량 구간을 감소시킬 수 있는 압연 강판의 두께 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 열간 압연 공정은 압연 스텐드를 사용하여 행해지는데, 도 1에 나타난 바와 같이 압연 강판 진행방향을 따라 일렬로 다수의 압연 스텐드(12)를 배치하고, 각 압연 스텐드(12)의 롤갭을 목표치까지 단계적으로 줄여, 소정 두께의 압연 강판(11)을 목표 두께로 압연하는 장치이다.
이때, 압연 스텐드(12)는 압연 강판(11)의 진입 방향으로부터 차례대로 F(1), F(2),…, F(n)라고 표기한다.
종래의 압연 강판 두께 제어장치(10)는 최종 압연 스탠드F(n)을 통과한 압연 강판(11)의 두께를 두께계(13)를 통해 측정하고, 측정된 측정두께를 제어부(15)로 피드백하고, 여기서 측정두께와 목표두께 사이의 편차를 보정하기 위하여 각 압연 스텐드의 롤갭을 조정하는 피드백제어를 수행한다.
그러나, 최종 압연 스텐드 F(n)에 기능 이상이 발생하여 단시간 내에 정상화가 어렵거나 압연 온도 확보가 어려운 조업 상황인 경우에, 이 최종 압연 스텐드 F(n)을 더미 롤링 스텐드로 하고 압연 강판(11)을 압연하게 되면 최종 압연 스텐드는 F(n-1)이 되므로, 두께계(13)와 최종 압연 스텐드 F(n-1) 사이의 거리가 L1에서 L2로 증가하여 압연된 압연 강판의 두께가 측정되는 데까지 걸리는 시간이 증가한다. 이에 따라, 압연 강판의 측정두께와 목표두께의 편차를 보정하는 데 걸리는 시간도 길어져 두께 불량 구간이 길어지게 된다는 문제가 있다.
대한민국등록특허 제10-0254494호(2000.05.01.)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 두께계와 최종 압연 스텐드 사이의 거리 증가에 따른 압연 강판의 두께 편차를 보정하는데 걸리는 시간 지연량을 최소화하여 강판의 두께 불량 구간을 감소시킬 수 있는 압연 강판의 두께 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 압연 강판을 목표 두께로 압연하는 다수의 압연 스탠드와, 상기 압연 스텐드 각각의 후단에 설치되어 상기 압연 강판의 두께를 측정하는 다수의 두께계와, 상기 다수의 두께계 중 더미 롤링 스텐드를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계를 선택하여 상기 압연 강판의 두께를 측정하도록 제어하는 두께 측정부와, 상기 두께 측정부가 선택한 두께계가 측정한 압연 강판의 측정두께와 상기 목표두께와의 편차를 보정하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부와, 상기 제어신호에 따라 상기 압연 스텐드의 롤갭을 조절하여 상기 편차를 보정하는 구동부를 포함하는 압연 강판의 두께 제어장치를 제공한다.
여기서, 상기 두께 측정부는 하기 [수학식 1]에 의하여 상기 다수의 두께계 중 더미 롤링 스텐드를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계를 선택하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(i, j는 정수, n은 압연 스텐드 수, 수학식 1은 부울대수를 기반으로 한 것으로 TK(i)는 i번째 두께계의 선택 여부를 나타내며, TK(i)=1인 경우 i번째 두께계를 선택한다. F(i)는 i번째 압연 스텐드의 사용 여부를 나타내며, i번째 압연 스텐드가 사용 중이면 F(i)=1이고, 사용 중이 아니면 F(i)=0이 된다.)
또한, 상기 두께계는 방사선을 상기 압연 강판에 투과시켜 감쇄된 방사선의 양을 이용하여 상기 압연 강판의 두께를 측정할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 상기 편차를 입력으로 하고 상기 압연 스텐드의 롤갭 보정량을 출력으로 하여 상기 제어신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명은 더미 롤링 스텐드가 설정되는 더미 설정단계와, 상기 설정된 더미 롤링 스텐드를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계가 선택되는 두께계 선택단계와, 상기 두께계에 의해 압연 강판의 두께가 측정되는 두께 측정단계와, 상기 압연 강판의 측정두께와 목표두께의 편차가 보정되는 편차 보정단계를 포함하는 압연 강판의 두께 제어장치의 제어방법을 제공한다.
여기서, 상기 두께계 선택단계에서, 상기 두께계는 하기 [수학식 2]에 의하여 선택될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
(i, j는 정수, n은 압연 스텐드 수, 수학식 1은 부울대수를 기반으로 한 것으로 TK(i)는 i번째 두께계의 선택 여부를 나타내며, TK(i)=1인 경우 i번째 두께계를 선택한다. F(i)는 i번째 압연 스텐드의 사용 여부를 나타내며, i번째 압연 스텐드가 사용 중이면 F(i)=1이고, 사용 중이 아니면 F(i)=0이 된다.)
그리고, 상기 편차 보정단계는, 상기 압연 강판의 측정두께와 목표두께와의 편차를 입력으로 하고 롤갭 보정량을 출력으로 함으로써 상기 편차가 보정되는 단계인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 압연 강판의 두께 제어장치 및 그 제어방법은 최종 압연 스텐드 후단에 위치한 두께계들 중에서 가장 가까운 두께계를 선택하여 압연 강판의 두께를 측정하여 압연 강판의 측정두께와 목표두께와의 편차를 보정함으로써, 두께계와 최종 압연 스텐드 사이의 거리 증가에 따른 시간 지연량을 최소화하여 압연 강판의 두께 불량 구간을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 압연 강판의 두께 제어장치의 개략적 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압연 강판의 두께 제어장치의 개략적 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압연 강판의 두께 제어방법의 흐름도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
설명에 앞서, 기능 이상, 압연 온도 확보 등으로 사용이 중단되어 더미로 둔 압연 스텐드를 더미 롤링 스텐드(122)라 하고, 이런 더미 롤링 스텐드(122)들을 제외한 압연 스텐드(120)들 중에서 압연 강판의 진입방향으로 마지막에 위치한 압연 스텐드를 최종 압연 스텐드라 칭하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 압연 강판의 두께 제어장치 및 그 제어방법의 실시예를 설명한다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 압연 강판의 두께 제어장치를 설명한다.
본 실시예에 따른 압연 강판의 두께 제어장치(100)는 압연 강판(110)을 목표두께로 압연하는 다수의 압연 스텐드(120)와, 압연 스텐드(120) 각각의 후단에 설치된 다수의 두께계(130)와, 두께계(130)를 구동시키는 두께 측정부(140)와, 압연 강판(110)의 측정두께와 목표두께 사이의 편차를 보정하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부(150)와, 상기 제어신호에 따라 압연 스텐드(120)를 구동시키는 구동부(160)를 포함한다.
이런 압연 강판의 두께 제어장치(100)는 다수의 압연 스텐드(120) 각각의 후단에 두께계(130)를 설치하여, 다수의 압연 스텐드(120) 중의 일부가 더미 롤링 스텐드(122)가 된 경우, 이 더미 롤링 스텐드(122)를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계(130)를 이용하여 압연 강판(110)의 두께를 측정함으로써, 최종 압연 스텐드와 두께계(130)간의 거리 감소로 시간 지연량을 최소화하여 압연 강판(110)의 두께 불량 구간을 감소시킬 수 있게 된다.
두께계(130)는 압연 강판(110)의 진입방향으로 다수의 압연 스텐드(120) 각각의 후단에 설치된다. 이 두께계(130)는 각각의 압연 스텐드(120)를 통과한 압연 강판(110)의 두께를 측정하기 위한 것으로, 두께 측정에는 x-ray 혹은 r-ray등의 방사선을 투과시켜 감쇄한 방사선의 양을 이용하여 압연 강판(100)의 두께를 측정하는 방사선 두께계를 사용하는 것이 바람직하다.
두께 측정부(140)는 두께계(130)를 선택하고, 선택된 두께계(130)가 압연 강판(110)의 두께를 측정하도록 구동시킨다. 이때, 두께 측정부(140)는 더미 롤링 스텐드(122)를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계(130)를 선택하여 압연 강판(110)의 두께를 측정하도록 할 수 있다.
한편, 두께계(130)의 선택은 더미 롤링 스텐드 정보로부터 아래의 [수학식 1]과 같이 구해진다. 이때, 더미 롤링 스탠드 정보는 운전자가 선택하거나 프로그램에 의해 설정될 수 있다. 예를 들면, i번째 압연 스텐드가 더미 롤링 스탠드이면 F(i)=0으로 설정된다.
[수학식 1]
Figure pat00003
여기서, i, j는 정수이고, n은 압연 스텐드의 총 개수를 의미한다.
[수학식 1]은 부울대수를 기반으로 한 것으로 TK(i)는 i번째 두께계를 나타내며, TK(i)=0이면 i번째 두께계를 선택하지 않고 TK(i)=1이면 i번째 두께계를 선택한다. 이때, F(i)는 i번째 압연 스텐드를 나타내며, i번째 압연 스텐드가 사용 중이면 F(i)=1이고, 사용 중이 아니면 F(i)=0이 된다.
예컨대, F(n)이 최종 압연 스텐드이면 F(n)은 사용 중이므로 F(n)=1이 되고, [수학식 1]에 따라 TK(n) = F(n) = 1이 되어 TK(n)이 선택된다.
또한, F(n)과 F(n-2)가 더미 롤링 스텐드로 지정되면 F(n)=0이고, F(n-2)=0이 된다. 이를 [수학식 1]에 적용하면,
Figure pat00004
즉, TK(n-1)=1이 되므로 (n-1)번째 두께계가 선택된다.
제어부(150)는 두께 측정부(140)에 의해 측정된 압연 강판(110)의 측정두께와 목표두께간의 편차를 보정하기 위하여 압연 스텐드(120)의 롤갭 보정량을 산출하여 이를 제어신호로 변환한다. 이때, 제어부(150)는 측정두께와 목표두께의 편차를 입력으로 하고 압연 스텐드(120)의 롤갭 보정량을 출력으로 하는 PI제어기 또는 Fuzzy PI 제어기가 사용될 수 있다.
구동부(160)는 상기 제어신호에 따라 압연 스텐드(120)의 롤갭이 변하도록 압연 스텐드(120)의 상하 위치를 변경한다.
루퍼(170)는 압연 스텐드(120)를 통과한 압연 강판(110)이 처지거나 휘어지지 않도록 하기 위한 것으로, 압연 스텐드(120) 사이에 위치한 압연 강판(110)의 장력이 일정하도록 제어하며, 압연 강판(110)의 하부에 설치된다. 이때, 루퍼(170)는 두께계(130)에서 출력되는 방사선이 통과할 수 있는 관통홀(172)을 중앙에 구비할 수 있다.
또한, 두께 측정부(140)가 선택한 두께계(130)에 위치한 루퍼(170)는 후방에 있는 압연 스텐드(122)가 더미 롤링 스텐드이므로 압연 강판(110)에 작용하는 장력을 제어하지 않고 압연 강판(110)이 수평으로 진행하도록 지지할 수 있다.
결과적으로, 두께 측정부(140)가 더미 롤링 스텐드를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계(130)를 선택하여 압연 강판(100)의 두께를 측정하여 측정두께와 목표두께와의 편차를 보정함으로써, 최종 압연 스텐드와 두께계(130) 사이의 거리 감소에 따른 시간 지연량이 감소하여 압연 강판의 두께 불량 구간을 감소시킬 수 있게 된다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 압연 강판의 두께 제어장치의 제어방법을 설명한다.
도 3에서, 먼저, 더미 롤링 스텐드가 운전자나 프로그램에 의해 설정되는 더미 설정단계가 수행된다(S10).
다음으로, 두께 측정부(140)가 두께계(130)를 선택하는 두께계 선택단계가 수행된다(S20). 이때, 두께 측정부(140)는 더미 롤링 스텐드를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계(130)를 선택한다.
여기서, 두께계(130)의 선택은 더미 롤링 스텐드 정보로부터 아래의 [수학식 2]와 같이 구해진다. 예를 들면, i번째 압연 스텐드가 더미 롤링 스탠드이면 F(i)=0으로 설정된다.
[수학식 2]
Figure pat00005
여기서, i, j는 정수이고, n은 압연 스텐드의 총 개수를 의미한다.
[수학식 2]는 부울대수를 기반으로 한 것으로 TK(i)는 i번째 두께계를 나타내며, TK(i)=0이면 i번째 두께계를 선택하지 않고 TK(i)=1이면 i번째 두께계를 선택한다. 이때, F(i)는 i번째 압연 스텐드를 나타내며, i번째 압연 스텐드가 사용 중이면 F(i)=1이고, 사용 중이 아니면 F(i)=0이 된다.
예컨대, F(n)이 최종 압연 스텐드이면 F(n)은 사용 중이므로 F(n)=1이 되고, [수학식 2]에 따라 TK(n) = F(n) = 1이 되어 TK(n)이 선택된다.
또한, F(n)과 F(n-2)가 더미 롤링 스텐드로 지정되면 F(n)=0이고, F(n-2)=0이 된다. 이를 [수학식 2]에 적용하면,
Figure pat00006
즉, TK(n-1)=1이 되므로 (n-1)번째 두께계가 선택된다.
다음으로, 두께 측정부(140)가 선택한 두께계(130)가 압연 강판(110)의 두께를 측정하는 두께 측정단계가 수행된다(S30).
다음으로, 상기 두께 측정단계(S30)에서 측정된 압연 강판(110)의 측정두께와 목표두께의 편차가 보정되는 편차 보정단계가 수행된다(S40). 이때, 두께 편차의 보정은 측정두께와 목표두께와의 편차를 입력으로 하고 압연 스텐드(120)의 롤갭 보정량을 출력으로하는 PI(Proportional-Integral) 제어기 혹은 Fuzzy PI(Proportional-Integral) 제어기가 사용될 수 있다.
다음으로, 열간 압연 공정이 완료되었는지 판단되는 단계가 수행된다(S50). 즉, 열간 압연 공정이 완료되면, 상기 단계들(S10)(S20)(S30)(S40)은 종료되고, 열간 압연 공정이 완료되지 않으면 상기 단계(S10)부터 다시 수행된다.
11, 110: 압연 강판 12, 120: 압연 스텐드
22, 122: 더미 롤링 스텐드 13, 130: 두께계
14, 140: 두께 측정부 15, 150: 제어부
16, 160: 구동부 17, 170: 루퍼
172: 관통홀

Claims (7)

  1. 압연 강판을 목표 두께로 압연하는 다수의 압연 스탠드;
    상기 압연 스텐드 각각의 후단에 설치되어 상기 압연 강판의 두께를 측정하는 다수의 두께계;
    상기 다수의 두께계 중 더미 롤링 스텐드를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계를 선택하여 상기 압연 강판의 두께를 측정하도록 제어하는 두께 측정부;
    상기 두께 측정부가 선택한 두께계가 측정한 압연 강판의 측정두께와 상기 목표두께와의 편차를 보정하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부;및
    상기 제어신호에 따라 상기 압연 스텐드의 롤갭을 조절하여 상기 편차를 보정하는 구동부;를 포함하는 압연 강판의 두께 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 두께 측정부는 하기 [수학식 1]에 의하여 상기 다수의 두께계 중 더미 롤링 스텐드를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계를 선택하는 것을 특징으로 하는 압연 강판의 두께 제어장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00007

    [여기서, i, j는 정수, n은 압연 스텐드 수, TK(i)는 i번째 두께계의 선택 여부를 나타내며, F(i)는 i번째 압연 스텐드의 사용 여부를 나타냄.]
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 두께계는 방사선을 상기 압연 강판에 투과시켜 감쇄된 방사선의 양을 이용하여 상기 압연 강판의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 압연 강판의 두께 제어장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 편차를 입력으로 하고 상기 압연 스텐드의 롤갭 보정량을 출력으로 하여 상기 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 압연 강판의 두께 제어장치.
  5. 더미 롤링 스텐드가 설정되는 더미 설정단계;
    상기 설정된 더미 롤링 스텐드를 제외한 최종 압연 스텐드의 후단에 가장 가까운 두께계가 선택되는 두께계 선택단계;
    상기 두께계에 의해 압연 강판의 두께가 측정되는 두께 측정단계;및
    상기 압연 강판의 측정두께와 목표두께의 편차가 보정되는 편차 보정단계를 포함하는 압연 강판의 두께 제어장치의 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 두께계 선택단계에서,
    상기 두께계는 하기 [수학식 2]에 의하여 선택되는 것을 특징으로 하는 압연 강판의 두께 제어장치의 제어방법
    [수학식 2]
    Figure pat00008

    [여기서, i, j는 정수, n은 압연 스텐드 수, TK(i)는 i번째 두께계의 선택 여부를 나타내며, F(i)는 i번째 압연 스텐드의 사용 여부를 나타냄.]
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 편차 보정단계는,
    상기 압연 강판의 측정두께와 목표두께와의 편차를 입력으로 하고 롤갭 보정량을 출력으로 함으로써 상기 편차가 보정되는 단계인 것을 특징으로 하는 상기 압연 강판의 두께 제어장치의 제어방법.
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